KR20050000682A - 구리(또는 구리합금층)를 포함하는 이중금속층을 일괄식각하기위한 식각액 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치의 TFT(Thin Film Transistor)를 구성하는 게이트 전극과 소스 전극과 드레인 전극 용 금속배선의 재료인 구리(Cu)(또는 구리합금)/알루미늄(Al)(알루미늄합금),구리(Cu)/티타늄(Ti)(티타늄합금)의, 구리(Cu)/탄탈륨(Ta)(탄탈륨 합금)의 적층막 내지는 이를 포함하는 다층막을 일괄 식각하는 식각액 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 식각액의 주된 조성물은 과산화수소(H2O2)와 인산염(AXHYPO4)과, F-ion이온이며 이를 포함한 본 발명에 따른 식각액은 과산화수소(H202)+인산(인산염)+F-ion+유기산(-COOH함유)+구리반응억제제+과수 안정화제+식각특성 개선을 위한 첨가제의 혼합액이다. 이러한 혼합액은 과산화수소(4~40%),인산염(0.5~10%),유기산(0.5~10%), 구리반응 억제제(4-메틸 이미다졸(4-Methyl imidazole),0.2~1.5%),과수 안정화제(1%), 첨가제(1%)의 비율로 혼합된 용액인 것을 특징으로 한다.
전술한 식각액은 전술한 바와 같은 구리를 포함한 이중금속층을 일괄식각 할 수 있어 공정을 단순화 할 수 있는 장점이 있고, 저항이 낮은 구리를 배선재료로 사용할 수 있도록 하기 때문에 액정패널의 화질을 개선하고 나아가서는 대면적 액정패널을 제작할 수 있는 장점이 있다.

Description

구리(또는 구리합금층)를 포함하는 이중금속층을 일괄 식각하기 위한 식각액{An etchant to etching a double layer with Cu(or Cu-alloy)}
본 발명은 액정표시장치에 구성된 어레이배선을 구리(Cu)/알루미늄(Al)(또는알루미늄합금층), 구리(Cu)/티타늄(Ti)(티타늄합금,Ti-alloy), 구리(Cu)/탄탈륨(Ta)(탄탈륨합금,Ta-alloy)으로 적층된 이중 또는 다중 금속층으로 형성함에 있어서, 상기 적층된 금속층을 일괄식각하는 식각액과, 식각액을 이용한 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다.
먼저, 도 1과 도 2를 참조하여 액정표시장치의 구성을 개략적으로 설명한다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 도1의 S를 확대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 일반적인 컬러 액정표시장치(11)는 컬러필터기판(G1)과 어레이기판(G2)과, 상기 두 기판(G1,G2) 사이에 위치하는 액정층(70)으로 구성된다.
좀더 상세히 설명하면, 상기 어레이기판(G2)은 기판(21)상에 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터(TFT)를 교차하여 지나가는 게이트배선(33)과 데이터배선(53)이 형성된다.
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 배선(33)과 연결된 게이트 전극(31)과, 게이트 전극(31) 상부의 반도체층(39)과, 반도체층(39) 상부에 상기 데이터 배선(53)과 연결된 소스 전극(49)과 이와는 소정간격 이격된 드레인 전극(51)을 포함한다.
상기 두 배선(33,53)은 교차하여 다수의 화소 영역(P)을 정의하며, 각 화소 영역(P)에는 투명한 화소 전극(69)이 형성된다.
상기 어레이기판(G2)과 대향하는 컬러필터기판(G1)은 투명한 기판(5) 상에상기 화소영역(P)의 주변에 대응하여 블랙매트릭스(6)가 구성되고, 상기 각 화소영역(P)에 대응하여 적색과 녹색과 청색의 컬러필터(7)가 소정의 순서에 따라 순차적으로 구성된다.
상기 블랙매트릭스 및 컬러필터(6,7)의 하부에는 투명한 공통전극(18)이 구성된다.
상기 화소 전극(69)과 공통 전극(18)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명 도전성금속을 사용한다.
전술한 바와 같은 구성을 가지는 액정표시장치의 구동은 액정의 전기광학적 효과에 기인한 것이다.
즉, 액정의 유전율 이방성과 복굴절 특성을 이용한 것으로, 상기 화소 전극(69)과 공통 전극(18)사이에 발생한 전계의 세기에 따라 액정의 배열특성이 달라지고, 이러한 액정에 따라 빛의 투과량이 달라짐으로써 화상이 표시되는 것이다.
