KR100195193B1 - 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
신규한 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법이 개시되어 있다.
기판 상에 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 전극을 형성한 다음, 화학기상증착(CVD) 공정으로 절연막, 비정질실리콘막 및 불순물이 도우프된 비정질실리콘막을 연속적으로 형성함과 동시에 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 전극의 비저항을 감소시킨다. 결과물 상에 소오스/드레인 전극을 형성한 후, 그위에 화학기상증착 공정으로 보호막을 형성한다. 별도의 열처리 없이 알루미늄 합금막의 저저항화를 달성할 수 있다.
Description
제1도는 본 발명에 의한 TFT-LCD소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 게이트 전극 2 : 양극산화막
3 : SiNa막 4 : 비정질실리콘막
5 : n+도우프된 비정질실리콘막 6 : 소오스/드레인 전극
7 : 보호막 8 : 화소전극
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 알루미늄 합금(alloy)을 이용한 박막트랜지스터-액정표시소자(thin film transistor-liquid crystal display :이하 "TFT-LCD"라 한다)의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 저원가 및 고성능의 TFT-LCD의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.고해상도의 TFT-LCD 상에서 구경비(aperture ratio)를 증대시키고 전력소모를 감소시키기 위해서, 낮은 고유저항을 갖는 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 및 소오스 버스라인의 폭을 좁게 만드는 방법이 널리 사용되고 있다.
알루미늄 합금은 순수 알루미륨의 힐록(hillock)문제를 해결하기 위해 도입된 물질로서, 어닐링시 순수 알루미늄에 근접하는 저항 특성을 나타내며, 후속공정에서 힐록을 발생시키지 않는 특성을 갖는다. 그러나, 알루미늄 합금으로 게이트 또는 소오스/ 드레인 전극을 형성할 경우, 증착시 비저항이 10μΩ㎝이상으로 실제 TFT-LCD팬의 구동시 라인저항이 높아져서 RC 지연 등의 신호지연 문제가 야기된다. 이에 따라, 알루미늄 합금의 증착후 또는 패턴 형성 후에 반드시 300℃이상의 후속 열처리 (진공열처리: solid solution treatment)를 실시하여야만 고용경화 및 석출경화 효과에 따라 5μΩ㎝ 정도의 저저항막을 얻을 수있다.
본 발명의 목적은 후속 열처리 공정없이 저저항이 알루미늄 합금막을 얻을 수 있는 TFT-LCD 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기판 상에 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극이 형성된 상기 기판의 전면에 화학기상증착(CVD)공정으로 절연막, 비정질실리콘막 및 불순물이 도우프된 비정질실리콘막을 연속적으로 형성함과 동시에 상기 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 전극의 비저항을 감소시키는 단계와, 상기 결과물 상에 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와 상기 결과물 상에 화학기상증착 공정으로 보호막을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법을 제공한다.
상기 게이트 전극을 형성하는 단계 후에 상기 게이트 전극 상에 양극산화막을 형성하는 단계를 더 구비할 수 있다. 상기 게이트 전극은 알루미늄 합금이 포함된 이중구조의 배선으로 형성하며, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄(Al)과 네오듐(Nd) 및 니켈(Ni) 등의 1500℃이하의 융점을 갖는 금속군에서 선택된 어느 한 원소와의 합금이며, 상기 원소들의 함량은 0~5at%인 것이 바람직하다. 상기 절연막, 비정질실리콘막 및 불순물이 도우프된 비정질실리콘막중에서 적어도 어느 한 막은 300~350℃에서 형성한다.
또한, 상기 소오스/드레인 전극은 알루미늄 합금으로 형성하거나 알루미늄 합금이 포함된 이중구조의 배선으로 형성한다. 상기 보호막은 300~350℃에서 형성한다.
본 발명에 의하면, 게이트 전극 또는 소오스/드레인 전극을 알루미늄 합금으로 형성할 때 그 후속공정을 화학기상증착 공정으로 진행하여 별도의 열처리 공정없이 알루미늄 합금의 비저항을 낮출 수 있다.
