刻蝕劑組合物、金屬圖案的形成方法和陣列基板的制法
【專利摘要】本發明公開了刻蝕劑組合物，形成金屬圖案的方法以及制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法。所述刻蝕劑組合物用于銀（Ag）或銀合金的單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜，所述刻蝕劑組合物包含硝酸、硫酸、三價鐵鹽和水。
【專利說明】刻蝕劑組合物、金屬圖案的形成方法和陣列基板的制法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年11月16日遞交的韓國專利申請10-2012-0130463的權益，因此，該申請通過引用而整體并入本申請。
【技術領域】
[0003]本申請涉及一種刻蝕劑組合物，該刻蝕劑組合物用于銀(Ag)或銀合金的單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜；本申請還涉及一種利用所述刻蝕劑組合物形成金屬圖案的方法；以及一種利用所述刻蝕劑組合物制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法。
【背景技術】
[0004]液晶顯示器是最廣泛使用的平板顯示器之一，其包括:兩個基板，每個基板設置有電極；以及放置在兩個基板之間的液晶層。液晶顯示器是通過將電壓施加到電極上由此使液晶層中的液晶分子重新排列來控制光傳播的顯示器件。
[0005]目前，在液晶顯示器中，通常使用液晶顯示器，其中，每個液晶顯示器配置有各自設置有電場發生電極的兩個基板。此外，普遍使用的液晶顯示器是:多個像素電極以矩陣陣列排列在一個基板上，而另一個基板整體覆蓋有普通電極。在這種液晶顯示器中，通過將電壓施加到每個像素電極上來顯示圖像。為此，配置這種液晶顯示器，從而使得薄膜晶體管連接到每個像素電極，并 且在基板上形成柵線和數據線，其中，薄膜晶體管是用于轉換施加到每個像素電極上的電壓的三端器件，柵線用來傳輸控制薄膜晶體管的信號，數據線用來傳輸將要施加到每個像素電極上的電壓。
[0006]同時，隨著液晶顯示器顯示面積的增加，與薄膜晶體管(TFT)連接的柵線和數據線變長，從而增加了布線的電阻。為此，當鉻(Cr)、鑰(Mo)、鋁(Al)或它們的合金被用在柵線和數據線中時，難以增加平板顯示器的尺寸且難以實現平板顯示器的高分辨率。因此，為了解決電阻增加而帶來的信號延遲的問題，需要用具有低電阻系數的材料來制造柵線和數據線。
[0007]為了該目的，已經進行了增加平板顯示器的尺寸、實現平板顯示器的高分辨率以及降低能耗的努力，該努力通過將銀(Ag)膜、銀合金膜或包括銀膜和銀合金膜的多層膜(這些膜具有低于其他金屬膜的電阻系數(電阻系數:約1.59μ Ω -cm)以及高于其他金屬膜的亮度)應用于彩色過濾器的電極、LCD的布線以及反射板來進行。作為上述努力的一部分，已經開發了適用于在這些材料中使用的刻蝕劑。
[0008]目前，將包含磷酸和過氧化氫的刻蝕劑用于此目的。例如，韓國專利申請2011-0077734公開了一種包含硫酸、磷酸、弱酸和過氧化氫的刻蝕劑組合物。然而，該刻蝕劑組合物在室溫下儲存一個月或更長時間后很可能失效。這是因為過氧化氫和過硫酸鹽不能穩定地持續一個月或更長時間。
[0009]因此，需要開發一種沒有這種長期儲存問題的刻蝕劑。
【發明內容】
[0010]因此，已經提出了本發明以解決上述問題，且本發明的目的是提供一種刻蝕劑組合物，該刻蝕劑組合物即使在長時間儲存后也能表現出對于銀(Ag)或銀合金的單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的良好刻蝕性能；本發明的目的還在于提供一種利用該刻蝕組合物形成金屬圖案的方法以及一種利用該刻蝕劑組合物制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法。
[0011]為了實現上述目的，本發明的一個方面為提供一種刻蝕劑組合物，所述刻蝕劑組合物用于銀(Ag)或銀合金的單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜，所述刻蝕劑組合物包含硝酸、硫酸、三價鐵鹽和水。
[0012]本發明的另一方面為提供一種形成金屬圖案的方法，所述方法包括以下步驟:(i )在基板上形成選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物組成的多層膜的至少一種膜；以及(ii )利用所述刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜。
