蝕刻液及電子元件製造方法
2023-05-31 07:47:41 2
專利名稱：蝕刻液及電子元件製造方法
技術領域：
本發明涉及蝕刻液及使用所述蝕刻液的電子元件製造方法。
背景技術：
薄膜電晶體(thin film transistor)作為ー種電子元件,在諸如液晶顯示裝置(liquid crystal display)或有機發光顯示裝置(organic light emitting display)等的平板顯示裝置中用作開關元件。薄膜電晶體例如可以具有如圖If所示的結構。在圖If中，在絕緣基板10上配置柵電極2，在柵電極2上配置柵極絕緣層3，在柵極絕緣層3上配置一般作為不摻雜本徵半導體層的溝道層4，在所述溝道層4上配置一般作為摻雜半導體層的歐姆接觸層5a、5b，在所述歐姆接觸層5上配置漏/源電極6a、6b。圖If中的隔離的漏/源電極6a、6b及隔離的歐姆接觸層5a、5b藉助於在圖Id中依次蝕刻電極層6及歐姆接觸層5而獲得。電極層6的蝕刻使用溼式蝕刻，歐姆接觸層5的蝕刻使用乾式蝕刻。因此，製造エ序複雜。與歐姆接觸層5相比，以往的蝕刻液對柵極絕緣層3、絕緣基板10、溝道層4等表現出更高的蝕刻性能。因此，歐姆接觸層5的蝕刻不能應用溼式蝕刻。
發明內容
要解決的技術問題本發明的ー個方面提供具有新的組成的蝕刻液。本發明的另一方面提供使用所述蝕刻液的電子元件製造方法。解決問題的技術手段根據本發明的ー個方面，提供一種蝕刻液，其為相對於本徵半導體層，有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層的蝕刻液，其包括過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物；以及氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物。根據本發明的另一方面，提供一種電子元件製造方法，其包括相對於本徵半導體層，有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層的步驟，所述蝕刻步驟中使用的蝕刻液包括過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物；以及氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物。有益效果根據本發明的ー個方面的蝕刻液，相對於本徵半導體層，有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層，從而能夠簡化電子元件製造エ序，増大製造エ序的效率性，節省生產成本，和/或提高電子元件的性能。
圖Ia至If是用於說明ー實施方式的薄膜電晶體製造エ序的剖面圖。圖2是對評價例I中使用的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖3是對利用實施例I的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖4是對利用實施例2的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖5是對利用實施例3的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖6是對利用實施例4的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖7是對利用實施例5的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖8是對利用實施例6的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖9是對利用實施例7的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖10是對利用實施例8的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖11是對利用實施例9的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖12是對利用實施例10的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖13是對利用實施例11的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖14是對利用實施例12的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖15是對利用實施例13的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖16是對利用實施例14的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖17是對利用實施例15的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖18是對利用實施例16的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。圖19是對利用比較例I的蝕刻液蝕刻後的薄膜電晶體的掃描電子顯微鏡照片。2是柵電極；3是絕緣膜；4是本徵半導體層(溝道層);5、5a、5b是摻雜半導體層(歐姆接觸層)；6是金屬層；10是絕緣基板；6a、6b是源/漏電極。
