KR20060136217A - Thin film transistor substrate and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막의 환원을 방지하기 위한 박막 트랜지스터 기판은 기판 상에 형성되며, 도전층 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막을 포함하는 게이트 배선 및 게이트 배선을 덮으며, 도전성 산화막에 접촉하는 투명한 산화 금속 절연층을 포함하는 게이트 절연막을 포함한다.The thin film transistor substrate for preventing the reduction of the conductive oxide film containing indium oxide (In 2 O 3 ) is formed on the substrate, the gate wiring including a conductive layer and a conductive oxide film containing indium oxide (In 2 O 3 ). And a gate insulating film covering the gate wiring and including a transparent metal oxide insulating layer in contact with the conductive oxide film.
ITO, IZO, 환원 방지, 응집 방지, 산화 티타늄(TiO2) ITO, IZO, anti-reduction, anti-agglomeration, titanium oxide (TiO2)
Description
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도이다.1A is a layout view of a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 1b는 도 1a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1A.
도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 배치도들이다.2A, 3A, 4A, and 5A are layout views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2b, 도 3b, 도 4b 및 도 5b 내지 도 5e는 각각 도 2a, 도 3a, 도 4a 및 도 5a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도들이다.2B, 3B, 4B, and 5B through 5E are cross-sectional views taken along the line BB ′ of FIGS. 2A, 3A, 4A, and 5A, respectively.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도이다.6A is a layout view of a thin film transistor substrate according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 6b는 도 6a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도이다.FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 6A.
도 7a, 도 9a 및 도 15a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 순차적으로 나타낸 배치도들이다.7A, 9A, and 15A are layout views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 7b, 도 8은 도 7a의 B - B'선을 따라 절단한 공정 단계별 단면도들이다.7B and 8 are cross-sectional views illustrating the process steps taken along the line BB ′ of FIG. 7A.
도 9b 내지 도 14는 도 9a의 B - B'선을 따라 절단한 공정 단계별 단면도들이다.9B to 14 are cross-sectional views illustrating the process steps taken along the line BB ′ of FIG. 9A.
도 15b 내지 도 15e는 도 15a의 B - B'선을 따라 절단한 공정 단계별 단면도들이다.15B to 15E are cross-sectional views of the process steps taken along the line BB ′ of FIG. 15A.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on 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 31: 산화 금속 절연층30: gate insulating film 31: metal oxide insulating layer
32: 질화 규소 절연층 40: 반도체층32: silicon nitride insulating layer 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 71: 산화 금속 절연층70: protective film 71: metal oxide insulating layer
72: 질화 규소 절연층 82: 화소 전극72: silicon nitride insulating layer 82: pixel electrode
본 발명은 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상The present invention relates to a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same.
세하게는 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막의 환원을 방지하기 위한 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.Specifically, the present invention relates to a thin film transistor substrate for preventing the reduction of a conductive oxide film containing indium oxide (In 2 O 3) and a method of manufacturing the same.
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 액 정층의 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 therebetween. The display device controls the amount of light transmitted by applying and rearranging liquid crystal molecules of the liquid crystal layer.
액정 표시 장치는 박막 트랜지스터(thin film transistor) 기판, 박막 트랜지스터 기판에 대향하는 컬러 필터 기판, 그리고 양 기판 사이에 개재되어 전기적인 신호가 인가됨에 따라 광의 투과 여부를 결정하는 액정을 가진다. 여기서 박막 트랜지스터 기판 상에는 복수개의 데이터선들과 게이트선들이 서로 교차하도록 형성되고, 각각의 교차 영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터와 화소 전극이 형성된다.The liquid crystal display has a thin film transistor substrate, a color filter substrate facing the thin film transistor substrate, and a liquid crystal interposed between both substrates to determine whether light is transmitted as an electrical signal is applied. The plurality of data lines and the gate lines intersect each other on the thin film transistor substrate, and the thin film transistor, which is a switching element, and the pixel electrode are formed in each crossing area.
한편, 액정 표시 장치가 점점 대형화됨에 따라, 상기 박막 트랜지스터와 연결되는 게이트선 및 데이터선 또한 길어지고, 그에 따라 배선의 저항 또한 증가한다. 따라서, 이러한 저항 증가에 의한 신호 지연등의 문제를 해결하기 위해서는, 상기 게이트선 및 데이터선을 최대한 낮은 비저항을 가지는 재료로 은(Ag), 구리(Cu) 등을 사용한다.On the other hand, as the liquid crystal display device becomes larger in size, 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 due to the increase in resistance, silver (Ag), copper (Cu), or the like is used as the material having the lowest specific resistance of the gate line and the data line.
