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KR970004557B1 - 투명도전막의 형성방법 - Google Patents

투명도전막의 형성방법 Download PDF

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KR970004557B1
KR970004557B1 KR1019930021848A KR930021848A KR970004557B1 KR 970004557 B1 KR970004557 B1 KR 970004557B1 KR 1019930021848 A KR1019930021848 A KR 1019930021848A KR 930021848 A KR930021848 A KR 930021848A KR 970004557 B1 KR970004557 B1 KR 970004557B1
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conductive film
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유끼야 니시오까
유끼노부 나까다
히데노리 네고또
요시노리 시마다
다께히사 사꾸라이
미끼오 가따아마
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쓰지 하루오
샤프 가부시끼가이샤
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Abstract

요약없음

Description

투명도전막의 형성방법
제1도는 본 발명의 일실시에에 따른 스퍼터링(sputtering)장치의 단면도이고,
제2도는 액티브매트릭스기판의 평면도이다.
본 발명은 액정표시장치 또는 EL(electroluminescence) 표지장치에 사용되는 투명도전막에 관한 것이다.
종래, 투명도전막이 비저항이 낮고 그리고 가시광투과율이 높다는 점에서 또한 수용액에 의해 습식에칭공정(a wet ettching step)을 실시할 수 있다는 점등에서 여러 이점을 갖고 있기 때문에, ITO(Indium tin Oxide)로 된 투명도전막은 액정표시장치 또는 EL표시 장치용의 투명전극으로 널리 사용되고 왔다.
제2도는 ITO로 된 투명도전막을 화소전극으로 사용하는 액티브 매트릭스기판을 예시하고 있다.
이러한 액티브매트릭스기판에 있어서, 복수의 화소전극(106)은 유리 기판상에 매트릭스로 배열되어 있다.
상기 화소전극(106)은 각각 박막트랜지스터(thin film transistor : TFT)에 접속되어 있다.
상기 TFT는 상기 각각의 화소전극(106)과 각기의 대향전극(미도시됨)과의 사이에서 인가된 전계를 가 스위칭되어, 표시패턴이 형성된다.
이러한 종래의 액티매트릭스기판을 제조하는 방법을 설명한다. 먼저, 스퍼터링에 의해서 Ta2O5로 된 베이스 절연막(100)이 기판 전체를 도포하기 위하여 형성된다. 이어, 스퍼터링에 의해 하층게이트배선(101)과 상층게이트배선(102)이 상기 베이스절연막(100)상에 형성된다.
상기 하층게이트배선은 저항을 작게 하기 위하여 알루미늄(Al)으로 되어 있다. 상기 상층게이트배선(102)은 양극산화가 가능한 Ta등의 금속으로 이용될 수 있다.
그 후, 상기 상층게이트배선(102)의 표면은 전해액중에서 양극산화 처리되어, TaOX로 된 양극산화막이 형성된다.
이때, Sinx로 된 게이트절연막(107)은 CVD방법에 의해 상기 기판을 전체적으로 도포하기 위하여 형성된다.
다음 공정은 진성비정질 실리콘 반도체층(an intrinsic amorphous silicon semiconductor layer)이 양극산화 막상에 형성되고, 이어 에칭스토퍼(an etching stopper)(103)로서 기능하는 SINx층이 그 위에 형성된다.
또한, 인(P)을 도프한 n+형의 비정질실리콘반도체층(104)이 상기 에칭스토퍼(103)의 단부와 상기 반도체층 피복하기 위하여 형성된다.
이어, 티타늄으로 된 소오스/드레인 배선(105)이 스퍼터링에 의해 형성된다. 이 소오스/드레인(105)은 단일층으로 이루어진다.
다음은, ITO로 된 투명도전막이 스퍼터링에 의해 형성되고, 이때 이 막은 화소전극(106)으로 패턴화된다.
또한, 보호막(108)은 투명도적막상에 형성된다.
상기 투멍도전막은 일반적으로 다음과 같이 형성된다.
먼저, 스퍼터 챔버(sputter chamber)에서 산회인듐과 산화주석으로 된 타케트(target)는 투명도전막이 위에 형성되어 있는 기판과 대향하고 있도록 배치된다. 이때, 상기의 기판은 280도 온도의 전호에서 가열된다.
이어, 상기 스퍼터 챔버내에서의 공기는 고진공상태를 형성하기 위하여 배기되고, 그 후 아르곤 가스에 산소 가스를 수 v1%로 첨가한 스퍼터가스가 소정의 가스압에서 상기 스퍼터 챔버내로 제공된다.
