KR20080068240A - 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 Download PDF

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KR20080068240A
KR20080068240A KR1020070005710A KR20070005710A KR20080068240A KR 20080068240 A KR20080068240 A KR 20080068240A KR 1020070005710 A KR1020070005710 A KR 1020070005710A KR 20070005710 A KR20070005710 A KR 20070005710A KR 20080068240 A KR20080068240 A KR 20080068240A
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김병준
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삼성전자주식회사
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Abstract

산화물 액티브층 패턴의 특성이 향상된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법이 제공된다. 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은, 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와, 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계와, 산화물 액티브층 패턴 상에 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계와, 비환원성 반응 가스와 SiH4를 이용하여 산화물 액티브층 패턴 및 데이터 배선 상에 보호막을 형성하는 단계와, 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
보호막, 질소 가스, 산화물 액티브층 패턴

Description

박막 트랜지스터 기판의 제조 방법{Method of manufacturing thin film transistor substrate}
도 1 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 보호막 형성시 산화물 액티브층 패턴의 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 14 내지 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
도 20 내지 도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 절연 기판 22: 게이트선
26: 게이트 전극 27: 유지 전극
28: 유지 전극선 30: 게이트 절연막
40: 산화물 액티브층 42, 44: 산화물 액티브층 패턴
60: 데이터 배선용 도전막 62: 데이터선
64: 소스/드레인용 도전막 패턴 65: 소스 전극
66: 드레인 전극 67: 드레인 전극 확장부
70: 보호막 77: 콘택홀
82: 화소 전극 110: 포토레지스트막
112, 114: 포토레지스트막 패턴
본 발명은 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 산화물 액티브층 패턴의 특성이 향상된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
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 개재되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 개의 기판에 각각 구비되어 있는 형태이다. 이 중에서도, 하나의 기판(박막 트랜지스터 기판)에는 복수의 화소 전극이 매트릭스(matrix) 형태로 배열되어 있고 다른 기판(공통 전극 기판)에는 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 삼단자 소자인 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 포함하는 다수의 배선을 기판 상에 형성한다.
최근 액정 표시 장치에 대한 수요가 급증하고 고품질화가 요구됨에 따라 액정 표시 장치의 제조 원가 절감 및 품질 향상 요구에 직면하고 있다. 제조 원가 절감에 대한 요구에 부응하기 위해 액정 표시 장치에 포함되는 박막 트랜지스터 기판의 절연 기판으로서 단가가 저렴한 유리 기판, 예를 들어 소다석회유리를 이용하는 것이 연구되고 있다. 그러나, 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정은 다수의 고온 공정으로 이루어지며, 소다석회유리와 같은 절연 기판은 열팽창 계수가 커서 다수의 배선 및 박막 형성 시 박막 트랜지스터 기판에 불량이 야기될 수 있다. 이를 방지 하기 위해 저온 환경에서 형성할 수 있고, 우수한 전기적 특성을 가지는 물질, 예를 들어 금속 산화물로 이루어진 액티브층을 이용하는 것이 연구되고 있으나, 이 또한 보호막 형성 공정에서 열화되어 박막 트랜지스터 기판에 헤이즈(haze)가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 금속 산화물을 액티브층으로 사용하여 양호한 전기적 특성을 가지면서도 보호막 형성 시 액티브층의 열화를 방지할 필요가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 산화물 액티브층 패턴의 특성이 향 상된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은, 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계와, 상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계와, 비환원성 반응 가스와 SiH4를 이용하여 상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은, 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계와, 상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계와, 아산화질소(N2O) 가스와 SiH4를 이용하여 상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 SiOx로 이루어진 박막을 증착한 후, 상기 SiOx로 이루어진 박막 상에 SiNx로 이루어진 박막을 증착하여 보호막을 형성하는 단계 와, 상기 보호막 상에 화소 전 극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은, 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계와, 상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계와, 비환원성 반응 가스를 이용하여 상기 산화물 액티브층 패턴을 플라즈마에 노출시키는 단계와, 상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은, 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계와, 상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계와, 상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계와, 상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 보호막을 형성하는 단계는 200℃ 이하의 저온 화학 기상 증착을 이용하여 수행한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
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 형태 로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 1 내지 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 절연 기판(10) 위에 게이트 배선용 금속막 (미도시)를 적층한 후, 이를 패터닝하여 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 유지 전극(27)을 포함하는 게이트 배선(22, 26, 27)을 형성한다.
본 실시예의 절연 기판(10)은, 예를 들어 소다석회유리(soda lime glass)로 이루어질 수 있다. 소다석회유리는 무 알칼리 유리나 알루미노 보로 실리케이트 유리(alumino-boro-silicate glass)와 같은 보로 실리케이트 유리에 비해 제조 원가가 저렴하다. 그러나, 소다석회유리에는 Na2O 또는 K2O와 같은 알칼리 금속 산화물들이 첨가되어 있어 유리의 그물 구조를 절단하여 비가교 산소를 증가시킨다. 이에 따라 유리의 용융점이 낮아지고 온도 변화에 따른 유리의 팽창 및 수축율이 커진다. 구체적으로, 보로 실리케이트 유리에 비해 소다석회유리의 열팽창 계수는 2.7배 정도 높다. 이와 같이 박막 트랜지스터 기판의 제조 원가 절감을 위해 절연 기판(10)으로서 소다석회유리를 사용하는 경우, 후속 공정의 열처리시 절연 기판(10)이 휘거나 깨어지거나 배선의 미스얼라인(misalign)이 발생할 수 있다. 따라서, 이후의 공정들은 소다석회유리로 이루어진 절연 기판(10)이 열화되지 않도록 저온 공정으로 수행할 필요가 있다.
