一種圖案化的金屬導(dǎo)線和基板的組合的制作方法
【專利摘要】一種圖案化的金屬導(dǎo)線和基板的組合，所述基板具有在其上形成的所述金屬導(dǎo)線，所述金屬導(dǎo)線包括：包含銦和鋅的氧化物層；以及銅基層，設(shè)置在所述包含銦和鋅的氧化物層之上或之下，其中，所述包含銦和鋅的氧化物層的氧化鋅量等于或高于按重量計(jì)10%并且低于按重量計(jì)約35%。用于蝕刻銅基配線層的濕法蝕刻組合物，包含按重量計(jì)約40%至按重量計(jì)約60%之間的磷酸、按重量計(jì)約1%至按重量計(jì)約10%之間的硝酸、按重量計(jì)約3%至按重量計(jì)約15%之間的乙酸、按重量計(jì)約0.01%至按重量計(jì)約0.1%之間的銅離子化合物、按重量計(jì)約1%至按重量計(jì)約10%之間的硝酸鹽、按重量計(jì)約1%至按重量計(jì)約10%之間的乙酸鹽，和余量的水。
【專利說(shuō)明】一種圖案化的金屬導(dǎo)線和基板的組合
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的公開(kāi)涉及金屬配線(布線，wiring)蝕刻劑組合物，涉及用蝕刻劑組合物形成的金屬配線并且涉及制造顯示基板的方法。更具體地，示范性實(shí)施方式涉及用于蝕刻包含銅作為主要成分的金屬配線層的蝕刻劑組合物，涉及通過(guò)使用蝕刻劑組合物形成的金屬配線和使用蝕刻劑組合物制造顯示基板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，平面或曲面的顯示器(例如，液晶顯示器或LCD)包括顯示基板，該基板具有完整形成于其上的圖案化的配線用于相互連接電路如薄膜晶體管(“TFT”)，其中后者被用作用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的像素、顯示器件單元的開(kāi)關(guān)元件。更具體地，所謂的，可以在不同的金屬配線層中提供柵極線和數(shù)據(jù)線作為分別連接到這些TFT中的一些用于控制相應(yīng)像素電極充電和放電的信號(hào)線。然而更具體地，柵極線被配置為用于傳送相應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)并且數(shù)據(jù)線被配置為用于傳送用于各自TFT的各自的柵極端子和源極端子的相應(yīng)的源驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0003]隨著顯示裝置的顯示面積尺寸增加并且也隨著顧客對(duì)具有較高分辯率的顯示裝置需求的增長(zhǎng)，柵極線的長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)線的長(zhǎng)度增加，然而同時(shí)柵極線和數(shù)據(jù)線的寬度趨向于降低，并且作為結(jié)果，如從信號(hào)提供源點(diǎn)至位于柵極線或數(shù)據(jù)線的遠(yuǎn)端的TFT所見(jiàn)的，電阻不希望地增加了。更具體地，不希望的電阻-電容(“RC”)信號(hào)延遲因數(shù)變得更大。為了降低相關(guān)的RC信號(hào)延遲問(wèn)題，形成包含具有相對(duì)較低電阻的金屬的柵極線和數(shù)據(jù)線。例如，銅或銅基(copper based)合金是具有這種相對(duì)較低電阻的金屬。當(dāng)用于形成柵極線和數(shù)據(jù)線時(shí)，Cu基材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電導(dǎo)率并且具有與比方說(shuō)鋁或鉻相比低得多的電阻。此夕卜，作為自然資源銅是相對(duì)豐富的。然而，在大規(guī)模生產(chǎn)制作顯示板期間，Cu和Cu基導(dǎo)電層對(duì)由化學(xué)氧化劑蝕刻表現(xiàn)出不希望的大的抗性，與鋁或鉻對(duì)蝕刻的抗性相比，其對(duì)蝕刻的抗性顯著更高。因此，為了以生產(chǎn)速度蝕刻Cu基導(dǎo)電層，需要顯著較強(qiáng)的(更具腐蝕性的)氧化劑用于蝕刻這種銅基導(dǎo)電層從而在各自的金屬配線層中形成期望的圖案化的信號(hào)線。
[0004]在現(xiàn)有方法中，雖然包含強(qiáng)氧化劑的銅蝕刻劑在用于蝕刻各個(gè)銅層是有效的，但是它們腐蝕性相當(dāng)高以致于它們?nèi)菀讚p傷在先前處理中形成的底層圖案。對(duì)該問(wèn)題的一個(gè)解決方案是用包含過(guò)硫酸類(lèi)(persulfuric acid-based)化合物的蝕刻劑作為主要蝕刻成分來(lái)替代有時(shí)用于銅的濕法蝕刻的常規(guī)的過(guò)氧化物類(lèi)(peroxide-based)蝕刻劑,這個(gè)目的是當(dāng)蝕刻銅層時(shí)，降低對(duì)在先前處理中預(yù)先形成的圖案的損傷性蝕刻。然而，當(dāng)在室溫下存儲(chǔ)時(shí)，這種過(guò)硫酸類(lèi)蝕刻劑趨向于不穩(wěn)定，并且在由預(yù)定的蝕刻劑溶液的量可以處理的基板最大量方面它們是受限的。
