KR100258413B1 - 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정 디스플레이용 박막 트랜지스터의 제조에 있어서 게이트 절연막으로 양극 산화막을 사용할때 하나의 유리기판에 4개 이상의 패널을 구성할 수 있는 게이트 패드 구조의 개선에 관한 것으로, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 제조방법은 게이트 패드 부분의 양극산화에 있어서 양극산화 방지막을 부분적으로 형성하여 양극산화막에 쓰루 홀을 형성한 것과 유사한 구조를 얻어 양극산화막 시각공정을 제거한 것을 특징으로 한다.

Description

비정질 실리콘 박막 트랜지스터 제조방법
제1도는 전형적인 박막 트랜지스터의 단면도.
제2a, b도는 제1도의 게이트 금속 전극을 형성하는 사진식각공정을 나타내는 간략도.
제3도는 한개의 유리기판 내에 4개의 패널 구조를 보인 도면.
제4a-d도는 본 발명에 따른 양극선화 방지막을 이용한 게이트 패드 형성방법을 보인 실시예의 공정 단면도.
제5a, b도는 제4도에 사용하는 양극산화 방지 마스크의 예를 나타낸 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리기판 2 : 게이트 금속
3 : 게이트 전극 4 : 감광수지(PR : Photo Resist)
5 : 크롬 마스크 7 : 양극산화막
8 : 게이트 절연막 10 : 불순물 도우핑된 비정질 실리콘
11 : 비정질 실리콘 12 : 게이트 전극 패드
13 : 소오스 전극 15 : 양극산화 방지막
16 : ITO 화소전극
본 발명은 액정 디스플레이용 박막 트랜지스터 제조에 관한 것으로, 특히 대면적으로 알루미늄 게이트를 적용하여 하나의 유리기판에 4개 이상의 패널을 구성하여 양극산화 하고자 할 때 양극사화막 제거공정의 어려움을 해결하기 위한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 제조방법에 관한 것이다.
박막 트랜지스터(TFE : Thin Film Transistor) 스위치 소자를 이용한 평면 액정 디스플레이는 대면적화, 고정세화 추세로 가면서 게이트 신호의 시간지연(Time Delay)을 해결하기 위하여 전도도가 우수한 알루미늄 게이트 전극으로 사용한다.
알루미늄 게이트를 이용한 박막 트랜지스터의 제조는 제1도에 나타낸 바와 같이 깨끗이 세척되고 건조된 유리기판(1) 위에 게이트 전극용 금속을 증착하여 사진식각 공정으로 게이트 전극(3)을 형성한다.
사진식각 공정은 제2a, b도와 같이 증착된 금속막(2) 위로 감광수지(4)를 도포한 후 오븐(Oven)이나 핫플레이트(Hot plate)에서 베이킹하여 감광수지 중에 있는 용매의 성분을 증발시킨 후 노광기를 이용하여 크롬 마스크(5)의 형상을 감광수지에 감광한 후 현상액에 현상을 하면 포지 감광수지(Positive Photo Resist)의 경우 빛을 감광된 부분이 현상액에 의하여 녹으므로 감광수지 마스크(4)를 형성하고 나서 산으로 에칭함으로서 게이트 금속 전극(3)을 형성하는 과정이다.
이와같이 형성된 게이트 전극(3)을 호박산 암모늄이나 주석산 암모늄을 전해질로 이용하여 양극산화막(7)을 만들어 주고, 플라즈마 화학증착법(PECVD : Plasma Enhanced Chmical Vapor Deposition)을 이용하여 게이트 절연막(8)인 실리콘나이트라이트와 비정질 실리콘, 그리고 불순물 도우핑된 비정질 실리콘(10)을 연속 증착하고 앞서 설명한 사진식각 공정을 이용하여 비정질 실리콘 채널층(11)을 형성한 후 스퍼터(Sputter) 공법을 이용하여 ITO(Indium Tin Oxide)를 증착한 후 사진식각 공정을 이용하여 화소전극(16)을 형성한다.
다음은 게이트 전극(3)의 패드(PAD) 부분(제3도 : 12), 즉 구동화로를 부착할 부분에 있는 게이트 절연막인 실리콘나이트라이드막(8)과 양극산화막(7)을 사진식각 공정을 통하여 제거한 후 소오스, 드레인 전극용 금속(13)을 증착하여 사진식각 공정을 통하여 전극을 형성한다.
소오스, 드레인 전극을 마스크로 하여 채널부 위치에 있는 불순물 도우핑된 비정질 실리콘(10)을 건식식각을 통하여 제거함으로써 박막 트랜지스터 어레이(Array)를 완성한다.
제3도에서, 한개의 유리기판 위에 4개 이상의 패널을 구성하기 위해서는 게이트 양극산화를 할 경우 8개의 모든 패드(12)가 양극산호가 되므로 후공정에서 패드 오픈(PAD OPEN)을 위해서는 양극산화막을 제거한 다음, 소오스-드레인 금속을 증착하여 패턴을 형성한다.
