KR101294748B1 - 구리막 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 배선 및 전극으로 사용되는 구리막의 연성을 줄이는 방법(경도를 높이는 방법)에 관한 것이다.
본 발명은, 구리막의 휘는 성질인 연성을 최소화하기 위해 구리막 표면을 NH3 또는 N2 +NH3 플라즈마 처리하여, 상기 구리막의 결정성장을 억제하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 결정립이 작고 조밀해져 구리막의 경도가 높아지기 때문에, 외부의 충격에 의해 눌리지 않는 특성을 가지게 된다.
따라서, 구리막의 커진 경도로 인해 외부로부터 충격이 가해져도 상기 구리막의 상부에 구성된 절연막 또는 보호막이 파괴되지 않아 어레이 기판의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2는 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 평면도이고,
도 3은 구리막을 전극으로 사용한 박막트랜지스터의 구성을 도시한 단면도이고,
도 4a는 종래에 따른 구리막의 연성 특성을 설명하기 위한 단면도이고,
도 4b는 구리막의 결정 상태를 사진으로 나타낸 도면이고,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 구리막 형성공정을 순서대로 도시한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 열처리 방법을 적용한 구리막의 결정화 상태를 사진으로 도시한 도면이고,
도 7a 내지 도 7f는 구리막을 배선 및 전극으로 형성한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 : 기판 102 : 버퍼층 106 : 구리결정
본 발명은 액정표시장치(LCD)에 관한 것으로 특히, 구리막의 형성방법과 이를 포함한 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다.
상기 액정은 가늘고 긴 형상을 가지며, 분자의 배열에 방향성을 가지고 있는 동시에, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하면 상기 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상을 표현하게 된다.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(하부기판)과, 상부 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
이하, 도 1을 참조하여 전술한 액정표시장치의 구성을 설명한다.
도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(60)는 투명한 절연기판(50)상에 블랙매트릭스(빛 차단수단, 52)와 컬러필터(54a,54b,54c)가 구성되고, 상기 블랙매트릭스(52)와 컬러필터(54a,54b,54c)의 하부에 공통전극(56)이 형성된 컬러필터기판(B2)과, 박막트랜지스터(T)와, 화소 전극(46)과, 게이트 배선 및 데이터 배선(13, 미도시)이 구성된 어레이기판(B1)으로 구성되며, 상기 어레이기판(B1)과 컬러필터 기판(B2)사이에는 액정(14)이 충진 되어 있다.
상기 어레이 기판(B1)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스 형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(13)과 데이터배선(미도시)이 형성된다.
상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(13)과 데이터배선(미도시)이 교차하여 정의되는 영역이다. 상기 화소영역(P)상에 형성되는 화소전극(46)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 사용한다.
이하, 도면을 참조하여, 전술한 어레이 기판의 구성을 좀 더 상세히 설명한다.
도 2는 일반적인 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 기판(22)상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(13)이 구성되고, 상기 게이트 배선(13)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배 선(42)이 구성된다.
상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(42)의 교차 지점에는 게이트 전극(30)과 액티브층(34)과 소스 전극(36)과 드레인 전극(38)을 포함하는 박막트랜지스터가 구성된다.
상기 화소 영역(P)에는 상기 드레인 전극(38)과 접촉하는 투명한 화소전극(46)이 구성된다.
전술한 구성에서, 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(42)과, 박막트랜지스터(T)의 게이트 전극(30)과 소스 및 드레인 전극(36,38)은 도전성 금속으로 형성되며 이러한 도전성 금속으로는, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 몰리-텅스텐(Mo-W)등의 금속을 사용할 수 있다.
이때, 상기 구리(Cu)는 다른 금속에 비해 저항이 낮고, 비교적 저항이 낮은 상기 알루미늄(Al)에 비해 대기에서 잘 산화되지 않기 때문에 배선 및 전극으로 사용하기에 훌륭한 물질이다.
그러나, 구리(Cu)는 유리 기판(22)과의 접착력이 좋지 않고, 반도체층인 비정질 실리콘층과 반응하여 계면에 절연막을 형성하는 특성을 가지므로 반드시 하부에 버퍼 금속층(buffer metal layer)이 구성된다.
