JP5642967B2 - エッチング液組成物 - Google Patents
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Description
このため、FFS−LCDの製造方法では結晶化したITO(p−ITO)が用いられているが、p−ITOのエッチング特性は非常に低いため、エッチング後にITO残渣が出やすく、その上に金属薄膜を成膜してもITO残渣が短絡の原因となる。そこで、残渣が残っても短絡が起こらない新しいFFS−LCDの製造方法が提案されている(特許文献5)。しかし、この方法はゲート絶縁膜を部分的にパターンニングする工程が増えるため、新たなマスクへの変更が必要となること等により製造コストが増大する。
また、本発明は、積層膜が、さらにMo、Mo合金、TiおよびTi合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる金属膜を含み、該金属膜も同時にエッチングする、前記エッチング液組成物に関する。
また、本発明は、さらに酸化剤を含有する、前記エッチング液組成物に関する。
さらに、本発明は、酸化剤が過酸化水素である、前記エッチング液組成物に関する。
さらに、本発明は、エッチング液組成物中のアンモニアの濃度が、0.01〜25重量%である、前記エッチング液組成物に関する。
また、本発明は、エッチング液組成物中の過酸化水素の濃度が、0.01〜20重量%である、前記エッチング液組成物に関する。
また、本発明は、アモルファス酸化物膜が、ガリウム、亜鉛およびスズの少なくとも1っとインジウムとを含むアモルファス酸化物半導体膜であり、エッチング液組成物中の過酸化水素の濃度が、0.01〜10重量%である、前記エッチング液組成物に関する。
さらに、本発明は、液晶表示板の製造に用いる、前記エッチング液組成物に関する。
また、本発明は、FFSもしくはIPSモードの液晶表示板、または半透過半反射型液晶表示板の製造に用いる、前記エッチング液組成物に関する。
また、本発明は、前記積層膜を有する、液晶表示板に関する。
さらに、本発明は、前記液晶表示板を有する、液晶表示装置に関する。
さらに、本発明は、積層膜が、さらにMo、Mo合金、TiおよびTi合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる金属膜を含み、該金属膜も同時にエッチングする、前記エッチング方法に関する。
また、本発明は、アモルファス酸化物膜上のAl、Al合金、Cu、Cu合金、AgおよびAg合金からなる群から選ばれた少なくとも1つの層を含む金属膜のパターン形成方法であって、アモルファス酸化物膜を形成する工程、前記アモルファス酸化物膜上に金属膜を形成する工程、および前記エッチング液組成物によって前記アモルファス酸化物膜上の金属膜の選択エッチングを行うエッチング工程、を含むことを特徴とする、前記パターン形成方法に関する。
また、本発明は、ソースおよびドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁層ならびに半導体層を形成する工程を含む薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記半導体層の形成工程が、
アモルファス酸化物膜を形成する工程、
前記アモルファス酸化物膜上にAl、Al合金、Cu、Cu合金、AgおよびAg合金からなる群から選ばれた少なくとも1つの層を含む金属膜を形成する工程、および
前記エッチング液組成物によって前記アモルファス酸化物膜上の金属膜の選択エッチングを行うエッチング工程、
を含むことを特徴とする、前記薄膜トランジスタの製造方法に関する。
透明導電膜は特に限定されず、p−ITOばかりでなく、α−ITO、IZO、酸化亜鉛、酸化錫等を含む透明導電膜であってもよい。本発明のエッチング液組成物は、特にα−ITO、IZO、酸化亜鉛、酸化錫等に好適に用いることができる。
本発明に用いることができるアモルファス酸化物半導体膜は、Ga、ZnおよびSnの少なくとも1つとInとを含む。
エッチング速度を速め、酸化物半導体と金属膜との間の良好なエッチング選択比を得るためには、過酸化水素、過マンガン酸カリウム、過硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫化アンモニウムなどの酸化剤を添加することが好ましい。酸化剤を添加することによりMo、Mo合金、Cu、Cu合金、Ag、Ag合金、Mo、Mo合金、Ti、Ti合金などの金属膜のエッチングを促進することができる。
エッチング液組成物がアンモニアの場合、アルカリ濃度は好ましくは0.01〜5重量%であり、より好ましくは、1〜5重量%であり、さらに好ましくは、1〜4重量%である。
以下図3を参照して、ボトムゲート型TFTの製造方法について説明する。
図3(a)に示すように、基板1として、例えば、500μm厚さのガラス(Corning1737、ガラス転移温度640℃)を用いる。そして、基板表面に、例えば、膜厚250nmのAl/膜厚50nmのMo多層膜をスパッタ法で成膜する。次に、リン酸・酢酸・硝酸の混酸によりエッチングしてパターニングを行いAl/Mo金属膜のゲート電極2を形成する。
その後、レジストパターンを形成後、シュウ酸(2wt%)水溶液にて、エッチングして、酸化物半導体のアイランドを形成する。
