用于金属线的蚀刻剂和使用其来制造金属线的方法技术

本发明专利技术的示例性实施方式提供了金属线蚀刻剂。根据本发明专利技术的示例性实施方式的金属线蚀刻剂包含过硫酸铵、有机酸、铵盐、含氟化合物、二醇类化合物和唑类化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的示例性实施方式涉及金属线蚀刻剂(metal wiring etchant)以及使用该蚀刻剂来制造金属线(metal wiring)的方法。
技术介绍
薄膜晶体管(TFT)阵列面板可以被用作电路板以在液晶示出了器或有机电致发光 (EL )示出了装置中独立驱动像素。薄膜晶体管阵列面板可以包括用于传输扫瞄信号的扫瞄信号线或栅极线、用于传输图像信号的图像信号线或数据线、连接至栅极线和数据线的薄膜晶体管、以及连接至薄膜晶体管的像素电极。该薄膜晶体管可以包括作为栅极线的一部分的栅极电极、半导体层形成通道、作为数据线的一部分的源极电极以及漏极电极。该薄膜晶体管为开关元件，其根据由栅极线传输的扫瞄信号控制经由数据线传输至像素电极的图像信号。为了制造该薄膜晶体管，作为用于栅极电极或源极/漏极电极对的线材料(布线材料)的金属层可以沉积在基板上，并且通过使用腐蚀性气体或溶剂蚀刻该金属层从而实现电路的期望通路(path)。当将电路小型化和高度集成时，金属线变细，然而电阻相对增加。因此，铜作为具有低电阻的线材料以取代主要用作传统线材料的铬、钥、铝及合金日益引起很大的关注。然而，铜与玻璃基板或硅绝缘层可能具有不良的粘附性，使得难以使用单层铜，由此在具有铜的多层中可以使用与玻璃基板或硅绝缘层具有良好的粘附性的钛层作为下层 (底层)。为了蚀刻该多层，使用过氧化物类蚀刻剂(过氧化物系蚀刻剂，基于过氧化物的蚀刻剂)，但是如果过氧化物类蚀刻剂包含大于预定浓度的金属离子，则加速过氧化物分解且其迅速分解为水和氧，使得可能产生热和快速组成变化，因此产生不稳定性。为了解决过氧化氢分解的这种问题，可加入过氧化物溶液稳定剂，然而添加昂贵的稳定剂增加成本。在该
技术介绍
部分中披露的上述信息仅是用以增强对本专利技术背景的了解，因此其可能包含不构成现有技术的任何部分的信息。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施方式提供了用于蚀刻金属线的蚀刻剂，并且更详细地，本专利技术的示例性实施方式提供了确保高稳定性和高加工裕度(process margin),并且同时以平滑锥度来蚀刻铜层的蚀刻剂。本专利技术的示例性实施方式还提供了使用该蚀刻剂来制造金属层的方法。本专利技术的另外的特征将在随后的描述中阐述，并且部分由该描述而显而易见，或者可以由本专利技术的实践获知。本专利技术的示例性实施方式公开了一种金属线蚀刻剂，其包括过硫酸铵、有机酸、铵盐、含氟化合物、二醇类化合物(基于二醇的化合物，二醇系化合物，glycol-based compound)以及唑类化合物(基于唑的化合物，唑系化合物，azole-based compound)。本专利技术的示例性实施方式还公开了制造金属线的方法，包括在基板上形成包含铜的单层或包含钛和铜的多层，以及通过使用蚀刻剂来蚀刻该单层或该多层，其中该蚀刻剂包括过硫酸铵、有机酸、铵盐、含氟化合物、二醇类化合物以及唑类化合物。应当理解，前述的一般描述以及下面的详细描述是示例性的和说明性的并且用于提供如所要求的本专利技术的进一步的说明。附图说明用于提供本专利技术的进一步理解且并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施方式，并且与描述一起用来说明本专利技术的原理。图IA是示出了涉及根据比较例的蚀刻剂的蚀刻点检测器(Ero)时间对于贮存天数的图。图IB是示出了涉及根据本专利技术示例性实施方式的蚀刻剂的Ero时间对于贮存天数的图。图2A是示出了涉及根据比较例的蚀刻剂的切割尺寸(CD)偏移(偏斜，偏差)对于贮存天数的图。图2B是示出了涉及根据本专利技术示例性实施方式的蚀刻剂的CD偏移对于贮存天数的图。