TWI608125B - 形成液晶顯示器的布線的方法及製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法 - Google Patents

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Description

形成液晶顯示器的布線的方法及製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法
本發明涉及蝕刻劑組合物、使用其來形成布線的方法和製造用於液晶顯示器(LCD)的陣列基板的方法,其中,在用於形成薄膜晶體管(TFT)的布線的包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層中,該蝕刻劑組合物可以使對下部金屬氧化物膜的侵蝕最小化、對於上部Mo金屬膜可以形成具有優異線性的錐形輪廓並可以選擇性地僅蝕刻上部Mo金屬膜。
根據基板的種類和所需性能,用於諸如TFT-LCD的半導體裝置的金屬布線材料包括多種金屬或它們的合金,這些金屬或合金的例子可以包括Al、Al-Cu、Ti-W、Ti-N等。具體地,具有低電阻的Al或它的合金主要用於TFT-LCD的源極引線/汲極引線。
然而,近來因為根據過程簡化、成本降低和大基板的製造而應該提高電性能,正在進行取代傳統的Cr單層,或Al或Al合金的單層或多層(例如,Mp/Al-Nd雙層或Mp/Al-Nd/Mo三層)而使用由Mo組成的單層的嘗試。
同時,用於驅動平板顯示器的TFT的半導體層主要由非晶矽或多晶矽形成。就膜形成過程而言,非晶矽是簡單的,並且生產成本低,但它的電可靠性沒有確保;而多晶矽由於高加工溫度而非常難以應用到大面積的形成,且不可能確保取决於晶化過程的均勻性。
然而,在半導體層由氧化物組成的情況下,甚至當它在低溫下形成時,也可以獲得高遷移率,而且電阻的改變大,與氧含量成比例,從而非常易於得到所需的性質。因此,將它應用於TFT受到極大的關注。
例如,嘗試使用一種製造下述TFT的方法以形成TFT陣列的布線,該TFT使用包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層。為此,需要能夠選擇性地僅蝕刻Mo金屬膜而不侵蝕下部金屬氧化物的技術。
就此而言,韓國專利申請公布10-2010-0082094公開了蝕刻劑組合物,該蝕刻劑組合物用於Cu膜、Cu合金膜、Ti膜、Ti合金膜、Mo金屬膜、Mo合金膜或包括它們的層疊的多層膜。該蝕刻劑組合物包含選自過硫酸鈉、過硫酸鉀及它們的混合物的過氧化物,氧化劑,含氟化合物,添加劑和去離子水。此外,韓國專利申請公布10-2007-0005275公開了濕蝕刻劑組合物,該濕蝕刻劑組合物適用於包括Mo、Al、Mo合金或Al合金的單層或多層,該蝕刻劑組合物包含磷酸、硝酸、無機磷酸鹽類化合物或無機硝酸鹽類化合物以及餘量的水(H2O)。
然而,因為在製造使用包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層的TFT的方法中,在蝕刻Mo金屬膜時,存在對下部金屬氧化物的侵蝕的擔憂,所以這些蝕刻劑組合物是有問題的。
[引文列表]
[專利文件]
韓國專利申請公布10-2010-0082094
韓國專利申請公布10-2007-0005275
因此,本發明牢記在相關技術中所遇到的上述問題,而且本發明的目的是提供蝕刻劑組合物、使用所述蝕刻劑組合物形成布線的方法以及製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法,其中,在 用於形成TFT陣列的布線的包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層中,所述蝕刻劑組合物可以使對下部金屬氧化物膜的侵蝕最小化、對於上部Mo金屬膜可以形成具有優異線性的錐形輪廓並可以選擇性地僅蝕刻上部Mo金屬膜。
