JP5215543B2 - 薄膜トランジスタ基板 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜トランジスタ基板に関し、さらに詳細には、接着性が向上し、伝導性に優れた配線を用いて形成される薄膜トランジスタ基板に関する。

液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）は、現在最も広く使われている平板表示装置（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｉｓｐｌａｙ）の１つであって、電極が形成されている二枚の基板とその間に挿入されている液晶層からなり、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過される光量を調節する表示装置である。

液晶表示装置のうちでも、現在主に使われているのは、電界生成電極が二枚の基板に各々備わっている形態である。その中でも、１つの基板には複数の画素電極がマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）状に配列されており、他の基板には１つの共通電極が基板全面を覆っている。このような液晶表示装置における画像の表示は、各画素電極に別途の電圧を印加することによってなされる。このために画素電極に印加される電圧をスイッチングための三端子素子である薄膜トランジスタを各画素電極に連結し、この薄膜トランジスタを制御するための信号を伝達するゲート線を含むゲート配線と画素電極に印加される電圧を伝達するデータ線を含むデータ配線を基板上に形成する。

一方、液晶表示装置の表示面積が次第に大型化されるにつれて、薄膜トランジスタと連結されるゲート線及びデータ線も長くなり、それによって配線の抵抗も増加する。したがって、このような抵抗増加による信号遅延などの問題を解決するためには、ゲート線及びデータ線をできるだけ低い比抵抗を有する材料で形成する必要がある（例えば、特許文献１参照）。

配線材料のうち、最も低い比抵抗を有する物質は、銀（Ａｇ）である。銀（Ａｇ）は、比抵抗が約１．５９μΩｃｍであると知られている。したがって、実際の工程で銀（Ａｇ）からなるゲート配線及びデータ配線を使用することによって、信号遅延などの問題を解決しうる。しかし、銀（Ａｇ）は、ガラスなどの基板または真性非晶質シリコンやドーピングされた非晶質シリコンからなる半導体基板の下部基板に対して接着性がきわめて不良であって蒸着し難く、配線の浮き上がり（ｌｉｆｔｉｎｇ）または剥離（ｐｅｅｌｉｎｇ）が誘発されやすい。また銀は、耐熱性及び耐化学性に対し脆弱で、高温の熱による凝集現象が発生し、エッチング液により腐食されやすいというような問題があった。

特開２００４−１４０３１９号公報

そこで、本発明は上記従来の薄膜トランジスタ基板の配線における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、接着性と伝導度とに優れた配線を含む薄膜トランジスタ基板を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による薄膜トランジスタ基板は、薄膜トランジスタ基板であって、第１方向に延びるゲート線を含むゲート配線と、前記ゲート線と絶縁されて交差する第２方向に延びるデータ線を含むデータ配線とを有し、前記ゲート配線または前記データ配線のうち、少なくとも１つは酸化反応性金属またはシリサイド化反応性金属、及び銀を含む接着層と、銀導電層と、酸化反応性金属及び銀を含む保護層とが順次に積層される配線であり、前記接着層に含まれる酸化反応性金属又はシリサイド化反応性金属の濃度は、前記接着層と前記銀導電層との界面から前記接着層と前記薄膜トランジスタ基板の基板との界面に行くほど酸化反応性金属の濃度が増加する濃度勾配が形成され、前記保護層に含まれる酸化反応性金属の濃度は、前記保護層と銀導電層との界面から表面に行くほど酸化反応性金属の濃度が増加する濃度勾配が形成されていることを特徴とする。

前記接着層及び前記保護層に含まれる前記各酸化反応性金属は、互いに同一金属か、又は異なる金属であることが好ましい。
前記酸化反応性金属は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つの金属を含むことが好ましい。
前記接着層または前記保護層は、前記酸化反応性金属を０．１〜５０原子％含むことが好ましい。

前記シリサイド化反応性金属を含む前記接着層下部にシリコン層をさらに含むことが好ましい。
前記シリコン層は、半導体層またはオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）層であることが好ましい。
前記シリサイド化反応性金属は、Ｃａ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ及びＣｒの内から選択される少なくとも１つの金属を含むことが好ましい。

