KR100255591B1 - 박막 트랜지스터 어레이의 배선 연결 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 어레이의 배선 연결 구조 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성된 두 개의 금속 배선들을 연결하는 방법 및 그 구조에 관련된 것이다. 본 발명에서는 콘택 홀을 수직 배열로 형성하여 하나의 콘택 홀을 통해 두 개의 금속 배선들을 연결하는 방법을 제공한다. 절연성 기판에 제1금속 배선을 형성한다. 상기 제1 금속배선을 덮는 절연막을 형성한다. 상기 절연막 위에 상기 제1 금속 배선의 일부와 중첩되도록 제2 금속 배선을 형성한다. 제1 금속 배선과 상기 제2 금속 배선이 서로 중첩된 부위의 제2 금속 배선 일부를 제거하여 콘택 홀을 형성한다. 상기 콘택 홀의 형상대로 상기 절연막을 식각하여 상기 콘택 홀을 통하여 상기 제1 금속 배선이 노출되도록 한다. 상기 제2 금속 배선 위에 도전 물질을 증착하고 패턴하여 상기 콘택 홀을 통해 상기 제2 금속 배선과 상기 제1 금속 배선을 연결하는 연결 단자를 형성한다.

Description

박막 트랜지스터 어레이의 배선 연결 구조 및 그 제조 방법
본 발명은 절연막을 사이에 두고 중첩 형성된 복수개의 금속 배선들을 서로 연결하는 방법 및 그 방법에 의한 금속 배선들의 연결 구조에 관련된 것이다. 특히 본 발명은, 액정 표시 장치 및 반도체 메모리, 비 메모리 소자 분야와 같이 복수개의 박막 층들이 서로 중첩되어 형성되는 제품들을 제조함에 있어서, 공간적으로 격리된층에 존재하는 금속 배선들을 서로 연결하는 방법 및 그 구조에 관련된 것이다.
일반적으로 고밀도, 초소형이 요구되는 반도체 소자나 고 해상도가 요구되는 액정 표시 장치에서 단위 면적당 얼마나 많은 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)를 집적시킬 수 있는가가 매우 중요한 요인이 된다. 즉, 고 용량의 메모리 소자를 만들거나 XGA(eXtended video Graphic Array) 사양 보다 높은 해상도를 갖는 액정 표시 장치를 제조하기 위해서는 단위 면적당 집적되는 박막 트랜지스터의 개수가 많아진다. 따라서, 박막 트랜지스터를 구성하는 각종 배선들이 더욱 촘촘히 설계되어야 한다. 또한, 서로 다른 층에 존재하는 금속 배선들을 서로 연결하기 위한 단락 공간 역시 필연적으로 좁아져야 된다.
일반적으로 박막 트랜지스터를 사용하는 소자에서 서로 다른 층에 존재하는 두 개의 금속 배선들을 연결하는 방법 및 구조를 살펴보면 다음과 같다. 종래의 기술로 박막 트랜지스터의 서로 다른 층에 형성되는 금속 배선들이 연결될 때의 단면 구조를 나타내는 제1(a)도와 그에 상응하는 평면 구조를 나타내는 평면 확대도 1(b)도 그리고, 그 제조 방법을 나타내는 공정 단면도인 제2도를 참조로 설명한다.
절연성 기판(11) 위에 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등을 포함하는 금속을 증착하고, 패턴하여 게이트 배선(15)을 형성한다. 게이트 배선(15)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 행 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 게이트 전극(도면에 나타나지 않음)들을 연결하는 배선이다(제2(a)도).
상기 게이트 배선(15)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(19)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(19) 위에 크롬이나 크롬 합금 등을 증착하고 패턴하여 소스 배선(35)을 형성한다. 소스 배선(35)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 열 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 소스 전극들을 연결하는 배선이다(제2(b)도).