이때, 구리(Cu)로 형성한 종래의 배선 및 전극의 가장 큰 문제점은, 구리 자체의 연성특성에 의해 상부 절연막층에 결함을 유발하여 소자의 신뢰성을 저하 하는데 있다.
이에 대해 이하, 도 3과 도 4a 와 도 4b를 참조하여 설명한다.
도 3은 박막트랜지스터의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 4a는 구리막의 연성특성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 4b는 구리막의 표면 결정상태를 사진으로 도시한 도면이다.
도시한 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(30)이 기판(22)의 제 1 층으로 구성되는 인버티드 스태거드 타입(inverted staggered type)을 도시한 것으로, 게이트 전극(30)과 소스 및 드레인 전극(36,38)을 모두 버퍼층(G1)과 구리막(G2)의 이중층으로 구성한 예를 도시한 것이다.
상기 버퍼층(buffer layer, G1)으로 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 지르코늄(Zr), 지르코늄 합금(Zr alloy)을 사용할 수 있으며, 유리 기판과의 접착특성이 좋고, 상기 오믹 콘택층(35)과 반응하지 않는 특성을 가진다.
도시한 바와 같이, 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트 전극(30)과 소스 및 드레인 전극(36,38)의 상부에 각각 게이트 절연막(32)과 보호막(40)이 적층된 형태이다.
그런데, 공정 중 외부로부터 충격이 가해지는 경우 상기 구리(Cu)의 연성에 의해 상기 상부의 절연막(32,40)이 깨어지는 문제가 발생하는 경우가 종종 발생한다.
즉, 도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(22)상에 먼저 버퍼층(G1)을 형성하고, 상기 버퍼층(G1)의 상부에 구리막(G2)을 형성한다.
다음으로, 상기 구리막(G2)을 형성하고 어닐링 하게 되면 구리막(G2)은 결정화 된다. 일반적으로 구리막(G2)은 연성이 매우 큰 특성(경도가 낮은 특성)을 가진 다.
따라서, 외부로부터 압력이 가해지면 구리막(G2)의 연성으로 인해 표면이 눌려지게 되는데, 압력에 의해 눌려지는 정도가 상부층보다 매우 크기 때문에 구리가 눌려지는 만큼을 상부층이 견디지 못하고, 깨어지는 불량이 발생하게 된다.
이러한 구리막(G2)의 연성은 구리막(G2)을 이루는 결정의 크기와 관련이 있으며, 결정의 크기가 클수록 연성이 커지는 특성(즉, 경도가 작아지는 특성)을 가진다.
이에 대한 근거는 식 (1)을 참조하면 알 수 있다.
H=Hi+KHlg -1/2 - - - - - - - -(1)
위 식(1)에서 H는 경도를 나타내고, Hi는 결정층의 초기 경도이고, KH는
상수이고, lg는 결정립의 크기를 의미한다.
이때, Hi와 KH는 정해진 값이므로 결국, 전술한 식 (1)에서 경도(H)는 결정립(grain)의 크기 따라 달라지며, 앞서 언급한 바와 같이 결정립(54)의 크기가 클수록 경도는 작아지는 경향을 나타냄을 알 수 있다.
도 4b는 200℃와 300℃에서 구리 전극을 진공 분위기에서 어닐링(annealing)하였을 경우, 결정화 상태를 나타낸 사진으로, 200℃일 때보다 300℃일 때의 구리막의 결정화 크기가 매우 큰 것을 알 수 있다.
200℃의 경우에는 결정립(54)이 작기는 하지만 아직 구리막의 결정화가 안정 된 상태가 아니므로 이를 사용할 수 없으며, 안정된 결정화 상태를 얻을 수 있는 300℃에서 어닐링을 해야 하는데, 보이는 바와 같이 300℃의 어닐링 온도에서는 결정의 크기가 매우 크다.