여기서 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 유지 전극(27)을 포함하는 게이트 배선(22, 26, 27)을 형성하기 위해 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용한다. 즉, 먼저 알루미늄(Al)과 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속, 은(Ag)과 은 합금 등 은 계열의 금속, 구리(Cu)와 구리 합금 등 구리 계열의 금속, 몰리브덴(Mo)과 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열의 금속, 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta) 따위로 이 루어진 도전막을, 예를 들어 스퍼터링(sputtering) 등의 방법을 이용하여 증착한다. 스퍼터링은 200℃ 이하의 저온 공정에서 수행하며, 이러한 저온의 스퍼터링 방식으로 게이트 배선(22, 26, 27)을 형성함으로써 소다석회유리로 이루어진 절연 기판(10)의 열화를 방지할 수 있다. 이어서, 이들 도전막을 습식 식각 또는 건식 식각하여 패터닝한다. 습식 식각의 경우, 인산, 질산, 초산 등의 식각액을 사용할 수 있다.
이와 같이 형성된 게이트 배선(22, 26, 27) 중 게이트선(22)은 절연 기판(10) 위에 예를 들어 가로 방향으로 형성되고, 게이트 전극(26)은 게이트선(22)에 연결되어 돌기 형태로 형성된다.
또한 절연 기판(10) 위에는 화소 영역을 가로질러 게이트선(22)과 실질적으로 평행하게 가로 방향으로 뻗어 있는 유지 전극선(미도시)이 형성되며, 유지 전극선에 연결되어 넓은 너비를 가지는 유지 전극(27)이 형성된다. 유지 전극(27)은 후술할 화소 전극(82)과 연결된 드레인 전극 확장부(67)와 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 커패시터를 이룬다.
이와 같은 유지 전극(27) 유지 전극선의 모양 및 배치 등은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 화소 전극(82)과 게이트선(22)의 중첩으로 발생하는 유지 커패시턴스가 충분할 경우 형성되지 않을 수도 있다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이 절연 기판(10), 게이트 배선(22, 26, 27)의 위에 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)을 예를 들어, 플라즈마 강화 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced CVD, PECVD) 또는 리액티브 스퍼터 링(reactive sputtering)을 이용하여 증착한다. 본 실시예의 절연 기판(10)의 열화를 방지하기 위해서는 게이트 절연막(30) 형성시에도 100℃ 이하의 저온 공정을 이용하는 것이 바람직함은 물론이다.
그리고 게이트 절연막(30) 위에 산화물 액티브층(40) 및 데이터 배선용 도전막(60)을 예를 들어, 스퍼터링을 이용하여 연속적으로 증착한다. 산화물 액티브층(40) 및 데이터 배선용 도전막(60)을 하나의 진공 챔버 내에 진공을 해제하지 않고 연속적으로 증착함으로써 산화물 액티브층(40)이 대기 중에서 산소에 영향을 받아서 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 산화물 액티브층(40) 및 데이터 배선용 도전막(60) 형성시 100℃ 이하의 저온에서 증착할 수 있는 스퍼터링법을 이용하므로, 소다석회유리로 이루어진 절연 기판(10)의 열화를 방지할 수 있다. 산화물 액티브층(40)에서 '액티브'란 구동 전류 인가시 전기적 특성을 가지게 되는 활성 물질을 의미하며, 반도체 및 금속 산화물 등을 모두 포함한다.
여기서 산화물 액티브층(40)으로는 Zn, In, Ga, Sn 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 물질의 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어 산화물 액티브층(40)으로는 ZnO, InZnO, InGaO, InSnO, ZnSnO, GaSnO, GaZnO, GaInZnO 등의 혼합 산화물이 사용될 수 있으며, 이중 ZnO, InZnO, GaInZnO가 바람직하다. 산화물 액티브층(40)은 수소화 비정질 규소에 비하여 전하의 유효 이동도(effective mobility)가 5~6배 정도 크고, 안정성(stability)가 우수한 등 뛰어난 반도체 특성을 가지고 있다. 또한, 이러한 산화물 액티브층(40)을 구성하는 물질들은 후술하는 데이터 배선(도 6의 62, 65, 66, 67 참조)과의 오믹 콘택 특성이 좋으므로 별도로 저항성 접촉층을 형성할 필요가 없어 공정 시간을 단축할 수 있다.
또한 데이터 배선용 도전막(60)으로는 산화물 액티브층(40)과 직접 접촉하여 오믹 콘택(Ohmic contact)을 형성하는 물질로 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 데이터 배선용 도전막(60)으로는 산화물 액티브층(40)보다 일함수가 작은 금속물질이 사용될 수 있다. 예를 들어 데이터 배선용 도전막(60)은 Ni, Co, Ti, Ag, Cu, Mo, Al, Be, Nb, Au, Fe, Se, 또는 Ta 등으로 이루어진 단일막 또는 다중막 구조를 가질 수 있다. 다중막 구조의 예로는 Ta/Al, Ta/Al, Ni/Al, Co/Al, Mo(Mo 합금)/Cu 등과 같은 이중막 또는 Ti/Al/Ti, Ta/Al/Ta, Ti/Al/TiN, Ta/Al/TaN, Ni/Al/Ni, Co/Al/Co, Mo/Al/Mo, Cr/Al/Cr 등과 같은 삼중막을 들 수 있다.
