KR100600845B1 - Method of Manufacturing a Flat Panel Display Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 한 개 이상의 TFT를 갖는 평판 표시장치의 제조 방법에 관한 것으로, 기판 상에 반도체층을 형성하고, 반도체층을 덮도록 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하고, 게이트 절연막의 상부면에 등방성 에칭 성질이 강하게 나타나며 저항이 낮은 저저항 금속과 이온 차단벽 형성 물질을 순차적으로 증착시킨 후에 이온 차단벽 형성 물질을 먼저 식각하여 이온 차단벽을 형성하고 LDD 및 오프셋 구현을 위해 저저항 금속을 사진 식각하여 이온 차단벽보다 폭이 좁은 게이트 전극을 형성한 다음에 소정 농도를 갖는 이온을 반도체층에 주입하고, 이온 차단벽을 제거한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a flat panel display device having at least one TFT, wherein a semiconductor layer is formed on a substrate, a gate insulating film is formed on the entire surface of the substrate so as to cover the semiconductor layer, and a top surface of the gate insulating film is formed. Isotropic etching property is strong and low resistance metal and ion barrier wall forming material are sequentially deposited, and then ion barrier wall forming material is etched first to form ion barrier wall and low resistance metal for LDD and offset After etching to form a gate electrode that is narrower than the ion blocking wall, ions having a predetermined concentration are implanted into the semiconductor layer, and the ion blocking wall is removed.
그러면, 게이트 전극이 저저항 금속으로 형성되기 때문에 신호의 지연을 최소화시킬 수 있다. Then, since the gate electrode is formed of a low resistance metal, delay of the signal can be minimized.
또한, 건식식각 방법에 의해 비금속 물질과 게이트 메탈을 식각하기 때문에 게이트 전극과 이온 차단벽을 정교하게 패터닝할 수 있다. In addition, since the non-metallic material and the gate metal are etched by the dry etching method, the gate electrode and the ion barrier wall can be finely patterned.
그리고, 게이트 메탈의 등방성 식각 성질을 이용하여 이온 차단막을 자기정렬 방식으로 형성하므로 추가적인 설비 및 마스크 공정 없이 누설전류를 방지하는 오프셋 및 LDD를 쉽게 형성할 수 있다.In addition, since the ion blocking layer is formed in a self-aligning manner by using the isotropic etching property of the gate metal, it is possible to easily form offset and LDD preventing leakage current without additional equipment and mask process.
등방성 식각 성질, 건식 식각, 오프셋 구조, LDD 구조Isotropic Etching Properties, Dry Etching, Offset Structure, LDD Structure
Description
도 1은 본 발명에 의한 액정표시장치의 화소영역을 개념적으로 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram conceptually showing a pixel area of a liquid crystal display according to the present invention;
도 2a와 도 2b는 본 발명에 의한 버퍼층과 반도체층을 형성하는 과정을 나타낸 단면도.2A and 2B are cross-sectional views illustrating a process of forming a buffer layer and a semiconductor layer according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 게이트 절연막을 형성하는 과정을 나타낸 단면도.3 is a cross-sectional view showing a process of forming a gate insulating film according to the present invention.
도 4a 및 도 4c는 본 발명에 의한 게이트 전극과 이온 차단막을 형성하는 과정을 나타낸 단면도.4A and 4C are cross-sectional views illustrating a process of forming a gate electrode and an ion blocking film according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 반도체층에 고농도의 이온을 주입하는 과정을 나타낸 단면도.5 is a cross-sectional view showing a process of implanting a high concentration of ions into the semiconductor layer according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 게이트 전극의 상부면에 형성된 이온 차단막이 제거된 상태를 나타낸 단면도.6 is a cross-sectional view showing a state in which an ion blocking film formed on an upper surface of a gate electrode according to the present invention is removed.
도 7은 본 발명에 의한 반도체층에 저농도 이온을 주입하는 과정을 나타낸 단면도.7 is a cross-sectional view showing a process of implanting low concentration ions into the semiconductor layer according to the present invention.
도 8은 본 발명에 의한 소스/드레인 절연막을 형성하고, 소스/드레인 절연막에 컨택홀을 형성하는 과정을 나타낸 단면도.8 is a cross-sectional view illustrating a process of forming a source / drain insulating film and forming a contact hole in the source / drain insulating film according to the present invention.
도 9는 본 발명에 의한 소스/드레인 전극이 형성된 상태를 나타낸 단면도.9 is a cross-sectional view showing a state in which a source / drain electrode according to the present invention is formed.