특히, 은(Ag)은 일반적으로 식각 공정에서 식각 속도가 너무 빨라 공정 제어가 어렵다. 또한, 은(Ag)으로 이루어진 게이트 배선 또는 데이터 배선 형성 후 후속 공정에서 공정 온도가 높아짐에 따라 은(Ag)은 응집에 의해 배선이 단선된다. In particular, silver (Ag) is generally difficult to control the process because the etching rate is too fast in the etching process. In addition, as the process temperature increases in a subsequent step after the formation of the gate wiring or the data wiring made of silver (Ag), the wiring of the silver (Ag) is broken by aggregation.
이를 해결하기 위하여 은(Ag)은 그 위에 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막, 예를 들어, ITO(Indium Tin Oxide; 이하 ITO) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide; 이하 IZO)가 적층된다.In order to solve this problem, silver (Ag) has a conductive oxide film including indium oxide (In 2 O 3), for example, indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
그러나 ITO 또는 IZO는 후속 공정에서 발생되는 수소 라디칼(radical)과 반 응하여 환원된다. 이러한 환원은 ITO 또는 IZO으로 하여금 은(Ag) 배선의 보호층 역할을 상실케 하여, 은(Ag) 배선이 단선된다. However, ITO or IZO is reduced in response to the hydrogen radicals generated in subsequent processes. This reduction causes ITO or IZO to lose the role of the protective layer of the silver (Ag) wiring, and the silver (Ag) wiring is disconnected.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 산화 인듐을 포함하는 도전성 산화막의 환원을 방지하는 박막 트랜지스터 기판을 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate for preventing the reduction of the conductive oxide film containing indium oxide.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the same.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 목적들로 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 above-mentioned objects, 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 기판은 기판 상에 형성되며, 도전층 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막을 포함하는 게이트 배선 및 상기 게이트 배선을 덮으며, 상기 도전성 산화막에 접촉하는 투명한 산화 금속 절연층을 포함하는 게이트 절연막을 포함한다.A thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention for achieving the above technical problem is formed on the substrate, and covers the gate wiring and the gate wiring including a conductive layer including a conductive layer and indium oxide (In2O3). And a gate insulating film including a transparent metal oxide insulating layer in contact with the conductive oxide film.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 기판 상에 형성되며, 도전층을 포함하는 게이트 배선, 상기 기판 상에 상기 게이트 배선과 절연되어 교차하도록 형성되며, 도전층 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막을 포함하는 데이터 배선 및 상기 데이터 배선을 덮으며, 상기 도전성 산화막에 접촉하는 투명한 산화 금속 절연층을 포함하는 보호 막을 포함한다.A thin film transistor substrate according to another embodiment of the present invention for achieving the technical problem is formed on the substrate, a gate wiring including a conductive layer, is formed to insulate and cross the gate wiring on the substrate, the conductive layer And a protective film including a data wire including a conductive oxide film including indium oxide (In 2 O 3) and a transparent metal oxide insulating layer covering the data wire and in contact with the conductive oxide film.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 기판 상에 도전층 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계 및 상기 게이트 배선을 덮으며, 상기 도전성 산화막에 접촉하는 투명한 산화 금속 절연층을 포함하는 게이트 절연막을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a thin film transistor substrate, including: forming a gate wiring including a conductive layer and a conductive oxide layer including indium oxide (In 2 O 3) on the substrate; Forming a gate insulating film covering the gate wiring and including a transparent metal oxide insulating layer in contact with the conductive oxide film.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 기판 상에 도전층을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계, 상기 기판 상에 상기 게이트 배선과 절연되어 교차하며, 도전층 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 도전성 산화막을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계 및 상기 데이터 배선을 덮으며, 상기 도전성 산화막에 접촉하는 투명한 산화 금속 절연층을 포함하는 보호막을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a thin film transistor substrate, the method including: forming a gate wiring including a conductive layer on a substrate, and insulating and crossing the gate wiring on the substrate; Forming a data line including a conductive layer and a conductive oxide film including indium oxide (In 2 O 3); and a protective film covering the data line and including a transparent metal oxide insulating layer in contact with the conductive oxide film.
