KR20090112971A - 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 - Google Patents

식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인산 80 내지 90 중량%, 황산 0.1 내지 5 중량%, 불화 암모늄 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.
식각액, 배선, 식각 공정, 트렌치

Description

식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법{ETCHANT COMPOSITION, METHOD FOR FORMING METAL PATTERNS AND METHOD FOR MANUFACTURING THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL USING THE SAME}
본 발명은 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 장치, 전기영동 표시 장치 및 유기 전계 발광 장치와 같은 평판 표시 장치가 많이 사용되고 있다.
이들 표시 장치에는 박막 트랜지스터가 마련되어 있으며, 박막 트랜지스터는 서로 절연 교차하는 게이트선과 데이터선에 연결되어 있다.
게이트선을 통해서는 게이트 온 전압 및 게이트 오프 전압과 같은 스캔 신호(게이트 신호)가 입력되고 데이터선을 통해서는 표시 신호(데이터 신호)가 입력된다.
표시 장치의 크기가 증가하면서 게이트선 및 데이터선과 같은 배선의 길이도 증가하고 있다. 배선의 길이가 증가하면 저항이 증가하기 때문에 신호를 적절히 전달해 주기 위해서는 저저항 배선이 필요하다.
저저항 배선을 만들기 위해서는 배선의 두께 또는 폭을 증가시키면 되는데, 배선의 두께를 증가시키면 배선 두께에 의한 단차로 인해 배선 상에 형성되는 다른 배선이 단선될 수 있으며, 또한 배선의 폭을 증가시키면 개구율이 감소하는 문제가 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이를 해결하기 위한 것으로서, 제조 공정 및 비용을 줄이면서도 배선의 식각 특성을 양호하게 유지할 수 있는 식각액 조성물, 이를 사용한 금속 패턴의 형성 방법 및 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제에 의하여 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적은 인산 80 내지 90 중량%, 황산 0.1 내지 5 중량%, 불화 암모늄 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물에 의하여 달성된다.
상기 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 목적은 절연 기판 상에 상기 절연 기판을 부분적으로 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계, 노출된 상기 절연 기판의 일부분을 식각하여 상기 절연 기판에 트렌치를 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴 상에 위치하는 제1 시드층과 상기 트렌치 상에 위치하는 제2 시드층을 포함하는 시드층을 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴을 리프트-오프하여 상기 감광막 패턴과 상기 제1 시드층을 제거하는 단계, 그리고 무전해 도금 방법으로 상기 제2 시드층 상에 배선층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 절연 기판을 식각하는 단계는 인산 80 내지 90 중량%, 황산 0.1 내지 5 중량%, 불화 암모늄 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 진행되는 금속 패턴의 형성 방법에 의하여 달성된다.
상기 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 배선층은 실질적으로 상기 트렌치 내에만 형성되는 것이 바람직하다.
상기 시드층은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 구리, 구리합금, 구리산화물, 알루미늄, 알루미늄 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 배선층은 구리 또는 은을 포함할 수 있다.
상기 제2시드층은 상기 감광막 패턴을 리프트-오프시 실질적으로 제거되지 않는 것이 바람직하다.
상기 제1시드층과 상기 제2시드층은 서로 분리되어 있는 것이 바람직하다.
상기 시드층 형성시에 상기 감광막 패턴의 하부에는 언더컷이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 또다른 목적은 절연 기판 상에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선과 교차하며 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하는 반도체층을 형성하는 단계, 그리고 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 게이트선을 형성하는 단계는 절연 기판 상에 상기 절연 기판을 부분적으로 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계, 노출된 상기 절연 기판의 일부분을 식각하여 상기 절연 기판에 트렌치를 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴 상에 위치하는 제1 시드층과 상기 트렌치 상에 위치하는 제2 시드층을 포함하는 시드층을 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴을 리프트-오프하여 상기 감광막 패턴과 상기 제1 시드층을 제거하는 단계, 그리고 무전해 도금 방법으로 상기 제2 시드층 상에 배선층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 절연 기판을 식각하는 단계는 인산 80 내지 90 중량%, 황산 0.1 내지 5 중량%, 불화 암모늄 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 진행되는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 의하여 달성된다.
상기 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 식각액에 적용하면, 절연 기판과 감광막 패턴 사이의 접착력을 유지시킬 수 있음에 따라 공정 단계를 단순화 수 있 어 식각 프로파일을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 상부 배선의 단선이나 개구율을 감소를 초래하지 않고 박막 트랜지스터 표시판의 저저항 배선을 형성할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
앞서 설명한 바와 같이, 저저항 배선을 만들기 위해서 배선의 두께를 증가시키면 배선 두께에 의한 단차로 인해 배선 상에 형성되는 다른 배선이 단선될 수 있으며, 또한 배선의 폭을 증가시키면 개구율이 감소하는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하고자 유리 소재의 절연 기판을 식각하여 절연 기판에 트렌치를 형성하고 절연 기판의 트렌치 내에 배선을 형성하는 방안이 연구되고 있는데, 여기서 배선은 절연 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계, 버퍼층 위에 감광막을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 선택적인 영역에 감광막 패턴을 형성하는 단계, 버퍼층을 식각하는 단계, 절연 기판을 식각하는 단계, 배선을 형성하기 위한 시드층을 형성하는 단계, 감광막 패턴, 버퍼층 및 배선 형성에 불필요한 시드층을 제거하는 단계, 그리고 무전해 도금 방법(electroless plating) 등의 방법으로 트렌치 내에 형성된 시드층으로부터 배선을 형성하는 단계를 통하여 형성된다.