도 10은 본 발명에 의한 평탄화 보호막에 화소전극이 형성된 상태를 나타낸 단면도.10 is a cross-sectional view showing a state in which a pixel electrode is formed in a planarization protective film according to the present invention.
본 발명은 평판 표시장치 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 등방성 식각이 강하게 나타나면서 저항이 낮은 금속을 이용하여 게이트 전극을 형성하고, 게이트 전극의 상부면에 게이트 전극의 폭보다 넓은 이온차단막을 형성하여 게이트 전극이 오프되었을 때 누설전류를 최소화시키는 오프-셋(off-set) 또는 LDD를 반도체층에 정교하게 형성하여 제품의 신뢰성을 향상시키는 평판 표시장치 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a flat panel display, and more particularly, to form a gate electrode using a metal having low resistance while showing strong isotropic etching, and to form an ion barrier layer wider than the width of the gate electrode on an upper surface of the gate electrode. The present invention relates to a flat panel display manufacturing method for improving reliability of a product by precisely forming an off-set or LDD in a semiconductor layer to minimize leakage current when the gate electrode is turned off.
일반적으로 사용되고 있는 표시장치들 중의 하나인 음극선관(CRT:cathode ray tube)은 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되고 있으나, CRT 자체의 무게와 크기로 인하여 전자 제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수 없다.Cathode ray tube (CRT), which is one of the commonly used display devices, is mainly used for monitors such as TVs, measuring devices, information terminal devices, etc., but the miniaturization of electronic products due to the weight and size of the CRT itself It cannot actively respond to the demand for weight reduction.
이러한 CRT를 대체하기 위해 소형, 경량화의 장점을 가지고 있는 평판 표시 장치가 주목받고 있다. 평판 표시장치 중에서도 LCD 패널 내부에 주입된 액정의 전기 광학적 성질을 이용하여 정보를 표시하는 액정표시장치(Liquid Crystal Display) 및 전류의 흐름에 의해 유기 물질이 자체 발광하는 유기 전계 발광 표시 장치 등이 활발하게 개발되고 있으며, 현대 사회가 정보 사회화 되어감에 따라 액정표시장치 및 유기 전계 발광 표시장치의 중요성은 점차 증대되는 추세에 있다.In order to replace such a CRT, a flat panel display device having the advantages of small size and light weight has been attracting attention. Among flat panel displays, a liquid crystal display that displays information by using the electro-optical properties of liquid crystals injected into the LCD panel, and an organic electroluminescent display in which organic materials self-emit by a current flow are active. In recent years, as the information society is socialized, the importance of the liquid crystal display and the organic light emitting display is gradually increasing.
이하, 평판 표시장치 중에서 액정 표시장치를 예로 들어 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a liquid crystal display will be described as an example among flat panel displays.
액정 표시 장치는 박막트랜지스터 소자(이하 TFT라 한다.)가 형성되는 TFT 기판과, 적색, 녹색, 청색의 칼라필터들이 매트릭스 형태로 배열되는 칼라필터 기판 및 TFT 기판과 칼라필터 기판 사이에 주입되어 전기, 광학적 성질에 의해 반응하는 액정으로 구성된다.The liquid crystal display device is a TFT substrate on which a thin film transistor element (hereinafter referred to as TFT) is formed, a color filter substrate in which red, green, and blue color filters are arranged in a matrix, and is injected between a TFT substrate and a color filter substrate to be electrically It consists of the liquid crystal reacting by an optical property.
여기서, TFT 기판에는 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 신호선들과, 신호선들의 교차영역에 형성되며 액정의 특성에 의해 소정의 정보를 표시하는 영역인 화소영역들과, 각각의 화소영역에 형성되어 스위칭 역할을 하는 TFT 및 화소영역의 소정부분에 형성된 화소전극과 연결되어 화소전극에 인가되는 신호 전압을 일정 시간 동안 유지시켜 주는 충전용 캐패시터로 구성된다.Here, in the TFT substrate, a plurality of signal lines arranged in a matrix form, pixel regions, which are formed at intersection regions of the signal lines and display predetermined information due to the characteristics of the liquid crystal, are formed in each pixel region, and have a switching role. And a charging capacitor which is connected to a pixel electrode formed at a predetermined portion of the pixel region to maintain a signal voltage applied to the pixel electrode for a predetermined time.
매트릭스 형태로 배열된 신호선들은 TFT의 온/오프 신호를 전달하는 게이트 선들과, 게이트선들에 교차되도록 형성되고 TFT에 데이터 전압을 전달하는 데이터선들로 구성된다.The signal lines arranged in a matrix form are composed of gate lines for transmitting the on / off signal of the TFT and data lines for crossing the gate lines and for transmitting a data voltage to the TFT.