[0005]此外，當(dāng)嘗試努力通過(guò)增加信號(hào)線的厚度來(lái)降低RC延遲問(wèn)題時(shí)，由常規(guī)蝕刻劑形成的銅配線可能會(huì)發(fā)展為不希望地小(更尖銳)，通過(guò)增加配線橫截面的基部的尺寸補(bǔ)償基礎(chǔ)錐角，從而不希望地降低了顯示器件像素區(qū)域的開(kāi)孔率(opening ratio)(開(kāi)口率，aperture ratio)。[0006]可以理解該技術(shù)部分的背景意在提供用于理解此處公開(kāi)的技術(shù)的有用的背景，并且因此，技術(shù)背景部分可以包含想法、概念或認(rèn)可，其不是在此處公開(kāi)的主題的相應(yīng)的發(fā)明日期之前由相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員已知的或領(lǐng)會(huì)的內(nèi)容的部分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]此處提供了可用于使銅基層圖案化的蝕刻劑組合物，該蝕刻劑組合物在室溫下具有高儲(chǔ)存穩(wěn)定性并能夠提高每單位體積蝕刻劑處理的基板數(shù)，并且該蝕刻劑組合物能夠理想地提高所形成導(dǎo)線的橫截面的基礎(chǔ)錐角(例如，所形成的配線的梯形橫截面的基礎(chǔ)錐角)。
[0008]也提供了包含由蝕刻劑組合物蝕刻的Cu基導(dǎo)體的金屬配線。
[0009]也提供了使用蝕刻劑組合物制造顯示基板的方法。
[0010]根據(jù)示范性實(shí)施方式，圖案化的金屬導(dǎo)線包括包含銦和鋅的氧化物層以及設(shè)置在包含銦和鋅的氧化物層之上或之下的銅基層。包含銦和鋅的氧化物層的氧化鋅量等于或高于按重量計(jì)10%并且低于按重量計(jì)約35%。
[0011 ] 在一個(gè)實(shí)施方式中，在銅基層之上設(shè)置包含銦和鋅的氧化物層。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方式中，銅基層的厚度在約I ,OOOA至約3 μ m之間，并且包含銦和鋅的
氧化物層的厚度在約IOOA至約500A之間。
[0013]在一個(gè)實(shí)施方式中，銅基層的厚度在約14 111至約34 111之間。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)置在銅層之上的包含銦和鋅的氧化物層的氧化鋅量等于或高于按重量計(jì)10%并且低于按重量計(jì)約35%。
[0015]在一個(gè)實(shí)施方式中，銅基層的導(dǎo)線的橫截面輪廓的基礎(chǔ)錐角等于或大于約50°，并且在一個(gè)外形(species)中在約60°至約85°之間。
[0016]在一個(gè)實(shí)施方式中，在銅基層之下設(shè)置包含銦和鋅的氧化物層。
[0017]在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬導(dǎo)線進(jìn)一步包括設(shè)置在銅基層之下的鈦層。
[0018]根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式，蝕刻劑組合物可以蝕刻由銅或銅合金、由鑰、由鎳、由鈷、由氧化銦鋅(銦鋅氧化物)、由氧化鎵鋅、氧化鋅鋁、氧化銦錫、氧化銦鎵鋅、無(wú)定形氧化銦錫、銅合金、鑰鎳合金或鑰鈷合金組成的單金屬層，或其多層變體。
[0019]在室溫下蝕刻劑組合物具有高貯藏性，并且每單位存儲(chǔ)的蝕刻劑溶液可以用于相對(duì)較大數(shù)量的基板。
[0020]此外，蝕刻劑組合物可以防止損害包含玻璃、氧化硅、氮化硅等的基礎(chǔ)基板。
[0021 ] 此外，蝕刻劑組合物可以蝕刻包含銅和氧化物的多個(gè)層。因此，可以提高用于顯示基板的制造工藝的生產(chǎn)力。
[0022]此外，可以增大具有基本上是梯形的橫截面并且作為蝕刻圖案的一部分形成的導(dǎo)線的基礎(chǔ)錐角，從而可以降低導(dǎo)線的基礎(chǔ)厚度。因此，可以實(shí)現(xiàn)用于顯示基板的低電阻導(dǎo)線，并且可以提高像素的開(kāi)孔率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]參照附圖，通過(guò)描述它們的示范性實(shí)施方式，上述和其它特征及優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯,其中:
[0024]圖1至10是示出根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施方式的制造顯示器基板的方法的橫截面視圖；
[0025]圖11至15是示出由根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施例的蝕刻劑組合物形成的金屬圖案的橫截面的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在下文中，參照附圖將詳細(xì)地說(shuō)明蝕刻劑組合物、使用該蝕刻劑組合物形成的金屬導(dǎo)線和使用該蝕刻劑組合物制造顯示基板的方法。
[0027]蝕刻劑組合物
