KR100233151B1 - 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 평판 표시 장치에서 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 박막 트랜지스터가 기판의 제조 방법에서는 건식 식각 방법을 이용하여 금속막과 비정질 실리콘층을 동시에 연속하여 식각함으로써 복잡한 공정을 줄일 수 있으며, 85° 이하의 범위에서 테이퍼 가공을 할 수 있고, 게이트선 및 데이터선의 폭을 적절하게 조절할 수 있으므로 단선을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 평판 표시 장치에서 스위칭 소장인 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치는, 박막 트랜지스터 및 화소 전극이 형성되어 있는 다수의 화소 단위가 행렬의 형태로 형성되어 있으며, 게이트 라인 및 데이터 라인이 각각 화소 행과 화소 열을 따라 형성되어 있는 박막 트랜지스터 기판과 공통 전극이 형성되어 있는 컬러 필터 기판, 그리고 그 사이에 봉입되어 있는 액정 물질을 포함하고 있다.
이러한 액정 표시 장치에 있어서, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴 합금(Mo alloy) 등과 같은 저저항을 가지는 물질들로 게이트선과 데이터선을 형성하는 데 사용되고 있다.
또한, 액정 표시 장치에서 사용되는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터의 게이트, 드레인 및 소스 전극용 재료로 많이 연구되고 있으며, 일부는 실제로 적용되고 있다.
그러나, 구리와 같은 물질은 유리 기판과 절연막 사이에 응착력(adhesion)이 취약하고 건식 식각(dry etch)이 매우 어려우며, 알루미늄과 마찬가지로 대기 중에 쉽게 산화되는 문제점을 가지고 있다. 특히, 구리의 두께가 증가함에 따라 습식 식각(wet etch)시 테이퍼(taper) 식각에 문제가 있으므로 신호선이나 전극으로 사용하기에는 어렵다. 몰리브덴, 몰리브덴 합금은 또는 크롬 등은 낮은 비저항을 가지는 동시에 표시 장치의 공정 조건에서도 단선될 가능성을 줄일 수 있으므로 패드용 물질로서 적합하다. 그러나 몰리브덴은 습식 식각을 하는 경우에는 신규 화학 물질의 개발이 없이는 완만한 경사를 가지는 테이퍼 가공, 표면의 균일성, 식각비, 식각 선택비 등의 공정 조건을 곤란한다.
또한, 최근의 액정 표시 장치의 제조 방법에서 공정 수를 줄이기 위한 방법이 개발되고 있으며, 박막 트랜지스터 기판을 4매 마스크를 이용하여 제조하는 방법이 개발되고 있다.
이때, 4매 마스크를 이용하는 박막 트랜지스터 기판이 제조 방법에서는 반도체층을 형성하기 위한 비정질 실리콘층을 식각할 때 동시에 금속층을 식각하는 공정이 필요하며, 반도체층의 채널부를 형성하기 위해 비정질 실리콘층을 식각할 때 동시에 금속층의 중앙부를 식각하여 소스/드레인 전극을 형성하는 공정이 요구된다.
그러나 소스/드레인 전극을 반도체층을 형성하는 공정과 반도체층의 채널부를 형성하는 공정에서 금속막과 비정질 실리콘층을 동시에 식각할 때, 물성이 다른 두층을 동시에 식각하는 경우에는 언더 컷(under cut)이 발생하므로 습식 식각과 건식 식각을 차례로 실시해야 번거로움이 있다. 그리고, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 금속층을 형성하고 비정지리 실리콘층과 금속층을 동시에 습식 식각으로 패터닝하는 경우에는 완만한 경사를 가지는 테이퍼 가공이 어려우므로 보완적인 공정이 요구된다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 4매 마스크 공정을 적용함에 있어서 복합한 공정을 줄이는 동시에 완만한 경사면을 가지는 테이퍼 가공을 제공하는 데 있다.
제1도는 일반적인 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 평면도이다.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.
이러한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 비정질 실리콘층과 오믹 콘택층 등을 반도체층으로 형성하는 공정과 금속층으로 소스/드레인 전극을 형성하는 공정에서 상기 금속층과 반도체층을 연속하여 동시에 건식 식각방법으로 패터닝한다.
