KR101619380B1 - 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents

식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법 Download PDF

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Abstract

식각액 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 0.1 내지 30 중량%, 무기산 0.1 내지 10 중량%, 아세테이트염 0.1 내지 10 중량%, 불소함유 화합물 0.01 내지 5 중량%, 술폰산 화합물 0.01 내지 5 중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2 중량% 및 여분의 물을 포함한다. 이에 따라, 식각액의 안정성을 확보하고 식각 공정상 마진을 보장하여 비용을 절감할 수 있다.
티타늄, 구리, 식각액, 과산화이황산암모늄

Description

식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조방법{ETCHANT AND METHOD OF ARRAY SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티타늄/구리(Ti/Cu) 이중막을 식각에 사용될 수 있는 식각액 조성물 및 이를 이용한 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치를 구동하는 전자 회로로서 대표적인 것은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT) 회로이다. TFT-LCD의 제조 시, 먼저 유리 기판 위에 게이트와 소스/드레인 전극용 배선재료로 금속층을 적층시키고 이들 금속층을 부식성을 가지는 기체나 용액으로 깎아내어 원하는 전기회로의 선로를 구현하는 식각과정이 그 뒤를 따르게 된다.
TFT 기판 위로는 많은 박막, 박층이 놓이게 되므로 이들 사이에서 원치않는 전기적 단락이 일어나는 것을 방지하기 위해서는 식각한 기판의 절단 측면, 즉 식각 프로파일이 고르게 물매지면서 하방이 상방보다 더 넓은, 완만한 테이퍼 형상인 것이 바람직하다.
한편, 구리는 전기 전도도가 탁월하고 부존량이 풍부한 금속으로서 구리막을 TFT배선에 사용할 경우, 그 저항이 알루미늄막이나 크롬막보다 현저하게 낮고 환경적으로 더 친화적이라는 장점이 있다. 그러나 구리는 산화제에 대한 저항성이 알루미늄이나 크롬보다 더 높으므로 과산화수소(H2O2)와 제2철 Fe(III)등과 같은 식각액이 사용되어져 왔다.
그러나 과산화수소의 경우, 구리와 철 이온 존재하에서 불균등화 반응을 일으켜 물과 산소로 분해되기 때문에 발명과 급격한 조성변화가 따를 수 있어 공정마진과 안정성에 문제가 많았다. 과산화수소의 이 같은 문제점을 해결하기 위하여 과수 안정화제를 부가하는 방법을 사용하였으나 높은 가격 때문에 비용상의 원인이 되어 왔다.
본 발명의 목적은 높은 안정성과 공정 마진을 보장하고, 티타늄/구리(Ti/Cu) 이중막을 동시에 식각하는 수 있는 우수한 식각액을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 식각액을 이용한 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 실시예에 따른 본 발명의 식각액 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 약 0.1 내지 약 30 중량%, 무기산 약 0.1 내지 약 10 중량%, 아세테이트염 약 0.1 내지 약 10 중량%, 불 소함유 화합물 약 0.01 내지 약 5 중량%, 술폰산 화합물 약 0.01 내지 약 5 중량%, 아졸계 화합물 약 0.01 내지 약 2 중량% 및 여분의 물을 포함할 수 있다.
