專利名稱：用于含銅和鈦的金屬層的蝕刻液組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于含銅和鈦的金屬層的蝕刻液組合物，該蝕刻液組合物用于柵極、源極/漏極布線，以及半導體裝置和平板顯示器的電極，特別是用于薄膜晶體管(TFT)的電極。
背景技術：
在半導體裝置和平板顯示器中，在基板上形成金屬布線的制程通常包括利用濺射形成金屬層、涂布光刻膠、利用曝光及顯影在選擇的區(qū)域上形成光刻膠、以及進行蝕刻。此夕卜，在每個單獨的步驟之前或之后進行清洗步驟。蝕刻步驟利用光刻膠作為掩模，使金屬層留在選擇的區(qū)域上，并且通常包括使用等離子體的干蝕刻或使用蝕刻液的濕蝕刻。
對于半導體裝置和平板顯示器，特別是TFT，柵極和源極/漏極陣列布線由金屬層組成，該金屬層包括由低電阻的鋁制成的導電層。然而，鋁層有問題，原因在于由于在隨后的步驟中形成小丘(hillock)而導致與另一導電層間的短路，并且因接觸氧化物層而形成絕緣層。因此，公開了含銅和鈦的雙層作為柵極、源極/漏極陣列布線、及TFT的電極。但為了蝕刻含銅和鈦的雙層，對于各個層應使用不同的蝕刻液組合物。具體地，用于蝕刻含銅的金屬層的蝕刻液組合物應主要包含基于過氧化氫的蝕刻液組合物或基于過硫酸氫鉀(oxone)的蝕刻液組合物。在基于過氧化氫的蝕刻液組合物的情況下，蝕刻液組合物可能分解則儲存期短。在基于過硫酸氫鉀的蝕刻液組合物的情況下，蝕刻速率慢且組合物隨時間變得不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物能夠蝕刻含銅和鈦的金屬層，特別是能夠全面濕蝕刻Cu/Ti雙層。本發(fā)明的第二目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物即使不含過氧化氫和/或過硫酸氫鉀也對銅表現(xiàn)出快的蝕刻速率。本發(fā)明的第三目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物能夠簡化蝕刻步驟且改進生產(chǎn)率。本發(fā)明的第四目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物可實現(xiàn)快的蝕刻速率和均一的蝕刻。本發(fā)明的第五目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物不損壞設備且蝕刻時不需要昂貴的設備。本發(fā)明的第六目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物可有利地應用于大尺寸顯示面板，由此產(chǎn)生經(jīng)濟效益。本發(fā)明的第七目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物除了能夠蝕刻含銅和鈦的金屬層外，還能夠蝕刻用于像素電極的IZO或a-ITO。本發(fā)明的一方面提供一種用于含銅和鈦的金屬層的蝕刻液組合物，基于組合物的總量，包含5wt% 20wt%的過硫酸鹽；0· 01wt% 2wt%的氟化合物；lwt% 10wt%的選自無機酸、無機酸鹽及它們的混合物中的一種或多種；0. 3wt% 5wt%的環(huán)狀胺化合物；0. Iwt % 5wt%的氯化合物；0. Iwt % 5wt%的對甲苯磺酸；及其余為水。本發(fā)明的另一方面提供一種制造半導體裝置或平板顯示器的方法，包括使用所述蝕刻液組合物蝕刻含銅和鈦的金屬層的步驟。本發(fā)明的又一方面提供一種使用所述蝕刻液組合物制造的半導體裝置或平板顯示器。根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻液組合物能濕蝕刻含銅和鈦的金屬層，更具體地，能蝕刻Cu/Ti雙層，由此簡化蝕刻步驟且改進生產(chǎn)率。又根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻液組合物能表現(xiàn)出快的蝕刻速率且使實現(xiàn)均一蝕刻，由此賦予優(yōu)異的蝕刻性能。又根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻液組合物絲毫不損壞設備且蝕刻時不需要昂貴的設備，且能有利地應用于大尺寸顯示面板，由此產(chǎn)生經(jīng)濟效益。又根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻液組合物除了能蝕刻含銅和鈦的金屬層外，還能蝕刻用于像素電極的IZO或a-ITO。而且，如果將含銅和鈦的金屬層用于源/漏電極且將 IZO或a-ITO用于像素電極，根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物能一起蝕刻源/漏電極和像素電極。又根據(jù)本發(fā)明，所述蝕刻液組合物即使不包含過氧化氫和/或過硫酸氫鉀也能實現(xiàn)對銅快的蝕刻速率。