그런데, 상기 게이트 배선(33)과 데이터 배선(53)을 형성할 때, 저항이 큰 물질로 제작하게 되면 신호 지연이 발생하게 되고 액정(70)은 이상 배열하게 되는 경우가 발생한다.
이러한 경우에는 고화질의 표시품위를 얻을 수 없는 단점이 있다.
이하, 도 3을 참조하여 전술한 어레이기판의 단면 구성을 설명한다.
도시한 바와 같이, 스위칭 영역(T)과 화소 영역(P)이 정의되고, 상기 스위칭 영역에 대응하는 기판(21)상에 게이트 전극(31)과 이와 연결되고 상기 화소 영역(P)의 일측을 지나 횡 방향으로 연장되는 게이트 배선(33)이 구성된다.
상기 게이트 전극(31)의 상부에는 게이트 절연막(36)을 사이에 두고 액티브층(39)과 오믹 콘택층(41)이 적층되고, 상기 오믹 콘택층(41)의 상부에는 서로 이격된 소스 전극(49)과 드레인 전극(51)이 구성된다.
상기 소스 및 드레인 전극(49,51)과 동시에 구성된 데이터 배선(53)이, 상기 소스 전극(49)과 연결되어 상기 게이트 배선(33)과는 수직한 방향으로 구성된다.
상기 화소 영역(P)에는 상기 드레인 전극(51)과 보호막(59)을 사이에 두고 투명한 화소 전극(69)이 구성된다.
전술한 구성에서, 종래에는 상기 게이트 배선(33)과 게이트 전극(31)을 일반적으로 알루미늄(Al)(알루미늄합금, Al-alloy)과 또 다른 금속을 적층하여 형성하였다.
상기 알루미늄은 가격이 싸고 저항이 낮은 반면, 화학적으로 매우 약하고 표면에 힐락(hillock)과 같은 불량이 발생하게 되어 액정패널이 동작불량을 유발하는 원인이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 상기 알루미늄계열의 금속층 상부에 크롬(Cr)이나 몰리브덴(Mo)과 같이 화학적으로 강한 금속을 더욱 구성하였다.
그런데, 상기 알루미늄(Al)은 금속에 따라 일괄식각이 가능하기도 하고, 그렇지 않은 경우가 발생한다.
공정 조건에 의해 일괄 식각이 가능하지 않을 경우, 하나의 구성을 패턴하기 위해 두 번의 식각공정을 진행해야 하기 때문에 이는 공정상 매우 복잡하다.
따라서, 공정수율을 저하하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 목적으로 안출된 것으로,
본 발명은 데이터 배선 및 게이트 배선과 박막트랜지스터를 구성하는 전극을 형성하는 물질로 구리(Cu)/알루미늄(Al)(알루미늄합금,Al-alloy), 구리(Cu)/티타늄(Ti)(티타늄합금,Ti-alloy), 구리(Cu)/탄탈륨(Ta)(탄탈륨합금(Ta-alloy))의 이중층으로 구성하고, 이러한 적층구조의 금속층을 일괄식각함에 있어서, H202+인산(인산염)+F-ion+유기산(-COOH함유)+구리 반응억제제+과수 안정화제+식각특성 개선을 위한 첨가제를 혼합한 식각액을 사용하는 것을 특징으로 한다.
