KR100695347B1 - A thin film transistor array panel and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
먼저, 알루미늄 계열의 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 기판 위에 게이트선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 가로 방향의 게이트 배선을 형성한다. 이때, 게이트 배선을 통하여 게이트 신호를 균일하게 전달하기 위해 게이트 패드로부터 멀어질수록 두께가 증가하도록 형성한다. 다음, 게이트 절연막을 질화 규소를 적층하여 형성하고, 그 상부에 반도체층 및 저항 접촉층을 차례로 형성한다. 이때, 게이트 절연막의 상부는 굴곡면을 가지도록 하여 이후에 형성되는 데이터 배선용 도전 물질을 두껍게 적층할 수 있도록 한다. 이어, 크롬 등의 금속을 적층하고 패터닝하여 게이트선과 교차하는 데이터선, 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이어, 유기 물질 또는 질화 규소를 적층하여 보호막을 형성하고 건식 식각으로 패터닝하여 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 드러내는 접촉 구멍을 형성한다. 이어 투명한 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드와 각각 전기적으로 연결되는 화소 전극, 보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드를 형성한다. First, an aluminum-based conductive material is stacked and patterned to form a horizontal gate line including a gate line, a gate electrode, and a gate pad on a substrate. At this time, in order to uniformly transfer the gate signal through the gate wiring, the thickness increases so as to move away from the gate pad. Next, a gate insulating film is formed by laminating silicon nitride, and a semiconductor layer and an ohmic contact layer are sequentially formed thereon. In this case, the upper portion of the gate insulating layer may have a curved surface to thickly stack the conductive material for data wiring formed later. Subsequently, a metal line such as chromium is stacked and patterned to form a data line including a data line, a source electrode, a drain electrode, and a data pad crossing the gate line. Subsequently, an organic material or silicon nitride is stacked to form a protective film and patterned by dry etching to form contact holes that expose the drain electrode, the gate pad, and the data pad, respectively. Subsequently, the transparent conductive material is stacked and patterned to form a pixel electrode, an auxiliary gate pad, and an auxiliary data pad electrically connected to the drain electrode, the gate pad, and the data pad, respectively.
지연, 접촉저항, 건식식각Delay, contact resistance, dry etching
Description
도 1a 내지 도 2b는 위치에 따라 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 이용하여 박막을 형성하는 방법을 그 순서에 따라 도시한 단면도이고,1A and 2B are cross-sectional views illustrating a method of forming a thin film using a photosensitive film pattern having a different thickness according to a position, in order;
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판이고, 3 is a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention;
도 4는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along a line II-II;
도 5a, 6a, 7a 및 8a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 중간 과정을 그 공정 순서에 따라 도시한 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,5A, 6A, 7A, and 8A are layout views of a thin film transistor substrate, illustrating an intermediate process of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, according to a process sequence thereof;
도 5b는 도 5a에서 Vb-Vb' 선을 따라 절단한 단면도이고,5B is a cross-sectional view taken along the line Vb-Vb ′ in FIG. 5A;
도 6b는 도 6a에서 VIb-VIb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 도 5b의 다음 단계를 도시한 단면도이고, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VIb-VIb ′ in FIG. 6A and is a cross-sectional view showing the next step in FIG. 5B;
도 7b는 도 7a에서 VIIb-VIIb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 도 6b의 다음 단계를 도시한 단면도이고, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb ′ in FIG. 7A and illustrating the next step in FIG. 6B;
도 8b는 도 8a에서 VIIIb-VIIIb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 도 7a의 다음 단계를 도시한 단면도이고, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line VIIIb-VIIIb ′ in FIG. 8A, and is a cross-sectional view showing the next step of FIG. 7A;
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,9 is a layout view of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 10 및 도 11은 도 9에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 X-X' 선 및 XI-XI'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,10 and 11 are cross-sectional views of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 9 taken along lines X-X 'and XI-XI',
도 12a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,12A is a layout view of a thin film transistor substrate in a first step of manufacturing according to the second embodiment of the present invention;
도 12b 및 12c는 각각 도 12a에서 XIIb-XIIb' 선 및 XIIc-XIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며,12B and 12C are cross-sectional views taken along the lines XIIb-XIIb 'and XIIc-XIIc' in FIG. 12A, respectively.
도 13a 및 13b는 각각 도 12a에서 XIIb-XIIb' 선 및 XIIc-XIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 도 12b 및 도 12c 다음 단계에서의 단면도이고,13A and 13B are cross-sectional views taken along the lines XIIb-XIIb 'and XIIc-XIIc' in FIG. 12A, respectively, and are cross-sectional views in the next steps of FIGS. 12B and 12C;
도 14a는 도 13a 및 13b 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,FIG. 14A is a layout view of a thin film transistor substrate at a next step of FIGS. 13A and 13B;
도 14b 및 14c는 각각 도 14a에서 XIVb-XIVb' 선 및 XIVc-XIVc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며,14B and 14C are cross-sectional views taken along the lines XIVb-XIVb ′ and XIVc-XIVc ′ in FIG. 14A, respectively.
도 15a, 16a, 17a와 도 15b, 16b, 17b는 각각 도 14a에서 XIVb-XIVb' 선 및 XIVc-XIVc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서 도 14b 및 14c 다음 단계들을 공정 순서에 따라 도시한 것이고,15A, 16A, 17A and 15B, 16B, 17B are cross-sectional views taken along lines XIVb-XIVb 'and XIVc-XIVc' in FIG. 14A, respectively, illustrating the following steps in the order of the process. ,
도 18a는 도 17a 및 도 17b의 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 18A is a layout view of a thin film transistor substrate at a next step of FIGS. 17A and 17B,
도 18b 및 18c는 각각 도 18a에서 XVIIIb-XVIIIb' 선 및 XVIIIc-XVIIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 18B and 18C are cross-sectional views taken along the lines XVIIIb-XVIIIb 'and XVIIIc-XVIIIc', respectively, in FIG. 18A.
본 발명은 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween, and rearranges the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage to the electrode. Device to display an image by adjusting the amount of transmitted light.
