KR20030058789A - 구리 또는 구리/티타늄 식각액 - Google Patents

구리 또는 구리/티타늄 식각액 Download PDF

Info

Publication number
KR20030058789A
KR20030058789A KR1020010089324A KR20010089324A KR20030058789A KR 20030058789 A KR20030058789 A KR 20030058789A KR 1020010089324 A KR1020010089324 A KR 1020010089324A KR 20010089324 A KR20010089324 A KR 20010089324A KR 20030058789 A KR20030058789 A KR 20030058789A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
copper
etching
titanium
etchant
etching solution
Prior art date
Application number
KR1020010089324A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100456373B1 (ko
Inventor
조규철
채기성
황용섭
권오남
이경묵
백귀종
이태형
Original Assignee
테크노세미켐 주식회사
엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 테크노세미켐 주식회사, 엘지.필립스 엘시디 주식회사 filed Critical 테크노세미켐 주식회사
Priority to KR10-2001-0089324A priority Critical patent/KR100456373B1/ko
Priority to US10/331,726 priority patent/US6881679B2/en
Publication of KR20030058789A publication Critical patent/KR20030058789A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100456373B1 publication Critical patent/KR100456373B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32134—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by liquid etching only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/18—Acidic compositions for etching copper or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/26—Acidic compositions for etching refractory metals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
    • Y10S436/80—Fluorescent dyes, e.g. rhodamine

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Weting (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

본 발명은 액정표시장치의 TFT(Thin Film Transistor)를 구성하는 게이트 전극과 소스전극과 드레인전극 용 금속배선의 재료인 구리 또는 구리/티타늄(Cu/Ti)이중 층(double layer)을 패턴하기 위한 식각액의 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 구리/티타늄(Cu/Ti) 이중 층(double layer)의 식각액 조성물은 옥손(Oxone ; 2KHSO5·KHSO4, · K2SO4)+불산(HF)+불화암모늄(NH4F)+환원제+약산화제+식각속도완화제(살리실산 유도체)+KHF2의 혼합액 이다.
상기 식각액 조성비율은 옥손(3∼7wt%)+불산(0.1∼0.5wt%)+불화암모늄(0∼0.1wt%)+환원제+약산화제+식각속도 완화제(살리실산 유도체)(0.01∼0.2wt%)+KHF2(0.1∼0.5wt%)로 이루어지는 식각액 조성의 잔여 부분은 물(H2O)로 구성한다.
전술한 바와 같은 조성비율을 가지는 식각액을 사용하여 구리/티타늄(Cu/Ti)으로 적층된 이중층의 금속을 일괄 식각하게 되면, 상기 적층된 금속층의 식각비율(etching rate)이 동일하기 때문에 어느 한 층이 과식각되는 식각불량을 방지할 수 있다.

