蝕刻劑組合物及使用其形成金屬布線和薄膜晶體管基底的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 這里的本公開涉及一種蝕刻劑組合物和制造金屬布線的方法以及使用其的薄膜 晶體管基底。
【背景技術(shù)】
[0002] 近來，諸如液晶顯示裝置、等離子體顯示裝置、電泳顯示裝置和有機發(fā)光顯示裝置 的顯示裝置被廣泛使用。
[0003] 顯示裝置可以包括基底和在基底上包括的多個像素。每個像素可以包括設(shè)置在基 底上的柵極線和連接到數(shù)據(jù)線的薄膜晶體管。柵極導(dǎo)通電壓通過柵極線輸入到薄膜晶體 管，圖像信號通過數(shù)據(jù)線輸入。
[0004] 柵極線和數(shù)據(jù)線可以由金屬形成并可以通過光刻工藝圖案化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問題
[0006] 本公開提供了具有相對于金屬的高蝕刻速率和改善的老化性能的蝕刻劑組合物。
[0007] 本公開還提供了形成具有減少的布線故障(諸如斷開)的金屬布線的方法。
[0008] 本公開還提供了制造薄膜晶體管基底的方法，其中，減少了制造時間和成本，并且 減少了布線故障(例如斷開）。
[0009] 技術(shù)方案
[0010] 發(fā)明構(gòu)思的實施例提供了蝕刻劑組合物，所述蝕刻劑組合物包括:基于蝕刻劑組 合物的總重量，0.5wt%至20wt%的過硫酸鹽、0 .Olwt %至lwt%的氟化合物、lwt%至 10wt%的無機酸、O.Olwt%至2wt%的吡咯類化合物、0. lwt%至5wt%的氯化合物、 0.05wt %至3wt %的銅鹽、0.0 lwt %至5wt %的抗氧化劑或其鹽；以及水，以使蝕刻劑組合物 的總重量到l〇〇wt%。
[0011] 在一些實施例中，抗氧化劑或其鹽可以包括抗壞血酸、谷胱甘肽、硫辛酸、尿酸或 其鹽。
[0012] 在其它實施例中，過硫酸鹽可以是選自于由過硫酸鉀（K2S208 )、過硫酸鹽鈉 (Na2S2〇8)和過硫酸銨（（順4)2S2〇8)組成的組中的至少一種。
[0013] 在其它實施例中，氟化合物可以是選自于由氫氟酸(HF)、氟化鈉(NaF)、氟氫化鈉 (NaHF2)、氟化銨（NH4F)、氟氫化銨（NH4HF2)、氟硼酸銨（NH4BF4)、氟化鉀（KF)、氟氫化鉀 (KHF2)、氟化鋁(A1F 3)、氟硼酸(HBF4)、氟化鋰(LiF)、氟硼酸鉀(KBF4)、氟化鈣(CaF2)和六氟 硅酸(H2SiF 6)組成的組中的一種或更多種。
[0014] 在其它實施例中，吡咯類化合物可以是選自于由苯并三唑、氨基四唑、氨基四唑鉀 鹽、咪唑和吡唑組成的組中的一種或更多種。
[0015] 在其它實施例中，氯化合物可以是選自于由鹽酸（HC1)、氯化銨(NH4C1)、氯化鉀 (KC1)、氯化鐵(FeCl3)、氯化鈉(NaCl)、高氯酸銨(NH4CIO4)、高氯酸鉀(K4CIO4)、高氯酸鈉 (Na4Cl〇4)和氯化鋅(ZnCl2)組成的組中的一種或更多種。
[0016] 在其它實施例中，銅鹽可以是選自于由硝酸銅(Cu(N〇3)2)、硫酸銅（CuS〇4)和磷酸 銅銨(NH4CUP04 )組成的組中的一種或更多種。
[0017] 在其它實施例中，蝕刻劑組合物用于蝕刻包括銅的金屬層，其中，金屬層可以由多 層形成，金屬層可以包括包含鈦的第一金屬層和形成在第一金屬層上并包括銅的第二金屬 層。
[0018] 在通過蝕刻包括銅的金屬層形成金屬布線中使用蝕刻劑組合物。在發(fā)明構(gòu)思的其 它實施例中，形成金屬布線的方法包括:堆疊包括銅的金屬層;在金屬層上形成光致抗蝕劑 層圖案，并通過利用光致抗蝕劑層圖案作為掩模用蝕刻劑組合物蝕刻金屬層的一部分；以 及去除光致抗蝕劑層圖案，其中，利用根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的蝕刻劑組合物蝕刻金屬層。
