KR20040021394A - A contact portion of a wires, a method for manufacturing the contact portion, a thin film transistor array panel including the contact portion, and a method for manufacturing the panel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배선의 접촉부 및 그 제조 방법과 이를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a contact portion of a wiring, a method of manufacturing the same, and a thin film transistor array substrate including the same, and a method of manufacturing the same.
일반적으로 반도체 장치에서 배선은 신호가 전달되는 수단으로 사용되므로 신호 지연을 최소화하는 것이 요구된다.In general, the wiring in the semiconductor device is used as a means for transmitting a signal, it is required to minimize the signal delay.
이때, 신호 지연을 방지하기 위하여 배선은 저저항을 가지는 금속 물질, 특히 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy) 등과 같은 알루미늄 계열의 금속 물질을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 배선은 물리적 또는 화학적인 특성이 약하기 때문에 접촉부에서 다른 도전 물질과 연결될 때 부식이 발생하여 반도체 소자의 특성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 특히, 액정 표시 장치에서와 같이 투명한 도전 물질인 ITO(indium tin oxide)를 사용하여 화소 전극을 형성하는 경우에 ITO와 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 배선과 접하는 접촉부에서 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 배선이 부식되는 문제점이 발생하나다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 ITO대신 알루미늄 계열의 배선과 접하더라도 부식이 발생하지 않는 IZO로 이용하여 화소 전극으로 형성하는 기술이 개발되었으나, IZO를 사용하는 경우에는 접촉부에서의 접촉 저항이 증가하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 IZO 또는 ITO와 접촉 특성이 우수한 도전 물질을 개재하는 방법이 개발되었으나 사진 식각 공정이 추가되어 제조 공정이 복잡하고 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.In this case, in order to prevent signal delay, the wiring is generally made of a metal material having a low resistance, particularly an aluminum-based metal material such as aluminum (Al) or aluminum alloy (Al alloy). However, since the wiring of aluminum or aluminum alloy has a weak physical or chemical property, corrosion occurs when the contact portion is connected to another conductive material, thereby deteriorating the characteristics of the semiconductor device. In particular, when the pixel electrode is formed using indium tin oxide (ITO), which is a transparent conductive material, as in a liquid crystal display device, the wiring of aluminum or an aluminum alloy is corroded at the contact portion that contacts the wiring of the ITO and aluminum or an aluminum alloy. This happens. In order to solve this problem, a technique of forming a pixel electrode using IZO, which does not cause corrosion even when contacted with aluminum-based wiring instead of ITO, has been developed.However, in the case of using IZO, there is a problem of increasing contact resistance at the contact portion. have. In order to solve this problem, a method of interposing a conductive material having excellent contact properties with IZO or ITO has been developed, but there is a problem in that a manufacturing process is complicated and manufacturing cost increases due to the addition of a photolithography process.
한편, 액정 표시 장치를 제조 방법 중에서, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 기판은 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통하여 제조하는 것이 일반적이다. 이때, 생산 비용을 줄이기 위해서는 마스크의 수를 적게 하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the manufacturing method of the liquid crystal display device, the substrate on which the thin film transistor is formed is generally manufactured through a photolithography process using a mask. At this time, it is preferable to reduce the number of masks in order to reduce the production cost.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저저항 물질로 이루어진 동시에 저저항의 접촉 특성을 가지는 배선의 접촉부 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a contact portion of a wiring made of a low resistance material and having a low resistance contact characteristic and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 과제는 우수한 접촉 특성을 가지는 배선의 접촉부를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thin film transistor array substrate including a contact portion of a wiring having excellent contact characteristics and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 과제는 우수한 접촉 특성을 가지는 배선의 접촉부를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법을 단순화하는 것이다.Another object of the present invention is to simplify a method of manufacturing a thin film transistor array substrate including a contact portion of a wiring having excellent contact characteristics.
도 1a 및 도 1b 본 발명의 실시예에 배선의 접촉 구조를 도시한 도면이고,1A and 1B are diagrams showing a contact structure of a wiring in an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배선의 접촉 구조의 제조 방법을 도시한 단면도이고,2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a contact structure of a wire according to an embodiment of the present invention;
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 3에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,4 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate of FIG. 3 taken along the line III-III;
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 7b의 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 in FIG. 7B;
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 공정순서에 따라 도시한 것이고,15A, 16A, 17A and 15B, 16B, 17B are cross-sectional views taken along lines XIVb-XIVb 'and XIVc-XIVc', respectively, in FIG. 14A, showing 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 XVIIc-XVIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.18B and 18C are cross-sectional views taken along the lines XVIIIb-XVIIIb 'and XVIIc-XVIIc' in FIG. 18A, respectively.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 배선은 IZO와 낮은 접촉 저항을 가지며 건식 식각이 가능한 도전 물질의 하부막과 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등과 같이 낮은 비저항을 가지는 도전 물질의 상부막을 차례로 적층한 다음, 상부막은 습식 식각으로 감광막 패턴의 하부로 언더 컷이 발생하도록 패터닝하여 하부막은 건식 식각으로 패터닝하여 상부막 밖으로 하부막이 드러나도록 형성하여 IZO와 하부막을 접촉시킨다.In order to solve this problem, in the present invention, the wiring has a low contact resistance with IZO, and the lower layer of the conductive material capable of dry etching and the upper layer of the conductive material having a low resistivity, such as aluminum or an aluminum alloy, are sequentially stacked. The lower layer is patterned by wet etching to form an undercut under the photoresist pattern, and the lower layer is patterned by dry etching to expose the lower layer out of the upper layer to contact the IZO and the lower layer.
이때, 하부막은 크롬으로 이루어진 것이 바람직하다.At this time, the lower layer is preferably made of chromium.
이러한 배선의 접촉부는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에도 적용할 수 있다.The contact portion of the wiring can also be applied to the thin film transistor array substrate and its manufacturing method.
더욱 상세하게, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판에는, 절연 기판 위에 게이트선, 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막 상부에는 반도체층이 형성되어 있다. 반도체층 또는 게이트 절연막 상부에는 게이트선과 교차하는 데이터선, 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극, 소스 전극과 분리되어 마주하는 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있으며, 그 상부에는 반도체층을 덮는 보호막이 형성되어 있다. 보호막의 상부에는 IZO로 이루어져 있으며, 보호막의 접촉 구멍을 통하여 게이트 배선 또는 데이터 배선과 연결되어 있는 도전층이 형성되어 있다.More specifically, in the thin film transistor substrate according to the present invention, a gate wiring including a gate line and a gate electrode connected to the gate line is formed on the insulating substrate, and a semiconductor layer is formed on the gate insulating film covering the gate wiring. . A data line including a data line crossing the gate line, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode separated from and facing the source electrode is formed on the semiconductor layer or the gate insulating layer, and a protective film covering the semiconductor layer is formed thereon. Formed. An upper portion of the passivation layer is made of IZO, and a conductive layer connected to the gate line or the data line is formed through the contact hole of the passivation layer.
이때, 게이트 배선 또는 데이터 배선은 건식 식각이 가능한 도전 물질로 이루어진 하부막과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있으며 경계선이 하부막 상부에 위치하는 상부막을 포함하며, 도전층은 적어도 접촉 구멍을 통하여 상부막 밖으로 드러난 하부막과 접촉되어 있다.In this case, the gate wiring or the data wiring includes a lower layer made of a conductive material capable of dry etching and an upper layer made of aluminum or aluminum alloy and having a boundary line positioned on the lower layer, wherein the conductive layer is at least outside the upper layer through the contact hole. It is in contact with the exposed underlayer.
하부막은 크롬으로 이루어진 것이 바람직하며, 하부막의 두께는 500Å 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the lower film is made of chromium, and the thickness of the lower film is preferably 500 kPa or less.
게이트 배선은 외부로부터 주사 신호를 전달받아 상기 게이트선으로 전달하는 게이트 패드를 포함하며, 데이터 배선은 외부로부터 영상 신호를 전달받을 상기 데이터선으로 전달하는 데이터 패드를 포함하며, 접촉 구멍은 드레인 전극, 게이트 패드 또는 상기 데이터 패드를 드러내는 제1 내지 제3 접촉 구멍을 포함하며, 도전층은 제1 내지 제3 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극, 게이트 패드 또는 데이터 패드와 각각 연결되는 화소 전극, 보조 게이트 패드 또는 보조 데이터 패드를 포함할 수 있다.The gate line may include a gate pad configured to receive a scan signal from the outside and transmit the scan signal to the gate line, and the data line may include a data pad configured to transfer the image signal from the outside to the data line. The contact hole may include a drain electrode, First and third contact holes exposing the gate pad or the data pad, wherein the conductive layer is connected to the drain electrode, the gate pad, or the data pad through the first to third contact holes, respectively, the auxiliary gate pad or It may include an auxiliary data pad.
소스 및 드레인 전극 사이의 채널부를 제외한 반도체층은 데이터 배선과 동일한 모양을 가질 수 있다.The semiconductor layer except for the channel portion between the source and drain electrodes may have the same shape as the data line.
