KR100870017B1 - Method of fabricating for thin film transistor array panel - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법은 절연 기판 위에 비정질 규소층을 적층하는 단계, 비정질 규소층을 결정화 한 후, 패터닝하여 다결정 규소층을 형성하는 단계, 다결정 규소층 위에 게이트 절연층, 도전층, 감광층을 적층하는 단계, 감광층을 패터닝하여 감광층 패턴을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 마스크로 하여 도전층을 식각하여 감광층 패턴보다 소정폭이 작은 게이트 배선을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 마스크로 하여 다결정 규소층에 n형 또는 p형 불순물이 도핑된 소스 영역, 드레인 영역, 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 제거한 후 게이트 배선을 마스크로 하여 불순물을 도핑하여 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계, 게이트 배선 위에 제1층간 절연층을 형성하는 단계, 제1 층간 절연층에 소스 영역을 노출하는 제1 접촉구와 드레인 영역을 노출하는 제2 접촉구를 형성하는 단계, 제1 층간 절연층 위에 제1 접촉구를 통하여 소스 영역과 연결되는 데이터선과 제2 접촉구를 통하여 드레인 영역과 연결되는 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계, 데이터 배선 위에 제2 층간 절연층을 형성하는 단계, 제2 층간 절연층 위에 드레인 전극을 노출하는 제3 접촉구를 형성하는 단계, 제2 층간 절연층 위에 제3 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. The method for manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention comprises the steps of laminating an amorphous silicon layer on an insulating substrate, crystallizing the amorphous silicon layer, and then patterning to form a polycrystalline silicon layer, a gate insulating layer, a conductive layer on the polycrystalline silicon layer Laminating a layer and a photosensitive layer, patterning the photosensitive layer to form a photosensitive layer pattern, etching the conductive layer using the photosensitive layer pattern as a mask to form a gate wiring having a predetermined width smaller than the photosensitive layer pattern, and Forming a source region doped with n-type or p-type impurities, a drain region, or a channel region not doped with impurities in the polysilicon layer using the layer pattern as a mask; after removing the photosensitive layer pattern, the gate wiring is used as a mask for the impurities Doping to form a low concentration impurity region, forming a first interlayer insulating layer over the gate wiring, and forming a first interlayer Forming a first contact hole exposing the source region and a second contact hole exposing the drain region in the insulating layer, and forming a data line and a second contact hole connected to the source region through the first contact hole on the first interlayer insulating layer. Forming a data line including a drain electrode connected to the drain region through the data line, forming a second interlayer insulating layer on the data line, and forming a third contact hole exposing the drain electrode on the second interlayer insulating layer And forming a pixel electrode connected to the drain electrode through the third contact hole on the second interlayer insulating layer.
박막트랜지스터기판, LDDThin Film Transistor Board, LDD
Description
도1a 내지 도1f는 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 순서에 따라 도시한 도면이다. 1A to 1F illustrate a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the prior art, in the order of a process.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 순서에 따라 도시한 도면이다. 3A to 3G are views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention according to a process sequence.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 순서에 따라 도시한 도면이다. 5A through 5E are views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a second embodiment of the present invention, in the order of a process.
※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※※ Explanation of symbols on main parts of drawing ※
110 : 절연 기판 111 : 차단층110: insulating substrate 111: blocking layer
123 : 게이트 전극 140 : 게이트 절연층123: gate electrode 140: gate insulating layer
150 : 다결정 규소층 152 : 저농도 도핑 영역150
153 : 소스 영역 154 : 채널 영역153: source region 154: channel region
155 : 드레인 영역 171 : 데이터선155: drain region 171: data line
175 : 드레인 전극 190 : 화소 전극 175: drain electrode 190: pixel electrode
204 : 장벽층204: barrier layer
본 발명은 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor substrate.
일반적으로 박막 트랜지스터 기판(Thin Film Transistor, TFT)은 주사 신호를 전달하는 주사 신호 배선 또는 게이트 배선과 화상 신호를 전달하는 화상 신호선 또는 데이터 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터와 연결되어 있는 화소 전극, 게이트 배선을 덮어 절연하는 게이트 절연층 및 박막 트랜지스터와 데이터 배선을 덮어 절연하는 층간 절연층 등으로 이루어져 있다. In general, a thin film transistor substrate (TFT) has a scan signal line or a gate line for transmitting a scan signal and an image signal line or data line for transferring an image signal, and is connected to the gate line and the data line. The transistor includes a transistor, a pixel electrode connected to the thin film transistor, a gate insulating layer covering and insulating the gate wiring, and an interlayer insulating layer covering and insulating the thin film transistor and the data wiring.
