蚀刻液及显示器的制造方法与流程

本发明是有关于一种蚀刻液及显示器的制造方法，且特别是有关于一种蚀刻液及应用所述蚀刻液的显示器的制造方法。

背景技术：

依据半导体元件的尺寸及功能等需求，半导体制程中包括许多制程步骤，例如沉积步骤、图案化步骤、热处理步骤…等。为了能够达到提高制程良率并且能够降低制造成本的目的，业者均致力于半导体制程中各个步骤的各种改良与研发。

技术实现要素：

本发明是有关一种蚀刻液及显示器的制造方法。采用本发明的实施例所述的蚀刻液对金属层进行图案化制程，蚀刻后的金属层可以形成夹角小于或等于60度的侧边，因此具有相对平缓的侧边，有利于后续形成其他膜层于金属层上时，不易发生后续形成的膜层断裂或破裂的情形。

根据本发明的一实施例，提出一种蚀刻液。蚀刻液包括双氧水、丁二酸、丙二酸、醋酸、硫酸、异丙醇胺、5-氨基-1H-四唑、四羟丙基乙二胺以及甘胺酸，上述成分均匀混合于去离子水中，其中双氧水占蚀刻液的重量百分比为5～10wt％，丁二酸占蚀刻液的重量百分比为0.5～10wt％，丙二酸占蚀刻液的重量百分比为0.5～10wt％，醋酸占蚀刻液的重量百分比为1～10wt％，硫酸占蚀刻液的重量百分比为0.5～5wt％，异丙醇胺占蚀刻液的重量百分比为1～20wt％，5-氨基-1H-四唑占蚀刻液的重量百分比为0.01～0.5wt％，四羟丙基乙二胺占蚀刻液的重量百分比为1～15wt％，甘胺酸占蚀刻液的重量百分比为1～5wt％。

根据本发明的另一实施例，提出一种显示器的制造方法。显示器的制造方法包括以下步骤：提供一第一基板；形成一金属层于第一基板上；使用前述的蚀刻液对金属层进行一图案化制程；形成一显示层于金属层上；以及提供一第二基板于显示层上。

附图说明

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：

图1A～图1D绘示依照本发明一实施例的一蚀刻液蚀刻金属层的流程图。

图2绘示依照本发明一实施例的一显示器的制造方法流程图。

具体实施方式

以下参照附图详细叙述本发明的实施例。图式中相同的标号是用以标示相同或类似的部分。需注意的是，附图是已简化以利清楚说明实施例的内容，实施例所提出的细部结构仅为举例说明之用，并非对本发明欲保护的范围做限缩。本领域技术人员当可依据实际实施态样的需要对这些结构加以修饰或变化。

根据本发明的实施例，以下提出一种蚀刻液。根据本发明的实施例，蚀刻液例如是应用于显示器中的金属层的图案化制程。

一些实施例中，蚀刻液包括双氧水(H2O2)、丁二酸(succinic acid)、丙二酸(malnoic acid)、醋酸(acetic acid)、硫酸(sulfuric acid)、异丙醇胺(1-amino-2-propanol)、5-氨基-1H-四唑(5-amino-1H-tetrazole)、四羟丙基乙二胺(N,N,N’N’-tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine；EDTP)以及甘胺酸(glycine)，上述成分均匀混合于去离子水中。

采用本发明的实施例所述的蚀刻液对金属层进行图案化制程，蚀刻后的金属层可以形成夹角小于或等于60度的侧边，因此具有相对平缓的侧边，有利于后续形成其他膜层于金属层上时，不易发生后续形成的膜层断裂或破裂的情形。

一实施例中，双氧水占蚀刻液的重量百分比约为5～10wt％。

一实施例中，丁二酸占蚀刻液的重量百分比约为0.5～10wt％。另一实施例中，丁二酸占蚀刻液的重量百分比约为2～6wt％。

一实施例中，丙二酸占蚀刻液的重量百分比约为0.5～10wt％。另一实施例中，丙二酸占蚀刻液的重量百分比约为1.5～4.5wt％。

一实施例中，醋酸占蚀刻液的重量百分比约为1～10wt％。

一实施例中，硫酸占蚀刻液的重量百分比约为0.5～5wt％。

一实施例中，异丙醇胺占蚀刻液的重量百分比约为1～20wt％。

一实施例中，5-氨基-1H-四唑占蚀刻液的重量百分比约为0.01～0.5wt％。

一实施例中，四羟丙基乙二胺占蚀刻液的重量百分比约为1～15wt％。

一实施例中，甘胺酸占蚀刻液的重量百分比约为1～5wt％。

一些实施例中，蚀刻液更可包括磺基丁二酸二辛酯钠(sodium dioctylsulfosuccinate)。一实施例中，磺基丁二酸二辛酯钠占蚀刻液的重量百分比约为0.1～0.5wt％。