이어서 데이터 배선용 도전막(60)의 상부에 포토레지스트막(110)을 도포한다.
이어서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 마스크를 통하여 포토레지스트막(110)에 빛을 조사한 후 현상하여, 포토레지스트막 패턴(112, 114)을 형성한다. 이때 포토레지스트막 패턴(112, 114) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부, 즉 소스 전극(도 6의 65 참조)과 드레인 전극(도 6의 66 참조) 사이에 위치한 포토레지스트막 패턴(114)은 데이터 배선부, 즉 데이터 배선이 형성될 부분에 위치한 포토레지스트막 패턴(112)보다 두께가 얇게 되도록 하며, 채널부와 데이터 배선부를 제외한 기타 부분의 포토레지스트막은 모두 제거한다. 이 때 채널부에 남아 있는 포토레지스트막 패턴(114)의 두께와 데이터 배선부에 남아 있는 포토레지스트막 패턴(112)의 두께의 비는 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다를 수 있다.
이와 같이, 위치에 따라 포토레지스트막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있으며, 빛 투과량을 조절하기 위하여 주로 슬릿(slit), 격자 형태의 패턴 또는 반투명막을 이용한 마스크를 사용할 수 있다. 또한 리플로우가 가능한 물질로 이루어진 포토레지스트막을 이용하여 빛이 완전히 투과할 수 있는 부분과 빛이 완전히 투과할 수 없는 부분으로 나뉘어진 통상적인 마스크로 노광한 다음 현상하고 리플로우시켜 포토레지스트막이 잔류하지 않는 부분으로 포토레지스트막의 일부를 흘러내리도록 함으로써 이러한 얇은 두께의 포토레지스트막 패턴(114)을 형성할 수도 있다.
이어서, 도 3 및 도 4를 참조하면 포토레지스트막 패턴(112, 114)을 식각마스크로 이용하여 데이터 배선용 도전막(60)을 식각한다. 이러한 식각은 습식 식각 또는 건식 식각을 이용할 수 있다. 습식 식각의 경우 인산, 질산 및 초산의 혼합액, 불산(HF) 및 탈이온수(deionized water)의 혼합액 등의 식각액을 사용할 수 있다. 이렇게 하면, 데이터선(62) 및 소스/드레인용 도전막 패턴(64)만이 남고 이를 제외한 기타 부분의 데이터 배선용 도전막(60)은 모두 제거되어 그 하부의 산화물 액티브층(40)이 노출된다. 이 때 남은 데이터선(62) 및 소스/드레인용 도전막 패턴(64)은 소스 전극(도 6의 65 참조) 및 드레인 전극(도 6의 66 참조)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(도 6의 62, 65, 66, 67)의 형태와 동일하다.
이어서 포토레지스트막 패턴(112, 114)을 식각 마스크로 하여 산화물 액티브층(40)에 대한 식각을 진행하여 산화물 액티브층 패턴(42, 44)을 형성한다. 이 경 우 산화물 액티브층(40)만 식각되고 게이트 절연막(30)은 식각되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 식각은 습식 식각 또는 건식 식각을 이용할 수 있다. 습식 식각의 경우 불산(HF), 황산, 염산 및 이들의 조합에 탈이온수를 혼합한 식각액을 사용할 수 있다. 건식 식각의 경우, 불소 계열의 식각 가스, 예를 들어 CHF3, CF4 등을 사용할 수 있다. 구체적으로 불소 계열의 식각 가스에 Ar 또는 He이 함유된 식각 가스를 사용할 수 있다.
나아가 도 3 및 도 4에 도시된 데이터 배선용 도전막(60)과 산화물 액티브층(40)을 일괄적으로 습식 식각으로 패터닝할 수도 있다. 예를 들어, 데이터 배선용 도전막(60)이 Al, Mo 등과 같은 금속이고 산화물 액티브층(40)이 InZnO, GaInZnO인 경우, 인산, 질산, 초산 등의 식각액으로 일괄적으로 식각할 수 있다. 또한 데이터 배선용 도전막(60)이 Ti, Ta이고 산화물 액티브층(40)이 InZnO, GaInZnO인 경우, 불산 및 탈이온수의 혼합 식각액으로 일괄적으로 식각할 수 있다.
이어서 도 4 및 도 5를 참조하면 포토레지스트막 패턴(112, 114)을 에치백(etch-back)하여 채널부의 포토레지스트막 패턴(114)을 제거한다. 이어서 애싱(ashing)을 통하여 채널부의 소스/드레인용 도전막 패턴(64) 표면에 남아 있는 포토레지스트막 잔재를 제거한다.
다음으로 도 5 및 도 6을 참조하면, 포토레지스트막 패턴(112)을 식각마스크로 이용하여 채널부의 소스/드레인용 도전막 패턴(64)을 습식 식각 또는 건식 식각한다. 습식 식각의 경우 예를 들어 인산, 질산 및 초산의 혼합액, 불산(HF) 및 탈 이온수(deionized water)의 혼합액 등의 식각액을 사용할 수 있다. 또한 채널부의 산화물 액티브층 패턴(44)의 일부도 소정의 두께만큼 제거할 수도 있다.
