KR0159577B1 - 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성방법 - Google Patents
평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법에 있어서: 기판 상에 기판과 접착력이 양호한 게이트 물질용 제1 금속패턴(3)을 형성하는 단계: 상기 제1금속(3) 물질과 노출된 기판상의 다른 물질 사이에서 선택성 증착이 가능한 게이트 물질용 제2금속막(5)을 상기 제1금속패턴(3)상에 선택적 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것으로, 20인치급이상의 대면적용 평판디스플레이에서 박막트랜지스터나 전계방출 소자의 게이트 전극을 저저항율을 갖는 구리나 알루미늄막으로 형성 할 수 있어 소자의 특성 향성 및 소자의 제조 용이성을 가져와 평판디스플레이 소자의 고정세화 및 대면적화를 이루는 효과가 있다.
Description
제1a도 내지 제1f도는 본 발명의 일실시예에 따른 인버티드 스태그형 박막트랜지스터 제조 공정 단면도.
제2도는 1차 금속패턴의 단면이 직사각형 또는 정사각형으로 형성되었을 시 그 이후 공정상의 문제점을 나타내는 단면도.
제3a도 및 제3b도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자기정렬형 박막트랜지스터 제조 공정 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 21, 31 : 유리 또는 석영 기판 2, 22 : 규소 산화막
3, 23, 34 : 게이트 물질용 1차 금속 24 : 보이드(void)
5, 25, 35 : 게이트 물질용 2차 금속 6 : 금속 산화막
7, 27, 33 : 게이트 절연막 8, 23 : 비정질 또는 다결정 실리콘 막
9. 32 : 도핑된 드레인(drain), 소스(source) 비정질 또는 다결정실리콘막
10. 37 : 소스/드레인 금속 36 : 절연막
본 발명은 반도체 소자중 박막트랜지스터 액정 디스플레이(TFT-LCD, thin film transistor-liquid crystal display), 전계 방출 디스플레이(FED, field emission display)와 같은 평판디스플레이 소자의 게이트 전극 형성 방법에 관한 것으로, 특히 대면적 및 다량의 화소를 지닌 평판디스플레이의 제조시 문제가 되는 게이트에 전달되는 신호의 지연시간을 감소시키기 위해 선택적인 증착방법에 의한 구리나 알루미늄을 증착하여 게이트 전극을 형성하는 방법에 관한 것이다.
현재 평판디스플레이가 널리 사용되는 노우트형 컴퓨터용 모니터의 크기는 10 인치급으로, 점점 고정세화 및 대면적화를 추구하고 있으나, 20 인치 이상의 대면적 디스플레이에서 기존의 게이트 물질의 높은 저향율에 의한 시간 지연으로 높은 화질을 재현하기에는 불가늘하다. 또한 10인치급 이하의 디스플레이에서도 화소수가 증가함에 따라 게이트 금속 배선의 폭이 감소함에 따른 화질의 저하를 초래한다.
종래에는 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 크롬(Cr) 등의 물질을 평판디스플레이 소자의 게이트 물질로 사용하고 있다.
그러나, 30인지 이상의 대면적의 평판 디스플레이에는 전류밀도가 높아지고 화소수가 증가하면서 저저항율과 전자이동(electro migration)에 대한 높은 저항 특성을 요하지만 종래의 게이트 물질은 이러한 요구사항을 충분히 충족할만한 저항율을 갖지 않아, 저저항률과 전자이동에 대한 높은저항 특성을 지닌 것으로 열려진 구리(Cu) 등을 게이트 물질로 사용해야 하는데, 디스플레이의 기판인 유리는 알루미늄 및 구리와의 접착력이 양호하지 않기 때문에 제조 공정상 게이트 물질로 사용하는데 많은 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명은 낮은 저항율을 갖는 구리나 알루미늄을 게이트 물질로 형성하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법에 있어서; 기판 상에 기판과 접착력이 양호한 게이트 물질용 제1 금속패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 금속패턴의 물질과 노출된 기판상의 다른 물질 사이에서 선택성 증착이 가능한 게이트 물질용 제2 금속막을 상기 제 금속패턴상에 선택적 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
구리와 알루미늄을 증착하는 방법은 물리적 및 화학적 방법이 있다. 물리적인 방법은 스퍼터(sputter)와 저항성 가열증착법(evaporation)이 있는데, 종래의 대부분의 게이트 형성은 이들 물리적인 방법에 의해 게이트 물질을 증착한 부, 사진식각공정을 거쳐 원하는 게이트 모양을 패터닝 하는 방법을 사용하고 있다.