결과적으로, 구리를 포함한 이중 금속층을 일괄식각할 수 있기 때문에 공정을 단순화 할 수 있고, 저항이 낮은 구리를 배선 및 전극재료로 사용할 수 있기 때문에 액정패널의 동작을 개선할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 S를 확대한 확대 평면도이고,
도 3은 도 1의 Ⅱ-Ⅱ`를 따라 절단한 액정표시장치용 어레기판의 단면도이고,
도 4는 과산화수소(H2O2)의 농도에 따른 구리(Cu)의 식각시간(Etch-off time)을 나타낸 그래프이고,
도 5는 인산염(특히, KH2PO4)의 농도와 구리의 식각시간을 나타낸 그래프이고,
도 6은 구리반응 억제제(특히, 4-메틸이미다졸)에 따른 구리의 식각시간을 나타낸 그래프이고,
도 7은 F-ion(불화수소 암모늄, NH4HF2)의 농도에 따른 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta),알루미늄합금(AlNd)의 식각시간을 나타낸 그래프이고,
도 8은 패턴된 구리/알루미늄합금의 이중 금속층과, 이중 금속층의 상부에절연막을 증착한 후, 금속층과 절연막 사이의 계면상태를 전자현미경 사진으로 나타낸 도면이고,
도 9는 상기 이중 금속층을 일괄 식각하였을 경우, 두 금속의 측면 기울기를 전자 현미경 사진으로 나타낸 도면이고,
도 10은 상기 이중 금속층을 일괄 식각하였을 경우, 패턴된 이중금속층의 직진성을 알아보기 위한 현미경 사진을 나타낸 도면이고,
도 11a 내지 도 11e는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 기판 106 : 게이트 전극
108 : 공통 배선 112 : 액티브층
114 : 오믹 콘택층 116 : 소스 전극
118 : 드레인 전극 124 : 보호막
126 : 드레인 콘택홀 128 : 화소 전극
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 식각액은 액정표시장치에 구성되고 구리/알루미늄(알루미늄합금),구리/티타늄(티타늄합금),구리/탄탈륨(탄탈륨합금)으로 구성된 박막트랜지스터의 전극과 신호배선을 일괄패턴하는 식각액에 있어서, 과산화수소(H2O2)+인산(AXHYPO4)+F-ion+유기산(-COOH함유)+구리반응억제제+과수안정화제를 포함한다.
상기 과산화수소(H2O2)의 농도범위는 4%~40%이고, 상기 인산염의 농도범위는0.5%~10%이고, 상기 F-ion의 농도범위는 0.1~5%이고, 상기 유기산의 농도 범위는 0.5%~10%이고, 상기 구리반응 억제제(Cu-inhibitor)의 농도범위는 0.2%~1.5%이고, 상기 과수안정화제의 농도는 1%인 것을 특징으로 한다.
상기 인산염은 AXHYPO4이고 이때, A=칼륨(K), 나트륨(Na)을 포함하는 주기율표 1족의 알카리금속과 칼슘(Ca)과 바륨(Ba)을 포함하는 주기율표 2족의 알카리토 금속과, 암모늄(NH4)과 그 유도체중 선택된 하나이고, x=1~2, y=0~2인 것을 특징으로 한다.
상기 유기산은 초산(CH3COOH), 포름산(HCOOH),수산(COOH2),구연산(C6H8O7),글리콜산(HOCH2COOH)중 선택된 하나이고, 상기 구리반응억제제는 메탈이미다졸(C4H6N2),피라졸(NHNH2)과 톨리트리아졸(CH3N3), 벤조트리아졸(C6H5N3)등의 트리아졸계 중 선택된 하나를 사용한다.
상기 구리의 식각특성(예를 들면 etch profile)향상을 위해 첨가제인 살리실산유도체가 더욱 추가된다.
상기 과수 안정화제는 아세트산 암모늄(CH3COONH4), 아세트산칼륨(CH3COOK),아세트산 나트륨(CH3COONa) 등을 포함하는 초산염 그룹 중 선택된 하나이다.
상기 F-ion은 불화수소(HF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화나트륨(NaF), 불화수소암모늄(NH4HF)을 포함하는 불화물 중 선택된 하나이다.
본 발명의 식각을 이용한 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은 기판 상에제 1 금속층과 구리(Cu)층을 순차 적층하는 단계와; 상기 제 1 금속층과 구리층을 과산화수소(H2O2)+인산(AXHYPO4)+F-ion+유기산(-COOH함유)+구리반응억제제+과수안정화제를 포함하는 식각액으로 일괄 패턴하여, 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 게이트 절연막을 사이에 두고 액티브층과 오믹 콘택층을 형성하는 단계와; 상기 액티브층과 오믹 콘택층이 적층된 기판의 전면에 제 2 금속층과 구리(Cu)층을 순차 적층하는 단계와; 상기 제 2 금속층과 구리층을 과산화수소(H2O2)+인산(AXHYPO4)+F-ion+유기산(-COOH함유)+구리반응억제제+과수안정화제를 포함하는 식각액으로 일괄 패턴하여, 상기 오믹 콘택층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극과 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 드레인 전극과 접촉하는 투명한 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명은 구리/알루미늄(알루미늄합금), 구리/티타늄(티타늄합금),구리/탄탈륨(탄탈륨합금)의 이중 금속층 또는 이들을 포함하는 다중 금속층을 일괄식각 하기 위해, 과산화수소(H2O2)와 인산(또는 인산염)과, F-ion(불화 암모늄(NH4HF2,0.1~5%))을 주된 식각용액으로 하는 것을 특징으로 한다.
