本本發(fā)明涉及蝕刻液，特別是一種銅鈦蝕刻液及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、microled作為新一代顯示技術(shù)，憑借其高亮度、高效率、低功耗、高分辨率、快速響應(yīng)和長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)更細(xì)膩的顯示效果。microled的核心在于led器件的微小化和陣列化，其典型尺寸在1-10微米之間。通過(guò)巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，這些微小的led器件被集成到基板上，形成microled顯示屏。

2、隨著microled技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)顯示屏分辨率和畫(huà)質(zhì)的要求日益提高，這對(duì)器件加工工藝提出了更高要求，尤其是在金屬電極的圖形化過(guò)程中。濕法蝕刻是制備microled金屬電極最常用的方法之一。蝕刻液的性能對(duì)加工質(zhì)量起著決定性作用。理想的蝕刻液應(yīng)具備蝕刻速率適中、各向異性好、對(duì)基底材料選擇性高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

3、然而，傳統(tǒng)的銅鈦蝕刻液以及相關(guān)技術(shù)方案存在一些問(wèn)題。首先是蝕刻速率不匹配。傳統(tǒng)蝕刻液大多基于過(guò)硫酸鹽體系，往往面臨銅蝕刻過(guò)快、鈦蝕刻不足的問(wèn)題。例如，公開(kāi)號(hào)為tw201819684a的臺(tái)灣專(zhuān)利披露了一種鈦鎢合金蝕刻液，雖然試圖通過(guò)ph緩沖劑來(lái)減緩蝕刻過(guò)程中ph值的降低，從而間接抑制銅的腐蝕，但這種方法并沒(méi)有從根本上解決銅鈦蝕刻速率不匹配的問(wèn)題，而且對(duì)蝕刻液穩(wěn)定性的提升也比較有限。

4、其次是氟離子的使用問(wèn)題。為了提高蝕刻速率，一些傳統(tǒng)方法通常會(huì)添加氟離子。然而，氟離子對(duì)氮化鎵基底有較強(qiáng)的腐蝕作用，容易造成表面損傷。例如，公開(kāi)號(hào)為cn115011963a的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，雖然提出了一種銅金屬蝕刻液，但其體系中含有氟離子，這對(duì)于microled器件的制造是不利的。

5、再者，microled器件的微小尺寸和高精度要求對(duì)蝕刻形貌提出了很高的要求，需要有效解決倒切、頂切和鈦殘留問(wèn)題。一些蝕刻液配方，如公開(kāi)號(hào)為tw202346540a的臺(tái)灣專(zhuān)利披露的蝕刻劑組成物，雖然其ph值在7以上，能蝕刻氮化鈦，但該配方并非專(zhuān)門(mén)針對(duì)銅/鈦疊層結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，也未對(duì)microled蝕刻至關(guān)重要的倒切、頂切和鈦殘留等問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)門(mén)解決，難以滿(mǎn)足microled金屬電極高精度圖形化的需求。

6、此外，含氟蝕刻液在廢液處理環(huán)節(jié)也面臨著挑戰(zhàn)，因?yàn)樘幚沓杀据^高，而且存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。傳統(tǒng)蝕刻液中常用的雙氧水穩(wěn)定性較差，容易分解失活，影響蝕刻工藝的穩(wěn)定性也是一個(gè)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于microled金屬電極蝕刻的復(fù)合氧化體系蝕刻液及其制備方法。該蝕刻液采用過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽與過(guò)碳酸鈉的組合作為氧化體系，并配合特定的緩蝕劑、螯合劑、表面活性劑和黏度調(diào)節(jié)劑，實(shí)現(xiàn)了對(duì)銅鈦蝕刻速率的精確調(diào)控，有效抑制了倒切和鈦殘留，提高了蝕刻液的穩(wěn)定性和使用壽命，同時(shí)降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。

2、本發(fā)明的蝕刻液，其主要特點(diǎn)在于，按質(zhì)量百分比計(jì)，由以下組分組成：過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽4.5%-7.5%，過(guò)碳酸鈉1.2%-2.8%，苯并三唑-2，3-二羧酸1.2%-1.8%，5-氨基四唑0.3%-0.8%，乙二胺四乙酸四鈉0.15%-0.45%，羥乙叉二膦酸0.15%-0.45%，椰油酰胺丙基甜菜堿0.15%-0.45%，苯并三氮唑0.3%-0.8%，2-巰基苯并噻唑0.15%-0.45%，聚-n-異丙基丙烯酰胺0.02%-0.08%，高氯酸鉀0.7%-1.8%，以及余量的超純水。其中，過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽的分子式為，過(guò)碳酸鈉的分子式為，聚-n-異丙基丙烯酰胺的平均分子量為20000-25000。

