用于电子装置中的金属化的蚀刻化学成份制造方法及图纸

在各种实施例中，利用特征在于(i)盐酸、甲基磺酸、和硝酸的混合物，或(ii)磷酸、甲基磺酸、和硝酸的混合物的蚀刻剂来蚀刻金属双层，同时最小化双层的层之间的所产生的蚀刻间断。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求在2014年3月7日提交的美国临时专利申请No.61/949,641的权益和优先权，其全部内容通过引用包含于此。
在各种实施例中，本专利技术涉及诸如平板显示器的电子装置的金属化，特别地涉及用于处理这种金属化的蚀刻化学成份。
技术介绍
平板显示器已经迅速地普遍存在于各种市场中，并且现在普遍地在各种各样的电器、电视、计算机、移动电话和其他电子装置中使用。通常使用的平板显示器的一个示例是薄膜晶体管(TFT)液晶显示器(LCD)或TFT-LCD。典型的TFT-LCD包含TFT的阵列，每个阵列控制从LCD的像素或子像素的光的发射。图1示出可能在TFT-LCD中找到的传统的TFT100的理想化的横截面。如示出的，TFT 100包括形成在玻璃基底110上的栅电极105。栅绝缘层115将栅电极105与上覆的导电结构电绝缘。通常由非晶硅组成的活性层120在栅电极105的电气控制下在源电极125和漏电极130之间传导电荷，并且所传导的电荷控制连接至其的像素或子像素(未示出)的操作。源/漏绝缘层132将源电极125与漏电极130电隔离，并且保护性地密封TFT 100。如示出的，栅电极105、源电极125以及漏电极130各自通常包括屏障金属层135和在其上的金属导体层140。屏障135提供在导体140和下面的玻璃和/或硅之间的良好的粘附，并减少或防止它们之间的扩散。随着时间推移，LCD面板尺寸增大，并且基于TFT的像素尺寸减小，这对TFT-LCD结构内的导体提出了越来越高的要求。为了减小导体中的电阻并由此增大TFT-LCD中的电信号传播速度，制造商现在利用诸如铜(Cu)的低电阻率金属来用于显示器内的导体140。诸如钼(Mo)、钛(Ti)或钼-钛合金(Mo-Ti)的金属已经被用于Cu导体140下面的屏障135。然而，特别地随着特征尺寸继续缩小，这种金属的处理在TFT-LCD的制造期间存在困难。例如，如图2所示，在利用传统的湿蚀刻化学成份对诸如栅电极105的电极的蚀刻期间，可能产生(一种或两种电极材料的)蚀刻残余物200或蚀刻间断210，例如，(由两种不同电极材料的不均匀蚀刻速率导致的)台阶式或非线性轮廓。考虑到前述内容，需要可以在诸如TFT-LCD的电子装置的金属双层的处理期间使用的改进的蚀刻化学成份，其能够使得以仅蚀刻速率的最小的(若有的话)不均匀性并且在不产生有害的蚀刻残余物的情况下进行这种蚀刻。
技术实现思路
根据本专利技术的各种实施例，利用改进的蚀刻剂蚀刻特征在于两种或多种不同金属材料的分层堆叠的图案化的金属结构(例如，用于LCD的TFT的部分)，该改进的蚀刻剂提供在要蚀刻的金属材料与其上设置金属材料的任何基层或基底(例如，玻璃或Si基底)之间的高蚀刻选择性。此外，蚀刻化学成分基本上非选择性地蚀刻要蚀刻的结构的各种金属材料(即，金属材料以基本相同的速率被蚀刻)，由此最小化或基本上消除在不同的金属材料之间的交界处的任何间断或“台阶”。此外，根据本专利技术的实施例的蚀刻化学成分蚀刻金属材料，而在蚀刻结构的侧壁附近留下很少的蚀刻残余物(如果有的话)(例如，正在蚀刻的一种或多种金属材料的残余物)；侧壁本身也基本上是笔直的。(如这里用于应用至侧壁的，当在平面图中观察时，“笔直”意味着基本上线性的，和/或基本上符合用于蚀刻图案化结构的覆盖掩模材料的轮廓。笔直的侧壁可以与“波浪形”侧壁形成对照，“波浪形”侧壁可能由在蚀刻期间掩模材料的底切或部分移除造成。)在本专利技术的各种实施例中，蚀刻剂包括、主要由或由盐酸、甲基磺酸、硝酸、和可选地、柠檬酸和/或非酸性稀释剂的混合物组成。在各种实施例中，稀释剂是水(例如，去离子(DI)水)。此外，在各种实施例中，蚀刻剂包含按重量多于48％(例如，至少49％)的稀释剂，并由此包含少于52％的酸。蚀刻剂甚至可以包含50％的酸、49％的酸、45％的酸或更少。这种完全稀释的蚀刻剂合成物通常更容易处理和处置，并且由于其中的较少量的酸而更便宜。在各种实施例中，蚀刻剂包括、主要由或由按重量(这里提供的所有百分数都按重量，除非以其他方式指出)5％-10％的硝酸、5％-15％的盐酸、以及20％-40％的甲基磺酸、0％-7％的柠檬酸(或2％-7％的柠檬酸)、以及水(例如，去离子水)的混合物组成。