상기 소스 배선(35)이 형성된 기판 전면에 질화 실리콘 혹은 산화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 보호막(39)을 형성한다. 그러면, 제2(b)도에 나타난 것과 같이 상기 게이트 배선(15)과 상기 소스 배선(35)은 게이트 절연막(19)을 사이에 두고 서로 다른 층에 존재하게 된다. 상기 게이트 배선(15)과 소스 배선(35)은 서로 구동되는 목적 및 방법이 다르기 때문에 서로 연결되어서는 안되는 배선들이지만, 제조하는 공정 중에 발생하는 정전기를 방지하기 위한 목적으로 제조 과정 중에만 서로 연결 할 필요성이 있다. 혹은 게이트 배선(15)을 형성할 때 리페어(repair) 회로를 위한 배선을 형성한 경우 리페어 배선과 소스 배선을 연결할 필요가 있을 수도 있다. 게이트 배선(15)과 리페어 배선은 같은 층에 같은 물질로 형성된다. 이런 경우에 절연막(19)을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성된 상기 게이트 배선(혹은 리페어 배선)(15)과 상기 소스 배선(35)을 연결하기 위해서 다음과 같이한다. 상기 게이트 배선(15)을 덮는 상기 게이트 절연막(19)과 상기 보호막(39)의 일부를 제거하여 상기 게이트 배선(15)의 일부를 노출시키는 게이트 콘택 홀(41)을 형성한다. 상기 소스 배선(35)을 덮는 상기 보호막(39)의 일부를 제거하여 상기 소스 배선(35)의 일부를 노출시키는 소스 콘택 홀(51)을 형성한다(제2(c)도).
ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 도전성 물질을 증착하고 패턴하여 연결 단자(53)를 형성한다. 연결 단자(53)는 게이트 콘택 홀(41)에 노출된 게이트 배선(15)과 소스 콘택 홀(51)에 노출된 소스 배선(35)을 연결한다(제2(d)도).
본 발명의 목적은 복수개의 박막 층을 갖는 회로 기판을 형성하는데 있어서, 좁은 공간 내에서 금속 층들을 연결하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 절연막을 사이에 두고 중첩된 복수개의 금속 층들을 서로 연결하는 공정을 단순화하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 액정 표시 장치에서 서로 다른 층에 형성되는 금속 층으로 이루어진 금속 배선들을 좁은 공간 내에서 연결하도록 하며, 그 연결하는 공정을 단순화하는데 있다.
복수개의 박막 층을 갖는 반도체 소자에서 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성된 두 개의 금속 배선들을 연결함에 있어서, 일반적인 연결 방법은 앞에서 보았듯이 두 개의 금속 배선들을 노출시키는 콘택 홀을 형성하여 제3의 도전 물질로 서로를 연결하고 있다. 종래의 방법에서는 두 개 금속 배선을 노출시키는 각각의 콘택 홀들이 수평적으로 형성된다. 그러므로, 콘택 홀을 확보하기 위한 충분한 공간이 필요하다. 따라서 종래의 기술을 고 밀도의 반도체 소자에 적용하는 것에는 한계가 있다. 즉, 고 밀도 반도체 소자를 형성하기 위해서는 박막 트랜지스터를 구성하는 각 요소들의 크기가 점점 작아지게 된다. 따라서, 게이트 배선 및 소스 배선 역시 그 폭이 좁아지게 되며, 종래의 기술로 상기 게이트 배선과 소스 배선을 연결하기에는 연결 불량이 발생할 확률이 높아진다. 또한, 다른 층에 존재하는 금속 배선들을 연결하는 부분이 많이 필요한 소자의 경우 연결 부위가 차지하는 공간이 넓어지게 되고 고 밀도 소자를 개발하는데 한계 변수로 작용할 수 있다.
제1(a)도는 종래 기술에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 단면도이다.
제1(b)도는 종래 기술에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 평면도이다.
제2도는 종래 기술로 금속 배선들을 연결하는 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
제3(a)도는 본 발명에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 단면도이다.
