專利名稱：用于形成金屬線的蝕刻液組合物及制造薄膜晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于在制造半導體器件時濕蝕刻金屬層的蝕刻液組合物以及一種制造薄膜晶體管的方法，更具體地，涉及通過提高對不同In基透明導電層的蝕刻選擇性，用于同時蝕刻包括In基透明導電層、Al基金屬層及Mo基金屬層的多層的蝕刻液組合物，該多層用于形成平板顯示器的像素電極、柵極、源極和漏極，并且涉及一種利用所述蝕刻液制造薄膜晶體管的方法。
背景技術(shù)：
為了實現(xiàn)通過平板顯示器顯示圖像，在TFT(薄膜晶體管)陣列中使用透明像素電極、柵極、源極和漏極。通常，像素電極包括主要由In組成的透明導電層，而柵極、源極和漏極可包括主要由Cr、Cu、Mo、T1、Al等組成的單層或多層。隨著近來生產(chǎn)過程的簡化以提高生產(chǎn)率，正在開發(fā)共有四層的柵極線，所述四層包括:由沉積在最下層位置的氧化銦錫(IT0或無定形IT0)構(gòu)成的In基透明導電層、沉積在In基透明導電層上的包括Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層的三層。此外，新開發(fā)了共有四層的數(shù)據(jù)線，所述四層包括:利用In作為主要成分沉積為上層的氧化銦鋅(IZO)薄層、位于氧化銦鋅薄層下面包括Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層的三層。為了蝕刻柵極線，最下層ITO薄層不被刻蝕，而僅形成在最下層上的三層(Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及位于Mo基金屬上層`和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層)必須選擇性地同時被刻蝕。另一方面，在數(shù)據(jù)線的情況下，需要開發(fā)組合蝕刻液，該蝕刻液能同時蝕刻包括主要由In組成的作為最上層的IZO薄層及形成在最上層下面的三層(Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層)的共四層。在包括Al基金屬層和Mo基金屬層的傳統(tǒng)多層的情況下，可使用主要由磷酸組成的Al蝕刻液蝕刻。然而，當包括主要由In組成的IZO薄層和形成在IZO薄層下面的包括Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層的三層的上述四層利用主要由磷酸組成的傳統(tǒng)蝕刻液蝕刻時，作為上層In基透明導電層的IZO以比位于In基透明導電層下面的Mo基金屬層和Al基金屬層慢的蝕刻速率被蝕刻，因此，由于來自蝕刻表面的上層IZO薄層的突出而產(chǎn)生尖端，不期望地產(chǎn)生劣質(zhì)的輪廓。因為嚴重產(chǎn)生尖端的劣質(zhì)輪廓，在隨后的工藝中，臺階覆蓋(st印coverage)會劣化，而且上層在斜面上被破壞的可能性或上層和下層金屬短路的可能性會提高。因此，為了有效地同時進行多層蝕刻，需要開發(fā)一種蝕刻液，該蝕刻液對Al基金屬層和Mo基金屬層具有優(yōu)異的蝕刻能力，并且還能夠通過有效地蝕刻IZO薄層而不蝕刻ITO薄層來最小化尖端的產(chǎn)生。專利文獻1:韓國未審查專利公開號2002-004340
發(fā)明內(nèi)容
因此，牢記相關(guān)領(lǐng)域中存在的上述問題，作出了本發(fā)明，本發(fā)明的一個目的是提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物在蝕刻IZO透明導電層、Al基金屬層及Mo基金屬層方面優(yōu)異，并且還不會蝕刻ITO(或無定形IT0)透明導電層。具體地，本發(fā)明旨在提供一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物可蝕刻IZ0，從而其尖端的產(chǎn)生減少，并且由此能有效地同時蝕刻包括IZO透明導電層、Al基金屬層及Mo基金屬層的多層。