金属配线蚀刻液组合物及利用其的金属配线形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金属配线蚀刻液组合物，更详细地讲，涉及蚀刻金属膜而形成构 成半导体电路的薄膜晶体管的栅极（gate)以及源极-漏极（source-drain)区域的金属配 线蚀刻液组合物及利用该组合物的金属配线形成方法（Etchant composition for metal wire and method for preparing metal wire using the same)〇
【背景技术】
[0002] 随着液晶显示器（LCD)等平板显示器面板的高质量化、高清晰化、以及大面积化， 有必要提高显示器面板的响应速度。为此，在使用如下方法：该方法将构成显示器面板的 半导体电路的薄膜晶体管（Thin film Transistor，TFT)的栅极（Gate)以及源极-漏极 (Source-Drain，S/D)区域以非为现有的铬和铝及它们的合金的、电阻较低的铜金属形成， 从而在栅极工作时提高源极-漏极之间的沟道（channel)形成速度。而且，为了提高上述 铜金属膜与下部的玻璃基板或硅绝缘膜的粘接力并抑制铜向硅膜扩散，在上述铜金属膜的 下部混用钥（Mo)、钥合金（Mo-alloy)等中间金属膜，但须去除上述钥和钥合金的残渣，以 避免后续模块工艺中配线的短路所造成的驱动不良等。就蚀刻上述金属膜而形成金属配线 (metal wire)的蚀刻液组合物而言，蚀刻速度要快，所蚀刻的金属配线的蚀刻轮廓要优良， 且基板的处理张数要多，而在要求满足这些条件且在常温下能够稳定保管的组合物。
【发明内容】
[0003] 技术问题
[0004] 因此，本发明的目的在于提供一种稳定性优良的金属配线蚀刻液组合物及利用该 组合物的金属配线形成方法。
[0005] 本发明的另一目的在于提供一种蚀刻速度快、蚀刻轮廓优良的金属配线蚀刻液组 合物及利用该组合物的金属配线形成方法。
[0006] 解决问题技术方案
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供一种金属配线蚀刻液组合物，其包含：15至25重 量％的过氧化氢；0. 1至1重量％的氟化合物；0. 5至3重量％的含有羧基的胺类；0. 1至1 重量％的唑类化合物；0. 01至2重量％的磷酸类化合物或其盐；0. 1至3重量％的硫酸盐； 以及，其余重量％的水。
[0008] 而且，本发明提供一种金属配线形成方法，其包括：在基板上形成金属膜的步骤； 在上述金属膜上形成光致抗蚀剂图案的步骤；以及，将上述光致抗蚀剂图案用作掩模，并使 蚀刻液组合物与上述金属膜接触而蚀刻上述金属膜的步骤，上述蚀刻液组合物包含：15至 25重量％的过氧化氢；0. 1至1重量％的氟化合物；0. 5至3重量％的含有羧基的胺类；0. 1 至1重量％的唑类化合物；0. 01至2重量％的磷酸类化合物或其盐；0. 1至3重量％的硫酸 盐；以及，其余重量％的水。
[0009] 有利效果
[0010] 根据本发明的金属配线蚀刻液组合物及利用该组合物的金属配线形成方法，在须 一并蚀刻铜/钥以及铜/钥合金的双重膜的金属膜的配线形成中，使用以过氧化氢为主成 分的蚀刻液组合物，该过氧化氢能够更长时间维持高稳定性及基于高稳定性的蚀刻液的性 能，从而能够快速蚀刻并能够得到优良的锥角和蚀刻轮廓。而且，去除下部膜即钥或钥合金 的残渣，从而能够避免后续模块工艺中配线的短路所造成的驱动不良等。
【附图说明】
[0011] 图1是示出了根据本发明的一实施例和比较例的蚀刻特性的扫描电子显微镜照 片。
[0012] 图2是示出了根据本发明的一实施例的蚀刻液组合物的、随保管天数的蚀刻特性 的扫描电子显微镜照片。
