CN106400016A - 蚀刻剂组合物及使用其制造薄膜晶体管基板的方法 - Google Patents

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Abstract

一种蚀刻剂组合物，基于所述蚀刻剂的总重量，所述蚀刻剂组合物包含：约0.5wt％至约20wt％的过硫酸盐、约0.01wt％至约2wt％的含氟化合物、约1wt％至约10wt％的无机酸、约0.5wt％至约5wt％的环胺化合物、约0.1wt％至约5wt％的含氯化合物、约0.1wt％至约10wt％的脂族磺酸、约1wt％至约20wt％的有机酸或有机酸盐、和水。

Description

蚀刻剂组合物及使用其制造薄膜晶体管基板的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年7月30日递交的第10-2015-0108146号韩国专利申请的优先权和权益，其为了全部目的通过引用并入本文，如同充分阐述于本文中。
技术领域
本申请的示例性实施方式涉及蚀刻剂组合物及使用所述蚀刻剂组合物制造薄膜晶体管基板的方法。
背景技术
通常，薄膜晶体管(TFT)基板在液晶显示装置或有机发光显示装置中用作用于独立地驱动各像素的电路板。TFT基板包括栅极线、数据线以及连接至所述栅极线和所述数据线的TFT。
TFT基板的各种线和电极可通过图案化处理(例如光刻法)而形成。图案化处理包括蚀刻处理。然而，通过蚀刻处理图案化线的制备过程并不方便。因此，形成具有所需特性的线是有限制的。同样，在金属蚀刻过程中可排放出环境污染物，例如不溶于水的沉淀物。
该背景部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明构思的背景的理解，因此其可含有不构成对于本领域普通技术人员而言在该国已知的现有技术的信息。
发明内容
本申请的示例性实施方式提供具有优异蚀刻特性的环境友好的蚀刻剂组合物以及使用所述环境友好的蚀刻剂组合物制备薄膜晶体管基板的方法，该方法防止在蚀刻金属层的过程中产生不溶于水的沉淀物。
本申请其它方面部分将会在接下来的详细说明中阐述，部分将从公开内容中显而易见，或可通过实行本发明的概念而认识到。
本申请示例性实施方式公开了蚀刻剂组合物，其包含约0.5wt％至约20wt％的过硫酸盐、约0.01wt％至约2wt％的含氟化合物、约1wt％至约10wt％的无机酸、约0.5wt％至约5wt％的环胺化合物、约0.1wt％至约5wt％的含氯化合物、约0.1wt％至约10wt％的脂族磺酸、约1wt％至约20wt％的有机酸或有机酸盐、和水，其中wt％是基于所述蚀刻剂组合物的总重量的重量百分比。
本申请示例性实施方式还公开了制备薄膜晶体管基板的方法，该方法包括通过顺序地在第一绝缘基板上形成第一金属层并且用蚀刻剂组合物蚀刻所述第一金属层的一部分而形成包括栅极线和连接至所述栅极线的栅极的第一线部分；在所述第一绝缘基板上形成栅极绝缘层；通过在所述栅极绝缘层上形成第二金属层并且用所述蚀刻剂组合物蚀刻所述第二金属层的一部分而形成包括数据线、连接至所述数据线的源极和与所述源极分离的漏极的第二线部分；在所述第二线部分上形成钝化层；以及在所述钝化层上形成连接至所述漏极的像素电极，其中所述第一金属层和所述第二金属层包括含钛的第一层，并且所述第一金属层和所述第二金属层包括含铜的第二层，并且所述蚀刻剂组合物包含约0.5wt％至约20wt％的过硫酸盐、约0.01wt％至约2wt％的含氟化合物、约1wt％至约10wt％的无机酸、约0.5wt％至约5wt％的环胺化合物、约0.1wt％至约5wt％的含氯化合物、约0.1wt％至约10wt％的脂族磺酸、约1wt％至约20wt％的有机酸或有机酸盐、和水，其中wt％是基于所述蚀刻剂组合物的总重量的重量百分比。
前面的概述和以下的详细说明都是示例性和说明性的，并不旨在提供对所要求保护的主题的进一步解释。
附图说明
所包含的附图提供对本发明构思的进一步理解，并且附图并入本说明书并构成本说明书的一部分，与说明书一起说明本发明构思的示例性实施方式，用于解释本发明构思的原理。
图1、2、3和4是顺序说明通过使用根据示例性实施方式的蚀刻剂组合物形成金属接线的方法的横截面视图。
图5是说明通过使用蚀刻剂组合物制备的包含薄膜晶体管的显示装置的结构的平面图。
图6是沿着图5的截面线VI-VI’获得的横截面视图。
图7、8和9是顺序说明制造图5所示的显示装置的薄膜晶体管基板的方法的平面图。