이러한 박막 트랜지스터는 다결정 규소 또는 비정질 규소를 이용하여 형성할 수 있으며, 다결정 규소를 이용할 경우 비정질 규소를 이용할 때 보다 전계 이동도는 커지나, 박막 트랜지스터에 전압이 인가될 때 순간적으로 과도한 전류가 흘러 누설 전류가 발생할 수 있다. 따라서 다결정 규소를 이용하여 박막 트랜지스터를 형성할 때는 소스 영역과 게이트 전극, 드레인 영역과 게이트 전극 사이에 위치한 다결정 규소층에 저농도 도핑 영역을 형성하여 누설 전류를 감소시킨다. Such a thin film transistor may be formed using polycrystalline silicon or amorphous silicon, and when using polycrystalline silicon, field mobility becomes larger than when using amorphous silicon. May occur. Therefore, when the thin film transistor is formed using polycrystalline silicon, a lightly doped region is formed in the polycrystalline silicon layer positioned between the source region, the gate electrode, the drain region, and the gate electrode to reduce the leakage current.
이러한 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법은 다음과 같다. A method of manufacturing such a thin film transistor substrate is as follows.
도 1a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 차단층(111), 비정질 규소층을 형성한 후, 열처리하여 비정질 규소층을 결정화 한다. 이후, 사진 공 정으로 패터닝하여 다결정 규소층(150)을 형성한다. As shown in FIG. 1A, after forming the
도 1b에 도시한 바와 같이, 다결정 규소층(150) 위에 게이트 절연층(140), 알루미늄층(201), 크롬층(202), 감광층을 적층한 후 감광층을 패터닝하여 감광층 패턴(PR)을 형성한다. As shown in FIG. 1B, after the
도 1c에 도시한 바와 같이, 감광층 패턴(PR)을 마스크로 크롬층(202), 알루미늄층(201)을 식각하여 희생층(203), 게이트 전극(123)과 게이트선(도시하지 않음)을 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이때 알루미늄층(201)은 크롬층(202)에 비해 쉽게 식각되므로 도시한 바와 같이 언더컷 구조를 이룬다. As shown in FIG. 1C, the
도 1d에 도시한 바와 같이, 감광층 패턴(PR)을 제거한 후 희생층(203)을 마스크로 고농도 불순물 이온을 주입하여 소스 영역(153), 드레인 영역(155), 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(154)을 형성한다. As shown in FIG. 1D, after removing the photoresist layer pattern PR, a high concentration of impurity ions are implanted using the
도 1e에 도시한 바와 같이, 희생층(203)을 제거한 후 게이트 배선을 마스크로 하여 저농도 불순물 이온을 주입하여 저농도 도핑 영역(152)을 형성한다.As shown in FIG. 1E, after the
그리고 게이트 배선 위에 제1 층간 절연층(801)을 형성한다. 제1 층간 절연층(801)은 소스 영역(153)을 노출하는 제1 접촉구(161)와 드레인 영역(155)을 노출하는 제2 접촉구(162)를 포함한다. The first
도 1f에 도시한 바와 같이, 제1 층간 절연층(801) 위에 도전층을 형성한 후 패터닝하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 형성한다. 데이터선(171)은 소스 영역(153)과 연결하고, 드레인 전극(175)은 드레인 영역(155)과 연결되도록 형성한다.
As shown in FIG. 1F, the conductive layer is formed on the first
이후, 드레인 전극 위에 드레인 전극(175)을 노출하는 제3 접촉구(163)를 포함하는 제2 층간 절연층(802)을 형성한다. 그리고 제2 층간 절연층(802) 위에 제3 접촉구를 통해 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(190)을 형성한다. Thereafter, a second
이러한 방법으로 저농도 도핑 영역을 형성하기 위해서는 희생층을 필요로 한다. 그리고 알루미늄층의 알루미늄이 하부 규소층으로 확산하여 박막 트랜지스터의 특성을 악화시킬 수 있다. In this way, a sacrificial layer is required to form the lightly doped region. In addition, aluminum in the aluminum layer may diffuse into the lower silicon layer to deteriorate characteristics of the thin film transistor.
