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KR101728553B1 - 오믹 컨택층용 식각액 조성물 - Google Patents

오믹 컨택층용 식각액 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, H2O2 5~30중량%; 함불소 화합물 0.01~5중량%; 수용성 시클릭 아민 화합물 0.1~5중량%; 무기산 0.1~10중량%; 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 오믹 컨택층용 식각액 조성물에 관한 것이다.

Description

오믹 컨택층용 식각액 조성물{ETCHING SOLUTION COMPOSITION FOR OHMIC CONTACT LAYER}
본 발명은 오믹 컨택층용 식각액 조성물에 관한 것이다.
반도체 장치 또는 평판표시장치에서, 반도체층과 소오스/드레인 전극의 저항을 줄이기 위하여 형성되는 오믹 컨택층(ohmic contact layer)은 n형 불순물이 도핑된 수소화 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)으로 주로 형성된다. 상기 오믹 컨택층을 형성하기 위해서는 식각 공정이 필수적으로 요구된다. 상기 오믹 컨택층은 주로 건식 식각법을 이용하여 형성되는데, 건식 식각 공정은 고가의 장비를 이용하므로 비경제적이고, 많은 시간이 소요되므로 비생산적이다.
본 발명의 목적은 오믹 컨택층을 습식 식각할 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 경제적이면서 생산성을 향상시킬 수 있는 식각액 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 조성물 총 중량에 대하여, H2O2 5~30중량%; 함불소 화합물 0.01~5중량%; 수용성 시클릭 아민 화합물 0.1~5중량%; 무기산 0.1~10중량%; 및 물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 오믹 컨택층용 식각액 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 오믹 컨택층용 식각액 조성물로 식각한 오믹 컨택층으로 포함하는 평판표시장치를 제공한다.
본 발명의 식각액 조성물은 오믹 컨택층을 습식 식각할 수 있다. 그리고, 본 발명의 식각액 조성물은 경제적이면서 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 도 2는 실시예1의 식각액 조성물로 식각한 n형 불순물로 도핑된 a-Si:H의 단면을 나타낸 사진이다.
도 3 및 도 4는 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 n형 불순물로 도핑된 a-Si:H의 단면을 나타낸 사진이다.
이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 식각액 조성물은 오믹 컨택층(ohmic contact layer)용으로서, 바람직하게는 n형 불순물이 도핑된 수소화 비정질 실리콘층(n+ a-Si:H)용이다. 여기서, n형 불순물은 주기율표 제5B족에 속하는 원소를 의미하며, 예를 들면 P, As, Sb 등이 있다.
본 발명의 오믹 컨택층용 식각액 조성물은 H2O2, 함불소 화합물, 수용성 시클릭 아민 화합물, 무기산 및 물을 포함한다.
본 발명의 오믹 컨택층용 식각액 조성물에 포함되는 H2O2는 오믹 컨택층을 식각하는 주산화제이다. 상기 H2O2는 조성물 총 중량에 대하여, 5~30중량%로 포함되며, 바람직하게는 10~25중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 식각력이 부족해진다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 에칭 속도가 너무 빨라져 공정상 제어가 어려워지는 단점이 있다.
본 발명의 오믹 컨택층용 식각액 조성물에 포함되는 함불소 화합물은 물에 해리되어 F이온을 낼 수 있는 화합물을 의미한다. 상기 함불소 화합물은 오믹 컨택층의 구성성분 중 하나인 실리콘의 식각 속도에 영향을 주므로, 오믹 컨택층의 식각 속도를 빠르게 한다.
상기 함불소 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.01~5중량%로 포함되고, 바람직하게는 0.05~1중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 식각 속도가 느려진다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 식각 성능은 향상되지 않으며, 오믹 컨택층 하부에 위치하는 데이타 라인 금속막을 식각시켜 배선을 단락시키는 등의 공정 불량을 초래할 수 있다.
상기 함불소 화합물은 당 업계에서 사용되는 것이라면 특별히 한정하지 않는다. 하지만, 상기 함불소 화합물은 HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3 및 HBF4로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하고, NH4FHF가 보다 바람직하다.
본 발명의 오믹 컨택층용 식각액 조성물에 포함되는 수용성 시클릭 아민 화합물은 오믹 컨택층의 식각 공정에서 상부에 위치하는 구리계 금속 배선을 보호해 준다. 오믹 컨택층의 식각 공정에서 상부막을 보호해야 하는 이유는 다음과 같다. 일반적으로, 오믹 컨택층의 식각 공정은 오믹 컨택층과 상기 오믹 컨택층 상에 소오스/드레인 전극층을 순차적으로 형성한 후 수행된다. 그러므로, 오믹 컨택층의 식각 공정 시에, 소오스/드레인 전극의 손상을 최소화해야 한다. 따라서, 식각액 조성물에 소오스/드레인 전극의 보호 성분이 포함되는 것이 유리하다. 본 발명에서 수용성 시클릭 아민 화합물을 포함시킨 이유는, 일반적으로 소오스/드레인 전극으로 구리계 금속을 이용하는 경우가 많기 때문이다.
상기 수용성 시클릭 아민 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1~5중량%로 포함되고, 바람직하게는 0.1~1중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, 상부에 위치하는 구리계 금속 배선을 식각하여 단선 불량이 생길 수 있다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 식각 속도가 느려져 오믹 컨택층에 잔사가 발생할 수 있다.
상기 수용성 시클릭 아민 화합물은 당 업계에서 이용되는 것이라면 특별히 한정하지 않는다. 하지만, 상기 수용성 시클릭 아민 화합물은 탄소수가 1~30인 수용성 시클릭 아민 화합물인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 수용성 시클릭 아민 화합물은 벤조트리아졸계 화합물, 아미노테트라졸계 화합물, 이미다졸계 화합물, 인돌계 화합물, 푸린계 화합물, 피라졸계 화합물, 피리딘계 화합물, 피리미딘계 화합물, 피롤계 화합물, 피롤리딘계 화합물 및 피롤린계 화합물으로 이루어진 군에서 선택되는 것이 보다 바람직하다. 이 중에서 아미노테트라졸계 화합물로는, 예를 들면, 아미노테트라졸, 5-아미노-1-페닐테트라졸, 5-아미노-1(1-나프틸)테트라졸, 1-메틸-5-아미노테트라졸, 1,5-디아미노테트라졸 등을 들 수 있다. 그리고 이중에서 아미노테트라졸이 바람직하다.