具體實施例方式在下文中將給出本發(fā)明的詳細說明。根據(jù)本發(fā)明的用于含銅和鈦的金屬層的蝕刻液組合物包括過硫酸鹽；氟化合物；選自無機酸、無機酸鹽及它們的混合物中的一種或多種；環(huán)狀胺化合物；氯化合物；對甲苯磺酸；及水。包含在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物中的過硫酸鹽是用于蝕刻含銅的層的主要氧化劑，且基于組合物的總重量，過硫酸鹽的用量為5wt% 20wt%，并且優(yōu)選為7wt% 18wt%。當該組分的量落入上述范圍內(nèi)時，含銅的層以合適的量蝕刻，且蝕刻輪廓變得優(yōu)
巳當過硫酸鹽的量低于5wt%時，蝕刻速率降低，由此不能充分地進行蝕刻。此外，當過硫酸鹽的量大于20wt%時，蝕刻速率增加過快，使得難以控制蝕刻速率，結(jié)果鈦膜和銅膜可能被過度蝕刻。過硫酸鹽可選自由過硫酸銨(APS)、過硫酸鈉(SPS)及過硫酸鉀(PPS)組成的組。包含在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物中的氟化合物主要用于蝕刻含鈦的層、ΙΖ0、或a-ITO，且基于組合物的總重量，以O. 01wt% 2wt%，且優(yōu)選以O. 05wt% Iwt %的量加入。當該組分的量落入上述范圍內(nèi)時，含鈦的層以合適的量蝕刻，且蝕刻輪廓變得優(yōu)異。當該組分的含量低于上述范圍的下限時，含鈦的層的蝕刻速率可能降低，且可能產(chǎn)生蝕刻殘渣。相反，當該組分的含量超出上述范圍的上限時，可能損害諸如玻璃等基板以及含硅的絕緣層。氟化合物指能解離成氟離子或多原子氟離子的化合物，選自由氟化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化氫銨、氟化氫鈉及氟化氫鉀組成的組。包含在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物中的選自無機酸、無機酸鹽及它們的混合物中的一種或多種可氧化和蝕刻含銅的層，并且可氧化含鈦的層?；诮M合物的總重量，選自無機酸、無機酸鹽及它們的混合物中的一種或多種可以lwt% 10wt%,且優(yōu)選以2wt% 7wt%的量使用。當該組分的量落入上述范圍內(nèi)時，含銅的層和含鈦的層以合適的量蝕刻，且蝕刻輪廓變得優(yōu)異。如果該組分的含量低于上述范圍的下限，蝕刻速率可能降低，蝕刻輪廓不期望地變壞且產(chǎn)生蝕刻殘渣。相反，當該組分的含量超出上述范圍的上限時，則可能發(fā)生過蝕刻，并且光刻膠可能裂開而形成裂縫，從而蝕刻液可滲入到裂縫中，不期望地使線路短路。無機酸選自由硝酸、硫酸、磷酸及過氯酸組成的組。無機酸鹽可選自由硝酸、硫酸、磷酸及過氯酸的鉀鹽、鈉鹽及銨鹽組成的組。包含在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物中的環(huán)狀胺化合物當蝕刻含銅的層時可形成輪廓。基于組合物的總重量，環(huán)狀胺化合物以O. 3wt% 5wt%,且優(yōu)選以O. 5wt% 3wt%的量使用。當該組分的量落入上述范圍內(nèi)時，形成合適的銅蝕刻速率和錐角，且可有效地控制側(cè)面蝕刻程度。 當環(huán)狀胺化合物的量低于O. 3被％時，含銅的金屬層的蝕刻速率增加，由此含銅的金屬層可能被過度蝕刻。此外，當環(huán)狀胺化合物的量大于5wt%時，含銅的金屬層的蝕刻速率降低，由此含銅的金屬層不能被適當?shù)匚g刻。環(huán)狀胺化合物選自由5-氨基四唑、甲苯基三唑、苯并三唑及甲基三唑組成的組。包含在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物中的氯化合物是用于蝕刻含銅的層的助氧化齊U，基于組合物的總重量，氯化合物以O. lwt% 5wt%,且優(yōu)選以O. 5wt% 3wt%的量使用。當氯化合物的含量為O. lwt% 5 1:%時,更有效地形成錐角。當氯化合物的量低于O. lwt%時，錐角極低，使得錐形表面變長，因而導致隨后步驟中的問題。此外，當氯化合物的量大于5wt%時，錐角極高，使得隨后步驟中的臺階覆蓋(step coverage)變差。氯化合物是可解離成氯離子的化合物，可以是選自由氫氯酸、氯化鈉、氯化鉀及氯化銨(NH4Cl)組成的組中的至少一種。