KR100477141B1 - Method for manufacturing a semiconductor device comprising a metal film and an insulating layer thereon - Google Patents

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Abstract

크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 단일막 또는 이들의 조합으로 이루어진 이중막을 이용하여 액정 표시 장치의 게이트 배선, 게이트 전극, 게이트 패드의 게이트 패턴과 데이터 배선, 데이터 패드 및 소스/드레인 전극의 데이터 패턴을 형성한다. 이때, 게이트 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드 상부에 포토 레지스트를 마스크로 하여 접촉 구멍을 동시에 형성한다. 보호막만이 형성되어 있는 부분과 보호막/게이트 절연층이 형성되어 있는 부분을 동시에 건식 식각할 때 다음 세가지 방법이 적용된다. 첫째로 O2+CF4 가스만으로 몰리브덴-텅스텐 합금막을 노출시키는 1단계 식각 방법, 둘째로 SF6+HCl 조건으로 부분 식각을 실시한 후 나머지 부분을 O2+CF4로 마무리하는 2단계 식각 방법, 마지막으로 SF6+HCl 또는 O2+CF4 가스로 부분 식각한 후 4불화탄소(CF4)와 수소(H2) 또는 염화수소(HCl)의 가스를 이용하여 플라스마 상태에서 폴리머를 형성한 다음 O2+CF4 가스로 마무리하는 3단계 건식 식각 방법이 있다. 이때, SF6+HCl 가스는 몰리브덴-텅스텐 합금막과 보호막에 대한 식각 프로파일을 좋게 하며, O2+CF4 가스는 몰리브덴-텅스텐 합금막에 대한 식각비가 매우 작기 때문에 몰리브덴-텅스텐 합금막이 식각되는 것을 방지하며, 고분자막은 측면부로 식각되는 것을 방지한다. 여기서, 몰리브덴 텅스텐 합금막의 식각을 최소화하기 위해서 CF4와 O2의 비율은 10:4 이하로 하는 것이 적합하다.The gate pattern of the liquid crystal display device, the gate electrode, the gate pattern of the gate pad and the data wiring of the liquid crystal display, and the data pattern of the data pad and the source / drain electrode are formed by using a single layer of chromium, molybdenum or molybdenum alloy or a combination thereof do. At this time, contact holes are formed simultaneously on the gate electrode, the drain electrode, and the data pad using photoresist as a mask. When dry etching the portion where only the protective film is formed and the portion where the protective film / gate insulating layer is formed at the same time, the following three methods are applied. Firstly, a two- step etching method of exposing the molybdenum-tungsten alloy film with only O 2 + CF 4 gas; secondly, a two-step etching method of partially etching under SF 6 + HCl and finishing the remaining part with O 2 + CF 4 , Finally, after partial etching with SF 6 + HCl or O 2 + CF 4 gas, the polymer is formed in plasma using a gas of carbon tetrafluoride (CF 4 ) and hydrogen (H 2 ) or hydrogen chloride (HCl), and then O There is a three-step dry etching method that finishes with 2 + CF 4 gas. At this time, the SF 6 + HCl gas improves the etch profile for the molybdenum-tungsten alloy film and the protective film, the O 2 + CF 4 gas is because the etching ratio to the molybdenum-tungsten alloy film is very small that the molybdenum- tungsten alloy film is etched And the polymer membrane is prevented from being etched into the side portion. Here, in order to minimize the etching of the molybdenum tungsten alloy film, the ratio of CF 4 and O 2 is preferably 10: 4 or less.

Description

금속막과 그 위에 절연층을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법A method of manufacturing a semiconductor device comprising a metal film and an insulating layer thereon

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 금속막과 그 위에 절연층을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device including a metal film and an insulating layer thereon.

일반적으로 반도체 장치의 배선은 신호가 전달되는 수단으로 사용되므로 신호 지연 및 단선을 억제하는 것이 요구된다.In general, since the wiring of the semiconductor device is used as a means for transmitting a signal, it is required to suppress signal delay and disconnection.

단선을 방지하는 방법으로는 배선을 다층으로 형성하는 방법이 제시되고 있으나, 다층의 배선을 형성하기 위해 서로 다른 식각액이 필요할 뿐 아니라 여러 번의 식각 공정이 필요하게 된다. As a method of preventing disconnection, a method of forming a plurality of wirings has been proposed, but not only different etching solutions are required to form multilayer wiring, but also several etching processes are required.

신호 지연을 방지하는 방법으로는 저저항을 가지는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy) 등과 같은 물질을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 사용하는 경우에는 양극 산화 공정을 부가하여 알루미늄의 약한 물리적인 특성을 보강할 필요가 있다. 또한 액정 표시 장치에서와 같이 패드부에서 ITO(indium tin oxide)를 사용하여 알루미늄을 보강하는 경우 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 ITO의 접촉 특성이 좋지 않아 다른 금속을 개재하여야 하는 문제점을 가지고 있다.As a method of preventing signal delay, a material such as aluminum (Al) or aluminum alloy (Al alloy) having low resistance is generally used. However, when using aluminum or aluminum alloys, it is necessary to add anodization processes to reinforce the weak physical properties of aluminum. In addition, in the case of reinforcing aluminum using ITO (indium tin oxide) in the pad part as in the liquid crystal display device, there is a problem in that the contact property between aluminum or an aluminum alloy and ITO is poor, and another metal must be interposed therebetween.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배선을 다층으로 형성하는 경우에도 각층이 동일한 식각 조건에서 유사한 식각비를 보이는 배선용 합금을 제공하고, 이를 이용하여 반도체 장치의 제조 공정을 단순화하고 제품의 특성을 향상시키는 것이 그 과제이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a wiring alloy in which each layer has a similar etching ratio under the same etching conditions even when the wiring is formed in multiple layers, thereby simplifying the manufacturing process of the semiconductor device and the characteristics of the product. It is the task to improve.

본 발명의 또 다른 과제는 도전막 또는 금속 배선을 드러내는 접촉 구멍의 테두리 경사각을 완만하게 하고 접촉 구멍 하부의 도전막의 식각을 방지하는 것이다.Another object of the present invention is to smooth the edge inclination angle of the contact hole exposing the conductive film or the metal wiring and to prevent the etching of the conductive film under the contact hole.

본 발명에 따른 배선은 동일한 식각 조건에서 테이퍼(taper) 형상으로 가공할 수 있으며 테이퍼 각도가 20∼70°의 범위인 이중의 도전막이거나, 동일한 식각 조건에서 하부 도전막의 식각비보다 상부 도전막의 식각비가 70∼100Å/sec 정도 큰 이중의 도전막으로 이루어진다.The wiring according to the present invention can be processed into a taper shape under the same etching conditions and a double conductive film having a taper angle in the range of 20 to 70 °, or an etching of the upper conductive film than the etching ratio of the lower conductive film under the same etching conditions. It consists of a double electrically conductive film with a ratio of about 70-100 Pa / sec.

여기에서, 식각 방법이 습식 식각인 경우에는 동일한 식각 조건이란 동일한 식각액을 사용하는 것을 의미한다.Here, when the etching method is wet etching, the same etching conditions mean using the same etching solution.

이러한 도전막은 15μΩcm 이하의 낮은 비저항을 가지는 하부 도전막과 패드용 물질로 이루어진 상부 도전막으로 이루어진다. 여기에서, 패드용 물질이란 패드로서 사용될 수 있는 특성을 가진 물질을 의미한다. 그 특성에 대해서는 실시예에서 설명하기로 한다.The conductive film is composed of a lower conductive film having a low resistivity of 15 μΩcm or less and an upper conductive film made of a pad material. Here, the material for the pad means a material having properties that can be used as the pad. The characteristics will be described in the Examples.

여기서, 하부 도전막으로는 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용되며, 상부 도전막으로는 원자 백분율 0.01%∼20% 미만의 텅스텐(W)과 나머지 몰리브덴(Mo) 및 불가피한 불순물로 이루어진 몰리브덴 조성물 또는 합금이 사용된다. 몰리브덴 합금에서 텅스텐의 조성비는 원자 백분율 9%∼11%, 특히, 10%인 것이 바람직하다.Here, aluminum or an aluminum alloy is used as the lower conductive layer, and a molybdenum composition or alloy composed of tungsten (W) having an atomic percentage of less than 0.01% to 20%, remaining molybdenum (Mo), and unavoidable impurities is used as the upper conductive layer. do. The composition ratio of tungsten in the molybdenum alloy is preferably 9% to 11%, in particular 10%, in atomic percentage.

이러한 몰리브덴 함유 조성물은 비저항이 12∼14μΩcm 정도로 작고 패드로서 사용이 가능하므로 단일막 배선으로 이용될 수 있다.Such a molybdenum-containing composition can be used as a single film wiring because the resistivity is as small as 12 to 14 µΩcm and can be used as a pad.

하부에 형성된 도전막이 알루미늄 합금인 경우에는 함유된 전이 금속 또는 희토류 금속이 5% 이하인 것이 좋다.When the conductive film formed on the lower portion is an aluminum alloy, it is preferable that the transition metal or rare earth metal contained is 5% or less.

습식 식각시 식각액은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 식각하는 데 사용되는 식각액으로서, 예를 들면, CH3COOH/HNO3/H3PO4/H2O를 들 수 있으며, 이때 HNO3의 농도는 8∼14%인 것이 바람직하다.In wet etching, the etchant is an etchant used to etch aluminum or an aluminum alloy, and for example, CH 3 COOH / HNO 3 / H 3 PO 4 / H 2 O, wherein the concentration of HNO 3 is 8∼. 14% is preferable.

이러한 이중의 도전막은 표시 장치에서 주사 신호를 인가하는 게이트선 또는 데이터 신호를 인가하는 데이터선으로 사용할 수 있다.The double conductive layer may be used as a gate line for applying a scan signal or a data line for applying a data signal in the display device.

이러한 본 발명에 따른 배선의 제조 방법은 한 기판의 상부에 하부 도전막을 적층하고 하부 도전막의 상부에 동일한 식각 조건에서 하부 도전막의 식각비보다 식각비가 70∼100Å/sec 정도 큰 상부 도전막을 적층한다. 다음, 상부 도전막 및 하부 도전막을 동시에 식각하여 배선을 완성한다.In the method of manufacturing a wiring according to the present invention, a lower conductive film is stacked on an upper substrate, and an upper conductive film is stacked on the lower conductive film by an etching ratio of about 70 to 100 kPa / sec larger than that of the lower conductive film under the same etching conditions. Next, the upper conductive film and the lower conductive film are simultaneously etched to complete the wiring.

이러한 이중의 도전막으로 이루어진 배선의 제조 방법은 표시 장치의 제조 방법에서 주사 신호를 인가하는 게이트선 또는 데이터 신호를 인가하는 데이터선의 제조 방법에도 적용할 수 있다.The method for manufacturing a wiring made of such a double conductive film can also be applied to a method for manufacturing a gate line for applying a scan signal or a data line for applying a data signal in the method for manufacturing a display device.

앞에서 설명한 바와 같이 이러한 몰리브덴-텅스텐 배선을 이용하여 액정 표시 장치를 제작할 수 있다.As described above, a liquid crystal display device may be manufactured using such molybdenum-tungsten wiring.

본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 기판 위에 원자 백분율 0.01%∼20% 미만의 텅스텐과 나머지 몰리브덴 및 불가피한 불순물로 이루어진 몰리브덴 합금을 적층하고 식각액을 이용하여 몰리브덴 합금막을 패터닝하여 게이트선, 게이트 패드 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성한다.In the method for manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to the present invention, a molybdenum alloy composed of tungsten having an atomic percentage of less than 0.01% to 20%, remaining molybdenum, and unavoidable impurities is laminated, and a molybdenum alloy film is patterned using an etchant to form a gate. A gate wiring including a line, a gate pad, and a gate electrode is formed.