상기 무기산의 예로는 질산(nitric acid), 인산(phosphoric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid)등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아세테이트염은 암모늄아세테이트(CH3COONH4), 리튬아세테이트(CH3COOLi), 포타슘아세테이트(CH3COOK)등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 불소 함유 화합물은 불화나트륨(NaF), 불화수소나트륨(NaHF2), 불화암모늄(NH4F), 불화수소암모늄(NH4HF2), 붕불화암모늄(NH4BF4), 불화칼륨(KF), 불화수소칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3), 불화붕소산(HBF4), 불화리튬(LiF), 붕불화칼륨(KBF4), 불화칼슘(CaF2)등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 술폰산 화합물은 메탄술폰산(CH3SO3H), 벤젠술폰산(C6H5SO3H), p-톨루엔술폰산(C7H7SO3H)등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 아미노테트라졸 포타슘염(aminotetrazole of potassium salt), 이미다졸(imidazole), 피라졸(pyrazole)등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 보론함유 화합물을 약 0.01 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 보론함유 화합물은 보레이트(R1BO3, R2HBO3,R3H2BO3), 메타보레이트(R3BO2), 테트라보레이트(R2B4O7, R3HB4O7), 붕불화암모늄(NH4BF4), 불화붕소산(HBF4), 붕불화리튬(LiBF4) 붕불화나트륨(NaBF4), 붕불화칼륨(KBF4)등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
(상기 R1 은 H3, Li3, Na3, (NH4)3 또는 K3를 나타내고, 상기 R2는 Li2, Na2, K2또는 (NH4)2를 나타내며, 상기 R3는 Li, Na, K 또는 NH4를 나타낸다.)
상기 식각액 조성물은 티타늄을 포함하는 제1 금속층 및 구리를 포함하는 제2 금속층을 동시에 식각하는데 사용될 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 실시예에 따른 어레이 기판의 제조방법에서, 베이스 기판을 형성하는 단계, 상기 베이스 기판상에 제1 도전막을 형성한 후 패터닝 하여 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선이 형성된 상기 기판 상에 반도체 층을 형성하는 단계, 상기 반도체층 상에 제2 도전막을 형성한 후 패터닝하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 드레인 전극의 일부분을 노출하는 컨택홀을 구비하는 보호층을 형성하는 단계 및 상기 보호층 상에 위치하고, 상기 컨택홀을 통하여 상기 드레인 전극과 전 기적으로 연결되는 제3 도전막을 형성한 후 패터닝하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate), 무기산, 아세테이트염, 불소함유 화합물, 술폰산 화합물, 아졸계 화합물 및 물을 포함하는 식각액 조성물을 이용하여 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 0.1 내지 30 중량%, 무기산 0.1 내지 10 중량%, 아세테이트염 0.1 내지 10 중량%, 불소함유 화합물 0.01 내지 5 중량%, 술폰산 화합물 0.01 내지 5 중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2 중량%; 및 여분의 물을 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 보론함유 화합물을 약 0.01 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 하나는 티타늄을 포함하는 제1 금속층 및 구리를 포함하는 제2 금속층을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 과산화 수소를 사용하지 않으므로 발열 현상이나 식각액의 안정성 저하, 고가의 안정화제 첨가와 같은 문제점이 없어 티타늄/구리(Ti/Cu) 이중막을 양호한 속도로 동시에, 즉, 동일 공정에서 함께 테이퍼 식각할 수 있다. 또한 식각액의 안정성을 확보하여 식각액의 성능을 더 오래 유지할 수 있고 식각 공정상 마진을 충분히 보장하여 비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
첨부된 도면에 있어서, 기판, 층(막) 또는 패턴들 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 발명에 있어서, 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막) 또는 패턴들의 "상에", "상부에" 또는 "하부"에 형성되는 것으로 언급되는 경우에는 각 층(막), 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막) 또는 패턴들 위에 형성되거나 아래에 위치하는 것을 의미하거나, 다른 층(막), 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 기판 상에 추가적으로 형성될 수 있다.
식각액 조성물
본 발명의 식각액 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate), 무기산, 아세테이트염, 불소함유 화합물, 술폰산 화합물, 아졸계 화합물 및 여분의 물을 포함한다. 구체적으로 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 0.1 내지 30 중량%, 무기산 0.1 내지 10 중량%, 아세테이트염 0.1 내지 10 중량%, 불소함유 화합물 0.01 내지 5 중량%, 술폰산 화합물 0.01 내지 5 중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2 중량% 및 여분의 물을 포함한다.
본 발명의 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)을 포함한다. 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)은 산화제로서 구리막을 식각하는 주성분으로 하기 반응식 1과 같은 반응에 의해 구리막을 식각하여 안정한 화합물을 형성한다.
