KR20060133827A - Method for fabricating thin film transistor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,1A is a layout view of a thin film transistor substrate manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 1b는 도 1a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1A,
도 2a, 도 4a 및 도 12a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 배치도들이고,2A, 4A, and 12A are layout views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention.
도 2b, 도 3은 도 2a의 B - B'선을 따라 절단한 공정 단계별 단면도들이고,2B and 3 are cross-sectional views of the process steps taken along the line BB ′ of FIG. 2A.
도 4b 내지 도 11은 도 4a의 B - B'선을 따라 절단한 공정 단계별 단면도들이고,4B to 11 are cross-sectional views of the process steps taken along the line BB ′ of FIG. 4A.
도 12b는 도 12a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 12B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 12A.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 절연 기판 22: 게이트선10: insulating substrate 22: gate line
24: 게이트 끝단 26: 게이트 전극24: gate end 26: gate electrode
27: 유지 전극 28: 유지 전극선27: sustain electrode 28: sustain electrode line
30: 게이트 절연막 40: 반도체층30: gate insulating film 40: semiconductor layer
55, 56: 저항성 접촉층 62: 데이터선55, 56: ohmic contact layer 62: data line
65: 소스 전극 66: 드레인 전극65
67: 드레인 전극 확장부 68: 데이터 끝단67: drain electrode extension 68: data end
70: 보호막 82: 화소 전극70: protective film 82: pixel electrode
본 발명은 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개구율을 높일 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor substrate, and more particularly, to a method for manufacturing a thin film transistor substrate capable of increasing the aperture ratio.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display)는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치(Flat Panel Display) 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.Liquid crystal display is one of the most widely used flat panel displays. It consists of two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed between them. The display device is applied to rearrange the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer to control the amount of light transmitted.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두개의 기판에 각각 구비되어 있는 형태이다. 이 중에서도, 하나의 기판에는 복수의 화소 전극이 매트릭스(matrix) 형태로 배열되어 있고 다른 기판에는 하나의 공통 전극이 기판 전면을 덮고 있다. 이러한 액정 표시 장치에서 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선(gate line)과 화소 전 극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 기판 상에 형성한다. Among the liquid crystal display devices, a field generating electrode is provided on two substrates. Among them, a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix form on one substrate, and one common electrode covers the entire surface of the substrate on another substrate. In such a liquid crystal display, an image is displayed by applying a separate voltage to each pixel electrode. To this end, a thin film transistor, which is a three-terminal element for switching the voltage applied to the pixel electrode, is connected to each pixel electrode and a gate line and a voltage to be applied to the pixel electrode to transmit a signal for controlling the thin film transistor. A data line for transmitting X is formed on the substrate.
이러한 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법으로는 5매의 마스크를 이용하는 5매 마스크 공정과, 반도체층과 데이터 배선을 하나의 마스크를 이용하여 패터닝하는 4매 마스크 공정이 있으며, 이중 공정 효율이 높은 4매 마스크 공정을 선호하는 추세이다.As a method for manufacturing a thin film transistor substrate of such a liquid crystal display device, there are five mask processes using five masks and a four mask process for patterning a semiconductor layer and data wiring using one mask, and dual process efficiency. The trend is to favor this high four-sheet mask process.
