[发明专利]液晶显示器系统中的铜、铜/钼或铜/钼合金电极蚀刻液体

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于铜(Cu)层、铜/钼(Cu/Mo)层、或铜/钼合金 (Cu/MoX)层之蚀刻溶液。

背景技术

在半导体装置中，为了于基材上形成金属线，通常进行通过溅镀法形 成金属层的制程、形成具有预定图案的光阻层于该金属层上的制程、以及 使用该光阻作为接触窗罩幕(contact mask)以实施蚀刻的蚀刻制程。尤其， 通过使用如电浆等的干蚀刻或使用蚀刻溶液的湿蚀刻进行蚀刻制程。于干 蚀刻的情况中，由于其需要高度真空等，从而其蚀刻条件系严格且所费不 赀。因此，当有适当的蚀刻溶液出现时，湿蚀刻则较干蚀刻有利。

同时，在薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)装置中，由于金属线层 的电阻为导致RC讯号延迟的主要原因，故制造低电阻的金属线层为增加面 板尺寸及实施高分辨率的关键。然而，由于在该相关技术领域中用作金属 线层的铬(Cr，电阻系数：25×10^-6Ωm)、钼(Mo，电阻系数：12×10^-6Ωm)、 钕化铝(AlNd，电阻系数：5×10^-6Ωm)及其合金具有高电阻，因此较不适 合用作大尺寸薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)中的闸极及数据线等。

由于此原因，具有较铝或铬的电阻低许多的电阻且环保的铜金属，是 被受关注而用作低电阻线层的材料。然而，于铜的情况中，其存在有非常 难以实施将光阻施用于金属层上并予以图案化的制程的问题；举例而言， 玻璃基材与硅绝缘层间的黏着力差。为了解决这些问题，目前已提供同时 使用铜及中间金属层、而非单独使用铜的技术，以增加铜层与玻璃基材或 硅绝缘层的间的黏着力，并抑制铜扩散进入硅层中，其中所述中间金属层 可包括钛、钼及钼合金等。

为使用湿蚀刻制程以蚀刻铜/中间金属层，必须先开发出适当的蚀刻溶 液，但迄今仍未开发出用于实施蚀刻的适当的蚀刻溶液。举例而言，韩国 专利公开申请案第1999-017836号中揭露一种使用磷酸、硝酸及醋酸以蚀刻 铜/钼层的方法。然而，该方法不仅具有太快速的蚀刻速率，而且如第1图 所示，由于蚀刻轮廓(etch profile)的锥角(taper angle)等于或大于90°， 故具有欠佳的图案平直度(straightness)且难以实施后续的制程。

再者，为了蚀刻铜/钛(Cu/Ti)层，已尝试使用含有氟离子的蚀刻溶液， 但一般而言，如果蚀刻溶液含有氟离子，已知其会影响玻璃基材及氮化硅 层等，因而导致各种缺陷。

此外，大部分使用存有过氧化氢的铜蚀刻溶液的发明，公开了用于铜/ 钼层的蚀刻溶液，其包含有机酸、过氧化氢、硫酸盐、环胺化合物及去离 子水。上述发明的情况可得到图案平直度及相对令人满意的锥角，但由于 这些发明应包含作为必要成份的有机酸，就老化变动(aging variation)而 言其是不佳的。

同时，韩国专利公开申请案第2006-0099089号中公开了用于铜/钼层的 蚀刻溶液，其包含过氧化氢、硫酸盐、磷酸盐、氟化物、水溶性环胺化合 物、螫合剂及去离子水。在此情况中，其可轻易地控制蚀刻速率、一致地 得到所欲的锥度、得到优异的平直度、使临界尺寸损失(CD loss)小、且 不会导致残留物，从而可用以制造使用铜/钼层的液晶显示器装置，但其缺 点为根据金属离子浓度的改变的老化变动是剧烈的，具体而言，由于大量 铜离子使过氧化氢的快速分解反应增加，因此蚀刻溶液的稳定性降低。

具体而言，根据本案发明人的研究，于使用过氧化氢作为金属(例如 铜、钼等)的氧化剂的蚀刻溶液的情况中，当进行蚀刻制程时，蚀刻溶液 中的金属离子浓度会增加，且金属离子(例如铜)扮演作为分解过氧化氢 的催化剂的角色，过氧化氢是氧化剂，从而导致整个蚀刻制程的老化变动。

首先，如自严重例子中可领会到的，过氧化氢的快速分解反应会导致 蚀刻制程的老化变动以及液体温度的快速上升、发烟、爆炸且由于气体体 积膨胀而使管路系统遭到破坏。因此，就环境/安全性而言，应完全地控制 金属浓度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种蚀刻溶液，其在由铜、铜/钼、以及铜/钼合 金所制成的金属在线实施单步骤的湿蚀刻时，能够确保蚀刻溶液的所有特 性，抑制与蚀刻制程期间所增加的金属离子浓度相关的过氧化氢的分解反 应以长时间维持该蚀刻特性，及对抗分解反应确保稳定性以解决相关技术 领域中该铜/钼或铜/钼合金的蚀刻溶液的问题。