제3(b)도는 본 발명에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 평면도이다.
제4도는 본 발명에 의한 금속 배선들을 연결하는 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
제5(a)도는 본 발명의 다른 예에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 단면도이다.
제5(b)도는 본 발명의 다른 예에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 평면도이다.
제6도는 본 발명의 다른 예에 의해 금속 배선들을 연결한 방법를 나타내는 공정 단면도이다.
제7(a)도는 본 발명의 또 다른 예에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 단면도이다.
제7(b)도는 본 발명의 또 다른 예에 의해 금속 배선들을 연결한 구조를 나타내는 평면도이다.
제8도는 본 발명의 또 다른 예에 의한 금속 배선들을 연결하는 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
제9도는 본 발명의 또 다른 예에 의해 액정 표시 장치에서 금속 배선들을 연결하는 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
제10도는 본 발명의 또 다른 예에 의해 액정 표시 장치에서 금속 배선들을 연결하는 방법을 나타내는 공정 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 111 : 기판 15, 115 : 게이트 배선
19, 119 : 게이트 절연막 35, 135 : 소스 배선
39, 139 : 보호막 53, 153 : 연결 단자
41, 141 : 게이트 콘택 홀 51, 151 : 소스 콘택 홀
161 : 콘택 홀 115a : 저 저항 게이트 배선
본 발명에서는 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성된 두 개의 금속 배선들을 연결하기 위한 콘택 홀을 수직 배열로 형성하여 하나의 콘택 홀을 통해 두 개의 금속 배선들을 연결하는 방법을 제공한다. 본 발명에서는 한 번의 포토 리소그래피 공정으로 형성되는 콘택 홀 하나를 통해 두 개의 금속 배선들을 연결하는 단순한 방법을 제공하고 있다. 그리고, 좁은 공간에서 연결 부위가 형성되는 구조를 제공하고 있다.
본 발명에 의해 금속 배선을 연결 방법은 다음과 같다. 절연성 기판에 제1 금속 물질을 증착하고 패턴하여 제1 금속 배선을 형성한다. 상기 제1 금속 배선을 덮는 제1 절연막을 형성한다. 상기 제1 절연막 위에 상기 제1 금속 배선의 일부와 중첩되도록 제2 금속 물질로 제2 금속 배선을 형성한다. 제1 금속 배선과 상기 제2 금속 배선이 서로 중첩된 부위의 제2 금속 배선 일부를 제거하여 콘택 홀을 형성한다. 상기 콘택 홀의 형상대로 상기 제1 절연막을 식각하여 상기 콘택 홀을 통하여 상기 제1 금속 배선의 일부가 노출되도록 한다. 상기 제2 금속 배선 위에 도전 물질을 증착하고 패턴하여 상기 콘택 홀을 통해 상기 제2 금속 배선과 상기 제1 금속 배선을 연결하는 연결 단자를 형성한다. 본 발명에 의한 금속 배선 연결 방법을 더욱 자세히 살펴보기 위해 다음 실시예들을 통하여 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 한 예이다. 이해를 돕기 위해 서로 다른 층에 형성된 금속 배선들이 연결된 구조를 나타내는 단면 확대도인 제3(a)도와, 그에 대응하는 평면 확대도인 제3(b)도 그리고, 그 공정을 나타내는 공정 단면도 제4도를 참조하여 설명한다.
절연성 기판(111) 위에 알루미늄을 포함하는 금속을 증착하고, 패턴하여 게이트 배선(115)을 형성한다. 게이트 배선(115)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트래지스터를 형성함에 있어서 행 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 게이트 전극들을 연결하는 배선이다(제4(a)도).
상기 게이트 배선(115)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(119)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(119) 위에 크롬이나 크롬 합금 등을 증착하고, 패턴하여 소스 배선(135)을 형성한다. 소스 배선(135)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 열 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 소스 전극들을 연결하는 배선이다. 이 때, 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하기 위해서 연결하고자 하는 부분이 상기 게이트 절연막(119)을 사이에 두고 중첩되도록 형성한다(제4(b)도).