4매 마스크 공정에서는 채널부와 그외 부분의 데이터 배선이 각각 별개의 식각 공정에 의해 패터닝된다. 여기서 데이터 배선의 식각 공정은 식각액을 사용하는 습식 식각으로 진행되며, 데이터 배선은 2회에 걸쳐 식각액에 노출되게 된다. 식각액에 의한 습식 식각은 식각 마스크 저부의 과식각(overetch)을 유발할 수 있는데, 상기한 바와 같이 식각 공정이 2회에 걸쳐 진행되는 경우 이러한 과식각 현상은 더욱 드러지게 나타날 수 있다. 이렇게 데이터 배선이 과식각되면, 하부의 저항성 접촉층 및 반도체 패턴이 일부 돌출하게 되는데, 이러한 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부는 박막 트랜지스터 기판의 불투명 역역을 증가시켜 개구율 감소 및 워터폴 노이즈(waterfall noise) 불량 등을 유발하는 원인이 된다.In the four-mask process, the data lines of the channel portion and the other portions are patterned by separate etching processes. The etching process of the data line is performed by wet etching using an etchant, and the data line is exposed to the etchant twice. Wet etching by the etchant may cause overetching of the bottom of the etching mask. As described above, when the etching process is performed twice, the overetching phenomenon may be more pronounced. When the data line is over-etched, a portion of the lower ohmic contact layer and the semiconductor pattern may protrude. The ohmic contact layer / semiconductor pattern protrusion may increase the opacity of the thin film transistor substrate, thereby reducing the aperture ratio and the waterfall noise. It may cause malfunction.
따라서 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부를 최소화시켜 개구율을 확보하고 워터풀 노이즈 불량 등을 개선할 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법이 요구된다. Accordingly, there is a need for a method of manufacturing a thin film transistor substrate capable of minimizing the resistive contact layer / semiconductor pattern protrusion to secure an aperture ratio and improve a waterfall noise defect.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개구율을 높일 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하고하 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film transistor substrate that can increase the aperture ratio.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 게이트 배선이 형성되어 있는 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층, 저항성 접촉층 및 도전층을 순차적으로 적층하는 단계와, 상기 도전층의 상부에 상기 반도체층의 채널부에 대응하는 부분이 그 외의 데이터 배선이 형성되는 부분보다 상대적으로 낮게 형성되어 있는 감광막 패턴을 이용하여 상기 도전층을 식각하여 상기 저항성 접촉층을 노출시키는 단계와, 상기 감광막 패턴을 이용하여 노출된 상기 저항성 접촉층 및 하부의 상기 반도체층을 식각하여 저항성 접촉층/반도체 패턴을 형성하는 단계와, 상기 반도체층의 상기 채널부 상의 상기 도전층을 노출시키기 위해, 상기 감광막 패턴을 다운사이징하여 상기 저항성 접촉층/반도체 패턴의 측부를 일부 노출시키는 단계와, 노출된 상기 저항성 접촉층/반도체 패턴의 측부를 식각하여, 상기 저항성 접촉층/반도체 패턴의 외측 프로파일을 실질적으로 상부의 상기 도전층의 외측 프로파일에 정렬하는 단계 및 상기 채널부 상의 상기 도전층 및 상기 저항성 접촉층을 식각하여 상기 반도체층의 채널부를 노출시키는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor substrate, the method comprising sequentially stacking a gate insulating film, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a conductive layer on a substrate on which a gate wiring is formed; The resistive contact layer is exposed by etching the conductive layer using a photoresist pattern in which a portion of the semiconductor layer corresponding to the channel portion of the semiconductor layer is formed to be lower than a portion in which other data lines are formed. Forming a resistive contact layer / semiconductor pattern by etching the resistive contact layer and the lower semiconductor layer exposed using the photoresist pattern, and exposing the conductive layer on the channel portion of the semiconductor layer. Downsizing the photoresist pattern so that the sides of the ohmic contact layer / semiconductor pattern Partially exposing, etching side portions of the exposed ohmic contact layer / semiconductor pattern to align the outer profile of the ohmic contact layer / semiconductor pattern to substantially the outer profile of the upper conductive layer and the channel portion. Etching the conductive layer and the ohmic contact layer thereon to expose the channel portion of the semiconductor layer.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 단위 화소 구조에 대하여 상세히 설명한다. 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 1b는 도 1a의 B - B' 선을 따라 절단한 단면도이다.First, a unit pixel structure of a thin film transistor substrate manufactured by a manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A and 1B. 1A is a layout view of a thin film transistor substrate manufactured by a manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1A.