[0019] 可以在用于顯示裝置的薄膜晶體管基底的制造過程中使用形成金屬布線的方法。 在發(fā)明構(gòu)思的其它實施例中，制造薄膜晶體管基底的方法包括:在基底上形成柵極線和連 接到柵極線的柵電極;形成與柵極線絕緣交叉的數(shù)據(jù)線、連接到數(shù)據(jù)線的源電極和與源電 極隔開的漏電極;形成連接到漏電極的像素電極，其中，柵極線、柵電極、數(shù)據(jù)線、源電極和 漏電極可以通過形成金屬布線的方法來形成。
[0020] 有益效果
[0021] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例，可以提供具有高蝕刻速率和改善的老化性能以及較少的 布線斷開故障的蝕刻劑組合物。
[0022] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例，可以提供具有減少的布線故障(諸如斷開)的金屬布線。
[0023] 另外，根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例，可以通過使用制造金屬布線的方法制造薄膜晶體 管基底來提供具有高質(zhì)量的顯示裝置。
【附圖說明】
[0024] 圖la至圖le是順序地示出使用根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的蝕刻劑組合物形成金屬 布線的方法的剖視圖；
[0025] 圖2是示出可以通過使用根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的蝕刻劑組合物制造的顯示裝置 的結(jié)構(gòu)的平面圖；
[0026] 圖3是沿圖2的線Ι-Γ截取的剖視圖；
[0027]圖4a至圖4c是順序地示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的在制造顯示裝置的方法中的 薄膜晶體管基底的制造工藝的平面圖；
[0028]圖5a至圖5d是沿圖4a至圖4c的線Ι-Γ截取的剖視圖；
[0029]圖6a至圖6d是示出使用對比示例6的蝕刻劑組合物蝕刻銅產(chǎn)生的難溶性沉淀物的 照片；
[0030] 圖7a至圖7d是示出使用示例1的蝕刻劑組合物蝕刻銅產(chǎn)生的難溶性沉淀物的照 片；
[0031] 圖8a和圖8b分別是對比示例6和示例1的能量色散譜(EDS)光譜；
[0032]圖9a和圖9b是分別示出當通過使用對比示例6和示例1的蝕刻劑組合物執(zhí)行參考 蝕刻并每次通過添加大約l，000ppm的銅粉執(zhí)行蝕刻測試時根據(jù)銅的量的切割尺寸(CD)偏 斜(skew)和錐角的曲線圖；
[0033] 圖10a至圖10c是分別示出根據(jù)在示例1的蝕刻劑組合物中的儲存時段的銅(Cu)終 點檢測(EH))、CD偏斜和錐角的曲線圖。
【具體實施方式】
[0034] 雖然本發(fā)明可進行各種修改和可選擇的形式，但是具體實施例在附圖中通過示例 的方式已經(jīng)示出并在下面詳細地描述。然而，本發(fā)明不意圖將發(fā)明限于描述的具體實施例。 相反地，本發(fā)明意圖覆蓋落入如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)的所有修改、等同 物和替換物。
[0035] 在附圖中，同樣的附圖標記始終表示同樣的元件。為了說明清楚，可以夸大圖中的 元件的尺寸。另外，雖然像"第一"和"第二"的術(shù)語用來描述各種組件，但是組件不限于這些 術(shù)語。這些術(shù)語僅用于將一個組件與另一組件區(qū)分開。例如，在實施例中被稱作第一組件的 組件可以在另一實施例中被稱作第二組件。以相似的方式，第二組件可以被稱作第一組件。 除非另外明確指出，否則單數(shù)形式的術(shù)語可以包括復(fù)數(shù)形式。
