KR101266448B1 - Thin film transistor and display substrate including the same and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 추가적인 마스크와 사진식각공정이 없이 도전성 에치 스토퍼를 사용하여 저비용의 폴리실리콘 박막 트랜지스터와 이를 포함하는 표시 기판과 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.The present invention provides a low cost polysilicon thin film transistor using a conductive etch stopper without an additional mask and a photolithography process, a display substrate including the same, and a method of manufacturing the same.
이를 위하여, 본 발명은 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 폴리실리콘으로 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 채널 영역을 노출시키며 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 형성된 오믹 콘택층과, 상기 오믹 콘택층 상에 각각 형성된 드레인 전극 및 소스 전극과, 상기 활성층 및 오믹 콘택층 사이에 상기 오믹 콘택층과 동일하게 패터닝되어 형성된 에치 스토퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터와 이를 포함하는 표시 기판 및 이의 제조방법을 제공한다.To this end, the present invention is a gate electrode, an active layer formed of polysilicon overlapping the gate electrode and the insulating film between, an ohmic contact layer formed of polysilicon doped with an impurity doped exposing a channel region on the active layer, A thin film transistor comprising: a drain electrode and a source electrode formed on the ohmic contact layer, and an etch stopper layer formed between the active layer and the ohmic contact layer in the same manner as the ohmic contact layer. And it provides a preparation method thereof.
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시장치의 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이다.1 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross section taken along line II ′ of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 단면도이다.3A is a cross-sectional view illustrating a first mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제2 마스크 공정을 설명하기 위한 단면도이다.3B is a cross-sectional view illustrating a second mask process in the method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the embodiment of the present invention.
도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 단면도들이다.3C are cross-sectional views illustrating a third mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제4 마스크 공정을 설명하기 위한 단면도이다.3D is a cross-sectional view for describing a fourth mask process in the method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the embodiment of the present invention.
도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제 5 마스크 공정을 설명하기 위한 단면도이다.3E is a cross-sectional view illustrating a fifth mask process in the method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment of the present invention.
<도면부호의 간단한 설명><Brief Description of Drawings>
10: 기판 20: 게이트 전극10: substrate 20: gate electrode
21: 게이트 라인 30: 게이트 절연막21: gate line 30: gate insulating film
40: 활성층 41: 오믹 콘택층40: active layer 41: ohmic contact layer
50: 에치 스토퍼층 61: 소스 전극50: etch stopper layer 61: source electrode
62: 드레인 전극 63: 데이터 라인62: drain electrode 63: data line
70: 보호막 71: 콘택홀70: shield 71: contact hole
80: 화소 전극 100: 박막 트랜지스터80: pixel electrode 100: thin film transistor
141: 아몰포스 실리콘층 142: 아몰포스 카본층141: amorphous silicon layer 142: amorphous carbon layer
143: 불순물 도핑된 아몰포스 실리콘층143: impurity doped amorphous silicon layer
160: 데이터 금속층160: data metal layer
본 발명은 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 폴리실리콘 박막 트랜지스터의 에치 스토퍼층을 도전성 카본으로 형성하여 마스크 공정을 줄인 박막 트랜지스터와 이를 갖는 표시기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thin film transistor, a display substrate having the same, and a method of manufacturing the same, wherein the etch stopper layer of the polysilicon thin film transistor is formed of conductive carbon to reduce a mask process.
