KR100813005B1 - 1-step Etching Method for Cu/Mo line having inner Mo barrier layer by Mo - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는, 기판 상에 몰리브덴(Mo)층, 구리(Cu)층을 차례대로 증착하는 단계와; 상기 구리층과 몰리브덴층을 산화제 및 식각제를 포함하는 주 에천트와, 구리와 몰리브덴의 전위차를 낮출 수 있는 첨가제 타입의 보조 에천트를 포함하는 에천트를 이용하여 일괄 식각하는 단계를 포함하는 Cu/Mo 배선의 일괄 식각 방법을 제공하므로써, 하나의 식각 공정에서 테이퍼 특성이 향상된 Cu/Mo 배선을 형성하여 생산 수율이 향상된 제품을 개발할 수 있고, 신뢰성 있는 금속 배선의 제공으로 대면적, 고해상도 액정표시장치의 개발을 촉진할 수 있고, 관련 전자기기 제품에도 적용 범위를 넓힐 수 있다.
In the present invention, the step of sequentially depositing a molybdenum (Mo) layer, a copper (Cu) layer on the substrate; Cu etching the copper layer and the molybdenum layer using a etchant comprising a main etchant comprising an oxidizing agent and an etchant and an auxiliary etchant of an additive type capable of lowering the potential difference between copper and molybdenum. By providing batch etching method of / Mo wiring, it is possible to develop products with improved production yield by forming Cu / Mo wiring with improved taper characteristics in one etching process, and to provide reliable metal wiring for large area and high resolution liquid crystal display. The development of the device can be facilitated and the scope of application can be extended to related electronic products.
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도. 1 is a plan view of an array substrate for a general liquid crystal display device.
도 2는 상기 도 1의 절단선 II-II에 따라 절단된 단면을 나타낸 도면. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
도 3a 내지 3c는 종래의 Cu/Ti 배선의 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면. Figures 3a to 3c is a step-by-step diagram showing the manufacturing process of a conventional Cu / Ti wiring.
도 4는 종래의 Cu/Ti 배선 구조를 적용한 액정표시장치용 금속 배선의 리워크 공정을 나타낸 도면. 4 is a view showing a rework process of a metal wiring for a liquid crystal display device to which a conventional Cu / Ti wiring structure is applied.
도 5는 기존의 Cu/Mo 배선의 일괄식각 공정 후 단면 구조를 나타낸 도면. 5 is a view showing a cross-sectional structure after a batch etching process of a conventional Cu / Mo wiring.
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선의 제조 공정을 단계별로 나타낸 도면. Figures 6a to 6c is a step-by-step diagram showing the manufacturing process of the Cu / Mo wiring according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선이 적용된 액정표시장치용 박막트랜지스터에 대한 단면도. 7 is a cross-sectional view of a thin film transistor for a liquid crystal display device to which a Cu / Mo wiring is applied according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선의 테이퍼 특성을 나타낸 도면.
8 shows the taper characteristics of Cu / Mo wiring according to the present invention.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
100 : 투명 기판 108a : 제 1 금속 배선
100:
108b : 제 2 금속 배선 108 : 금속 배선 108b: second metal wiring 108: metal wiring
VIa : 금속 배선 형성 영역 VIb : 주변 영역
VIa: Metal Wiring Formation Area VIb: Peripheral Area
본 발명은 액정표시장치용 금속 배선에 관한 것이며, 특히 이러한 금속 배선 중 배리어층을 포함하는 구리 배선의 식각방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 표시장치 소자로 가장 각광받고 있다. The liquid crystal display device is most popular as a next generation advanced display device device having low power consumption, good portability, technology-intensive and high added value.
상기 액정표시장치는 투명 전극이 형성된 두 기판 사이에 액정을 주입하여, 상기 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률 차이를 이용해 영상효과를 얻는 방식으로 구동한다.The liquid crystal display device injects a liquid crystal between two substrates on which a transparent electrode is formed, and drives the liquid crystal display to obtain an image effect by using a difference in refractive index of light due to the anisotropy of the liquid crystal.
현재에는, 각 화소를 개폐하는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)가 화소마다 위치하고, 이 박막트랜지스터가 스위치 역할을 하여, 제 1 전극은 화소 단위로 온/오프되고, 제 2 전극은 공통 전극으로 사용되는 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD ; Active Matrix Liquid Crystal Display)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. Currently, a thin film transistor (TFT) for opening and closing each pixel is positioned for each pixel, and the thin film transistor serves as a switch so that the first electrode is turned on and off in units of pixels, and the second electrode is a common electrode. The active matrix liquid crystal display (AM-LCD) used has attracted the most attention because of its excellent resolution and video performance.