이렇게 하면, 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)이 분리되면서 데이터 배선(62, 65, 66, 67)이 완성된다. 데이터 배선(62, 65, 66, 67)은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(62)과, 데이터선(62)으로부터 가지(branch) 형태로 분지되어 산화물 액티브층 패턴(44)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65)과, 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26) 또는 박막 트랜지스터의 채널부를 중심으로 소스 전극(65)과 대향하도록 산화물 액티브층 패턴(44) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(66)과, 드레인 전극(66)으로부터 연장되어 유지 전극(27)과 중첩하는 넓은 면적의 드레인 전극 확장부(67)를 포함한다.
이어서 도 6 및 도 7을 참조하면, 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 상에 남아 있는 포토레지스트막 패턴(112)을 제거한다.
이어서, 도 8, 도 9, 도 12 및 도 13을 참조하여, 본 실시예의 보호막(70) 형성 단계에 대하여 상세히 설명한다. 도 12 및 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 보호막 형성시 산화물 액티브층 패턴의 특성을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 결과물 상에 비환원성 반응 가스와 SiH4를 이용하여 산화물 액티브층 패턴(42, 44) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 상에 보 호막(70)을 형성한다. 보호막(70)은, 예를 들어 반응성 화학 기상 증착법 또는 반응성 스퍼터링법, 바람직하게는 저온 반응성 화학 기상 증착법 또는 저온 반응성 스퍼터링법을 이용하여 형성될 수 있다.
환원성 반응 가스, 예를 들어 암모니아 가스(NH3)를 반응 가스로 이용하는 경우 산화물 액티브층 패턴(42, 44)을 구성하는 산화물이 환원되어, 박막 트랜지스터 기판에 헤이즈 현상이 발생하므로 환원성 반응 가스를 포함하지 않는 반응 가스를 이용하여 보호막(70)을 형성한다.
도 8, 도 12 및 도 13을 참조하면, 보호막(70) 형성시 환원성 반응 가스인 암모니아를 사용하는 경우, 암모니아 자체 또는 암모니아에서 분해된 H 라디칼이 산화물 액티브층 패턴(42, 44)을 환원시키게 된다. 도 8 및 도 12를 참조하면, H 라디칼에 의한 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원 반응에서는 증착 온도 및 증착되는 물질에 무관하게 환원 반응 전후의 깁스 자유에너지의 변화량(ΔG)이 음의 값을 나타낸다. 구체적으로, A는 ZnO+2H=Zn+H2O의 반응식에 따라 진행되는 H라디칼에 의한 환원 반응을 나타낸 것이고, B는 SnO+2H=Sn+H2O의 반응식에 따라 진행되는 H라디칼에 의한 환원 반응을 나타낸 것이다. 또한 C는 SnO2+4H=Sn+2H2O의 반응식에 따라 진행되는 H라디칼에 의한 환원 반응을 나타낸 것이고, D는 In2O3+6H=2In+3H2O의 반응식에 따라 진행되는 H라디칼에 의한 환원 반응을 나타낸 것이다. 즉, A, B, C 및 D와 같은 투명 전도성 산화물의 증착 반응에 있어서 깁스 자유에너지의 변화 량이 음의 값을 나타내는 점에 비추어 볼 때, 증착 공정에서 H 라디칼이 존재하면, 증착 온도에 무관하게 H 라디칼에 의한 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원 반응이 일어나 박막 트랜지스터 기판에 헤이즈 현상을 유발할 수 있음을 추론할 수 있다. 따라서, 증착 공정에서 발생할 수 있는 H 라디칼의 수를 최소화할 필요가 있다.
또한, 도 8 및 도 13을 참조하면, 암모니아 가스 자체에 의한 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원 반응은 고온의 증착 온도에서 깁스 자유에너지의 변화량이 음의 값을 나타내지만, 상대적으로 저온, 예를 들어 약 500℃이하에서는 깁스 자유에너지의 변화량이 양의 값을 나타낸다. 구체적으로, E는 ZnO+2/3NH3=Zn+H2O+1/3N2의 반응식에 따라 진행되는 NH3에 의한 환원 반응을 나타낸 것이고, F는 SnO+2/3NH3=Sn+H2O+1/3N2의 반응식에 따라 진행되는 NH3에 의한 환원 반응을 나타낸 것이다. 여기서, F의 경우 약 500℃를 초과하는 고온에서는 깁스 자유에너지의 변화량이 음의 값을 나타내어 환원 반응이 잘 일어나지만 그 이하의 저온에서는 깁스 자유에너지의 변화량이 양의 값을 나타내어 환원 반응이 잘 일어나지 않음을 확인할 수 있다. G는 SnO2+4/3NH3=Sn+2H2O+2/3N2의 반응식에 따라 진행되는 NH3에 의한 환원 반응을 나타낸 것이고, H는 In2O3+2NH3=2In+3H2O+N2의 반응식에 따라 진행되는 NH3에 의한 환원 반응을 나타낸 것이다. G 및 H 모두 약 500℃를 초과하는 고온에서는 깁스 자유에너지의 변화량이 음의 값을 나타내어 환원 반응이 잘 일어나지만 그 이하의 저온에서는 깁스 자유에너지의 변화량이 양의 값을 나타내어 환원 반응이 잘 일어나지 않음을 확인할 수 있다.