本發(fā)明提供一種蝕刻液組合物，基于組合物的總重量，所述蝕刻液組合物包括:60 70wt %的憐酸、2 8wt %的硝酸、5 15wt %的乙酸、0.1 7wt 的選自K3P04、K2HPO4、KH2PO4XH3CO2K及KNO·3中的至少一種K類化合物以及加入以使所述組合物的總重量達到IOOwt%的余量水，其中，ITO不被蝕刻，而可同時蝕刻包括IZO透明導電層、Al基金屬層及Mo基金屬層的多層。另外，本發(fā)明提供一種制造薄膜晶體管的方法，包括:利用蝕刻液蝕刻共有四層的金屬層結(jié)構(gòu)，所述四層包括:IT0(IT0或a-1TO)類透明導電層、沉積在所述ITO類透明導電層上的包括Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于所述Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層的三層，基于組合物的總重量，所述蝕刻液包括:60 7(^丨％的磷酸、2 8wt% 的硝酸、5 15wt% 的乙酸、0.1 7wt% 的選自 K3P04、K2HPO4, KH2PO4, CH3CO2K 及 KNO3中的至少一種K類化合物以及加入以使所述組合物的總重量達到IOOwt %的余量水，從而位于下層位置的所述ITO類透明導電層不被蝕刻，而形成在所述ITO類透明導電層上的三層被同時蝕刻，由此形成柵極線；以及利用所述蝕刻液同時蝕刻共有四層的金屬層結(jié)構(gòu)，所述四層包括:包括Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于所述Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層的三層以及沉積在所述三層上的IZO類透明導電層，由此形成數(shù)據(jù)線。
具體實施例方式在下文中將給出本發(fā)明的詳細描述。根據(jù)本發(fā)明，用于蝕刻包括IZO透明導電層、Al基金屬層及Ti基金屬層的多層的蝕刻液組合物基于組合物的總重量包括:60 70wt%的磷酸、2 8￥丨％的硝酸、5 15界七％的乙酸、0.1 7wt%的選自K3P04、K2HP04、KH2P04、CH3C02K&KN03中的至少一種K類化合物以及加入以使組合物的總重量達到100wt%的余量水。如本文中所用，In基透明導電層指用作像素電極的主要由In組成的透明導電層，它特定的實例可包括氧化銦層，例如氧化銦鋅層(IZO)、氧化銦錫層(IT0、a-1T0)等。根據(jù)本發(fā)明的主要由磷酸組成的蝕刻液對IZO和ITO具有非常高的蝕刻選擇性。柵極的ITO層具有非常低的蝕刻速率，因此在加工時間內(nèi)不進行蝕刻，而數(shù)據(jù)線的IZO具有比ITO層相對較高的蝕刻速率，由此能夠同時蝕刻包括Mo和Al的多層結(jié)構(gòu)。Al基金屬層指王要由Al組成的Al層或Al合金層。Al基合金層可為具有Al和其他金屬的 Al-X 合金層(其中，X 是選自 La、Mg、Zn、In、Ca、Te、Sr、Cr、Co、Mo、Nb、Ta、W、N1、Nd、Sn、Fe、S1、T1、Pt及C中的一種或多種金屬)。將Al-X合金層用作Al基金屬層的情況是有利的，因為可避免由Al蝕丘的形成而造成的加工問題，其中，Al蝕丘的形成是由熱所致。Mo基金屬層指主要由Mo組成的Mo層或Mo合金層，Mo基金屬層對薄層之間的電解反應起緩沖作用。Mo合金層通過將作為主要成分的Mo和選自T1、Ta、Cr、N1、Nd、In及Al中的一種或多種金屬合金化而形成。在柵極線的情況下，本發(fā)明的多層以四層的形式提供，所述四層包括:作為下層的ITO透明導電層、及Mo基金屬層、Al基金屬層、及Mo基金屬層，這些層按順序形成。在數(shù)據(jù)線的情況下，提供共四層，所述四層包括:位于上層的IZO透明導電層、及Mo基金屬層、Al基金屬層、及Mo基金屬層，這些層按順序形成。在本發(fā)明的蝕刻液組合物中，磷酸起氧化Al基金屬層和Mo基金屬層的作用，并且基于組合物的總重量，以60 70wt%的量包含。如果磷酸的量小于60wt%, Al基金屬層或Mo基金屬層的蝕刻速率可能會降低，不期望地導致產(chǎn)生殘渣的風險。相反，如果磷酸的量大于70wt%，Al基金屬層或Mo基金屬層的蝕刻速率太快，而IZO透明導電層的蝕刻速率可能會變得相對較慢，不期望地大大增加尖端的產(chǎn)生。