[发明专利]蚀刻组合物

说明书

技术领域

本发明是涉及一种蚀刻组合物，该组合物用于形成构成电子设备用阵列基板、特别是TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)用阵列基板的铜配线。

背景技术

在TFT-LCD用阵列基板等电子设备用阵列基板上具有栅极、栅极配线、源极、源极配线、漏极、漏极配线等电极和配线，这些电极和配线承担着向元件传递信号的作用。目前上述配线材料主要使用Al或Al合金。Al或Al合金的配线由于形成氧化被膜、发生电迁移及向Si中扩散等，因而不采用Al或Al合金单膜。即，为防止上述问题，有必要通过上敷金属或设置下层来层积化，制成2层金属层或3层金属层来使用Al或Al合金膜。作为用于该层积的金属种类，可以举出钼(以下也简写为Mo)和Ti等，但从配线形成难易度方面出发，通常使用能够进行湿法蚀刻的Mo。在用于将层积有Mo的2层以上Mo/Al金属层的Mo和Al同时蚀刻的蚀刻组合物中，一般使用由磷酸、硝酸和乙酸构成的混酸溶液。

但是，随着液晶电视等液晶显示装置的大型化，特别是在18英寸以上的大面积且高分辨率的液晶显示装置中使用Al或Al合金的配线的话，则因电阻而使信号传递延迟就成为了问题。为了解决该问题，提出了比Al或Al合金电阻低、成本低的金属铜(以下也简写为Cu)配线作为配线材料。

对于Cu配线来说，需防止向Si中扩散和密合性的问题以及防止氧化被膜等，因此也和Al配线一样不能使用Cu单膜，有必要将Mo等作为上敷金属或下层来层积化。至少为了防止扩散和密合性的问题以及防止形成氧化被膜，有必要形成含有下层的2层金属层，因为Cu表层容易形成氧化被膜，所以，优选进行上敷金属以形成3层金属层。合金化存在使电阻升高的缺点，但也正在研究通过Cu的合金化来省去上敷金属和下层的方法。

并且，Mo自身也容易生成氧化钼(钼酸)，因为没能形成钝态膜而缺乏耐腐蚀性，所以，对形成钝态膜而具有耐腐蚀性的Mo合金也进行了研究。

如上所述，对于Cu或Cu合金与Mo的层积膜，以及对于Cu或Cu合金与Mo合金的层积膜来说，能同时将Cu或Cu合金以及Mo或Mo合金双方蚀刻的蚀刻组合物是必要的。但是，伴随Mo的合金化，与Mo相比，Mo合金的蚀刻断面差别较大，用现有的蚀刻组合物进行蚀刻非常困难。而且，如果对3层层积膜蚀刻，也容易发生电池腐蚀等，从而蚀刻变得更加困难。利用用于Al配线的由磷酸、硝酸、乙酸构成的混酸溶液，也能够调节Cu、Mo和Mo合金各单膜的腐蚀速率，但由于层积膜的各金属的蚀刻速率不同，Cu层的蚀刻量大，因此层积膜之中的Cu层比Mo和Mo合金蚀刻量大，导致出现称为侧蚀的底切(undercut)形状的现象等，使得蚀刻控制非常难。为了形成层积金属层的配线，不产生侧蚀是必要的，在基板的制造工艺中，使用现有的混酸溶液不能对侧蚀进行控制。

在专利文献1中公开了一种由硫酸、过氧化氢、乙酸钠以及余量的水所构成的蚀刻组合物，在专利文献2中公开了一种由盐酸、无机酸或者无机酸盐、过氧化氢以及余量的水所构成的Cu单膜用蚀刻液，作为无机酸，公开了硫酸、磷酸、硝酸、硼酸，作为无机酸盐，公开了除硼酸之外的上述无机酸的碱性盐和铜盐，这些都存在Cu侧蚀的问题。并且，用Mo合金时Cu侧蚀的程度更大，所以，完全不适合制造工艺。并且，作为蚀刻组合物，使用乙酸-过氧化氢水系以及过硫酸铵时也同样不适合。

作为能同时蚀刻所层积的Cu、Mo的2层金属层的蚀刻组合物，已知有氟化氢系溶液和氧系溶液。但是，氟化氢系蚀刻组合物也存在可对用于阵列基板的玻璃基板和玻璃基板上作为绝缘膜的蒸镀硅氮化膜(SiNx)或硅氧化膜(SiO₂)同时蚀刻的问题。

作为氧系溶液，在专利文献3中公开了一种蚀刻组合物，该组合物含有从中性盐、无机酸和有机酸中选出的至少一种物质以及过氧化氢，还公开了使用该组合物对Cu(Cu合金)和Mo一并进行蚀刻的内容。作为中性盐，公开了KHSO₄、KIO₄、NaCl和KCl，作为无机酸，公开了盐酸、硫酸、硝酸和磷酸，作为有机酸，公开了乙酸。但是，这样的组成使Cu发生侧蚀，蚀刻控制非常困难。并且，在Mo合金的情况中，Cu侧蚀的程度更大。因此，在制造工艺中，在形成层积膜的配线方面，完全不能使用该蚀刻组合物。

这样，对Cu单膜的蚀刻组合物以及Cu(Cu合金)和Mo的2层层积膜的蚀刻组合物进行了研究，但是，不发生侧蚀而得到令人满意的锥角是很难的。

专利文献1：日本特开昭61-591号公报

专利文献2：日本特开昭51-2975号公报