상술한 E, F, G 및 H의 결과를 참조하면, 저온의 증착 온도에서는 암모니아 가스 자체에 의한 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원 반응은 일어나지 않음을 알 수 있다. 따라서, 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원을 방지하기 위해 증착 공정은 저온, 예를 들어 약 500℃이하, 바람직하게는 200℃이하, 보다 바람직하게는 150℃이하에서 수행할 수 있다.
본 실시예의 반응성 화학 기상 증착 방법 중, 저온에서 수행하는 방법과 비환원성 반응 가스를 이용하여 수행하는 방법은 서로 조합되어 이용될 수 있으며, 두 가지 방법 중 어느 하나를 이용할 수도 있다.
다시 도 8을 참조하면, 본 실시예에서는 비환원성 반응 가스로서 수소 원소를 함유하지 않는 가스를 이용하며, 질소 가스(N2)가 바람직하게 예시된다. 본 단계에서는, SiH4와 비환원성 반응 가스인 질소 가스를 이용하여 반응성 화학 기상 증착한다. 이 경우 SiH4와 비환원성 반응 가스의 유량비는 증착 속도와 증착에 의해 형성되는 막질을 고려하여 1:10 ~ 1:100인 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 반응성 화학 기상 증착을 수행하여, 도 9에 도시한 바와 같은 보호막(70)이 형성된다. SiH4와 비환원성 반응 가스인 질소 가스를 반응 가스로 이용하는 경우 하기 반응식 1을 거쳐 질화 규소로 이루어진 보호막(70)이 형성된다.
SiH4+ N2→SiNx
상기 반응식 1로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 질화 규소막을 형성하기 위해서는 질소 가스가 분해되어야 하며, 질소 가스는 안정한 물질이어서 환원성 반응가스를 이용하는 경우보다 질화 규소막 형성시 높은 전력이 요구된다. 그러나, 질소 가스와 같은 비환원성 반응 가스를 이용하여 보호막(70)을 형성하는 경우 상술한 바와 같이 산화물 액티브층 패턴(42, 44)에 환원 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 박막 트랜지스터 기판에는 헤이즈 현상이 발생하지 않는다.
비환원성 반응 가스로서 질소 가스를 이용하여 본 실시예의 보호막(70)을 형성하는 단계를 도시하고 설명하였으나, 비환원성 반응 가스는 예를 들어 아산화질소(N2O) 가스 등을 이용할 수도 있으며, 이 경우 보호막(70)은 SiOx로 이루어진다(후술하는 반응식 2 참조). 본 실시예에 이용되는 비환원성 반응 가스는 이상에서 언급한 가스들로 한정되지 않고 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
이어서 도 10에 도시된 바와 같이, 보호막(70)을 사진 식각하여 드레인 전극 확장부(67)를 드러내는 콘택홀(77)을 형성한다.
마지막으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 예를 들어 ITO, IZO 등과 같은 투명 도전체 또는 반사성 도전체를 증착하고 사진 식각하여 드레인 전극 확장부(67)와 연결된 화소 전극(82)을 형성한다.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 상술한 실시예 외에도 박막 트랜지스터 어레이 위에 색필터를 형성하는 COA(Color filter On Array) 구조에도 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 게이트 절연막(미도시), 산화물 액티브층 패턴(미도시), 및 데이터 배선(미도시)은 후술하는 바와 같은 변형례에 따라 형성될 수도 있다.
먼저, 게이트 배선(미도시) 상에 게이트 절연막을 형성하고, 이후, 산화물 액티브층을 형성하고 데이터 배선용 도전막을 형성하기 이전에 산화물 액티브층을 식각하여 산화물 액티브층 패턴(미도시)을 형성한다. 게이트 절연막 및 산화물 액티브층은 반응성 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있음은 물론이다.
이후, 산화물 액티브층 패턴 상에 데이터 배선용 도전막을 예를 들어 스퍼터링법에 의해 형성하고 습식 또는 건식 식각하여 데이터 배선을 형성한다. 산화물 액티브층 패턴과 데이터 배선용 도전막이 오믹 콘택 특성을 가지므로 오믹 콘택층이 생략될 수 있음은 이전 실시예와 동일하다.
이후 본 발명의 제1 실시예와 동일하게 비환원성 반응 가스를 이용하여 보호막(미도시)을 형성하고 화소 전극(미도시)을 형성하여 박막 트랜지스터 기판을 완성한다. 보호막 형성 시 이전 실시예와 동일하게 저온 공정으로 진행하는 것이 바람직하다.
이하, 도 14 내지 도 19 및 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 14 내지 도 19는 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공 정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
먼저 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 단계를 거쳐 절연 기판(10) 상에 게이트 배선(22, 26, 27), 게이트 절연막(30), 산화물 액티브층 패턴(44), 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67)을 형성한다.
이어서, 도 14 및 도 15를 참조하면, SiH4와 N20가스를 이용하여 산화물 액티브층 패턴(42, 44) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 상에 환원 방지막(71_1)을 형성한다.
본 실시예의 환원 방지막(71_1)은 하기 반응식 2에 따라 형성된다.