절연 기판(10) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22), 게이트선(22)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 끝단(24), 게이트선(22)에 연결되어 돌기 형태로 형성된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(26), 게이트선(22)과 평행하게 형성되어 있는 유지 전극(27) 및 유지 전극선(28)을 포함한다. 유지 전극선(28)은 화소 영역을 가로질러 가로 방향으로 뻗어 있으며, 유지 전극선(28)에 비해 너비가 넓게 형성되어 있 는 유지 전극(27)이 연결된다. 유지 전극(27)은 후술할 화소 전극(82)과 연결된 드레인 전극 확장부(67)와 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이룬다. 이와 같은 유지 전극(27) 및 유지 전극선(28)의 모양 및 배치 등은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 화소 전극(82)과 게이트선(22)의 중첩으로 발생하는 유지 용량이 충분할 경우 형성되지 않을 수도 있다. A plurality of gate wirings for transmitting a gate signal are formed on the
게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)은 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 몰리브덴층(221, 241, 261, 271), 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 알루미늄층(222, 242, 262, 272) 및 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 몰리브덴층(223, 243, 263, 273)의 삼중막으로 형성되어 있다. 또한 도면에 직접 도시되지는 않았지만, 유지 전극선(28)도 다른 게이트 배선(22, 24, 26, 27)과 동일한 삼중막의 구조를 갖는다. 이하에서 설명되는 삼중막 구조의 게이트 배선에는 유지 전극선(28)도 포함된다.The gate wirings 22, 24, 26, 27, and 28 are made of
기판(10), 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28) 위에는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.A
게이트 절연막(30) 위에는 수소화 비정질 규소 또는 다결정 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체 패턴(42, 44, 48)이 형성되어 있으며, 반도체 패턴(42, 44, 48)의 상부에는 실리사이드 등의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 이루어진 저항성 접촉층(52, 55, 56, 58)이 형성되어 있다. On the
저항성 접촉층(52, 54, 55, 56, 58) 위에는 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)이 형성되어 있다. 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(62), 데이터선(62)의 분지이며 저항성 접촉층(55)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 끝단(68), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26) 또는 박막 트랜지스터의 채널부에 대하여 소스 전극(65)의 반대쪽 저항성 접촉층(56) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66) 및 드레인 전극(66)으로부터 연장되어 유지 전극(27)과 중첩하는 넓은 면적의 드레인 전극 확장부(67)를 포함한다.
이러한 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)은 전술한 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)과 같이 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 몰리브덴층(621, 651, 661, 671, 681), 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 알루미늄층(622, 652, 662, 672, 682) 및 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 몰리브덴층(623, 653, 663, 673, 683)의 삼중막으로 형성되어 있다. The data lines 62, 65, 66, 67, and 68 may be formed of a
소스 전극(65)은 반도체층(44)과 적어도 일부분이 중첩되고, 드레인 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하며 반도체층(44)과 적어도 일부분이 중첩된다. The source electrode 65 overlaps at least a portion of the
