KR20060064262A - Wiring for display device, thin film transistor array panel comprising the wiring and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
알루미늄 합금(Al-alloy)으로 이루어진 제1 금속층 및 순수 알루미늄(pure-Al)으로 이루어지는 제2 금속층을 포함하는 표시 장치용 배선과, 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 알루미늄 합금으로 이루어지는 제1 금속층 및 순수 알루미늄으로 이루어지는 제2 금속층을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 형성되어 있으며 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 소정 간격으로 마주하고 있는 드레인 전극, 및 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법을 제공한다.A display device wiring comprising a first metal layer made of aluminum alloy (Al-alloy) and a second metal layer made of pure aluminum (Al-alloy), a substrate, a first metal layer formed on the substrate and made of aluminum alloy; A gate line including a second metal layer made of pure aluminum, a gate insulating film formed on the gate line, a semiconductor layer formed in a predetermined region on the gate insulating film, and formed on the gate insulating film and the semiconductor layer, A thin film transistor array panel including a data line, a drain electrode facing the source electrode at a predetermined interval, and a pixel electrode connected to the drain electrode, and a method of manufacturing the same.
배선, 저저항, 알루미늄, 힐록, 알루미늄 합금Wiring, low resistance, aluminum, hillock, aluminum alloy
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 1 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II' 선에 따라 자른 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 1 taken along line II-II ',
도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a는 도 1 및 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 일실시예에 따라 제조하는 방법을 순차적으로 보여주는 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 3A, 4A, 5A, and 6A are layout views of a thin film transistor array panel sequentially showing a method of manufacturing the thin film transistor array panel illustrated in FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention.
도 3b는 도 3a의 IIIb-IIIb'선에 따라 자른 단면도이고, 3B is a cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb 'of FIG. 3A,
도 4b는 도 4a의 IVb-IVb'선에 따라 자른 단면도이고, 4B is a cross-sectional view taken along the line IVb-IVb ′ of FIG. 4A;
도 5b는 도 5a의 Vb-Vb'선에 따라 자른 단면도이고, 5B is a cross-sectional view taken along the line Vb-Vb ′ of FIG. 5A;
도 6b는 도 6a의 VIb-VIb'선에 따라 자른 단면도이고,FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VIb-VIb ′ of FIG. 6A;
도 7의 (a)는 기존의 방법에 따른 경우 게이트선에 발생한 힐록(hillock)을 보여주는 사진이고, (b)(c)(d)는 본 발명에 따른 경우 힐록이 현저하게 개선된 효과를 보여주는 사진이다. Figure 7 (a) is a picture showing the heel lock (hillock) occurred in the gate line in the case of the conventional method, (b) (c) (d) shows a remarkably improved effect of the heel lock in accordance with the present invention It is a photograph.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
110:절연 기판 121:게이트선 110: insulated substrate 121: gate line
124:게이트 전극 135:덮개층 124: gate electrode 135: cover layer
140: 게이트 절연막 150: 진성 비정질 규소층140: gate insulating film 150: intrinsic amorphous silicon layer
160: 불순물 비정질 규소층 171: 데이터선160: impurity amorphous silicon layer 171: data line
173: 소스 전극 175: 드레인 전극173: source electrode 175: drain electrode
177: 유지 축전기용 도전체 180: 보호막177: conductor for holding capacitor 180: protective film
181, 182, 185, 187, 189: 접촉구 190: 화소 전극181, 182, 185, 187, 189: contact hole 190: pixel electrode
본 발명은 표시 장치용 배선, 상기 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
