KR100379566B1 - Method For Fabricating Liquid Crystal Display Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구리를 배선 재료로 사용할 경우, 구리와 그 상부의 실리콘질화물 증착시 사용하는 SiH4간의 반응으로 인한 실리사이드 형성을 막기 위해 이중 절연막을 도입한 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로서, 절연 기판 위에 구리를 이용하여 게이트 배선 및 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트 배선 및 게이트 전극을 포함한 전면에 유기 절연막 또는 금속 산화막 성분의 제 1 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 1 절연막 상에 제 2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연막 상의 소정 영역에 채널층을 형성하는 공정과, 상기 채널층의 양측과 연결되는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 공정과, 상기 소스 및 드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 드레인 전극과 연결되도록 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal display device in which a double insulating film is introduced to prevent silicide formation due to a reaction between copper and SiH 4 used to deposit silicon nitride thereon when copper is used as a wiring material. Forming a gate wiring and a gate electrode using copper; forming a first insulating film of an organic insulating film or a metal oxide film on the entire surface including the gate wiring and the gate electrode; and a second insulating film on the first insulating film. Forming a channel layer; forming a channel layer in a predetermined region on the second insulating film; forming a source and drain electrode connected to both sides of the channel layer; and a protective film on the entire surface including the source and drain electrodes. Forming a pixel electrode on the passivation layer so as to be connected to the drain electrode; It comprises a step.
Description
본 발명은 액정표시장치 제조방법에 관한 것으로 특히, 구리(Cu)를 배선 재료로 사용하는 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly, to a method for manufacturing a liquid crystal display device using copper (Cu) as a wiring material.
현재 대부분의 LCD(Liquid Crysytal Display) 제조업체에서는 제조공정이 쉽고 별도의 TFT(Thin Film Transistor) 광차단막이 필요 없는 인버티드 스태거드(Inverted Staggered) 구조의 TFT를 채용하고 있는 추세이다.Currently, liquid crystal display (LCD) manufacturers are adopting TFTs having an inverted staggered structure, which is easy to manufacture and does not require a thin film transistor (TFT) light blocking film.
일반적으로 상기의 인버티드 스태거드 구조의 TFT를 포함하는 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 복수의 구조물이 형성된 두 개의 기판과 그 사이에 주입된 액정으로 이루어지는데, 상기의 기판 중 아래 쪽에 있는 기판에는 게이트버스라인과 데이터버스라인이 매트릭스 형태로 교차 형성되어 그 교차 영역내에 화소전극과 전기적으로 연결된 인버티드 스태거드 구조의 TFT가 있다.In general, the liquid crystal display device including the TFT of the inverted staggered structure is composed of two substrates formed with a plurality of structures bonded to each other and a liquid crystal injected therebetween. In the substrate, there is an inverted staggered TFT having a gate bus line and a data bus line intersecting in a matrix form and electrically connected to a pixel electrode in the intersection area.
상기 인버티드 스태거드 구조의 TFT는 유리 기판 위에 형성된 게이트 전극과, 게이트 전극을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층과, 상기 반도체층 위에서 분리 형성된 소스 전극 및 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 반도체층 사이에 개재되는 오믹콘택층으로 구성된다.The TFT of the inverted staggered structure includes a gate electrode formed on a glass substrate, a gate insulating film formed on the front surface including the gate electrode, a semiconductor layer formed on the gate insulating film on the gate electrode, and a source formed on the semiconductor layer. And an ohmic contact layer interposed between the electrode and the drain electrode, and the source and drain electrodes and the semiconductor layer.
이와 같이 구성된 박막트랜지스터를 포함한 전면에 형성된 보호막과, 상기 드레인 전극이 노출되도록 형성된 콘택홀과, 상기 콘택홀을 통해 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극으로 구성된다.The passivation layer includes a passivation layer formed on the entire surface including the thin film transistor configured as described above, a contact hole formed to expose the drain electrode, and a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the contact hole.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기 액정표시장치 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the liquid crystal display device will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 액정표시장치 제조방법을 설명하기 위한공정단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the related art.
도 1a에서와 같이, 유리 기판(110)위에 스퍼터링법으로 구리를 사용하여 막을 형성하고, 사진 식각 공정 등을 이용한 패터닝 공정으로 상기 구리막을 선택적으로 제거하여 복수개의 게이트 배선과 게이트 전극(101)을 형성한다.As shown in FIG. 1A, a film is formed on the glass substrate 110 using copper by sputtering, and the copper film is selectively removed by a patterning process using a photolithography process to remove the plurality of gate wirings and the gate electrode 101. Form.
