KR102260189B1 - 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 금속막 및 N-도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각할 수 있는 과황산염, 함불소 화합물, 무기산, 고리형 아민 화합물, Ag를 포함하는 금속염, 유기산 또는 유기산염, 및 물을 포함하는 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 금속막 및 N-도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각할 수 있는 과황산염, 함불소 화합물, 무기산, 고리형 아민 화합물, Ag를 포함하는 금속염, 유기산 또는 유기산염, 및 물을 포함하는 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
LCD, PDP와 OLED와 같은 평판 디스플레이, 특히 TFT-LCD의 경우는 대화면화 되면서 배선 저항을 감소시키고 실리콘 절연막과의 부착성을 증가시키기 위하여 구리 또는 구리 합금으로 된 단일막, 나아가서는, 구리 또는 구리 합금/타 금속, 타금속간 합금 또는 금속산화물의 2층 이상 다중막의 채용이 널리 검토되고 있다. 예를 들면, 구리/몰리브데늄막, 구리/티타늄막 또는 구리/몰리브데늄-티타늄막은 TFT-LCD의 게이트 배선 및 데이터 라인을 구성하는 소스/드레인 배선을 형성할 수 있으며, 이를 통하여 디스플레이의 대화면화에 일조할 수 있다.
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 식각 과정이 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.
또한, 소스/드레인 전극은 1차 및 2차 식각 과정을 거쳐 형성이 되며, 상기 식각 후, 하부의 비정질 실리콘층 중 N-도핑된 비정질 실리콘층을 식각하여야 한다.
그러나 현재, 상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 식각은 건식 식각으로 이루어지며, 소스/드레인 전극 식각 후 추가적인 공정 단계를 요하므로, 공정 시간과 비용을 절약할 수 없다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0123131호 및 대한민국 공개특허 제10-2012-0111636호는 게이트 및 소스/드레인 전극을 식각하는 식각액 조성물이 게재되어 있으나, N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 추가적으로 건식 식각하는 단계를 거쳐야 하므로, 공정이 복잡하며 추가 비용이 발생하는 문제점이 있다.
따라서, N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 추가 공정없이 소스/드레인 전극과 일괄 식각이 가능한 식각액 조성물에 대한 개발이 필요한 상황이다.
본 발명은 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막 및 상기 금속막 하부의 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 사용함으로써, 식각액 조성물을 사용하여 제조되는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정 단계 및 비용을 절감하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
과황산염 0.5 내지 20 중량%,
함불소 화합물 0.01 내지 2 중량%,
무기산 1 내지 10 중량%,
고리형 아민 화합물 0.5 내지 5 중량%,
Ag를 포함하는 금속염 0.01 내지 5 중량%,
유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량% 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1)기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(2)상기 비정질 실리콘층의 표면을 N-타입 도핑하여, 비정질 실리콘층 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(3)상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상부에 금속막을 적층하는 단계;
(4)상기 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(5)상기 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각하는 단계를 포함하는 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 식각 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 (1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(3)상기 게이트 절연층 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(4)상기 비정질 실리콘층의 표면을 N-타입 도핑하여, 비정질 실리콘층 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(5)상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
(6)상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (5)단계는 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상부에 금속막을 형성하고, 상기 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 식각액 조성물로 일괄 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 본 발명의 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 본 발명의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레기 기판을 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막 및 상기 금속막 하부의 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각할 수 있다.
따라서, 금속막을 식각하여 소스/드레인 전극 형성 후, N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 건식 식각하는 단계를 줄일 수 있어, 공정상의 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과를 지니고 있다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 과열현상 방지, 과식각 방지, 식각 특성 유지, 처리매수에 따른 식각속도 저하 방지 등의 효과를 지니고 있다.
도 1은 현재 사용되는 소스/드레인 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 식각 공정 순서 및 본 발명의 소스/드레인 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 식각 공정 순서를 나타낸 모식도이다.