일반적으로, 폴리실리콘 박막 트랜지스터는 액정표시장치나 유기발광다이오드 등의 디스플레이장치에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위해 사용된다. 이러한 박막 트랜지스터를 갖는 표시기판은 별도의 마스크 공정을 통해 박막 트랜지스터 및 신호라인들을 형성한다. 이러한 폴리실리콘을 적용한 박막 트랜지스터는 결정화 공정상의 이유로 주로 탑 게이트 구조로 형성되나, 아몰포스 실리콘 박막 트랜지스터 공정과 비교하여 다수의 포토리소그라피 공정이 추가되며 소스 전극 및 드레인 전극과 활성층 사이의 콘택 저항을 감소시키기 위해 오믹 콘택층을 형성한다. 이때, 오믹 콘택층을 형성하기 위하여 이온 도핑공정 및 활성화 공정이 추가되어 공정단가가 상승하는 문제점이 있다.In general, polysilicon thin film transistors are used to independently drive each pixel in a display device such as a liquid crystal display or an organic light emitting diode. A display substrate having such a thin film transistor forms thin film transistors and signal lines through a separate mask process. The polysilicon thin film transistor is mainly formed of a top gate structure for the crystallization process, but a plurality of photolithography processes are added as compared to the amorphous silicon thin film transistor process, and the contact resistance between the source electrode and the drain electrode and the active layer is reduced. To form an ohmic contact layer. In this case, an ion doping process and an activation process are added to form an ohmic contact layer, thereby increasing the process cost.
상기의 문제점을 해결하기 위하여 아몰포스 실리콘 박막 트랜지스터의 제조공정을 그대로 사용하며 활성층과 오믹 콘택층을 연속으로 증착한 후 아몰포스 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화한 후 소스/드레인 전극을 형성한다. 이때, 소스/드레인 전극 사이에 형성되는 박막 트랜지스터의 채널영역은 소스/드레인 전극 형성시 활성층의 과식각 되는 문제점이 발생된다. In order to solve the above problems, the manufacturing process of the amorphous silicon thin film transistor is used as it is, and after depositing the active layer and the ohmic contact layer continuously, the amorphous silicon is crystallized with polysilicon to form a source / drain electrode. In this case, the channel region of the thin film transistor formed between the source / drain electrodes has a problem that the active layer is overetched when the source / drain electrodes are formed.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 추가적인 마스크와 사진식각공정이 없이 도전성 에치 스토퍼를 사용하여 저비용의 폴리실리콘 박막 트랜지스터와 이를 포함하는 표시 기판과 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an aspect of the present invention is to provide a low-cost polysilicon thin film transistor, a display substrate including the same, and a manufacturing method thereof using a conductive etch stopper without an additional mask and photolithography process.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 절연막을 사이에 두고 중첩되어 폴리실리콘으로 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 채널 영역을 노출시키며 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 형성된 오믹 콘택층과, 상기 오믹 콘택층 상에 각각 형성된 드레인 전극 및 소스 전극과, 상기 활성층 및 오믹 콘택층 사이에 상기 오믹 콘택층과 동일하게 패터닝되어 형성된 에치 스토퍼층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 트랜지스터를 제공한다. In order to solve the above technical problem, the present invention is formed of a gate electrode, an active layer formed of polysilicon overlapping with the gate electrode and the insulating film therebetween, and formed of impurity doped polysilicon exposing a channel region on the active layer A thin film transistor including an ohmic contact layer, a drain electrode and a source electrode respectively formed on the ohmic contact layer, and an etch stopper layer formed between the active layer and the ohmic contact layer in the same manner as the ohmic contact layer To provide.
그리고 상기의 박막 트랜지스터를 포함하는 표시 기판을 제공한다.In addition, a display substrate including the thin film transistor is provided.
그리고 상기 에치 스토퍼층은 카본을 포함한다.And the etch stopper layer contains carbon.
여기서, 상기 에치 스토퍼층은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프로펜 및 n-부탄 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.Here, the etch stopper layer is characterized in that any one selected from methane, ethane, propane, butane, acetylene, propene and n-butane.
또한, 상기 에치 스토퍼층은 전기 전도성을 증가시키기 위해 질소가 도핑된 것을 더 포함한다.In addition, the etch stopper layer further includes doped with nitrogen to increase electrical conductivity.