為了實現上述目的,本發明提供了蝕刻劑組合物,包含:(A)5.0~25.0wt%的過氧化氫(H2O2);(B)1.0~5.0wt%的pH調節劑;以及(C)餘量的水,其中,在包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層中,上部Mo金屬膜被所述蝕刻劑組合物蝕刻。
此外,本發明提供形成液晶顯示器的布線的方法,所述方法包括:(I)在基板上形成金屬氧化物膜;(II)在所述金屬氧化物膜上形成Mo金屬膜;(III)選擇性地將光敏材料留在所述Mo金屬膜上;以及(IV)使用蝕刻劑組合物蝕刻所述Mo金屬膜,其中,基於所述組合物的總重量,所述蝕刻劑組合物包含:(A)5.0~25.0wt%的過氧化氫(H2O2);(B)1.0~5.0wt%的pH調節劑和(C)餘量的水。
此外,本發明提供製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法,所述方法包括:(a)在基板上形成閘極;(b)在具有所述閘極的基板上形成閘絕緣層;(c)在所述閘絕緣層上形成作為金屬氧化物膜的金屬氧化物半導體層(有源層);以及(d)在所述金屬氧化物半導體層上形成Mo金屬膜(源極/汲極),其中,(d)包括在所述金屬氧化物半導體層上形成所述Mo金屬膜和使用蝕刻劑組合物來蝕刻所述Mo金屬膜,基於所述組合物的總重量,所述蝕刻劑組合物包含:(A)5.0~25.0wt%的過氧化氫(H2O2);(B)1.0~5.0wt%的pH調節劑和(C)餘量的水。
從下面結合附圖的詳細描述中,本發明上述及其它的目的、特徵和優勢將被更清楚地理解,其中:圖1示出使用實施例1的蝕刻劑組合物所蝕刻的Mo金屬膜和 金屬氧化物膜的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像;圖2示出使用實施例3的蝕刻劑組合物所蝕刻的Mo金屬膜和金屬氧化物膜的SEM圖像;圖3示出使用實施例4的蝕刻劑組合物所蝕刻的Mo金屬膜和金屬氧化物膜的SEM圖像;以及圖4示出使用比較例2的蝕刻劑組合物所蝕刻的Mo金屬膜和金屬氧化物膜的SEM圖像。
在下文中,本發明將被詳細描述。
本發明提出蝕刻劑組合物,所述蝕刻劑組合物包含:A)5.0~25.0wt%的過氧化氫(H2O2);(B)1.0~5.0wt%的pH調節劑;以及(C)餘量的水,其中,在包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層中,上部Mo金屬膜被所述蝕刻劑組合物蝕刻。
如本文中所使用的,術語“金屬氧化物膜”是指含有AxByCzO(A、B、C=Zn、Cd、Ga、In、Sn、Hf、Zr、Ta;x、y、z0,其中x、y和z中的兩個或更多個不是零)的三元氧化物或四元氧化物的膜,且可以指氧化物半導體層或用於氧化物半導體層的膜。
在根據本發明的蝕刻劑組合物中,(A)過氧化氫(H2O2)用作蝕刻上部Mo金屬膜的主氧化劑。另外,基於組合物的總重量,以5.0~25.0wt%的量,且優選以8.0~16.0wt%的量使用(A)過氧化氫(H2O2)。如果它的量小於上述下限,所得的組合物的蝕刻性能變差,從而不能進行充分蝕刻。與此相反,如果它的量超過25.0wt%,總蝕刻速率可能增加,使得難以控制該過程。
在根據本發明的蝕刻劑組合物中,(B)pH調節劑是指在過氧化氫和水中解離以提高蝕刻劑的pH的化合物。(B)pH調節劑起增加上部Mo金屬膜的蝕刻速率、除去主要由蝕刻劑溶液產生的殘渣並使對下部金屬氧化物膜的侵蝕最小化的作用。
基於組合物的總重量,以1.0~5.0wt%的量使用(B)pH調節劑。如果它的量小於上述下限,上部Mo金屬膜的蝕刻速率可能下降,從而部分不刻蝕或可能產生殘渣,且對下部金屬氧化物膜的侵蝕可能變嚴重。與此相反,如果它的量超過5.0wt%,上部Mo金屬膜可能被過度蝕刻,從而該金屬膜可能從基板上剝離(lift-off)。