金属膜は、Cu、Cu合金、Ag、Ag合金、Mo、Tiからなる群から選ばれた少なくとも1つからなる金属膜なども好適に使用される。
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 金属膜(ソース電極)
5 金属膜(ドレイン電極)
6 半導体層
7 ハードドープSi基板
200mlのビーカーにアンモニア水(29重量%)48.3gと、過酸化水素水(31重量%)9.7gと、水142gとを加え、アンモニア7重量%、過酸化水素1.5重量%の水溶液200gからなるエッチング液組成物を調製した。
(評価実験1)
調製したアルカリ性エッチング液組成物に、パターン付きポジレジスト/Al(2000Å)/Mo(500Å)/IZO(500Å)/ガラスからなる基板を沈め、目視によりAl/Mo積層膜のジャストエッチング時間を測定し、Al/Mo積層膜のエッチング速度を求めた。結果を表1に示す。
アンモニアおよび過酸化水素の濃度を表1に示す濃度とした以外、実施例1と同様にしてエッチング液組成物を調製した。調製したエッチング液組成物について、実施例1と同様に評価実験1を行い、Al/Mo積層膜のエッチング速度を求めた。結果を表1に示す。
アンモニアおよび過酸化水素の代わりに、リン酸、硝酸および酢酸を用い、表2に示す濃度とした以外、実施例1と同様にしてエッチング液組成物を調製した。調製したエッチング液組成物について、実施例1と同様に評価実験1を行い、Al/Mo積層膜のエッチング速度を求めた。結果を表2に示す。
実施例1、14〜15および比較例1〜4のエッチング液組成物を用い、IZO膜をエッチングし、膜厚を測定することによりエッチング速度およびエッチング選択比を測定した。結果を表3に示す。
アンモニア7重量%となるようにアンモニアおよび水を加えた以外、実施例1と同様にして表4に示すエッチング液組成物を調製した。
実施例1および表4に示す実施例16のエッチング液組成物の、Al、Cu、IZO、p−ITOまたはα−ITO膜に対するエッチング速度を測定した。結果を表5に示す。また、エッチング選択比を表6に示す。
上記のように本発明のアルカリ性エッチング液組成物は、抵抗値の変化がほとんどなく、液晶装置はもとよりPDP、EL発光表示装置、タッチパネル、太陽電池等の透明電極として好適である。
200mlのビーカーにアンモニア水(29重量%)34.5gと、過酸化水素水(31重量%)9.7gと水155.8gとを加え、アンモニア5重量%、過酸化水素1.5重量%の水溶液200gからなるエッチング液組成物を調製した。
調製したアルカリ性エッチング液組成物に、パターン付きポジレジスト/Al(200nm)/Mo(50nm)/酸化物半導体(In/(In+Ga+Zn)=0.40、Ga/(In+Ga+Zn)=0.15、Zn/(In+Ga+Zn)=0.45(50nm)/熱酸化膜(300nm)付きハードドープシリコン基板)からなる基板を沈め、目視により、Al/Mo積層膜のエッチング時間を測定し、Al/Mo積層膜のエッチング速度を求めた。結果を表7に示す。
アンモニア濃度および過酸化水素濃度を表7に示す濃度とした以外は、実施例17と同様にして、エッチング液組成物を調製した。調製したエッチング液組成物について、実施例17と同時に評価実験を行い、Al/Mo積層膜のエッチング速度を求めた。結果を表7に示す。
実施例24〜26のエッチング液組成物を用いて、IGZO膜(In/(In+Ga+Zn)=0.40、Ga/(In+Ga+Zn)=0.15、Zn/(In+Ga+Zn)=0.45)をエッチングし、膜厚を測定することによりエッチング速度およびエッチング選択比を測定した。結果を表8に示す。
実施例24〜26のエッチング液組成物を用いて、ITZO膜(In/(In+Sn+Zn)=0.45、Sn/(In+Sn+Zn)=0.10、Zn/(In+Sn+Zn)=0.45)をエッチングし、膜厚を測定することによりエッチング速度およびエッチング選択比を測定した。結果を表9に示す。
実施例24〜26のエッチング液組成物を用いて、IZO膜(In/(In+Zn)=0.65、Zn/(In+Zn)=0.35)をエッチングし、膜厚を測定することによりエッチング速度およびエッチング選択比を測定した。結果を表10に示す。
熱酸化膜(300nm)付きハードドープシリコン基板からなる基板上に、ITZO膜(In/(In+Sn+Zn)=0.45、Sn/(In+Sn+Zn)=0.10、Zn/(In+Sn+Zn)=0.45)をスパッタにより50nm成膜し、成膜後、空気中で300℃、1時間の熱処理を行った。上記基板にMo/Al膜をそれぞれ50nm/200nm厚みで成膜し、レジスト塗布し、80℃にてプリベークを行い、ソース・ドレイン電極形状を形成するためのマスクを通して露光を行い、TMAHにて、現像後、130℃にてポストベークを行い、実施例24のエッチング液組成物にてソース・ドレイン電極を形成し(図5)、チャンネル長:200μm、チャンネル幅:500μmの薄膜トランジスタ素子を作成し、ケースレーインスツルメント社製半導体特性評価装置4200−SCSを用いて、半導体特性を評価したところ、On/Off値=109、電界効果移動度=25cm2/V・sec、閾値電圧(Vth)=7V、S値=0.8であった。このことから、薄膜トランジスタとして十分機能(図6)することが分かった。
