KR100687334B1 - 박막트랜지스터의 제조방법 - Google Patents

박막트랜지스터의 제조방법 Download PDF

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    • H01L2224/0518Molybdenum [Mo] as principal constituent

Abstract

본 발명은 박막트랜지스터에 관한 것으로서, 기판 상부에 게이트 전극 및 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계, 게이트 절연막의 상부의 게이트 전극과 대응하는 부분에 비정질실리콘으로 이루어진 액티브층 및 도핑된 비정질실리콘으로 이루어진 오믹층을 순차적으로 형성하는 단계, 오믹층을 포함한 기판의 전면에 몰리브덴층, 알루미늄층 및 티타늄층을 연속하여 순차적으로 형성하는 단계, 티타늄층과 알루미늄층의 선택된 일부분을 염소계 가스로 식각하여 알루미늄층의 하부에 형성된 몰리브덴층의 표면을 노출시키는 단계 및 노출된 몰리브덴층을 불소계 가스로 식각하여 몰리브덴층, 알루미늄층 및 티타늄층으로 구성되고 채널부를 형성하도록 양편으로 서로 이격 배치된 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며, 식각공정의 단순화, 하부층에 대한 어택(Attack)감소 및 보호막 식각시 소오스/드레인전극에 대한 어택(Attack)을 줄일 수 있는 것이다.