화학적 방법은 화학기상증착(CVD, chemical vapor deposition)이 있다. 구리나 알루미늄을 증착시키는 방법은 유기금속화합물을 분해해서 기판 위에 형성시키는 것이다. 특히 금속을 포함하는 가스 원료가 거의 없는 관계로 대부분의 금속원료는 액체나 고체로 된 유기화합물이다. 이를 이용한 박막증착은 현재 실리콘을 기본으로 하는 메모리(memory)소자에 널리 이용되고 있다.
일반적인 화학기상증착과 유기금속 화학기상증착(MOCVD, metal organic chemical vapor deposition)은 기판 전체를 덮는 공정과 기판의 일부 물질에만 증착하는 선택성 증착이 가능하다. 특히 구리와 알루미늄의 특정 원료 및 증착온도는 선택성이 비교적 높은 증착이 가능하다.
본 발명은 상기와 같은 구리나 알루미늄의 유기금속 화학기상증착을 이용한 선택성 증착을 대면적 및 고정세 평판 디스플레이 소자 제조에 응용하는 것이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제1a도 내지 제1f도는 본 발명의 일실시예에 따른 인버티드 스태그형 박막트랜지스터 제조 공정도이다.
먼저, 제1a도는 기판인 유리(1)에 증착되는 유기금속화합물을 이용한 선택성 증착시 선택비를 높이기 위해 순수 규소산화막(SiO2),(2)과 같은 산화물 또는 질화물을 미리 증착한 것을 나타낸 것이다. 일반적인 코닝계열의 유리는 순수한 규소산화물이 아니므로 구리나 알루니늄을 증착시킬 때 금속과의 선택비가 낮아질 수 있으므로 불순물이 없는 산화 물질을 증착하여 선택비를 향상시킬 수 있다.
제1b도는 상기 규소산화막(2)상에 유리(1)와 접착력이 좋은 티타늄(Ti) 또는 크롬과 같은 금속을 증착하고 사진식각공정(Lithography)을 통해 원하는 형태의 금속 패턴(3)을 형성한 상태이다.
이때 티타늄(Ti)또는 크롬과 같은 금속은 게이트 물질을 이루는 1차 금속으로서, 이후에 이 1차 금속물질 상부에만 선택적으로 유기금속화합물의 금속이 증착된다.
그리고, 이후의 선택적 증착에 의한 게이트 배선 형성시 가장 중요한 변수가 바로 티타늄, 크롬 등의 1차 금속패턴(3)의 모양(profile)으로, 그 모양을 하부로 갈수록 그 패턴의 선폭이 넓어지는 구릉형태나 사다리꼴 형태로 형성하여야 하며, 200Å 내지 500Å 두께로 형성하여 이후에 선택적으로 증착되는 2차 금속패턴이 측면으로 증착되는 것을 방지한다.
제2도는 1차 금속패턴의 단면이 직사각형 또는 정사각형으로 형성되었을 시 그 이후 공정상에 문제점을 나타내는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 1차 금속패턴의 단면이 직사각형이나 정사각형이면, 노출된 1차 금속패턴(23)의 모든 방향으로 2차 금속(25)이 선택적으로 증착되기 때문에 1차 금속패턴(23)의 측벽으로도 증착이 이루지게 된다.
따라서, 이후 게이트절연막(27) 형성시 보이드(2)의 형성 등 결함이 발생하여 소자의 특성을 열화시켜 소자를 사용 불가능하게 만든다.
그리고, 구릉형태나 사다리꼴 형태의 1차 금속 패턴 형성은 사진식각작업때 비정상적인 작업, 예를 들면 자외선 조사시간의 변경과 현상의 과잉(over development)과 등방성 화학식각작업에 의해 형성할 수 있다.
제1c도는 1차 금속패턴(3)이 형성된 기판 상에 규소산화막(2)과 1차 금속패턴(2)의 물질간에 우수한 선택비를 갖는 유기금속물질로 구리나 알루미늄막과 같은 2차 금속막(5)을 선택성 증착한 경우의 단면도로서, 구리 또는 알루미늄과 같은 2차 금속막(5)은 1차 금속패턴(3)으로 증착된 크롬이나 티타늄 상에만 성캑증착되고, 그 이외의규소산화막상에는 증착되지 않게 된다.
이러한 특성을 가지는 유기금속화합물의 대표적인 원료는 구리로(hfac)Cu(VTMS),(hexafluoroacetylacetone copper vinyltrimethylsilane)이고, 알루미늄은 TIBA(triisobutylaluminum), DMEAA(dimethylaminealane)이다.
제1d도는 게이트 신호 지연을 방지하기 위해 형성한 구리나 알루미늄을 산화시켜, 2차 금속막(5)의 표면에 금속 산화막(6)을 형성한 상태로서, 구리나 알루미늄 모두 산화가 잘되는 물질이므로 저온공정으로 가능하다.