[0013] 图3是示出了根据本发明的一实施例的蚀刻液组合物的、对于处理张数的蚀刻性 能的扫描电子显微镜照片。
【具体实施方式】
[0014] 下面详细说明本发明。
[0015] 根据本发明的金属配线蚀刻液组合物是蚀刻铜（Cu)、钥（Mo)、以及钥合金 (Mo-alloy)等的金属膜而形成半导体电路的金属配线例如薄膜晶体管的栅极电极以及源 极-漏极电极的组合物，上述金属配线蚀刻液组合物包含：15至25重量％的过氧化氢；0. 1 至1重量％的氟化合物；0. 5至3重量％的含有羧基的胺类；0. 1至1重量％的唑类化合物； 0. 01至2重量％的磷酸类化合物或其盐；0. 1至3重量％的硫酸盐；以及，其余重量％的水 性介质（在本发明中，根据需要简称为"水"）。
[0016] 用于本发明的蚀刻液组合物的上述过氧化氢是金属膜的氧化剂，例如，其按照下 述反应式1对含有铜（Cu)的金属膜进行氧化和蚀刻，上述过氧化氢的含量相对于蚀刻液组 合物的总量为15至25重量％，优选为17至24重量％，更好为19至23重量％。若上述过 氧化氢的含量过少则存在不能充分地蚀刻金属膜的危险，若过量则在用作保护膜的光致抗 蚀剂膜与金属膜的界面发生浸蚀，从而存在导致锥角（Taper Angle)过小的危险，而且还存 在铜金属膜被过度蚀刻的危险。
[0017] 反应式1
[0018] Cu+H202 - CuCHH2O
[0019] 在对双重膜的下部膜即包括钥金属膜和钥合金膜的金属膜进行蚀刻时有可能产 生残渣，上述氟化合物用作上述残渣的去除剂及蚀刻速度调节剂。作为上述氟化合物的具 体例，有 HF(氢氟酸）、NaF、NaHF2、NH4F(氟化铵）、NH4HF 2、NH4BF4、KF、KHF2、AlF3、HBF 4、LiF4、 KBF4、CaF2、以及它们的混合物等。上述氟化合物的含量相对于蚀刻液组合物总量为0. 1至 1重量％，优选为0. 11至0.8重量％，更好为0. 12至0.5重量％。若上述氟化合物的含量 小于0. 1重量％则金属膜的蚀刻速度变慢而存在产生残渣的危险，若超过1重量％则有可 能损伤金属配线形成的玻璃等的基板以及与金属配线一起形成的包含硅的绝缘膜。
[0020] 上述含有羧基的胺类，在蚀刻铜金属时与初级铜离子进行配体结合而起着增加蚀 刻液的处理张数的作用。作为上述含有羧基的胺类的具体例，有丙氨酸（alanine)、氨基丁 酸（aminobutyric acid)、谷氨酸（glutamic acid)、亚氨基二乙酸（iminodiacetic acid)、 氨三乙酸（nitrilotriacetic acid)、以及它们的混合物等。上述含有羧基的胺类的含量 相对于蚀刻液组合物总量为〇. 5至3重量％，优选为1至2. 5重量％，更好为1. 3至2. 0重 量％。若上述含有羧基的胺类的含量小于0. 5重量％则存在基板的处理张数有可能减少的 危险，若超过3重量％则使钥和钥合金的蚀刻速度变慢而存在残渣产生的危险。
[0021] 上述唑类化合物（环状胺化合物），在包括铜膜的双重或多重金属膜（例如， 铜膜和钥膜的双重膜）的蚀刻中，抑制铜膜的蚀刻而调节上部的铜膜和下部的其他金属 膜的蚀刻速度。而且，上述唑类化合物减少通过蚀刻而形成的金属配线的切割尺寸损失 (cut dimension loss, CD loss),使得所形成的金属配线能够有效地用作栅极线和数据 线。上述唑类化合物是含有氮原子的5元杂环（5-membered heterocyclic ring)化合 物，例如为苯并三唑（benzotriazole)、氨基四唑（aminotetrazole，CH3N 5)、氨基四唑钾盐 (aminotetrazole of potassium salt)、咪唑（imidazole)、批唑（pyrazole)、以及它们