이러한 액정표시장치에서 신호 중개 역할을 하는 금속배선을 이루는 물질은 비저항값이 낮고 내식성이 강한 금속에서 선택될 수록 제품의 신뢰성 및 가격 경쟁 력을 높일 수 있다. 이러한 금속 배선물질로는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al alloy)가 주로 이용됐었다. The material forming the metal wiring, which serves as a signal intermediary in such a liquid crystal display device, can be improved in reliability and price competitiveness as it is selected from a metal having low resistivity and strong corrosion resistance. As the metal wiring material, aluminum (Al) or aluminum (Al alloy) was mainly used.
이하, 도면을 참조하여 액정표시장치용 어레이 기판의 기본 구조에 대해서 설명한다. Hereinafter, a basic structure of an array substrate for a liquid crystal display device will be described with reference to the drawings.
도 1은 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 평면도이다. 1 is a plan view of an array substrate for a general liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 가로방향으로 게이트 배선(14)이 형성되어 있고, 이 게이트 배선(14)과 교차되는 세로 방향으로 데이터 배선(20)이 형성되어 있고, 이 게이트 및 데이터 배선(14, 20)이 교차되는 지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있고, 이 게이트 및 데이터 배선(14, 20)이 교차되는 영역으로 정의되는 화소 영역에는 드레인 콘택홀(28)을 통해 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소 전극(30)이 형성되어 있다. As shown in the drawing, the
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(14)에서 분기된 게이트 전극(12)과, 게이트 전극(12)을 덮는 섬모양의 반도체층(18)과, 반도체층(18)의 양단과 일정간격 중첩되며 데이터 배선(20)에서 분기된 소스 전극(22) 및 이 소스 전극(22)과 이격되며, 상기 화소 전극(30)과 박막트랜지스터(T)를 연결하는 드레인 전극(24)으로 구성된다. The thin film transistor T overlaps the
도 2는 상기 도 1의 절단선 II-II에 따라 절단된 단면을 나타낸 도면이다. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
도시한 바와 같이, 투명 기판(1) 상부에 게이트 전극(12)이 형성되어 있고, 이 게이트 전극(12) 상부 및 기판 전면에는 게이트 절연막(16)이 형성되어 있고, 이 게이트 절연막(16) 상부의 게이트 전극(12)을 덮는 위치에는 반도체층(18)이 형 성되어 있고, 이 반도체층(18) 상부에는 서로 일정간격 이격된 소스 및 드레인 전극(22, 24)이 형성되어 있고, 이 소스 및 드레인 전극(22, 24) 사이의 이격구간에는 채널(ch)이 형성되어 있다. As illustrated, a
상기 반도체층(18)은 순수 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 액티브층(18a)과, 이 액티브층(18a) 상부에 위치하는 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si)으로 이루어진 오믹 콘택층(18b)로 구성된다. 이러한 박막트랜지스터(T) 상부에는 드레인 전극(24)을 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(28)을 가지는 보호층(26)이 형성되어 있고, 이 보호층(26) 상부의 화소 영역(P)에는 드레인 콘택홀(28)을 통해 드레인 전극(24)과 연결된 화소 전극(30)이 형성되어 있다. The
한편, 외부 회로에서의 주사 신호 및 데이터 신호를 각각 액정패널로 공급함에 있어서, 주사 신호는 상기 게이트 배선을 통해 각 화소별 박막트랜지스터가 순차적으로 온/오프되도록 하고, 데이터 신호는 데이터 배선을 통해 온 상태의 박막트랜지스터와 연결된 화소 전극에 인가된다. 이에 따라, 대면적화 및 해상도가 SVGA, XGA, SXGA, VXGA 등으로 높아지게 되면, 주사시간이 짧아지며 신호처리 속도가 빨라지게 되므로 이에 대응할 수 있도록 게이트 및 데이터 배선을 저저항 금속물질에서 선택하는 것이 불가피하다. Meanwhile, in supplying scan signals and data signals from an external circuit to the liquid crystal panel, the scan signals cause the thin film transistors of each pixel to be sequentially turned on and off through the gate wirings, and the data signals are turned on through the data wirings. It is applied to the pixel electrode connected to the thin film transistor of the state. Accordingly, when the area and resolution are increased to SVGA, XGA, SXGA, VXGA, etc., scanning time is shortened and signal processing speed is increased. Therefore, it is inevitable to select gate and data wiring from low-resistance metal material to cope with this problem. Do.