熱酸化膜(300nm)付きハードドープシリコン基板からなる基板上に、IGZO膜(In/(In+Ga+Zn)=0.40、Ga/(In+Ga+Zn)=0.15、Zn/(In+Ga+Zn)=0.45)膜をスパッタにより50nm成膜し、成膜後、空気中で300℃、1時間の熱処理を行った。上記基板にMo/Al膜をそれぞれ50nm/200nm厚みで成膜し、レジスト塗布し、80℃にてプリベークを行い、ソース・ドレイン電極形状を形成するためのマスクを通して露光を行い、TMAHにて、現像後、130℃にてポストベークを行い、リン酸・酢酸・硝酸の混酸のエッチング液組成物にてソース・ドレイン電極を形成し、チャンネル長:200μm、チャンネル幅:500μmの薄膜トランジスタ素子の形成を試みたが、チャンネル部のIGZO膜は、全てエッチングされ、薄膜トランジスタ素子の形成には至らなかった。図7参照。
Claims (12)
- アモルファス酸化物膜と、Al、Al合金、CuおよびCu合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第1の金属膜と、Mo、Mo合金、TiおよびTi合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第2の金属膜とを含む積層膜から、該第1の金属膜と該第2の金属膜とを同時におよび選択的にエッチングするためのエッチング液組成物であって、1〜10重量%のアンモニアおよび/またはTMAHと、1〜10重量%の酸化剤とを含有する水溶液からなる、前記エッチング液組成物。
- 酸化剤が過酸化水素である、請求項1に記載のエッチング液組成物。
- アモルファス酸化物膜が、透明導電膜またはアモルファス酸化物半導体膜であって、前記透明導電膜が、α−ITO、IZO、酸化亜鉛または酸化錫を含む透明導電膜であり、前記アモルファス酸化物半導体膜が、ガリウム、亜鉛およびスズの少なくとも1つとインジウムとを含むアモルファス酸化物半導体膜である、請求項1または2に記載のエッチング液組成物。
- 液晶表示板の製造に用いる、請求項1〜3のいずれかに記載のエッチング液組成物。
- FFSもしくはIPSモードの液晶表示板、または半透過半反射型液晶表示板の製造に用いる、請求項1〜4のいずれかに記載のエッチング液組成物。
- アモルファス酸化物膜と、Al、Al合金、CuおよびCu合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第1の金属膜と、Mo、Mo合金、TiおよびTi合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第2の金属膜とを含む積層膜のエッチング方法であって、アルカリを含有する水溶液からなるエッチング液組成物によって、該第1の金属膜と該第2の金属膜とを同時におよび選択的にエッチングすることを特徴とする、前記エッチング方法。
- アモルファス酸化物膜上のAl、Al合金、CuおよびCu合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第1の金属膜と、Mo、Mo合金、TiおよびTi合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第2の金属膜とを含む金属膜のパターン形成方法であって、アモルファス酸化物膜を形成する工程、前記アモルファス酸化物膜上に少なくとも1つの前記第1の金属膜および少なくとも1つの前記第2の金属膜を含む金属膜を形成する工程、およびアルカリを含有する水溶液からなるエッチング液組成物によって前記アモルファス酸化物膜上の前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを同時におよび選択的にエッチングするエッチング工程、を含むことを特徴とする、前記パターン形成方法。
- 請求項6に記載のエッチング方法を用いたエッチング工程を含む、液晶表示板の製造方法。
- ソースおよびドレイン電極、ゲート電極、ゲート絶縁層ならびに半導体層を形成する工程を含む薄膜トランジスタの製造方法であって、前記半導体層の形成工程が、アモルファス酸化物膜を形成する工程、前記アモルファス酸化物膜上にAl、Al合金、CuおよびCu合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第1の金属膜と、Mo、Mo合金、TiおよびTi合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第2の金属膜とを含む金属膜を形成する工程、およびアルカリを含有する水溶液からなるエッチング液組成物によって前記アモルファス酸化物膜上の前記第1の金属膜と前記第2の金属膜とを同時におよび選択的にエッチングするエッチング工程、を含むことを特徴とする、前記薄膜トランジスタの製造方法。
- アモルファス酸化物膜と、Al、Al合金、CuおよびCu合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第1の金属膜と、Mo、Mo合金、TiおよびTi合金からなる群から選ばれた少なくとも1つからなる少なくとも1つの第2の金属膜とを含む積層膜において、請求項6に記載のエッチング方法を用いることにより、該第1の金属膜と該第2の金属膜とが同時におよび選択的にエッチングされた、前記積層膜。
- 請求項10に記載の積層膜を有する、液晶表示板。
- 請求項11に記載の液晶表示板を有する、液晶表示装置。
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