蚀刻剂组合物和制造用于液晶显示器的阵列基板的方法
【专利摘要】公开了蚀刻剂组合物和制造用于液晶显示器的阵列基板的方法，所述蚀刻剂组合物能将非晶硅薄层(n+a?Si:H)或金属氧化物层、以及包括铜层和铜合金层中的至少一个和钛层和钛合金层中的至少一个的多层一步湿法蚀刻，因此减少总加工时间和制造成本。
【专利说明】
蚀刻剂组合物和制造用于液晶显示器的阵列基板的方法
技术领域
[0001] 本发明设及蚀刻剂组合物和制造用于液晶显示器的阵列基板的方法。
【背景技术】
[0002] 用于驱动半导体装置或平板显示器的电子电路通常由薄膜晶体管(TFT)例示。TFT 的制造通常包括:在基板上形成用于栅极线和数据线的金属层，在所述金属层的选定区域 上形成光致抗蚀剂和使用所述光致抗蚀剂作为掩模蚀刻金属层。
[0003] -般地，用于栅极线和数据线的材料包括:含有具有高电导率和低电阻的铜的铜 单层或铜合金层，W及与上述铜层具有优异的界面粘合性的金属氧化物层。为了提高TFT的 性能，目前金属氧化物层由氧化嫁、氧化铜、氧化锋或其混合物制成。
[0004] 在运方面，韩国专利申请公开No. 2012-0138290公开了用于蚀刻铜/铁层的蚀刻剂 组合物，其包括过硫酸盐、氣化合物、无机酸、环胺化合物、横酸、有机酸和有机酸盐中的至 少一种和余量的水。当使用上述蚀刻剂蚀刻铜/铁层时，栅极线或图案得W保留，此外，可W 得到高的蚀刻速率和低的随时间变化，但不能蚀刻非晶娃薄层(n+a-Si:H)，不利地招致工 艺局限性，其需要附加的干法蚀刻工艺。
[0005] [引用列表]
[0006] [专利文献]
[0007] 韩国专利申请公开No. 2012-0138290
【发明内容】
[000引因此，铭记相关领域中遇到的问题作出了本发明，且本发明的目的是提供蚀刻剂 组合物，其能将非晶娃薄层(n+a-Si:H)或金属氧化物层、W及包括铜层和铜合金层中的至 少一个和铁层和铁合金层中的至少一个的多层一步湿法蚀刻。
[0009] 本发明提供蚀刻剂组合物，适用于对包括铜层和铜合金层中的至少一个和铁层和 铁合金层中的至少一个的多层、W及非晶娃薄层(n+a-Si:H)或金属氧化物层进行一步湿法 蚀刻，所述蚀刻剂组合物包括：0.5-20wt %的过硫酸盐，0.01-2 . Owt %的氣化合物，1- lOwt %的硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物，0.5-5wt %的环胺化合物，0.1-lOwt %的选 自包括乙酸、巧樣酸、丙二酸、乳酸和苹果酸的有机酸及其盐中的至少一种，〇.l-3wt%的横 酸，0.1 -3wt %的硫酸铜，和余量的水。
[0010] 在示例性实施方式中，所述过硫酸盐可W包括选自过硫酸钟化2S208)、过硫酸钢 (Na2S2〇8)和过硫酸锭（（NH4)2S208))中的至少一种。
[0011] 在另一例示性实施方式中，所述氣化合物可W包括选自氣化锭、氣化钢、氣化钟、 氣化氨锭、氣化氨钢和氣化氨钟中的至少一种。
[0012] 在又一例示性实施方式中，所述环胺化合物可W包括选自氨基四挫、咪挫、吗I噪、 嚷岭、化挫、化晚、喀晚、化咯、化咯烧和化咯嘟中的至少一种。
[0013] 在又一例示性实施方式中，所述金属氧化物层可W是氧化铜嫁锋层。
[0014]此外，本发明提供制造用于液晶显示器的阵列基板的方法，其包括:a)在基板上形 成栅电极;b)在包括所述栅电极的基板上形成栅极绝缘层；C)在所述栅极绝缘层上形成半 导体层(n+a-Si:H);d)在所述半导体层上形成源电极和漏电极;和e)形成连接至所述漏电 极的像素电极，其中a)或d)包括使用上述蚀刻剂组合物进行蚀刻，因此形成栅电极、或源电 极和漏电极。