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 후술 되어 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 in conjunction 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 실시예들에 의한 박막 트랜지스터 기판 및 그 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the thin film transistor substrate according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 1a 및 도 1b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대해 설명한다. 도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 1b는 도 1a의 B - B'선을 따라 절단한 단면도이다.First, a structure of a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a layout view of a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment, 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 배선(22, 24, 26, 27, 28)이 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 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
게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)은 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 도전층(222, 242, 262, 272)및 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)을 포함한다. 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 include lower
하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271)은 절연 기판(10) 상에 형성되며, 도전층(222, 242, 262, 272)이 절연 기판(10)에서 들뜸을 방지하기 위하여 절연 기판(10)과의 접착력을 향상시킨다. 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271)은 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)에서 사용된 투명한 산화 금속을 사용할 수 있다. 예를 들면, ITO 또는 IZO 등을 사용할 수 있다. Lower
도전층(222, 242, 262, 272)은 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271) 상에 형성되며, 그 재질은 은(Ag), 은(Ag) 합금, 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al) 등일 수 있다. 이하에서는 도전층(222, 242, 262, 272)을 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금을 예로 들어 설명한다.The
상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)은 도전층(222, 242, 262, 272) 상에 형성되며, 식각 공정시 도전층(222, 242, 262, 272)에 대한 식각 속도를 제어하며, 후속 공정에서 고온에 의한 도전층(222, 242, 262, 272)의 응집으로 인한 단선을 방지하는 역할을 한다. 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)으로는 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 산화막을 사용할 수 있으나, 바람직하게는, 예컨대 산화 인듐(In2O3)에 주석(Sn) 또는 아연(Zn)이 일정한 비율로 도핑된 ITO 또는 IZO 등을 사용할 수 있다. The upper conductive oxide layers 223, 243, 263, and 273 are formed on the
기판(10), 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)의 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.The
게이트 절연막(30)은 박막 트랜지스터의 채널에서의 전자 이동도를 증가시키며, 외부로의 누설 전류를 감소시킨다. 이러한 게이트 절연막(30)은 산화 금속 절연층(31) 및 이를 덮는 질화 규소 절연층(32)을 포함한다. 산화 금속 절연층(31)은 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)의 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273) 상에 형성되며, 후속 공정시 발생하는 수소 라디칼과 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)의 환원을 방지한다. 산화 금속 절연층(31)은 후속 공정시 발생하는 수소 라디칼과 반응하지 않도록 안정되면서 동시에 투명한 산화 금속으로, 예를 들어, 산화 티타늄(TiO2)일 수 있다. 또한, 산화 금속 절연층(31)은 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)에 수소 라디칼이 침투될 수 없도록 두께를 적절히 제어할 필요가 있다. 바람직하게는, 질화 규소 절연층(32)과의두께의 비를 1:4 내지 1:3으로 되도록 할 수 있다. The
질화 규소 절연층(32)은 산화 금속 절연층(31) 상에 형성되고, 질화 규소(SiNx) 등으로 이루어진다. 질화 규소 절연층(32)은 반도체층(40)과 격자 부정합을 줄이기 위하여, 수소화된 비정질 규소의 구조와 근접한 구조의 성분을 가지도록 형성될 수 있다. The silicon
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 있 다.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 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.
데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)은 하부 도전성 산화막(621, 651, 661, 671, 681), 도전층(622, 652, 662, 672, 682) 및 상부 도전성 산화막(623, 653, 663, 673, 683)을 포함한다. 하부 도전성 산화막(621, 651, 661, 671, 681), 도전층(622, 652, 662, 672, 682) 및 상부 도전성 산화막(623, 653, 663, 673, 683)의 구조 및 기능은 상술한 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)의 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 도전층(222, 242, 262, 272) 및 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)의 구조 및 기능이 동일하게 적용된다.The
소스 전극(65)은 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩되고, 드레인 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하며 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 저항성 접촉층(55, 56)은 그 하부의 반도체층 (40)과, 그 상부의 소스 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. 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(40) 상부에는 보호막(70)이 형성되어 있다. The
보호막(70)은 액정층(미도시)으로부터 금속으로 이루어진 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 부식을 방지하며, 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 상부 도전성 산화막(623, 653, 663, 673, 683)의 환원을 방지한다. 이러한 보호막(70)은 산화 금속 절연층(71) 및 질화 규소 절연층(72)을 포함한다. The
산화 금속 절연층(71)은 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68) 상에 형성되며, 산화 금속 절연층(71)의 기능 및 성분은 게이트 절연막(30)의 산화 금속 절연층(31)의 기능 및 성분이 동일하게 적용된다. The metal
질화 규소 절연층(72)은 액정층(미도시)으로부터 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 부식을 방지하며, 무기 물질인 질화 규소(SiNx)로 형성될 수 있다. The silicon
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 컨택홀(74)이 형성되어 있다. 보호막(70) 위에는 컨택홀(77)을 통하여 드레인 전극(66)과 전기적으로 연결되며 화소에 위치하는 화소 전 극(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.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 ITO로 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 5e를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A to 5E.