여기서, 몰리브덴 합금막의 하부에 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 도전막을 적층하는 것도 가능하며, 몰리브덴 합금막을 패터닝할 때, 도전막을 함께 패터닝한다.Here, it is also possible to laminate a conductive film made of aluminum or an aluminum alloy under the molybdenum alloy film, and when the molybdenum alloy film is patterned, the conductive film is patterned together.

또한, 이러한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서 데이터선, 데이터 패드 및 소스/드레인 전극을 포함하는 데이터 배선은 원자 백분율 0.01%∼20% 미만의 텅스텐과 나머지 몰리브덴 및 불가피한 불순물로 이루어진 몰리브덴-텅스텐 합금, 크롬 또는 몰리브덴의 단일막 또는 이들을 조합한 다중막으로 형성한다.In addition, in the method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention, the data line including the data line, the data pad, and the source / drain electrode is made of molybdenum-containing tungsten with an atomic percentage of less than 0.01% to 20%, and remaining molybdenum and unavoidable impurities. It is formed from a single film of tungsten alloy, chromium or molybdenum, or a combination of these.

또한 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법에서는 금속막 또는 금속 배선 위의 절연막에 포토 레지스트를 패터닝하고 이를 마스크로 하여 절연막을 식각하여 금속막 위에 둘 이상의 접촉 구멍을 형성한다. 이때, 절연막의 두께가 달라 두께가 얇은 쪽의 접촉 구멍 아래의 금속막이 식각되는 것을 방지하고 완만한 경사각으로 식각하기 위하여 두 단계 또는 세 단계의 과정으로 나누어 접촉 구멍을 형성한다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a photoresist is patterned on an insulating film on a metal film or a metal wiring, and the insulating film is etched using the mask to form two or more contact holes on the metal film. At this time, in order to prevent etching of the metal film under the contact hole of the thinner side with different thickness of the insulating film and etching at a gentle inclination angle, the contact hole is formed in two or three steps.

두 단계로 형성하는 방법에서는, 먼저, 포토 레지스트와 절연막에 대하여 식각 선택비 1 : 1 내지 1 : 1.5인 식각 조건에서 부분 식각을 실시하는데, 이때, 절연막의 두께가 얇은 쪽은 절연막 및 금속막의 일부가 식각된다. 이어, 절연막과 금속막의 식각 선택비가 1 : 15 이상인 식각 조건에서 나머지 절연막을 식각한다.In the method of forming in two steps, first, partial etching is performed on the photoresist and the insulating film under etching conditions having an etching selectivity of 1: 1 to 1: 1.5, wherein the thickness of the insulating film is a part of the insulating film and the metal film. Is etched. Subsequently, the remaining insulating film is etched under etching conditions in which the etching selectivity between the insulating film and the metal film is 1:15 or more.

3 단계로 형성하는 방법에서는, 먼저, 절연막의 두께가 얇은 쪽의 금속막이 노출될 때까지 식각한 다음, 식각시 노출된 표면에 고분자막을 형성한다. 다음, 절연층과 금속막의 식각 선택비가 15 : 1 이상인 식각 조건에서 나머지 절연막을 식각한다. 여기서, 고분자막은 마지막 단계에서 절연막이 측면으로 식각되는 것을 방지한다.In the method of forming in three steps, first, the metal film having the thinner insulating film is etched until the metal film is exposed, and then a polymer film is formed on the exposed surface during etching. Next, the remaining insulating film is etched under etching conditions in which the etching selectivity of the insulating layer and the metal film is 15: 1 or more. Here, the polymer film prevents the insulating film from being laterally etched in the last step.

이러한 방법은 제1 금속막, 제1 절연막, 제2 금속막, 제2 절연막이 연속으로 형성되어 있는 구조에서 적용할 수 있다. 즉 제2 절연막 하부의 제2 금속막을 노출시키는 제1 접촉 구멍과 제2 및 제1 절연막 하부의 제1 금속막을 노출시키는 제2 접촉 구멍을 동시에 형성할 때 적용할 수 있다.This method can be applied to a structure in which the first metal film, the first insulating film, the second metal film, and the second insulating film are continuously formed. That is, the first contact hole exposing the second metal film under the second insulating film and the second contact hole exposing the second metal film under the first and second insulating films may be simultaneously formed.

또한 이러한 방법은 반도체 장치의 배선을 외부와 연결하기 위한 패드를 노출시키는 접촉 구멍을 형성할 때 적용할 수 있으며, 특히 박막 트랜지스터 기판에서 게이트 패드와 데이터 패드를 각각 노출시키는 접촉 구멍을 동시에 형성할 때 적용할 수 있다.This method can also be applied when forming contact holes for exposing pads for connecting wirings of semiconductor devices to the outside, especially when forming contact holes for exposing gate pads and data pads, respectively, in a thin film transistor substrate. Applicable

특히, 금속막이 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막이고 절연막이 질화실리콘막이며, 플라스마 건식 식각을 이용하여 절연막을 식각하는 경우에 두 단계 또는 세 단계 식각 방법 중 마지막 단계에서 쓰는 기체로 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막의 식각을 최소화할 수 있는 CF4+O2를 쓰는 것이 바람직하다. 또한 두 단계 식각 방법에서 첫 단계에서 쓰는 기체로는 초기 프로파일을 좋게 가져갈 수 있는 SF6+HCl(+He) 또는 SF6+Cl2(+He)가 적절하다.In particular, when the metal film is a molybdenum film or a molybdenum-tungsten alloy film, the insulating film is a silicon nitride film, and the insulating film is etched using plasma dry etching, the molybdenum film or molybdenum is used as the gas used in the last step of the two- or three-step etching method. It is preferable to use CF 4 + O 2 which can minimize the etching of the tungsten alloy film. In addition, SF 6 + HCl (+ He) or SF 6 + Cl 2 (+ He) is suitable as a gas used in the first step in the two-step etching method.

또한, CF4와 O2의 비율을 10:4 이하로 하는 경우에는 한 번의 식각 단계로 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막의 게이트 패드 및 데이터 패드를 동시에 노출시킬 수 있다.In addition, when the ratio of CF 4 and O 2 is 10: 4 or less, the gate pad and the data pad of the molybdenum film or molybdenum-tungsten alloy film can be simultaneously exposed in one etching step.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.

반도체 장치, 특히 표시 장치의 배선으로는 15μΩcm 이하의 낮은 비저항을 가지는 알루미늄, 알루미늄 합금, 몰리브덴, 구리 등과 같은 물질이 적합하다. 한편, 배선은 외부로부터 신호를 받거나, 외부로 신호를 전달하기 위한 패드를 가지고 있어야 한다. 패드용 물질은 일정 수준 이하의 비저항을 가지는 것을 물론이지만 그보다도 산화가 잘되지 않아야 하며 제조 과정에서 쉽게 단선이 발생하지 않아야 한다. 알루미늄과 알루미늄 합금은 비저항이 매우 낮으나 패드용 물질로는 적합하지 않다. 이와는 달리 크롬, 탄탈륨, 타이타늄, 몰리브덴 및 그 합금 등과 같은 물질은 패드용으로는 적합하나 알루미늄에 비하여 비저항이 크다. 따라서, 배선을 만들 때에는 두 가지 특성을 모두 가진 금속을 사용하거나, 하부에는 저저항 도전막을 사용하고 상부에는 패드용 도전막을 사용하여 저항이 낮으면서도 패드로 사용할 수 있도록 한다. As the wiring of the semiconductor device, especially the display device, materials such as aluminum, aluminum alloy, molybdenum, copper, etc. having a low resistivity of 15 μΩcm or less are suitable. On the other hand, the wiring should have a pad for receiving a signal from the outside or transmitting a signal to the outside. The pad material should of course have a resistivity below a certain level, but moreover, it should not oxidize well and should not easily break in the manufacturing process. Aluminum and aluminum alloys have very low resistivity but are not suitable for pad materials. In contrast, materials such as chromium, tantalum, titanium, molybdenum and alloys thereof are suitable for pads but have a higher resistivity than aluminum. Therefore, when the wiring is made, a metal having both characteristics is used, or a low resistance conductive film is used at the bottom and a pad conductive film is used at the top, so that the pad can be used with low resistance.

또한, 배선을 이중으로 하는 경우 동일한 식각 조건, 특히 습식 식각인 경우 하나의 식각액을 이용하여 동시에 식각하되 완만한 경사각을 가지는 테이퍼 형태로 가공한다. 이를 위해서는 동일한 식각액에 대하여 20∼70°미만의 범위에서 테이퍼 각도를 가지거나, 상부 도전막의 식각비가 하부 도전막의 식각비에 비하여 70∼100Å/sec 정도 큰 것이 바람직하다. 또한 단일막으로 배선을 형성하는 경우에도 20∼70°미만의 범위에서 테이퍼 각도를 가지는 것이 바람직하다. In addition, when wiring is doubled, the same etching conditions, particularly wet etching, are simultaneously etched using one etchant but processed into a tapered shape having a gentle inclination angle. For this purpose, it is preferable that the same etching liquid has a taper angle in the range of less than 20 to 70 °, or that the etching ratio of the upper conductive film is about 70 to 100 kPa / sec higher than that of the lower conductive film. Moreover, even when wiring is formed by a single film, it is preferable to have a taper angle in the range below 20-70 degrees.

이러한 과정에서, 본 발명의 실시예에 따른 배선용 합금으로 원자 백분율 0.01%∼20% 미만의 텅스텐과 나머지 몰리브덴 및 불가피한 불순물로 이루어진 몰리브덴 합금을 개발하였다. 여기에서, 텅스텐의 조성비는 원자 백분율 5%∼15%, 나아가 9%∼11%인 것이 바람직하다.In this process, a molybdenum alloy including tungsten having an atomic percentage of less than 0.01% to 20%, remaining molybdenum, and unavoidable impurities was developed as an alloy for wiring according to an embodiment of the present invention. Here, it is preferable that the composition ratio of tungsten is 5%-15% of atomic percentage, and also 9%-11%.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 몰리브덴-텅스텐 합금(MoW)의 특성을 도시한 그래프이다.1 to 3 are graphs showing the characteristics of the molybdenum-tungsten alloy (MoW) according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 몰리브덴-텅스텐 합금의 증착 특성을 도시한 것으로서, 가로축은 텅스텐 함유량을 원자 백분율로 나타낸 것이고 세로축은 단위 전력당 증착되는 두께를 나타낸 것이다.Figure 1 shows the deposition characteristics of the molybdenum-tungsten alloy according to an embodiment of the present invention, the horizontal axis represents the tungsten content in atomic percentage and the vertical axis represents the thickness deposited per unit power.

도 1에서 알 수 있듯이, 텅스텐의 함유량이 원자 백분율 20(atomic%) 이하인 경우 단위 전력당 증착되는 몰리브덴-텅스텐 합금막의 두께는 1.20∼1.40(Å/W)의 범위이다.As can be seen from FIG. 1, when the content of tungsten is 20 atomic percent or less, the thickness of the molybdenum-tungsten alloy film deposited per unit power ranges from 1.20 to 1.40 (kW / W).

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 몰리브덴-텅스텐 합금의 비저항 특성을 도시한 것으로서, 가로축은 텅스텐 함유량을 원자 백분율로 나타낸 것이고 세로축은 그에 따른 비저항을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the resistivity of the molybdenum-tungsten alloy according to an embodiment of the present invention, the horizontal axis represents the tungsten content in atomic percentage and the vertical axis represents the resistivity accordingly.

