KR20090079437A - Manufacturing method of array substrate for liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법, 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각액 조성물, 및 상기 식각액 조성물을 사용하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 또는 인듐 산화막의 식각방법에 관한 것이다.The present invention provides a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, an etching liquid composition of a molybdenum-based metal / aluminum metal double film and an indium oxide film, and an etching of a molybdenum-based metal / aluminum metal double film or an indium oxide film using the etching liquid composition. It is about a method.
액정표시장치의 구동을 위한 반도체 장치의 제조에서, 기판 위에 금속 배선을 형성하는 과정은 통상적으로 스퍼터링 등에 의한 금속막 형성공정, 포토레지스트 도포, 노광 및 현상에 의한 선택적인 영역에서의 포토레지스트 형성공정, 및 식각공정에 의한 단계로 구성되고, 개별적인 단위 공정 전후의 세정 공정 등을 포함한다. 이러한 식각공정은 포토레지스트를 마스크로 하여 선택적인 영역에 금속막을 남기는 공정을 의미하며, 통상적으로 플라즈마 등을 이용한 건식식각 또는 식각액을 이용하는 습식식각이 사용된다. In the manufacture of a semiconductor device for driving a liquid crystal display device, the process of forming a metal wiring on a substrate is typically a process of forming a metal film by sputtering or the like, a process of forming a photoresist in a selective region by photoresist coating, exposure and development. And an etching step, and include washing steps before and after individual unit processes. The etching process refers to a process of leaving a metal film in a selective region using a photoresist as a mask, and typically, dry etching using plasma or wet etching using an etching solution is used.
상기의 반도체 장치에서, TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)의 배선재료로서 일반적으로 사용되는 금속은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로서, 순수한 알루미늄은 화학물질에 대한 내성이 약하고 후속 공정에서 배선 결합 문제를 야기할 수 있으므로 알루미늄 합금 형태로 사용되거나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금층 위에 또 다른 금속층, 예컨대 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 주석(Sn) 등의 금속층을 갖는 다층의 적층 구조가 적용될 수 있다.In the above semiconductor device, a metal commonly used as a wiring material for TFT-LCD (Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) is aluminum (Al) or an aluminum alloy, and pure aluminum has a weak resistance to chemicals and is used in a subsequent process. May be used in the form of aluminum alloy or may have another metal layer on the aluminum or aluminum alloy layer, such as molybdenum (Mo), chromium (Cr), tungsten (W), tin (Sn) Multi-layered laminated structure can be applied.
그런데, 예컨대 Mo/Al 이중막의 경우에 있어서, 인산을 주성분으로 한 종래의 통상적인 알루미늄 식각액으로 습식 식각하는 경우에는, 상부 Mo층의 식각 속도가 알루미늄 식각 속도보다 느리기 때문에 상부 Mo층이 하부 알루미늄층의 외부로 돌출되는 단면을 갖게 되는 불량한 프로파일을 나타낸다. 이러한 불량한 프로파일로 인해 후속 공정에서 단차 커버리지(coverage)가 불량하게 되고, 상부층이 경사면에서 단선되든가 또는 상하부 금속이 단락될 확률이 커지게 된다.By the way, in the case of the Mo / Al double layer, for example, when wet etching with a conventional aluminum etching solution mainly composed of phosphoric acid, the upper Mo layer is lower than the aluminum etching rate, so the upper Mo layer is the lower aluminum layer. It represents a poor profile that has a cross section protruding out of it. This poor profile results in poor step coverage in subsequent processes and increases the likelihood that the top layer is disconnected from the slope or the upper and lower metals are shorted.