먼저 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(10) 위에 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 은(Ag) 또는 은 (Ag) 합금으로 이루어진 도전층(222, 242, 262, 272)을 적층한다. 이어서, 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273), 예를 들어, 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)으로 ITO 또는 IZO를 적층한다. 적층된 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 도전층(222, 242, 262, 272) 및 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)은 사진 식각되어 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)을 형성한다. 이때, 식각 공정은 식각액을 사용하는 습식 식각으로 진행된다. 또한 도면에 직접 도시되지는 않았지만, 유지 전극선(28)도 다른 게이트 배선(22, 24, 26, 27)과 동일한 삼중막의 구조를 형성한다. 이하에서 설명되는 삼중막 구조의 게이트 배선에는 유지 전극선(28)도 포함된다.First, as shown in FIGS. 2A and 2B,
이로써, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 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.Thus, as shown in FIGS. 2A and 2B, the gate wirings 22 and 24 including the
이어서, 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 산화 금속 절연층(31) 및 질화 규소 절연층(32)을 포함하는 게이트 절연막(30)을 적층한다. Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, the
산화 금속 절연층(31)의 적층은 반응성 이온 스퍼터링(reactive ion sputtering)을 이용한다. 투명한 산화 금속, 예를 들어, 티타늄(Ti) 타겟을 이용하여 산화 금속 절연층(31)을 적층하는 공정 초기에 산소 기체를 주입한 후, 반응성 이온 스퍼터링을 통하여 산화 티타늄(TiO2)을 적층한다. 이때, 산화 금속 절연층(31)과 질화 규소 절연층(32)의 두께의 비는 1:4 내지 1:3이 되도록 산화 금속 절연층(31)을 적층한다. Lamination of the metal
이어서, 질화 규소 절연층(32)을 산화 금속 절연층(31) 상에 화학 기상 증착법을 이용하여 증착하고, 그 두께는 1,500Å 내지 5,000Å이다.Subsequently, the silicon
이어서, 진성 비정질 규소층 및 불순물이 도핑된 비정질 규소층을 예컨대, 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 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(50)을 형성한다. Subsequently, an intrinsic amorphous silicon layer and an amorphous silicon layer doped with impurities are continuously deposited to a thickness of 500 kPa to 2,000 kPa and 300 kPa to 600 kPa, respectively, for example, by chemical vapor deposition, and the intrinsic amorphous silicon layer and the doped amorphous silicon layer are Photo etching is performed to form an island-
이어서, 도 4a 및 도 4b에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(30), 노출된 반도체층(40) 및 저항성 접촉층(55, 56) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 하부 도전성 산화막(621, 651, 661, 671, 681), 은(Ag) 또는 은 (Ag) 합금으로 이루어진 도전층(622, 652, 662, 672, 682) 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 상부 도전성 산화막(623, 653, 663, 673, 683)을 순차적으로 적층하고 사진 식각하여 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)을 형성한다. 4A and 4B, the lower
이와 같은 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)을 형성하는 방법은 상술한 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)을 형성하는 방법이 적용된다. As the method for forming the data lines 62, 65, 66, 67, and 68, the above-described method for forming the gate lines 22, 24, 26, 27, and 28 is applied.
이로써, 게이트선(22)과 교차하는 데이터선(62), 데이터선(62)과 연결되어 게이트 전극(26) 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 끝단(68), 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 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.As a result, the
이어서, 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 노출한다. 이때, 노출된 반도체층(40)의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라즈마를 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
이어서, 도 5a 및 도 5e에 나타낸 바와 같이, 산화 금속 절연층(71) 및 질화 규소 절연층(72)을 적층하여 보호막(70)을 형성한다. 5A and 5E, the
산화 금속 절연층(71)의 형성하는 방법은 상술한 게이트 절연막(30)의 산화 금속 절연층(31)을 형성하는 방법이 적용된다.As the method of forming the metal
이어서, 화학 기상 증착법으로 무기 물질인 질화 규소(SiNx)으로 질화 규소 절연층(72)을 형성한다. Subsequently, the silicon
이어서, 사진 식각 공정으로 게이트 절연막(30)과 함께 보호막(70)을 패터닝하여, 게이트 끝단(24), 드레인 전극 확장부(67) 및 데이터 끝단(68)을 드러내는 컨택홀(74, 77, 78)을 형성한다. Subsequently, the
이때, 식각 공정은 게이트 절연막(30)과 보호막(70)에 대하여 건식 식각으로 진행한다. 그러나, 사용되는 식각 기체는 산화 금속 절연층(31, 71)과 질화 규소 절연층(32, 72)의 식각에서 달리할 수 있다. 이때, 식각 공정은 각각 식각 기체를 연속적으로 공급하여 진행시키거나, 동시에 각각 식각 기체를 공급하여 진행시킬 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 질화 규소 절연층(32, 72)에서 사용하는 기체는 불소 계열의 기체와 산소 기체일 수 있다. In this case, the etching process is performed by dry etching on the
그러나 산화 티타늄(TiO2)으로 이루어진 산화 금속 절연층(31, 71)에서 상술한 기체로 더 이상 식각이 진행되지 않으므로, 산화 금속 절연층(31,71)에서 사용하는 기체는 염소 기체일 수 있다. However, since the etching is no longer performed with the above-described gas in the metal
도 5b 내지 도 5e에서 도시한 바와 같이, 드레인 전극 확장부(67) 및 데이터 끝단(68)을 드러내는 컨택홀(77, 78)을 형성하는 단계는 상술한 식각 기체를 달리 사용시에 2 단계(77b, 78b, 77, 78)로 이루어진다. 한편, 게이트 끝단(74)을 드러내는 컨택홀(74)을 형성하는 단계는 게이트 절연막(30)과 보호막(70)에 형성된 질화 규소 절연층(32, 72) 및 산화 금속 절연층(31, 71)에서 각각 식각 기체를 달리 사용시에 4단계(74b, 74c, 74d, 74)로 이루어진다.As shown in FIGS. 5B to 5E, the forming of the contact holes 77 and 78 exposing the
