CN109778190A - 一种Cu-MoTi蚀刻液 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种Cu‑MoTi蚀刻液，包含：5～30wt％氧化剂、3～15wt％酸和3～15wt％无机盐，余量为去离子水；其中，所述氧化剂选自由过氧化氢和过硫酸组成的群组；所述酸选自由多元羧酸、氨基酸和无机酸组成的群组；以及，所述无机盐选自由磷酸氢二铵和磷酸二氢铵组成的群组。
Description
技术领域
本发明涉及蚀刻液领域，特别涉及一种Cu-MoTi蚀刻液。
背景技术
在TFT-LCD的生产过程中，一般以化学蚀刻防方法形成金属电极。具体来说，首先对金属层表面的光阻进行图案化以定义光阻层，然后通过化学药品腐蚀掉未被所述光阻层保护的区域，再将所述光阻层剥离，完成金属层的图案化制程。常用的金属导线一般由多层合金组成，例如铜/钼(Cu-Ti)，铜/钼-钛合金(Cu-MoTi)，铜/钛(Cu-Ti)结构。
其中，传统用于铜/钼-钛合金的蚀刻液均含有F离子。例如，中国专利“钼合金膜及铟氧化膜的蚀刻液组合物”(公开号：CN103890234A)公开了一种用于TFT-LCD像素电极上的钼合金膜、铟氧化膜或钼合金膜和铟氧化膜的多重膜的蚀刻液组合物。所述蚀刻液组合物基于整体组合物总重量包含：5％～25％重量百分比的过氧化氢、0.1％～2％重量百分比的腐蚀抑制剂、0.1％～2％重量百分比的全氟化合物、0.1％～2％重量百分比的全氯化合物、0.1％～5％重量百分比的双氧水稳定剂及使整体组合物的重量百分比达到100％的水。虽然在该蚀刻液中F离子的含量较低，但是此类蚀刻液对玻璃及氧化物半导体(IGZO)的伤害程度很大，限制了金属层图案化制程中重工制程的次数以及BCE结构中IGZO的开发。
因此，我们需要一种新的Cu-MoTi蚀刻液，以解决目前存在的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Cu-MoTi蚀刻液，所述Cu-MoTi蚀刻液不含有F离子，以避免蚀刻液对玻璃及IGZO的伤害，从而扩大金属层图案化制程的应用范围。
为了达到上述目的，本发明首先提供一种Cu-MoTi蚀刻液，包含：5～30wt％氧化剂、3～15wt％酸和3～15wt％无机盐，余量为去离子水。
在一优选实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液包含8～12wt％氧化剂。
在一优选实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液包含5～10wt％酸。
在一优选实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液包含5～10wt％无机盐。
在本发明一实施例中，所述氧化剂含过氧基团的化合物。优选地，所述含过氧基团的化合物为过氧化氢及其衍生物，例如但不限于过氧化氢和过硫酸。
在本发明一实施例中，所述酸选自由多元羧酸、氨基酸和无机酸组成的群组。优选地，所述酸为多元羧酸。
在本发明一实施例中，所述无机盐选自选自磷酸铵盐。优选地，所述选自磷酸铵盐包括磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸铵。并且，更为优选地，所述磷酸铵盐为磷酸磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。
在本发明一优选实施例中，所述多元羧酸包括但不限于苹果酸和柠檬酸，所述氨基酸包括但不限于甘氨酸和丙氨酸，所述无机酸包括但不限于磷酸和硫酸。
在本发明一较佳实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液所包含的所述氧化剂优选为过氧化氢。
在本发明一较佳实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液所包含的所述酸优选为柠檬酸。
在本发明一较佳实施例中，提供一种Cu-MoTi蚀刻液，包含：5～30wt％氧化剂、3～15wt％多元羧酸和3～15wt％无机盐，余量为去离子水；其中所述氧化剂为过氧化氢；所述多元羧酸为柠檬酸；所述无机盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。