여기서, 버퍼층은 감광막 패턴과 절연 기판이 직접 접촉할 경우 낮은 접착력으로 인하여 연속되는 식각 공정시 감광막 패턴의 들뜸 현상이 발생하기 때문에 감광막 패턴과 절연 기판의 접착력을 향상시키고자 형성하는 것인데, 이처럼 절연 기판 위에 버퍼층이 형성되어 있으면 버퍼층과 절연 기판은 별개의 단계로 식각하여야 하므로 제조 공정이 복잡해지고 제조 비용이 늘어난다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 사용하면 버퍼층을 생략할 수 있어서 제조 공정을 단순화하여 제조 비용을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물은 조성물의 총 함량에 대하여 약 80 내지 90 중량%의 인산(H3PO4), 약 0.1 내지 5 중량%의 황산, 약 0.1 내지 2 중량%의 불화 암모늄 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는(잔량의) 물을 포함한다. 여기서, 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있다.
인산은 주요 산화제로 유리 재질의 절연 기판을 식각할 수 있다. 인산은 조성물의 총 함량에 대하여 약 80 내지 90 중량%로 함유된다. 인산의 함량이 약 80 중량% 미만인 경우 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 약 90 중량%를 초과하는 경우 인산의 높은 점성으로 의하여 감광막에 화학적 젖음성(wettability)이 강해지고 이에 따라 감광막의 끝단이 위로 들뜰 수 있다(lifting). 이와 같이 감 광막의 끝단이 들뜨는 경우 감광막의 끝단과 감광막에 접하고 있는 절연 기판 사이에 틈(gap)이 생기고 그 틈으로 식각액이 과량 유입되어 절연 기판이 부분적으로 과식각(overetching)될 수 있다. 이 경우 절연 기판은 과식각된 부분과 과식각되지 않은 부분 사이에 편측 CD(critical dimension)가 커질 수 있고 종횡비(aspect ratio), 식각 깊이(etch depth) 및 식각 시간(etch time)이 달라질 수 있다.
황산은 보조 산화제로 작용하며, 인산과 더불어 식각 속도, 식각 깊이 및 종횡비를 조절하는 역할을 한다. 황산은 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%로 함유된다. 여기서, 황산이 포함되지 않거나 약 0.1 중량% 미만인 경우 식각이 안되거나 충분한 식각 속도에 도달하지 못하며, 약 5 중량%를 초과하는 경우 감광막이 벗겨질 수 있다(peeling). 이와 같이 감광막이 벗겨지는 경우 하부 금속막이 과도하게 식각되어 배선이 단락되거나 전극으로써의 역할을 수행하기 어렵다.
질산 또한 황산과 유사하게 보조 산화제로 작용하며, 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%로 함유된다. 여기서, 질산이 포함되지 않거나 약 0.1 중량% 미만인 경우 식각이 안되거나 충분한 식각 속도에 도달하지 못하며, 약 2 중량%를 초과하는 경우 감광막이 벗겨질 수 있다(peeling).
불화 암모늄(NH4F)은 유리 재질의 절연 기판의 식각액 조성물에 필수적으로 포함되는 불소 이온의 공급원으로 작용하며, 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량%로 함유된다. 이전에는 절연 기판의 식각액 조성물의 불소 이 온의 공급원으로 주로 불산(HF)을 사용하였으나, 이는 매우 유독한 화합물로 인체 및 환경에 미치는 유해성이 심각하므로 불화 암모늄과 같이 덜 유해한 불소 이온 공급원으로 대체되는 것이 바람직할 것이다.
물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수(deionized water)를 사용하는 것이 바람직하며, 비저항 값이 약 18㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
식각액 조성물은 상기 성분 외에 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 등을 첨가제로 더 포함할 수 있다.
이하, 실시예들 및 비교예들을 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하는 바, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 도 1a 내지 1d를 통하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
< 실시예 >
본 실시예에서는 금속 배선층을 포함하는 표시판을 형성하였다.
크기가 300×400mm인 유리 소재의 기판을 준비하고, 기판 상에 감광막을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 선택적인 영역에 감광막 패턴을 형성하였다. 표 1 에 기재된 조성비에 따라 인산(H3PO4), 질산(HNO3), 황산(H2SO4), 불소 화합물, 첨가제 및 물을 포함하는 식각액을 약 180 kg이 되도록 제조하였다. 조성물의 첨가제 는 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중에서 선택되는 1종으로 할 수 있는데, 본 실시예에서는 보론계 화합물인 BA-0.1을 사용하였다. 제조된 식각액을 분사 식각 방식의 실험 장비(K. C Tech사 제조, 모델명: ETCHER(TFT))에 넣고 온도를 약 40℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 약 40±0.1℃에 도달했을 때 식각 공정을 수행하였으며, 식각 시간(etch time)은 5분 또는 10분으로 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 기판의 식각이 완료되면 꺼내어 탈이온수로 세정하였다. 다음, 열풍(熱風) 건조 장치를 이용하여 건조하고, 감광막 박리제(photoresist stripper)로 감광막 패턴을 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자 주사 현미경(scanning electronic microscope, SEM, HITACHI사 제조, 모델명: S-4700)으로 식각 프로파일(etching profile)을 관찰하고 식각 시간(etch time, 분)에 따른 감광막 패턴의 들뜸 여부, 편측 CD 손실(편의상 CD skew로 표시함, ㎛), 식각 깊이(etch depth, ㎛), 그리고 식각 종횡비(aspect ratio)의 식각 특성 결과를 평가하였다.