具體實施例方式下面就例示性的ー實施方式的蝕刻液及使用所述蝕刻液的電子元件製造方法，進一步進行詳細說明。例示性的ー實施方式的蝕刻液作為相對於本徵半導體層，有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層的蝕刻液，包括過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物；以及氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物。在所述蝕刻液中，來自過渡金屬或過渡金屬的鹽的過渡金屬離子，發揮有選擇地提高對摻雜半導體層的蝕刻速度的作用。因此，能夠在抑制對所述本徵半導體層的蝕刻的同時，有選擇地只使所述摻雜半導體層蝕刻。所述蝕刻液能夠在使對所述電子元件包括的電極層、電極絕緣層、絕緣基板等其它層的蝕刻實現最小化的同時，有選擇地只蝕刻摻雜半導體層。不同於此，如果使用以往的沒有過渡金屬或過渡金屬鹽而包括氟酸或氟等的蝕刻液，那麼，有可能所述摻雜半導體層幾乎不被蝕刻，相反，電極層、電極絕緣層、絕緣基板等被蝕刻。例如，在所述蝕刻液中，所述過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物的含量以所述蝕刻液總重量為基準，可以為0. 005 30重量％。例如，所述過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物的含量以所述蝕刻液總重量為基準，可以為0. 05 20重量％。例如，所述過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物的含量以所述蝕刻液總重量為基準，可以為0. 01 10%重量。例如，在所述蝕刻液中，所述氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物的含量以所述蝕刻液總重量為基準，可以為0. 05 30重量％。例如，所述氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物的含量以所述蝕刻液總重量為基準，可以為0. 05 20重量％。例如，所述氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物的含量以所述蝕刻液總重量為基準，可以為0. 05 10重量％。例如，所述蝕刻液可以包括所述過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物0. 005 30重量％ ;所述氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物0. 05 30重量％ ；以及水40 99. 945重量％。在所述蝕刻液中，所述過渡金屬可以是在由Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、 Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、鑭族元素及錒族元素
組成的組中選擇的ー種以上。例如，所述過渡金屬可以是Cu。在所述蝕刻液中，所述過渡金屬鹽可以是包括在由Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、鑭族元素及錒
族元素組成的組中選擇的I種以上金屬離子的過渡金屬鹽。在所述蝕刻液中，所述過渡金屬鹽可以是在由CuS04、Cu(NO3)2、CuO, (CH3CO2)2Ciu葡萄糖酸銅(Copper Gluconate)、CuCl、CuCl2、CuF2> Cu(OH)2' Cu2S> Fe (NO3) 3> FeSO4'Ni (NO3) 2 > NiSO4, AgNO3> Ag2SO4, (CH3CO2) 2Co、(CH3CO2) 2Pd、Pd (NO3)2, Rh (CH3CO2) 2、Rh2O3 等組成的組中選擇的ー種以上。例如，所述過渡金屬鹽可以是CuS04。在所述蝕刻液中，所述含氟無機鹽可以是在KF、LiF, NaF, RbF, CsF, MgF2, NH4F,H2SiF6, NaHF2, NH4F, NH4HF2, NH4BF4, KHF2, A1F3、HBF4 等含氟無機鹽中選擇的ー種以上。所述含氟無機鹽可以與氟酸混合使用。例如，所述蝕刻液可以包括所述銅或銅鹽0. 01 10重量％、所述氟酸或含氟無機鹽0. 05 10重量％、以及水80 99. 94重量％。例如，所述蝕刻液可以包括CuSO4O. 01 10重量％、HF 0. 05 10重量％、以及水