상기 게이트 배선(115)과 중첩되는 상기 소스 배선(135)의 일부분을 제거하여 콘택 홀(161)을 형성한다. 그리고, 상기 소스 배선(115)의 형상대로 게이트 절연막(119)을 계속 식각한다. 그리하여 게이트 배선(115)을 드러내는 콘택 홀(161)은 소스 배선(135) 형성 후 포토 리소그래피 작업 없이 소스 배선(135)을 마스크로 형성한다(제4(c)도).
상기 콘택 홀(161)을 통하여 상기 게이트 배선(115)의 일부가 노출되고, 상기 소스 배선(115)의 측면이 노출된 상태에서 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 증착하고, 패턴하여 연결 단자(153)를 형성한다. 그러면, 상기 연결 단자(153)는 상기 게이트 배선(115)의 위 표면과 상기 소스 배선(135)의 절단 측면 및 위 표면을 서로 연결하게 된다(제4(d)도).
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 상기 게이트 배선(115)과 소스 배선(135)의 중첩된 모습과 상기 소스 배선(135)의 패턴 형태를 다르게 형성한 예이다. 이해를 돕기 위해 서로 다른 층에 형성된 금속 배선들이 연결된 구조를 나타내는 단면 확대도인 제5(a)도와, 그에 대응하는 평면 확대도인 제5(b)도 그리고, 그 공정을 나타내는 공정 단면도 제6도를 참조하여 설명한다.
절연성 기판(111) 위에 알루미늄을 포함하는 금속을 증착하고, 패턴하여 게이트 배선(115)을 형성한다. 게이트 배선(115)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 행 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 게이트 전극들을 연결하는 배선이다(제6(a)도).
상기 게이트 배선(115)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(119)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(119) 위에 크롬이나 크롬 합금 등을 증착하고, 패턴하여 소스 배선(135)을 형성한다. 소스 배선(135)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 열 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 소스 전극들을 연결하는 배선이다. 이 때, 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하기 위해서 연결하고자 하는 부분이 상기 게이트 절연막(119)을 사이에 두고 중첩되도록 형성한다. 이 때, 소스 배선(135)을 게이트 배선(115)과 중첩되도록 할 때 게이트 배선(115)의 폭 보다 좁은 범위에서 겹치도록 형성한다(제6(b)도).
상기 게이트 배선(115)과 중첩되는 상기 소스 배선(135)의 일부분을 제거하여 콘택 홀(161)을 형성한다. 그리고, 상기 소스 배선(115)의 형상대로 게이트 절연막(119)을 계속 식각한다. 상기 소스 배선(135)이 상기 게이트 배선(115)의 폭보다 좁게 중첩되어 있으므로, 상기 게이트 절연막(119)을 식각할 때, 상기 게이트 배선(115)의 일부가 노출된다(제6(c)도).
상기 콘택 홀(161)을 통하여 상기 게이트 배선(115)의 일부가 노출되고, 상기 소스 배선(115)의 측면이 노출된 상태에서 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 증착하고, 패턴하여 연결 단자(153)를 형성한다. 그러면, 상기 연결 단자(153)는 상기 게이트 배선(115)의 위 표면과 상기 소스 배선(135)의 절단 측면 및 위 표면을 서로 연결하게 된다. 본 실시예 에서는 노출된 게이트 배선(115)의 면적이 실시예 1의 경우보다 넓기 때문에 상기 연결 단자(153)와 상기 게이트 배선(115)이 접촉하는 면적을 넓게 된다. 따라서, 게이트 배선(115)과 소스 배선(135)의 접촉 상태가 더욱 향상된다. 또한, ITO 식각액에 의한 게이트 배선(115) 및 소스 배선(135)의 부식이나 단선을 방지한다(제6(d)도).