따라서 본 발명의 목적은 공정을 단순화며, 알루미늄이 확산되지 않는 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다. It is therefore an object of the present invention to simplify the process and to provide a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same, in which aluminum is not diffused.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법은 절연 기판 위에 비정질 규소층을 적층하는 단계, 비정질 규소층을 결정화 한 후, 패터닝하여 다결정 규소층을 형성하는 단계, 다결정 규소층 위에 게이트 절연층, 도전층, 감광층을 적층하는 단계, 감광층을 패터닝하여 감광층 패턴을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 마스크로 하여 도전층을 식각하여 감광층 패턴보다 소정폭이 작은 게이트 배선을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 마스크로 하여 다결정 규소층에 n형 또는 p형 불순물이 도핑된 소스 영역, 드레인 영역, 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 제거한 후 게이트 배선을 마스크로 하여 불순물을 도핑하여 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계, 게이트 배선 위에 제1층간 절연층을 형성하는 단계, 제1 층간 절연층에 소스 영역을 노출 하는 제1 접촉구와 드레인 영역을 노출하는 제2 접촉구를 형성하는 단계, 제1 층간 절연층 위에 제1 접촉구를 통하여 소스 영역과 연결되는 데이터선과 제2 접촉구를 통하여 드레인 영역과 연결되는 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계, 데이터 배선 위에 제2 층간 절연층을 형성하는 단계, 제2 층간 절연층 위에 드레인 전극을 노출하는 제3 접촉구를 형성하는 단계, 제2 층간 절연층 위에 제3 접촉구를 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention includes the steps of laminating an amorphous silicon layer on an insulating substrate, crystallizing the amorphous silicon layer, and then patterning to form a polycrystalline silicon layer, polycrystalline silicon Stacking a gate insulating layer, a conductive layer and a photosensitive layer on the layer, patterning the photosensitive layer to form a photosensitive layer pattern, etching the conductive layer using the photosensitive layer pattern as a mask, and having a gate having a predetermined width smaller than the photosensitive layer pattern Forming a wiring, forming a source region doped with an n-type or p-type impurity, a drain region, a channel region not doped with an impurity in the polycrystalline silicon layer using the photosensitive layer pattern as a mask, and then removing the photosensitive layer pattern Doping impurities using the gate wiring as a mask to form a low concentration impurity region; first interlayer insulation on the gate wiring Forming a layer, forming a first contact opening exposing the source region and a second contact opening exposing the drain region in the first interlayer insulating layer, and forming a source contact through the first contact opening on the first interlayer insulating layer. Forming a data line including a data line to be connected and a drain electrode connected to the drain region through a second contact hole, forming a second interlayer insulating layer on the data line, and exposing the drain electrode on the second interlayer insulating layer Forming a third contact hole, and forming a pixel electrode connected to the drain electrode through the third contact hole on the second interlayer insulating layer.
다른 방법은 절연 기판 위에 비정질 규소층을 적층하는 단계, 비정질 규소층을 결정화 한 후, 패터닝하여 다결정 규소층을 형성하는 단계, 다결정 규소층 위에 게이트 절연층, 도전층, 감광층을 적층하는 단계, 감광층을 패터닝하여 감광층 패턴을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 마스크로 하여 도전층을 식각하여 감광층 패턴보다 소정폭이 작은 게이트 배선 및 데이터 금속편을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 마스크로 하여 다결정 규소층에 n형 또는 p형 불순물이 도핑된 소스 영역, 드레인 영역, 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역을 형성하는 단계, 감광층 패턴을 제거한 후 게이트 배선 및 데이터 금속편을 마스크로 하여 불순물을 도핑하여 저농도 불순물 영역을 형성하는 단계, 게이트 배선 및 데이터 금속편 위에 층간 절연층을 형성하는 단계, 층간 절연층에 소스 영역을 노출하는 제1 접촉구, 드레인 영역을 노출하는 제2 접촉구, 데이터 금속편을 노출하는 제3 접촉구를 형성하는 단계, 층간 절연층 위에 제1 접촉구를 통해 소스 영역과 연결되고 제3 접촉구를 통해 데이터 금속편과 연결되는 데이터 연결부 및 제2 접촉구를 통하여 드레인 영역과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다. Another method includes laminating an amorphous silicon layer on an insulating substrate, crystallizing the amorphous silicon layer, and then patterning to form a polycrystalline silicon layer, laminating a gate insulating layer, a conductive layer, a photosensitive layer on the polycrystalline silicon layer, Patterning the photosensitive layer to form a photosensitive layer pattern; etching the conductive layer using the photosensitive layer pattern as a mask to form gate wiring and data metal pieces having a predetermined width smaller than the photosensitive layer pattern; and using the photosensitive layer pattern as a mask Forming a source region, a drain region, and a channel region not doped with an n-type or p-type impurity in the polysilicon layer, removing the photosensitive layer pattern, and then doping the impurities with a gate wiring and a data metal piece as a mask. Forming a low concentration impurity region, forming an interlayer insulating layer over the gate wiring and the data metal piece, the layer Forming a first contact opening exposing a source region, a second contact opening exposing a drain region, and a third contact opening exposing a data metal piece in the interlayer insulating layer, the source region through the first contact opening on the interlayer insulating layer And a data connection part connected to the data metal piece through the third contact hole and a pixel electrode connected to the drain region through the second contact hole.