그리고, TFT는 크게 게이트선에 연결되는 게이트 전극, 데이터선에 연결되는 소스전극, 화소전극에 전기적으로 연결되는 드레인 전극 및 소스/드레인 전극과 전기적으로 연결되는 반도체층으로 구성된다.The TFT is largely composed of a gate electrode connected to the gate line, a source electrode connected to the data line, a drain electrode electrically connected to the pixel electrode, and a semiconductor layer electrically connected to the source / drain electrode.
이와 같이 구성된 TFT에서 반도체층과 게이트 전극 사이에는 반도체층과 게 이트 전극을 절연시키기 위한 게이트 절연막이 형성되고, 게이트 전극과 소스/드레인 전극 사이에도 이들의 절연을 위해서 소스/드레인 절연막이 형성되며, 소스/드레인 전극과 화소전극 사이에는 이들을 절연시키고 소스/드레인 전극을 보호하기 위한 보호막이 형성된다.In the TFT thus constructed, a gate insulating film is formed between the semiconductor layer and the gate electrode to insulate the semiconductor layer and the gate electrode, and a source / drain insulating film is formed between the gate electrode and the source / drain electrode to insulate them. A protective film is formed between the source / drain electrodes and the pixel electrodes to insulate them and to protect the source / drain electrodes.
한편, 신호선들 중에서 게이트선들은 게이트 전극이 형성될 때 함께 형성되고, 데이터선들은 소스/드레인 전극이 형성될 때 함께 형성된다.Meanwhile, among the signal lines, gate lines are formed together when the gate electrode is formed, and data lines are formed together when the source / drain electrode is formed.
이와 같이 구성된 TFT에서 반도체층의 전기적 특성을 향상시키고 게이트 전극이 오프되었을 때 누설되는 전류의 양을 최소화시키기 위해서 반도체층에 이온을 주입하여 반도체층을 이온이 주입되지 않는 영역, 저농도의 이온이 주입되는 영역 및 고농도의 이온이 주입된 영역으로 분할하는 LDD 구조로 형성한다. 또는 반도체층을 이온이 주입되지 않는 영역, 이온이 주입되는 영역 및 이온이 주입되지 않는 영역과 이온이 주입되는 영역 사이에 형성되어 누설전류를 최소화하는 오프-셋 영역으로 분할하는 오프-셋 구조로 형성한다.In order to improve the electrical characteristics of the semiconductor layer and minimize the amount of current leaked when the gate electrode is turned off in the TFT configured as described above, ions are implanted into the semiconductor layer and low concentration ions are implanted in the semiconductor layer. It is formed into an LDD structure that is divided into a region to be formed and a region into which a high concentration of ions are implanted. Or an off-set structure in which the semiconductor layer is divided into a region where no ions are implanted, a region where ions are implanted, and an region where ions are not implanted, and an region where ions are implanted to minimize the leakage current. Form.
반도체층에 오프-셋 또는 LDD 구조를 형성하는 방법은 중 가장 많이 사용되는 2가지 방법에 대해 다음에서 설명하면 다음과 같다.The method of forming the off-set or LDD structure in the semiconductor layer will be described below with reference to the two methods most commonly used.
첫 번째 방법은 게이트 전극의 상부면에 포토레지스트를 도포하고, 게이트 전극의 상부면으로부터 측면까지 감싸도록 포토레지스트를 식각하여 게이트 전극에 이온 차단벽을 형성한 후에 이온주입 공정을 진행하여 반도체층에 오프-셋 구조를 형성한다. 그러면, 반도체층 중에서 이온 차단벽의 외부로 노출된 부분에 도핑영역이 형성되고, 이온 차단벽 중에서 게이트 측면을 감싸고 있던 부분과 대응되는 부 분에 오프-셋 영역이 형성되며, 게이트 전극과 대응되는 부분에 이온이 주입되지 않는 영역이 형성된다.In the first method, a photoresist is applied to the top surface of the gate electrode, the photoresist is etched so as to surround the top surface from the top surface of the gate electrode, and an ion barrier wall is formed on the gate electrode. To form an off-set structure. Then, a doped region is formed in a portion of the semiconductor layer exposed to the outside of the ion blocking wall, and an off-set region is formed in a portion corresponding to the portion of the ion blocking wall surrounding the gate side, and corresponding to the gate electrode. A region in which no ions are implanted is formed in the portion.