최근 들어 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 한국 등록 특허 제579511호에서는 질산(HNO3), 질산화철(Fe(NO3)3), 과염소산(HClO4) 및 플루오르화암모늄(NH4F)으로 이루어진 식각액을 이용하여 몰리브덴/알루미늄 이중막을 일괄 식각할 수 있는 방법을 제시하였다. 그러나, 상기 식각액으로 몰리브덴/알루미늄 이중막 기판을 식각할 경우에는, 미세한 식각 잔사가 기판 상에 잔류하게 되어, TFT On/Off 구동시 누설 전류(leakage current)를 발생 시키고, 이로 인해 신호 지연으로 인한 화면 왜곡이 생길 수 있다. 또한, 상기 식각액으로 인듐 산화막을 식각하게 되면 인듐 산화막 잔사가 남는 단점이 있다.Recently, in order to solve the above problems, Korean Patent No. 579511 consists of nitric acid (HNO 3 ), iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ), perchloric acid (HClO 4 ), and ammonium fluoride (NH 4 F). A method of collectively etching molybdenum / aluminum bilayer using an etchant has been presented. However, when etching the molybdenum / aluminum double layer substrate with the etchant, fine etching residues remain on the substrate, causing leakage current during TFT On / Off driving, resulting in signal delay. The picture may be distorted. In addition, when the indium oxide film is etched with the etchant, an indium oxide residue remains.
본 발명의 목적은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각 시 미세한 식각 잔사의 발생이 없고, 인듐 산화막을 식각할 때 잔사의 발생 없으며, 또한, 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막과 인듐 산화막을 일괄 식각할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is that there is no generation of fine etching residues during the etching of the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer, there is no residue when etching the indium oxide film, the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer and the indium oxide film It is to provide an etchant composition which can be collectively etched.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물을 이용한 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각방법을 제공하는 것이다. The present invention also provides an etching method of the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film and the indium oxide film using the etchant composition.
또한, 본 발명은 상기 식각액 조성물의 사용하여 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및/또는 인듐 산화막을 식각하는 공정을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising the step of etching the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film and / or indium oxide film using the etching liquid composition.
본 발명은 질산화철(Fe(NO3)3), 함불소화합물, 황산염 화합물, 및 물을 포함하고, 산성화합물을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물을 제공한다.The present invention relates to a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film and indium oxide film, which include iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ), a fluorine-containing compound, a sulfate compound, and water, and no acidic compound. It provides an etchant composition.
또한, 본 발명은 In addition, the present invention
Ⅰ) 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성하는 단계;I) forming a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer on the substrate;
Ⅱ) 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및II) selectively leaving a photoreactive material on the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer; And
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각방법을 제공한다.III) An etching method of the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer comprising the step of etching the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer using the etchant composition of the present invention.
또한, 본 발명은 In addition, the present invention
Ⅰ) 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계;I) forming an indium oxide film on the substrate;
Ⅱ) 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및II) selectively leaving a photoreactive material on the indium oxide film; And
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐산화막의 식각방법을 제공한다.III) provides an etching method of the indium oxide film comprising etching the indium oxide film using the etchant composition of the present invention.
또한 본 발명은In addition, the present invention
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;a) forming a gate wiring on the substrate;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, (e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode;
상기 (a) 단계에서는 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하고, 상기 (e) 단계에서는 인듐산화막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.In the step (a), after forming a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer on the substrate, the gate wiring is formed by etching with the etchant composition of the present invention, and in the step (e), after forming an indium oxide film, The present invention provides a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, the pixel electrode being formed by etching with the etchant composition of the present invention.
본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 또는 인듐 산화막을 식각 하는 경우, 알루미늄계 금속/몰리브덴계 금속 이중막의 경우 미세한 식각 잔사의 발생이 없으며 많은 양의 기판을 식각하여도 최소화된 갈바닉 효과(galvanic effect)로 인해 초기 식각 특성을 유지하며, 동일한 식각액으로 인듐 산화막을 식각하여도 식각 잔사가 남지 않는 우수한 식각 특성을 나타낸다. 따라서, 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막으로 형성되는 게이트 전극 및/또는 인듐 산화막으로 형성되는 화소전극을 포함하는 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조에 본 발명의 시각액 조성물을 사용하는 경우 액정 표시 소자의 구동 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 일괄식각이 가능하여 공정 효율을 극대화 시킬 수 있다.When etching the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer or indium oxide film using the etchant composition of the present invention, in the case of the aluminum-based metal / molybdenum-based metal double layer there is no occurrence of fine etching residues, even if a large amount of substrate is etched Due to the minimized galvanic effect, the initial etching characteristics are maintained, and even when the indium oxide layer is etched with the same etching solution, the etching residues do not remain. Therefore, liquid crystal display when the visual liquid composition of the present invention is used in the manufacture of an array substrate for a liquid crystal display device comprising a gate electrode formed of a molybdenum metal / aluminum metal double film and / or a pixel electrode formed of an indium oxide film. In addition to improving the driving characteristics of the device, it is possible to batch-etch the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer and the indium oxide film can maximize the process efficiency.