이러한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법에서는, 절연 기판 위에 게이트선, 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극, 게이트선에 연결되어 있는 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이어, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막 상부에 반도체층 패턴을 형성하고, 이어, 게이트선과 교차하여 세로 방향으로 뻗어 있는 데이터선, 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극, 소스 전극과 분리되어 마주하는 드레인 전극 및 데이터선에 연결되어 있는 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이어, 반도체층 패턴을 덮고 있으며 게이트 배선 또는 데이터 배선을 드러내는 접촉 구멍을 가지는 보호막을 형성하고, 그 상부에 IZO를 적층하고 패터닝하여 접촉 구멍을 통하여 게이트 배선 또는 데이터 배선과 연결되어 있는 도전층을 형성한다. 이때, 게이트 배선 또는 데이터 배선은 건식 식각이 가능한 도전 물질로 이루어진 하부막과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막을 차례로 적층하고 패터닝하여 형성한다.In the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention, a gate line including a gate line, a gate electrode connected to the gate line, and a gate pad connected to the gate line is formed on the insulating substrate. Subsequently, a semiconductor layer pattern is formed on the gate insulating layer covering the gate wiring, and the data line extends in the vertical direction crossing the gate line, the source electrode connected to the data line, the drain electrode separated from the source electrode, and the data. A data line including a data pad connected to a line is formed. Subsequently, a protective layer covering the semiconductor layer pattern and having a contact hole exposing the gate wiring or data wiring is formed, and an IZO is stacked and patterned thereon to form a conductive layer connected to the gate wiring or data wiring through the contact hole. do. In this case, the gate wiring or the data wiring is formed by sequentially stacking and patterning a lower layer made of a conductive material capable of dry etching and an upper layer made of aluminum or an aluminum alloy.
이때, 게이트 배선 및 상기 데이터 배선 형성 단계는 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 이루어지며, 상부막은 습식 식각으로 식각하고, 하부막은 건식 식각으로 식각하는 것이 바람직하다.In this case, the gate line and the data line forming step may be performed by a photolithography process using a photoresist pattern, the upper layer may be etched by wet etching, and the lower layer may be etched by dry etching.
하부막은 크롬으로 형성하고 두께는 500Å 이하로 형성하는 것이 바람직하다.The lower layer is preferably formed of chromium and has a thickness of 500 kPa or less.
반도체층 패턴과 데이터 배선 사이에 접촉층 패턴을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 데이터 배선과 반도체층 패턴은 하나의 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정을 통하여 이루어지며, 감광막 패턴은 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 채널부에 위치하며 제1 두께를 가지는 제1 부분과 제1 두께보다 두꺼운 두께를 가지는 제2 부분 및 제1 부분보다 얇은 두께를 가지는 제3 부분을 포함하는 것이 바람직하다.The method may further include forming a contact layer pattern between the semiconductor layer pattern and the data line. The data line and the semiconductor layer pattern may be formed through a photolithography process using a single photoresist pattern, and the photoresist pattern may include a source electrode and a drain. It is preferable to include a first portion having a first thickness, a second portion having a thickness thicker than the first thickness, and a third portion having a thickness thinner than the first portion, which is located in the channel portion between the electrodes.
감광막 패턴은 하나의 마스크를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable to form the photosensitive film pattern using one mask.
게이트 절연막, 반도체층 패턴, 접촉층 패턴 및 데이터 배선을 형성하기 위해서는, 우선 게이트 절연막, 반도체층, 접촉층 및 하부막과 상부막을 차례로 적층하고, 상부막의 상부에 감광막을 도포한다. 이어, 감광막을 마스크를 통하여 노광하고 현상하여 제2 부분이 데이터 배선의 상부에 위치하도록 감광막 패턴을 형성한 다음, 제3 부분 아래의 상부막 및 하부막과 그 하부의 접촉층 및 반도체층, 제1 부분과 그 아래의 상부막 및 하부막과 접촉층, 그리고 제2 부분의 일부 두께를 식각하여 하부막 및 상부막, 접촉층, 반도체층으로 각각 이루어진 데이터 배선, 접촉층패턴, 반도체층 패턴을 형성한다.In order to form the gate insulating film, the semiconductor layer pattern, the contact layer pattern, and the data wirings, first, the gate insulating film, the semiconductor layer, the contact layer, and the lower film and the upper film are sequentially stacked, and a photosensitive film is coated on the upper film. Subsequently, the photoresist film is exposed and developed through a mask to form a photoresist pattern such that the second portion is positioned above the data line, and then the upper and lower layers under the third portion, the contact layer and semiconductor layer, and the lower portion under the third portion. The thicknesses of the first layer, the upper layer and the lower layer, the contact layer, and the thicknesses of the second portion are etched to form data wirings, contact layer patterns, and semiconductor layer patterns each consisting of the lower layer, the upper layer, the contact layer, and the semiconductor layer. Form.
더욱 상세하게, 데이터 배선, 접촉층 패턴, 반도체층 패턴을 형성하기 위해서는 제3 부분 아래의 상기 상부막을 습식 식각하고 하부막을 건식 식각하여 접촉층을 노출시킨다. 이어, 제3 부분 아래의 접촉층 및 그 아래의 반도체층을 제1 부분과 함께 건식 식각하여 제3 부분 아래의 게이트 절연막과 제1 부분 아래의 상부막을 드러내고 반도체층으로 이루어진 반도체층 패턴을 완성한다. 이어, 제1 부분 아래의 상부막 및 하부막을 습식 식각하여 데이터 배선을 완성하고 제1 부분 아래의 접촉층을 식각하여 접촉층 패턴을 완성한다.More specifically, in order to form the data wiring, the contact layer pattern, and the semiconductor layer pattern, the upper layer under the third part is wet etched and the lower layer is dry etched to expose the contact layer. Subsequently, the contact layer under the third portion and the semiconductor layer under the third portion are dry-etched together with the first portion to expose the gate insulating film under the third portion and the upper layer under the first portion to complete a semiconductor layer pattern composed of a semiconductor layer. . Subsequently, the upper layer and the lower layer under the first portion are wet-etched to complete the data wiring, and the contact layer under the first portion is etched to complete the contact layer pattern.
이때, 제2 부분은 상부막을 식각하는 단계와 하부막을 식각하는 단계 사이에서 제거하는 것이 바람직하다.In this case, the second portion may be removed between the etching of the upper layer and the etching of the lower layer.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 배선의 접촉부 및 그 제조 방법과 이를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에 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.Then, a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs with respect to the contact portion of the wiring according to the embodiment of the present invention, the manufacturing method thereof, the thin film transistor array substrate including the same, and the manufacturing method thereof with reference to the accompanying drawings. It demonstrates in detail so that implementation may be carried out easily. 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.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right on" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 배선의 접촉부 및 그 제조 방법과 이를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a contact portion of a wiring, a method of manufacturing the same, a thin film transistor array substrate including the same, and a method of manufacturing the same according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 배선의 접촉부를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배선의 접촉부의 제조 방법을 도시한 단면도이다.1A and 1B show a contact portion of a wire in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of a contact portion of a wire according to an embodiment of the present invention.
반도체 장치, 특히 신호를 전달하는 배선으로는 신호의 지연을 최소화하기 위하여 15μΩcm 이하의 낮은 비저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 금속 물질이 적합하다. 이때, 배선은 외부로부터 신호를 받거나, 외부로 신호를 전달하기 위해 다른 도전층과 연결되어야 하는데, 제조 과정에서 다른 도전 물질과 접촉할 때 접촉부에서 접촉 저항이 작아야 한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 배선의 접촉부에서, 기판(10) 상부에 형성되어 있는 배선(11)은 도 1a 및 도 1b에서 보는 바와 같이 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 등과 같이 IZO와 낮은 접촉 저항을 가지는 동시에 건식 식각이 가능한 도전 물질의 하부막(111)과 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막(112)을 포함한다. 배선(11)을 덮는 절연막(12)은 배선(11), 특히 배선(11) 중 적어도 상부막(112)의 밖으로 드러난 하부막(111) 일부가 드러내는 접촉 구멍(13)을 가지고 있으며, 절연막(12)의 상부에는 접촉 구멍(13)을 통하여 배선(11), 특히 배선(11)의 하부막(111)과 접촉하며 IZO로 이루어진 도전층(14)이 형성되어 있다.As a semiconductor device, especially a wiring for transmitting a signal, a metal material of aluminum or aluminum alloy having a low resistivity of 15 μΩcm or less is suitable to minimize signal delay. In this case, the wiring should be connected to another conductive layer in order to receive a signal from the outside or to transmit a signal to the outside, and the contact resistance at the contact portion should be small when contacting the other conductive material in the manufacturing process. To this end, in the contact portion of the wiring according to the embodiment of the present invention, the wiring 11 formed on the substrate 10 has a low contact resistance with IZO such as chromium or molybdenum or molybdenum alloy as shown in FIGS. 1A and 1B. And a lower layer 111 of a conductive material capable of dry etching at the same time and an upper layer 112 made of aluminum or an aluminum alloy having low resistance. The insulating film 12 covering the wiring 11 has a wiring hole 11, in particular, a contact hole 13 exposed by a part of the lower film 111 exposed out of at least the upper film 112 of the wiring 11. The conductive layer 14 made of IZO is formed on the upper portion of the 12 through the contact hole 13 in contact with the wiring 11, in particular, the lower film 111 of the wiring 11.