在特定实施中，蚀刻剂可以包括、主要由或由7％的硝酸、9％的盐酸、33％的甲基磺酸、以及51％的水的混合物组成，或者蚀刻剂可以包括、主要由或由7％的硝酸、12％的盐酸、30％的甲基磺酸、以及51％的水的混合物组成，或者蚀刻剂可以包括、主要由或由7％的硝酸、12％的盐酸、25％的甲基磺酸、以及56％的水的混合物组成，或者蚀刻剂可以包括、主要由或由7％的硝酸、5％的盐酸、37％的甲基磺酸、以及51％的水的混合物组成，或者蚀刻剂可以包括、主要由或由7％的硝酸、12％的盐酸、30％的甲基磺酸、5％的柠檬酸、以及46％的水的混合物组成，或者蚀刻剂可以包括、主要由或由9％的硝酸、12％的盐酸、30％的甲基磺酸、以及49％的水的混合物组成。在本专利技术的其他实施例中，蚀刻剂包括、主要由或由磷酸、甲基磺酸、硝酸、和可选地、非酸性稀释剂的混合物组成。在各种实施例中，稀释剂是水(例如，去离子(DI)水)。此外，在各种实施例中，蚀刻剂包含按重量多于15％的稀释剂，并由此包含少于85％的酸。蚀刻剂甚至可以包含80％的酸或更少(例如，大约74％-78％的酸)。在各种实施例中，蚀刻剂包括、主要由或由2％-5％的硝酸、40％-75％的磷酸以及5％-30％的甲基磺酸、以及水的混合物组成。在特定实施中，蚀刻剂可以包括、主要由或由3.5％的硝酸、60％的磷酸、15％的甲基磺酸、以及21.5％的水组成，或者蚀刻剂可以包括、主要由或由3.5％的硝酸、50％的磷酸、20％的甲基磺酸、以及26.5％的水组成，或者蚀刻剂可以包括、主要由或由3.5％的硝酸、68.6％的磷酸、10％的甲基磺酸、以及17.9％的水组成。根据本专利技术的实施例利用的蚀刻剂特别地很好地适于包括或主要由以下双层组成的金属结构的蚀刻：(i)一种或多种难熔金属(例如，Mo和/或钨(W))或者一种或多种难熔金属与一种或多种另外的金属组分的合金，以及(ii)在其之上的高导电金属或合金，其包括、主要由或由例如Cu、银(Ag)、金(Au)或铝(Al)组成。这种金属双层可以特别有用地用作TFT的部分(例如，电极)，如下详细描述的。另外的金属组分可以包括诸如以下金属：钽(Ta)、铌(Nb)、Mo、钨(W)、锆(Zr)、铪(Hf)、铼(Re)、锇(Os)、钌(Ru)、铑(Rh)、Ti、钒(V)、铬(Cr)、和/或镍(Ni)，并且另外的金属组分可以以百分之1-50的重量浓度(即，重量％)(单独地或共同地)存在于合金中，如在2014年6月5日提交的序列号为14/296,796的美国专利申请以及在2014年6月5日提交的序列号为14/296,800的美国专利申请中描述，它们中的每一个的全部内容通过引用包含于此。在优选实施例中，要蚀刻的双层包括、主要由或由上方具有Cu层的Mo和/或W的层组成。金属结构的多个(例如，两个)层优选地以这里所述的蚀刻剂呈现了大致相同的蚀刻速率。由此，蚀刻相关的残余物和间断通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成薄膜晶体管的电极的方法，所述方法包括：提供包括硅或玻璃中至少之一的基层；在所述基层上沉积屏障层，所述屏障层包括一种或多种难熔金属或者一种或多种难熔金属与一种或多种另外的金属组分的合金；在所述屏障层上沉积导体层，所述导体层包括Cu、Ag、Au或Al中至少之一；在所述屏障层上形成掩模层；图案化所述掩模层以露出所述导体层的一部分，所述掩模层的剩余部分至少部分地限定所述电极的形状；此后，施加蚀刻剂以移除所述导体层和所述屏障层的未被图案化的掩模层掩蔽的部分，由此形成所述电极的侧壁，所述侧壁包括(a)所述屏障层的暴露部分，(b)所述导体层的暴露部分，以及(c)所述屏障层的暴露部分与所述导体层的暴露部分之间的交界，其中，所述蚀刻剂包括(i)盐酸、甲基磺酸、硝酸和水的混合物，或(ii)磷酸、甲基磺酸、硝酸和水的混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.07 US 61/949,6411.