이때 데이터 금속편은 인접한 두 개의 게이트선 사이에 형성하고, 데이터 연결부는 게이트 배선과 교차하도록 형성하다. In this case, the data metal piece is formed between two adjacent gate lines, and the data connection part is formed to intersect the gate line.
그리고 이러한 방법들에 형성되어 있는 도전층은 몰리브덴 텅스텐층과 알루미늄층의 이중층으로 이루어지고, 몰리브덴 텅스텐층은 알루미늄의 확산을 차단하는 장벽층이 된다. 또한, 감광층은 고내열성을 사용하는 것이 바람직하다. The conductive layer formed in these methods consists of a double layer of a molybdenum tungsten layer and an aluminum layer, and the molybdenum tungsten layer serves as a barrier layer for blocking the diffusion of aluminum. Moreover, it is preferable to use high heat resistance for a photosensitive layer.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판은 절연 기판 위에 형성되어 있는 소스 영역, 드레인 영역, 채널 영역, 저농도 도핑 영역을 포함하는 다결정 규소층, 다결정 규소층 위에 형성되어 있는 게이트 절연층, 게이트 절연층 위에 일 방향으로 길게 형성되어 있는 게이트선, 게이트선의 일부분으로 채널 영역과 대응하도록 형성되어 있는 게이트 전극, 게이트선의 일단에 형성되어 있는 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선, 게이트 배선 위에 형성되어 있으며 소스 영역을 노출하는 제1 접촉구, 드레인 영역을 노출하는 제2 접촉구를 포함하는 제1 층간 절연층, 게이트선과 교차하고 제1 접촉구를 통해 소스 영역과 연결되는 데이터선, 제2 접촉구를 통해 드레인 영역과 연결되는 드레인 전극, 데이터선의 일단에 형성되어 있는 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선, 데이터 배선 위에 형성되어 있으며 드레인 전극을 노출하는 제3 접촉구를 포함하는 제2 층간 절연층, 제2 층간 절연층에 형성되어 있으며 제3 접촉구를 통해 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 포함하고, 게이트 배선은 몰리브덴 텅스텐으로 형성한 장벽층과 장벽층 위에 알루미늄으로 형성한 알루미늄층으로 이루어진다. A thin film transistor substrate according to the present invention for achieving another object of the present invention is a gate formed on a polycrystalline silicon layer, a polycrystalline silicon layer including a source region, a drain region, a channel region, a lightly doped region formed on an insulating substrate A gate line including an insulating layer, a gate line formed to extend in one direction on the gate insulating layer, a gate electrode formed to correspond to a channel region as a part of the gate line, and a gate line including a gate pad formed at one end of the gate line, and on the gate line A first interlayer insulating layer formed on the first contact hole to expose the source region, the first interlayer insulating layer to expose the drain region, a data line crossing the gate line and connected to the source region through the first contact hole; 2 drain electrode connected to the drain region through the contact hole, at one end of the data line A second data interlayer insulating layer formed on the data line, the second interlayer insulating layer including a third contact hole exposing a drain electrode, and a second interlayer insulating layer formed on the data line and through the third contact hole. And a pixel electrode connected to the drain electrode, and the gate wiring includes a barrier layer formed of molybdenum tungsten and an aluminum layer formed of aluminum on the barrier layer.