3、本發(fā)明蝕刻液的制備方法包括以下步驟：

4、首先是安全防護(hù)與環(huán)境準(zhǔn)備。操作人員需要穿戴好實(shí)驗(yàn)服、護(hù)目鏡和耐化學(xué)腐蝕手套。實(shí)驗(yàn)應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)或通風(fēng)良好的環(huán)境中進(jìn)行。在實(shí)驗(yàn)前，需要檢查所有設(shè)備的清潔度，并用超純水沖洗并干燥。

5、然后進(jìn)行超純水預(yù)處理。在耐腐蝕容器（例如聚四氟乙烯或高密度聚乙烯材質(zhì)）中，加入蝕刻液總質(zhì)量60%的超純水。將容器放置在磁力攪拌器上，加入聚四氟乙烯攪拌子，設(shè)置攪拌速度為400-600轉(zhuǎn)/分鐘。

6、接著進(jìn)行復(fù)合氧化劑的溶解。精確稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量4.5%-7.5%的過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽。將稱(chēng)取好的過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽分3-5個(gè)批次緩慢加入到正在攪拌的超純水中，每個(gè)批次之間間隔3-5分鐘，以確保其完全溶解。持續(xù)觀(guān)察溶液，直至澄清透明，沒(méi)有可見(jiàn)的顆粒物。

7、接下來(lái)添加過(guò)碳酸鈉。精確稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量1.2%-2.8%的過(guò)碳酸鈉。將過(guò)碳酸鈉分2-3個(gè)批次加入到溶液中，每個(gè)批次之間間隔2-3分鐘，并持續(xù)攪拌至完全溶解。需要注意的是，這個(gè)過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生少量的氧氣，因此要保持通風(fēng)良好。

8、隨后進(jìn)行溫控與攪拌速率調(diào)節(jié)。使用恒溫水浴或加熱磁力攪拌器，將溶液的溫度緩慢升高至28℃±1℃。在升溫的過(guò)程中，將攪拌速率調(diào)整至500-700轉(zhuǎn)/分鐘，以保持溶液的均勻混合。

9、然后添加第一種緩蝕劑。精確稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量1.2%-1.8%的苯并三唑-2，3-二羧酸。將苯并三唑-2，3-二羧酸分2-3個(gè)批次加入到溶液中，每個(gè)批次之間間隔5-8分鐘，持續(xù)攪拌至完全溶解。再稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量0.3%-0.8%的5-氨基四唑，將其緩慢加入到溶液中，持續(xù)攪拌10-15分鐘，確保其完全溶解。

10、接著添加螯合劑。依次稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量0.15%-0.45%的乙二胺四乙酸四鈉和0.15%-0.45%的羥乙叉二膦酸，將它們分別加入到溶液中，每次加入后攪拌5-10分鐘，直至完全溶解。螯合劑的加入有助于穩(wěn)定金屬離子，確保溶液的穩(wěn)定性。

11、然后添加表面活性劑。精確稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量0.15%-0.45%的椰油酰胺丙基甜菜堿。采用滴加的方式緩慢加入椰油酰胺丙基甜菜堿，以避免產(chǎn)生大量的泡沫。持續(xù)攪拌15-20分鐘，直至溶液混合均勻。

12、接著添加第二種緩蝕劑組合。依次稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量0.3%-0.8%的苯并三氮唑和0.15%-0.45%的2-巰基苯并噻唑，并將它們分別加入到溶液中，每次加入后攪拌8-12分鐘。這些緩蝕劑的加入有助于形成鈍化膜，提高蝕刻的選擇性。

13、之后，加入黏度調(diào)節(jié)劑。精確稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量0.02%-0.08%的聚-n-異丙基丙烯酰胺。在持續(xù)攪拌的條件下，將聚-n-異丙基丙烯酰胺緩慢、均勻地撒入到溶液中，以避免其結(jié)塊。持續(xù)攪拌20-30分鐘，確保聚-n-異丙基丙烯酰胺完全溶解。如果觀(guān)察到有少量不溶物，可以適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，或者將溶液的溫度短暫升高至32℃（但不能超過(guò)35℃），待其溶解后立即將溫度降回至28℃。