이어서, 마지막으로 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, ITO막을 증착하고 사진 식각하여 컨택홀(77)을 통하여 드레인 전극(66)과 연결되는 화소 전극(82)과 컨택홀(74, 78)을 통하여 게이트 끝단(24) 및 데이터 끝단(68)과 각각 연결되는 보조 게이트 끝단(84) 및 보조 데이터 끝단(88)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
이상, 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. 이에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.In the above, the manufacturing method of the thin film transistor substrate for forming the semiconductor layer and the data wiring by the photolithography process using different masks has been described. However, the thin film transistor substrate for forming the semiconductor layer and the data wiring by the photolithography process using one photosensitive film pattern. The same applies to the manufacturing method of. This will be described in detail with reference to the drawings.
먼저, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 단위 화소 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, a unit pixel structure of a thin film transistor substrate according to another exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 6A and 6B.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 6b는 도 6a의 B - B' 선을 따라 절단한 단면도이다.6A is a layout view of a thin film transistor substrate according to another exemplary embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 6A.
먼저, 본 발명의 일 실시예에서와 동일하게 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 포함 한다. 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. First, a plurality of gate wires for transmitting a gate signal are formed on the insulating
게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)은 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 도전층(222, 242, 262, 272)및 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)을 포함한다. 여기서 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 도전층(222, 242, 262, 272)및 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)의 구조 및 기능은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에서 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)의 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 도전층(222, 242, 262, 272)및 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)의 구조 및 기능이 동일하게 적용된다.The gate wirings 22, 24, 26, 27, and 28 include lower
기판(10), 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28) 위에는 게이트 절연막(30)이 형성되고, 게이트 절연막(30)은 산화 금속 절연층(31) 및 질화 규소 절연층(32)을 포함한다. 여기서 산화 금속 절연층(31) 및 질화 규소 절연층(32)의 구조, 기능 및 성분은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에서 게이트 절연막(30)의 산화 금속 절연층(31)과 질화 규소 절연층(32)의 구조, 기능 및 성분이 동일하게 적용된다.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, 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 하부 도전성 산화막(621, 651, 661, 671, 681), 도전층(622, 652, 662, 672, 682) 및 상부 도전성 산화막(623, 653, 663, 673, 683)을 포함한다. 여기서 하부 도전성 산화막(621, 651, 661, 671, 681), 도전층(622, 652, 662, 672, 682) 및 상부 도전성 산화막(623, 653, 663, 673, 683)의 구조 및 기능은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에서 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 하부 도전성 산화막(621, 651, 661, 671, 681), 도전층(622, 652, 662, 672, 682) 및 상부 도전성 산화막(623, 653, 663, 673, 683)의 구조 및 기능이 동일하게 적용된다.The data lines 62, 65, 66, 67, and 68 may include the lower
소스 전극(65)은 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩되고, 드레인 전극(66)은 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 대향하며 반도체층(40)과 적어도 일부분이 중첩된다. 여기서, 저항성 접촉층(55, 56)은 그 하부의 반도체층(40)과, 그 상부의 소스 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
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 채널부를 제외하면 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68) 및 저항성 접촉층(52, 55, 56, 58)과 동일한 모양을 하고 있다. 즉, 박막 트랜지스터의 채널부에서 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 채널을 생성한다. Meanwhile, the
데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68) 및 이들이 가리지 않는 반도체 패턴(44) 상부에는 보호막(70)이 형성되어 있다. The
보호막(70)은 산화 금속 절연층(71) 및 질화 규소 절연층(72)을 포함한다. The
여기서 산화 금속 절연층(71) 및 질화 규소 절연층(72)의 구조, 기능 및 성분은 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판에서 보호막(70)의 산화 금속 절연층(71)과 질화 규소 절연층(72) 구조, 기능 및 성분이 동일하게 적용된다.Herein, structures, functions, and components of the metal
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 ITO로 이루어져 있다.In addition, an
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 6a 및 도 6b와 도 7a 내지 도 15e를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A and 6B and FIGS. 7A to 15E.