[0036]將進一步理解的是，術(shù)語"包括"及其變型用于本說明書中時，指存在陳述的特征、 整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或添加一個或更多個其它特征、整體、步 驟、操作、元件、組件和/或它們的組。另外，當諸如層、膜、區(qū)域或基底的元件被稱作"在"另 一元件"上"時，該元件可以直接在所述另一元件上或者還可以存在中間元件。相反地，當諸 如層、膜、區(qū)域或基底的元件被稱作"在"另一元件"之下"時，該元件可以直接在所述另一元 件之下或者還可以存在中間元件。
[0037] 在下文中，將描述根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的蝕刻劑組合物。
[0038] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的蝕刻劑組合物可以在通過蝕刻金屬層形成金屬布線(具 體地，堆疊在基底上的包括銅的金屬層）中使用。在發(fā)明構(gòu)思的實施例中，金屬層可以是銅 層或銅合金層中的至少一個。在發(fā)明構(gòu)思的實施例中，金屬層可以設(shè)置為單層。然而，金屬 層不限于此，并可以設(shè)置為多層。當金屬層設(shè)置為多層時，金屬層還可以包括由銅和其它金 屬形成的薄膜。例如，金屬層可以由包括鈦的第一金屬層和形成在第一金屬層上并包括銅 的第二金屬層形成。
[0039] 根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實施例的蝕刻劑組合物包括過硫酸鹽、氟化合物、無機酸、吡咯類 化合物、氯化合物、銅鹽和抗氧化劑或它們的鹽。
[0040] 作為主要氧化劑的過硫酸鹽可以蝕刻銅或包括銅的金屬層?；谖g刻劑組合物的 總重量，可以包括大約〇 . 5wt %至大約20wt %的量的過硫酸鹽。當過硫酸鹽的量少于大約 0.5wt %時，蝕刻速率會減小，因此，不會獲得足夠的蝕刻。當過硫酸鹽的量大于大約20wt % 時，蝕刻速率會過高，因此，蝕刻的程度可能不受控制。結(jié)果，包括銅的金屬層可能被過度蝕 刻。
[0041 ] 例如，過硫酸鹽可以包括過硫酸鉀(K2S2〇8)、過硫酸鈉(Na2S 2〇8)或過硫酸銨（（NH4) 2S2〇8)，或者可以包括它們中的兩種或更多種的混合物。
[0042]氟化合物可以蝕刻除了銅之外所提供的金屬之中的鈦的層，并可以去除可通過蝕 刻產(chǎn)生的殘留物。當金屬層包括鈦層時，作為包括氟(F)的化合物的氟化合物是用于蝕刻鈦 層的主要成分。
[0043] 基于蝕刻劑組合物的總重量，可以包括大約0 . Olwt %至大約1. Owt %的量的氟化 合物。當氟化合物的量少于大約O.Olwt%時，鈦的蝕刻可能是困難的，當氟化合物的量大于 大約l.Owt%時，根據(jù)鈦的蝕刻的殘留物的產(chǎn)生會增加。另外，當氟化合物的量大于大約 1. Owt %時，可以蝕刻其上堆疊鈦的玻璃基底以及鈦。
[0044] 例如，氟化合物可以包括氫氟酸（HF)、氟化鈉(NaF)、氟氫化鈉(NaHF2)、氟化銨 (NH4F)、氟氫化銨（NH4HF 2)、氟硼酸銨（NH4BF4)、氟化鉀（KF)、氟氫化鉀（KHF2)、氟化鋁 (A1F 3)、氟硼酸(HBF4)、氟化鋰(LiF)、氟硼酸鉀(KBF4)、氟化鈣(CaF2)或六氟硅酸(H 2SiF6)。 另外，氟化合物可以包括它們中的兩種或更多種的混合物。
[0045] 無機酸是輔助氧化劑。蝕刻速率可以根據(jù)在蝕刻劑組合物中的無機酸的量來控 制。無機酸可以與蝕刻劑組合物中的銅離子反應(yīng)，結(jié)果，無機酸可以通過防止銅離子的增加 來防止蝕刻速率的降低?；谖g刻劑組合物的總重量，可以包括大約lwt %至大約10wt %的 量的無機酸。當無機酸的量小于大約lwt%時，由于蝕刻速率的降低，所以不會獲得足夠的 蝕刻速率，當無機酸的量大于大約l