여기서, 두 기판 중 하나의 기판에는 영상 신호 또는 주사 신호를 전달하며 매트릭스 배열의 화소를 정의하는 배선이 형성되어 있으며, 각각의 화소에는 배선과 전기적으로 연결되어 있으며 영상 신호가 전달되는 것을 제거하기 위한 박막 트랜지스터와 영상 신호가 전달되는 화소 전극이 형성되어 있으며, 이를 박막 트랜지스터 기판이라 한다. Here, one of the two substrates is provided with a wiring for transmitting an image signal or a scanning signal and defining pixels of a matrix array, and each pixel is electrically connected to the wiring and is for removing the transmission of the image signal. A thin film transistor and a pixel electrode to which an image signal is transmitted are formed, which is called a thin film transistor substrate.
이때, 배선은 신호가 전달되는 수단으로 사용되므로 신호를 균일하게 전달하는 것이 요구되지만, 신호가 인가된 지점으로부터 멀어질수록 신호에 대한 지연이 증가로 인하여 신호가 불균일하게 전달되어 액정 표시 장치의 표시 특성이 떨어지는 문제점이 발생한다. In this case, since the wiring is used as a means for transmitting the signal, it is required to uniformly transmit the signal. However, as the distance from the signal is applied, the signal is unevenly transmitted due to an increase in delay. The problem is that the characteristics are poor.
또한, 배선을 통하여 원하는 신호를 전달하기 위해서는 신호에 대한 지연을 최소화하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 저저항 도전 물질을 사용할 수도 있으며, 배선의 두께를 증가시키는 방법이 있다. 하지만, 배선의 두께를 증가시키기 위하여 도전 물질을 두껍게 적층하는 경우에는 도전 물질과 기판 사이의 계면에서 응력이 심하게 발생하여 기판이 깨질 수 있다.In addition, in order to transfer a desired signal through the wiring, it is desirable to minimize delay for the signal. For this purpose, a low resistance conductive material may be used, and there is a method of increasing the thickness of the wiring. However, in the case of thickly stacking a conductive material in order to increase the thickness of the wiring, stress may be severely generated at the interface between the conductive material and the substrate, thereby breaking the substrate.
한편, 박막 트랜지스터를 제조하기 위해서는 다수의 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통하여 제조하는데, 생산 비용을 줄이기 위해서 마스크의 수를 적게 하는 것이 바람직하다. On the other hand, in order to manufacture a thin film transistor through a photolithography process using a plurality of masks, it is preferable to reduce the number of masks in order to reduce the production cost.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 균일하게 저저항을 가지는 동시에 신호가 균일하게 전달되는 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a thin film transistor substrate including a wiring having a uniformly low resistance and a uniform signal transmission.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 부분적으로 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정을 통하여 배선의 두께가 점차적으로 증가 또는 감소하도록 형성하거나, 배선의 도전 물질이 적층되는 하부막이 굴곡면을 가지도록 형성한다. In order to solve this problem, in the present invention, the thickness of the wiring is gradually increased or decreased through a photolithography process using a photosensitive film pattern having a different thickness, or the lower layer on which the conductive material of the wiring is laminated has a curved surface. To form.
더욱 상세하게는, 절연 기판 위에 게이트선 및 이와 연결된 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막, 반도체층 및 저항성 접촉층을 차례로 형성한다. 이어, 접촉층 위에 서로 분리되어 형성되어 있으며 동일한 층으로 만들어진 소스 전극 및 드레인 전극과, 소스 전극과 연결된 데이터선을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이때, 게이트 배선 또는 데이터 배선은 게이트 배선 또는 데이터 배선의 길이 방향으로 두께가 증가하거나 감소하는 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정을 통하여 건식 식각으로 패터닝하여 형성한다.More specifically, a gate wiring including a gate line and a gate electrode connected thereto is formed on an insulating substrate, and a gate insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic contact layer covering the gate wiring are sequentially formed. Subsequently, a data line is formed on the contact layer, which is separated from each other and includes a source electrode and a drain electrode made of the same layer, and a data line connected to the source electrode. In this case, the gate wiring or the data wiring is formed by dry etching through a photolithography process using a photosensitive film pattern whose thickness increases or decreases in the longitudinal direction of the gate wiring or the data wiring.
여기서, 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 추가로 형성할 수 있다. Here, a pixel electrode connected to the drain electrode may be further formed.
이때, 감광막 패턴은 위치에 따라 투과율이 다른 마스크를 이용한 사진 공정으로 형성하며, 투과율을 조절하기 위해 마스크는 반투명막 또는 사진 공정에서 사용하는 광원의 분해능보다 크기가 작은 패턴을 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the photosensitive film pattern is formed by a photo process using a mask having a different transmittance depending on the position, and in order to control the transmittance, the mask preferably includes a pattern having a size smaller than the resolution of the light source used in the translucent film or the photo process.
데이터 배선과 저항성 접촉층 및 반도체층을 하나의 마스크를 사용하여 형성할 수 있다.The data line, the ohmic contact layer, and the semiconductor layer can be formed using one mask.
또한, 게이트 절연막의 상부가 굴곡면을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to form the upper portion of the gate insulating film to have a curved surface.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Next, a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
배선은 신호가 전달되는 수단으로 사용되므로 신호가 균일하게 전달되는 것이 최소화하는 것이 요구되며, 이를 위해 본 발명에서는 배선에 전달된 신호를 균일하게 전달하기 위해 신호가 인가된 지점으로부터 멀어질수록 배선의 두께를 점차적으로 두껍게 형성한다. 이렇게 하면 신호가 인가된 지점으로부터 멀어질수록 신호에 대한 지연이 증가하는 것을 방지하여 균일하게 신호를 전달할 수 있다. 이 때, 배선의 두께를 점차적으로 두껍게 형성하기 위해서는 배선을 패터닝하는 사진 식각 공정에서 마스크로 사용하는 감광막 패턴의 두께를 위치에 따라 다르게 형성해야 한다. 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서, 양성 감광막을 사용하는 경우에 대하여 설명한다. Since the wiring is used as a means of transmitting a signal, it is required to minimize the uniform transmission of the signal. For this purpose, in order to uniformly transmit the signal transmitted to the wiring, the wiring is further separated from the point where the signal is applied. The thickness is gradually thickened. This prevents the delay of the signal from increasing as it moves away from the point where the signal is applied, thereby delivering the signal uniformly. At this time, in order to gradually increase the thickness of the wiring, the thickness of the photosensitive film pattern used as a mask in the photolithography process of patterning the wiring must be formed differently according to the position. This will be described in detail with reference to the drawings. Here, the case where a positive photosensitive film is used is demonstrated.