반응식 1
S2O8 -2 + 2Cu → 2CuSO4
상기 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)은 바람직하게 반도체 공정용의 순도를 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)의 함량이 전체 중량의 약 0.1중량% 미만인 경우에는 구리막의 식각이 어려우며, 약 30중량%를 초과하는 경우에는 구리막의 식각 속도가 지나치게 빨라 공정상의 조절이 어려울 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate)을 약 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 약 5 내지 25중량%, 보다 바람직하게는 약 10 내지 20중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 무기산을 포함한다. 무기산은 구리막을 식각하는 보조산화제로서, 구리 식각 과정에서 용출된 구리이온에 의한 식각 속도 저하연상을 막아준다. 상기 무기산의 예로는 질산(nitric acid), 인산(phosphoric acid), 황산(sulfuric acid), 염산(hydrochloric acid)등을 들 수 있으며, 바람직하게는 질산(nitric acid)이다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 무기 산은 바람직하게 반도체 공정용의 순도를 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 무기산의 함량이 전체 중량의 약 0.1중량% 미만인 경우에는 보조산화제로서의 역할을 하지 못하며, 약 10중량%를 초과하는 경우에는 구리막의 식각이 과도하게 빨라져 배선이 단락되는 불량을 초래하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 무기산을 약 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 약 1 내지 8중량%, 보다 바람직하게는 약 2 내지 5중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 아세테이트염을 포함한다. 아세테이트 염은 구리막의 식각 속도를 조절하여 주는 역할을 한다. 상기 아세테이트염의 예로는 CH3COO-로 해리될 수 있는 화합물로, 암모늄아세테이트(CH3COONH4), 리튬아세테이트(CH3COOLi), 포타슘아세테이트(CH3COOK)등을 들 수 있으며, 바람직하게는 암모늄아세테이트(CH3COONH4)이다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 아세테이트염은 바람직하게 반도체 공정용의 순도를 가지는 것을 사용할 수 있다. 상기 아세테이트 염의 함량이 전체 중량의 약 0.1중량% 미만인 경우에는 식각 속도 조절이 되지 않으며, 약 10중량%를 초과하는 경우에는 구리막의 식각이 불균일해지거나 식각되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 아세테이트염을 약 0.1 내지 10중량%, 바람직하게는 약 1 내지 8중량%, 보다 바람직하게는 약 2 내지 5중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 불소함유 화합물을 포함한다. 불소함유 화합물은 구리하 부의 티탄막을 식각하는 주성분으로 불소를 포함하고 있는 화합물을 일컫는다. 상기 불소함유 화합물의 예로는 불화나트륨(NaF), 불화수소나트륨(NaHF2), 불화암모늄(NH4F), 불화수소암모늄(NH4HF2), 붕불화암모늄(NH4BF4), 불화칼륨(KF), 불화수소칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3), 불화붕소산(HBF4), 불화리튬(LiF), 붕불화칼륨(KBF4) , 불화칼슘(CaF2)등을 들 수 있으며, 바람직하게는 불화암모늄(NH4F)이다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 불소함유 화합물의 함량이 전체 중량의 약 0.01중량% 미만인 경우에는 티탄막의 식각이 어려우며, 약 5중량%를 초과하는 경우에는 티탄막 하부의 유리 및 절연막을 식각하여 불량을 초래하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 불소함유 화합물을 약 0.01 내지 5중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 3 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.5 내지 1중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 술폰산 화합물을 포함한다. 술폰산 화합물은 -SO3H로 구성되는 화합물로 과산화이황산암모늄의 분해를 억제시켜 식각액의 안정성을 증가시켜 주는 역할을 한다. 