在本發(fā)明的蝕刻液組合物中，硝酸起氧化IZO透明導電層表面、Al基金屬層表面及Mo基金屬層表面的作用，并且基于組合物的總重量，以2 Swt %的量包含。如果硝酸的量小于2wt%，Al基金屬層和Mo基金屬層的蝕刻速率可能會降低，這最終導致在基板的不同位置處的蝕刻速率不同，不期望地產(chǎn)生由Mo基金屬層的拖尾(tailing)導致的瑕疵。相反，如果硝酸的量大于8wt%，在光刻膠上可能形成裂縫，由此化學物質(zhì)可能通過這些裂縫滲入，不期望地導致Al基金屬層和Mo基金屬層之間的短路。而且，由于過蝕刻會損失Al基金屬層和Mo基金屬層，不期望地 引起損失這些金屬線功能的擔心。在本發(fā)明中，乙酸氧化IZO透明導電層、Al基金屬層及Mo基金屬層的表面，并且基于組合物的總重量，以5 15wt%的量包含。如果乙酸的量小于5wt%，IZ0透明導電層、Al基金屬層及Mo基金屬層不被有效地蝕刻，由此Al和Mo可能不期望地部分殘留在基板中。相反，如果乙酸的量大于15wt%，Mo和Al可能會過蝕刻，從而不可能獲得均一的蝕刻。
在本發(fā)明的蝕刻液組合物中，K鹽類化合物為選自K3PO4、K2HPO4、KH2P04、CH3CO2K及KNO3中的一種或多種，起調(diào)節(jié)被氧化的Al基金屬層和Mo基金屬層的蝕刻輪廓的作用，并基于組合物的總重量，以0.1 7wt%的量,優(yōu)選I 5wt%的量包含。如果K鹽類化合物的量小于0.1wt %，Mo基金屬層的蝕刻速率可能相對增加，由此IZO尖端可能會嚴重地形成在數(shù)據(jù)線中。相反，如果K鹽類化合物的量大于7wt%，Al基金屬層和Mo基金屬層的蝕刻速率可能非常明顯地降低，不期望地在Al基金屬層和Mo基金屬層上產(chǎn)生殘渣，由此導致缺陷。K類化合物優(yōu)選以兩種組分的混合物形式使用，更優(yōu)選以包括KNO3和選自K3P04、K2HPO4XH3CO2K及KH2PO4中的一種或多種化合物的混合物的形式使用。在這種情況下，KNO3與其他組分的混合重量比可落入1:3 3:1的范圍內(nèi)。在本發(fā)明的蝕刻液組合物中，水優(yōu)選是去離子水，特別有用的是至少為18MQ /cm的適用于半導體加工的去離子水。除上述組分外，本發(fā)明中的蝕刻液組合物可進一步包括硫酸或硫酸鹽類化合物作為蝕刻控制劑，以控制作為In基透明導電層的IZO的尖端。硫酸或硫酸鹽類化合物指可離解成硫酸根離子的化合物，并且具體選自由硫酸、硫酸銨、硫酸鉀、硫酸鈣、硫酸鈉、諸如對甲苯磺酸(PTSA)、甲磺酸等磺酸組成的組，這些物質(zhì)可單獨使用或以兩種或更多種的組合使用?；诮M合物的總重量，硫酸或硫酸鹽類化合物可以0.1 5wt%的量包含。除上述組分外，本發(fā)明的蝕刻液可進一步包括選自表面活性劑、金屬多價螯合劑(sequestering agent)、抗蝕劑及pH調(diào)節(jié)劑中的一種或多種。另外，本發(fā)明提供一種制造包括共有四層的柵極線和共有四層的數(shù)據(jù)線的薄膜晶體管的方法，柵極線的四層包括:IT0類透明導電層、沉積在ITO類透明導電層上的包括Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層的三層，數(shù)據(jù)線的四層包括:作為上層的IZO類透明導電層、形成在IZO類透明導電層下的包括Mo基金屬上層和Mo基金屬下層及介于Mo基金屬上層和Mo基金屬下層之間的Al基金屬層的三層，所述方法包括利用蝕刻液蝕刻柵極線和數(shù)據(jù)線，所述蝕刻液基于組合物的總重量包括:60 70wt*%的磷酸、2 8wt*%的硝酸、5 15wt*%的乙酸、0.1 7wt*%的選自K3PO4, K2HPO4, KH2PO4, CH3CO2K及KNO3中的至少一種K類化合物以及加入以使所述組合物的總重量達到100wt%的余量水。在制造薄膜晶體管過程中，如果利用本發(fā)明的蝕刻液組合物蝕刻柵極線和數(shù)據(jù)線，柵極線的ITO薄層不受影響而僅形成在ITO薄層上的Mo基金屬層和Al基金屬層被蝕亥IJ，反之，數(shù)據(jù)線的IZO層、Mo基金屬層及Al基金屬層可同時被蝕刻。本發(fā)明的蝕刻液組合物在提高對ITO和IZO的蝕刻選擇性以實現(xiàn)同時蝕刻方面是有利的。下面列出的實施例用以示例而不解釋為限制本發(fā)明，這些實施例可提供對本發(fā)明更好的理解。<實施例1和2及比較例I 4:蝕刻液組合物的制備>