图10、11和12是分别沿着图7、8和9的截面线X-X’、XI-XI’和XII-XII’获得的横截面视图。
具体实施方式
在以下说明中，为了解释的目的，阐述大量具体细节以提供对各种示例性实施方式的透彻理解。然而，显而易见的是，没有这些具体细节或用一个或多个等同布置也可实施各种示例性实施方式。在其它情况下，众所周知的结构和装置以结构图的形式显示，以避免不必要地使各种示例性实施方式不清楚。
在附图中，为清楚及说明的目的，可放大层、膜、板、区等的尺寸和相对尺寸。并且，相同的附图标记表示相同的元件。
当元件或层被称为在另一元件或层“上”、“连接至”或“耦连至”另一元件或层时，其可直接在另一元件或层上，直接连接至或耦连至另一元件或层，或者可存在中间元件或层。然而，当元件或层被称为“直接在另一元件或层上”、“直接连接至”或“直接耦连至”另一元件或层时，则不存在中间元件或层。为了本公开内容的目的，“X、Y和Z中的至少一种”和“选自由X、Y和Z组成的组中的至少一种”可理解为仅X，仅Y，仅Z，或X、Y和Z中的两种或更多种的任意组合，如例如，XYZ、XYY、YZ和ZZ。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关的所列项目的一种或多种的任意和全部组合。
虽然术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但是这些元件、组分、区域、层和/或部分不应被这些术语限制。这些术语用于区分一种元件、组分、区域、层和/或部分与另一种元件、组分、区域、层和/或部分。因此，在不背离本公开内容的教导的情况下，以下讨论的第一元件、组分、区域、层和/或部分可以称为第二元件、组分、区域、层和/或部分。
空间相关的术语，例如“下方”、“下面”、“底部”、“上面”、“顶部”等，在本文中可用于描述性目的，从而描述如附图中所述的一种元件或特征与另一(多个)元件或(多个)特征的关系。空间相关的术语旨在包含除了在附图中描述的方位之外的设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备翻转，描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件则将被定位于其它元件或特征的“上面”。因此，示例性术语“下面”可包含上面和下面的方位。此外，设备可另外被定位(例如旋转90度或在其它方位上)，照此，相应地理解本文使用的空间描述语。
本文使用的术语为了描述特定的实施方式，并不意在限制。如本文所使用的，除非上下文另外明确指出，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“该(the)”旨在还包括复数形式。此外，当本说明书中使用术语“包含(comprises)”、“含有(comprising)”、“包括(includes)”和/或“含有(including)”时，这些术语明确指出其所述的特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或组的存在，而不排除一个或多个其它其特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或组的存在或加入。
本文参考截面图示(其为理想化的示例性实施方式和/或中间结构的示意图)描述了各种示例性实施方式。照此，例如由于制造技术和/或容差(tolerance)所致的图示的形状的变化是意料之中的。因此，本文公开的示例性实施方式不应被理解为局限于特定的所示的区域形状，而是包括由例如制造引起的形状的变化。例如，图示为长方形的植入区域通常在其边缘处具有圆形或弧形特征和/或植入浓度的梯度，而不是植入区域到非植入区域的二元变化。类似地，通过植入形成的隐埋区域可导致隐埋区域与通过隐埋区域发生植入的表面之间的区域中的一些植入。因此，附图中所示的区域实际上是示意性的，并且它们的形状不旨在说明装置的区域的实际形状，并且不旨在限制。
除非另外定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本领域普通技术人员一般理解的相同的含义，本公开内容是其一部分。术语，例如那些在常用词典中定义的术语，应被理解为具有与相关领域的语境中它们的含义一致的含义，并且不会在理想化或过分的形式意义上被理解，除非本文中明确这样规定。
根据示例性实施方式，蚀刻剂组合物用于通过蚀刻包括钛基金属层和铜基金属层的双层来形成金属接线。例如，蚀刻剂组合物可用于通过同时蚀刻包括钛基金属层和铜基金属层的双层来形成金属接线。
