[发明专利]蚀刻液组合物及蚀刻方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种蚀刻液组合物，且特别是有关于一种用于蚀刻含铜金属层的蚀刻液组合物。

背景技术

中小尺寸液晶显示器的配线材料目前以铝或铝合金为主，随着大尺寸面板的发展，显示器需要更低的电阻电容信号延迟(RC delay)、更短的充电时间以及更低的开口率，故在配线材料上转而寻求高导电性、抗电致迁移能力更好的铜及其合金。

含铜配线的制作方式，是于基板上沉积含有铜的单层或多层金属，例如含铜的单层金属、铜/钛、铜/镍、铜/钼与铜/氮化钼等多层金属，并利用光阻做为光罩决定需要的电路图案，再以湿式蚀刻的方法进行非等向性蚀刻。

蚀刻表现需满足下列需求：(1)良好的剖面形状，含铜配线剖面的锥角(taper)需为正锥角。(2)蚀刻金属残渣少。(3)含铜配线的端部距离光阻边界(critical dimension bias，CD bias)单边小于1.2um。此外，由于蚀刻过程中，金属会溶解至蚀刻液中，故蚀刻液维持蚀刻表现的能力以及安定性也必须列入考量，以延长蚀刻液的使用寿命。

为提升蚀刻液的安定性，常用方案是于蚀刻液中添加螯合剂，如乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐类。然而，此类螯合剂具有以下缺失：(1)无法被生物所分解，易导致废水中的化学需氧量(COD)或生化需氧量(BOD)过高。(2)螯合常数过大，导致后端废水处理时难以将金属离子混凝沉淀。(3)当蚀刻液中的金属浓度增高，蚀刻液无法维持其蚀刻表现。

有鉴于此，如何进一步改良蚀刻液的组成，在维持蚀刻液安定性的前提下，可同时降低对环境的伤害并延长蚀刻液的使用寿命，是业者努力的目标。

发明内容

本发明的一目的是提供一种蚀刻液组合物，其可提供优良的蚀刻表现，且在高金属浓度时能维持其蚀刻表现，而具有较长的使用寿命。

本发明的另一目的是提供一种蚀刻液组合物，其所产生的废液较易处理，而较能符合环保诉求。

依据本发明的一方面的一实施方式是在提供一种蚀刻液组合物，用于蚀刻含铜金属层。蚀刻液组合物包含过氧化氢、质子源、有机碱化合物与氨基酸类化合物或其盐类，其中，质子源排除含氟酸，有机碱化合物是具有至少一个氮原子与至少一个碳原子的链状化合物，且有机碱化合物的pH大于8，氨基酸类化合物为单胺羧酸，单胺羧酸是只含一个氮原子及具有至少一个-COOH的化合物。

依据前述的蚀刻液组合物，质子源可为pKa小于6的酸。例如，质子源可为醋酸、乙醇酸、苹果酸、乳酸、丁二酸、丙二酸、葡萄糖酸、硝酸、硫酸或磷酸。

依据前述的蚀刻液组合物，有机碱化合物可为具有至少一个氮原子与具有2至8个碳原子的链状化合物。例如，有机碱化合物可为三乙醇胺、异丙醇胺、二甘醇胺、异丁醇胺、丙二胺、二乙胺基丙胺或二甲胺基丙胺。

依据前述的蚀刻液组合物，单胺羧酸可为次氮基三乙酸、天门冬氨酸、甘氨酸、亚氨基二乙酸、N,N-二羟基乙基甘氨酸、N-甲基亚氨基二乙酸、N-乙基亚氨基二乙酸或N-(2-羟乙基)亚氨基二乙酸(N-(2-hydroxyethyl)iminodiacetic acid，HIDA/EA)。

依据前述的蚀刻液组合物，基于蚀刻液组合物为100重量百分比，蚀刻液组合物可包含5重量百分比至9重量百分比的过氧化氢、5重量百分比至20重量百分比的质子源、6重量百分比至20重量百分比的有机碱化合物以及2重量百分比至10重量百分比的氨基酸类化合物或其盐类。更优选地，基于蚀刻液组合物为100重量百分比，蚀刻液组合物可包含5重量百分比至9重量百分比的过氧化氢、5重量百分比至20重量百分比的质子源、6重量百分比至13重量百分比的有机碱化合物以及2重量百分比至10重量百分比的氨基酸类化合物或其盐类。蚀刻液组合物可更包含30重量百分比至82重量百分比的水。此外，蚀刻液组合物的pH为3至6。

依据本发明的另一方面的一实施方式是在提供一种蚀刻方法，包含使用前述的蚀刻液组合物蚀刻含铜金属层。

附图说明

图1A是依照本发明实施例1的蚀刻液组合物于蚀刻初期蚀刻含铜金属层所得的含铜金属层剖面的扫描式电子显微镜(SEM)图。

图1B是依照本发明实施例1的蚀刻液组合物于蚀刻后期蚀刻含铜金属层所得的含铜金属层剖面的SEM图。

图2A是依照本发明实施例2的蚀刻液组合物于蚀刻初期蚀刻含铜金属层所得的含铜金属层剖面的SEM图。