KR20070008257A - Interconnection metal, method for fabricating the same, thin film transistor plate and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a wiring according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법의 공정 순서도이다.2 is a process flowchart of a wiring forming method according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법의 공정 단계별 단면도들이다. 4 and 5 are cross-sectional views illustrating the process steps of the wire forming method according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 레이아웃도이다.5A is a layout diagram of a thin film transistor substrate manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 5b는 도 5a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 5A.
도 6a 내지 도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 레이아웃도들이다.6A through 9A are layout views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment.
도 6b 내지 도 9b는 각각 도 6a 내지 도 9a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도들이다.6B to 9B are cross-sectional views taken along the line BB ′ of FIGS. 6A to 9A, respectively.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
2: 접착 금속층 4: 고용체층2: adhesive metal layer 4: solid solution layer
6: 저저항 금속층 8: 투명 도전층6: low resistance metal layer 8: transparent conductive layer
10: 기판 22: 게이트선10: substrate 22: gate line
24: 게이트 패드 26: 게이트 전극24: gate pad 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: 소오스 전극 66: 드레인 전극65
67: 드레인 전극 확장부 68: 데이터 패드67: drain electrode extension 68: data pad
70: 보호막 82: 화소 전극70: protective film 82: pixel electrode
본 발명은 배선, 그 형성 방법, 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접착성이 향상되고, 전도성이 우수한 배선, 그 형성 방법과 이를 이용하여 형성된 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wiring, a method for forming the same, a thin film transistor substrate, and a method for manufacturing the same. More particularly, the wiring with improved adhesion, excellent conductivity, a method for forming the same, a thin film transistor substrate formed using the same, and a method for manufacturing the same It is about.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)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 (LCD) 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 therebetween. A display device adjusts the amount of light transmitted by rearranging liquid crystal molecules of a liquid crystal layer by applying a voltage.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 개의 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 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선(data line)을 기판 상에 형성한다. Among the liquid crystal display devices, a field generating electrode is provided on each of 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 a voltage applied to a pixel electrode, is connected to each pixel electrode, and a gate line for transmitting a signal for controlling the thin film transistor and a voltage to be applied to the pixel electrode. A data line to transfer is formed on the substrate.
한편, 액정 표시 장치의 표시 면적이 점점 대형화됨에 따라, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 게이트선 및 데이터선 또한 길어지고, 그에 따라 배선의 저항 또한 증가한다. 따라서, 이러한 저항 증가에 의한 신호 지연 등의 문제를 해결하기 위해서는, 상기 게이트선 및 데이터선을 최대한 낮은 비저항을 가지는 재료로 형성할 필요가 있다.On the other hand, as the display area of the liquid crystal display device becomes larger and larger, the gate line and the data line connected to the thin film transistor also become longer, thereby increasing the resistance of the wiring. Therefore, in order to solve such problems as signal delay caused by an increase in resistance, it is necessary to form the gate line and the data line with a material having the lowest specific resistance.