[001引根据本发明，蚀刻剂组合物能将非晶娃薄层(n+a-Si:H)或金属氧化物层、W及包 括铜层和铜合金层中的至少一个和铁层和铁合金层中的至少一个的多层一步湿法蚀刻，因 此减少总加工时间和制造成本。
【附图说明】
[0016]本发明的上述及其他目的、特征和优点将从W下结合附图的详细描述中更清晰地 被理解，其中：
[0017]图1表示使用扫描电子显微镜(SEM化现聯例中对蚀刻特性的评价结果;和
[0018] 图2表示测试例中产生的热的评价结果。
【具体实施方式】
[0019] 本发明设及蚀刻剂组合物和制造用于液晶显示器的阵列基板的方法。
[0020] 常规的用于蚀刻铜基层的蚀刻剂组合物用来使得仅有栅极线或源极线/漏极线被 湿法蚀刻，而置于它们下面的非晶娃薄层(n+a-Si:H)被干法蚀刻。在本发明中，为了简化工 艺，蚀刻剂组合物含有预定量的硫酸铜，从而能将非晶娃薄层(n+a-Si:H)或金属氧化物层、 W及包括铜层和铜合金层中的至少一个和铁层和铁合金层中的至少一个的多层一步湿法 蚀刻。
[0021] 在下文中，将给出本发明的详细的描述。
[0022] 本发明论述了蚀刻剂组合物，其能将非晶娃薄层(n+a-Si:H)或金属氧化物层、W 及包括铜层和铜合金层中的至少一个和铁层和铁合金层中的至少一个的多层一步湿法蚀 亥IJ，所述蚀刻剂组合物包括:0.5-20wt %的过硫酸盐，0.01-2. Owt %的氣化合物，1-lOwt % 的硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物，〇.5-5wt%的环胺化合物，O.l-lOwt%的选自包括 乙酸、巧樣酸、丙二酸、乳酸和苹果酸的有机酸及其盐中的至少一种，〇.l-3wt%的横酸， 0.1 -3wt %的硫酸铜，和余量的水。
[0023] 基于蚀刻剂组合物的总重量，W0.5-20wt %的量含有过硫酸盐。如果过硫酸盐的 量小于0.5wt%，蚀刻速率可能降低并因此不能进行充分的蚀刻。另一方面，如果过硫酸盐 的量超过20wt%，则蚀刻速率太快，因此使得难W控制蚀刻程度，从而过度蚀刻铁层和铜 层。
[0024] 过硫酸盐的例子可W包括过硫酸钟化2S2〇8)、过硫酸钢(化2S2〇8)、过硫酸锭（（畑4) 2S2化））和其两种或更多种的混合物。
[0025] 氣化合物起到蚀刻铁层并去除可能由于蚀刻而产生的残余物的作用。基于蚀刻剂 组合物的总重量，W0.01-2. Owt %的量含有氣化合物。如果氣化合物的量小于约0.0 lwt %， 则难W蚀刻铁。另一方面，如果其量超过2.Owt%，由于蚀刻铁而产生的残余物可能增加。而 且，W大于2.Owt%的量使用氣化合物可能引起其上形成有铁的玻璃基板W及铁的蚀刻。
[0026] 氣化合物的例子可W包括氣化锭、氣化钢、氣化钟、氣化氨锭、氣化氨钢、氣化氨钟 和其两种或更多种的混合物。