본 발명은 질산화철(Fe(NO3)3), 함불소화합물, 황산염 화합물, 및 물을 포함하고, 산성화합물을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 인듐산화막의 식각액 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film and indium oxide film, which include iron nitrate (Fe (NO 3 ) 3 ), a fluorine-containing compound, a sulfate compound, and water, and no acidic compound. It relates to an etchant composition.
본 발명에서 몰리브덴계 금속 및 알루미늄계 금속은 이들의 합금을 포함하는 개념이며, 인듐산화막은 인듐아연산화막(IZO) 또는 인듐주석산화막(ITO) 등을 포함하는 개념이다.In the present invention, the molybdenum-based metal and the aluminum-based metal are concepts including alloys thereof, and the indium oxide film is a concept including an indium zinc oxide film (IZO) or an indium tin oxide film (ITO).
본 발명의 식각액 조성물 중에서, 질산화철(Fe(NO3)3)은 게이트 배선을 구성하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 및 화소 전극을 구성하는 인듐 산화막을 식각하는 산화제로서 사용된다. 상기 질산화철은 본 발명의 식각액 조성물 총중량에 대하여 2 내지 5 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 질산화철이 2 중량% 미만으로 포함되는 경우에는 식각력이 부족하여 충분한 식각이 이루어지지 않을 수 있으며, 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 몰리브덴계 금속에 대한 식각속도는 빠르게 되고, 알루미늄계 금속에 대한 식각속도는 느려지게 되어 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 때에 상부 몰리브덴계 금속이 과식각되어 식각 불균일성이 발생될 수 있다.In the etchant composition of the present invention, iron nitride (Fe (NO 3 ) 3 ) is used as an oxidant for etching the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film constituting the gate wiring and the indium oxide film constituting the pixel electrode. The iron nitrate is preferably included in an amount of 2 to 5% by weight based on the total weight of the etchant composition of the present invention. If the iron nitrate is contained in less than 2% by weight may not be enough etching due to the lack of etching power, when contained in more than 5% by weight the etching rate for the molybdenum-based metal is faster, The etching rate is slowed down, and when the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer is etched, the upper molybdenum-based metal may be over-etched to cause etching nonuniformity.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, 함불소 화합물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 시에 알루미늄 식각 속도를 빠르게 하고, 인듐 산화막을 식각할 시에는 인듐 산화막의 식각 속도를 빠르게 한다.In the etching liquid composition of the present invention, the fluorine-containing compound speeds up the aluminum etching rate when etching the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer, and when etching the indium oxide film, increases the etching rate of the indium oxide film.
상기 함불소 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 0.1 내지 1 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 함불소 화합물이 0.1 중량% 미만인 경우에는 몰리브덴계 금속 /알루미늄계 금속 이중막 및 인듐 산화막의 식각 속도가 느려지게 되며, 1 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 시에 알루미늄계 금속의 식각 속도가 너무 빠르게 되어 상부 몰리브덴계 금속 오버행이 발생 될 수 있으며, 인듐 산화막을 식각할 시에 인듐 산화막의 하부 절연막에 어택을 가할 수 있다.The fluorine-containing compound is preferably included 0.1 to 1% by weight based on the total weight of the composition. When the fluorine-containing compound is less than 0.1% by weight, the etching rate of the molybdenum-based metal / aluminum metal double film and the indium oxide film is slowed. When the fluorine-containing compound exceeds 1% by weight, the molybdenum-based metal / aluminum metal double film is etched. The etching rate of the aluminum-based metal may be too high to cause the upper molybdenum-based metal overhang, and when etching the indium oxide layer, an attack may be applied to the lower insulating layer of the indium oxide layer.