도 2에서 알 수 있듯이, 텅스텐(W)의 함유량에 따라 몰리브덴-텅스텐 합금의 비저항(R)은 12.0∼14.0(μΩcm)으로 나타났다. As can be seen in Figure 2, the specific resistance (R) of the molybdenum-tungsten alloy according to the content of tungsten (W) was 12.0 ~ 14.0 (μΩcm).

이와 같이, 원자 백분율 20% 이하의 텅스텐을 함유한 몰리브덴-텅스텐 합금은 15μΩcm 이하의 낮은 비저항을 가지므로 단일막으로 만들어 배선으로 사용해도 무방하지만, 패드용 물질로서의 성질을 가지고 있기 때문에, 알루미늄이나 그 합금 등의 상부에 적층되어 배선으로 사용될 수 있다. 특히, 표시 장치의 신호선, 이중에서도 액정 표시 장치의 게이트선 또는 데이터선으로 사용할 수 있다. As such, the molybdenum-tungsten alloy containing tungsten with an atomic percentage of 20% or less has a low resistivity of 15 μΩcm or less, so that it may be made of a single film and used as a wiring, but because of its properties as a pad material, aluminum or its It is laminated on top of an alloy or the like and can be used as a wiring. In particular, it can be used as a signal line of the display device, or a gate line or a data line of the liquid crystal display device.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 몰리브덴-텅스텐 합금의 식각비(etch rate) 특성을 도시한 것으로서, 가로축은 텅스텐 함유량을 원자 백분율로 나타낸 것이고 세로축은 알루미늄 식각액에 대하여 단위 시간당 식각되는 정도를 나타낸 것이다. Figure 3 shows the etching rate (etch rate) characteristics of the molybdenum-tungsten alloy according to an embodiment of the present invention, the horizontal axis represents the tungsten content in atomic percentage and the vertical axis shows the degree of etching per unit time for the aluminum etchant will be.

다시 말하면, 몰리브덴-텅스텐 합금 박막이 알루미늄 합금의 식각액(HNO3 : H3PO4 : CH3COOH : H2O)에 대하여 단위 시간당 식각되는 정도를 텅스텐(W)의 함유량에 따라 나타낸 것이다.In other words, the degree to which the molybdenum-tungsten alloy thin film is etched per unit time with respect to the etching liquid (HNO 3 : H 3 PO 4 : CH 3 COOH: H 2 O) of the aluminum alloy is indicated according to the content of tungsten (W).

도 3에서 알 수 있듯이, 텅스텐의 함유량이 0%인 경우에는 식각비가 250(Å/sec) 정도로 매우 크게 나타나지만 텅스텐의 함유량이 5%인 경우에는 식각비가 100(Å/sec) 정도로 나타난다. 그리고 텅스텐의 함유량이 15∼20% 사이에서는 50(Å/sec) 이하로 떨어짐을 알 수 있다.As can be seen in FIG. 3, when the tungsten content is 0%, the etch ratio is very large as about 250 (Å / sec), but when the tungsten content is 5%, the etch ratio is about 100 (Å / sec). And it turns out that content of tungsten falls to 50 (Pa / sec) or less between 15 and 20%.

한편, 비저항이 매우 낮은 알루미늄 또는 그 합금은 HNO3(8∼14%) : H3PO4 : CH3COOH : H2O로 이루어진 알루미늄 식각액에 대하여 40∼80(Å/sec) 정도의 식각비를 가지므로, 이 정도의 식각비보다 70∼100(Å/sec) 정도가 큰 식각비를 가지는 몰리브덴-텅스텐 합금막을 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막의 상부에 형성하면 우수한 이중막 배선을 얻을 수 있다.On the other hand, aluminum having very low resistivity or an alloy thereof has an etching ratio of about 40 to 80 (Å / sec) with respect to an aluminum etchant consisting of HNO 3 (8 to 14%): H 3 PO 4 : CH 3 COOH: H 2 O. Therefore, when the molybdenum-tungsten alloy film having an etching ratio of about 70 to 100 (Å / sec) is larger than the etching ratio of this level, an excellent double film wiring can be obtained.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 몰리브덴-텅스텐 합금막의 식각 프로파일을 도시한 도면이다.4 is a view illustrating an etching profile of a molybdenum-tungsten alloy film according to an embodiment of the present invention.

도 4는 몰리브덴 합금의 단일막을 알루미늄 합금의 식각액을 이용하여 식각한 프로파일을 나타낸 것으로, 완만한 프로파일이 형성됨을 알 수 있다.4 shows a profile obtained by etching a single film of molybdenum alloy using an etchant of an aluminum alloy, and it can be seen that a gentle profile is formed.

즉, 기판(1) 상부에 원자 백분율 10%의 텅스텐이 함유된 텅스텐-몰리브덴 합금막(2)을 3,000Å 정도의 두께로 증착한 다음, 알루미늄 합금 식각액을 이용하여 식각을 실시하면 20∼25。의 각을 가지는 완만한 프로파일이 형성되었다.That is, a tungsten-molybdenum alloy film 2 containing tungsten having an atomic percentage of 10% on the substrate 1 is deposited to a thickness of about 3,000 kPa, and then etched using an aluminum alloy etchant to produce 20 to 25 ° C. A gentle profile with an angle of was formed.

한편, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 텅스텐의 조성비를 조절하여 몰리브덴-텅스텐 합금막의 식각비를 100(Å/sec) 미만으로 낮출 수 있으므로 몰리브덴-텅스텐 합금으로 이루어진 단일막으로도 표시 장치용 특히, 액정 표시 장치의 게이트선 또는 데이터선으로 사용할 수 있다.On the other hand, as can be seen in Figure 3, by adjusting the composition ratio of tungsten to lower the etch ratio of the molybdenum-tungsten alloy film to less than 100 (Å / sec), even for a display device even with a single film made of molybdenum-tungsten alloy It can be used as a gate line or a data line of the liquid crystal display device.

도 5 내지 도 8은 알루미늄 합금과 몰리브덴-텅스텐 합금의 이중막을 알루미늄 합금의 식각액을 이용하여 식각한 경우 이중막 프로파일(profile)을 도시한 것이다. 기판(1) 상부에 알루미늄 또는 알루미늄 합금막(3)을 2,000Å 정도의 두께로 증착하고, 그 위에 몰리브덴-텅스텐 합금막(2)을 1,000Å 정도의 두께로 증착한 다음, 알루미늄 식각액을 이용하여 알루미늄 합금막(3) 및 몰리브덴-텅스텐 합금막(2)을 동시에 식각하였다.5 to 8 illustrate a double layer profile when a double layer of an aluminum alloy and a molybdenum-tungsten alloy are etched using an etchant of an aluminum alloy. An aluminum or aluminum alloy film 3 is deposited on the substrate 1 to a thickness of about 2,000 kPa, and the molybdenum-tungsten alloy film 2 is deposited to a thickness of about 1,000 kPa on the substrate 1, and then an aluminum etchant is used. The aluminum alloy film 3 and the molybdenum-tungsten alloy film 2 were simultaneously etched.

여기서, 알루미늄 합금은 알루미늄을 기본 물질로 하고, 여기에 Ti, Cr, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Pd, Hf, Ta, W 등의 전이 원소(transition metal) 또는 Nd, Gd, Dy, Er 등의 희토류 금속(rare earth metal) 중 2원소 또는 3원소가 결합된 합금으로서, 함유된 전이 원소 또는 희토류 금속은 원자 백분율 5% 이하이다. Here, the aluminum alloy is made of aluminum as a base material, and here transition metals such as Ti, Cr, Ni, Cu, Zr, Nb, Mo, Pd, Hf, Ta, W, or Nd, Gd, Dy, In rare earth metals such as Er, an alloy in which two or three elements are bonded, the contained transition element or rare earth metal has an atomic percentage of 5% or less.

또한, 식각액은 알루미늄 식각액(HNO3 : H3PO4 : CH3COOH : H2O)을 사용하였으며, 바람직하게는 질산이 8∼14% 정도 함유된 것이 좋다.In addition, the etchant used an aluminum etchant (HNO 3 : H 3 PO 4 : CH 3 COOH: H 2 O), preferably containing about 8 to 14% nitric acid.

도 5는 몰리브덴-텅스텐 합금막에서 텅스텐의 함유율이 5%인 경우로서 30∼40°의 프로파일을 나타내고 있고, 텅스텐의 함유율이 10%인 도 6의 경우에는 40~50°의 프로파일을 나타내고 있다. 텅스텐 함유율이 15%가 되면 도 7에서와 같이 프로파일이 80~90°가 되고, 텅스텐의 함유율이 20%가 되면 도 8에서와 같이 90°의 프로파일을 보여주고 있다.FIG. 5 shows a profile of 30 to 40 ° as the content of tungsten is 5% in the molybdenum-tungsten alloy film, and a profile of 40 to 50 ° in the case of FIG. 6 in which the content of tungsten is 10%. When the tungsten content is 15%, the profile becomes 80 to 90 ° as shown in FIG. 7, and when the tungsten content is 20%, the profile of 90 ° is shown as shown in FIG. 8.

또한, 본 발명의 실시예에서 알루미늄 합금과 몰리브덴-텅스텐 합금의 이중막을 알루미늄 식각액을 이용하여 식각하는 경우에는, 식각 후에 얼룩이 나타나지 않았다.In addition, in the embodiment of the present invention, when etching a double layer of aluminum alloy and molybdenum-tungsten alloy using an aluminum etching solution, stains did not appear after etching.

이와 같이, 알루미늄 합금과 원자 백분율 20% 이하의 텅스텐이 함유된 몰리브덴-텅스텐 합금으로 이루어진 이중막을 알루미늄 합금 식각액을 이용하여 식각하는 경우에, 30∼90°의 범위에서 테이퍼 각도가 형성된다. 또한, 도 6에서 보는 바와 같이, 텅스텐 함유량이 10%정도, 즉 9%∼11%인 경우에 가장 바람직한 테이퍼 각도(40∼50°)가 형성된다.As described above, when a double film made of an aluminum alloy and a molybdenum-tungsten alloy containing tungsten having an atomic percentage of 20% or less is etched using an aluminum alloy etching solution, a taper angle is formed in the range of 30 to 90 degrees. 6, the most preferable taper angle (40-50 degrees) is formed when tungsten content is about 10%, ie, 9%-11%.

그러면, 이러한 배선을 이용한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 대하여 상세히 설명한다.Next, the thin film transistor substrate for a liquid crystal display device using the wiring will be described in detail.

먼저, 도 9a, 도 9b 및 도 10을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 설명한다. 여기에서, 도 10은 도 9a에서 X-X'선의 단면도이다.First, a structure of a thin film transistor substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9A, 9B, and 10. Here, FIG. 10 is sectional drawing of the XX 'line | wire in FIG. 9A.

기판(100) 위에 게이트선(200) 및 그 분지인 게이트 전극(210), 그리고 게이트선(200)의 끝에 형성되어 있는 게이트 패드(220)로 이루어진 게이트 패턴이 형성되어 있다. 게이트 전극(210) 및 게이트 패드(220)는 각각 하층의 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막(211, 221)과 상층의 몰리브덴-텅스텐 합금막(212, 222)으로 이루어져 있으며, 게이트선(200) 역시 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막과 몰리브덴-텅스텐 합금막의 이중막으로 이루어져 있다. 여기에서 게이트 패드(220)는 외부로부터의 주사 신호를 게이트선(200)으로 전달한다.A gate pattern including a gate line 200, a branch of the gate electrode 210, and a gate pad 220 formed at an end of the gate line 200 is formed on the substrate 100. The gate electrode 210 and the gate pad 220 each consist of a lower aluminum film or an aluminum alloy film 211 and 221 and an upper molybdenum-tungsten alloy film 212 and 222. The gate line 200 is also made of aluminum. Or a double film of an aluminum alloy film and a molybdenum-tungsten alloy film. The gate pad 220 transmits a scan signal from the outside to the gate line 200.