드레인 전극 확장부(67)는 유지 전극(27)과 중첩되도록 형성되어, 유지 전극(27)과 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 유지 용량이 형성된다. 유지 전극(27)을 형성하지 않을 경우 드레인 전극 확장부(27) 또한 형성하지 않는다.The
저항성 접촉층 (52, 55, 56, 58)은 그 하부의 반도체 패턴(42, 44, 48)과 그 상부의 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 하며, 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)과 완전히 동일한 형태를 가진다. The
한편, 반도체 패턴(42, 44, 48)은 박막 트랜지스터의 채널부(C)를 제외하면 상부의 저항성 접촉층(52, 55, 56, 58) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)과 동일한 모양을 하고 있으며, 저항성 접촉층(52, 55, 56, 58)은 반도체 패턴(42, 44, 48)과 함께 저항성 접촉층/반도체 패턴을 이루고 있다. 즉, 박막 트랜지스터의 채널부(C)에서 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 분리되어 있고 소스 전극(65) 하부의 저항성 접촉층(55)과 드레인 전극(66) 하부의 저항성 접촉층(56)도 분리되어 있으나, 박막 트랜지스터용 반도체 패턴(44)은 이곳에서 끊어지지 않고 연결되어 박막 트랜지스터의 채널부(C)를 형성한다. 또한, 채널부(C)를 제외한 저항성 접촉층/반도체 패턴의 외측 프로파일은 채널부(C)를 제외한 상부의 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 외측 프로파일에 실질적으로 정렬되어 있다. 즉, 저항성 접촉층/반도체 패턴의 외측 프로파일과 상부의 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 외측 프로파일은 단차를 이루지 않거나, 미세한 단차만을 갖는, 실질적으로 거의 동일한 평면에 정렬되어 있다.Meanwhile, except for the channel portion C of the thin film transistor, the
데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68) 및 이들이 가리지 않는 반도체 패턴(44) 상부에는 보호막(70)이 형성되어 있다. 보호막(70)은 예를 들어 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화 규소(SiNx) 등으로 형성 될 수 있다. 또한, 보호막(70)을 유기 물질로 형성하는 경우에는 소스 전극(65)과 드레인 전극(66) 사이의 반도체 패턴(44)이 드러난 부분에 보호막(70)의 유기 물질이 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 유기막의 하부에 질화 규소(SiNx) 또는 산화 규소(SiO2)로 이루어진 절연막(미도시)이 추가로 형성될 수도 있다.The
보호막(70)에는 드레인 전극 확장부(67) 및 데이터선 끝단(68)을 각각 드러내는 컨택홀(77, 78)이 형성되어 있으며, 보호막(70)과 게이트 절연막(30)에는 게이트선 끝단(24)을 드러내는 접촉 구멍(74)이 형성되어 있다.In the
또한, 보호막(70) 위에는 컨택홀(74, 78)을 통하여 각각 게이트 끝단(24) 및 데이터 끝단(68)과 연결되어 있는 보조 게이트 끝단(84) 및 보조 데이터 끝단(88)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)과 보조 게이트 및 데이터 끝단(86, 88)은 ITO 또는 IZO로 이루어져 있다.In addition, an
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 1a 및 도 1b와 도 2a 내지 도 11b를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A to 11B.
먼저, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 몰리브덴층(221, 241, 261, 271), 알루미늄층(222, 242, 262, 272) 및 몰리브덴층(223, 243, 263, 273)을 스퍼터링(sputtering) 등의 방법으로 순차적으로 적층한 게이트 삼중막(22, 24, 26, 27, 28)을 형성한다. First, as shown in FIGS. 2A and 2B, sputtering molybdenum layers 221, 241, 261 and 271, aluminum layers 222, 242, 262 and 272 and
이어서, 상기 게이트 삼중막(22, 24, 26, 27, 28)을 사진 식각한다. 상기 식각 공정은 습식 식각으로 진행된다. Subsequently, the gate
이로써 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 게이트선(22), 게이트 전극(26), 게이트 끝단(24), 유지 전극(27) 및 유지 전극선(28)을 포함하는 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)이 형성된다.As a result, as shown in FIGS. 2A and 2B, the gate wirings 22 and 24 including the