[실시예 3]
본 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 또 다른 예이다. 이해를 돕기 위해 서로 다른 층에 형성된 금속 배선들이 연결된 구조를 나타내는 단면 확대도인 제7(a)도와, 그에 대응하는 평면 확대도인 제7(b)도 그리고, 그 공정을 나타내는 공정 단면도 제8도를 참조하여 설명한다.
절연성 기판(111) 위에 알루미늄을 포함하는 금속을 증착하고, 패턴하여 게이트 배선(115)을 형성한다. 게이트 배선(115)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 행 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 게이트 전극들을 연결하는 배선이다(제8(a)도).
상기 게이트 배선(115)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(119)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(119) 위에 크롬이나 크롬 합금 등을 증착하고, 패턴하여 소스 배선(135)을 형성한다. 소스 배선(135)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 열 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 소스 전극들을 연결하는 배선이다. 이 때, 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하기 위해서 연결하고자 하는 부분이 상기 게이트 절연막(119)을 사이에 두고 중첩되도록 형성한다. 그리고, 상기 게이트 배선(115)과 중첩된 소스 배선(135)에 소스 콘택 홀(151)을 형성한다(제8(b)도).
상기 소스 배선(135)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 보호막(139)을 형성한다. 상기 소스 배선(135)과 상기 게이트 배선(115)이 중첩된 부분을 덮고 있는 상기 보호막(139)의 일부를 제거하여 콘택 홀(161)을 형성한다. 그리고, 상기 콘택 홀(161)을 갖는 상기 보호막(139)과 상기 소스 배선(135)을 마스크로 하여 상기 게이트 절연막(119)을 식각한다. 그 결과, 상기 게이트 절연막(119)에는 소스 배선(135)에 형성된 소스 콘택 홀(151)의 형상대로 게이트 콘택 홀(141)이 형성되고, 상기 게이트 콘택 홀(141)을 통하여 상기 게이트 배선(115)이 노출된다. 이 때, 상기 보호막(139)에 형성된 콘택 홀(161)의 크기를 상기 소스 콘택 홀(151)보다 조금 더 크게 형성하면, 상기 소스 배선(135)은 식각 측면 뿐 아니라 위 표면도 약간 노출된다. 그럼으로써, 나중에 형성되는 연결 단자와 접촉하는 면적을 넓게 확보할 수 있다. 그 결과, 본 실시예에서는 게이트 콘택 홀(141), 소스 콘택 홀(151) 그리고, 콘택 홀(161)이 수직 방향으로 겹쳐져서 배열된 형태를 갖는다. 따라서 종래와 달리 콘택 홀들이 차지하는 면적이 상당히 줄어들게 된다(제8(c)도).
상기 보호막(139) 위에 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 증착하고, 패턴하여 상기 콘택 홀(161)을 통하여 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하는 연결 단자(153)를 형성한다. 연결 단자(153)는 상기 게이트 배선(115)의 위 표면과 상기 소스 배선(135)의 식각 단면 및 위 표면을 서로 연결하고 있다(제8(d)도).
[실시예 4]
본 실시예는 액정 표시 장치에 사용되는 액티브 기판을 제조하는 또 다른 실시예로서 게이트 배선을 이중으로 형성하는데 관련된 것이다. 이해를 돕기 위해 제조 공정을 나타내는 공정 단면도 제9도를 참조하여 설명한다.
절연성 기판(111) 위에 알루미늄을 포함하는 금속을 증착한다. 그리고, 상기 알루미늄 금속 층을 패턴하여 저 저항 게이트 배선(115a)을 형성한다(제9(a)도).
상기 저 저항 게이트 배선(115a)은 알루미늄을 포함하고 있기 때문에 표면에 힐락(Hillock)이 성장할 수 있다. 힐락이 형성되는 것을 막기 위해 상기 저 저항 게이트 배선(115a)이 형성된 기판 전면에 몰리브덴, 탄탈 혹은 주석과 같은 물질을 증착하고, 패턴하여 게이트 배선(115)을 형성한다. 게이트 배선(115)은 상기 저 저항 게이트 배선(115a)을 완전히 덮어 싸는 형상을 갖도록 형성한다(제9(b)도).