상세히는, 과산화 수소수(H202)+인산(인산염)+유기산(-COOH함유)+구리 반응억제제+과수 안정화제+식각특성 개선을 위한 첨가제를 혼합하여 식각액을 제조하게 된다.
전술한 혼합 식각액 중 인산염은 AXHYPO4의 화학식으로 표시되며, A는 칼륨(K)과 나트륨(Na)을 포함하는 주기율표 1족의 알카리 금속과 칼슘(Ca)과 바륨(Ba)을 포함하는 주기율표 2족의 알카리토 금속과, 암모늄(NH4)과 그 유도체 등이 있고, 상기 x=1~2의 값을 가지고 y=0~2의 값을 가진다.
또한, 전술한 혼합 식각액 중 F-ion을 함유한 물질은 불화수소(HF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화나트륨(NaF), 불화수소암모늄(NH4HF)등이 있다.
또한, 유기산으로는 초산(CH3COOH), 포름산(HCOOH), 수산((COOH)2), 구연산(C6H8O7), 글리콜산(HOCH2COOH)등의 카르복실산 등을 사용할 수 있다.
상기 유기산은 식각액의 ph를 제어하여 적절한 식각비율을 맞추는 것을 주 목적으로 한다.
그리고, 구리 반응억제제(Cu inhitor)는 아졸(azole)류가 주로 사용되며 이와 같은 종류에는, 메틸이미다졸(C4H6N2), 피라졸(NHNH2)등이 있고, 톨리트리아졸(CH3N3), 벤조트리아졸(C6H5N3)등의 트리아졸계가 사용될 수 있다.
상기 구리 반응 억제제는 식각된 구리이온(Cu2+)과 에천트와의 사이에서 결합한 조성물이 오히려 구리의 식각비율을 증가시키는 것을 방지하기 위해 사용되는것이다.
상기 과수안정화제로는 아세트산 암모늄(CH3COONH4), 아세트산칼륨(CH3COOK),아세트산 나트륨(CH3COONa) 등의 초산염을 사용할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 전술한 각 조성액의 농도에 따른 구리의 식각속도를 알아본다.
도 4는 과산화수소(H2O2)의 농도에 따른 구리(Cu)의 식각시간(Etch-off time)을 나타낸 그래프이다.(구리의 두께는 2000Å.)
도시한 바와 같이, 과수농도가 증가할수록 구리(Cu)의 식각시간은 줄어든다. 그러나, 도시하지는 않았지만, 티타늄(Ti 또는 티타늄 합금)과 탄탈륨(Ta, 탄탈륨 합금)과 알루미늄(Al, 알루미늄 합금)등은 과수 농도에 관계없이 일정하다.
이때, 본 발명은 상기 과산화수소의 농도를 약 4~40%의 범위내에서 첨가하는 것을 특징으로 한다.
도 5는 인산염(특히, KH2PO4)의 농도와 구리의 식각시간을 나타낸 그래프이다.(구리의 두께는 2000Å)
도시한 바와 같이, 인산염의 농도가 증가할수록 구리(Cu)의 식각시간이 줄어든다. 그러나, 도시하지는 않았지만, 티타늄(Ti 또는 티타늄 합금)과 탄탈륨(Ta, 탄탈륨 합금)과 알루미늄(Al, 알루미늄 합금)등은 과수 농도에 관계없이 일정하다.
이때, 본 발명은 상기 인산염의 농도를 약 0.5%~10%의 범위내에서 첨가하는 것을 특징으로 한다.
도 6은 구리반응 억제제(특히, 4-메틸이미다졸)에 구리의 식각시간을 나타낸 그래프이다.(구리의 두께 2000Å)
도시한 바와 같이, 구리 반응 억제제의 농도가 증가할수록 구리의 식각시간이 길어짐을 알 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 구리반응 억제제의 농도는 0.2%~1.5%내의 범위내에서 첨가되는 것을 특징으로 한다.