Description

박막트랜지스터의 제조방법{Method for manufacturing thin film transistor}
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 제조방법을 나타내는 각 공정별 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 오믹층 3: 하부 몰리브덴층
5: 알루미늄층 7: 상부 티타늄층
9: 포토레지스트 11a: 소오스
11b: 드레인
본 발명은 박막트랜지스터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/몰리브덴(Mo)을 소오스 및 드레인의 재료로 사용하므로써, 식각공정의 단순화, 하부층에 대한 어택(Attack)감소 및 보호막 식각시 소오스/드레인전극에 대한 어택(Attack)을 줄일 수 있는 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 그 스위칭소자로서 박막트랜지스터를 사용하는 데, 이러한 박막트랜지스터중 소오스/드레인전극은 액정표시장치의 화소전극과 콘택되어 액정화면에 전기적 신호를 전달하여 액정화면을 구동시키는 역할을 한다.
상기 박막트랜지스터를 제조하는데 있어서, 종래 소오스/드레인전극을 건식식각하기 위한 알루미늄 베이스(base)전극으로는 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 또는 티타늄/알루미늄/티타늄을 주로 적용해왔다. 이때, 상기 소오스/드레인전극 재료가 다름에 따라 소오스/드레인을 형성시의 식각공정에서 상이한 점이 있다.
구체적으로는 첫 번째의 예에 있어서는, 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴 각각에 대해 불소계/염소계/불소계 가스로서 건식식각을 하며, 두 번째의 예에 있어서는, 티타늄/알루미늄/티타늄 모두 염소계 가스로 건식식각을 행한다. 특히, 후자의 두 번째의 예는 전자의 첫 번째의 예와 달리 하나의 공정으로 모두를 식각할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 박막트랜지스터의 소오스/드레인전극 형성에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫 번째의 예는 상기한 것처럼 3단계의 식각을 하여야 하는 공정상의 문제점이 있다. 또한, 통상 실리콘질화물 SiNx로 이루어진 보호막을 건식식각할 때 불소계 가스를 이용하는데, 이 경우 비아홀 부분의 몰리브덴이 상기 불소계 가스에 어택(Attack)을 받는 문제점도 있다.
두 번째의 예는 식각공정시 하부층과의 선택도(Selectivity)가 좋지않을 경우 하부층의 어택(Attack)이 심하다. 즉, 티타늄과 알루미늄 모두를 동일한 염소계 가스로 한단계의 식각을 하는 것이므로 전두께에 대한 10 퍼센트 오버식각을 해야한다. 따라서, 오버식각시간이 길어지게 되고 하부층에 대한 어택(attack)이 증가되는 문제점이 있다.
이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 티타늄/알루미늄/몰리브덴 구조로 소오스 및 드레인을 형성하여 식각공정의 단순화, 하부층에 대한 어택(Attack)감소 및 보호막 식각시 소오스/드레인전극에 대한 어택(Attack)을 줄일 수 있는 박막트랜지스터의 제조방법을 제공함에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막트랜지스터는, 기판 상부에 게이트 전극 및 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계, 게이트 절연막의 상부의 게이트 전극과 대응하는 부분에 비정질실리콘으로 이루어진 액티브층 및 도핑된 비정질실리콘으로 이루어진 오믹층을 순차적으로 형성하는 단계, 오믹층을 포함한 기판의 전면에 몰리브덴층, 알루미늄층 및 티타늄층을 연속하여 순차적으로 형성하는 단계, 티타늄층과 알루미늄층의 선택된 일부분을 염소계 가스로 식각하여 알루미늄층의 하부에 형성된 몰리브덴층의 표면을 노출시키는 단계 및 노출된 몰리브덴층을 불소계 가스로 식각하여 몰리브덴층, 알루미늄층 및 티타늄층으로 구성되고 채널부를 형성하도록 양편으로 서로 이격 배치된 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 제조방법을 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 제조방법을 설명하기위한 각 공정별 단면도이다.
본 발명에 따른 박막트랜지스터는, 기판(도시 안됨) 상에 게이트 전극(도시 안됨)을 형성하고, 게이트 전극의 상부에 게이트 전극을 포함한 기판의 전면을 덮는 게이트 절연막(도시 안됨)을 형성한다. 이후, 게이트 절연막의 상부면 중 게이트 전극과 대응하는 부분에 비정질실리콘으로 이루어진 액티브층(도시 안됨)을 형성하고, 액티브층의 상부면에 도 1에 도시된 바와 같이, 비정질실리콘으로 이루어진 오믹층(1)을 형성한다. 그리고, 오믹층(1)의 상부에 소오스/드레인전극을 형성하기 위해 먼저, 오믹층(1)을 포함한 기판의 전면에 몰리브덴을 증착시켜 하부 몰리브덴층(3)을 형성한다. 이어, 상기 하부 몰리브덴층(3) 상부에 알루미늄층(5)을 형성한다. 그 다음, 상기 알루미늄층(5) 상부에 티타늄을 증착시켜 상부 티타늄층(7)을 형성한다. 그 결과, 상부로부터 시작하여 티타늄/알루미늄/몰리브덴의 3개층이 형성된다.