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 액정층의 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 is applied to rearrange the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer to control the amount of light transmitted.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 것이다. 이 중에서도, 한 표시판에는 복수의 화소 전극 이 행렬의 형태로 배열되어 있고 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조의 형태가 주류이다. 이러한 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선을 표시판에 각각 형성한다. 상기 박막 트랜지스터는 게이트선을 통하여 전달되는 주사 신호에 따라 데이터선을 통하여 전달되는 화상 신호를 화소 전극에 전달 또는 차단하는 스위칭 소자로서의 역할을 한다. 이러한 박막 트랜지스터는, 자발광소자인 능동형 유기 발광 표시 소자(AM-OLED)에서도 각 발광 소자를 개별적으로 제어하는 스위칭 소자로서 역할을 한다.Among the liquid crystal display devices, a field generating electrode is provided in each of two display panels. Among these, the main structure is a structure in which a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix form on one display panel, and one common electrode covers the entire surface of the display panel on another display panel. The display of an image in such a liquid crystal display is performed by applying a separate voltage to each pixel electrode. To this end, a thin film transistor, which is a three-terminal element for switching a voltage applied to a pixel electrode, is connected to each pixel electrode, and a gate line for transmitting a signal for controlling the thin film transistor and a data line for transferring a voltage to be applied to the pixel electrode are provided. It is formed in each display panel. The thin film transistor serves as a switching element that transfers or blocks an image signal transmitted through a data line to a pixel electrode according to a scan signal transmitted through a gate line. Such a thin film transistor also serves as a switching element for individually controlling each light emitting element in an active organic light emitting diode (AM-OLED) which is a self-luminous element.
이러한 박막 트랜지스터에서, 게이트 전극을 포함하는 게이트선, 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 드레인 전극 등의 재료로서 크롬(Cr)이 주로 이용되었다.In such a thin film transistor, chromium (Cr) is mainly used as a material for a gate line including a gate electrode, a data line including a source electrode, and a drain electrode.
그러나, 표시 장치의 면적이 점점 대형화되는 추세에 따라 게이트선 및 데이터선의 길이가 점점 길어지게 되고 이에 따라 낮은 비저항을 가지는 재료로 상기 배선을 형성할 필요가 있다. 그런데, 크롬은 높은 비저항을 가지기 때문에 대면적 액정 표시 장치에서 사용하기에는 한계가 있다.However, as the area of the display device becomes larger and larger, the lengths of the gate lines and the data lines become longer, and thus the wirings need to be formed of a material having a low specific resistance. However, since chromium has a high specific resistance, there is a limit to use in a large area liquid crystal display.
따라서, 상기 문제점을 극복하기 위하여 낮은 비저항을 가지는 알루미늄(Al)이 대면적 액정 표시 장치에 적용하기에 적합한 금속으로 알려져 있지만, 알루미늄(Al)으로 배선을 형성하는 경우 힐록(hillock) 현상이 발생하기 때문에 실제 공정에 적용하기에는 한계가 있다. Therefore, in order to overcome the above problem, although aluminum (Al) having a low specific resistance is known as a suitable metal to be applied to a large area liquid crystal display device, a hillock phenomenon occurs when wiring is formed of aluminum (Al). Because of this, there is a limit to apply in actual process.
따라서, 본 발명은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 저저항성을 그대로 유지하면서도 힐록 현상을 방지할 수 있는 표시 장치용 배선, 상기 배선을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and provides a display device wiring, a thin film transistor array panel including the wiring, and a method of manufacturing the same, which can prevent the hillock phenomenon while maintaining low resistance.
본 발명에 따른 표시 장치용 배선은, 알루미늄 합금(Al-alloy)으로 이루어지는 제1 금속층 및 순수 알루미늄(pure-Al)으로 이루어지는 제2 금속층을 포함한다.The wiring for a display device according to the present invention includes a first metal layer made of aluminum alloy (Al-alloy) and a second metal layer made of pure aluminum (pure-Al).
