KR20240098637A - 알루미늄계 금속막용 식각 조성물 - Google Patents
알루미늄계 금속막용 식각 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240098637A KR20240098637A KR1020220180582A KR20220180582A KR20240098637A KR 20240098637 A KR20240098637 A KR 20240098637A KR 1020220180582 A KR1020220180582 A KR 1020220180582A KR 20220180582 A KR20220180582 A KR 20220180582A KR 20240098637 A KR20240098637 A KR 20240098637A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- aluminum
- film
- based metal
- alloy film
- molybdenum
- Prior art date
Links
- 238000005530 etching Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 65
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 65
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 149
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 18
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 16
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 13
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 12
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 11
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910017090 AlO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LXFUCSMCVAEMCD-UHFFFAOYSA-N acetic acid;nitric acid;phosphoric acid Chemical compound CC(O)=O.O[N+]([O-])=O.OP(O)(O)=O LXFUCSMCVAEMCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N azanylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#N GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-DYCDLGHISA-N deuterium hydrogen oxide Chemical compound [2H]O XLYOFNOQVPJJNP-DYCDLGHISA-N 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910000476 molybdenum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N oxomolybdenum Chemical compound [Mo]=O PQQKPALAQIIWST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000003352 sequestering agent Substances 0.000 description 1
- 230000021148 sequestering of metal ion Effects 0.000 description 1
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C23F1/20—Acidic compositions for etching aluminium 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
- C23F1/44—Compositions for etching metallic material from a metallic material substrate of different composition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/124—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or layout of the wiring layers specially adapted to the circuit arrangement, e.g. scanning lines in LCD pixel circuits
Abstract
본 발명은 인산, 질산 및 초산을 포함하는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물로서, 상기 알루미늄계 금속막이 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막이고, 특정 수학식 1로 정의되는 값이 특정 범위로 제어된 알루미늄계 금속막용 식각 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 식각 조성물은 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막 식각시 상부 몰리브덴 합금막의 팁 발생이 억제되고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55° 이하로 제어될 수 있다.
Description
본 발명은 알루미늄계 금속막용 식각 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막 식각시 상부 몰리브덴 합금막의 팁 발생이 억제되고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55° 이하로 제어될 수 있는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물에 관한 것이다.
반도체 장치에서 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정, 및 식각 공정으로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각 공정은 포토레지스트 마스크를 사용하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식 식각 또는 식각 용액을 사용하는 습식 식각이 사용된다.
이러한 반도체 장치에서, 박막 트랜지스터(TFT)의 배선재료로서 일반적으로 사용되는 금속은 알루미늄으로서, 순수한 알루미늄은 화학물질에 대한 내성이 약하고 후속 공정에서 배선 결함 문제를 야기할 수 있으므로 알루미늄 합금 형태로 사용되거나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금막 위에 또 다른 금속막, 예컨대 몰리브덴 막을 갖는 다층막의 적층 구조가 적용될 수 있다.
최근에는 내부식성을 더욱 향상시키기 위하여 몰리브덴 막을 몰리브덴 합금막으로 대체하는 방안이 제안되었다. 이러한 몰리브덴 합금막은 순수한 몰리브덴 막에 비해 전기저항이 증가하여 저항을 줄이기 위해 막 두께를 증가시킬 필요가 있다.
통상 알루미늄계 금속막은 인산이 주성분인 식각 조성물로 식각할 수 있다. 그러나, 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막은 순수한 알루미늄 막과 몰리브덴 막에 비해 산화 저항력이 좋기 때문에 기존 식각 조성물을 사용하여 식각할 경우, 느린 산화속도로 인해 상부 몰리브덴 합금막의 팁이 발생할 수 있으며 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55°초과로 높게 나타나 후속 공정에서 단선 문제를 야기할 수 있다. 또한, 이러한 문제는 몰리브덴 합금막 사용으로 인해 막 두께가 증가함으로 인해 더욱 심해질 수 있다.
따라서, 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막 식각시 상부 몰리브덴 합금막의 팁 발생을 억제하고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도를 55° 이하로 낮게 유지할 수 있는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물의 개발이 필요하다.
본 발명의 한 목적은 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막 식각시 상부 몰리브덴 합금막의 팁 발생이 억제되고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55° 이하로 제어될 수 있는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 식각 조성물을 이용하여 형성된 알루미늄계 금속 배선을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 알루미늄계 금속 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 제공하는 것이다.
한편으로, 본 발명은 인산, 질산 및 초산을 포함하는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물로서,
상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막이고,
하기 수학식 1로 정의되는 Y 값이 30 내지 35인 알루미늄계 금속막용 식각 조성물을 제공한다.