이에 따라, 최근에는 기존의 금속 배선물질보다 우수한 비저항 특성 및 전자이동(Electromigration) 특성을 가지는 구리(Cu)로의 대체가 적극적으로 제안되고 있다. 그러나, 구리는 유리 기판과의 접착력이 약하고, 비교적 저온(대략 200°)에서도 실리콘 물질층(절연층, 반도체층)로의 확산력이 강하게 작용하여 단일 금속 배선물질로 적용하기에는 실질적으로 어렵다. Accordingly, in recent years, the replacement of copper (Cu) having a specific resistivity and an electromigration (Electromigration) characteristics than the conventional metal wiring material has been actively proposed. However, copper has a weak adhesive strength with the glass substrate, and even a relatively low temperature (approximately 200 °) has a strong diffusion force on the silicon material layer (insulation layer, semiconductor layer), which is substantially difficult to apply as a single metal wiring material.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 게이트 및 데이터 배선으로 구리 배선을 이용할 경우 유리 기판과 게이트 배선 사이 계면과, 반도체층과 데이터 배선 사이 계면에 각각 기판과의 접착특성 및 반도체층으로 확산을 방지할 수 있는 별도의 배리어층을 포함하는 구리 배선 구조가 제안되었고, 초기에는 이러한 배리어 금속물질로써 티탄(Ti)을 채용한 Cu/Ti 배선 구조가 제안되었다. In order to solve this problem, when the copper wiring is used as the gate and data wiring, it is possible to prevent diffusion into the semiconductor layer and adhesion characteristics of the substrate at the interface between the glass substrate and the gate wiring, and the interface between the semiconductor layer and the data wiring, respectively. A copper wiring structure including a separate barrier layer has been proposed. Initially, a Cu / Ti wiring structure using titanium (Ti) as a barrier metal material has been proposed.
도 3a 내지 3c는 종래의 Cu/Ti 배선의 제조 공정을 단계별로 나타낸 것으로, 상기 Cu/Ti 배선의 리워크 공정을 포함하여 도시하였다. 3A to 3C show a step of manufacturing a conventional Cu / Ti wiring step by step, including the rework process of the Cu / Ti wiring.
도 3a에서는 유리 기판(1) 상에 게이트 배선(32)을 형성하는 단계로서, 도면으로 제시하지는 않았지만, 이 단계에서는 유리 기판(1)과의 접착 배리어 역할을 하는 Ti층을 증착하는 단계와, Ti층 상부에 Cu층을 증착하는 단계와, 게이트 배선 패턴을 가지는 PR층을 도포하는 단계와, 이 PR층을 마스크로 하여 Cu층(32b) 및 Ti층(32a)을 차례대로 식각하여 게이트 배선(32)을 형성하는 단계를 포함한다. In FIG. 3A, the
이때, 상기 Ti층(32a)은 통상적으로 불소(F)이온을 포함하는 에천트에 의해 식각되는데, 상기 불소 이온을 포함하는 대표적인 에천트인 불산(HF)은 Ti층(32a) 뿐만 아니라 실리콘계 물질로 이루어진 유리 기판(1) 및 실리콘 절연물질, 반도체 물질과도 식각 반응성을 가져 도시한 바와 같이, 게이트 배선과 대응되는 기판 영역(IIIa)을 제외한 그 주변 영역(IIIb) 상의 유리 기판(1)과의 반응에 따라 유리 기판(1)의 일부가 식각됨에 따라, IIIb 영역에서의 초기 기판 표면이 "IIIc"만큼 식각되어 기판의 평탄도 특성이 떨어지게 된다.