이어, 상기 기판을 지지하는 기판홀더와 상기 타케트사이에서 방전을 일으키고, 스퍼터링 공정이 수행된다.
결국, 상기의 가판상에 ITO막이 형성된다.
상기와 같이 형성된 ITO막의 캐리어밀도(carrier density)는 상기 ITO막의 산소분압이 증가되거나, 또는 상기 ITO막의 산소결손이 저하될 때 감소된다. 이것은 상기 ITO막의 산소결손이 도너(donor)로서 기능하기 때문이다.
한편, 캐리어 이동도(carrier mobility)는 상기 ITO막의 산소결손이 감소될 때 증가된다.
상기 ITO막의 비저항은 상기 ITO막의 캐리어밀도가 증가될 때, 또는 상기 ITO막의 캐리어등도가 증가될 때 저하된다. 그러므로, 산소의 비율이 소정치인 경우에, 상기 ITO막막의 비저항은 최소치가 된다.
상기 ITO막의 광투과율은 상기 ITO막의 산소결손이 적어질 때 증가된다.
한편, 상기 ITO막의 광투과율은 상기 ITO막의 비저항이 최소치일 때 ITO막의 산소결손량에 의해 제한을 받는다.
그러므로, 상기에서 언급한 방법에 따르면, 스퍼터가스에 함유될 산소가스량이 소망의 산소량을 갖는 ITO막을 형성하기 위하여 조절된다.
그러나, 그러한 방법은 ITO막이 ITO막형성공정중에 스퍼터가스에 첨가된 산소가스로 인한 적은 산소결손으로 형성되기 때문에 후공정에서 배선패턴을 형성하기 위한 습식에칭공정을 제어하기가 어렵다는 점에서 문제가 있다.
본 발명의 투명도전막의 형성방법은 불활성가스대기중에서 산소원자, 인듐원자 및 주석원자를 포함하는 타게트를 스퍼터링하는 것에 의해 ITO막을 기판에 형성하는공정과, 에칭법을 사용하여 상기 ITO막의 소정부분을 선택적으로 제거하는 것에 의해 상기 ITO막을 패터닝하는 공정과, 이온 쇼워 도핑방법(ion shower doping method)을 사용하여 상기 패터닝된 ITO막에 산소를 도포하여, 상기 ITO막에서 투명도전막을 형성하는 공정을 포함한다.
일실시예에 있어서, 상기 타게트는 산화주석을 약 10wt% 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 ITO막을 형성하는 상기 공정은 내부의 기압이 3.0×10-4pa 이하의 진공용기에 아르곤가스만을 도입하는 것에 의해 상기 불활성가스대기를 형성하는 공정을 포함한다.
또다른 실시예에 있어서, 상기 ITO막을 형성하는 상기 공정은 상기 진공용기에 압력이 0.42pa를 갖는 상기 아르곤가스를 도입하는 공정을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 ITO막에 상기 산소를 도프하는 상기 공정에서, 1016에서 1017ion/㎠의 도즈양의 산소를 도프한다. 또 다른 실시예에 있어서, 상기 투명도전막을 가열하는 공정을 부가한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 ITO막을 패터닝하는 상기 공정에서, 상기 ITO막의 상기 소정부분이 습식에칭방법을 사용하는 것에 의해 제거된다.
다른 실시예에 있어서, 상기 ITO막을 패터닝하는 상기 공정은 상기 ITO막상에 상기 ITO막의 소정부분을 규정하는 개구를 갖는 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 레지스트막의 상기 개구를 통하여 노출된 상기 ITO막의 상기 소정부분을 선택적으로 제거하는 공정과, 상기 레지스트를 제거하는 공정을 포함한다.
그러므로, 본 발명은 배선패턴으로 용이하게 패턴화될 수 있는, 높은 광투과율과 낮은 비저항을 갖는 투명도 전막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 의한 투명도전막의 형성방법을 상세히 설명한다.
이 실시예에 있어서, 투명전도막의 형성방법은 제2도에 도시된 액티브 매트릭스 기판에 적용된다. 우선, Ta2O5로 이루어진 베이스절연막(100)이 스퍼터링에 의해서 배이스기판(110)의 전체를 피복하기 위하여 형성된다.
다음은, 하부 게이트배선(101)과 상부게이트배선(102)의 스퍼터링에 의해 상기 베이스절연막(100)상에 형성된다.
상기 하부게이트배선(101)은 상기 배선저항을 감소시키기 위하여 알루미늄(A1)으로 형성될 수 있다.