한편, LDD 구조는 게이트 전극을 감싸도록 포토레지스트로 이온 차단벽을 형성한 후에 고농도의 이온을 주입하여 이온 차단벽의 외부로 노출된 반도체층에 고농도 도핑영역을 형성하고, 이어 이온 차단벽을 제거하고 반도체층에 저농도의 이온을 주입하여 게이트 전극에 대응되는 부분과 고농도 도핑영역 사이에 저농도 도핑영역을 형성한다. 여기서, 게이트 전극과 대응되는 부분은 이온이 주입되지 않은 영역이 된다.On the other hand, the LDD structure forms an ion barrier wall with a photoresist to surround the gate electrode, and then implants a high concentration of ions to form a highly doped region in the semiconductor layer exposed to the outside of the ion barrier wall, and then removes the ion barrier wall. A low concentration doped region is formed between the portion corresponding to the gate electrode and the high concentration doped region by implanting low concentration ions into the semiconductor layer. Here, the portion corresponding to the gate electrode is a region where no ions are implanted.
그러나, 상술한 첫 번째 방법으로 오프 셋 또는 LDD 구조를 형성할 경우에 게이트 전극을 감싸는 포토레지스트를 노광하는 공정에서 마스크를 정확하게 정렬할 수 없어 게이트 전극을 기준으로 게이트 전극의 양쪽에 동일한 넓이의 포토레지스트를 형성하기 어렵다. 따라서 균일한 전기적 특성을 얻기 어렵다. However, in the process of exposing the photoresist surrounding the gate electrode when forming the offset or LDD structure by the first method described above, the mask cannot be accurately aligned so that the photo having the same width on both sides of the gate electrode with respect to the gate electrode It is difficult to form a resist. Therefore, it is difficult to obtain uniform electrical characteristics.
또한, 게이트 전극을 감싸는 포토레지스트를 패터닝하는데 마스크가 추가로 사용된다.In addition, a mask is further used to pattern the photoresist surrounding the gate electrode.
두 번째 방법은 게이트 전극을 산화시켜 게이트 전극 위에 산화막(예를 들어 Al2O3막)을 형성한 후에 이온을 주입함으로써, 산화막의 외부로 노출된 부분에 도핑영역을 형성하고, 산화막 중에서 게이트 측면을 감싸고 있는 부분과 대응되는 부분에 오프-셋 영역을 형성하며, 게이트 전극과 대응되는 부분에 이온이 주입되지 않는 영역을 형성한다.The second method oxidizes the gate electrode to form an oxide film (for example, an Al 2 O 3 film) on the gate electrode, and then implants ions, thereby forming a doped region in the exposed portion of the oxide film, and forming a doped region in the oxide film. An off-set region is formed in a portion corresponding to the portion surrounding the gap, and a region in which ions are not implanted is formed in the portion corresponding to the gate electrode.
한편, LDD 구조는 첫 번째 방법과 동일한 과정을 거쳐 형성한다.On the other hand, the LDD structure is formed through the same process as the first method.
두 번째 방법으로 오프-셋 또는 LDD 구조를 형성할 경우에 게이트 전극을 산화시키는 고가의 장비가 필요하다.In the case of forming the off-set or LDD structure by the second method, expensive equipment for oxidizing the gate electrode is required.
따라서, 본 발명의 목적은 새로운 설비 투자와 마스크의 사용 없이 자기 정렬 방식(전극의 양쪽 측면에 동일한 넓이의 도핑 차단막을 형성하는 방식)으로 이온 차단벽을 간단하게 형성하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to simply form an ion barrier wall in a self-aligned manner (by forming doping barrier films of the same width on both sides of the electrode) without investing new equipment and using masks.
또한, 본 발명의 목적은 등방성 식각이 강하게 나타나면서 저항이 낮은 금속을 이용하여 게이트 전극을 형성하는데 있다.In addition, an object of the present invention is to form a gate electrode using a metal having a low resistance while showing strong isotropic etching.
본 발명의 또 다른 목적은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해 질 것이다. Still other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 기판 상에 반도체층을 형성하고, 반도체층을 덮도록 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하고, 게이트 절연막의 상부면에 등방성 에칭 성질이 강하게 나타나며 저항이 낮은 저저항 금속과 이온 차단벽 형성 물질을 순차적으로 증착시킨 후에 이온 차단벽 형성 물질을 먼저 식각하여 이온 차단벽을 형성하고 저저항 금속을 식각하여 이온 차단벽의 하부면에 이온 차단벽보다 폭이 좁은 게이트 전극을 형성한 다음에, 소정 농도를 갖는 이온을 반도체층에 주입하고, 이온 차단벽을 제거하여 반도체층을 소정의 구조로 만든다.In order to achieve the above object, the present invention forms a semiconductor layer on a substrate, forms a gate insulating film on the entire surface of the substrate to cover the semiconductor layer, and exhibits strong isotropic etching property on the upper surface of the gate insulating film and low resistance. After the deposition of the resistive metal and the ion barrier wall forming material sequentially, the ion barrier wall forming material is etched first to form an ion barrier wall, and the low resistance metal is etched to form a gate that is narrower than the ion barrier wall on the lower surface of the ion barrier wall. After forming the electrode, ions having a predetermined concentration are implanted into the semiconductor layer, and the ion barrier wall is removed to form the semiconductor layer in a predetermined structure.