게이트 패턴(200, 210, 220) 위에는 게이트 절연층(300)이 형성되어 있으며, 이 게이트 절연층(300)은 게이트 패드(220)의 상층인 몰리브덴-텅스텐 합금막(222)을 노출시키는 접촉 구멍(720)을 가지고 있다. 게이트 전극(210) 상부의 게이트 절연층(300) 위에는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)층(400) 및 n+ 불순물로 고농도로 도핑된 수소화된 비정질 실리콘층(510, 520)이 게이트 전극(210)을 중심으로 양쪽에 형성되어 있다.A gate insulating layer 300 is formed on the gate patterns 200, 210, and 220, and the gate insulating layer 300 has a contact hole exposing the molybdenum-tungsten alloy film 222, which is an upper layer of the gate pad 220. Have 720. On the gate insulating layer 300 on the gate electrode 210, a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) layer 400 and hydrogenated amorphous silicon layers 510 and 520 heavily doped with n + impurities are gate electrodes. It is formed on both sides about 210.

게이트 절연층(300) 위에는 또한 세로로 데이터선(600)이 형성되어 있고 그 한 쪽 끝에는 데이터 패드(630)가 형성되어 외부로부터의 화상 신호를 전달한다. 데이터선(600)의 분지인 소스 전극(610)이 한 쪽 도핑된 비정질 실리콘층(510) 위에 형성되어 있으며, 소스 전극(610)의 맞은 편에 위치한 도핑된 비정질 실리콘층(520) 위에는 드레인 전극(620)이 형성되어 있다. 여기서, 데이터선(600), 소스 및 드레인 전극(610, 620), 데이터 패드(630)를 포함하는 데이터 패턴은 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막으로 이루어져 있다. 한편, 도 9b에서는 게이트 패드(220) 부근의 게이트 절연층(300) 위에는 게이트 보조 패드부(640)가 추가로 형성되어 있다. A data line 600 is also vertically formed on the gate insulating layer 300, and a data pad 630 is formed at one end thereof to transmit an image signal from the outside. A source electrode 610, which is a branch of the data line 600, is formed on one doped amorphous silicon layer 510, and a drain electrode is disposed on the doped amorphous silicon layer 520 opposite to the source electrode 610. 620 is formed. The data pattern including the data line 600, the source and drain electrodes 610 and 620, and the data pad 630 may be formed of a molybdenum film or a molybdenum-tungsten alloy film. Meanwhile, in FIG. 9B, a gate auxiliary pad part 640 is further formed on the gate insulating layer 300 near the gate pad 220.

데이터 패턴(600, 610, 620, 630) 및 이 데이터 패턴으로 가려지지 않은 비정질 실리콘층(500) 위에는 보호막(700)이 형성되어 있으며, 이 보호막(700)에는 게이트 패드(220)의 상층 몰리브덴-텅스텐 합금막(222), 드레인 전극(620) 및 데이터 패드(630)를 노출시키는 접촉 구멍(720, 710, 730)이 각각 형성되어 있다. 한편, 도 9b에서는 게이트 보조 패드부(640) 상부에 보호막(700)의 접촉 구멍(740)이 형성되어 있다. A passivation layer 700 is formed on the data patterns 600, 610, 620, and 630 and the amorphous silicon layer 500 that is not covered by the data pattern, and the passivation layer 700 includes the upper molybdenum layer of the gate pad 220. Contact holes 720, 710, and 730 exposing the tungsten alloy film 222, the drain electrode 620, and the data pad 630 are formed, respectively. In FIG. 9B, a contact hole 740 of the passivation layer 700 is formed on the gate auxiliary pad part 640.

마지막으로, 보호막(700) 위에는 접촉 구멍(710)을 통하여 드레인 전극(620)과 연결되어 있으며 ITO로 만들어진 화소 전극(800)이 형성되어 있으며, 접촉 구멍(720)을 통하여 노출된 게이트 패드(220)와 접속되어 외부로부터의 신호를 게이트선(200)에 전달하는 게이트 패드용 ITO 전극(810), 접촉 구멍(730)을 통하여 데이터 패드(630)와 접속되어 외부로부터의 신호를 데이터선(600)에 전달하는 데이터 패드용 ITO 전극(820)이 형성되어 있다. 한편, 도 9b에서 게이트 패드용 ITO 전극(810)은 게이트 보조 패드부(640)까지 연장되어 접촉 구멍(740)을 통하여 연결되어 있다.Lastly, the passivation layer 700 is connected to the drain electrode 620 through the contact hole 710, and the pixel electrode 800 made of ITO is formed, and the gate pad 220 exposed through the contact hole 720 is formed. ) Is connected to the data pad 630 through the ITO electrode 810 for the gate pad and the contact hole 730 to transmit a signal from the outside to the gate line 200, and transmits a signal from the outside to the data line 600. A data pad ITO electrode 820 is formed. Meanwhile, in FIG. 9B, the gate pad ITO electrode 810 extends to the gate auxiliary pad part 640 and is connected through the contact hole 740.

도 9a 및 도 9b에서 보는 바와 같이, 외부로부터의 신호가 실질적으로 직접인가되어 패드가 되는 부분은 게이트 패드용 ITO 전극(810)과 데이터 패드용 ITO 전극(820)이다.As shown in FIGS. 9A and 9B, portions of the gate pad ITO electrode 810 and data pad ITO electrode 820 are substantially directly applied to the pad.

그러면, 도 9 및 도 10에 도시한 구조의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에 대하여 도 11a 내지 도 11d를 참고로 하여 설명한다. 본 실시예에서 제시하는 제조 방법은 5장의 마스크를 이용한 제조 방법이다.Next, a method of manufacturing the thin film transistor substrate having the structure shown in FIGS. 9 and 10 will be described with reference to FIGS. 11A to 11D. The manufacturing method proposed in this embodiment is a manufacturing method using five masks.

도 11a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(100) 위에 두께 1500~2000Å 정도의 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막과 두께 400~600Å 정도의 몰리브덴-텅스텐 합금막을 차례로 적층하고 제1 마스크를 이용하여 사진 식각하여 게이트선(200), 게이트 전극(210) 및 게이트 패드(220)를 포함하며 이중막으로 이루어진 게이트 패턴을 형성한다. 즉, 도 11a에 도시한 것처럼, 게이트 전극(210)은 아래의 알루미늄 또는 알루미늄 합금막(211)과 위의 몰리브덴-텅스텐 합금막(212)으로, 게이트 패드(220)는 아래의 알루미늄 또는 알루미늄 합금막(221)과 위의 몰리브덴-텅스텐 합금막(222)으로 이루어지며, 도 11a에 도시하지는 않았지만, 게이트선(210) 역시 이중막으로 이루어진다.As shown in FIG. 11A, an aluminum film or an aluminum alloy film having a thickness of about 1500 to 2000 microns and a molybdenum-tungsten alloy film having a thickness of about 400 to 600 micrometers are sequentially stacked on the transparent insulating substrate 100, and a photolithography is performed using a first mask. As a result, a gate pattern including the gate line 200, the gate electrode 210, and the gate pad 220 is formed. That is, as shown in FIG. 11A, the gate electrode 210 is an aluminum or aluminum alloy film 211 below and a molybdenum-tungsten alloy film 212 above, and the gate pad 220 is an aluminum or aluminum alloy below. The film 221 and the molybdenum-tungsten alloy film 222 thereon, although not shown in Figure 11a, the gate line 210 is also made of a double film.

여기에서, 몰리브덴-텅스텐 합금막은 원자 백분율 0.01 % 이상 20 % 미만의 텅스텐(W)과 나머지 몰리브덴(Mo)으로 이루어져 있으며, 텅스텐의 함유율은 원자 백분율 9∼11%인 것이 바람직하다. 알루미늄 합금막은 알루미늄과 5% 이하의 희토류 금속 또는 전이 금속으로 이루어져 있다. 또한, 알루미늄 식각액, 예를 들면, CH3COOH/HNO3/H3PO4/H2O 등을 사용하며 HNO3의 함량은 8∼14% 범위에서 함유된 것이 바람직하다.Here, the molybdenum-tungsten alloy film is composed of tungsten (W) having an atomic percentage of 0.01% or more and less than 20% and the remaining molybdenum (Mo), and the content of tungsten is preferably 9-11% of the atomic percentage. The aluminum alloy film is made of aluminum and rare earth metal or transition metal of 5% or less. In addition, an aluminum etchant, for example, CH 3 COOH / HNO 3 / H 3 PO 4 / H 2 O and the like is used, the content of HNO 3 is preferably contained in the range of 8-14%.

또한, 게이트 패턴은 알루미늄, 알루미늄 합금 및 텅스텐-몰리브덴 합금 중 하나의 물질을 증착하여 단일막으로 형성할 수도 있다. Further, the gate pattern may be formed as a single film by depositing one of aluminum, aluminum alloy, and tungsten-molybdenum alloy.

도 11b에 도시한 바와 같이, 질화규소막으로 이루어진 게이트 절연층(300), 수소화된 비정질 실리콘층(400) 및 N형의 불순물로 고농도로 도핑된 수소화된 비정질 실리콘층(500)을 각각 두께 3000~5000Å,2000~2500Å, 500~700Å 정도로 차례로 적층한 후, 도핑된 비정질 실리콘층(500) 및 비정질 실리콘층(400)을 제2 마스크를 이용하여 사진 식각한다.As shown in FIG. 11B, the gate insulating layer 300 made of a silicon nitride film, the hydrogenated amorphous silicon layer 400, and the hydrogenated amorphous silicon layer 500 doped with a high concentration of N-type impurities are respectively 3,000 to 3000 thick. After stacking in order of about 5000 Å, 2000 2 2500 Å, 500 Å Å to 700 Å, the doped amorphous silicon layer 500 and the amorphous silicon layer 400 are photo-etched using a second mask.

도 11c에 도시한 바와 같이, 원자 백분율 0.01% 이상 20% 미만의 텅스텐을 포함하는 몰리브덴-텅스텐 합금막을 3000~5000Å 정도의 두께로 적층한 후, 제3 마스크를 이용하여 습식 식각하여 데이터선(600), 소스 전극(610) 및 드레인 전극(620) 및 데이터 패드(630)를 포함하는 데이터 패턴을 형성한다. As shown in FIG. 11C, after a molybdenum-tungsten alloy film including tungsten having an atomic percentage of 0.01% or more but less than 20% is laminated to a thickness of about 3000 to 5000 kPa, the wafer is wet-etched using a third mask to form a data line 600. ), A data pattern including a source electrode 610, a drain electrode 620, and a data pad 630 is formed.

데이터 패턴은 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 중 하나의 단일막 또는 이들을 조합한 이중막으로 형성할 수도 있다. 또한 저항을 낮추기 위하여 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막을 추가할 수도 있다The data pattern may be formed of a single film of one of chromium, molybdenum or molybdenum alloy, or a double film combining these. In addition, an aluminum film or an aluminum alloy film may be added to lower the resistance.

이어 데이터 패턴(600, 610, 620, 630)을 마스크로 삼아 노출된 도핑된 비정질 실리콘층(500)을 플라스마 건식 식각하여 게이트 전극(210)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양 도핑된 비정질 실리콘층(510, 520) 사이의 비정질 실리콘층(400)을 노출시킨다.Subsequently, the exposed doped amorphous silicon layer 500 is plasma dry etched using the data patterns 600, 610, 620, and 630 as a mask to separate both sides of the gate electrode 210, while the positively doped amorphous silicon is formed. Expose the amorphous silicon layer 400 between layers 510 and 520.