상기 구리 반응 억제제는 식각된 구리 이온이 에천트 및 구리 식각에 반응하는 조성물과 반응하여 구리의 식각이 빠르게 진행되는 것을 막기 위해 첨가하는 것이다.
도 7은 F-ion(불화수소 암모늄, NH4HF2)의 농도에 따른 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta),알루미늄합금(AlNd)의 식각시간을 나타낸 그래프이다.
도시한 바와 같이, F-ion의 농도가 증가함에 따른 식각속도가 빨라짐을 알 수 있으며, 도시하지는 않았지만 구리(Cu)또한 동일한 경향을 나타냄을 실험을 통해 알 수 있었다.
본 발명에 따른 F-ion의 농도는 0.1%~5% 범위내의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 식각 경향을 가지는 각 조성물을 본 발명에 따른 농도범위내에서 혼합하여, 구리(Cu)와 알루미늄 합금(AlNd)의 적층구조를 식각한 결과, 식각된 구리(Cu)와 알루미늄 합금(AlNd)의 식각된 상태는 아래 도 8 내지 도 10과 같은 결과를 얻을 수 있었다. (이때, 구리/알루미늄 합금은 2000Å/200Å이 두께로 적층한다.)
도 8은 패턴된 구리/알루미늄합금의 이중 금속층과, 이중 금속층의 상부에 절연막을 증착한 후, 금속층과 절연막 사이의 계면상태를 전자현미경 사진으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 패턴된 구리층(100)과 알루미늄층(102)의 상부에 적층된 절연막(104)의 들뜸 불량이나, 증착 불량이 나타나지 않고 있음을 관찰할 수 있다.
도 9는 상기 이중 금속층을 일괄 식각하였을 경우, 두 금속의 측면 기울기를 전자 현미경 사진으로 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물로 혼합된 식각액을 이용하여 구리층(100)과 알루미늄합금층(102)이 적층된 이중 금속층을 일괄식각하였을 경우, 한층이 과도하게 식각되는 오버행 구조가 나타나지 않고 완만한 경사각(Θ)을 가지고 식각됨을 알 수 있다.
도 10은 상기 이중 금속층을 일괄 식각하였을 경우, 패턴된 이중금속층의 직진성을 알아보기 위한 현미경 사진을 나타낸 도면이다.
도시한 바와 같이, 상기 이중 금속층은 앞서 언급한 바와 같이 완만한 경사각을 가지고 식각될 뿐 아니라, 패턴된 부분의 직선정도(H)가 정확하게 나타나는 것을 알 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따른 식각액을 사용하게 되면, 구리를 포함한 다중금속층의 일괄식각이 가능할 뿐 아니라 양호한 식각상태를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 식각액은 도 8내지 도 10에 나타낸 구리/알루미늄합금의 예 뿐 아니라, 구리(Cu)/알루미늄(AlNd), 구리(Cu)/티타늄(Ti)또는 티타늄 합금) , 구리(Cu)/탄탈륨(Ta)(또는 탄탈륨 합금)의 이중 금속층을 일괄식각에도 탁월한 효과를 보임을 실험을 통해 알 수 있다.
이하, 전술한 식각액을 이용한 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.
도 11a 내지 도 11e는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.(도 1의 어레이기판의 구성과 도 3의 단면구성을 참조)
도 11a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 알루미늄(알루미늄 합금)을 증착하고 연속하여 구리(Cu)를 증착하여, 알루미늄(알루미늄 합금)층(102)과 구리층(104)의 이중 금속을 적층한다.
다음으로, 상기 이중 금속층을 "과산화수소(H202)+ 인산(인산염) + F-ion + 유기산(-COOH함유) + 구리반응억제제 + 과수안정화제 + 식각특성 개선을 위한 첨가제의 혼합액으로 식각하되, 상기 혼합액은 과산화수소(4~40%),인산염(0.5~10%),유기산(0.5~10%), 구리반응 억제제(4-메틸 이미다졸(4-Methyl imidazole),0.2~1.5%),과수 안정화제(1%), 첨가제(1%)의 비율로 혼합하여 사용한다.
따라서, 도 11b에 도시한 바와 같이, 게이트 배선(108)과 게이트 전극(106)을 형성한다.
게이트 배선(108)은 도 1에 도시한 바와 같이 기판(100) 상에 일 방향으로 연장하여 구성하고, 게이트 전극(106)은 상기 게이트 배선(108)에서 돌출 형성된다.