도 1a 내지 1b 및 도 2a 내지 도 2b는 위치에 따라 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 이용하여 박막을 형성하는 방법을 그 순서에 따라 도시한 단면도이다.1A to 1B and 2A to 2B are cross-sectional views illustrating a method of forming a thin film using a photosensitive film pattern having a different thickness according to a position, in order.
감광막 패턴의 두께를 위치에 따라 다르게 형성하는 방법으로는 마스크에 해상도보다 작은 패턴, 예를 들면 슬릿(slit)이나 격자 형태의 패턴을 형성하여 빛의 조사량을 조절하는 것이다.The method of forming the thickness of the photoresist pattern differently according to the position is to form a pattern smaller than the resolution, for example, a slit or lattice pattern in the mask to control the irradiation amount of light.
먼저 도 1a에서와 같이 기판(10) 위에 증착되어 있는 배선용 박막(300) 위에 감광막(200)을 도포한다. 이 경우 감광막(200)의 두께는 통상적인 두께보다 두꺼운 1.6 내지 2㎛ 정도로 형성하는 것이 좋으며, 이는 현상 후 남은 막을 조절하기 좋게 하기 위함이다. 다음, 슬릿(410)이 형성된 광 마스크(400)를 이용하여 빛을 조사한다. 이 때, 슬릿(410) 및 패턴(420)에 의해 감광막이 완전히 제거되거나 완전히 제거되지 않는 것을 방지하기 위해 슬릿(410) 사이에 위치한 패턴(420)의 선폭이나 패턴(420) 사이의 간격, 즉 슬릿(410)의 폭이 노광기의 분해능보다 작아야 하며, 빛의 투과량을 점진적으로 증가시키기 위해서는 도 1a에서 보는 바와 같이 슬릿(410)의 폭을 증가시켜 패턴(420)을 형성하는 것이 바람직하다. First, as shown in FIG. 1A, a
이와 같은 마스크를 통하여 감광막(200)에 빛을 조사하면 빛에 노출된 감광막(200)의 고분자들은 빛에 의하여 분해되며, 빛의 조사량이 늘어날수록 점점 많은 양의 고분자들이 분해된다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 함은 물론이다. 이어, 노광된 감광막(200)을 현상하면, 고분자들이 분해된 정도에 따라 감광막이 다른 두께로 남게 되므로 감광막의 두께가 감소하거나 증가하도록 남길 수 있다. 도 1a에서 도면 부호 220은 현상 공정에서 제거되는 부분이고, 210은 하부 배선용 박막(300)을 패터닝하기 위해 남게되어 식각용 마스크로 사용되는 부분이다.When the light is irradiated to the
이어, 도 1b에서 보는 바와 같이, 감광막 패턴(210)을 식각 마스크로 사용하여 건식 식각을 진행하면, 한 방향에 대하여 점진적으로 두께가 증가하거나 감소하는 배선용 박막(310)을 형성할 수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, when the dry etching process is performed using the
또한, 배선을 통하여 원하는 신호를 전달하기 위해서는 신호에 대한 지연을 최소화하기 위해 배선의 두께를 증가시키는 것이 바람직하며, 이를 위하여 본 발명에서는 배선의 두께를 증가함에 따라 발생하는 응력을 분산시키기 위해 배선의 하부에 위치하는 박막이 굴곡면을 가지도록 형성한다. 이때, 굴곡면을 가지도록 박막을 형성하기 위해서는 도 2a에서와 같이, 빛 투과율이 증감하는 마스크(400)를 이용하여 감광막(300)을 노광하고, 현상하고, 남겨진 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 하부의 박막(30)을 패터닝하면, 도 2b에서 보는 바와 같이 굴곡면(311)을 가지는 박막(310)을 형성할 수 있다. 도 2a에서 도면 부호 210은 현상 후에도 감광막이 남는 부분이며, 도면 부호 220은 현상 후에 감광막이 제거되는 부분이다.In addition, in order to transfer a desired signal through the wiring, it is desirable to increase the thickness of the wiring to minimize the delay for the signal. To this end, in the present invention, it is necessary to increase the thickness of the wiring to disperse the stress generated as the thickness of the wiring increases. The thin film located at the bottom is formed to have a curved surface. At this time, in order to form a thin film to have a curved surface, as shown in Figure 2a, by using a
이렇게, 배선에 인가된 신호의 지연을 최소화하고 신호를 균일하게 전달하기 위해 배선의 두께를 점진적으로 증가하거나 감소하도록 형성하거나 배선의 하부 박 막이 굴곡면을 가지도록 형성하는 방법은 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에서도 적용할 수 있다. In this way, in order to minimize the delay of the signal applied to the wiring and to uniformly transmit the signal, the thickness of the wiring is gradually increased or decreased, or the lower thin film of the wiring is formed to have a curved surface. It is also applicable to a manufacturing method.
그러면, 이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Next, a thin film transistor substrate and a manufacturing method for a liquid crystal display according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 3 및 도 4를 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다. First, a structure of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판이고, 도 4는 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.3 is a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 3 taken along line IV-IV.
절연 기판(10) 위에 저저항을 가지는 알루미늄 계열의 단일막 또는 이를 포함하는 다층막으로 이루어진 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22), 게이트선(22)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(24) 및 게이트선(22)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(26)을 포함한다. 이때, 게이트 배선(22, 24, 26)은 도 3에서 보는 바와 같이 외부로부터 신호가 전달되는 지점인 게이트 패드(24)로부터 멀어질수록 게이트 전극(26)과 게이트선(22)이 배선의 길이 방향으로 점진적으로 두껍게 형성되어 있으며, 이를 앞에서 설명한 바와 같이 게이트 배선(22, 24, 26)에 전달되는 게이트 신호에 대한 지연이 증가하는 것을 방지하여 게이트 신호가 균일하게 전달되도록 하기 위한 것이다.