따라서, 구리막(G2)은 연성이 매우 큰 특성 즉, 경도가 낮은 특성을 가지게 된다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 상기 구리막의 연성을 낮추기 위한 방법을 제안하는 것을 제 1 목적으로 하고, 이러한 구리막을 전극 또는 배선으로 사용함으로써, 신뢰성 있는 액정표시장치용 어레이기판을 제작하는 것을 제 2 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구리막 형성방법은 기판과; 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층에 구리를 증착하여 구리막을 형성하는 단계와; 상기 구리막이 형성되는 기판을 열처리(어닐링)하는 동시에, 상기 구리막의 표면을 플라즈마 질화이온 처리하여, 결정립이 작고 조밀하게 결정화된 구리막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 버퍼층은 티타늄, 지르코늄을 포함하는 4족 원소 그룹 중 선택된 하나 이거나, 상기 4족 원소그룹 중 선택된 하나의 합금으로 형성하는 것을 특징으로 한 다.
상기 4족 원소 그룹 중 선택된 하나와 합금되는 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V), 탄탈륨(Ta)등을 포함하는 5족과 6족 원소그룹 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하고, 상기 합금에 있어서, 4족 원소 그룹은 5%~30%의 비율로 합금되는 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 질화이온 처리단계는, 암모니아 가스(NH3) 또는 질소가스(N2)와 암모니아 가스(NH3)의 혼합기체를 플라즈마화 하여 활성화된 N3-이 구리막의 표면에 발생하도록 하는 단계인 것을 특징으로 한다.
상기 열처리 공정과 플라즈마 질화이온 처리를 동시에 진행하면, 하부의 버퍼층을 이루는 금속 이온이 구리막을 이루는 결정립 계로 확산되어, 결정립의 성장을 억제하여, 상기 결정립의 크기가 작고 조밀하게 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법은, 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 버퍼층과 구리막을 적층하는 단계와; 상기 구리막이 형성되는 기판을 열처리(어닐링)하는 동시에, 상기 구리막의 표면을 플라즈마 질화이온 처리하여, 결정립이 작고 조밀하게 결정화된 구리막을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층과 결정화된 구리막을 패턴하여, 게이트 전극과 이에 연결된 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 및 게이트 배선이 형성된 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극에 대응하는 게이트 절연막의 상부에 적층된 액티브층과 오믹 콘택층을 형성하는 단계와; 상기 오믹 콘택층의 상부에 이와 접촉하며 이격된 소스 전극과 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결되고 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 화소 영역에 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
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상기 소스 및 드레인 전극과 데이터 배선을 형성하는 단계는 상기 액티브층과 오믹 콘택층이 형성된 기판의 전면에, 버퍼층과 구리막을 적층하는 단계와; 상기 구리막이 형성되는 기판을 열처리(어닐링)하는 동시에, 상기 구리막의 표면을 플라즈마 질화이온 처리하여, 결정립이 작고 조밀하게 결정화된 구리막을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층과 결정화된 구리막을 패턴하여, 상기 오믹 콘택층과 접촉하여 이격된 소스 전극과 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결된 데이터 배선을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명의 특징은 구리막의 연성을 낮추기 위해, 암모니아(NH3)또는 NH3
+N2(질소)혼합가스를 이온화 하여, 상기 구리막의 표면에 플라즈마 질화이온처리를 실시하여, 어닐링시 구리막을 이루는 결정립이 작고 조밀하게 결정화 되도록 하는 것을 특직으로 한다.
도 5a 내지 도 5c는 기판에 구리(Cu)막을 형성하는 공정을 본 발명의 공정 순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(유리 기판,100)에 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 지르코늄(Zr), 지르코늄합금(Zr alloy), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V)을 포함하는 4족 원소 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 버퍼층(102)을 형성한다.
다음으로, 상기 버퍼층(102)이 형성된 기판(100)의 전면에 구리(Cu)를 증착하여 구리막(104)을 형성한다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 구리막(104)이 형성된 기판(100)을 300℃에서 열처리 하면서, 기판(100)의 표면에서 암모니아(NH3) 또는 질소(N2)와 암모니아(NH3)의 혼합 기체를 플라즈마(plasma) 상태로 만들어, 상기 구리막(104)의 표면에 플라즈마 질화 이온 처리를 진행하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로, 구리막(104)은 초기 미세한 결정에서 시작하여 점차 결정립(106)의 크기가 커지면서 결정화 되어가는 과정을 겪게 된다.