본 발명의 오믹 컨택층용 식각액 조성물에 포함되는 무기산은 pH를 조절하여, 즉, pH를 낮추어 H2O2의 분해를 억제하며, 이로 인해 오믹 컨택층이 식각될 수 있는 환경을 만든다.
상기 무기산은 조성물 총 중량에 대하여, 0.1~10중량%로 포함되고, 바람직하게는 0.1~1중량%로 포함된다. 상술한 범위 미만으로 포함되면, pH 조절능력이 저하되어, 오믹 컨택층의 식각 속도가 저하되고, H2O2의 분해가 가속화된다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 오믹 컨택층의 식각 속도는 빨라지나, 하부막에 좋지 않은 영향을 끼치고, 직진성이 떨어지게 된다.
본 발명의 오믹 컨택층용 식각액 조성물에 포함되는 물은 조성물 총 중량이 100중량%가 되도록 잔량 포함된다. 상기 물은 특별히 한정하지 않으나, 탈이온수를 이용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 물은 물속에 이온이 제거된 정도를 보여주는 물의 비저항값이 18㏁·㎝ 이상인 탈이온수를 이용하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 오믹 컨택층용 식각액 조성물은 식각 성능을 향상시키기 위하여, 당 업계에서 공지된 임의의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 조성물 총 중량에 대하여 0.0001~0.01중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
상기 첨가제로는 예를 들면, 계면활성제, 금속이온 봉쇄제, 부식 방지제 등을 이용할 수 있다. 여기서, 상기 계면활성제는 표면장력을 저하시켜 식각의 균일성을 증가시킨다. 상기 계면활성제의 예로는 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성, 비이온성 계면활성제를 들 수 있다. 그리고, 상기 계면활성제로는 불소계 계면활성제도 이용할 수 있다.
본 발명은 상기 오믹 컨택층용 식각액 조성물을 이용하여 제조된 평판표시장치를 제공한다. 상기 평판표시장치는 액정표시장치 또는 유기전계발광소자일 수 있다.
본 발명의 식각액 조성물은 오믹 컨택층을 습식 식각할 수 있다. 그리고, 본 발명의 식각액 조성물은 경제적이면서 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.
실시예1 내지 3 및 비교예1 내지 8: 식각액 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 성분 및 조성비에 따라 식각액 조성물이 6kg이 되도록 제조하였다.
H2O2
(중량%)		 함불소 화합물
(중량%)		 수용성 시클릭 아민 화합물(중량%) 무기산
(중량%)		 탈이온수
실시예1 10 B-1 0.5 C-1 0.5 D-1 1 잔량
실시예2 7 B-1 0.5 C-1 0.5 D-1 1 잔량
실시예3 10 B-1 0.5 C-1 0.5 D-1 0.5 잔량
비교예1 10 B-1 0.5 C-1 0.5 - - 잔량
비교예2 10 - - C-1 0.5 D-1 5 잔량
비교예3 10 - - C-1 0.5 - - 잔량
비교예4 6 B-2 1 C-2 1 D-2 11 잔량
비교예5 15 B-3 6 C-3 2 D-3 3 잔량
비교예6 20 B-4 2 C-4 6 D-4 4 잔량
비교예7 4 B-5 3 C-5 3 D-1 7 잔량
비교예8 32 B-6 4 C-6 4 D-1 9 잔량
B-1: NH4F B-2: HF
B-3: NaF B-4: NH4BF4
B-5: KF B-6: KHF2
C-1: 아미노테트라졸 C-2: 5-아미노-1-페닐테트라졸
C-3: 벤조트리아졸 C-4: 인돌
C-5: 피롤 C-6: 피롤린
D-1: 염산 D-2: 황산
D-3: 질산 D-4: 인산
시험예: 식각액 조성물의 특성평가
표 1에 기재된 식각액 조성물로 n+ a-Si:H의 식각 공정을 수행하였다. 식각 공정 시 식각액 조성물의 온도는 약 30℃ 내외로 하였으나, 적정 온도는 다른 공정조건과 기타 요인에 의해 필요에 따라 변경할 수 있다. 식각 시간은 식각 온도에 따라서 다를 수 있고, 통상 30~180초 정도로 진행하나, 본 시험에서는 60초로 진행하였다. 상기 식각 공정에서 식각된 n+ a-Si:H 프로파일을 단면 SEM (Hitachi사 제품, 모델명 S-4700)을 사용하여 검사하였고, 결과를 표 2에 나타내었다.
식각 여부 프로파일 잔사발생
실시예1 가능 양호 X
실시예2 가능 양호 X
실시예3 가능 양호 X
비교예1 불가 나쁨 O
비교예2 불가 나쁨 O
비교예3 불가 나쁨 O
비교예4 가능 나쁨 X
비교예5 가능 나쁨 O
비교예6 가능 나쁨 O
비교예7 가능 나쁨 O
비교예8 가능 나쁨 O
표 2를 참조하면, 실시예1 내지3의 식각액 조성물이 n+ a-Si:H에 대한 식각 특성이 우수하며 양호한 프로파일을 나타내며 잔사를 남기지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 식각액 조성물은 n형 불순물이 도핑된 a-Si:H의 우수한 테이퍼 프로파일, 패턴의 직선성, 적당한 식각 속도를 제공해주는 것을 유추할 수 있다.
또한 비교예1 내지 3의 식각액 조성물은 n형 불순물이 도핑된 a-Si:H에 대한 식각이 불가하며, 비교예4 내지 8의 경우 식각은 가능하나 프로파일이 불량하였고, 비교예5 내지 8의 경우 식각 후 잔사를 남기는 것을 알 수 있다. 따라서, 비교예1 내지 8의 식각액 조성물을 공정에 적용하기는 어렵다.
한편, 도 1 및 도 2는 실시예1의 식각액 조성물로 식각한 n형 불순물로 도핑된 a-Si:H의 단면을 나타낸 사진이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예1의 식각액 조성물이 n+ a-Si:H에 대한 식각 특성이 우수하며 양호한 프로파일을 나타내며 잔사를 남기지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 식각액 조성물은 n형 불순물이 도핑된 a-Si:H의 우수한 테이퍼 프로파일, 패턴의 직선성, 적당한 식각 속도를 제공해주는 것을 유추할 수 있다.
도 3 및 도 4는 비교예1의 식각액 조성물로 식각한 n형 불순물로 도핑된 a-Si:H의 단면을 나타낸 사진이다.
도 3을 참조하면, 비교예1의 식각액 조성물이 n형 불순물이 도핑된 a-Si:H에 대한 식각 프로파일이 불량한 것을 알 수 있다. 그리고, 도 4를 참조하면, 비교예1의 식각액 조성물이 식각 후 잔사를 남기는 것을 알 수 있다. 따라서, 비교예1의 식각액 조성물을 공정에 적용하기는 어렵다.

