阅读说明：本技术 基板金属结构蚀刻方法、tft制备方法、tft以及显示装置 (Substrate metal structure etching method, TFT preparation method, TFT and display device ) 是由 吕波 蔡良毅 于 2020-04-08 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种基板金属结构蚀刻方法、TFT制备方法、TFT以及显示装置。所述基板金属结构蚀刻方法包括以下步骤：分别向第一蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻液和第一惰性气体,腐蚀待处理基板上的裸露的第一层金属以及预设厚度的第二层金属,得到第一蚀刻基板；将第一蚀刻基板放置在第二蚀刻设备的腔室内,并分别向第二蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻气体和第二惰性气体,腐蚀第一蚀刻基板上的裸露的剩余的第二层金属,得到蚀刻完成的基板。本申请能够向蚀刻设备灌入惰性气体,降低第一层金属的集氧程度,达到降低第一层金属与第二层金属电偶腐蚀速率。降低因第一层金属与第二层金属之间的介面处第二层金属被腐蚀而导致的第一层金属掏空的现象。(The application relates to a substrate metal structure etching method, a TFT preparation method, a TFT and a display device. The method for etching the metal structure of the substrate comprises the following steps: respectively filling etching liquid and first inert gas into a chamber of first etching equipment, and corroding a first layer of exposed metal and a second layer of metal with a preset thickness on a substrate to be processed to obtain a first etched substrate; and placing the first etching substrate in a cavity of second etching equipment, and respectively filling etching gas and second inert gas into the cavity of the second etching equipment to corrode the exposed residual second layer of metal on the first etching substrate to obtain the etched substrate. The method can pour inert gas into the etching equipment, reduce the oxygen collection degree of the first layer of metal, and reduce the galvanic corrosion rate of the first layer of metal and the second layer of metal. The phenomenon that the first layer of metal is hollowed due to the fact that the second layer of metal is corroded at the interface between the first layer of metal and the second layer of metal is reduced.)

基板金属结构蚀刻方法、TFT制备方法、TFT以及显示装置

技术领域

本申请涉及半导体材料技术领域，特别是涉及一种基板金属结构蚀刻方法、TFT制备方法、TFT以及显示装置。

背景技术

TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)主要应用于计算机、视频终端、通讯及仪器仪表等行业。主要应用领域有笔记本电脑、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、全球卫星定位系统(GPS)、个人数据处理、游戏机、可视电话、便携式VCD、DVD及其它一些便携装置。经过不断的发展创新，TFT-LCD迅速成长为主流显示器。

随着人们对大尺寸、高分辨率LCD以及低成本的追求，大尺寸玻璃基板和大尺寸的设备的投入势在必行。为了克服大尺寸玻璃基板的布线和RC延迟等问题，例如，采用铜(Cu)金属导线代替原来的铝(AL)金属导线，能够得到更低的电阻率，而被业界广泛的采用。

在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：由于金属铜(Cu)易扩散以及附着力较差等特点，在金属Cu制程中一般使用阻挡层(Barrier层)阻止金属Cu扩散以及增加其附着力，如：Cu/Mo(铜/钼)等。在湿蚀刻的过程中，由于金属Cu与Barrier层的金属Mo活性不同，容易发生电偶腐蚀反应，导致作为阳极的金属Mo腐蚀加速，由于Cu/Mo介面处金属Mo被腐蚀，导致底层金属Cu接触蚀刻液造成掏空现象。对TFT器件的性能和信赖性造成不好的影响。

发明内容

基于此，有必要针对传统的金属结构制程过程中，易存在接触蚀刻液的底层金属造成掏空的技术问题，提供一种基板金属结构蚀刻方法、TFT制备方法、TFT以及显示装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种基板金属结构蚀刻方法，包括以下步骤：

分别向第一蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻液和第一惰性气体，腐蚀待处理基板上的裸露的第一层金属以及预设厚度的第二层金属，得到第一蚀刻基板；第一层金属位于第二层金属上；

将第一蚀刻基板放置在第二蚀刻设备的腔室内，并分别向第二蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻气体和第二惰性气体，腐蚀第一蚀刻基板上的裸露的剩余的第二层金属，得到蚀刻完成的基板。