먼저, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(10) 위에 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 은(Ag) 또는 은 (Ag) 합금으로 이루어진 도전층((222, 242, 262, 272) 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)을 적층한다. 이어서 하부 도전성 산화막(221, 241, 261, 271), 도전층((222, 242, 262, 272) 및 상부 도전성 산화막(223, 243, 263, 273)은 사진 식 각되어 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)을 형성한다.First, as shown in FIGS. 7A and 7B, a conductive layer (222, 242) made of a lower
이와 같은 게이트 배선(22, 24, 26, 27, 28)을 형성하는 방법으로는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서의 게이트 배선을 형성하는 방법이 적용된다. As a method of forming the gate wirings 22, 24, 26, 27, and 28, the method of forming the gate wirings in the method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment described above is applied.
이로써 도 7a 및 도 7b에 나타낸 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.Thus, as shown in FIGS. 7A and 7B, gate wirings 22, 24, and 26 including the
이어서, 도 8에 나타낸 바와 같이 산화 금속 절연층(31) 및 질화 규소 절연층(32)을 포함하는 게이트 절연막(30)을 적층한다. 이와 같은 산화 금속 절연층(31) 및 질화 규소 절연층(32)을 형성하는 방법으로는 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서의 게이트 절연막의 산화 금속 절연층 및 질화 규소 절연층을 형성하는 방법이 적용된다. Next, as shown in FIG. 8, the
이어서, 진성 비정질 규소층(40) 및 도핑된 비정질 규소층(50)을 예컨대, 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 1,500Å 내지 5,000Å, 500Å 내지 2,000Å, 300Å 내지 600Å의 두께로 연속 증착한다. 이이서, 도핑된 비정질 규소층(50)위에 스퍼터링 방법 등의 방법으로 하부 도전성 산화막(601), 은(Ag) 또는 은 (Ag) 합금으로 이루어진 도전층(602) 및 산화 인듐(In2O3)을 포함하는 상부 도전성 산화막(603)을 순차적으로 적층한다. Subsequently, the intrinsic
이어서, 상부 도전성 산화막(603)의 상부는 감광막(110)을 도포한다.Subsequently, an upper portion of the upper
이어서, 도 9a 및 도 9b을 참조하면, 마스크를 통하여 감광막(110)에 빛을 조사한 후 현상하여, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 감광막 패턴(112, 114)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(112, 114) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부, 즉 소스 전극(65)과 드레인 전극(66) 사이에 위치한 제 1 부분(114)은 데이터 배선부, 즉 데이터 배선이 형성될 부분에 위치한 제 2 부분(112)보다 두께가 작게 되도록 하며, 채널부와 데이터 배선부를 제외한 기타 부분의 감광막은 모두 제거한다. 이때, 채널부에 남아 있는 감광막(114)의 두께와 데이터 배선부에 남아 있는 감광막(112)의 두께의 비는 후에 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 제 1 부분(114)의 두께를 제 2 부분(112)의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 4,000Å 이하인 것이 좋다.Next, referring to FIGS. 9A and 9B, the
이와 같이, 위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있으며, 빛 투과량을 조절하기 위하여 주로 슬릿(slit)이나 격자 형태의 패턴을 형성하거나 반투명막을 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 slit or lattice-shaped pattern is used or a translucent film is used.