평가한 식각 특성 결과를 표 1에 나타내었다.
Figure 112008029875104-PAT00001
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 사용하여 유리 소재의 절연 기판을 식각하는 경우, 매우 우수한 식각 특성을 얻을 수 있다.
도 1a 내지 1d는 본 발명의 각각 실시예 1 내지 4의 식각액 조성물에 의하여 식각된 절연 기판 및 절연 기판 상에 형성된 감광막 패턴의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 1a를 참조하면, 인산/질산/황산/NH4F/물이 각각 80.5/1/3.2/0.8/14.5의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분 및 10분일 때 전령 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으며, CD skew는 2.3㎛, 식각 깊이가 3.04㎛이고, 종횡비도 1.32로 매우 우수함을 알 수 있다.
또한, 도 1b를 참조하면, 인산/질산/황산/NH4F/ 물이 각각 81.5/1/1/1.2/15.3의 중량%의 조성으로 포함되고, 첨가제가 미량 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분 및 10분일 때 전령 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으며, CD skew는 2.22㎛, 식각 깊이가 2.62㎛이고, 종횡비도 1.18로 매우 우수함을 알 수 있다. 실시예 2에서는 실시예 1과는 다르게 식각액 조성물에 첨가제를 미량 포함시키고, 불화 암모늄의 함량을 증가시켰는데, 실시예 1에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
또한, 도 1c를 참조하면, 인산/질산/황산/NH4F/물이 각각 83.7/-/-/1.2/15.1의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분 및 10분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으며, CD skew는 1.83㎛, 식각 깊이가 2.24㎛이고, 종횡비도 1.19로 매우 우수함을 알 수 있다. 실시예 3에서는 실시예 1과는 다르게 식각액 조성물에 첨가제를 미량 포함시키고, 불화 암모늄의 함량을 증가시켰으며, 질산 및 황산을 포함시키지 않았는데, 실시예 1에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
끝으로, 도 1d를 참조하면, 인산/질산/황산/NH4F/물이 각각 81.8/-/3.2/0.8/14.2의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분 및 10분일 때 전령 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으며, CD skew는 2.06㎛, 식각 깊이가 3.00㎛이고, 종횡비도 1.46로 매우 우수함을 알 수 있다. 실시예 4에서는 실시예 1과는 다르게 식각액 조성물에 첨가제를 미량 포함시키고, 불화 암모늄의 함량을 증가시켰으며, 질산 및 황산을 포함시키지 않았는데, 실시예 1에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
이와 같이 절연 기판 상에 감광막 패턴이 형성된 절연 기판의 식각　공정 후 절연 기판 및 절연 기판 상에 형성된 감광막 패턴의 단면을 관찰한 SEM 사진을　통해,　본 발명의 실시예에 따라 인산의 함량을 증가시킨 식각액 조성물을 사용하여 유리 소재의 절연 기판을 식각하는 경우, 이상 측면 식각이 감소하여 CD skew가 균일하게 작은 값을 가지며 종횡비도 증가하였으며 식각 시간이 10분이 되었을 때에도 감광막의 들뜸 현상이 전혀 관찰되지 않는 등 매우 우수한 식각 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
이하에서는 도 2a 내지 2l을 통하여 본 발명의 비교예를 설명한다.
< 비교예 >
본 비교예는 상술한 실시예와 동일한 조건에서 식각액 조성물 만을 다르게 하여 실험하였다.
크기가 300×400mm인 유리 소재의 기판을 준비하고, 기판 상에 감광막을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 선택적인 영역에 감광막 패턴을 형성하였다. 표 2 에 기재된 조성비에 따라 인산(H3PO4), 질산(HNO3), 초산(CH3COOH), 황산(H2SO4), 불소 화합물, 첨가제 및 물을 포함하는 식각액을 약 180 kg이 되도록 제조하였다. 조성물의 첨가제는 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중에서 선택되는 1종으로 할 수 있는데, 조성물의 첨가제는 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중에서 선택되는 1종으로 할 수 있는데, 본 실시예에서는 보론계 화합물인 BA-0.1을 사용하였다. 제조된 식각액을 분사 식각 방식의 실험 장비(K. C Tech사 제조, 모델명: ETCHER(TFT))에 넣고 온도를 약 40℃로 설정하여 가온한 후, 온도가 약 40±0.1℃에 도달했을 때 식각 공정을 수행하였으며, 식각 시간(etch time)은 5분 또는 10분으로 실시하였다. 기판을 넣고 분사를 시작하여 기판의 식각이 완료되면 꺼내어 탈이온수로 세정하였다. 다음, 열풍(熱風) 건조 장치를 이용하여 건조하고, 감광막 박리제(photoresist stripper)로 감광막 패턴을 제거하였다. 세정 및 건조 후 전자 주사 현미경(scanning electronic microscope, SEM, HITACHI사 제조, 모델명: S-4700)으로 식각 프로파일(etching profile)을 관찰하고 식각 시간(etch time, 분)에 따른 감광막 패턴의 들뜸 여부, 편측 CD 손실(편의상 CD skew로 표시함, ㎛), 식각 깊이(etch depth, ㎛), 그리고 식각 종횡비(aspect ratio)의 식각 특성 결과를 평가하였다.