여기서, 건식 식각에 사용되는 가스는 SF6/O2/Ar 또는 Cl2/O2/Ar 등의 혼합 가스를 이용한다.
이러한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 견식 식각 방법을 통하여 비정질 실리콘층과 금속층을 동시에 식각하면 완만한 경사면을 가지는 테이퍼 가공을 할 수 있고, 테이퍼 각도를 85°이하의 범위에서 형성할 수 있다. 또한, 공정 조건에서 언더 컷이 발생하지 않도록 조절할 수 있고, 단선을 방지하기 위해 배선의 폭을 조절할 수 있으며, 식각액과 소스/드레인 전극을 형성하는 물질의 특성을 특별히 고려하지 않아도 된다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.
제1도는 일반적인 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 평면도이다.
제1도는 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 평면도로서, 기판(10)의 상부에 화소부를 정의하는 게이트선(20)과 데이터선(60)이 서로 교차하면서 형성되어 있고 화소부에는 화소 전극(80)이 형성되어 있다. 게이트선(20)과 데이터선(60)이 교차하는 부분에는 TFT부가 있으며, TFT부에는 게이트 전극(21), 소스 전극(62) 및 드레인 전극(61)으로 이루어진 박막 트랜지스터가 형성되어 있다. 그리고 데이터선(60)의 한쪽에는 외부로부터 데이터 신호가 전달되는 경로인 데이트 패드부가 있고, 데이터 패드부에는 데이터 패드(63)가 형성되어 있고, 게이트선(20)의 한쪽에는 주사 신호가 전달되는 경로인 게이트 패드부가 있고, 게이트 패드부에는 게이트 패드(22)가 형성되어 있다.
제2도는 제1도에서 A-A 부분을 도시한 단면도로서, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 도면이다.
제2(a)도에 도시된 바와 같이, 기판(10) 위에 저저항 특성을 가지는 금속 물질을 증착하고 제1마스크를 이용하여 사진 식각하여 게이트 전극(21), 게이트선(20) 및 게이트 패드(22)를 형성한다 (제2도 참조).
제2(b)도에 도시한 바와 같이, 산화막 또는 질화막으로 이루어진 게이트 절연막(30), 비정질 실리콘층, 콘택층으로서 고농도 N형의 외인성 비정질 실리콘층 및 소스/드레인 전극으로서 금속막을 차례로 적층한다. 다음, 제2마스크를 이용하여 포토레지스트로 사진 공정을 실시하고 남겨진 포토레지스트를 마스크로 하여 금속막, 외인성 비정질 실리콘층 및 비정질 실리콘층을 건식 식각 방법을 이용하여 동시에 연속하여 식각하여 금속막(600), 반도체층(40) 및 콘택층(50)을 형성한다. 이때, 데이터 패드(63) 및 데이터 선(60)도 비정질 실리콘층과 동일한 패턴으로 동시에 형성한다 (제2도 참조).
다음, 제2(c)도에서 보는 바와 같이, 투명 도전 물질인 ITO를 적층한 후 제3마스크를 이용하여 포토레지스터로 사진 공정을 실시하고 남겨진 포토레지스트를 마스크로 하여, ITO막의 일부를 식각하여 화소 전극(80)을 형성한다. 이때, 금속막(600)의 중앙부 및 게이트 패드(22)의 상부에 형성된 ITO막을 동시에 제거한다. 그리고 일부가 화소 전극(80)인 ITO막을 마스크로 하여 금속막(60) 및 콘택층(50)의 중앙부를 건식 식각 방법으로 식각하여 소스/드레인 전극(61, 62)을 형성하고, 반도체층(40)의 중앙부가 노출되도록 한다 (제2도 참조).
여기서, 소스/드레인 전극(61, 52) 및 데이터선(60)의 재료는 저저항을 가지는 동시에 비정질 실리콘층과 동시에 식각이 가능한 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 타이타늄, 탄탈륨, 통스텐 크롬으로 사용할 수 있으며, 이중막으로 형성하는 경우에는 알루미늄과 알루미늄 합금을 추가할 수 있다.