80 99. 94重量％。在使用所述蝕刻液製造的電子元件中，所述本徵半導體層可以是非晶矽。另外，所述摻雜半導體層可以是以n-型摻雜物摻雜的非晶矽。例如，所述摻雜半導體層可以是n+非晶娃(n+a-Si:H)。所述n_型摻雜物可以是最外層電子多於娃的兀素周期表中的5A族兀素。例如，可以是P、As、Sb等。所述n-型摻雜物的摻雜含量可以是不足50摩爾％。使用所述蝕刻液製造的電子元件可以是薄膜電晶體，但並不限於薄膜電晶體，只要是可在本技術領域使用的電子元件，均可使用。所述薄膜電晶體例如可以具有圖If的結構。在圖If中，絕緣基板10可以是玻璃，但並不限於玻璃，可以是例如聚碳酸酷、水晶等，只要是可以在本技術領域用作基板的，均可使用。在圖If中，柵電極2可以是鑰、鋁、鈮、它們的合金等導電性金屬，但並不限於金屬，只要是可以在本技術領域用作電極材料的，均可使用。在圖If中，柵極絕緣層3可以是氮化矽(SiNx)，但並不限於此，只要是可以在本技術領域用作柵電極絕緣層的，均可使用。在圖If中，半導體層4作為非摻雜的本徵半導體層，可以是非晶矽，但並不限於非晶矽，只要是可以在本技術領域用作本徵半導體層的，均可使用。在圖If中，半導體層4在薄膜電晶體中發揮溝道層的作用。在圖If中，歐姆接觸層5a、5b作為以n-型摻雜物摻雜的半導體層，可以是n+非晶矽，但並不限於此，只要是可以在本技術領域執行作為歐姆接觸層的作用的材料，均可使用。本發明另一方面的電子元件製造方法，包括相對於本徵半導體層，有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層的步驟，所述蝕刻步驟中使用的蝕刻液包括過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物；以及氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物。例如，用於所述製造方法的蝕刻液可以包括所述過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物0. 005 30重量％ ;所述氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物0. 05 30重量％ ；以及水40 99. 945重量％。
在用於所述製造方法的蝕刻液中，所述過渡金屬可以是在由Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、鑭族元素以及錒族元素組成的組中選擇的ー種以上。例如，所述過渡金屬可以是Cu。在用於所述製造方法的蝕刻液中，所述過渡金屬鹽可以是包括在由Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、鑭族元素及錒族元素組成的組中選擇的I種以上金屬離子的過渡金屬鹽。在用於所述製造方法的蝕刻液中，所述過渡金屬鹽可以是在由CuS04、Cu(NO3)2、CuO> (CH3CO2)2Cu' 葡萄糖酸銅(Copper Gluconate)、CuCl、CuCl2 > CuF2 > Cu(OH)2' Cu2S>Fe (NO3) 3、FeSO4, Ni (NO3) 2、NiSO4, AgNO3> Ag2SO4, (CH3CO2)2Co' (CH3CO2)2PcU Pd (NO3) 2、Rh(CH3CO2)2, Rh2O3等組成的組中選擇的ー種以上。例如,所述過渡金屬鹽可以是CuS04。在用於所述製造方法的蝕刻液中，所述含氟無機鹽可以是在KF、LiF, NaF, RbF,CsF, MgF2, NH4F, H2SiF6, NaHF2, NH4F, NH4HF2, NH4BF4, KHF2, A1F3、HBF4 等的含氟無機鹽中選擇的ー種以上，可以與氟酸混合使用。例如，用於所述製造方法的蝕刻液可以包括所述銅或銅鹽0. 01 10重量％、所述氟酸或含氟無機鹽0. 05 10重量％、以及水80 99. 94重量％。例如，用於所述製造方法的蝕刻液可以包括CuSO4O. 01 10重量％、HF0. 05 10
重量％、以及水80 99. 94重量％。在所述電子元件製造方法中，所述本徵半導體層可以是非晶矽。另外，所述摻雜半導體層可以是以n-型摻雜物摻雜的非晶矽。例如，所述摻雜半導體層可以是n+非晶矽(n+a-Si:H)。所述n-型摻雜物可以是最外層電子多於矽的元素周期表中的5A族元素。例如，可以是P、As、Sb等。所述n-型摻雜物摻雜的含量可以不足50摩爾％。利用所述電子元件製造方法製造的電子元件可以是薄膜電晶體，但並不限於薄膜電晶體，只要是可以在本技術領域使用的電子元件，均可使用。所述電子元件ー實施方式的薄膜電晶體的製造方法，在所述蝕刻步驟之前可以包括在絕緣基板上配置柵電極的步驟；在所述柵電極上依次配置絕緣層、本徵半導體層及摻雜半導體層的步驟；以及在所述摻雜半導體層上配置相互隔離的漏電極及源電極的步驟。