다음으로, 상기 게이트 배선(108)과 게이트 전극(106)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(110)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 절연막(110)의 상부에 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 적층하고 패턴하여, 상기 게이트 전극(106)에 대응하는 게이트 절연막(108)의 상부에 액티브층(112)과 오믹 콘택층(114)을 형성한다.
도 11c에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(112)과 오믹 콘택층(114)이 형성된 기판(100)의 전면에 티타늄(Ti)과 티타늄합금(Ti-alloy)과 탄탈륨(Ta)과 탄탈륨합금(Ta-alloy)으로 구성된 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하여 제 1 층(112)을 형성하고, 상기 제 1 층(112)의 상부에 구리(Cu)를 증착하여 제 2 층(114)을 형성한다.
이때, 상기 제 1 층으로 알루미늄 계열의 금속을 사용할 수 있으나 이를 위해서는 상기 알루미늄 계열의 금속과 상기 오믹 콘택층 사이에 버퍼금속층을 더욱 구성하는 조건 하에서 사용되어 질 수 있다.
왜냐하면, 상기 알루미늄 이온이 상기 오믹콘택층 및 액티브층을 파고 들어가는 불량이 발생하기 때문이다.
다음으로, 상기 제 1 및 제 2 층(112,114)을 앞서 설명한 혼합 색각액으로 일괄 식각하여, 도 11d에 도시한 바와 같이, 상기 오믹 콘택층(114)의 상부에 서로 이격 하여 구성된 소스 전극(116)과 드레인 전극(118)을 구성하고, 상기 소스 전극(116)과 접촉하면서, 평면적으로 상기 게이트 배선(108)과 교차하는 데이터 배선(120)을 형성한다.
다음으로, 상기 소스 및 드레인 전극(116,118)과 데이터 배선(120)이 형성된 기판(100)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기 절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(124)을 형성한다.
다음으로, 상기 보호막(124)을 패턴하여 상기 드레인 전극(116)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(126)을 형성한다.
도 11e에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(124)의 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(118)과 접촉하는 투명한 화소 전극(120)을 형성한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 식각액을 이용한 패턴공정으로 구리(Cu)를 포함한 이중금속으로 구성된 박막트랜지스터와 신호배선을 포함하는 어레이기판을 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 식각액은 액정표시장치의 TFT의 전극과 신호배선을 형성하는 하기 위한 알루미늄(알루미늄합금)과 티타늄(티타늄합금)과 탄탈륨(탄타륨합금)중 선택된 하나와 구리의 이중금속층 또는 다중 금속층을 일괄 식각할 수 있는 동시에, 뛰어난 패턴 특성 및 완만한 측면 경사각을 가지는 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 일괄식각이 가능하므로 공정을 단순화 할 수 있어 공정수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 식각액을 이용하면 저 저항인 구리를 전극 및 배선재료로 사용할 수 있어, 액정패널의 동작특성을 개선할 수 있고 나아가서는 대면적 액정패널을 제작할 수 있는 효과가 있다.

Claims (21)

  1. 액정표시장치에 구성되고 구리/알루미늄(알루미늄합금),구리/티타늄(티타늄합금),구리/탄탈륨(탄탈륨합금)으로 구성된 박막트랜지스터의 전극과 신호배선을 일괄패턴하는 식각액에 있어서,
    과산화수소(H2O2) + 인산(AXHYPO4) + F-ion + 유기산(-COOH함유) + 구리반응억제제 + 과수안정화제를 포함하는 식각액.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 과산화수소(H2O2)의 농도범위는 4%~40%이고, 상기 인산염의 농도범위는 0.5%~10%이고, 상기 F-ion의 농도범위는 0.1~5%이고, 상기 유기산의 농도 범위는 0.5%~10%이고, 상기 구리반응 억제제(Cu-inhibitor)의 농도범위는 0.2%~1.5%이고, 상기 과수안정화제의 농도는 1%인 식각액.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인산염은 AXHYPO4이고 이때, A=칼륨(K), 나트륨(Na)을 포함하는 주기율표 1족의 알카리금속과 칼슘(Ca)과 바륨(Ba)을 포함하는 주기율표 2족의 알카리토금속과, 암모늄(NH4)과 그 유도체중 선택된 하나이고, x=1~2, y=0~2인 식각액.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기산은 초산(CH3COOH), 포름산(HCOOH),수산(COOH2),구연산(C6H8O7),글리콜산(HOCH2COOH)중 선택된 하나인 식각액.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리반응억제제는 메탈이미다졸(C4H6N2), 피라졸(NHNH2)과 톨리트리아졸(CH3N3), 벤조트리아졸(C6H5N3)등의 트리아졸계 중 선택된 하나인 식각액.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 구리의 식각특성(예를 들면 etch profile) 향상을 위해 첨가제인 살리실산유도체가 더욱 추가된 식각액.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 첨가제는 1%의 농도로 혼합된 식각액.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 과수 안정화제는 아세트산 암모늄(CH3COONH4), 아세트산칼륨(CH3COOK),아세트산 나트륨(CH3COONa) 등을 포함하는 초산염 그룹 중 선택된 하나인 식각액.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 F-ion은 불화수소(HF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화나트륨(NaF), 불화수소암모늄(NH4HF)을 포함하는 불화물 중 선택된 하나인 식각액.
