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CN118814167A - 一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液及其制备方法和蚀刻方法 - Google Patents

一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液及其制备方法和蚀刻方法 Download PDF

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CN118814167A CN202410821015.8A CN202410821015A CN118814167A CN 118814167 A CN118814167 A CN 118814167A CN 202410821015 A CN202410821015 A CN 202410821015A CN 118814167 A CN118814167 A CN 118814167A
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李闯
张红伟
黄海东
胡天齐
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Sichuan Heshengda Electronic Technology Co ltd
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Jiangsu Heda Electronic Technology Co ltd
Sichuan Heshengda Electronic Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液及其制备方法和蚀刻方法，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：氧化剂3‑12％；有机酸螯合剂5‑11％；表面活性剂0.5‑2％；去离子水余量；所述有机酸螯合剂包括丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸、甘氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸中的任意一种或至少两种的组合。本发明提供的蚀刻液具有较长的铜寿命，具有较高的稳定性，并且解决了铜钼膜层十分常见的倒角问题。

Description

一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液及其制备方法和蚀刻方法
技术领域
本发明属于铜钼层结构蚀刻技术领域，涉及一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液及其制备方法和蚀刻方法。
背景技术
铜钼作为目前TFT(薄膜晶体管)显示面板的主流膜层结构，开发环境友好，长寿命的蚀刻液十分重要。
目前用于铜钼膜层的蚀刻液配方组成比较复杂，通常包含有机酸、有机碱、pH调节剂、稳定剂、抑制剂等；同时为了防止倒角的出现，通常的解决方案是加入含磷物质，但含磷物质的加入对环境极不友好。
例如，CN109234736A公开了一种高寿命铜钼蚀刻液，包括：蚀刻液母液以及蚀刻液子液；所述蚀刻液母液的主要成分包括过氧化氢、调节剂、稳定剂、有机酸、抑制剂以及pH调节剂，余量为去离子水；所述蚀刻液子液的主要成分包括溶解剂、所述有机酸、所述抑制剂以及所述稳定剂。该发明所提供的高寿命铜钼蚀刻液及蚀刻方法，通过向一定铜离子浓度的蚀刻溶液中加入溶解剂、有机酸、抑制剂以及稳定剂的组合物，进一步延长了蚀刻液的使用寿命，更进一步提高了蚀刻品质的稳定性。但该发明的蚀刻液的配方组成比较复杂。
因此，在本领域中，期望开发一种用于铜钼结构的蚀刻液，其配方简单，能够防止倒角的出现，同时具有良好的稳定性，寿命较长。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液及其制备方法和蚀刻方法。本发明通过有机酸螯合物的复配，摒弃了含磷化合物、抑制剂、pH调节剂的加入，环境友好，并且解决了铜钼膜层十分常见的倒角问题，同时具有良好的稳定性。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
所述有机酸螯合剂包括丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸、甘氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸中的任意一种或至少两种的组合。
本发明提供的长寿命蚀刻液包括氧化剂、有机酸螯合剂、表面活性剂、去离子水的组合，通过特定组分的筛选和协同复配，尤其是有机酸螯合剂的引入，使得该蚀刻液具有较长的铜寿命，具有较高的稳定性，并且解决了铜钼膜层十分常见的倒角问题。本发明加入的特定的有机酸螯合剂，其具有很好的络合能力，可以有效提高蚀刻液的铜寿命和稳定性。
现有的技术方案中一般还需要添加其他的pH调节剂，但是本发明只需要通过氧化剂、有机酸螯合剂、表面活性剂的组合，不需要加入其他的pH调节剂，即可以达到相同甚至更好的效果。
在本发明中，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，氧化剂的用量可以为3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，有机酸螯合剂的用量可以为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，表面活性剂的用量可以为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
在本发明中，所述去离子水的用量为余量，即所述去离子水的用量为使得所有组分的重量百分比之和为100％。
