[发明专利]用于形成薄膜晶体管液晶显示装置中的电路的蚀刻剂组合物

说明书

相关专利申请的交叉引用 

本申请要求2007年9月18日向韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2007-0094671的权益，其公开的内容在此全部引作参考。 

背景技术

1.技术领域

本发明涉及一种用于蚀刻金属层的蚀刻剂组合物，所述金属层用于形成薄膜晶体管液晶显示装置(TFT-LCD)的电极，更具体地，涉及一种提供单步法湿式蚀刻Mo/AlNd双层或Mo/Al/Mo三层的优异蚀刻剖面(etching profile)而没有底切现象(undercut phenomena)和突出现象(protrusion phenomena)的蚀刻剂组合物，所述Mo/AlNd双层或Mo/Al/Mo三层用于形成栅极、源极和漏极。 

2.相关技术描述 

液晶显示(LCD)装置具有较高的分辨率，从而能够显示生动的图象。另外，LCD装置能耗较低。进一步地，LCD装置可以做得很薄。由于具有这些优点，LCD装置在平板显示装置中受到了极大的关注。LCD装置通过诸如薄膜晶体管(TFT)的电路来驱动。一般而言，TFT-LCD装置在显示屏幕形成象素。在TFT-LCD装置中，TFT用作开关装置。TFT-LCD通过在基底上排布的TFT基板和与TFT基板相对的滤色片基板之间填充液晶材料来形成。制造TFT-LCD的方法包括形成TFT基板、滤色片、液晶盒和模块。为了获得准确而生动的显示图象，TFT基板和滤色片的精密制造非常重要。 

在形成TFT基板时，通常，用Al或Al合金形成TFT的栅极、源极和漏极。具体地，将Mo、Al、Mo与Al的组合、Mo的合金和Al的合金沉积在基板上。例如，在基板上形成诸如Mo/AlNd双层或Mo/Al/Mo三层的金属层。为了在这些金属层中形成所需的电路，该金属层需要根据电路图案进行蚀刻。 由于在TFT基板上形成了许多薄膜层，这些薄膜之间可能发生所不希望的短路。为了防止短路的发生，被蚀刻金属层的切面，即蚀刻剖面，应为渐变的锥形。渐变锥形的蚀刻剖面是指这些薄膜层的剖面具有均匀的倾斜度，且底部大于顶部的剖面。如果蚀刻剖面是逐渐倾斜和逐渐减小的，金属层间的台阶将减少。如果栅极金属层的蚀刻图案不均一且不精确，TFT-LCD图象的分辨率将下降，色彩将会不精确。 

蚀刻方法的例子包括湿式蚀刻和干式蚀刻。湿式蚀刻是一种在所有方向均发生蚀刻的各向同性蚀刻工艺。因此，湿式蚀刻工艺无法用于形成尺寸为3μm或以下的结构。另外，湿式蚀刻所用的蚀刻剂和去离子水昂贵。然而，由于无需高度真空状态，湿式蚀刻工艺又是不昂贵的，且能够得到相对掩模和基板的优异蚀刻选择性。为形成Al合金电极，广泛应用含有磷酸、硝酸、醋酸的混合酸蚀刻剂。在这种混合酸蚀刻剂中，硝酸使Al氧化且形成铝氧化物，使Mo氧化且形成钼氧化物；醋酸作缓冲剂，控制蚀刻反应速率；磷酸使Al氧化物和Mo氧化物溶解。然而，磷酸昂贵，且粘度较高。 

干式蚀刻是一种各向异性蚀刻工艺，能够用于形成尺寸为3um或以下的结构。然而，干式蚀刻需要使用昂贵的真空设备，且选择率较低。 

一般而言，进行一次湿式蚀刻工艺不足以获得优异的蚀刻剖面，也就是说，没有出现底切现象的锥形蚀刻剖面。底切现象是指例如底部Al金属层蚀刻程度超过顶部Mo金属层的情况。为了克服底切现象，需要进一步使用干式蚀刻工艺，以蚀刻突出的顶部Mo层。然而，这种方法延长了制造过程，提高了制造成本，从而导致成品率降低。因此，采用具有高选择率的廉价蚀刻剂仅进行一次湿式蚀刻来形成极好蚀刻剖面的方法得到了发展。 

例如，韩国专利申请No.2003-70738公开了一种用于单步法蚀刻Mo/AlNd双层膜的蚀刻剂，所述蚀刻剂含有硝酸、硝酸铁以及作为氧化剂的1-4wt％的HClO₄。然而，HClO₄释放出氯基团Cl^-，会破坏平流层中的臭氧层，因此被认为是一种非环境友好型材料，只能在受限应用范围内使用。另外，HClO₄会在基板上沉淀出不需要的材料例如残余物，因此，HClO₄无法与其它材料一起使用。过氧化氢具有良好的氧化性，适于蚀刻氧化铟锡层。然而，过氧化氢会使蚀刻剂不稳定，缩短蚀刻剂的使用寿命，因此，导致制造成本升高。 

韩国专利No.598418公开了一种蚀刻剂，其中含有10-50wt％的硝酸、5-30wt％的醋酸、0.1-5wt％的含氟化合物和0.1-5wt％的含硼化合物。然而，由于有含氟化合物，会侵蚀作为基板的玻璃；由于有铁基化合物，会发生变暗现象。 

发明概述