그리고 상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판상에 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판 및 게이트 패턴 상부에 게이트 절연막, 아몰포스 실리콘층, 에치 스토퍼층 및 불순물 도핑된 아몰포스 실리콘층을 연속으로 형성하고 패터닝하여 활성층, 오믹 콘택층 및 에치 스토퍼층을 형성하는 단계와, 상기 활성층, 오믹 콘택층 및 에치 스토퍼층을 고상 결정화 방법으로 결정화하는 단계와, 상기 활성층, 오믹 콘택층 및 에치 스토퍼층이 형성된 기판 상에 드레인 전극, 소스 전극 및 데이터 라인을 포함하는 데이 터 패턴을 형성함과 아울러 상기 드레인 전극 및 소스 전극에 의해 노출된 오믹 콘택층 및 에치 스토퍼층을 제거하는 단계와, 상기 데이터 패턴이 형성된 기판 상에 상기 드레인 전극을 노출하는 콘택홀을 갖는 보호막을 형성하는 단계 및 상기 보호막 상에 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 기판의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention is to form a gate pattern including a gate line and a gate electrode on the substrate, a gate insulating film, an amorphous silicon layer, an etch stopper layer on the substrate and the gate pattern And continuously forming and patterning an impurity doped amorphous silicon layer to form an active layer, an ohmic contact layer and an etch stopper layer, crystallizing the active layer, the ohmic contact layer and an etch stopper layer by a solid phase crystallization method, A data pattern including a drain electrode, a source electrode, and a data line is formed on a substrate on which the active layer, the ohmic contact layer, and the etch stopper layer are formed, and the ohmic contact layer and the etch stopper exposed by the drain electrode and the source electrode. Removing the layer, and the drain electrode on the substrate on which the data pattern is formed. It provides an exposure method of manufacturing a display substrate comprising the steps of: forming a pixel electrode connected with the drain electrode through the contact hole and a step on the protective film to form a protective film having a contact hole for.
여기서 상기 데이터 패턴을 형성함과 아울러 상기 드레인 전극 및 소스 전극으로 노출된 오믹 콘택층 및 에치 스토퍼층을 제거하는 단계는 상기 활성층, 에치 스토퍼층 및 오믹 콘택층이 형성된 기판 상에 데이터 금속층을 형성하는 단계와, 상기 데이터 금속층에 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 데이터 금속층을 식각하여 상기 데이터 패턴을 형성하는 단계와, 상기 드레인 전극 및 소스 전극에 의해 노출된 오믹 콘택층을 식각하는 단계와, 상기 식각된 오믹 콘택층에 의해 노출된 상기 에치 스토퍼층을 제거하는 단계를 더 포함한다.The forming of the data pattern and removing the ohmic contact layer and the etch stopper layer exposed to the drain electrode and the source electrode may include forming a data metal layer on the substrate on which the active layer, the etch stopper layer, and the ohmic contact layer are formed. Forming a photoresist pattern on the data metal layer, etching the data metal layer using the mask pattern to form the data pattern, and an ohmic contact layer exposed by the drain electrode and the source electrode. Etching and removing the etch stopper layer exposed by the etched ohmic contact layer.
이때, 상기 에치 스토퍼층은 카본을 포함한다.At this time, the etch stopper layer contains carbon.
그리고 상기 카본은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프로펜 및 n-부탄 중 선택된 어느 하나로 형성된다.And the carbon is formed of any one selected from methane, ethane, propane, butane, acetylene, propene and n-butane.