[0013]本發明的又一個方面為提供一種制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法，所述方法包括以下步驟:a)在基板上形成柵極；b)在包括所述柵極的基板上形成柵絕緣層；c)在所述柵絕緣層上形成半導體層；d)在所述半導體層上形成源極和漏極；以及e)形成待與所述漏極連接的像素電極，其中，所述步驟a)、d)和e)中的至少一個步驟包括以下步驟:形成選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的至少一種膜；以及利用所述刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜以形成各個電極。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]從以下結合附圖的詳細描述中將更清楚地理解本發明的上述和其他目的、特征和優點，其中:
[0015]圖1為示出了 a-1TO-Ag-Ι--三層膜的SEM照片，該三層膜利用實施例1的刻蝕劑組合物進行刻蝕，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 I天；
[0016]圖2為示出了基板的表面的SEM照片，在該基板上，利用實施例1的刻蝕劑組合物進行刻蝕a-1TO-Ag-Ι--三層膜，且剝離了光刻膠，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 I天;
[0017]圖3為示出了 a-1TO-Ag-Ι--三層膜的SEM照片，該三層膜利用實施例1的刻蝕劑組合物進行刻蝕，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 30天；
[0018]圖4為示出了基板的表面的SEM照片，在該基板上，利用實施例1的刻蝕劑組合物進行刻蝕a-1TO-Ag-Ι--三層膜，且剝離了光刻膠，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 30天;
[0019]圖5為示出了 a-1T0-Ag-1T0三層膜的SEM照片，該三層膜利用比較例I的刻蝕劑組合物進行刻蝕，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 I天；
[0020]圖6為示出了基板的表面的SEM照片，在該基板上，利用比較例I的刻蝕劑組合物進行刻蝕a-1TO-Ag-Ι--三層膜，且剝離了光刻膠，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 I天;
[0021 ] 圖7為示出了 a-1T0-Ag-1T0三層膜的SEM照片，該三層膜利用比較例I的刻蝕劑組合物進行刻蝕，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 30天；以及
[0022]圖8為示出了基板的表面的SEM照片，在該基板上，利用比較例I的刻蝕劑組合物進行刻蝕a-1TO-Ag-Ι--三層膜，且剝離了光刻膠，其中該刻蝕劑組合物在制備后儲存了 30天。
【具體實施方式】
[0023]以下，將詳細描述本發明。
[0024]本發明提供一種刻蝕劑組合物，所述刻蝕劑組合物用于銀或銀合金的單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜，所述蝕劑組合物包含硝酸、硫酸、三價鐵鹽和水。
[0025]本發明的刻蝕劑組合物的特征為:該刻蝕劑組合物能夠同時刻蝕銀或銀的合金單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜。
[0026]在本發明中，由銀或銀合金的單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜可為銦氧化物膜/銀膜的雙層膜，銦氧化物膜/銀膜/銦氧化物膜的三層膜等等。此外，銦氧化物可為氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化銦鋅(ΙΖ0)等等。
[0027]在本發明的刻蝕劑組合物中，被用作主氧化劑成分的硝酸通過使銀膜和銦氧化物膜氧化而用于濕刻蝕銀膜和銦氧化物膜。基于該刻蝕劑組合物的總重量，硝酸的量為
2.0~4.0wt%。當硝酸的量少于2.0wt%時，銀膜的刻蝕速率會降低，且銀膜的刻蝕輪廓會變差。此外，當硝酸的 量超過4.0wt%時，在刻蝕銦氧化物膜/銀膜/銦氧化物膜的三層膜的情況中，由于銦氧化物膜的過度刻蝕，使得銀膜的表面層暴露，從而引起銀與基板表面分離且隨后通過后續工藝的熱處理而再吸附至基板上的問題。