(B)pH調節劑用於激活過氧化氫的蝕刻行為,它的例子可包括檸檬酸二氫鈉/檸檬酸氫二鈉、檸檬酸氫二鈉/檸檬酸三鈉,或醋酸銨。此外,這種調節劑是通常在蝕刻劑溶液中使用的添加劑,並可包括另一種添加劑而沒有特別限制,另一種添加劑的例子可以包括表面活性劑、螯合劑等。添加表面活性劑以降低蝕刻溶液的粘度從而改善蝕刻均勻性,且可以使用任何陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性表面活性劑或非離子表面活性劑,優選氟化表面活性劑,只要它耐蝕刻溶液並與其相容。
在根據本發明的蝕刻劑組合物中,(C)水不受特別限制,但優選包括去離子水(DIW)。特別有用的是電阻率(即,從水中去除離子的程度)至少為18MΩ cm的去離子水。另外,以餘量來使用(C)水從而使根據本發明的蝕刻劑組合物的總重量是100wt%。
除上述組分外,還可以使用通常的添加劑,而且可以包括例如螯合劑、抗腐蝕劑等。
在本發明中,由通常已知的方法來製備(A)過氧化氫(H2O2)、(B)pH調節劑和(C)水,而且根據本發明的蝕刻劑組合物優選具有適用於半導體過程的純度。
此外,本發明提出形成液晶顯示器的布線的方法,所述方法包括:(I)在基板上形成金屬氧化物膜;(II)在所述金屬氧化物膜上形成Mo金屬膜;(III)選擇性地將光敏材料留在所述Mo金屬膜上;以及(IV)使用蝕刻劑組合物蝕刻所述Mo金屬膜,其 中,基於組合物的總重量,所述蝕刻劑組合物包含:(A)5.0~25.0wt%的過氧化氫(H2O2);(B)1.0~5.0wt%的pH調節劑和(C)餘量的水。
在根據本發明的形成布線的方法中,光敏材料優選是通常的光阻材料,並且可以使用通常的曝光和顯影而選擇性地留下。
此外,本發明提出製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法,所述方法包括:(a)在基板上形成閘極;(b)在具有所述閘極的基板上形成閘絕緣層;(c)在所述閘絕緣層上形成作為金屬氧化物膜的金屬氧化物半導體層(有源層);以及(d)在所述金屬氧化物半導體層上形成Mo金屬膜(源極/汲極),其中,(d)包括在所述金屬氧化物半導體層上形成所述Mo金屬膜和使用蝕刻劑組合物來蝕刻所述Mo金屬膜,基於組合物的總重量,所述蝕刻劑組合物包含:(A)5.0~25.0wt%的過氧化氫(H2O2);(B)1.0~5.0wt%的pH調節劑和(C)餘量的水。
根據本發明的製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法使能夠形成包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層。
上述用於液晶顯示器的陣列基板可以是TFT陣列基板。該用於液晶顯示器的陣列基板包括使用根據本發明的蝕刻劑組合物來蝕刻的Mo金屬膜。
可以使用包括例如浸沒、濺灑(spill)等的本領域通常已知的工藝來進行使用蝕刻劑組合物蝕刻Mo金屬膜。可以在20~50℃的溫度下,優選在30~45℃的溫度下進行蝕刻過程;而且如果需要,可以根據其它加工條件和加工因素來確定合適的加工溫度。
根據溫度和薄膜的厚度,使用蝕刻劑組合物來蝕刻Mo金屬膜所需的時間可能變化,但是通常被設置為幾秒鐘至幾十分鐘之間的範圍。
此外,本發明提出用於液晶顯示器的陣列基板,該陣列基板包括使用根據本發明的蝕刻劑組合物所蝕刻的源極和汲極。
下面是通過下面的實施例和比較例的本發明的更詳細的描述。
<實施例>
蝕刻劑組合物的製備
使用下面表1中所示的組成來製備實施例1~4及比較例1和2的蝕刻劑組合物。
◎:優異(CD扭斜(Skew):1μm,錐角:40°~60°)