도 2는 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 3은 실시예의 식각액 조성물로 식각된 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 표면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 4는 비교예의 식각액 조성물로 식각된 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 표면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 2는 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 3은 실시예의 식각액 조성물로 식각된 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 표면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 4는 비교예의 식각액 조성물로 식각된 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 표면을 관찰한 SEM 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
본 발명은 식각액 조성물 총 중량에 대하여,
과황산염 0.5 내지 20 중량%,
함불소 화합물 0.01 내지 2 중량%,
무기산 1 내지 10 중량%,
고리형 아민 화합물 0.5 내지 5 중량%,
Ag를 포함하는 금속염 0.01 내지 5 중량%,
유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량% 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 식각액 조성물에 관한 것이다.
종래에는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조에 있어, 식각액 조성물로 금속막을 식각하여 소스/드레인 전극을 형성한 후, 상기 금속막 하부의 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 건식 식각하는 추가 공정이 필요하여 공정 단계가 복잡하였으며, 그로 인한 공정 시간 및 비용이 많이 발생하였다.
그러나, 본 발명의 식각액 조성물은 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막 및 하부의 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각할 수 있어, 공정 시간 및 비용을 절감할 수 있는 효과를 지니고 있다.
본 발명에서, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막은 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막으로 이루어진 이중막이다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리합금막이며, 상기 티타늄계 금속막은 티타늄막 또는 티타늄합금막이며, 상기 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이다.
또한, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막은 구리/티타늄 이중막이 가장 바람직하다.
이하, 본 발명의 식각액 조성물의 각 성분을 설명하기로 한다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 과황산염은 구리계 금속막을 식각하는 주성분으로서, 상기 과황산염은 과황산칼륨(K2S2O8), 과황산나트륨(Na2S2O8) 및 과황산암모늄((NH4)2S2O8)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
상기 과황산염은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 20 중량%로 포함되며, 바람직하게는 5 내지 15 중량%로 포함된다. 상기 과황산염이 0.5 중량% 미만으로 포함되면, 구리계 금속막의 식각이 되지 않거나 매우 느린 식각속도를 보이고, 20 중량%를 초과하여 포함되면, 식각 속도가 전체적으로 빨라져 공정을 컨트롤하는 것이 어려워진다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 함불소 화합물은 티타늄계 금속막을 식각하는 주성분으로서, 식각 시 발생할 수 있는 잔사를 제거하여 주는 역할을 한다. 또한, N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 식각하는 역할을 한다.
상기 함불소 화합물은 용액 내에서 불소 이온 또는 다원자 불소이온이 해리되는 화합물을 사용하며, 바람직하게는 불화암모늄(ammonium fluoride), 불화나트륨(sodium fluoride), 불화칼륨(potassium fluoride), 중불화암모늄(ammonium bifluoride), 중불화나트륨(sodium bifluoride) 및 중불화칼륨(potassium bifluoride)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, 상기 함불소 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 2 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.3 내지 1 중량%로 포함된다. 상기 함불소 화합물의 함량이 0.01 중량% 미만으로 포함되면, 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 잔사가 발생할 수 있으며, 2 중량%를 초과하여 포함되면, 금속막 식각으로 형성되는 금속 배선이 위치한 유리 등의 기판에 손상이 발생할 수 있으며, 상기 금속 배선 하부의 비정질 실리콘층에 손상을 일으킬 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 무기산은 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막의 식각을 위한 보조 산화제의 역할을 한다.
상기 무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기산은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 1 내지 10 중량%로 포함되며, 바람직하게는 2 내지 7 중량%로 포함된다. 상기 무기산의 함량이 1 중량% 미만으로 포함되면, 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막의 식각속도가 저하되어 식각 프로파일 불량 및 잔사가 발생할 수 있으며, 10 중량%를 초과하여 포함되면, 과식각 및 포토레지스트 균열이 발생하여 약액 침투에 의하여 배선이 단락될 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 고리형 아민 화합물은 구리계 금속막의 식각 속도를 조절하는 역할을 한다.