[수학식 1]
Y=[B/(A+C-B)]×[E-F]
상기 식에서,
A는 인산의 함량(중량%)이고,
B는 질산의 함량(중량%)이며,
C는 초산의 함량(중량%)이고,
E는 알루미늄 합금막의 두께(Å)이며,
F는 몰리브덴 합금막의 두께(Å)이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과, 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In) 중에서 선택되는 하나 이상의 금속의 합금일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 몰리브덴 합금은 몰리브덴과, 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In) 중에서 선택되는 하나 이상의 금속의 합금일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 알루미늄계 금속막은 몰리브덴 합금막, 알루미늄 합금막 및 몰리브덴 합금막이 순차적으로 적층된 3중막일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 알루미늄계 금속막은 몰리브덴과 나이오븀(Nb)의 합금막, 알루미늄과 네오디뮴(Nd)의 합금막 및 몰리브덴과 나이오븀(Nb)의 합금막이 순차적으로 적층된 3중막일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 알루미늄계 금속막용 식각 조성물은 조성물 전체 중량에 대하여 인산 45 내지 65 중량%, 질산 2 내지 12 중량% 및 초산 10 내지 20 중량%를 포함하며, 조성물의 전체 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명은 상기 알루미늄계 금속막용 식각 조성물을 이용하여 형성된 알루미늄계 금속 배선을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명은 상기 알루미늄계 금속 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판은 조명장치 또는 표시장치용일 수 있다.
본 발명에 따른 식각 조성물은 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막 식각시 상부 몰리브덴 합금막의 팁 발생이 억제되고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55° 이하로 제어될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 식각 조성물은 후속 공정에서 단선 문제를 야기하지 않고 공정의 수율을 극대화시킬 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시형태는 인산(A), 질산(B) 및 초산(C)을 포함하는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물로서,
상기 알루미늄계 금속막이 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막이고,
하기 수학식 1로 정의되는 Y 값이 30 내지 35인 알루미늄계 금속막용 식각 조성물에 관한 것이다.
[수학식 1]
Y=[B/(A+C-B)]×[E-F]
상기 식에서,
A는 인산의 함량(중량%)이고,
B는 질산의 함량(중량%)이며,
C는 초산의 함량(중량%)이고,
E는 알루미늄 합금막의 두께(Å)이며,
F는 몰리브덴 합금막의 두께(Å)이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 알루미늄계 금속막용 식각 조성물은 상기 수학식 1로 정의되는 Y 값이 30 내지 35로 조절됨으로써 식각 밸런스가 균일하여 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막 식각시 상부 몰리브덴 합금막의 팁(tip) 발생이 억제되고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55° 이하로 제어될 수 있다.
상기 수학식 1로 정의되는 Y 값이 상기 범위를 벗어나면 다층막을 이루는 각 금속막 간의 식각 종횡비가 상이하여 상부 몰리브덴 합금막의 팁이 발생하고, 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55°를 초과할 뿐만 아니라 균일한 측면 식각 사면을 형성할 수 없다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 알루미늄계 금속막은 막의 구성성분 중에 알루미늄이 포함되는 것으로서, 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막이다.
상기 알루미늄 합금은 알루미늄(Al)과, 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In) 중에서 선택되는 하나 이상의 금속의 합금을 의미하며, 알루미늄의 질화물 또는 알루미늄의 산화물도 포함하는 개념이다. 특히, 알루미늄(Al)에 네오디뮴(Nd)이 합금된 Al-Nd이 사용될 수 있다.
상기 몰리브덴 합금은 몰리브덴(Mo)과, 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In) 중에서 선택되는 하나 이상의 금속의 합금을 의미하며, 몰리브덴의 질화물 또는 몰리브덴의 산화물도 포함하는 개념이다. 특히, 몰리브덴(Mo)에 나이오븀(Nb)이 합금된 Mo-Nb가 사용될 수 있다.
상기 다층막의 예로는, 몰리브덴 합금/알루미늄 합금막의 2중막; 몰리브덴 합금/알루미늄 합금/몰리브덴 합금막의 3중막을 들 수 있다. 상기 몰리브덴 합금/알루미늄 합금막은 알루미늄 합금층과 상기 알루미늄 합금층 상에 형성된 몰리브덴 합금층을 포함하는 것을 의미하고, 그의 역도 포함한다. 상기 몰리브덴 합금/알루미늄 합금/몰리브덴 합금막은 몰리브덴 합금층, 상기 몰리브덴 합금층 상에 형성된 알루미늄 합금층 및 상기 알루미늄 합금층 상에 형성된 몰리브덴 합금층을 포함하는 것을 의미한다.