On the insulating
기판(10) 위에는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 게이트 배선(22, 24, 26)을 덮고 있다.On the
게이트 전극(24)의 게이트 절연막(30) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(40)이 형성되어 있으며, 반도체층(40)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항 접촉층(55, 56)이 각각 형성되어 있다.A
이때, 반도체층(40)으로 덮이지 않은 게이트 절연막(30)의 상부는 굴곡면(301)을 가지도록 형성되어 있으며, 이는 이후에 형성되는 박막을 두껍게 형성할 때 발생하는 응력을 분산시키기 위한 것이다. At this time, the upper portion of the
저항 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 위에는 알루미늄 등과 같은 도전 물질로 이루어진 단일막 또는 이를 포함하는 다층막으로 이루어진 데이터 배선(62, 65, 66, 68)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(62), 데이터선(62)에 연결되어 있으며 저항 접촉층(55)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(68), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)에 대하여 소스 전극(65)의 반대쪽 저항 접촉층(56) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)을 포함한다. 또한, 데이터 배선은 유지 용량을 향상시키기 위해 게이트선(22)과 중첩되어 있는 유기 축전기용 도전체 패턴(64)을 포함할 수 있다. 이때, 게이트 절연막(30)은 굴곡면을 가지고 있어 제조 공정에서 도전 물질을 두껍게 형성할 때 발생하는 응력을 분산시킬 수 있다. 따라서, 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)용 도전 물질을 두껍게 형성하여 저저항 배선을 구현할 수 있어, 배선에 전달되는 신호에 대한 지연을 최소화할 수 있다. On the ohmic contact layers 55 and 56 and the
여기서, 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)을 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 알루미늄 계열의 도전 물질로 형성하고 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 만드는 것이 바람직하다. 그 예로는 Cr/Al(또는 Al 합금) 또는 Al/Mo 등을 들 수 있다. In the case where the data lines 62, 64, 65, 66, and 68 are formed in two or more layers, one layer is formed of an aluminum-based conductive material having a low resistance, and the other layer is formed of a material having good contact properties with other materials. It is desirable to make. Examples thereof include Cr / Al (or Al alloy) or Al / Mo.
데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(40) 상부에는 높은 투과율을 가지며 평탄화 특성이 우수한 유기 물질 또는 질화 규소로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다. A
보호막(70)에는 드레인 전극(66), 유기 축전기용 도전체 패턴(64) 및 데이터 패드(68)를 각각 드러내는 접촉 구멍(76, 72, 78)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드(24)를 드러내는 접촉 구멍(74)이 형성되어 있다. In the
보호막(70) 상부에는 접촉 구멍(72, 76)을 통하여 유지 축전기용 도전체 패턴(64) 및 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결되어 있으며 화소에 위치하는 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(70) 위에는 접촉 구멍(74, 78)을 통하여 각각 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(86) 및 보조 데이터 패드(88)가 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(82)과 보조 게이트 및 데이터 패드(86, 88)는 투명한 도전 물질인 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등으로 이루어져 있다.On the
여기서, 평탄화된 유기 절연 물질의 보호막(70)인 경우에, 화소 전극(82)은 도1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 게이트선(22) 및 데이터선(62)과 중첩되어 최대의 개구율을 확보할 수 있으며, 이들 사이에는 낮은 유전율을 가지는 보호막(70)이 형성되어 있어 배선(22, 62)을 통하여 전달되는 신호에 대한 지연 또는 간섭을 최소화할 수 있다. 여기서, 화소 전극(82)과 연결된 유지 축전기용 도전체 패턴(64)은 게이트선(22)과 중첩되어 유지 축전기를 이루며, 유지 용량이 부족한 경우에는 게이트 배선(22, 24, 26)과 동일한 층에 유지 용량용 배선을 추가할 수도 있다. Here, in the case of the
그러면, 이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 3 및 도 4와 도 5a 내지 도 9b를 참고로 하여 상세히 설명한다. Next, a method of manufacturing the thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to the first exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4 and FIGS. 5A to 9B.
먼저, 도 5a 및 5b에 도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 저저항을 가지는 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 게이트 배선용 도전막을 수천 Å 정도의 두께로 적층한다. 이어, 도 1a 및 도 1b에서 보는 바와 같이 점차적으로 증가하거나 감소하는 투과율을 가지는 마스크를 이용한 사진 공정으로 두께가 배선의 길이 방향으로 점차적으로 증가하거나 감소하는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각용 마스크를 이용하여 게이트 배선용 도전막을 패터닝하여 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 게이트 패드(24)를 포함하며 게이트 패드(24)에서부터 점진적으로 두꺼운 두께를 가지도록 가로 방향의 게이트 배선을 형성한다. First, as illustrated in FIGS. 5A and 5B, a gate wiring conductive film made of an aluminum series metal having low resistance is laminated on the
다음, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절 연막(30), 비정질 규소로 이루어진 반도체층(40), 도핑된 비정질 규소층(50)의 삼층막을 연속하여 적층하고 마스크를 이용한 패터닝 공정으로 반도체층(40)과 도핑된 비정질 규소층(50)을 패터닝하여 게이트 전극(24)과 마주하는 게이트 절연막(30) 상부에 반도체층(40)과 저항 접촉층(50)을 형성한다. 이때, 저저항 배선을 구현하기 위해 이후에 형성되는 데이터 배선용 도전 물질을 두껍게 형성하기 위해 반도체층(40)으로 가리지 않는 게이트 절연막(30)을 도 2a 및 도 2b에서 도시한 바와 같이 굴곡면(301)을 가지도록 형성한다. 또한, 이후에 형성되는 데이터선(62)과 게이트선(22)이 교차하는 부분에서는 단차가 심하게 발생하고, 이로 인하여 데이터 선(62)이 단선되는 것을 방지하기 위해 게이트선(22)과 데이터선(62)이 교차하는 부분의 게이트 절연막(30)의 두께를 다른 부분보다 얇게 형성하는 것이 바람직하다, 여기서, 게이트 절연막(30)은 300℃ 이상의 온도 범위에서 5분 이상의 시간 동안 적층하는 것이 바람직하다. Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, a three-layer film of a
다음, 도 7a 내지 도 7b에 도시한 바와 같이, 크롬, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 티타늄, 탄탈륨 등으로 이루어진 금속막을 적층한 후, 마스크를 이용한 사진 공정으로 패터닝하여 게이트선(22)과 교차하는 데이터선(62), 데이터선(62)과 연결되어 게이트 전극(26) 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 데이터선(62)은 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(68), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 마주하는 드레인 전극(66) 및 게이트선(22)과 중첩하는 유지 축전기용 도전체 패턴(64)을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이때, 게이트 절연막(30)이 굴곡면(301)을 가지고 있기 때문에 데이터 배선(62, 64, 65, 66)을 두껍게 형성하더라도 이때 발생하는 응력을 분산시킬 수 있어 기판(10)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 7A to 7B, a metal film made of chromium, molybdenum, molybdenum alloy, titanium, tantalum, or the like is laminated, and patterned by a photolithography process using a mask to intersect with the