包含在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物中的對甲苯磺酸用于防止蝕刻特性因蝕刻劑本身老化造成的蝕刻劑組成的改變而改變，并且起到允許蝕刻劑長時間儲存的作用。基于組合物的總量，對甲苯磺酸的含量為O. lwt% 5wt%,優(yōu)選為O. 5wt% 3wt%。當對甲苯磺酸的量低于O. lwt%時，難以防止因蝕刻劑本身老化造成的蝕刻劑組成的改變。此外，當對甲苯磺酸的量大于5wt%時，能夠防止因蝕刻劑本身老化造成的蝕刻劑組成的改變，但表現(xiàn)出過蝕刻，因而不能獲得優(yōu)異的輪廓。包含在根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物中的水為適用于半導體工藝過程的去離子水，及電阻率為至少18ΜΩ 基于組合物的總重量，水作為其余部分加入，從而使蝕刻液組合物的總重量為IOOwt%。除上述組分外，根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物還可進一步包含選自蝕刻控制劑、表面活性劑、螯合劑(sequestering agent)及防蝕劑中的一種或多種。根據(jù)本發(fā)明的蝕刻液組合物有效地用于蝕刻含銅和鈦的金屬層，特別是有效地用于蝕刻具有Cu/Ti結(jié)構(gòu)的雙層膜。此外，該蝕刻液組合物有效地用于蝕刻IZO膜或a-ITO膜。
列舉下列實施例及測試例來舉例說明本發(fā)明，但不解釋為限制本發(fā)明，而是可提供本發(fā)明更好的理解。實施例I及比較例I :蝕刻液組合物的制備使用如下表I中所示組分的量制備180kg的蝕刻液組合物。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種用于含銅和鈦的金屬層的蝕刻液組合物，基于所述組合物的總量，包含 5wt% 20wt%的過硫酸鹽； O. O Iwt % 2wt%的氟化合物； Iwt% IOwt%的選自無機酸、無機酸鹽及它們的混合物中的一種或多種； O. 3wt% 5界1:%的環(huán)狀胺化合物； O. Iwt % 5wt%的氯化合物； O.Iwt % 5wt%的對甲苯磺酸；以及 其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蝕刻液組合物，其中所述過硫酸鹽選自由過硫酸銨、過硫酸鈉及過硫酸鉀組成的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蝕刻液組合物，其中所述氟化合物選自由氟化銨、氟化鈉、氟化鉀、氟化氫銨、氟化氫鈉及氟化氫鉀組成的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蝕刻液組合物，其中所述無機酸選自由硝酸、硫酸、磷酸及過氯酸組成的組，并且所述無機酸鹽選自由硝酸、硫酸、磷酸及過氯酸的鉀鹽、鈉鹽及銨鹽組成的組。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蝕刻液組合物，其中所述環(huán)狀胺化合物選自由5-氨基四唑、甲苯基三唑、苯并三唑及甲基苯并三唑組成的組。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蝕刻液組合物，其中所述氯化合物選自由氫氯酸、氯化鈉、氯化鉀及氯化銨組成的組。
7.一種用于制造半導體裝置的方法，包括使用權(quán)利要求I 6中任一項所述的蝕刻液組合物蝕刻含銅和鈦的金屬層的步驟。
8.一種用于制造平板顯示器的方法，包括使用權(quán)利要求I 6中任一項所述的蝕刻液組合物蝕刻含銅和鈦的金屬層的步驟。
9.一種半導體裝置，使用權(quán)利要求I 6中任一項所述的蝕刻液組合物制造。
10.一種平板顯示器，使用權(quán)利要求I 6中任一項所述的蝕刻液組合物制造。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于含銅和鈦的金屬層的蝕刻液組合物，基于組合物的總量，包含5wt％～20wt％的過硫酸鹽；0.01wt％～2wt％的氟化合物；1wt％～10wt％的選自無機酸、無機酸鹽及它們的混合物中的一種或多種；0.3wt％～5wt％的環(huán)狀胺化合物；0.1wt％～5wt％的氯化合物；0.1wt％～5wt％的對甲苯磺酸；及其余為水。
文檔編號H01L21/205GK102822391SQ201180016453
公開日2012年12月12日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者林玟基, 權(quán)五柄, 李喻珍, 劉仁浩 申請人:東友 Fine-Chem 股份有限公司