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30), 진성 비정질 규소로 이루어진 반도체층(40) 및 도핑된 비정질 규소로 이루어진 저항성 접촉층(50)을 화학 기상 증착법 등을 이용하여 예컨대, 각각 1,500Å 내지 5,000Å, 500Å 내지 2,000Å, 300Å 내지 600Å의 두께로 연속 증착한다. Subsequently, as shown in FIG. 3, the
이어서, 저항성 접촉층(50) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 몰리브덴층(601), 알루미늄층(602) 및 몰리브덴층(603)을 차례로 적층한 데이터 삼중막(60)을 형성한다. Subsequently, a data
이어서 상기 데이터 삼중막(60)의 상부에 감광막(110)을 도포한다.Subsequently, a
도 4a 내지 도 9를 참조하면, 이어서, 마스크를 통하여 감광막(110)에 빛을 조사한 후 현상하여, 도 4b에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(112, 114)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(112, 114) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부(C), 즉 소스 전극(65)과 드레인 전극(66) 사이에 위치한 제 1 부분(114)은 데이터 배선이 형성될 부분(이하 '데이터 배선부'라 함)에 위치한 제 2 부분(112)보다 두께가 작게 되도록 하며, 채널부(C)와 데이터 배선부를 제외한 기타 부분의 감광막은 모두 제거한다. 이때, 채널부(C)에 남아 있는 감광막(114)의 두께와 데이터 배선부에 남아 있는 감광막(112)의 두께의 비는 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 할 수 있으며, 예를 들어 제 1 부분(114)의 두께가 제 2 부분(112)의 두께의 1/2 이하로서 4,000Å 이하일 수 있다.4A to 9, the
이와 같이, 위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있으며, 빛 투과량을 조절하기 위하여 주로 슬릿(slit)이나 격자 형태의 패턴이 형성된 마스크를 사용거나 반투명막 영역을 갖는 마스크를 사용한다.As such, there may be various methods of varying the thickness of the photoresist film according to the position. In order to control the amount of light transmission, a mask having a slit or grid pattern is formed or a mask having a semitransparent film region may be used. use.
이때, 슬릿 사이에 위치한 패턴의 선폭이나 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, it is preferable that the line width of the pattern located between the slits or the interval between the patterns, that is, the width of the slits, is smaller than the resolution of the exposure machine used for exposure. The thin film may have a thin film or a thin film having a different thickness.
이와 같은 마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사하면 빛에 직접 노출되는 부분에서는 고분자들이 완전히 분해되지만, 슬릿 패턴이나 반투명막이 형성되어 있는 부분에서는 빛의 조사량이 적으므로 고분자들은 완전 분해되지 않은 상태이며, 차광막으로 가려진 부분에서는 고분자가 거의 분해되지 않는다. 이어서, 감광막을 현상하면, 고분자 분자들이 분해되지 않은 부분만이 남고, 빛이 적게 조사된 중앙 부분에는 빛이 전혀 조사되지 않은 부분보다 얇은 두께의 감광막을 남길 수 있다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 한다.When the light is irradiated to the photoresist film through such a mask, the polymers are completely decomposed at the part directly exposed to the light, but at the part where the slit pattern or the translucent film is formed, the polymer is not completely decomposed because the amount of light is small. 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 in the center portion where the light is not irradiated than the portion where the light is not irradiated at all. In this case, if the exposure time is extended, all molecules are decomposed, so it should not be so.