이어, 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)으로 가리지 않는 도핑된 비정질 규소층 패턴(50)을 식각하여 게이트 전극(26)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양쪽의 도핑된 비정질 규소층(55, 56) 사이의 반도체층 패턴(40)을 노출시킨다. 이어, 노출된 반도체층(40)의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라스마를 실시하는 것이 바람직하다.Subsequently, the doped amorphous
다음으로, 도 8a 및 8b에서 보는 바와 같이, 낮은 유전율을 가지며 평탄화 특성이 우수한 유기 물질 또는 질화 규소를 적층하여 보호막(70)을 형성한다. 이때에도, 게이트 절연막(30) 형성시와 유사하게 보호막(70)은 300℃ 이상의 온도 범위에서 5분 이상의 시간 동안 적층하는 것이 바람직하다. 이어, 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 게이트 절연막(30)과 함께 패터닝하여, 게이트 패드(24), 드레인 전극(66), 유지 축전기용 도전체 패턴(64) 및 데이터 패드(68)를 드러내는 접촉 구멍(74, 76, 72, 78)을 형성한다. 여기서, 접촉 구멍(74, 76, 72, 78)을 형성할 때, 게이트 패드(24) 상부에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있어 접촉 구멍(76, 72, 78)이 먼저 완성된다. 이때, 접촉 구멍(76, 72, 78)을 통하여 드레인 전극(66), 유지 축전기용 도전체 패턴(64) 및 데이터 패드(68)는 식각 조건에 오랜 시간동안 노출되거나 과도 식각(over-etch)이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 접촉부의 접촉 저항이 증가할 수 있다. 이를 방지하기 위해 도 1a 내지 도 2b에서 보는 바와 같이 위치에 따라 다른 투과율을 가지는 마스크를 이용하여 게이트 패드(24) 상부에 감광막의 일부를 남길 수 있다. 여기서, 보호막(70)과 감광막 패턴의 식각 선택비가 없는 경우에는 감광막 패턴의 두께를 충분히 하여 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)이 드러나지 않도록 하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, a
다음, 마지막으로 도 3 및 4에 도시한 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 적층하고 마스크를 이용한 패터닝을 실시하여 접촉 구멍(76, 72)을 통하여 드레인 전극(66) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(64)과 연결되는 화소 전극(82)과 접촉 구멍(74, 78)을 통하여 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)와 각각 연결되는 보조 게이트 패드(86) 및 보조 데이터 패드(88)를 각각 형성한다. 본 발명의 실시예에서, 접촉부의 접촉 저항을 최소화하기 위해서는 IZO를 상온에서 200℃ 이하의 범위에서 적층하는 것이 바람직하며, IZO 박막을 형성하기 위해 사용되는 표적(target)은 In2O3 및 ZnO를 포함하는 것이 바람직하며, Zn의 함유량은 15-20 at% 범위인 표적을 이용하는 것이 바람직하다. 여기서도, IZO를 증착하기 전에 접촉부(24, 66, 68)의 상부에 AlOX 등의 고저항을 가지는 막을 제거하기 위해 알루미늄 식각액을 이용한 세정 공정을 실시하는 것이 좋다. Next, as shown in FIGS. 3 and 4, the ITO or IZO film is laminated and patterned using a mask to conduct the
이러한 방법은 앞에서 설명한 바와 같이, 5매의 마스크를 이용하는 제조 방법에 적용할 수 있지만, 4매 마스크를 이용하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서도 동일하게 적용할 수 있다. 이에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.As described above, the method can be applied to a manufacturing method using five masks, but the same method can be applied to a manufacturing method of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device using four masks. This will be described in detail with reference to the drawings.
먼저, 도 9 내지 도 11을 참고로 하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 4매 마 스크를 이용하여 완성된 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단위 화소 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the unit pixel structure of the thin film transistor substrate for a liquid crystal display device completed using the four masks according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 11.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 10 및 도 11은 각각 도 9에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 X-X' 선 및 XI-XI' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.9 is a layout view of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 10 and 11 are along the XX 'line and the XI-XI' line of the thin film transistor substrate shown in FIG. 9, respectively. It is sectional drawing cut out.
먼저, 절연 기판(10) 위에 제1 실시예와 동일하게 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 게이트선(22), 게이트 패드(24) 및 게이트 전극(26)을 포함하며, 게이트 패드(24)로부터 멀어질수록 두께가 증가하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 배선은 기판(10) 상부에 게이트선(22)과 평행하며 상판의 공통 전극에 입력되는 공통 전극 전압 따위의 전압을 외부로부터 인가받는 유지 전극(28)을 포함한다. 유지 전극(28)은 후술할 화소 전극(82)과 연결된 유지 축전기용 도전체 패턴(68)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이루며, 후술할 화소 전극(82)과 게이트선(22)의 중첩으로 발생하는 유지 용량이 충분할 경우 형성하지 않을 수도 있다.First, the
게이트 배선(22, 24, 26, 28) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 게이트 배선(22, 24, 26, 28)을 덮고 있다.A
게이트 절연막(30) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 따위의 반도체로 이루어진 반도체 패턴(42, 48)이 형성되어 있으며, 반도체 패턴(42, 48) 위에는 인(P) 따위의 n형 불순물로 고농도로 도핑되어 있는 비정 질 규소 따위로 이루어진 저항성 접촉층(ohmic contact layer) 패턴 또는 중간층 패턴(55, 56, 58)이 형성되어 있다.
저항성 접촉층 패턴(55, 56, 58) 위에는 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 탄탈륨 또는 티타늄 등의 금속으로 이루어진 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 있는 데이터선(62), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(68), 그리고 데이터선(62)의 분지인 박막 트랜지스터의 소스 전극(65)으로 이루어진 데이터선부를 포함하며, 또한 데이터선부(62, 68, 65)와 분리되어 있으며 게이트 전극(26) 또는 박막 트랜지스터의 채널부(C)에 대하여 소스 전극(65)의 반대쪽에 위치하는 박막 트랜지스터의 드레인 전극(66)과 유지 전극(28) 위에 위치하고 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(64)도 포함한다. 유지 전극(28)을 형성하지 않을 경우 유지 축전기용 도전체 패턴(64) 또한 형성하지 않는다.On the ohmic
데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)은 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 탄탈륨 또는 티타늄으로 이루어진 도전막과 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 도전막을 포함하는 이중막으로 형성될 수도 있다. The data lines 62, 64, 65, 66, and 68 may be formed of a double layer including a conductive film made of chromium or molybdenum or molybdenum alloy or tantalum or titanium and a conductive film made of an aluminum-based metal.