[0028]根據(jù)示范性實(shí)施方式的蝕刻劑組合物包含磷酸(Η3Ρ04)、硝酸(ΗΝ03)、乙酸(CH3COOH)、銅離子化合物(Cu-X)、硝酸鹽(Y-NO3)、乙酸鹽(Z-CH3CO2 )、以及其余部分的去離子水。蝕刻劑組合物可進(jìn)一步包含氟代金屬酸(fluorometallic acid)。在下文中,將進(jìn)一步詳細(xì)地描述蝕刻劑組合物的每個(gè)組份。
[0029]磷酸
[0030]蝕刻劑組合物的磷酸組份可以與銅反應(yīng)從而蝕刻銅基導(dǎo)電層。例如，依照以下反應(yīng)磷酸可以氧化銅:
[0031 ] 3Cu+2H3P04 — Cu3 (PO4) 2+3H2
[0032]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基于蝕刻劑組合物的總重量，當(dāng)磷酸(H3PO4)的量低于按重量計(jì)約40%時(shí)，銅基層的蝕刻速度顯著降低或不能均勻蝕刻該銅基層。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)磷酸的量大于按重量計(jì)約60%時(shí)，蝕刻劑組合物趨向于過(guò)快蝕刻，因此難以控制蝕刻速度和/或由蝕刻劑組合物蝕刻的銅層的均勻性。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)磷酸的量大于按重量計(jì)約60%并且當(dāng)將蝕刻劑組合物施用至包含銅層的多層化的導(dǎo)電層時(shí)，可能形成不希望的側(cè)蝕(undercut)ο
[0033]因此，通過(guò)這些發(fā)現(xiàn)，基于蝕刻劑組合物的總重量，本公開(kāi)的蝕刻劑組合物優(yōu)選包含按重量計(jì)約40%至約70%之間的磷酸(H3PO4)15更優(yōu)選地，基于蝕刻劑組合物的總重量,磷酸的量可以是按重量計(jì)約40%至按重量計(jì)約55%之間。
[0034]MM
[0035]蝕刻劑組合物中的硝酸組份(HNO3)可以與銅基層中的銅反應(yīng)從而蝕刻該銅基層。例如，依照以下反應(yīng)硝酸可以氧化銅:
[0036]Cu+4HN03 — Cu (NO3) 2+2H20+2N02
[0037]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基于蝕刻劑組合物的總重量，當(dāng)硝酸(HNO3)的量低于按重量計(jì)約1%時(shí)，銅層的蝕刻速度過(guò)低，并且銅層是非均勻蝕刻的。當(dāng)銅層是均勻蝕刻時(shí)，可能顯示不希望的斑點(diǎn)。與此相反，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)硝酸(HNO3)的量大于按重量計(jì)約10%時(shí)，硝酸與包含的磷酸(H3PO4)結(jié)合過(guò)度蝕刻銅層，使得難以控制被蝕刻的銅層的蝕刻速度。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，基于蝕刻劑組合物的總重量，蝕刻劑組合物可以優(yōu)選包含按重量計(jì)約1%至按重量計(jì)約10%之間的硝酸(HNO3X
[0038]ZM
[0039]在蝕刻劑組合物中乙酸作為緩沖液起作用以使得可以控制對(duì)銅層的反應(yīng)速度。[0040]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，當(dāng)乙酸(CH3COOH)的量低于按重量計(jì)約3%時(shí)，銅層的蝕刻速度過(guò)度提高，使得難以控制被蝕刻的銅層的蝕刻速度。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙酸的量大于按重量計(jì)約15%時(shí)，蝕刻速度可能降低，并且可能提高不希望的偏斜(Skew)0因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，蝕刻劑組合物可以優(yōu)選包含按重量計(jì)約3%至按重量計(jì)約15%的乙酸(CH3COOH)15
[0041]銅離子化合物
[0042]在蝕刻處理的早期銅離子化合物(Cu-X)可以防止過(guò)度蝕刻現(xiàn)象。[0043]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，當(dāng)銅離子化合物的量低于按重量計(jì)約
0.01%時(shí)，在刻蝕處理的早期銅層可能被過(guò)度蝕刻。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)銅離子化合物的量大于按重量計(jì)約0.1%時(shí)，可能不希望地降低了蝕刻速度。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，蝕刻劑組合物可以優(yōu)選包含按重量計(jì)約0.01%至按重量計(jì)約0.1%之間的銅離子化合物(Cu-X)。
[0044]與有效水絡(luò)合的銅離子化合物(Cu-X)的實(shí)例可以包括CuSO4.5H20、CuSO4.3H20、Cu(NO3)2.3Η20,Cu2P2O7.3Η20等。這些化合物可以每一種單獨(dú)地或以它們的不同組合使用。