도 1b에서와 같이, 게이트 배선과 게이트 전극(101)을 포함한 유리기판(110)위에 다결정실리콘(a-Si)과 계면특성이 좋고, 상기 게이트전극(101)과 밀착성이 좋으며, 절연 내압이 높은 실리콘질화물(SiNx), 실리콘산화물(SiOx) 등으로 게이트 절연막(102)을 형성한다.As shown in FIG. 1B, the interfacial property with polysilicon (a-Si) is good on the glass substrate 110 including the gate wiring and the gate electrode 101, the adhesion with the gate electrode 101 is good, and the insulation voltage is high. The gate insulating layer 102 is formed of silicon nitride (SiNx), silicon oxide (SiOx), or the like.
이어, 도 1c에서와 같이, 상기 게이트 절연막(102) 위에 다결정 실리콘(a-Si)을 이용하여 반도체층(103)을 형성한다. 이후, 상기 반도체층(10Subsequently, as shown in FIG. 1C, the semiconductor layer 103 is formed on the gate insulating layer 102 using polycrystalline silicon (a-Si). Thereafter, the semiconductor layer 10
3) 위에 후공정에서 형성되는 소스 및 드레인 전극과의 양호한 오믹 콘택을 위해 오믹콘택층(104)을 형성한다.3) An ohmic contact layer 104 is formed thereon for good ohmic contact with the source and drain electrodes formed in a later step.
이후, 도 1d에서와 같이, 상기 오믹콘택층(104)을 포함한 전면에 구리 막을 형성한 후, 패터닝하여 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 데이터배선을 형성하고, 소스 전극(105)과 드레인 전극(106)을 형성한다. 상기 소스/드레인 전극(105/106)을 포함한 전면에 보호막(107)을 도포하고, 상기 드레인 전극(106)이 노출되도록 상기 보호막(107)의 소정 부위를 제거하여 콘택홀(108)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 1D, a copper film is formed on the entire surface including the ohmic contact layer 104, and then patterned to form data wiring in a direction crossing the gate wiring, and a source electrode 105 and a drain electrode ( 106). A protective film 107 is coated on the entire surface including the source / drain electrodes 105 and 106, and a predetermined portion of the protective film 107 is removed to expose the drain electrode 106 to form a contact hole 108. .
그리고, 도 1e에서와 같이, 전면에 전도성 있는 투명도전막을 증착한 후 패터닝하여 상기 콘택홀(108)을 통해 드레인 전극(106)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(109)을 형성하면 종래기술에 따른 액정표시장치의 제조공정이 완료된다.In addition, as shown in FIG. 1E, when the conductive transparent conductive film is deposited on the front surface and patterned, the pixel electrode 109 is electrically connected to the drain electrode 106 through the contact hole 108. The manufacturing process of the liquid crystal display device is completed.
이와 같은 구조의 액정표시장치에 있어서, 실리콘 및 절연막의 증착은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposion)법을 주로 이용하는데, PECVD법은 플라즈마에 의해 여기된 전자가 중성 상태로 유입된 기체 화합물과 충돌하여 기체 화합물을 분해하고, 형성된 가스 이온 상호간의 반응 및 글라스에서 제공되는 열에너지의 도움으로 재결합하여 박막이 형성되는 원리를 이용한 것이다.In the liquid crystal display device having such a structure, deposition of silicon and an insulating layer mainly uses a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, in which an electron excited by plasma collides with a gas compound introduced into a neutral state. The principle is to decompose the gaseous compound, recombine the formed gas ions with each other, and recombine with the aid of thermal energy provided in the glass to form a thin film.
이 때, 유입되는 기체 화합물은 형성하는 막의 종류에 따라 달라지는데, 일반적으로 수소화 비정질 실리콘(a-Si:H)일 경우에는 SiH4, H2를 사용하며, 실리콘 질화막(SiNx)인 경우는 SiH4, H2, NH3, N2의 혼합 가스가 사용된다. 인(Phosphorous)를 도핑한 n+a-Si:H인 경우는 PH3가 첨가된다.At this time, the gaseous compound to be introduced depends on the type of film to be formed. Generally, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) uses SiH 4 , H 2 , and in the case of silicon nitride film (SiNx), SiH 4. , A mixed gas of H 2 , NH 3 , N 2 is used. In the case of n + a-Si: H doped with Phosphorous, PH 3 is added.