이때, 도전층(14)이 접촉 구멍(13)의 단차 또는 배선(11) 하부의 언더컷(under-cut)으로 인하여 단선되는 것을 방지할 수 있도록 접촉 구멍(13)에서 드러난 하부막(111)의 경계선과 이와 인접한 접촉 구멍(13)의 경계선 사이의 간격이 2㎛ 범위를 벗어나지 않도록 접촉 구멍(13)을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 배선의 접촉 구조의 제조 방법에서는, 도 2에서 보는 바와 같이 우선 기판(10)의 상부에 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 하부막(111)과 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부막(112)을 차례로 적층하고, 상부막(112)의 상부에 배선용 감광막 패턴(200)을 형성한다. 이어 감광막 패턴(200)을 식각 마스크로 식각액을 이용한 습식 식각으로 상부막(112)을 식각하는데, 감광막 패턴(200)의 하부에서 상부막(112)이 언더 컷되도록 패터닝한다. 이어, 감광막 패턴(200)을 식각 마스크로 사용하여 건식 식각으로 하부막(111)을 식각한다. 그러면, 하부막(111)의 가장자리 부분은 상부막(112)의 밖으로 드러나게 된다. 이때, 하부막(111)이 크롬인 경우에 건식 식각을 적용하기 위해서는 500Å이하 더욱 바람직하게는 300Å 정도의 두께를 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 배선(11)의 하부막(111)을 건식 식각이 가능한 도전 물질로 형성하는 경우에는 하부막(111)의 하부에 다른 막을 추가하고 건식 식각으로 패터닝하는 경우, 일예로 규소로 이루어진 반도체층을 추가하여 반도체층을 건식 식각으로 패터닝할 때에는 하부막(111)과 동일한 식각 조건을 적용함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 이후의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 통하여 구체적으로 설명하기로 한다.At this time, the conductive layer 14 of the lower layer 111 exposed from the contact hole 13 can be prevented from being disconnected due to the step of the contact hole 13 or the under-cut under the wiring 11. It is preferable to form the contact hole 13 so that the distance between the boundary line and the boundary line of the contact hole 13 adjacent thereto does not deviate from the range of 2 占 퐉. In the manufacturing method of the contact structure of the wiring according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, first, the lower layer 111 of chromium or molybdenum or molybdenum alloy and the upper portion of aluminum or aluminum alloy on the substrate 10. The film 112 is sequentially stacked, and the photosensitive film pattern 200 for wiring is formed on the upper film 112. Subsequently, the upper layer 112 is etched by wet etching using an etchant using the photoresist pattern 200 as an etch mask, and the upper layer 112 is patterned under the photoresist pattern 200 to be undercut. Subsequently, the lower layer 111 is etched by dry etching using the photoresist pattern 200 as an etching mask. Then, the edge portion of the lower layer 111 is exposed out of the upper layer 112. At this time, in order to apply dry etching when the lower layer 111 is chromium, it is preferable to have a thickness of about 500 kV or less, more preferably about 300 kPa. Here, when the lower layer 111 of the wiring 11 is formed of a conductive material capable of dry etching, another layer is added to the lower portion of the lower layer 111 and patterned by dry etching, for example, a semiconductor layer made of silicon. In addition, when the semiconductor layer is patterned by dry etching by applying the same etching conditions as those of the lower layer 111, the manufacturing process may be simplified, and a method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the second embodiment will be described later. Let's explain.
이어, 배선(11)을 덮는 절연막(12)을 적층한 다음, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 절연막(12)을 패터닝하여 접촉 구멍(13)을 형성한다. 이때, 접촉 구멍(13)은 하부막(111)이 드러나도록 형성한다. 이어, IZO를 적층하고 패터닝하여 접촉 구멍(13)을 통하여 배선(11), 특히 드러난 하부막(111)과 접촉하는 도전층(14)을 형성한다.Subsequently, the insulating film 12 covering the wiring 11 is stacked, and the contact hole 13 is formed by patterning the insulating film 12 by a photolithography process using a mask. In this case, the contact hole 13 is formed so that the lower layer 111 is exposed. Subsequently, the IZO is laminated and patterned to form a conductive layer 14 in contact with the wiring 11, particularly the exposed lower layer 111, through the contact hole 13.
이러한, 배선의 접촉부 및 그 제조 방법은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법에서도 적용할 수 있다.Such a contact portion of the wiring and the manufacturing method thereof can be applied to the thin film transistor for a liquid crystal display device and the manufacturing method thereof.
그러면, 이러한 본 발명에 따른 배선의 접촉부를 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 제조 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Next, a thin film transistor array substrate and a manufacturing method for a liquid crystal display including the contact portion of the wiring according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
먼저, 도 3 및 도 4를 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of the thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to the 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 어레이 기판이고, 도 4는 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 어레이 기판을 IV-IV' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.3 is a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate shown in FIG. 3 taken along the line IV-IV '.
절연 기판(110) 위에 IZO와 접촉 특성이 좋으며 건식 식각이 가능한 도전 물질로 이루어진 하부막(201)과 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부막(202)을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(125) 및게이트선(121)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(123)을 포함한다. 이때, 하부막(201)은 상부막(202) 밖으로 드러나 있다.A gate wiring is formed on the insulating substrate 110 including a lower layer 201 made of a conductive material having good contact properties with IZO and dry etching and an upper layer 202 of aluminum or an aluminum alloy having low resistance. The gate wiring is connected to the gate line 121 and the gate line 121 extending in the horizontal direction and connected to the gate pad 125 and the gate line 121 which receive a gate signal from the outside and transmit the gate signal to the gate line. A gate electrode 123 of the thin film transistor. In this case, the lower layer 201 is exposed outside the upper layer 202.
여기서, 게이트 배선(121, 123, 125)은 은 또는 은 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 단일막으로 이루어질 수 있다.Here, the gate wirings 121, 123, and 125 may be formed of a single layer of silver or silver alloy or aluminum or aluminum alloy.
기판(110) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 게이트 배선(121, 125, 123)을 덮고 있다.On the substrate 110, a gate insulating layer 140 made of silicon nitride (SiN x ) covers the gate lines 121, 125, and 123.
게이트 전극(125)의 게이트 절연막(140) 상부에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(150)이 형성되어 있으며, 반도체층(150)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항 접촉층(163.165)이 각각 형성되어 있다.A semiconductor layer 150 made of a semiconductor such as amorphous silicon is formed on the gate insulating layer 140 of the gate electrode 125, and n + is heavily doped with silicide or n-type impurities on the semiconductor layer 150. Resistive contact layers 163.165 made of a material such as hydrogenated amorphous silicon are formed, respectively.
저항 접촉층(163, 165) 또는 게이트 절연막(140) 위에는 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 등과 같이 IZO와 접촉 특성이 좋으며 건식 식각이 가능한 도전 물질로 이루어진 하부막(701)과 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부막(702)을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(121)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(171), 데이터선(171)에 연결되어 있으며 저항 접촉층(163)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 데이터선(171)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(179), 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽 저항 접촉층(165) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(175)을 포함한다. 이때에도 게이트 배선(123, 121, 125)과 마찬가지로 데이터 배선(171, 173, 175, 179)의 하부막(701)은 상부막(702) 밖으로 드러나 있다.On the ohmic contact layers 163 and 165 or the gate insulating layer 140, aluminum or aluminum having a low resistance and a lower layer 701 made of a conductive material having good contact properties with IZO, such as chromium, molybdenum or molybdenum alloy, and having dry etching. The data wiring including the upper film 702 of the alloy is formed. The data line is formed in a vertical direction and is connected to the data line 171 and the data line 171 defining the pixel by crossing the gate line 121 and extending to an upper portion of the ohmic contact layer 163. 173, the data pad 179 connected to one end of the data line 171 and separated from the source electrode 173 and receiving the image signal from the outside, and the source electrode 173 with respect to the gate electrode 123. And a drain electrode 175 formed on the opposite ohmic contact layer 165. At this time, like the gate lines 123, 121, and 125, the lower layer 701 of the data lines 171, 173, 175, and 179 is exposed outside the upper layer 702.
데이터 배선(171, 173, 175, 179)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 단일막으로 형성하는 것이 바람직하지만, 이중층이상으로 형성될 수도 있다. 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 형성하고 다른 층은 다른 물질, 특히 IZO와 낮은 접촉 저항을 가지는 물질로 만드는 것이 바람직하다. 그 예로는 Al(또는 Al 합금)/Cr 또는 Al(또는 Al 합금)/Mo(또는 Mo 합금) 등을 들 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 데이터 배선(171, 173, 175, 179)은 크롬의 하부막(701)과 알루미늄-네오디뮴 합금의 상부막(702)의 이중막으로 이루어져 있다.The data wires 171, 173, 175, and 179 are preferably formed of a single film of aluminum or aluminum alloy, but may be formed of two or more layers. In the case of forming more than two layers, it is preferable that one layer is made of a material having a low resistance and the other layer is made of a material having a low contact resistance with other materials, especially IZO. Examples include Al (or Al alloys) / Cr or Al (or Al alloys) / Mo (or Mo alloys), and the like. In an embodiment of the present invention, the data wires 171, 173, 175, and 179 are made of chromium. It consists of a double film of the lower film 701 of and the upper film 702 of aluminum-neodymium alloy.
데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(150) 상부에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질 또는 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 형성되며 a-Si:C:O 막 또는 a-Si:O:F 막 등을 포함하는 저유전율 CVD막 또는 무기 물질인 질화 규소로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다.The data lines 171, 177, 173, 175, and 179 and the semiconductor layer 150 that do not cover them are formed by an organic material having excellent planarization characteristics, a photosensitive property, or a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method, and a-Si. A protective film 180 made of silicon nitride as an inorganic material or a low dielectric constant CVD film including a: C: O film or an a-Si: O: F film or the like is formed.