도 11d에 도시한 바와 같이, 질화 실리콘(SiNX)으로 2000~4000Å 정도의 두께로 보호막(700)을 적층한 후 제4 마스크를 이용하여 게이트 절연층(300)과 함께 사진 식각하여, 게이트 패드(220)의 상층 몰리브덴-텅스텐 합금막(222), 드레인 전극(620) 및 데이터 패드(630)를 노출시키는 접촉 구멍(720, 710, 730)을 형성한다.As shown in FIG. 11D, after the protective film 700 is laminated with silicon nitride (SiN X ) to a thickness of about 2000 to 4000 μs, the gate pad is photographed together with the gate insulating layer 300 by using a fourth mask. Contact holes 720, 710, and 730 exposing the upper molybdenum-tungsten alloy film 222, the drain electrode 620, and the data pad 630 of 220 are formed.

여기서, 데이트 패턴을 형성할 때 게이트 보조 패드부(640)를 추가로 형성하고, 보호막(700)의 접촉 구멍(740)을 추가로 형성하여 9b와 같은 구조로 형성할 수 있다. Here, the gate auxiliary pad part 640 may be additionally formed when the date pattern is formed, and the contact hole 740 of the passivation layer 700 may be additionally formed to have a structure such as 9b.

접촉 구멍을 형성하는 과정을 상세히 설명한다.The process of forming the contact hole will be described in detail.

제4 마스크를 이용하는 사진 공정에서는 접촉 구멍(720, 710,730, 740)에 대응하는 위치에 개구부를 가지는 포토 레지스트를 보호막(700)의 상부에 형성하고, 이를 마스크로 하여 플라스마 건식 식각 방법으로 보호막(700) 및 게이트 절연층(300)의 질화실리콘막을 식각한다. In the photolithography process using the fourth mask, a photoresist having an opening at a position corresponding to the contact holes 720, 710, 730, and 740 is formed on the upper portion of the protective film 700, and the protective film 700 is formed by a plasma dry etching method using the mask as a mask. ) And the silicon nitride film of the gate insulating layer 300 is etched.

그런데 접촉 구멍(720, 710, 730, 740)의 테두리 경사를 완만하게 만들기 위해서는 보호막(700) 및 게이트 절연층(300)뿐 아니라 이를 덮고 있는 포토 레지스트(900)도 식각되어야 한다. 이를 위해서 플라스마 건식 식각 방법에서는 산소(O2)량을 증가시키거나 고주파 전원에서 SF6+HCl(+He) 또는 SF6+Cl2(+He)를 사용할 수 있다. 그러나 보호막(700) 및 게이트 절연층(300)의 질화실리콘과 포토 레지스트(900)에 대하여 2,500~3,000Å/min 정도의 식각비를 가지는 SF6+HCl(+He) 또는 SF6+Cl2(+He)를 사용하는 경우에, 이 가스는 질화실리콘막 하부의 게이트 패드(220) 및 데이트 패턴(620, 630, 640)의 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막에 대하여 2,000Å/min 정도의 식각비를 가지므로 선택적인 식각이 어려워 드러나는 질화실리콘막뿐 아니라 그 하부의 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막도 식각되기 쉽다.However, in order to smooth the edge inclination of the contact holes 720, 710, 730, and 740, not only the passivation layer 700 and the gate insulating layer 300, but also the photoresist 900 covering them must be etched. To this end, the plasma dry etching method may increase the amount of oxygen (O 2 ) or use SF 6 + HCl (+ He) or SF 6 + Cl 2 (+ He) in a high frequency power source. However, SF 6 + HCl (+ He) or SF 6 + Cl 2 (etching ratio of about 2,500 to 3,000 Å / min with respect to the silicon nitride and the photoresist 900 of the passivation layer 700 and the gate insulating layer 300 is formed. + He), this gas is etched at about 2,000 mW / min with respect to the molybdenum film or the molybdenum-tungsten alloy film of the gate pad 220 and the date patterns 620, 630, and 640 under the silicon nitride film. Because of the ratio, not only the silicon nitride film which is difficult to selectively etch, but also the molybdenum film or molybdenum-tungsten alloy film beneath it is easy to be etched.

특히, 식각되는 막의 두께 차이로 인하여 접촉 구멍(710, 730, 740) 하부의 몰리브덴-텅스텐 합금막이 심하게 과도 식각(over etching)된다. 즉, 게이트 패드(220)의 상부에는 게이트 절연층(300)과 보호막(900)이 있으나 데이터 패턴(620, 630, 640)의 상부에는 보호막(900)만이 있기 때문에 데이터 패턴(620, 630, 640)의 몰리브덴-텅스텐 합금막이 먼저 노출되어 식각된다.In particular, the molybdenum-tungsten alloy film under the contact holes 710, 730, and 740 is severely over-etched due to the difference in thickness of the film to be etched. That is, since the gate insulating layer 300 and the passivation layer 900 are disposed on the gate pad 220, only the passivation layer 900 is disposed on the data patterns 620, 630, and 640. The molybdenum-tungsten alloy film of) is first exposed and etched.

이를 해결하기 위해서는 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막이 식각되지 않는 조건을 적용해야 하며, 이를 위해서는 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막에 대하여 400Å/min 이하의 식각비를 가지는 건식 식각용 가스인 CF4+O2를 사용할 수 있다. 그런데, CF4+O2에 대한 포토 레지스트(900)의 식각비는 1,000Å/min 이하이고, 질화실리콘막의 식각비는 6,000~10,000Å/min이므로 시간이 경과됨에 따라 포토 레지스트(900)의 하부에서 질화실리콘막의 측면부가 식각되는 양이 증가하여 언더 컷이 발생하고 이는 질화실리콘의 식각 프로파일이 나빠진다.To solve this problem, a condition in which the molybdenum film or the molybdenum-tungsten alloy film is not etched must be applied. For this purpose, CF 4 +, a dry etching gas having an etching ratio of 400 μm / min or less with respect to the molybdenum film or molybdenum-tungsten alloy film O 2 can be used. However, since the etching ratio of the photoresist 900 to CF 4 + O 2 is 1,000 μs / min or less, and the etching ratio of the silicon nitride film is 6,000 to 10,000 μs / min, the lower portion of the photoresist 900 with time passes. In this case, the amount of etched side surfaces of the silicon nitride film increases, resulting in undercut, which degrades the silicon nitride etching profile.

CF4+O2만으로 식각하더라도 식각 시간을 줄여감으로써 식각 프로파일을 개선할 수 있다. 이때, CF4와 O2의 비율은 10:4 이하로 하는 것이 바람직하다.Even etching with CF 4 + O 2 alone can improve the etching profile by reducing the etching time. At this time, the ratio of CF 4 and O 2 is preferably set to 10: 4 or less.

또한, 이를 보다 개선하기 위한 방법으로 두 단계 또는 세 단계의 식각을 행하는 것을 고려할 수 있다.In addition, it may be considered to perform two or three steps of etching as a way to further improve this.

도 12a 내지 12b 및 도 13a 내지 13b는 2차례의 식각 공정을 실시한 경우이고 도 14a 내지 14c 및 도 15a 내지 15c와 도 16a 내지 16c 및 도 17a 내지 17c는 세 단계의 식각 공정을 실시한 경우이다.12A to 12B and 13A to 13B show two etching processes, and FIGS. 14A to 14C, 15A to 15C, and 16A to 16C and 17A to 17C show three etching processes.

도 12a 내지 12b, 도 14a 내지 14c 및 도 16a 내지 16c는 게이트 패드(220)를 덮는 보호막(700) 및 게이트 절연층(300)을 식각하여 접촉 구멍(710, 730, 740)을 형성하는 공정을 도시한 단면도이고, 도 13a 내지 13b, 도 15a 내지 15c 및 도 17a 내지 17c는 데이터 패턴(620, 630, 640)을 덮는 보호막(700)을 식각하여 접촉 구멍(720)을 형성하는 공정을 도시한 단면도이다.12A through 12B, 14A through 14C, and 16A through 16C illustrate a process of forming the contact holes 710, 730, and 740 by etching the passivation layer 700 and the gate insulating layer 300 covering the gate pad 220. 13A through 13B, 15A through 15C, and 17A through 17C illustrate a process of forming a contact hole 720 by etching a protective film 700 covering the data patterns 620, 630, and 640. It is a cross section.

먼저, 좋은 식각 프로파일을 형성하기 위해 포토 레지스트(900)와 보호막(700) 및 게이트 절연층(300)의 질화실리콘막의 식각 선택비가 약 1 : 1.5인 식각용 가스를 사용하여 데이터 패턴(620, 630, 640)의 몰리브덴-텅스텐 합금막이 노출될 때까지 식각한다 (도 12a 및 도 13a 참조). 이러한 식각용 가스는 앞서 언급한 SF6+HCl(+He) 또는 SF6+Cl2(+He)가 바람직하다. 이때, 데이터 패턴(620, 630, 640)의 몰리브덴-텅스텐 합금막도 SF6+HCl 또는 SF6+Cl2에 대하여 2,000Å/min 정도의 식각비를 가지므로 일부가 식각될 수 있다. 이렇게 하면, 접촉 구멍(710, 720, 730, 740)의 테두리 경사각은 30~80° 정도가 된다.First, in order to form a good etching profile, the data patterns 620 and 630 using an etching gas having an etching selectivity of about 1: 1.5 of the photoresist 900, the passivation layer 700, and the silicon nitride layer of the gate insulating layer 300. , 640, until the molybdenum-tungsten alloy film is exposed (see FIGS. 12A and 13A). The etching gas is preferably SF 6 + HCl (+ He) or SF 6 + Cl 2 (+ He). In this case, since the molybdenum-tungsten alloy film of the data patterns 620, 630, and 640 also has an etching ratio of about 2,000 mW / min with respect to SF 6 + HCl or SF 6 + Cl 2 , some portions may be etched. In this way, the edge inclination angles of the contact holes 710, 720, 730, and 740 are about 30 to 80 degrees.

다음, 도 12b 및 도 13b에서 보는 바와 같이, 포토 레지스터는 다소 식각이 되지 않더라도 질화실리콘막과 몰리브덴-텅스텐 합금막의 식각 선택비가 약 15 : 1 이상인 기체 조건을 적용하여 접촉 구멍을 완성한다. 이러한 기체의 예로는 앞서 언급한 CF4+O2를 들 수 있다.Next, as shown in FIGS. 12B and 13B, the photoresist completes the contact hole by applying a gas condition in which the etching selectivity of the silicon nitride film and the molybdenum-tungsten alloy film is not less than about 15: 1. Examples of such gases include the aforementioned CF 4 + O 2 .

다음, 세 단계로 접촉 구멍을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 세 단계로 형성하는 방법에서는, 도중에 고분자막을 전면에 형성하는 과정을 거치는데 여기에서는 다음과 같은 두 가지 방법이 가능하다.Next, a method of forming a contact hole in three steps will be described. In the three-step method, the polymer film is formed on the entire surface in the middle. Here, two methods are possible.

첫 번째 방법에서는 접촉 구멍의 테두리 경사를 완만하게 하기 위하여, 우선, 도 14a 및 도 15a에서 보는 바와 같이, SF6+HCl(+He) 또는 SF6+Cl2(+He)의 가스를 이용하여 포토 레지스트(900)와 질화실리콘막(700, 300)을 차례로 식각한다. 이때, 식각 공정은 데이터 패턴(620, 630, 640)의 몰리브덴-텅스텐 합금막 일부가 식각될 때까지 실시한다. 몰리브덴-텅스텐 합금막의 일부가 식각될 때까지 식각 공정을 실시하는 이유는 게이트 패드(220)의 상부에 잔류하는 게이트 절연층(300)의 두께를 최소화하여 세 번째 단계에서 게이트 절연층(300)을 식각을 위해 적용하는 시간을 최소화하기 위한 것이다.In the first method, in order to smooth the edge slope of the contact hole, first, as shown in FIGS. 14A and 15A, a gas of SF 6 + HCl (+ He) or SF 6 + Cl 2 (+ He) is used. The photoresist 900 and the silicon nitride films 700 and 300 are sequentially etched. In this case, the etching process is performed until a part of the molybdenum-tungsten alloy film of the data patterns 620, 630, and 640 is etched. The reason why the etching process is performed until a part of the molybdenum-tungsten alloy film is etched is performed by minimizing the thickness of the gate insulating layer 300 remaining on the gate pad 220. This is to minimize the time to apply for etching.