SiH4+ N2O→SiOx
상기 반응식 2에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 실시예의 환원 방지막(71_1)을 형성하기 위한 반응 가스는 이전 실시예와 달리 SiH4와 N20가스이며, 이에 따라 산화물, 구체적으로 SiOx로 이루어진 환원 방지막(71_1)이 형성된다. 즉, 아산화질소(N2O) 가스 중 질소 가스는 안정하여 SiH4와 반응하지 않으며, 산소 원소가 SiH4와 반응하여 산화 규소막을 형성한다. N2O 가스는 비환원성 가스이므로, 환원 방지막(71_1) 형성시 산화물 액티브층 패턴(42, 44)이 환원되지 않아, 박막 트랜지스터 기판에 헤이즈 현상을 유발하지 않는다.
이전 실시예의 보호막(도 9의 70 참조)과 동일하게 본 실시예의 환원 방지 막(71_1)도 저온 반응성 화학 기상 증착법 등에 의해 형성될 수 있다. 이 경우 증착 온도는, 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원을 방지하도록, 예를 들어 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이하일 수 있다. 환원 방지막(71_1)의 형성 시 저온 반응성 화학 기상 증착법 등의 저온 공정과 SiH4와 N20가스로 증착하는 방법을 조합하여 이용할 수도 있다.
이어서, 도 16 및 도 17을 참조하면, 환원 방지막(71_1) 상에 보호막(71_2)을 형성한다. 본 실시예의 보호막(71_2)을 형성하는 경우 반응 가스로 SiH4와 질소 가스를 이용할 수 있다. 이미 환원 방지막(71_1)이 형성되어 있어 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원이 방지될 수 있으므로, 본 실시예의 보호막(71_2)은 SiH4와 질소 가스 및 환원성 반응 가스인 암모니아 가스를 더 포함할 수 있다. 이 경우 하기 반응식 3에 따라 SiNx로 이루어진 보호막(71_2)이 형성된다.
SiH4+ N2+NH3→SiNx
상기 반응식 3에서 질소 가스는 반응 속도를 조절할 뿐 반응에 참여하는 것은 아니며, 암모니아 가스에 함유된 질소 원소와 SiH4의 규소 원소가 결합하여 질화 규소막을 형성한다. 이 때 암모니아 분해 시 형성되는 H 라디칼이나 암모니아 가스 자체에 의한 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원 반응은 상술한 환원 방지막(71_1)에 의해 방지된다.
본 실시예의 보호막(71_2) 형성 시 절연 기판(10) 및 산화물 액티브층 패턴(42, 44)을 보다 효율적으로 보호하기 위하여, 예를 들어 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이하의 저온으로 반응성 화학 기상 증착할 수 있다.
이러한 환원 방지막(71_1)과 보호막(71_2)은 같은 챔버 내에서 인 시츄(in-situ)로 수행할 수 있다. 즉, 절연 기판(10) 상에 환원 방지막(71_1)을 형성한 후, 환원 방지막(71_1)을 형성하기 위한 반응 가스를 배기시키고, 동일 챔버 내에서 보호막(71_2)을 형성하기 위한 반응 가스를 주입하여 보호막(71_2)을 형성하므로, 공정 시간이 크게 증가하지 않는다.
이어서, 도 18에 도시한 바와 같이, 환원 방지막(71_1) 및 보호막(71_2)에 콘택홀(77)을 형성하여, 드레인 전극 확장부(67)를 노출시킨다.
마지막으로, 도 19에 도시한 바와 같이, 보호막(71_2) 상에, 예를 들어 ITO로 이루어진 화소 전극(82)을 형성한다.
이하, 도 20 내지 도 25 및 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다. 도 20 내지 도 25는 본 발명의 제3 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 공정 단계별로 나타낸 단면도들이다.
먼저 도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 단계를 거쳐 절연 기판(10) 상에 게이트 배선(22, 26, 27), 게이트 절연막(30), 산화물 액티브층 패턴(42, 44), 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67)을 형성한다.
이어서, 도 20 및 도 21을 참조하면, 산화물 액티브층 패턴(42, 44) 및 데이 터 배선(62, 65, 66, 67)을 플라즈마에 노출시킨다. 플라즈마에 노출시키는 단계는 비환원성 반응 가스를 이용하여 수행한다. 비환원성 반응 가스는 수소 원소를 함유하지 않는다. 구체적으로 비환원성 반응 가스는 N2 또는 N2O 가스일 수 있다. 이와 같이 비환원성 원소인 질소 원소로 산화물 액티브층 패턴(42, 44) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67)을 플라즈마에 노출시킴에 따라 산화물 액티브층 패턴(42, 44) 및 데이터 배선(62, 65, 66, 67) 상에는 얇은 질화막(72_1)이 형성된다. 질화막(72_1)의 형성에 따라 후속 보호막(72_2) 형성 공정 시 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원이 방지될 수 있다. 이러한 질화막(72_1)의 두께는 예를 들어 0.1 ~ 9.9 nm일 수 있으나, 질화막(72_1)의 두께가 이에 한정되는 것은 아니다.
