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KR0164654B1 - 배선구조 및 액정소자 - Google Patents

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KR0164654B1
KR0164654B1 KR1019950049546A KR19950049546A KR0164654B1 KR 0164654 B1 KR0164654 B1 KR 0164654B1 KR 1019950049546 A KR1019950049546 A KR 1019950049546A KR 19950049546 A KR19950049546 A KR 19950049546A KR 0164654 B1 KR0164654 B1 KR 0164654B1
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히로유끼 헤비구찌
겐지 야마모또
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아베 아끼라
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Abstract

본 발명은 ITO와 도전부재가 접속되는 배선구조에 있어서, 도전부재의 산화를 억제하여 접촉저항의 증가를 방지하기 위한 목적하에,
인듐주석 산화물 도전부재(14)와 다른 도전부재(22)가 개재체(28)를 개재하여 접속되고, 상기 개재체가 SnO2의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선구조 및 액정소자를 제공한다.
본 발명에 의하면 소비전력의 증대나 기동불량 등을 방지할 수 있다.

Description

배선구조 및 액정소자
제1도는 본 발명의 일 실시예의 액정소자의 요부단면도이고,
제2도는 본 발명의 다른 실시예의 액정소자의 요부단면도이며,
제3도는 본 발명의 또 다른 실시예의 액정소자의 요부단면도이고,
제4도는 종래예의 액정소자의 요부단면도이며,
제5도는 시험에 사용한 배선구조를 나타내는 요부측단면도이고,
제6도는 콘택트체인을 나타내는 모식도이며,
제7도는 박막트랜지스터의 온저항과 콘택트저항을 나타내는 측단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기판 12 : 게이트전극
14 : 화소전극 16 : 절연층
22 : 드레인전극 24 : 오믹콘택트층
28 : 개재체
본 발명은 액정소자의 화소전극 등에 사용되는 인듐주석 산화물을 도전부재와 접속하는 배선구조에 관한 것으로, 접속저항의 저감을 도모한 것이다.
액정소자는 하나의 기판상에 박막트랜지스터 등의 스위칭소자와, 투명한 화소전극이 형성되고, 이 기판과 쌍을 이루는 또 하나의 기판과의 사이에 액정을 끼워넣고, 다시 편광판이나 배향막, 그리고 필요에 따라 칼라필터 등이 배치되어 개략 구성된다.
이러한 액정소자를 구비하여 이루어지는 액정표시장치는, 경량, 소형, 박형화가 용이하며 또한 소비전력이 낮은 등의 특징을 가지고 있다.
이러한 액정소자의 요부를 제4도에 나타낸다. 제4도에 나타낸 액정소자에 있어서는 유리 등의 투명한 기판(10)상에 주사전극선과 접속된 Cu 등의 도전부재로 이루어지는 게이트전극(12)과, 인듐주석 산화물(이하, ITO 라고 약기한다)로 이루어지는 도전부재로 형성된 화소전극(14)이 형성된다. 그리고, 이것들을 덮도록 SiNx등의 절연재로 이루어지는 절연층(16)이 적층되어 있다. 또한, 게이트전극(12)의 윗쪽인 절연층(16)상에는, 아몰포스실리콘(a-Si)으로 이루어지는 반도체층(18)이 설치되고, 또 이 반도체층(18)상에는 알루미늄이나 Cr 등의 도전부재로 이루어지는 소스전극(20)과 드레인전극(22)이 형성되어 개략 구성되어 있다. 이 때, 반도체층(18)의 최상층은 인 또는 불순물이온을 도핑항 아몰포스실리콘(N+a-Si)으로 이루어지는 소위 오믹콘택트층(24)으로 되어 있다. 또, 드레인전극(22)은 절연층(16)에 개방된 콘택트홀(26)을 개재하여 기판(10)상에 형성된 화소전극(14)에 접속되어 있다.
또, 도시하고 있지는 않지만 이들 절연층(16)과 소스전극(20)과 드레인전극(22) 등을 덮도록, 절연재로 이루어지는 패시베이션층등이 설치된다. 또한, 액정소자로서 이 패시베이션층에는 배향막이 형성되고, 이 배향막의 상방에는 배향막을 구비한 투명기판이 간격을 두고 배치된다. 그리고, 쌍으로 된 양 기판의 배향막 간에 액정이 봉입된다.
