一种钼铝蚀刻液及其制备方法

技术领域

本发明涉及蚀刻液技术领域，尤其涉及一种钼铝蚀刻液及其制备方法。

背景技术

在TFT-LCD面板领域，钼铝钼和钼铝结构为gate和S/D层的主流结构，一般情况下要求膜层蚀刻角度在40-60°之间，而由于Al的蚀刻速度快，导致膜层结构的角度过大，后段会出现漏电风险，使器件的可靠性降低。

专利号为CN111270238A的发明专利公开了一种钼铝兼容蚀刻液及蚀刻方法，其配方中含有氯酸不稳定，在加热时会分解生成高氯酸和氯气和氧气，对人体有害，且溶液中加入高氯酸，会有可能蚀刻速率不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了蚀刻稳定，蚀刻角度均一，蚀刻角度平滑的钼铝蚀刻液。

本发明的技术方案是这样实现的：一方面，本发明提供了一种钼铝蚀刻液，所述蚀刻液的原料包括磷酸、硝酸、同时含有羟基和羧基的弱酸、羟肟酸和去离子水。

在以上技术方案的基础上，优选的，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括40％-55％的磷酸、3％-8％的硝酸、15％-20％的同时含有羟基和羧基的弱酸、3％-5％的羟肟酸，余量为去离子水。

具体的，钼和铝在磷酸、硝酸的作用下氧化成钼离子和铝离子，羟肟酸与金属离子钼、铝螯合，形成配合物，配合物在同时含有羟基和羧基的弱酸的作用下形成一层保护性的覆盖层，阻止钼离子、铝离子再吸附到基板上，确保蚀刻角度的均一性，增加了蚀刻液的寿命。因此，同时含有羟基和羧基的弱酸与羟肟酸协同作用螯合金属离子，阻止了金属离子再吸附到基板上，增加了蚀刻液的使用寿命。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述蚀刻液的原料还包括PEG200。

具体的，角度差异和磷酸残留基板都会导致TFT-LCD面板Mura(视觉缺陷)产生，PEG-200的粘度低，且能均匀的分散在膜层中，在膜层形成过程中发挥乳化的作用；PEG-200可与羟肟酸形成配合物，溶解于蚀刻液中，促进金属铝和钼的持续蚀刻，增加蚀刻角度均一性和稳定性，避免角度内缩；同时还可以降低膜层的表面张力，减少金属离子残留，避免Mura产生。

其次，蚀刻液粘度过大，也会出现蚀刻角度不正常情况，加入PEG-200会降低蚀刻液粘度，避免此类情况出现。

在以上技术方案的基础上，优选的，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括40％-55％的磷酸、3％-8％的硝酸、15％-20％的同时含有羟基和羧基的弱酸、3％-5％的羟肟酸、1％-3％的PEG200，余量为去离子水。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述蚀刻液的原料还包括钾盐。

具体的，硝酸在水溶液中容易挥发，但当与钾盐混合时，钾离子会与硝酸根离子形成较稳定的盐类，从而减少硝酸的挥发性，增加蚀刻液的使用寿命。

在以上技术方案的基础上，优选的，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括40％-55％的磷酸、3％-8％的硝酸、15％-20％的同时含有羟基和羧基的弱酸、3％-5％的羟肟酸、1％-3％的PEG200、1％-3％钾盐，余量为去离子水。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述同时含有羟基和羧基的弱酸为丙醇酸、葡萄糖酸、2-羟基丙酸、4-羟基丁酸、羟基亚乙基二膦酸和乙二胺四甲基膦酸中的一种或多种组合。

在以上技术方案的基础上，优选的，羟肟酸为水杨基羟肟酸或苯羟肟酸。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述钾盐为氯化钾、硝酸钾和醋酸钾中的一种或多种组合。

另一方面，本发明还提供了一种钼铝蚀刻液的制备方法，其特征在于：将磷酸和硝酸加入去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入同时含有羟基和羧基的弱酸和羟肟酸，再次搅拌均匀后加入钾盐和PEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