상기 상부게이트배선(102)은 양극산화가 가능한 금속인 Ta로 형성될 수 있다. 이어, 상기 상부게이트배선(102)의 표면은 전해액에서 양극산화되어 TaOx로 된 약극산화막이 형성된다. 이때, SiNx로 된 게이트절연막(107)은 CVD법에 의해 상기 기판의 전체를 피복하기 위하여 형성된다.
다음공정은 진성비정질실리콘반도체증(an intrinsic amorphous silicon semiconductor layer)이 상기 상부케이트배선(102)의 표면상에 형성된 양극산화막상에 피복되어 있고, 에칭스토퍼(103)로서 기능하는 SiNx층이 그위에 형성된다.
또한, P(phosphorus)로 도프된 비정질실리콘의 n*형 반도체층(103)은 상기 에칭스토퍼(103)의 단부와 반도체층을 피복하기 위하여 형성된다. 이어, 티타늄(Ti)으로 된 소오스/드레인 배선(105)은 스퍼터링에 의해 형성된다.
상기 소오스/드레인 배선(105)은 단일층으로 이루어져 있다. 이어, 상기와 같이 형성된 기판(4)상에 ITO막이 스퍼터링에 의해 형성된다.
다음은, 스퍼터링공정이 제1도에 도시된 스퍼터링장치에서 다음과 같이 수행한다. 먼저, 진공용기(스퍼터챔버 : 1)내에서, 산화인듐(In2O3)에 산화주석(SnO2)을 약 10wt%(중량%)를 첨가한 것에 이해 이루어진 타케트(3)는 자력으로 타게트전극(2)에 의해 유지된다.
상기 기판(4)은 상기 타게트(3)위에 있는 스퍼터홀더(5)에 소오스/드레인 배선(105)등을 포함하는 적층물질들이 상기 타게트(3)에 대향하도록 배열되어 있다.
이때, 기판(4)은 섭씨 250도에서 300도의 온도에서, 바람직하게는 약 섭씨 280도에서 히터(7)에 의해 가열된다. 이러한 조건하에서, 상기 진공용기(1)에 있는 공기는 고진공상태(3.0×10-4)를 만들기 위하여 배기되고, 불활성가스인 약0.24pa의 압력을 갖는 아르곤(Ar)가스가 스퍼트가스관(11)에서 진공용기(1)로 공급된다.
이 상태에서, 0.5kW의 전력이 고주파수전원(6)에서 타게트전극(2)으로 공급되어 상기 타게트(3)과 상기 기판(4) 사이에서 방전이 이루어지게 하고, 이로써 스퍼터링공정이 수행된다. 결국, 제3A도에 도시된 바와같이 기판(4)상에 ITO막이 형성된다.
다음은 투명도전막이 아래와같이 포토리소그라피기술을 사용하여 형성된다. 먼저, 제3B도에 도시된 바와같이, ITO막의 소정 부분을 규정하는 개구를 갖는 레지스트막이 상기 ITO막상에 형성된다. 이어, 제3C도에 도시된 바와같이, 상기 레지스트막의 개구를 통하여 노출된 상기 ITO막의 소정 부분이 습식에칭방법을 사용하는 것에 의해 제거되어, 상기 ITO막이 패턴화 된다.
그 후에, 제3D도에 도시된 바와 같이, 상기 레지스트막이 제거되고, 패턴화된 ITO막이 이온 쇼워(ion shower) 도핑방법에 의해 O2로 도프되어, 화소전극(106)을 형성한다. 게다가, 보호막(108)이 제3E도에 도시한된 바와같이 플라즈마 CVD 방법에 의해 상기 화소전극(106)상에 형성된다.
상기 보호막(108)이 형성될 때, 상기 기판(4)은 가열되고, 상기 ITO막은 소성된다.
따라서, 본 발명의 액티브 매트릭스 기판이 형성된다. 여기서, 상기 스퍼터링 공정에서 사용될 타게트(3)는 약 10wt%양의 산화주석을 포함하는 산화인듐을 갖고, 실제 상기 스퍼터링 공정에 사용될 스퍼터가스는 아르곤가스만을 포함한다. 그러므로, 상기 ITO막의 금속부분이 증가되고 그리고 그위 산화 부분이 양적으로 감소된다.