前記接着層は、前記シリサイド化反応性金属を０．１〜５０原子％含むことが好ましい。
前記接着層に含まれる前記シリサイド化反応性金属は、シリコンと反応してシリサイド化された金属として含まれるか、又は前記接着層に含まれる前記酸化反応性金属は、酸素と反応して酸化された金属として含まれることが好ましい。
前記保護層に含まれる前記酸化反応性金属は、酸素と反応して酸化された金属として含まれることが好ましい。

本発明に係る薄膜トランジスタ基板によれば、薄膜トランジスタ基板のゲート配線またはデータ配線は、銀導電層下部には接着層を介在して下部層との接着性を向上させ、上部には保護層を形成して銀導電層を保護する。したがって、ゲート配線またはデータ配線の浮き上がりまたは剥離現象が防止されて、結局液晶表示装置の信号特性が良くなり、画質が改善されるという効果がある。

本発明の利点及び特徴、そしてそれらの達成方法は、添付図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されず、相異なる多様な形態で具現でき、単に本実施形態は本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供され、本発明は特許請求の範囲によってのみ定義される。明細書全体に亙って同一の参照符号は、同一の構成要素を示す。

次に、本発明に係る薄膜トランジスタ基板を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、本発明の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線を示す断面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線は、基板１上に酸素との反応性の大きな金属である酸化反応性金属及び銀を含む接着層３、銀導電層５、及び接着層３に含まれる酸化反応性金属のような酸化反応性金属及び銀を含む保護層７で構成される。
接着層３は、酸化反応性金属が酸素と反応して形成された酸化金属と銀とを含む合金層として下部に位置する基板１と優秀な接着性を有する。酸化反応性金属としては、酸素と反応するものであれば、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つの金属を含みうる。酸化反応性金属は、接着層３中に約０．１〜５０原子％が含まれうる。この際、接着層３のうち酸化反応性金属の濃度は、一定でなく、すなわち、接着層３と銀導電層５との界面から基板１との界面に行くほど酸化反応性金属の濃度が増加する濃度勾配が形成されている。
接着層３上に積層された銀導電層５は、配線の本来機能の電気信号の通路役割を行う層であって低い比抵抗を有する。

銀導電層５上に形成された保護層７は、接着層３に含まれた酸化反応性金属のような酸化反応性金属が酸素と反応して形成された酸化金属と銀とを含む合金層であって、後続の熱処理工程またはエッチング工程で耐熱性及び耐化学性が弱い銀導電層５を保護する役割を果たす。酸化反応性金属は、保護層７中に約０．１〜５０原子％が含まれうる。この際、保護層７のうち酸化反応性金属の濃度は、一定でなく、すなわち、保護層７と銀導電層５との界面から表面に行くほど酸化反応性金属の濃度が増加する濃度勾配が形成されている。

図２に示すように、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線は、基板１上に酸化反応性金属を含む接着層３’、銀導電層５及び酸化反応性金属を含む保護層７を含み、接着層３’及び保護層７に含まれる酸化反応性金属が相異なる金属であるということを除いては、本発明の一実施形態による配線と同一である。本発明の一実施形態による配線と同様に、接着層３’は下部基板１と優秀な接着性を有し、銀導電層５は、電気信号の通路役割を行い、保護層７は、銀導電層５を保護する。

図３に示すように、本発明のさらに他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線は、基板１上にシリコンとの反応性の大きな金属のシリサイド化反応性金属を含む接着層３”、銀導電層５及び酸化反応性金属を含む保護層７で構成される。この際、配線下部に存在する基板１は、シリコンを含まねばならない。
保護層３”は、シリサイド化反応性金属が基板１に含まれたシリコンと反応して形成されたシリサイド金属と銀とを含む合金層であって、下部に位置する基板１と優秀な接着性を有する。この際、シリサイド化反応性金属は、シリコンと反応するものであれば、特に限定されないが、例えば、Ｃａ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ及びＣｒの内から選択される少なくとも１つの金属を含みうる。