바람직하게, 한번의 이온 주입 공정이 진행되면 반도체층에는 이온 차단벽의 외부로 노출된 부분과 대응되는 부분에 형성되는 도핑영역, 게이트 전극의 외부로 도출된 이온 차단벽과 대응되는 부분에 형성되어 누설전류를 차단하는 오프-셋 영역 및 게이트 전극과 대응되는 부분에 형성되는 이온이 도핑되지 않은 영역으로 분할되는 오프-셋 구조가 형성된다.Preferably, when a single ion implantation process is performed, the semiconductor layer is formed in a doping region formed in a portion corresponding to the portion exposed to the outside of the ion blocking wall, and in a portion corresponding to the ion blocking wall drawn out of the gate electrode. An off-set structure is formed in which the ions formed in the portion corresponding to the gate electrode and the off-set region for blocking the leakage current are divided into undoped regions.
바람직하게, 이온 차단벽을 제거한 후에 고농도를 갖는 이온을 주입하고, 이온 차단벽을 제거한 후에 저농도를 갖는 이온을 다시 주입하면, 반도체층에는 이온 차단벽의 외부로 노출된 부분과 대응되는 부분에 형성되는 고농도 도핑영역, 게이트 전극과 대응되는 부분에 형성되는 이온이 도핑되지 않은 영역 및 이온이 도핑되지 않은 영역과 고농도 도핑 영역 사이의 영역에 형성되어 누설전류를 차단하는 저농도 도핑영역으로 분할되는 LDD 구조가 형성된다.Preferably, after removing the ion barrier wall and implanting ions having a high concentration, and after removing the ion barrier wall again implanting ions having a low concentration, the semiconductor layer is formed in a portion corresponding to the portion exposed to the outside of the ion barrier wall LDD structure that is divided into a high concentration doped region, a region doped with ions formed in a portion corresponding to the gate electrode, and a low concentration doped region formed between an undoped region and a high concentration doped region to block leakage current Is formed.
일예로, 이온 차단벽은 SiNx, SiO2와 같은 비금속 물질로 형성된다.In one example, the ion barrier is formed of a nonmetallic material such as SiNx, SiO 2 .
다른 예로, 이온 차단벽은 포토레지스트로 형성된다.In another example, the ion barrier wall is formed of photoresist.
바람직하게, 이온 차단벽을 형성하는 물질과 게이트 전극을 형성하는 저저항 금속은 건식 식각 방법에 의해 정교하게 식각된다.Preferably, the material forming the ion barrier wall and the low resistance metal forming the gate electrode are finely etched by a dry etching method.
본 발명은 적어도 하나 이상의 TFT를 갖는 평판 표시장치에는 모두 적용되는 발명으로, 그중 구조가 간단한 액정 표시장치의 제조방법을 일예로 들어 첨부된 도면 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The present invention is applied to a flat panel display device having at least one TFT. The present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 10 with an example of a method of manufacturing a liquid crystal display device having a simple structure.