이러한 액정소자에서는 화소전극에 의하여 액정의 분자에 자계를 인가하면 액정분자의 배향제어가 가능해지도록 되어 있다.
상술한 바와 같은 액정소자에 있어서는 ITO의 화소전극(14)과 접속되어 있는 도전부재의 드레인전극(22)이, 점차로 산화되어 가는 문제가 있었다. 이러한 산화현상은 ITO와의 접촉부분에 있어서 특히 일어나기 쉬워, ITO와의 접촉계면에 산화막이 생성되는 일이 있다. 또, 이러한 산화현상은 도전부재가 알루미늄일 때 특히 생기기 쉬운 경향이 있다.
이러한 산화현상이 발생하면, 산화물(예를들면, Al2O3)은 일반적으로 절연체이기 때문에 접촉저항이 증대하여 소비전력의 증대나 기동불량 등이 일어나기 쉬워지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 행해진 것으로, ITO와 도전부재를 접속시킨 배선구조에 있어서, 도전부재의 산화를 억제하여 접촉저항의 증가를 방지하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 의하면,
인듐주석 산화물로 이루어지는 도전부재와 제 2도전부재가 개재체를 개재하여 접속되고, 상기 개재체가 SnO2의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선구조가 제공된다.
또한, 본 발명은 상기 개재체가 구리 또는 은인 것을 특징으로 하는 배선구조도 제공한다.
또, 본 발명은 인듐주석 산화물로 이루어지는 제 1도전부재와 불순물이 첨가된 실리콘이 개재체를 개재하여 접속되고, 상기 개재체가 SnO2의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선구조도 제공한다.
본 발명의 액정소자는 박막트랜지스터의 오믹콘택트층과, 인듐주석 산화물로 이루어지는 화소전극이, SnO2의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체를 사이에 개재하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 있어서는 개재체로서 SnO2의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체로 사용하는 것을 필수요건으로 한다.
각종 산화물의 표준생성 엔탈피(ΔHF°(KJ/㏖))를 표 1에 나타낸다.
표 1에 나타나 있는 바와 같이 본 발명에서 기준으로 하는 SnO의 표준생성 엔탈피(ΔHF°(KJ/㏖))는 -581(KJ/㏖)이다.
따라서 원칙적으로 이 값보다 큰 표준생성 엔탈피를 가지는 금속산화물(No.1∼36)을 생성하는 금속 및 합금을 개재체로써 사용할 수 있다.
그러나 표준생성 엔탈피가 큰 MnO(No. 24)또는 MnO(No. 33)으로 되는 Mn은, 표준생성 엔탈피가 작은 MnO(No. 58)으로도 되므로 부적당하다. 마찬가지로, NbO(No. 27)으로 되는 Nb는 NbO(No. 50)로; VO(No. 20)으로 되는 V는 VO(No. 68)로; TiO(No. 32)으로 되는 Ti는 TiO(No. 75)로; BaO(No. 35)으로 되는 Ba는 BaO(No. 46)으로도 되므로, 본 발명의 개재체의 재료에서는 제외된다.
또한, NO(No. 2)은 N이 상온에서 기체이므로, HgO(No. 4)는 Hg가 상온에서 기체이므로, KO(No. 23)와 NaO(No. 28) 및 NaO(No. 31)은 K 및 Na자체가 대단히 불안정하므로 부적당하다.
종래부터 ITO와 접촉되어 있던 도전체에 사용되었던 Al이나 Cr의 경우, 표 1에 나타나 있는 바와 같이 AlO의 표준생성 엔탈피는 -1675(KJ/㏖)이고, CrO의 표준생성 엔탈피는 -1140(KJ/㏖)으로, 모두 SnO의 표준생성 엔탈피 [-581(KJ/㏖)] 보다 마이너스측에 위치하는 것이다.