상기 게이트 배선(115)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(119)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(119) 위에 크롬이나 크롬 합금 등을 증착하고, 패턴하여 소스 배선(135)을 형성한다. 소스 배선(135)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 열 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 소스 전극들을 연결하는 배선이다. 이 때, 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하기 위해서 연결하고자 하는 부분이 상기 게이트 절연막(119)을 사이에 두고 중첩되도록 형성한다. 그리고, 상기 게이트 배선(115)과 중첩된 소스 배선(135)에 소스 콘택 홀(151)을 형성한다(제9(c)도).
상기 소스 배선(135)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 보호막(139)을 형성한다. 상기 소스 배선(135)과 상기 게이트 배선(115)이 중첩된 부분을 덮고 있는 상기 보호막(139)의 일부를 제거하여 콘택 홀(161)을 형성한다. 그리고, 상기 콘택 홀(161)을 갖는 상기 보호막(139)과 상기 소스 배선(135)을 마스크로 하여 상기 게이트 절연막(119)을 식각한다. 그 결과, 상기 게이트 절연막(119)에는 소스 배선(135)에 형성된 소스 콘택 홀(151)의 형상대로 게이트 콘택 홀(141)이 형성되고, 상기 게이트 콘택 홀(141)을 통하여 상기 게이트 배선(115)이 노출된다. 이 때, 상기 보호막(139)에 형성된 콘택 홀(161)의 크기를 상기 소스 콘택 홀(151)보다 조금 더 크게 형성하면, 상기 소스 배선(135)은 식각 측면 뿐 아니라 위 표면도 약간 노출된다. 그럼으로써, 나중에 형성되는 연결 단자와 접촉하는 면적을 넓게 확보할 수 있다. 그 결과, 게이트 콘택 홀(141), 소스 콘택 홀(151) 그리고, 콘택 홀(161)이 수직 방향으로 겹쳐져서 배열된 형태를 갖는다. 따라서 종래와 달리 콘택 홀들이 차지하는 면적이 상당히 줄어들게 된다(제9(d)도).
상기 보호막(139) 위에 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 증착하고, 패턴하여 상기 콘택 홀(161)을 통하여 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하는 연결 단자(153)를 형성한다. 연결 단자(153)는 상기 게이트 배선(115)의 위 표면과 상기 소스 배선(135)의 식각 단면 및 위 표면을 서로 연결하고 있다(제9(e)도).
[실시예 5]
본 실시예는 액정 표시 장치에 사용되는 액티브 기판을 제조하는 또 다른 실시예로서 게이트 배선을 이중으로 형성하는데 관련된 것이다. 이해를 돕기 위해 제조 공정을 나타내는 공정 단면도 10을 참조하여 설명한다.
절연성 기판(111) 위에 알루미늄을 포함하는 금속을 증착한다. 그리고, 상기 알루미늄 금속 층을 패턴하여 저 저항 게이트 배선(115a)을 형성한다(제10(a)도).
상기 저 저항 게이트 배선(115a)은 알루미늄을 포함하고 있기 때문에 표면에 힐락(Hillock)이 성장할 수 있다. 힐락이 형성되는 것을 막기 위해 상기 저 저항 게이트 배선(115a)이 형성된 기판 전면에 몰리브덴, 탄탈 혹은 주석과 같은 물질을 증착하고, 패턴하여 게이트 배선(115)을 형성한다. 게이트 배선(115)은 상기 저 저항 게이트 배선(115a)의 표면 일부를 덮는 형상을 갖도록 형성한다. 이 때, 덮히는 정도는 힐락이 발생되지 않을 정도면 충분하다(제10(b)도).