접촉층 패턴(55, 56, 58)은 그 하부의 반도체 패턴(42, 48)과 그 상부의 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)의 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 하며, 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)과 완전히 동일한 형태를 가진다. 즉, 데이터선부 중간층 패턴(55)은 데이터선부(62, 68, 65)와 동일하고, 드레인 전극용 중간층 패턴(56)은 드레인 전극(66)과 동일하며, 유지 축전기용 중간층 패턴(58)은 유지 축전기용 도전체 패턴(64)과 동일하다.The
한편, 반도체 패턴(42, 48)은 박막 트랜지스터의 채널부(C)를 제외하면 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68) 및 저항성 접촉층 패턴(55, 56, 58)과 동일한 모양을 하고 있다. 구체적으로는, 유지 축전기용 반도체 패턴(48)과 유지 축전기용 도전체 패턴(64) 및 유지 축전기용 접촉층 패턴(58)은 동일한 모양이지만, 박막 트랜지스터용 반도체 패턴(42)은 데이터 배선 및 접촉층 패턴의 나머지 부분과 약간 다르다. 즉, 박막 트랜지스터의 채널부(C)에서 데이터선부(62, 68, 65), 특히 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 분리되어 있고 데이터선부 중간층(55)과 드레인 전극용 접촉층 패턴(56)도 분리되어 있으나, 박막 트랜지스터용 반도체 패턴(42)은 이곳에서 끊어지지 않고 연결되어 박막 트랜지스터의 채널을 생성한다.The
데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68) 위에는 낮은 유전율을 가지며 평탄화 특성이 우수한 유기 물질 또는 질화 규소로 이루어진 보호막(70)이 형성되어 있다.On the data lines 62, 64, 65, 66, and 68, a
보호막(70)은 드레인 전극(66), 데이터 패드(64) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(68)을 드러내는 접촉 구멍(76, 78, 72)을 가지고 있으며, 또한 게이트 절연막(30)과 함께 게이트 패드(24)를 드러내는 접촉 구멍(74)을 가지고 있다. The
보호막(70) 위에는 박막 트랜지스터로부터 화상 신호를 받아 상판의 전극과 함께 전기장을 생성하는 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)은 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전 물질로 만들어지며, 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 물리적·전기적으로 연결되어 화상 신호를 전달받는다. 화소 전극(82)은 또한 이웃하는 게이트선(22) 및 데이터선(62)과 중첩되어 개구율을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다. 또한 화소 전극(82)은 접촉 구멍(72)을 통하여 유지 축전기용 도전체 패턴(64)과도 연결되어 도전체 패턴(64)으로 화상 신호를 전달한다. 한편, 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68) 위에는 접촉 구멍(74, 78)을 통하여 각각 이들과 연결되는 보조 게이트 패드(86) 및 보조 데이터 패드(88)가 형성되어 있으며, 이들은 패드(24, 68)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패드를 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다.On the
그러면, 도 9 내지 도 11의 구조를 가지는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 4매 마스크를 이용하여 제조하는 방법에 대하여 상세하게 도 9 내지 도 11과 도 12a 내지 도 19c를 참조하여 설명하기로 한다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device having the structure of FIGS. 9 to 11 using four masks will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 11 and 12A to 19C. .
먼저, 도 12a 내지 12c에 도시한 바와 같이, 제1 실시예와 동일하게 알루미늄 계열의 금속을 단일막으로 적층하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 기판(10) 위에 게이트선(22), 게이트 패드(24), 게이트 전극(26) 및 유지 전극(28)을 포함하는 게이트 배선을 게이트 패드(24)로부터 멀어질수록 두께가 증가하도록 형성한다. First, as shown in FIGS. 12A to 12C, the gate lines 22 and the gate pads are stacked on the
다음, 도 13a 및 13b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(30), 반도체층(40), 중간층(50)을 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 1,500 Å 내지 5,000 Å, 500 Å 내지 2,000 Å, 300 Å 내지 600 Å의 두께로 연속 증착하고, 이어 크롬으로 이루어진 금속막을 포함하는 도전체층(60)을 스퍼터링 등의 방법으로 1,500 Å 내지 3,000 Å의 두께로 증착한 다음 그 위에 감광막(110)을 1 μm 내지 2 μm의 두께로 도포한다. 이때에도 게이트 절연막(30)은 300℃ 이상의 온도 범위에서 5분 이상의 시간 동안 적층하는 것이 바람직하다. 여기서, 게이트 절연막(30)을 증착하기 전에 알루미늄 계열의 금속막(22, 24, 26) 상부에 AlOX가 형성되는 것을 방지하기 위해 수소, 헬륨 또는 아르곤을 포함하는 플라스마로 세정 공정을 인 시튜(in-situ)로 실시하는 것이 좋다. Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, the
그 후, 마스크를 통하여 감광막(110)에 빛을 조사한 후 현상하여 도 14b 및 14c에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(112, 114)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(112, 114) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부(C), 즉 소스 전극(65)과 드레인 전극(66) 사이에 위치한 제1 부분(114)은 데이터 배선부(A), 즉 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)이 형성될 부분에 위치한 제2 부분(112)보다 두께가 작게 되도록 하며, 기타 부분(B)의 감광막은 모두 제거한다. 이 때, 채널부(C)에 남아 있는 감광막(114)의 두께와 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막(112)의 두께의 비는 후에 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 제1 부분(114)의 두께를 제2 부분(112)의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 4,000 Å 이하인 것이 좋다.Thereafter, the
이와 같이, 위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있으며, A 영역의 빛 투과량을 조절하기 위하여 주로 슬릿(slit)이나 격자 형태의 패턴을 형성하거나 반투명막을 사용한다.As such, there may be various methods of varying the thickness of the photoresist layer according to the position. In order to control the light transmittance in the A region, a slit or lattice-shaped pattern is mainly formed or a translucent film is used.