이때, 본 발명의 특징은 플라즈마 질화이온 처리를 통해 하부 버퍼층(102)을 이루는 물질 예를 들어 티타늄(Ti)으로 형성하였다면, 상기 티타늄(Ti) 이온이 상기 결정립(106)사이로 서서히 확산되도록 하여, 구리막(104)을 이루는 결정립(106)의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 결정립(grain,106)의 경계부인 결정립계(grain boundary,108)에 상기 티타늄(Ti)이온이 존재하게 되면, 상기 구리막(104) 내부의 결정립(grain)은 성장이 둔화되어 작고 조밀하게 결정화되는 결과를 얻을 수 있다.
이때, 상기 티타늄 이온(Ti-)이 구리막의 결정립 계(grain boundary)로 확산되는 것은, 상기 암모니아(NH3) 또는 질소(N2)와 암모니아(NH3) 혼합기체를 플라즈마화 하여 발생한 N3- 이온 때문이다.
즉, 상기 N3- 이온과의 결합을 위해, 상기 티타늄(Ti) 이온들이 구리막(104)을 이루는 결정립(106)의 결정립계(108)를 통해 확산되는 것이다.
이때, 티타늄(Ti) 이온들이 구리막(104)의 표면으로 확산되지 않고 결정립계(108)에만 존재하도록 플라즈마 처리 시간은 아주 짧은 순간에 이루어 져야 한다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 티타늄(Ti)이온 들은 구리막(104)을 이루는 결정립계(108)를 따라 존재하게 되며 이로써, 결정립(106)은 기존에 비해 작은 사이즈로 조밀하게 존재할 수 있게 된다.
이하, 도 6a와 도 6b는 본 발명의 공정에 따라 제작된 구리막의 표면을 사진으로 도시한 도면이다.
도 6a와 도 6b는 각각 200℃와 300℃에서 어닐링 하였을 때의 결정 상태를 보인 것으로, 200℃ 이후로는 결정의 크기가 거의 변화가 없는 것을 알 수 있다.
따라서, 300℃의 어닐링 온도에서 종래와 비교하여 결정립(106)의 크기가 대폭 줄었기 때문에, 본 발명에 따른 구리막(구리 전극 또는 배선)은 종래에 비해 경도가 큰 특성 즉, 연성이 매우 작은 특성을 가질 수 있게 된다.
결과적으로, 외부로부터 충격이 가해져도 구리막이 눌리지 않기 때문에 상부 의 절연막이 파괴되는 불량이 발생하지 않는 장점이 있다.
이하, 도 7a 내지 도7e는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 기판(200)상에 스위칭 영역(S)과 화소 영역(Ti)을 정의한다.
상기 기판(200)의 전면에 버퍼층(202)을 50℃~500℃의 두께로 형성한다.
상기 버퍼층(202)으로는 티타늄(Ti),지르코늄(Zr)이 속해있는 4족 원소들이 사용가능하며 또한, 티타늄 합금(Ti alloy)과 지르코늄 합금(Zr alloy) 등을 사용할 수 있다.
이때, 합금 가능한 금속으로는 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V)을 포함하는 5족및 6족 원소들 중 선택된 하나를 사용할 수 있으며 이때, 티타늄(Ti) 또는 지르코늄(Zr)의 비율을 5%~30%로 한다.
다음으로, 상기 버퍼층(202)의 상부에 구리(Cu)를 증착하여 구리막(204)을 형성한다.
다음으로, 상기 구리막(204)이 형성된 기판(200)을 암모니아(NH3) 또는 질소(N2)와 암모니아(NH3)의 혼합 기체가 존재하는 챔버에 넣고, 300℃에서 어닐링을 진행하면서 짧은 순간 상기 기체를 플라즈마(plasma)상태로 만들어, 상기 구리막(204)의 표면에 플라즈마 질화 이온처리를 진행한다.
이와 같이 하면, 앞서 언급한 바와 같이, 하부 버퍼층(202)을 이루는 물질 예를 들어 티타늄(Ti)으로 형성하였다면, 상기 티타늄(Ti) 이온이 상기 결정립(도 5b의 106)계로 서서히 확산하는 공정이 함께 진행되고 이때, 상기 구리막(204)과 티타늄층(202)의 경계부에는 구리(Cu)와 티타늄(Ti)의 반응층(Cu3Ti)이 얇게 형성된다.