이하 , 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 제 1도는 본 발명에 의한 TFT-LCD 소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
제 1도를 참조하면, 기판 상에 초기 세정공정을 실시한 후, 알루미늄 합금을 스퍼터링 방법으로 증착한 후, 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 게이트 전극(1)을 형성한다. 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 Nd 및 Ni 등의 1500℃이하의 용융점을 갖는 금속군에서 선택된 어느 한 원소와의 합금이며, 상기 원소들의 함량은 0~5at%인 것이 바람직하다. 또한, 상기 게이트 전극(1)은 알루미늄 합금이 포함된 이중구조의 배선으로 형성할 수도 있다.
이어서, 상기 게이트 전극(1)이 형성된 결과물 상에 양극산화 처리를 실시한다. 전해액을 이용하여 전극간에 전계를 인가하면, 알루미늄 합금의 표면에서부터 산화가 일어나 양극산화막(2)이 형성된다.
본 실시예에서는 양극산화막(2)를 형성하였으나, 반드시 필요한 것은 아니다.
다음에, 상기 양극산화막(2)이 형성된 결과물 상에 CVD공정에 의헤 절연물질, 예컨대 실리콘질화물(SiNx: 3)과 비정질실리콘(4) 및 n+형 불순물로 도우프된 비정질실리콘(5)을 325℃ ⇒275℃⇒275℃의 온도에서 각각 3000Å, 2000Å 및 500Å의 두께로 연속적으로 중착한 후, 이를 사진식각 공정으로 식각하여 액티브 패턴을 형성한다. 상기한 온도에서의 CVD공정은 2시간 정도 진행되는데, 이때의 공정온도가 종래에 알루미늄 합금의 증착 또는 패턴 형성후에 실시되는 후속열처리 온도와 동일하기 때문에 , 별도의 열처리 없이 고용강화 및 석출강화 과정을 거쳐 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 전극의 비저항을 감소시킬 수있다. 이 과정에서 내응력, 내힐록, 저저항의 알루미늄 합금막을 얻을 수 있다.
이어서, 상기 액티브 패턴이 형성된 결과물 상에 콘택패턴을 형성한 후, 소오스/드레인용 금속을 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 소오스./드레인 전극(6)을 형성한다. 상기 소오스/드레인 전극(6)은 크롬(Cr)막 또는 알루미늄 합금의 단일 배선으로 형성하거나, 알루미늄 합금이 포함된 이중구조의 배선으로 형성할 수 있다. 이때, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 Nd 및 Ni등의 1500℃이하의 용융점을 갖는 금속군에서 선택된 어느 한 원소와의 합금이며, 상기 원소들의 함량은 0~5at%인 것이 바람직하다.
다음에, 상기 N+형 불순물로 도우프된 비정질실리콘막(5)을 식각한 후, 결과물 상에 보호막(7)으로서, 실리콘질화막(SiNx) 또는 실리콘산화막(SiOx)을 300℃이상의 온도에서 CVD 공정으로 증착한다. 상기 CVD 공정으로 인해, 소오스/드레인 전극(6)을 알루미늄 합금으로 형성했을 경우, 그에 대한 열처리가 자연적으로 일어나서 저저항의 알루미늄 합금 소오스/드레인 전극형성이 가능해진다. 소오스/드레인 전극(6)을 단일 알루미늄 합금막으로 형성할 경우는 , 상부에 형성될 1TO막에 의해 전기화학적 부식현상이 일어날 수 있으므로 현재로는 단일 합금막을 적용하지 않는다. 이어서, 상기 보호막(7)이 형성된 결과물 상에 ITO(Indiun Tim Oxide)를 스퍼터링 방법으로 증착한 후, 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 화소전극(8)을 형성한다. 종래의 실험결과에 의하면, 알루미늄 -네오듐(Al-Nd) 합금으로 이루어진 게이트전극을 형성할 경우, 열처리 실시의 유.무에 따라 비저항이 11μΩ㎝, 5μΩ㎝ 정도로 열처리 실시 후에 현저한 저항 강하가 일어난다. 반면에, 본 발명에 의한 CVD 연속막 증착공정을 진행한 경우, EDS 측정시 (완성된 웨이퍼 내에 있는 소자의 전기적 특성을 측정하는 것), 게이트 테그 (TEG)의 저항이 열처리 실시의 유. 무에 따른 차이가 전혀 없었다. 이는 CVD 연속막 증착공정에서 325℃의 증착온도에서 열처리가 자연적으로 이루어져 생긴 결과로서, 알루미늄 합금의 증착후 후속열처리가 필요없으며 공정단순화 측면에서 본 발명이 매우 유리함을 보여준다.