接着層３”に含まれるシリサイド化反応性金属は、約０．１〜５０原子％が含まれうる。この際、接着層３”に含まれるシリサイド化反応性金属の濃度は、一定でなく、すなわち、接着層３”と銀導電層５との界面から基板１との界面に行くほど、酸化反応性金属の濃度が増加する濃度勾配が形成されている。
第１銀合金層３”上に積層された銀導電層５は、本発明の一実施形態と同様に電気信号の通路役割を行い、銀導電層５上に形成された保護層７は、酸化反応性金属が酸素と反応して形成された酸化金属と銀とを含む合金層であって、銀導電層５を保護する役割を行う。

次いで、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を図１及び図４乃至図６を参照して説明する。図４乃至図６は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。

図４に示すように、例えば、ＳｉＯ_２からなるガラスでなされた基板１に銀を基本とし、０．１〜５０原子％（ａｔｏｍ％）の酸化反応性金属を含む銀合金のターゲットをスパッタリングして第１銀合金層２を形成する。このような酸化反応性金属としては、酸素と反応して酸化反応を起こすものならば、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つでありうる。この際、第１銀合金層２の厚さは、特に限定されないが、過度に厚く形成される場合には、配線の比抵抗が増加しうるので、例えば、１００Å〜２０００Åであり得る。

次いで、第１銀合金層２上に、銀ターゲットをスパッタリングして銀導電層５を形成する。銀導電層５は、配線の本来機能である電気信号の通路役割を果たす層であって、その厚さは例えば、約１０００〜３０００Åであり得る。
次いで、銀導電層５上に銀を基本とし、０．１〜５０原子％の酸化反応性金属を含む銀合金のターゲットをスパッタリングして第２銀合金層６を形成する。このような酸化反応性金属は、第１銀合金層２に含まれている酸化反応性金属と同じ金属を含んでもよく、他の金属を含んでも良い。本実施形態では、第１及び第２銀合金層２、６中に含まれた酸化反応性金属が互いに同じ場合を例示して説明しているが、酸化反応性金属が相異なる場合にも、本発明の一実施形態による配線形成方法が適用可能であるということは言うまでもない。
第２銀合金層６に含まれる酸化反応性金属は、第１銀合金層２に含まれる酸化反応性金属と同様に、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つでありうる。この際、銀合金層の厚さは特に限定されないが、過度に厚く形成される場合には、配線の抵抗が増加しうるので、例えば、５００〜２０００Åであり得る。

次に、図５に示すように、基板１上に形成された第１銀合金層（図４の２）、銀導電層５及び第２銀合金層（図４の６）からなる積層結果物に熱処理工程であるアニーリングを実施する。アニーリング工程は、真空、窒素または少量の酸素を含む雰囲気下で実施され、処理温度及び時間は、約２００〜３００℃で約３０分〜２時間の範囲である。

熱処理の結果、第１及び第２銀合金層（図４の２、６）中に含まれた酸化反応性金属は、銀よりさらに速い拡散速度を有し、各々基板１との界面及び第２銀合金層（図４の６）の表面に移動する。基板１との界面に移動した酸化反応性金属は、基板中に含まれるＳｉＯ_２と反応して、酸化金属を形成する。第２銀合金層（図４の６）の表面に移動した酸化反応性金属は、大気中の酸素と反応して酸化金属を形成する。例えば、酸化反応性金属がＭｇまたはＡｌである場合、熱処理により酸素と反応してＭｇＯまたはＡｌ_２Ｏ_３の酸化金属を形成する。

このような酸化金属を含む層は、各々基板との接着性を向上させる接着層３と耐熱性及び耐化学性が脆弱な銀導電層５を保護する保護層７となる。接着層３及び保護層７に含まれる酸化反応性金属の濃度は一定でなく、すなわち、接着層３では銀導電層５との界面から基板１との界面に行くほど酸化反応性金属の濃度が高まる濃度勾配が形成され、保護層７では銀導電層５との界面から保護層７の表面に行くほど酸化反応性金属の濃度が高まる濃度勾配が形成される。このような接着層３及び保護層７の厚さは、熱処理工程を行う前の第１銀合金層（図４の２）及び第２銀合金層（図４の６）の厚さによって異なるが、例えば、熱処理工程を行う前の第１銀合金層及び第２銀合金層（図４の２、６）の厚さが各々約５００Å、１０００Åである場合、接着層３及び保護層７の厚さは各々約２００Å、１５０Åであり得る。