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. 이어 감광막을 현상 하면, 고분자 분자들이 분해되지 않은 부분만이 남고, 빛이 적게 조사된 중앙 부분에는 빛에 전혀 조사되지 않은 부분보다 얇은 두께의 감광막이 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 at a portion where the light is not irradiated at a portion less irradiated with light. 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, 감광성 패턴(114) 및 그 하부의 하부 도전성 산화막(601), 도전층(602) 및 상부 도전성 산화막(603)에 대한 식각을 진행한다. 본 식각 공정은 도 4a 및 도 4b의 실시예에서의 데이터 배선 식각 공정과 실질적으로 동일하다.Subsequently, etching is performed on the
이렇게 하면, 도 10에 나타난 것처럼, 채널부 및 데이터 배선부의 도전층 패턴(62, 64, 67, 68)만이 남고 채널부 및 데이터 배선부를 제외한 기타 부분의 하부 도전성 산화막(621, 641, 671, 681), 도전층(622, 642, 672, 682) 및 상부 도전성 산화막(623, 643, 673, 683)은 모두 제거되어 그 하부의 도핑된 비정질 규소층(50)이 드러난다. 이때 남은 도전층 패턴(62, 64, 67, 68)은 소스 및 드레인 전극(65, 66)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)의 형태와 동일하다.In this way, as shown in FIG. 10, only the
이어서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 채널부와 데이터 배선부를 제외한 기타 부분의 노출된 도핑된 비정질 규소층(50) 및 그 하부의 진성 비정질 규소층(40)을 감광막의 제1 부분(114)과 함께 건식 식각 방법으로 동시에 제거한다. 이때의 식각은 감광막 패턴(112, 114)과 도핑된 비정질 규소층(50) 및 진성 비정질 규소층(40) 이 동시에 식각되며 게이트 절연막(30)은 식각되지 않는 조건하에서 행하여야 하며, 특히 감광막 패턴(112, 114)과 진성 비정질 규소층(40)에 대한 식각비가 거의 동일한 조건으로 식각하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SF6과 HCl의 혼합 기체나, SF6과 O2의 혼합 기체를 사용하면 거의 동일한 두께로 두 막을 식각할 수 있다. 감광막 패턴(112, 114)과 진성 비정질 규소층(40)에 대한 식각비가 동일한 경우 제1 부분(114)의 두께는 진성 비정질 규소층(40)과 도핑된 비정질 규소층 (50)의 두께를 합한 것과 같거나 그보다 작아야 한다. 이렇게 하면, 도 15에 도시된 바와 같이, 채널부의 제1 부분(114)이 제거되어 소스/드레인용 삼중막 패턴(64)이 드러나고, 기타 부분의 도핑된 비정질 규소층(50) 및 진성 비정질 규소층(40)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(30)이 드러난다. 한편, 데이터 배선부의 제2 부분(112) 역시 식각되므로 두께가 얇아진다. Then, as shown in FIG. 11, the exposed doped
이어서, 애싱(ashing)을 통하여 채널부의 소스/드레인용 패턴(64) 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.Subsequently, ashing removes the photoresist residue remaining on the surface of the source / drain pattern 64 of the channel portion.
이어서, 도 12에 나타난 바와 같이, 채널부의 도전층 패턴(64)을 식각하여 제거한다. 식각 공정은 식각액을 사용하는 습식 식각으로 진행된다.Next, as shown in FIG. 12, the conductive layer pattern 64 of the channel portion is etched and removed. The etching process is a wet etching using an etchant.
계속해서, 도핑된 비정질 규소로 이루어진 저항성 접촉층(50)을 식각한다. 이때 건식 식각이 사용될 수 있다. 식각 기체의 예로는 CF4와 HCl의 혼합 기체나 CF4와 O2의 혼합 기체를 들 수 있으며, CF4와 O2를 사용하면 균일한 두께로 진성 비정질 규소로 이루어진 반도체 패턴(44)을 남길 수 있다. 이때, 반도체 패턴(44)의 일부가 제거되어 두께가 작아질 수도 있으며 감광막 패턴의 제 2 부분(112)도 어느 정도의 두께로 식각될 수 있다. 이때의 식각은 게이트 절연막(30)이 식각되지 않는 조건으로 행하여야 하며, 제 2 부분(112)이 식각되어 그 하부의 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)이 드러나는 일이 없도록 감광막 패턴이 두꺼운 것이 바람직함은 물론이다.Subsequently, 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 13에 나타낸 바와 같이 데이터 배선부에 남아 있는 감광막 제 2 부분(112)을 제거한다. Subsequently, as shown in FIG. 13, the photosensitive film
이어서, 도 14에 나타낸 바와 같이 산화 금속 절연층(71) 및 질화 규소 절연층(72)을 적층하여 보호막(70)을 형성한다. 이와 같은 산화 금속 절연층(71) 및 질화 규소 절연층(72)을 형성하는 방법으로는 앞에서 기재된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서의 보호막의 산화 금속 절연층 및 질화 규소 절연층을 형성하는 방법이 적용된다. Subsequently, the
이어서, 도 15a 내지 15e에 도시한 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. Subsequently, as shown in FIGS. 15A to 15E, the
이때, 식각 공정은 게이트 절연막(30)과 보호막(70)에 대하여 건식 식각으로 진행한다. 그러나 건식 식각시 사용하는 식각 기체는 산화 금속 절연층(31, 71)과 질화 규소 절연층(32, 72)의 식각에서 다를 수 있다. 이와 같은 식각 공정으로는 앞에서 기재된 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서의 식각 공정이 적용된다. In this case, the etching process is performed by dry etching on the
도 15b 내지 도 15e에 도시된 바와 같이, 컨택홀(74, 78, 78)을 형성하는 단계는 식각 기체를 달리 사용시에 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서의 단계가 적용된다. As shown in FIGS. 15B to 15E, the forming of the contact holes 74, 78, and 78 may be performed by a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention when using an etching gas. do.
