[发明专利]实质上由锌、锡和氧组成的氧化物的蚀刻液和蚀刻方法

说明书

本发明提供如下蚀刻液：在实质上由锌、锡和氧组成的氧化物的蚀刻中具有适合的蚀刻速率，相对于该氧化物的溶解，蚀刻速率的变化小，且没有析出物的产生，且对布线材料的腐蚀性小到可以无视的程度。本发明中，使用如下蚀刻液：包含(A)选自由硫酸、甲磺酸和它们的盐组成的组中的1种以上和水，pH值为‑1～3。

技术领域

本发明涉及液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(LED)等显示设备中使用的实质上由锌、锡和氧组成的氧化物的蚀刻液和其蚀刻方法。

背景技术

作为液晶显示器、电致发光显示器等显示设备的半导体层，广泛使用了非晶硅、低温多晶硅，以显示器的大画面化、高精细化、低功耗化等为背景，进行了各种氧化物半导体材料的开发。

作为氧化物半导体材料，例如可以举出：铟/镓/锌氧化物(IGZO)等，具有电子迁移率高、漏电流小等优点。除了IGZO之外，作为特性更优异的氧化物半导体材料，研究了铟/镓氧化物(IGO)、镓/锌氧化物(GZO)、锌/锡氧化物(ZTO)、铟/锌/锡氧化物(IZTO)、铟/镓/锌/锡氧化物(IGZTO)等各种组成的氧化物半导体材料。

其中，已知，实质上由锌、锡和氧组成的氧化物的稳定性、耐化学试剂性特别高。

一般来说，氧化物半导体材料利用溅射法等成膜工艺在玻璃等基板上形成薄膜。接着，通过以抗蚀膜等作为掩模进行蚀刻从而形成电极图案。该蚀刻工序包括湿式(湿法)和干式(干法)，湿法中使用蚀刻液。

氧化物半导体材料中，实质上由锌、锡和氧组成的氧化物具有如下特征：由于耐化学试剂性优异，因此即使在其他周边材料的成膜工序、蚀刻工序中暴露于各种试剂、气体中也稳定。然而，另一方面，实质上由锌、锡和氧组成的氧化物存在利用湿蚀刻等的加工困难的课题。

通过湿蚀刻进行氧化物半导体材料的图案形成时，蚀刻液要求以下(1)～(4)所示的性能。

(1)具有适合的蚀刻速率。

(2)氧化物溶解于蚀刻液时，蚀刻速率(E.R.)的降低(变化)小。即，稳定地耐受长时间的使用，化学溶液寿命长。

(3)氧化物溶解时不产生析出物。

(4)不会腐蚀布线等周边材料。

氧化物半导体材料的蚀刻速率优选为2nm/分钟以上、更优选为3nm/分钟以上、进一步优选为4nm/分钟以上。另外，优选为10000nm/分钟以下、更优选为5000nm/分钟以下、进一步优选为2000nm/分钟以下。其中，优选为2～10000nm/分钟、更优选为3～5000nm/分钟、进一步优选为4～2000nm/分钟。蚀刻速率为2～10000nm/分钟时，可以维持生产效率和稳定地进行蚀刻操作。

另外，伴随着蚀刻，蚀刻液中的氧化物浓度增加。期望由此导致的蚀刻速率的降低或变化小。对于进行使用蚀刻液的氧化物半导体层的蚀刻而言，这在效率良好地进行工业生产方面是极其重要的。

另外，在溶解有氧化物半导体材料的蚀刻液中产生析出物时，有在蚀刻处理后的基板上以残渣的形式残留的可能性。另外，该残渣也可能成为之后的各种成膜工序中引起空隙产生、密合性不良、漏电、断路的原因。作为这些的结果，有作为显示设备的特性变得不良的担心。

另外，在溶解有氧化物半导体材料的蚀刻液中产生析出物时，该析出物堵塞在用于蚀刻液的循环而设置的过滤器中，其更换复杂，也有导致成本高的担心。因此，即使尚残留有作为蚀刻液的性能，产生该析出物前也必须废弃蚀刻液，结果导致蚀刻液的使用时间变短，蚀刻液的费用也增大。此外，废液处理费用也增大。

例如使用包含草酸的蚀刻液对氧化锌进行蚀刻时，存在草酸锌以固体物的形式析出这样的大问题。一般的包含草酸的蚀刻液中，溶解的锌的浓度为10ppm左右时产生析出物(比较例1、2)。