또는 절연 기판 위에 형성되어 있으며 소스 영역, 드레인 영역, 채널 영역, 저농도 도핑 영역을 포함하는 다결정 규소층, 다결정 규소층 위에 형성되어 있는 게이트 절연층, 게이트 절연층 위에 일방향으로 길게 형성되어 있는 게이트선, 게이트선의 일부분으로 채널 영역과 대응하도록 형성되어 있는 게이트 전극, 게이트선의 일단에 형성되어 있는 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선, 게이트선 사이의 게이트 절연층 위에 형성되어 있는 데이터 금속편, 게이트 배선 및 데이터 금속편 위에 형성되어 있으며 소스 영역을 노출하는 제1 접촉구, 드레인 영역을 노출하는 제2 접촉구, 데이터 금속편을 노출하는 제3 접촉구를 포함하는 층간 절연층, 게이트 배선과 교차하도록 층간 절연층 위에 형성되어 있으며 제1 및 제3 접촉구를 통해 데이터 금속편과 연결되는 데이터 연결부, 층간 절연층 위에 형성되어 있으며 제2 접촉구를 통해 드레인 영역과 연결되어 있는 화소 전극을 포함하고, 게이트 배선 및 데이터 금속편은 몰리브덴 텅스텐으로 형성한 장벽층과, 장벽층 위에 알루미늄으로 형성한 알루미늄층으로 이루어진다. Or a polycrystalline silicon layer including a source region, a drain region, a channel region, and a lightly doped region, a gate insulating layer formed on the polycrystalline silicon layer, and a gate line extending in one direction on the gate insulating layer, A gate electrode formed to correspond to the channel region as a part of the gate line, a gate wiring including a gate pad formed at one end of the gate line, a data metal piece formed on the gate insulating layer between the gate lines, the gate wiring and the data metal piece And an interlayer insulating layer including a first contact hole exposing the source region, a second contact hole exposing the drain region, a third contact hole exposing the data metal piece, and formed on the interlayer insulating layer to intersect the gate wiring. Data through the first and third contacts A data connection part connected to the piece, the pixel electrode being formed on the interlayer insulating layer and connected to the drain region through the second contact hole, and the gate wiring and the data metal piece being formed of a barrier layer made of molybdenum tungsten, It consists of an aluminum layer formed of aluminum.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. Hereinafter, exemplary 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. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity.
이제 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판 및 그의 제조 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Now, a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단면도이고, 도 3a내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 순서대로 도시한 도면이다. 2 is a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3G are diagrams sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 투명한 절연 기판(110)과, 절연기판(110) 위에 형성되어 있는 차단층(111), 차단층(111) 위의 소정 영역에 형성되어 있으며 소스 영역(153), 채널 영역(154), 드레인 영역(155), 저농도 도핑 영역(152)을 포함하는 다결정 규소층(150), 다결정 규소층(150) 위에 형성되어 있는 게이트 절연층(140), 채널 영역(154)과 대응하는 게이트 절연층(140) 위에 형성되어 있는 장벽층(204), 장벽층(204) 위에 형성되어 있는 게이트 전극(175), 게이트 전극(175) 위에 형성되어 있으며 소스 영역(153)을 노출하는 제1 접촉구(161)와 드레인 영역(155)을 노출하는 제2 접촉구(162)를 포함하는 제1 층간 절연층(801), 제1 층간 절연층(801) 위에 형성되어 있으며 제1 접촉구(161)를 통해 소스 영역(153)과 연결되는 데이터선(171)과 제2 접촉구(162)를 통해 드레인 영역(155)과 연결되는 드레인 전극(175), 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 위에 형성되어 있으며 드레인 전극(175)을 노출하는 제3 접촉구(163)를 포함하는 제2 층간 절연층(802), 제2 층간 절연층(802) 위에 형성되어 있으며 제3 접촉구(163)를 통해 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(190)을 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 2, a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention includes a transparent
이와 같은 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법은 먼저 도3a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 차단층(111), 비정질 규소층을 순차적으로 적층한다. 그리고 비정질 규소층을 열처리하여 결정화 한 후 사진 식각 방법으로 패터닝하여 다결정 규소층(150)을 형성한다. In the method of manufacturing the thin film transistor substrate, first, as shown in FIG. 3A, the
이때 사용되는 투명 절연 기판(110)으로는 유리, 석영 또는 사파이어등을 사용할 수 있으며, 차단층(111)은 산화 규소(SiO2) 또는 질화 규소(SiNx)를 증착하여 형성하고, 비정질 규소층(150A)은 비정질 규소를 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 방법으로 증착하여 형성한다. 그리고 열처리는 레이저 열처리(laser annealing) 또는 로 열처리(furnace annealing)를 사용한다. In this case, glass, quartz, sapphire, or the like may be used as the transparent insulating
도3b에 도시한 바와 같이, 다결정 규소층(150) 위에 게이트 절연층(140), 몰리브덴 텅스텐층(201), 알루미늄층(202), 감광층을 적층한다. As shown in FIG. 3B, the
그리고 감광층을 형성하고자 하는 게이트 배선보다 소정 폭만큼 넓게 패터닝하여 감광층 패턴(PR)을 형성한다. 여기서 감광층은 고내열성으로 후에 진행되는 불순물 도핑을 위한 마스크의 역할을 한다. The photosensitive layer pattern PR is formed by patterning the photosensitive layer by a predetermined width wider than the gate wiring to be formed. Here, the photosensitive layer has a high heat resistance and serves as a mask for impurity doping that proceeds later.
