KR100710142B1 - Low resistance wiring liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배선 재료로 구리를 사용한 저저항 배선 액정표시장치에 관한 것으로서, 제 1 기판과 제 2 기판, 그리고 그 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 제 1 기판 상에 구리를 재료로 하여 단일층으로 형성된 게이트 배선 및 게이트 전극과, 상기 게이트 배선을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층과, 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 형성되고 구리를 재료로 하여 단일층으로 형성된 데이터 배선 및 상기 데이터 배선에서 연장되어 상기 반도체층 상에 분리 형성된 소스/드레인 전극과, 상기 소스/드레인 전극과 상기 반도체층 사이에 게재된 배리어 금속과, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.A liquid crystal display device comprising a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, characterized in that copper is provided on the first substrate A semiconductor layer formed on the gate insulating film on the gate electrode; and a gate insulating film formed on the gate insulating film, the gate insulating film being formed in a direction crossing the gate wiring, A source / drain electrode formed on the semiconductor layer and extending from the data line; a barrier metal disposed between the source / drain electrode and the semiconductor layer; And a pixel electrode electrically connected to the pixel electrode.
구리배선, 데이터 및 게이트 배선, 배리어 금속Copper wiring, data and gate wiring, barrier metal
Description
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the related art.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도.2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
201 : 게이트 전극 202 : 게이트 절연막201: gate electrode 202: gate insulating film
203 : 반도체층 204 : 오믹콘택층203: semiconductor layer 204: ohmic contact layer
205a,205b : 배리어 금속 206 : 드레인 전극 205a, 205b: barrier metal 206: drain electrode
207 : 소스 전극 209 : 보호막 207: source electrode 209: protective film
211 : 화소 전극 212 : 투명 절연기판211: pixel electrode 212: transparent insulating substrate
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 게이트 배선 및 데이터 배선을 구리를 재료로 형성하는 저저항 배선 액정표시장치에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to a low resistance wiring liquid crystal display device in which a gate wiring and a data wiring are formed of copper.
액정표시장치는 저소비 전력, 풀컬러화(full color)가 용이하다는 등의 특징을 가지므로 박형디스플레이 중에서 유망시되며, 최근 화면의 대형화, 고정밀, 고 화질에 관한 개발이 활발하다.Since the liquid crystal display device has characteristics such as low power consumption and easy full color, it is promising among the thin type displays, and recent developments regarding the enlargement of the screen, high precision and high image quality are actively performed.
상기 액정표시장치의 고도의 정밀화, 화면의 대형화, 화소의 개구율의 증대를 위해서는 게이트배선 및 데이터 배선을 얇고 길게 형성하는 것이 필요 불가결하다, 그리고, 펄스 신호의 파형의 왜곡을 없애기 위해서 배선의 저항을 충분히 낮게 할 필요가 있기 때문에 배선으로 사용되는 재료는 저항율이 작은 것으로 형성한다.It is indispensable to form the gate wiring and the data wiring to be thin and long in order to highly precise the liquid crystal display device, to enlarge the screen size, and to increase the aperture ratio of the pixel. In order to eliminate the distortion of the waveform of the pulse signal, The material used for the wiring is formed to have a low resistivity.
예를 들면, 게이트 배선을 유리기판 위에 형성하고 그 위에 절연막과 a-Si막을 적층하여 TFT(Thin Film Transistor)를 구성하는 인버티드 스태거(Inverted Stagger)형 TFT 구조를 이용할 경우, 게이트 배선은 얇고 충분히 저저항이며 또한 이후의 프로세스에 사용되는 약품처리에 견딜 수 있는 재료이어야 한다.For example, when an inverted stagger type TFT structure constituting a TFT (Thin Film Transistor) is formed by forming a gate wiring on a glass substrate and laminating an insulating film and an a-Si film thereon, the gate wiring is thin It should be a material that is sufficiently low in resistance and capable of withstanding the chemical treatment used in subsequent processes.