在本发明一较佳实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液包含8～12wt％氧化剂，其中所述氧化剂选自由过氧化氢和过硫酸组成的群组。更优选地，所述氧化剂为过氧化氢。
在本发明一较佳实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液包含5～10wt％多元羧酸。更有选地，所述多元羧酸为柠檬酸。
在本发明一较佳实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液包含5～10wt％无机盐，其中所述无机盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。
在本发明一较佳实施例中，提供一种Cu-MoTi蚀刻液，包含：8～12wt％过氧化氢、5～10wt％多元羧酸和5～10wt％无机盐，余量为去离子水；其中所述多元羧酸为苹果酸或柠檬酸；所述无机盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。
在本发明一较佳实施例中，提供一种Cu-MoTi蚀刻液，包含：8～12wt％氧化剂、5～10wt％多元羧酸和5～10wt％无机盐，余量为去离子水；其中所述氧化剂为过氧化氢；所述多元羧酸为柠檬酸；所述无机盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵。
在本发明一实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液还包含0.01～5wt％金属螯合剂，所述金属螯合剂包括氨基羧酸螯合剂、羟基羧酸螯合剂、酒石酸、聚磷酸盐螯合剂和聚羧酸螯合剂。
在本发明一实施例中，所述金属螯合剂包括乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸。
在本发明一实施例中，所述Cu-MoTi蚀刻液还包含0.01～5wt％稳定剂。
在本发明一实施例中，所述稳定剂为苯基脲。
经验证，当过氧化氢浓度低于5wt％时，所述Cu-MoTi蚀刻液寿命较短，不适用于工业生产；而当氧化氢浓度高于30wt％时，所述Cu-MoTi蚀刻液危险程度增加，不利于生产安全。
当需要处理较多玻璃基板时，可以在本发明所述的Cu-MoTi蚀刻液中添加所述金属螯合剂和/或所述稳定剂。
在本发明中，通过氧化剂、多元羧酸和无机盐的合理选择及合理用量，使得各组分间发生协同作用，进而获得了一种制备方法简单、制造成本低廉、无毒副作用且不损伤玻璃及IGZO的Cu-MoTi蚀刻液。该Cu-MoTi蚀刻液可以取代现有的含F蚀刻液，避免了现有蚀刻液对玻璃及IGZO的伤害，从而扩大金属层图案化制程的应用范围。
附图说明
图1A和图1B分别是实施例8所述Cu-MoTi蚀刻液的蚀刻效果镜检图。
具体实施方式
以下，结合具体实施方式，对本发明的技术进行详细描述。应当知道的是，以下具体实施方式仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，而非对本发明的限制。
实施例1.Cu-MoTi蚀刻液
在本实施例中，提供一种Cu-MoTi蚀刻液，包含：5～30wt％氧化剂、3～15wt％酸和3～15wt％无机盐，余量为水。
实施例2.氧化剂的选择及用量优化
在本实施例中，申请人首先对于氧化剂的选择及用量进行优化。考虑到蚀刻工序的成本控制及危险程度的控制，申请人选用了过氧化氢和过硫酸作为氧化剂。
经实验证明：当氧化剂的浓度低于5％时，获得的Cu-MoTi蚀刻液寿命较短；而当氧化剂的浓度高于30％时，得的Cu-MoTi蚀刻液存在操作危险性高的安全隐患。因此，在本实施例中，申请人确定了氧化剂的浓度范围为5～30％。并且，在综合考虑蚀刻效果及制造成本的情况下，确定所述氧化剂选用过氧化氢，用量为8～12％。
实施例3.酸的选择及用量优化
在本实施例中，申请人对于酸的选择及用量进行优化。考虑到蚀刻工序的成本控制及危险程度的控制，申请人选取了多元羧酸、氨基酸或无机酸作为本发明所述Cu-MoTi蚀刻液的组分。在综合考虑安全性及成本后，确定本发明所述Cu-MoTi蚀刻液所包含的酸可以为苹果酸、柠檬酸、磷酸、硫酸或甘氨酸中的一种或几种混合。
经实验证明，柠檬酸可以为蚀刻工艺提供良好的酸性环境，同时还兼具安全性高和成本低的优点。
在综合考虑蚀刻效果及制造成本的情况下，确定柠檬酸的浓度范围为3～15％，优选5～10％。
实施例4.无机盐的选择及用量优化
