用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物。所述用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物包括硝酸、鹽酸和水，所述組合物能夠快速且均勻地蝕刻所述金屬氧化物層-透明的氧化物半導(dǎo)體，且制備簡(jiǎn)單，容易保管。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物，該組合物能夠快速且均勻地蝕刻金屬氧化物層(透明的氧化物半導(dǎo)體)。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜晶體管(TFT)用于大量的用途，特別地，用于顯示器領(lǐng)域中的開(kāi)關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)器件。
[0003]在主要由液晶顯示器(IXD)構(gòu)成的TV (電視機(jī))面板的最近的環(huán)境下，有機(jī)發(fā)光顯示器在TV中的用途也在高速發(fā)展。TV顯示器的技術(shù)發(fā)展正日益滿足市場(chǎng)(消費(fèi)者的)需求。市場(chǎng)需求可包括大型TV或數(shù)字信息顯示器(DID)、低價(jià)、高清晰度(即，圖像質(zhì)量)(如，運(yùn)動(dòng)圖像表達(dá)、高分辨率、亮度、對(duì)比度范圍、色彩再現(xiàn))等。為了滿足上述這樣的需求，需要改良的TFT，該TFT適用于具有優(yōu)異的性能的同時(shí)增加基板(如，玻璃)尺寸的顯示器的開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)器件。[0004]非晶硅薄膜晶體管(下文稱(chēng)為“a-Si TFT”)被用作顯示器的開(kāi)關(guān)和驅(qū)動(dòng)器件。這是在本領(lǐng)域中最廣泛使用的器件，該器件以低的成本均勻地形成在尺寸大于2m的大型基板上。然而，根據(jù)增加顯示器的尺寸和實(shí)現(xiàn)顯示器的高清晰度的趨勢(shì)，也需要高的器件性能，使得大約0.5cm2/Vs的遷移率的現(xiàn)有a-Si TFT會(huì)達(dá)到其能力的極限。因此，仍需要具有比a-Si TFT的遷移率更高的遷移率的高性能TFT以及制造該TFT的技術(shù)。
[0005]與a-Si TFT相比，具有極佳性能的多晶硅薄膜晶體管(下文稱(chēng)為“poly-Si TFT”)通常具有數(shù)十至數(shù)百cm2/Vs的高的遷移率，因此展現(xiàn)出適用于高清晰度顯示器的能力，這利用現(xiàn)有的a-Si TFT難以實(shí)現(xiàn)。另外，與a-Si TFT相比，前述poly-Si TFT幾乎從未有器件的性能變差的問(wèn)題。然而，與a-Si TFT相比，對(duì)于制造poly-Si TFT，需要更加復(fù)雜的工藝，會(huì)增加poly-Si TFT的附加成本。從而，盡管前述poly-Si TFT適宜應(yīng)用于諸如OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)的產(chǎn)品或適于實(shí)現(xiàn)高清晰度的顯示器，但是poly-Si TFT在成本方面不如現(xiàn)有的a-Si TFT，因此，poly-Si TFT在其應(yīng)用中受到限制。與此同時(shí)，對(duì)于poly-Si TFT而言，由于技術(shù)問(wèn)題(如，制造設(shè)備的限制、差的均勻性等)，利用尺寸大于Im的大型基板的制造工藝實(shí)際上還未實(shí)現(xiàn)，因此，使得poly-Si TFT在TV產(chǎn)品中難以應(yīng)用。
[0006]因此，仍需要同時(shí)具有a-Si TFT和poly-Si TFT的優(yōu)點(diǎn)的新的TFT技術(shù)，對(duì)于該技術(shù)的研究正在積極地進(jìn)行。該技術(shù)的代表性示例為氧化物半導(dǎo)體器件。
[0007]當(dāng)前極受關(guān)注的一種氧化物半導(dǎo)體器件為基于氧化鋅的薄膜晶體管。已引入了基于氧化鋅的材料(氧化鋅、In-Zn氧化物、和摻雜有Ga、Mg、Al、Fe等的In-Zn氧化物)?；赯nO的半導(dǎo)體器件可以由低溫工藝制成，且處于非晶相，從而具有容易增加其面積的優(yōu)點(diǎn)。另外，基于氧化鋅的半導(dǎo)體膜為具有高的遷移率的材料，且具有非常有利的電性能(例如，多晶硅)。近年來(lái)，已開(kāi)展了對(duì)于具有高遷移率的氧化物半導(dǎo)體材料層(即，薄膜晶體管的溝道區(qū)域中的基于氧化鋅的材料層)的使用的研究。
[0008]韓國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)申請(qǐng)N0.2012-60395公開(kāi)了一種用于氧化物薄膜的蝕刻溶液，以及一種使用該蝕刻溶液蝕刻氧化物薄膜的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于快速且均勻地蝕刻金屬氧化物層(透明的氧化物半導(dǎo)體)的蝕刻劑組合物。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，本發(fā)明提供了下列內(nèi)容。
[0011](I)用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物，包括:硝酸(HNO3);鹽酸(HCl);和水。