  10. 기판 상에 제 1 금속층과 구리(Cu)층을 순차 적층하는 단계와;
    상기 제 1 금속층과 구리층을 과산화수소(H2O2) + 인산(AXHYPO4) + F-ion + 유기산(-COOH함유) + 구리반응억제제 + 과수안정화제를 포함하는 식각액으로 일괄 패턴하여, 게이트 배선과 게이트 전극을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 전극 게이트 절연막을 사이에 두고 액티브층과 오믹 콘택층을 형성하는 단계와;
    상기 액티브층과 오믹 콘택층이 적층된 기판의 전면에 제 2 금속층과 구리(Cu)층을 순차 적층하는 단계와;
    상기 제 2 금속층과 구리층을 과산화수소(H2O2) + 인산(AXHYPO4) + F-ion + 유기산(-COOH함유) + 구리반응억제제 + 과수안정화제를 포함하는 식각액으로 일괄 패턴하여, 상기 오믹 콘택층의 상부에 소스 전극과 드레인 전극과 데이터 배선을 형성하는 단계와;
    상기 드레인 전극과 접촉하는 투명한 화소전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 게이트 절연막은 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나로 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 투명한 화소전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나로 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 금속층은 알루미늄과 알루미늄 합금 중 선택된 하나로 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 금속층은 티타늄, 티타늄합금, 탄탈륨, 탄탈륨합금 중 선택된 하나로 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 과산화수소(H2O2)의 농도범위는 4%~40%이고, 인산염의 농도 범위는 0.5%~10%이고, 상기 F-ion의 농도범위는 0.1~5%이고, 상기 유기산의 농도 범위는 0.5%~10%이고, 상기 구리반응 억제제(Cu-inhibitor)의 농도범위는 0.2%~1.5%이고,상기 과수안정화제의 농도는 1%인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 인산염은 AXHYPO4이고 이때, A=칼륨(K), 나트륨(Na)을 포함하는 주기율표 1족의 알카리금속이고, 칼슘(Ca)과 바륨(Ba)을 포함하는 주기율표 2족의 알카리토 금속과, 암모늄(NH4)과 그 유도체중 선택된 하나이고, x=1~2, y=0~2인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기산은 초산(CH3COOH), 포름산(HCOOH), 수산(COOH2), 구연산(C6H8O7), 글리콜산(HOCH2COOH)중 선택된 하나인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 구리반응억제제는 메탈이미다졸(C4H6N2), 피라졸(NHNH2)과 톨리트리아졸(CH3N3), 벤조트리아졸(C6H5N3)등의 트리아졸계 중 선택된 하나인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 구리층의 식각특성(예를 들면 etch profile) 향상을 위한 첨가제인 살리실산유도체가 더욱 추가된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 과수 안정화제는 아세트산 암모늄(CH3COONH4), 아세트산칼륨(CH3COOK),아세트산 나트륨(CH3COONa) 등을 포함하는 초산염 그룹 중 선택된 하나인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  21. 제 10 항에 있어서,
    상기 F-ion은 불화수소(HF), 불화암모늄(NH4F), 불화칼륨(KF), 불화나트륨(NaF), 불화수소암모늄(NH4HF)을 포함하는 불화물 중 선택된 하나인 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
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