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판은, 기판, 상기 기판 위에 형성되어 있으며 알루미늄 합금(Al-alloy)으로 이루어지는 제1 금속층 및 순수 알루미늄(pure-Al)으로 이루어지는 제2 금속층을 포함하는 게이트선, 상기 게이트선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위의 소정 영역에 형성되어 있는 반도체층, 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 형성되어 있으며 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 소정 간격으로 마주하고 있는 드레인 전극, 및 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 포함한다.In addition, the thin film transistor array panel according to the present invention includes a substrate, a gate line formed on the substrate and including a first metal layer made of aluminum alloy (Al-alloy) and a second metal layer made of pure aluminum (pure-Al), A gate insulating film formed on the gate line, a semiconductor layer formed on a predetermined region on the gate insulating film, a data line formed on the gate insulating film and the semiconductor layer and including a source electrode and facing the source electrode at predetermined intervals; And a pixel electrode connected to the drain electrode.
또한, 상기 제1 금속층은 알루미늄(Al) 및 네오디뮴(Nd)을 포함하는 알루미늄 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the first metal layer is preferably made of an aluminum alloy containing aluminum (Al) and neodymium (Nd).
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법은, 기판 위에 알루미늄 합금(Al-alloy)으로 이루어지는 제1 금속층 및 순수 알루미늄(pure Al)으로 이루어지는 제2 금속층을 포함하는 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막 및 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 및 반도체층 위에 소스 전극을 포함하는 데이터선 및 상기 소스 전극과 소정 간격을 두고 마주하고 있는 드레인 전극을 형성하는 단계, 및 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the method of manufacturing a thin film transistor array panel according to the present invention may include forming a gate line including a first metal layer made of aluminum alloy and a second metal layer made of pure aluminum on a substrate; Sequentially forming a gate insulating film and a semiconductor layer on the gate line, forming a data line including a source electrode and a drain electrode facing the source electrode at a predetermined interval on the gate insulating film and the semiconductor layer, and Forming a pixel electrode connected to the drain electrode.
또한, 상기 게이트 절연막 및 반도체층을 형성하는 단계는 200 내지 300도의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.In addition, the forming of the gate insulating film and the semiconductor layer is preferably performed at a temperature of 200 to 300 degrees.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right over" but also when there is another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II' 선에 따라 자른 단면도이다. 1 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of the thin film transistor array panel of FIG. 1.
도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다. 또한 각 게이트선(121)의 다른 일부는 아래 방향으로 돌출하여 복수의 확장부(expansion)(127)를 이룬다.As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
상기 게이트선(121)은 알루미늄 합금(Al-alloy)으로 이루어지는 하부 금속층(124p, 127p, 129p)과, 상기 하부 금속층(124p, 127p, 129p) 상부에 형성된 것으로 순수 알루미늄(pure Al)으로 이루어진 금속층(124q, 127q, 129q)(이하, '순수 알루미늄층'이라 함)으로 형성되어 있다. 상기 순수 알루미늄층(124q, 127q, 129q)은 낮은 비저항을 유지하는 역할을 하며, 상기 하부 금속층(124p, 127p, 129p)은 상기 순수 알루미늄층(124q, 127q, 129q) 하부에 형성되어 게이트선(121)에 힐록(hillock)의 발생을 방지하는 역할을 한다. The
일반적으로 알루미늄(Al)은 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo) 등의 다른 금속에 비하여 현저히 낮은 비저항을 가지는 것으로 알려져 있지만, 순수 알루미늄을 배선에 직접 적용하는 경우 알루미늄층 내에 힐록(hillock)이 발생하는 문제 때문에 실제 공정에 적용하기는 곤란하다. 알루미늄층 내에 발생하는 힐록(hillock)은 약 300도 이상의 고온 가열 및 냉각에 의하여 열팽창계수가 다른 기판과 알루미늄 사이에 스트레스(stress)가 발생하고 이를 해소하기 위하여 알루미늄층 내에서 원자의 이동(migration)이 발생하여 돌출부가 형성되는 것을 말한다. 도 7의 (a)는 순수 알루미늄층을 형성한 후 후속 공정에서 약 320℃의 고온에 노출하는 경우 발 생한 다수의 힐록(1)을 보여준다.Generally, aluminum (Al) is known to have a significantly lower specific resistance than other metals such as chromium (Cr), titanium (Ti), and molybdenum (Mo). Due to the problem of hillock, it is difficult to apply it in actual process. The hillock that occurs in the aluminum layer causes stress between the aluminum and the substrate having different thermal expansion coefficients due to high temperature heating and cooling of about 300 degrees or more, and the migration of atoms in the aluminum layer is solved. This means that the protrusion is formed. Figure 7 (a) shows a number of hillocks (1) that occur when exposed to high temperature of about 320 ℃ in a subsequent process after forming a pure aluminum layer.