알루미늄 합금으로 첨가되는 금속들 중에서, 용융점(melting point;Mp) 값이 1500℃이하인 금속(Nd, Ni등)의 경우, 후속열처리 공정에서 300℃ 근방에서 저저항화가 가능하다. 반면에, 용융점이 높은 금속, 예컨대 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등은 450℃이상의 온도에서 저저항화가 가능하기 때문에 실제 저온공정에서는 저저항화가 불가능하다.
다음의 표 1은 열처리 실시에 따른 알루미늄 합금막의 저항변화를 나타낸다.
상기 표 1의 결과로부터 융점온도가 낮은 Al-Nd계는 별도의 열처리 공정이 없이도 열처리 한것과 동일한 게이트 저항값을 나타낸다. 따라서, CVD 연속막 증착공정에 의해 자연적인 열처리 효과를 얻을 수 있어 별도의 열처리 공정이 필요없으므로, 300℃근방의 저온 CVD공정이 가능해진다.
반면에 융점온도가 높은 Al-Ta계는 별도의 열처리를 하거나 후속 CVD 증착공정이 진행되어도 350℃근방에서는 저저항의 효과가 없으며, 별도의 열처리 공정이 450℃이상에서 진해되어야만 저저항이 어느정도 가능해진다. 따라서, 300℃근방의 저온 CVD 공정에서는 상기한 융점온도가 높은 알루미늄 합금을 사용할 수 없다.
다음의 표 2는 알루미늄 합금에 첨가되는 원소드르이 용융점(Mp)을 나타낸다.
상기 표2로부터, 325℃의 저온 CVD 공정에서 저저항화가 가능한 원소는 Nd, Ni 등의 원소임을 알 수 있다.
이상, 상술한 바와 같이 본 발명의 TFT-LCD 소자의 제조방법에 의하면, 게이트 전극 또는 소오스/ 드레인 전극을 1500℃이하의 용융점을 갖는 원소들로 이루어진 알루미늄 합금으로 형성할 때, 그 후속공정을 CVD 공정으로 진행하여 별도의 열처리 공정없이 알루미늄 합금의 저저항화를 달성할 수 있다. 또한 공정 단순화 측면에서도 매우 유리하다.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
Claims (7)
- 기판 상에 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 전극을 형성하는 단계: 상기 게이트 전극이 형성된 상기 기판의 전면에 화학기상증착(CVD)공정으로 절연막, 비정질실리콘막 및 불순물이 도우프된 비정질실리콘막을 연속적으로 형성함과 동시에 , 상기 알루미늄 합금으로 이루어진 게이트 전극의 비저항을 감소시키는 단계; 상기 결과물 상에 소오스/ 드레인 전극을 형성하는 단계; 및 상기 결과물 사에 화학기상증착 공정으로 보호막을 형성하는 단계를 구비하며, 상기 알루미늄 합금은 1500℃이하의 융점을 갖느 금속군에서 선택된 어느 한 원소와의 합금이고, 상기 알루미늄 합금에서 상기 원소들의 함량은 0~5at%이며, 상기 절연막, 비정질실리콘막 및 불순물이 도우프된 비정질실리콘막중에서 적어도 어느 한 막은 300~350℃에서 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계후에 상기 게이트 전극 상에 양극산화막을 형성하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터- 액정표시소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 게이트 전극은 알루미늄 합금이 포함된 이중구조의 배선으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄(Al)과 네오듐(Nd) 및 니켈(ni) 등의 1500℃이하의 용융점을 갖는 금속군에서 선택된 어느 한 원소와의 합금인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 소오스/드레인 전극은 알루미늄 합금으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터- 액정표시소자의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 소오스/드레인 전극은 알루미늄 합금이 포함된 이중구조의 배선으로 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 보호막은 300~350℃에서 형성하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019950040691A KR100195193B1 (ko) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1019950040691A KR100195193B1 (ko) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법 |
Publications (2)
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| KR100195193B1 true KR100195193B1 (ko) | 1999-07-01 |
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Family Applications (1)
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| KR1019950040691A KR100195193B1 (ko) | 1995-11-10 | 1995-11-10 | 박막트랜지스터-액정표시소자의 제조방법 |
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-
1995
- 1995-11-10 KR KR1019950040691A patent/KR100195193B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR970030918A (ko) | 1997-06-26 |
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