이것으로부터 AlO나 CrO는 ITO를 구성하는 SnO보다 안정된 산화물인 것을 알 수 있다. 따라서, ITO에 Al이나 Cr이 접촉하면 용이하게 ITO를 환원하여, Al이나 Cr이 산화되기 쉬워지는 것이다.
또, Mo, Ta나 Ti에 대해서 살펴보면, 그들의 산화물, MoO(No. 38), TaO(No. 89), TiO(No. 90)의 표준생성 엔탈피는 SnO의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측에 있으므로 제외된다.
본 발명에서는 ITO에 관한 배선구조에 있어서, 표준생성 엔탈피에 착안하여 특정의 표준생성 엔탈피를 가지는 산화물만을 생성하는 도전체로 이루어지는 개재체를 ITO와 접촉시키므로써 도전체와 ITO간의 산화환원반응을 억제하여 접촉저항의 증가에 의한 배선불량을 방지한 것이다.
그 중에서도 개재체를 구리 또는 은으로 구성한 것이 그 자체의 저항치도 낮아 매우 바람직하다.
[실시예]
다음에 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나, 본 발명이 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 배선구조는, 예를들면 액정소자에 있어서의 박막트랜지스터와 ITO로 이루어지는 화소전극의 접속에 적용될 수 있다.
본 발명을 적용한 액정소자의 일예를 제1도에 나타낸다.
제1도에 나타내는 액정소자는 유리 등의 투명한 기판(10)상에, 주사 전극선과 접속된 Cu 등의 도전부재로 이루어지는 게이트전극(12)과, 인듐주석 산화물(ITO)로 이루어지는 화소전극(14)이 형성되고, 이들을 덮도록 SiN등의 절연재로 이루어지는 절연층(16)이 적층되어 있다. 또한, 게이트전극(12)의 윗쪽인 절연층(16)상에는 아몰포스실리콘(a-Si)으로 이루어지는 반도체층(18)이 설치되고, 또 그 반도체층(18)상에 알루미늄이나 Cr 등의 도전부재로 이루어지는 소스전극(20)과 드레인전극(22)이 형성되어 개략 구성되어 있다. 이 때, 반도체층(18)의 최상층은 인 또는 불순물이온을 도프한 아몰포스실리콘(n a-Si)으로 이루어지는 오믹콘택트층(24)으로 되어 있다.
또, 드레인전극(22)은 절연층(16)에 개방된 콘택트홀(26)을 개재하여 기판(10)상에 형성된 화소전극(14)이 접속되는데, 그 드레인전극(22)과 화소전극(14)의 사이에는 개재체(28)가 개재하여, 드레인전극(22)과 화소전극(14)이 접촉하지 않도록 하고 있다.
본 실시예의 배선구조는 이 이외에도 예를들면 제2도에 나타나는 바와 같은 액정소자에도 적용할 수 있다.
제2도에 나타내는 액정소자가 제1도에 나타낸 액정소자와 다른 점은, 그대로 본 발명의 개재체를 구성하는 도전체재료를 드레인전극으로 그대로 적용하고 있는 데에 있다.
즉, 본 발명의 표준생성 엔탈피가 SnO의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측에 있는 산화물로 되지 않는 도전체, 예를들면 은이나 구리 등과 같이 도전성이 높은 도전체로 ITO와 도전부재인 오믹콘택트층(24)을 접속한 것이다.
또, 본 발명은 제3도에 나타내는 바와 같은 액정소자에도 적용될 수 있다. 제3도에 나타내는 액정소자는 기판(10)상에 형성된 게이트전극(12)상에 절연층(16a)이 적층되고, 게이트전극(12)의 상방으로 이 절연층(16a)상에 아몰포스실리콘(a-Si)으로 이루어지는 반도체층(18)이 설치되고, 또 이 반도체층(18)상에 오믹콘택트층(24)을 형성하고, 이 도전부재인 오믹콘택트층(24)과 접속하도록 상기 개재체로써 사용하는 본 발명 특유의 도전체를 사용하여 소스전극(28b) 및 드레인전극(28a)을 구성하였다. 이들 위에는 절연층(16b)이 적층되어 있다. 또, 그 절연층(16b)상에 형성된 화소전극(14)과, 드레인전극(28a)은 절연층(16b)에 형성된 콘택트홀(26)을 개재하여 접속되어 있다.