In this case, the Ti layer 32a is typically etched by an etchant containing fluorine (F) ions. The hydrofluoric acid (HF), which is a representative etchant containing the fluorine ion, may be formed of a silicon-based material as well as the Ti layer 32a. As shown in the drawing, the
도 3b는 상기 도 3a 단계에서의 게이트 배선(32) 패턴을 제거하기 위한 재식각 단계로서, 이 단계에서는 도 3a에서의 게이트 배선(32)을 제거하고 기판 전체를 노출시키는 단계이다. 이 단계에서는 IIIa 영역 상의 게이트 배선(32) 패턴을 제거하는 과정에서 IIIb 영역의 유리 기판(1)이 동시에 식각됨에 따라 기판의 평탄도 특성이 더욱 떨어지게 된다. FIG. 3B is a re-etching step for removing the
도 3c에서는, 상기 도 3b 단계를 거친 유리 기판(1) 상에 게이트 배선(34)을 재형성하는 단계로서, 이 게이트 배선(34)은 공정 마진 등의 이유로 IIIa 영역과 대응되는 위치에서 빗겨난 IIIa 및 IIIb의 경계부에 형성되기 쉽다. 이에 따라 게이트 배선(34)은 기판의 불균일한 표면을 따라 단차가 발생되기 쉬워, 이러한 게이트 배선(34)의 위치를 기준으로 형성되는 다른 소자들의 패턴 불량을 유도하게 되므로, 공정 효율이 떨어지는 문제점이 있다. In FIG. 3C, as the
이하, 실리콘 절연층과 접하는 Cu/Ti 배선의 리워크 공정시의 문제점에 대해서 설명한다. Hereinafter, the problem at the time of the rework process of the Cu / Ti wiring which contacts a silicon insulation layer is demonstrated.
도 4는 종래의 Cu/Ti 배선 구조를 적용한 액정표시장치용 금속 배선의 리워크 공정을 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating a rework process of a metal wiring for a liquid crystal display device employing a conventional Cu / Ti wiring structure.
도시한 바와 같이, Cu/Ti 금속 배선을 액정표시장치용 금속 배선물질로 적용하여 어레이 공정을 진행할 경우, 게이트 배선(32) 상부에 실리콘 산화막(SiOX), 실리콘 질화막(SiNX) 중 어느 한 물질로 이루어진 게이트 절연막(36)이 형성된 구조에서, 반도체층, 소스 및 드레인 전극 형성 공정을 거친 후, 소스 및 드레인 전극 패 턴을 리워크하는 단계에 있어서, 이 소스 및 드레인 전극용 에천트에는 Ti층을 식각하기 위한 불소이온이 포함되므로, 이러한 에천트에 의해 하부층의 실리콘 물질로 이루어진 게이트 절연막(36)이 식각반응하게 되고, 이에 따라 게이트 절연막(36)의 성막 특성이 떨어지는 게이트 전극(32)과 단차진 부분(IIId)에서 게이트 전극(32)을 노출시키는 단락 현상이 발생되기 쉽다.
As shown in the drawing, when the Cu / Ti metal wiring is applied as the metal wiring material for the liquid crystal display device and the array process is performed, any one of a silicon oxide film (SiO X ) and a silicon nitride film (SiN X ) is formed on the
상기 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 실리콘계 물질과 식각 반응성을 가지지 않는 에천트를 이용한 식각이 가능하고, Cu 금속층의 배리어 역할을 할 수 있는 금속물질인 몰리브덴(Mo)을 이용한 Cu/Mo 배선 기술이 소개되었다. In order to solve the above problems, recently, Cu / Mo wiring technology using molybdenum (Mo), which is a metal material capable of etching using an etchant that does not have etching reactivity with a silicon-based material, and can act as a barrier for the Cu metal layer, has been developed. Was introduced.
Cu/Mo 배선의 식각 공정에서는, 식각용 에천트로써 과산화수소(H202) 및 아세트산(CH3COOH)의 혼합용액으로 이루어진 에천트를 이용하여, 일괄 식각하는 기술이 소개되었는데, 이때 상기 에천트에 의한 Cu/Mo의 식각 메커니즘은 하기 식 (1), (2), (3)과 같다. In the etching process of Cu / Mo wiring, a technique for batch etching using an etchant consisting of a mixed solution of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and acetic acid (CH 3 COOH) as an etchant for etching has been introduced. The etching mechanism of Cu / Mo by cheat is as following Formula (1), (2), (3).
Cu + H202 →CuO + H20 ---------- (1)Cu + H 2 0 2 → CuO + H 2 0 ---------- (1)
Cu0 + 2CH3COOH →2(CH3COO)·Cu + H20 ---------- (2)Cu0 + 2CH 3 COOH → 2 (CH 3 COO) Cu + H 2 0 ---------- (2)
Mo + 3H202 = Mo03 + 3H20 ---------- (3)Mo + 3H 2 0 2 = Mo0 3 + 3H 2 0 ---------- (3)
도 5는 기존의 Cu/Mo 배선의 일괄식각 공정 후 단면 구조를 나타낸 도면이 다. 5 is a view showing a cross-sectional structure after a batch etching process of a conventional Cu / Mo wiring.