상기 고리형 아민 화합물은 트리아졸(triazole)계, 테트라졸(tetrazole)계, 이미다졸(imidazole)계, 인돌(indole)계, 푸린(purine)계, 피라졸(pyrazole)계, 피리딘(pyridine)계, 피리미딘(pyrimidine)계, 피롤(pyrrole)계, 피롤리딘(pyrrolidine)계 및 피롤린(pyrroline)계로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하며, 그 중에서도 테트라졸계를 포함하는 것이 바람직하며, 테트라졸계 중에서 5-메틸테트라졸(5-methyl tetrazole)을 포함하는 것이 가장 바람직하다. 상기 5-메틸테트라졸을 사용함으로써, 석출물이 발생했던 종래의 고리형 아민 화합물의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 상기 고리형 아민 화합물은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.5 내지 5 중량%로 포함되며, 바람직하게는 1 내지 3 중량%로 포함된다. 상기 고리형 아민 화합물의 함량이 0.5 중량% 미만으로 포함되면, 구리의 식각 속도를 조절할 수 없어 과식각이 일어날 수 있으며, 5 중량%를 초과하여 포함되면, 구리의 식각 속도가 저하되어 공정상에서 식각 시간이 길어질 수 있어 생산 효율이 감소할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 Ag를 포함하는 금속염은 함불소 화합물이 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 식각할 때의 촉매 역할 및 식각 속도를 조절하는 역할을 한다.
상기 Ag를 포함하는 금속염은 질산은(AgNO3), 플루오린화은(AgF), 염화 은(AgCl), 황화은(Ag2S), 황산은(Ag2SO4) 및 탄산은(Ag2CO3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함한다.
또한, Ag를 포함하는 금속염은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 포함되며, 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%로 포함된다. 상기 Ag를 포함하는 금속염이 0.01 중량% 미만으로 포함되면, N-타입 도핑된 비정질 실리콘층의 식각 속도가 너무 낮아 식각이 이루어지지 않으며, 5 중량%를 초과하여 포함되면, 식각속도가 너무 빨라져 적정 범위 밖으로 식각이 이루어지고, 식각공정 조절이 어려워지는 문제가 발생한다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 유기산 또는 유기산염은 식각된 금속 이온과의 킬레이팅 작용에 의해 식각액 조성물에 영향을 주는 것을 방지해 줌으로써 결과적으로 금속막의 식각 처리매수를 증가시켜주는 역할을 한다.
상기 유기산은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 유기산염은 상기 유기산의 나트륨염, 칼륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기산 또는 유기산염은 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%로 포함되며, 바람직하게는 1 내지 5 중량%로 포함된다. 상기 유기산 또는 유기산염의 함량이 0.1 중량% 미만으로 포함되면, 처리매수 증가 효과가 없고, 10 중량%를 초과하여 포함되면, 과식각이 되어 배선의 단락이 발생할 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물에 포함되는 물은 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량으로 포함된다. 상기 물은 특별히 한정되지 않으나, 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 물은 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항값이 18㏁·㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 선택하여 첨가할 수도 있다.
본 발명의 식각액 조성물의 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의하여 제조 가능하며, 반도체 공정용의 순도로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은
(1)기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(2)상기 비정질 실리콘층의 표면을 N-타입 도핑하여, 비정질 실리콘층 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(3)상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상부에 금속막을 적층하는 단계;
(4)상기 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(5)상기 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각하는 단계를 포함하는 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 식각 방법에 관한 것이다.
상기 비정질 실리콘층의 N-타입 도핑은 통상의 방법을 사용하여 비정질 실리콘층의 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성할 수 있다.
상기 금속막은 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막으로 이루어진 이중막이다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리합금막이며, 상기 티타늄계 금속막은 티타늄막 또는 티타늄합금막이며, 상기 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이다.
또한, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막은 구리/티타늄 이중막이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.
또한, 본 발명은
(1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(3)상기 게이트 절연층 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(4)상기 비정질 실리콘층의 표면을 N-타입 도핑하여, 비정질 실리콘층 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(5)상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
(6)상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (5)단계는 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상부에 금속막을 형성하고, 상기 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 식각액 조성물로 일괄 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 상기 본 발명의 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
상기 비정질 실리콘층의 N-타입 도핑은 통상의 방법을 사용하여 비정질 실리콘층의 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성할 수 있다.