티타늄/알루미늄/몰리브덴의 3개층이 형성되면, 소오스 및 드레인전극을 형성하기 위하여 티타늄층(7)의 상부면에 포토레지스트(9)를 도포하고 원하는 형태의 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트(9)를 패터닝한다.
그 다음, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 남겨진 포토레지스트를 마스크로 하여 상부 티타늄층(7)과 중간의 알루미늄층(5)의 일정부분, 즉 오믹층(1)과 대응하지 않는 부분 및 오믹층(1)의 중앙부분과 대응되는 부분을 제거한다. 바람직하게, 상부 티타늄층(7)과 중간의 알루미늄층(5)은 염소계 가스를 사용하여 제 1단계 건식식각 공정을 행한다. 여기서, 최상층을 티타늄으로 증착하면, 소오스/드레인전극의 상부에 형성되어 소오스/드레인전극을 덮는 보호막(도시되지 않음)을 불소계 가스로 식각할 경우 상부의 티타늄이 어택(attack)을 받지 않는다. 따라서, 보호막을 식각할 때 상부 티타늄층(7)을 오버식각하지 않아도 되기 때문에 알루미늄층(5)의 상부에 증착되는 티타늄의 두께를 줄일 수 있다.
상기 제 1단계 식각공정을 행하여 하부의 몰리브덴층(3) 표면이 상부 티타늄층(7a)(7b)과 중간의 알루미늄층(5a)(5b)의 외부로 노출되면, 상부 티타늄층(7a)(7b)과 알루미늄층(5a)(5b)은 오믹층(1)의 중앙을 중심으로 각각 양편으로 서로 이격된다. 여기서, 오믹층(1)의 중앙부분과 대응하여 상부 티타늄층(7a)(7b)과 알루미늄층(5a)(5b)이 제거된 부분은 박막트랜지스터의 채널부 예정영역이 된다.
그 다음, 도 3을 참조하여, 상기 남겨진 포토레지스트(9), 상부 티타늄층(7a)(7b) 및 알루미늄층(5a)(5b)를 마스크로 이용하여 상기 노출된 하부 몰리브덴층(3)을 불소계 가스로 제 2단계 건식식각 공정을 행한다. 그리하면, 하부 몰리브덴층(3) 중 상부 티타늄층(7a)(7b) 및 알루미늄층(5a)(5b)의 외부로 노출된 부분만이 건식식각되어 하부 몰리브덴층(3a)(3b), 중간의 알루미늄층(5a)(5b) 및 상부 티타늄층(7a)(7b)으로 구성된 소오스전극(11a)과 드레인전극(11b)이 완성된다. 여기서, 소오스전극(11a) 및 드레인전극(11b)은 제 1 및 제 2단계 건식식각 공정에 의해 오믹층(1)의 중앙을 중심으로 각각 양편으로 서로 이격 배치되며, 소오스전극(11a) 및 드레인전극(11b) 사이의 이격된 부분은 박막트랜지스터의 채널부가 된다.
여기서, 하부층에 대한 어택(attack)가능성은 보호막과 동일한 건식식각 가스를 사용하는 하부 몰리브덴층(3)에 의해서만 결정되므로 종래의 티타늄/알루미늄/티타늄을 일단계 식각하는 경우보다 하부층 어택(attack)이 작다.
결과적으로 티타늄/알루미늄층을 염소계 가스로 일단계 식각하고, 하부 몰리브덴층을 불소계 가스로 식각하는 이단계 식각공정으로 소오스전극 및 드레인전극을 형성할 경우 종래의 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴층을 불소계/염소계/불소계 가스로 삼단계 건식식각하는 공정단계보다 공정이 단순화된다.
상기 실시예는 본 발명에 따른 박막트랜지스터 제조방법의 일형태를 예시한 것이며, 본 발명을 이에 한정하려는 의도는 아니다. 기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 다른 에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 하부층에 대한 어택(attack) 가능성은 보호막과 동일한 건식식각 가스를 사용하는 하부 몰리브덴층에 의해서만 결정되므로 티타늄(Ti)/알루미늄(Al)/티타늄(Ti)을 일단계 식각하는 경우보다 하부층 어택(attack)이 작다.
둘째, 상부층을 티타늄을 사용함으로써 보호막을 불소계 가스로 식각할 경우 상부층의 티타늄이 어택(attack)을 받지 않는다. 따라서 보호막을 식각할 때 상부 티타늄층을 오버식각하지 않아도 되기 대문에 티타늄의 두께를 줄일 수 있다.
셋째, 전체적으로는 티타늄/알루미늄을 염소계 가스로 일단계 식각하고, 하부 몰리브덴을 불소계 가스로 식각하는 이단계 식각공정으로 소오스전극 및 드레인전극을 형성할 경우 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴을 삼단계 식각하는 공정보다 공정이 단순화된다.

Claims (1)

  1. 기판 상부에 게이트 전극 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 게이트 절연막의 상부의 게이트 전극과 대응하는 부분에 비정질실리콘으로 이루어진 액티브층 및 도핑된 비정질실리콘으로 이루어진 오믹층을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 오믹층을 포함한 상기 기판의 전면에 몰리브덴층, 알루미늄층 및 티타늄층을 연속하여 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 티타늄층과 상기 알루미늄층의 선택된 일부분을 염소계 가스로 식각하여 상기 알루미늄층의 하부에 형성된 상기 몰리브덴층의 표면을 노출시키는 단계; 및
    상기 노출된 몰리브덴층을 불소계 가스로 식각하여 상기 몰리브덴층, 상기 알루미늄층 및 상기 티타늄층으로 구성되고 채널부를 형성하도록 양편으로 서로 이격 배치된 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 제조방법.
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