本发明的一种钼铝蚀刻液及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明蚀刻液不含氯酸和高氯酸，蚀刻液稳定，不会出现加热分解，损害人体健康的问题。磷酸、硝酸将钼和铝氧化成钼离子和铝离子，羟肟酸与金属离子钼、铝螯合，形成配合物，配合物在同时含有羟基和羧基的弱酸的作用下形成一层保护性的覆盖层，阻止钼离子、铝离子再吸附到基板上，确保蚀刻角度的均一性。

(2)本发明蚀刻液中的PEG-200在膜层形成过程中发挥乳化和稳定的作用；PEG-200可与羟肟酸形成配合物，溶解于蚀刻液中，促进金属铝和钼的持续，增加蚀刻角度均一性和稳定性，避免角度内缩；同时还可以降低膜层的表面张力，减少金属离子残留，避免Mura产生。

(3)本发明蚀刻液中的钾盐的钾离子会与硝酸根离子形成较稳定的盐类，从而减少硝酸的挥发性，增加蚀刻液的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为基板无金属残留的蚀刻效果图；

图2为基板有金属残留的蚀刻效果图；

图3为蚀刻角度正常的蚀刻效果图；

图4为蚀刻角度异常的蚀刻效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明所用磷酸均为市场上售卖的质量浓度为85％的磷酸，硝酸为质量浓度为70％的硝酸。

实施例1

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，蚀刻液的原料包括40％的磷酸、3％的硝酸、15％的丙醇酸、3％的水杨基羟肟酸，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将47.06g质量浓度为85％的磷酸和4.29g质量浓度为70％的硝酸加入30.66g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入15g丙醇酸和3g水杨基羟肟酸，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

实施例2

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，蚀刻液的原料包括40％的磷酸、3％的硝酸、15％的丙醇酸、3％的水杨基羟肟酸、1％的PEG200，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将42.06g质量浓度为85％的磷酸和4.29g质量浓度为70％的硝酸加入29.66g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入15g丙醇酸和3g水杨基羟肟酸，再次搅拌均匀后加入1g PEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

实施例3

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括40％的磷酸、3％的硝酸、15％丙醇酸、3％水杨基羟肟酸、1％的PEG200、1％的氯化钾，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将42.06g质量浓度为85％的磷酸和4.29g质量浓度为70％的硝酸加入28.66g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入15g丙醇酸和3g水杨基羟肟酸，再次搅拌均匀后加入1g氯化钾和1g PEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

实施例4

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括42％的磷酸、4％的硝酸、20％葡萄糖酸、4％苯羟肟酸、2％的PEG200、2％的氯化钾，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将49.41g质量浓度为85％的磷酸和5.71g质量浓度为70％的硝酸加入16.87g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入20g葡萄糖酸和4g苯羟肟酸，再次搅拌均匀后加入2g氯化钾和2g PEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

实施例5

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括44％的磷酸、8％的硝酸、18％2-羟基丙酸、5％苯羟肟酸、3％的PEG200、3％的氯化钾，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将51.76g质量浓度为85％的磷酸和11.43g质量浓度为70％的硝酸加入7.81g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入18g 2-羟基丙酸和5g苯羟肟酸，再次搅拌均匀后加入3g氯化钾和3g PEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

实施例6

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括50％的磷酸、4.5％的硝酸、19％4-羟基丁酸、3％水杨基羟肟酸、2％的PEG200、1％的氯化钾，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将58.82g质量浓度为85％的磷酸和6.43g质量浓度为70％的硝酸加入9.75g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入19g 4-羟基丁酸和3g水杨基羟肟酸，再次搅拌均匀后加入1g氯化钾和2gPEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

实施例7

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括53％的磷酸、4％的硝酸、15％羟基亚乙基二膦酸、4.5％苯羟肟酸、1％的PEG200、2％的氯化钾，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将62.35g质量浓度为85％的磷酸和5.71g质量浓度为70％的硝酸加入9.43g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入15g羟基亚乙基二膦酸和4.5g苯羟肟酸，再次搅拌均匀后加入2g氯化钾和1gPEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

实施例8

本实施例的钼铝蚀刻液，按照质量百分数为100％计算，所述蚀刻液的原料包括55％的磷酸、4.5％的硝酸、18.5％乙二胺四甲基膦酸、2％苯羟肟酸、1％的PEG200、1.5％的氯化钾，余量为去离子水。