次に、図６に示すように、接着層３、銀導電層５及び保護層７を含む熱処理結果物上に感光膜を形成し、これを所望の形状に感光膜パターン８を形成する。
最後に、図１に示すように、感光膜パターン８をエッチングマスクとして接着層３、銀導電層５及び保護層７を含む熱処理結果物をパターニングして配線を完成する
。

次いで、図３、図７乃至図９を参照して、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明する。図７乃至図９は、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。

図７に示すように、基板１、例えば、真性非晶質シリコンやドーピングされた非晶質シリコンなどを含む基板１に銀を基本として０．１〜５０原子％のシリサイド化反応性金属を含む銀合金のターゲットをスパッタリングしてシリサイド化反応性金属を含む第１銀合金層２”を形成する。このようなシリサイド化反応性金属としては、シリコンとシリサイド反応を起こすものならば、特に限定されず、例えば、Ｃａ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ及びＣｒの内から選択される少なくとも１つでありうる。この際、第１銀合金層２”の厚さは、特に限定されないが、過度に厚く形成される場合には、配線の比抵抗が増加しうるので、例えば、１００〜２０００Åであり得る。

次いで、第１銀合金層２”上に、銀ターゲットをスパッタリングして銀導電層５を形成する。銀導電層５は、配線の本来機能である電気信号の通路役割を果たす層であって、その厚さは例えば、約１０００〜３０００Åであり得る。
次いで、銀導電層５上に銀を基本として０．１〜５０原子％の酸化反応性金属を含む銀合金のターゲットをスパッタリングして第２銀合金層６を形成する。このような酸化反応性金属としては、酸素との反応性に優れる金属ならば、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つでありうる。この際、第２銀合金層６の厚さは、特に限定されないが、過度に厚く形成される場合には配線の抵抗が増加できるので、例えば、５００〜２０００Åであり得る。

次に、図８に示すように、基板１上に形成された第１銀合金層（図４の２”）、銀導電層５及び第２銀合金層（図４の６）からなる積層結果物に熱処理工程のアニーリングを実施する。アニーリング工程は、真空、窒素または少量の酸素を含む雰囲気下で実施され、処理温度及び時間は、約２００〜３００℃で、約３０分〜２時間の範囲である。

熱処理結果、第１銀合金層（図４の２”）中に含まれたシリサイド化反応性金属は、銀よりさらに速い拡散速度を有し、基板１との界面に移動して基板１に含まれているシリコンと反応してシリサイド化金属を形成する。例えば、シリサイド化反応性金属がＴｉまたはＣｏである場合、熱処理によりシリコンと反応してＴｉＳｉ_２またはＣｏＳｉ_２のシリサイド化金属が形成される。
このようなシリサイド化金属を含む層は、基板との接着性を向上させ、接触抵抗を低めるだけでなく、銀が基板１への広がりを抑制する接着層３”となる。接着層３”でのシリサイド化反応性金属の濃度は一定でなく、すなわち、銀導電層５との界面から基板１との界面に行くほどシリサイド化反応性金属の濃度が高まる濃度勾配が形成される。接着層３”の厚さは、熱処理工程を行う前の第１銀合金層（図４の２”）の厚さによって異なるが、例えば、熱処理工程を行う前の第１銀合金層（図４の２”）の厚さが約５００Åである場合、接着層３”の厚さは、約１００Åであり得る。

また、熱処理結果、第２銀合金層（図４の６）中に含まれた酸化反応性金属は、銀よりさらに速い拡散速度を有し、第２銀合金層（図４の６）の表面に移動して大気中の酸素と反応して酸化金属を形成する。例えば、酸化反応性金属がＭｇまたはＡｌである場合、熱処理により酸素と反応してＭｇＯまたはＡｌ_２Ｏ_３の酸化金属を形成する。このような酸化金属を含む層は、耐熱性及び耐化学性が脆弱な銀導電層５を保護する保護層７となる。保護層７での酸化反応性金属の濃度は一定でなく、すなわち、銀導電層５との界面から保護層７の表面に行くほど酸化反応性金属の濃度が高まる濃度勾配が形成される。保護層７の厚さは、熱処理工程を行う前の第２銀合金層（図４の６）の厚さによって異なるが、例えば、熱処理工程を行う前の第２銀合金層（図４の６）の厚さが約１０００Åである場合、保護層７の厚さが約１５０Åであり得る。