보호막(180)에는 드레인 전극(175) 및 데이터 패드(179)를 각각 드러내는 접촉 구멍(185, 189)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트 패드(125)를 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있다. 여기서, 접촉 구멍(182, 185, 189)은 게이트 패드(125), 드레인 전극(175) 및 데이터 패드(179)의 하부막(201, 701)의 경계선 중 적어도 일부가 드러나도록 형성되어 있다.In the passivation layer 180, contact holes 185 and 189 respectively exposing the drain electrode 175 and the data pad 179 are formed, and the contact holes 182 exposing the gate pad 125 together with the gate insulating layer 140. Is formed. In this case, the contact holes 182, 185, and 189 are formed to expose at least some of the boundary lines of the gate pad 125, the drain electrode 175, and the lower layers 201 and 701 of the data pad 179.
보호막(180) 위에는 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있으며 화소에 위치하며, IZO로 이루어진 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 이때, 화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)에서 드러난 드레인 전극(175)의 하부막(701)과 충분히 넓은 면적으로 접촉하고 있어 접촉부의 접촉 저항을 최소화할 수 있다. 또한, 보호막(180) 위에는 접촉 구멍(187, 189)을 통하여 각각 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있다. 이때, 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179) 또한 하부막(201, 701)이 상부막(202, 702) 밖으로 드러나 있어 넓은 면적으로 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)는 하부막(201, 701)과 접촉하고 있다. 따라서, 접촉부의 접촉 저항을 최소화할 수 있다.A pixel electrode 190 made of IZO is formed on the passivation layer 180 through the contact hole 185 and electrically connected to the drain electrode 175 and positioned in the pixel. In this case, the pixel electrode 190 is in contact with the lower layer 701 of the drain electrode 175 exposed from the contact hole 185 with a sufficiently large area, thereby minimizing contact resistance of the contact portion. In addition, an auxiliary gate pad 92 and an auxiliary data pad 97 connected to the gate pad 125 and the data pad 179 are formed on the passivation layer 180 through the contact holes 187 and 189, respectively. In this case, the gate pad 125 and the data pad 179 and the lower layers 201 and 701 are exposed to the outside of the upper layers 202 and 702 so that the auxiliary gate pad 92 and the auxiliary data pad 97 have a lower area. Contacts with membranes 201 and 701. Therefore, the contact resistance of the contact portion can be minimized.
여기서, 화소 전극(190)은 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이, 게이트선(121)과 중첩되어 유지 축전기를 이루며, 유지 용량이 부족한 경우에는 게이트 배선(121, 125, 123)과 동일한 층에 유지 용량용 배선을 추가할 수도 있다.3 and 4, the pixel electrode 190 overlaps the gate line 121 to form a storage capacitor. When the storage capacitor is insufficient, the pixel electrode 190 is disposed on the same layer as the gate lines 121, 125, and 123. It is also possible to add a storage capacitor wiring.
그러면, 이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법에 대하여 도 3 및 도 4와 도 5a 내지 도 8b를 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the TFT array 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 8B.
먼저, 도 5a 및 5b에 도시한 바와 같이, 기판(110) 위에 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 등과 같이 IZO와 접촉 특성이 우수한 도전 물질의 하부막(201)과 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부막을 각각 500Å 및 2,500Å 정도의 두께로 각각 스퍼터링(sputtering)으로 적층하고 패터닝하여게이트선(121), 게이트 전극(123) 및 게이트 패드(125)를 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 여기서, 게이트 배선(121, 123, 125)의 패터닝은 앞에서 설명한 바와 같이 상부막(702)의 상부에 게이트 배선용 감광막 패턴(220)을 형성한 다음, 이를 식각 마스크로 사용하여 먼저 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 식각하는데 사용하는 알루미늄 식각액으로 CH3COOH(8-15%)/HNO3(5-8%)/H3PO4(50-60%)/H2O(나머지)를 이용하여 상부막(202)을 습식 식각한다. 이때 습식 식각은 등방성으로 진행되어 감광막 패턴(220)의 하부에서는 언더 컷이 발생한다. 이어, 게이트 배선용 감광막 패턴(220)을 식각 마스크로 사용하여 건식 식각으로 하부막(201)을 패터닝한다. 그러면, 건식 식각은 비등방적으로 진행되므로 하부막(201)의 가장자리 부분은 상부막(202) 밖으로 드러나게 된다.First, as shown in FIGS. 5A and 5B, the lower layer 201 of a conductive material having excellent contact properties with IZO, such as chromium, molybdenum or molybdenum alloy, etc., on the substrate 110 and the upper portion of aluminum or an aluminum alloy having low resistance. The films are stacked and patterned by sputtering to a thickness of about 500 mW and 2,500 m, respectively, to form a gate line including the gate line 121, the gate electrode 123, and the gate pad 125. Here, in the patterning of the gate wirings 121, 123, and 125, as described above, the photoresist film pattern 220 for the gate wiring is formed on the upper layer 702, and then aluminum or an aluminum alloy is first used as an etching mask. An aluminum etchant used for etching, using the top layer 202 using CH 3 COOH (8-15%) / HNO 3 (5-8%) / H 3 PO 4 (50-60%) / H 2 O (rest). Wet). At this time, the wet etching proceeds isotropically, and undercut occurs in the lower portion of the photoresist pattern 220. Subsequently, the lower layer 201 is patterned by dry etching using the gate wiring photoresist pattern 220 as an etching mask. Then, the dry etching proceeds anisotropically so that the edge portion of the lower layer 201 is exposed out of the upper layer 202.
다음, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(140), 비정질 규소로 이루어진 반도체층(150), 도핑된 비정질 규소층(160)의 삼층막을 연속하여 적층하고 마스크를 이용한 패터닝 공정으로 반도체층(150)과 도핑된 비정질 규소층(160)을 패터닝하여 게이트 전극(125)과 마주하는 게이트 절연막(140) 상부에 반도체층(150)과 저항 접촉층(160)을 형성한다. 여기서, 게이트 절연막(140)은 질화 규소를 250~500℃ 온도 범위, 2,000∼5,000Å 정도의 두께로 적층하여 형성하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, three layers of the gate insulating layer 140 made of silicon nitride, the semiconductor layer 150 made of amorphous silicon, and the doped amorphous silicon layer 160 are successively stacked, and a mask is formed. The semiconductor layer 150 and the ohmic contact layer 160 are formed on the gate insulating layer 140 facing the gate electrode 125 by patterning the semiconductor layer 150 and the doped amorphous silicon layer 160 by the patterning process. do. Here, the gate insulating film 140 is preferably formed by laminating silicon nitride in a thickness of about 2,000 to 5,000 Pa at a temperature range of 250 to 500 ° C.
다음, 도 7a 내지 도 7b에 도시한 바와 같이, 크롬의 하부막(701)을 500Å 정도의 두께로, 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 금속 중, 2 at%의Nd를 포함하는 Al-Nd 합금의 표적을 이용하여 상부막(602)을 150℃ 정도에서 2,500Å 정도의 두께로 스퍼터링(sputtering)을 통하여 차례로 적층한 후, 데이터 배선용 감광막 패턴(200)을 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트선(121)과 교차하는 데이터선(171), 데이터선(171)과 연결되어 게이트 전극(123) 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 데이터선(171)은 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(179), 소스 전극(177)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주하는 드레인 전극(175) 및 게이트선(121)과 중첩하는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 포함하며 테이퍼 구조를 가지는 데이터 배선을 형성한다. 식각 조건은 게이트 배선을 형성하는 식각 조건과 동일하다.Next, as shown in FIGS. 7A to 7B, the lower film 701 of chromium has a thickness of about 500 GPa and Al-Nd containing 2 at% of Nd in the aluminum or aluminum alloy metal having low resistance. The upper layer 602 was sequentially stacked by sputtering at a temperature of about 150 ° C. to about 2,500 μm using an alloy target, and then patterned by a photolithography process using a photosensitive film pattern 200 for data wiring to form a gate line. The data line 171 crossing the 121 and the source electrode 173 connected to the data line 171 and extending to the upper portion of the gate electrode 123, and the data line 171 are connected to one end of the data pad ( 179, a conductive pattern 177 for the storage capacitor that is separated from the source electrode 177 and overlaps the drain electrode 175 facing the source electrode 173 and the gate line 121 around the gate electrode 123. ) And data with tapered structure Form the wiring. The etching condition is the same as the etching condition for forming the gate wiring.
이어, 데이터 배선(171, 173, 175, 179)으로 가리지 않는 도핑된 비정질 규소층 패턴(160)을 식각하여 게이트 전극(123)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양쪽의 도핑된 비정질 규소층(163, 165) 사이의 반도체층 패턴(150)을 노출시킨다. 이어, 노출된 반도체층(150)의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라스마를 실시하는 것이 바람직하다.Subsequently, the doped amorphous silicon layer pattern 160, which is not covered by the data wires 171, 173, 175, and 179, is etched and separated from both sides of the gate electrode 123, while the doped amorphous silicon layers ( The semiconductor layer pattern 150 between 163 and 165 is exposed. Subsequently, in order to stabilize the surface of the exposed semiconductor layer 150, it is preferable to perform oxygen plasma.