在其中一个实施例中，第一惰性气体为氩气、氦气、氖气、氪气、氙气或氡气；

第二惰性气体为氩气、氦气、氖气、氪气、氙气或氡气。

在其中一个实施例中，第一层金属为阴极金属；第二层金属为阳极金属。

在其中一个实施例中，第一层金属为铜；第二层金属为钼。

在其中一个实施例中，第一层金属与第二层金属的厚度比为3000/500，3000/1000或3000/1500。

在其中一个实施例中，蚀刻液为过氧化氢；蚀刻气体为六氟化硫或氯气。

在其中一个实施例中，第一惰性气体的流量范围为10至200升每分钟。

另一方面，本发明实施例还提供了TFT制备方法，该TFT制备方法包括上述任意一项的基板金属结构蚀刻方法。

另一方面，本发明实施例还提供了TFT，该TFT包括上述的TFT制备方法制备得到。

另一方面，本发明实施例还提供了显示装置，该装置包括上述的TFT。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述的基板金属结构蚀刻方法的各实施例中，通过分别向第一蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻液和第一惰性气体，腐蚀待处理基板上的裸露的第一层金属以及预设厚度的第二层金属，得到第一蚀刻基板；通过将第一蚀刻基板放置在第二蚀刻设备的腔室内，并分别向第二蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻气体和第二惰性气体，腐蚀待处理基板上的裸露的剩余的第二层金属，进而得到蚀刻完成的基板，实现降低第一层金属的集氧速度，进而降低因第一层金属与第二层金属之间的介面处第二层金属被腐蚀而导致的第一层金属掏空现象。本申请能够分别向第一蚀刻设备和第二蚀刻设备灌入惰性气体，降低第一层金属的集氧程度，达到降低第一层金属与第二层金属电偶腐蚀速率。降低因第一层金属与第二层金属之间的介面处第二层金属被腐蚀而导致的第一层金属掏空的现象。

附图说明

图1为一个实施例中基板金属结构蚀刻方法的第一环境应用示意图；

图2为一个实施例中基板金属结构蚀刻方法的第二环境应用示意图；

图3为一个实施例中基板金属结构蚀刻方法的第一流程示意图；

图4为一个实施例中基板金属结构蚀刻方法的第二流程示意图；

图5为一个实施例中待处理基板的蚀刻过程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在一个实施例中，本申请提供的基板金属结构蚀刻方法，待处理基板的第一蚀刻处理过程可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，第一蚀刻设备可以是可包括机台Tank(罐)，机台Tank设有气体输入通道，气体循环通道，液体输出通道和液体循环通道。机台Tank还设有溢出口，液体传感器和加热器。第一蚀刻设备还包括设于气体循环通道的压力传感器。其中，压力传感器可用来测量气体循环通道的压力，进而可得到惰性气体的流量。液位传感器可用来测量机台Tank内液位的高度；溢出口可用来在输入机台Tank的蚀刻液超出阈值时排出；加热器可用来对机台Tank的腔室内的蚀刻液加热。气体循环通道可用来循环传输惰性气体；液体输出通道可用来排出蚀刻液。惰性气体从气体输入通道传输进入机台Tank的腔室内；蚀刻液从液体循环通道传输进入机台Tank的腔室内，将待处理基板放置在第一蚀刻设备的腔室内，进而可对待处理基板进行第一次蚀刻处理。

在另一个实施例中，本申请提供的基板金属结构蚀刻方法，待处理基板的第一蚀刻处理过程可以应用于如图2所示的应用环境中。其中，第一蚀刻设备可包括容器(chamber或pipe)，以及连通容器的传输管道。惰性气体可从传输管道传输进入容器的腔室内；蚀刻液也从传输管道传输进入容器的腔室内，将待处理基板放置在容器的腔室内，进而可对待处理基板进行第一次蚀刻处理。另外，第二蚀刻设备也可包括容器(chamber或pipe)，以及连通容器的传输管道。惰性气体可从传输管道传输进入容器的腔室内；蚀刻气体也从传输管道传输进入容器的腔室内，将第一蚀刻处理后的待处理基板放置在容器的腔室内，进而可对待处理基板进行第二次蚀刻处理。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种基板金属结构蚀刻方法，以该方法应用于图1或图2中为例进行说明，包括以下步骤：