Description

구리 또는 구리/티타늄 식각액{An etchant to etching Cu or Cu/Ti metal layer}
본 발명은 액정표시장치의 어레이배선을 구리(Cu) 또는 구리/티타늄(Cu/Ti)의 이중 층으로 사용할 경우, 식각불량 없이 상기 구리 단일층 또는 이중층의 금속이 테이퍼 경사각(taper angle)을 가지도록 식각하는 식각용액의 조성비율에 관한 것이다.
먼저, 도 1을 참조하여 액정표시장치를 개략적으로 설명한다.
도 1은 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 컬러필터(7)와 상기 각 컬러필터(7)사이에 구성된 블랙매트릭스(6)와 상기 컬러필터와 블랙매트릭스 상부에 증착된 공통전극(18)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(17)과 스위칭소자(T)와 어레이배선이 형성된 하부기판(10)으로 구성되며, 상기 상부기판(5)과 하부기판(10) 사이에는 액정(9)이 충진되어 있다.
상기 하부기판(10)은 어레이기판(array substrate)이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 지나가는 게이트배선(14)과 데이터배선(22)이 형성된다.
이때, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(14)과 데이터배선(22)이 교차하여 정의되는 영역이며, 상기 화소영역(P)상에는 전술한 바와 같이, 투명한 화소전극(17)이 형성된다.
상기 화소전극(17)과 공통전극(18)은 인듐-틴-옥사이드(Indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성금속을 사용한다.
전술한 바와 같은 구성을 가지는 액정패널의 구동은 액정의 전기광학적 효과에 기인한 것이다.
전술한 구성에서, 상기 박막트랜지스터를 구성하는 각 구성요소 중 특히, 저 저항을 요구하는 게이트배선을 구리 또는 구리/티타늄(Cu/Ti) 이중 층으로 사용할수 있다.
이하, 도 2a 내지 도 2e를 참조하여, 일반적인 어레이기판 제작공정을 설명한다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 투명한 유리기판(10)상에 구리/티타늄(Cu/Ti)의 이중 금속층을 증착하고 패턴하여, 게이트 전극(30)과 게이트 배선(도 1의 14)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 전극(30)이 형성된 기판(10)의 전면에 질화실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 1 절연막인 게이트 절연막(32)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 전극(30)상부의 게이트 절연막(32)상에 아일랜드 형상으로 적층된 액티브층(34)과 오믹 콘택층(36)을 형성한다.
상기 액티브층(34)은 순수한 비정질 실리콘으로 형성하고, 상기 오믹콘택층(36)은 불순물이 포함된 비정질 실리콘으로 형성한다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 전술한 구리/티타늄(Cu/Ti)이중 금속층을 증착하고 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(36)과 접촉한 소스전극(38)과 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(40)과, 상기 소스전극(38)과 연결된 데이터배선(22)을 형성한다.
다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인전극(38,40)이 형성된 기판(10)의 전면에 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함한 무기절연물질과 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴계수지(acryl)를 포함한 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(42)을 형성한다.
상기 보호막(42)을 패턴하여, 상기 드레인전극(40)을 노출하는 드레인 콘택홀(46)을 형성한다.
다음으로, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 노출된 드레인 전극(40)과 접촉하는 투명 화소전극(17)을 형성한다.
전술한 바와 같은 공정을 통해 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
전술한 공정에서, 상기 게이트 전극(30)과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 구리 또는 구리/티타늄 이중 금속층은 습식식각을 통해 패턴하며, 식각용액 중 구리막의 식각을 위하여 옥손(2KHSO5·KHSO4,·K2SO4)과 구리/티타늄 이중 막의 경우 티타늄의 식각을 위해 상기 옥손과 불산(HF)과 불화암모늄(NH4F)혼합한 혼합액을 사용하였다.