이러한 얇은 두께의 감광막(114)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 리플로우 시켜 감광막이 잔류하지 않는 부분으로 감광막의 일부를 흘러내리도록 함으로써 형성할 수도 있다.The
이어서, 감광막 패턴(112, 114)을 식각 마스크로 하여 몰리브덴층(603), 알루미늄층(602) 및 몰리브덴층(601)으로 이루어진 데이터 삼중막(60)에 대한 식각을 진행한다. 데이터 삼중막(60)의 식각 공정은 습식 식각으로 진행된다. 이러한 습식 식각에 사용되는 식각액으로는 예를 들어 H2PO3, CH3COOH, HNO3, H2O 등을 단독 또는 혼합한 것을 사용할 수 있다.Subsequently, etching is performed on the data
이렇게 하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 채널부(C) 및 데이터 배선부의 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)만이 남고 채널부(C) 및 데이터 배선부를 제외한 기타 부분의 삼중막(60)은 모두 제거되어 그 하부의 저항성 접촉층(50)이 드러난다. 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)은 소스 및 드레인 전극(65, 66)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(도 1b의 62, 65, 66, 67, 68)의 형태와 동일하다. 이때 남은 채널부(C) 및 데이터 배선부의 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)의 측부는 식각액에 의해 일정 정도 과식각되어 폭이 좁아지면서 상부의 감광막 패턴(112)의 측부에 비해 안쪽으로 들어간 형상, 즉 시디 오차(Critical Dimension skew)를 나타내게 된다. In this way, as shown in FIG. 5, only the
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(112, 114)을 식각 마스크로 사용하여 채널부(C)와 데이터 배선부를 제외한 기타 부분의 노출된 저항성 접촉층(50) 및 그 반도체층(40)을 건식 식각 방법으로 동시에 제거하여 저항성 접촉층/반 도체 패턴을 형성한다. 이때의 식각은 도핑된 비정질 규소로 이루어진 저항성 접촉층(50) 및 진성 비정질 규소로 이루어진 반도체층(40)은 동시에 식각되면서, 게이트 절연막(30)은 식각되지 않는 조건하에서 행하는 것이 바람직하다. 식각 기체로는 예를 들어, Cl2 및/또는 SF6를 포함하는 기체를 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이러한 건식 식각은 습식 식각과는 달리 과식각을 거의 유발하지 않기 때문에 저항성 접촉층/반도체 패턴은 감광막 패턴(112)의 측부와 실질적으로 정렬된 상태로 형성된다. 즉, 이 단계에서 감광막 패턴(112)의 폭과 저항성 접촉층/반도체 패턴의 폭은 실질적으로 동일하며, 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)의 폭보다 상대적으로 크게 형성된다. Next, as shown in FIG. 6, the exposed
이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 감광막 패턴(112, 114)을 다운사이징(downsizing)하여, 채널부(C)에 대응하는 감광막 영역(114)을 제거하고, 채널부(C) 상의 소스/드레인용 삼중막 패턴(64)을 노출시킨다. 여기서 다운사이징은 에치백에 의해 수행될 수 있다. 나아가, 다운사이징은 건식 식각으로 진행될 수 있다. 이 경우 식각 기체로는 예를 들어, O2 기체를 단독으로 사용하거나, SF6 등과 혼합하여 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이때 감광막 패턴의 제2 부분(112) 역시 식각되므로 두께가 얇아지며, 감광막 패턴의 제2 부분(112)의 측부 또한 식각되면서 전체적으로 다운사이징되면서 폭이 줄어들게 된다. 이러한 감광막 패턴의 제2 부분(112)의 측부는 과식각에 의해 폭이 좁아진 하부의 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)의 측부와 동일한 위치까지 좁아지게 된다. 그에 따라, 도 7에 도시된 바와 같 이 저항성 접촉층/반도체 패턴의 측부가 감광막 패턴(112) 및 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)에 의해 일부 가려지지 않는 부분인 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A)가 형성된다. 이러한 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A)는 후속하는 채널부(C) 상의 삼중막 패턴(64)을 습식 식각하는 동안 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A) 상의 삼중막 패턴(64)이 다시 과식각되면서 시디 오차가 더욱 커지게 되어, 상대적 돌출 정도가 더욱 증가하게 된다. 이러한 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A)는 박막 트랜지스터 기판의 개구율을 감소시키거나, 워터풀 노이즈 등의 불량을 일으키는 원인이 된다. Subsequently, as shown in FIG. 7, the