기존에는 동일 에천트를 이용하여 Cu/Mo를 일괄식각하는 과정에서, Cu와 Mo의 전위차에 의해(예를 들어, 산화전위값 기준 Cu = -0.3eV, Mo = 0.2eV) 갈바닉 현상에 의해 Cu보다 산화 전위값이 높은 Mo의 식각 반응성이 높아짐에 따라 식각이 더욱 활발해지게 되어 Mo 금속층이 Cu 금속층보다 과다식각되는 현상인 언더컷(undercut)이 발생한다. Conventionally, in the process of collectively etching Cu / Mo using the same etchant, Cu is caused by galvanic phenomenon by the potential difference between Cu and Mo (for example, Cu = -0.3 eV, Mo = 0.2 eV). As the etching reactivity of Mo having a higher oxidation potential is higher, etching becomes more active, resulting in undercut, a phenomenon in which the Mo metal layer is overetched than the Cu metal layer.
이는 도면에서와 같이, 하부층을 이루는 Mo 금속층(38a)이 상부층을 이루는 Cu 금속층(38b)보다 언더컷됨에 따라 이러한 Cu/Ti 배선(38)의 테이퍼 특성이 떨어지게 되고, 이는 배선의 전압-전류 특성을 떨어뜨리는 원인으로 작용하게 된다. As shown in the figure, the taper property of the Cu / Ti wiring 38 is degraded as the
상기와 같은 Cu/Mo 배선의 일괄 식각 공정시 나타나는 문제점을 해결하기 위하여, 상기 Cu/Mo 배선에서의 Mo 금속층의 언더컷 문제를 해결할 수 있는 별도의 첨가제를 혼합한 에천트 및 식각 방법을 제공하여, 대면적/고해상도 액정표시장치에 용이하게 적용하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems appearing in the batch etching process of the Cu / Mo wiring as described above, by providing an etchant and etching method in which a separate additive that can solve the undercut problem of the Mo metal layer in the Cu / Mo wiring, It is an object to easily apply to a large area / high resolution liquid crystal display device.
상기 첨가제로는 Cu 금속과 Mo 금속간의 전위차를 낮출 수 있는 물질로 할 수 있다.
The additive may be a material capable of lowering the potential difference between the Cu metal and the Mo metal.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 특징에서는, 기판 상에 몰리브덴(Mo)층, 구리(Cu)층을 차례대로 증착하는 단계와; 상기 구리층 상에 배선형태의 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트층 외부로 노출된 구리층과 그 하부의 몰리브덴층을 산화제 및 식각제를 포함하는 주 에천트와, 구리와 몰리브덴의 전위차를 낮출 수 있는 첨가제 타입의 보조 에천트를 포함하는 에천트를 이용하여 일괄 식각하는 단계를 포함하는 Cu/Mo 배선의 일괄 식각 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, one feature of the present invention comprises the steps of depositing a molybdenum (Mo) layer, a copper (Cu) layer on the substrate in turn; Forming a wiring photoresist layer on the copper layer; An etchant including a main etchant including an oxidizing agent and an etchant for the copper layer exposed to the outside of the photoresist layer and a molybdenum layer below it, and an additive type auxiliary etchant capable of lowering the potential difference between copper and molybdenum. Provided is a batch etching method of Cu / Mo wiring including batch etching using the same.
상기 산화제는 과산화수소(H202)이고, 식각제는 아세트산(CH3COOH)이고, 상기 보조 에천트는 암모늄아세테이트(CH3C0ONH4)를 포함하는 에천트이며, 상기 보조 에천트에는 DI 워터를 포함하는 것을 특징으로 한다. The oxidizing agent is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), the etching agent is acetic acid (CH 3 COOH), the auxiliary etchant is an etchant containing ammonium acetate (CH 3 COONO 4 ), the auxiliary etchant is DI water It characterized by including.
그리고, 상기 몰리브덴층과 구리층의 증착두께는 각각 50 Å ~ 200 Å, 1500 Å ~ 2500 Å인 것을 특징으로 한다. In addition, the deposition thickness of the molybdenum layer and the copper layer is characterized in that each of 50 kPa ~ 200 kPa, 1500 kPa ~ 2500 kPa.