Claims (6)

  1. 조성물 총 중량에 대하여,
    H2O2 5~30중량%;
    함불소 화합물 0.01~5중량%;
    수용성 시클릭 아민 화합물 0.1~5중량%;
    염산 0.1~10중량%; 및
    물 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 오믹 컨택층용 식각액 조성물로서,
    상기 오믹 컨택층은 n형 불순물이 도핑된 수소화 비정질 실리콘층(n+ a-Si:H) 인 것을 특징으로 하는 오믹 컨택층용 식각액 조성물.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 함불소 화합물은 HF, NaF, NH4F, NH4BF4, NH4FHF, KF, KHF2, AlF3 및 HBF4로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 오믹 컨택층용 식각액 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수용성 시클릭 아민 화합물은 벤조트리아졸계 화합물, 아미노테트라졸계 화합물, 이미다졸계 화합물, 인돌계 화합물, 푸린계 화합물, 피라졸계 화합물, 피리딘계 화합물, 피리미딘계 화합물, 피롤계 화합물, 피롤리딘계 화합물 및 피롤린계 화합물으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 오믹 컨택층용 식각액 조성물.
  5. 삭제
  6. 청구항 1 기재의 오믹 컨택층용 식각액 조성물을 이용하여 제조된 평판표시장치.
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