이러한 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A)의 크기를 최소화하기 위해 도 8에 도시된 바와 같이 다운사이징되어 폭이 좁아진 감광막 패턴(112)을 식각 마스크로 하여 다시 저항성 접촉층/반도체 패턴을 건식 식각한다. 여기서 식각되는 부분은 감광막 패턴(112)으로 가려지지 않은 저항성 접촉층/반도체 패턴의 측부인 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A)이다. 이때 식각 기체로는 저항성 접촉층 및 하부의 반도체층의 동시 식각시와 동일한 기체, 예컨대 Cl2 및/또는 SF6를 포함하는 기체를 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이로써 저항성 접촉층/반도층 패턴의 외측 프로파일이 상부의 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)의 외측 프로파일에 실질적으로 정렬된다. 즉, 저항성 접촉층/반도체 패턴의 외측 프로파일과 상부의 삼중막 패턴(62, 64, 67, 68)의 외측 프로파일은 단차를 이루지 않 갖는, 실질적으로 거의 동일한 평면에 정렬된다.In order to minimize the size of the resistive contact layer / semiconductor pattern protrusion A, dry etching of the resistive contact layer / semiconductor pattern is performed again using the
한편, 여기에서의 저항성 접촉층/반도체 패턴의 식각은 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A)만을 제거하는 식각 공정이므로 앞서 진행된 저항성 접촉층 및 반도체층의 동시 식각에서와 동일한 시간 동안 식각할 필요는 없으며, 보다 적은 시간 동안 진행되어도 충분하다. 또한, 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부(A)가 일부 잔존하더라도 후속하는 채널부(C) 상의 저항성 접촉층을 식각하는 공정 중에도 제거될 수 있기 때문에, 식각 시간을 더욱 최소화하는 것이 가능하다.Meanwhile, since the etching of the ohmic contact layer / semiconductor pattern is an etching process for removing only the ohmic contact layer / semiconductor pattern protrusion A, the etching of the ohmic contact layer / semiconductor pattern needs to be performed for the same time as the simultaneous etching of the ohmic contact layer and the semiconductor layer. It is sufficient to proceed for less time. Further, even if some of the resistive contact layer / semiconductor pattern protrusion A remains, it can be removed even during the process of etching the resistive contact layer on the subsequent channel portion C, thereby further minimizing the etching time.
이어서, 도 9에 도시된 바와 같이 채널부(C)의 삼중막 패턴(64)을 식각하여 제거한다. 상기 식각 공정은 식각액을 사용하는 습식 식각으로 진행되며, 예를 들어 H2PO3, CH3COOH, HNO3, H2O 등을 단독 또는 혼합한 식각액을 사용할 수 있다. 이로써, 채널부(C) 상에 저항성 접촉층(54)이 노출된다. 이어서, 이러한 채널부(C) 상에 노출된 저항성 접촉층(54)을 건식 식각한다. 여기서, 식각 기체로는 예컨대 상기한 Cl2 및/또는 SF6를 포함하는 기체를 사용할 수 있으며, 이에 제한되지 않는다. 이때 채널부(C)의 저항성 접촉층(56)을 완전히 제거하기 위해 하부의 반도체층(44)까지 일부 식각하는 과식각 공정을 수행할 수 있다. 또, 이 과정에서 전술한 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부의 식각 공정 중에 완전히 제거되지 않은 돌출부가 있는 경우 함께 제거될 수 있다. Subsequently, as illustrated in FIG. 9, the triple layer pattern 64 of the channel part C is etched and removed. The etching process is a wet etching using an etching solution, for example, H 2 PO 3 , CH 3 COOH, HNO 3 , H 2 O or the like can be used as an etchant. As a result, the
이렇게 하면, 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 분리되면서 데이터 배선(65, 66)과 그 하부의 저항성 접촉층(55, 56)이 완성된다.In this way, the
이어서, 도 10에 도시된 바와 같이 데이터 배선부에 남아 있는 감광막 제 2 부분(112)을 제거한다. Subsequently, as shown in FIG. 10, the photosensitive film
이어서, 도 11에 도시된 바와 같이 보호막(70)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 11, a
이어서, 도 12a 및 12b에 도시된 바와 같이, 보호막(70)을 게이트 절연막(30)과 함께 사진 식각하여 드레인 전극 확장부(67), 게이트 끝단(24), 및 데이터 끝단(68) 을 각각 드러내는 컨택홀(77, 74, 78)을 형성한다. 12A and 12B, the
마지막으로, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 400Å 내지 500Å 두께의 ITO층을 증착하고 사진 식각하여 드레인 전극 확장부(67)와 연결된 화소 전극(82), 게이트 끝단(24)과 연결된 보조 게이트 끝단(84) 및 데이터 끝단(68)과 연결된 보조 데이터 끝단(88)을 형성한다.Finally, as illustrated in FIGS. 1A and 1B, an ITO layer having a thickness of 400 μs to 500 μs is deposited and etched to assist the