蚀刻剂组合物可包含约0.5wt％至约20wt％的过硫酸盐、约0.01wt％至约2wt％的含氟化合物、约1wt％至约10wt％的无机酸、约0.5wt％至约5wt％的环胺化合物、约0.1wt％至约5wt％的含氯化合物、约0.1wt％至约10wt％的脂族磺酸、约1wt％至约20wt％的有机酸或有机酸盐、和作为余量的水。而且，蚀刻剂组合物可进一步包含约0.01wt％至约3wt％的铜化合物。
过硫酸盐可为蚀刻铜或包含铜的铜基金属层的主要成分，并且过硫酸盐可包含选自由过硫酸钾(K2S2O8)、过硫酸钠(Na2S2O8)和过硫酸铵((NH4)2S2O8)组成的组中的至少一种。
基于蚀刻剂组合物的总重量，过硫酸盐的含量范围可为约0.5wt％至约20wt％。当过硫酸盐的量小于约0.5wt％时，铜或包含铜的铜基金属层的蚀刻速率降低。因此可能不进行蚀刻或者蚀刻速率可能是低的。当过硫酸盐的量大于约20wt％时，总蚀刻速率增加，使得蚀刻过程不可控或难以控制。
含氟化合物可为用于蚀刻钛或包含钛的钛基金属层以及除去可能在蚀刻过程中产生的残留物的主要成分。含氟化合物可用作其氟离子或多原子的氟离子可溶解于溶液的化合物。例如，含氟化合物可包含选自由氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟氢化铵、氟氢化钠和氟氢化钾组成的组中的至少一种。
基于蚀刻剂组合物的总重量，含氟化合物的含量范围可为约0.01wt％至约2wt％。当含氟化合物的量小于0.01wt％时，钛或包含钛的钛基金属层的蚀刻速率降低，导致残留物产生。当含氟化合物的量大于2wt％时，可损坏在其上形成金属接线的玻璃基板以及包含硅的绝缘层。
无机酸可为用于蚀刻铜或包含铜的铜基金属层以及钛或包含钛的钛基金属层的辅助氧化剂，并且可包含选自由硝酸、硫酸、磷酸和高氯酸组成的组中的至少一种。
基于蚀刻剂组合物的总重量，无机酸的含量范围可为约1wt％至约10wt％。当无机酸的量小于1wt％时，在铜或包含铜的铜基金属层以及钛或包含钛的钛基金属层上进行的蚀刻速率可降低，导致蚀刻轮廓缺陷或残留物产生。当无机酸的量大于10wt％时，可发生(或进行)过多蚀刻或者可产生光致抗蚀剂空隙。因此，由于蚀刻剂的侵入，在正在蚀刻的线(例如，栅极线或数据线)上可发生短路。
环胺化合物为防腐蚀剂，并且可控制在铜或包含铜的铜基金属层上进行的蚀刻速率。环胺化合物可包含选自5-氨基四唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯烷、吡咯啉和5-甲基四唑中的至少一种。
基于蚀刻剂组合物的总重量，环胺化合物的含量范围可为约0.5wt％至约5wt％。当环胺化合物的量小于0.5wt％时，在铜上进行的蚀刻的速率可能不可控。因此，铜可被过度蚀刻。当环胺化合物的量大于5wt％时，在铜上进行的蚀刻的速率可降低。因此，在制造过程中的蚀刻的时间段可增加，导致生产效率降低。
脂族磺酸可防止在蚀刻金属层的过程中可通过蚀刻剂组合物与金属离子之间的反应产生的不溶于水的沉淀物的沉淀。当在蚀刻铜基金属层过程中产生的铜离子与蚀刻剂组合物中的环胺化合物和含氯化合物反应时，可形成不溶于水的沉淀物。例如，当铜离子与氨基和氯离子反应时，可产生不溶于水的沉淀物，并且不溶于水的沉淀物可引起设备故障，导致劣化的工艺产率。例如，一件设备的废水管可由于不溶于水的沉淀物而被堵塞。在这点上，用于除去设备和管中的不溶于水的沉淀物的成本可增加，因为需要处理废水。当脂族磺酸包含在蚀刻剂组合物中时，磺酸取代部分或全部氨基。因此，脂族磺酸可防止产生不溶于水的沉淀物。
脂族磺酸还可增加待被蚀刻剂组合物处理的基板数量，以及降低储存废液过程中的热释放。在示例性实施方式中，废液是指在蚀刻的过程中使用的蚀刻组合物，并且储存废液是指在储存罐中储存的废液的状态。废液被储存在储存罐中直到收集到一定量。一旦收集到适当的量，废液就经受废液处理过程。当从储存罐中储存的废液中产生热时，由于气味和气体产生，可增加事故的风险。然而，当在蚀刻剂组合物中包含脂族磺酸时，在废液储存的过程中产生的热可减少。
脂族磺酸不包含酚类，酚类通常由于其危险性而受到环境管制或审查。因此，可防止环境问题。
脂族磺酸可为具有1至3个碳的烷基磺酸。脂族磺酸可为选自由甲磺酸、乙磺酸和丙磺酸组成的组中的至少一种。具有4个或更多个碳的脂族磺酸(即，丁磺酸)可产生不需要的不溶于水的沉淀物。