평가한 식각 특성 결과를 표 ２ 에 나타내었다.
Figure 112008029875104-PAT00002
표 ２에서 보는 바와 같이, 비교예에 따른 식각액 조성물을 사용하여 유리 소재의 절연 기판을 식각하는 경우 식각 특성이 양호하지 않아 실제 공정상에 적용하기 어렵다는 것을 알 수 있다.
도 2a 내지 2k는 본 발명의 각각 비교예 1 내지 11의 식각액 조성물에 의하여 식각된 절연 기판 및 절연 기판 상에 형성된 감광막 패턴의 단면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 2a를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 70/10/3.3/-/0.8/15.9의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 4.05㎛, 식각 깊이가 3.06㎛이고, 종횡비도 0.76으로 식각 특성이 매우 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 1에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 70 중량%로 낮추고, 초산을 3.3 중량% 포함시켰는데, 실시예에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2b를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 70/10/-/-/0.8/19.2의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 6.63㎛, 식각 깊이가 4.01㎛이고, 종횡비도 0.6으로 식각 특성이 매우 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 2에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 70 중량%로 포함시켰는데, 실시예에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2c를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 70/10/-/3.169/0.8/16.03의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 2.52㎛, 식각 깊이가 3.17㎛이고, 종횡비도 1.26으로 식각 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 3에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 70 중량%로 포함시켰는데, 실시예에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2d 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 70/10/3.3/-/0.8/15.9의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 4.05㎛, 식각 깊이가 3.06㎛이고, 종횡비도 0.76으로 식각 특성이 매우 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 4에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 70 중량%로 포함시켰는데, 실시예에 비하여 CD skew가 커서 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2e를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/HF/물이 각각 70/10/3.7/-/0.8/15.5의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 6.63㎛, 식각 깊이가 4.01㎛이고, 종횡비도 0.6으로 식각 특성이 매우 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 5에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 70 중량%로 포함시키고, 불소 화합물로 NH4F대신 HF를 포함시켰는데, 실시예에 비하여 CD skew가 커서 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2f를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 65/13.8/-/3.2/0.8/17.2의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 2.14㎛, 식각 깊이가 2.82㎛이고, 종횡비도 1.32으로 식각 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 6에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 65 중량%로 포함시켰는데, 실시예에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2g를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 70/10/-/3.2/0.8/16의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 2.52㎛, 식각 깊이가 3.17㎛이고, 종횡비도 1.26으로 식각 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 7에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 70 중량%로 포함시켰는데, 실시예에 비하여 CD skew가 커서 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2h를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 74.6/5.9/-/3.2/0.8/15.5의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 2.16㎛, 식각 깊이가 2.62㎛이고, 종횡비도 1.21으로 식각 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 8에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 인산의 함량을 70 중량%로 포함시켰는데, 실시예에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2i를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 83.7/1/-/-/1.2/15.1의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 4.42㎛, 식각 깊이가 3.43㎛이고, 종횡비도 0.78으로 식각 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 9에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 질산을 포함시키지 않았는데, 실시예에 비하여 CD skew가 커서 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2j를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 79.7/1/-/3.2/1.2/15의 중량%의 조성으로 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 3.65㎛, 식각 깊이가 3.21㎛이고, 종횡비도 0.68으로 식각 특성이 매우 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 10에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 질산을 포함시키지 않았는데, 실시예에 비하여 CD skew가 커서 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2k를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 79.6/1/-/3.2/1.2/14.9의 중량%의 조성으로 조성으로 포함되고, 첨가제가 미량 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 2.02㎛, 식각 깊이가 2.54㎛이고, 종횡비도 1.26으로 식각 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 11에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 질산을 포함시키지 않았는데, 실시예에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
도 2l를 참조하면, 인산/질산/초산/황산/NH4F/물이 각각 73/-/-/3.2/0.8/23의 중량%의 조성으로 조성으로 포함되고, 첨가제가 미량 포함된 식각액을 사용하여 절연 기판을 식각한 후의 프로파일을 볼 수 있다. 먼저, 식각 시간이 5분일 때 절연 기판 상의 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되지 않았으나, 식각 시간이 10분일 때에는 감광막 패턴의 들뜸 현상이 관찰되었고, CD skew는 2.08㎛, 식각 깊이가 2. 4㎛이고, 종횡비도 1.15으로 식각 특성이 좋지 않음을 알 수 있다. 비교예 12에서는 실시예와는 다르게 식각액 조성물에 질산 및 황산을 포함시키지 않았는데, 실시예에 비하여 식각 깊이가 낮아 종횡비가 다소 낮은 결과를 보였다.