또한, 상기 카본층은 질소를 도핑된 것을 특징으로 한다.In addition, the carbon layer is characterized in that the doped with nitrogen.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 특징들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.Other technical problems and features of the present invention in addition to the above technical problem will become apparent through the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 도 1 내지 도 3e를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설 명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3E.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 I-I'선을 따라 절단한 단면을 도시한 단면도이다.1 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a line II ′ of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 박막 트랜지스터 기판은 서로 교차하여 형성된 게이트 라인(21) 및 데이터 라인(63)과, 게이트 라인(21) 및 데이터 라인(63) 각각과 접속된 박막 트랜지스터(100)와, 박막 트랜지스터(100)와 접속된 화소 전극(80)을 구비한다.1 and 2, the illustrated thin film transistor substrate includes a thin film transistor connected to a
구체적으로, 박막 트랜지스터(100)는 게이트 라인(21)에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(63)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(80)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(100)는 게이트 라인(21)과 접속된 게이트 전극(20), 데이터 라인(63)과 접속된 소스 전극(61), 소스 전극(61)과 마주하며 화소 전극(80)과 접속된 드레인 전극(62), 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 게이트 전극(20)과 중첩되어 소스 전극(61)과 드레인 전극(62) 사이에 채널을 형성하며 폴리실리콘으로 형성된 활성층(40), 소스 전극(61) 및 드레인 전극(62)과의 오믹 접촉을 위하여 채널 영역을 제외한 활성층(40) 위에 형성되며 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 형성된 오믹 콘택층(41) 및 활성층(40)과 오믹 콘택층(41) 사이에 형성되어 오믹 콘택층(41)과 동일하게 패터닝된 에치 스토퍼층(50)을 구비한다.In detail, the
도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 라인(21)은 게이트 구동회로로부터 게이트 온/오프 전압을 게이트 라인(21)과 접속된 게이트 전극(20)으로 공급한다. 게이트 라인(21)은 박막 트랜지스터 기판에 집적되어 형성된 게이트 구동회로의 출력단자와 직접 연결되거나, 게이트 구동회로가 집적되어 실장된 구동칩과 연결된 금속패드들과 연결될 수 있다.As shown in FIG. 1, the
게이트 전극(20)은 게이트 라인(21)에서 돌출되어 형성되며 게이트 라인(21)으로 부터 공급되는 게이트 온/오프 전압을 통해 박막 트랜지스터를 턴온 및 턴오프 시킨다. The
이때, 게이트 라인(21)과 평행하게 스토리지 전압을 공급하는 스토리지 라인(도시하지 않음)이 더 형성될 수 있다. 스토리지 라인은 게이트 라인(21)과 동일한 금속으로 형성되며, 화소 전극(80)과 중첩되어 스토리지 커패시터를 형성한다.In this case, a storage line (not shown) for supplying a storage voltage in parallel with the
이러한 게이트 라인(21) 및 게이트 전극(20)을 포함하는 게이트 패턴은 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같은 금속 물질이 사용된다. 그리고 게이트 패턴은 상술한 금속들의 내부저항에 의한 신호감쇠특성 또는 다른 금속과의 접합특성 등의 성질을 고려하여 단일층 또는 이중층 이상으로 형성된다. As the gate pattern including the