바람직하기로, 상기 알루미늄계 금속막은 몰리브덴 합금/알루미늄 합금/몰리브덴 합금막의 3중막일 수 있다.
특히, 상기 알루미늄계 금속막은 몰리브덴과 나이오븀(Nb)의 합금막, 알루미늄과 네오디뮴(Nd)의 합금막 및 몰리브덴과 나이오븀(Nb)의 합금막이 순차적으로 적층된 3중막일 수 있다.
상기 알루미늄 합금막은 그 두께가 2000 내지 3000Å, 바람직하게는 2400 내지 2800Å의 범위일 수 있고, 상기 몰리브덴 합금막은 그 두께가 1800 내지 2800Å, 바람직하게는 2200 내지 2600Å의 범위일 수 있다.
상기 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막의 두께 범위에서 상기 수학식 1로 정의되는 Y 값을 30 내지 35로 조절하기 용이할 수 있으며 배선의 저항을 낮출 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시형태에 따른 식각 조성물의 구성성분들에 대해 보다 상세히 설명한다.
인산(A)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 인산(H3PO4)은 주해리제로 사용되는 성분으로, 알루미늄계 금속막을 해리시키는 역할을 한다. 또한, 상기 인산(H3PO4)은 형성된 AlO2를 분해시키는 역할을 한다.
상기 인산은 조성물 전체 중량에 대하여 45 내지 65 중량%, 바람직하게는 45 내지 60 중량%, 더욱 바람직하게는 50 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 인산의 함량이 상기 범위일 때, 상기 수학식 1로 정의되는 Y 값을 30 내지 35로 조절하기 용이할 수 있다. 또한, 상기 인산의 함량이 45 중량% 미만인 경우에는 식각 저하가 발생하며 이로 인해 기판 내의 식각 균일성(uniformity)이 불량해지므로 얼룩과 잔사가 발생할 수 있고, 65 중량%를 초과할 경우에는 식각 속도가 가속화되어 과식각이 발생하므로 패턴 유실 현상이 발생될 수 있다.
질산(B)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 질산(HNO3)은 알루미늄계 금속막의 식각에 영향을 미치는 보조식각제로 사용되는 성분이다. 상기 질산(HNO3)은 Al과 반응하여 AlO2를 형성시킨다.
상기 질산은 조성물 전체 중량에 대하여 2 내지 12 중량%, 바람직하게는 5 내지 10 중량%, 더욱 바람직하게는 7 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 질산의 함량이 상기 범위일 때, 상기 수학식 1로 정의되는 Y 값을 30 내지 35로 조절하기 용이할 수 있다. 또한, 상기 질산의 함량이 2 중량% 미만인 경우에는 식각 저하가 발생하며 이로 인해 기판 내의 직진도가 불량해지므로 얼룩과 잔사가 발생하며 테이퍼 각도가 증가할 수 있고, 12 중량%를 초과할 경우에는 식각 속도가 가속화되어 과식각이 발생하므로 패턴 유실 현상이 발생될 수 있다.
초산(C)
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 초산(CH3COOH)은 산도(acidity)를 유지하는 역할을 한다. 상기 초산(CH3COOH)은 대면적을 식각하는데 있어 균일한 식각 분포를 유지하기 위해 사용되는 성분이다.
상기 초산은 조성물 전체 중량에 대하여 10 내지 20 중량%, 바람직하게는 10 내지 18 중량%로 포함될 수 있다. 상기 초산의 함량이 상기 범위일 때, 상기 수학식 1로 정의되는 Y 값을 30 내지 35로 조절하기 용이할 수 있다. 또한, 상기 초산의 함량이 10 중량% 미만인 경우 식각 균일도가 떨어지며 이로 인해 기판 내의 식각 직진도가 불량해지므로 얼룩과 잔사가 발생할 수 있으며, 20 중량%를 초과할 경우 산도가 떨어져 식각 속도가 느려질 수 있다.