[0012]( 2)根據(jù)上文(I)的蝕刻劑組合物，其中，以所述蝕刻劑組合物的總重量計(jì)，所包括的硝酸的量為I重量％至15重量％。
[0013]( 3)根據(jù)上文(I)的蝕刻劑組合物，其中，以所述蝕刻劑組合物的總重量計(jì)，所包括
的鹽酸的量為5重量％至20重量％。
[0014] (4)根據(jù)上文(I)的蝕刻劑組合物，其中，所述蝕刻劑組合物包括所述硝酸和鹽酸的相對(duì)比例是1:3至3:1。
[0015](5)根據(jù)上文(I)的蝕刻劑組合物，其中，所述金屬氧化物層由分子式I表示:
[0016][分子式I]
[0017]AxByCzO
[0018](式中，A、B和C分別獨(dú)立地選自鋅(Zn)、鈦(Ti)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、銦(In)、錫(Sn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)和鉭(Ta)的金屬；x、y和z分別代表金屬的比例，且為O或大于O的整數(shù)或素?cái)?shù))。
[0019](6)根據(jù)上文(I)的蝕刻劑組合物，還包括選自陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子表面活性劑中的至少一種表面活性劑。
[0020]本發(fā)明的蝕刻劑組合物可以快速且均勻地蝕刻金屬氧化物層(透明的氧化物半導(dǎo)體)。
[0021]與用于金屬氧化物層的現(xiàn)有蝕刻劑組合物相比，本發(fā)明的蝕刻劑組合物具有硝基鹽酸(“王水”)形式，且制備簡(jiǎn)單，容易保管。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明公開(kāi)了一種用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物，包括硝酸、鹽酸和水，所述組合物可快速且均勻地蝕刻金屬氧化物層(透明的氧化物半導(dǎo)體)，且制備簡(jiǎn)單，容易保管。
[0023]下文將詳細(xì)描述本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明的蝕刻劑組合物可包括硝酸(HNO3)、鹽酸(HCl)和水。
[0025]硝酸(HNO3)為蝕刻金屬氧化物層的主氧化劑。
[0026]如果硝酸的含量在預(yù)定的范圍內(nèi)，在該預(yù)定范圍內(nèi)，硝酸可以起主氧化劑的作用，則硝酸的含量沒(méi)有特別限制，然而，以蝕刻劑組合物的總重量計(jì)，硝酸的含量范圍可以從I重量％至15重量％,優(yōu)選從5重量％至10重量％。如果以蝕刻劑組合物的總重量計(jì),所包括的硝酸的含量為I重量％至15重量％，則可以以適當(dāng)?shù)奈g刻速率充分地進(jìn)行蝕刻，而沒(méi)有留下殘留物。另外，由于未出現(xiàn)過(guò)度蝕刻，故存在的優(yōu)點(diǎn)是:不會(huì)產(chǎn)生由于化學(xué)損壞而使光刻膠、下層的柵極導(dǎo)線和源極/漏極導(dǎo)線等變形或缺乏。
[0027]作為助氧化劑的鹽酸可以起到和硝酸一起控制蝕刻速率的作用。[0028]如果鹽酸的含量在預(yù)定的范圍內(nèi)，則鹽酸的含量沒(méi)有特別限制，在該預(yù)定范圍內(nèi)，鹽酸可以起助氧化劑的作用，然而，以蝕刻劑組合物的總重量計(jì)，鹽酸的含量范圍可以從5重量％至20重量％,優(yōu)選從8重量％至15重量％。如果以蝕刻劑組合物的總重量計(jì),所包括的鹽酸的含量為5重量％至20重量％，則可以以適當(dāng)?shù)奈g刻速率充分地進(jìn)行蝕刻，而沒(méi)有留下殘留物。另外，由于未出現(xiàn)過(guò)度蝕刻，故存在不會(huì)導(dǎo)致由于化學(xué)損壞而使下層的柵極導(dǎo)線和源極/漏極導(dǎo)線等變形或缺乏的優(yōu)點(diǎn)。
[0029]只要這些材料可以起氧化劑的作用，則硝酸與鹽酸的含量比沒(méi)有特別限制，然而，該含量比可以在1:3至3:1 (重量比)內(nèi)，優(yōu)選1:2.5至2.5:1。如果硝酸與鹽酸的含量比(以重量計(jì))滿足上述范圍，則可以快速且均勻地進(jìn)行蝕刻，從而是有利的。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物還可以包括表面活性劑。
[0031]表面活性劑可以起到降低表面張力以增加蝕刻均勻性的作用。
[0032]只要表面活性劑對(duì)本發(fā)明的蝕刻劑組合物是抗性的，則表面活性劑沒(méi)有特別限制，且與該組合物是相容的，然而，表面活性劑可包括:例如，陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑、非離子表面活性劑等。這些表面活性劑可單獨(dú)使用或以其中兩種或兩種以上的組合方式使用。優(yōu)選地，對(duì)甲苯磺酸鈉、苯磺酸、含有具有I個(gè)至6個(gè)碳原子的烷基的烷基苯磺酸等可以作為示例。更特別地，考慮到在去除金屬氧化物殘留物的能力上的改進(jìn)，可使用對(duì)甲苯磺酸鈉。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物還可包括:以蝕刻溶液組合物的總重計(jì)作為余量加入的水，從而在為了其特定的要求適當(dāng)?shù)夭捎们笆鼋M分之后，調(diào)整總體的構(gòu)成組分。優(yōu)選地，將前述組分的含量控制在上述范圍內(nèi)。