배선 재료 중 가장 낮은 비저항을 갖는 물질은 은(Ag)이다. 은(Ag)은 비저항이 약 1.59 μΩ㎝인 것으로 알려져 있다. 따라서, 실제 공정에서 은(Ag)으로 이루어진 게이트선 및 데이터선을 사용함으로써, 신호 지연 등의 문제를 해결할 수 있다. 그러나, 은(Ag)은 유리 등의 기판 또는 진성 비정질 규소나 도핑된 비정질 규소 등으로 이루어진 반도체 기판 등의 하부 기판에 대해 접착성(adhesion)이 극히 불량하여 증착이 용이하지 않고, 배선의 들뜸(lifting) 또는 벗겨짐(peeling)이 쉽게 유발된다. The lowest specific resistance among the wiring materials is silver (Ag). Silver (Ag) is known to have a specific resistance of about 1.59 µΩcm. Therefore, in the actual process, problems such as signal delay and the like can be solved by using the gate line and the data line made of silver (Ag). However, silver (Ag) is extremely poor in adhesion to a substrate such as glass or a lower substrate such as a semiconductor substrate made of intrinsic amorphous silicon, doped amorphous silicon, or the like, so that deposition is not easy, lifting or peeling is easily induced.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 접착성과 전도도가 좋은 배선 및 그 형성 방법을 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a wiring and a method of forming the good adhesion and conductivity.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 접착성과 전도도가 좋은 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate and a method for manufacturing the same, including a wiring having good adhesion and conductivity.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problems of the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, 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 배선은 기판 상에 순차적으로 형성된 저저항 금속층 및 투명 도전층을 포함하며, 상기 기판과 상기 저저항 금속층 사이에 상기 저저항 금속층에 포함되는 금속을 구성 성분으로 하는 고용체층을 포함한다.A wiring according to an embodiment of the present invention for achieving the technical problem includes a low resistance metal layer and a transparent conductive layer formed sequentially on a substrate, which is included in the low resistance metal layer between the substrate and the low resistance metal layer And a solid solution layer composed of metal.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법은 기판 상에 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층, 저저항 금속층 및 투명 도전층을 순차적으로 적층하는 단계, 상기 적층 결과물을 열처리하여 상기 기판과 상기 저저항 금속층 사이에 상기 저저항 금속과 상기 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속을 구성 성분으로 하는 고용체층을 형성하는 단계 및 상기 열처리 결과물을 목적 형상으로 패터닝하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of forming a wire, sequentially laminating a metal layer, a low resistance metal layer, and a transparent conductive layer forming a low resistance metal and a solid solution on a substrate. Heat-treating to form a solid solution layer comprising the low resistance metal, the low resistance metal, and a metal forming a solid solution between the substrate and the low resistance metal layer, and patterning the resultant heat treatment into a desired shape. Include.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박 막 트랜지스터 기판은 기판, 상기 기판 상에 형성되고, 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선, 상기 게이트 배선 상에 형성된 게이트 절연막 및 반도체층, 상기 반도체층 상에 형성되고 소오스/드레인 전극을 포함하는 데이터 배선 및 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선이 교차하여 정의되는 영역에 형성되고, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극을 포함하되, 상기 게이트 배선 및/또는 데이터 배선은 상기한 바와 같은 배선으로 구성된다.In accordance with another aspect of the present invention, a thin film transistor substrate includes a substrate, a gate wiring formed on the substrate, and including a gate electrode, a gate insulating film and a semiconductor layer formed on the gate wiring. And a pixel electrode formed on the semiconductor layer and including a source / drain electrode, and a pixel electrode formed in an area defined by the gate line and the data line intersecting and electrically connected to the drain electrode. The gate wiring and / or data wiring is composed of the wiring as described above.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 기판 상에 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선 상에 게이트 절연막 및 반도체층을 형성하는 단계, 상기 반도체층 상에 소오스/드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계 및 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선이 교차하여 정의되는 영역에 상기 데이터 배선에 포함되는 드레인 전극과 전기적으로 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 게이트 배선 및/또는 데이터 배선은 상기한 바와 같은 배선 형성 방법으로 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor substrate, the method including: forming a gate wiring including a gate electrode on a substrate; Forming a data line including a source / drain electrode on the semiconductor layer; and electrically connecting a drain electrode included in the data line to a region defined by the gate line crossing the data line. Forming a pixel electrode, wherein the gate wiring and / or data wiring is formed by the wiring forming method as described above.