次に、図９に示すように接着層３”、銀導電層５及び保護層７を含む熱処理結果物上に感光膜を形成し、これを所望の形状に感光膜パターン８を形成した後、図３に示したように、感光膜パターン８をエッチングマスクとして接着層３”、銀導電層５及び保護層７を含む熱処理結果物をパターニングして配線を完成する。

上述したような配線及び配線の形成方法は、薄膜トランジスタ基板及びその製造方法にも適用されうる。
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について説明する。
まず、図１０乃至図１２を参照して、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法により製造された薄膜トランジスタ基板の構造について説明する。図１０は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法により製造された薄膜トランジスタ基板のレイアウトであり、図１１及び図１２は、図１０のＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面図である。

図１０乃至図１２に示すように、基板１０上にゲート信号を伝達する複数のゲート配線（２２、２４、２６、２７、２８）が形成されている。ゲート配線（２２、２４、２６、２７、２８）は、横方向に延びているゲート線２２、ゲート線２２の端部に連結されており、外部からのゲート信号を印加されてゲート線２２に伝達するゲートパッド２４、ゲート線２２に連結されて突起形態に形成された薄膜トランジスタのゲート電極２６、ゲート線２２と平行に形成されている維持電極２７及び維持電極線２８を含む。維持電極線２８は、画素領域を横切って横方向に延びており、維持電極線２８に比べて幅が広く形成されている維持電極２７が連結される。

維持電極２７は、後述する画素電極８２と連結されたドレイン電極拡張部６７と重複されて画素の電荷保存能力を向上させるストレージキャパシタをなす。このような維持電極２７及び維持電極線２８の形状及び配置は、多様な形態に変形され、画素電極８２とゲート線２２との重畳によって発生する維持容量が十分である場合には形成されないこともある。

ゲート配線（２２、２４、２６、２７）は、基板１０と優秀な接着性を有する酸化反応性金属を含む接着層２２１、２４１、２６１、２７１、電気信号の通路役割を果たす銀導電層２２２、２４２、２６２、２７２及び耐熱性と耐化学性とが脆弱な銀導電層２２２、２４２、２６２、２７２を保護する酸化反応性金属を含む保護層２２３、２４３、２６３、２７３の三重層を含みうる。この際、酸化反応性金属は、接着層２２１、２４１、２６１、２７１及び保護層２２３、２４３、２６３、２７３で酸化金属の形態に含まれる。

このような接着層２２１、２４１、２６１、２７１及び保護層２２３、２４３、２６３、２７３は、図１１のＧ１に示すように同じ酸化反応性金属を含んで形成され、また図１２のＧ２に示すように相異なる酸化反応性金属を含んでも形成されうる。また図面に直接的に図示していないが、維持電極線２８も他のゲート配線（２２、２４、２６、２７）と同じ構造を有する。以下で説明される構成のゲート配線には維持電極線２８も含まれる。
基板１０、ゲート配線（２２、２４、２６、２７、２８）の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）からなるゲート絶縁膜３０が形成されている。

ゲート絶縁膜３０の上部には水素化非晶質シリコンまたは多結晶シリコンなどの半導体からなる半導体層４２、４４、４８が形成されており、半導体層４２、４４、２８の上部には、シリサイドまたはｎ型不純物が高濃度でドーピングされたｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質からなるオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）層５２、５５、５６、５８が各々形成されている。
オーミックコンタクト層５２、５５、５６、５８は、その下部の半導体層４２、４４、４８とその上部のデータ配線（６２、６５、６６、６７、６８）の接触抵抗を低くめる役割を果たし、データ配線（６２、６５、６６、６７、６８）と完全に同じ形態を有する。一方、半導体層４２、４４、４８は、薄膜トランジスタのチャンネル部を除外すれば、後述するデータ配線（６２、６５、６６、６７、６８）及びオーミックコンタクト層５２、５５、５６、５８と同じ形状を有している。