한편, 상기의 인버티드 스태거드 구조의 TFT를 포함하는 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 복수의 구조물이 형성된 제 1및 제 2 기판과 그 사이에 주입된 액정으로 이루어지는데, 상기의 기판 중 제 1 기판에는 게이트 배선과 데이터 배선이 매트릭스 형태로 교차 형성되어 그 교차 영역내에 화소 전극 및 상기 화소 전극과 전기적으로 연결된 인버티드 스태거드 구조의 TFT가 있고, 제 2 기판에는 색상을 표현하기 위한 컬러필터층과 공통전극이 있다.On the other hand, the liquid crystal display device including the TFT of the inverted staggered structure is composed of first and second substrates formed with a plurality of structures bonded together to face each other, and liquid crystal injected therebetween. There is a TFT having an inverted staggered structure in which gate wirings and data wirings are cross-formed in a matrix form and the pixel electrodes and the pixel electrodes are electrically connected to each other in the intersecting region, A color filter layer and a common electrode.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시장치를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a liquid crystal display according to the related art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시장치의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal display device.
도 1에서와 같이, 종래의 액정표시장치에 사용되고 있는 TFT(Thin Film Transistor)는 유리기판(112) 위에 알루미늄으로 이루어진 게이트 전극(101)과, 그 상부의 게이트 절연막(102), 반도체층(103), 오믹콘택층(104)의 적층막과, 상기 오믹콘택층(104) 상에 알루미늄을 재료로 한 소스/드레인 전극(107/106), 상기 소스/드레인 전극의 상,하부를 피복하는 제 1 및 제 2 배리어 금속(105a, 105b)과, 상기 제 1 배리어 금속(105a)을 포함하는 전면에 형성된 보호막(109)과, 상기 보호막(109)과 제 1 배리어 금속(105a) 일부를 제거하여 형성된 콘택홀을 통하여 드레인 전극(106)과 접속하는 화소 전극(111)으로 구성된다. 그리고 상기 구조에 있어서, 게이트 전극 표면에 피복된 제 3 배리어 금속(105c)이 있다.1, a TFT (Thin Film Transistor) used in a conventional liquid crystal display device includes a
도시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극 형성시 게이트 배선 및 게이트 패드가 형성되고, 소스/드레인 전극 형성시 데이터 배선 및 데이터패드도 함께 형성된다. 따라서, 상기 게이트 배선 및 게이트 패드는 제 3 배리어 금속(105c)/알루미늄의 2층막으로 형성되고, 상기 데이터 배선 및 데이터 패드는 제 1 배리어 금속(105a)/알루미늄의 2층막으로 형성된다. 이때, 데이터 배선 및 데이터 패드 하부에 제 2 배리어 금속(105b)이 더 구비됨은 전술한 바와 같다.Although not shown, gate wirings and gate pads are formed when the gate electrode is formed, and data wirings and data pads are also formed when the source / drain electrodes are formed. Therefore, the gate wiring and the gate pad are formed as a two-layer film of the
상기 게이트 전극(101) 및 소스/드레인 전극(107/106)은 저항이 낮은 알루미늄을 사용하여 스퍼터링 법으로 증착하고, 상기 게이트 절연막(102)은 상기 금속과의 밀착성이 우수하며 절연 내압이 높은 실리콘질화물(SiNx) 또는 실리콘산화물(SiOx) 등의 무기물을 사용하여 플라즈마 CVD(PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)법으로 증착하며, 상기 보호막(109)은 유전율이 낮은 BCB(Benzocyclobutane)를 사용한다. The
그리고, 상기 반도체층(103)과 오믹콘택층(104)은 각각 비정질 실리콘(Amorphous Silicon:a-Si)과 인(p) 등의 n형 불순물을 포함하는 비정질 실리 콘(n+a-Si)을 사용하여 PECVD법으로 증착한다. The
또한, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 배리어 금속은 알루미늄보다 높은 융점을 갖는 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 니켈(Ni)과 같은 고융점 금속을 사용한다.The first, second, and third barrier metals may be selected from the group consisting of Mo, Cr, Ti, Ta, W, The same refractory metal is used.
이 때, 제 3 배리어 금속(105c)과 제 2 배리어 금속(105b)은 단선에 의한 결함을 감소시켜 전류가 누출되는 것을 방지코자 구비한 것이고, 제 1 배리어 금속(105a)은 ITO 에칭시 사용되는 에천트(염산과 질산과의 혼합액)에 대한 내성이 약한 알루미늄을 보호하기 위한 것이다.At this time, the
특히, 알루미늄을 배선재료로 사용할 경우, 게이트 패드 및 데이터 패드의 패드 오픈 부분 또는 화소 전극과 접속하는 드레인 전극은 ITO와 직접 접촉하게 되는데, 상기 ITO와 알루미늄이 접촉하게 되면 ITO와 알루미늄과의 접촉 부분에서 상기 ITO내의 산소에 의해 알루미늄이 산화되는 현상이 발생하여 그 결과, 콘택 부분의 전기 저항값이 상승하게 된다. 그래서 알루미늄과 화소 전극의 직접적인 접촉을 막기 위해 제 1 및 제 3 배리어 금속을 형성한다. In particular, when aluminum is used as the wiring material, the pad open portion of the gate pad and the data pad or the drain electrode connected to the pixel electrode are in direct contact with the ITO. When the ITO and aluminum are in contact with each other, A phenomenon occurs in which aluminum is oxidized by oxygen in the ITO, and as a result, the electric resistance value of the contact portion rises. So that the first and third barrier metals are formed to prevent direct contact between the aluminum and the pixel electrode.