[시험예]
각종 도전체의 접촉저항의 비교시험을 행하였다.
제5,6도에 나타내는 바와 같은 콘택트체인을 제작하였다. 콘택트체인은 제5도에 나타내는 바와 같이 유리기판(10)상에, 샘플로 사용 할 도 전체층(30)을 상막하고, 이것을 포토리소메탈 습식에칭 레지스트 박리를 하고, 그 위에 SiN로 이루어지는 절연층(16)을 성막하고, 이것과 마찬가지로 포트리소 절연층 건식에칭 레지스트 드라이애슁 처리를 하고, 또 ITO(14)를 성막하여 포토리소 ITO습식에칭 레지스트 박리를 한 것으로, 절연층(16)에 형성한 콘택트홀(26), (26), …을 개재하여 도전체층(30)과 ITO(14)를 점차 접속한 것이다. 본 실험에 있어서는 제6도에 나타내는 바와 같이 이것을 연결 설치하여, 1600단 연결 하였다.
또한, 각 콘택트홀(26), (26),…은 평면형태가 사변형으로 한변이 약7㎛의 것이다.
이런 구성의 콘택트체인을 이용하여, 도전체층(30)으로써 Cu, Ti, Cr, Al을 사용하여 접촉저항을 측정하였다. 측정결과를 표 2에 나타내었다.
액정소자의 박막트랜지스터에 있어서는 제7도에 나타내는 바와 같이 드레인전극(22)과 화소전극(14)간의 접촉저항(R)은, 게이트전극(12)에 전압을 인가하고 있을 때의 소스전극(20)과 드레인전극(22)간의 저항인 온저항(R)에 대하여 무시할 수 있는 정도의 저항으로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 온저항(R)의 1%는 콘택트체인에서는 1 ×10 Ω에 상당하므로, 이 온저항(R)에 대하여 무시할 수 있을 정도로 작은 콘택트저항(R)을 안정하게 나타내는 것은, 표 2로부터 Cu뿐임을 알 수 있다.
본 실시예에서 있어서는 본 발명의 배선구조를 액정소자에 적용한 예를 나타냈는데, ITO와 도전체를 접속하는 각종 전자소자, 예를들면 에리어이미지센서 등에 적용할 수 있다.
본 발명의 제 1실시 형태의 배선구조는 인듐주석 산화물로 이루어지는 제 1도전부재와 제 2도전부재가 개재체를 개재하여 접속되고, 상기 개재체가 SnO의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 때 개재체가 동 또는 은이면 보다 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태의 배선구조는 인듐주석 산화물 도전부재와 불순물이 첨가된 실리콘이 개재체를 개재하여 접속되고, 상기 개재체가 SnO의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 액정소자는 박막트랜지스터의 오믹콘택트층과, 인듐주석 산화물로 이루어지는 화소전극이, SnO의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체를 사이에 개재하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의하면 ITO와 도전부재를 접속하는 배선 또는 그와 같은 배선을 가지는 각종 전자소자, 특히 액정소자에 있어서 도전부재의 산화가 억제되므로 접촉저항의 증대화가 저감된다. 따라서, 소비전력의 증대나 기동불량 등을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 인듐주석 산화물로 이루어지는 제 1도전부재와, 제 2도전부재가 개재체를 개재하여 접속되고, 상기 재재체가 SnO2의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배선구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개재체가 구리 또는 은인 것을 특징으로 하는 배선구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 2도전부재가 불순물이 첨가된 실리콘인 것을 특징으로하는 배선구조.
  4. 박막트랜지스터의 오믹콘택트층과, 인듐주석 산화물로 이루어지는 화소전극이, SnO2의 표준생성 엔탈피보다 마이너스측의 표준생성 엔탈피의 산화물로 되지 않는 도전체를 사이에 개재하여 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액정소자.
KR1019950049546A 1994-12-15 1995-12-14 배선구조 및 액정소자 KR0164654B1 (ko)

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