CN111349938B - 蚀刻螯合剂及其制备方法与蚀刻液组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蚀刻螯合剂及其制备方法与蚀刻液组合物,所述蚀刻螯合剂包括纤维素交联聚合物,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与胺类化合物交联聚合而得。所述蚀刻螯合剂中含有大量的羧基与胺基,与铜离子能够发生较强的螯合作用,并形成沉淀将铜离子从溶液中脱离出来,因此,使用加入此蚀刻螯合剂的蚀刻液进行含铜膜层蚀刻时,可有效抑制蚀刻液中铜离子浓度的升高。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域,具体涉及一种蚀刻螯合剂及其制备方法与蚀刻液组合物。
背景技术
在目前高世代的薄膜晶体管-液晶显示器的生产工艺中,薄膜晶体管最常采用是非晶硅薄膜晶体管。在该种薄膜晶体管中,若金属走线的电阻过高,则容易产生RC-Delay效应,对显示效果有着较大的影响。铜材料因具有较低的电阻率,可以满足大尺寸面板的布线要求,铜/钼膜层已成为该类型的薄膜晶体管的主要的栅极、源漏极金属层结构,因而,对应的蚀刻液的开发也显得尤为重要。
现有的针对含铜膜层的蚀刻液通常为过氧化氢/过硫化氢系蚀刻液,在这种蚀刻液中,随着蚀刻生产的进行,蚀刻液中铜离子浓度会不断上升,造成蚀刻工艺的不稳定,且存在突沸***的风险,同时也导致了蚀刻液寿命过短生产成本过高的问题,另外,还需投入大量的废液处理成本,以防止蚀刻废液中过高的铜离子浓度对环境造成污染。
发明内容
为解决上述问题,第一方面,本发明提供一种蚀刻螯合剂,所述蚀刻螯合剂包括纤维素交联聚合物,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与胺类化合物交联聚合而得。
进一步地,所述胺类化合物中包括环氧基团。
进一步地,所述蚀刻螯合剂还包括多孔聚苯乙烯,所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯均一地相互粘结。
进一步地,所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯的质量比为5:1至3:1。
第二方面,本发明还提供了一种蚀刻螯合剂的制备方法,所述制备方法包括:
将羧甲基纤维素与胺类化合物混合,在第一温度下反应第一时间,得到纤维素交联聚合物;
将所述纤维素交联聚合物、多孔聚苯乙烯、表面活性剂以及分散剂加入去离子水中,搅拌混合均匀,再烘干去除所述去离子水,即制得所述蚀刻螯合剂。
进一步地,所述羧甲基纤维素与胺类化合物的摩尔比为5:1至1:1,以及所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯的质量比为5:1至3:1。
进一步地,所述第一温度为80-150℃,所述第一时间为15-60分钟。
进一步地,所述表面活性剂为聚乙二醇,所述分散剂选自酰胺类化合物中的至少一者。
第三方面,本发明还提供了一种蚀刻液组合物,所述蚀刻液组合物包括:过氧化氢、有机酸、无机酸、蚀刻添加剂以及蚀刻螯合剂,其中,所述蚀刻螯合剂为包括纤维素交联聚合物与多孔聚苯乙烯的混合物,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与胺类化合物交联聚合而得。
进一步地,在所述蚀刻液组合物中,所述蚀刻螯合剂的含量为0.5wt%-15wt%。
有益效果:本发明提供了一种蚀刻螯合剂,包括纤维素交联聚合物,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与取代有环氧基团的胺类化合物交联聚合而得,在该交联聚合物中,含有大量的羧基与胺基,与铜离子能够发生较强的螯合作用,并形成沉淀将铜离子从溶液中脱离出来,因此,使用加入此蚀刻螯合剂的蚀刻液进行含铜膜层蚀刻时,可有效抑制蚀刻液中铜离子浓度的升高,一方面保持了蚀刻过程的稳定性,另一方面,增加了蚀刻液的使用寿命,降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供一种蚀刻螯合剂的螯合作用机理示意图;
图2是本发明实施例提供的一种蚀刻螯合剂的微观形貌示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本申请中,“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明,给出了以下描述。在以下描述中,为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是,本领域普通技术人员可以认识到,在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中,不会对公知的结构和过程进行详细阐述,以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此,本发明并非旨在限于所示的实施例,而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本发明实施例提供一种蚀刻螯合剂,所述蚀刻螯合剂包括纤维素交联聚合物,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与胺类化合物交联聚合而得。
其中,所述羧甲基纤维素由纤维素经过羧甲基化后得到,具体步骤如下:
第一步:碱化:[C6H7O2(OH)3]n+nNaOH→[C6H7O2(OH)2ONa]n+nH2O
第二步:醚化:[C6H7O2(OH)2ONa]n+nClCH2COONa→
[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n+nNaCl
第三步:酸化:[C6H7O2(OH)2OCH2COONa]n+nHCl→
[C6H7O2(OH)2OCH2COOH]n+nNaCl