마지막으로, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 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.6A and 6B, an auxiliary gate connected to 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.
이러한 본 발명의 다른 실시예에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 효과뿐만 아니라 데이터 배선(62, 65, 66, 67, 68)과 그 하부의 저항성 접촉층(52, 55, 56, 58) 및 반도체 패턴(42, 48)을 하나의 마스크를 이용하여 형성하고 이 과정에서 소스 전극(65)과 드레인 전극(66)을 분리함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the data wirings 62, 65, 66, 67, and 68 and the ohmic contact layers 52, 55, 56, and 58 and the semiconductors as well as the effects according to the embodiment of the present invention may be used. The manufacturing process may be simplified by forming the
본 발명의 실시예에서는 게이트 배선과 데이터 배선이 하부 도전성 산화막, 도전층 및 상부 도전성 산화막으로 이루어지는 삼중막으로 형성된 예를 들어 설명 하였지만, 게이트선 및 데이터선 중 어느 하나만 삼중막으로 형성된 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 또한, 상기 게이트 배선 및 데이터 배선에 대하여 하부 도전성 산화막, 도전층 및 상부 도전성 산화막으로 이루어지는 삼중막의 예를 들었지만, 상기 도전성 산화막은 도전층의 상부 및 하부 중 어느 하나에만 형성된 다중막일 수도 있다.In the exemplary embodiment of the present invention, the gate wiring and the data wiring have been described as an example in which the triplet film is formed of the lower conductive oxide film, the conductive layer, and the upper conductive oxide film. Applicable In addition, although the example of the triple film which consists of a lower conductive oxide film, a conductive layer, and an upper conductive oxide film was mentioned with respect to the said gate wiring and a data wiring, the said conductive oxide film may be a multilayer film formed only in any one of the upper part and the lower part of a conductive layer.
또한, 본 발명의 실시예에서는 데이터 배선의 삼중막으로 도전층을 은(Ag) 또는 은(Ag) 합금으로, 하부 도전성 산화막과 상부 도전성 산화막을 ITO 또는 IZO로 사용한 예를 들어 설명하였다. 그러나, 하부 도전성 산화막이 저항성 접촉층과 접촉 저항을 줄이기 위하여, 도전층을 알루미늄(Al)으로, 상, 하부 도전성 산화막을 몰리브덴(Mo)으로 할 수도 있다. 이때, 보호막의 산화 금속 절연층은 형성되지 않는다.In the embodiment of the present invention, an example in which the conductive layer is made of silver (Ag) or silver (Ag) alloy as the triple layer of the data wiring, and the lower conductive oxide film and the upper conductive oxide film are used as ITO or IZO has been described. However, in order for the lower conductive oxide film to reduce contact resistance with the ohmic contact layer, the conductive layer may be made of aluminum (Al), and the upper and lower conductive oxide films may be made of molybdenum (Mo). At this time, the metal oxide insulating layer of the protective film is not formed.
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.
상기한 바와 같은 본 발명의 박막 트랜지스터 기판 및 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the method of manufacturing the thin film transistor substrate and the thin film transistor substrate of the present invention as described above has the following effects.
첫째, 도전성 산화막인 ITO 또는 IZO 상부에 산화 티타늄(TiO2)을 형성하여 후속 공정에서 발생되는 수소 라디칼과 반응이 일어나지 않으므로 ITO 또는 IZO의 환원을 방지할 수 있다. First, since titanium oxide (TiO 2) is formed on the conductive oxide film ITO or IZO, reaction with hydrogen radicals generated in a subsequent process does not occur, thereby reducing the reduction of ITO or IZO.
둘째, 도전성 산화막인 ITO 또는 IZO 상부에 산화 티타늄(TiO2)이 후속 공정에서 ITO 또는 IZO의 환원을 방지함으로써 은(Ag) 배선의 단선을 방지할 수 있다.Second, titanium oxide (TiO 2) on the conductive oxide film ITO or IZO is prevented from reducing ITO or IZO in a subsequent process, thereby preventing disconnection of silver (Ag) wiring.
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