이때, 슬릿 사이에 위치한 패턴의 선 폭이나 패턴 사이의 간격, 즉 슬릿의 폭은 노광시 사용하는 노광기의 분해능보다 작은 것이 바람직하며, 반투명막을 이 용하는 경우에는 마스크를 제작할 때 투과율을 조절하기 위하여 다른 투과율을 가지는 박막을 이용하거나 두께가 다른 박막을 이용할 수 있다.At this time, the line width of the pattern located between the slits or the interval between the patterns, that is, the width of the slits is preferably smaller than the resolution of the exposure machine used during exposure, in the case of using a translucent film in order to control the transmittance when manufacturing a mask Thin films having different transmittances or thin films having different thicknesses may be used.
이어, 감광막 패턴(114) 및 그 하부의 막들, 즉 도전체층(60), 중간층(50) 및 반도체층(40)에 대한 식각을 진행한다. 이때, 데이터 배선부(A)에는 데이터 배선 및 그 하부의 막들이 그대로 남아 있고, 채널부(C)에는 반도체층만 남아 있어야 하며, 나머지 부분(B)에는 위의 3개 층(60, 50, 40)이 모두 제거되어 게이트 절연막(30)이 드러나야 한다.Subsequently, etching is performed on the
먼저, 도 15a 및 15b에 도시한 것처럼, 기타 부분(B)의 노출되어 있는 도전체층(60)을 제거하여 그 하부의 중간층(50)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식 식각 또는 습식 식각 방법을 모두 사용할 수 있으며, 이때 도전체층(60)은 식각되고 감광막 패턴(112, 114)은 거의 식각되지 않는 조건하에서 행하는 것이 좋다. 그러나, 건식 식각의 경우 도전체층(60)만을 식각하고 감광막 패턴(112, 114)은 식각되지 않는 조건을 찾기가 어려우므로 감광막 패턴(112, 114)도 함께 식각되는 조건하에서 행할 수 있다. 이 경우에는 습식 식각의 경우보다 제1 부분(114)의 두께를 두껍게 하여 이 과정에서 제1 부분(114)이 제거되어 하부의 도전체층(60)이 드러나는 일이 생기지 않도록 한다.First, as shown in FIGS. 15A and 15B, the exposed
도전체층(60)이 Mo 또는 MoW 합금, Al 또는 Al 합금, Ta 중 어느 하나인 경우에는 건식 식각이나 습식 식각 중 어느 것이라도 가능하다. 그러나 Cr은 건식 식각 방법으로는 잘 제거되지 않기 때문에 도전체층(60)이 Cr이라면 습식 식각만을 이용하는 것이 좋다. 도전체층(60)이 Cr인 습식 식각의 경우에는 식각액으로 CeNHO3을 사용할 수 있고, 도전체층(60)이 Mo나 MoW인 건식 식각의 경우의 식각 기체로는 CF4와 HCl의 혼합 기체나 CF4와 O2의 혼합 기체를 사용할 수 있으며 후자의 경우 감광막에 대한 식각비도 거의 비슷하다.When the
이렇게 하면, 도 15a 및 도 15b에 나타낸 것처럼, 채널부(C) 및 데이터 배선부(B)의 도전체층, 즉 소스/드레인용 도전체 패턴(67)과 유지 축전기용 도전체 패턴(64)만이 남고 기타 부분(B)의 도전체층(60)은 모두 제거되어 그 하부의 중간층(50)이 드러난다. 이때 남은 도전체 패턴(67, 64)은 소스 및 드레인 전극(65, 66)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)의 형태와 동일하다. 또한 건식 식각을 사용한 경우 감광막 패턴(112, 114)도 어느 정도의 두께로 식각된다.In this way, as shown in Figs. 15A and 15B, only the conductor layers of the channel portion C and the data wiring portion B, that is, the
이어, 도 16a 및 16b에 도시한 바와 같이, 기타 부분(B)의 노출된 중간층(50) 및 그 하부의 반도체층(40)을 감광막의 제1 부분(114)과 함께 건식 식각 방법으로 동시에 제거한다. 이 때의 식각은 감광막 패턴(112, 114)과 중간층(50) 및 반도체층(40)(반도체층과 중간층은 식각 선택성이 거의 없음)이 동시에 식각되며 게이트 절연막(30)은 식각되지 않는 조건하에서 행하여야 하며, 특히 감광막 패턴(112, 114)과 반도체층(40)에 대한 식각비가 거의 동일한 조건으로 식각하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SF6과 HCl의 혼합 기체나, SF6과 O2의 혼합 기체를 사용하면 거의 동일한 두께로 두 막을 식각할 수 있다. 감광막 패턴(112, 114)과 반도체층(40)에 대한 식각비가 동일한 경우 제1 부분(114)의 두께는 반도체 층(40)과 중간층(50)의 두께를 합한 것과 같거나 그보다 작아야 한다.Subsequently, as shown in FIGS. 16A and 16B, the exposed
이렇게 하면, 도 16a 및 16b에 나타낸 바와 같이, 채널부(C)의 제1 부분(114)이 제거되어 소스/드레인용 도전체 패턴(67)이 드러나고, 기타 부분(B)의 중간층(50) 및 반도체층(40)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(30)이 드러난다. 한편, 데이터 배선부(A)의 제2 부분(112) 역시 식각되므로 두께가 얇아진다. 또한, 이 단계에서 반도체 패턴(42, 48)이 완성된다. 도면 부호 57과 58은 각각 소스/드레인용 도전체 패턴(67) 하부의 중간층 패턴과 유지 축전기용 도전체 패턴(64) 하부의 중간층 패턴을 가리킨다.This removes the
이어 애싱(ashing)을 통하여 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(67) 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.Subsequently, ashing removes photoresist residue remaining on the surface of the source /
다음, 도 17a 및 17b에 도시한 바와 같이 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(67) 및 그 하부의 소스/드레인용 중간층 패턴(57)을 식각하여 제거한다. 이 때, 식각은 소스/드레인용 도전체 패턴(67)과 중간층 패턴(57) 모두에 대하여 건식 식각만으로 진행할 수도 있으며, 소스/드레인용 도전체 패턴(67)에 대해서는 습식 식각으로, 중간층 패턴(57)에 대해서는 건식 식각으로 행할 수도 있다. 전자의 경우 소스/드레인용 도전체 패턴(67)과 중간층 패턴(57)의 식각 선택비가 큰 조건하에서 식각을 행하는 것이 바람직하며, 이는 식각 선택비가 크지 않을 경우 식각 종점을 찾기가 어려워 채널부(C)에 남는 반도체 패턴(42)의 두께를 조절하기가 쉽지 않기 때문이다. 예를 들면, SF6과 O2의 혼합 기체를 사용하여 소스/드레인용 도전 체 패턴(67)을 식각하는 것을 들 수 있다. 습식 식각과 건식 식각을 번갈아 하는 후자의 경우에는 습식 식각되는 소스/드레인용 도전체 패턴(67)의 측면은 식각되지만, 건식 식각되는 중간층 패턴(57)은 거의 식각되지 않으므로 계단 모양으로 만들어진다. 중간층 패턴(57) 및 반도체 패턴(42)을 식각할 때 사용하는 식각 기체의 예로는 앞에서 언급한 CF4와 HCl의 혼합 기체나 CF4와 O2의 혼합 기체를 들 수 있으며, CF4와 O2를 사용하면 균일한 두께로 반도체 패턴(42)을 남길 수 있다. 이때, 도 15b에 도시한 것처럼 반도체 패턴(42)의 일부가 제거되어 두께가 작아질 수도 있으며 감광막 패턴의 제2 부분(112)도 이때 어느 정도의 두께로 식각된다. 이때의 식각은 게이트 절연막(30)이 식각되지 않는 조건으로 행하여야 하며, 제2 부분(112)이 식각되어 그 하부의 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)이 드러나는 일이 없도록 감광막 패턴이 두꺼운 것이 바람직함은 물론이다.Next, as illustrated in FIGS. 17A and 17B, the source /