所述胺类化合物通常为取代有环氧基团的胺类化合物,通常由羟胺类化合物与环氧基化合物反应而得,示例性地,可由三乙醇胺与环氧氯丙烷反应,即得到了含有环氧基团的胺类化合物,
将所述的含有环氧基团的胺类化合物与羧甲基纤维素反应,在反应过程中,环氧基团会开环与羧甲基纤维素上的羧基反应并连接,由于一个胺类化合物上有多个环氧基团,一个羧甲基纤维素上有多个羟基,任意地两两反应相连,即形成纤维素交联聚合物,在所形成的纤维素交联聚合物中,有较多的羧基与胺基,可与铜离子发生离子交换与较强的螯合作用,具体原理如图1所示,即交联聚合物中的羧基胺基与中心金属离子M(即可以为铜离子)通过配位键结合起来,并形成沉淀将铜离子从溶液中脱离出来。
在一些实施例中,所述蚀刻螯合剂还包括多孔聚苯乙烯,所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯均一地相互粘结,其中,所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯的质量比通常为为5:1至3:1,通过加入多孔聚苯乙烯,将所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯均一地混合粘结,相当于得到了具有多孔形貌的纤维素交联聚合物,所述的蚀刻螯合剂的三维多孔形貌请参照图2,即提高了纤维素交联聚合物的比表面积,从而提高了其与铜离子进行螯合作用的效率。可以理解的是,前述为采用界面自组装有序介孔聚合物的方法实现了纤维素交联聚合物的三维多孔化,同样还可采用泡沫浸渍法或模板牺牲法等方法实现,在此不再赘述。
本发明另一实施例还提供了一种蚀刻螯合剂的制备方法,所述制备方法包括:
将羧甲基纤维素与胺类化合物混合,在第一温度下反应第一时间,得到纤维素交联聚合物;
将所述纤维素交联聚合物、多孔聚苯乙烯、表面活性剂以及分散剂加入去离子水中,搅拌混合均匀,再烘干去除所述去离子水,即制得所述蚀刻螯合剂。
在一些实施例中,所述胺类化合物为取代有环氧基团的胺类化合物。
在一些实施例中,所述羧甲基纤维素与胺类化合物的摩尔比为5:1至1:1。
在一些实施例中,所述第一温度为80-150℃,所述第一时间为15-60分钟。
在一些实施例中,所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯的质量比为5:1至3:1。
在一些实施例中,所述表面活性剂为聚乙二醇,所述分散剂选自酰胺类化合物中的至少一者,例如可以为聚酰亚胺。
本发明的另一实施例还提供了一种蚀刻液组合物,所述蚀刻液组合物包括:过氧化氢、有机酸、无机酸、蚀刻添加剂以及蚀刻螯合剂,其中,所述蚀刻螯合剂为包括纤维素交联聚合物与多孔聚苯乙烯的混合物,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与胺类化合物交联聚合而得。
所述的蚀刻液组合物通常用于进行铜膜层、含铜膜层的湿法蚀刻,随着蚀刻的进行,蚀刻液中的铜离子会不断地上升,但由于增加了蚀刻螯合剂,其中所述纤维素交联聚合物因含有较多的羧基与胺基,与铜离子能够发生较强的螯合作用,并形成沉淀将铜离子从蚀刻液中脱离出来,从而可有效抑制蚀刻液中铜离子浓度的快速升高,一方面保持了蚀刻过程的稳定性,另一方面,增加了蚀刻液的使用寿命,降低生产成本。
可以理解的是,所述蚀刻液组合物除上述的组成外,还可根据需求含有其他的组合物,本发明对此不作限定。
在一些实施例中,在所述蚀刻液组合物中,所述蚀刻螯合剂的含量为0.5wt%-15wt%,可以理解的是,所述蚀刻螯合剂的添加含量与所述蚀刻液组合物中的铜离子浓度成正比,在蚀刻液寿命初期,铜离子浓度较低,此时仅需添加较少量的蚀刻螯合剂,随着蚀刻的持续进行,蚀刻液中铜离子的浓度也持续升高,相应的,所述蚀刻螯合剂的添加含量也随之增加。
以上对本发明实施例所提供的一种蚀刻螯合剂及其制备方法与蚀刻液组合物进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种蚀刻螯合剂,其特征在于,所述蚀刻螯合剂包括纤维素交联聚合物以及多孔聚苯乙烯,所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯均一地相互粘结,其中,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与胺类化合物交联聚合而得。
2.如权利要求1所述的蚀刻螯合剂,其特征在于,所述胺类化合物中包括环氧基团。
3.如权利要求1所述的蚀刻螯合剂,其特征在于,所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯的质量比为5:1至3:1。
4.一种蚀刻螯合剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:
将羧甲基纤维素与胺类化合物混合,在第一温度下反应第一时间,得到纤维素交联聚合物;
将所述纤维素交联聚合物、多孔聚苯乙烯、表面活性剂以及分散剂加入去离子水中,搅拌混合均匀,再烘干去除所述去离子水,即制得所述蚀刻螯合剂。
5.如权利要求4所述的蚀刻螯合剂的制备方法,其特征在于,所述羧甲基纤维素与胺类化合物的摩尔比为5:1至1:1,以及所述纤维素交联聚合物与所述多孔聚苯乙烯的质量比为5:1至3:1。
6.如权利要求4所述的蚀刻螯合剂的制备方法,其特征在于,所述第一温度为80-150℃,所述第一时间为15-60分钟。
7.如权利要求4所述的蚀刻螯合剂的制备方法,其特征在于,所述表面活性剂为聚乙二醇,所述分散剂选自酰胺类化合物中的至少一者。
8.一种蚀刻液组合物,其特征在于,所述蚀刻液组合物包括:过氧化氢、有机酸、无机酸、蚀刻添加剂以及蚀刻螯合剂,其中,所述蚀刻螯合剂为包括纤维素交联聚合物与多孔聚苯乙烯的混合物,所述纤维素交联聚合物由羧甲基纤维素与胺类化合物交联聚合而得。
9.如权利要求8所述的蚀刻液组合物,其特征在于,在所述蚀刻液组合物中,所述蚀刻螯合剂的含量为0.5wt%-15wt%。
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