CN101003902A - 铝类金属膜及钼类金属膜的层叠膜用蚀刻液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能对以钼类金属和铝类金属为主成分的金属层叠膜进行整体蚀刻，且可以抑制各膜的侧刻蚀量，将锥角控制为20～70度的优异的蚀刻液。该蚀刻液是对在绝缘膜基板上形成的铝类金属膜及钼类金属膜的层叠膜进行蚀刻的蚀刻液，含有磺酸化合物、磷酸和硝酸，其中所述磺酸化合物选自硫酸、硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢铵、硫酸氢钠、硫酸氢钾、硫酸钙、硫酸铈铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铅、硫酸羟基铵、酰胺硫酸、酰胺硫酸铵、过二硫酸铵、乙二胺硫酸盐、苯胺硫酸盐和腺嘌呤硫酸盐。
Description
技术领域
本发明涉及用于对在薄型显示器的栅、源和漏极中使用的具有铝类金属层和钼类金属层的层叠膜进行蚀刻的蚀刻液。
背景技术
铝或在铝中添加了钕、硅或铜这样的杂质的金属材料便宜且电阻非常低，因此在薄型显示器的栅、源和漏极材料中使用，近年来使用量正在增大。
但是，铝或铝合金容易被药液和热腐蚀，因此，电极材料使用的是在铝或铝合金的上部使用钼或钼合金膜形成了层叠膜的材料等。
作为对这样的金属层叠膜进行布图的加工技术，使用以通过光刻蚀技术在金属表面上形成的光抗蚀剂图案为掩模、通过由磷酸等化学药品进行的蚀刻来进行布图加工的湿式蚀刻法或用氯等作为反应气体进行布图加工的干式蚀刻法。
此外，在上述金属层叠膜的截面形状为垂直形状的情况下，在金属层叠膜上形成绝缘膜时，由于对铝阶梯部的阶梯覆盖性变差，因此具有上层配线产生断线的问题点。因此，为了防止上层配线的断线，获得可靠性高的半导体装置，需要将金属层叠膜的载面形状的锥角控制在20～70度。
目前，作为钼类金属单层膜以及铝类金属单层膜的蚀刻液，使用混合了磷酸、硝酸、醋酸的水溶液(专利文献1～4)
然而，在将上述混合酸用于上述层叠膜中的情况下，由于铝类金属与钼类金属的标准电极电位不同，因此蚀刻速度与在单层膜的情况下不同，结果是尤其难以将钼类金属的锥角控制在20～70度。
此外，作为钼类金属膜的蚀刻液，报告了通过2次湿式蚀刻，对钼类金属膜的锥体形状进行控制，但由于药液、蚀刻槽必须分为2槽，因此存在成本高的问题(专利文献5)。
此外，报告了钼铌合金膜与铝类金属膜的层叠膜蚀刻液，该蚀刻液含有磷酸、硝酸和醋酸或烷基磺酸等有机酸，但没有记载使用无机类磺酸化合物的蚀刻液(专利文献6)。
作为钼类金属膜与铝类金属膜的层叠膜蚀刻液，公开了在磷酸、硝酸、醋酸中含有氢氧化钠等产生阳离子的成分的组合物，但存在浓度管理困难这样的问题(专利文献7)。
此外，作为对在薄膜EL面板的制造中使用的由AL或Mo材料构成的上部电极进行蚀刻的组合物，报告了磷酸、硝酸和硫酸的混合液，但没有公开对钼类金属膜与铝类金属膜的层叠膜一边控制锥角，一边进行整体蚀刻(专利文献8)。
此外，报告了将含有磷酸、醋酸、硝酸和硫酸的混合酸从抗蚀剂图案的内侧放入以对薄膜晶体管用Mo薄膜进行蚀刻，但没有企图对钼类金属膜与铝类金属膜的层叠膜一边控制锥角，一边进行整体蚀刻(专利文献9)。
此外，报告了通过将包含硝酸、铁化合物、氟化合物和高氯酸等用于维持酸性气氛的化合物的蚀刻剂对由铝合金层与钼层构成的栅极线进行一次湿式蚀刻而蚀刻成完全的锥体形状，但未公开使用含有磷酸、硝酸和磺酸化合物的蚀刻液对由铝合金层与钼层构成的栅极线进行整体蚀刻(专利文献10)。
专利文献1：特开平6-122982号公报
专利文献2：特开平7-176500号公报
专利文献3：特开平7-176525号公报
专利文献4：特开平9-127555号公报
专利文献5：特开2002-9061号公报
专利文献6：特开2005-85811号公报
专利文献7：WO2003-036707号公报
专利文献8：特开平8-236272号公报
专利文献9：特开2002-208704号公报
专利文献10：特开2005-141221号公报
发明内容
即，本发明的目的是提供一种能对以钼类金属和铝类金属为主成分的金属层叠膜进行整体蚀刻、且可以将锥角控制为20～70度、此外还没有蚀刻残渣、对抗蚀剂也没有损害的优异的蚀刻液。