基于蚀刻剂组合物的总重量，脂族磺酸(下文也称为“C1-C3烷基磺酸”)的含量范围可为约0.1wt％至约10wt％。当C1-C3烷基磺酸的量小于0.1wt％时，不溶于水的沉淀物产生的可能性可增大，每片处理的临界尺寸(CD)偏离的变化偏差可能较严重，并且可能不会发生对废液储存过程中产生热的抑制作用。当C1-C3烷基磺酸的量大于10wt％时，可能不会维持蚀刻剂组合物的蚀刻性能，由于蚀刻的速率增加，可发生过度蚀刻，并且可能不会发生对废液储存过程中产生热的额外抑制作用。
含氯化合物为可蚀刻铜或包含铜的铜基金属层的辅助氧化剂。含氯化合物可控制金属层的锥角并且可降低接线开口缺陷率。而且，废液储存过程中的热产生可受到含氯化合物的抑制。含氯化合物是指可离解成氯离子的化合物，并且可包含选自由盐酸(HCl)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氯化铵(NH4Cl)、乙磺酰氯(C2H5ClO2S)和甲磺酰氯(CH3ClO2S)组成的组中的至少一种。
基于蚀刻剂组合物的总重量，含氯化合物的含量范围可为约0.1wt％至约5wt％。当含氯化合物的量小于0.1wt％时，在铜或包含铜的铜基金属层上进行的蚀刻的速率降低。因此，蚀刻轮廓可劣化。当含氯化合物的量大约5wt％时，可进行过多的蚀刻，导致一些金属接线的损失。
有机酸和/或有机酸盐可为螯合剂，并且，由于其对蚀刻的金属离子的更高的亲和力，可通过与金属离子形成螯合物而防止蚀刻剂形成具有蚀刻的金属离子的化合物。因此，正被蚀刻剂处理的片数可增加。有机酸可为选自由烟酸、乙酸(AcOH)、丁酸、柠檬酸、蚁酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、戊酸、磺基苯甲酸、磺基琥珀酸、磺基邻苯二甲酸、水杨酸、磺基水杨酸、苯甲酸、乳酸、甘油酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、异柠檬酸、丙烯酸、亚氨基二乙酸和乙二胺四乙酸(EDTA)组成的组中的至少一种。有机酸盐可包括选自由有机酸的钠盐、钾盐和铵盐组成的组中的至少一种。
基于蚀刻剂组合物的总重量，有机酸和/或有机酸盐的含量范围可为约1wt％至约20wt％。当有机酸和/或有机酸盐的量小于1wt％时，待被蚀刻剂处理的片数可不增加。当有机酸和/或有机酸盐的量大于20wt％时，可发生过多的蚀刻(或者可进行过度蚀刻)。因此，在正在蚀刻的线(例如，栅极线或数据线)上可发生短路。
在蚀刻剂组合物中可包含水，填补组合物的余量，以使蚀刻剂组合物的总重量为100wt％。包含在蚀刻剂组合物中的水可为去离子水。
当蚀刻剂蚀刻金属层时，铜化合物可维持CD偏离。铜化合物可包含选自由硫酸铜、氯酸铜和硝酸铜组成的组中的至少一种。
基于蚀刻剂组合物的总重量，铜化合物的含量范围可为约0.01wt％至约3wt％。当铜化合物的量小于0.01wt％时，蚀刻剂组合物以恒定CD偏离蚀刻的能力可降低。当铜化合物的量大于3wt％时，蚀刻剂组合物的边缘蚀刻能力降低。因此，蚀刻剂的性能(和精确性)可降低。
除了以上描述的材料之外，蚀刻剂组合物可进一步包含另外的蚀刻控制剂、表面活性剂和pH控制剂。
图1、2、3和4是顺序说明通过使用根据示例性实施方式的蚀刻剂组合物形成金属接线的方法的横截面视图。
参照图1，金属层可形成在绝缘基板INS上。金属层可为具有包含第一金属的第一金属层CL1和包含第二金属的第二金属层CL2顺序堆叠的双层。第一金属可为钛并且第二金属可为铜。虽然金属层被阐述为双层，但是示例性实施方式并不限于此。金属层可为包含含有第一金属和第二金属的合金的单层，或包含具有第一金属层CL1和第二金属层CL2交替堆叠的至少三层的多层。
如图2中所示，光致抗蚀剂层PR可形成在绝缘基板INS的整个表面上。光致抗蚀剂层PR可在形成于绝缘基板INS上之后通过掩膜MSK暴露于光。掩膜MSK可包括完全阻挡光的第一区域R1和允许一部分光穿过的第二区域R2。绝缘基板INS的上表面可包括对应于第一区域R1和第二区域R2的区域。绝缘基板INS的对应的区域在本申请中也称为第一区域R1和第二区域R2。
在曝光之后，并且如图3中所示，可显影光致抗蚀剂层PR，留下具有预定厚度的光致抗蚀剂层图案PRP，保留在光完全被第一区域R1阻挡的区域上。而且，在光透过的第二区域R2上光致抗蚀剂层PR可完全去除。因此，绝缘基板INS的表面可暴露。虽然图2和3显示并且以上相应的说明描述了使用正性光致抗蚀剂去除暴露于光的光致抗蚀剂层的部分，但是示例性实施方式并不限于此。还可使用去除未暴露于光的光致抗蚀剂层的部分的负性光致抗蚀剂，并且预见其用于任何合适的示例性实施方式。