상기 결정립 계(grain boundary)에 상기 티타늄(Ti)이온이 존재하게 되면, 상기 구리막(204) 내부의 결정 성장은 더 이상 이루어 지지 않고, 구리막(204)을 이루는 결정립(미도시)은 작고 조밀한 형태가 된다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 버퍼층(도 7a의 202)과 구리막(도 7a의 204)을 패턴하여, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하여 게이트 전극(208)을 형성하고, 상기 게이트 전극(208)과 연결되면서 상기 화소 영역(P)의 일 측으로 연장된 게이트 배선(미도시)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 전극(208)과 게이트 절연막(210)이 형성된 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 게이트 절연막(210)을 형성한다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(210)이 형성된 기판(200)의 전면에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물 비정질 실리콘(n+a-Si:H)을 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 전극(208)에 대응하여 액티브층(212)과 오믹 콘택층(214)을 형성한다.
도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층 및 오믹 콘택층(212,214)이 형성 된 기판(200)의 전면에 티타늄(Ti), 티타늄 합금(Ti alloy), 지르코늄(Zr), 지르코늄합금(Zr alloy), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 탄탈륨(Ta), 바나듐(V)을 포함하는 4족 원소 중 중 선택된 하나를 증착하여 버퍼층(216)을 형성하고, 상기 버퍼층(216)의 상부에 구리(Cu)를 증착하여 구리막(218)을 형성한다.
상기 구리막(204)이 형성된 기판(200)을 암모니아(NH3) 또는 질소(N2)와 암모니아(NH3)의 혼합 기체가 존재하는 챔버에 넣고, 300℃에서 어닐링을 진행하면서 짧은 순간 상기 기체를 플라즈마(plasma)상태로 만들어, 상기 구리막(204)의 표면에 플라즈마 질화 이온처리를 진행한다.
도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 플라즈마 처리 및 어닐링 공정이 완료된 버퍼층과 구리막을 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(214)과 접촉하면서 이격하여 구성된 소스 전극과 드레인 전극(222,224)을 형성하고, 상기 소스 전극(222)과 연결되고 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하는 화소 영역(P)의 타 측으로 연장된 데이터 배선(226)을 형성한다.
다음으로, 상기 소스 및 드레인 전극(222,224)이 형성된 기판(200)의 전면에 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 경우에 따라서는, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호층(228)을 형성한다.
다음으로, 상기 보호층(228)을 패턴하여 상기 드레인 전극(224)의 일부를 노 출하는 드레인 콘택홀(230)을 형성한다.
도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(228)이 형성된 기판(200)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 노출된 드레인 전극(224)과 접촉하면서 상기 화소 영역(P)에 위치하는 화소 전극(232)을 형성한다.
전술한 공정을 통해, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 구리막 형성방법은, 구리막을 이루는 결정립이 작고 조밀하게 구성되도록 할 수 있으므로, 구리막의 연성이 매우 작은 특성을 얻을 수 있는 효과가 있다.
따라서, 외부에서 충격이 가해져도 쉽게 눌리지 않기 때문에 구리막의 상부에 구성된 절연막이 파괴되지 않아 어레이 기판의 신뢰성을 개선할 수 있는 효과가 있다.
Claims (14)
- 기판과;기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계와;상기 버퍼층에 구리를 증착하여 구리막을 형성하는 단계와;상기 구리막이 형성되는 기판을 열처리(어닐링)하는 동시에, 상기 구리막의 표면을 플라즈마 질화이온 처리하여, 결정립이 작고 조밀하게 결정화된 구리막을 형성하는 단계를 포함하는 구리막 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 버퍼층은 티타늄, 지르코늄을 포함하는 4족 원소 그룹 중 선택된 하나 이거나, 상기 4족 원소그룹 중 선택된 하나의 합금으로 형성하는 것을 특징으로 구리막 형성방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 4족 원소 그룹 중 선택된 하나와 합금되는 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V), 탄탈륨(Ta)등을 포함하는 5족과 6족 원소그룹 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 구리막 형성방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 합금에 있어서, 4족 원소 그룹은 5%~30%의 비율로 합금되는 것을 특징으로 하는 구리막 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 플라즈마 질화이온 처리단계는, 암모니아 가스(NH3) 또는 질소가스(N2)와 암모니아 가스(NH3)의 혼합기체를 플라즈마화 하여 활성화된 N3-이 구리막의 표면에 발생하도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 구리막 형성방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 선택된 어느 하나의 항에 있어서,상기 열처리 공정과 플라즈마 질화이온 처리를 동시에 진행하면, 하부의 버퍼층을 이루는 금속 이온이 구리막을 이루는 결정립 계로 확산되어, 결정립의 성장을 억제하여, 상기 결정립의 크기가 작고 조밀하게 구성되는 것을 특징으로 하는 구리막 형성방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 구리막의 어닐링 온도는 300℃인 것을 특징으로 하는 구리막 형성방법.