몰리브덴 텅스텐층(201)은 알루미늄층(202)의 알루미늄이 하부 규소층으로 확산되는 것을 방지하기 위한 장벽층으로, 최소한의 두께로 형성한다. 바람직하게는300~500nm로 형성한다. The
도 3c에 도시한 바와 같이, 감광층 패턴(PR)을 마스크로 하여 알루미늄층(202)을 식각하여 게이트 배선을 형성한다. 그리고 연속해서 몰리브덴 텅스텐층(201)을 식각하여 장벽층(204)을 형성한다. As shown in FIG. 3C, the gate layer is formed by etching the
게이트 배선은 일방향으로 길게 형성되어 있는 게이트선(도시하지 않음), 게 이트선의 일부분인 게이트 전극(123), 게이트선의 일단에 형성되어 있는 게이트 패드(도시하지 않음)를 포함한다. The gate wiring includes a gate line (not shown) formed long in one direction, a
여기서 게이트 배선 및 장벽층은 식각 시간 또는 식각액을 조절하여 감광층 패턴(PR)보다 소정폭만큼 좁게 형성한다. 또한, 알루미늄층과 몰리브덴 텅스텐층의 식각 선택비가 없는 식각액을 사용하여 동시에 식각할 수 있다. The gate line and the barrier layer may be formed to be narrower by a predetermined width than the photosensitive layer pattern PR by controlling an etching time or an etchant. In addition, it is possible to simultaneously etch using an etchant without an etching selectivity between the aluminum layer and the molybdenum tungsten layer.
이 후, 감광층 패턴(PR)을 마스크로 하여 다결정 규소층(150)에 고농도 불순물을 주입하여 소스 영역(153), 드레인 영역(155), 채널 영역(154)을 형성한다. 채널 영역(154)은 불순물이 주입되지 않은 영역으로 게이트 전극(123) 아래에 위치하며 소스 영역(153)과 드레인 영역(155)을 분리시킨다. Thereafter, a high concentration of impurities are injected into the
도 3d에 도시한 바와 같이, 감광층(PR)을 제거한 후 게이트 배선을 마스크로 하여 저농도로 불순물을 주입하여 저농도 불순물 영역(152)을 형성한다. As shown in FIG. 3D, after the photosensitive layer PR is removed, impurities are implanted at low concentration using the gate wiring as a mask to form a low
저농도 불순물 영역(152)은 소정폭 만큼 형성되며, 여기서 소정폭이란 감광층 패턴(PR)의 폭과 게이트 배선의 폭의 차를 말한다. The low
도3e에 도시한 바와 같이, 기판 전면에 절연물질을 적층하여 제1층간 절연층(801)을 형성한다. As shown in FIG. 3E, an insulating material is stacked on the entire surface of the substrate to form a first
이후 제1층간 절연층(801)에 사진 식각 방법으로 소스 영역(153)과 드레인 영역(155)을 노출하는 제1 접촉구(161) 및 제2 접촉구(162)를 형성한다.Thereafter, the
도3f에 도시한 바와 같이, 제1층간 절연층(801) 위에 도전층을 형성한 후 패터닝하여 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. As shown in FIG. 3F, a conductive layer is formed on the first
데이터선(171)은 게이트선과 교차하도록 형성하여 화소 영역을 정의하며, 제1접촉구(161)를 통해 소스 영역(153)과 연결한다. 그리고, 드레인 전극(175)은 제2 접촉구(162)를 통해 드레인 영역(155)과 연결한다. The
도3g 도시한 바와 같이, 제1층간 절연층(801) 위에 절연 물질을 적층하여 제2층간 절연층(802)을 형성한다. As shown in FIG. 3G, an insulating material is laminated on the first
이후 제2층간 절연층(802)에 사진 식각 방법으로 드레인 전극(175)을 노출하는 제3 접촉구(163)를 형성한다. 그리고 제2층간 절연층(802) 위에 ITO를 증착한 후, 이를 패터닝하여 화소 전극(190)을 형성한다. 화소 전극(190)은 제3접촉구(163)를 통해 드레인 전극(175)과 연결된다. Thereafter, a