如图4中所示，可通过使用光致抗蚀剂层图案PRP作为掩膜来蚀刻第一金属层CL1和第二金属层CL2。可通过使用蚀刻剂组合物来蚀刻第一金属层CL1和第二金属层CL2。
因此，可形成金属接线MW。金属接线MW可包括具有第一金属的第一金属线ML1和具有第二金属的第二金属线ML2。第二金属线ML2可堆叠在第一金属线ML1上。金属接线MW可具有底部的面积大于顶部的锥形。在蚀刻第一金属层CL1和第二金属层CL2之后，保留的光致抗蚀剂层图案PRP可被去除，从而完全形成最终的金属接线MW。
通过以上描述的过程，可制备包含第一金属和第二金属的金属接线MW。第一金属可为钛并且第二金属可为铜，或反之亦然。金属接线MW可形成薄膜晶体管基板的栅极线和/或数据线。
图5是说明可通过使用蚀刻剂组合物制备的包含薄膜晶体管的显示装置的结构的平面图。图6是沿着图5的截面线VI-VI’获得的横截面视图。薄膜晶体管基板可为显示装置中使用的薄膜晶体管基板。
显示装置可具有多个像素，并因此可显示图像。在示例性实施方式中，显示装置没有特别限制。例如，显示装置可包括各种显示装置，如液晶显示面板、有机发光显示设备、电泳显示设备、电润湿显示设备和微机电***(MEMS)显示设备。在一个示例性实施方式中，显示装置为具有相同结构带有像素的液晶显示面板。因此，为了使读者简明和方便，并且不限制示例性实施方式的范围，将描述仅一个像素和临近该像素的栅极线GL和数据线DL。
参照图5和6，显示装置可包括包含像素PXL的第一显示基板SUB1，面向第一显示基板SUB1的第二显示基板SUB2，以及在第一显示基板SUB1和第二显示基板SUB2之间的液晶层LC。薄膜晶体管基板可为第一显示基板SUB1。
第一显示基板SUB1可包括第一绝缘基板INS1和在第一绝缘基板INS1上形成的多个栅极线GL和多个数据线DL。栅极线GL可在第一方向上在第一绝缘基板INS1上延伸。数据线DL形成在栅极绝缘层GI上，并且在第二方向上延伸，第二方向与第一方向交叉。
像素PXL可连接至栅极线GL中的一个和数据线DL中的一个。像素PXL可包括薄膜晶体管和连接至该薄膜晶体管的像素电极PE。
薄膜晶体管可包括栅极GE、半导体层SM、源极SE和漏极DE。
栅极GE可为从栅极线GL突出的部分，向基本上垂直于栅极线GL延伸的方向延伸。
半导体层SM可位于栅极GE上，两者之间具有栅极绝缘层GI。半导体层SM可包括在栅极绝缘层GI上的有源层ACT和在有源层ACT上的欧姆接触层OHM。有源层ACT可形成在平面图中对应于源极SE和漏极DE之间的区域的区域上。欧姆接触层OHM可形成在有源层ACT和源极SE之间以及有源层ACT和漏极DE之间。
源极SE可从数据线DL分支，并且，在平面图中，源极SE的至少一部分与栅极GE交叠。源极可远离数据线延伸，并且可在与栅极线延伸相同的方向上延伸。漏极DE可脱离源极SE形成，并且，在平面图中，漏极DE的至少一部分与栅极GE重叠。
像素电极PE可连接至漏极DE，两者之间具有钝化层PSV。钝化层PSV可具有暴露漏极DE的一部分的接触孔CH。像素电极PE可通过接触孔CH连接至漏极DE。
第二显示基板SUB2可面向第一显示基板SUB1。第二显示基板SUB2可包括第二绝缘基板INS2，形成在第二绝缘基板INS2上且配置以显示颜色的彩色滤光片CF，包围彩色滤光片CF且配置以阻挡光的阻挡矩阵BM，以及配置以形成具有像素电极PE的电场的公共电极CE。
图7、8和9是顺序说明制造图5和6中所示的显示装置的薄膜晶体管基板的方法的平面图。图10、11和12是分别沿着图7、8和9的截面线X-X’、XI-XI’和XII-XII’获得的横截面视图。
通过参考图7、8、9、10、11和12，将描述根据示例性实施方式的显示装置的制造方法。
参照图7和10，第一线部分可形成在第一绝缘基板INS1上。第一线部分可包括在第一方向上延伸的栅极线GL和连接至栅极线GL的栅极GE。
第一线部分可通过在第一绝缘基板INS1上形成第一金属层以及通过使用光刻法蚀刻所述第一金属层而形成。第一金属层可通过在第一绝缘基板INS1上顺序堆叠第一层和第二层而形成。第一层和第二层可由不同材料形成。第一层可由钛和/或包含钛的钛基金属形成。第二层可由铜和/或包含铜的铜基金属形成。
可使用根据示例性实施方式的蚀刻剂组合物同时蚀刻第一层和第二层。可蚀刻第一线部分以使锥角可在约25度至约50度的范围内。锥角可表示由第一线部分的侧面和第一绝缘基板INS1的上表面形成的角。在这点上，栅极线GL和栅极GE可形成为具有顺序堆叠的第一层和第二层的双层结构。