상기한 바와 같이, 절연 기판 상에 감광막 패턴이 형성된 절연 기판을 식각하여 트렌치를 형성한 후 절연 기판 및 절연 기판 상에 형성된 감광막 패턴의 단면을 관찰한 SEM 사진을　통해,　본 발명의 실시예에 따라 인산의 함량을 증가시킨 식각액 조성물을 사용하여 유리 소재의 절연 기판을 식각하는 경우, 이상 측면 식각이 감소하여 CD skew가 균일하게 작은 값을 가지며 종횡비도 증가하였으며 식각 시간이 10분이 되었을 때에도 감광막의 들뜸 현상이 전혀 관찰되지 않는 등 매우 우수한 식각 특성을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
<식각 시간 경과에 따른 식각 특성 결과의 변화>
도 6a는 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴(130)이 상부에 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때의 식각 시간 5분 및 10분 경과에 따른 SEM 사진이며, 도 6b는 실시예 4에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴(130)이 상부에 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때 식각 시간 5분 및 10분 경과에 따른 SEM 사진이며, 도 6c는 비교예 12에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴(130)이 상부에 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때의 식각 시간 5분 및 10분 경과에 따른 SEM 사진이다. 본 발명의 실시예 1 및 실시예 4에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴(130)이 상부에 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때의 SEM 사진을 보면 식각 시간 5분 및 10분 경과에 따라 감광막의 들뜸 현상이 관찰되지 않는데 비하여, 비교예 12의 SEM 사진을 보면 식각 시간 10분이 경과한 사진에서 감광막의 들뜸 현상이 관찰되었다.
이와 같이 절연 기판 상에 감광막 패턴이 형성된 절연 기판의 식각　공정 후 절연 기판 및 절연 기판 상에 형성된 감광막 패턴의 단면을 식각 시간을 달리하여 관찰한 SEM 사진을　통해,　본 발명의 실시예에 따라 인산의 함량을 증가시킨 식각액 조성물을 사용하여 유리 소재의 절연 기판을 식각하는 경우, 이상 측면 식각이 감소하여 CD skew가 균일하게 작은 값을 가지며 종횡비도 증가하였으며 식각 시간이 10분이 되었을 때에도 감광막의 들뜸 현상이 전혀 관찰되지 않는 등 매우 우수한 식각 특성을 얻을 수 있음을 다시 한 번 확인할 수 있다.
도 7a의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴(130)이 상부에 형성된 절연 기판(110)을 식각했을 때, 식각 시간을 5분으로 하였을 경우에도 식각 깊이는 3㎛이고 종횡비는 1.3인데 비하여, 도 7b의 감광막 패턴(130)과 절연 기판(110)의 접착력 향상을 위한 기존의 버퍼층이 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때, 식각 시간을 10분으로 하였을 경우에도 식각 깊이는 1.2㎛이고 종횡비는 0.86으로, 상술한 바와 같이 기존의 버퍼층의 형성, 식각 및 제거 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단계를 줄일 수 있고, 특히 식각 공정을 줄일 수 있음에 따라 감광막 패턴(130)이 절연 기판(110)의 식각 과정에서 안정적인 형태를 유지할 수 있으므로 식각 특성 결과 또한 우수하다.
이하, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 식각액을 사용하여 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 그러나 본 발명은 액정 표시 장치에 한정되지 않으며 유기 전계 발광 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 및 전기영동 표시 장치와 같은 다른 종류의 표시 장치에도 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 4는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
유리, 쿼츠 또는 플라스틱으로 이루어진 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선 (121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극 (124)을 이룬다.
도시하지는 않았지만 게이트선(121)은 저장 용량 형성을 위한 저장 용량선을 더 포함할 수 있다.
게이트선(121)은 하부의 시드층(124a)과 상부의 배선층(124c)의 이중층으로 이루어져 있다. 시드층(124a)은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 크롬, 구리, 구리합금, 알루미늄층, 알루미늄 합금, 은, 은합금, 티타늄 및 티타늄 합금 중 어느 하나일 수 있으며 특히 구리 산화물일 수 있다. 몰리브덴 합금으로는 MoN, MoNb가 사용될 수 있으며, 구리 합금으로는 CuMo가 사용될 수 있다. 배선층(124c)은 구리 또는 은으로 이루어질 수 있다.
시드층(124a)의 두께는 100Å 내지 1000Å이며, 구리 산화물로 이루어진 경우 300Å 내지 500Å일 수 있다. 배선층(124c)의 두께는 0.3㎛ 내지 2㎛일 수 있다.
여기서, 게이트선(121)의 대부분은 절연 기판(110) 상에 형성되어 있는 트렌치 내에 위치하고 있다. 즉, 배선층(124c)은 실질적으로, 예를 들어 90%이상이, 트렌치 내에 위치하고 있다. 이에 따라 트렌치의 깊이는 시드층(124a)과 배선층(124c)의 두께의 합과 비슷하다.