다음, 2단계에서는 도 14b 및 도 15b에서 보는 바와 같이, 사불화탄소(CF4)와 수소(H2) 또는 염화수소(HCl)를 혼합한 가스를 플라스마 상태에서 반응시켜 기판(100)의 상부에 고분자(polymer)막(1000)을 형성한다. 이러한 고분자막(1000)은 건식 식각을 실시하는 경우에 보호막(700) 및 게이트 절연층(300)이 측면부로 식각되는 것을 지연시키는 역할을 하게 된다. 즉, 건식 식각은 플라스마 상태에서 생성되는 이온들의 충돌에 의해 이루어지는데, 이온들의 충돌에 정면으로 노출되지 않는 측면부에서는 보호막(700) 및 게이트 절연층(300)이 식각되는 속도가 지연된다.Next, in the second step, as shown in FIGS. 14B and 15B, a gas mixed with carbon tetrafluoride (CF 4 ) and hydrogen (H 2 ) or hydrogen chloride (HCl) is reacted in a plasma state to polymerize the upper portion of the substrate 100. A polymer film 1000 is formed. The polymer film 1000 serves to delay the etching of the passivation layer 700 and the gate insulating layer 300 to the side part when the dry etching is performed. That is, dry etching is performed by the collision of ions generated in the plasma state, and the speed at which the passivation layer 700 and the gate insulating layer 300 are etched is delayed at the side portion that is not exposed to the collision of the ions.

이어, 3단계에서는 도 14c 및 도 15c에서 보는 바와 같이, 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막(620, 630, 640)과 질화실리콘막(300, 700)과의 식각 선택비가 1 : 15 이상의 높은 조건을 가지는 건식 식각용 가스 조건을 적용하여 질화실리콘막(300, 700)을 식각하여 접촉 구멍을 완성한다. 이때, 사용하는 기체로는 CF4+O2가 적절하며, 이 기체의 몰리브덴-텅스텐 합금막의 식각비는 300Å/min 정도이므로 게이트 패드(220)가 노출될 때까지 식각하더라도 데이트 패턴(620, 630, 640)의 몰리브덴-텅스텐 합금막은 미세한 정도만 식각된다. 또한 폴리머(1000)가 형성되어 있기 때문에 게이트 패드(220) 상부의 게이트 절연층(300)의 평면부에 비해 게이트 절연층(300) 및 보호막(700)의 측면부의 식각 속도가 지연되기 때문에 접촉 구멍(710, 720, 730, 740)을 가지는 게이트 절연층(300) 및 보호막(700)의 측면부는 완만한 경사각을 가지는 프로파일이 형성된다.Subsequently, in the third step, as shown in FIGS. 14C and 15C, the etching selectivity between the molybdenum film or the molybdenum-tungsten alloy film 620, 630, and 640 and the silicon nitride films 300 and 700 is 1: 15 or higher. The silicon nitride films 300 and 700 are etched by applying dry etching gas conditions to complete contact holes. At this time, CF 4 + O 2 is suitable as a gas to be used, and since the etching ratio of the molybdenum-tungsten alloy film of the gas is about 300 mW / min, even when the gate pad 220 is exposed, the date patterns 620 and 630 are used. 640, the molybdenum-tungsten alloy film is only etched to a minute extent. In addition, since the polymer 1000 is formed, the etching holes of the side surfaces of the gate insulating layer 300 and the passivation layer 700 are delayed compared to the planar portion of the gate insulating layer 300 on the gate pad 220. Side surfaces of the gate insulating layer 300 and the passivation layer 700 having 710, 720, 730, and 740 are formed to have a gentle inclination angle.

여기서, 보호막(4000)과 게이트 절연층(3000)의 식각비가 CF4+O2 조건에서 다르게 나타날 수 있는데 이는 동일한 질화실리콘이라도 형성하는 과정에서 막의 특성을 다르게 형성할 수 있기 때문이다.Here, the etching ratio of the passivation layer 4000 and the gate insulating layer 3000 may be different under the condition of CF 4 + O 2 because the characteristics of the film may be different in the process of forming the same silicon nitride.

두 번째 방법으로는, 몰리브덴막 또는 몰리브덴-텅스텐 합금막과 질화실리콘막과의 식각 선택비가 1 : 15 이상으로 높은 조건을 가지는 플라스마 건식 식각을 실시하는 중에 고분자막을 형성하는 단계를 추가하여 3차례 공정을 실시하는 방법이다.In the second method, a polymer film is formed during the plasma dry etching process in which the etching selectivity of the molybdenum film or the molybdenum-tungsten alloy film and the silicon nitride film is higher than 1:15. How to do it.

우선, 16a 및 도 17a에서 보는 바와 같이, CF4+O2 가스를 이용하여 게이트 패드(220) 상부에서는 보호막(700) 및 게이트 절연층(300) 일부, 데이터 패턴(620, 630, 640) 상부에서는 데이터 패턴(620, 630, 640)의 몰리브덴-텅스텐 합금막이 노출될 때까지 식각하여 접촉 구멍(710, 730, 740)을 형성한다. 여기서, CF4+O2 가스는 보호막(700)의 질화실리콘막과 몰리브덴-텅스텐 합금막에 대한 식각 선택비가 15 이상으로 나타나기 때문에 데이터 패턴(620, 630, 640)이 노출될 때까지 식각할 수 있다.First, as shown in FIGS. 16A and 17A, a portion of the passivation layer 700 and the gate insulating layer 300 and the data patterns 620, 630, and 640 are formed on the gate pad 220 by using CF 4 + O 2 gas. In some embodiments, the contact holes 710, 730, and 740 are formed by etching until the molybdenum-tungsten alloy film of the data patterns 620, 630, and 640 is exposed. The CF 4 + O 2 gas may be etched until the data patterns 620, 630, and 640 are exposed because the etching selectivity of the silicon nitride film and the molybdenum-tungsten alloy film of the protective film 700 is 15 or more. have.

이어, 2단계에서는 앞에서 설명한 방법과 동일하게 사불화탄소(CF4)와 수소(H2) 또는 염화수소(HCl)를 혼합한 가스를 플라스마 상태에서 반응시켜 기판(100)의 상부에 고분자(polymer)막(1000)을 형성한다(도 16b 및 도 17b 참조). 이러한 고분자막(1000)은 앞에서와 마찬가지로 질화실리콘막(700, 300)이 측면으로 식각되는 것을 지연시키는 역할을 한다. 또한, 포토 레지스터(900)는 이온들이 측면부로 향하는 것을 방해하기 때문에 측면부의 식각이 지연되는 효과를 높인다.Subsequently, in step 2 , a polymer film is formed on the substrate 100 by reacting a gas containing carbon tetrafluoride (CF 4 ) with hydrogen (H 2 ) or hydrogen chloride (HCl) in a plasma state in the same manner as described above. 1000 is formed (see FIGS. 16B and 17B). The polymer film 1000 serves to delay the silicon nitride films 700 and 300 from being laterally etched as described above. In addition, the photoresist 900 increases the effect that the etching of the side portion is delayed because the ions interfere with the side portion.

이어, 3단계는 제1 단계와 동일하게 실시하여 접촉 구멍을 완성한다 (도 16c 및 도 17c 참조).Subsequently, step 3 is performed in the same manner as the first step to complete the contact hole (see FIGS. 16C and 17C).

이러한 두 번째 방법은 첫 번째 방법과 세 번에 걸쳐 접촉 구멍을 형성하는 방법으로는 동일하지만 두 번째 방법에서는 건식 식각용 가스를 하나로 하여 적용 조건이 단순하다. This second method is the same as the method of forming contact holes three times in the first method, but in the second method, the application conditions are simple using a single gas for dry etching.

또한, 첫 번째 방법에서는 SF6+HCl(+He) 또는 SF6+Cl2(+He)의 가스를 이용하여 1단계 식각 공정에서 포토 레지스터(900)와 질화실리콘막(700, 300)이 동시에 식각하기 때문에 3단계 식각 공정에서 보호막(700)의 측면부에 형성된 고분자막(1000)이 건식 식각 조건에 직접 노출되어 보호막(700)의 측면부가 식각되는 것을 지연시키는 효과가 약하다. 그러나, 제1단계 식각 공정에서 CF4+O2 가스로 식각하는 경우에 이와 달라진다. 즉, CF4+O2 가스는 포토 레지스트(900)에 대하여 1,000Å/min 이하의 식각비를 가지므로 도 17a에서 보는 바와 같이 보호막(700)은 포토 레지스트(900)의 하부에서 언더 컷이 발생한다. 이에 따라, 도 17c에서 보는 바와 같이 제3단계 공정에서 CF4+O2 가스를 이용하여 질화실리콘막을 식각할 때 포토 레지스트(900)는 보호막(700)의 측면부에 형성된 폴리머(1000)가 식각 가스에 직접 노출되는 것을 방지한다. 그러므로 두 번째 방법에서 포토 레지스트(900)는 보호막(700)의 측면부가 식각되는 것을 방지하는 효과를 높일 수 있다.In addition, in the first method, the photoresist 900 and the silicon nitride films 700 and 300 are simultaneously used in a one-step etching process using a gas of SF 6 + HCl (+ He) or SF 6 + Cl 2 (+ He). Because of etching, the polymer film 1000 formed on the side surface of the passivation layer 700 is directly exposed to the dry etching condition in the three-step etching process, thereby delaying the side surface portion of the passivation layer 700 from being etched. However, this is different when etching with CF 4 + O 2 gas in the first step etching process. That is, since the CF 4 + O 2 gas has an etching ratio of 1,000 μs / min or less with respect to the photoresist 900, as shown in FIG. 17A, the protective film 700 generates an undercut under the photoresist 900. do. Accordingly, as shown in FIG. 17C, when the silicon nitride film is etched using CF 4 + O 2 gas in the third step, the photoresist 900 may have the polymer 1000 formed on the side surface of the protective film 700. Prevent direct exposure to Therefore, in the second method, the photoresist 900 may increase the effect of preventing side surfaces of the passivation layer 700 from being etched.

앞에서 언급한 플라스마 식각 방법에서, 몰리브덴-텅스텐 합금막이 식각되는 것을 최대한 방지하기 위해 CF4와 O2의 비율은 10:4 이하로 하는 것이 바람직하다.In the above-mentioned plasma etching method, in order to prevent the molybdenum-tungsten alloy film from being etched as much as possible, the ratio of CF 4 and O 2 is preferably 10: 4 or less.

또한, CF4와 O2의 비율을 10:4 이하인 경우에는 한 번의 단계로 접촉 구멍(710, 720, 730, 740)들을 동시에 형성하는 것도 가능하다.In addition, when the ratio of CF 4 and O 2 is 10: 4 or less, it is possible to simultaneously form the contact holes 710, 720, 730, and 740 in one step.

이러한 방법은 반도체 장치의 제조 방법에서 절연막의 두께가 달라 두께가 얇은 쪽의 접촉 구멍 아래의 금속막이 식각되는 것을 방지하고, 절연막의 측면을 완만한 경사각으로 식각하기 위한 공정에서는 모두 가능하다.Such a method can be used in a process for preventing the etching of the metal film under the contact hole of the thinner side with different thickness of the insulating film in the method of manufacturing a semiconductor device, and for etching the side surface of the insulating film with a gentle inclination angle.

