KR100596468B1 - 박막트랜지스터의 게이트전극 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판상에 구리막과 티타늄막을 차례로 증착하는 단계와, 하나의 식각액을 이용하여 소정의 패턴에 따라 제 1 게이트금속인 구리막과 제 2 게이트금속인 티타늄막을 동시에 식각하여 이중층 구조의 게이트전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터의 게이트전극 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 티타늄막을 사용하여 종래보다 게이트전극의 전체 두께를 감소시킬 수 있기 때문에 고집적화에 유리하고, 제 1 및 제 2 게이트금속을 동시에 식각함으로써, 식각공정을 단순화시킬 수 있기 때문에 비용 및 시간을 절감할 수 있는 장점을 가진다.
Description
도 1a 내지 도 1c는 종래의 일 방법에 의해 박막트랜지스터의 게이트전극을 형성하는 공정을 나타낸 단면도이고,
도 2는 종래의 다른 방법에 의해 형성된 박막트랜지스터의 게이트전극을 나타낸 단면도이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 박막트랜지스터의 게이트전극을 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
20 ; 기판 22 ; 제 1 게이트 금속
22a ; 제 1 게이트 패턴 24 ; 제 2 게이트 금속
24a ; 제 2 게이트 패턴
본 발명은 박막트랜지스터에 관한 것으로서, 더 상세하게는 균일한 프로파일(profile)을 가진 박막트랜지스터의 게이트전극 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하, TFT라 칭함)는 적은 공간을 차지할 뿐만 아니라, 뛰어난 신호전달속도 등의 장점때문에 액정표시소자 등에서 스위칭소자로서 사용되고 있다.
이러한 TFT는 3개의 전극 즉, 게이트전극, 소오스전극, 드레인전극으로 이루어져 있고, 그 기능은 일반적인 트랜지스터와 유사하다.
한편, TFT는 3개의 전극이 배열된 구조에 따라서 스태거(Stagger)형과, 코플라나(Coplanar)형과, 자기정렬(Self Aligned)형으로 나누고, 상기 스태거형은 인버티드 스태거(Inverted Stagger)형과, 노멀리 스태거(Normally Stagger)형으로 나뉘어지는데, 인버티드 스태거(Inverted Stagger)형이 일반적이다.
또한, TFT는 그 용도가 매우 광범위하기 때문에 액정표시소자에서 스위칭소자로 사용된 경우를 예를 들어 설명하기로 하고, 본 명세서에서 다루고자 하는 것은 인버티드 스태거형 TFT의 게이트전극이므로 소오스 및 드레인전극에 대해서는 설명을 생략한다.
액정표시소자에 형성된 TFT에 대하여 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의해 TFT의 게이트전극을 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 투명한 기판(10)을 구비하고, 그 위에 제 1 게이트금속(12)인 구리층(Cu Layer)을 1500Å∼2000Å의 두께로 증착하고, 그 위에 제 2 게이트금속(14)인 탈륨층(Ta Layer)을 500Å∼1000Å의 두께로 증착한다.
도 1b에서와 같이, 소정 패턴에 따라 상기 제 2 게이트금속(14)을 식각함으로써, 제 2 게이트패턴(14a)을 형성한다.
도 1c에서와 같이, 제 1 게이트금속(12)도 소정의 패턴에 따라 식각하여 제 1 게이트패턴(12a)을 형성한다.
여기서, 게이트전극을 2중막구조 즉, 구리층/탈륨층 구조로 형성하는 것은 후속공정에서의 패턴손상을 방지하기 위해서이다. 즉, 전기전도도가 뛰어난 금속을 제 1 게이트패턴으로 사용하고, 후속공정에서 고온에 의해 제 1 게이트패턴의 이온이 확산되는 것을 방지하기 위한 금속을 제 2 게이트패턴으로 사용한다. 이때, 상기 제 1 게이트패턴(12a)은 습식식각법으로 식각하고, 제 2 게이트패턴(14a)은 건식식각법으로 식각한다.
상기 제 2 게이트패턴(14a)과 같은 기능을 수행하는것을 확산방지층 (Diffusion Barrier Layer)이라 하는데, 후속하는 식각공정에 의한 결함을 방지하기 위해 쉽게 식각되지 않는 몰리브덴(Mo)을 사용하기도 한다.
도 2는 몰리브덴을 제 2 게이트패턴으로 사용한 경우를 나타낸 단면도로서, 기판(10)상에 구리로 이루어진 제 1 게이트패턴(12b)이 위치하고, 그 상부에 제 2 게이트패턴(16)이 위치한다.
여기서, 상기 제 1 및 제 2 게이트패턴(12b)(16)은 단일 스텝의 식각공정으 로 진행된다.
그런데, 전술한 바와 같은 종래기술은 다음과 같은 단점을 가지고 있다.
탈륨을 확산방지층으로 사용한 경우에는 2 스텝으로 식각공정을 진행해야하고, 몰리브덴을 확산방지층으로 사용한 경우에는 단일 스텝의 식각공정이지만, 구리와 식각율이 차이가 나기 때문에 균일한 패턴을 얻을 수 없고, 공정단계에서 이로 인한 불량이 발생되는 문제점을 가지고 있다.
뿐만 아니라, 이와 같은 문제점은 TFT의 수율을 저하시키고, 품질을 떨어뜨리는 요인이기 때문에 보다 근원적인 해결책이 요청되고 있다.
또한, 식각율은 금속마다 다르기 때문에 식각율에 의한 패턴의 변동을 최소화하는 것이 필요해진다.