본 발명에 의한 액정 표시장치(100)는 TFT가 형성되는 TFT 기판(101)과, 적색, 녹색, 청색의 칼라필터들이 매트릭스 형태로 배열되는 칼라필터 기판(도시 안 됨) 및 TFT 기판(101)과 칼라필터 기판 사이에 주입되어 전기, 광학적 성질에 의해 반응하는 액정(도시 안됨)으로 구성된다.The liquid
TFT 기판(101) 상에는 도 1에 도시된 바와 같이 매트릭스 형태로 배열되는 복수개의 신호선들과, 신호선들의 교차영역에 각각 형성되는 화소영역들(107)로 구성된다.On the
신호선들은 TFT를 온/오프시키는 전압을 인가하는 게이트선들(103)과, 게이트선들(103)에 수직으로 교차되도록 형성되며 화소영역(107)에 데이터 전압을 인가하는 데이터선들(105)로 구성된다.The signal lines are formed of
게이트선들(103)과 데이터선들(105)의 교차영역에 형성되는 각 화소영역(107)의 내부에는 스위칭 역할을 하는 TFT와 TFT에 전기적으로 연결되어 칼라필터 기판에 형성된 공통전극과 함께 액정을 구동시키는 화소전극(190)이 형성된다.Inside each
TFT는 도 1과 도 10에 도시된 바와 같이 신호선들과 인접하게 형성되는 반도체층(120), 반도체층(120)을 덮어 상부전극과 반도체층(120)을 전기적으로 절연시키는 게이트 절연막(130), 게이트 절연막(130)의 상부면 중에서 반도체층(120)의 중앙부분에 형성되는 게이트 전극(140), 게이트 전극(140)을 덮어 상부전극과 게이트 전극(140)을 전기적으로 절연시키는 소스/드레인 절연막(160), 소스/드레인 절연막(160)의 상부면에 형성되고 소스/드레인 절연막(160)의 소정부분에 형성된 컨택홀(165)을 통해 반도체층(120)과 연결되는 소스/드레인 전극(170,175) 및 소스/드레인 전극(170,175)을 보호하며 소정부분에 화소전극(190)과 드레인 전극(175)을 연결시키기 위한 화소용 컨택홀이 형성된 보호용 절연막(180)으로 구성된다.1 and 10, the
일예로, 반도체층(120)은 고농도의 이온이 주입되어 형성된 고농도 도핑영역(122)과, 저농도의 이온이 주입되며 게이트 전극(140)이 오프되었을 때 누설되는 전류를 차단하는 저농도 도핑영역(124) 및 게이트 전극(140)의 이온차단으로 인해 게이트 전극(140)과 대응되는 부분에 형성되는 이온이 주입되지 않은 영역(126)으로 구분된다. 여기서, 저농도 도핑영역(124)은 이온이 주입되지 않은 영역(126)과 고농도 도핑영역(122) 사이에 형성되어 게이트 전극(140)의 측면으로부터 고농도 도핑영역(122)을 소정거리만큼 이격시킨다.For example, the
도면으로는 도시하지 않았지만, 다른 예로 반도체층(120)은 소정농도의 이온이 주입된 도핑영역과 게이트 전극(140)의 측면으로부터 도핑영역을 소정거리만큼 이격시켜 게이트 전극(140)이 오프되었을 때 누설전류를 차단하는 오프-셋 영역 및 게이트 전극(140)의 이온차단으로 인해 게이트 전극(140)과 대응되는 부분에 형성되는 이온이 주입되지 않은 영역으로 구분된다. 여기서, 오프-셋 영역은 이온이 주입되지 않은 영역과 도핑영역 사이에 형성된다.Although not illustrated in the drawing, as another example, the
한편, 게이트 전극(140)은 등방성 식각 성질이 강하게 나타나며 저항이 작은 저저항 금속으로 형성된다. On the other hand, the
그리고, 화소전극(190)은 도 10에 도시된 바와 같이 보호용 절연막(180)의 상부면에 형성된다.The
이와 같이 구성된 액정 표시 장치의 TFT 기판을 제조 방법에 대해 첨부된 도면 도 2 내지 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서는 반도체층에 LDD 구조를 형성하는 방법을 위주로 설명하고, 오프-셋 구조를 형성하는 구조는 간단하게 언급하기로 한다.A method of manufacturing a TFT substrate of a liquid crystal display device configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 to 10 as follows. Here, the method for forming the LDD structure in the semiconductor layer will be mainly described, and the structure for forming the off-set structure will be briefly mentioned.