상기 게이트 배선(115)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 게이트 절연막(119)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(119) 위에 크롬이나 크롬 합금 등을 증착하고, 패턴하여 소스 배선(135)을 형성한다. 소스 배선(135)은 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 박막 트랜지스터를 형성함에 있어서 열 배열 방향으로 나열된 각 박막 트랜지스터의 소스 전극들을 연결하는 배선이다. 이 때, 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하기 위해서 연결하고자 하는 부분이 상기 게이트 절연막(119)을 사이에 두고 중첩되도록 형성한다. 그리고, 상기 게이트 배선(115)과 중첩된 소스 배선(135)에 소스 콘택 홀(151)을 형성한다(제10(c)도).
상기 소스 배선(135)이 형성된 기판 전면에 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘과 같은 절연 물질을 증착하여 보호막(139)을 형성한다. 상기 소스 배선(135)과 상기 게이트 배선(115)이 중첩된 부분을 덮고 있는 상기 보호막(139)의 일부를 제거하여 콘택 홀(161)을 형성한다. 그리고, 상기 콘택 홀(161)을 갖는 상기 보호막(139)과 상기 소스 배선(135)을 마스크로 하여 상기 게이트 절연막(119)을 식각한다. 그 결과, 상기 게이트 절연막(119)에는 소스 배선(135)에 형성된 소스 콘택 홀(151)의 형상대로 게이트 콘택 홀(141)이 형성되고, 상기 게이트 콘택 홀(141)을 통하여 상기 게이트 배선(115)이 노출된다. 이 때, 상기 보호막(139)에 형성된 콘택 홀(161)의 크기를 상기 소스 콘택 홀(151)보다 조금 더 크게 형성하면, 상기 소스 배선(135)은 식각 측면 뿐 아니라 위 표면도 약간 노출된다. 그럼으로써, 나중에 형성되는 연결 단자와 접촉하는 면적을 넓게 확보할 수 있다. 그 결과, 게이트 콘택 홀(141), 소스 콘택 홀(151) 그리고, 콘택 홀(161)이 수직 방향으로 겹쳐져서 배열된 형태를 갖는다. 따라서 콘택 홀들이 차지하는 면적이 상당히 줄어들게 된다(제10(d)도).
상기 보호막(139) 위에 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 증착하고, 패턴하여 상기 콘택 홀(161)을 통하여 상기 게이트 배선(115)과 상기 소스 배선(135)을 연결하는 연결 단자(153)를 형성한다. 연결 단자(153)는 상기 게이트 배선(115)의 위 표면과 상기 소스 배선(135)의 식각 단면 및 위 표면을 서로 연결하고 있다(제10(e)도).
본 발명은 절연막을 사이에 두고 서로 다른 층에 형성되는 복수개의 금속 배선을 연결하는 방법 및 그 방법에 의한 연결 구조에 관련된 것이다. 본 발명에서는 다른 층에 형성된 두 개의 금속 층을 연결하기 위해 수평 방향으로 나열된 두 개의 콘택 홀을 형성하지 않고, 수직 방향으로 하나의 콘택 홀을 통하여 두 개의 금속 배선을 연결하였다. 즉, 아래층의 금속 표면과 위층의 금속 측면이 연결된 구조를 갖는다. 그럼으로써 좁은 공간에서 금속 배선을 연결할 수 있었다. 따라서, 배선 간격이 좁고 고밀도 구조에서 금속 배선 사이의 연결을 용이하게 하는 효과가 있다.