산화물 액티브층 패턴(42, 44) 및 절연 기판(10)의 열화를 방지하기 위해 질화막(72_1)은 저온 플라즈마에 노출시켜 형성할 수 있다. 이 경우 저온 플라즈마에 노출 시 그 온도는 예를 들어 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이하일 수 있다. 저온 플라즈마에 노출 시 플라즈마 반응 가스로 N2 또는 N2O 가스를 이용할 수 있다.
이어서, 도 22 및 도 23을 참조하면, 질화막(72_1) 상에 보호막(72_2)을 형성한다. 본 실시예의 보호막(72_2)을 형성하는 경우 반응 가스로 SiH4와 질소 가스를 이용할 수 있다. 이미 질화막(72_1)이 형성되어 있어 산화물 액티브층 패턴(42, 44)의 환원이 방지될 수 있으므로, 본 실시예의 보호막(72_2)은 SiH4와 질소 가스 및 환원성 반응 가스인 암모니아 가스를 더 포함할 수 있다. 이 경우 이전 실시예 의 반응식 3에서 확인할 수 있는 바와 같이 SiNx로 이루어진 보호막(72_2)이 형성된다.
본 실시예의 보호막(72_2) 형성 시에도, 절연 기판(10) 및 산화물 액티브층 패턴(42, 44)을 보다 효율적으로 보호하기 위하여, 예를 들어 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 150℃ 이하의 저온으로 반응성 화학 기상 증착할 수 있다.
상술한 저온 플라즈마에의 노출과 보호막(72_2) 형성은 동일한 챔버에서 본 발명의 제2 실시예에서 설명한 바와 같이 인-시츄로 수행할 수 있으므로, 공정 시간이 크게 증가하는 것은 아니다.
마지막으로 도 24 및 도 25를 참조하면, 질화막(72_1) 및 보호막(72_2)에 콘택홀(77)을 형성하여 드레인 전극 확장부(67)를 노출시키고, 화소 전극(82)을 형성하여 박막 트랜지스터 기판을 완성한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 변형례들을 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.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예 및 변형례들에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 의하면, 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 비환원성 반응 가스를 이용하여 보호막을 형성하거나, 보호막 형성 이전에 플라즈마에 노출시키거나 또는 산화 규소로 이루어진 환원 방지막을 형성함으로써, 산화물 액티브층 패턴이 환원되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 박막 트랜지스터 기판의 헤이즈 현상을 방지할 수 있다.
둘째, 저온 화학 기상 증착법 또는 저온 반응성 스퍼터링법을 이용하여 보호막을 증착함으로써 산화물 액티브층 패턴이 환원되는 것을 억제할 수 있다.
셋째, 보호막 등의 형성 공정을 저온 공정으로 수행함에 따라 원가가 저렴한 소다석회유리로 이루어진 절연 기판을 사용할 수 있어 박막 트랜지스터 기판의 제조 원가를 절감할 수 있다.

Claims (21)

  1. 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계;
    비환원성 반응 가스와 SiH4를 이용하여 상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 비환원성 가스로서 질소(N2) 가스를 이용하여 SiNx를 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는 상기 비환원성 가스로서 아산화질소 (N2O)를 이용하여 SiOx를 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  4. 제2 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는 200℃ 이하의 저온 화학 기상 증착을 이용하여 수행하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 증착 온도는 150℃ 이하인 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 SiH4 가스와 상기 비환원성 가스의 유량비는 1:10 ~ 1:100인 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 산화물 액티브층 패턴은 InZnO, GaInZnO 및 ZnO으로부터 선택된 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  8. 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계;
    아산화질소(N2O) 가스와 SiH4를 이용하여 상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 SiOx로 이루어진 박막을 증착한 후, 상기 SiOx로 이루어진 박막 상에 SiNx로 이루어진 박막을 증착하여 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는, 상기 SiOx로 이루어진 박막을 증착하는 단계와 상기 SiNx로 이루어진 박막을 증착하는 단계가 인-시츄(in-situ)로 이루어지는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는 200℃ 이하의 저온 화학 기상 증착을 이용하여 수행하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 증착 온도는 150℃ 이하인 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 SiH4 가스와 상기 비환원성 가스의 유량비는 1:10 ~ 1:100인 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 산화물 액티브층 패턴은 InZnO, GaInZnO 및 ZnO으로부터 선택된 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  14. 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계;
    비환원성 반응 가스를 이용하여 상기 산화물 액티브층 패턴을 플라즈마에 노출시키는 단계;
    상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 비환원성 반응 가스는 질소(N2) 가스 또는 아산화질소(N2O) 가스인 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 플라즈마에 노출시킨 후 상기 보호막을 인-시츄(in-situ)로 형성하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 플라즈마에 노출시키는 단계는 200℃ 이하의 저온 플라즈마에 노출시키는 단계인 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 산화물 액티브층 패턴은 InZnO, GaInZnO 및 ZnO으로부터 선택된 물질로 이루어진 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  19. 절연 기판 상에 게이트 배선을 형성하는 단계;
    상기 게이트 배선 상에 산화물 액티브층 패턴을 형성하는 단계;
    상기 산화물 액티브층 패턴 상에 상기 게이트 배선과 교차하도록 데이터 배선을 형성하는 단계;
    상기 산화물 액티브층 패턴 및 상기 데이터 배선 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 보호막을 형성하는 단계는 200℃ 이하의 저온 화학 기상 증착을 이용하여 수행하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 증착 온도는 150℃ 이하인 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 보호막을 형성하는 단계는 비환원성 반응 가스와 SiH4를 이용하여 수행되는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100045938A (ko) * 2008-10-24 2010-05-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치의 제작 방법
JP2015097279A (ja) * 2010-03-19 2015-05-21 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
KR20150061175A (ko) * 2013-11-26 2015-06-04 엘지디스플레이 주식회사 영상표시장치의 제조방법
KR20150064253A (ko) * 2008-11-07 2015-06-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
KR101539354B1 (ko) * 2008-09-02 2015-07-29 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
US9184090B2 (en) 2010-06-04 2015-11-10 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor display panel and manufacturing method of the same
US9576795B2 (en) 2009-06-30 2017-02-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5176204B2 (ja) * 2008-04-07 2013-04-03 Nltテクノロジー株式会社 液晶パネル及びその製造方法