상기 함불소 화합물은 NH4FHF, KFHF, NaFHF, KF, NaF 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직하고, NH4FHF인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The fluorine-containing compound is preferably at least one selected from the group consisting of NH 4 FHF, KFHF, NaFHF, KF, NaF, etc., more preferably NH 4 FHF, but is not limited thereto.
본 발명의 식각액 조성물 중에서, 황산염 화합물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각할 시에 이의 식각 속도를 빠르게한다.In the etchant composition of the present invention, the sulfate compound accelerates its etching rate when etching the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer.
상기 황산염 화합물은 조성물의 총 중량에 대하여 1 내지 5 중량% 포함 되는 것이 바람직하다. 황산염 화합물이 1중량% 미만인 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막에 대한 식각 속도가 느려질 뿐 아니라, 몰리브덴계 금속의 식각 잔사가 발생할 수 있으며, 15 중량%를 초과하는 경우에는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 식각 속도가 너무 빠르게 되어 공정 시간을 조절하기가 어렵다.The sulfate compound is preferably included 1 to 5% by weight based on the total weight of the composition. When the sulfate compound is less than 1% by weight, not only the etching rate of the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer is slowed, but also an etching residue of the molybdenum-based metal may occur, and when the amount exceeds 15% by weight, the molybdenum-based metal / The aluminum-based bilayer etch rate is too fast to control the process time.
상기 황산염 화합물로는 다양한 종류가 사용 가능하며, 구체적으로 황산나트륨(sodium sulfate), 황산칼륨(potassium sulfate), 및 황산암모늄(ammonium sulfate)등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.The sulfate compound may be used in various kinds, specifically, sodium sulfate, potassium sulfate, ammonium sulfate, and the like, which may be used alone or as a mixture of two or more thereof. Can be used.
본 발명에 따른 식각액 조성물 중에서, 상기 물은 특별히 한정되는 것은 아니나, 탈이온수가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 물 속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항 값이 18 ㏁/㎝ 이상인 탈이온수를 사용할 수 있다. 상기 물의 함량은 조성물 총 중량에 대하여 89 내지 96.9 중량%로 포함되며 상기 다른 구성 성분들의 함량에 따라 조절된다. In the etching liquid composition which concerns on this invention, although the said water is not specifically limited, Deionized water is preferable. More preferably, deionized water having a specific resistivity of 18 ㏁ / cm or more, which shows the degree of ions removed from the water, may be used. The water content is included in an amount of 89 to 96.9% by weight based on the total weight of the composition and adjusted according to the content of the other components.
본 발명의 식각액 조성물은 산성화합물을 포함하지 않기 때문에 산성화합물을 포함하는 경우 문제가 되는 기판의 식각(특히,유리기판) 이 최소화 되는 장점을 갖는다.Since the etchant composition of the present invention does not contain an acidic compound, the etching solution composition (in particular, a glass substrate) of the substrate in question is minimized when the acidic compound is included.
본 발명의 식각액 조성물에서 사용되는 질산화철, 함불소화합물, 황산염 화합물은 통상적으로 공지된 방법에 의해서 제조 가능하고, 반도체 공정용의 순도를 가지는 것이 바람직하다. The iron nitrate, fluorine-containing compound, and sulfate compound used in the etchant composition of the present invention can be produced by a conventionally known method, and preferably has a purity for a semiconductor process.
본 발명에서 상기 식각액 조성물은, 조성물 총중량에 대하여, 질산화철(Fe(NO3)3) 2 내지 5 중량%, 함불소화합물 0.1 내지 1 중량%, 황산염 화합물 1 내 지 5 중량%, 및 물 89 내지 96.9 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, the etching solution composition, based on the total weight of the composition, iron nitride (Fe (NO 3 ) 3 ) 2 to 5% by weight, fluorine-containing compound 0.1 to 1% by weight, sulfate compound 1 to 5% by weight, and water 89 Preferably from 96.9% by weight.