본 발명의 또 하나의 특징에서는, 기판 상에 몰리브덴(Mo)층, 구리(Cu)층을 차례대로 형성하고, 이들을 산화제 및 식각제를 포함하는 주 에천트와, 구리와 몰리브덴의 전위차를 낮출 수 있는 첨가제 타입의 보조 에천트를 포함하는 에천트를 이용하여 일괄 식각함으로써 몰리브덴과 구리의 이중층 구조의 게이트 배선과 상기 게이트 배선에서 분기한 이중층 구조의 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 이중층 구조의 게이트 배선 및 게이트 전극 위로 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층 및 게이트 절연막 위로 몰리브덴(Mo)층, 구리(Cu)층을 차례대로 형성하고, 이들을 산화제 및 식각제를 포함하는 주 에천트와, 구리와 몰리브덴의 전위차를 낮출 수 있는 첨가제 타입의 보조 에천트를 포함하는 에천트를 이용하여 일괄 식각함으로써 상기 게이트 절연막 위로는 상기 게이트 배선과 교차하는 몰리브덴과 구리의 이중층 구조의 데이터 배선을 형성하고, 동시에 상기 반도체층 위로 상기 데이터 배선에서 분기한 이중층 구조의 소스 전극과, 상기 소스전극과 이격하여 이중층 구조의 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다. In still another aspect of the present invention, a molybdenum (Mo) layer and a copper (Cu) layer are sequentially formed on a substrate, and the potential difference between the main etchant including an oxidizing agent and an etchant, and copper and molybdenum can be lowered. Forming a gate wiring of a double layer structure of molybdenum and copper and a gate electrode having a double layer structure branched from the gate wiring by batch etching using an etchant including an additive type auxiliary etchant; Forming a gate insulating film over the gate wiring and the gate electrode of the double layer structure; Forming a semiconductor layer over the gate insulating film; A molybdenum (Mo) layer and a copper (Cu) layer are sequentially formed on the semiconductor layer and the gate insulating layer, and the additive is an auxiliary type auxiliary additive capable of lowering the potential difference between copper and molybdenum. Batch etching is performed using an etchant including an etchant to form a data wiring having a double layer structure of molybdenum and copper intersecting the gate wiring on the gate insulating film, and at the same time, a double layer structure branching from the data wiring over the semiconductor layer. A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, the method comprising: forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from the source electrode.
이와 같이, 본 발명은 Cu/Mo 일괄 식각용 에천트 및 이러한 에천트를 이용한 Cu/Mo의 식각 방법에 대한 것이다. As such, the present invention relates to an etchant for Cu / Mo batch etching and an etching method of Cu / Mo using such an etchant.
상기 에천트에는, Cu의 산화제 및 식각제(etching agent)로 이루어진 주 에천트와, Cu 금속과 Mo 금속간의 전위차를 낮추어 Mo 금속의 언더컷을 방지할 수 있는 일종의 첨가제인 보조 에천트로 구성되는 것을 특징으로 한다. The etchant comprises a main etchant composed of an oxidizing agent and an etching agent of Cu, and an auxiliary etchant which is a kind of additive capable of preventing undercutting of the Mo metal by lowering the potential difference between the Cu metal and the Mo metal. It is done.
상기 Cu의 산화제를 이루는 물질은 과산화수소, 질산철(Fe(NO3)3)을 들 수 있으며, 바람직하기로는 과산화수소로 하는 것이며, Cu 식각제로는 아세트산, 암모늄아세테이트(CH3C0ONH4), 황산(H2SO4)에서 선택되며, 바람직하기로는 아세트산으로 하는 것이다. 그리고, 상기 첨가제는 암모늄아세테이트로 하는 것이 바람직하다. Cu/Mo의 식각 공정시, 암모늄아세테이트는 암모늄 이온과 아세테이트 이온으로 이 온화되고, 이들 이온물질 중 암모늄 이온은 구리와 몰리브덴 간의 전위차를 낮추는 역할을 하게 된다. Examples of the oxidizing agent of Cu include hydrogen peroxide and iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ), preferably hydrogen peroxide, and the Cu etchant may be acetic acid, ammonium acetate (CH 3 C0ONH 4 ), sulfuric acid ( H 2 SO 4 ), preferably acetic acid. The additive is preferably ammonium acetate. In the etching process of Cu / Mo, ammonium acetate is mild to ammonium ions and acetate ions, and ammonium ions among these ionic materials serve to lower the potential difference between copper and molybdenum.