다음으로, 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이, 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질을 코팅하거나 또는 a-Si:C:O 막 또는 a-Si:O:F 막 등을 포함하는 저유전율 절연 물질을 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법으로 적층하거나 무기 물질인 질화 규소를 적층하여 보호막(180)을 형성하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 게이트 절연막(140)과 함께 건식 식각으로 패터닝하여, 게이트 패드(125), 드레인 전극(175) 및 데이터패드(179)를 각각 드러내는 접촉 구멍(182, 185, 189)을 형성한다. 여기서, 접촉 구멍(182, 185, 189)은 드레인 전극(175), 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)의 하부막(201, 701)이 드러나도록 형성한다. 이때, 접촉 구멍(182, 185, 189)에서 게이트 절연막(140)의 일부가 식각되어 기판(110)이 드러날 수 있다. 이렇게 하면, 접촉 구멍(182, 185, 189)에서 이후에 형성되는 화소 전극(190), 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)와 드레인 전극(175), 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)가 각각 접촉할 때, 다른 물질과 접촉 특성이 우수한 이들(177, 175, 179)의 하부막(701)과 IZO막(190, 97, 92) 사이의 접촉 저항을 최소화할 수 있는 동시에 접촉 면적을 극대화할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, a low dielectric constant including an a-Si: C: O film or an a-Si: O: F film or the like coated with an organic material having excellent planarization properties and photosensitivity Insulating material is deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) or silicon nitride, which is an inorganic material, to form a passivation layer 180 and patterned by dry etching together with the gate insulating layer 140 by a photolithography process using a mask. In addition, contact holes 182, 185, and 189 are formed to expose the gate pad 125, the drain electrode 175, and the data pad 179, respectively. The contact holes 182, 185, and 189 are formed to expose the drain electrodes 175, the gate pads 125, and the lower layers 201 and 701 of the data pads 179. In this case, a portion of the gate insulating layer 140 may be etched in the contact holes 182, 185, and 189 to expose the substrate 110. In this way, the pixel electrode 190, the auxiliary gate pad 92 and the auxiliary data pad 97 and the drain electrode 175, the gate pad 125 and the data formed later in the contact holes 182, 185 and 189 are formed. When the pads 179 are in contact with each other, the contact resistance between the lower layer 701 and the IZO layers 190, 97, and 92 of those having excellent contact properties with other materials can be minimized. At the same time, the contact area can be maximized.
다음, 마지막으로 도 3 및 4에 도시한 바와 같이, IZO막을 스퍼터링으로 적층하고 마스크를 이용한 패터닝을 실시하여 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 연결되는 화소 전극(190)과 접촉 구멍(182, 189)을 통하여 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)와 각각 연결되는 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)를 각각 형성한다. 이때, 화소 전극(190), 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)는 드레인 전극(175), 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)의 하부에서 언더 컷이 발생하지 않아 단선되지 않으며 IZO막과 낮은 접촉 저항을 가지는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 하부막(701)과 충분히 접하고 있어 접촉부의 접촉 저항을 최소화할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 IZO막(190, 92, 97)을 형성하기 위한 표적(target)은 이데미츠(idemitsu)사의 IDIXO(indium x-metaloxide)라는 상품을 사용하였으며, 표적은 In2O3및 ZnO를 포함하며, In+Zn에서 Zn의 함유량은 15-20 at% 범위인 것이 바람직하다. 또한, 접촉 저항을 최소화하기 위해 IZO막은 250℃ 이하의 범위에서 적층하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIGS. 3 and 4, the IZO film is laminated by sputtering and patterned using a mask to contact the pixel electrode 190 and the contact hole connected to the drain electrode 175 through the contact hole 185. An auxiliary gate pad 92 and an auxiliary data pad 97 connected to the gate pad 125 and the data pad 179, respectively, are formed through 182 and 189. In this case, the pixel electrode 190, the auxiliary gate pad 92, and the auxiliary data pad 97 are not disconnected because the under cut does not occur under the drain electrode 175, the gate pad 125, and the data pad 179. In addition, since the IZO film and the lower layer 701 of molybdenum or molybdenum alloy having a low contact resistance are sufficiently in contact with each other, the contact resistance of the contact portion can be minimized. In the exemplary embodiment of the present invention, a target for forming the IZO films 190, 92, and 97 was a product called indium x-metaloxide (IDIXO) manufactured by idemitsu, and the targets were In 2 O 3 and ZnO. It is preferable that the content of Zn in In + Zn is in the range of 15-20 at%. In addition, in order to minimize contact resistance, the IZO film is preferably laminated in the range of 250 ° C or lower.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조는 게이트 배선(121, 125, 123) 및 데이터 배선(171, 177, 175, 179)이 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 도전막을 포함하고 있는 동시에 접촉부 특히 배선과 IZO막의 접촉 저항을 최소화할 수 있어 대화면 고정세의 액정 표시 장치에 적용할 수 있으며, 표시 장치의 특성을 향상시킬 수 있다.The structure of the thin film transistor array substrate according to the embodiment of the present invention includes a conductive film of aluminum or aluminum alloy in which the gate wirings 121, 125, and 123 and the data wirings 171, 177, 175, and 179 have low resistance. At the same time, it is possible to minimize the contact resistance between the contact portion, especially the wiring and the IZO film, so that it can be applied to a liquid crystal display device having a large screen, and the characteristics of the display device can be improved.
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 실시예에 따른 4매 마스크를 이용하여 완성된 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 단위 화소 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, a unit pixel structure of a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device completed using four masks according to an exemplary 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(110) 위에 제1 실시예와 동일하게 크롬 또는 몰리브덴 또는몰리브덴 합금의 하부막(201)과 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부막(202)을 포함하는 게이트선(121), 게이트 패드(125) 및 게이트 전극(123)을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 배선은 기판(110) 상부에 게이트선(121)과 평행하며 상판의 공통 전극에 입력되는 공통 전극 전압 따위의 전압을 외부로부터 인가받는 유지 전극(131)을 포함한다. 유지 전극(131)은 후술할 화소 전극(190)과 연결된 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이루며, 후술할 화소 전극(190)과 게이트선(121)의 중첩으로 발생하는 유지 용량이 충분할 경우 형성하지 않을 수도 있다.First, the gate line 121 and the gate pad including the lower layer 201 of chromium or molybdenum or molybdenum alloy and the upper layer 202 of aluminum or aluminum alloy on the insulating substrate 110 as in the first embodiment. A gate wiring including the 125 and the gate electrode 123 is formed. The gate wiring includes a storage electrode 131 that is parallel to the gate line 121 on the substrate 110 and receives a voltage such as a common electrode voltage input to the common electrode of the upper plate from the outside. The storage electrode 131 overlaps with the conductive capacitor conductor 177 connected to the pixel electrode 190 to be described later to form a storage capacitor to improve charge retention of the pixel, and the pixel electrode 190 and the gate line to be described later. If the holding capacity generated by the overlap of 121 is sufficient, it may not be formed.
게이트 배선(121, 125, 123, 131) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 게이트 배선(121, 125, 123, 131)을 덮고 있다.A gate insulating layer 140 made of silicon nitride (SiN x ) is formed on the gate lines 121, 125, 123, and 131 to cover the gate lines 121, 125, 123, and 131.
게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 따위의 반도체로 이루어진 반도체층패턴(152, 157)이 형성되어 있으며, 반도체층패턴(152, 157) 위에는 인(P) 따위의 n형 불순물로 고농도로 도핑되어 있는 비정질 규소 따위로 이루어진 저항성 접촉층(ohmic contact layer) 패턴 또는 중간층 패턴(163, 165, 167)이 형성되어 있다.Semiconductor layer patterns 152 and 157 formed of a semiconductor such as hydrogenated amorphous silicon are formed on the gate insulating layer 140, and n-type impurities such as phosphorus (P) are formed on the semiconductor layer patterns 152 and 157. An ohmic contact layer pattern or an intermediate layer pattern 163, 165, and 167 formed of an amorphous silicon doped with a high concentration is formed.
저항성 접촉층 패턴(163, 165, 167) 위에는 제1 실시예와 동일하게 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 하부막(701)과 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부막(702)을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 있는 데이터선(171), 데이터선(171)의 한쪽 끝에연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(179), 그리고 데이터선(171)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 소스 전극(173)으로 이루어진 데이터선부를 포함하며, 또한 데이터선부(171, 179, 173)와 분리되어 있으며 게이트 전극(123) 또는 박막 트랜지스터의 채널부(C)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽에 위치하는 박막 트랜지스터의 드레인 전극(175)과 유지 전극(131) 위에 위치하고 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)도 포함한다. 유지 전극(131)을 형성하지 않을 경우 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 또한 형성하지 않는다. 여기서, 제1 실시예와 동일하게 하부막(701)의 가장자리 부분은 상부막(702) 밖으로 드러나 있다.On the ohmic contact layer patterns 163, 165, and 167, the data including the lower layer 701 of chromium, molybdenum or molybdenum alloy, and the upper layer 702 of aluminum or aluminum alloy having low resistance as in the first embodiment. Wiring is formed. The data line is connected to the data line 171 formed in the vertical direction, the data pad 179 connected to one end of the data line 171 to receive an image signal from the outside, and the thin film connected to the data line 171. A data line portion formed of the source electrode 173 of the transistor, and is separated from the data line portions 171, 179, and 173, and the source electrode 173 with respect to the gate electrode 123 or the channel portion C of the thin film transistor. Also, a conductive capacitor pattern 177 for the storage capacitor is disposed on the drain electrode 175 and the storage electrode 131 of the thin film transistor positioned opposite to each other. When the storage electrode 131 is not formed, the conductor pattern 177 for the storage capacitor is also not formed. Here, as in the first embodiment, the edge portion of the lower layer 701 is exposed out of the upper layer 702.