도 2 내지 도 10은 도 1을 A-A선으로 절단하였을 때 나타나는 TFT와 화소전극의 제조 과정을 도시한 것이다.2 to 10 illustrate a manufacturing process of a TFT and a pixel electrode which are shown when FIG. 1 is cut along the line A-A.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 TFT 기판(101)의 상부면 전체에 SiO2 물질과 비정질 실리콘을 차례대로 도포한 후에 비정질 실리콘에 레이저를 조사하여 비정질 실리콘을 폴리 실리콘(poly-Si; 120a)으로 결정화한다. First, as shown in FIG. 2A, the SiO 2 material and the amorphous silicon are sequentially applied to the entire upper surface of the
이어, 도 2b에 도시된 바와 같이 폴리 실리콘(120a)을 패터닝하여 게이트선(155)과 인접한 소정부분에 반도체층(120)을 형성한다. 여기서, TFT 기판(101)의 상부면에 도포된 SiO2 물질은 하부기판에서 발생되는 나트륨 이온과 같은 불순물들이 반도체층(120)으로 유입되는 것을 차단시켜 주는 버퍼층(110)이 된다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, the
이후에 도 3에 도시된 바와 반도체층(120)이 형성된 TFT 기판(101)의 전면에 소정의 절연물질을 도포하여 게이트 절연막(130)을 형성한다.Subsequently, a
이어, 도 4a에 도시된 바와 같이 게이트 절연막(130)의 상부면에 식각 가스에 대해 등방성으로 식각되고 저항이 낮은 게이트 메탈(140a)을 증착하고, 게이트 메탈(140a)의 상부면에 이온 차단막 형성 물질(150a)을 증착한다. 이후에 이온 차단막 형성 물질(150a)의 상부면에 사진, 현상 공정을 위한 포토레지스트(155)를 도포하고, 포토 리소그래피 공정과 건식 식각공정을 거쳐 도 4b에 도시된 바와 같이 게이트 메탈(140a)의 상부면 중 반도체층(120)과 대응되는 부분에 이온 차단막(150)을 형성한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 4A, a
이어, 식각챔버(도시 안됨)에 게이트 메탈을 건식식각하는 소정의 가스를 공급하여 이온 차단막(150)의 하부면에 게이트 전극(140)을 형성한다. 이때, 게이트 메탈(140a)은 등방성 식각 성질이 강한 금속으로 형성되기 때문에 식각가스가 주입되면 게이트 메탈(140a)은 등방성으로 식각되어 이온 차단막(150)의 폭보다 좁은 폭으로 식각된다. 따라서, 도 4c에 도시된 바와 같이 이온 차단막(150)의 양측단부가 게이트 전극(140)의 외부로 소정길이만큼 돌출된다.Subsequently, the
바람직하게, 이온 차단막(140)을 형성하는 물질은 SiO2
, SiNx 또는 포토레지스트 같은 비금속이다.Preferably, the material forming the
게이트 절연막(130)의 상부면에 게이트 전극(140)과 이온 차단막(150)이 형성되면, 반도체층(120)의 전기적 특성을 향상시키고 게이트 전극(140)이 오프되었을 때 누설되는 전류의 양을 최소화시키기 위해서 도 5에 도시된 바와 같이 반도체층(120)에 고농도의 이온을 주입한다. When the
이때, 반도체층(120)에 주입되는 고농도의 이온 중에서 이온 차단막(150)과 대응되는 부분에 주입되는 이온은 이온 차단막(150)에 의해서 차단되어 반도체층(120)에 도달하지 못한다. 따라서, 이온 차단막(150)의 외부로 노출된 반도체층(120)의 양측 단부 소정부분에만 고농도의 이온이 주입되므로 반도체층(120)의 양측 단부에 고농도 도핑영역(122)이 형성된다.At this time, the ion implanted in the portion corresponding to the
이와 같이 이온 주입 공정으로 반도체층(120)의 양측 단부에 고농도 도핑영역(122)이 형성되면, 도 6에 도시된 바와 같이 게이트 전극(140)의 상부면에 형성된 이온 차단막(150)을 제거한다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이 저농도의 이온을 반도체층(120)에 주입하여 게이트 전극(140)의 양측면으로부터 고농도 도핑영역(122)이 시작되는 지점까지의 부분과 대응되는 영역에 저농도 도핑영역(124)을 형성한다. 여기서, 저농도 도핑영역(124)은 게이트 전극(140)의 측면으로부터 고농도 도핑영역(122)을 소정거리만큼 이격시켜 게이트 전극(140)이 오프되었을 때 누설전류를 차단하는 역할을 한다.As described above, when the highly
그리고, 게이트 전극(140)과 대응되는 부분에는 이온이 주입되지 않은 영역(126)이 형성된다.The
한편, 반도체층(120)에 오프-셋 구조를 형성하는 경우에는 이온 차단막(150)을 제거하기 전에 소정의 농도를 갖는 이온을 주입하여 이온 차단막(150)의 외부로 노출된 반도체층(120)에 도핑영역을 형성하고, 이온 차단막(150)을 제거한다. 그러면, 게이트 전극(140)과 대응되는 부분에 이온이 주입되지 않은 영역이 형성되고 도핑영역과 이온이 주입되지 않은 영역 사이에 오프-셋 영역이 형성된다.Meanwhile, when the off-set structure is formed in the