[0045]硝酸鹽.[0046]隨著刻蝕處理的進(jìn)行，在蝕刻混合物浴中銅離子的量增加并且組合物的硝酸組份(HNO3)可能被銅離子的增加量分解。所包含的硝酸鹽有助于抑制硝酸(HNO3)的不希望的分解并且由此維持蝕刻劑組合物的蝕刻速度。
[0047]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，當(dāng)硝酸鹽(Y-NO3)的量低于按重量計(jì)約1%時(shí)，可能不希望地降低蝕刻速度。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)硝酸鹽的量大于按重量計(jì)約10%時(shí)，將引起硝酸鹽的減少?gòu)亩档土酥圃炜煽啃?。因此，已?jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，蝕刻劑組合物可以優(yōu)選包含按重量計(jì)約1%至按重量計(jì)約10%之間的硝酸鹽(Y-NO3)，并且更優(yōu)選包含按重量計(jì)約5%至按重量計(jì)約10%之間的硝酸鹽。
[0048]硝酸鹽(Y-NO3)的實(shí)例可以包括NH4N03、NaNO3> KNO3> LiN03、Mg(NO3)2、Al (NO3) 3、Zn(NO3)2^ Fe(N03)3、Ni (N03)2> Ca(NO3)2等。這些硝酸鹽可以單獨(dú)使用或以它們的不同組合使用。
[0049]乙酸鹽
[0050]蝕刻劑組合物中的乙酸鹽可以控制銅層的蝕刻速度。
[0051]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，當(dāng)乙酸鹽的量低于按重量計(jì)約1%時(shí)，難以控制被蝕刻的銅層的蝕刻速度。另一方面，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)乙酸鹽的量低于按重量計(jì)10%時(shí)，銅層是非均勻蝕刻的。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，蝕刻劑組合物可以優(yōu)選包含按重量計(jì)約1%至按重量計(jì)約10%之間的乙酸鹽(Z-CH3CO2),并且更優(yōu)選按重量計(jì)約3%至按重量計(jì)約5%之間的乙酸鹽。
[0052]乙酸鹽(Z-CH3CO2)的實(shí)例可以包括CH3CO2NH4、CH3CO2Na、CH3CO2K、Mg (CH3CO2) 2、Ca(CH3CO2)2、Al (CH3CO2)3XH3CO2Li等。這些乙酸鹽可以單獨(dú)使用或以它們的不同組合使用。例如，乙酸鹽可以具有相當(dāng)于用于制造半導(dǎo)體器件的去離子水的純度。
[0053]氟代金屬酸
[0054]蝕刻劑組合物中的氟代金屬酸可以增加被蝕刻的銅層中形成的導(dǎo)線的橫截面的基礎(chǔ)錐角。[0055]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)氟代金屬酸的量大于按重量計(jì)1%時(shí)，銅層是非均勻蝕刻的。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于蝕刻劑組合物的總重量，蝕刻劑組合物可以優(yōu)選包含按重量計(jì)至多約1%的氟代金屬酸。
[0056]氟代金屬酸的實(shí)例可以包括H2SiF6、HBF4、H2TiF6、H2ZrF6等。這些氟代金屬酸可以單獨(dú)使用或以它們的不同組合使用。
[0057]水
[0058]所使用的水優(yōu)選由去離子水構(gòu)成。例如，水可以具有用于制造半導(dǎo)體微器件的水的純度，并且具有，例如，等于或者大于約18MQ/cm的電阻率。水的量可以相當(dāng)于除磷酸(Η3Ρ04)、硝酸(順03)、乙酸(CH3C00H)、銅離子化合物(Cu-X)、硝酸鹽(Υ-Ν03)、乙酸鹽(Z-CH3CO2)和氟金屬酸以外的蝕刻劑組合物其余部分的量。例如，在蝕刻劑組合物中水的量可以在按重量計(jì)約20%至按重量計(jì)約50%之間。
[0059]蝕刻劑組合物可以用于蝕刻單層導(dǎo)電薄膜，如主要由選自以下之中的一種所組成的薄膜:銅、鑰、鎳、鈷、氧化銦鋅、氧化鎵鋅、氧化鋅招、氧化銦錫、氧化銦鎵鋅、無(wú)定形氧化銦錫、銅合金、鑰鎳合金或鑰鈷合金的一種作為主要組成?？商娲幕蛄硗獾?，公開(kāi)的蝕刻劑組合物可以用于蝕刻具有兩個(gè)或多個(gè)用于單層導(dǎo)電薄膜的所述導(dǎo)體的多層導(dǎo)電薄膜。
[0060]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在室溫下(約25。C)下蝕刻劑組合物具有高貯藏性，并且較之相同預(yù)定體積的常規(guī)蝕刻劑，預(yù)定體積的本發(fā)明的蝕刻劑組合物可以用于蝕刻更多數(shù)量的基板
[0061]此外，本公開(kāi)的蝕刻劑組合物可以蝕刻包含銅和氧化銅的多層薄膜，并且可以增加蝕刻導(dǎo)線的基礎(chǔ)錐角從而可以增加配線的橫截面積而不增加配線的厚度。
[0062]此外，蝕刻劑組合物可以防止對(duì)包含玻璃、二氧化硅、氮化硅的基礎(chǔ)基板或類(lèi)似種類(lèi)基礎(chǔ)基板的損傷。
[0063]金屬配線和制造顯示基板的方法