在本发明中，所述长寿命蚀刻液中的“长寿命”指的是采用该蚀刻液对铜钼结构进行蚀刻，铜寿命为7000-14000ppm。
优选地，所述有机酸螯合剂还包括亚胺二乙酸、硝基三乙酸、乙二胺四乙酸、三氯乙酸、丙二酸、苹果酸、丁二酸、柠檬酸、乙酸、乙醇酸、酒石酸、顺丁烯二酸中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述氧化剂包括双氧水和/或过硫酸盐。
优选地，所述表面活性剂包括醇类化合物和/或醚类化合物。
优选地，所述醇类化合物包括一元醇、二元醇、三元醇中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述醇类化合物包括1,2-丙二醇和/或丙三醇。
优选地，所述醚类化合物包括乙二醇丁醚、甲基叔丁醚、乙醚、丙二醇甲醚中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的长寿命蚀刻液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
将配方量的氧化剂、有机酸螯合剂、表面活性剂以及去离子水混合，得到所述长寿命蚀刻液。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
将配方量的有机酸螯合剂、表面活性剂、氧化剂以及去离子水依次加入容器中，搅拌均匀，得到所述长寿命蚀刻液。
第三方面，本发明提供一种使用如第一方面所述的长寿命蚀刻液蚀刻铜钼金属膜层的方法，包括以下步骤：
(1)提供一基板，所述基板的膜层为铜钼金属膜层；
(2)使用所述长寿命蚀刻液对所述铜钼金属膜层进行蚀刻；
优选地，所述蚀刻的温度为30-35℃，例如30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的长寿命蚀刻液包括氧化剂、有机酸螯合剂、表面活性剂、去离子水的组合，通过特定组分的筛选和协同复配，尤其是有机酸螯合剂的引入，使得该蚀刻液具有较长的铜寿命，具有较高的稳定性，并且解决了铜钼膜层十分常见的倒角问题。
附图说明
图1为实施例4蚀刻结束后试片的SEM图的正视图。
图2为实施例4蚀刻结束后试片的SEM图的俯视图。
图3为对比例3蚀刻结束后试片的SEM图的正视图。
图4为对比例3蚀刻结束后试片的SEM图的俯视图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为柠檬酸(3％)和甘氨酸(6％)的组合，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法包括以下步骤：
将配方量的氧化剂、有机酸螯合剂、表面活性剂以及去离子水混合，得到所述长寿命蚀刻液。
实施例2
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为乙醇酸(2.5％)和丙氨酸(7.5％)的组合，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法同实施例1。
实施例3
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为丙二酸(5％)和苯丙氨酸(5％)的组合，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法同实施例1。
实施例4
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为丙二酸(3.5％)和精氨酸(7.5％)的组合，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法同实施例1。
实施例5
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为丙二酸(3.5％)和精氨酸(7.5％)的组合，表面活性剂为乙二醇丁醚。
制备方法同实施例1。
实施例6
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为乙醇酸(2.5％)和丙氨酸(7.5％)的组合，表面活性剂为乙二醇丁醚。
制备方法同实施例1。
实施例7
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为乙醇酸(2.5％)和甘氨酸(7.5％)的组合，表面活性剂为乙二醇丁醚。
制备方法同实施例1。
实施例8
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为丙二酸(3％)、甘氨酸(7.5％)和色氨酸(0.5％)的组合，表面活性剂为乙二醇丁醚。
制备方法同实施例1。
实施例9
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为丙二酸(3％)、甘氨酸(7.5％)和色氨酸(0.5％)的组合，表面活性剂为丙三醇。
制备方法同实施例1。
实施例10
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为丙二酸(3.5％)、丙氨酸(6％)和色氨酸(0.5％)的组合，表面活性剂为丙三醇。
制备方法同实施例1。
实施例11
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为柠檬酸(4％)和甘氨酸(7％)的组合，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法同实施例1。
实施例12
在本实施例中提供一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机酸螯合剂为柠檬酸(2％)和甘氨酸(3％)的组合，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法同实施例1。
对比例1