또한, 본 발명에 따른 식각액 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여 당 업계에서 통상적으로 사용하는 임의의 첨가제, 예를 들어, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제 또는 부식 방지제 등을 더 포함할 수 있다. 계면 활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시키는 역할을 한다. 이러한 계면 활성제로는 식각액에 견딜 수 있고 상용성이 있는 형태의 계면 활성제가 바람직하다. 그 예로는 임의의 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성 또는 비이온성 계면 활성제 등을 들 수 있다. 또한, 계면 활성제로서 불소계 계면 활성제를 사용할 수 있다. 상기 첨가제는 이에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 더욱 양호하게 하기 위하여, 당 업계에 공지되어 있는 여러 다른 첨가제들을 선택하여 첨가할 수 있다. In addition, the etchant composition according to the present invention may further include any additives commonly used in the art for improving etching performance, for example, a surfactant, a metal ion sequestrant or a corrosion inhibitor. The surfactant serves to lower the surface tension to increase the uniformity of the etching. Such surfactants are preferably surfactants that can withstand etching solutions and are compatible. Examples thereof include any anionic, cationic, zwitterionic or nonionic surfactant. Moreover, a fluorine-type surfactant can be used as surfactant. The additive is not limited to this, but in order to further improve the effects of the present invention, various other additives known in the art may be selected and added.
본 발명에 따른 식각액 조성물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막, 및 인듐아연산화막(IZO), 인듐주석산화막(ITO)과 같은 인듐 산화막을 일괄 식각할 수 있다.The etchant composition according to the present invention may collectively etch molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layers and indium oxide films such as indium zinc oxide (IZO) and indium tin oxide (ITO).
본 발명에 의한 식각액 조성물은 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막에 대하여 미세한 식각 잔사를 발생시키지 않아 식각 특성이 우수하고, 인듐 산화막의 잔사가 발생되지 않으므로, 인듐 산화막의 잔사 발생에 의한 불량을 최소화시키는 우수한 특성을 가지고 있다.The etchant composition according to the present invention does not generate fine etching residue with respect to the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer, so the etching characteristics are excellent, and the residue of the indium oxide film is not generated, thereby minimizing defects caused by the residue of the indium oxide film. Has excellent properties.
또한, 본 발명은,In addition, the present invention,
Ⅰ) 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성하는 단계;I) forming a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer on the substrate;
Ⅱ) 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및II) selectively leaving a photoreactive material on the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer; And
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 식각하는 단계를 포함하는 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막의 식각방법에 관한 것이다.III) An etching method of a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film comprising the step of etching the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film using the etchant composition of the present invention.
또한, 본 발명은,In addition, the present invention,
Ⅰ) 기판 상에 인듐산화막을 형성하는 단계;I) forming an indium oxide film on the substrate;
Ⅱ) 상기 인듐산화막 상에 선택적으로 광반응 물질을 남기는 단계; 및II) selectively leaving a photoreactive material on the indium oxide film; And
Ⅲ) 본 발명의 식각액 조성물을 사용하여 상기 인듐산화막을 식각하는 단계를 포함하는 인듐산화막의 식각방법에 관한 것이다.III) an etching method of an indium oxide film comprising etching the indium oxide film using the etchant composition of the present invention.
본 발명의 식각방법에서, 상기 광반응 물질은 통상적인 포토레지스트 물질인 것이 바람직하며, 통상적인 노광 및 현상 공정에 의해 선택적으로 남겨질 수 있다.In the etching method of the present invention, the photoreactive material is preferably a conventional photoresist material, and may be selectively left by conventional exposure and development processes.