따라서, 기존에는 비교적 높은 비저항을 가지는 다른 금속을 그대로 이용하거나 또는 알루미늄(Al)에 니오디뮴(Nd)과 같은 다른 금속을 첨가한 알루미늄 합금(Al-alloy)의 형태로 이용하였다. 그러나, 알루미늄-니오디뮴(Al-Nd)과 같은 알루미늄 합금도 순수 알루미늄(Al)에 비하여 약 30 내지 40% 정도의 높은 비저항을 가지기 때문에 낮은 비저항을 가지는 배선으로서의 이점을 크게 감소시켰다. Therefore, conventionally, other metals having relatively high resistivity are used as they are or in the form of aluminum alloys (Al-alloy) in which other metals such as niodymium (Nd) are added to aluminum (Al). However, aluminum alloys such as aluminum-niodymium (Al-Nd) also have a high specific resistance of about 30 to 40% compared to pure aluminum (Al), thereby greatly reducing the advantages as a wiring having low specific resistance.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 순수 알루미늄층 하부에 알루미늄 합금으로 이루어지는 하부 금속층을 더 포함한다. 이 경우, 상기 알루미늄 합금층은, 열팽창계수가 다른 기판(110)과 상부의 순수 알루미늄층 사이에 발생하는 스트레스(stress)를 완화시켜 힐록(hillock)의 발생을 감소시킬 수 있다.In order to solve this problem, the present invention further includes a lower metal layer made of an aluminum alloy under the pure aluminum layer. In this case, the aluminum alloy layer may reduce the stress generated between the
또한, 이 경우, 상기 하부 금속층은 순수 알루미늄층보다 충분히 얇은 두께로 형성되기 때문에 기존에 알루미늄 합금층만으로 배선을 형성하는 경우보다 비저항을 현저하게 감소시킬 수 있다. In addition, in this case, since the lower metal layer is formed to have a thickness sufficiently thinner than that of the pure aluminum layer, it is possible to remarkably reduce the resistivity compared to the case of forming a wiring using only an aluminum alloy layer.
도 7의 (b)는 순수 알루미늄층 하부에 알루미늄-네오디뮴으로 이루어진 하부금속층을 형성하는 경우, 순수 알루미늄만으로 이루어진 도 7의 (a)보다 힐록이 현저하게 감소된 것을 보여준다.7 (b) shows that when the lower metal layer made of aluminum-neodymium is formed under the pure aluminum layer, hillock is significantly reduced than that of FIG. 7 (a) made of pure aluminum only.