[0027] 硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物用作辅助氧化剂。蚀刻速率可W通过改变硝 酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物在蚀刻剂组合物中的量而控制。硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸 或其混合物可W与蚀刻剂组合物中的铜离子反应，因此防止铜离子的量增加从而防止蚀刻 速率减小。基于蚀刻剂组合物的总重量，Wl-lOwt%的量含有硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其 混合物。如果硝酸、硫酸、憐酸、高氯酸或其混合物的量小于Iwt%，则蚀刻速率可能减小，由 此达不到所需水平。另一方面，如果其量超过lOwt%，蚀刻金属层时所使用的光敏层可能开 裂或剥离。在光敏层开裂或剥离的情况下，置于光敏层下方的铁层或铜层可能被过度蚀刻。 [002引环胺化合物用作缓蚀剂。基于蚀刻剂组合组的总重量，W0.5-5.Owt%的量含有环 胺化合物。如果环胺化合物的量小于0.5wt%，铜层的蚀刻速率可能增加，不利地承担过度 蚀刻的风险。另一方面，如果其量超过5.Owt%，铜的蚀刻速率可能降低，使得不可能如期望 那样进行蚀刻。
[0029] 环胺化合物的例子可W包括氨基四挫、咪挫、吗隙、嚷岭、化挫、化晚、喀晚、化咯、 化咯烧、化咯嘟和其两种或更多种的混合物。
[0030] 还有，基于蚀刻剂组合物的总重量，W0.1-lOwt %的量含有选自包括乙酸、巧樣 酸、丙二酸、乳酸和苹果酸的有机酸及其盐中的至少一种。随着蚀刻剂中有机酸的量增加， 蚀刻速率增加。盐起到与其在蚀刻剂中的量成比例地减小蚀刻速率的作用。具体而言，有机 酸盐起到馨合剂的作用，W形成与蚀刻剂组合物中的铜离子的络合物，从而控制铜的蚀刻 速率。因此，当蚀刻剂中有机酸和有机酸盐的量被适当调整时，可W控制蚀刻速率。
[0031] 如果有机酸和有机酸盐的至少一种的量小于0.1 wt%，难W控制铜的蚀刻速率，不 利地引起过度蚀刻。另一方面，如果其量超过lOwt%，铜的蚀刻速率可能减小，并因此可能 增加蚀刻时间，因此，使能够被处理的基板数目减小。
[0032] 横酸起到增加待使用蚀刻剂处理的铜层的数目的作用。此外，该成分用作用于铜 的辅助氧化剂，不随时间变化，并使化学品稳定。横酸可W是对甲苯横酸或甲横酸。
[0033] 硫酸铜起到增加非晶娃薄层(n+a-Si:H)的蚀刻速率的作用。基于蚀刻剂组合物的 总重量，W〇. l-3wt%的量含有硫酸铜。如果硫酸铜的量小于0.1 wt%，非晶娃薄层不能被有 效蚀刻。另一方面，如果其量超过3wt %，存在过度蚀刻的担屯、。
[0034] 此外，本发明设及制造用于液晶显示器的阵列基板的方法，其包括:a)在基板上形 成栅电极;b)在包括所述栅电极的基板上形成栅极绝缘层；C)在所述栅极绝缘层上形成半 导体层(n+a-Si:H);d)在所述半导体层上形成源电极和漏电极;和e)形成连接至所述漏电 极的像素电极，其中a)或d)包括使用如上述的蚀刻剂组合物进行蚀刻工艺，因此形成栅电 极、或源电极和漏电极。用于液晶显示器的阵列基板可W是薄膜晶体管(TFT)阵列基板。
[0035] 本发明通过W下仅W说明本发明为目的的实施例、比较例和测试例详细说明，但 本发明不限于运些实施例、比较例和测试例，并可W被各种修改和改变。
[003引 实施例1-5和比较例1和2:蚀刻剂组合物的制备 [0037]使用下表1中所示的量(wt%)的成分制备蚀刻剂组合物。
[003引[表1]
[0039]
[0040] *APS:过硫酸锭
[0041 ] *AF:氣化锭
[0042] *ATZ:5-氨基四挫
[0043] *p-TSA:对甲苯横酸
[0044] *A.A:乙酸锭
[0045] *AcOH:乙酸
[OOW 测试例:蚀刻特性的评价