상기 옥손(Oxone)에 의한 구리 식각의 메카니즘(mechanism)은 아래식 (1)∼(5)와 같이 진행된다.
KHSO5→ K++ HSO5 ----------(1)
HSO5 -→ H++ SO5 2----------(2)
Cu + SO5 -→ CuO + KHSO4---------(3)
Cu + KHSO5→ CuO + KHSO4---------(4) 알짜 반응식
CuO + 2KHSO4→CuSO4+ K2SO4+ H2O ---------(5)
그러나, KHSO4의 경우 아래식 (6)∼(7)과 같은 반응이 일어난다.
KHSO4→ K++ HSO4 ----------(6)
HSO4 -+ H2O →HSO5 -+ 2H++ 2e----------(7)
이렇게 형성된 HSO5 -이온은 수소이온 농도(pH)가 높거나 전이금속 이온 존재시 전이금속 이온의 촉매작용으로 아래 식 (8)과 같이 분해되고 이로 인해 식각 속도가 빨라지게 된다.
HSO5 -→ H++ SO5 2----------(8)
증가된 시각속도는 KHSO4의 농도가 저하될 때까지 진행되며 정점을 지나게 되면 식각속도가 다시 저하되는 단점을 가지고 있다.
전술한 반응식에서, 상기 옥손의 화합물 중 실제로 사용되는 반응물은 KHSO5이며, KHSO5가 단독으로 존재하면 매우 불안정하여 쉽게 분해되기 쉽다.
따라서, 상기와 같은 혼합물의 형태로 존재하게 된다.
상기 K2SO4는 반응 후 식 (5)와 같이 생성물로 생성된다.
전술한 식각액을 이용한 초기 식각 속도는 구리 이온의 증가에 의한 촉매반응이 활성화됨에 따라 증가된다는 결론을 얻었다.
즉, 아래 식 (9) 내지 (10)의 반응 결과로 상기 구리이온은 구리막의 식각을 촉진한다.
Cu+2+ 2e → 2Cu+2+ 2e -------- (9) 구리이온의 환원
Cu →2cu+2+ 2e -------- (10) 구리막의 식각
따라서,
2Cu+2+ Cu → 2Cu+1+ Cu+2로 되면서 구리막을 식각한다.
도 3은 상용횟수가 증가되는 식각용액에 포함되는 구리농도의 증가에 따른 식각농도 변화 경향을 도시한 도면이다.
도시한 바와 같이, 구리의 농도가 증가할수록 식각률이 증가하게 되며, 상기 KHSO4가 소모되어 농도가 낮아지는 영역부터는 식각률이 감소함을 알 수 있다.
이와 같은 경우는, 상기 구리이온에 의해 식각 속도가 균일하지 않기 때문에 패턴된 금속층의 측면은 데이퍼 경사각을 이루기는 힘들다.
또한, 종래의 옥손 + 불산(또는 불화 암모늄) 식각액은 패턴의 양측을 경사(taper)지도록 식각하는 것이 가능하나 상기 옥손에 의한 구리의 식각속도와 불산 및 불화암모늄에 의한 티타늄의 식각속도의 차이 및 상기 옥손의 측면식각으로 인해 테이퍼 각이 작아져 접착불량(CD loss)을 유발한다.
이하, 도 4는 종래의 식각용액을 통해 식각된 구리/티타늄 이중막의 단면을 관찰한 전자 현미경 사진이다.
사진에서 관찰되는 부분은 유리기판(A)과, 유리기판(A)상부에 식각액을 통해 패턴된 구리/티타늄 이중막(B)과, 이중막의 상부에는 포토레지스트(C)가 존재한다.
도시한 바와 같이, 상기 종래의 식각액을 이용하여 상기 구리/티타늄 이중막을 식각한 결과 이중막(B)의 측면(D)이 과도하게 식각된 것을 알 수 있다.
또한, 상기 식각용액 중 티타늄을 식가하기 위한 불산 및 불화암모늄은 그 양이 과다할 경우 유리기판의 표면에 손상을 준다.
이하, 도 5는 상기 식각액을 통해 티타늄 막을 식각한 후 유리기판의 표면을 관찰한 전자 현미경 사진이다.
전술한 옥손 + 불산(또는 불화 암모늄) 식각액 중 상기 불산 또는 불화암모늄을 과다하게 사용하면 도시한 바와 같이, 유리기판의 표면(B)이 심하게 손상된다.
유리기판의 표면에 결함이 발생하게 되면 이후 형성되는 구성층 과 유리기판사이에 접착불량이 발생하는 문제가 있다.
이와 같은 결함을 방지하기 위해, 불산 또는 불화암모늄의 함량을 감소시킬 수 있으나, 상기 불산 또는 불화 암모늄을 감소시키면 상기 티타늄이 완벽이 제거되지 않아 기판 상에 상기 티타늄의 잔사가 남게 되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 목적으로 안출된 것으로,
본 발명에 따른 구리 또는 구리/티타늄 이중 금속층을 식각하기 위한 식각액은 옥손 + 불산 + 불화암모늄 + 물로 이루어진 조성에 추가로 환원제 또는 약산화제와 에칭 시간을 늦추는 식각속도 완화제로 살리실산 유도체를 첨가한다.
이와 같이 하면, 식각속도의 급변을 억제하여 적절한 테이퍼각(Taper angle)을 이루도록 하여 증착 특성을 개선하며 전체적인 식각속도를 증가시켜 생산성을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2a 내지 도 2d는 어레이기판의 제작공정을 공정 순서대로 도시한 공정 단면도이고,
도 3은 식각액의 사용횟수 증가에 따라 식각액에 포함되는 구리농도의 증가에 의한 식각 속도 변화의 경향을 나타낸 그래프이고,
도 4는 종래의 식각액에 의한 습식식각 공정후의 포토레지스트와 구리/티타늄 이중층의 단면을 전자현미경으로 관찰한 사진이고,
도 5는 과다한 불산에 의한 습식식각 공정 후의 유리기판 표면의 손상을 나타낸 전자현미경 사진이고,