상기 금속막은 구리계 금속막 및 티타늄계 금속막으로 이루어진 이중막이다.
상기 구리계 금속막은 구리막 또는 구리합금막이며, 상기 티타늄계 금속막은 티타늄막 또는 티타늄합금막이며, 상기 합금막은 질화막 또는 산화막도 포함하는 개념이다.
또한, 상기 소스/드레인 전극을 형성하는 금속막은 구리/티타늄 이중막이 가장 바람직하다.
본 발명의 식각액 조성물로 상기 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각하여, 상기 (5)단계의 소스 및 드레인 전극을 형성할 수 있다.
종래에는 식각액 조성물로 금속막을 식각하여 소스/드레인 전극을 형성한 후, N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 건식 식각하는 공정을 거쳤지만, 본 발명에서는 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각하여 소스/드레인 전극을 형성할 수 있어 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 단계를 단축시킬 수 있으며, 그에 따른 제조 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
또한, 상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판일 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판에 관한 것이다.
상기 액정 표시 장치용 어레이 기판은 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 식각된 소스 및 드레인 전극을 포함한다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
<
식각액
조성물 제조>
실시예
1 내지 8 및
비교예
1 내지 2.
하기 표 1에 나타낸 조성에 따라 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 2의 식각액 조성물을 제조하였으며, 식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하였다.
| 구분 | SPS | ABF | HNO3 | ATZ | AcOH | AgNO3 |
| 실시예 1 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 0.2 |
| 실시예 2 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 0.4 |
| 실시예 3 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 0.6 |
| 실시예 4 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 1 |
| 실시예 5 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 1.5 |
| 실시예 6 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 3 |
| 실시예 7 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 4 |
| 실시예 8 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 5 |
| 비교예 1 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | - |
| 비교예 2 | 10 | 0.5 | 3 | 1.5 | 3 | 6 |
SPS: Sodium persulfate
ABF: Ammonium bifluoride
ATZ: 5-aminotetrazole
AcOH: Acetic acid
실험예
1.
식각액
조성물의
식각
평가
유리 기판(100mmⅩ100mm)상에 비정질 실리콘층(a-Si:H)을 증착시킨 뒤, 표면을 N-타입 도핑하였다. 상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층(n+ a-Si:H) 상부에 Cu/Ti막을 증착시킨 뒤, 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통하여 기판 상에 소정의 패턴을 가진 포토레지스트가 형성되도록 한 후, 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 2의 식각액 조성물을 각각 사용하여 n+ a-Si:H/Cu/Ti 막에 대하여 식각공정을 실시하였다.
분사식 식각 방식의 실험장비(모델명 : ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각공정시 식각액 조성물의 온도는 약 25℃ 내외로 하였으나, 적정온도는 다른 공정조건과 기타 요인에 의해 필요에 따라 변경될 수 있다. 식각시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, LCD 에칭 공정에서 통상 100 내지 500초 정도로 진행하였다.
상기 식각공정에서 n+ a-Si:H/Cu/Ti 막이 일괄 식각되었는지를SEM(Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 관찰하였으며, 결과를 하기 표 2 에 나타내었다.
| 구 분 | n+ a-Si:H/Cu/Ti 식각 결과 |
| 실시예 1 | 일괄 식각 |
| 실시예 2 | 일괄 식각 |
| 실시예 3 | 일괄 식각 |
| 실시예 4 | 일괄 식각 |
| 실시예 5 | 일괄 식각 |
| 실시예 6 | 일괄 식각 |
| 실시예 7 | 일괄 식각 |
| 실시예 8 | 일괄 식각 |
| 비교예 1 | n+ a-Si:H 식각안됨 |
| 비교예 2 | 과식각 |
상기 표 2의 결과에서, Ag를 포함하는 금속염을 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량%로 포함하는 실시예 1 내지 8의 식각액 조성물은 n+ a-Si:H/Cu/Ti 막을 일괄 식각한다는 것을 확인할 수 있었다(도 3).