一种形成薄膜晶体管的电极的方法，所述方法包括：提供包括硅或玻璃中至少之一的基层；在所述基层上沉积屏障层，所述屏障层包括一种或多种难熔金属或者一种或多种难熔金属与一种或多种另外的金属组分的合金；在所述屏障层上沉积导体层，所述导体层包括Cu、Ag、Au或Al中至少之一；在所述屏障层上形成掩模层；图案化所述掩模层以露出所述导体层的一部分，所述掩模层的剩余部分至少部分地限定所述电极的形状；此后，施加蚀刻剂以移除所述导体层和所述屏障层的未被图案化的掩模层掩蔽的部分，由此形成所述电极的侧壁，所述侧壁包括(a)所述屏障层的暴露部分，(b)所述导体层的暴露部分，以及(c)所述屏障层的暴露部分与所述导体层的暴露部分之间的交界，其中，所述蚀刻剂包括(i)盐酸、甲基磺酸、硝酸和水的混合物，或(ii)磷酸、甲基磺酸、硝酸和水的混合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电极的侧壁基本没有间断，尽管存在所述屏障层的暴露部分和所述导体层的暴露部分之间的交界。3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述屏障层的暴露部分和所述导体层的暴露部分之间的交界附近，所述屏障层的暴露部分从所述导体层的暴露部分突出6μm或更少。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述屏障层的暴露部分突出1μm至5μm之间。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述屏障层的暴露部分突出1μm至3μm之间。6.根据权利要求1所述的方法，其中，在施加所述蚀刻剂之后，所述电极在(i)所述屏障层的暴露部分和所述导体层的暴露部分之间的交界和(ii)所述屏障层的暴露部分和所述基层之间的交界处基本没有蚀刻残余物。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包含按重量至少49％的水。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包含按重量至少51％的水。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括柠檬酸。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括按重量5％-10％的硝酸、5％-15％的盐酸、20％-40％的甲基磺酸、以及0％-7％的柠檬酸，余量是水。11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量7％的硝酸、9％的盐酸、33％的甲基磺酸、以及51％的水组成的混合物。12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量7％的硝酸、12％的盐酸、30％的甲基磺酸、以及51％的水组成的混合物。13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量7％的硝酸、12％的盐酸、25％的甲基磺酸、以及56％的水组成的混合物。14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量7％的硝酸、5％的盐酸、37％的甲基磺酸、以及51％的水组成的混合物。15.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量7％的硝酸、12％的盐酸、30％的甲基磺酸、5％的柠檬酸、以及46％的水组成的混合物。16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量9％的硝酸、12％的盐酸、30％的甲基磺酸、以及49％的水组成的混合物。17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括按重量2％-5％的硝酸、40％-75％的磷酸以及5％-30％的甲基磺酸，余量是水。18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量3.5％的硝酸、60％的磷酸、15％的甲基磺酸、以及21.5％的水组成的混合物。19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量3.5％的硝酸、50％的磷酸、20％的甲基磺酸、以及26.5％的水组成的混合物。20.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量3.5％的硝酸、68.6％的磷酸、10％的甲基磺酸、以及17.9％的水组成的混合物。21.