또한, 본 발명은, In addition, the present invention,
a) 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;a) forming a gate wiring on the substrate;
b) 상기 게이트 배선을 포함한 기판 상에 게이트 절연층을 형성하는 단계;b) forming a gate insulating layer on the substrate including the gate wiring;
c) 상기 게이트 절연층 상에 반도체층을 형성하는 단계;c) forming a semiconductor layer on the gate insulating layer;
d) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및d) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And
e) 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 있어서, (e) forming a pixel electrode connected to the drain electrode;
상기 (a) 단계에서는 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 게이트 배선을 형성하고, 상기 (e) 단계에서는 인듐산화막을 형성한 후, 본 발명의 식각액 조성물로 식각하여 화소 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다..In the step (a), after forming a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer on the substrate, the gate wiring is formed by etching with the etchant composition of the present invention, and in the step (e), after forming an indium oxide film, The present invention relates to a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, the pixel electrode being formed by etching with the etchant composition of the present invention.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 a) 단계는 a1) 기상증착법이나 스퍼터링(sputtering)법을 이용하여 기판 상에 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 증착시키는 단계; 및 a2) 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 본 발명의 식각액으로 식각하여 패터닝하여 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 몰리브덴계 금속/알루미늄계 금속 이중막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, the step a) comprises the steps of: a1) depositing a molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer on the substrate by using a vapor deposition method or a sputtering method; And a2) etching and patterning the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double layer with the etchant of the present invention to form a gate wiring. Here, the method of forming the molybdenum-based metal / aluminum-based metal double film on the substrate is not limited to the above-described ones.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 b) 단계에서는 기판 상에 형성된 게이트 배선 상부에 질화실리콘(SiNX)을 증착하여 게이트 절연층을 형성한다. 여기서, 게이트 절연층의 형성시 사용되는 물질은 질화실 리콘(SiNx)에만 한정되는 것은 아니고, 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 각종 무기 절연물질 중에서 선택된 물질을 사용하여 게이트 절연층을 형성할 수도 있다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, in the step b), silicon nitride (SiN X ) is deposited on the gate wiring formed on the substrate to form a gate insulating layer. Here, the material used for forming the gate insulating layer is not limited to silicon nitride (SiN x ), and the gate insulating layer may be formed using a material selected from various inorganic insulating materials including silicon oxide (SiO 2 ). It may be.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 c) 단계에서는 게이트 절연층 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 반도체층을 형성한다. 즉, 순차적으로 엑티브층(active layer)과 오믹콘택층(ohmic contact layer)을 형성한 후, 건식 식각을 통해 패터닝한다. 여기서, 엑티브층은 일반적으로 순수한 비정질 실리콘(a-Si:H)으로 형성하고, 오믹콘텍층은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+a-Si:H)으로 형성한다. 이러한 엑티브층과 오믹콘텍층을 형성할 때 화학기상증착법(CVD)을 이용할 수 있지만, 이에만 한정되는 것은 아니다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, in the step c), a semiconductor layer is formed on the gate insulating layer by chemical vapor deposition (CVD). In other words, the active layer and the ohmic contact layer are sequentially formed and then patterned by dry etching. Here, the active layer is generally formed of pure amorphous silicon (a-Si: H), and the ohmic contact layer is formed of amorphous silicon (n + a-Si: H) containing impurities. Chemical vapor deposition (CVD) may be used to form the active layer and the ohmic contact layer, but is not limited thereto.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 d) 단계는 d1) 상기 반도체층 상에 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 d2) 상기 소스 및 드레인 전극 상에 절연층을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 d1) 단계에서는 오믹콘텍층 위에 스퍼터링법을 통해 금속막을 증착하고 본 발명의 식각액으로 식각하여 소스 전극과 드레인 전극을 형성한다. 여기서, 상기 금속막을 기판 상에 형성하는 방법은 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. 