[0047] (1)使用实施例1至5和比较例1和2的各个蚀刻剂组合物将依次形成了非晶娃薄层 (n+a-Si:H)和铜层的样品蚀刻，且使用SEM观察其蚀刻特性。将结果示于下表2中和图1中。 [004引[表2]
[0049]
[0050] 从表巧日图1明显看出，当使用比较例1的不含硫酸铜(CuS化）（测定的60A对应于 误差范围）的蚀刻剂时，不发生蚀刻。在实施例1至5中，随着硫酸铜的量增加，n+a-Si层的蚀 刻速率增加。
[0051 ]为了监控有无 P-TSA时的产热，将比较例1和2的蚀刻剂组合物保持在70°C的恒溫 下，然后添加 3000巧m的化/Ti粉末，并测定其溫度的变化。将结果示于下表3和图2中。
[0化2][表 3]
[0化3]
[0054] 从表3和图2明显看出，当铜被溶解时无 p-TSA的蚀刻剂组合物产生大量的热。
[0055] (2)使用实施例1至5和比较例1的各个蚀刻剂组合物，对依次形成有氧化铜嫁锋 (IGZ0)层和铜层的样品进行蚀刻，且使用SEM观察其蚀刻特性。将结果示于下表4中。
[0化6][表 4]
[0化7]
[0058] 从表4明显看出，随着硫酸铜的量的增加，氧化铜嫁锋(IGZ0)层的蚀刻速率增加。
[0059] 尽管本发明的优选实施方式已用于说明目的而公开，但是本领域技术人员理解在 没有脱离如所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下各种修改、添加和替代是 可能的。
【主权项】
1. 蚀刻剂组合物，适用于对非晶硅薄层或金属氧化物层、以及包括铜层和铜合金层中 的至少一个和钛层和钛合金层中的至少一个的多层的一步湿法蚀刻，所述蚀刻剂组合物包 括： 0 · 5-20wt %的过硫酸盐， 0 · 01-2 · Owt %的氟化合物， Ι-lOwt%的硝酸、硫酸、磷酸、高氯酸或其混合物， 0 · 5-5wt %的环胺化合物， O.l-lOwt%的选自包括乙酸、柠檬酸、丙二酸、乳酸和苹果酸的有机酸及其盐中的至少 一种， 0· l-3wt%的磺酸， 0. l-3wt %的硫酸铜，和 余量的水。2. 根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述过硫酸盐包括选自过硫酸钾、过硫酸 钠和过硫酸铵中的至少一种。3. 根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述氟化合物包括选自氟化铵、氟化钠、 氟化钾、氟化氢铵、氟化氢钠和氟化氢钾中的至少一种。4. 根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述环胺化合物包括选自氨基四唑、咪 唑、R引噪、嘌呤、吡唑、吡啶、嘧啶、吡咯、吡咯烷和吡咯啉中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物，其中所述金属氧化物层是氧化铟镓锌层。6. 制造用于液晶显示器的阵列基板的方法，其包括： a) 在基板上形成栅电极； b) 在包括所述栅电极的基板上形成栅极绝缘层； c) 在所述栅极绝缘层上形成半导体层； d) 在所述半导体层上形成源电极和漏电极;和 e) 形成连接至所述漏电极的像素电极， 其中a)或d)包括使用根据权利要求1所述的蚀刻剂组合物进行蚀刻，因此形成栅电极、 或源电极和漏电极。
【文档编号】C09K13/08GK106010541SQ201610137538
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】刘仁浩, 南基龙, 李承洙
【申请人】东友精细化工有限公司