[发明专利]用于蚀刻导电多层膜的蚀刻剂组合物和使用其的蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于对平板显示器或触摸传感器面板的薄膜晶体管(TFT)中使用的导电层进行图案化的蚀刻剂组合物。更具体地，本发明涉及用于蚀刻包含至少一个铜(Cu)或铜合金(Cu合金)层和至少一个钼(Mo)或钼合金(Mo合金)层的导电多层膜，特别是用于以一次蚀刻Cu/Mo双层膜的蚀刻剂组合物。本发明还涉及使用该蚀刻剂组合物蚀刻导电多层膜的方法。

背景技术

目前使用由Cu层和在所述Cu层之下的作为扩散阻挡物的钼(Mo)或钛(Ti)层构成的双层膜代替铜(Cu)单层作为用于TFT的低电阻金属电极，例如栅电极或者源/漏电极。已知许多用于这样的双层膜的蚀刻剂。例如，可使用基于磷酸的混合酸。然而，在这种情况下，不可能形成适合用于TFT制造中的期望的图案。还可使用含有少量氟离子的基于过氧化氢(H₂O₂)的混合酸。然而，该蚀刻剂是不稳定的，产生大量的废弃物并需要大量的纯净水。以过大的量使用蚀刻剂导致玻璃基底的蚀刻。此外，可使用包含磷酸、硝酸、乙酸和水的组合物作为用于铝的基于混合酸的蚀刻剂。由于该组合物太高的蚀刻速率使得难以形成期望的TFT图案，因此需要能够控制(降低)Cu的蚀刻速率的控制剂。

WO 2009/038063公开了用于以批量(batchwise)方式同时蚀刻Cu/Mo叠层膜(或Cu合金/Mo合金叠层膜)的蚀刻溶液。该蚀刻溶液包含过氧化氢。然而，其具有蚀刻溶液的浓度易于随着时间而变化的缺点。该蚀刻溶液具有稳定性方面的特定问题。

近年来，在本发明所属的领域中，基于过氧化氢的混合溶液作为蚀刻剂已经受到了关注。通常，存在于过氧化氢中的金属诱发过氧化氢的分解，使得过氧化氢不稳定。更具体地，过氧化氢的快速分解导致浓度随着蚀刻的进行，即，随着时间的流逝而变化，导致蚀刻剂温度的突然升高，并且增加爆炸的危险。此外，对于额外设备的需求导致生产成本的提高。由于这些原因，基于过氧化氢的混合溶液不适合用作蚀刻剂。

如上所述，常规的基于过氧化氢的蚀刻剂由于其不稳定性而往往是易爆炸的。基于过氧化氢的蚀刻剂的其它问题与废水处理和短的寿命有关。具体地，应向基于过氧化氢的蚀刻剂中添加含氟化合物(氟化合物)以除去在使用该蚀刻剂蚀刻Cu/Mo双层膜之后留下的Mo残留物。氟化合物的使用导致对玻璃基底的损害。

为了解决以上问题，需要开发可以批量方式同时蚀刻Cu/Mo多层膜的新的非基于过氧化氢并且非基于氟化合物的蚀刻剂组合物。

已经在专利文献例如KR 10-2009-0095408A和KR 10-2006-0082270 A中提出了许多包含磷酸、硝酸、乙酸和一种或多种添加剂的用于铜的蚀刻剂组合物。然而，在所述专利公布中，无法找到蚀刻剂组合物用于Cu/Mo多层膜结构的详细结果。

在这样的情况下，需要可通过一次湿法蚀刻为Cu/Mo多层膜提供良好的蚀刻轮廓而不存在产生大量废弃物的环境有害物质(例如过氧化氢)、导致寿命缩短的不稳定组分、或者导致玻璃基底的腐蚀的氟化合物的新的蚀刻剂组合物。

原电池(Galvanic)反应指其中当使不同种类的金属在作为电解质的溶液或空气中互相接触时，由于电解质中两种金属之间的电化学原动力的差异，金属的蚀刻速率显著地改变的现象。两种金属的氧化和还原速率由电解质中金属的相对电势差决定。通常，在溶液中具有较高电化学电势的贵金属充当其中主要发生还原的阴极，并且以比其单层慢的速率被蚀刻。具有较低电势的活泼金属充当其中快速发生氧化的阳极，并且以比其单层高的速率被蚀刻。

本发明人已经通过研究发现：取决于是否向基于磷酸的蚀刻剂中添加硝酸，铜和钼的电势极大地变化；和在添加硝酸前，铜由于其比钼高的电势而充当阴极。然而，在添加氧化剂例如硝酸后，铜由于其具有比钼低的电势而充当阳极，并且结果，观察到铜的过蚀刻(overetching)。即，铜和钼在相同蚀刻剂中的不同蚀刻速率导致在钼蚀刻之前铜的过蚀刻。该过蚀刻不利地导致整个线路(布线)差的直线性或者提高整个线路(布线)的电阻。

为了解决这样的问题，已经进行了许多尝试。例如，使用具有不同组成的两种或更多种蚀刻剂蚀刻铜和在所述铜之下的Mo和Ti线路。但是，在这种情况下，整个蚀刻工艺复杂，并且生产成本和时间增加，使最终产品的生产率恶化。考虑到工艺简化和成本降低，需要可以一次蚀刻多层膜例如Cu/Mo双线路的蚀刻剂。