상기 하부 금속층(124p, 127p, 129p)과 순수 알루미늄층(124q, 127q, 129q)의 측면은 각각 경사져 있으며 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30 내지 80도를 이룬다.Side surfaces of the
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 등으로 이루어진 게이트 절연막(140) 이 형성되어 있다.A
게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체층(151)이 형성되어 있다. 선형 반도체층(151)은 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다. 또한, 선형 반도체층(151)은 게이트선(121)과 만나는 지점 부근에서 폭이 커져서 게이트선(121)의 넓은 면적을 덮고 있다. A plurality of linear semiconductor layers 151 made of hydrogenated amorphous silicon or the like are formed on the
반도체층(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질규소 따위의 물질로 이루어진 복수의 선형 저항성 접촉층(ohmic contact)(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉층(163, 165)이 형성되어 있다. 섬형 저항성 접촉층(163, 165)은 쌍을 이루어 반도체층(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다. 반도체층(151) 및 저항성 접촉층(161, 163, 165)의 측면 역시 경사져 있으며, 경사각은 기판(110)에 대해서 30 내지 80°이다.A plurality of linear
저항성 접촉층(161, 163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 소스 전극(source electrode)(173)을 포함하는 복수의 데이터선(data line)(171), 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175), 복수의 유지 축전기용 도전체(storage capacitor conductor)(177) 및 데이터선의 끝부분(179)이 형성되어 있다.A plurality of
데이터선(171)은 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극 (173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치되어 있다. The
상기 소스 전극(173)을 포함하는 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 단일막으로 형성될 수도 있으나, 비저항성 및 접착성 등을 고려하여 이중층 또는 삼중층으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 제1 금속층(171p, 173p, 175p, 177p, 179p), 제2 금속층(171q, 173q, 175q, 177q, 179q) 및 제3 금속층(171r, 173r, 175r, 177r, 179r)으로 이루어진 삼중층으로 형성되어 있으며, 상기 제2 금속층(171q, 173q, 175q, 177q, 179q)은 낮은 비저항을 가지는 알루미늄(Al)을 포함한다.Although the
상기 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성되어 있다. 유지 축전기용 도전체(177)는 게이트선(121)의 확장부(127)와 중첩되어 있다.The
데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 기판(110)에 대해서 약 30 내지 80°의 각도로 각각 경사져 있다.Similarly to the
섬형 저항성 접촉층(163, 165)은 그 하부의 반도체층(154)과 그 상부의 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 사이에 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 선형 반도체층(151)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이를 비롯하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있으며, 대부분의 영역에서 선형 반도체층(151)의 폭이 데이터선(171)의 폭보다 작지만 앞서 설명했듯이 게이트선(121)과 만나는 부분에서 폭이 커져서 게이트선(121)과 데이터선(171) 사이의 절연을 강화한다.The island-type ohmic contact layers 163 and 165 exist between the
데이터선(171), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 노출된 반도체층(151) 부분의 위에는 평탄화 특성이 우수하며 감광성(photosensitivity)을 가지는 유기물질, 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연물질, 또는 무기물질인 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 단일층 또는 복수층으로 형성되어 있다. 예컨대, 유기 물질로 형성하는 경우에는 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 반도체층(154)이 드러난 부분으로 보호막(180)의 유기 물질이 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 유기막의 하부에 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiO2)로 이루어진 절연막(도시하지 않음)이 추가로 형성될 수도 있다.On the
보호막(180)에는 게이트선의 끝부분(129), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 각각 드러내는 복수의 접촉구(contact hole)(181, 185, 187, 182)가 형성되어 있다. The
보호막(180) 위에는 ITO 또는 IZO로 이루어진 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되 어 있다. A plurality of
화소 전극(190)은 접촉구(185, 187)를 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)와 각각 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받고 유지 축전기용 도전체(177)에 데이터 전압을 전달한다. The
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 액정층의 액정 분자들을 재배열시킨다.The
또한 전술한 바와 같이, 화소 전극(190)과 공통 전극은 액정 축전기(liquid crystal capacitor)를 이루어 박막 트랜지스터가 턴오프(turn off)된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며, 이를 "유지 축전기(storage electrode)"라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190) 및 이와 이웃하는 게이트선(121)[이를 "전단 게이트선(previous gate line)"이라 함]의 중첩 등으로 형성되며, 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위하여 게이트선(121)을 확장한 확장부(127)를 두어 중첩 면적을 크게 하는 한편, 화소 전극(190)과 연결되고 확장부(127)와 중첩되는 유지 축전기용 도전체(177)를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 한다. In addition, as described above, the
저유전율 유기물질로 보호막(180)을 형성하는 경우에는 화소 전극(190)을 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩하여 개구율(aperture ratio)을 높 일 수 있다. When the
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉구(181, 182)를 통하여 게이트선의 끝부분(129) 및 데이터선의 끝부분(179)과 연결되어 있다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선의 끝부분(129) 및 데이터선의 끝부분(179)과 구동 집적 회로와 같은 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다. The contact
이하에서는, 도 1 및 도 2에 도시한 상기 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 일실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 3a 내지 도 6b와 도 1 및 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the thin film transistor array panel shown in FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 6B and FIGS. 1 and 2.
