CN1575509A - 铝/钼层叠膜的蚀刻方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铝/钼层叠膜的蚀刻方法，用含有磷酸、硝酸、有机酸和阳离子生成成分的水溶液构成的湿法蚀刻液，对含有至少一种铝系金属膜和至少一种钼系高熔点金属膜的层叠膜进行蚀刻。通过使湿法蚀刻液中的水分含量维持在10～30重量％，可以将层叠膜湿法蚀刻成良好的正圆锥形状。
Description
技术领域
本发明涉及一种液晶显示装置等的用于信号配线的层叠配线的形成方法，更详细地说，涉及一种基板上的铝系金属层和钼等高熔点金属层的层叠膜的蚀刻方法，涉及一种高可信度的层叠配线的形成方法。
背景技术
在玻璃基板上，矩阵状地配列ITO(Indium Tin Oxide)等透明象素电极，用TFT(Thin Film Transition)将其驱动的有源矩阵型液晶显示装置，通常采用在相同玻璃基板上形成有驱动TFT的栅极电极、以及从该栅极电极延长的栅极配线或数据配线等的TFT面板结构。
参照图1所示的剖面图对最一般的逆参差型TFT面板结构的概略进行说明。
在玻璃基板1上正圆锥状地形成栅极电极2，介由栅极绝缘膜3和i型半导体层4、n型半导体层5，使源极电极6和漏极电极7与栅极电极2相向配置，由此形成TFT。通常i型半导体层4由非掺杂的a-Si形成，n型半导体层5由含有n型杂质的n+a-Si形成。栅极电极2由Al系金属等构成，确保其上层形成的i型半导体层4的分布覆层，为了提高栅极绝缘膜3的绝缘性，其侧面加工成正圆锥状。
以前采用的方法中，为了使由Al系金属等构成的栅极电极2或由此延长的栅极配线加工成正圆锥状，利用喷溅等使玻璃基板1整面上形成Al系金属层，在其上选择性地形成抗蚀图后，以该抗蚀图作为掩模各向同性地进行湿法蚀刻。
但是，近年来，为了形成Al系金属配线和ITO膜的连接器，防止Al系金属配线的低丘(hillock)，TFT面板多采用如图2所示在低电阻Al系金属配线(Al系栅极电极)21的上层层叠钼(Mo)等高熔点金属配线(Mo系栅极电极)22的层叠配线结构，或者如图3所示在低电阻Al系金属配线21的上层、下层两面上，层叠钼(Mo)等高熔点金属配线22的层叠配线结构，这种情况下可以通过将Mo等高熔点金属配线22的侧面加工成正圆锥状，提高绝缘性。
以前以磷酸、硝酸、醋酸混合后的混酸作为Al系金属膜的湿法蚀刻液(特开平7-176500号公报、特开平7-176525号公报、特开平9-127555号公报)。但是，在使用上述混酸时，由于Al和层叠的金属的标准电极电位不同，湿法蚀刻工序中发生电池反应等，将Al系金属膜和高熔点金属膜的层叠结构加工成正圆锥状非常困难。
但是特开平6-104241号公报记载如下，以Mo/Al系层叠膜作为使用上述混酸进行湿法蚀刻的手段，可以控制层叠膜的膜厚比，但是没有从根本上解决问题。
根据以上状况来看，希望开发能够将上述层叠膜蚀刻成良好正圆锥形状的优良蚀刻方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述已有技术中存在的各种问题，提供一种将铝系金属膜，特别是铝系金属膜和钼等高熔点金属膜的层叠膜湿法蚀刻成良好正圆锥形状的湿法蚀刻方法。
本发明人为了达到上述目的进行了深入地研究，结果发现，在用含有磷酸、硝酸、有机酸和阳离子成分的水溶液构成的蚀刻液，对含有至少一种铝系金属膜和至少一种钼系高熔点金属膜的层叠膜进行蚀刻时，通过使蚀刻液中的水分含量维持在10～30重量％之间，可以湿法蚀刻成良好的正圆锥形状，直至完成本发明。
附图说明
图1是一般的逆参差型TFT面板结构概略剖面图。
图2是表示在低电阻的Al系金属配线的上层层叠高熔点配线的层叠结构的概略图。
图3是表示在低电阻的Al系金属配线的上层、下层两面上，层叠Mo系高熔点金属配线的层叠结构的概略图。
图4是表示形成正圆锥形状的Al系金属配线/Mo系高熔点金属配线层叠结构情况的工序图。
图5是表示形成非圆锥形状的Al系金属配线/Mo系高熔点金属配线层叠结构的概略图。
图6是表示形成正圆锥形状的Mo系高熔点金属配线/Al系金属配线/Mo系高熔点金属配线层叠结构情况的工序图。
图7是表示形成非圆锥形状的Mo系高熔点金属配线/Al系金属配线/Mo系高熔点金属配线层叠结构的概略图。