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 발 명이 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 different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs 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 발명에 따른 실시예들을 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 및 그 형성 방법에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선의 단면을 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법의 공정 순서도이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법의 공정 단계별 단면도들이다.First, a wiring and a method of forming the same according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a cross-sectional view of a wiring according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a process flowchart of a wiring forming method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 are one embodiment of the present invention. The process step by step of the wiring forming method according to the.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선은 기판(1) 상에 접착성이 우수하고, 접촉 저항을 낮추는 금속 물질로 이루어진 접착 금속층(2), 저저항 금속 및 그와 고용체를 형성하는 금속에 열처리를 행하여 형성되는 고용체층(4), 전기 전도도가 우수한 저저항 금속층(6) 및 열처리에 의해 저저항 금속층(6)이 응집되는 것을 방지하고, 식각 속도의 제어를 용이하게 하고, 절연막과 같은 상부막과의 접착성을 향상시키기 위한 투명 도전층(8)으로 구성된다. 접착 금속층(2)의 경우 하부막과의 접촉 저항이 문제되지 않는 경우라면 생략도 가능하다.Referring to FIG. 1, a wiring according to an embodiment of the present invention may include an
계속해서 도 1 내지 도 4를 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법을 설명한다.Subsequently, a wiring forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
우선 도 2를 참조하면, 기판 상에 접착 금속층, 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층, 저저항 금속층 및 투명 도전층을 순차적으로 적층한다(도 S1).First, referring to FIG. 2, an adhesive metal layer, a metal layer forming a low resistance metal and a solid solution, a low resistance metal layer, and a transparent conductive layer are sequentially stacked on the substrate (FIG. S1).
도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면, 기판(1) 예를 들어 유리, 진성 비정 질 규소나 도핑된 비정질 규소 등으로 이루어진 반도체 기판에 접착 금속층(2)을 형성한다. 접착 금속층(2)은 기판(1)과의 접착성이 우수하고, 접촉 저항을 낮추어 주는 금속 물질인 내화성 금속, 예를 들어 몰리브덴(Mo)으로 형성될 수 있다. 이때, 접착 금속층(2)의 두께는 예를 들어 300 내지 500Å일 수 있다.Referring to FIG. 3, the
이러한 접착 금속층(2)은 하부막과의 접촉 저항이 문제되지 않는 경우라면 생략도 가능하다.The
다음, 접착 금속층(2) 상에 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층(3)을 형성한다. 저저항 금속, 예를 들어 은(Ag)은 전기 전도도는 우수하지만, 기판과의 접착성이 매우 열악하여, 은(Ag)만으로 배선을 형성하는 경우 후속 공정, 예를 들어 세정 과정 등에서 배선이 들뜨거나 벗겨짐이 유발될 수 있다.Next, on the
따라서, 은과 같은 저저항 금속을 사용하여 배선을 형성하는 경우 기판과의 접착성을 향상시키는 것이 필요한데, 저저항 금속층(6) 하부에 하부막과 접착성이 우수하면서도, 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층(3)을 개재함으로써 저저항 금속층(6)의 접착성을 향상시킬 수 있다. Therefore, when the wiring is formed using a low resistance metal such as silver, it is necessary to improve the adhesiveness with the substrate. The low resistance metal and the solid solution may be formed under the low
상기한 바와 같은 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속으로는 예를 들어 300℃의 온도에서 약 15원자%의 고용도를 갖는 알루미늄(Al)계 금속을 들 수 있다. 이때, 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층의 두께는 특별히 한정되지는 않지만, 너무 두껍게 형성되는 경우에는 저저항 금속층으로 확산되는 양이 많아져 배선의 저항값이 커질 있으므로, 예를 들어 100Å 정도일 수 있다.Examples of the low resistance metal and the metal forming the solid solution as described above include, for example, an aluminum (Al) metal having a solid solubility of about 15 atomic% at a temperature of 300 ° C. At this time, the thickness of the metal layer forming the low-resistance metal and the solid solution is not particularly limited. However, when the thickness is too thick, the amount of diffusion into the low-resistance metal layer increases and the resistance value of the wiring increases. have.