게이트 절연막(30)은 SiNx 또는 SiOx 등의 절연 물질이 기판(10) 및 게이트 패턴 상에 형성되어 게이트 라인(21) 및 게이트 전극(20)을 포함하는 게이트 패턴을 절연시킨다.An insulating material such as SiNx or SiOx is formed on the
게이트 절연막(30) 상부에는 박막 트랜지스터의 채널을 형성하기 위해 활성층(40)이 형성되고, 활성층(40) 상부에 소스 전극(61)과 드레인 전극(62)의 접촉저 항을 줄이기 위해 오믹 콘택층(41)이 형성된다. 이때, 활성층(40)이 데이터 패턴 공정에서 과식각되는 것을 방지하기 위하여 에치 스토퍼층(50)이 형성된다. An
활성층(40)은 아몰포스 실리콘을 증착한 후 패터닝 하여 고상결정화(Solid Phase Crystallization; 이하, "SPC" 라 함) 방법을 통해 폴리실리콘으로 결정화한다. 그리고, 오믹 콘택층(41)은 n형 불순물 또는 p형 불순물 중 어느 하나가 도핑된 아몰포스 실리콘을 사용하여 증착하고 패터닝 한 후, 활성층(40)의 아몰포스 실리콘 결정화 공정시 동시에 폴리실리콘으로 결정화된다. 이에 따라, 활성층(40) 및 오믹 콘택층(41)은 내부의 전자 이동도가 향상되어 박막 트랜지스터(100)의 특성을 더욱 향상시킨다.The
에치 스토퍼층(50)은 활성층(40) 및 오믹 콘택층(41) 사이에 형성되며 오믹 콘택층(41)과 동일 패턴으로 형성된다. 이러한 에치 스토퍼층(50)을 금속 등의 물질로 사용하게 되면 스퍼터링 방법으로 금속 증착을 하게 됨으로써, 활성층(40)과 오믹 콘택층(41)과의 버큠 브레이크(Vaccum Break)로 금속박막의 리프팅(Lifting) 또는 계면 오염원이 될 수 있을 뿐만 아니라, 에치 스토퍼층(50)을 패터닝 하기 위한 별도의 에칭 공정이 필요하므로 비금속 물질을 사용하여 활성층(40) 및 오믹 콘택층(41)과 동시에 형성한다. 이를 위해, 에치 스토퍼층(50)은 카본을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 에치 스토퍼층(50)은 전기 전도도를 갖는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프로펜, 및 n-부탄 중 선택된 어느 하나를 사용한다. 또한, 에치 스토퍼층(50)는 증착시 전기 전도도의 증가를 위해 불순물 도핑된 카본 예를 들면, 질소 도핑된 카본을 사용할 수 있다. 이러한, 에치 스토퍼층(50)으로 아몰포스 카본을 사용하면 하나의 마스크 공정으로 활성층(40), 에치 스토퍼층(50) 및 오믹 콘택층(41)을 패터닝 할 수 있으므로 마스크 공정을 줄여 공정시간 및 비용을 절감할 수 있다. The
여기서, 활성층(40), 에치 스토퍼층(50) 및 오믹 콘택층(41)은 SPC 방법을 사용하여 아몰포스 실리콘, 아몰포스 카본 및 불순물 도핑된 아몰포스 실리콘을 폴리실리콘, 폴리카본 및 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 결정화시킨다.Here, the
소스 전극(61) 및 드레인 전극(62)은 오믹 콘택층(41) 상에 각각 마주하여 형성된다.The
데이터 라인(63)은 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 게이트 라인(21)과 교차하도록 형성되며, 데이터 구동회로로부터 데이터 신호를 소스 전극(61)에 공급한다.The
소스 전극(61), 드레인 전극(62) 및 데이터 라인(63)을 포함하는 데이터 패턴과 데이터 패턴이 형성된 게이트 절연막(30) 상에 보호막(70)이 형성된다. 보호막(70)으로는 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질이 이용되며 무기 절연 물질과, 유기 절연 물질의 이중 구조로 형성되기도 한다. 이러한 보호막(70)은 화소 전극(80)과 드레인 전극(62)을 접속하기 위해 보호막(70)의 일부가 제거되어 드레인 전극(62)을 노출시키는 콘택홀(71)이 형성된다. The
화소 전극(80)은 콘택홀(71)을 경유하여 노출된 드레인 전극(62)과 접속된다. 이러한 화소 전극(80)은 박막 트랜지스터(100)로부터 공급된 화소 신호를 충전하여 도시하지 않은 컬러 필터 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키 게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 컬러 필터 기판에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소 전극(80)을 경유하여 입사되는 광량을 조절하여 컬러 필터 기판 쪽으로 투과시키게 된다. 이러한, 화소 전극(80)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 등의 투명 도전 물질로 형성된다.The
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 마스크 공정별로 도시한 단면도들이다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, for each mask process.