具体实施方式
本发明使用的湿法蚀刻液是含有磷酸、硝酸、有机酸和阳离子成分的水溶液。
磷酸的浓度为湿法蚀刻液的50～80重量％，优选60～75重量％。磷酸主要对Al系金属膜进行蚀刻，不足50重量％时，Al系金属膜蚀刻速度慢，另外超过80重量％时，Al系金属膜蚀刻速度过快，不优选。另外本发明中所述Al系金属膜是指铝膜和铝含量为80重量％以上的铝合金膜。合金元素例如有Nd、Zr、Cu、Si等。
硝酸的浓度为蚀刻液的0.5～10重量％、优选1～8重量％。硝酸主要是对Mo系高熔点金属膜蚀刻，不足0.5重量％时，Mo系高熔点金属膜的蚀刻速度慢，超过10重量％时，Mo系高熔点金属膜的蚀刻速度过快，不优选。另外本发明中所述Mo系高熔点金属膜是指钼膜和钼含量为80重量％以上的钼合金膜。合金元素例如有W等。
有机酸例如有：蚁酸、醋酸、丙酸、丁酸等一羧酸类；草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸等二羧酸类；偏苯三酸等三羧酸等；羟基醋酸、乳酸、水杨酸等羟基一羧酸类；苹果酸、酒石酸等羟基二羧酸；柠檬酸等羟基三羧酸类；天冬氨酸、谷氨酸等氨基羧酸类。
有机酸浓度为蚀刻液的0.5～10重量％、优选5～8重量％。有机酸的浓度可以根据磷酸、硝酸的浓度，或者蚀刻条件等适当确定。
阳离子生成成分例如有：氨；氢氧化铵等铵盐；甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、丙基胺、二丙基胺、三丙基胺、丁基胺、二丁基胺、三丁基胺等脂肪胺类；一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等烷醇胺类；乙二胺、丙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺等多胺类；吡咯、吡咯啉、吡咯烷酮、吗啉等环胺类；以及四甲基铵氢氧化物、四乙基铵氢氧化物、三甲基(2-羟基乙基)铵氢氧化物等季铵碱。另外在所述氨、胺、季铵碱之外，氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属盐也可以作为阳离子生成成分。在上述阳离子生成成分中特别优选铵盐。
上述阳离子生成成分的浓度为湿法蚀刻液的0.1～20重量％、优选1～10重量％。不足0.1重量％时，蚀刻液寿命短，超过20重量％时，Mo系金属膜、Al系金属膜的蚀刻速度慢，不优选。
本发明中湿法蚀刻液的水分最佳含量由于根据蚀刻的金属膜的种类、组成而形成固有范围，对每一个实际使用的金属膜进行适当选定，通常优选10～30重量％范围。例如湿法蚀刻Mo等高熔点金属膜/Al系金属膜时的水分含量为15～20重量％、优选16～19重量％；湿法蚀刻Mo等高熔点金属膜/Al系金属膜/Mo等高熔点金属膜时的水分含量为18～23重量％、优选19～22重量％。
蚀刻条件没有特别限定，可以采用现有公知的条件。例如常温(20～25℃)～50℃下使金属膜接触湿法蚀刻液0.5～3分种。蚀刻条件可以根据使用的层叠膜的种类、厚度等研究进行适当选择。
实施例1
使用图4(a)～(c)进行详细说明。首先喷溅铝合金(99.1重量％Al、0.9重量％Zr)、然后喷溅钼合金(85重量％Mo、15重量％W)，在TFT玻璃基板1上形成钼合金膜22(750)/铝合金膜21(750)的层叠膜(图4(a))。在钼合金/铝合金层叠膜上涂敷光致抗蚀剂23，通过预先准备的图掩模曝光后，显像，形成特定的光致抗蚀图(图4(b))。
使用上述图4(b)的基板，利用
(1)磷酸65重量％、硝酸9重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分19重量％、
(2)磷酸66重量％、硝酸9重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分18重量％、
(3)磷酸67重量％、硝酸9重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分17重量％、以及