도 3a, 도 4a, 도 5a 및 도 6a는 도 1 및 도 2에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 일실시예에 따라 제조하는 방법을 순차적으로 보여주는 배치도이고, 도 3b는 도 3a의 IIIb-IIIb'선에 따라 자른 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 IVb-IVb'선에 따라 자른 단면도이고, 도 5b는 도 5a의 Vb-Vb'선에 따라 자른 단면도이고, 도 6b는 도 6a의 VIb-VIb'선에 따라 자른 단면도이다. 3A, 4A, 5A, and 6A are layout views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor array panel shown in FIGS. 1 and 2 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B is IIIb- of FIG. 3A. 4B is a cross-sectional view taken along the line IVb-IVb 'of FIG. 4A, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line Vb-Vb' of FIG. 5A, and FIG. 6B is a VIb of FIG. 6A. This is a cross-sectional view taken along the line -VIb '.
먼저, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 투명 유리 등의 절연 기판(110) 위에 금속층을 형성한다.First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a metal layer is formed on an insulating
여기서 금속층은 공동 스퍼터링(co-sputtering)으로 형성한다. 본 발명의 실시예에서는 공동 스퍼터링의 타겟으로, 알루미늄-네오디뮴 합금(Al-Nd)과 알루미늄(Al)을 사용한다. 초기에는 알루미늄(Al) 타겟에는 파워를 인가하지 않으며 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd) 타겟에만 파워를 인가하여 기판 위에 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)으로 이루어지는 하부 금속층(124p, 127p, 129p)을 형성한다. 이 경우, 하부 금 속층(124p, 127p, 129p)은 약 200 내지 1000Å 정도의 두께를 가지도록 형성한다. The metal layer is here formed by co-sputtering. In the embodiment of the present invention, aluminum-neodymium alloys (Al-Nd) and aluminum (Al) are used as the targets of the cavity sputtering. Initially, no power is applied to the aluminum (Al) target, and only the aluminum-neodymium (Al-Nd) target is applied to form
그 다음, 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd) 타겟에 인가되는 파워를 오프(off)한 후, 알루미늄(Al)에 인가되는 파워를 인가하여 순수 알루미늄층(124q, 127q, 129q)을 형성한다. 이 경우, 순수 알루미늄층(124q, 127q, 129q)은 약 2000 내지 2500Å의 두께로 형성한다. Next, after the power applied to the aluminum-neodymium (Al-Nd) target is turned off, the power applied to the aluminum (Al) is applied to form
이후, 상기 하부 금속층(124p, 127p, 129p) 및 순수 알루미늄층(124q, 127q, 129q)을 인산(H3PO4), 질산(HNO3) 및 아세트산(CH3COOH)을 함유한 식각액, 예컨대 인산 63-70%, 질산 4-8%, 아세트산 16-20% 및 잔량의 탈염수를 포함하는 알루미늄 식각액(Al-etchant)을 이용하여 일괄 식각한다.Thereafter, the
그 다음, 상기 게이트선(121)의 전면을 덮으며 질화규소(SiNx) 등으로 이루어지는 게이트 절연막(140)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(140)은 약 300℃ 이하의 온도에서 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD) 방법으로 형성한다. Next, a
일반적으로, 게이트선(121)을 순수 알루미늄층으로 형성하는 경우, 상기 순수 알루미늄층은 후속 공정인 게이트 절연막(140) 형성 단계에서 약 320 내지 370도 이상의 고온에 노출되기 때문에 힐록(hillock)이 다량 발생한다. 힐록(hillock)은, 기판 위에 형성된 알루미늄층이 게이트 절연막 형성 단계에서 약 320도 이상의 고온에 노출되었을 경우, 가열 및 냉각에 의하여 열팽창계수가 다른 기판과 알루미늄 사이에 스트레스(stress)가 발생하고 이를 해소하기 위하여 알루미늄층 내에서 원자의 이동(migration)이 발생하여 돌출부가 형성되는 것을 말한다. 이는 순수 알 루미늄층을 실제 배선에 적용할 수 없는 이유 중의 하나이다.In general, when the