[0034]在此加入的水的種類(lèi)沒(méi)有特別限制，但可以為去離子蒸餾水，優(yōu)選為用于半導(dǎo)體工藝的具有電阻系數(shù)為18ΜΩ.cm或大于18ΜΩ.cm的去離子蒸餾水。
[0035]可選地，本發(fā)明的蝕刻劑組合物還可以包括如蝕刻調(diào)節(jié)劑、螯合劑、緩蝕劑、pH調(diào)節(jié)劑等的添加劑中的至少一種。
[0036]本發(fā)明的金屬氧化物層可由下面的分子式I表示。
[0037][分子式I]
[0038]AxByCzO
[0039](式中，A、B和C分別獨(dú)立地選自鋅(Zn)、鈦(Ti)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、銦(In)、錫(Sn)、鉿(Hf )、錯(cuò)(Zr)和鉭(Ta)的金屬；x、y和z各自為O或O以上,其中，x、}^Pz分別代表金屬的比例，且可以為O或大于O的整數(shù)或素?cái)?shù))。
[0040]特別地，上述所制備的本發(fā)明的用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物可以包括硝酸、鹽酸和水，以便快速且均勻地蝕刻金屬氧化物層(透明的氧化物半導(dǎo)體)。
[0041]另外，本發(fā)明提供了一種蝕刻金屬氧化物層的方法，包括:(I)在基板上形成金屬氧化物層；(II)選擇性地在金屬氧化物層上留下光反應(yīng)型材料，以露出金屬氧化物層的一部分；和(111)使用本發(fā)明的蝕刻劑組合物蝕刻被露出的金屬氧化物層。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的蝕刻方法，光反應(yīng)型材料優(yōu)選為任何常規(guī)的光刻膠材料，該材料可通過(guò)常規(guī)的曝光和顯影工藝選擇性地保留。
[0043]另外，本發(fā)明提供了一種制備用于液晶顯示器的陣列基板的方法，包括:(a)在基板上形成柵極 導(dǎo)線；(b)在所述基板上形成柵極絕緣層，所述基板具有在所述基板上形成的所述柵極導(dǎo)線；(C)在柵極絕緣層上形成由金屬氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成的活性層；(d)在金屬氧化物半導(dǎo)體層上形成源極和漏極導(dǎo)線jp(e)形成與漏極導(dǎo)線連接的像素電極。
[0044]該(C)過(guò)程可包括在柵極絕緣層上形成金屬氧化物半導(dǎo)體層，然后使用本發(fā)明的蝕刻劑組合物蝕刻該金屬氧化物半導(dǎo)體層。
[0045]用于液晶顯示器的陣列基板可以為薄膜晶體管(TFT)陣列基板。在該方面，用于液晶顯示器的陣列基板可以具有使用本發(fā)明的蝕刻劑組合物所蝕刻的金屬氧化物層。
[0046]在下文中，為了更加具體地理解本發(fā)明，將描述優(yōu)選的實(shí)施方式。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這樣的實(shí)施方式被提供用于示例的目的而不特別限制所附的權(quán)利要求書(shū)，各種變型和變動(dòng)是可行的而不脫離本發(fā)明的范圍和精神，并且這樣的變型和變動(dòng)充分地被包括在如所附的權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明中。
[0047]實(shí)施例
[0048]實(shí)施例1至實(shí)施例8和比較實(shí)施例1至比較實(shí)施例3
[0049]通過(guò)使用列于表1中相應(yīng)的含量(重量％)的組分和加入余量的水，制備用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物。
[0050][表 1]
【權(quán)利要求】
1.一種用于金屬氧化物層的蝕刻劑組合物，包括:硝酸HNO3 ;鹽酸HCl ;和水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，以所述蝕刻劑組合物的總重量計(jì)，所包括的硝酸的量為I重量％至15重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，以所述蝕刻劑組合物的總重量計(jì)，所包括的鹽酸的量為5重量％至20重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述組合物包括所述硝酸和鹽酸的相對(duì)比例是 1:3 至 3:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，其中，所述金屬氧化物層由分子式I表示: [分子式1]
AxByCzO (式中，A、B和C分別獨(dú)立地選自鋅(Zn)、鈦(Ti)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、銦(In)、錫(Sn)、鉿(Hf)、鋯(Zr)和鉭(Ta)的金屬；x、y和z分別代表金屬的比例，且為O或大于O的整數(shù)或素?cái)?shù))。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合物，還包括選自陰離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑、兩性表面活性劑和非離子表面活性劑中的至少一種表面活性劑。
【文檔編號(hào)】C09K13/04GK103911157SQ201310659872
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】權(quán)五炳, 金童基, 田玹守 申請(qǐng)人:東友精細(xì)化工有限公司