在本对比例中提供一种用于铜钼结构的蚀刻液，所述蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机碱为异丙醇胺，有机酸螯合剂为柠檬酸，金属缓蚀剂为3-氨基-1,2,4-三唑，表面活性剂为1,2-丙二醇。
将配方量的氧化剂、有机碱、有机酸螯合剂、金属缓蚀剂、表面活性剂以及去离子水混合，得到所述蚀刻液。
对比例2
在本对比例中提供一种用于铜钼结构的蚀刻液，所述蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机碱为三乙醇胺，有机酸螯合剂为乙醇酸，金属缓蚀剂为3-氨基-1,2,4-三唑，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法同对比例1。
对比例3
在本对比例中提供一种用于铜钼结构的蚀刻液，所述蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
其中，氧化剂为双氧水，有机碱为二乙氨基丙胺，有机酸螯合剂为丙二酸，金属缓蚀剂为3-氨基-1,2,4-三唑，表面活性剂为1,2-丙二醇。
制备方法同对比例1。
对比例4
本对比例与实施例1不同之处仅在于，将甘氨酸替换为等重量的柠檬酸，即，本对比例的有机酸螯合剂仅包括柠檬酸。
为了评估本发明实施例及对比例提供的蚀刻液的效果，将沉积有钼单膜和铜金属膜、图案形成完毕的试片放入蚀刻液中，经过2分钟后用水清洗，然后干燥，进行蚀刻特性的蚀刻评价。使用扫描电子显微镜观察蚀刻后铜和钼膜的蚀刻特性，若没有出现倒角、残留以及其他缺陷，则判定为良好；若出现了倒角、残留或其他缺陷，则判定为较差。
测试结果如表1所示：
表1
蚀刻温度(℃) 蚀刻特性 铜寿命(ppm) taper(O) 倒角
实施例1 32 良好 8000 53-60 无
实施例2 31 良好 7000 40-49 无
实施例3 30 良好 9000 51-57 无
实施例4 32 良好 14000 45-52 无
实施例5 32 良好 14000 35-42 无
实施例6 33 良好 8000 41-50 无
实施例7 31 良好 10000 46-53 无
实施例8 30 良好 10000 56-62 无
实施例9 32 良好 12000 35-41 无
实施例10 32 良好 12000 48-55 无
实施例11 31 良好 10000 31-40 无
实施例12 31 良好 7000 35-43 无
对比例1 31 较差 6000 40-48 有
对比例2 30 较差 8000 47-56 有
对比例3 30 较差 8000 31-37 有
对比例4 32 较差 5000 40-48 有
由表1可以看出，采用本发明实施例提供的蚀刻液对铜钼金属膜层进行蚀刻，蚀刻特性均良好，无倒角、无残留、并且无其他缺陷，而且与现有的蚀刻液相比，具有相当或更长的铜寿命(7000-14000ppm)。
采用对比例1-4提供的蚀刻液对铜钼金属膜层进行蚀刻，均出现了倒角，蚀刻特性较差。
实施例4蚀刻结束后试片的SEM图的正视图、俯视图分别如图1和图2所示，从图2可以看出，试片上无钼金属的残留。
对比例3蚀刻结束后试片的SEM图的正视图、俯视图分别如图3和图4所示，从图4可以看出，蚀刻后出现倒角的同时，还有明显的钼金属残留。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的用于铜钼结构的长寿命蚀刻液及其制备方法和蚀刻方法，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种用于铜钼结构的长寿命蚀刻液，其特征在于，所述长寿命蚀刻液按照重量百分比计，包括如下组分：
所述有机酸螯合剂包括丙氨酸、谷氨酸、氨基丁酸、甘氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸中的任意一种或至少两种的组合。
2.根据权利要求1所述的长寿命蚀刻液，其特征在于，所述有机酸螯合剂还包括亚胺二乙酸、硝基三乙酸、乙二胺四乙酸、三氯乙酸、丙二酸、苹果酸、丁二酸、柠檬酸、乙酸、乙醇酸、酒石酸、顺丁烯二酸中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的长寿命蚀刻液，其特征在于，所述氧化剂包括双氧水和/或过硫酸盐。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的长寿命蚀刻液，其特征在于，所述表面活性剂包括醇类化合物和/或醚类化合物。
5.根据权利要求4所述的长寿命蚀刻液，其特征在于，所述醇类化合物包括一元醇、二元醇、三元醇中的任意一种或至少两种的组合。
6.根据权利要求4或5所述的长寿命蚀刻液，其特征在于，所述醇类化合物包括1,2-丙二醇和/或丙三醇。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的长寿命蚀刻液，其特征在于，所述醚类化合物包括乙二醇丁醚、甲基叔丁醚、乙醚、丙二醇甲醚中的任意一种或至少两种的组合。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的长寿命蚀刻液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将配方量的氧化剂、有机酸螯合剂、表面活性剂以及去离子水混合，得到所述长寿命蚀刻液。
9.一种使用如权利要求1-7中任一项所述的长寿命蚀刻液蚀刻铜钼金属膜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提供一基板，所述基板的膜层为铜钼金属膜层；
(2)使用所述长寿命蚀刻液对所述铜钼金属膜层进行蚀刻。
10.根据权利要求9所述的蚀刻铜钼金属膜层的方法，其特征在于，所述蚀刻的温度为30-35℃。
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