접촉층 패턴(163, 165, 167)은 그 하부의 반도체층패턴(152, 157)과 그 상부의 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)의 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 하며, 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)과 완전히 동일한 형태를 가진다. 즉, 데이터선부 중간층 패턴(163)은 데이터선부(171, 179, 173)와 동일하고, 드레인 전극용 중간층 패턴(165)은 드레인 전극(175)과 동일하며, 유지 축전기용 중간층 패턴(167)은 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 동일하다.The contact layer patterns 163, 165, and 167 lower the contact resistance between the semiconductor layer patterns 152 and 157 below and the data wires 171, 177, 173, 175, and 179 above the data. It has the same shape as the wirings 171, 177, 173, 175, and 179. That is, the data line part intermediate layer pattern 163 is the same as the data line parts 171, 179, and 173, the drain electrode intermediate layer pattern 165 is the same as the drain electrode 175, and the storage capacitor intermediate layer pattern 167 is formed. It is the same as the conductor pattern 177 for holding capacitors.
한편, 반도체층패턴(152, 157)은 박막 트랜지스터의 채널부(C)를 제외하면 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179) 및 저항성 접촉층 패턴(163, 165, 167)과 동일한 모양을 하고 있다. 구체적으로는, 유지 축전기용 반도체층패턴(157)과 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 및 유지 축전기용 접촉층 패턴(167)은 동일한 모양이지만, 박막 트랜지스터용 반도체층패턴(152)은 데이터 배선 및 접촉층 패턴의 나머지 부분과 약간 다르다. 즉, 박막 트랜지스터의 채널부(C)에서 데이터선부(171, 179, 173), 특히 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 분리되어 있고 데이터선부 중간층(163)과 드레인 전극용 접촉층 패턴(165)도 분리되어 있으나, 박막 트랜지스터용 반도체층패턴(152)은 이곳에서 끊어지지 않고 연결되어 박막 트랜지스터의 채널을 생성한다.The semiconductor layer patterns 152 and 157 have the same shape as the data lines 171, 177, 173, 175 and 179 and the ohmic contact layer patterns 163, 165 and 167 except for the channel portion C of the thin film transistor. Doing Specifically, the semiconductor capacitor pattern 157 for the storage capacitor, the conductor pattern 177 for the storage capacitor, and the contact layer pattern 167 for the storage capacitor have the same shape, but the semiconductor layer pattern 152 for the thin film transistor has a data wiring. And slightly different from the rest of the contact layer pattern. That is, in the channel portion C of the thin film transistor, the data line portions 171, 179, and 173, in particular, the source electrode 173 and the drain electrode 175 are separated, and the data layer intermediate layer 163 and the contact layer pattern for the drain electrode. Although 165 is also separated, the semiconductor layer pattern 152 for thin film transistors is connected to each other without disconnection to generate a channel of the thin film transistor.
데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179) 위에는 제1 실시예와 동일하게 유기 절연 물질 또는 무기 질화 규소로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다.A passivation layer 180 made of an organic insulating material or an inorganic silicon nitride is formed on the data wires 171, 177, 173, 175, and 179 as in the first embodiment.
보호막(180)은 드레인 전극(175), 데이터 패드(179) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 드러내는 접촉구멍(185, 189, 187)을 가지고 있으며, 또한 게이트 절연막(140)과 함께 게이트 패드(125)를 드러내는 접촉 구멍(182)을 가지고 있다. 이때, 제1 실시예와 동일하게 접촉 구멍(182, 187, 185, 189) 모두는 유지 축전기용 도전체 패턴(177), 게이트 패드(125)드레인 전극(175), 데이터 패드(179), 특히 IZO와 낮은 접촉 저항을 가지는 하부막(201, 701)이 드러나도록 형성되어 있다.The passivation layer 180 has contact holes 185, 189, and 187 exposing the drain electrode 175, the data pad 179, and the conductive pattern 177 for the storage capacitor, and the gate together with the gate insulating layer 140. It has a contact hole 182 that exposes the pad 125. In this case, as in the first embodiment, all of the contact holes 182, 187, 185, and 189 have a conductive pattern 177 for the storage capacitor, a gate pad 125, a drain electrode 175, and a data pad 179, in particular. The lower layers 201 and 701 having low contact resistance with the IZO are formed to be exposed.
보호막(180) 위에는 박막 트랜지스터로부터 화상 신호를 받아 상판의 전극과 함께 전기장을 생성하는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium tin oxide) 따위의 투명한 도전 물질로 만들어지며, 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 화상 신호를 전달받는다. 화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다. 또한 화소 전극(190)은 접촉 구멍(187)을 통하여 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과도 연결되어 도전체 패턴(177)으로 화상 신호를 전달한다. 한편, 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179) 위에는 접촉 구멍(182, 189)을 통하여 각각 이들과 연결되는 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있으며, 이들은 패드(125, 179)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패드를 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다. 여기서도, 접촉부에서 IZO막(190, 92, 97)은 유지 축전기용 도전체 패턴(177), 게이트 패드(125)드레인 전극(175), 데이터 패드(179), 특히 IZO와 낮은 접촉 저항을 가지는 하부막(201, 701)과 접촉되어 있다.A pixel electrode 190 is formed on the passivation layer 180 to receive an image signal from the thin film transistor and generate an electric field together with the electrode of the upper plate. The pixel electrode 190 is made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium tin oxide (IZO), and is physically and electrically connected to the drain electrode 175 through the contact hole 185 to receive an image signal. I receive it. The pixel electrode 190 also overlaps the neighboring gate line 121 and the data line 171 to increase the aperture ratio, but may not overlap. In addition, the pixel electrode 190 is also connected to the storage capacitor conductor pattern 177 through the contact hole 187 to transmit an image signal to the conductor pattern 177. On the other hand, an auxiliary gate pad 92 and an auxiliary data pad 97 connected to the gate pad 125 and the data pad 179 through the contact holes 182 and 189, respectively, are formed. 179) and supplementing the adhesion between the external circuit device and protecting the pad, are not essential, and their application is optional. Here too, the IZO films 190, 92, and 97 at the contact portion have a lower contact resistance with the conductive pattern 177 for the storage capacitor, the gate pad 125, the drain electrode 175, and the data pad 179, in particular, the IZO. Membranes 201 and 701 are in contact.
여기에서는 화소 전극(190)의 재료의 예로 투명한 IZO를 들었으나, 투명한 도전성 폴리머(polymer) 등으로 형성할 수도 있으며, 반사형 액정 표시 장치의 경우 불투명한 도전 물질을 사용하여도 무방하다.Although the transparent IZO is mentioned as an example of the material of the pixel electrode 190, it may be formed of a transparent conductive polymer or the like. In the case of a reflective liquid crystal display, an opaque conductive material may be used.
그러면, 도 9 내지 도 11의 구조를 가지는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판을 4매 마스크를 이용하여 제조하는 방법에 대하여 상세하게 도 9 내지 도 11과 도 12a 내지 도 18c를 참조하여 설명하기로 한다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor array 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 FIGS. 12A to 18C. do.
먼저, 도 12a 내지 12c에 도시한 바와 같이, 알루미늄보다 IZO와 낮은 접촉 저항을 가지는 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 하부막(201)과 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중, 2 at%의 Nd를 포함하는 Al-Nd 합금의 표적을 이용하여 상부막(202)을 스퍼터링(sputtering)을 통하여 차례로 적층한 후, 제1 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 기판(110) 위에 게이트선(121), 게이트 패드(125), 게이트 전극(123) 및 유지 전극(131)을 포함하는 게이트 배선을 테이퍼 구조로 형성한다. 여기서도, 이후에 형성되는 IZO막과 하부막(201)이 충분히 접촉되도록 하부막(201)이 상부막(202)의 밖으로 나오도록 제1 실시예와 동일하게 패터닝한다.First, as shown in Figs. 12A to 12C, 2 at% of Nd among the lower layer 201 made of chromium, molybdenum or molybdenum alloy having a lower contact resistance with IZO than aluminum and the aluminum or aluminum alloy having low resistance After sequentially stacking the upper layer 202 by sputtering using a target of Al-Nd alloy including a gate line 121 and a gate on the substrate 110 by a photolithography process using a first mask. The gate wiring including the pad 125, the gate electrode 123, and the storage electrode 131 is formed in a tapered structure. Here, the lower layer 201 is patterned in the same manner as in the first embodiment so that the lower layer 201 comes out of the upper layer 202 so that the later formed IZO layer and the lower layer 201 are sufficiently in contact.
다음, 도 13a 및 13b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(140), 반도체층(150), 중간층(1690)을 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 1,500 Å 내지 5,000 Å, 500 Å 내지 2,000 Å, 1400 Å 내지 600 Å의 두께로 연속 증착하고, 이어 건식 식각이 가능하도록 500Å이하의 두께로 크롬의 하부막(701)을 적층하고 그 상부에 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막(702)을 적층하여 도전체층(170)을 1,500 Å 내지 3,000 Å의 두께로 증착한 다음 그 위에 감광막(210)을 1 μm 내지 2 μm의 두께로 도포한다.Next, as shown in FIGS. 13A and 13B, the gate insulating layer 140, the semiconductor layer 150, and the intermediate layer 1690 made of silicon nitride are respectively 1,500 kV to 5,000 kPa and 500 kPa to 2,000 using chemical vapor deposition. 상부, 1400 Å to 600 연속 of continuous deposition, followed by lamination of the lower layer 701 of chromium to a thickness of 500 Å or less to enable dry etching, and an upper layer made of aluminum or aluminum alloy having low resistance thereon 702 is laminated to deposit a conductor layer 170 in a thickness of 1,500 kPa to 3,000 kPa, and then a photosensitive film 210 is applied thereon in a thickness of 1 μm to 2 μm.