钼铝蚀刻液的制备方法：将67.41g质量浓度为85％的磷酸和6.43g质量浓度为70％的硝酸加入5.87g去离子水中，搅拌均匀后，在搅拌状态下缓慢加入17g乙二胺四甲基膦酸和2g苯羟肟酸，再次搅拌均匀后加入1.5g氯化钾和1gPEG200，搅拌使其溶解，然后将混合液抽滤后收集滤液即为钼铝蚀刻液。

对比例1

对比例1与实施例1的区别是缺少水杨基羟肟酸，用去离子水代替，其余内容相同。

对比例2

对比例2与实施例1的区别是缺少水杨基羟肟酸，用去离子水代替，丙醇酸用醋酸代替，其余内容相同。

对比例3

对比例3与实施例1的区别是缺少丙醇酸，用去离子水代替，其余内容相同。

对比例4

对比例4与实施例1的区别是水杨基羟肟酸的质量百分数为8％，多出来的部分从去离子水的用量中去除，其余内容相同。

对比例5

对比例5与实施例1的区别是丙醇酸的质量百分数为10％，缺少的质量用去离子水补齐，其余内容相同。

对比例6

对比例6与实施例2的区别是用PEG800代替PEG200，其余内容相同。

对比例7

对比例7与实施例2的区别是用PEG200的质量百分数为5％，多出来的部分从去离子水的用量中去除，其余内容相同。

对比例8

对比例8与实施例2的区别是缺少水杨基羟肟酸，用去离子水代替，其余内容相同。

对比例9

对比例9与实施例3的区别是用钾盐的质量百分数为5％，多出来的部分从去离子水的用量中去除，其余内容相同。

试验一、蚀刻效果对比

蚀刻方法：将带有光刻胶图形的铝钼膜层的10×10cm玻璃基板分别用实施例和对比例制备的5Kg蚀刻液进行蚀刻，蚀刻温度为40℃，蚀刻时间为30％OE，蚀刻结束后进行SEM和OM测试，观察蚀刻多少片后会出现角度异常(角度＞60°或小于40°)和金属离子残留，分析蚀刻液的使用寿命。结果见图1-4和表1-2。

表1蚀刻液蚀刻效果

表1可知，本发明实施例制备的蚀刻液的使用寿命均较长，其中实施例8的效果最好，表现出蚀刻40片后才出现金属残留，蚀刻50片后才出现角度异常的情况。蚀刻效果：实施例3>实施例2>实施例1，证明了加入PEG-200和钾盐提高了蚀刻液的使用寿命和膜层角度均一性、稳定性，同时也减少了金属离子残留。

对比例1-3和8证明了羟肟酸可与金属离子钼、铝螯合，形成配合物，并在同时含有羟基和羧基的弱酸的作用下形成一层保护性的覆盖层，阻止钼离子、铝离子再吸附到基板上，确保蚀刻角度的均一性。对比例6所示，PEG800增加了蚀刻液的粘度，降低了蚀刻液的使用寿命，影响了蚀刻角度，增加了基板金属残留。对比例4、5、7和9中各组分超出本发明指定范围后，均影响了蚀刻液的使用寿命。

试验二、蚀刻角度均一性

在带有光刻胶图形的铝钼膜层的10×10cm玻璃基板上选择9个点进行蚀刻，蚀刻结束后测量蚀刻角度，并计算均一性(U/F)，计算公式为：U/F＝(最大值-最小值)/(最大值+最小值)×100％，结果见表2。

表2蚀刻角度均一性

表2所示，蚀刻角度均一性实施例3>实施例2>实施例1，证明加入PEG200和钾盐均提高了蚀刻角度均一性，对比例1-3和8的蚀刻角度均一性均较差，证明了同时含有羟基和羧基的弱酸和羟肟酸协同增加了蚀刻角度均一性。

试验三、磷酸分解速率

取实施例和对比例的蚀刻液样品200g，于40℃水浴锅内加热并搅拌，每隔6h取样一次测硝酸含量，比较蚀刻液中硝酸的分解速度，结果见表3。

表3蚀刻液中硝酸的分解速度

表3所示，加热搅拌12h后，实施例3的硝酸仍保持96％，表明加入钾盐后减缓了硝酸的分解速度，增加了蚀刻液的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。