물(D)
아울러, 본 발명의 일 실시형태에 따른 식각 조성물은 조성물의 전체 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함할 수 있다. 본 발명에서, 상기 물은 특별히 한정하지 않으나, 탈이온수가 바람직하고, 물 속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항값이 18㏁·㎝ 이상인 탈이온수가 보다 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 식각 조성물은 상기한 성분들 이외에도, 당해 기술분야에서 일반적으로 사용되는 첨가제, 예를 들어 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 식각 조성물에 사용되는 상기 성분들은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조가 가능하며, 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 식각 조성물은 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막 식각시 상부 몰리브덴 합금막의 팁(tip) 발생이 억제되고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55° 이하로 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시형태에 따른 식각 조성물은 조명장치 또는 표시장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판에 포함되는 게이트 전극, 게이트 배선, 소스/드레인 전극, 데이터 배선 등의 제조시에 매우 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상술한 식각 조성물을 이용하여 형성된 알루미늄계 금속 배선에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 알루미늄계 금속 배선은 상술한 식각 조성물을 이용하여 당해 분야에 통상적으로 알려진 식각 공정, 예컨대 기판상에 알루미늄계 금속막을 형성하는 단계; 상기 알루미늄계 금속막 상에 포토레지스트 막을 형성한 후 패턴화하는 단계; 및 상술한 식각 조성물을 이용하여 상기 알루미늄계 금속막을 식각하는 단계를 포함하는 식각 공정을 수행함으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태는 상술한 알루미늄계 금속 배선을 포함하는 박막 트랜지스터(thin film transistor) 어레이 기판에 관한 것이다. 일례로, 본 발명의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 조명장치 또는 표시장치용 박막트랜지스터 어레이 기판일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 당해 분야의 통상적인 공정, 예컨대 a) 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; b) 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계; c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계; 및 d) 상기 반도체층 상에 소스/드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 공정에 있어서, 상기 a) 단계 및/또는 d) 단계에서 기판 또는 반도체층 상에 알루미늄계 금속막을 형성하고 상술한 식각 조성물로 상기 알루미늄계 금속막을 식각하여 각각의 전극을 형성함으로써 제조될 수 있다.
상기 조명장치는 OLED 조명장치, LED 조명장치 등일 수 있고, 상기 표시장치는 액정표시장치 또는 OLED 표시장치 등일 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.
이하, 실시예, 비교예 및 실험예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예, 비교예 및 실험예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 3:
하기 표 1에 나타낸 바와 같이 각 성분들을 혼합하고, 전체 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 추가하여 식각 조성물을 제조하였다(단위: 중량%).
실험예 1:
제조된 식각 조성물의 식각 성능을 평가하기 위하여, 다음과 같이 알루미늄계 금속 배선을 제조한 다음, 이때의 식각 물성을 측정하였다.
<알루미늄계 금속 배선의 제조>
유리기판 상에 Mo-Nb(2000Å)를 증착시킨 후, Al-Nd(2600Å)를 증착시킨 다음 Mo-Nb(400Å)를 증착시켜 Mo-Nb/Al-Nd/Mo-Nb 3중막을 형성한 후, 포토리소그래피 공정을 진행하여 패턴을 형성시킨 다음 식각 공정을 진행하였다.
이때, 식각 공정은 분사식 식각 방식의 실험장비(모델명: ETCHER(TFT), SEMES사)를 이용하였고, 식각 공정시 식각 조성물의 온도는 약 40℃ 내외로 하였다. 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있으나, 통상 110초 정도로 진행하였다.
(1) Y 값
하기 수학식 1로 정의되는 Y 값을 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.
[수학식 1]
Y=[B/(A+C-B)]×[E-F]
상기 식에서,
A는 인산의 함량(중량%)이고,
B는 질산의 함량(중량%)이며,
C는 초산의 함량(중량%)이고,
E는 알루미늄 합금막의 두께(Å)이며,
F는 몰리브덴 합금막의 두께(Å)이다.
(2) 테이퍼 각도
식각 후 AlNd 막의 식각 단면을 SEM(S-4700, Hitachi사)을 사용하여 관찰하고, 테이퍼 각도를 측정하였다. 테이퍼 각도는 식각된 금속막 사면의 기울기로 정의한다.
(3) 몰리브덴 팁(tip)
식각 후 상부 몰리브덴 합금막(Mo-Nb, 400Å)의 팁 발생 여부를 관찰하였다.