그 후, 제2 마스크를 통하여 감광막(210)에 빛을 조사한 후 현상하여 도 14b 및 14c에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(212, 214)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(112, 114) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부(C), 즉 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 위치한 제1 부분(214)은 데이터 배선부(A), 즉 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)이 형성될 부분에 위치한 제2 부분(212)보다 두께가 작게 되도록 하며, 기타 부분(B)의 감광막은 모두 제거한다. 이 때, 채널부(C)에 남아 있는 감광막(214)의 두께와 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막(212)의 두께의 비는 후에 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 제1 부분(214)의 두께를 제2 부분(212)의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 4,000 Å 이하인 것이 좋다.Thereafter, the photoresist film 210 is irradiated with light through a second mask and then developed to form photoresist patterns 212 and 214 as shown in FIGS. 14B and 14C. At this time, the channel portion C of the photoresist patterns 112 and 114, that is, the first portion 214 positioned between the source electrode 173 and the drain electrode 175, is the data wiring portion A, that is, the data. The thickness of the wirings 171, 177, 173, 175, and 179 is smaller than that of the second part 212 positioned at the portion where the wirings 171, 177, 173, 175, and 179 are to be formed. At this time, the ratio of the thickness of the photoresist film 214 remaining in the channel portion C and the thickness of the photoresist film 212 remaining in the data wiring portion A should be different depending on the process conditions in the etching process described later. It is preferable that the thickness of the first portion 214 be 1/2 or less of the thickness of the second portion 212, for example, 4,000 kPa or less.
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 이용하는 경우에는 마스크를 제작할 때 투과율을 조절하기 위하여 다른 투과율을 가지는 박막을 이용하거나 두께가 다른 박막을 이용할 수 있다.In this case, 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 apparatus used for exposure. A thin film having a thickness or a thin film may be used.
이와 같은 마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사하면 빛에 직접 노출되는 부분에서는 고분자들이 완전히 분해되며, 슬릿 패턴이나 반투명막이 형성되어 있는 부분에서는 빛의 조사량이 적으므로 고분자들은 완전 분해되지 않은 상태이며, 차광막으로 가려진 부분에서는 고분자가 거의 분해되지 않는다. 이어 감광막을 현상하면, 고분자 분자들이 분해되지 않은 부분만이 남고, 빛이 적게 조사된 중앙 부분에는 빛에 전혀 조사되지 않은 부분보다 얇은 두께의 감광막이 남길 수 있다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 한다.When the light is irradiated to the photosensitive film through such a mask, the polymers are completely decomposed at the part directly exposed to the light, and the polymers are not completely decomposed because the amount of light is small at the part where the slit pattern or the translucent film is formed. In the area covered by, the polymer is hardly decomposed. Subsequently, when the photoresist film is developed, only a portion where the polymer molecules are not decomposed is left, and a thin photoresist film may be left at a portion where the light is not irradiated at a portion less irradiated with light. In this case, if the exposure time is extended, all molecules are decomposed, so it should not be so.
이러한 얇은 두께의 감광막(214)은 리플로우가 가능한 물질로 이루어진 감광막을 이용하고 빛이 완전히 투과할 수 있는 부분과 빛이 완전히 투과할 수 없는 부분으로 나뉘어진 통상적인 마스크로 노광한 다음 현상하고 리플로우시켜 감광막이 잔류하지 않는 부분으로 감광막의 일부를 흘러내리도록 함으로써 형성할 수도 있다.The thin photoresist 214 may be exposed to light using a photoresist film made of a reflowable material, and then exposed and exposed to a conventional mask that is divided into a part that can completely transmit light and a part that cannot completely transmit light. It can also be formed by letting a part of the photosensitive film flow to the part which does not remain by making it low.
이어, 감광막 패턴(214) 및 그 하부의 막들, 즉 도전체층(170), 중간층(160) 및 반도체층(150)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(170, 160, 150)이 모두 제거되어 게이트 절연막(140)이 드러나야 한다.Subsequently, etching is performed on the photoresist pattern 214 and the underlying layers, that is, the conductor layer 170, the intermediate layer 160, and the semiconductor layer 150. In this case, the data line and the layers under the data line remain in the data wiring portion A, only the semiconductor layer should remain in the channel portion C, and the three layers 170, 160, 150 is removed to expose the gate insulating layer 140.
먼저, 도 15a 및 15b에 도시한 것처럼, 기타 부분(B)의 노출되어 있는 도전체층(170)을 제1 실시예와 동일한 방법으로 상부막(701)은 습식 식각으로 식각하여 감광막 패턴(214, 212)의 하부에서 언더 컷이 발생하도록 패터닝하고, 하부막(702)은 비등방성 건식 식각으로 패터닝하여 하부막(701)의 가장자리 부분이 상부막(702) 밖으로 드러나도록 형성하고 그 하부의 중간층(50)을 노출시킨다. 이 과정에서 도전체층(170)은 식각되고 감광막 패턴(212, 214)은 거의 식각되지 않는 조건하에서 행하는 것이 좋다.First, as shown in FIGS. 15A and 15B, the upper layer 701 is etched by wet etching in the same manner as in the first embodiment by exposing the exposed conductor layer 170 of the other portion B to the photoresist pattern 214. Patterned so that undercut occurs at the bottom of 212, and the lower layer 702 is patterned by anisotropic dry etching to form the edge portion of the lower layer 701 to be exposed out of the upper layer 702 and the lower intermediate layer ( 50). In this process, the conductor layer 170 is etched and the photoresist patterns 212 and 214 are preferably etched under a condition that is hardly etched.
이렇게 하면, 도 15a 및 도 15b에 나타낸 것처럼, 채널부(C) 및 데이터 배선부(B)의 도전체층, 즉 소스/드레인용 도전체 패턴(178)과 유지 축전기용 도전체 패턴(177)만이 남고 기타 부분(B)의 도전체층(170)은 모두 제거되어 그 하부의 중간층(160)이 드러난다. 이때 남은 도전체 패턴(178, 177)은 소스 및 드레인 전극(173, 175)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)의 형태와 동일하다. 여기서, 건식 식각을 사용한 경우 감광막 패턴(212, 214)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 conductor pattern 178 for the source / drain and the conductor pattern 177 for the storage capacitor, are present. All of the conductor layer 170 of the remaining portion B is removed, revealing the underlying intermediate layer 160. The remaining conductor patterns 178 and 177 are the same as the data wires 171, 177, 173, 175 and 179 except that the source and drain electrodes 173 and 175 are connected without being separated. Here, when dry etching is used, the photoresist patterns 212 and 214 are also etched to a certain thickness.
이어, 도 16a 및 16b에 도시한 바와 같이, 기타 부분(B)의 노출된중간층(160) 및 그 하부의 반도체층(150)을 감광막의 제1 부분(214)과 함께 건식 식각 방법으로 동시에 제거한다. 이 때의 식각은 감광막 패턴(212, 214)과 중간층(160) 및 반도체층(150)(반도체층과 중간층은 식각 선택성이 거의 없음)이 동시에 식각되며 게이트 절연막(140)은 식각되지 않는 조건하에서 행하여야 하며, 특히 감광막 패턴(212, 214)과 반도체층(150)에 대한 식각비가 거의 동일한 조건으로 식각하는 것이 바람직하다.Then, as shown in FIGS. 16A and 16B, the exposed intermediate layer 160 of the other portion B and the semiconductor layer 150 thereunder are simultaneously removed by the dry etching method together with the first portion 214 of the photosensitive film. do. At this time, etching is performed under the condition that the photoresist patterns 212 and 214 and the intermediate layer 160 and the semiconductor layer 150 (the semiconductor layer and the intermediate layer have almost no etching selectivity) are simultaneously etched and the gate insulating layer 140 is not etched. In particular, it is preferable to etch under conditions in which the etching ratios of the photoresist patterns 212 and 214 and the semiconductor layer 150 are almost the same.
여기서, 도전체층(170)의 하부막(701)과 그 하부의 중간층(160)과 반도체층(150)은 연속으로 건식 식각으로 패터닝함으로써 제조 공정을 단순화 할 수 있으며, 이 경우에 동일한 식각 챔버에서 건식 식각 공정을 실시하는 인 시튜(in-situ)로 행할 수도 있으며, 그렇지 않을 수도 있다.Here, the lower layer 701 of the conductor layer 170, the intermediate layer 160 and the semiconductor layer 150 thereunder can be continuously patterned by dry etching to simplify the manufacturing process, in this case in the same etching chamber It may or may not be performed in-situ which performs a dry etching process.
또한, 상부막(702)을 습식 식각하고 하부막(701)을 습식 식각하여, 습식 식각을 두 번 연속으로 진행하는 경우에는 감광막 패턴(212, 214)이 들뜨게 되어 이후의 패터닝 공정을 정확하게 진행할 수 없었는데, 본 발명의 실시예에서와 같이 상부막(702)은 습식 식각으로 진행하고 하부막(701)은 건식 식각으로 진행함으로써 감광막이 들뜨는 것을 방지하여 이후의 패터닝 공정을 정확하게 진행할 수 있다.In addition, when the upper layer 702 is wet-etched and the lower layer 701 is wet-etched, and the wet etching is performed twice in succession, the photoresist patterns 212 and 214 may be lifted to accurately perform the subsequent patterning process. However, as in the exemplary embodiment of the present invention, the upper layer 702 proceeds by wet etching and the lower layer 701 proceeds by dry etching, thereby preventing the photoresist from being lifted up, thereby accurately proceeding the subsequent patterning process.