따라서, 게이트 전극(101)상에 실리콘 질화물을 PECVD법으로 증착할 때는 SiH4, H2, NH3, N2의 혼합 가스를 사용한다.Therefore, when depositing silicon nitride on the gate electrode 101 by PECVD, a mixed gas of SiH 4 , H 2 , NH 3 , and N 2 is used.
그러나 상기와 같은 종래 액정표시장치 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional liquid crystal display device manufacturing method as described above has the following problems.
구리를 게이트 전극 재료로 사용할 경우, 상기의 구리와 실리콘질화물 증착시 유입되는 SiH4간의 반응으로 인하여 실리사이드가 형성되는데, 상기 실리사이드 로 인하여 누설 전류(leakage current) 및 블레이크 다운(break down)이 발생하여 소자의 신뢰성을 저하시킨다.When copper is used as the gate electrode material, silicide is formed due to the reaction between the copper and SiH 4 introduced during deposition of silicon nitride, and the silicide causes leakage current and break down. Decreases the reliability of the device.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 구리 전극와 실리콘질화물 사이의 실리사이드 형성을 방지하기 위한 제 1 절연막을 도입하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 액정표시장치 제조방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and provides a method for manufacturing a liquid crystal display device that can improve the reliability of the device by introducing a first insulating film for preventing the formation of silicide between the copper electrode and silicon nitride. There is a purpose.
도 1a 내지 1e는 종래 기술에 따른 액정표시장치 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the related art.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호설명.Explanation of the main parts of the drawings.
201 : 게이트 전극 202a : 제 1 절연막201: gate electrode 202a: first insulating film
202b : 제 2 절연막 203 : 반도체층202b: second insulating film 203: semiconductor layer
204 : 오믹콘택층 205 : 소스 전극204: ohmic contact layer 205: source electrode
206 : 드레인 전극 207 : 보호막206: drain electrode 207: protective film
208 : 콘택홀 209 : 화소 전극208 contact hole 209 pixel electrode
210 : 유리 기판210: glass substrate
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시장치 제조방법은 절연 기판 위에 게이트 배선 및 박막트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트 배선 및 게이트 전극을 포함한 전면에 제 1 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 1 절연막 상에 제 2 절연막을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연막 상에 박막트랜지스터의 채널층과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 공정과, 상기 소스 및 드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 공정과, 상기 드레인 전극과 연결되도록 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진다.The liquid crystal display device manufacturing method of the present invention for achieving the above object is a step of forming a gate electrode of a gate wiring and a thin film transistor on an insulating substrate, and forming a first insulating film on the entire surface including the gate wiring and the gate electrode Forming a second insulating film on the first insulating film, forming a channel layer and a source and drain electrode of the thin film transistor on the second insulating film, and a protective film on the entire surface including the source and drain electrodes. And forming a pixel electrode on the passivation layer so as to be connected to the drain electrode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
도 2a에서와 같이, 유리 기판(210) 위에 스퍼터링법에 의해 구리 금속막을 증착한 후, 패터닝하여 복수의 게이트 배선과 게이트전극(201)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a copper metal film is deposited on the glass substrate 210 by sputtering, and then patterned to form a plurality of gate wirings and gate electrodes 201.
도 2b에서와 같이, 상기 게이트 배선과 게이트 전극(201)을 포함한 유리 기판(210) 전면에 유기 절연막 또는 금속 산화막으로 제 1 절연막(202a)을 형성하고 절연 내압 특성이 좋은 무기물인 실리콘질화물로 제 2 절연막(202b)을 형성한다. 상기 제 1 절연막(202a) 및 제 2 절연막(202b) 증착은 PECVD법에 의한다.As shown in FIG. 2B, the first insulating film 202a is formed of an organic insulating film or a metal oxide film on the entire surface of the glass substrate 210 including the gate wiring and the gate electrode 201 and is made of silicon nitride, which is an inorganic material having good insulation breakdown characteristics. 2 insulating film 202b is formed. Deposition of the first insulating film 202a and the second insulating film 202b is by PECVD.