도 6은 구리농도의 변화에 의한 종래의 식각액의 식각속도 변화 및 환원제 첨가에 따른 식각속도 변화를 나타낸 그래프이고,
도 7은 식각속도 완화제 첨가에 의한 습식식각 공정 후의 포토레지스트와 구리/티타늄 이중 층의 단면을 나타낸 전자 현미경 사진이고,
도 8은 KHF2첨가에 의한 잔사 제거 및 유리막 손상 최소화를 전자 현미경으로 관찰한 사진이고,
도 9는 본 발명의 식각액에 의한 습식식각 공정 후의 포토레지스트와 구리/티타늄 이중 층의 단면을 관찰한 전자 현미경 사진이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A : 유리 기판 B : 구리/티타늄 이중막
C : 포토레지스트 G : 구리/티타늄 이중막의 식각된 측면
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식각액은, 액정표시장치의 TFT를 구성하는 게이트, 소스 및 드레인 전극인 구리 단일막 또는 구리/티타늄 이중막을 습식식각하는 식각액에 있어서, 옥손 + 불화물 + 환원제 또는 약산화제 + 식각속도 완화제 + KHF2+ 물로 이루어진다.
상기 불화물은 불산과 불화 암모늄이다.
상기 불화물은 0.1∼0.3wt%이고 상기 불화 암모늄은 0∼0.1wt%이고, 상기 옥손은 3 ~ 5 wt%의 조성비율로 혼합된다.
상기 산화제는 (NH4)2S2O8이고 0.1∼1wt%의 조성비율로 혼합된다.
상기 환원제는 Na2SO3,K2SO3,(NH4)2SO3이고 0.1∼1wt%의 조성비율로 혼합된다.
식각 속도 완화제(구리식각 완화제)는 살리실산(Salicylic acid)유도체이며, 0.01∼0.2wt%의 조성비율로 혼합된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명은 기존의 구리(Cu) 또는 구리/티타늄(Cu/Ti)을 식각하기 위한 식각액에 산화제와 환원제와 살리실산 유도체를 첨가하여, 금속층의 측면이 알맞은 경사각을 가지고 식각 되도록 하는 동시에 식각 속도를 개선할 수 있는 것을 특징으로 한다.
종래의 식각액인 옥손 + 불산 + 불화암모늄 + 물의 조성물에 추가의 환원제 또는 약산화제를 첨가하면, 옥손의 분해능을 저하하여 구리이온 농도에 따른 식각속도의 변화를 억제함으로서 공정안정성을 확보 할 수 있다.
상기 식각액에 추가되는 환원제는 Na2SO3, K2SO3, (NH4)2SO3또는 약산화제는 (NH4)2S2O8이다.
상기 환원제는 옥손 중 KHSO5의 자기분해를 억제하는 역할을 하게 되며, 상기 약 산화제는 상기 강산화제인 KHSO5를 환원하는 역할을 하게 된다.
따라서, 상기 두가지 반응은 KHSO5로 하여금 구리막의 식각 속도를 늦출 수 있도록 한다.
상기와 같은 환원제를 첨가한 식각액으로 구리를 식각하였을 경우, 도 5와 같은 결과를 얻을 수 있다.
도 6은 구리농도의 변화에 의한 종래의 식각액의 식각속도 변화 및 환원제 첨가에 따른 식각속도 변화를 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이 환원제를 첨가한 시료(E)는 환원제를 첨가하지 않은 시료(F)에 비해 구리 이온의 식각 정도가 낮아지고 있음을 알 수 있다.
그래프에 나타낸 바와 같이, 상기와 같은 환원제를 식각액에 추가하면 추가적인 첨가제가 없는 경우에도 구리이온 농도의 증가에 따른 식각속도의 변화를 초기 식각속도 대비 50%에서 25% 이내로 감소시킬 수 있다.
또한 다른 방법으로 구리/티타늄 식각액인 옥손 + 불산 + 불화암모늄 + 물의 조성물에 식각 시간을 늦추기 위한 식각 억제제를 첨가하면 금속막의 측면은 40 ~60° 의 테이퍼각(Taper Angle)을 얻는 것이 가능하였다.
이 때 첨가된 억제제는 살리실산(Salicylic acid) 유도체로서 옥손에 의한 구리막의 측면식각(side etch)을 억제하여 CD Loss가 작고 테이퍼 식각이 가능하도록 한다.
도 7은 구리막의 식각 억제제 첨가에 의한 습식식각 공정 후의 포토레지스트와 구리/티타늄 이중층의 단면을 찍은 전자 현미경 사진이다.
도시한 바와 같이, 유리기판(A)상부에 구리/티타늄 이중 층으로 금속막(B)이 형성되어 있고, 상기 금속막(B)의 상부에는 포토레지스트(C)가 코팅되어 있다.
상기 포토레지스트(C)를 에치 스타퍼(etch stopper)로 하여, 전술한 식각액에 살리실산 유도체를 추가한 식각액으로 상기 이중층을 식각한 결과 도시한 바와같이, 상기 금속층은 알맞은 경사각(θ)을 가지고 식각되는 결과를 얻을 수 있다.
상기, 티타늄(Ti)의 식각을 위해 첨가하는 불산 및 불화암모늄 이외에 추가의 불소화합물을 첨가하여 불산이나 불화암모늄의 증가없이 유리막의 손상을 최소로 하며 티타늄의 식각속도를 빠르게 하는 것이 가능하였다.
이때 첨가된 추가의 불소화합물은 불소염의 형태인 KHF2로서, KHF2함량을 증가시킴으로서 유리막의 손상없이 티타늄의 잔사현상 제거 및 식각속도가 증가되는 것이 관찰되었다.
도 8은 KHF2첨가에 의한 잔사 제거 및 유리막 손상 최소화를 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