상기 금속 산화막(6)의 용도는 이 물질 위에 형성되는 게이트 절연물의 누설전류 특성을 개선하기 위한 것이다. 물론 이로 인한 전달특성이나 이득특성의 개선도 얻을 수 있다. 또한, 상기 금속산화막(6)을 형성시키기 위해 별도의 사진식각공정이 필요하지 않게 증착한 후 바로 산화공정을 거치면 되므로 증착공정과 같이 클러스터 장치(cluster tool)에 부착하여 사용하면 매우 편리하다.
제1e도는 금속 산화막(6) 상에 게이트 절연막(7)을 증착 시킨 상태이고, 제1f 도는 상기 게이트 절연막(7) 상에 비정질 또는 다결정실리콘막(8)과, 소오스/드레인용 도핑된 비정질 또는 다결정실리콘막(9)을 증착한 후 패터닝하고, 소스와 드레인 금속(10)을 형성한 후 패터닝 한 상태이다.
제3a도 및 제3b도는 본발명의 다른 실시예에 따른 자기정렬형 박막트랜지스터 제조 공정도이다.
먼저, 제3a도에 도시된 바와 같이 기판인 석영이나 유리(31)위에 저압화학기상 증착으로 비정질 실리콘막(32)을 증착하고 이를 열처리하여 원하는 입자 크기를 형성시킨 후 패터닝하고, 게이트 절연막(33)을 형성한다. 그리고 게이트 절연막(33)의 형태를 마스크로 하여 소스와 드레인 영역에 이온주입을 실시하여 상기 비정질 실리콘막(32)상에 도핑된 소오스/드레인(32)을 형성한다.
계속해서, 게이트 절연막(33)상에 절연막과 접착력이 우수한 1차 게이트 금속물질(34)을 증착하고 패터닝 하는데, 이때 역시 1차 게이트 금속패턴(34)의 모양은 구릉이나 사다리꼴 형태이다. 이어서, 2차 게이트 금속(35)인 구리나 알루미늄을 상기 1차 게이트 금속패턴 상에 선택성 증착한다.
끝으로, 제8도에 도시된 바와 같이 전체구조 상부에 절연막(36)을 형성한 후, 상기 소오스/드레인에 금속콘택(37)을 실시하여 소오스 금속과 드레인 금속 연결작업을 행한다.
이상, 상기 설명과 같이 이루어지는 본 발명은 20인치급 이상의 대면적용 평판디스플레이에서 박막트랜지스터나 전계방출 소자의 게이트 전극을 형성함에 있어, 저저항율을 갖는 구리나 알루미늄막을 선택적으로 형성하는 방법으로, 소자의 특성 향상 및 소자의 제조 용이성을 가져와 평판디스플레이 소자의 고정세화 및 대면적화를 이루는 효과가 있다.
Claims (9)
- 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법에 있어서; 기판 상에 기판과 접착력이 양호한 게이트 물질용 제1 금속패턴(3)을 형성하는 단계; 상기 제1 금속패턴(3)의 물질과 노출된 기판상의 다른 물질 사이에서 선택성 증착이 가능한 게이트 물질용 제2 금속막(5)을 상기 제1 금속패턴(3)상에 선택적 증착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제1항에 있어서; 상기 제1 금속(3)은 티타늄(Ti) 또는 크롬중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제2항에 있어서; 상기 제2 금속(5)은 구리인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제3항에 있어서; 상기 구리는 유기금속화합물을 이용한 선택적 화학기상증착법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제2항에 있어서; 상기 제2 금속(5)은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제5항에 있어서; 상기 알루미늄은 유기금속화합물을 이용한 선택적 화학기상증착법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제1항에 있어서; 상기 제1 금속패턴(3)은 하부로 갈수록 그 선폭이 넓어지는 모양을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제7항에 있어서; 상기 하부로 갈수록 그 선폭이 넓어지는 모양의 제1 금속패턴(3)은 등방성 식각공정, 또는 사진식각 공정시의 자외선 조사 시간 및 현상 시간을 조절하여 형성하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
- 제7항에 있어서; 상기 제1 금속패턴(3)은 200Å 내지 500Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940032592A KR0159577B1 (ko) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940032592A KR0159577B1 (ko) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR960026465A KR960026465A (ko) | 1996-07-22 |
| KR0159577B1 true KR0159577B1 (ko) | 1999-02-01 |
Family
ID=19400168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019940032592A KR0159577B1 (ko) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 평판디스플레이 소자 트랜지스터의 게이트 전극 형성방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0159577B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100642968B1 (ko) * | 1997-06-11 | 2007-04-25 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체장치및그제조방법 |
-
1994
- 1994-12-02 KR KR1019940032592A patent/KR0159577B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100642968B1 (ko) * | 1997-06-11 | 2007-04-25 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체장치및그제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960026465A (ko) | 1996-07-22 |
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