[发明专利]铜/钼系多层薄膜用蚀刻液

说明书

技术领域

本发明涉及铜/钼系多层薄膜用蚀刻液。

背景技术

迄今，对于液晶显示装置，在构成像素的显示区域中使用了薄膜晶体管TFT（Thin Film Transistor）的构造的有源矩阵方式在包括电视在内的多种用途中得以采用。并且，对于该TFT，通常在半导体层中使用非晶硅、在布线材料中使用铝（Al）或铝合金（Al合金）。但是，随着显示器的大型化以及高分辨率化，这样的材料中会产生起因于场效应迁移率、布线电阻等特性的信号延迟问题，存在难以进行均匀的画面显示的倾向。

因此，最近正在研究将透明的氧化物半导体应用于TFT的半导体层。例如，正在进行使用由铟（In）、镓（Ga）、锌（Zn）构成的氧化物半导体（IGZO）；氧化锌（ZnO）系的氧化物半导体；或锌（Zn）锡（Sn）复合氧化物（ZTO）系的氧化物半导体来使场效应迁移率比以往高的显示装置的研究、提案。（例如专利文献1-3）。然而，氧化物半导体材料通常在用于蚀刻作为布线材料的金属的酸性或碱性的蚀刻液中均有容易溶解的倾向。

例如，使用该IGZO作为半导体材料，与以往的布线材料即铝或铝合金组合时，IGZO容易被酸溶液等蚀刻，因此，若接触用于将该布线材料图案化的蚀刻液，则IGZO半导体层受到损伤而在电特性上产生变化。因此，如图2所示那样，为了保护处于IGZO半导体层9上的、源电极6a和漏电极6b之间的沟道区域而配置蚀刻阻挡层10，有效地防止了IGZO半导体层9的损伤。

但是，这种所谓的蚀刻阻挡（etch stopper）型的TFT构造存在如下问题：为了形成蚀刻阻挡层而导致制造工序数增加、沟道区域的宽度受到限制从而导致TFT元件设计的自由度受到较大的限制等，理想的是如图3所示那样的沟道蚀刻型TFT构造。另外，作为布线材料的铝和铝合金本身的电阻值高，因此有无法充分利用IGZO等氧化物半导体的特性的担心。

因此，研究转向与电阻更低的材料即铜（Cu）、以铜为主成分的布线的组合。但是，铜虽然具有电阻低这样的优点，但存在如下的问题：在用于栅极布线时，有时玻璃等基板与铜的密合性不充分，另外在用于源极/漏极布线时，有时会向成为其基底的半导体层扩散。为了防止这些问题，正在研究层叠配置有如下的金属的阻挡膜：该金属与玻璃等基板的密合性高、难以产生向硅半导体膜的扩散、且兼具阻挡性，作为该金属，钼（Mo）正受到注目。

这种包含铜、以铜为主成分的铜合金的层叠膜通过溅射法等成膜工艺在玻璃等基板上成膜，然后经过将抗蚀剂等作为掩模进行蚀刻的蚀刻工序而成为电极图案。而且，该蚀刻工序的方式有使用蚀刻液的湿法（wet）和使用等离子体等蚀刻气体的干法（dry）。此处，湿法（wet）中使用的蚀刻液所要求的性能有：（i）对氧化物半导体层的损伤少、以及（ii）高加工精度、（iii）蚀刻残渣少、（iv）蚀刻中的不均匀少、（v）对于成为蚀刻对象的含铜的布线材料的金属的溶解而言，蚀刻性能稳定（镀液寿命（bathlife）的延长效果）等，在这些的基础上，为了应对显示器的大型化以及高分辨率化，还要求（vi）使蚀刻后的布线截面形状为规定的范围内、得到蚀刻后的良好的布线截面形状。更具体而言，要求图4所示的铜布线端部的蚀刻面与下层的基板所成的角度（锥角）为30～60°的正锥形、从抗蚀剂端部起到与设置在布线之下的阻挡膜接触的布线端部为止的距离（CD损失）为1.2μm以下、优选为1μm以下。

作为在包含铜、以铜为主成分的铜合金的层叠膜的蚀刻工序中使用的蚀刻液，例如提出了包含选自中性盐、无机酸和有机酸中的至少一种、以及过氧化氢、过氧化氢稳定剂的蚀刻溶液（例如专利文献4），含有规定量的过氧化氢、有机酸、磷酸盐、两种含氮添加剂、氟化物以及水的蚀刻溶液（例如专利文献5）等。另外，提出了从包含非晶氧化物膜和由Al、Al合金等形成的金属膜的层叠膜选择性蚀刻由Al、Al合金等形成的金属膜的蚀刻液组成物（例如专利文献6）。

但是，上述任一种蚀刻后的布线截面形状均无法充分令人满意，作为结果，有时无法充分应对显示器的大型化以及高分辨率化。另外，专利文献5中公开的蚀刻溶液含有氟化物，对IGZO这样的氧化物半导体层的损伤也较大，另外从环境对策的观点出发，也无法充分满意。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/075281号公报

专利文献2：日本特开2010-4000号公报

专利文献3：日本特开2010-248547号公报

专利文献4：日本特开2002-302780号公报