상기 d2) 단계에서는 소스 전극과 드레인 전극 상에 질화 실리콘(SiNx)과 산화실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연그룹 또는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함한 유기절연물질 그룹 중 선택하여 단층 또는 이중층으로 절연층을 형성한다. 절연층의 재료는 상기 예시된 것으로만 한정되는 것은 아니다. 특히, 소스 및 드레 인 전극을 상기 게이트 배선과 동일한 물질로 구성할 경우, 소오스, 드레인 전극을 형성하는 공정에서도 상기 식각액 조성물을 적용할 수 있다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, the step d) comprises: d1) forming source and drain electrodes on the semiconductor layer; And d2) forming an insulating layer on the source and drain electrodes. In step d1), a metal film is deposited on the ohmic contact layer by sputtering and etched with an etchant of the present invention to form a source electrode and a drain electrode. Here, the method of forming the metal film on the substrate is not limited to the above examples. In step d2), an inorganic insulating group including silicon nitride (SiN x ) and silicon oxide (SiO 2 ) or a benzocyclobutene (BCB) and an acrylic resin are included on the source electrode and the drain electrode. The insulating layer may be formed of a single layer or a double layer by selecting from a group of organic insulating materials. The material of the insulating layer is not limited to only those exemplified above. In particular, when the source and drain electrodes are made of the same material as the gate wiring, the etchant composition may also be applied to a process of forming a source and a drain electrode.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 상기 e) 단계에서는 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 형성한다. 예컨대, 스퍼터링법을 통해 인듐산화막[ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)]과 같은 투명한 도전물질을 증착하고, 본 발명에 따른 식각액 조성물로 식각하여, 화소 전극을 형성한다. 상기 인듐 산화막을 증착하는 방법은 스퍼터링법으로만 한정되는 것은 아니다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention, in step e), a pixel electrode connected to the drain electrode is formed. For example, a transparent conductive material such as an indium tin oxide (ITO) or an indium zinc oxide (IZO) is deposited through a sputtering method and etched with an etchant composition according to the present invention to form a pixel electrode. The method of depositing the indium oxide film is not limited only to the sputtering method.
또한, 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 본 발명에 의한 식각액 조성물을 사용한 e) 단계 식각공정시, 화소 전극 하측에 위치하는 드레인 전극을 포함하는 데이터 라인에 대한 어택을 최소화할 수 있음에 따라, TFT-LCD의 구동 특성을 향상시킬 수 있는 우수한 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있고, 액정표시장치용 어레이 기판의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. In addition, in the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, an attack on a data line including a drain electrode disposed under the pixel electrode may be minimized during the e) step etching process using the etchant composition according to the present invention. As a result, an excellent array substrate for a liquid crystal display device capable of improving driving characteristics of a TFT-LCD can be manufactured, and productivity of the array substrate for a liquid crystal display device can be improved.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail using examples and comparative examples. However, the following examples are provided to illustrate the present invention, and the present invention is not limited to the following examples and may be variously modified and changed.
실시예Example 1~10: 1-10: 식각액Etchant 조성물의 제조 Preparation of the composition
반도체 공정용 등급인 Fe(NO3)3, NH4FHF, Na2SO4, 및 탈이온수를 하기 표 1에 기재된 바와 같이 혼합하여 식각액을 제조하였다.An etching solution was prepared by mixing Fe (NO 3 ) 3 , NH 4 FHF, Na 2 SO 4 , and deionized water, which are semiconductor process grades, as described in Table 1 below.
비교예Comparative example 1: One: 식각액Etchant 조성물의 제조 Preparation of the composition
Fe(NO3)3 3 중량%, NH4FHF 0.4 중량%, HNO3 10 중량%, HClO4 3 중량% 및 총 100 중량%가 되도록 탈이온수를 첨가한 식각액 조성물을 제조하였다.An etchant composition was added to which deionized water was added such that Fe (NO 3 ) 3 3 wt%, NH 4 FHF 0.4 wt%, HNO 3 10 wt%, HClO 4 3 wt%, and 100 wt% in total.
비교예Comparative example 2: 2: 식각액Etchant 조성물의 제조 Preparation of the composition
옥살산 5 중량% 및 탈이온수 95 중량%를 포함하는 식각액 조성물을 제조하였다.An etchant composition comprising 5 wt% oxalic acid and 95 wt% deionized water was prepared.
