用於金屬氧化物層的蝕刻劑組合物的製作方法
2023-05-09 12:56:06
用於金屬氧化物層的蝕刻劑組合物的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種用於金屬氧化物層的蝕刻劑組合物。所述用於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-透明的氧化物半導體，且製備簡單，容易保管。
【專利說明】用於金屬氧化物層的蝕刻劑組合物
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於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(透明的氧化物半導體)。
【背景技術】
[0002]薄膜電晶體(TFT)用於大量的用途，特別地，用於顯示器領域中的開關器件和驅動器件。
[0003]在主要由液晶顯示器(IXD)構成的TV (電視機)面板的最近的環境下，有機發光顯示器在TV中的用途也在高速發展。TV顯示器的技術發展正日益滿足市場(消費者的)需求。市場需求可包括大型TV或數字信息顯示器(DID)、低價、高清晰度(即，圖像質量)(如，運動圖像表達、高解析度、亮度、對比度範圍、色彩再現)等。為了滿足上述這樣的需求，需要改良的TFT，該TFT適用於具有優異的性能的同時增加基板(如，玻璃)尺寸的顯示器的開關和驅動器件。[0004]非晶矽薄膜電晶體(下文稱為「a-Si TFT」)被用作顯示器的開關和驅動器件。這是在本領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於2m的大型基板上。然而，根據增加顯示器的尺寸和實現顯示器的高清晰度的趨勢，也需要高的器件性能，使得大約0.5cm2/Vs的遷移率的現有a-Si TFT會達到其能力的極限。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以及製造該TFT的技術。
[0005]與a-Si TFT相比，具有極佳性能的多晶矽薄膜電晶體(下文稱為「poly-Si TFT」)通常具有數十至數百cm2/Vs的高的遷移率，因此展現出適用於高清晰度顯示器的能力，這利用現有的a-Si TFT難以實現。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題。然而，與a-Si TFT相比，對於製造poly-Si TFT，需要更加複雜的工藝，會增加poly-Si TFT的附加成本。從而，儘管前述poly-Si TFT適宜應用於諸如OLED(有機發光二極體)的產品或適於實現高清晰度的顯示器，但是poly-Si TFT在成本方面不如現有的a-Si TFT，因此，poly-Si TFT在其應用中受到限制。與此同時，對於poly-Si TFT而言，由於技術問題(如，製造設備的限制、差的均勻性等)，利用尺寸大於Im的大型基板的製造工藝實際上還未實現，因此，使得poly-Si TFT在TV產品中難以應用。
[0006]因此，仍需要同時具有a-Si TFT和poly-Si TFT的優點的新的TFT技術，對於該技術的研究正在積極地進行。該技術的代表性示例為氧化物半導體器件。
[0007]當前極受關注的一種氧化物半導體器件為基於氧化鋅的薄膜電晶體。已引入了基於氧化鋅的材料(氧化鋅、In-Zn氧化物、和摻雜有Ga、Mg、Al、Fe等的In-Zn氧化物)。基於ZnO的半導體器件可以由低溫工藝製成，且處於非晶相，從而具有容易增加其面積的優點。另外，基於氧化鋅的半導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，多晶矽)。近年來，已開展了對於具有高遷移率的氧化物半導體材料層(即，薄膜電晶體的溝道區域中的基於氧化鋅的材料層)的使用的研究。
[0008]韓國專利公開申請N0.2012-60395公開了一種用於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。
【發明內容】
[0009]因此，本發明的目的是提供一種用於快速且均勻地蝕刻金屬氧化物層(透明的氧化物半導體)的蝕刻劑組合物。
[0010]為了實現上面的目的，本發明提供了下列內容。
[0011](I)用於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，所包括的硝酸的量為I重量％至15重量％。
[0013]( 3)根據上文(I)的蝕刻劑組合物，其中，以所述蝕刻劑組合物的總重量計，所包括
的鹽酸的量為5重量％至20重量％。
[0014] (4)根據上文(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比例是1:3至3:1。
[0015](5)根據上文(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或大於O的整數或素數)。
[0019](6)根據上文(I)的蝕刻劑組合物，還包括選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、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(透明的氧化物半導體)。
[0021]與用於金屬氧化物層的現有蝕刻劑組合物相比，本發明的蝕刻劑組合物具有硝基鹽酸(「王水」)形式，且製備簡單，容易保管。
【具體實施方式】
[0022]本發明公開了一種用於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(透明的氧化物半導體)，且製備簡單，容易保管。
[0023]下文將詳細描述本發明。
[0024]本發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定的範圍內，在該預定範圍內，硝酸可以起主氧化劑的作用，則硝酸的含量沒有特別限制，然而，以蝕刻劑組合物的總重量計，硝酸的含量範圍可以從I重量％至15重量％,優選從5重量％至10重量％。如果以蝕刻劑組合物的總重量計,所包括的硝酸的含量為I重量％至15重量％，則可以以適當的蝕刻速率充分地進行蝕刻，而沒有留下殘留物。另外，由於未出現過度蝕刻，故存在的優點是:不會產生由於化學損壞而使光刻膠、下層的柵極導線和源極/漏極導線等變形或缺乏。