이하, 도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선의 식각 공정을 단계별로 나타낸 도면이다. 6A to 6C are sectional views illustrating an etching process of Cu / Mo wiring according to the present invention.
도 6a에서는, 투명 기판(100) 상에 차례대로 Mo 금속층(102), Cu 금속층(104)을 증착하는 단계와, 상기 Cu 금속층(104) 상부에 일정 패턴을 가지는 PR층(106)을 형성하는 단계이다. In FIG. 6A, the
도면으로 제시하지 않았지만, 상기 PR층(106)을 형성하는 단계는 PR물질을 도포하는 단계와, PR물질 상부에 일정 패턴을 가지는 마스크를 배치하여 노광, 현상 과정을 거쳐 PR층(106)을 형성하는 단계이다. Although not shown in the drawings, the forming of the
이 단계에서는, 상기 PR층(106)이 위치하는 영역인 Cu/Mo 배선 형성 영역(VIa) 및 그 주변 영역(VIb)이 기판 상에 정의된다. In this step, the Cu / Mo wiring formation region VIa and the peripheral region VIb, which are regions where the
도 6b에서는, 상기 PR층(106)을 마스크로 하여 Cu층(도 4a의 104) 및 Mo층(도 4a의 102)을 일괄 식각하여 각각 제 1, 2 금속 금속층(108a, 108b)으로 형성하는 단계이다. In FIG. 6B, the Cu layer (104 in FIG. 4A) and the Mo layer (102 in FIG. 4A) are collectively etched using the
이때, 일괄 식각용 에천트는 주 에천트와 첨가제로 구성되는데, 주 에천트는 아세트산과 과산화수소의 혼합 에천트로 하는 것이 바람직하고, 첨가제는 Cu 금속과 Mo 금속간의 전위차를 낮출 수 있는 물질에서 선택되며, 바람직하기로는 암모늄아세테이트로 하는 것이다. At this time, the batch etching etchant is composed of a main etchant and additives, the main etchant is preferably a mixed etchant of acetic acid and hydrogen peroxide, the additive is selected from a material that can lower the potential difference between the Cu metal and Mo metal. Next, ammonium acetate is used.
상기 첨가제의 첨가비율은 한정되지 않으며, DI 워터에 일정량 용해한 상태 로 상기 주 에천트에 혼합하여 이용하는 것이 바람직하다. The addition ratio of the additive is not limited, it is preferable to mix and use in the main etchant in a state dissolved in a certain amount in DI water.
상기 일괄 식각 과정에서는, 상기 암모늄아세테이트가 Cu 금속과 Mo 금속간의 전위차를 낮추어, 산화력이 높은 Mo 금속의 반응성을 떨어뜨리므로써, 동일 에천트를 이용하여 두 금속을 동시에 식각하더라도 Mo 금속의 언더컷 현상을 방지할 수 있다. In the batch etching process, the ammonium acetate lowers the potential difference between the Cu metal and the Mo metal, thereby reducing the reactivity of the highly oxidizing Mo metal, thereby preventing the undercut phenomenon of the Mo metal even when both metals are simultaneously etched using the same etchant. You can prevent it.
도 6c에서는, 일괄 식각 단계를 거친 후 PR층(106)을 스트립하여, 제 1, 2 금속층(108a, 108b)으로 이루어지는 금속 배선(108)을 완성하는 단계하는 단계이다. In FIG. 6C, the
도시한 바와 같이, 본 발명에서는 Cu/Mo을 이용한 금속 배선(108)의 식각 공정 후, 금속 배선(108)이 형성된 VIa 영역과 투명 기판(100)이 노출된 VIb 영역에서의 투명 기판(100)의 평탄화 특성을 일정하게 유지할 수 있으며, 금속 배선(108)의 테이터 특성을 향상시킬 수 있게 된다. As illustrated, in the present invention, after the etching process of the metal wiring 108 using Cu / Mo, the
도 7은 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선이 적용된 액정표시장치용 박막트랜지스터에 대한 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of a thin film transistor for a liquid crystal display device to which a Cu / Mo wiring according to the present invention is applied.