상기 술폰산 화합물의 예로는 메탄술폰산(CH3SO3H), 벤젠술폰산(C6H5SO3H), p-톨루엔술폰산(C7H7SO3H)등을 들 수 있으며, 바람직하게는 메탄술폰산(CH3SO3H)이다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 술폰산 화합물의 함량이 전체 중량의 약 0.01중량%미만인 경우에는 안정제로서의 역할을 할 수 없으며, 약 5중량%를 초과하는 경우에는 구리막의 식각 속도가 빨라져 공정상의 조절이 어렵게 된다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 술폰산 화합물을 약 0.01 내지 5중량%, 바람직하게는 약 0.01 내지 3중량%, 보다 바람직하게는 약 0.05 내지 1중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 아졸계 화합물을 포함한다. 아졸계 화합물은 질소를 원소로 함유하고 적어도 하나 이상의 비탄소 원자를 고리속에 갖추고 있는 5원 헤테로고리를 일컫는다. 상기 아졸계 화합물은 구리막의 식각을 억제하여 구리와 다른 금속의 다층막에서 금속사이의 식각속도를 조절해 주는 역할을 한다. 상기 아졸계 화합물의 예로는 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 아미노테트라졸 포타슘염(aminotetrazole of potassium salt), 이미다졸(imidazole), 피라졸(pyrazole)등을 들 수 있으며, 바람직하게는 아미노테트라졸(aminotetrazole)이다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 아졸계 화합물의 함량이 전체 중량의 약 0.01중량% 미만인 경우에는 구리에 대한 식각 속도를 조절할 수 없어 CD손실이 커지게 되고, 약 2중량%를 초과하는 경우에는 구리막의 식각이 불균일해지거나 식각되지 않는다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 아졸계 화합물을 약 0.01 내지 2중량%, 바람직하게는 약 0.1 내지 1.5중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 보론함유 화합물을 약 0.01 내지 5 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 보론함유 화합물은 티탄막의 식각 속도를 균일하게 조절해 주는 주성분으로 붕소를 포함하고 있는 화합물을 일컫는다. 상기 보론함유 화합물의 예로는 보 레이트(R1BO3, R2HBO3,R3H2BO3), 메타보레이트(R3BO2), 테트라보레이트(R2B4O7, R3HB4O7), 붕불화암모늄(NH4BF4), 불화붕소산(HBF4), 붕불화리튬(LiBF4) 붕불화나트륨(NaBF4), 붕불화칼륨(KBF4)(상기 R1 은 H3, Li3, Na3, (NH4)3 또는 K3를 나타내고, 상기 R2는 Li2, Na2, K2또는 (NH4)2를 나타내며, 상기 R3는 Li, Na, K 또는 NH4를 나타낸다)등을 들 수 있으며, 바람직하게는 불화붕소산(HBF4)이다. 이들은 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 보론함유 화합물의 함량이 전체 중량의 약 0.01중량% 미만인 경우에는 티탄막의 식각 속도조절이 어려우며, 약 5중량%를 초과하는 경우에는 티탄막의 식각이 어렵게 된다. 이에 따라, 본 발명의 조성물은 보론함유 화합물을 약 0.01 내지 5중량%, 바람직하게는 약 0.05 내지 3중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 상술한 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate), 무기산, 아세테이트염, 불소함유 화합물. 술폰산 화합물, 아졸계 화합물 및 물을 함께 포함한다. 본 발명의 식각액 조성물에 사용할 수 있는 물의 예로는 순수, 초순수, 탈이온수, 증류수 등을 들 수 있다. 본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물의 함량은 조성물의 함량을 고려하여 적절히 조절될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 식각액의 안정성을 확보하고, 게이트 배선재료인 티타늄 및 구리(Ti/Cu)를 포함하는 금속층을 동시에, 즉, 동일 공정에서 함께 식각하여 우수한 프로파일을 수득하여, 식각 공정상 마진을 보장할 수 있다.
본 발명에서 개시하는 식각액 또는 식각액 조성물의 범위에는 상기 나타낸 중량비의 범위 내에 포함된 식각액은 물론, 비록 조성이 그 중량비 범위의 수치 밖에 있거나, 앞에서 예시로서 보인 일부 성분의 치환이 있더라도 그 변화된 구성이 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 상기 식각액 조성과 실질적으로 균등한 것이 자명하다면 그러한 구성까지도 포함된다.