根据权利要求1所述的方法，其中，所述屏障层包括Mo、W、或Mo和W的合金。22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述屏障层包括Mo和/或W与一种或多种另外的金属组分的合金。23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导体层包括Cu。24.根据权利要求1所述的方法，其中，所述屏障层包括Mo，以及所述导体层包括Cu。25.根据权利要求1所述的方法，其中，所述掩模层包括光刻胶。26.根据权利要求1所述的方法，还包括移除图案化的掩模层的剩余部分。27.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基层包括玻璃。28.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基层包括硅。29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述基层包括非晶硅。30.一种蚀刻金属双层的方法，所述方法包括：提供一结构，该结构包括(i)基层，(ii)设置在所述基层上的第一金属层，以及(iii)设置在所述第一金属层上的第二金属层，所述第二金属层不同于所述第一金属层；在所述第二金属层上形成掩模层；图案化所述掩模层以露出所述第二金属层的一部分，所述掩模层的剩余部分限定预定形状；此后，施加蚀刻剂以移除所述第二金属层和所述第一金属层的未被图案化的掩模层掩蔽的部分，由此形成具有侧壁的金属双层，所述侧壁包括(a)所述第一金属层的暴露部分，(b)所述第二金属层的暴露部分，以及(c)所述第一金属层的暴露部分与所述第二金属层的暴露部分之间的交界，其中，所述蚀刻剂包括(i)盐酸、甲基磺酸、硝酸和水的混合物，或(ii)磷酸、甲基磺酸、硝酸和水的混合物。31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述基层包括硅或玻璃中至少之一。32.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第一金属层包括一种或多种难熔金属或者一种或多种难熔金属与一种或多种另外的金属组分的合金。33.根据权利要求30所述的方法，其中，所述第二金属层包括Cu、Ag、Au或Al中至少之一。34.根据权利要求30所述的方法，其中，所述金属双层的侧壁基本没有间断，尽管存在所述第一金属层的暴露部分和所述第二金属层的暴露部分之间的交界。35.根据权利要求30所述的方法，其中，在所述第一金属层的暴露部分和所述第二金属层的暴露部分之间的交界附近，所述第一金属层的暴露部分从所述第二金属层的暴露部分突出6μm或更少。36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述第一金属层的暴露部分突出1μm至5μm之间。37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述第一金属层的暴露部分突出1μm至3μm之间。38.根据权利要求30所述的方法，其中，在施加所述蚀刻剂之后，所述金属双层在(i)所述第一金属层的暴露部分和所述第二金属层的暴露部分之间的交界和(ii)所述第一金属层的暴露部分和所述基层之间的交界处基本没有蚀刻残余物。39.根据权利要求30所述的方法，其中，所述蚀刻剂包含按重量至少49％的水。40.根据权利要求30所述的方法，其中，所述蚀刻剂包含按重量至少51％的水。41.根据权利要求30所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括柠檬酸。42.根据权利要求30所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括按重量5％-10％的硝酸、5％-15％的盐酸、20％-40％的甲基磺酸、以及0％-7％的柠檬酸，余量是水。43.根据权利要求30所述的方法，其中，所述蚀刻剂包括由按重量7％的硝酸、9％的盐酸、33％的甲基磺酸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕特里克·霍根，约翰·摩尔，亚历克斯·布鲁尔，杰瑞德·佩蒂特，
申请(专利权)人：HC施塔克公司，帕特里克·霍根，约翰·摩尔，亚历克斯·布鲁尔，杰瑞德·佩蒂特，
类型：发明
国别省市：美国;US