또한, 연결하고자하는 두 개의 금속 배선들이 상호 중첩된 상황에서 하나의 콘택 홀에 의해 연결되기 때문에 수평 연결 구조에서 발생하는 연결 단자의 끊어짐과 같은 불량이 발생하지 않는다. 따라서, 연결 불량이 감소되고, 제품 수율이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (28)

  1. 기판 위에 제1 도전 층을 형성하는 단계와; 상기 제1 도전층 위에 절연 층을 형성하는 단계와; 상기 제1 절연층 위에 상기 제1 도전 층과 일부가 중첩하는 제2 도전 층을 형성하는 단계와; 상기 제2 도전 층의 상기 절연 층과 중첩된 부분을 식각 하여 제1콘택 홀을 형성하는 단계와; 상기 제1콘택 홀이 형성된 상기 제2 도전 층을 마스크로 상기 절연 층을 식각하여 제2콘택 홀을 형성하는 단계와; 상기 제2 도전층 위에서 상기 제1, 제2콘택 홀을 통해 상기 제1 도전 층과 상기 제2 도전 층을 연결하는 제3 도전 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 제1 금속층과 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 금속층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 금속층은 몰리브덴, 탄탈 그리고, 주석을 포함하는 그룹중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 도전층은 크롬을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3 도전 층은 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  8. 기판 위에 제1 도전 층을 형성하는 단계와; 상기 제1 도전층 위에 제1 절연 층을 형성하는 단계와; 상기 제1 절연층 위에 상기 제1 도전 층과 일부가 중첩하는 제2 도전 층을 형성하는 단계와; 상기 제2 도전층 위에 제2 절연 층을 형성하는 단계와; 상기 제1도전 층과 상기 제2 도전 층이 중첩된 부분에 있는 상기 제2 절연층, 상기 제2 도전 층 그리고, 상기 제1 절연 층을 식각 하여 콘택 홀을 형성하는 단계와; 상기 제2 절연층 위에서 상기 콘택 홀을 통해 상기 제1 도전 층과 상기 제2 도전 층을 연결하는 제3 도전 층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 제1 금속층과 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 금속층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제2 금속층은 몰리브덴, 탄탈 그리고, 주석을 포함하는 그룹중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 제2 도전 층은 크롬을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제3 도전 층은 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  15. 기판과; 상기 기판의 일부에 형성된 제1 도전 층과; 상기 제1 도전 층을 덮으며 상기 제1 도전 층의 일부를 노출하는 제1 콘택 홀을 갖는 제1 절연 층과; 상기 노출된 제1 도전 층을 노출하는 제2 콘택 홀을 갖으며 상기 제1 절연층 위에서 상기 제1 도전 층과 중첩되도록 형성된 제2 금속층과; 상기 제1 콘택 홀과 상기 제2 콘택 홀을 통하여 상기 제1 도전 층과 상기 제2 도전 층을 연결하는 제3 도전 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 제1 금속층과 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 금속층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제2 금속층은 몰리브덴, 탄탈 그리고, 주석을 포함하는 그룹중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 제2 도전 층은 크롬을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  21. 제15항에 있어서, 상기 제3 도전 층은 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  22. 기판과; 상기 기판의 일부에 형성된 제1 도전 층과; 상기 제1 도전 층을 덮으며 상기 제1 도전 층의 일부를 노출하는 제1 콘택홀을 갖는 제1 절연 층과; 상기 노출된 제1 도전 층을 노출하는 제2 콘택 홀을 갖으며 상기 제1 절연층 위에서 상기 제1 도전 층과 중첩되도록 형성된 제2 금속층과; 상기 노출된 제1 도전 층을 노출하는 제3 콘택 홀을 갖으며 상기 제2 도전층과 상기 제1 절연층 위에 형성된 제2 절연 층과; 상기 제1 콘택 홀, 상기 제2 콘택 홀 그리고, 상기 제3콘택 홀을 통하여 상기 제1 도전 층과 상기 제2 도전 층을 연결하며 상기 제2 절연층 위에 형성된 제3 도전 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제1 도전 층은 제1 금속층과 제2 금속층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제1 금속층은 알루미늄을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제2 금속층은 몰리브덴, 탄탈 그리고, 주석을 포함하는 그룹중 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  27. 제22항에 있어서, 상기 제2 도전 층은 크롬을 포함하는 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
  28. 제22항에 있어서, 상기 제3 도전 층은 ITO(Indium-Tin-Oxide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
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