도시한 바와 같이, 게이트 전극(110), 반도체층(112), 소스 및 드레인 전극(114, 116)으로 구성되는 박막트랜지스터(T)에 있어서, 상기 게이트 전극(110), 소스 및 드레인 전극(114, 116)은 각각 배리어층을 하부층으로 하는 Cu 금속층으로 구성된 것을 특징으로 한다. As illustrated, in the thin film transistor T including the
좀 더 상세히 설명하면, 게이트 전극(110)은 제 1, 2 게이트 금속층(110a, 110b)으로 구성되고, 소스 및 드레인 전극(114, 116)은 제 1, 2 소스 금속층(114a, 114b), 드레인 전극(116)은 제 1, 2 드레인 금속층(116a, 116b)으로 구성되며, 이때 제 2 게이트, 소스, 드레인 금속층(110b, 114b, 116b)은 Mo 금속층으로 이루어지고, 제 1 게이트, 소스, 드레인 금속층(110a, 114a, 116a)은 Cu 금속층으로 이루어지며, 이들 두 금속층은 일괄식각 처리되는 것을 특징으로 한다. In more detail, the
도 8은 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선의 테이퍼 특성을 나타낸 도면으로서, Cu/Mo의 증착두께가 각각 2,000 Å, 100 Å이고, JET(Just Etch time)을 50sec하는 본 발명에 따른 일괄식각 방법에 의해 형성된 Cu/Mo 배선의 테이퍼 특성을 나타낸 것으로, 도시한 바와 같이 하부층을 이루는 Mo 금속층과 그 상부층을 이루는 Cu 금속층간의 단차부분이 균일하게 연결된 패턴으로 형성된 것을 볼 수 있다. 8 is a diagram showing the taper characteristics of Cu / Mo wiring according to the present invention, in which the deposition thicknesses of Cu / Mo are 2,000 Å and 100 각각, respectively, and the batch etching method according to the present invention has a JET (Just Etch time) of 50 sec. The taper characteristics of the Cu / Mo wiring formed by the present invention can be seen, and as shown, the step portions between the Mo metal layer constituting the lower layer and the Cu metal layer constituting the upper layer are formed in a uniformly connected pattern.
이러한 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선은 액정표시장치용 게이트 배선 및 데이터 배선으로 적용할 수 있고, 또한 액정표시장치를 포함한 전자기기용 금속 배선에도 적용할 수 있다. Such a Cu / Mo wiring according to the present invention can be applied to a gate wiring and a data wiring for a liquid crystal display device, and can also be applied to a metal wiring for an electronic device including a liquid crystal display device.
그러나, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한도내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
이와 같이, 본 발명에 따른 Cu/Mo 배선 일괄식각용 에천트에 의하면, 하나의 식각 공정에서 테이퍼 특성이 향상된 Cu/Mo 배선을 형성할 수 있어 생산 수율이 향상된 제품을 개발할 수 있고, 신뢰성 있는 금속 배선의 제공으로 대면적, 고해상도 액정표시장치의 개발을 촉진할 수 있고, 관련 전자기기 제품에도 적용 범위를 넓힐 수 있다. As described above, according to the etchant for Cu / Mo wiring batch etching according to the present invention, it is possible to form a Cu / Mo wiring with improved taper characteristics in one etching process, thereby developing a product having improved production yield, and a reliable metal. The provision of wiring can promote the development of large area and high resolution liquid crystal display devices, and can extend the scope of application to related electronic products.
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101122228B1 (en) | 2004-10-26 | 2012-03-19 | 삼성전자주식회사 | Thin film transistor array panel and method for manufacturing the same |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63155623A (en) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS63206483A (en) * | 1987-02-21 | 1988-08-25 | Fujitsu Ltd | Etching liquid |
KR20010015041A (en) * | 1999-06-18 | 2001-02-26 | 아베 아키라 | The manufacturing method of etching reagent and substrate for electronic device, and electronic device |
KR20010081966A (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-29 | 아끼구사 나오유끼 | Thin film transistor and method for fabricating the same |
-
2001
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63155623A (en) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS63206483A (en) * | 1987-02-21 | 1988-08-25 | Fujitsu Ltd | Etching liquid |
KR20010015041A (en) * | 1999-06-18 | 2001-02-26 | 아베 아키라 | The manufacturing method of etching reagent and substrate for electronic device, and electronic device |
KR20010081966A (en) * | 2000-02-10 | 2001-08-29 | 아끼구사 나오유끼 | Thin film transistor and method for fabricating the same |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11557614B2 (en) | 2020-02-07 | 2023-01-17 | Samsung Display Co., Ltd. | Method of fabricating conductive pattern, display device, and method of fabricating display device |
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