關於在所述絕緣基板上配置柵電極的步驟，可以是在絕緣基板上形成金屬膜之後，蝕刻所述金屬膜而進行。關於在所述柵電極上依次配置絕緣層、本徵半導體層及摻雜半導體層的步驟，可以是利用濺射、化學氣相沉積、物理氣相沉積等方法依次形成所述層而進行。關於在所述摻雜半導體層上配置相互隔離的漏電極及源電極的步驟，可以是在所述摻雜半導體層上形成金屬膜後，只使所述金屬膜進行局部蝕刻而進行。所述蝕刻可以通過溼式蝕刻進行。 參照圖Ia至If，具體說明所述薄膜電晶體的製造方法的ー實施方式。如圖I所示，首先，在絕緣基板10上形成金屬膜2。所述金屬膜2可以是AlNd系的金屬膜。為保護所述金屬膜2，可以追加形成鑰金屬膜，但在附圖中未示出。所述金屬膜2的形成，例如可以以濺射方式沉積。接著，在所述絕緣基板10的全部區域上形成光刻膠膜後，進行曝光、顯影及蝕刻エ序，如圖Ib所示，形成柵電極2。連接於所述柵電極2的柵極布線和柵極焊盤也同時形成，但附圖中未不出。所述柵電極形成後，如圖Ic所示，在所述絕緣基板10的全部區域，依次形成柵極絕緣膜3、本徵半導體層4、摻雜半導體層5。接著，按照光刻エ序進行蝕刻，在所述柵電極上形成溝道層4。在所述溝道層4上，留有摻雜半導體層5。接著，如圖Id所不,在所述摻雜半導體層5上沉積金屬膜6。接著，如圖Ie所示，對所述金屬膜6進行溼式蝕刻，形成隔離的源/漏電極6a、6b。接著，如圖If所示，使用上述的本發明的ー實施方式的蝕刻液，相對於本徵半導體層4，有選擇地只蝕刻摻雜半導體層5，使本徵半導體層4露出。
具體實施例方式以下列舉實施例，進ー步詳細說明本發明。首先申明，以下實施例中顯示的構成是用於幫助理解發明，無論在任何情況下，並非要把本發明的技術範圍限定於在實施例中提出的實施形態。(蝕刻液組合物製造)實施例I至4及比較例I本發明的蝕刻液組合物的實施例I至16及比較例I的蝕刻液，如下表I所示進行製造。實施例I至16及比較例I的組分顯示於表I中。在以下表I中，把過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物稱為第一成份，把氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物稱為第二成份。在實施例I中使用的第一成份為CuSO4,第二成份為氟酸(HF)。在實施例2中使用的第一成份為Cu(NO3)2，第二成份為氟酸。在實施例3中使用的第一成份為Fe (NO3) 3、第二成份為氟酸。在實施例4中使用的第一成份為AgSO4、第二成份為氟酸。在實施例5中使用的第一成份為(CH3CO2)2Ciu第二成份為KF。在實施例6中使用的第一成份為CuCl2、第二成份為LiF。在實施例7中使用的第一成份為CuF2、第二成份為NaF。在實施例8中使用的第一成份為FeSO、第二成份為NH4F。
在實施例9中使用的第一成份為Ni (NO3)2、第二成份為H2SiF6。在實施例10中使用的第一成份為(CH3CO2)2Co,第二成份為NaHF2。在實施例11中使用的第一成份為(CH3CO2)2PcU第二成份為NH4HF2。在實施例12中使用的第一成份為Pd (NO3)2、第二成份為NH4BF4。在實施例13中使用的第一成份為Rh (CH3CO2)2、第二成份為KHF2。、在實施例14中使用的第一成份為AgNO3、第二成份為A1F3。在實施例15中使用的第一成份為Cu2S、第二成份為HBF4。在實施例16中使用的第一成份為NiSO4、第二成份為MgF2。表I
權利要求
1.一種蝕刻液，其為相對於本徵半導體層有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層的蝕刻液，其包括 過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物；以及 氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物。
2.根據權利要求I所述的蝕刻液，其包括 所述過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物0. 005 30重量％ ； 所述氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物0. 05 30重量％ ；以及餘量的水。
3.根據權利要求I所述的蝕刻液，所述過渡金屬是在由Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、鑭族元素及錒族元素組成的組中選擇的I種以上。