(4)磷酸68重量％、硝酸9重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分16重量％的4种蚀刻液，在45℃下进行蚀刻至最佳蚀刻，用水冲洗后，干燥，再用胺系剥离液剥离光致抗蚀剂23，之后用电子显微镜(SEM)观察。结果得到如图4(c)所示的具有良好正圆锥状的钼合金/铝合金层叠膜。
比较例1
使用上述图4(b)的基板，利用
(5)磷酸62重量％、硝酸9重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分22重量％、以及
(6)磷酸71重量％、硝酸9重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分13重量％的2种蚀刻液，在45℃下进行蚀刻至最佳蚀刻，用水冲洗后，干燥，再用胺系剥离液剥离光致抗蚀剂23，之后用电子显微镜(SEM)观察。结果得到如图5(c)所示的具有非圆锥状的层叠膜，不能得到如图4(c)所示的正圆锥状的钼合金/铝合金层叠膜。
实施例2
使用图6(a)～(c)进行详细说明。首先喷溅钼合金(85重量％Mo、15重量％W)、铝合金(99.1重量％Al、0.9重量％Zr)，然后喷溅钼合金(85重量％Mo、15重量％W)，在TFT玻璃基板1上形成钼合金膜22(750)/铝合金膜21(1500)/钼合金膜22(750)的层叠膜(图6(a))。在层叠膜上涂敷光致抗蚀剂23，通过预先准备的图掩模曝光后，显像，形成特定的光致抗蚀图(图6(b))。
使用上述图6(b)的基板，利用
(7)磷酸64重量％、硝酸7重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分22重量％、
(8)磷酸65重量％、硝酸7重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分21重量％、
(9)磷酸66重量％、硝酸7重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分20重量％、以及
(10)磷酸67重量％、硝酸7重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分19重量％的4种蚀刻液，在45℃下进行蚀刻至最佳蚀刻，用水冲洗后，干燥，再用胺系剥离液剥离光致抗蚀剂23，之后用电子显微镜(SEM)观察。结果得到如图6(c)所示的具有良好正圆锥状的钼合金/铝合金/钼合金层叠膜。
实施例3
使用上述图6(b)的基板，利用
(11)磷酸63重量％、硝酸8重量％、丙酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分22重量％、
(12)磷酸64重量％、硝酸8重量％、丙酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分21重量％、
(13)磷酸65重量％、硝酸8重量％、丙酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分20重量％、
(14)磷酸66重量％、硝酸8重量％、丙酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分19重量％的4种蚀刻液，在45℃下进行蚀刻至最佳蚀刻，用水冲洗后，干燥，再用胺系剥离液剥离光致抗蚀剂23，之后用电子显微镜(SEM)观察。结果得到如图6(c)所示的具有良好正圆锥状的钼合金/铝合金/钼合金层叠膜。
实施例4
使用上述图6(b)的基板，利用
(15)磷酸62重量％、硝酸8重量％、醋酸5重量％、氢氧化钠3重量％、水分22重量％、
(16)磷酸63重量％、硝酸8重量％、醋酸5重量％、氢氧化钠3重量％、水分21重量％、
(17)磷酸64重量％、硝酸8重量％、醋酸5重量％、氢氧化钠3重量％、水分20重量％、
(18)磷酸65重量％、硝酸8重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵3重量％、水分19重量％的4种蚀刻液，在45℃下进行蚀刻至最佳蚀刻，用水冲洗后，干燥，再用胺系剥离液剥离光致抗蚀剂23，之后用电子显微镜(SEM)观察。结构得到如图6(c)所示的具有良好正圆锥状的钼合金/铝合金/钼合金层叠膜。