步骤S310，分别向第一蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻液和第一惰性气体，腐蚀待处理基板上的裸露的第一层金属以及预设厚度的第二层金属，得到第一蚀刻基板；其中，第一层金属位于第二层金属上。

其中，第一蚀刻设备指的是湿蚀刻设备；第一蚀刻设备的腔室可用来容纳待处理基板，还可用来存储蚀刻液。在一个示例中，第一蚀刻设备的腔室可以是机台Tank(罐)的腔室；第一蚀刻设备的腔室也可以是chamber(容器)的腔室。待处理基板指的是为进行蚀刻的初始金属基板。在一个示例中，待处理基板可包括玻璃基板，设于玻璃基板上的第二层金属，设于第二层金属上的第一层金属。即第二层金属位于第一层金属与玻璃基板之间。待处理基板还可包括预设形状的光刻胶(PR)；其中光刻胶设于第一层金属上。需要说明的是，光刻胶具有耐腐蚀性。

进一步的，蚀刻液指的是能够腐蚀金属的液体。蚀刻液可用来腐蚀裸露的第一层金属和/或第二层金属。第一惰性气体指的是难以产生化学反应的稀有气体。第一蚀刻基板指的是经过第一次蚀刻处理后得到的基板。

具体地，将初始未蚀刻的待处理基板放置在第一蚀刻设备的腔室内，向第一蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻液，同时向第一蚀刻设备的腔室内灌入第一惰性气体，进而通过蚀刻液可腐蚀待处理基板上的裸露的第一层金属以及预设厚度的第二层金属，得到第一蚀刻基板；通过第一惰性气体可降低第一层金属的集氧程度，达到降低第一层金属与第二层金属电偶腐蚀速率，进而降低因第一层金属与第二层金属之间的介面处第二层金属被腐蚀而导致的第一层金属掏空的现象。

步骤S320，将第一蚀刻基板放置在第二蚀刻设备的腔室内，并分别向第二蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻气体和第二惰性气体，腐蚀第一蚀刻基板上的裸露的剩余的第二层金属，得到蚀刻完成的基板。

其中，第二蚀刻设备指的是干蚀刻设备。第二蚀刻设备的腔室可用来容纳待处理基板，还可用来存储蚀刻气体。在一个示例中，第二蚀刻设备的腔室可以是pipe(管道)的腔室。蚀刻气体指的是能够腐蚀金属的气体。蚀刻气体可用来腐蚀裸露的第一层金属和/或第二层金属。第二惰性气体指的是难以产生化学反应的稀有气体。蚀刻完成的基板指的是经过第二次蚀刻处理后得到金属结构的基板。

具体地，将第一层蚀刻处理后的待处理基板放置在第二蚀刻设备的腔室内，向第二蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻气体，且向第二蚀刻设备的腔室内灌入第二惰性气体，进而通过蚀刻气体可腐蚀第一蚀刻基板上的裸露的剩余的第二层金属，得到到蚀刻完成的基板；通过第二惰性气体可降低第一层金属的集氧程度，达到降低第一层金属与第二层金属电偶腐蚀速率，进而降低因第一层金属与第二层金属之间的介面处第二层金属被腐蚀而导致的第一层金属掏空的现象。

上述的基板金属结构蚀刻方法的各实施例中，通过分别向第一蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻液和第一惰性气体，腐蚀待处理基板上的裸露的第一层金属以及预设厚度的第二层金属，得到第一蚀刻基板；通过将第一蚀刻基板放置在第二蚀刻设备的腔室内，并分别向第二蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻气体和第二惰性气体，腐蚀待处理基板上的裸露的剩余的第二层金属，进而得到蚀刻完成的基板，实现降低第一层金属的集氧速度，进而降低因第一层金属与第二层金属之间的介面处第二层金属被腐蚀而导致的第一层金属掏空现象。通过分别向第一蚀刻设备和第二蚀刻设备灌入惰性气体，降低第一层金属的集氧程度，达到降低第一层金属与第二层金属电偶腐蚀速率。降低因第一层金属与第二层金属之间的介面处第二层金属被腐蚀而导致的第一层金属掏空的现象。