한편, ITO를 적층하기 전의 예열(pre-heating) 공정에서 사용하는 기체로는 질소를 사용하는 것이 바람직하며, 이는 컨택홀(74, 77, 78)을 통해 드러난 금속막(24, 67, 68)의 상부에 금속 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위함이다.On the other hand, it is preferable to use nitrogen as a gas used in the pre-heating process before laminating the ITO, which is the metal film (24, 67, 68) exposed through the contact holes (74, 77, 78) This is to prevent the metal oxide film from being formed on top of the.
본 실시예에서는 게이트선과 데이터선의 도전층이 몰리브덴층/알루미늄층/몰리브덴층으로 이루어지는 삼중막으로 형성된 것을 설명하였으나, 이는 단지 예시에 불과하며, 예컨대 알루미늄 또는 그 합금, 구리 또는 그 합금, 은(Ag) 또는 그 합금으로 이루어진 단일막 또는 이들과 몰리브덴, 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 또는 그들의 합금을 순차적으로 적층한 이중막, 이들을 조합한 삼중막 등에도 적용가능하며, 이에 제한되지 않는다. In this embodiment, the conductive layer of the gate line and the data line is formed of a triple layer made of a molybdenum layer, an aluminum layer, and a molybdenum layer, but this is merely an example, for example, aluminum or an alloy thereof, copper or an alloy thereof, silver (Ag). ), Or a single film made of an alloy thereof, or a double film in which molybdenum, titanium (Ti), chromium (Cr), tantalum (Ta), tungsten (W) or alloys thereof are sequentially stacked, or a triple film in combination thereof. Applicable, but not limited to.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 상술한 실시예 외에도 색필터 위에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 AOC(Array On Color filter) 구조 에도 용이하게 적용될 수 있다.The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention may be easily applied to an array on color filter (AOC) structure in which a thin film transistor array is formed on a color filter in addition to the above-described embodiments.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments but may be manufactured in various forms, and having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 따르면 저항성 접촉층/반도체 패턴의 측부를 식각하여, 상기 저항성 접촉층/반도체 패턴을 실질적으로 상기 도전층의 끝단에 정렬하는 단계를 포함함으로써, 저항성 접촉층/반도체 패턴 돌출부를 최소화시킬 수 있으며, 그에 따라 박막 트랜지스터 기판의 개구율이 확보되고, 워터풀 노이즈 등의 불량이 개선될 수 있다.As described above, according to the method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment of the present invention, the side of the resistive contact layer / semiconductor pattern is etched to substantially align the resistive contact layer / semiconductor pattern to the end of the conductive layer. By including the step of forming a resistive contact layer / semiconductor pattern protrusion, the opening ratio of the thin film transistor substrate can be minimized, and defects such as waterfall noise can be improved.
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KR1020050053678A KR20060133827A (en) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | Method for fabricating thin film transistor substrate |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9305940B2 (en) | 2013-11-13 | 2016-04-05 | Samsung Display Co., Ltd. | Thin film transistor having an active pattern and a source metal pattern with taper angles |
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2005
- 2005-06-21 KR KR1020050053678A patent/KR20060133827A/en not_active Application Discontinuation
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