参照图8和11，栅极绝缘层GI可形成在第一绝缘基板INS1上。半导体层SM和第二线部分可形成在栅极绝缘层GI上。
栅极绝缘层GI可通过在第一绝缘基板INS1上堆叠第一绝缘材料而形成。半导体层SM可通过在第一绝缘基板INS1上顺序堆叠第一半导体材料和第二半导体材料以及使第一半导体材料和第二半导体材料图案化而形成。第一半导体材料可形成有源层ACT并且第二半导体材料可形成欧姆接触层OHM。
第二线部分可包括在第二方向上延伸的数据线DL。第二方向与第一方向(例如，栅极线GL延伸的方向)交叉。第二线部分还可包括可连接至数据线DL的源极SE以及与源极SE分离的漏极DE。
第二线部分可通过在栅极绝缘层GI上形成第二金属层以及用光刻蚀法刻第二金属层而形成。第二金属层以及第一金属层可包括由钛或包含钛的钛基金属形成的第一层以及由铜或包含铜的铜基金属形成的第二层。第一金属层和第二金属层的第一层和第二层可顺序堆叠。可通过使用与蚀刻第一金属层时使用的相同的蚀刻剂组合物蚀刻第二金属层。因此，第二线部分还可形成为包括顺序堆叠的第一层和第二层的双层结构。
参照图9和12，钝化层PSV可形成在第二线部分上。像素电极PE可形成在钝化层PSV上。
钝化层PSV可具有暴露漏极DE的一部分的接触孔CH。通过在第一绝缘基板INS1上堆叠第二绝缘材料层和光致抗蚀剂层，通过将光致抗蚀剂层暴露于光以及显影光致抗蚀剂层而形成光致抗蚀剂层图案，以及通过使用光致抗蚀剂层图案作为掩膜而去掉第二绝缘材料层，可形成钝化层PSV。
像素电极PE可通过接触孔CH连接至漏极DE。通过在第一绝缘基板INS1上顺序堆叠透明导电材料层(未显示)和光致抗蚀剂层(未显示)，通过将光致抗蚀剂层暴露于光以及显影光致抗蚀剂层而形成光致抗蚀剂层图案(未显示)，以及通过使用光致抗蚀剂层图案作为掩膜而使透明导电材料层图案化，可形成像素电极PE。
所制备的薄膜晶体管基板可包括第一显示基板SUB1，其连接至具有彩色滤光片层的第二显示基板SUB2。液晶层LC可形成在第一显示基板SUB1和第二显示基板SUB2之间。
在下文中，可参考以下实施例详细描述本发明构思的一个或多个实施方式。然而，这些实施例不旨在限制本发明构思的一个或多个实施方式的范围。本领域普通技术人员将理解的是，在不背离本发明构思的精神和范围的情况下，可作出对一个或多个示例性实施方式的修改。
蚀刻剂组合物的制备
通过以表1中所示的相应量混合成分来制备蚀刻剂组合物。每个量的单位为wt％，SPS表示过硫酸盐，ABF表示氟化氢铵，ATZ表示5-氨基四唑，并且p-TSA表示对甲苯磺酸。
表1
酚的检测和不溶于水的沉淀物的产生
表2显示在通过使用实施例1、11和12以及对比例1、6、7和8的蚀刻剂组合物蚀刻包含铜的金属的工艺过程中是否检测出酚以及是否产生不溶于水的沉淀物。通过将3000ppm的铜溶解于表2中的蚀刻剂组合物中并且在-9摄氏度的低温下储存溶液90天之后观察不溶于水的沉淀物的产生来确定不溶于水的沉淀物的产生。
表2
酚 不溶于水的沉淀物
实施例1 未检出 未产生
实施例11 未检出 未产生
实施例12 未检出 未产生
对比例1 未检出 产生
对比例6 未检出 产生
对比例7 未检出 产生
对比例8 检测出 产生
如表2中所示，如对比例1中所制备的不包含C1-C3烷基磺酸的蚀刻剂组合物和如对比例8中所制备的包含环状磺酸的蚀刻剂组合物有金属蚀刻过程中产生的不溶于水的沉淀物。而且，从如对比例8中所制备的包含环状磺酸的蚀刻剂组合物的情况中检测出酚，所述酚为由于其毒性和其它危险性能而遭受环境管制的材料。
然而，在如实施例1、11和12以及对比例1、6和7中所制备的包含非环状磺酸的蚀刻剂组合物中未检测出酚。在如对比例6中所制备的包含氨基磺酸的蚀刻剂组合物的情况中产生了不溶于水的沉淀物。而且，在如对比例7中所制备的包含丁磺酸(其为具有四个碳的脂族磺酸)的蚀刻剂组合物的情况中产生了不溶于水的沉淀物。
可知在如实施例1、11和12中所制备的包含C1-C3烷基磺酸的蚀刻剂组合物的情况中的金属蚀刻工艺过程中没有检测出酚，并且没有产生不溶于水的沉淀物。
蚀刻能力的评价