在一个具体的实施例中，第一惰性气体为氩气、氦气、氖气、氪气、氙气或氡气；第二惰性气体为氩气、氦气、氖气、氪气、氙气或氡气。

需要说明的是，惰性气体(第一惰性气体和第二惰性气体)除了上述情况外，还可以是其他通入溶液中能够阻止阴极集O2且不与金属反应的气体。

在一个具体的实施例中，第一层金属为阴极金属；第二层金属为阳极金属。第一层金属与第二层金属组成金属电偶对。

在一个具体的实施例中，第一层金属为铜(Cu)；第二层金属为钼(Mo)。

需要说明的是，第一层金属不限于是Cu，即本申请不限于应用在对金属铜蚀刻的制程，任何存在2种以上不同金属电位的金属裸露在蚀刻液当中的制程均可采用，如清洗和strip(去除)等。

在一个实施例中，第一层金属与第二层金属的厚度比为3000/500，3000/1000或3000/1500。

例如，第一层金属为铜，第二层金属为钼，金属层铜的厚度为3000A(埃)，金属层钼的厚度为500A(埃)、1000A或1500A。

在一个具体的实施例中，蚀刻液为过氧化氢；蚀刻气体为六氟化硫或氯气。

具体地，蚀刻液可以是不含氟(F)的过氧化氢(H₂O₂)，也可以是含氟(F)的过氧化氢(H₂O₂)。蚀刻气体可以是含氧气(O₂)的六氟化硫(SF₆)，也可以是含氧气(O₂)的氯气(CL₂)。

在其中一个实施例中，第一惰性气体的流量范围为10至200升每分钟(L/min)。

在一个示例中，第一层金属为铜，第二层金属为钼，金属层铜在湿蚀刻过程中，一方面发生自腐蚀，另一方面金属层铜/金属层钼(Cu/Mo)存在电位差，在电解质中发生电偶腐蚀。影响电偶腐蚀速率的因素有很多，例如：1、电偶对的材料特性：金属电位差、电偶对的极化效应。2、电偶对的几何特性：阴阳极面积比、电偶对的间距等。3、环境因素：温度、O₂含量、流量和电解质的导电性。通过降低金属层铜湿蚀刻过程中的O₂含量，进而来降低Cu/Mo电偶腐蚀的速率，达到减少金属层铜掏空的现象。在湿蚀刻过程中，通过向机台Tank和Pipe通入惰性气体(如Ar)，来降低阴极O₂接触的效果，进而减小电偶腐蚀速率。

上述实施例中，通过向蚀刻设备(第一蚀刻设备和第二蚀刻设备)通过惰性气体(如Ar)，降低阴极金属Cu集氧速度，达到降低阳极金属Mo的电偶腐蚀速度，减轻因Cu/Mo介面处金属Mo被腐蚀而导致的金属Cu掏空现象。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种基板金属结构蚀刻方法。包括以下步骤：

步骤S410，采用PVD(Physical Vapor Deposition，物理气相沉积)方式，在玻璃基板上生成双层金属膜Cu/Mo(铜/钼)，并通过黄光制程显影得到PR(Photo Resist，光刻胶)图形；其中，金属Cu位于金属Mo之上；

其中，金属Cu的厚度可以是3000A(埃)，金属Mo的厚度可以是500A，1000A或1500A。

具体地，降低阴阳极面积比例，金属Cu厚度不变，金属Mo厚度为500～1500A，阴极面积与阳极面积之间比值越小越好，具体视制程而定。通过降低阴阳极比例，即增大阳极金属Mo的厚度，从而减小电偶腐蚀速度，起到保护底层Cu/mo的作用。