이어, 저저항 금속층(6)을 형성한다. 저저항 금속층(6)을 형성하는 저저항 금속으로는 예를 들어 은을 들 수 있다. 이때, 저저항 금속층(6)의 두께는 약 1000 내지 3000Å, 예를 들어 1500 내지 2000Å 일 수 있다.Next, the low
다음, 저저항 금속층(6) 상에 투명 도전층(8)을 형성한다. 투명 도전층(8)은 저저항 금속층(6)이 상부막과의 접착성을 향상시키고, 저저항 금속, 예를 들어 은(Ag)이 상부막으로 확산되는 것을 방지하며, 저저항 금속의 응집을 방지하는 역할을 한다. 또한, 저저항 금속층(6) 상에 투명 도전층(8)을 형성함으로써, 급격히 빠른 식각 속도를 갖는 저저항 금속층(6), 예를 들어 은(Ag)으로 형성된 금속층의 식각 속도를 낮출 수 있다. 이러한 투명 도전층(8)은 예를 들어 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등을 사용하여 형성될 수 있다. 이때, 투명 도전층(8)의 두께는 예를 들어 약 50 내지 300Å 일 수 있다.Next, the transparent conductive layer 8 is formed on the low
계속해서, 적층 결과물에 열처리를 행한다(도 2의 S2).Subsequently, heat treatment is performed on the lamination resultant (S2 in FIG. 2).
도 4를 참조하면, 기판(1) 상에 접착 금속층(2), 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층(3), 저저항 금속층(6) 및 투명 도전층(8)이 순차적으로 적층되어 있는 적층 결과물에 열처리를 행하여, 저저항 금속층(6)과 그와 고용체를 형성하는 금속층(3)에 포함되어 있는 금속 간의 상호 확산에 의해 고용체를 형성하여 고용체층(4)이 완성된다. 이때, 열처리 온도는 적층 단계에서의 온도보다 낮은 온도에서 수행되어야 된다. 높은 온도에서 열처리를 수행하게 되면 금속 간의 확산은 잘 일어나지만, 예를 들어 기판이 유리 등으로 형성된 경우에는 유리 기판의 휨 현상이 발생할 수 있으며, 저저항 금속층(6), 예를 들어 은(Ag)으로 형성된 금속층의 응집 현상이 발생할 수 있으며, 이러한 응집 현상은 배선의 단선까지 일으킬 수 있다. 따라서, 열처리 온도는 각 도전체층의 적층 온도보다 낮은 온도, 예를 들어 300℃ 이하에서 수행될 수 있다. 이러한 고용체층(4)은 저저항 금속층(6) 하부에 형성되어 하부막과의 접착성을 향상시켜, 후속 공정에 의해서 들뜸이나 벗겨짐을 발생시키지 않게 된다.Referring to FIG. 4, an
계속해서, 열처리 결과물을 목적 형상으로 패터닝한다(도 2의 S3).Subsequently, the heat treatment resultant is patterned into a target shape (S3 in FIG. 2).
도 1를 참조하면, 상기한 바와 같은 열처리를 하여 고용체층(4)이 형성된 열처리 결과물에 감광막 패턴을 형성하고, 이를 시각 마스크로하여 열처리 결과물을 목적하는 형성으로 패터닝함으로써, 배선을 완성하게 된다.Referring to FIG. 1, a photoresist pattern is formed on a heat treatment resultant in which the solid solution layer 4 is formed by heat treatment as described above, and the wiring pattern is completed by patterning the heat treatment resultant into a desired formation using this as a visual mask.
상기한 바와 같은 배선 및 배선의 형성 방법은 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에도 적용될 수 있다.The wiring and the method of forming the wiring as described above can be applied to the thin film transistor substrate and the manufacturing method thereof.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a thin film transistor substrate and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 5a 및 도 5b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대해 설명한다. 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제조 방법에 의해 제조된 박막 트랜지스터 기판의 레이아웃도고, 도 5b는 도 5a의 B - B' 선을 따라 절단한 단면도이다. First, a structure of a thin film transistor substrate manufactured by a manufacturing method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A is a layout view of a thin film transistor substrate manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 5A.