측정된 식각 물성에 대한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 식각 조성물 (중량%) | Y값 | AlNd 테이퍼 각도 (°) | 상부 Mo-Nb막 팁 | |||
| 인산 | 질산 | 초산 | ||||
| 실시예1 | 50 | 9.5 | 15 | 34 | 47.6 | X |
| 실시예2 | 58 | 9.5 | 15 | 30 | 49.8 | X |
| 실시예3 | 55 | 9.5 | 10 | 34 | 42.4 | X |
| 실시예4 | 55 | 9.5 | 18 | 30 | 33.4 | X |
| 비교예1 | 50 | 7 | 13 | 25 | 81.3 | ○ |
| 비교예2 | 57 | 8 | 14 | 25 | 79.0 | ○ |
| 비교예3 | 51 | 9.5 | 12 | 36 | 77.1 | ○ |
상기 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 수학식 1로 정의되는 Y 값이 30 내지 35인 실시예 1 내지 4의 식각 조성물을 사용하여 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막을 식각한 경우 상부 몰리브덴 합금막의 팁(tip) 발생이 억제되고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55° 이하로 제어되는 것을 확인할 수 있다.
반면, 수학식 1로 정의되는 Y 값이 상기 범위를 벗어나는 비교예 1 내지 3의 식각 조성물은 상부 몰리브덴 합금막의 팁(tip)이 발생하고 알루미늄 합금막의 테이퍼 각도가 55°를 초과하는 것으로 나타났다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (9)
- 인산, 질산 및 초산을 포함하는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물로서,
상기 알루미늄계 금속막은 알루미늄 합금막과 몰리브덴 합금막을 포함하는 다층막이고,
하기 수학식 1로 정의되는 Y 값이 30 내지 35인 알루미늄계 금속막용 식각 조성물:
[수학식 1]
Y=[B/(A+C-B)]×[E-F]
상기 식에서,
A는 인산의 함량(중량%)이고,
B는 질산의 함량(중량%)이며,
C는 초산의 함량(중량%)이고,
E는 알루미늄 합금막의 두께(Å)이며,
F는 몰리브덴 합금막의 두께(Å)이다. - 제1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과, 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In) 중에서 선택되는 하나 이상의 금속의 합금인 알루미늄계 금속막용 식각 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 몰리브덴 합금은 몰리브덴과, 나이오븀(Nb), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 네오디뮴(Nd), 텅스텐(W) 및 인듐(In) 중에서 선택되는 하나 이상의 금속의 합금인 알루미늄계 금속막용 식각 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 알루미늄계 금속막은 몰리브덴 합금막, 알루미늄 합금막 및 몰리브덴 합금막이 순차적으로 적층된 3중막인 알루미늄계 금속막용 식각 조성물.
- 제4항에 있어서, 상기 알루미늄계 금속막은 몰리브덴과 나이오븀(Nb)의 합금막, 알루미늄과 네오디뮴(Nd)의 합금막 및 몰리브덴과 나이오븀(Nb)의 합금막이 순차적으로 적층된 3중막인 알루미늄계 금속막용 식각 조성물.
- 제1항에 있어서, 조성물 전체 중량에 대하여 인산 45 내지 65 중량%, 질산 2 내지 12 중량% 및 초산 10 내지 20 중량%를 포함하며, 조성물의 전체 중량이 100 중량%가 되도록 잔량의 물을 포함하는 알루미늄계 금속막용 식각 조성물.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 알루미늄계 금속막용 식각 조성물을 이용하여 형성된 알루미늄계 금속 배선.
- 제7항에 따른 알루미늄계 금속 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판.
- 제8항에 있어서, 조명장치 또는 표시장치용인 박막트랜지스터 어레이 기판.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240098637A true KR20240098637A (ko) | 2024-06-28 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102293675B1 (ko) | 구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102269327B1 (ko) | 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR101693383B1 (ko) | 구리와 티타늄을 포함하는 금속막용 식각액 조성물 | |
| KR102412268B1 (ko) | 표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102603630B1 (ko) | 표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR20150024764A (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102323941B1 (ko) | 구리계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR20170042933A (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR20240098637A (ko) | 알루미늄계 금속막용 식각 조성물 | |
| KR102310093B1 (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR20160112471A (ko) | 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102269325B1 (ko) | 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102384564B1 (ko) | 인듐 산화막 및 몰리브덴막용 식각 조성물 | |
| KR102371075B1 (ko) | 알루미늄계 금속막용 식각 조성물 | |
| KR102639571B1 (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102680504B1 (ko) | 식각액 조성물 및 이를 이용한 표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102639573B1 (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR101608088B1 (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102323849B1 (ko) | 다층막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR20160112472A (ko) | 식각액 조성물 및 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102310094B1 (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102254562B1 (ko) | 몰리브덴계 금속막 또는 알루미늄계 금속막 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102367814B1 (ko) | 몰리브덴 함유 금속막의 식각액 조성물 및 이를 이용한 액정표시 장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR102310096B1 (ko) | 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법 | |
| KR20190110908A (ko) | 알루미늄계 금속막용 식각 조성물 |