步骤S420，通过湿蚀刻制程方式将裸露的金属Cu全部蚀刻掉，并将金属Mo部分蚀刻；其中，湿蚀刻制程方式采用的蚀刻液为含F的H₂O₂或无F的H₂O₂；

其中，OE为20％～150％。

步骤S430，通过干蚀刻制程方式将下层金属Mo的剩余部分蚀刻掉；其中，湿蚀刻制程方式采用的蚀刻气体为SF₆和O₂

其中，SF₆和O₂的含量比为1000：500。

需要说明的是，湿蚀刻制程方式还可采用的蚀刻气体为CL₂+O₂或者CF₄+O₂。

步骤S440，通过Strip(剥除)方式剥掉剩余的PR(光刻胶)。

具体而言，具体的待处理基板蚀刻过程如图5所示，通过湿蚀刻方式，金属Cu全部蚀刻并蚀刻部分金属MO；再通过干蚀刻方式将金属Mo全部蚀刻，最后将PR剥离，从而得到蚀刻后的金属结构。即通过采用PVD方式，湿蚀刻方式，干蚀刻方式和Strip剥除方式，进而得到满足规格的金属结构图形。

上述实施例中，通过降低阴阳极金属面积比例，来降低Cu/Mo电偶腐蚀的速率，达到减少底层金属Cu掏空的效果。通过提高金属Mo的厚度(如：500A，1000A或1500A等)。通过湿蚀刻方式，干蚀刻方式和Strip剥除方式得到需要的金属结构图形。

需要说明的是，金属Cu制程工艺中，为了阻止金属Cu扩散和提高金属Cu薄膜的附着力。Barrier层必不可少。以金属Mo做为Barrier层具有成本低、工艺简单等优点，通常Cu/Mo的厚度比可以为140/3300，300/3000，140/5000，或300/5000等。以上搭配由于金属Cu：金属Mo面积较大，造成电偶腐蚀速率大。而采用本申请的基板金属结构蚀刻方法通过灌入惰性气体，降低金属Cu的集氧程度，达到降低金属Cu与金属Mo电偶腐蚀速率。降低因Mo与金属Mo之间的介面处金属Mo被腐蚀而导致的金属Cu掏空的现象。

应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供了一种基板金属结构蚀刻装置，包括：第一蚀刻模块和第二蚀刻模块，其中：

第一蚀刻模块，用于分别向第一蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻液和第一惰性气体，腐蚀待处理基板上的裸露的第一层金属以及预设厚度的第二层金属，得到第一蚀刻基板；第一层金属位于第二层金属上。

第二蚀刻模块，用于将第一蚀刻基板放置在第二蚀刻设备的腔室内，并分别向第二蚀刻设备的腔室内灌入蚀刻气体和第二惰性气体，腐蚀第一蚀刻基板上的裸露的剩余的第二层金属，得到蚀刻完成的基板。

关于基板金属结构蚀刻装置的具体限定可以参见上文中对基板金属结构蚀刻方法的限定，在此不再赘述。上述基板金属结构蚀刻装置中的各个模块可全部或部分通过硬件及其组合来实现。

为了更好实施本申请实施例中基板金属结构蚀刻方法，在基板金属结构蚀刻方法基础之上，本申请实施例中还提供了一种TFT制备方法，该TFT制备方法包括上述任意一项的基板金属结构蚀刻方法。

通过采用如上实施例中描述的基板金属结构蚀刻方法，进一步提升了该TFT制备方法制备的TFT器件的性能。

薄膜晶体管(Thin-film transistor，TFT)是场效应晶体管的种类之一，大略的制作方式是在基板上沉积各种不同的薄膜，如半导体主动层、介电层和金属电极层等。薄膜晶体管对显示器件的工作性能具有十分重要的作用。

关于TFT制备方法的具体显示可操作上述各实施例中的基板金属结构蚀刻方法，在此不再赘述。

为了更好实施本申请实施例中TFT制备方法，在TFT制备方法基础之上，本申请实施例中还提供一种TFT，所述TFT采用上述TFT制备方法制备得到。

通过采用如上实施例中描述的TFT制备方法，进一步提升了该TFT制备方法制备的TFT器件的性能。

关于TFT的具体显示可操作上述各实施例中的TFT制备方法以及基板金属结构蚀刻方法，在此不再赘述。

为了更好实施本申请实施例中TFT，在TFT基础之上，本申请实施例中还提供一种显示装置，所述显示装置中包括上述实施例中描述的TFT。

通过采用如上实施例中描述的TFT，进一步提升了该显示装置的显示性能。

关于显示装置的具体显示可操作上述各实施例中的TFT、TFT制备方法以及基板金属结构蚀刻方法，在此不再赘述。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。