一些实施例中，蚀刻液更可包括酚磺酸钠(sodium phenolsulfonate)。一实施例中，酚磺酸钠占蚀刻液的重量百分比约为0.5～5wt％。

一些实施例中，本发明的蚀刻液例如用于蚀刻包含至少铜层和钼层的多层复合金属层，其中铜层的厚度可大于钼层的厚度。举例而言，一实施例中，铜层的厚度例如是约3000埃钼层的厚度例如是约150埃。一些实施例中，蚀刻制程的温度大约是30～35℃，蚀刻制程的蚀刻时间大约是105秒。

一些实施例中，本发明的蚀刻液的酸碱值(pH值)大约为3.5～5.5。若酸碱值小于2.5会破坏蚀刻抑制剂(异丙醇胺和5-氨基-1H-四唑)的效果。

一些实施例中，由于磷酸会加速蚀刻速率，因此本发明的蚀刻液可不包括磷酸。一些实施例中，由于硝酸会破坏光阻，因此本发明的蚀刻液可不包括硝酸。

根据本发明的实施例，双氧水作为氧化剂，可用来氧化金属。

根据本发明的实施例，可选择性地加入酚磺酸钠作为氧化剂稳定剂，可用以稳定氧化剂的活性并且防止氧化剂太过快速分解，而能够延长氧化剂的寿命。

根据本发明的实施例，丁二酸、丙二酸、醋酸和硫酸作为蚀刻剂，可用来蚀刻金属或金属氧化物，而异丙醇胺和5-氨基-1H-四唑则作为蚀刻抑制剂，可用来控制蚀刻速率，进而能控制预计达到的蚀刻后的金属形状。

一些实施例中，本发明的蚀刻液可不包括含氟酸。举例而言，本发明的蚀刻液可不包括氢氟酸(HF)。

根据本发明的实施例，四羟丙基乙二胺以及甘胺酸可作为金属离子螯合剂，用来和金属离子螯合而形成较为稳定的金属错合物，进而可以防止氧化剂进一步与金属离子反应而加速氧化剂的分解。

根据本发明的实施例，可选择性地加入磺基丁二酸二辛酯钠作为介面活性剂，可以提升蚀刻的均匀性。

详细来说，欲蚀刻的金属层与蚀刻液反应之后，至少部分的金属被氧化剂所氧化而形成金属氧化物，金属氧化物接着可进一步被蚀刻剂所蚀刻而形成金属离子，此些金属离子可进一步与螯合剂反应而形成稳定的金属螯合物。经由上述各个成分及其各别的作用，而可以达到有效地蚀刻金属层、控制蚀刻速率、延长氧化剂的活性和/或提升蚀刻的均匀性。

图1A～图1D绘示依照本发明一实施例的一蚀刻液蚀刻金属层的流程图。需注意的是，本发明的流程图可表示在制作晶体管元件或制作其他金属线路的步骤中需蚀刻任一金属层时的流程图。

如图1A所示，提供一第一基板110，以及形成一金属层120于第一基板110上。一些实施例中，第一基板110例如是玻璃基板；一些实施例中，第一基板110也可以是复合膜层，可包括钝化层(passivation layer)、金属氧化物半导体层(例如氧化铟镓锌层)、非晶相硅层和/或氮化硅层、或其他适合的材质，但不限于此。

如图1A所示，金属层120例如包括一钼层121及一铜层123，可先形成钼层121于第一基板110上，然后形成铜层123于钼层121上。

一些实施例中，钼层121的厚度T1大约为100～400埃铜层123的厚度T2大约为2500～10000埃

接着，如图1B～图1C所示，使用本发明所述的蚀刻液对金属层120进行一图案化制程。举例而言，如图1A～图1B所示，可设置一光阻层PR于金属层120上，接着根据光阻层PR以本发明所述的蚀刻液蚀刻金属层120。一些实施例中，蚀刻速率大约是60～125埃/秒。在其他实施例中，蚀刻速率大约是80～100埃/秒。