이하 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어서는 안 된다.
식각액 조성물의 실시예
본 발명의 식각액 조성물에 따른 실시예 1 내지 7의 식각액을 하기 표 1과 같이 제조하였다.
표 1
Figure 112009028998076-pat00001
표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액은 12중량%의 과산화이황산암모늄, 3중량%의 질산, 3중량%의 암모늄아세테이트, 0.8중량%의 불화암모늄, 0.1중량%의 메탄술폰산, 1중량%의 아미노테트라졸 및 80.1중량%의 물을 포함한다.
본 발명의 실시예 2에 따른 식각액은 12중량%의 과산화이황산암모늄, 3중량%의 질산, 3중량%의 암모늄아세테이트, 0.2중량%의 불화붕소산, 0.8중량%의 불화암모늄, 0.1중량%의 메탄술폰산, 1중량%의 아미노테트라졸 및 79.9중량%의 물을 포함한다.
본 발명의 실시예３에 따른 식각액은 15중량%의 과산화이황산암모늄, 3중량%의 질산, 3중량%의 암모늄아세테이트, 0.8중량%의 불화암모늄, 0.1중량%의 메탄술폰산, 1중량%의 아미노테트라졸 및 80.1중량%의 물을 포함한다.
본 발명의 실시예 4에 따른 식각액은 12중량%의 과산화이황산암모늄, 3.4중량%의 질산, 3중량%의 암모늄아세테이트, 0.8중량%의 불화암모늄, 0.1중량%의 메탄술폰산, 1중량%의 아미노테트라졸 및 79.7중량%의 물을 포함한다.
본 발명의 실시예 5에 따른 식각액은 12중량%의 과산화이황산암모늄, 3중량%의 질산, 3.4중량%의 암모늄아세테이트, 0.2중량%의 불화붕소산, 0.8중량%의 불화암모늄, 0.1중량%의 메탄술폰산, 1중량%의 아미노테트라졸 및 79.5중량%의 물을 포함한다.
본 발명의 실시예 6에 따른 식각액은 12중량%의 과산화이황산암모늄, 3중량%의 질산, 3중량%의 암모늄아세테이트, 0.5중량%의 불화붕소산, 0.8중량%의 불화암모늄, 0.1중량%의 메탄술폰산, 1중량%의 아미노테트라졸 및 79.6중량%의 물을 포함한다.
본 발명의 실시예　7에 따른 식각액은 12중량%의 과산화이황산암모늄, 3중 량%의 질산, 3중량%의 암모늄아세테이트, 0.5중량%의 불화붕소산, 1.0중량%의 불화암모늄, 0.1중량%의 메탄술폰산, 1중량%의 아미노테트라졸 및 79.4중량%의 물을 포함한다.
실험예-식각 능력 평가
구체적으로 티타늄/구리(Ti/Cu) 이중막을 시간 기준으로 60%초과하여 식각한 과잉식각(overetching)실험을 통하여, 실시예 1 내지 7의 식각액의 식각속도, CD skew와 테이퍼 각을 평가하였다. 또한 현미경 사진으로 식각된 티타늄/구리(Ti/Cu) 이중막의 측단면을 관찰하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2
Figure 112009028998076-pat00002
식각 종말점은 식각액에 의한 막의 식각이 완료되어 유리 기판의 유리가 노출된 상태를 일컫는다. 식각 종말점의 값이 적을수록 왕성한 식각 능력을 가리킨다. CD skew(Cut dimension skew)는 포토레지스트 말단과 구리 말단 사이의 거리를 가리키는데 단차가 나지 않고 고른 테이퍼 식각이 있으려면 이 거리는 적절한 범위에 있어야 한다. 테이퍼 각은 식각된 금속막의 측면에서 본 경사로서 45 ° 내지 60 °정도가 적절한 값이다.