도 3a는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제1 마스크 공정을 도시한 단면도이다.3A is a cross-sectional view illustrating a first mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 유리나 플라스틱 같은 기판(10)상에 스퍼터링 등의 방법으로 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같은 금속 물질 중 적어도 하나의 금속 물질로 게이트 라인(21), 게이트 전극(20)을 포함하는 게이트 금속층을 단일층 또는 다중층으로 증착한다. 그리고 제1 마스크를 사용한 사진식각공정을 통해 게이트 금속층을 패터닝하여 게이트 패턴을 형성한다. 이때, 게이트 금속층은 신호 전송 특성을 개선하기 위하여 2중층 또는 3중층 이상으로 형성하는 것이 바람직하다. 다음으로, 게이트 금속층이 형성되면 게이트 금속층의 전면에 포토 레지스트(Photo Resist: 이하, "PR"이라 함)를 도포하고 제1 마스크를 사용하여 사진식각공정을 통해 게이트 패턴을 형성한다. 게이트 패턴은 PR이 도포된 기판상에 마스크를 사용하여 PR을 노광하여 패터닝 한 후 식각액을 통해 식각한다. Referring to FIG. 3A, at least one metal material such as Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo alloy, Cu alloy, Al alloy, or the like may be sputtered onto a
도 3b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제2 마스크 공정을 도시한 단면도이다. 3B is a cross-sectional view illustrating a second mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3b를 참조하면, 게이트 패턴이 형성된 기판(10) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 방법을 사용하여 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 등의 같은 게이트 절연막(30)과, 아몰포스 실리콘층(141)과, 아몰포스 카본층(142) 및 불순물 도핑된 아몰포스 실리콘층(143)을 연속 증착한다. 여기서, 아몰포스 카본층(142)은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 아세틸렌, 프로펜 및 n-부탄 중 적어도 어느 하나를 사용하여 증착한다. 이때, 아몰포스 카본층(142)은 증착시 전기전도도의 증가를 위해 질소를 도핑할 수 있다. 그런 다음, 제2 마스크를 사용한 사진식각공정을 통해 아몰포스 실리콘층(141)과, 아몰포스 카본층(142) 및 불순물 도핑된 아몰포스 실리콘층(143)을 패터닝하여 채널 패턴을 형성한다. 이때, 아몰포스 카본(142)은 산소 플라즈마 방법으로 에싱한다. Referring to FIG. 3B, a
다음으로, SPC 방법을 통해 상기 아몰포스 실리콘층(141) 및 불순물 도핑된 아몰포스 실리콘층(143)을 결정화시킨다. 즉, 아몰포스 실리콘층(141) 및 불순물 도핑된 아몰포스 실리콘층(143)을 600 내지 700℃이하의 온도로 가열한 후 냉각하는 어넬링 공정을 통해 폴리실리콘으로 결정화된다. 이와 동시에, 아몰포스 카본층(142)도 폴리 카본으로 결정화된다.Next, the
도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제3 마스크 공정을 도시한 단면도이다.3C is a cross-sectional view illustrating a third mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3c를 참조하면, 오믹 콘택층(41)과 게이트 절연막(30) 상에 스퍼터링 등 의 방법으로 Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo 합금, Cu 합금, Al 합금 등과 같이 금속 물질 중 적어도 하나로 데이터 금속층(160)을 단일층 또는 다중층으로 증착한다. 그리고 제3 마스크를 사용한 사진식각공정을 통해 데이터 금속층(160)을 패터닝하여 소스 전극(61)과, 드레인 전극 및 데이터 라인(63)을 포함하는 데이터 패턴을 형성한다. 이때, 데이터 금속층(160)은 신호 전송 특성을 개선하기 위하여 2중층 이상으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3C, metal, such as Mo, Ti, Cu, AlNd, Al, Cr, Mo alloy, Cu alloy, Al alloy, or the like may be sputtered on the
구체적으로, 데이터 금속층(160)이 형성되면 데이터 금속층(160)의 전면에 PR을 도포하고 제3 마스크를 사용하여 사진식각공정을 통해 데이터 패턴을 형성한다. 다시 말하여, 데이터 패턴은 PR이 도포된 기판(10)상에 제3 마스크를 사용하여 PR을 노광하고 패터닝 한 후 식각액을 통해 데이터 금속층(160)을 식각함으로써 형성한다. 여기서, 소스 전극(61) 및 드레인 전극(62)을 식각한 후 오믹 콘택층(41)을 식각한다. 이를 통해, 오믹 콘택층(41)의 에칭시 활성층(40)의 과식각을 방지함과 아울러 플라즈마에 노출되어 손상되는 것을 방지한다. 다음으로, 오믹 콘택층(41)이 식각된 후, PR을 제거하는 애싱 공정에서 산소 플라즈마 방법을 사용하여 활성층(40) 상부의 에치 스토퍼층(50)을 함께 제거한다. Specifically, when the data metal layer 160 is formed, PR is applied to the entire surface of the data metal layer 160 and a data pattern is formed through a photolithography process using a third mask. In other words, the data pattern is formed by exposing and patterning the PR using the third mask on the