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 게이트 선(22)으로 전달하는 게이트 패드(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 있는 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 wires for transmitting a gate signal are formed on the
게이트 배선(22, 24, 26, 27)은 하부막과의 접착성이 우수하고 접촉 저항을 낮출 수 있는 몰리브덴(Mo) 등의 내화성 금속으로 이루어진 접착 금속층(221, 241, 261, 271), 저저항 금속층의 하부막과의 접착성을 향상시켜주는 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속, 예를 들어 알루미늄(Al)계 금속과 저저항 금속, 예를 들어 은(Ag)을 구성 성분으로 하는 고용체층(222, 242, 262, 272), 저저항 금속, 예를 들어 은(Ag)으로 형성된 저저항 금속층(223, 243, 263, 273) 및 저저항 금속의 응집을 방지하고, 식각 속도를 제어하며, 상부막으로의 확산을 방지하는 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드로 형성된 투명 도전층(224, 244, 264, 274)의 구조를 갖는다. 게이트 배선의 경우 기판과의 접촉 저항이 큰 문제가 되지 않으므로, 접착 금속층(221, 241, 261, 271)은 생략될 수도 있다.The gate wirings 22, 24, 26, and 27 are formed of a refractory metal such as molybdenum (Mo), such as molybdenum (Mo), which is excellent in adhesiveness with the lower layer and can lower the contact resistance. A low-resistance metal that improves adhesion to the lower layer of the resistive metal layer and a metal forming a solid solution, for example, an aluminum (Al) -based metal and a low-resistance metal, for example, a solid solution composed of silver (Ag) Prevents agglomeration of the
또한 도면에 직접 도시되지는 않았지만, 유지 전극선(28)도 다른 게이트 배 선(22, 24, 26, 27)과 동일한 구조를 갖는다. 이하에서 설명되는 구성의 게이트 배선에는 유지 전극선(28)도 포함된다.Although not shown directly in the drawing, the
기판(10), 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)의 위에는 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.A
게이트 전극(26)의 게이트 절연막(30) 상부에는 수소화 비정질 규소 또는 다결정 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층(40)이 섬 모양으로 형성되어 있으며, 반도체층(40)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑된 n+ 수소화 비정질 규소 등의 물질로 이루어진 저항성 접촉층(55, 56)이 각각 형성되어 있다.A
저항성 접촉층(55, 56) 및 게이트 절연막(30) 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 소오스 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가 받는 데이터 패드(68), 소오스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26) 또는 박막 트랜지스터의 채널부에 대하여 소오스 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 접착 금속층(621, 651, 661, 671, 681), 고용체층(622, 652, 662, 672, 682), 저저항 금속층(623, 653, 663, 673, 683) 및 투명 도전층(623, 654, 664, 674, 684)으로 형성되어 있다. 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 경우 저항성 접촉층(55, 56)과의 접촉 저항을 줄이기 위하여, 접착 금속층(621, 651, 661, 671, 681)을 생략하지 않는다는 것을 제외하고는 그 구조 및 기능은 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)에서와 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.The data lines 62, 65, 66, 67, and 68 may be formed of
소오스 전극(65)은 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩되고, 드레인 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 소오스 전극(65)과 대향하며 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 저항성 접촉층(55, 56)은 그 하부의 반도체층(40)과, 그 상부의 소오스 전극(65) 및 드레인 전극(66) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다.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
데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(40) 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 형성될 수 있다. 또한, 보호막(70)을 유기 물질로 형성하는 경우에는 소오스 전극(65)과 드레인 전극(66) 사이의 반도체층(40)이 드러난 부분에 보호막(70)의 유기 물질이 접촉하 는 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 패드(68)을 각각 드러내는 컨택홀(77, 78)이 형성되어 있으며, 보호막(70)과 게이트 절연막(30)에는 게이트선 패드(24)을 드러내는 컨택홀(74)이 형성되어 있다. 보호막(70) 위에는 컨택홀(77)을 통하여 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결되며 화소에 위치하는 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(82)은 상부 표시판의 공통 전극과 함께 전기장을 생성함으로써 화소 전극(82)과 공통 전극 사이의 액정층의 액정 분자들의 배열을 결정한다.Contact holes 77 and 78 exposing the
또한, 보호막(70) 위에는 컨택홀(74, 78)을 통하여 각각 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(84) 및 보조 데이터 패드(88)가 형성되어 있다. 화소 전극(82)과 보조 게이트 및 데이터 패드(86, 88)는 투명 도전성 물질, 예를 들어 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드로 이루어져 있다.In addition, an
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법을 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 5a 및 도 5b와, 도 6a 내지 도 9b를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor substrate using a wiring forming method according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A to 9B.