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 식각액 조성물은 우수한 식각 속도와 CD skew를 나타내며 테이퍼 프로파일을 30 °내지 70 ° 로 조절할 수 있게 해 준다는 것을 알 수 있다.
어레이 기판의 제조 방법
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 베이스 기판(110)상에 제1 도전막을 형성한 후 패터닝 하여 게이트 배선(미도시) 및 게이트전극(110)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(110)은 티타늄과 구리를 순차적으로 적층한 이중막으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 게이트 배선과 게이트 전극(110)은 티타늄을 포함하는 제1 금속층 및 구리를 포함하며, 제1 금속층 위에 위치한 제2 금속층을 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 게이트 배선 및 게이트 전극상에 산화 실리콘 막, 질화 실리콘막 또는 상기 산화 실리콘막 및 상기 질화 실리콘 막을 순차적으로 적층한 이층막으로 이루어진 게이트 절연막(120)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(120)은 화학기상증착법 또는 스퍼터링법을 이용하여 형성할 수 있다.
상기 게이트 전극과 대응되는 상기 게이트 절연막(120) 상에 액티브 층(131)과 오믹 컨택층(132)을 적층하여 반도체층(130)을 형성한다. 여기서, 상기 액티브 층(131)은 비정질 실리콘으로 이루어질 수 있으며, 상기 오믹 컨택층(132)은 N형 또는 P형 불순물이 도핑 되어 있는 비정질 실리콘으로 이루질 수 있다. 상기 오믹 컨택층(132)은 서로 이격되어 있는 한 쌍의 패턴으로 이루어질 수 있다.
이후에 상기 반도체층 상에 제 2 도전막을 형성한 후 패터닝 하여 데이터 배선(미도시), 소스 전극(140a) 및 드레인 전극(140b)을 형성한다. 이때, 상기 데이터 배선(미도시), 소스 전극(140a) 및 드레인 전극(140b)은 티타늄과 구리를 순차적으로 적층한 이중막으로 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 데이터 배선, 소스 전극(140a) 및 드레인 전극(140b)은 티타늄을 포함하는 제1 금속층 및 구리를 포함하며 제1 금속층 위에 위치한 제2 금속층을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 데이터 배선 및 소스/ 드레인 전극(140a, 140b) 상에 보호층(150)을 형성하고, 상기 드레인 전극의 일부분을 노출하는 컨택홀(CNT)을 형성한다. 여기서, 상기 보호층(150)은 질화실리콘, 산화실리콘으로 이뤄질 수 있다.
이후에, 상기 컨택홀을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되도록 상기 보호층상에 제 3 도전막을 형성한 후 패터닝 하여 화소전극(160)을 형성한다.
상기 화소전극(160)은 투명전극으로 인듐-아연 산화물(ITO) 또는 인듐-아연 산화물(IZO) 등으로 이루어 질 수 있다.
상기 게이트 전극, 상기 소스/ 드레인 전극 및 상기 화소전극을 이루는 각 도전막은 동일한 식각액 조성물로 이루어진 식각액으로 패터닝 할 수 있다. 여기서, 상기 식각액 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 0.1 내지 30 중량%, 무기산 0.1 내지 10 중량%, 아세테이트염 0.1 내지 10 중량 %, 불소함유 화합물 0.01 내지 5 중량%, 술폰산 화합물 0.01 내지 5 중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2 중량%; 및 여분의 물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 과산화 수소를 사용하지 않으므로 발열 현상이나 식각액의 안정성 저하, 고가의 안정화제 첨가와 같은 문제점이 없어 티타늄 및 구리(Ti/Cu)로 이루어진 금속층을 양호한 속도로 동시에, 즉, 동일 공정에서 함께 테이퍼 식각할 수 있다. 또한 식각액의 안정성을 확보하여 식각액의 성능을 더 오래 유지할 수 있고 식각 공정상 마진을 충분히 보장하여 비용을 낮출 수 있는 효과가 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어레이 기판의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.