도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제4 마스크 공정을 도시한 단면도이다.3D is a cross-sectional view illustrating a fourth mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3d를 참조하면, 데이터 패턴이 형성된 기판(10) 상에 PECVD 등의 방법을 사용하여 무기 절연 물질 또는 유기 절연 물질 등과 같은 보호막(70)을 증착한다. 이어 제4 마스크를 사용한 사진식각공정을 통해 콘택홀(71)을 형성함으로써 드레인 전극(62)을 노출시킨다. 보호막(70)으로는 CVD, PECVD 등의 방법으로 형성되는 게이트 절연막(30)과 같은 무기 절연 물질이 이용된다. 또는 스핀 코팅(Spin Coating), 스핀리스 코팅(Spinless Coating) 등의 방법으로 형성되는 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연 물질이 이용되기도 한다. 또는 무기 절연 물질과, 유기 절연 물질의 이중 구조로 형성되기도 한다.Referring to FIG. 3D, a
도 3e를 참조하면, 보호막(70)이 형성된 기판(10) 상에 스퍼터링 등의 방법을 사용하여 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전금속층을 형성하고 제 5마스크를 사용한 사진식각공정을 통해 투명도전금속층을 패터닝하여 화소 전극(80)을 형성한다. 화소 전극(80)은 보호막(70)에 형성된 콘택홀(71)을 경유하여 드레인 전극(62)과 접속된다.Referring to FIG. 3E, a transparent conductive metal layer such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is formed on the
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터, 표시기판 및 이의 제조방법은 액정표시장치를 예를 들어 설명하였으나 액정표시장치에 그 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 유기발광표시장치 등의 상술한 박막 트랜지스터를 갖는 모든 표시장치에 동일하게 적용시킬 수 있다.Meanwhile, although the thin film transistor, the display substrate, and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention have been described with reference to a liquid crystal display device, for example, the scope of rights thereof is not limited to the liquid crystal display device. The same applies to all display devices having transistors.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터와, 이를 포함하는 표시기판 및 이의 제조 방법은 도전성 에치 스토퍼를 사용하여 활성층이 과식각 되는 것을 방지하여 폴리실리콘 박막 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the thin film transistor, the display substrate including the same, and a method of manufacturing the same may improve the characteristics of the polysilicon thin film transistor by preventing the active layer from being overetched using a conductive etch stopper.
여기서, 도전성 에치 스토퍼는 카본을 사용하여 추가적인 마스크 공정 없이 박막 트랜지스터를 제조하므로 저비용의 폴리실리콘 박막 트랜지스터를 형성할 수 있다.Here, since the conductive etch stopper manufactures the thin film transistor without using an additional mask process using carbon, it is possible to form a low cost polysilicon thin film transistor.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the detailed description of the present invention described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art having ordinary knowledge of the present invention described in the claims to be described later It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the art.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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