그리고 건식 식각에 사용되는 가스는 SF6/O2/Ar 또는 Cl2/O2/Ar를 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 건식 식각으로 소스/드레인 전극(61, 62) 및 데이터선(60)을 형성하는 경우에는 테이퍼 각도를 85°미만으로 형성하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 제2(d)도에 도시한 바와 같이, 기판(10) 상부에 질화막 또는 산화막을 적층하여 보호막(70)을 형성한다. 이때, 게이트 패드(22) 및 데이터 패드(63)의 상부는 제4마스크를 이용하여 게이트 절연막(30) 및 보호막(70)을 동시에 제거한다 (제2도 참조).
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 투명한 절연 기판(10) 상부에 게이트 전극(20) 형성되어 있다. 그 위에 게이트 패드(22)의 상부에 개구부를 가지는 게이트 절연막(30)이 기판(10)을 덮고 있으며, 게이트 전극(21)에 대응하는 게이트 절연막(30)의 상부에는 반도체층(40), 콘택층(50) 및 소스/드레인 전극(61, 62)이 동일한 폭으로 형성되어 있다. 또한, 기판(10)의 상부에는 게이트 전극(21)의 상부에 개구부를 가지는 화소 전극(80)이 형성되어 있으며, 게이트 패드(22) 및 데이터 패드(63)의 상부에 개구부를 가지는 보호막(70)이 형성되어 있다.
따라서 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 건식 식각 방법을 이용하여 금속막과 비정질 실리콘층을 동시에 연속하여 식각함으로써 복잡한 공정을 줄일 수 있으며, 85°이하의 범위에서 테이퍼 가공을 할 수 있고, 게이트선 및 데이터선의 폭을 적절하게 조절할 수 있으므로 단선을 방지할 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 기판 위에 금속막을 적층하고, 상기 금속막을 제1마스크로 패터닝하여 게이트선, 게이트 패드 및 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 기판 위에 게이트 절연막, 비정질 실리콘층, 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층 및 금속막을 차례로 적층하는 단계, 제2마스크를 이용하여 상기 비정질 실리콘층, 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층 및 금속막의 일부를 건식 식각 방법을 이용하여 연속하여 동시에 식각하는 단계, 상기 기판 상부에 투명 도전막을 증착하고 제3마스크를 이용하여 상기 금속막의 상부에 개구부를 가지는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극을 마스크로 하여 상기 고농도 비정질 실리콘층 및 금속막을 연속으로 동시에 식각하여 콘택층 및 소스/드레인 전극, 데이터 패드 및 데이터선을 형성하는 단계, 상기 기판 상부에 보호막을 형성한 후에 제4마스크를 이용하여 상기 게이트 패드 상부에 상기 게이트 절연막과 상기 보호막을 사진 식각하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
- 제1항에서, 상기 건식 식각 방법은 SF6/O2/Ar로 이루어진 가스를 이용하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 금속막은 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 타이타늄, 탄탈륨, 텅스텐 또는 크롬으로 형성하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 제3항에서 상기 금속막과 상기 비정질 실리콘층은 동일한 패턴으로 형성하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
- 제4항에서, 상기 소스/드레인 전극 및 데이터선의 테이퍼 각도는 85°이하로 형성하는 박막 트랜지스터의 제조 방법.
- 기판 위에 금속막을 적층하고, 상기 금속막을 제1마스크로 패터닝하여 게이트선, 게이트 패드 및 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 기판 위에 게이트 절연막, 비정질 실리콘층, 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층 및 금속막을 차례로 적층하는 단계, 제2마스크를 이용하여 상기 비정질 실리콘층, 고농도 불순물로 도핑된 비정질 실리콘층 및 금속막의 일부를 건식 식각 방법을 이용하여 연속하여 동시에 식각하는 단계, 상기 기판 상부에 투명 도전막을 증착하고 제3마스크를 이용하여 상기 금속막의 상부에 개구부를 가지는 화소 전극을 형성하는 단계, 상기 화소 전극을 마스크로 하여 상기 고농도 비정질 실리콘층 및 금속막을 연속으로 동시에 건식 식각 방법으로 식각하여 콘택층 및 소스/드레인 전극, 데이터 패드 및 데이터선을 형성하는 단계, 상기 기판 상부에 보호막을 형성한 후에 제4마스크를 이용하여 상기 게이트 패드 상부에 상기 게이트 절연막과 상기 보호막을 사진 식각하는 단계를 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
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