즉, 제1 금속막, 제1 절연막, 제2 금속막, 제2 절연막이 연속으로 형성되어 있는 구조에서 제2 절연막 하부의 제2 금속막을 노출시키는 제1 접촉 구멍과 제2 및 제1 절연막 하부의 제1 금속막을 노출시키는 제2 접촉 구멍을 동시에 형성할 때 적용할 수 있다.That is, in the structure in which the first metal film, the first insulating film, the second metal film, and the second insulating film are continuously formed, the first contact hole and the lower portion of the second and first insulating films exposing the second metal film below the second insulating film. It is applicable when simultaneously forming a second contact hole for exposing the first metal film of the film.

즉, 포토 레지스트와 절연막에 대하여 식각 선택비 1 : 1 내지 1 : 1.5인 식각 조건으로 절연막의 측면부를 경사지도록 식각하고, 절연막과 금속막의 식각 선택비가 15 : 1 이상인 식각 조건으로 접촉 구멍을 완성하고 고분자막을 형성하는 공정을 추가하여 절연막이 측면으로 식각되는 것을 방지한다.That is, the side surface of the insulating film is etched to be inclined with respect to the photoresist and the insulating film under the etching conditions of the etching selectivity of 1: 1 to 1: 1.5, and the contact hole is completed under the etching condition of the etching selectivity between the insulating film and the metal film of 15: 1 or more. A process of forming a polymer film is added to prevent the insulating film from being etched laterally.

한편, 데이터 패드(630)를 이중막으로 형성하고, 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막을 상부막으로 형성하는 경우에는 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막을 제거하도록 한다. On the other hand, when the data pad 630 is formed as a double film and the aluminum film or the aluminum alloy film is formed as an upper film, the aluminum film or the aluminum alloy film is removed.

마지막으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 두께 400~500Å로 ITO를 적층하고 제5 마스크를 이용하여 건식 식각하여, 접촉 구멍(710, 730)을 통하여 각각 드레인 전극(620) 및 데이터 패드(630)와 접속되는 화소 전극(800) 및 데이터 패드용 ITO 전극(820), 그리고 접촉 구멍(720)을 통하여 게이트 패드(220)와 접속되는 게이트 패드용 ITO 전극(810)으로 이루어지는 ITO 패턴을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 10, ITO is laminated to a thickness of 400 to 500 kPa and dry-etched using a fifth mask, and the drain electrode 620 and the data pad 630 through the contact holes 710 and 730, respectively. ) And an ITO pattern comprising a pixel electrode 800 connected to the gate pad, an ITO electrode 820 for data pads, and an ITO electrode 810 for gate pads connected to the gate pad 220 through a contact hole 720. .

여기서, 도 9b에서와 같이 게이트 보조 패드부(640)와 접촉 구멍(740)을 추가하는 경우에는 게이트 패드용 ITO 전극(810)을 게이트 보조 패드부(640)까지 연장되도록 형성한다.When the gate auxiliary pad part 640 and the contact hole 740 are added as shown in FIG. 9B, the gate pad ITO electrode 810 is formed to extend to the gate auxiliary pad part 640.

만약, 게이트 패드(220)의 상층을 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막을 사용하면 게이트 패드용 ITO 전극(810)이 직접 닿아 산화 반응이 일어나기 때문에 게이트 패드가 불량되기 쉽다. 그러나 게이트 패드(220)의 상층으로 몰리브덴 합금막을 사용하면 이러한 문제점이 없어진다. 이때, 상부 몰리브덴 합금막의 두께가 400~600Å 정도로 얇기 때문에 몰리브덴 합금막의 상부에 접촉 구멍을 형성할 때에는 몰리브덴 합금막과 절연막의 선택적 식각이 더욱 요구된다.If the upper layer of the gate pad 220 is formed of an aluminum film or an aluminum alloy film, the gate pad is likely to be defective because the ITO electrode 810 for the gate pad directly touches and an oxidation reaction occurs. However, when the molybdenum alloy film is used as the upper layer of the gate pad 220, this problem is eliminated. At this time, since the thickness of the upper molybdenum alloy film is as thin as 400 ~ 600Å, the selective etching of the molybdenum alloy film and the insulating film is further required when forming a contact hole in the upper part of the molybdenum alloy film.

다음은, 도 18 및 도 19를 참고로 하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 설명한다. 여기에서, 도 19는 도 18에서 XIII-XIII'선의 단면도이며, 도 9 및 도 10과 동일한 도면 부호는 동일 또는 유사한 기능을 하는 부분을 나타낸다.Next, the structure of the thin film transistor substrate according to the second exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18 and 19. Here, FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII 'in FIG. 18, and the same reference numerals as used in FIGS. 9 and 10 denote parts having the same or similar functions.

기판(100) 위에 게이트선(200) 및 그 분지인 게이트 전극(210), 그리고 게이트선(200)의 끝에 형성되어 있는 게이트 패드(220)로 이루어진 게이트 패턴이 형성되어 있다. 게이트 패턴은 몰리브덴-텅스텐 합금의 단일막으로 이루어져 있으며, 게이트 패드(220)는 외부로부터의 주사 신호를 게이트선(200)으로 전달한다.A gate pattern including a gate line 200, a branch of the gate electrode 210, and a gate pad 220 formed at an end of the gate line 200 is formed on the substrate 100. The gate pattern is formed of a single layer of molybdenum-tungsten alloy, and the gate pad 220 transmits a scan signal from the outside to the gate line 200.

게이트 패턴(200, 210, 220) 위에는 게이트 절연층(300)이 형성되어 있으며, 이 게이트 절연층(300)은 게이트 패드(220)의 상부를 노출시키는 접촉 구멍(720)을 가지고 있다. 게이트 절연층(300) 위에는 수소화된 비정질 실리콘층(400)이 형성되어 있다. 비정질 실리콘층(400)은 게이트 전극(210)에 해당하는 위치에 형성되어 박막 트랜지스터의 활성층으로서 기능하며, 연장되어 세로로 길게 형성되어 있다.A gate insulating layer 300 is formed on the gate patterns 200, 210, and 220, and the gate insulating layer 300 has a contact hole 720 exposing an upper portion of the gate pad 220. A hydrogenated amorphous silicon layer 400 is formed on the gate insulating layer 300. The amorphous silicon layer 400 is formed at a position corresponding to the gate electrode 210 to function as an active layer of the thin film transistor, and is formed to be elongated vertically.

비정질 실리콘층(400) 위에는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 수소화된 비정질 규소층(510, 520)이 형성되어 있다. 그 위에는 몰리브덴-텅스텐 합금막으로 이루어져 있는 데이터 패턴(610, 620)이 형성되어 있으며, 도핑된 비정질 실리콘층(510, 520)과 데이터 패턴(610, 620)은 동일한 모양으로 형성되어 있다. 이들 두 층은 각각 게이트 전극(210)에 대하여 두 부분(510, 610 ; 520, 620)으로 나뉘어 있으며, 비정질 실리콘층(400)의 모양을 따라 형성되어 있다.Hydrogenated amorphous silicon layers 510 and 520 doped with a high concentration of n-type impurities are formed on the amorphous silicon layer 400. The data patterns 610 and 620 formed of a molybdenum-tungsten alloy film are formed thereon, and the doped amorphous silicon layers 510 and 520 and the data patterns 610 and 620 are formed in the same shape. These two layers are divided into two parts 510, 610; 520, and 620 with respect to the gate electrode 210, respectively, and are formed along the shape of the amorphous silicon layer 400.

데이터 패턴(610, 620) 위에는 ITO 따위의 투명한 도전 물질로 이루어진 투명 도전층(830, 840)이 형성되어 있으며, 그 중 일부(830)는 데이터 패턴(610) 및 도핑된 비정질 실리콘층(510)의 패턴을 따라 형성되어 있으며, 다른 일부(840)는 데이터 패턴(620)을 덮으며 화소의 중앙 부분으로 연장되어 화소 전극이 된다.Transparent conductive layers 830 and 840 made of a transparent conductive material such as ITO are formed on the data patterns 610 and 620, and some of them 830 are the data pattern 610 and the doped amorphous silicon layer 510. The other portion 840 covers the data pattern 620 and extends to the center portion of the pixel to become the pixel electrode.

마지막으로, ITO 패턴(830, 840) 및 ITO 패턴으로 가려지지 않는 게이트 절연층(300) 위에는 보호막(700)이 형성되어 있으며, 이 보호막(700)에는 게이트 패드(220) 및 투명 도전층(830)의 끝부분을 노출시키는 접촉 구멍(720, 730)이 각각 형성되어 있다.Finally, a passivation layer 700 is formed on the ITO patterns 830 and 840 and the gate insulating layer 300 that is not covered by the ITO pattern, and the passivation layer 700 has a gate pad 220 and a transparent conductive layer 830. Contact holes 720 and 730 exposing the ends of the < RTI ID = 0.0 >) < / RTI >

그러면, 도 18 및 도 19에 도시한 구조의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에 대하여 도 20a 내지 도 20d를 참고로 하여 설명한다. 본 실시예에서 제시하는 제조 방법은 4장의 마스크를 이용한 제조 방법이다.Next, a method of manufacturing the thin film transistor substrate having the structure shown in FIGS. 18 and 19 will be described with reference to FIGS. 20A to 20D. The manufacturing method proposed in this embodiment is a manufacturing method using four masks.

도 20a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(100) 위에 몰리브덴-텅스텐 합금막을 2000~4000Å의 두께로 적층하고 제1 마스크를 이용하여 사진 식각하여 게이트선(200), 게이트 전극(210) 및 게이트 패드(220)를 포함하는 게이트 패턴을 형성한다. As shown in FIG. 20A, a molybdenum-tungsten alloy film is laminated on the transparent insulating substrate 100 to a thickness of 2000 to 4000 micrometers and photo-etched using a first mask to form a gate line 200, a gate electrode 210, and a gate. A gate pattern including the pad 220 is formed.

여기에서, 몰리브덴-텅스텐 합금막은 원자 백분율 0.01 % 이상 20 % 미만의 텅스텐(W)과 나머지 몰리브덴(Mo)으로 이루어져 있으며, 텅스텐의 함유율은 원자 백분율 9∼11%인 것이 바람직하다. 또한, 알루미늄 식각액, 예를 들면, CH3COOH/HNO3/H3PO4/H2O 등을 사용하며 HNO3의 함량은 8∼14% 범위에서 함유된 것이 바람직하다.Here, the molybdenum-tungsten alloy film is composed of tungsten (W) having an atomic percentage of 0.01% or more and less than 20% and the remaining molybdenum (Mo), and the content of tungsten is preferably 9-11% of the atomic percentage. In addition, an aluminum etchant, for example, CH 3 COOH / HNO 3 / H 3 PO 4 / H 2 O and the like is used, the content of HNO 3 is preferably contained in the range of 8-14%.

또한, 게이트 패턴은 몰리브덴-텅스텐 합금막의 하부에 알루미늄막 또는 알루미늄 합금을 추가하여 이중막으로 형성할 수 있으며, 이들 중 하나의 물질을 증착하여 단일막으로 형성할 수도 있다. In addition, the gate pattern may be formed as a double layer by adding an aluminum film or an aluminum alloy to the lower portion of the molybdenum-tungsten alloy film, or may be formed as a single film by depositing one of these materials.

여기서, 알루미늄 합금막을 사용하는 경우, 알루미늄 합금막은 알루미늄과 5% 이하의 희토류 금속 또는 전이 금속으로 이루어져 있다.Here, in the case of using an aluminum alloy film, the aluminum alloy film is made of aluminum and rare earth metal or transition metal of 5% or less.