[0064]在下文中，參考附圖將更充分地說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明公開(kāi)的示范性實(shí)施方式的金屬配線和制造顯示基板的方法。
[0065]圖1至10是示出根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施方式的制造顯示基板的方法的橫截面視圖。顯示基板可以是用于顯示器件的TFT陣列基板。根據(jù)示范性實(shí)施方式的金屬配線可以用于定義顯示設(shè)備的柵極線或數(shù)據(jù)線。
[0066]參照?qǐng)D1，在基礎(chǔ)基板110上形成數(shù)據(jù)配線多層272-274?；A(chǔ)基板110的實(shí)例可以包括玻璃基板、石英基板、硅基板、塑料基板等。
[0067]數(shù)據(jù)配線多層包括上覆蓋層(capping layer) 272、銅層274和下覆蓋(屏障)層276。例如，上覆蓋層272和下覆蓋層276可以包含阻止銅向外遷移的氧化物，并且銅層274包含銅或銅合金。氧化物的實(shí)例可以包括氧化銦鋅、氧化鎵鋅、氧化鋅招、氧化銦錫、氧化銦鎵鋅等。優(yōu)選地，氧化物可以包括包含銦和鋅的氧化物如氧化銦鋅、氧化銦鎵鋅等。
[0068]銅層274的厚度可以在約I ,OOOA至約3 μ m之間，并且優(yōu)選約I μ m至約3 μ m之
間。當(dāng)銅層274的厚度大于或等于約I μ m時(shí)，金屬配線的電阻降低從而可以提高顯示器件的響應(yīng)速度。與常規(guī)的蝕刻劑組合物相比，根據(jù)本公開(kāi)的示范性實(shí)施方式的蝕刻劑組合物可以有利于蝕刻厚度大于或等于約I μ m的銅層。特別地，蝕刻劑組合物可以增加通過(guò)蝕刻具有大于或等于約I μ m厚度的銅層形成的所得到的導(dǎo)體的橫截面輪廓的基礎(chǔ)錐角(圖2中的Θ )，并且可以減少所得到的圖案與其規(guī)劃位置的偏斜。[0069]上覆蓋層272和下覆蓋層276的厚度可以是約IOOA至約50()A;.;
[0070]上覆蓋層272和下覆蓋層276的莫氏硬度優(yōu)選大于銅層274的硬度，優(yōu)選地，等于或大于約4.0。
[0071]當(dāng)上覆蓋層272和下覆蓋層276包括包含銦和鋅的氧化物時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)氧化鋅的量用于改善金屬配線的輪廓。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)氧化鋅的量等于或大于按重量計(jì)約35%時(shí)，上覆蓋層272或下覆蓋層276的側(cè)蝕刻可能不是均勻的，或者可能損傷基礎(chǔ)基板110。當(dāng)氧化鋅的量少于按重量計(jì)約10%時(shí)，蝕刻比率過(guò)低使得在實(shí)際時(shí)間量?jī)?nèi)難以完成蝕刻過(guò)程。因此，含銦和鋅的氧化物層中氧化鋅的量可以優(yōu)選等于或高于按重量計(jì)10%并且低于按重量計(jì)約35%。
[0072]可以通過(guò)濺射法等形成銅層274?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD)、等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積法(PECVD)等形成上覆蓋層272和下覆蓋層276。
[0073]在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以省略上覆蓋層和/或下覆蓋層。例如，數(shù)據(jù)配線層可以具有包括銅層和設(shè)置在銅層之下的鈦層的雙層結(jié)構(gòu)、包括銅層和設(shè)置在銅層之上并包含銦和鋅的氧化物層的雙層結(jié)構(gòu)、或包括銅層和設(shè)置在銅層之下并包含銦和鋅的氧化物層的雙層結(jié)構(gòu)。
[0074]在另一個(gè)實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)配線層可以具有三層結(jié)構(gòu)，其包括銅層、設(shè)置在銅層之上并包含銦和鋅的氧化物層、以及設(shè)置在銅層之下的鈦層的，或者四層結(jié)構(gòu)，其包括銅層、設(shè)置在銅層之上并包含銦和鋅的氧化物層、設(shè)置在銅層之下的鈦層、以及設(shè)置在鈦層之下并包含銦和鋅的氧化物層。
[0075]參照?qǐng)D2，通過(guò)根據(jù)本公開(kāi)的蝕刻劑組合物使數(shù)據(jù)配線層圖案化以形成數(shù)據(jù)線DL0例如，在圖1的上覆蓋層272之上涂覆光致抗蝕劑組合物以形成具有符合數(shù)據(jù)線DL期望形狀的光致抗蝕劑圖案。連續(xù)蝕刻未由光致抗蝕劑圖案覆蓋的上覆蓋層272、銅層274和下覆蓋層276，以形成數(shù)據(jù)線DL。