먼저 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 기판(10) 위에 예를 들어 몰리브덴(Mo) 등의 내화성 금속으로 이루어진 접착 금속층(221, 241, 261, 271), 예를 들 어 알루미늄(Al)계 금속으로 이루어진 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층(미도시), 예를 들어 은(Ag)으로 이루어진 저저항 금속층(223, 243, 263, 273) 및 예를 들어 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등으로 이루어진 투명 도전층(224, 244, 264, 274)을 순차적으로 적층한 후, 300℃ 이하의 온도로 열처리 한다. 열처리에 의해 알루미늄(Al)계 금속과 은(Ag)의 상호 확산에 의해 저저항 금속층 하부에 알루미늄(Al)계 금속과 은(Ag)의 고용체로 이루어진 고용체층(222, 242, 262, 272)을 형성한 후, 이를 패터닝하여 게이트선(22), 게이트 전극(26), 게이트 패드(24), 유지 전극(27) 및 유지 전극선(28)을 포함하는 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)을 형성한다. 이러한 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)의 형성 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 배선 형성 방법과 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.First, as shown in FIGS. 6A and 6B, on the
이어, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(30), 진성 비정질 규소층 및 도핑된 비정질 규소층을 예컨대, 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 1,500Å 내지 5,000Å, 500Å 내지 2,000Å, 300Å 내지 600Å의 두께로 연속 증착하고, 진성 비정질 규소층과 도핑된 비정질 규소층을 사진 식각하여 게이트 전극(24) 상부의 게이트 절연막(30) 위에 섬 모양의 반도체층(40)과 저항성 접촉층(55, 56)을 형성한다.7A and 7B, the
다음, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(30), 노출된 반도체층(40) 및 저항성 접촉층(55, 56) 위에 예를 들어 몰리브덴(Mo) 등의 내화성 금속으로 이루어진 접착 금속층(621, 651, 661, 671, 681), 예를 들어 알루미늄(Al) 계 금속으로 이루어진 저저항 금속과 고용체를 형성하는 금속층(미도시), 예를 들어 은(Ag)으로 이루어진 저저항 금속층(623, 653, 663, 673, 683) 및 예를 들어 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드 등으로 이루어진 투명 도전층(624, 654, 664, 674, 684)을 순차적으로 적층한 후, 300℃ 이하의 온도로 열처리 한다. 열처리에 의해 알루미늄(Al)계 금속과 은(Ag)의 상호 확산에 의해 저저항 금속층 하부에 알루미늄(Al)계 금속과 은(Ag)의 고용체로 이루어진 고용체층(622, 652, 662, 672, 682)을 형성한 후, 이를 패터닝하여 게이트선(22)과 교차하는 데이터선(62), 데이터선(62)과 연결되어 게이트 전극(26) 상부까지 연장되어 있는 소오스 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(68), 소오스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)을 중심으로 소오스 전극(65)과 마주하는 드레인 전극(66) 및 드레인 전극(66)으로부터 연장되어 유지 전극(27)과 중첩하는 넓은 면적의 드레인 전극 확장부(67)을 포함하는 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)이 형성된다. 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 경우 저항성 접촉층(55, 56)과의 접촉 저항을 줄이기 위하여, 접착 금속층(621, 651, 661, 671, 681)을 생략하지 않는다는 것을 제외하고는 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)의 형성 방법과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, an adhesive made of a refractory metal such as molybdenum (Mo), for example, is formed on the
이어, 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)으로 가리지 않는 도핑된 비정질 규소층을 식각하여 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)을 게이트 전극(26)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양쪽의 저항성 접촉층(55, 56) 사이의 반도체층(40)을 노출시킨다. 이때, 노출된 반도체층(40)의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라 즈마를 실시하는 것이 바람직하다. Next, the doped amorphous silicon layer not covered by the data lines 62, 65, 66, 67, and 68 is etched to move the data lines 62, 65, 66, 67, and 68 to both sides of the
이어, 도 9a 및 도 9b에 도시된 바와 같이 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질, 플라즈마 화학 기상 증착(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) 등을 단일층 또는 복수층으로 형성하여 보호막(passivation layer)(70)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIGS. 9A and 9B, organic materials having excellent planarization characteristics and photosensitivity, a-Si: C: O, a-Si formed by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD) A low dielectric constant insulating material, such as: O: F, or silicon nitride (SiNx), which is an inorganic material, is formed in a single layer or in a plurality of layers to form a