オーミックコンタクト層５５、５６及びゲート絶縁膜３０上には、データ配線（６２、６５、６６、６７、６８）が形成されている。データ配線（６２、６５、６６、６７、６８）は、縦方向に形成されてゲート線２２と交差して画素を定義するデータ線６２、データ線６２の分枝であり、オーミックコンタクト層５５の上部まで延びているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されて外部からの画像信号を印加されるデータパッド６８、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６または薄膜トランジスタのチャンネル部に対してソース電極６５の反対側オーミックコンタクト層５６の上部に形成されているドレイン電極６６及びドレイン電極６６から延びて維持電極２７と重複する広い面積のドレイン電極拡張部６７を含む。

ソース電極６５は、半導体層４４と少なくとも一部が重複され、ドレイン電極６６は、ゲート電極２６を中心にソース電極６５と対向して半導体層４４と少なくとも一部が重複される。
ドレイン電極拡張部６７は、維持電極２７と重複されるように形成され、維持電極２７とゲート絶縁膜３０とを挟んで維持容量が形成される。維持電極２７を形成しない場合、ドレイン電極拡張部２７も形成しない。

このようなデータ配線（６２、６５、６６、６７、６８）は、図１１のＤ１に示したように、下部層との接着性に優れ、接触抵抗を低めうるシリサイド反応性金属を含む接着層６２１、６５１、６６１、６７１、６８１、電気信号の通路役割を果たす銀導電層６２２、６５２、６６２、６７２、６８２、及び耐熱性と耐化学性とが脆弱な銀導電層６２２、６５２、６６２、６７２、６８２を保護する酸化反応性金属を含む保護層６２３、６５３、６６３、６７３、６８３の三重の金属層を含む。この際、シリサイド化反応性金属は、オーミックコンタクト層５５、５６の上部の接着層６２１、６５１、６６１、６７１、６８１でシリサイド化金属の形態に含まれ、酸化反応性金属は、保護層６２３、６５３、６６３、６７３、６８３で酸化金属の形態に含まれる。

データ配線（６２、６５、６６、６７、６８）及びこれらによって遮蔽されない半導体層４４の上部には保護膜７０が形成されている。保護膜７０は、例えば、平坦化特性に優れ、感光性（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質の窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などで形成されうる。
また、保護膜７０を有機物質で形成する場合には、ソース電極６５とドレイン電極６６との間の半導体層４４が表れた部分に保護膜７０の有機物質が接触することを防止するために、有機膜の下部に窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜（図示せず）がさらに形成されうる。

保護膜７０には、ドレイン電極拡張部６７及びデータ線パッド６８を各々露出させるコンタクトホール７７、７８が形成されており、保護膜７０とゲート絶縁膜３０には、ゲートパッド２４を露出させるコンタクトホール７４が形成されている。保護膜７０上には、コンタクトホール７７を通じてドレイン電極６６と電気的に連結され、画素に位置する画素電極８２が形成されている。データ電圧が印加された画素電極８２は、上部基板の共通電極と共に電場を生成することによって、画素電極８２と共通電極との間の液晶層の液晶分子の配列を決定する。
また、保護膜７０上には、コンタクトホール７４、７８を通じて各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８と連結されている補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８が形成されている。画素電極８２と補助ゲート及びデータパッド８６、８８は、透明導電性物質、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）またはインジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）からなっている。

以下、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法について図１０乃至図１２と、図１３乃至図２４を参照して、詳細に説明する。

まず、図１３及び図１４に示すように、ＳｉＯ_２からなるガラス基板１０上に銀を基本として０．１〜５０原子％の酸化反応性金属を含む銀合金のターゲットをスパッタリングして第１銀合金層を形成し、引き続き、銀ターゲットをスパッタリングして銀導電層を形成した後、０．１〜５０原子％の酸化反応性金属を含む銀合金ターゲットをスパッタリングして第２銀合金層を形成する。
この際、第１及び第２銀合金層中に含まれる酸化反応性金属は、互いに同一金属か、又は異なる金属でなりうる。このような酸化反応性金属としては、酸素と反応して酸化反応を起こすものならば、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つでありうる。第１銀合金層、銀導電層、及び第２銀合金層の厚さは、特に限定されないが、配線の比抵抗が増加しないように、例えば、各々１００〜２０００Å、１０００〜３０００Å、及び５００〜２０００Åであり得る。