[0076]在相同的過(guò)程中由相同的蝕刻劑組合物蝕刻上覆蓋層272、銅層274和下覆蓋層276。因此，較之使用常規(guī)銅蝕刻劑可生產(chǎn)的數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線DL可以具有相對(duì)較大的基礎(chǔ)錐角。因此，顯示器件的開(kāi)孔率(開(kāi)口率)可以增加，這是因?yàn)橛捎谠龃蟮幕A(chǔ)錐角使得所形成的數(shù)據(jù)線的橫截面增加，從而無(wú)須增加梯形或相似配線的基礎(chǔ)部分的尺寸以補(bǔ)償更加尖銳的(遠(yuǎn)低于90度)基礎(chǔ)錐角?？梢詫⒒A(chǔ)錐角定義為由所形成的導(dǎo)線橫截面的下(基礎(chǔ))表面和側(cè)壁面所形成的角。例如，通過(guò)使用本文中公開(kāi)的蝕刻劑組合物，可以將銅基配線層的錐角Θ，或更具體地圖案化的數(shù)據(jù)線DL的錐角Θ制成等于或大于約50°，優(yōu)選在約60°至約85°之間。因此，可以降低形成的導(dǎo)線橫截面的基礎(chǔ)尺寸并且可以理想地提高與顯示基板的光通道開(kāi)孔相關(guān)的開(kāi)口率。
[0077]可以通過(guò)噴霧法、浸涂法等提供所使用的蝕刻劑組合物。依照上述提供的說(shuō)明，蝕刻劑組合物可以包含磷酸(H3PO4)、硝酸(HNO3)、乙酸(CH3COOH)、銅離子鹽(Cu-X)、硝酸鹽(Υ-Ν03)、乙酸鹽(Z-CH3CO2)和去離子(DI)水。依照上述提供的說(shuō)明書(shū)，當(dāng)數(shù)據(jù)金屬層包括鈦層時(shí)，蝕刻劑組合物可以進(jìn)一步包含氟金屬酸?？商娲?，可以用不同于上文詳細(xì)說(shuō)明的蝕刻劑組合物的另外的蝕刻劑組合物蝕刻鈦層。用于蝕刻鈦層的單獨(dú)的蝕刻劑組合物可以包含氟化物和水。氟化物的實(shí)例可以包括HF、NH4F, NH4HF2等。
[0078]對(duì)于銅部分所使用的蝕刻劑組合物可以與根據(jù)上述詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施方式在前面說(shuō)明的蝕刻劑組合物基本相同。因此，將省略任何重復(fù)的說(shuō)明。
[0079]圖案化的數(shù)據(jù)線DL包括上覆蓋層172、下覆蓋層176和設(shè)置在上覆蓋層172和下覆蓋層176之間的金屬層174。在形成數(shù)據(jù)配線層之后或在蝕刻數(shù)據(jù)配線層之后，可以由刷子來(lái)清潔在其上具有數(shù)據(jù)線DL或另一個(gè)這種銅基金屬配線層的基礎(chǔ)基板110。
[0080]參照?qǐng)D3，形成數(shù)據(jù)線絕緣層113以覆蓋圖案化的數(shù)據(jù)線DL (示出一個(gè))。然后，在數(shù)據(jù)絕緣層113上設(shè)置第一平面化層115。隨后，在第一平面化層115上設(shè)置遮光層240(例如，黑底形成層)。此后在遮光層240上設(shè)置緩沖層250，并在緩沖層250上設(shè)置半導(dǎo)體氧化物層220。因此在基礎(chǔ)基板110上連續(xù)形成圖3示出的層。可以用于數(shù)據(jù)絕緣層113
的材料的實(shí)例可以包括氮化硅、氧化硅、氧化鋁等。絕緣層113的厚度可以在約500A至約2,000晨之間。
[0081]在形成絕緣層113之后，在數(shù)據(jù)絕緣層113上涂覆諸如包含粘合劑樹(shù)脂的有機(jī)平面化組合物。粘合劑樹(shù)脂的實(shí)例可以包括高耐熱性的丙烯酸樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等?？梢酝ㄟ^(guò)旋涂法涂覆平面化組合物。可以通過(guò)加熱或UV固化組合物以形成第一平面化層115。第一平面化層115優(yōu)選具有足以使基板的上表面平面化的較大的厚度。
[0082]遮光層240可以包含金屬、合金、絕緣無(wú)機(jī)材料、有機(jī)材料等。優(yōu)選地，可以用于遮光層240的材料的實(shí)例可以包括氧化硅、硅鍺合金、鍺、氧化鈦等。更優(yōu)選地，遮光層240包含硅鍺(SiGe)合金。
[0083]遮光層240的厚度可以在約IOOA至約2,OOOA之間，并且優(yōu)選在約600A至約
2,OOOA之間。當(dāng)遮光層240的厚度等于或大于約600A時(shí)，遮光層240可以具有相對(duì)較高的光密度。
[0084]可以用于緩沖層250的材料的實(shí)例可以包括絕緣氧化物如氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化釔等。緩沖層250的厚度可以在約500A至約I μ m之間。
[0085]在緩沖層250上形成半導(dǎo)體氧化物層220。半導(dǎo)體氧化物層220可以包含半導(dǎo)體金屬氧化物。例如，半導(dǎo)體金屬氧化物可以包括鋅、銦、鎵、錫、鈦、磷的氧化物或它們的各種組合。特別地，半導(dǎo)體金屬氧化物可以包括氧化鋅(ZnO)、氧化鋅錫(ΖΤ0)、氧化鋅銦(ZInO)、氧化銦(InO)、氧化鈦(TiO)、氧化銦鎵鋅(IGZ0)、氧化銦鋅錫(ΙΖΤ0)等。
[0086]可以通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD)方法、等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積法(PECVD)方法、溶液涂覆方法等形成半導(dǎo)體氧化物層220。