게이트선(121)은 두께가 크기 때문에 저저항을 구현하기 유리하다. 특히 배선층(124c)을 저항이 작은 구리로 마련할 경우 저항치를 더욱 낮출 수 있다.
게이트선(121)은 두께가 크기 때문에 폭을 줄여도 원하는 저저항값을 얻을 수 있다. 따라서 게이트선(121)의 폭을 줄여 개구율을 늘릴 수 있다.
절연 기판(110)위에는 실리콘 질화물(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140)이 게이트선(121)을 덮고 있다. 게이트선(121)은 두께가 비교적 크지만 대부분 트렌치 내에 위치하고 있다. 따라서 게이트 절연막(140)은 게이트선(121) 상에서도 단차 없이 거의 평탄하게 위치하고 있다.
게이트 전극(122)의 게이트 절연막(140) 상부에는 비정질 실리콘 등의 반도체로 이루어진 반도체층(154)이 형성되어 있으며, 반도체층(154)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 실리콘 등의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(163, 165)이 형성되어 있다. 소스 전극(173)과 드레인 전극(165) 사이의 채널부에서는 저항성 접촉층(163, 165)이 제거되어 있다.
저항성 접촉층(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 데이터선(171)이 형성되어 있다. 데이터선(171) 역시 금속층으로 이루어진 단일층 또는 다중층일 수 있다. 데이터선(171)은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(121)과 교차하여 화소를 형성하는 데이터선(171), 데이터선(171)의 분지이며 저항성 접촉층(163, 165)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 소스전극(173)의 반대쪽 저항성 접촉층(163, 165) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(175)을 포함한다.
게이트 절연막(140)은 게이트선(121) 상에서도 거의 평탄하게 위치하고 있기 때문에 데이터선(171)의 프로파일은 반도체층(154) 및 저항성 접촉층(163, 165)의 두께에 의한 영향만 받으며 게이트선(121)에 의한 영향은 받지 않는다. 따라서 데이터선(171)이 게이트선(121)과 겹치는 부분에서 데이터선(171)이 급격한 프로파일로 인해 단선되는 문제점이 감소한다.
데이터선(171) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(154)의 상부에는 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉구(185)가 형성되어 있다.
보호막(180)의 상부에는 화소 전극(191)이 형성되어 있다. 화소 전극(191)은 통상 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)등의 투명한 도전물질로 이루어진다. 화소 전극(191)은 접촉구(185)를 통해 드레인 전극(175)과 연결되어 있다.
그러면, 도 3 및 도 4에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 5a 내지 도 5i와 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5a 내지 도 5i는 도 3 및 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이다.
먼저 도 5a와 같이 절연 기판(110) 상에 감광막 패턴(130)을 형성한다. 감광막 패턴(130)은 감광 물질의 코팅, 노광, 현상 및 베이크 과정을 거쳐 형성될 수 있다. 감광 물질은 네거티브 타입이나 포지티브 타입 모두를 사용할 수 있다. 감광막 패턴(130)은 절연 기판(110)과의 접착력이 좋지 않아, 절연 기판(110)의 식각 과정에서 안정적인 형태를 유지하기가 어렵다.
이후 도 5b와 같이 감광막 패턴(130)을 마스크로 하여 절연 기판(110)을 식각하여 트렌치(112)를 형성한다.
절연 기판(110)의 식각은 언더컷의 원활한 형성을 위해 등방성 식각인 습식 식각으로 수행된다.
절연 기판(110)의 식각은 언더컷의 원활한 형성을 위해 등방성 식각인 습식 식각으로 수행되는데, 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물은 약 80 내지 90 중량%의 인산(H3PO4), 약 0.1 내지 5 중량%의 황산, 약 0.1 내지 2 중량%의 불화 암모늄 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는(잔량의) 물을 포함한다. 여기서, 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함할 수 있고, 또한 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예에 따른 식각액 조성물을 사용하여 절연 기판(110) 상에 감광막 패턴(130)이 형성된 절연 기판(110)을 식각하여 트렌치(112)를 형성하게 되면, 감광막 패턴(130)이 절연 기판(110)과 접착력이 좋지 않아 식각 과정에서 안정적인 형태를 유지하기가 어렵기 때문에 접착력을 향상시키고자 형성하였던 기존의 버퍼층이 없더라도 감광막 패턴(130)이 절연 기판(110)의 식각 과정에서 안정적인 형태를 유지할 수 있게 된다. 이에 따라서, 버퍼층의 형성, 식각 및 제거 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단계를 줄일 수 있으며, 특히 식각 공정을 줄일 수 있음에 따라 감광막 패턴(130)이 절연 기판(110)의 식각 과정에서 안정적인 형태를 유지할 수 있게 된다.
절연 기판(110)의 식각 과정에서 감광막 패턴(130)은 일부 손실될 수 있으나 그 형태가 유지되는데, 이는 버퍼층의 형성, 식각 및 제거 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단계를 줄일 수 있으며, 특히 식각 공정을 줄일 수 있음에 따라 감광막 패턴(130)이 절연 기판(110)의 식각 과정에서 안정적인 형태를 유지할 수 있기 때문이다.