14、隨后，加入高氯酸鉀。精確稱(chēng)取蝕刻液總質(zhì)量0.7%-1.8%的高氯酸鉀。將高氯酸鉀分2-3個(gè)批次加入到溶液中，每個(gè)批次之間間隔3-5分鐘，并持續(xù)攪拌至完全溶解。

15、最后，用超純水補(bǔ)足蝕刻液的總體積，并進(jìn)行ph值測(cè)定。將超純水緩慢加入到容器中，直至蝕刻液的總質(zhì)量達(dá)到100%。持續(xù)攪拌5-10分鐘，確保溶液充分混合均勻。然后，使用經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的ph計(jì)測(cè)量溶液的ph值，并記錄下數(shù)據(jù)。

16、制備好的蝕刻液需要進(jìn)行過(guò)濾和儲(chǔ)存。使用孔徑為0.22微米的聚四氟乙烯濾膜過(guò)濾蝕刻液，以去除可能存在的微小顆粒。將過(guò)濾后的蝕刻液儲(chǔ)存在潔凈、干燥的棕色聚乙烯瓶中，密封保存，并在瓶身上標(biāo)記好蝕刻液的名稱(chēng)、配制日期和批號(hào)。

17、本發(fā)明的蝕刻液具有以下技術(shù)效果：

18、首先，實(shí)現(xiàn)了對(duì)銅、鈦蝕刻速率的精確控制。本發(fā)明采用過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽與過(guò)碳酸鈉的組合作為氧化體系。過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽提供穩(wěn)定的過(guò)一硫酸根離子，能夠氧化銅和鈦。過(guò)碳酸鈉在水溶液中分解產(chǎn)生過(guò)氧化氫和碳酸鈉，碳酸鈉提供的堿性環(huán)境有利于鈦的氧化，而過(guò)氧化氫與過(guò)一硫酸根離子協(xié)同作用，進(jìn)一步精細(xì)調(diào)控銅的蝕刻速率。通過(guò)調(diào)整兩種氧化劑的比例，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)銅和鈦蝕刻速率的獨(dú)立調(diào)控，達(dá)到兩者蝕刻速率的匹配，獲得理想的蝕刻效果。

19、其次，具有優(yōu)異的側(cè)蝕控制和無(wú)鈦殘留的特性。本發(fā)明采用苯并三唑-2，3-二羧酸和5-氨基四唑作為銅的緩蝕劑，它們能在銅表面形成致密的鈍化膜，抑制銅的過(guò)度蝕刻。同時(shí)，椰油酰胺丙基甜菜堿作為表面活性劑，降低了溶液的表面張力，提高了蝕刻液在微細(xì)結(jié)構(gòu)中的滲透能力，確保蝕刻液與銅、鈦金屬的充分接觸，避免了側(cè)蝕和鈦殘留。苯并三氮唑和2-巰基苯并噻唑的加入，進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)側(cè)壁的保護(hù)作用，減少了側(cè)向蝕刻。

20、再者，蝕刻液具有卓越的穩(wěn)定性。過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽比傳統(tǒng)的過(guò)氧化氫具有更高的穩(wěn)定性，不易分解。乙二胺四乙酸四鈉和羥乙叉二膦酸作為螯合劑，能夠絡(luò)合溶液中的金屬離子，防止金屬離子催化過(guò)一硫酸氫鉀復(fù)合鹽和過(guò)碳酸鈉的分解，進(jìn)一步提高了蝕刻液的穩(wěn)定性。

21、此外，本發(fā)明的蝕刻液具有良好的工藝兼容性和環(huán)保性。由于不含氟離子，避免了對(duì)氮化鎵基底的腐蝕，提高了工藝兼容性。同時(shí)，也避免了含氟廢液的處理問(wèn)題，降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)和處理成本。聚-n-異丙基丙烯酰胺作為黏度調(diào)節(jié)劑，改善了蝕刻液的流變性能，有助于蝕刻液在基板表面的均勻分布，提高蝕刻的均勻性。高氯酸鉀的加入，進(jìn)一步提高了氧化能力，并有助于維持蝕刻液的離子強(qiáng)度。