상술한 바와 같은 문제점을 극복하고, 상기 필요성을 충족시키기 위한 본 발명의 목적은 단일 스텝의 식각공정으로써 균일한 프로파일을 가진 게이트전극 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 기판상에 구리막과 티타늄막을 차례로 증착하는 단계와, 하나의 식각액을 이용하여 소정의 패턴에 따라 제 1 게이트금속인 구리막과 제 2 게이트금속인 티타늄막을 동시에 식각하여 이중층 구조의 게이트전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터의 게이트전극의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 게이트전극과, 소오스전극 및 드레인전극으로 구성되고, 스위칭기능을 하는 박막트랜지스터에 있어서, 상기 게이트전극은 하나의 식각액에 의해 식각된 구리막의 제 1 게이트층과, 상기 제 1 게이트층 상에 티타늄막의 제 2 게이트층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 게이트전극을 제공하는 것이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 박막트랜지스터의 게이트전극을 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다.
도 3a에서와 같이, 절연성물질로 이루어진 기판(20)상에 제 1 게이트금속(22)으로서 바람직하게는 구리(Cu)막을 2000Å의 두께로 증착하고, 그 위에 제 2 게이트금속(24)으로서 티타늄(Ti)막을 바람직하게는 500Å의 두께로 증착한다.
상기 구리(Cu)막 및 티타늄(Ti)막을 소정 패턴에 따라 동시에 식각하는데, 이때 사용되는 식각액은 구리막에 손상을 주지 않으면서 상기 티타늄막을 식각하기에 용이한 것을 사용한다.
즉, 상기 티타늄막과 구리막이 식각단계에서 균일한 속도로 식각될 수 있는 식각액을 사용해야 한다.
상기 조건을 만족시킬 수 있는 식각액이라면 어떤 것이든지 사용 가능하지만, 본 실시예에서는 티타늄막을 쉽게 식각할 뿐만 아니라, 구리막에 손상을 주지 않으면서 티타늄막을 식각하는 불산(HF)과, 구리막을 식각하는 질산(HNO3) + 초산(CH3COOH)이 혼합된 것을 식각액으로서 사용한다.
즉, HF와 HNO3+CH3COOH의 혼합액을 식각액으로서 사용하는데, 혼합된 전체식각액에서 상기 불산(HF)은 0%초과 0.05% 이하의 혼합비를 가지고, 상기 HNO3+CH3COOH는 99.95% 이상 100% 미만의 혼합비를 가지며, 이들 두 물질의 혼합비의 합은 100%이다. 특히, 상기 불산(HF)은 유리 성분인 기판(20)을 녹일 수 있기 때문에 전체혼합액에 대해서 0.05% 이하가 되도록 한다.
도 3b에서와 같이, 상기 식각공정에 의해 제 1 게이트금속(22) 및 제 2 게이트금속(24)을 동시에 식각한다. 이에따라, 상기 기판(20)상에는 구리막으로 된 제 1 게이트패턴(22a)과, 상기 제 1 게이트패턴(22a)상부에는 티타늄막으로 된 제 2 게이트패턴(24a)이 형성된다.
이와같이, TFT의 제 1 및 제 2 게이트금속인 구리막 및 티타늄막을 동시에 균일하게 식각할 수 있는 식각액을 사용함으로써, 균일한 프로파일을 가진 TFT의 게이트전극을 형성하게 된다.
전술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 균일한 패턴을 형성하여 불량을 방지함으로써, 수율을 높힐 수 있는 장점이 있다.
둘째, 티타늄막을 사용하여 종래보다 게이트전극의 전체 두께를 감소시킬 수 있기 때문에 고집적화에 유리하다.
셋째, 제 1 및 제 2 게이트금속을 동시에 식각함으로써, 식각공정을 단순화시킬 수 있기 때문에 비용 및 시간을 절감할 수 있다.
Claims (10)
- 기판상에 구리막과 티타늄막을 차례로 증착하는 단계와,하나의 식각액을 이용하여 소정의 패턴에 따라 제 1 게이트금속인 구리막과 제 2 게이트금속인 티타늄막을 동시에 식각하여 이중층 구조의 게이트전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터의 게이트전극의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하나의 식각액은 HF와 HNO3+CH3COOH의 혼합물질인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 식각액은, 상기 HF는 0%초과 0.05% 이하의 혼합비를 가지고, 상기 HNO3+CH3COOH는 99.95% 이상 100% 미만의 혼합비를 가지며, 이들 두 물질의 혼합비의 합은 100%가 되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 티타늄막의 두께는 500Å인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 구리막의 두께는 2000Å인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.
- 게이트전극과, 소오스전극 및 드레인전극으로 구성되고, 스위칭기능을 하는 박막트랜지스터에 있어서,상기 게이트전극은 하나의 식각액에 의해 식각된 구리막의 제 1 게이트층과, 상기 제 1 게이트층 상에 티타늄막의 제 2 게이트층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 게이트전극.
- 제 6 항에 있어서,상기 하나의 식각액은 HF와 HNO3+CH3COOH이 혼합된 물질인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 게이트전극.
- 제 7 항에 있어서,상기 식각액은, 상기 HF는 0%초과 0.05% 이하의 혼합비를 가지고, 상기 HNO3+CH3COOH는 99.95% 이상 100% 미만의 혼합비를 가지며, 이들 두 물질의 혼합비의 합은 100%가 되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 게이트전극.
- 제 6 항에 있어서,상기 티타늄막의 두께는 500Å인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 게이트전극.
- 제 6 항에 있어서,상기 구리막의 두께는 2000Å인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 게이트전극.
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- 1999-07-28 KR KR1019990030737A patent/KR100596468B1/ko active IP Right Grant
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