[0087]參照?qǐng)D4，使半導(dǎo)體氧化物層220圖案化以形成半導(dǎo)體氧化物圖案區(qū)域222。例如，在半導(dǎo)體氧化物層220之上形成光致抗蝕劑圖案PR之后，通過(guò)將光致抗蝕劑圖案PR用作掩模(mask)來(lái)蝕刻半導(dǎo)體氧化物層220的暴露部分。因此，緩沖層250的上表面是部分暴露的。
[0088]此后，通過(guò)將光致抗蝕劑圖案PR用作掩模連續(xù)蝕刻緩沖層250和遮光層240以形成過(guò)渡圖案150和遮光圖案140。隨后，除去光致抗蝕劑圖案PR。其結(jié)果是，當(dāng)從頂部俯視時(shí)看出，半導(dǎo)體氧化物圖案化區(qū)域222、過(guò)渡圖案150和遮光圖案140具有基本上相同的尺寸和相同的形狀。
[0089]參照?qǐng)D5，在圖4結(jié)構(gòu)的頂部，以列舉的次序形成柵極絕緣層262-264和柵極金屬層 282-286。
[0090]柵極絕緣層包括上柵極絕緣層262和下柵極絕緣層264。下柵極絕緣層264接觸半導(dǎo)體氧化物圖案222。因此，下柵極絕緣層264優(yōu)選包含具有相對(duì)較少氫的材料。例如，下柵極絕緣層264可以包含絕緣氧化物如氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化釔等，并且下柵極
絕緣層264的厚度可以在約500A至約3,OOOA之間。在下柵極絕緣層264上形成上柵極
絕緣層262。上柵極絕緣層262可以包含氮化硅等，并且上柵極絕緣層262的厚度可以在約
500A至約2，000A之間。
[0091]在一個(gè)實(shí)施方式中，柵極絕緣層具有如上述的多層結(jié)構(gòu)?？商娲兀瑬艠O絕緣層可以具有包含絕緣氧化物如氧化硅的單層結(jié)構(gòu)。
[0092]柵極金屬層包括上覆蓋層282、金屬層284和下覆蓋層286。例如，上覆蓋層282和下覆蓋層286可以包含氧化物如ΙΖ0，并且金屬層284可以包含金屬如銅。柵極線金屬層可以具有與數(shù)據(jù)線金屬層基本上相同的構(gòu)造。因此，將省略任何重復(fù)的說(shuō)明。在另一個(gè)實(shí)施方式中，柵極線金屬層可以具有與數(shù)據(jù)線金屬層不同的結(jié)構(gòu)。例如，柵極線金屬層可以具有包括銅基層和設(shè)置在銅基層之下的鈦基阻擋層的雙層結(jié)構(gòu)。
[0093]參照?qǐng)D6，將柵極線金屬層圖案化以形成從相應(yīng)的柵極線GL完整分支的各自的柵極電極GE (僅顯示一對(duì))。
[0094]例如，在上覆蓋層282上涂覆光致抗蝕劑組合物以形成具有相當(dāng)于柵極線GL和柵極電極GE的形狀的光致抗蝕劑圖案。此后，連續(xù)蝕刻不被光致抗蝕劑圖案覆蓋的上覆蓋層282、金屬層284和下覆蓋層286以形成柵極線GL和柵極電極GE。
[0095]優(yōu)選地，在相同的過(guò)程中使用相同的蝕刻劑組合物蝕刻上覆蓋層282、金屬層284和下覆蓋層286。因此，柵極線GL可以具有相對(duì)較大的基礎(chǔ)錐角從而理想地提高顯示基板的開(kāi)孔率。
[0096]參照?qǐng)D7，通過(guò)將柵極電極GE和柵極線GL用作掩模使上柵極絕緣層262和下柵極絕緣層264圖案化以形成柵極絕緣體圖案160。因此，柵極絕緣體圖案160可以具有與柵極線GL和柵極電極GE基本相同的尺寸和相同的形狀。
[0097]在使柵極絕緣層圖案化的過(guò)程中，半導(dǎo)體氧化物圖案222是暴露的。然而，半導(dǎo)體氧化物222包含與柵極絕緣層不同的材料。因此，用于使柵極絕緣層圖案化的手段(例如，蝕刻劑)具有關(guān)于柵極絕緣層的蝕刻選擇性，并且當(dāng)蝕刻?hào)艠O絕緣層時(shí)基本上不蝕刻半導(dǎo)體氧化物圖案222。
[0098]此后，由半導(dǎo)體氧化物圖案222形成通道122、源極(source electrode) 124和漏極(drain electrode) 126。特別地,不被柵極電極GE和柵極絕緣體圖案160覆蓋的部分半導(dǎo)體氧化物圖案222，被轉(zhuǎn)變?yōu)樵礃O124和漏極126。
[0099]例如，可以等離子體處理半導(dǎo)體氧化物圖案222以形成源極124和漏極126。例如，使半導(dǎo)體氧化物圖案222的暴露部分經(jīng)受含有H2、He、PH3、NH3、SiH4, CH4、C2H2、B2H6、CO2,GeH4、H2Se、H2S、Ar、N2、N20、CHF3等的等離子體氣體PT。因此，包含在半導(dǎo)體氧化物圖案222中的至少部分半導(dǎo)體材料被還原以形成金屬導(dǎo)體。因此，半導(dǎo)體氧化物圖案222的被還原部分形成源極124和漏極126，并且由柵極電極GE和柵極絕緣體圖案160覆蓋的部分半導(dǎo)體氧化物圖案222保持不變以便充當(dāng)所形成的晶體管的通道區(qū)域122。[0100]可替代地，可以在還原氣體的氣氛中加熱半導(dǎo)體氧化物圖案222或可以進(jìn)行離子注入(例如，重?fù)诫s)以形成更具導(dǎo)電性的源極124和漏極126。
[0101]參照?qǐng)D8，形成鈍化層117以覆蓋柵極電極GE、柵極線GL、源極124、漏極126、和第一平面化層115。隨后在鈍化層117上形成第二平面化層119。
[0102]鈍化層117可以包含氮化硅、氧化硅、氧化鋁等。第二平面化層119使基板的表面平面化?？梢栽阝g化層117上旋涂光致抗蝕劑組合物以形成第二平面化層119。
