KR20030079322A - 고 선택성 은 식각용액-1 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 과산화수소, pH 조절제, 킬레이트화제 및 물을 포함하는 고 선택성 Ag 식각용액을 제공한다. 더 구체적으로는, 전체 조성물 총중량에 대하여 1∼10 중량% 의 과산화수소, 0.1∼4 중량% 의 pH 조절제, 0.1∼5 중량% 의 킬레이트화제, 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 물을 포함하는 고 선택성 Ag 식각용액을 제공한다.
본 발명에 따른 Ag 식각용액을 사용하면, 적당한 식각률, 양호한 사이드 식각량을 제공할 수 있으며, 특히 IZO 어택이 없다는 장점이 있다.
Description
본 발명은 반도체 장치에서 금속막의 습식 식각에 사용되는 식각용액에 관한 것으로, 특히 반도체 장치에서 Ag 금속막을 식각하는 고 선택성 Ag 식각용액에 관한 것이다.
반도체 장치에서 기판위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성 공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성 공정, 및 식각 공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각 공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식 식각, 또는 식각용액을 이용하는 습식 식각이 사용된다.
일반적으로, 투과형 (transmissive) TFT-LCD (thin film transistor liquid crystal display) 는 실외처럼 외부광이 강한 경우에는 화면이 잘 보이지 않는 단점이 있고, 또한 백라이트 (Backlight) 를 쓰기 때문에 저전력 소비를 실현하기가 어려우며, 따라서 이동성에도 제한을 많이 받고 있다. LCD 제조 업체에서는 이런 단점을 극복하기 위해, 백라이트 없이 외부광을 이용한 반사형 (Reflective) LCD 와, 외부광과 백라이트를 동시에 이용하여 실외에서도 잘 볼 수 있는 반투과형 (Transflective) LCD 에 대한 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이 일환의 하나로, 반사판으로 Al 을 적용한 일부 반사형 TFT-LCD 가 양산되고 있다.
현재까지는 Al 반사판을 이용한 제품이 주류이며, 이때 사용되는 식각용액은 기존 TFT 공정에 사용되는 일반적인 Al 식각용액이 가능하다. 그러나, Al 보다 반사율이 더 높은 금속으로의 재료 변경이 진행되고 있으며, 그 노력의 하나로, Ag 반사판을 반사형 및 반투과형 LCD 에 도입하고자 하여, 이 재료의 적용을 위한 식각용액의 개발이 요구되었다.
현재까지 Ag 반사판을 식각하기 위한 식각용액에 대한 특허들이 나와 있으나, 그 조성은 퍼설페이트/NaCN, K2S2O3/K3Fe(CN)6/K4Fe(CN)6등으로, CN 은 환경 유해 물질로 양산 공정에 적용이 불가능하며, 다른 유형 역시 사이드 식각 길이 (포토레지스트 밑으로 남아 있어야 할 금속의 손실 정도) 가 커서 LCD 공정에 적합하지 않았다. 또한, 기존 Al 식각용액으로도 Ag 식각은 가능하나, 반투과형 LCD 에서 투과성을 갖는 투명 전극 (IZO, Indium Zinc Oxide) 에 어택이 발생하기 때문에 적용하기 어려운 단점과 사이드 식각 또한 큰 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 조성의 대부분이 물이며, 1∼10 중량% 의 과산화수소를 함유함으로써, 환경에 친화적이고, 적당한 식각률, 양호한 사이드 식각량, 특히 IZO 어택이 없는 고 선택성 Ag 식각용액을 제공하는 것이다.
도 1 은 종래 기술에 따른 Al 식각용액으로 습식 식각한 후의 Ag 단일막의 프로파일을 사진으로 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 H2O2형 식각용액으로 습식 식각한 후의 Ag/IZO 이중막의 프로파일을 사진으로 도시한 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 과산화수소, pH 조절제, 킬레이트화제 및 물을 포함하는 고 선택성 Ag 식각용액을 제공한다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 전체 조성물 총중량에 대하여 1∼10 중량% 의 과산화수소; 전체 조성물 총중량에 대하여 0.1∼4 중량% 의 pH 조절제; 전체 조성물 총중량에 대하여 0.1∼5 중량% 의 킬레이트화제; 및 전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 물을 포함하는 고 선택성 Ag 식각용액을 제공한다.