시험예Test Example 1: 몰리브덴/알루미늄 1: molybdenum / aluminum 이중막Double membrane 및 인듐 And indium 산화막의Oxide 식각Etching 특성 평가 Property evaluation
스퍼터링법에 의해 유리 기판상에 몰리브덴/알루미늄 이중막을 순차적으로 증착하고, 인듐 산화막도 상기와 같은 방법으로 증착하였으며, 그 위에 약 1㎛ 내외의 포토레지스트를 코팅한 후, 선택적으로 패턴을 형성하여 시험편을 제조하였다. 상기 시험편을 실시예 1~10 및 비교예 1~2의 식각액으로 스프레이 방식을 사용하여 식각하였다. 상기의 실시예 1~10 및 비교예 1~2로 식각된 각각의 시험편을 전자주사현미경(SEM ; Hitach, S-4700)을 이용하여 검사하였으며, 그 결과를 하기 표 2 및 도 1 내지 4에 나타내었다.A molybdenum / aluminum double film was sequentially deposited on the glass substrate by sputtering, and an indium oxide film was also deposited in the same manner as above. Was prepared. The test pieces were etched using the spray method with the etching solutions of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 and 2. Each of the test pieces etched in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 2 was examined using an electron scanning microscope (SEM; Hitach, S-4700), and the results are shown in Table 2 and FIGS. 1 to 4. Indicated.
몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐 산화막의 식각 특성 평가의 기준은 아래와 같다.Criteria for evaluating the etching characteristics of the molybdenum / aluminum double film and the indium oxide film are as follows.
- 몰리브덴/알루미늄 이중막의 식각 특성-Etching Characteristics of Molybdenum / Aluminum Double Layer
○ : 미세한 잔사 발생 없음,(Circle): No fine residue generate | occur | produces,
× : 미세한 잔사 발생 있음.X: There exists a fine residue.
- 인듐 산화막의 식각 특성-Etch Characteristics of Indium Oxide
○ : 잔사 발생 없음,○: no residue
× : 잔사 발생 있음.×: There is residue.
비교예 1의 식각액 조성물은 몰리브덴/알루미늄 이중막 식각시 미세한 몰리브덴산화막의 잔사가 발생하였으며(도 3 참조), 옥살산을 함유한 비교예 2의 식각액 조성물은 인듐 산화막의 잔사가 발생하였다(도 4 참조). In the etchant composition of Comparative Example 1, a fine molybdenum oxide film residue was generated when the molybdenum / aluminum double layer was etched (see FIG. 3). ).
그러나, 상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 식각액 조성물들(실시예 1~10)로 몰리브덴/알루미늄 이중막 및 인듐산화막을 식각한 경우 잔사(미세 잔사)가 발생되지 않았다. 이와 같은 사실은 도 1(실시예 1의 식각액 조성물로 식각한 몰리브덴/알루미늄 이중막의 표면 SEM 사진) 및 도 2(실시예 1의 식각액 조성물로 식각한 인듐 산화막의 표면 SEM 사진)에서도 확인할 수 있다. However, as shown in Table 2, when the molybdenum / aluminum double film and the indium oxide film was etched with the etching solution compositions (Examples 1 to 10) according to the present invention, no residue (fine residue) was generated. This fact can also be confirmed in FIG. 1 (SEM photograph of the surface of the molybdenum / aluminum double film etched by the etchant composition of Example 1) and FIG. 2 (SEM photograph of the indium oxide film etched by the etchant composition of Example 1).
따라서, 본 발명의 식각액은 몰리브덴/알루미늄 및 인듐 산화막에 대하여 우수한 식각 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the etchant of the present invention exhibits excellent etching characteristics with respect to molybdenum / aluminum and indium oxide films.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진이고,1 is a scanning electron microscope photograph of the entire surface of the molybdenum / aluminum double membrane after etching using the etchant composition according to Example 1 of the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐 산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이고,2 is an electron scanning microscope photograph of the entire surface after etching the indium oxide film using the etchant composition according to Example 1 of the present invention,
도 3은 본 발명의 비교예 1에 따른 식각액 조성물을 이용하여 몰리브덴/알루미늄 이중막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 주사전자현미경 사진이고,3 is a scanning electron microscope photograph of the entire surface of the molybdenum / aluminum double membrane after etching using the etchant composition according to Comparative Example 1 of the present invention,
도 4는 본 발명의 비교예 2에 따른 식각액 조성물을 이용하여 인듐 산화막을 식각한 후, 전체적인 표면을 관찰한 전자주사현미경 사진이다.4 is an electron scanning microscope photograph of the entire surface of the indium oxide film after etching using the etchant composition according to Comparative Example 2 of the present invention.
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