○:良好(CD扭斜:1.5μm,錐角:30°~60°)
△:一般(CD扭斜:2μm,錐角:20°~60°)
x:差(金屬膜損失且產生殘渣)
測試例:蝕刻劑組合物的性能評估
使用實施例1~4及比較例1和2中的每個組合物來蝕刻上部Mo金屬膜和下部金屬氧化物膜。為此,使用了噴霧式蝕刻機(從SEMES獲得的蝕刻機(ETCHER)(TFT)),並在蝕刻時將蝕刻劑組合物的溫度設置為約40℃。然而,如果需要,根據其它加工條件和加工因素,合適的溫度可以變化。根據蝕刻溫度,蝕刻時間可以變化,但通常設置為約100秒。使用SEM(從HITACHI獲得 的S-4700)來觀察蝕刻過程中所蝕刻的Mo金屬膜和金屬氧化物膜的圖像。
從表1和圖1~3中明顯可見,實施例1~4中的所有蝕刻劑表現出與過氧化氫的量的增長成比例的良好的蝕刻性能且不產生殘渣。具體地,含有大量過氧化氫的實施例4的蝕刻劑顯示出對Mo金屬膜的高蝕刻速率。
而且,如圖2中所見,當pH調節劑的量增加時,實施例3的蝕刻劑就Mo金屬膜的蝕刻速率而言增加。
比較例1的蝕刻劑含有過氧化氫的量遠低於上述範圍,因此Mo金屬膜部分未被蝕刻且產生殘渣。如圖4中所見,比較例2的蝕刻劑表現出對上部Mo金屬膜的優異蝕刻性能,但因沒有使用pH調節劑而顯示出對下部金屬氧化物膜的侵蝕。
如以上所描述的,本發明提供製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法。根據本發明,在用於形成TFT陣列的布線的包括Mo金屬膜/金屬氧化物膜的雙層中,蝕刻劑組合物能夠使對下部金屬氧化物膜的侵蝕最小化、對於上部Mo金屬膜能夠形成具有優異線性的錐形輪廓並且能夠選擇性地僅蝕刻上部Mo金屬膜。
雖然本發明的優選實施方式為了說明目的已被公開,但是本領域技術人員將理解可進行各種修改、增添和替換而不背離如在所附的申請專利範圍中所公開的本發明的範圍和精神。

Claims (4)

  1. 一種製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法,包括:(a)在基板上形成閘極;(b)在具有所述閘極的所述基板上形成閘絕緣層;(c)在所述閘絕緣層上形成作為有源層的金屬氧化物膜;以及(d)在所述金屬氧化物膜上形成作為源極/汲極的Mo金屬膜;其中,(d)包括在所述金屬氧化物膜上形成所述Mo金屬膜和使用蝕刻劑組合物來蝕刻所述Mo金屬膜,基於所述蝕刻劑組合物的總重量,所述蝕刻劑組合物包含:(A)5.0~25.0wt%的過氧化氫;(B)1.0~5.0wt%的pH調節劑,所述pH調節劑選自檸檬酸二氫鈉/檸檬酸氫二鈉、檸檬酸氫二鈉/檸檬酸三鈉和醋酸銨所組成之群組;和(C)餘量的水。
  2. 根據請求項1所記載之製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法,其中,所述用於液晶顯示器的陣列基板是薄膜晶體管陣列基板。
  3. 根據請求項1所記載之製造用於液晶顯示器的陣列基板的方法,其中,所述金屬氧化物膜是含有AxByCzO的膜,A、B、C=Zn、Cd、Ga、In、Sn、Hf、Zr、Ta;x、y、z0,其中x、y和z中的兩個或更多個不是零。
  4. 一種形成液晶顯示器的布線的方法,所述方法包括:(I)在基板上形成金屬氧化物膜;(II)在所述金屬氧化物膜上形成Mo金屬膜;(III)選擇性地將光敏材料留在所述Mo金屬膜上;以及(IV)使用蝕刻劑組合物蝕刻所述Mo金屬膜;其中,基於所述蝕刻劑組合物的總重量,所述蝕刻劑組合物包含:(A)5.0~25.0wt%的過氧化氫;(B)1.0~5.0wt%的pH調節 劑,所述pH調節劑選自檸檬酸二氫鈉/檸檬酸氫二鈉、檸檬酸氫二鈉/檸檬酸三鈉和醋酸銨所組成之群組;和(C)餘量的水。
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