그러나, Ag를 포함하는 금속염을 포함하지 않는 비교예 1의 식각액 조성물은 n+ a-Si:H 막이 식각되지 않았으며(도 4), Ag를 포함하는 금속염을 식각액 조성물 총 중량에 대하여 5 중량%를 초과하여 포함한 비교예 2의 식각액 조성물은 n+ a-Si:H/Cu/Ti 막 모두가 과식각이 일어난 것을 확인할 수 있었다.
따라서, Ag를 포함하는 금속염을 식각액 조성물 총 중량에 대하여 0.01 내지 5 중량% 포함하는 본 발명의 식각액 조성물은 금속막 및 상기 금속막 하부의 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 동시에 일괄식각할 수 있다는 것을 알 수 있었다.
Claims (15)
- 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각하기 위한 조성물로서,
식각액 조성물 총 중량에 대하여,
과황산염 0.5 내지 20 중량%,
함불소 화합물 0.01 내지 2 중량%,
무기산 1 내지 10 중량%,
고리형 아민 화합물 0.5 내지 5 중량%,
Ag를 포함하는 금속염 0.01 내지 5 중량%,
유기산 또는 유기산염 0.1 내지 10 중량% 및
식각액 조성물 총 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하며,
염소화합물을 포함하지 않는 식각액 조성물. - 청구항 1에 있어서, 상기 과황산염은 과황산칼륨, 과황산나트륨 및 과황산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 함불소 화합물은 불화암모늄, 불화나트륨, 불화칼륨, 중불화암모늄, 중불화나트륨 및 중불화칼륨로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 무기산은 질산, 황산, 인산 및 과염소산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 고리형 아민 화합물은 트리아졸계, 테트라졸계, 이미다졸계, 인돌계, 푸린계, 피라졸계, 피리딘계, 피리미딘계, 피롤계, 피롤리딘계 및 피롤린계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 Ag를 포함하는 금속염은 질산은, 플루오린화 은, 염화은, 황화은, 황산은 및 탄산은으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 유기산은 아세트산, 부탄산, 시트르산, 포름산, 글루콘산, 글리콜산, 말론산, 옥살산, 펜탄산, 설포벤조산, 설포석신산, 설포프탈산, 살리실산, 설포살리실산, 벤조산, 락트산, 글리세르산, 석신산, 말산, 타르타르산, 이소시트르산, 프로펜산, 이미노디아세트산 및 에틸렌디아민테트라아세트산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
상기 유기산염은 상기 유기산의 칼륨염, 나트륨염 및 암모늄염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 식각액 조성물. - 청구항 1에 있어서, 상기 식각액 조성물은 추가로 금속 이온 봉쇄제 및 부식 방지제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 식각액 조성물.
- (1)기판 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(2)상기 비정질 실리콘층의 표면을 N-타입 도핑하여, 비정질 실리콘층 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(3)상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상부에 금속막을 적층하는 단계;
(4)상기 금속막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및
(5)청구항 1 내지 8항 중 어느 한 항의 식각액 조성물을 사용하여 상기 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 일괄 식각하는 단계를 포함하는 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 식각 방법. - 청구항 9에 있어서, 상기 광반응 물질은 포토레지스트 물질로, 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨지는 것임을 특징으로 하는 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 식각 방법.
- 청구항 9에 있어서, 상기 금속막은 구리/티타늄 이중막인 것을 특징으로 하는 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 식각 방법.
- (1)기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
(2)상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;
(3)상기 게이트 절연층 상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(4)상기 비정질 실리콘층의 표면을 N-타입 도핑하여, 비정질 실리콘층 표면에 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 형성하는 단계;
(5)상기 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및
(6)상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서,
상기 (5)단계는 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층 상부에 금속막을 형성하고, 상기 금속막 및 N-타입 도핑된 비정질 실리콘층을 식각액 조성물로 일괄 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 식각액 조성물은 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 식각액 조성물인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법. - 청구항 12에 있어서, 상기 금속막은 구리/티타늄 이중막인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 12에 있어서, 상기 액정표시장치용 어레이 기판은 박막트랜지스터(TFT) 어레이 기판인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법.
- 청구항 12의 제조방법으로 제조된 액정 표시 장치용 어레이 기판.
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