[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定的範圍內，則鹽酸的含量沒有特別限制，在該預定範圍內，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，鹽酸的含量範圍可以從5重量％至20重量％,優選從8重量％至15重量％。如果以蝕刻劑組合物的總重量計,所包括的鹽酸的含量為5重量％至20重量％，則可以以適當的蝕刻速率充分地進行蝕刻，而沒有留下殘留物。另外，由於未出現過度蝕刻，故存在不會導致由於化學損壞而使下層的柵極導線和源極/漏極導線等變形或缺乏的優點。
[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有特別限制，然而，該含量比可以在1:3至3:1 (重量比)內，優選1:2.5至2.5:1。如果硝酸與鹽酸的含量比(以重量計)滿足上述範圍，則可以快速且均勻地進行蝕刻，從而是有利的。
[0030]根據本發明的用於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]只要表面活性劑對本發明的蝕刻劑組合物是抗性的，則表面活性劑沒有特別限制，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使用或以其中兩種或兩種以上的組合方式使用。優選地，對甲苯磺酸鈉、苯磺酸、含有具有I個至6個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，可使用對甲苯磺酸鈉。
[0033]根據本發明的用於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作為餘量加入的水，從而在為了其特定的要求適當地採用前述組分之後，調整總體的構成組分。優選地，將前述組分的含量控制在上述範圍內。
[0034]在此加入的水的種類沒有特別限制，但可以為去離子蒸餾水，優選為用於半導體工藝的具有電阻係數為18ΜΩ.cm或大於18ΜΩ.cm的去離子蒸餾水。
[0035]可選地，本發明的蝕刻劑組合物還可以包括如蝕刻調節劑、螯合劑、緩蝕劑、pH調節劑等的添加劑中的至少一種。
[0036]本發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分別獨立地選自鋅(Zn)、鈦(Ti)、鎘(Cd)、鎵(Ga)、銦(In)、錫(Sn)、鉿(Hf )、錯(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或大於O的整數或素數)。
[0040]特別地，上述所製備的本發明的用於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(透明的氧化物半導體)。
[0041]另外，本發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型材料，以露出金屬氧化物層的一部分；和(111)使用本發明的蝕刻劑組合物蝕刻被露出的金屬氧化物層。
[0042]根據本發明的蝕刻方法，光反應型材料優選為任何常規的光刻膠材料，該材料可通過常規的曝光和顯影工藝選擇性地保留。
[0043]另外，本發明提供了一種製備用於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線；(C)在柵極絕緣層上形成由金屬氧化物半導體構成的活性層；(d)在金屬氧化物半導體層上形成源極和漏極導線jp(e)形成與漏極導線連接的像素電極。
[0044]該(C)過程可包括在柵極絕緣層上形成金屬氧化物半導體層，然後使用本發明的蝕刻劑組合物蝕刻該金屬氧化物半導體層。
[0045]用於液晶顯示器的陣列基板可以為薄膜電晶體(TFT)陣列基板。在該方面，用於液晶顯示器的陣列基板可以具有使用本發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明，將描述優選的實施方式。然而，本領域的技術人員可以理解，這樣的實施方式被提供用於示例的目的而不特別限制所附的權利要求書，各種變型和變動是可行的而不脫離本發明的範圍和精神，並且這樣的變型和變動充分地被包括在如所附的權利要求書限定的本發明中。
[0047]實施例
[0048]實施例1至實施例8和比較實施例1至比較實施例3
[0049]通過使用列於表1中相應的含量(重量％)的組分和加入餘量的水，製備用於金屬氧化物層的蝕刻劑組合物。
[0050][表 1]
【權利要求】
1.一種用於金屬氧化物層的蝕刻劑組合物，包括:硝酸HNO3 ;鹽酸HCl ;和水。
2.根據權利要求1所述的組合物，其中，以所述蝕刻劑組合物的總重量計，所包括的硝酸的量為I重量％至15重量％。
3.根據權利要求1所述的組合物，其中，以所述蝕刻劑組合物的總重量計，所包括的鹽酸的量為5重量％至20重量％。
4.根據權利要求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比例是 1:3 至 3:1。
5.根據權利要求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或大於O的整數或素數)。
6.根據權利要求1所述的組合物，還包括選自陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、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】C09K13/04GK103911157SQ201310659872
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】權五炳, 金童基, 田玹守 申請人:東友精細化工有限公司