도 7의 (a)는 순수 알루미늄층을 형성한 후 후속 공정에서 약 320℃의 고온에 노출하는 경우 발생한 다수의 힐록(1)을 보여준다. Figure 7 (a) shows a number of
따라서, 본 발명에서는 상기 힐록을 방지하기 위하여, 게이트 절연막(140)을 300℃ 이하의 온도, 바람직하게는 약 230 내지 270℃의 온도에서 증착한다.Therefore, in the present invention, in order to prevent the hillock, the
도 7의 (c)는 약 250℃의 온도에서 게이트 절연막을 형성한 경우에 순수 알루미늄으로 이루어진 게이트선을 보여준다. 이 경우, 도 7의 (a)보다 힐록이 현저하게 감소된 것을 확인할 수 있다.FIG. 7C shows a gate line made of pure aluminum when the gate insulating film is formed at a temperature of about 250 ° C. FIG. In this case, it can be seen that the hillocks are significantly reduced than in FIG.
또한, 도 7의 (d)는 도 7의 (b) 및 (c)의 조건을 동시에 적용한 경우로, 게이트선(121)으로서 순수 알루미늄층 및 상기 순수 알루미늄층 하부에 알루미늄-니오디뮴(Al-Nd)으로 이루어진 하부 금속층을 포함하는 이중층으로 형성하고, 후속 공정인 게이트 절연막(140) 형성 단계를 약 250℃의 온도에서 수행한 경우를 보여준다. 상기 도 7의 (d)에서 보는 바와 같이, 도 7의 (a)의 경우보다 힐록이 현저하게 감소되었을 뿐만 아니라, 도 7의 (b) 및 (c)에 비해서도 힐록이 현저하게 감소된 것을 볼 수 있다. In addition, (d) of FIG. 7 is a case where the conditions of (b) and (c) of FIG. 7 are simultaneously applied, and as the
그 다음, 상기 게이트 절연막(140) 위에 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon), 불순물이 도핑된 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)의 삼층막을 연속하여 적층하고, 불순물이 도핑된 비정질 규소층과 진성 비정질 규소층을 사진 식각하여 복수의 돌출부(154)와 복수의 불순물 반도체 패턴(164)을 각각 포함하는 선형 진성 반도체층(151)을 형성한다. 이 경우도 게이트 절 연막(140)과 마찬가지로 300℃ 이하의 온도, 바람직하게는 230 내지 270℃의 온도에서 형성한다.Subsequently, a three-layer film of intrinsic amorphous silicon and an impurity doped amorphous silicon layer is successively stacked on the
이어서, 도 5a 및 도 5b에서 보는 바와 같이, 불순물이 도핑된 비정질 규소층(161) 위에 스퍼터링 등의 방법으로 금속층을 적층한다. 상기 금속층은 단일층일 수도 있으나, 저저항 특성 및 접촉 특성 등을 고려하여 이중층 또는 삼중층으로 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 이중층인 경우 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)과 같은 알루미늄 합금을 포함하는 하부 금속층 및 순수 알루미늄층으로 이루어질 수 있으며, 삼중층인 경우 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제1 금속층, 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 금속층 및 몰리브덴(Mo)을 포함하는 제3 금속층으로 이루어질 수 있다. 상기 금속층은 모두 합하여 약 3000Å의 두께로 형성하며, 상기 스퍼터링 온도는 약 150℃ 정도가 바람직하다. Subsequently, as shown in FIGS. 5A and 5B, a metal layer is stacked on the
그 다음, 상기 적층막을 식각액으로 패터닝하여 소스 전극(173), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체(177) 및 데이터선의 끝부분(179)을 형성한다.Next, the laminated film is patterned with an etchant to form a
이어, 소스 전극(173), 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체(177)로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체층(161) 부분을 제거함으로써 복수의 돌출부(163)를 각각 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉층(161)과 복수의 섬형 저항성 접촉층(165)을 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(154) 부분을 노출시킨다. 이 경우, 노출된 진성 반도체(154) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소(O2) 플라즈마를 실시하는 것이 바람직하다.