三重の金属層を例として真空、窒素または少量の酸素を含む雰囲気下で約２００〜３００℃で約３０分〜２時間アニーリングする。その結果、第１銀合金層に含まれる酸化反応性金属は、基板１０との界面に広がって基板１０のＳｉＯ_２と反応して酸化金属を形成する。また、第２銀合金層に含まれる酸化反応性金属は表面に広がって大気中の酸素と反応して酸化金属を形成する。したがって、第１銀合金層、銀導電層、及び第２銀合金層は、熱処理により基板１０との接着性に優れた接着層２２１、２４１、２６１、２７１、電気信号の通路役割を果たす銀導電層２２２、２４２、２６２、２７２、及び耐熱性及び耐化学性が脆弱な銀導電層２２３、２４３、２６３、２７３を保護する保護層２２３、２４３、２６３、２７３となる。この際、接着層２２１、２４１、２６１、２７１及び保護層２２３、２４３、２６３、２７３は、銀導電層２２２、２４２、２６２、２７２との界面で各々基板１０との界面及び表面に行くほど酸化反応性金属の濃度が高まる濃度勾配が形成される。
このような熱処理結果物をパターニングしてゲート線２２、ゲート電極２６、ゲートパッド２４、維持電極２７及び維持電極線２８を含むゲート配線（２２、２４、２６、２７、２８）を形成する。

次に、図１５に示すように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、真性非晶質シリコン層及びドーピングされた非晶質シリコン層を、例えば、化学気相蒸着法を用いて各々１５００Å〜５０００Å、５００Å〜２０００Å、３００Å〜６００Åの厚さに連続蒸着する。
次いで、ドーピングされた非晶質シリコン層５０上に、例えば、銀を基本として０．１〜５０原子％のシリサイド化反応性金属を含む銀合金のターゲットをスパッタリングして第３銀合金層を形成し、引き続き銀ターゲットをスパッタリングして銀導電層を形成した後、０．１〜５０原子％の酸化反応性金属を含む銀合金ターゲットをスパッタリングして第４銀合金層を形成する。

この際、第３銀合金層中に含まれるシリサイド化反応性金属としては、シリコンと反応してシリサイド化反応を起こすものならば、特に限定されないが、例えば、Ｃａ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ及びＣｒの内から選択される少なくとも１つでありうる。また、第４銀合金層中に含まれる酸化反応性金属は酸素と反応して酸化反応を起こすものならば、特に限定されないが、例えば、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つでありうる。第３銀合金層、銀導電層、及び第４銀合金層の厚さは、特に限定されないが、配線の比抵抗が増加されないように、例えば、各々１００〜２０００Å、１０００〜３０００Å及び５００〜２０００Åであり得る。

三重の金属層を例として真空、窒素または少量の酸素を含む雰囲気下で約２００〜３００℃で約３０分〜２時間アニーリングする。その結果、第３銀合金層に含まれるシリサイド化反応性金属は、真性非晶質シリコン層及びドーピングされた非晶質シリコン層との界面に広がって真性非晶質シリコン層及びドーピングされた非晶質シリコン層のシリコンと反応してシリサイド化金属を形成する。また、第４銀合金層に含まれる酸化反応性金属は、表面に広がって大気中の酸素と反応して酸化金属を形成する。
したがって、第３銀合金層、銀導電層、及び第４銀合金層は、熱処理により下部膜との接着性に優れた接着層６０１、電気信号の通路役割を果たす銀導電層６０２、及び耐熱性及び耐化学性が脆弱な銀導電層６０２を保護する保護層６０３となる。この際、接着層６０１及び保護層６０３は、銀導電層６０２との界面から各々真性非晶質シリコン層及びドーピングされた非晶質シリコン層の界面及び表面に行くほどシリサイド化反応性金属の濃度及び酸化反応性金属の濃度が高まる濃度勾配が形成される。
次いで、熱処理された結果物上に感光膜１１０を塗布する。