接着，如图1C所示，移除光阻层PR。

实施例中，如图1C所示，蚀刻完成之后的金属层120的剖面实质上例如具有锥形(taper shaped)。由于钼层121的厚度T1小于铜层123的厚度T2，因此实际上铜层123的剖面例如具有锥形。图1C是蚀刻完成之后的金属层120的剖面，举例来说，若蚀刻完成之后的金属层120为具有一延伸方向的线状图案，此时图1C所示的剖面是指金属层120在垂直于前述线状图案的延伸方向的方向上的一剖面。另外，在图1C中，铜层123的一侧边123a是以光滑表面为例，在其他实施例中，铜层123的侧边123a例如可为粗糙表面，但本发明不限于此。

一些实施例中，铜层123的侧边123a的延伸线与第一基板110的一表面110a之间的一夹角θ为大于0度至小于或等于60度。在图1C中，铜层123的侧边123a延伸线和钼层121的侧边延伸线与第一基板110的表面110a之间是以具有相同的夹角为例，但在其他实施例中，铜层123的侧边123a延伸线和钼层121的侧边延伸线与第一基板110的表面110a之间也可具有不同的夹角。举例来说，钼层121的侧边延伸线与第一基板110的表面110a之间的夹角可大于0度至小于90度，且此夹角(未标示)可以不同于夹角θ，但本发明不限于此。由于钼层121的厚度T1小于铜层123的厚度T2，因此本发明实施例所指的夹角θ是指铜层123的侧边123a延伸线与第一基板110的表面110a之间的夹角θ。根据本发明的实施例，铜层123的侧边123a的延伸线与第一基板110的表面110a之间的夹角θ小于或等于60度代表铜层123具有相对平缓的侧边123a，有利于后续形成其他膜层于铜层123上时，不易发生后续形成的膜层的断裂或破裂情形。

接着，如图1D所示，可选择性地形成一绝缘层130于金属层120上。实施例中，由于铜层123的侧边123a的延伸线与第一基板110的表面110a之间的夹角θ小于或等于60度，后续形成于其上的绝缘层130不易发生断裂或破裂情形。

图2绘示依照本发明一实施例的一显示器的制造方法流程图。本实施例中与前述实施例相同或相似的元件是沿用同样或相似的元件标号，且相同或相似元件的相关说明请参考前述，在此不再赘述。需注意的是，图2的部分元件是省略或简化表示，用以更清楚表达本发明的技术特征。举例来说，图2的金属层120可表示晶体管元件或其他金属线路中的其中一层的结构示意图。

请同时参照图1A～1D及图2。如图1A～1D及图2所示，提供第一基板110，形成金属层120于第一基板110上，使用本发明所述的蚀刻液对金属层120进行图案化制程，以及选择性地形成绝缘层130于金属层120上。

然后，如图2所示，形成一显示层140于金属层120上，以及提供一第二基板150于显示层140上。至此，形成如图2所示的显示器10。

一些实施例中，显示层140例如是包含液晶、有机发光二极管、量子点、发光二极管、微发光二极管或其他显示介质，但本发明并不以此为限。一些实施例中，第二基板150例如可包括玻璃、封装层或保护层，但不限于此。一些实施例中，显示器10例如是可挠式显示器、触控显示器、曲面显示器或其他显示器，但不限于此。

以下是就实施例作进一步说明。以下是列出数个实施例与比较例的蚀刻液的组成，以说明应用本发明内容的蚀刻液所蚀刻而制得的金属层的性质。然而以下的实施例仅为例示说明的用，而不应被解释为本发明内容实施的限制。各实施例的蚀刻液的组成以及蚀刻后的金属层的性质如表1，各比较例的蚀刻液的组成以及蚀刻后的金属层的性质如表2，其中各成分的比例是以占整体蚀刻液的重量百分比表示，「N/A」则表示该成分不包含在该组成中，且各个实施例和比较例的组成的剩余成分均为去离子水，组成中的所有成分加上去离子水后的总重量百分比为100％。

表1

表2

由表1的结果可看出，实施例1～5的蚀刻液均能提供良好的蚀刻结果，且金属层(铜层)侧边的延伸线与第一基板的表面之间的夹角θ均能小于60度。

由表2的结果可看出，当双氧水的重量百分比超过10wt％，则蚀刻后的金属层会发生底切，举例而言，底切是指当蚀刻液中的成分对钼层121的蚀刻速率比对铜层123的蚀刻速度快时，在相同时间内被蚀刻的钼层121较多，导致部分铜层123的边缘会因底部没有钼层121的支撑而悬空，后续形成的膜层可能会有断裂或破裂的情形发生；当蚀刻液中包含氢氟酸时，会造成过度蚀刻而使得基板表面被腐蚀；当蚀刻液中有乙二胺四乙酸(EDTA)时，金属层的蚀刻则不完全，基板上会有金属材料残留，可能会引起漏电。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。