도 6a는 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴(130)이 상부에 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때의 SEM 사진이며, 도 6b는 감광막 패턴(130)과 절연 기판(110)의 접착력 향상을 위한 기존의 버퍼층이 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때의 SEM 사진이다. 도 6a의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴(130)이 상부에 형성된 절연 기판(110)을 식각했을 때, 식각 시간을 5분으로 하였을 경우에도 식각 깊이는 3㎛이고 종횡비는 1.3인데 비하여, 도 6b의 감광막 패턴(130)과 절연 기판(110)의 접착력 향상을 위한 기존의 버퍼층이 형성된 절연 기판(110)을 식각할 때, 식각 시간을 10분으로 하였을 경우에도 식각 깊이는 1.2㎛이고 종횡비는 0.86으로, 상술한 바와 같이 기존의 버퍼층의 형성, 식각 및 제거 공정을 생략할 수 있으므로 공정 단계를 줄일 수 있고, 특히 식각 공정을 줄일 수 있음에 따라 감광막 패턴(130)이 절연 기판(110)의 식각 과정에서 안정적인 형태를 유지할 수 있으므로 식각 특성 결과 또한 우수하다.
이후 도 5c와 같이 시드층(124a, 124b)을 형성한다. 시드층(124a, 124b)은 트렌치(112) 내에 형성되는 제2 시드층(124a)과 감광막 패턴(130) 상에 형성되는 제1 시드층(124b)을 포함한다. 시드층(120a, 120b)은 스퍼터링 방법으로 형성될 수 있다.
시드층(120a, 120b)은 감광막 패턴(130) 하부에 형성되어 있는 언더컷에 의해 서로 분리되어 있다. 즉 트렌치(112) 내에 형성되는 제2 시드층(120a)과 감광막 패턴(130) 상에 형성되는 제1 시드층(120b)은 서로 연결되어 있지 않다.
시드층(120a, 120b)은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 크롬, 구리, 구리합금, 구리산화물, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은합금, 티타늄 및 티타늄 합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이후 도 5d와 같이 감광막 패턴(130)을 리프트-오프하여 제거한다. 이 때 감광막 패턴(130) 상부에 위치하는 제1 시드층(120b)도 같이 제거되며, 반면 트렌치(112) 내에 위치하는 제2 시드층(120a)은 제거되지 않는다. 이는 언더컷에 의해 감광막 패턴(130) 상부에 위치하는 제1 시드층(120b)과 트렌치(112) 내에 위치하는 제2 시드층(120a)이 서로 분리되어 있기 때문이다.
감광막 패턴(130)의 리프트-오프로 인해 절연 기판(110) 상에는 트렌치(112)에 위치하는 제2 시드층(120a)만 남게 된다.
다음으로 무전해 도금 방법(electroless plating)으로 배선층(124c)를 형성한다. 무전해 도금 방법에서 배선층(124c)은 시드층(120a) 상에서만 형성되어 게이트선(121)의 대부분은 트렌치(112) 내에 위치한다.
배선층(124c)의 형성에서는 무전해 도금의 수행 시간 등을 조절하여 배선층(124c)이 트렌치(112)로부터 돌출되거나, 트렌치(112)보다 낮지 않도록 한다. 필요시, 트렌치(112)의 외부로 돌출된 배선층(124c)을 제거하는 공정을 더 포함할 수 있다.
이로써 큰 두께를 가지면서도 절연 기판(110)에서 돌출된 부분은 미미한 게이트선(121)이 형성된다.
한편 배선을 두께를 증가시키면 원하는 배선 형태를 얻기 어렵다. 본 실시예에 따르면 게이트선(121)의 형상은 트렌치(112) 형상에 의해 결정된다. 따라서 게이트선(121)의 형상이 트렌치(112)의 형상을 벗어나 원하지 않게 변형되는 문제가 발생하지 않는다.
또한 본 발명에 따르면 배선층(124c)에 대한 식각은 수행되지 않는다. 따라서 배선층(124c)으로 사용되는 금속, 특히 구리에 대한 별도의 식각액을 개발하지 않아도 된다.
이후 도 5e와 같이 스퍼터링 등의 방법으로 게이트 절연막(140), 반도체층(154) 및 저항성 접촉 패턴(164)을 차례로 증착한다. 그 다음, 도 5f와 같이 사진 식각 공정을 거쳐 반도체층(154) 및 저항성 접촉 패턴(164)을 형성한다. 다음, 도 5h와 같이 저항성 접촉 패턴(164) 및 게이트 절연막(140) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 이후 데이터선(173, 175)이 될 금속층(174)을 증착한다. 금속층(174)은 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 크롬, 구리, 구리합금, 알루미늄층, 알루미늄 합금, 은, 은합금, 티타늄 및 티타늄 합금 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
이어서, 도 5h와 같이 금속층(174) 위에 스핀 코팅 등의 방법으로 감광막(도시하지 않음)을 도포하고, 투광 부분과 차광 부분을 포함하는 마스크(도시하지 않음)를 사용하여 노광하고 현상하여 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성하여 감광막 패턴이 남아있는 부분을 제외한 영역의 금속층(174)을 식각한다. 다음, 감광막 패턴을 박리하고 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 형성한다. 이어, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)으로 덮이지 않고 노출된 저항성 접촉 패턴(164)을 제거함으로써 복수의 저항성 접촉층(163, 165)을 완성하는 한편, 그 아래의 반도체층(154)을 노출시킨다.