4.根據權利要求I所述的蝕刻液，所述過渡金屬鹽是在由CuS04、Cu(N03)2、CuO、(CH3CO2) 2Cu、葡萄糖酸銅、CuCl、CuCl2, CuF2, Cu (OH) 2、Cu2S、Fe (NO3) 3、FeSO4' Ni (NO3) 2、NiSO4'AgNO3> Ag2SO4, (CH3CO2) 2Co、(CH3CO2) 2Pd、Pd (NO3) 2、Rh (CH3CO2) 2 及 Rh2O3 組成的組中選擇的 I種以上。
5.根據權利要求I所述的蝕刻液，所述含氟無機鹽是在由KF、LiF、NaF、RbF、CsF、NH4F、NH4F HF、HBF4及H2SiF6組成的組中選擇的I種以上。
6.根據權利要求I所述的蝕刻液，其包括銅或銅鹽0.01 10重量％、氟酸或含氟無機鹽0. 05 10重量％、以及水80 99. 94重量％。
7.根據權利要求I所述的蝕刻液，其包括CuS040.01 10重量％、HF0. 05 10重量％、以及水80 99. 94重量％。
8.根據權利要求I所述的蝕刻液，所述本徵半導體層為非晶矽。
9.根據權利要求I所述的蝕刻液，所述摻雜半導體層是以n-型摻雜物摻雜的非晶矽。
10.根據權利要求I所述的蝕刻液，所述電子元件為薄膜電晶體。
11.一種電子元件製造方法，其包括相對於本徵半導體層有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層的步驟，所述蝕刻步驟中使用的蝕刻液包括 過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物；以及 氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物。
12.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述蝕刻液包括 所述過渡金屬、過渡金屬鹽或它們的混合物0. 005 30重量％ ； 所述氟酸、含氟無機鹽或它們的混合物0. 05 30重量％ ;以及餘量的水。
13.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述過渡金屬是在由Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Au、Hg、鑭族元素及錒族元素組成的組中選擇的I種以上。
14.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述過渡金屬鹽是在由CuS04、Cu (NO3) 2、CuO、(CH3CO2)2Ciu葡萄糖酸銅、CuCl、CuCl2、CuF2、Cu (OH)2, Cu2S, Fe(NO3)3' FeSO4'Ni (NO3) 2、Ni SO4、AgNO3、Ag2S04、(CH3CO2)2Co' (CH3CO2)2PcU Pd (NO3)2'Rh(CH3CO2)2 及 Rh2O3 組成的組中選擇的I種以上。
15.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述含氟無機鹽是在由KF、LiF、NaF、RbF、CsF、NH4F, NH4F HF、HBF4及H2SiF6組成的組中選擇的I種以上。
16.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述蝕刻液包括銅或銅鹽0.01 10重量％、氟酸或含氟無機鹽0. 05 10重量％、以及水80 99. 94重量％。
17.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述蝕刻液包括=CuSO4O.01 10重量％、HF 0. 05 10重量％、以及水80 99. 94重量％。
18.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述本徵半導體層為非晶矽。
19.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述摻雜半導體層是以n-型摻雜物摻雜的非晶矽。
20.根據權利要求11所述的電子元件製造方法，所述電子元件為薄膜電晶體。
21.根據權利要求20所述的電子元件製造方法，在所述蝕刻步驟之前包括在絕緣基板上配置柵電極的步驟；在所述柵電極上依次配置絕緣層、本徵半導體層及摻雜半導體層的步驟；以及在所述摻雜半導體層上配置相互隔離的漏電極及源電極的步驟。
全文摘要
本發明提供一種蝕刻液，是相對於本徵半導體層有選擇地蝕刻配置於電子元件的金屬電極與所述本徵半導體層之間的摻雜半導體層的蝕刻液，包括過渡金屬和/或過渡金屬鹽；以及氟酸和/或含氟無機鹽。
文檔編號H01L21/306GK102666780SQ201080058576
公開日2012年9月12日 申請日期2010年12月14日 優先權日2009年12月24日
發明者具炳秀, 崔正憲, 曺三永, 樸貴弘, 李期範 申請人:株式會社東進世美肯