[0103]參照?qǐng)D9，使數(shù)據(jù)絕緣層113、第一平面化層115、鈍化層117和第二平面化層119圖案化以形成如示出的多個(gè)接觸孔。
[0104]例如，將數(shù)據(jù)絕緣層113、第一平面化層115和鈍化層117和第二平面化層119圖案化以形成暴露部分?jǐn)?shù)據(jù)線DL的第一接觸孔CHl，并且使鈍化層117和第二平面化層119圖案化以形成暴露部分源極124的第二接觸孔CH2，以及暴露部分漏極126的第三接觸孔CH3。
[0105]特別地，將第二平面化層119 (其可以是光致抗蝕劑)暴露于掩蔽的固化燈下。此后，將顯影劑施用至第二平面化層119以除去適當(dāng)?shù)钠毓獠糠只蚍瞧毓獠糠?取決于PR是正顯影或負(fù)顯影類(lèi)別)以使第二平面化層119圖案化。通過(guò)將第二平面化層119用作掩模蝕刻鈍化層117、數(shù)據(jù)絕緣層113和第一平面化層115以形成第一至第三接觸孔CH1、CH2和CH3。
[0106]參照?qǐng)D10，在圖案化的第二平面化層119上形成透明導(dǎo)電層?？梢杂糜谕该鲗?dǎo)電層的材料的實(shí)例可以包括IZO、ITO等。
[0107]使透明導(dǎo)電層圖案化以形成連接電極130和像素電極PE。連接電極130通過(guò)第一接觸孔CHl接觸數(shù)據(jù)線DL，并且通過(guò)第二接觸孔CH2接觸源極124。像素電極PE通過(guò)第三接觸孔CH3接觸漏極124。
[0108]根據(jù)所描述的實(shí)施方式，可以由相同的蝕刻劑組合物來(lái)蝕刻具有多層結(jié)構(gòu)的信號(hào)線路配線層以提高生產(chǎn)力。此外，改善信號(hào)導(dǎo)線的橫截面的基礎(chǔ)錐角以實(shí)現(xiàn)具有相對(duì)較大橫截面積的低電阻導(dǎo)線。
[0109]在下文中，將參考實(shí)施例和比較例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)解釋根據(jù)示范性實(shí)施方式的蝕刻劑組合物的效果。
[0110]制備蝕刻劑組合物
[0111]根據(jù)以下表I制備包含以下的蝕刻劑組合物:磷酸(Η3Ρ04)、硝酸(HNO3)、乙酸(CH3C00H)、作為銅離子化合物的Cu(NO3)2.3H20、作為氟金屬酸的H2TiF6、作為硝酸鹽的KNO3、作為乙酸鹽的CH3CO2NH4JP DI水。
[0112]表I
[0113]
【權(quán)利要求】
1.一種圖案化的金屬導(dǎo)線和基板的組合，所述基板具有在其上形成的所述金屬導(dǎo)線，所述金屬導(dǎo)線包括: 包含銦和鋅的氧化物層；以及 銅基層，設(shè)置在所述包含銦和鋅的氧化物層之上或之下，其中，所述包含銦和鋅的氧化物層的氧化鋅量等于或高于按重量計(jì)10%并且低于按重量計(jì)35%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中，所述銅基層的厚度在I,OOOA至3 μ m之間，并且所述包含銦和鋅的氧化物層的厚度在IOOA至500A之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中，所述銅基層的厚度在Iym至3μπι之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中，在所述銅基層之上設(shè)置所述包含銦和鋅的氧化物層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中，所述包含銦和鋅氧化物層的氧化鋅量等于或高于按重量計(jì)10%并且低于按重量計(jì)35%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中，所述銅基層具有基本上梯形的橫截面輪廓，并且所述銅基層的所述橫截面輪廓的基礎(chǔ)錐角基本上大于50°。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合，其中，所述銅基層的所述基礎(chǔ)錐角在60°至85°之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，其中，在所述銅基層之下設(shè)置包含銦和鋅的氧化物半導(dǎo)體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的組合，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述包含銦和鋅的氧化物層之下的半導(dǎo)體氧化物層，所述半導(dǎo)體氧化物層包含銦和鋅。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述銅基層之下的鈦層。
【文檔編號(hào)】H01L27/12GK103715177SQ201310260941
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】樸弘植, 李旺宇, 金俸均, 鄭鐘鉉, 林永祐, 金奎布, 徐源國(guó), 申賢哲, 韓筵昊, 李騏范, 曹三永 申請(qǐng)人:三星顯示有限公司