본 발명은 이러한 과산화수소, pH 조절제, 킬레이트화제 및 물을 포함하는 Ag 식각용액을 사용하여, 반도체 장치의 금속막중 Ag 반사판 만을 선택적으로 식각할 수 있다.
본 발명의 Ag 식각용액에 포함되는 과산화수소는 Ag 반사판을 식각하는 작용을 하며, 전체 조성물 총중량에 대하여 1∼10 중량%, 구체적으로는 1.5∼8.5 중량% 의 양으로 첨가된다. 과산화수소의 양이 지나치게 줄면 식각 속도가 느려지며, 양이 늘면 식각 속도가 빠르기 때문에, 적절한 식각 속도를 유지하기 위해, 상술한 범위내에서 일정량이 첨가된다.
본 발명의 Ag 식각용액에 포함되는 pH 조절제로서는, NH4염, Na 염, K 염 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 이암모늄 시트레이트, 암모늄 아세테이트, 암모늄 이수소 포스페이트, 이나트륨 시트레이트, 나트륨 아세테이트, 나트륨 수소 포스페이트 등이 있다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상의 혼합물로서 사용될 수 있다. 이러한 pH 조절제는 과산화수소의 식각 작용을 활성화시키기 위해서, 전체 조성물 총중량에 대하여 0.1∼4 중량%, 구체적으로는 0.5∼3.5 중량% 의 양으로 첨가된다. 사용된 pH 조절제는 알칼리염으로, 사용량이 많아지면 pH 가 너무 올라가 과산화수소의 활성을 떨어뜨려, 식각 용액의 식각 특성을 떨어뜨린다.
본 발명의 Ag 식각용액에 포함되는 킬레이트화제로서는, 아세트산, 글리콜산, 시트르산, 옥살산, 말론산 등의 카르복실산 계열을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로, 또는 2 종 이상의 혼합물로서 사용될 수 있다. 과산화수소는 Ag 반사판을 식각하기 위해 Ag 와 반응하는 경우 안정성이 떨어지기 때문에, 과산화수소의 안정성을 개선하기 위해서, 킬레이트화제가 전체 조성물 총중량에 대하여 0.1∼5 중량%, 구체적으로는 0.5∼4 중량% 의 양으로 첨가된다. 킬레이트화제의 많은 첨가는 액성을 바꿀 수 있으며, 또한 Ag 금속의 식각에도 영향을 줄 수 있으므로, 적절한 양의 첨가가 필요하다.
본 발명에 있어서, 상술한 pH 조절제 및/또는 킬레이트화제의 사용량 및 종류는 당업계 숙련인에 의해 본 발명의 이점을 손상하지 않는 범위내에서 적절하게 선택될 수 있다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인하여 한정되는 식으로 해석되어져서는 안된다.
(실시예 1)
과산화수소 2 중량%, pH 조절제로서 이암모늄 시트레이트 3 중량%, 킬레이트화제로서 아세트산 2 중량% 및 물 93 중량% 로 구성되는 Ag 식각용액을 제조한다. 이 Ag 식각용액을 사용하여 Ag/IZO 이중막의 식각 공정을 수행한다.
이러한 Ag 식각용액은 식각 시간 (E/T) 및 화학적 안정성은 약간 부족하였으나, IZO 막의 식각전 대비 잔막률이 100 % 로, IZO 어택이 전혀 없었다.
도 2 는 이 Ag 식각용액으로 습식 식각한 후의 Ag/IZO 이중막의 프로파일을 사진으로 도시한 도면이다.
도 2 에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 Ag 식각용액은 Ag 막을 완전히 식각한 것을 볼 수 있으며, 특히 식각후의 IZO 막에 손실이 없음을 보여준다.
(실시예 2∼9)
실시예 1 에서의 경우와 유사한 방식으로, H2O2, pH 조절제, 킬레이트화제 및 물의 조성비, 및 pH 조절제와 킬레이트화제의 종류를 변화시켜 동일한 방법으로 식각 공정을 수행한다.
pH 조절제는 이암모늄 시트레이트, 암모늄 아세테이트, 암모늄 이수소 포스페이트, 이나트륨 시트레이트, 나트륨 아세테이트 또는 나트륨 수소 포스페이트에서 선택되었으며, 킬레이트화제는 아세트산, 글리콜산, 시트르산, 옥살산 또는 말론산에서 선택되었다.