比较例2
使用上述图6(b)的基板，利用
(19)磷酸61重量％、硝酸7重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分25重量％、
(20)磷酸70重量％、硝酸7重量％、醋酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分16重量％
的2种蚀刻液，在45℃下进行蚀刻至最佳蚀刻，用水冲洗后，干燥，再用胺系剥离液剥离光致抗蚀剂23，之后用电子显微镜(SEM)观察。结果得到如图7所示的非圆锥状的层叠膜，不能得到如图6(c)所示的正圆锥状的钼合金/铝合金/钼合金层叠膜。
比较例3
使用上述图6(b)的基板，利用
(21)磷酸60重量％、硝酸8重量％、丙酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分25重量％、
(22)磷酸69重量％、硝酸8重量％、丙酸5重量％、氢氧化铵2重量％、水分16重量％的2种蚀刻液，在45℃下进行蚀刻至最佳蚀刻，用水冲洗后，干燥，再用胺系剥离液剥离光致抗蚀剂23，之后用电子显微镜(SEM)观察。结果得到如图7所示的非圆锥状的层叠膜，不能得到如图6(c)所示的正圆锥状的钼合金/铝合金/钼合金层叠膜。
使用本发明的湿法蚀刻方法，可以将铝系金属膜，特别是铝系金属膜和钼等高熔点金属膜的层叠膜湿法蚀刻成良好正圆锥形状。
Claims (11)
1、一种蚀刻方法，其特征在于，使形成在基板上的含有至少一种铝系金属膜和至少一种钼系高熔点金属膜的层叠膜接触由含有磷酸、硝酸、有机酸和阳离子生成成分的水溶液构成的湿法蚀刻液，同时维持水分含量在10～30重量％。
2、如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述层叠膜由形成于基板上的铝系金属膜和形成于该铝系金属膜上的钼系高熔点金属膜构成。
3、如权利要求2所述的蚀刻方法，其特征在于，所述水分含量为15～20重量％。
4、如权利要求1所述的蚀刻方法，其特征在于，所述层叠膜由形成于基板上的钼系高熔点金属膜、形成于该钼系高熔点金属膜上的铝系金属膜、以及形成于该铝系金属膜上的钼系高熔点金属膜构成。
5、如权利要求4所述的蚀刻方法，其特征在于，所述水分含量为18～23重量％。
6、如权利要求1～5的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，所述磷酸的浓度为湿法蚀刻液的50～80重量％。
7、如权利要求1～6的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，硝酸浓度为湿法蚀刻液的0.5～10重量％。
8、如权利要求1～7的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，所述有机酸是选自蚁酸、醋酸、丙酸、丁酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸、富马酸、邻苯二甲酸、偏苯三酸、羟基醋酸、乳酸、水杨酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、天冬氨酸、谷氨酸组成的组中的至少一种酸。
9、如权利要求1～8的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，所述有机酸浓度为湿法蚀刻液的0.5～10重量％。
10、如权利要求1～9的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，所述阳离子生成成分是选自氨、铵盐、脂肪族胺类、烷醇胺类、多胺类、环胺类、季铵碱、碱金属盐组成的组中的至少一种化合物。
11、如权利要求1～10的任一项所述的蚀刻方法，其特征在于，所述阳离子生成成分的浓度为湿法蚀刻液的0.1～20重量％。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20071121 Termination date: 20211021 |