[제2 실시예]Second Embodiment
도 4a, 4b는 각각 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도와 단면도이다. 도시한 바와 같이, 투명한 절연 기판(110) 위에 소스 영역(153), 드레인 영역(155), 채널 영역(154), 저농도 도핑 영역(152)을 포함하는 다결정 규소층(150)이 형성되어 있고, 다결정 규소층(150) 위에 게이트 절연층(140)이 형성되어 있다. 4A and 4B are a layout view and a cross-sectional view of a thin film transistor substrate according to a second embodiment of the present invention, respectively. As illustrated, a
게이트 절연층(140) 위에 가로 방향으로 긴 게이트선(121)이 형성되어 있고, 게이트선(121)의 일부가 세로 방향으로 연장되어 다결정 규소층(150)과 일부 중첩되며, 다결정 규소층(150)과 중첩된 게이트선(121)의 일 부분은 게이트 전극(123)이 된다.A
게이트선(121)의 일단에는 외부 회로(도시하지 않음)로부터 주사 신호를 인가 받기 위한 게이트 패드(125)가 형성되어 있다. 이하, 게이트 전극(123), 게이트 선(121), 게이트 패드(125)를 게이트 배선이라 한다. A
또한, 유지 용량을 증가시키기 위해 유지 전극선을 게이트선(121)과 일정 거리 이격되어 평행하게 위치하도록, 게이트선(121)과 동일한 물질로 동일한 층에 형성할 수 있다. 이 때, 다결정 규소층(150)과 중첩되는 유지 전극선의 일 부분은 유지 전극이 되며, 유지 전극 아래에 위치한 다결정 규소층(150)은 유지 영역이 된다. In addition, the storage electrode line may be formed on the same layer with the same material as the
게이트선(121)과 일정 거리 이격되어 게이트선(121)과 수직한 방향으로 신장되며, 게이트선(121)과 동일한 층에 데이터 금속편(171a)이 형성되어 있다. 데이터 금속편(171a)은 인접한 두 게이트선(121) 사이에 게이트선(121)과 연결되지 않도록 형성되어 있다. 또 데이터 금속편(171a)은 외부 회로(도시하지 않음)로부터 화상 신호를 인가 받기 위한 데이터 패드(도시하지 않음)를 포함한다. The
게이트 배선(121, 123, 125) 및 데이터 금속편(171a)과 게이트 절연층(140) 사이에는 장벽층(204)이 개재되어 있다. 장벽층(204)은 게이트선을 형성하는 알루미늄이 다결정 규소층(150)으로 확산되는 것을 방지하기 위한 층으로 몰리브덴 텅스텐으로 형성되는 것이 바람직하다. 유지 배선을 형성한 경우 유지 배선도 게이트 배선과 동일하게 장벽층 위에 형성된다. 게이트 배선(121, 123, 125) 및 데이터 금속편(171a)을 포함하여 게이트 절연층(140) 위에 층간 절연층(160)이 형성되어 있다. A
층간 절연층(160) 위에는 데이터 연결부(171b), 화소 전극(190), 보조 게이트 패드(95) 및 보조 데이터 패드(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 데이터 연결부(171b)는 세로 방향으로 게이트선(121)과 교차하도록 형성되어 있다. The
데이터 금속편(171a)은 층간 절연층(160)에 형성되어 있는 제3 접촉구(163)를 통해 데이터 연결부(171b)와 연결되어 있으며, 데이터 연결부(171b)는 제1 접촉구(161)를 통해 소스 영역(153)과 연결되어 있다. 즉, 데이터 연결부(171b)에 의하여 분리되어 있는 데이터 금속편(171a)들이 게이트선(121)을 건너 연결된다. 그리고 화소 전극(190)은 층간 절연층(160)과 게이트 절연층(140)에 걸쳐 형성되어 있는 제2 접촉구(162)를 통해 드레인 영역(155)과 연결되어 있으며, 보조 게이트 패드(95)와 보조 데이터 패드는 층간 절연층(160)에 형성되어 있는 제4 접촉구(164) 및 제5 접촉구(도시하지 않음)를 통해 각각 게이트 패드(125)와 데이터 패드에 연결되어 있다. The
이러한 구조를 가지는 박막 트랜지스터를 형성하는 방법은 다음과 같다. A method of forming a thin film transistor having such a structure is as follows.