本发明者们进行了精心的研究，结果惊奇地发现，含有磺酸化合物、磷酸、硝酸以及水的蚀刻液能对以钼类金属和铝类金属为主成分的金属层叠膜进行整体蚀刻，其中所述磺酸化合物选自硫酸、硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢铵、硫酸氢钠、硫酸氢钾、硫酸钙、硫酸铈铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铅、硫酸羟基铵、酰胺硫酸、酰胺硫酸铵、过二硫酸铵、乙二胺硫酸盐、苯胺硫酸盐和腺嘌呤硫酸盐；并通过抑制各膜的侧蚀刻(side-etching)量，能将锥角控制在20～70度，从而完成了本发明。
即，本发明涉及一种蚀刻液，其是对在绝缘膜基板上形成的铝类金属膜及钼类金属膜的层叠膜进行蚀刻的蚀刻液，其含有磺酸化合物、磷酸和硝酸，其中所述磺酸化合物选自硫酸、硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢铵、硫酸氢钠、硫酸氢钾、硫酸钙、硫酸铈铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铅、硫酸羟基铵、酰胺硫酸、酰胺硫酸铵、过二硫酸铵、乙二胺硫酸盐、苯胺硫酸盐和腺嘌呤硫酸盐。
此外，本发明涉及上述蚀刻液，其中上述磺酸化合物是硫酸。
此外，本发明涉及上述蚀刻液，其中，磺酸化合物的浓度是2～20重量％，磷酸的浓度是30～70重量％，硝酸的浓度是1～15重量％。
此外，本发明涉及上述蚀刻液，其中，钼类金属是钼、钼钨、钼铜、钼铌和钼铬。
此外，本发明涉及上述蚀刻液，其中，铝类金属是铝、铝钕、铝铜和铝硅。
此外，本发明涉及上述蚀刻液，其中，在绝缘膜基板上形成的层叠膜是钼类金属膜层叠在铝类金属膜的上方。
此外，本发明涉及上述蚀刻液，其中，绝缘膜基板是薄型显示器用玻璃基板。
此外，本发明涉及上述蚀刻液，其中，蚀刻后的锥角为20～70度。
由于铝类金属与钼类金属的标准电极电位不同，因此，在层叠膜中，它们的蚀刻速度与各自单层膜的蚀刻速度不同，结果是，尤其难以将钼类金属的锥角控制在20～70度，但令人惊奇的是，本发明的蚀刻液能对以钼类金属和铝类金属为主成分的金属层叠膜进行整体蚀刻，并且通过抑制各膜的侧蚀刻量，能将锥角控制在20～70度。
本发明的蚀刻液能对钼类金属与铝类金属的层叠膜进行整体蚀刻，且能将锥角控制在20～70度而进行蚀刻，由此，可以防止上层配线的断线。此外，本发明的蚀刻液具有在对钼类金属与铝类金属的层叠膜进行蚀刻后没有蚀刻残渣、也不会对抗蚀剂产生破坏的优异蚀刻特性。
附图说明
图1是表示蚀刻工序的图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行详述。
本发明的蚀刻液所蚀刻的层叠膜是在由玻璃基板等构成的绝缘基板上通过溅射法将铝类金属或钼类金属形成的金属层叠膜。如果考虑到铝类金属的欧姆接触特性，则优选在绝缘膜基板上形成铝类金属膜，再在其上形成钼类金属膜。
作为在本发明的蚀刻液中所含的磺酸化合物，可以列举出硫酸、硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢铵、硫酸氢钠、硫酸氢钾、硫酸钙、硫酸铈铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铅、硫酸羟基铵、酰胺硫酸、酰胺硫酸铵、过二硫酸铵、乙二胺硫酸盐、苯胺硫酸盐和腺嘌呤硫酸盐、甲磺酸、乙磺酸或三氟甲磺酸，可以使用这些物质中的至少1种以上的磺酸化合物。从废液处理的容易性和药品成本的观点出发，磺酸化合物优选为硫酸或硫酸铵。
磷酸的浓度为30～70重量％，优选为40～65重量％，硝酸的浓度为1～15重量％，优选为5～10重量％，磺酸化合物的浓度为2～20重量％，优选为4～10重量％。
在磷酸的浓度高于70重量％的情况下，整个金属层叠膜的蚀刻率变高，但金属层叠膜的锥角变成70度以上，或者，铝类金属的侧蚀刻量变得比钼类金属的侧蚀刻量大，钼类金属会形成帽形状，因此是不优选的。另一方面，在磷酸含量低于30重量％的情况下，蚀刻率降低，或在基板上残存蚀刻残渣，因此是不优选的。
在硝酸的浓度高于15重量％的情况下，整个金属层叠膜的蚀刻率变高，但有可能钼类金属膜的侧蚀刻量变大，或对光致抗蚀剂层的损害变大，因此是不优选的。另一方面，在硝酸的浓度低于1重量％的情况下，蚀刻率降低，或金属层叠膜的锥角变高，因此是不优选的。