이렇게 하면, 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 분리되면서 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)과 그 하부의 접촉층 패턴(55, 56, 58)이 완성된다.In this way, the
마지막으로 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막 제2 부분(112)을 제거한다. 그러나, 제2 부분(112)의 제거는 채널부(C) 소스/드레인용 도전체 패턴(67)을 제거한 후 그 밑의 중간층 패턴(57)을 제거하기 전에 이루어질 수도 있다.Finally, the
앞에서 설명한 것처럼, 습식 식각과 건식 식각을 교대로 하거나 건식 식각만을 사용할 수 있다. 후자의 경우에는 한 종류의 식각만을 사용하므로 공정이 비교적 간편하지만, 알맞은 식각 조건을 찾기가 어렵다. 반면, 전자의 경우에는 식각 조건을 찾기가 비교적 쉬우나 공정이 후자에 비하여 번거로운 점이 있다.As mentioned earlier, wet and dry etching can be alternately used or only dry etching can be used. In the latter case, since only one type of etching is used, the process is relatively easy, but it is difficult to find a suitable etching condition. On the other hand, in the former case, the etching conditions are relatively easy to find, but the process is more cumbersome than the latter.
이와 같이 하여 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)을 형성한 후, 도 18a 내지 18c에 도시한 바와 같이 유기 절연 물질 또는 질화 규소를 증착하여 보호막(70)을 형성하고, 마스크를 이용하여 보호막(70)을 게이트 절연막(30)과 함께 식각하여 드레인 전극(66), 게이트 패드(24), 데이터 패드(68) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(64)을 각각 드러내는 접촉 구멍(76, 74, 78, 72)을 형성한다. After forming the data wirings 62, 64, 65, 66, and 68 in this manner, as shown in FIGS. 18A to 18C, an organic insulating material or silicon nitride is deposited to form the
마지막으로, 도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 400 Å 내지 500 Å 두께의 IZO층 또는 ITO층을 증착하고 마스크를 사용하여 식각하여 드레인 전극(66) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(64)과 연결된 화소 전극(82), 게이트 패드(24)와 연결된 보조 게이트 패드(86) 및 데이터 패드(68)와 연결된 보조 데이터 패드(88)를 형성한다. 이때, 화소 전극(82), 보조 게이트 패드(86) 및 보조 데이터 패드(88)의 IZO를 패터닝하기 위한 식각액은 크롬(Cr)의 금속막을 식각하는데 사용하는 크롬 식각액을 사용하는데, 이는 알루미늄 계열의 금속을 부식시키지 않아 접촉 구조에서 드러난 알루미늄 계열의 금속이 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 식각액으로 ( HNO3/(NH4)2Ce(NO3)6/H2O) 등을 들 수 있다. 여기서도, IZO를 적층하기 전의 예열(pre-heating) 공정에서 사용하는 기체는 접촉 구멍(72, 74, 76, 78)을 드러난 금속막(24, 64, 66, 68)의 상부에 잔류하는 금속 산화막을 알루미늄 식각액을 이용한 세정 공정을 실시하는 것이 바람직하며, 알루미늄 식각액은 HNO3, H3PO4, CH3COOH 및 탈이온수를 포함하는 것이 바람직하다.
Finally, as shown in Figs. 9 to 11, the IZO layer or the ITO layer having a thickness of 400 kHz to 500 kHz is deposited and etched using a mask to form the
이러한 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예에 따른 효과뿐만 아니라 데이터 배선(62, 64, 65, 66, 68)과 그 하부의 접촉층 패턴(55, 56, 58) 및 반도체 패턴(42, 48)을 하나의 마스크를 이용하여 형성하고 이 과정에서 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 분리하여 제조 공정을 단순화할 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the data wirings 62, 64, 65, 66, and 68 and the
이와 같이, 본 발명에서와 위치에 따라 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 배선을 외부의 신호가 인가하는 지점으로부터 점차적으로 두께가 증가하도록 형성함으로써 배선에 인가되는 신호를 균일하게 전달할 수 있다. 또한, 배선의 하부막을 굴곡면을 가지도록 형성하여 배선을 두껍게 적층할 때 발생하는 응력을 분산시킬 수 있어 저저항의 두꺼운 배선을 형성할 수 있어 배선에 인가된 신호에 대한 지연을 최소화할 수 있다. As described above, in the photolithography process using a photosensitive film pattern having a different thickness according to the position of the present invention, the wiring is gradually formed to increase in thickness from a point where an external signal is applied, thereby uniformly transmitting a signal applied to the wiring. have. In addition, the lower layer of the wiring is formed to have a curved surface to disperse the stress generated when the wiring is thickly stacked to form a thick wiring with low resistance, thereby minimizing a delay for a signal applied to the wiring. .
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KR (1) | KR100695347B1 (en) |
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KR20000033047A (en) * | 1998-11-19 | 2000-06-15 | 윤종용 | Method of manufacturing thin film transistor |
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- 2000-10-30 KR KR1020000064042A patent/KR100695347B1/en not_active IP Right Cessation
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