在本实施例中，申请人对于无机盐的选择及用量进行优化。所述无机盐在本发明所述Cu-MoTi蚀刻液中起到缓冲剂的作用。在综合考虑安全性及成本后，确定本发明所述Cu-MoTi蚀刻液所包含的无机盐选择磷酸铵盐，所述磷酸铵盐包括磷酸氢二铵、磷酸二氢铵和磷酸铵。在综合考虑安全性和制造成本的情况下，确定所述无机盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢铵，浓度范围为3～15％，优选5～10％。
实施例5.优化的Cu-MoTi蚀刻液A
在本实施例中，提供一种经优化的Cu-MoTi蚀刻液A，包含：8～12wt％过氧化氢、5～10wt％柠檬酸和5～10wt％磷酸氢二铵，余量为去离子水。将上述原料混合均匀，即得所述Cu-MoTi蚀刻液。
实施例6.优化的Cu-MoTi蚀刻液B
在本实施例中，提供一种经优化的Cu-MoTi蚀刻液B，包含：8～12wt％过氧化氢、5～10wt％柠檬酸、5～10wt％磷酸氢二铵和0.01～5wt％苯基脲，其中所述苯基脲作为稳定剂。该所述Cu-MoTi蚀刻液B可以用于多枚玻璃基板的蚀刻工艺。
实施例7.优化的Cu-MoTi蚀刻液C
在本实施例中，提供一种经优化的Cu-MoTi蚀刻液C，包含：8～12wt％过氧化氢、5～10wt％柠檬酸、5～10wt％磷酸氢二铵和0.01～5wt％金属螯合剂，所述金属螯合剂选自由氨基羧酸螯合剂、羟基羧酸螯合剂、酒石酸、聚磷酸盐螯合剂和聚羧酸螯合剂组成的群组。该所述Cu-MoTi蚀刻液C可以用于多枚玻璃基板的蚀刻工艺。
实施例8.验证实施例
在本实施例中，提供一种Cu-MoTi蚀刻液，具体制备如下：称取4.8g柠檬酸、13.2g磷酸氢二铵、0.3g苯基脲和200ml质量分数为10％的过氧化氢。将上述原料混合均匀，即得所述Cu-MoTi蚀刻液。
将所述Cu-MoTi蚀刻液应用于Cu-MoTi的蚀刻，获得如图1A和图1B所示的镜检图。如图1A所示的，蚀刻后的Cu-MoTi导线的坡度角形状完好，约为30°。而如图1B所示的，所述Cu-MoTi导线的顶面无钼残留。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种Cu-MoTi蚀刻液，包含：5～30wt％氧化剂、3～15wt％酸和3～15wt％无机盐，余量为去离子水；其中，所述氧化剂选自含过氧基团的化合物，所述无机盐选自磷酸铵盐。
2.如权利要求1所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述含过氧基团的化合物为过氧化氢及其衍生物。
3.如权利要求1所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述磷酸铵盐包括磷酸二氢铵、磷酸氢二铵和磷酸铵。
4.如权利要求1或2所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述酸包括多元羧酸、氨基酸和无机酸。
5.如权利要求4所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述酸为多元羧酸。
6.如权利要求5所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述多元羧酸包括苹果酸和柠檬酸，所述氨基酸包括甘氨酸和丙氨酸，所述无机酸包括磷酸和硫酸。
7.如权利要求1所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述Cu-MoTi蚀刻液还包含0.01～5wt％金属螯合剂，所述金属螯合剂包括氨基羧酸螯合剂、羟基羧酸螯合剂、酒石酸、聚磷酸盐螯合剂和聚羧酸螯合剂。
8.如权利要求6所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述金属螯合剂包括乙二胺四乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸。
9.如权利要求1所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述Cu-MoTi蚀刻液还包含0.01～5wt％稳定剂。
10.如权利要求9所述的Cu-MoTi蚀刻液，其特征在于，所述稳定剂为苯基脲。
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