在磺酸化合物的浓度高于20重量％的情况下，有可能无法获得与含量相称的效果，成本变高，或对光致抗蚀剂层的损害变大，因此是不优选的。另一方面，在磺酸化合物的浓度低于2重量％的情况下，钼类金属膜的锥角变高，因此是不优选的。
为了提高与基板的润湿性，还可以在本发明的蚀刻液中添加醋酸、表面活性剂或有机溶剂等。作为表面活性剂，可以列举出全氟烷基磺酸、全氟烷基醚磺酸、烷基醚磺酸和它们的盐，作为有机溶剂，可以列举出醇类、吡咯烷酮类。
使用本发明的蚀刻液对金属层叠膜进行蚀刻后的锥角为20～70度，如果考虑在金属层叠膜中形成绝缘膜时的阶梯覆盖性等，则特别优选为40～50度。
以下，通过列举实施例和比较例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于这些实施例。
实施例1～7
如图1(a)所示，在由玻璃等构成的绝缘性基板1上通过溅射法形成铝铌(3000)的膜，在其上层形成钼钨(1000)的膜，从而制作了基板。
然后，如图1(b)所示，使用抗蚀剂对基板进行布图，并浸渍在表1的实施例1～10的蚀刻液中(蚀刻温度为40℃)。此时，测定蚀刻时间。然后，用超纯水洗净，通过氮气气流干燥，然后使用电子显微镜观察基板形状。结果在表1中示出。
比较例1～4
在实施例中使用的玻璃基板上使用溅射法形成铝铌(3000)的膜，在其上层形成钼钨(1000)的膜，从而制作了基板。将其浸渍在由表1的比较例1～3的各成分构成的蚀刻液中，与实施例进行同样的处理。结果在表1中一并示出。
表1
| 蚀刻液组成(重量％) | 层压膜蚀刻率(/分钟) | 锥体角度(°) | 蚀刻残渣 | 对抗蚀剂的损害 | |
| MoW | AlNd | ||||
| 实施例1磷酸∶硝酸∶硫酸＝60∶10∶7.5实施例2磷酸∶硝酸∶硫酸＝60∶7.5∶7.5实施例3磷酸∶硝酸∶硫酸＝55∶10∶7.5实施例4磷酸∶硝酸∶硫酸铵＝60∶10∶10实施例5磷酸∶硝酸∶硫酸∶醋酸＝55∶7.5∶5∶10实施例6磷酸∶硝酸∶硫酸∶醋酸＝60∶7.5∶7.5∶10实施例7磷酸∶硝酸∶硫酸铵∶醋酸＝60∶7.5∶10∶10 | 4400400038203540350029202600 | 35504050503060 | 35503540353050 | ○○○○○○○ | ○○○○○○○ |
| 比较例1磷酸∶硝酸∶醋酸＝25∶10∶10比较例2磷酸∶硝酸∶醋酸＝60∶20∶5比较例3磷酸∶硝酸＝20∶10比较例4磷酸∶硝酸＝55∶20 | 1850650012006800 | 80-80- | 50-55- | ×○×○ | ○×○× |
蚀刻残渣：○无残渣，×有残渣
对抗蚀剂的损害：○无损害，×有损害
从表1可知，通过使用本发明的蚀刻液进行蚀刻，从而可以在短时间内对通过溅射法形成的钼类金属与铝类金属的层叠膜进行整体蚀刻，并可以将锥角控制在20～70度。
Claims (8)
1、一种蚀刻液，其是对在绝缘膜基板上形成的铝类金属膜及钼类金属膜的层叠膜进行蚀刻的蚀刻液，含有磺酸化合物、磷酸和硝酸，其中，所述磺酸化合物选自硫酸、硫酸铵、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢铵、硫酸氢钠、硫酸氢钾、硫酸钙、硫酸铈铵、硫酸铁、硫酸铜、硫酸镁、硫酸铅、硫酸羟基铵、酰胺硫酸、酰胺硫酸铵、过二硫酸铵、乙二胺硫酸盐、苯胺硫酸盐和腺嘌呤硫酸盐。
2、如权利要求1所述的蚀刻液，其中，磺酸化合物是硫酸。
3、如权利要求1或2所述的蚀刻液，其中，磺酸化合物的浓度是2～20重量％，磷酸的浓度是30～70重量％，硝酸的浓度是1～15重量％。
4、如权利要求1所述的蚀刻液，其中，钼类金属是钼、钼钨、钼铜、钼铌和钼铬。
5、如权利要求1所述的蚀刻液，其中，铝类金属是铝、铝钕、铝铜和铝硅。
6、如权利要求1所述的蚀刻液，其中，在绝缘膜基板上形成的层叠膜是在铝类金属膜的上方层叠有钼类金属膜。
7、如权利要求1所述的蚀刻液，其中，绝缘膜基板是薄型显示器用玻璃基板。
8、如权利要求1所述的蚀刻液，其中，蚀刻后的锥角为20～70度。
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