상술한 바와 같이 반도체층(120)이 고농도 도핑영역(122; 또는 도핑영역), 저농도 도핑영역(124; 또는 오프-셋 영역) 및 이온이 주입되지 않은 영역(126)으로 분할되면, 도 8에 도시된 바와 같이 게이트 전극(140)을 덮도록 TFT 기판(101)의 전면에 소정의 절연물질을 도포하여 게이트 전극(140)과 상부전극을 절연시키는 소스/드레인 절연막(160)을 형성한다. 이어, 소스/드레인 절연막(160) 중에서 반도체 층(120)의 양측 단부와 대응되는 소정부분에 컨택홀(165)을 뚫어 게이트 절연막(130)과 소스/드레인 절연막(160)의 외부로 반도체층(120)의 소정부분을 노출시킨다.As described above, when the
이와 같이 컨택홀들(165)이 형성되면, 소스/드레인 절연막(160)의 상부면에 소스/드레인 메탈을 증착하고, 소스/드레인 메탈을 패터닝하여 도 9에 도시된 바와 같이 소스/드레인 절연막(160)의 소정부분에 소스/드레인 전극(170,175)을 형성한다. When the contact holes 165 are formed as described above, the source / drain metal is deposited on the top surface of the source / drain insulating
여기서, 소스 전극(170)은 반도체층(120)의 일측 단부와 대응되는 부분에 형성되며, 소스 전극(170)의 일단은 도 1에 도시된 바와 같이 데이터선(105)에 연결되고 소스 전극(170)의 타단은 도 9에 도시된 바와 같이 컨택홀(165)을 통해 반도체층(120)의 일측단부에 연결된다. 그리고, 드레인 전극(175)은 반도체층(120)의 타측단부와 대응되는 부분에 형성되며, 일단이 도 9에 도시된 바와 같이 컨택홀(165)을 통해 반도체층(120)의 타측단부에 연결된다.Here, the
소스/드레인 전극(170,175)이 형성되면, 도 10에 도시된 바와 같이 소스/드레인 전극(170,175)의 상부면에 소정의 절연물질을 도포하여 외부환경으로부터 소스/드레인 전극(170,175)을 보호하고 하부막의 굴곡을 평탄화시킴과 아울러 소스/드레인 전극(170,175)과 상부 전극을 전기적으로 절연시키는 평탄화 보호막(180)을 형성한다. When the source /
이어, 평탄화 보호막(180) 중에서 드레인 전극(175)과 대응되는 소정부분에 화소용 컨택홀을 형성하고, 평탄화 보호막(180)의 상부면에 투명한 금속, 일예로 ITO 금속을 증착한 후에 ITO 금속을 패터닝하여 도 10에 도시된 바와 같이 화소용 컨택홀을 통해 드레인 전극(175)의 타단과 연결되는 화소 전극(190)을 형성한다.Subsequently, a pixel contact hole is formed in a predetermined portion of the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 게이트 절연막의 상부면에 등방성 식각 성질이 강하고 저항이 낮은 게이트 메탈과 비금속 물질을 차례대로 도포한 후에 이들을 건식식각하여 게이트 절연막 중에서 반도체층과 대응되는 부분에 이온 차단벽과, 이온 차단벽의 하부면에 이온 차단벽의 폭보다 폭이 좁은 게이트 전극을 형성한다.As described above, according to the present invention, after the gate metal and the non-metallic material having high isotropic etching properties and low resistance are sequentially applied to the upper surface of the gate insulating film, they are etched and dried so that an ion barrier wall is formed on the portion of the gate insulating film corresponding to the semiconductor layer. And a gate electrode having a width narrower than the width of the ion blocking wall on the lower surface of the ion blocking wall.
그러면, 게이트 전극이 저저항 금속으로 형성되기 때문에 신호의 지연을 최소화시킬 수 있고, 건식식각 방법에 의해 비금속 물질과 게이트 메탈을 식각하기 때문에 게이트 전극과 이온 차단벽을 정교하게 패터닝할 수 있어 제품의 신뢰성이 향상될 수 있는 효과가 있다.Then, the delay of the signal can be minimized because the gate electrode is made of a low resistance metal, and the gate electrode and the ion barrier wall can be precisely patterned because the non-metal material and the gate metal are etched by the dry etching method. There is an effect that the reliability can be improved.
또한, 게이트 메탈의 등방성 식각 성질을 이용하여 이온 차단막을 자기정렬 방식으로 형성하므로 추가적인 설비 및 마스크 공정 없이 누설전류를 방지하는 오프셋 및 LDD를 쉽게 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the ion blocking layer is formed in a self-aligning manner by using the isotropic etching property of the gate metal, there is an effect of easily forming offset and LDD preventing leakage current without additional equipment and mask process.
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