그러나 상기와 같은 종래의 액정표시장치는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional liquid crystal display device has the following problems.
배선 재료로 알루미늄을 사용하면, 게이트 배선 및 게이트 패드는 제 3 배리어 금속/알루미늄의 2층막으로 형성되고, 데이터 배선 및 데이터 패드는 제 1배리어 금속/알루미늄의 2층막으로 형성되고, 상기 데이터 배선 및 데이터 패드 하부에는 제 2 배리어 금속이 더 구비된다. 따라서, 게이트 전극은 상부에 제 3 배리어 금속으로 피복되고 그리고, 소스/드레인 전극은 상,하부에 제 1, 제 2 배리어 금속으로 피복되므로 공정이 복잡해지고 이후 공정의 신뢰성을 확보하기가 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 상기 알루미늄을 구리로 대체하여 게이트 배선을 포함한 게이트 패턴과 데이터 배선을 포함한 데이터 패턴을 단일층으로 형성함으로써, 화면의 대형화, 고정밀에 더욱 접근하는 저저항 배선 액정표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.When aluminum is used as the wiring material, the gate wiring and the gate pad are formed as the two-layer film of the third barrier metal / aluminum, the data wiring and the data pad are formed as the two-layer film of the first barrier metal / aluminum, A second barrier metal is further provided under the data pad. Therefore, since the gate electrode is covered with the third barrier metal at the upper portion and the source / drain electrode is covered with the first and second barrier metal at the upper and lower portions, the process becomes complicated and it is difficult to secure the reliability of the subsequent process.
Disclosure of the Invention The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device in which aluminum is replaced with copper to form a data pattern including a gate pattern including a gate wiring and a data wiring, And to provide a low resistance wiring liquid crystal display device.
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상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저저항 배선 액정표시장치는 제 1 기판과 제 2 기판, 그리고 그 사이에 형성된 액정층을 포함하는 액정표시장치에 있어서, 제 1 기판 상에 단일층으로 형성된 게이트 배선 및 게이트 전극과, 상기 게이트 배선을 포함한 전면에 형성된 게이트 절연막과, 상기 게이트 전극 상의 게이트 절연막 상에 형성된 반도체층과, 상기 게이트 배선과 교차하는 방향으로 형성되고 단일층으로 형성된 데이터 배선 및 상기 데이터 배선에서 연장되어 상기 반도체층 상에 분리 형성된 소스/드레인 전극과, 상기 소스/드레인 전극과 상기 반도체층 사이에 개재된 배리어 금속과, 상기 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소 전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a low-resistance wiring liquid crystal display device including a first substrate, a second substrate, and a liquid crystal layer interposed between the first substrate and the second substrate, A semiconductor layer formed on the gate insulating film on the gate electrode; a data wiring formed in a direction crossing the gate wiring and formed in a single layer; and a gate electrode formed on the gate wiring and the gate electrode, A source / drain electrode extended from the data line and separated from the semiconductor layer; a barrier metal interposed between the source / drain electrode and the semiconductor layer; and a pixel electrode electrically connected to the drain electrode .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 저저항 배선 액정표시장치를 설명하기로 한다.Hereinafter, a low resistance wiring liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 액정표시장치의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a liquid crystal display device according to the present invention.