다음으로, 도 5i에 도시한 바와 같이, 접촉 구멍(185)을 포함하는 보호막(180)을 형성하고, 도 4에 도시한 바와 같이 보호막(180) 위에 화소 전극(191)을 형성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들을 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 <실시예 1> 내지 <실시예 4>에 따른 식각액 조성물에 의하여 식각된 절연 기판 및 절연 기판 상에 형성된 감광막 패턴의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 2a 내지 2l은 본 발명의 <비교예 1> 내지 <비교예 12>에 따른 식각액 조성물에 의하여 식각된 절연 기판 및 절연 기판 상에 형성된 감광막 패턴의 단면을 관찰한 SEM 사진이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고,
도 4는 도 3의 박막 트랜지스터 표시판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,
도 5a 내지 도 5i는 도 3 및 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법을 차례로 보여주는 단면도이고,
도 6a는 <실시예 1>에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴이 상부에 형성된 절연 기판을 식각할 때의 식각 시간 5분 및 10분 경과에 따른 SEM 사진이며, 도 6b는 <실시예 4>에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴이 상부에 형성된 절연 기판을 식각할 때 식각 시간 5분 및 10분 경과에 따른 SEM 사진이며, 도 6c는 <비교예 12>에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴이 상부에 형성된 절연 기판을 식각할 때의 식각 시간 5분 및 10분 경과에 따른 SEM 사진이고,
도 7a는 <실시예 1>에 따른 식각액 조성물을 사용하여 감광막 패턴이 상부에 형성된 절연 기판을 식각할 때의 SEM 사진이며, 도 7b는 감광막 패턴과 절연 기판의 접착력 향상을 위한 기존의 버퍼층이 형성된 절연 기판을 식각할 때의 SEM 사진이다.

Claims (14)

  1. 인산 80 내지 90 중량%, 황산 0.1 내지 5 중량%, 불화 암모늄 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물.
  2. 제1항에서,
    상기 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함하는 식각액 조성물.
  3. 제2항에서,
    상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함하는 식각액 조성물.
  4. 절연 기판 상에 상기 절연 기판을 부분적으로 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계,
    노출된 상기 절연 기판의 일부분을 식각하여 상기 절연 기판에 트렌치를 형성하는 단계,
    상기 감광막 패턴 상에 위치하는 제1 시드층과 상기 트렌치 상에 위치하는 제2 시드층을 포함하는 시드층을 형성하는 단계,
    상기 감광막 패턴을 리프트-오프하여 상기 감광막 패턴과 상기 제1 시드층을 제거하는 단계, 그리고
    무전해 도금 방법으로 상기 제2 시드층 상에 배선층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 절연 기판을 식각하는 단계는 인산 80 내지 90 중량%, 황산 0.1 내지 5 중량%, 불화 암모늄 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 진행되는
    금속 패턴의 형성 방법.
  5. 제4항에서,
    상기 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 식각액 조성물은 식각 조절제, 계면 활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 및 pH 조절제 중 적어도 하나를 더 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
  7. 제4항에서,
    상기 배선층은 실질적으로 상기 트렌치 내에만 형성되는 금속 패턴 형성 방법.
  8. 제4항에서,
    상기 시드층은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 크롬, 구리, 구리합금, 구리산화물, 알루미늄, 알루미늄 합금, 은, 은합금, 티타늄 및 티타늄 합금 중 적어도 어느 하나를 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
  9. 제4항에서,
    상기 배선층은 구리 또는 은을 포함하는 금속 패턴의 형성 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 제2시드층은 상기 감광막 패턴을 리프트-오프시 실질적으로 제거되지 않는 금속 패턴의 형성 방법.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 제1시드층과 상기 제2시드층은 서로 분리되어 있는 금속 패턴의 형성 방법.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 시드층 형성시에 상기 감광막 패턴의 하부에는 언더컷이 형성되어 있는 금속 패턴의 형성 방법.
  13. 절연 기판 상에 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선과 교차하며 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극을 형성하는 단계,
    상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극과 접촉하는 반도체층을 형성하는 단계, 그리고
    상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 게이트선을 형성하는 단계는
    절연 기판 상에 상기 절연 기판을 부분적으로 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계,
    노출된 상기 절연 기판의 일부분을 식각하여 상기 절연 기판에 트렌치를 형성하는 단계,
    상기 감광막 패턴 상에 위치하는 제1 시드층과 상기 트렌치 상에 위치하는 제2 시드층을 포함하는 시드층을 형성하는 단계,
    상기 감광막 패턴을 리프트-오프하여 상기 감광막 패턴과 상기 제1 시드층을 제거하는 단계, 그리고
    무전해 도금 방법으로 상기 제2 시드층 상에 배선층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 절연 기판을 식각하는 단계는 인산 80 내지 90 중량%, 황산 0.1 내지 5 중량%, 불화 암모늄 0.1 내지 2 중량% 및 전체 조성물의 총 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함하는 식각액 조성물을 사용하여 진행되는
    박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  14. 제13항에서,
    상기 식각액 조성물은 질산 0.1 내지 2 중량%를 더 포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
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