표 1 은 실시예 2 내지 9 의 조성비와 IZO 어택 (식각전 대비 잔막률) 결과를 나타낸다.
| 실시예 | 조성 (중량%)(H2O2/pH 조절제/킬레이트화제) | IZO 어택(식각전 대비 잔막률) | 비고 |
| 2 | 3/3/3 | 100 % | E/T 및 화학적 안정성 약간 부족 |
| 3 | 8/3/2 | 100 % | |
| 4 | 3/1/1 | 100 % | 식각률 및 사이드식각량 적당 |
| 5 | 5/1/1 | 100 % | |
| 6 | 4/2/1 | 100 % | |
| 7 | 5/2/3 | 100 % | |
| 8 | 5/3/1 | 100 % | 사이드 식각 길이 > 0.5 ㎛ |
| 9 | 7/2/3 | 100 % |
표 1 에서 나타낸 바와 같이, 실시예 2∼3 의 Ag 식각용액은 E/T 및 화학적 안정성이 약간 부족하였고, 실시예 8∼9 의 Ag 식각용액은 사이드 식각 길이가 0.5 ㎛ 를 초과하였음에도, 이러한 실시예 2∼3 및 8∼9 의 Ag 식각용액은 모두 식각후의 IZO 막의 손실이 전혀 없다. 또한, 실시예 4∼7 의 Ag 식각용액은 식각률 및 사이드 식각량이 적당하며, 식각후의 IZO 막의 손실도 전혀 없다.
따라서, 본 발명에 의한 조성 성분 및 조성비를 갖는 Ag 식각용액은 IZO 막에 영향을 전혀 주지 않으면서, Ag 막의 식각에 대해 높은 선택성을 가짐을 알 수 있다.
(비교예 1∼3)
H3PO4, HNO3및 AcOH 를 각각 표 2 에서 나타낸 양으로 혼합하여 Al 식각용액들을 제조한다. 이 Al 식각용액을 사용하여 Ag 단일막의 식각 공정을 수행한다. 그 결과를 표 2 에 나타낸다.
| 비교예 | 조성 (중량%)(H3PO4/HNO3/AcOH) | IZO 어택(식각전 대비 잔막률) | 비고 |
| 1 | 63/3/10 | < 10 % | Ag 선택성이 없음 |
| 2 | 45/5/10 | < 20 % | |
| 3 | 35/5/10 | < 30 % |
표 2 에서 나타낸 바와 같이, 종래 기술에 의한 비교예 1∼3 의 Al 식각용액은 식각후 IZO 막의 손실이 각각 10 % 미만, 20 % 미만 및 30 % 미만으로서, Ag 막을 식각할 때, IZO 막에 어택이 있다.
따라서, 비교예 1∼3 의 Al 식각용액은 Ag 단일막 만의 식각에 대해 선택성이 없음을 알 수 있다.
도 1 은 비교예의 Al 식각용액으로 습식 식각한 후의 Ag 단일막의 프로파일을 사진으로 도시한 도면이다.
도 1 에서 도시하고 있는 바와 같이, 비교예의 Al 식각용액은 Ag 막은 식각함을 볼 수 있으나, 식각후의 IZO 막에 손실이 있음을 보여준다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고 선택성 Ag 식각용액을 사용하면, 적당한 식각률, 양호한 사이드 식각량을 제공할 수 있으며, 특히 IZO 어택이 없다는 효과가 있다. 또한, 본 발명의 고 선택성 Ag 식각용액은 조성의 대부분이 물이며, 1∼10 중량% 의 과산화수소를 함유하므로, 환경에 친화적인 반도체 장치를 경제성 있게 제조할 수 있다.
Claims (3)
- 전체 조성물 총중량에 대하여 1∼10 중량% 의 과산화수소;전체 조성물 총중량에 대하여 0.1∼4 중량% 의 pH 조절제;전체 조성물 총중량에 대하여 0.1∼5 중량% 의 킬레이트화제; 및전체 조성물 총중량이 100 중량% 가 되도록 하는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 Ag 식각용액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 pH 조절제는 이암모늄 시트레이트, 암모늄 아세테이트, 암모늄 이수소 포스페이트, 이나트륨 시트레이트, 나트륨 아세테이트 및 나트륨 수소 포스페이트로 구성된 군에서 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 Ag 식각용액.
- 제 1 항에 있어서, 상기 킬레이트화제는 아세트산, 글리콜산, 시트르산, 옥살산 및 말론산으로 구성된 군에서 선택되는 1 종 이상인 것을 특징으로 하는 Ag 식각용액.
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