도 2에서와 같이, 본 발명에 의한 TFT는 유리 기판(212) 위에 구리를 도포하여 식각, 에칭에 의해 형성된 게이트 전극(201)과, 상기 게이트 전극(201)을 포함한 전면에 실리콘질화물 또는 실리콘산화물로 형성된 게이트 절연막(202)과, 상기 게이트 전극(201) 상부의 게이트 절연막(202) 상에 형성된 비정질 실리콘(Amorphous Silicon:a-Si)으로 이루어진 반도체층(203)과, 상기 반도체층(203) 위에서 구리를 재료로 하여 분리 형성된 소스 전극(207) 및 드레인 전극(206)과, 상기 소스/드레인 전극(207/206)과 상기 반도체층(203) 사이에 개재되는 인(p) 등의 n형 불순물을 포함하는 비정질 실리콘(n+a-Si)으로 이루어진 오믹콘택층(204)으로 구성된다. 또한, 상기 구조에서 소스/드레인 전극(207/206)과 오믹콘택층(204) 사이에는 전류 누출을 막기 위해 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 니켈(Ni)과 같은 고융점 금속으로 형성된 배리어 금속(205a/205b) , 상기 소스/드레인 전극(207/206)을 포함한 전면에 유기 절연막인 BCB(Benzocyclobutene)를 사용하여 형성된 보호막(209)과, 상기 드레인 전극(206)이 노출되도록 상기 보호막(209)을 선택적으로 제거하여 형성된 콘택홀과, 상기 콘택홀을 통해 드레인 전극(206)과 전기적으로 연결되는 화소 전극(211)으로 구성된다.2, the TFT according to the present invention includes a
이 때, 상기 화소 전극(211)은 산화주석을 5% 정도 혼합한 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전막으로 형성한다.At this time, the
하지만, 배선재료로 저항이 낮아 전도도가 우수한 알루미늄을 사용할 경우에 도 상기 ITO와 직접 접촉하게 되면 콘택 저항이 높아지기 때문에 ITO와 콘택 저항이 알루미늄보다 높아지지 않는 구리를 사용한다. 하지만, ITO를 식각할 때 사용하는 에천트가 구리까지 식각할 위험이 있기 때문에 배선재료로서 구리를 사용할 경우에는 투명 도전막으로서는 IZO(Indium Zinc Oxide)를 이용하는 것이 바람직하다.However, when aluminum having a low resistance due to a wiring material and having excellent conductivity is used, the contact resistance with the ITO becomes high, so that the contact resistance with copper is not higher than that of aluminum. However, since there is a danger that the etchant used for etching ITO may etch to copper, when copper is used as the wiring material, it is preferable to use IZO (Indium Zinc Oxide) as the transparent conductive film.
이와 같은 구조의 액정표시소자에 있어서, 박막의 증착은 금속막 및 투명 전극의 경우에는 스퍼터링(Sputtering)법을, 실리콘 및 절연막은 PECVD법을 주로 이용한다.In the liquid crystal display device having such a structure, the thin film is deposited by a sputtering method in the case of a metal film and a transparent electrode, and the PECVD method is mainly used in the case of silicon and an insulating film.
그리고 도시하지는 않았지만, 상기 게이트 전극 형성시 게이트 배선 및 게이트 패드가 형성되고, 상기 소스/드레인 전극 형성시 데이터 배선 및 데이터 패드가 함께 형성되므로, 상기 게이트 배선, 게이트 패드, 데이터 배선 및 데이터 패드는 종래의 배리어 금속/알루미늄의 2층막에서 구리 금속 단일층으로 된다.Although not shown, since the gate wiring and the gate pad are formed when the gate electrode is formed and the data wiring and the data pad are formed together when the source / drain electrode is formed, the gate wiring, the gate pad, the data wiring, Of the barrier metal / aluminum layer.
이상에서 설명한 본 발명의 저저항 배선 액정표시장치는 다음과 같은 효과가 있다. The above-described low resistance wiring liquid crystal display of the present invention has the following effects.
대형, 고정세 액정표시장치 제작에 필요한 저저항 배선의 재료로 구리를 사용하는 데 있어, 게이트 배선, 게이트 패드, 데이터 배선 및 데이터 패드는 구리 금속 단일층으로 형성되고, 게이트 전극과 소스/드레인 전극은 상부에 어떤 배리어 금속도 필요치 않게 되어서 기존 알루미늄 배선일 때보다 공정이 단축되고 저항값도 낮출 수 있어 소자의 신뢰성을 향상시킨다.In using copper as a material of a low resistance wiring necessary for manufacturing a large, fixed three liquid crystal display device, a gate wiring, a gate pad, a data wiring and a data pad are formed of a single layer of copper metal, No barrier metal is required on the upper part, which makes it possible to shorten the process time and lower the resistance value compared with the conventional aluminum wiring, thereby improving the reliability of the device.
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