表3显示表1的实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11和12以及对比例1、2、3、4、5、6和7中制备的蚀刻剂组合物的蚀刻能力的评价结果。通过钛/铜金属层的参照蚀刻试验来进行蚀刻剂组合物的蚀刻能力的评价。在将预定量的铜粉添加至各蚀刻剂组合物之后，当CD偏离值超过参照蚀刻试验的CD偏离值的±10％时，混合物被确定为缺陷。在该点的蓄积的铜浓度示于表3中。这里，参照蚀刻试验的CD偏离值表示当不添加铜粉(Cu 0ppm)时的CD偏离值。如表3中所示，当蓄积的铜浓度增加时，正被蚀刻的基板的数量也相应地增加。
表3
在表3中，包含2wt％的甲磺酸的实施例1的蓄积的Cu浓度为3500ppm，包含2wt％的乙磺酸的实施例11的蓄积的Cu浓度为3000ppm，并且包含2wt％的丙磺酸的实施例12的蓄积的Cu浓度为3000ppm。在这点上，包含甲磺酸、乙磺酸和丙磺酸的蚀刻剂组合物显示出具有相同的蚀刻能力。
参照表3的实施例2、3、4和5，蓄积的Cu浓度随着甲磺酸的量增加而增加。换句话说，处理的基板片数可根据C1-C3烷基磺酸的量而增加。
然而，如对比例2中所示，当蚀刻剂组合物中包含的甲磺酸的量高于10wt％时，蚀刻速率增加很多，使得金属被过度蚀刻。此外，如实施例2、对比例1和对比例3中所示，当蚀刻剂组合物中包含的甲磺酸的量低于0.1wt％时，蓄积的Cu浓度低于2500ppm。因此，对比例1和对比例3中组合物的蚀刻能力劣化。在这点上，可能不会制备常规的环状磺酸。
而且，与包含C1-C3烷基磺酸的蚀刻剂组合物相比，包含氨基磺酸的对比例6和包含丁磺酸的对比例7中制备的蚀刻剂组合物具有相对较低的蓄积的Cu浓度。
因此，显示当蚀刻剂组合物基于蚀刻剂组合物的总重量包含约0.1wt％至约10wt％的范围内的量的C1-C3烷基磺酸时，处理的基板片数增加。
如表3的实施例6、7、8、9和10中所示，显示蓄积的Cu浓度随着乙酸的量增加而增加。然而，如对比例4中所示，当乙酸的量高于20wt％时，金属可被过度蚀刻。因此，基于蚀刻剂组合物的总重量，合适的量的有机酸和/或有机酸盐可为约20wt％或更少。
而且，如表3中所示，除了对比例5的蚀刻剂组合物以外，实施例10的蚀刻剂组合物也包含甲磺酸。然而，通过使用对比例5的蚀刻剂组合物，金属被过度蚀刻，而用实施例10的蚀刻剂组合物，金属没有被过度蚀刻。换句话说，当增加蚀刻剂组合物中的有机酸和/或有机酸盐的量从而增加处理的基板片数时，可向蚀刻剂组合物中添加C1-C3烷基磺酸以防止过度蚀刻。
表4显示当表1的实施例1的蚀刻剂组合物中进一步包含铜化合物时，在蚀刻金属层之初的CD偏离值。具体地，表4的实施例13为在表1的实施例1的蚀刻剂组合物中进一步包含0.2wt％的硫酸铜的蚀刻剂组合物。表4显示根据Cu浓度的CD偏离值。
表4
如表4中所示，实施例1和实施例13的蚀刻剂组合物均包含C1-C3烷基磺酸，因此在蚀刻金属过程中没有检测出酚，并且没有产生不溶于水的沉淀物。
而且，如表4中所示，显示当使用包含铜化合物的实施例13中制备的蚀刻剂组合物时，与不含铜化合物的实施例1相比，CD偏离值在蚀刻金属层过程中没有变化并且保持了稳定性。铜化合物可包含选自硫酸铜、氯酸铜和硝酸铜组成的组中的至少一种。基于蚀刻剂组合物的总重量，铜化合物在蚀刻剂组合物中的量可在约0.01wt％至约3wt％的范围内。
如上所述，根据各种示例性实施方式，蚀刻剂组合物可通过包含C1-C3烷基磺酸而抑制蚀刻金属层过程中出现的不溶于水的沉淀物的产生。在这点上，可防止由不溶于水的沉淀物引起的接线缺陷、用于去除设备和管中的沉淀物的成本、废水处理和工艺产量降低。而且，由于不包含酚及其衍生物，处理的基板片数增加，热释放可得到抑制，并且可防止环境问题。
根据各种示例性实施方式的蚀刻剂组合物可用于制备存储半导体显示面板以及制备平板显示器，例如液晶显示装置。而且蚀刻剂组合物可用于制造包含具有钛基金属层的单层或钛基金属层/铜基金属层的双层的金属接线的其它电子器件。
如上所述，根据各种示例性实施方式，提供了具有防不溶于水的沉淀物的特性的优异蚀刻特性的环境友好的蚀刻剂组合物，以及通过使用该蚀刻剂组合物制备薄膜晶体管基板的方法。
蚀刻剂组合物还可用于制造存储半导体显示板以及诸如液晶显示面板的平板显示器。而且，蚀刻剂组合物可用于制造包含由钛基金属层的单层或钛基金属层/铜基金属层的双层形成的金属接线的其它电子器件。
尽管本文已经描述了某些示例性实施方式和实施方案，但是其它实施方式和修改将从本说明书中显而易见。因此，本发明构思不限于这些实施方式，而是更大的本发明权利要求和各种明显的修改和等效布置的范围。

Claims (14)

1.一种蚀刻剂组合物，包含：
0.5wt％至20wt％的过硫酸盐，
0.01wt％至2wt％的含氟化合物，
1wt％至10wt％的无机酸，