사진에서 관찰되듯이 패턴된 티타늄 막의 사이로 노출된 유기기판의 표면(B)은 상기 도 5의 유기기판 상태와 비교 할 경우, 손상이 최소화되었다는 것을 알 수 있으며, 티타늄의 잔사가 관찰되지 않는 다는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같은 결과를 가지는 본 발명에 따른 구리/티타늄 식각액은 옥손(3 ∼ 5 wt%) + 불산(0.1 ∼ 0.3 wt%) + 불화암모늄(0 ∼ 0.1wt%) + 물로 이루어진 식각액에 첨가제로서 식각속도 완화제 및 환원제 또는 약산화제(0.1 - 1 wt%), 살리실산 유도체(0.01 - 0.2 wt%) 및 KHF2(0.1 - 0.5 wt%)를 첨가한 것이다.
상기와 같은 조성으로 혼합된 본 발명에 따른 식각액으로 상온(25 ± 2℃)에서 습식식각을 수행한 결과 도 8과 같은 결과를 얻을 수 있다.
도 9는 본 발명의 식각액에 의한 습식공정 후의 포토레지스트와 구리/티타늄 이중층 단면을 전자 현미경으로 관찰한 사진이다.
도시한 바와 같이, 유리기판과 상기 유리기판의 상부에는 구리/티타늄 이중층으로 구성된 금속막이 관찰되며, 상기 금속막의 상부에는 포토레지스트가 위치한다.
도시한 바와 같이, 포토레지스트 하부에 위치한 이중층의 측면(G) 경사각은 40 ~ 60° 의 테이퍼 식각이 된 결과가 관찰되었다.
본 발명에 따른 액정표시장치의 TFT를 구성하는 게이트, 소스 및 드레인 전극인 구리 단일막 및 구리/티타늄 이중막을 일괄 식각할 수 있는 옥손(3 ~ 5 wt%) + 불산(0.1 ~ 0.3 wt%) + 불화암모늄(0 ~ 0.1wt%) + 환원제 또는 약산화제(0.1 ~ 1 wt%) + 식각속도 완화제(0.01 ~ 0.2 wt%) + KHF2(0.1 ~ 0.5 wt%) + 물의 조성을 갖는 식각액을 사용하면, 테이퍼식각(Taper Etching)이 가능하며 균일한 패턴의 식각이 가능하다.
상기 금속층을 테이퍼 지게 식각하게 되면 이후 형성되는 구성층과의 접착불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 액정표시장치의 TFT를 구성하는 게이트, 소스 및 드레인 전극인 구리 단일막또는 구리/티타늄 이중막을 습식식각하는 식각액에 있어서,
    옥손 + 불화물 + 환원제 또는 약산화제 + 식각 속도 완화제 + KHF2+ 물로 이루어진 구리와 구리/티타늄 금속막의 식각액.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 옥손의 조성비율은 3 ~ 5 wt%인 구리와 구리 티타늄 금속막의 시각액.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 불화물은 불산과 불화 암모늄인 구리와 구리/티타늄 금속막의 식각액.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 불화물은 0.1∼0.3wt%이고 상기 불화 암모늄은 0∼0.1wt%인 구리와 구리/티타늄 금속막의 식각액.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 약산화제는 (NH4)2S2O8인 구리와 구리/티타늄 식각액.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 약산화제는 0.1∼1wt%인 구리와 구리/티타늄 금속막의 식각액.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 환원제는 Na2SO3,K2SO3,(NH4)2SO3중 선택된 하나인 구리와 구리/티타늄 식각액.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 환원제는 0.1∼1wt%인 구리와 구리/티타늄 금속막의 식각액.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 식각 속도 완화제는 살리실산 유도체인 구리와 구리/티타늄 금속막의 식각액.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 식각속도 완화제는 0.01∼0.2wt%인 구리와 구리/티타늄 금속막의 식각액.
KR10-2001-0089324A 2001-12-31 2001-12-31 구리 또는 구리/티타늄 식각액 KR100456373B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0089324A KR100456373B1 (ko) 2001-12-31 2001-12-31 구리 또는 구리/티타늄 식각액
US10/331,726 US6881679B2 (en) 2001-12-31 2002-12-31 Etching solution for etching Cu and Cu/Ti metal layer of liquid crystal display device and method of fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0089324A KR100456373B1 (ko) 2001-12-31 2001-12-31 구리 또는 구리/티타늄 식각액