Claims (15)

  1. 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 0.1 내지 30 중량%
    무기산 0.1 내지 10 중량%
    아세테이트염 0.1 내지 10 중량%
    불소함유 화합물 0.01 내지 5 중량%
    술폰산 화합물 0.01 내지 5 중량%
    아졸계 화합물 0.01 내지 2 중량%;
    보론함유 화합물 및
    여분의 물을 포함하며, 구리/티탄 이중층을 식각하기 위한 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무기산은 질산(nitric acid), 인산(phosphoric acid), 황산(sulfuric acid) 및 염산(hydrochloric acid)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아세테이트염은 암모늄아세테이트(CH3COONH4), 리튬아세테이트(CH3COOLi) 및 포타슘아세테이트(CH3COOK)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 불소함유 화합물은 불화나트륨(NaF), 불화수소나트 륨(NaHF2), 불화암모늄(NH4F), 불화수소암모늄(NH4HF2), 붕불화암모늄(NH4BF4), 불화칼륨(KF), 불화수소칼륨(KHF2), 불화알루미늄(AlF3), 불화붕소산(HBF4), 불화리튬(LiF), 붕불화칼륨(KBF4) 및 불화칼슘(CaF2)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 술폰산 화합물은 메탄술폰산(CH3SO3H), 벤젠술폰산(C6H5SO3H) 및 p-톨루엔술폰산(C7H7SO3H)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 아졸계 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 아미노테트라졸(aminotetrazole), 아미노테트라졸 포타슘염(aminotetrazole of potassium salt), 이미다졸(imidazole) 및 피라졸(pyrazole)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보론함유 화합물의 함량은 0.01 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보론함유 화합물은 보레이트(R1BO3, R2HBO3,R3H2BO3), 메타보레이트(R3BO2), 테트라보레이트(R2B4O7, R3HB4O7), 붕불화암모늄(NH4BF4), 불화붕소산(HBF4), 붕불화리튬(LiBF4) 붕불화나트륨(NaBF4) 및 붕불화칼륨(KBF4)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
    (상기 R1 은 H3, Li3, Na3, (NH4)3 또는 K3를 나타내고, 상기 R2는 Li2, Na2, K2또는 (NH4)2를 나타내며, 상기 R3는 Li, Na, K 또는 NH4를 나타낸다.)
  9. 삭제
  10. 베이스 기판을 형성하는 단계;
    상기 베이스 기판상에 제1 도전막을 형성한 후 패터닝 하여 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선이 형성된 상기 기판 상에 반도체 층을 형성하는 단계;
    상기 반도체층 상에 제2 도전막을 형성한 후 패터닝하여 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 드레인 전극의 일부분을 노출하는 컨택홀을 구비하는 보호층을 형성하는 단계; 및
    상기 보호층 상에 위치하고, 상기 컨택홀을 통하여 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 제3 도전막을 형성한 후 패터닝하여 화소전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 도전막 및 상기 제2 도전막 중 적어도 하나는, 티타늄을 포함하는 제1 금속층 및 상기 제1 금속층 위에 배치되며 구리를 포함하는 제2 금속층을 포함하며, 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate), 무기산, 아세테이트염, 불소함유 화합물, 술폰산 화합물, 아졸계 화합물, 보론함유 화합물 및 물을 포함하는 식각액 조성물을 이용하여 식각되는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 식각액 조성물은 과산화이황산암모늄((NH4)2S2O8, ammonium persulfate) 0.1 내지 30 중량%, 무기산 0.1 내지 10 중량%, 아세테이트염 0.1 내지 10 중량%, 불소함유 화합물 0.01 내지 5 중량%, 술폰산 화합물 0.01 내지 5 중량%, 아졸계 화합물 0.01 내지 2 중량%, 보론함유 화합물 0.01 내지 5 중량% 및 여분의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서, 상기 식각액 조성물은 상기 제1 금속층 및 상기 제2 금속층을 동시에 식각하는 것을 특징으로 하는 어레이 기판의 제조방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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