图3A是示出了涉及根据比较例的蚀刻剂的锥角对于贮存天数的图。图3B是示出了涉及根据本专利技术示例性实施方式的蚀刻剂的锥角对于贮存天数的图。图4、图5和图6是分别示出了涉及根据本专利技术示例性实施方式的蚀刻剂的EPD时间、CD偏移和锥角对于铜离子浓度的图。图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15和图16是分别示出了通过本专利技术的示例性实施方式I、示例性实施方式2、示例性实施方式3、示例性实施方式4、示例性实施方式5、示例性实施方式6、示例性实施方式7、示例性实施方式8、示例性实施方式9 以及示例性实施方式10的蚀刻剂蚀刻的钛/铜多层的铜层侧表面的显微镜照片。图17是示出了在通过本专利技术的示例性实施方式I的蚀刻剂蚀刻钛/铜多层的实验中蚀刻的铜层的侧表面依室温贮存天数的显微镜照片。图18是示出了与以不同污染的铜离子浓度的示例性实施方式I的蚀刻剂相比的在通过本专利技术的示例性实施方式I的蚀刻剂蚀刻的钛/铜多层中的铜层侧表面的显微镜照片。具体实施方式下文中将参照附图更充分地描述本专利技术，在附图中示出了本专利技术的实施方式。然而，本专利技术可以以许多不同的形式实施并且不能被解释为限于本文阐述的实施方式。相反， 提供这些实施方式使得本披露内容完整，并且将本专利技术的范围充分地传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区域的尺寸和相对尺寸可能被放大。附图中的相同参考数字表示相同的元件(要素)。应当理解，当提及一个元件或层在另一元件或层“上”、“与其连接”时，它可以直接在另一元件或层上或者与另一元件或层直接连接，或者可以存在插入元件或层。相反，当提及一个元件或层“直接”在另一元件或层上或者“直接与其连接”时，不存在插入元件或层。根据本专利技术示例性实施方式的金属线蚀刻剂包含过硫酸铵((NH4)2S2O8 ；APS)、有机酸、含氟化合物、铵盐、二醇类化合物、唑类化合物、以及作为其余部分的水。作为氧化剂的过硫酸铵是用于蚀刻铜层的主要组分，并且通过如反应式I的反应而蚀刻该铜层，使得可以形成稳定化合物。S2(V2+2Cu — 2CuS04 反应式 I在本专利技术的示例性实施方式中，可以使用对于半导体工艺具有足够纯度的过硫酸铵。在根据本专利技术示例性实施方式的蚀刻剂中，与蚀刻剂的重量相比，过硫酸铵可以以O. I至30wt%的范围存在。在该蚀刻剂中，当以少于O. 1 〖％添加过硫酸铵时，铜层的蚀刻是困难的，并且当以多于30wt%添加过硫酸铵时，铜层的蚀刻速度非常快，使得工艺控制是困难的。在本专利技术的示例性实施方式中，作为蚀刻铜层的助氧化剂(assistance oxidant) 的有机酸用作螯合剂，以防止经由在铜蚀刻工艺中洗脱的铜离子劣化蚀刻速度。在本专利技术的示例性实施方式中，该有机酸的种类没有限制，然而代表性的有草酸、 草乙酸、富马酸、苹果酸、丁二酸(琥珀酸)、乙酸、丁酸、棕榈酸、酒石酸、抗坏血酸、尿酸、磺酸、亚磺酸、甲酸、柠檬酸、异柠檬酸、α -酮戊二酸、以及乙醇酸，但是特别优选的是，同时使用柠檬酸和乙醇酸。在本专利技术的示例性实施方式中，可以使用对于半导体工艺具有足够纯度的有机酸。在根据本专利技术示例性实施方式的蚀刻剂中，与蚀刻剂的重量相比，有机酸可以以 O. I至30wt%的范围存在。在该蚀刻剂中，当以少于O. lwt%添加有机酸时，该蚀刻剂并不起助氧化剂的作用，并且当以多于30wt%添加有机酸时，铜层的蚀刻速度非常快，使得会产生线的不连续 (断开)。在本专利技术的示例性实施方式中，对于作为用于通过控制铜层的蚀刻速度来增加铜层的锥角(taper angle)的主要组分的铵盐，其种类没有限制，然而存在CH3COONH4、NH4NO3、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐南锡，洪瑄英，郑钟铉，金俸均，朴弘植，宋溱镐，李旺宇，金图元，金相佑，徐源国，申贤哲，李骐范，曹三永，
申请(专利权)人：三星显示有限公司，东进世美肯株式会社，
类型：
国别省市：