[0028]在本發明的刻蝕劑組合物中，基于該刻蝕劑組合物的總重量，加入4.0~6.0wt%的用作輔助氧化物溶劑的硫酸。當加入硫酸的量超過6.0wt%時，由于高刻蝕速率而使得刻蝕長度增加，從而阻礙該工藝。此外，當加入的硫酸的量少于4.0wt%時，不容易刻蝕銀膜。
[0029]在本發明的刻蝕劑組合物中，用作主氧化劑成分的三價鐵鹽通過使銀膜和銦氧化物膜氧化而用于濕刻蝕銀膜和銦氧化物膜。基于該刻蝕劑組合物的總重量，三價鐵鹽的量為0.1~2.0wt%,且優選0.1~0.4wt%。當三價鐵鹽的量少于0.lwt%時，銀膜的刻蝕速率會降低，且銀膜的刻蝕輪廓會變差。此外，當三價鐵鹽的量超過2.0wt%時，在刻蝕銦氧化物膜/銀膜/銦氧化物膜的三層膜的情況中，由于銦氧化物膜的過度刻蝕，使得銀膜的表面層暴露，從而引起銀與基板表面分離且隨后通過后續工藝的熱處理而再吸附至基板上的問題。
[0030]在本發明的刻蝕劑組合物中，水不受特別的限制，但優選去離子水。具體地，更優選具有18MQ/cm或大于18ΜΩ/cm的電阻系數(B卩，從水中去除離子的程度)的去離子水。
[0031]除上述成分外，上述刻蝕劑組合物可進一步包括常規添加劑。可使用表面活性劑、螯合劑或抗腐蝕劑作為添加劑。
[0032]在本發明的刻蝕劑組合物中，硝酸、硫酸和三價鐵鹽可通過常規已知的方法來制備。具體地，優選它們具有用于半導體工藝的純度。
[0033]此外，本發明提供一種形成金屬圖案的方法，所述方法包括以下步驟:(i)在基板上形成選自銀或銀合金的單層膜以及由該單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的至少一種膜；以及(ii )利用本發明的刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜。[0034]在根據本發明的形成金屬圖案的方法中，步驟(i )包括以下步驟:提供基板；以及在所述基板上形成選自銀或銀合金的單層膜以及由該單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的至少一種膜。
[0035]對于基板，可使用能夠通過常規方法清洗的晶片、玻璃基板、不銹鋼基板、塑料基板或石英基板。可通過本領域技術人員已知的多種方法進行在該基板上形成銀或銀合金的單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的工藝。優選通過真空沉積或濺射形成這些膜。
[0036]在步驟(ii)中，在步驟(i)中形成的至少一種膜上形成光刻膠，利用掩模選擇性地使該形成的光刻膠曝光；后烘培經曝光的光刻膠；然后使經后烘培的光刻膠顯影以形成光刻膠圖案。
[0037]利用本發明的刻蝕劑組合物刻蝕提供有光刻膠圖案的至少一種膜，從而完成金屬圖案。
[0038]此外，本發明提供一種制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法，所述方法包括以下步驟:a)在基板上形成柵極；b)在包括所述柵極的基板上形成柵絕緣層；c)在所述柵絕緣層上形成半導體層；d)在所述半導體層上形成源極和漏極；以及e)形成待與所述漏極連接的像素電極，其中，步驟a)、d)和e)中的至少一個步驟包括以下步驟:形成選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的至少一種膜；以及利用本發明的刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜以形成各個電極。
[0039]用于液晶顯示器的陣列基板可為用于薄膜晶體管的陣列基板。
[0040]在根據本發 明的制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法中，步驟a)包括以下步驟:al)利用氣相沉積或濺射，在基板上沉積選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜中的至少一種膜；以及a2)利用本發明的刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜以形成柵極。在本文中，形成所述至少一種膜的工藝不限于此。
[0041]在根據本發明的制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法中，在步驟b)中，將硅氮化物(SiNx)沉積在形成在基板上的柵極上以形成柵絕緣層。在本文中，形成柵絕緣層中所使用的材料并不限于硅氮化物(SiNx),柵絕緣層可利用選自多種含有二氧化硅(SiO2)的無機絕緣材料中的任何一種來形成。