이렇게 하면, 도 16a 및 16b에 나타낸 바와 같이, 채널부(C)의 제1 부분(114)이 제거되어 소스/드레인용 도전체 패턴(178)이 드러나고, 기타 부분(B)의 중간층(16) 및 반도체층(150)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(140)이 드러난다. 한편, 데이터 배선부(A)의 제2 부분(212) 역시 식각되므로 두께가 얇아진다. 또한, 이 단계에서 반도체층패턴(152, 157)이 완성된다. 도면 부호 168과167은 각각 소스/드레인용 도전체 패턴(178) 하부의 중간층 패턴과 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 하부의 중간층 패턴을 가리킨다.This removes the first portion 114 of the channel portion C, revealing the source / drain conductor pattern 178, as shown in FIGS. 16A and 16B, and the intermediate layer 16 of the other portion B. The semiconductor layer 150 is removed to expose the gate insulating layer 140 under the semiconductor layer 150. On the other hand, since the second portion 212 of the data line portion A is also etched, the thickness becomes thin. In this step, the semiconductor layer patterns 152 and 157 are completed. Reference numerals 168 and 167 denote intermediate layer patterns under the source / drain conductor patterns 178 and intermediate layer patterns under the storage capacitor conductor patterns 177, respectively.
이어 애싱(ashing)을 통하여 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(178) 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.Subsequently, ashing of the photoresist film remaining on the surface of the source / drain conductor pattern 178 of the channel part C is removed.
다음, 도 17a 및 17b에 도시한 바와 같이 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(178) 및 그 하부의 소스/드레인용 중간층 패턴(168)을 식각하여 제거한다. 이때에는 앞에서와 달리 소스/드레인용 도전체 패턴(178)의 상부막(702) 및 하부막(701) 모두 습식 식각으로 패터닝하고, 소스/드레인용 중간층 패턴(168)은 건식 식각으로 패터닝한다. 이때의 식각은 게이트 절연막(140)이 식각되지 않는 조건으로 행하여야 하며, 제2 부분(212)이 식각되어 그 하부의 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)이 드러나는 일이 없도록 감광막 패턴이 두꺼운 것이 바람직함은 물론이다.Next, as illustrated in FIGS. 17A and 17B, the source / drain conductor pattern 178 of the channel portion C and the source / drain interlayer pattern 168 under the channel portion C are etched and removed. In this case, unlike the above, both the upper layer 702 and the lower layer 701 of the source / drain conductor pattern 178 are patterned by wet etching, and the source / drain interlayer pattern 168 is patterned by dry etching. At this time, the etching must be performed under the condition that the gate insulating layer 140 is not etched, and the second photosensitive layer 212 is etched so that the data lines 171, 177, 173, 175, and 179 below the photoresist are not exposed. It is a matter of course that the pattern is thick.
이렇게 하면, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 분리되면서 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)과 그 하부의 접촉층 패턴(163, 165, 167)이 완성된다.In this way, the source electrode 173 and the drain electrode 175 are separated, thereby completing the data lines 171, 177, 173, 175, and 179 and the contact layer patterns 163, 165, and 167 thereunder.
이때, 제2 부분(212)의 제거는 앞에서 설명한 바와 같이 습식 식각을 연속으로 진행하는 경우에 감광막이 들뜰 수 있기 때문에 채널부(C) 소스/드레인용 도전체 패턴(178) 중에서 상부막(702)을 습식 식각으로 제거한 후 하부막(701)을 제거하기 전에 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 하부막(701)을 건식 식각으로 진행하는 경우에는 하부막(701) 건식 식각시 그 밑의 중간층 패턴(168) 상부에 잔류물이 남아 박막 트랜지스터의 특성이 저하시키는 것을 방지하기 위해 하부막(701)을 습식 식각으로 제거한다.At this time, the removal of the second portion 212 is because the photoresist film may be raised when the wet etching is continuously performed, as described above, the upper layer 702 in the conductor pattern 178 for the channel portion C source / drain. ) Is removed after the wet etching, and before the lower layer 701 is removed. In this case, when the lower layer 701 is dry etched, the lower layer 701 is dried to etch the lower layer to prevent deterioration of the characteristics of the thin film transistor. 701 is removed by wet etching.
이와 같이 하여 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)을 형성한 후, 도 18a 및 18b에 도시한 바와 같이 질화 규소를 CVD 방법으로 250~1500℃ 범위에서 증착하거나 평탄화 특성이 우수한 아크릴계의 유기 절연 물질을 도포하거나 a-Si:C:O 막 또는 a-Si:O:F 막 등을 포함하는 저유전율 절연 물질을 PECVD 방법으로 적층하여 보호막(180)을 형성한다. 이어, 제3 마스크를 이용하여 보호막(180)을 게이트 절연막(140)과 함께 식각하여 드레인 전극(175), 게이트 패드(125), 데이터 패드(179) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)의 하부막(201, 701)을 각각 드러내는 접촉 구멍(185, 187, 189, 182)을 형성한다. 이때에도, 제1 실시예와 동일하게 접촉 구멍(185, 187, 189, 182)에서 드레인 전극(175), 게이트 패드(125), 데이터 패드(179) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)의 하부막(201, 701) 일부가 드러나도록 형성한다. 이는 앞의 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 접촉부에서 낮은 접촉 저항을 가지는 접촉 면적을 극대화하고 구동 집적 회로와의 접촉 저항을 최소화하기 위함이다.After forming the data wirings 171, 177, 173, 175, and 179 in this manner, as shown in FIGS. 18A and 18B, silicon nitride is deposited in the range of 250 to 1500 ° C. by CVD or has excellent planarization characteristics. A protective film 180 is formed by coating an organic insulating material or by stacking a low dielectric constant insulating material including an a-Si: C: O film or an a-Si: O: F film by PECVD. Subsequently, the passivation layer 180 is etched together with the gate insulating layer 140 by using a third mask to form the drain electrode 175, the gate pad 125, the data pad 179, and the conductive pattern 177 for the storage capacitor. Contact holes 185, 187, 189, and 182 exposing the lower layers 201 and 701, respectively, are formed. Also in this case, the contact holes 185, 187, 189, and 182 of the drain electrode 175, the gate pad 125, the data pad 179, and the conductive capacitor 177 for the storage capacitor are the same as in the first embodiment. A portion of the lower layers 201 and 701 is exposed. This is to maximize the contact area having a low contact resistance at the contact as described in the first embodiment and to minimize the contact resistance with the driving integrated circuit.
마지막으로, 도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 실시예와 같은 방법으로 1500 Å 내지 500 Å 두께의 IZO층을 스퍼터링 방법으로 증착하고 제4 마스크를 사용하는 사진 식각 공정으로 패터닝하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 연결된 화소 전극(190), 게이트 패드(125)와 연결된 보조 게이트 패드(92) 및 데이터 패드(179)와 연결된 보조 데이터 패드(97)를 형성한다.IZO를 패터닝하기 위한 식각액은 크롬(Cr)의 금속막을 식각하는데 사용하는 크롬 식각액을 사용하는데, 이는 알루미늄을 부식시키지 않아 데이터 배선 또는 게이트 배선이 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 식각액으로 ( HNO3/(NH4)2Ce(NO3)6/H2O) 등을 들 수 있다.Finally, as shown in FIGS. 9 to 11, in the same manner as in the first embodiment, a IZO layer having a thickness of 1500 mW to 500 mW is deposited by a sputtering method, and patterned by a photolithography process using a fourth mask to drain. The pixel electrode 190 connected to the electrode 175 and the conductive pattern 177 for the storage capacitor, the auxiliary gate pad 92 connected to the gate pad 125, and the auxiliary data pad 97 connected to the data pad 179 are disposed. The etchant for patterning IZO uses a chromium etchant that is used to etch a metal film of chromium (Cr), which does not corrode aluminum and thus prevents the data or gate wiring from corroding. HNO 3 / (NH 4 ) 2 Ce (NO 3 ) 6 / H 2 O), and the like.
이러한 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예에 따른 효과뿐만 아니라 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)과 그 하부의 접촉층 패턴(163, 165, 167) 및 반도체층패턴(152, 157)을 하나의 마스크를 이용하여 형성하고 이 과정에서 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 분리하여 제조 공정을 단순화할 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the data wirings 171, 177, 173, 175, and 179, the contact layer patterns 163, 165, 167, and the semiconductor layer patterns (below) of the data wirings 171, 177, 173, 175, and 179 are provided. 152 and 157 may be formed using one mask, and the source electrode 173 and the drain electrode 175 may be separated in this process to simplify the manufacturing process.
이와 같이, 본 발명에 따르면 배선을 IZO막과 접촉 저항이 낮은 도전막을 드러나도록 하여 낮은 접촉 저항을 가지는 접촉부를 확보함으로써 접촉부의 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한, 저저항의 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 도전막을 포함하는 배선을 형성함으로써 대화면 고정세의 제품의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 4매 마스크의 제조 공정에서 배선용 도전막과 반도체층을 건식 식각으로 패터닝함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있다.As described above, according to the present invention, the wiring can be exposed to the IZO film and the conductive film having a low contact resistance, thereby securing a contact portion having a low contact resistance, thereby ensuring the reliability of the contact portion. In addition, by forming a wiring including a conductive film containing low resistance aluminum or an aluminum alloy, the characteristics of a large screen high definition product can be improved. In addition, the manufacturing process can be simplified by patterning the wiring conductive film and the semiconductor layer by dry etching in the manufacturing process of the four masks.
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