Next, a plurality of
다음으로, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 평탄화 특성이 우수하며 감광성을 가지는 유기 물질, 플라즈마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연물질, 또는 무기 물질인 질화규소(SiNx) 따위를 단일층 또는 복수층으로 형성하여 보호막(passivation layer)을 형성한다. 이 경우에는 약 250 내지 300℃의 온도에서 증착한다.Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, an organic material having excellent planarization characteristics and photosensitivity, a-Si: C: O, a formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) A low dielectric constant insulating material such as -Si: O: F, or silicon nitride (SiNx), which is an inorganic material, is formed in a single layer or a plurality of layers to form a passivation layer. In this case, it is deposited at a temperature of about 250 to 300 ℃.
그 다음, 보호막(180) 위에 감광막을 코팅한 후 광마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사한 후 현상하여 복수의 접촉구(181, 185, 187, 182)를 형성한다. 이 때 감광성을 가지는 유기막일 경우에는 사진 공정만으로 접촉구를 형성할 수 있으며, 게이트 절연막(140)과 보호막(180)에 대하여 실질적으로 동일한 식각비를 가지는 식각 조건으로 실시하는 것이 바람직하다.Next, after the photoresist is coated on the
다음, 마지막으로 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 위에 ITO 또는 IZO를 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각 공정으로 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다.Next, as shown in FIGS. 1 and 2, ITO or IZO is stacked on the substrate by sputtering, and a plurality of
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of the invention.
상기와 같이, 알루미늄 합금과 순수 알루미늄으로 이루어진 이중층의 게이트 선을 형성하는 동시에 게이트 절연막 및 반도체층의 형성 온도를 낮춤으로써, 알루미늄으로 이루어진 게이트선에 나타나는 힐록 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 순수 알루미늄을 배선에 실제 적용하여 저저항 배선으로의 이점을 충분히 발휘할 수 있는 동시에, 기존에 알루미늄 합금 형태로 이용한 경우에 비하여 생산 비용 및 시간을 현저하게 감소시킬 수 있다.As described above, by forming a gate line of a double layer made of an aluminum alloy and pure aluminum, and at the same time lowering the formation temperature of the gate insulating film and the semiconductor layer, the hillock phenomenon appearing in the gate line made of aluminum can be prevented. Therefore, pure aluminum can be actually applied to the wiring to fully exhibit the advantages of the low resistance wiring, and at the same time, the production cost and time can be remarkably reduced as compared with the case of using the aluminum alloy.
Claims (12)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020040103018A KR20060064262A (en) | 2004-12-08 | 2004-12-08 | Wiring for display device, thin film transistor array panel comprising the wiring and method for manufacturing the same |
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KR (1) | KR20060064262A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9431472B2 (en) | 2014-08-19 | 2016-08-30 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light-emitting diode (OLED) display and method of manufacturing the same |
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2004
- 2004-12-08 KR KR1020040103018A patent/KR20060064262A/en not_active Application Discontinuation
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