[0042]在根據本發明的制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法中，在步驟c)中，利用化學氣相沉積法(CVD)在柵絕緣層上形成半導體層。即，依次形成有源層(active layer)和歐姆接觸層，然后通過干刻蝕將有源層和歐姆接觸層進行圖案化。在本文中，有源層通常由純無定形娃(a-S1:H)形成,而歐姆接觸層通常由含雜質的無定形娃(n+a-S1:H)形成。這些有源層和歐姆接觸層可利用化學氣相沉積法而形成，但形成這些層的方法不限于此。
[0043]在根據本發明的制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法中，步驟d)包括以下步驟:dl)在半導體層上形成源極和漏極；以及d2)在所述源極和漏極上形成絕緣層。在步驟dl)中，利用濺射將選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜中的至少一種膜沉積在歐姆接觸層上，然后利用本發明的刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜以形成源極和漏極。在本文中，在基板上形成至少一種膜的方法不限于上述方法。在步驟d2)中，利用含有硅氮化物(SiNx)和二氧化硅(SiO2)的無機絕緣材料或含有苯并環丁烯(BCB)和丙烯酸樹脂的有機絕緣材料在源極和漏極上形成單層的絕緣層或雙層的絕緣層。在本文中，絕緣層的原材料不限于上述原材料。
[0044]在根據本發明的制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法中，在步驟e)中，形成待與漏極連接的像素電極。例如，通過濺射來沉積選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜中的至少一種膜，然后利用本發明的刻蝕劑組合物來刻蝕所述至少一種膜以形成像素電極。沉積銦氧化物膜的方法不限于濺射。
[0045]以下，將參照下列實施例進一步詳細地描述本發明。然而，這些實施例用于解釋本發明，而本發明的范圍不限于此。
[0046]刻蝕劑組合物的制備
[0047]通過下表1中示出的組成比來制備重量為IOkg的刻蝕劑組合物。
[0048][表 I]
【權利要求】
1.一種刻蝕劑組合物，所述刻蝕劑組合物用于銀或銀合金的單層膜或由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜，所述刻蝕劑組合物包含硝酸、硫酸、三價鐵鹽和水。
2.根據權利要求1所述的刻蝕劑組合物，其中，基于所述刻蝕劑組合物的總重量，所述刻蝕劑組合物包含: 2~4.0wt%的硝酸； 4.0~6.0wt%的硫酸； 0.1~2.0wt%的三價鐵鹽；以及 余量的水。
3.根據權利要求1所述的刻蝕劑組合物，其中，所述水是去離子水。
4.根據權利要求1所述的刻蝕劑組合物，還包含選自由表面活性劑、螯合劑和抗腐蝕劑組成的組中的至少一種添加劑。
5.一種形成金屬圖案的方法，所述方法包括以下步驟: (i )在基板上形成選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的至少一種膜；以及 (ii)利用權利要求1~4中任一項所述的刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜。
6.根據權利要求5所述的方法，還包括在所述至少一種膜上形成光刻膠圖案的步驟。
7.—種制造用于液晶顯示器的陣列基板的方法，所述方法包括以下步驟: a)在基板上形成柵極； b)在包括所述柵極的基板上形成柵絕緣層； c)在所述柵絕緣層上形成半導體層； d)在所述半導體層上形成源極和漏極； e)形成與所述漏極連接的像素電極， 其中，所述步驟a)、d)和e)中的至少一個步驟包括以下步驟:形成選自銀或銀合金的單層膜以及由所述單層膜和銦氧化物膜組成的多層膜的至少一種膜；以及利用權利要求1~4中任一項所述的刻蝕劑組合物刻蝕所述至少一種膜以形成各個電極。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，所述用于液晶顯示器的陣列基板為用于薄膜晶體管的陣列基板。
【文檔編號】H01L23/50GK103820784SQ201310445629
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2012年11月16日
【發明者】張尚勛, 沈慶輔, 李昔準 申請人:東友Fine-Chem股份有限公司