먼저 도 5a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 차단층(111), 비정질 규소층을 적층하고 열처리하여 결정화 한다. 이 후, 비정질 규소층을 패터닝하여 다결정 규소층(150)을 형성하고 다결정 규소층(150) 위에 게이트 절연층(140), 몰리브덴 텅스텐층(201), 알루미늄층(202), 감광층을 적층한다. 감광층을 패터닝하여 감광층 패턴(PR)을 형성한다. First, as shown in FIG. 5A, the
몰리브덴 텅스텐층(201)은 알루미늄층(202)의 알루미늄이 하부 규소층으로 확산되는 것을 방지하기 위한 장벽층으로, 최소한의 두께로 형성한다. 바람직하게는300~500nm로 형성한다. The
그리고 감광층은 형성하고자 하는 배선보다 소정 폭만큼 넓게 패터닝하여 감 광층 패턴(PR)을 형성한다. 여기서 감광층은 고내열성으로 후에 진행되는 불순물 도핑시 마스크의 역할을 한다. The photosensitive layer is patterned wider by a predetermined width than the wiring to be formed to form the photosensitive layer pattern PR. Here, the photosensitive layer has a high heat resistance and serves as a mask when doping impurities later.
도 5b에 도시한 바와 같이, 감광층 패턴(PR)을 마스크로 하여 알루미늄층(202)을 식각하여 감광층 패턴(PR)보다 소정폭이 작은 게이트 배선 및 데이터 금속편(701a)을 형성한다. 이때, 몰리브덴 텅스텐층(201)도 함께 식각하여 게이트 배선과 데이터 금속편(701a)과 동일한 패턴의 장벽층(204)을 형성한다. As shown in FIG. 5B, the
도 5c에 도시한 바와 같이, 감광층 패(PR)턴을 마스크로 다결정 규소층에 n형 또는 p형 불순물을 고농도로 도핑하여 소스 영역(153), 드레인 영역(155), 불순물이 도핑되지 않은 채널 영역(154)을 형성한다. As shown in FIG. 5C, the polycrystalline silicon layer is heavily doped with n-type or p-type impurities using a photosensitive layer pattern (PR) turn as a mask so that the
이후, 감광층 패턴(PR)을 제거한 후 게이트 배선 및 데이터 금속편(701a)을 마스크로 다결정 규소층(150)에 불순물을 저농도로 도핑하여 저농도 이온 영역(152)을 형성한다. 저농도 이온 영역(152)은 소스 영역(153)과 게이트 전극(123), 드레인 영역(155)과 게이트 전극(123) 사이에 위치한 채널 영역(154)에 형성된다. Thereafter, the photoresist layer pattern PR is removed, and then the doped impurities are lightly doped into the
도 5d에 도시한 바와 같이, 게이트 배선 및 데이터 금속편(701a) 위에 층간 절연층(160)을 형성한다. 그리고 사진 식각 공정으로 소스 영역(153)을 노출하는 제1 접촉구(161), 드레인 영역(155)을 노출하는 제2 접촉구(162), 데이터 금속편(701a) 을 노출하는 제3 접촉구(163)를 형성한다. As shown in FIG. 5D, an
도 5e에 도시한 바와 같이, 층간 절연층(160) 위에 제1 접촉구(161)를 통해 소스 영역(153)과 연결되고 제3 접촉구(163)를 통해 데이터 금속편(701a)과 연결되 는 데이터 연결부(701b) 및 제2 접촉구(162)를 통하여 드레인 영역(155)과 연결되는 화소 전극(190)을 형성한다. As shown in FIG. 5E, the
기술된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail as described above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the present invention.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 몰리브덴 텅스텐층을 형성함으로써 알루미늄층의 알루미늄이 다결정 규소층으로 확산되는 것을 방지할 수 있다. As described above, by forming the molybdenum tungsten layer according to the present invention, it is possible to prevent the aluminum of the aluminum layer from diffusing into the polycrystalline silicon layer.
또한, 고내열성 감광층을 사용함으로써 저농도 도핑 영역을 형성하기 위한 크롬층을 형성하는 공정을 생략하여 공정을 간소화할 수 있다. In addition, by using the high heat-resistant photosensitive layer, the process of forming the chromium layer for forming the low concentration doped region can be omitted, thereby simplifying the process.
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