이러한 금속함유량이 많은 ITO막으로, ITO막의 형성공정후에 행해지는 배선패턴공정중에 있어서 에칭고정을 제어하는 것이 쉽다. 이 실시예에 있어서, 습식에칭고정이 적용되지만, 건식에칭공정도 본 발명을 수행하기 위해 적용될 수 있다. 게다가, 상기 이온 쇼워 도핑공정중에 있어서 산소의 도즈량을 조절하는 것에 의해 상기 ITO막에 함유될 산소량을 조절할 수 있다. 따라서, 화소전극으로서 얻어진 투명도전막은 적절한 산소량을 포함하고, 우수한 광투과율과 낮은 비저항을 갖는다.
또한, 상기 ITO막은 다른 양의 산소로 부분적으로 도프될 수 있어 상기 화소전극에 대응하지 않은 ITO막의 일부분이 상기 화소전극에 대응하는 일부분보다 낮은 산소량을 포함되도록 할 수 있다.
따라서, 상기 화소전극에 대응하는 상기 ITO막의 일부분이 더욱 낮은 저항을 갖도록 만들어질 수 있다.
이 실시예에 의하면, 상기 이온 쇼워 도핑공정이 수행되어 산소의 도즈량이 1016에서 1017이온/㎠이고, 그리고 투명도전막이 85%이상의 투명도를 가지며 그리고 약 1.5에서 약 2.0×10-14오움.cm 낮은 비저항을 갖는다.
즉, 본 발명에 의하면, 종래의 투명도전막보다 우수한 투명도와 낮은 비저항을 갖는 투명도전막을 제공할 수 있는 것이다.
이와같이 얻어진 투명도전막은 액정표시장치뿐만아니라 EL 표시장치 및 기타의 정보처리장치의 전극 또는 배선재료로서 널리 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 TFT를 사용하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치뿐만 아니라 간단한 매트릭스형 액정표시 장치외에도 MIM(metal-insulating layer-metals), 다이오드, FET(bulk transistor), 바리스터(varistor)등을 사용하는 기타의 액티브매트릭스형 액정표시장치에도 적용될 수 있다.
상기에서 자명한 바와같이, 본 발명에 의하면, 배선패턴으로 용이하게 패턴화할 수 있는, 높은 투명도와 낮은 비저항을 갖는 투명도전막을 얻을 수 있다.
본 발명의 범위와 정신에 위배되지 않는 한 여러 다른 변형례는 이 기술분야에 종사하는 당법자에게는 자명할 뿐만아니라 용이하게 발명해낼 수 있는 것이다.
따라서, 첨부된 청구범위는 여기서 설명된 내용에 한정되는 것이 아니라, 보다 넓게 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 불활성가스대기중에서 산소원자, 인듐원자 및 주석원자를 포함하는 타케트를 스퍼터링하는 것에 의해 ITO막을 기판상에 형성하는 공정과, 에칭법을 사용하여 상기 ITO막막의 소정부분을 선택적으로 제거하는 것에 의해 상기 ITO막을 패터닝하는 고정과, 이온 쇼워 도핑방법을 사용하여, 상기 패터닝된 ITO막에 산소를 도프하여, 상기 ITO막에서 투명도전막을 형성하는 공정을 포함하는 투명도전막의 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 타게트는 산화주석을 약 10wt% 포함하는 산화인듐을 갖는 투명도전막의 형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 ITO막을 형성하는 상기 공정은 내부의 기압이 3.0×10-4pa 이하의 진공용기에 아르곤가스만을 도입하는 것에 의해 상기 불활성가스대기를 형성하는 공정을 포함하는 투명도전막의 형성방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 ITO막을 형성하는 상기 공정은 상기 진공용기에 기압이 0.24pa를 갖는 상기 아르곤가스를 도입하는 공정을 포함하는 투명도전막의 형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 ITO막에 상기 산소를 도프하는 상기 공정에서, 1016에서 1017ion/㎠의 도즈양의 상기 산소를 도프하는 투명도전막의 형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 투명도전막을 가열하는 공정을 부가하는 투명도전막의 형성방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 ITO막을 패터닝하는 상기 공정에서, 상기 ITO막의 상기 소정부분이 습식에칭방법을 사용하는 것에 의해 제거되는 투명 도전막의 형성방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 ITO막을 패터닝하는 상기 공정은 상기 ITO막상에 상기 ITO막의 상기 소정부분을 규정하는 개구를 갖는 레지스트막을 형성하는 공정과, 상기 레지스트막의 상기 개구를 통하여 노출된 ITO막의 상기 소정부분을 선택적으로 제거하는 공정과, 상기 레지스트막을 제거하는 공정을 포함하는 투명도전막의 형성방법.
KR1019930021848A 1992-10-21 1993-10-20 투명도전막의 형성방법 KR970004557B1 (ko)

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KR940009732A KR940009732A (ko) 1994-05-24
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