0.5wt％至5wt％的环胺化合物，
0.1wt％至5wt％的含氯化合物，
0.1wt％至10wt％的脂族磺酸，
1wt％至20wt％的有机酸或有机酸盐，和
水，
其中所述wt％为基于所述蚀刻剂组合物的总重量的重量百分比。
2.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述过硫酸盐为选自由过硫酸钾、过硫酸钠和过硫酸铵组成的组中至少一种。
3.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述含氟化合物为选自由氟化铵、氟化钠、氟化钾、氟氢化铵、氟氢化钠和氟氢化钾组成的组中的至少一种。
4.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述无机酸为选自由硝酸、硫酸、磷酸和高氯酸组成的组中的至少一种。
5.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中环胺化合物为选自5-氨基四唑、咪唑、吲哚、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯烷、吡咯烷酮和5-甲基四唑中的至少一种。
6.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述含氯化合物为选自由盐酸、氯化钠、氯化钾、氯化铵、乙磺酰氯和甲磺酰氯组成的组中的至少一种。
7.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述脂族磺酸为选自由甲磺酸、乙磺酸和丙磺酸组成的组中的至少一种。
8.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述有机酸为选自由烟酸、乙酸、丁酸、柠檬酸、蚁酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、戊酸、磺基苯甲酸、磺基琥珀酸、磺基邻苯二甲酸、水杨酸、磺基水杨酸、苯甲酸、乳酸、甘油酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、异柠檬酸、丙烯酸、亚氨基二乙酸和乙二胺四乙酸组成的组中的至少一种。
9.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述有机酸盐为选自由烟酸、乙酸、丁酸、柠檬酸、蚁酸、葡萄糖酸、乙醇酸、丙二酸、草酸、戊酸、磺基苯甲酸、磺基琥珀酸、磺基邻苯二甲酸、水杨酸、磺基水杨酸、苯甲酸、乳酸、甘油酸、琥珀酸、苹果酸、酒石酸、异柠檬酸、丙烯酸、亚氨基二乙酸和乙二胺四乙酸的钾盐、钠盐和铵盐组成的组中的至少一种。
10.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，进一步包含0.01wt％至3wt％的铜化合物，其中所述铜化合物选自由硫酸铜、氯酸铜和硝酸铜组成的组中的至少一种。
11.如权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述蚀刻剂组合物的特征在于蚀刻包含钛基金属层的单层或包含钛基金属层和铜基金属层的双层。
12.一种制造薄膜晶体管基板的方法，所述方法包括：
通过顺序地在第一绝缘基板上形成第一金属层，并且用如权利要求1-11中任一项所述的蚀刻剂组合物蚀刻所述第一金属层的一部分，而形成包含栅极线和连接至所述栅极线的栅极的第一线部分；
在所述第一绝缘基板上形成栅极绝缘层；
通过在所述栅极绝缘层上形成第二金属层，并且用所述蚀刻剂组合物蚀刻所述第二金属层的一部分，而形成包含数据线、连接至所述数据线的源极以及与所述源极分离的漏极的第二线部分；
在所述第二线部分上形成钝化层；以及
在所述钝化层上形成连接至所述漏极的像素电极，
其中所述第一金属层和所述第二金属层包含含有钛的第一层，并且所述第一金属层和所述第二金属层包含含有铜的第二层。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述薄膜晶体管基板进一步包含约0.01wt％至约3wt％的铜化合物，其中所述铜化合物为选自硫酸铜、氯酸铜和硝酸铜中的至少一种。
14.如权利要求12所述的方法，其中同时蚀刻所述第一层和所述第二层。
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