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030058789A true KR20030058789A (ko) 2003-07-07
KR100456373B1 KR100456373B1 (ko) 2004-11-09

Family

ID=19718041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0089324A KR100456373B1 (ko) 2001-12-31 2001-12-31 구리 또는 구리/티타늄 식각액

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6881679B2 (ko)
KR (1) KR100456373B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100110745A (ko) * 2009-04-03 2010-10-13 동우 화인켐 주식회사 식각액 조성물 및 방법
WO2011062400A2 (ko) * 2009-11-17 2011-05-26 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법
US8894876B2 (en) 2010-04-20 2014-11-25 Samsung Display Co., Ltd. Etchant for electrode and method of fabricating thin film transistor array panel using the same
US9868902B2 (en) 2014-07-17 2018-01-16 Soulbrain Co., Ltd. Composition for etching

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100904524B1 (ko) * 2002-12-31 2009-06-25 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치용 어레이기판 제조방법
US7100270B2 (en) * 2003-09-25 2006-09-05 Tong Hsing Electric Industries Ltd. Method of fabricating a thin film integrated circuit with thick film resistors
KR101337263B1 (ko) 2004-08-25 2013-12-05 동우 화인켐 주식회사 인듐 산화막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
US20080119056A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-22 International Business Machines Corporation Method for improved copper layer etching of wafers with c4 connection structures
CN100466182C (zh) * 2007-01-04 2009-03-04 北京京东方光电科技有限公司 金属导线、电极及薄膜晶体管阵列基板的制造方法
WO2008098593A1 (en) * 2007-02-15 2008-08-21 Basf Se Titanium etchant composition
KR100839428B1 (ko) * 2007-05-17 2008-06-19 삼성에스디아이 주식회사 식각액, 및 이를 이용한 박막트랜지스터를 갖는 기판의제조 방법
TWI348766B (en) * 2007-10-04 2011-09-11 Taiwan Tft Lcd Ass Method of fabricating thin film transistor
JP5442234B2 (ja) 2008-10-24 2014-03-12 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置及び表示装置
KR101048996B1 (ko) * 2009-01-12 2011-07-12 삼성모바일디스플레이주식회사 박막 트랜지스터 및 그를 구비하는 평판 표시 장치
TWI480360B (zh) * 2009-04-03 2015-04-11 Du Pont 蝕刻劑組成物及方法
JP2011151194A (ja) * 2010-01-21 2011-08-04 Hitachi Displays Ltd 液晶表示装置及びその製造方法
KR101608873B1 (ko) 2010-03-18 2016-04-05 삼성디스플레이 주식회사 금속 배선 식각액 및 이를 이용한 금속 배선 형성 방법
US8558960B2 (en) 2010-09-13 2013-10-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Liquid crystal display device and method for manufacturing the same
CN103364253B (zh) * 2012-03-30 2016-03-02 鞍钢股份有限公司 一种双金属接头界面金相组织腐蚀试剂及显示方法
DE102014111935A1 (de) 2014-08-20 2016-02-25 Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG Zweilagiges Schichtsystem mit teilabsorbierender Schicht sowie Verfahren und Sputtertarget zur Herstellung dieser Schicht
KR20170089311A (ko) * 2016-01-26 2017-08-03 동우 화인켐 주식회사 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
DE102017102569A1 (de) 2017-02-09 2018-08-09 Materion Advanced Materials Germany Gmbh Schichtsystem mit einer Schwärzungsschicht, sowie Verfahren und Sputtertarget zur Herstellung derselben
CN108456885B (zh) * 2017-02-13 2022-08-23 东进世美肯株式会社 蚀刻液组合物以及利用其的金属布线形成方法
CN109390413B (zh) * 2018-10-29 2021-04-30 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5873776A (ja) * 1981-10-29 1983-05-04 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 銅および銅合金のソフトエツチング剤
JPH083149B2 (ja) * 1990-03-30 1996-01-17 富士通株式会社 銅エッチング液
JP2726804B2 (ja) * 1994-07-20 1998-03-11 エイ・ティ・アンド・ティ・コーポレーション 銅含有デバイスのエッチング方法
JP3400558B2 (ja) * 1994-08-12 2003-04-28 メック株式会社 銅および銅合金のエッチング液
JP3184180B2 (ja) * 1999-04-28 2001-07-09 セイコーインスツルメンツ株式会社 Ｔｉ−Ｗの選択的エッチング液及びそのエッチング方法
KR100596468B1 (ko) * 1999-07-28 2006-07-03 엘지.필립스 엘시디 주식회사 박막트랜지스터의 게이트전극 및 그 제조방법
JP4239127B2 (ja) * 2000-03-09 2009-03-18 エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド 銅のエッチング剤、これを用いた電子機器用基板の製造方法および電子機器
KR100396695B1 (ko) * 2000-11-01 2003-09-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 에천트 및 이를 이용한 전자기기용 기판의 제조방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100110745A (ko) * 2009-04-03 2010-10-13 동우 화인켐 주식회사 식각액 조성물 및 방법
WO2011062400A2 (ko) * 2009-11-17 2011-05-26 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법
WO2011062400A3 (ko) * 2009-11-17 2011-09-09 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법
US8894876B2 (en) 2010-04-20 2014-11-25 Samsung Display Co., Ltd. Etchant for electrode and method of fabricating thin film transistor array panel using the same
US9868902B2 (en) 2014-07-17 2018-01-16 Soulbrain Co., Ltd. Composition for etching
US10465112B2 (en) 2014-07-17 2019-11-05 Soulbrain Co., Ltd. Composition for etching