이때, 유기 절연막은 유전율이 낮은 BCB(Benzocyclobutene), Acryl, Siloxan 등으로 하고, 금속산화막은 Al2O3, Ta2O5, ZnO 등으로 하는데, 상기 제 1 절연막(202a)은 실리콘질화물 증착시 사용하는 SiH4과 구리의 반응을 제어하여 실리사이드 형성을 방지하는 역할을 한다.At this time, the organic insulating layer is made of BCB (Benzocyclobutene), Acryl, Siloxan, etc. having a low dielectric constant, and the metal oxide layer is made of Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 , ZnO, and the like. It controls the reaction of SiH 4 and copper to be used to prevent silicide formation.
이어, 도 2c에서와 같이, 상기 제 2 절연막(202b)상에 박막트랜지스터의 채널로 사용되는 반도체층(203), 오믹콘택층(204)을 형성한다. 반도체층(203)은 다결정 실리콘(a-Si)을 사용하고, 오믹콘택층(204)은 인(Phosphorous)를 도핑한 n+a-Si:H을 사용한다.Next, as shown in FIG. 2C, the semiconductor layer 203 and the ohmic contact layer 204 used as channels of the thin film transistor are formed on the second insulating layer 202b. The semiconductor layer 203 uses polycrystalline silicon (a-Si), and the ohmic contact layer 204 uses n + a-Si: H doped with phosphorous (Phosphorous).
이어서, 도 2d에서와 같이, 상기 오믹콘택층(204)을 포함한 전면에 스퍼터링법으로 구리 금속막을 증착하고, 패터닝하여 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 데이터배선을 형성하고, 소스 전극(205)과 드레인 전극(206)을 형성한다. 상기 소스/드레인 전극(205/206)을 포함한 전면에 PECVD법으로 보호막(207)을 형성하고, 상기 드레인 전극(206)이 노출되도록 상기 보호막(207)의 소정 부위를 부분적으로 제거하여 콘택홀(208)을 형성한다. 이 때, 보호막은 유전율이 낮은 유기물인 BCB(Benzocyclobutene)를 주로 사용한다.Subsequently, as shown in FIG. 2D, a copper metal film is deposited on the entire surface including the ohmic contact layer 204 by sputtering, and patterned to form a data wiring in a direction crossing the gate wiring. The drain electrode 206 is formed. A protective film 207 is formed on the entire surface including the source / drain electrodes 205/206 by PECVD, and a predetermined portion of the protective film 207 is partially removed to expose the drain electrode 206. 208). At this time, the protective film mainly uses BCB (Benzocyclobutene) which is a low dielectric constant organic material.
그리고, 도 2e에서와 같이, 전면에 전도성 있는 투명도전막을 증착한 후 패터닝하여 상기 콘택홀(208)을 통해 드레인 전극(206)과 전기적으로 연결되어 액정에 전압을 가해주는 화소 전극(209)을 형성하면 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법이 완료된다. 이 때, 상기 투명 도전막은 산화주석을 5% 정도 혼합한 산화인듐(ITO: Indium Tin Oxide)을 주로 사용하고, 스퍼터링법에 의한다.2E, the pixel electrode 209 is electrically connected to the drain electrode 206 through the contact hole 208 to apply a voltage to the liquid crystal by depositing and patterning a conductive transparent conductive film on the entire surface. Formation of the liquid crystal display device according to the present invention is completed. At this time, the transparent conductive film mainly uses indium tin oxide (ITO) mixed with tin oxide by about 5%, and is formed by a sputtering method.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 배선 재료로 구리를 사용할 경우, 상기 구리와 게이트 절연막인 제 2 절연막 사이에 제 1 절연막을 도입하여 제 2 절연막 증착시 유입되는 SiH4와 상기 구리와의 반응을 방지하여 그 계면에 실리사이드가 형성되는 것을 방지한다.As described above, in the method of manufacturing the liquid crystal display device of the present invention, when copper is used as the wiring material, SiH4 introduced during deposition of the second insulating film is introduced by introducing a first insulating film between the copper and the second insulating film, which is a gate insulating film. By preventing the reaction with the copper to prevent the formation of silicide at the interface.
따라서, 실리사이드에 의한 누설 전류 및 블랙 다운이 발생할 염려가 없고 구리와 유리기판 사이의 밀착성도 개선되므로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, there is no fear of leakage current and black down due to silicide, and the adhesion between copper and the glass substrate is also improved, thereby improving the reliability of the device.
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| JPH09219586A (en) * | 1996-02-08 | 1997-08-19 | Toshiba Corp | Wiring substrate and its manufacturing method |
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2000
- 2000-08-30 KR KR10-2000-0050771A patent/KR100379566B1/en not_active IP Right Cessation
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