이어, 사진 식각 공정으로 게이트 절연막(30)과 함께 보호막(70)을 패터닝하여, 게이트 패드(24), 드레인 전극 확장부(67) 및 데이터 패드(68)를 드러내는 컨택홀(74, 77, 78)을 형성한다. 이때 감광성을 가지는 유기막일 경우에는 사진 공정만으로 컨택홀을 형성할 수 있으며, 게이트 절연막(30)과 보호막(70)에 대하여 실질적으로 동일한 식각비를 갖는 식각 조건으로 실시하는 것이 바람직하다.Subsequently, the
이어, 마지막으로 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 투명 도전성 물질, 예를 들어 인듐 틴 옥사이드 또는 인듐 징크 옥사이드를 증착하고 사진 식각하여 컨택홀(77)을 통하여 드레인 전극(66)과 연결되는 화소 전극(82)과 컨택홀(74, 78)을 통하여 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)과 각각 연결되는 보조 게이트 패드(84) 및 보조 데이터 패드(88)를 형성한다. Finally, as shown in FIGS. 5A and 5B, a transparent conductive material, for example, indium tin oxide or indium zinc oxide, is deposited and photo-etched to be connected to the
본 실시예에서는 게이트 배선과 데이터 배선이 접착 금속층, 고용체층, 저저항 금속층 및 투명 도전층으로 이루어지는 경우의 예를 들어 설명하였지만, 게이트 배선 및 데이터 배선 중 어느 하나만 상기한 바와 같은 배선 구조로 형성된 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. In this embodiment, the gate wiring and the data wiring have been described as an example in which the adhesive metal layer, the solid solution layer, the low resistance metal layer, and the transparent conductive layer have been described. However, when only one of the gate wiring and the data wiring is formed in the wiring structure as described above. The same can be applied to.
또한, 본 실시예에서는 반도체층과 데이터 배선을 서로 다른 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 형성하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 설명하였으나, 반도체층과 데이터 배선을 하나의 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 형성하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.In addition, in the present embodiment, a method of manufacturing a thin film transistor substrate in which a semiconductor layer and a data line are formed by a photolithography process using different masks has been described. However, the semiconductor layer and the data line are formed by a photolithography process using a single photoresist pattern. The same applies to the method of manufacturing the thin film transistor substrate.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 상술한 실시예 외에도 색필터 위에 박막 트랜지스터 어레이를 형성하는 AOC(Array On Color filter) 구조에도 용이하게 적용될 수 있다.The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention may be easily applied to an AOC (Array On Color filter) 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 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 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 embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. 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 배선의 형성 방법을 이용하여 형성된 박막 트랜지스터 기판의 게이트 배선 또는 데이터 배선은 저저항 금속층 하부에 고용체층을 개재하여 형성됨으로써 저저항 도전 물질인 은을 사용하여 배선을 형성하는 경우에도 게이트 배선 또는 데이터 배선과 하부막의 접착력이 향상되어 배선의 들뜸 또는 벗겨짐 현상이 방지되어, 결국 액정 표시 장치의 신호 특성이 좋아지고, 화질이 개선된다.As described above, the gate wiring or the data wiring of the thin film transistor substrate formed using the wiring forming method according to the exemplary embodiment of the present invention is formed under the low resistance metal layer through a solid solution layer to form silver, which is a low resistance conductive material. Even in the case of forming the wirings, the adhesion between the gate wirings or the data wirings and the lower layer is improved to prevent the lifting or peeling of the wirings, thereby improving the signal characteristics of the liquid crystal display and improving the image quality.
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