Also Published As

Publication number Publication date
KR100456373B1 (ko) 2004-11-09
US6881679B2 (en) 2005-04-19
US20030124851A1 (en) 2003-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100456373B1 (ko) 구리 또는 구리/티타늄 식각액
US8257609B2 (en) Etchant for etching metal wiring layers and method for forming thin film transistor by using the same
KR20020050020A (ko) 식각용액 및 식각용액으로 패턴된 구리배선을 가지는전자기기용 어레이기판
KR20070008258A (ko) 식각액 및 이를 이용한 액정 표시 장치의 제조 방법
KR20070000850A (ko) 알루미늄, 몰리브덴, 인듐-틴-옥사이드를 식각하기 위한식각액
KR20230037016A (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴과 박막 트랜지스터 기판 제조 방법
KR20140063284A (ko) 은 박막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성방법
KR20090014474A (ko) 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법
KR100419071B1 (ko) 구리-티타늄 막의 식각용액 및 그 식각방법
KR20180077610A (ko) 금속막 식각액 조성물 및 표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20080045854A (ko) 액정표시장치용 ｔｆｔ 어레이 기판의 제조방법
KR101236133B1 (ko) 금속 식각액 조성물
KR100330582B1 (ko) 알루미늄 금속막용 에칭 용액
KR20030048606A (ko) 몰리브덴을 배리어층으로 가지는 구리/몰리브덴 배선의일괄식각방법
KR102265889B1 (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20190002381A (ko) 은 박막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성방법
KR102281190B1 (ko) 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20010083687A (ko) 액정표시장치용 어레이기판 제조방법
KR100424946B1 (ko) 아연 인듐 산화막의 식각용액 및 그 식각방법
KR102068964B1 (ko) 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법
KR100318369B1 (ko) 전극형성방법
KR100325666B1 (ko) 게이트 또는 소스/드레인의 전극 패턴 제조 방법
KR101406671B1 (ko) 식각액 조성물 및 이를 이용한 금속 패턴의 형성방법
KR100553642B1 (ko) 금속박막 식각액 조성물
KR20110135841A (ko) 금속 식각액 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120928

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130930

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141021

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151028

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161012

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171016

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181015

Year of fee payment: 15

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191015

Year of fee payment: 16