다음, 두께 3000~5000Å인 질화규소로 이루어진 게이트 절연층(300), 두께 2000~2500Å인 수소화된 비정질 실리콘층(400), 두께 500~700Å인 N형의 불순물로 고농도로 도핑된 수소화된 비정질 실리콘층(500) 및 두께 2000~4000Å인 원자 백분율 0.01% 이상 20% 미만의 텅스텐을 포함하는 몰리브덴-텅스텐 합금막(600)을 차례로 적층하고, 제2 마스크를 이용하여 도 14b에 도시한 바와 같이 몰리브덴-텅스텐 합금막(600), 도핑된 비정질 실리콘층(500) 및 비정질 실리콘층(400)을 패터닝한다, Next, a gate insulating layer 300 made of silicon nitride having a thickness of 3000 to 5000 GPa, a hydrogenated amorphous silicon layer 400 having a thickness of 2000 to 2500 GPa, and a hydrogenated amorphous silicon layer doped at a high concentration with an N-type impurity having a thickness of 500 to 700 GPa (500) and a molybdenum-tungsten alloy film 600 containing tungsten having an atomic percentage of 0.01% or more and less than 20% having a thickness of 2000 to 4000 micrometers in succession, and using a second mask, as shown in FIG. 14B, molybdenum- The tungsten alloy film 600, the doped amorphous silicon layer 500 and the amorphous silicon layer 400 is patterned,

몰리브덴-텅스텐 합금막(600)대신 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 중 하나의 단일막 또는 이들을 조합한 이중막으로 형성할 수도 있다. 또한 저항을 낮추기 위하여 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막을 추가할 수도 있다Instead of the molybdenum-tungsten alloy film 600, a single film of chromium, molybdenum or molybdenum alloy, or a combination of these may be formed as a double film. In addition, an aluminum film or an aluminum alloy film may be added to lower the resistance.

다음, 도 20c에서 보는 바와 같이, 투명 도전 물질인 ITO를 두께 400~500Å로 적층한 후 제3 마스크를 이용하여 투명 도전층(830, 840)을 패터닝한다. 이어, 투명 도전층(830, 840)을 마스크로 하여 노출된 몰리브덴-텅스텐 합금막(600) 및 도핑된 비정질 실리콘층(500)을 각각 습식 및 건식 식각하여 데이터 패턴(610, 620) 및 도핑된 비정질 실리콘층(510, 520)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 20C, ITO, which is a transparent conductive material, is laminated to a thickness of 400 to 500 μm, and then the transparent conductive layers 830 and 840 are patterned using a third mask. Subsequently, the exposed molybdenum-tungsten alloy film 600 and the doped amorphous silicon layer 500 are wet and dry etched using the transparent conductive layers 830 and 840 as masks, respectively. Amorphous silicon layers 510 and 520 are formed.

도 19에 도시한 바와 같이, 두께 2000~4000Å인 보호막(700)을 적층한 후 제4 마스크를 이용하여 절연층(300)과 함께 사진 식각하여, 게이트 패드(220) 및 데이터 패턴(610)의 끝부분에 대응하는 투명 도전막(830) 상부를 노출시키는 접촉 구멍(720, 730)을 형성한다.As shown in FIG. 19, the protective film 700 having a thickness of 2000 to 4000 micrometers is stacked, and then photo-etched together with the insulating layer 300 using a fourth mask to form the gate pad 220 and the data pattern 610. Contact holes 720 and 730 exposing an upper portion of the transparent conductive film 830 corresponding to the ends are formed.

따라서 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법에서는 몰리브덴 합금은 저저항을 가지며, 테이퍼 가공시 알루미늄 식각액을 사용할 수 있으므로 액정 표시 장치의 게이트선과 데이터선으로 이용하는데 매우 용이하다. 또한 몰리브덴 합금 박막은 앞에서 기술한 바와 같은 특성을 가지므로 액정 표시 장치의 동작 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 데이터/게이트 패턴 상부 접촉 구멍을 형성할 때 보호막 및 게이트 절연층의 측면부 식각을 지연시키는 고분자막을 형성하거나 몰리브덴-텅스텐 합금막이 식각되지 않는 CF4+O2를 이용하여 접촉 구멍의 테두리가 완만한 경사를 가지며 접촉 구멍 하부의 몰리브덴-텅스텐 합금막이 식각되지 않도록 할 수 있다.Therefore, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the molybdenum alloy has a low resistance and can be used as a gate line and a data line of the liquid crystal display because an aluminum etchant can be used during tapering. In addition, since the molybdenum alloy thin film has the characteristics described above, there is an effect that can improve the operating characteristics of the liquid crystal display device. In addition, when forming the upper contact hole of the data / gate pattern, the edge of the contact hole is smooth by forming a polymer film which delays the side etching of the protective layer and the gate insulating layer or by using CF 4 + O 2 , in which the molybdenum-tungsten alloy layer is not etched. The inclined and molybdenum-tungsten alloy film under the contact hole can be prevented from being etched.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 몰리브덴 합금(MoW)의 특성을 도시한 그래프이고,1 to 3 is a graph showing the characteristics of the molybdenum alloy (MoW) according to an embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 몰리브덴 합금(MoW)막의 식각 프로파일을 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view showing an etching profile of a molybdenum alloy (MoW) film according to the present invention,

도5 내지 8은 본 발명의 실시예에 따른 몰리브덴 합금(MoW)과 알루미늄 합금(Al alloy)으로 이루어진 이중막의 식각 프로파일을 도시한 도면이고,5 to 8 illustrate an etching profile of a double layer made of molybdenum alloy (MoW) and aluminum alloy (Al alloy) according to an embodiment of the present invention.

도 9a 및 9b는 본 발명의 제 1실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 평면도이고,9A and 9B are plan views showing the structure of a thin film transistor substrate according to the first embodiment of the present invention;

도 10은 도 9a에서 X-X'선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG. 9A;

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 도시한 단면도이고,11A to 11D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.

도 12 내지 도 17은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 상부에 접촉 구멍을 형성하는 공정을 상세하게 도시한 단면도이고, 12 to 17 are cross-sectional views illustrating in detail a process of forming a contact hole in an upper portion of a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.

도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 평면도이고,18 is a plan view illustrating a structure of a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.

도 19는 도 12에서 XIII-XIII'선을 따라 절단한 단면도이고,19 is a cross-sectional view taken along the line XIII-XIII 'of FIG. 12,

도 20a 내지 도 20c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 도시한 단면도이다.20A to 20C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a second embodiment of the present invention.

Claims (8)

기판 상부에 이중의 도전막을 포함하며, 테이퍼되어 있는 게이트 전극 및 게이트 라인.A gate electrode and a gate line having a double conductive film on the substrate and tapered. 상기 게이트 전극 및 게이트 라인을 덮고 있으며, 상기 게이트 라인 끝 단부의 일부를 드러내는 게이트 절연막 패턴,A gate insulating layer pattern covering the gate electrode and the gate line and exposing a part of the gate end; 상기 게이트 절연막 패턴 상부에 형성된 비정질 실리콘 패턴 및 도핑된 비정질 실리콘 패턴,An amorphous silicon pattern and a doped amorphous silicon pattern formed on the gate insulating layer pattern; 상기 도핑된 비정질 실리콘 패턴과 적어도 일부분 접촉하여 형성된 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 라인,A source electrode, a drain electrode, and a data line formed at least partially in contact with the doped amorphous silicon pattern; 상기 드레인 전극 및 상기 데이터 라인의 끝 단부 및 상게 게이트 절연막 패턴과 함께 상기 게이트 라인의 끝 단부의 일부분을 드러내는 보호막 패턴,A passivation layer pattern exposing a part of an end end of the gate line together with an end end of the drain electrode and the data line and a gate insulating layer pattern; 상기 드레인 전극, 상기 데이터 배선 끝 단부 및 상기 게이트 라인의 끝 단부와 각각 전기적으로 연결된 복수의 도전성 패턴을 포함하며,A plurality of conductive patterns electrically connected to the drain electrode, the data wire end, and the gate end; 상기 게이트 라인을 드러내는 상기 게이트 절연막 패턴 및 보호막 패턴의 접촉 구멍의 테두리 경사각이 30~80°인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.A thin film transistor substrate, wherein the edge inclination angle of the contact hole between the gate insulating layer pattern and the protective layer pattern exposing the gate line is 30 to 80 °. 제1항에서,In claim 1, 상기 게이트 전극 및 게이트 라인은 상부 도전막과 하부 도전막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.And the gate electrode and the gate line are formed of an upper conductive layer and a lower conductive layer. 제2항에서,In claim 2, 상기 하부 도전막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.The lower conductive film is a thin film transistor substrate, characterized in that made of aluminum or aluminum alloy. 제3항에서,In claim 3, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 희토류 금속 또는 전이 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.The aluminum alloy is a thin film transistor substrate, characterized in that consisting of aluminum and rare earth metal or transition metal. 기판 상부에 이중의 도전막을 포함하며, 테이퍼된 게이트 전극 및 게이트 라인.A tapered gate electrode and gate line including a double conductive layer on the substrate. 상기 게이트 전극 및 게이트 라인을 덮고 있으며, 상기 게이트 라인 끝 단부의 일부를 드러내는 게이트 절연막 패턴,A gate insulating layer pattern covering the gate electrode and the gate line and exposing a part of the gate end; 상기 게이트 절연막 패턴 상부에 형성된 비정질 실리콘 패턴과 상기 비정질실리콘층 상부면에 접촉되고, 하부의 모든 표면이 상기 비정질 실리콘층 패턴에 접촉되어 형성된 도핑된 비정질 실리콘 패턴과,A doped amorphous silicon pattern formed in contact with an amorphous silicon pattern formed on the gate insulating layer pattern and an upper surface of the amorphous silicon layer, and all surfaces of the lower part contacted with the amorphous silicon layer pattern; 상기 도핑된 비정질 실리콘 패턴과 적어도 일부분 접촉하여 형성된 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 라인,A source electrode, a drain electrode, and a data line formed at least partially in contact with the doped amorphous silicon pattern; 상기 드레인 전극 및 상기 데이터 라인의 끝 단부 및 상기 게이트 라인의 끝 단부의 일부분을 드러내고 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극의 사이에 드러난 상기 비정질 실리콘층의 상부 표면에 접촉하는 보호막 패턴,A passivation layer pattern exposing a part of an end of the drain electrode and the data line and a part of the end of the gate line and contacting an upper surface of the amorphous silicon layer exposed between the source electrode and the drain electrode, 상기 드레인 전극, 상기 데이터 배선 끝 단부 및 상기 게이트 라인의 끝 단부와 각각 전기적으로 연결된 복수의 도전성 패턴을 포함하며,A plurality of conductive patterns electrically connected to the drain electrode, the data wire end, and the gate end; 상기 게이트 라인 끝 단부를 드러내는 게이트 절연막 패턴 및 보호막 패턴의 접촉 구멍의 테두리 경사각이 30~80°인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 기판.A thin film transistor substrate, wherein the edge inclination angle of the contact hole of the gate insulating layer pattern and the protective layer pattern exposing the gate line end is 30 to 80 °. 제5항에서,In claim 5, 상기 게이트 전극 및 게이트 라인은 상부 도전막과 하부 도전막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.And the gate electrode and the gate line are formed of an upper conductive layer and a lower conductive layer. 제6항에서,In claim 6, 상기 하부 도전막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.The lower conductive film is a thin film transistor substrate, characterized in that made of aluminum or aluminum alloy. 제7항에서,In claim 7, 상기 알루미늄 합금은 알루미늄과 희토류 금속 또는 전이 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터 기판.The aluminum alloy is a thin film transistor substrate, characterized in that consisting of aluminum and rare earth metal or transition metal.
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