JP5627071B2 (ja) 2008-09-01 2014-11-19 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP5361651B2 (ja) * 2008-10-22 2013-12-04 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
EP2180518B1 (en) * 2008-10-24 2018-04-25 Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
WO2010047288A1 (en) * 2008-10-24 2010-04-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductordevice
KR101667909B1 (ko) * 2008-10-24 2016-10-28 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체장치의 제조방법
WO2010050419A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Driver circuit and display device
JP5491833B2 (ja) * 2008-12-05 2014-05-14 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
EP2515337B1 (en) * 2008-12-24 2016-02-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Driver circuit and semiconductor device
US8114720B2 (en) 2008-12-25 2012-02-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
TWI475616B (zh) * 2008-12-26 2015-03-01 Semiconductor Energy Lab 半導體裝置及其製造方法
KR101681884B1 (ko) * 2009-03-27 2016-12-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체장치, 표시장치 및 전자기기
KR101600887B1 (ko) * 2009-07-06 2016-03-09 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 표시판 및 이의 제조 방법
KR101422362B1 (ko) * 2009-07-10 2014-07-22 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 표시 장치, 표시 패널 및 전자 기기
WO2011007677A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
KR101782176B1 (ko) 2009-07-18 2017-09-26 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
CN102473733B (zh) * 2009-07-18 2015-09-30 株式会社半导体能源研究所 半导体装置以及制造半导体装置的方法
KR101844972B1 (ko) 2009-11-27 2018-04-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치 및 반도체 장치의 제작방법
KR101470303B1 (ko) * 2009-12-08 2014-12-09 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
KR20110093113A (ko) 2010-02-11 2011-08-18 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 기판 및 이의 제조 방법
JP5218460B2 (ja) 2010-03-26 2013-06-26 セイコーエプソン株式会社 焦電型光検出器、焦電型光検出装置及び電子機器
KR101789236B1 (ko) 2010-12-24 2017-10-24 삼성디스플레이 주식회사 박막 트랜지스터 및 평판 표시 장치
TWI418035B (zh) * 2011-02-21 2013-12-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd 薄膜電晶體的製作方法
JP6033071B2 (ja) * 2011-12-23 2016-11-30 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
WO2014103900A1 (en) 2012-12-25 2014-07-03 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US8981374B2 (en) 2013-01-30 2015-03-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
JP6475424B2 (ja) 2013-06-05 2019-02-27 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
CN104992947B (zh) 2015-06-03 2018-01-12 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种氧化物半导体tft阵列基板及其制备方法
WO2018094597A1 (zh) * 2016-11-23 2018-05-31 深圳市柔宇科技有限公司 Tft阵列基板制作方法及tft阵列基板

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6215130B1 (en) * 1998-08-20 2001-04-10 Lucent Technologies Inc. Thin film transistors
US7067843B2 (en) * 2002-10-11 2006-06-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Transparent oxide semiconductor thin film transistors
JP2004241774A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Samsung Electronics Co Ltd 薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法とそのためのマスク
US7172913B2 (en) * 2004-03-19 2007-02-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
US20050238816A1 (en) * 2004-04-23 2005-10-27 Li Hou Method and apparatus of depositing low temperature inorganic films on plastic substrates
KR20070009329A (ko) * 2005-07-15 2007-01-18 삼성전자주식회사 컨택홀 형성 방법 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 기판의제조 방법
US7674662B2 (en) * 2006-07-19 2010-03-09 Applied Materials, Inc. Process for making thin film field effect transistors using zinc oxide

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101539354B1 (ko) * 2008-09-02 2015-07-29 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치
KR20100045938A (ko) * 2008-10-24 2010-05-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치의 제작 방법
KR20150064253A (ko) * 2008-11-07 2015-06-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
US10158005B2 (en) 2008-11-07 2018-12-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US9576795B2 (en) 2009-06-30 2017-02-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US9831101B2 (en) 2009-06-30 2017-11-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
US10090171B2 (en) 2009-06-30 2018-10-02 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device
JP2015097279A (ja) * 2010-03-19 2015-05-21 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
US9230970B2 (en) 2010-03-19 2016-01-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd Semiconductor device
KR20180075453A (ko) * 2010-03-19 2018-07-04 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치
US9184090B2 (en) 2010-06-04 2015-11-10 Samsung Display Co., Ltd. Thin film transistor display panel and manufacturing method of the same
KR20150061175A (ko) * 2013-11-26 2015-06-04 엘지디스플레이 주식회사 영상표시장치의 제조방법

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