使用下表I中所示組分的量制備180kg蝕刻液組合物。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種蝕刻液組合物，用于蝕刻包括IZO(氧化銦鋅)透明導電層、鋁基金屬層和鑰基金屬層的多層，基于組合物的總重量，所述蝕刻液組合物包括:60 7(^1%的磷酸、2 8wt% 的硝酸、5 15wt% 的乙酸、0.1 7wt% 的選自 K3P04、K2HPO4, KH2PO4, CH3CO2K 及 KNO3中的至少一種鉀類化合物以及加入以使所述組合物的總重量達到100wt%的余量水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液組合物，其中，所述鉀類化合物被提供為包括兩種或更多種組分的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液組合物，其中，所述鉀類化合物是包括KNO3和選自K3PO4, K2HPO4, CH3CO2K及KH2PO4中的一種或多種化合物的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝕刻液組合物，進一步包括硫酸或硫酸鹽類化合物。
5.一種制造包括共有四層的柵極線和共有四層的數(shù)據(jù)線的薄膜晶體管的方法，其中所述柵極線的四層包括氧化銦錫類透明導電層和沉積在所述氧化銦錫類透明導電層上的包括鑰基金屬上層和鑰基金屬下層以及介于鑰基金屬上層和鑰基金屬下層之間的鋁基金屬層的三層，所述數(shù)據(jù)線的四層包括位于上層的氧化銦鋅類透明導電層和形成在所述氧化銦鋅類導電層下面的包括鑰基金屬上 層和鑰基金屬下層以及介于所述鑰基金屬上層和鑰基金屬下層之間的鋁基金屬層的三層，所述方法包括利用蝕刻液蝕刻所述柵極線和所述數(shù)據(jù)線，基于組合物的總重量，所述蝕刻液包括:60 70wt%的磷酸、2 8wt%的硝酸、5 15界七％的乙酸、0.1 7wt%的選自1(丨04、1(2即04、1^2 04、0130)21(及1(勵3中的至少一種鉀類化合物以及加入以使所述組合物的總重量達到100wt%的余量水。
6.一種制造薄膜晶體管的方法，包括以下步驟: a)利用蝕刻液蝕刻共有四層的金屬層結(jié)構(gòu)，所述四層包括氧化銦錫類透明導電層及沉積在所述氧化銦錫類透明導電層上的包括鑰基金屬上層和鑰基金屬下層以及介于所述鑰基金屬上層和鑰基金屬下層之間的鋁基金屬層的三層，基于組合物的總重量，所述蝕刻液包括:60 70wt*%的磷酸、2 8wt*%的硝酸、5 15wt*%的乙酸、0.1 7wt*%的選自K3P04、K2HPO4、KH2PO4XH3CO2K及KNO3中的至少一種鉀類化合物以及加入以使所述組合物的總重量達到100wt%的余量水，使得位于下層位置的所述氧化銦錫類透明導電層不被蝕刻，而形成在所述氧化銦錫類透明導電層上的所述三層被同時蝕刻，從而形成柵極線；以及 b)利用所述蝕刻液同時蝕刻共有四層的金屬層結(jié)構(gòu)，所述四層包括:包括鑰基金屬上層和鑰基金屬下層以及介于所述鑰基金屬上層和鑰基金屬下層之間的鋁基金屬層的三層以及形成在所述三層上的氧化銦鋅類透明導電層，從而形成數(shù)據(jù)線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蝕刻液組合物，所述蝕刻液組合物能同時蝕刻包括IZO透明導電層、鋁和鋁合金層(稱為鋁基金屬層)以及鉬和鉬合金(稱為鉬基金屬層)的多層，該多層用作像素電極、柵極、源極和漏極的線。另外還提供了一種利用所述蝕刻液組合物制造薄膜晶體管的方法。
文檔編號H01L21/77GK103160831SQ20121043534
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者李昔準, 權(quán)五柄, 沈慶輔 申請人:東友 Fine-Chem 股份有限公司