- 기판을 준비하는 단계와;상기 기판 상에 버퍼층과 구리막을 적층하는 단계와;상기 구리막이 형성되는 기판을 열처리(어닐링)하는 동시에, 상기 구리막의 표면을 플라즈마 질화이온 처리하여, 결정립이 작고 조밀하게 결정화된 구리막을 형성하는 단계와;상기 버퍼층과 결정화된 구리막을 패턴하여, 게이트 전극과 이에 연결된 게이트 배선을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극 및 게이트 배선이 형성된 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극에 대응하는 게이트 절연막의 상부에 적층된 액티브층과 오믹 콘택층을 형성하는 단계와;상기 오믹 콘택층의 상부에 이와 접촉하며 이격된 소스 전극과 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결되고 상기 게이트 배선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터 배선을 형성하는 단계와;상기 화소 영역에 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 소스 및 드레인 전극과 데이터 배선을 형성하는 단계는상기 액티브층과 오믹 콘택층이 형성된 기판의 전면에, 버퍼층과 구리막을 적층하는 단계와;상기 구리막이 형성되는 기판을 열처리(어닐링)하는 동시에, 상기 구리막의 표면을 플라즈마 질화이온 처리하여, 결정립이 작고 조밀하게 결정화된 구리막을 형성하는 단계와;상기 버퍼층과 결정화된 구리막을 패턴하여, 상기 오믹 콘택층과 접촉하여 이격된 소스 전극과 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 연결된 데이터 배선을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 버퍼층은 티타늄, 지르코늄을 포함하는 4족 원소 그룹 중 선택된 하나 이거나, 상기 4족 원소그룹 중 선택된 하나의 합금으로 형성하는 것을 특징으로 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 4족 원소 그룹 중 선택된 하나와 합금되는 금속은 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 바나듐(V), 탄탈륨(Ta)등을 포함하는 5족과 6족 원소그룹 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 어레이기판 제조방법.
- 제 10 항에 있어서,상기 합금에 있어서, 4족 원소 그룹은 5%~30%의 비율로 합금되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 플라즈마 질화이온 처리단계는, 암모니아 가스(NH3) 또는 질소가스(N2)와 암모니아 가스(NH3)의 혼합기체를 플라즈마화 하여 활성화된 N3-이 구리막의 표면에 발생하도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
- 제 8 항 내지 제 13 항 중 선택된 어느 하나의 항에 있어서,상기 열처리 공정과 플라즈마 질화이온 처리를 동시에 진행하면, 하부의 버퍼층을 이루는 금속 이온이 구리막을 이루는 결정립 계로 확산되어, 결정립의 성장을 억제하여, 상기 결정립의 크기가 작고 조밀하게 구성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
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| KR20000015238A (ko) * | 1998-08-27 | 2000-03-15 | 김영환 | 반도체소자의 금속배선 형성방법 |
| KR20030009593A (ko) * | 2001-07-23 | 2003-02-05 | 학교법인 인하학원 | 수소 플라즈마 및 급속 열처리의 이중 전처리 단계를포함하는 구리 전착방법 |
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2006
- 2006-12-11 KR KR1020060125568A patent/KR101294748B1/ko active IP Right Grant
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| KR20030009593A (ko) * | 2001-07-23 | 2003-02-05 | 학교법인 인하학원 | 수소 플라즈마 및 급속 열처리의 이중 전처리 단계를포함하는 구리 전착방법 |
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