게이트 패드 오픈을 할 경우 게이트가 알루미늄이면 알루미늄 양극산화막을 제거하여야 하는데, 상기 알루미늄 양극산화막에 제거는 맨 아래층 알루미늄 피막에 손상을 주지 아니하면서 양극산화막을 제거하여야 하며, 이를 위히여 크롬산, 인산 및 물의 혼합용액을 사용하여야 한다.
하지만 양극산화막의 에칭 속도가 150Å/min 정도로 느리며 80℃의 고온처리를 하므로 감광수지가 열화를 받고, 완전한 에칭이 어려운 등 여러가지 문제점이 있다.
본 발명은 게이트 패드의 양극산화막을 제거하는 공정의 어려움을 해결하기 위하여 게이트 패드에 양극산화 방지막으로 실리콘나이트라이드나 감광수지막을 증착하여 게이트 어레이만 부분양극 산화함으로써 양극산화막 에칭 문제를 해결한 액정 디스플레이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 잇다.
본 발명의 방법에 의하면 양극산화 중에 게이트 패드에는 양극산화가 되지 않도록 양극산화 방지 마스크를 사용한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로, 액정 디스플레이용 박막 트랜지스터 제조방법에 있어서, 게이트 전극 형성후 게이트 어레이를 제외한 패드 부분에 양극산화 방지 마스크를 설치한 후 게이트 전극 부분에 양극산화를 실시하고, 양극산화를 실시한 후 게이트 패드 부분의 양극산화 방지막을 제거하여 양극산화막에 쓰루 홀을 뚫어준 것 같은 형상의 게이트 패드를 형성하고 이 게이트 패드 위로 소오스, 드레인 금속전극을 증착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양극산화 방지막으로 실리콘나이트라이드(SiNx), 실리콘옥사이드(SiO2), 또는 감광수지막을 사용함을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면에 따라 본 발며의 실시에를 설명하면 다음과 같다.
즉, 제4도에서와 같이, 게이트 전극 형성후 게이트 어레이를 제외한 패드(12) 부분에 양극산화 방지 마스크를 설치한 후 게이트 전극(3) 부분에 양극산화를 실시한다.
이 양극산화막(7)은 양극산화후 제거하여도 되고 게이트 절연막, 비정질 실리콘, 불순물 도우핑된 실리콘을 연속 증착하여 채널층을 형성한 후 ITO 픽셀을 형성한 후 패드를 오픈하여 주는데, 이때 게이트 절연막과 양극산화 방지막을 함께 제거하여 패드 오픈 문제를 해결할 수 있다.
상기 양극산화 방지 마스크의 형태는 제5a도에 나타낸 바와 같다.
제4b도를 참조하면, 양극산화 방지 마스크를 사용하여 양극 산화전에 양극산화 방지막(15)과 같은 장벽을 형성하므로 제4b도에서 양극산화를 실시한 후 양극산화 방지막(15)을 제거하면 제4c도에서와 같이 마치 양극산화막(7)에 쓰루 홀(Thru hole)을 뚫어준 것 같은 패드 형성을 하면 제4d도와 같이 게이트 패드(12)가 소오스, 드레인 금속전극(13)과 접촉이 된다.
이때, 양극산화 방지막(15)은 감광수지 또는 실리콘나이트라이드막을 사용할 수 있으며, 상기 실리콘나이트라이드막을 사용할 경우는 200℃ 정도의 고온에서 형성하여 알루미늄 게이트 힐록(hil-lock)이 발생하므로 힐록을 방지할 수 있는 불순물을 첨가하여야 하고, 상기 불순물로는 탄탈(Ta)이나 티타늄(Ti)을 사용할 수 있다.
양극산화 방지 마스크의 또다른 형태는 제5b도와 같다.
이를 적용할 경우, 감광수지막을 사용하면 양극산화시 절연파괴가 일어나므로 필히 실리콘나이트라이드막을 사용하여야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따른 양극산화 방지 마스크를 사용함에 따라 대면적 액정 디스플레이를 하나의 유리기판 위에 4개 이상을 구성할 경우 게이트 신호의 시간지연을 해소하고, 양극산화 방지막을 사용하여 박막 트랜지스터 어레이의 수율을 향상시키고자 하는 공정을 가능하게 할 수 있다.

Claims (2)

  1. 액정 디스플레이용 박막 트랜지스터 제조방법에 있어서, 게이트 전극 형성후 게이트 어레이를 제외한 패드 부분에 양극산화 방지 마스크를 설치한 후 게이트 전극 부분에 양극산화를 실시한 후 게이트 패드 부분의 양극산화 방지막을 제거하여 양극산화막에 쓰루 홀을 뚫어준 것 같은 형상의 게이트 패드를 형성하고, 이 게이트 패드 위로 소오스, 드레인 금속전극을 증착하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 양극산화 방지막으로 실리콘나이트라이드(SiNx), 실리콘옥사이드(SiO2), 또는 감광수지막을 사용함을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 제조방법.
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