[发明专利]金属蚀刻液组合物及其蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于蚀刻铜(Cu)、铜合金(Cu alloy)、钼(Mo)、钼合金(Mo alloy)、铜合金/钼合金的多层合金或铜/钼(Cu/Mo)的多层金属的金属蚀刻液组合物，尤其涉及一种使用金属蚀刻液组合物蚀刻金属的方法。

背景技术

在目前的半导体制造过程或是平面显示器的制造过程中，多会使用铬(Cr)、钼(Mo)、铜(Cu)、铝(Al)、钛(Ti)等金属或是其合金作为导电材料。以往为了对金属导电材料进行有效的蚀刻，多使用包含酸(acid)与氧化剂(oxidant)的蚀刻液组合物来对铬(Cr)、铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、钼/铝(Mo/Al)的多层金属或钛/铝(Ti/Al)的多层金属进行蚀刻。然而，由于因需求所要进行蚀刻的金属种类不尽相同，且所需进行的蚀刻程度也有所差异，因此，目前业界多是通过各自选择适当的酸及氧化剂，辅以对蚀刻液适当的浓度调整，以得到最佳的蚀刻效果。

应平面显示器向大尺寸化的趋势，为降低导线的阻抗以提升信号传递的速度，同时简化驱动IC的构装制造过程，因此，采用电阻比铝更低的铜或其他材料作为导线材料为必然的发展趋势。在以铜作为导线材料的应用中，由于采用干蚀刻(dry etch)的制造过程将产生不易挥发的化合物，容易造成残留而不利于后续的制造过程作业，因此，目前业界多采用湿蚀刻(wet etch)的制造过程以为因应。再者，单独以铜作为导线材料，又会因为铜与其他材料(例如：玻璃基材、氮化硅(siliconnitride)与非结晶硅(amorphous silicon))之间的附着力不佳而影响产品的良率，所以通过以包含铜的多层金属作为导线材料的方式来解决产品良率不佳的问题，也就应运而生。

尽管以包含铜的多层金属作为导线材料确实能够解决部分产品良率不佳的缺陷，然而，这样的方式也仍存在诸多待改进的问题。以铜/钼的多层金属为例，目前市面上可供选择的蚀刻液仍存在有因铜及钼的蚀刻率选择比的差异所造成蚀刻效果难以控制的问题。再者，目前业界所惯用的湿蚀刻方式也容易导致铜/钼的多层金属临界尺寸损失(critical dimension loss)过大，以及斜角(taper angle)大于或等于90度的情形。此外，基板上也容易发生钼残留的现象(如图1所示)，以及蚀刻后发生钼层底切的状况(如图2所示)，凡此种种皆有待进一步的改善。

为了解决前述的诸多问题，目前已有多种针对铜、铜合金以及铜/钼的多层金属的蚀刻液组合物被陆续提出，例如台湾专利公告案第I231275号和第480611号，以及台湾专利公开案第200916605号所提出的蚀刻液组合物。然而，前述所揭示的蚀刻液组合物中，均须添加含氟(fluorine)的成分，例如：氢氟酸(hydrofluoric aicd)、氟化铵(ammonium fuoride)、氟化钠(sodium fluoride)、氟化钾(potassiumfuoride)、氟化氢铵(ammonium bifluoride)、氟化氢钾(potassiumbifluoride)或氟化氢钠(sodium bifluoride)，才能避免产生钼残留的问题。不过在现今越来越注重环保与工业安全的潮流下，相关业者在其制造过程当中无不希望减少含氟成分的使用，其理由为含氟成分的使用无可避免必须改装既有的制造过程设备，无形中增加了制造的成本，况且，由于制造过程中使用含氟的成分，因此，除了原本的制造过程以外，还额外增加了处理含氟废水的成本，并因而提高了工业安全的风险。另外，含氟的成分会腐蚀TFT-LCD面板材料中的玻璃基材、氮化硅(silicon nitride)与非结晶硅(amorphous silicon)，因而造成良率损失，以及产品重工(rework)后发生材料腐蚀缺陷(defect)。

再者，台湾专利公告案第I231275号所揭示的蚀刻溶液包含用以蚀刻铜的有机酸。然而，有机酸的浓度愈高，钼的蚀刻率则愈低，钼残留也愈不易去除，因此，不利于后续的制造过程作业。

由于现有的蚀刻液组合物仍然存在有诸多的缺陷，因而限制了现有蚀刻液组合物的使用，有鉴于此，目前业界仍亟待能够解决上述诸多问题的金属蚀刻液组合物。

发明内容

本发明提供新的金属蚀刻液组合物，其无须包括有机酸即可蚀刻铜，且使钼残留程度降到最低，也无须包括含氟的成分以增加对钼的蚀刻率，即可将钼残留去除。

由于本发明可以有效地克服现有蚀刻液组合物所存在的诸多缺点，并且同时能够延长蚀刻液组合物的使用寿命(life time)，因此，本发明实为一种极具产业发展价值的蚀刻液组合物。