次に、図１６及び図１７に示すように、マスク（図示せず）を通じて感光膜１１０に光を照射した後、現像して、感光膜パターン１１２、１１４を形成する。この際、感光膜パターン１１２、１１４の中から薄膜トランジスタのチャンネル部、すなわち、ソース電極（図１１及び図１２の６５）とドレイン電極（図１１及び図１２の６６）との間に位置した第１部分１１４は、データ配線部、すなわち、データ配線が形成される部分に位置した第２部分１１２より厚さを薄くして、チャンネル部とデータ配線部とを除いたその他の部分の感光膜はいずれも除去する。この際、チャンネル部に残っている感光膜１１４の厚さとデータ配線部に残っている感光膜１１２の厚さとの比は、後述するエッチング工程での工程条件によって異ならせるが、第１部分１１４の厚さを、第２部分１１２の厚さの１／２以下に、例えば、４０００Å以下にしうる。

次いで、感光膜パターン１１２、１１４をエッチングマスクとしてその下部の保護層６０３、銀導電層６０２及び接着層６０１からなる熱処理結果物をパターニングする。その結果、図１８に示すようにチャンネル部及びデータ配線部の三重層パターンのみが残り、チャンネル部及びデータ配線部を除いたその他の部分の三重層６０は、いずれも除去されて、その下部のドーピングされた非晶質シリコン層５０が露出される。この際、残った三重層パターンは、ソース及びドレイン電極（図１１及び図１２の６５、６６）が分離されずに、連結されている点を除ければ、最終的なデータ配線の形態と同一である。

次に、図１９に示すように、チャンネル部とデータ配線部とを除いたその他の部分の露出されたドーピングされた非晶質シリコン層５０及びその下部の真性非晶質シリコン層４０を感光膜の第１部分１１４と共に乾式エッチング方法で同時に除去し、アッシングを通じてチャンネル部のソース／ドレイン用の三重層パターン６４の表面に残っている感光膜の残滓を除去する。

次に、図２０に示すように、チャンネル部の保護層６４３、銀導電層６４２、及び接着層６４１からなる三重層パターンをエッチングして除去した後、ドーピングされた非晶質シリコンからなるオーミックコンタクト層５２、５５、５６、５８を形成する。この際、乾式エッチングが使われうる。半導体層４４の一部が除去されて薄くなることもあり、感光膜パターンの第２部分１１２もある程度の厚さにエッチングされうる。その結果、ソース電極６５とドレイン電極６６とが分離されつつ、データ配線（６５、６６）とその下部のオーミックコンタクト層５５、５６とが完成される。

次に、図２１に示すようにデータ配線部に残っている感光膜第２部分（図２０の１１２）を除去する。

次に、図２２に示すように平坦化特性に優れ、感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＥＣＶＤ）で形成されるａ−Ｓｉ：Ｃ：Ｏ、ａ−Ｓｉ：Ｏ：Ｆなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などを単一層または複数層で形成して保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）７０を形成する。

次に、図２３及び図２４に示すように、写真エッチング工程でゲート絶縁膜３０と共に保護膜７０をパータニングし、ゲートパッド２４、ドレイン電極拡張部６７、及びデータパッド６８を露出させるコンタクトホール７４、７７、７８を形成する。この際、保護膜７０が感光性を有する有機膜である場合には、写真エッチング工程だけでコンタクトホールを形成でき、ゲート絶縁膜３０と保護膜７０に対して実質的に同じエッチング比を有するエッチング条件で実施することが望ましい。

次に、最後に図１０乃至図１２に示したように、透明導電性物質、例えば、インジウムティンオキサイド（ＩＴＯ）またはインジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）を蒸着し、写真エッチングしてコンタクトホール７７を通じてドレイン電極６６と連結される画素電極８２と、コンタクトホール７４、７８とを通じてゲートパッド２４及びデータパッド６８と各々連結される補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８を形成する。

本明細書では、半導体層とデータ配線とを１つの感光膜パターンを用いた写真エッチング工程で形成する薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明したが、相異なるマスクを用いた写真エッチング工程で形成する薄膜トランジスタ基板の製造方法に対しても適用可能である。
また、本明細書では、薄膜トランジスタ基板のデータ配線をシリサイド化反応性金属を含む接着層を含む場合についてのみ説明したが、これは例示的なものに過ぎず、酸化反応性金属を含む接着層を含めても良い。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

本発明の薄膜トランジスタ基板は、液晶表示装置のような平板表示装置に適用されうる。

本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線の断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線の断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線の断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板に用いる配線形成方法を説明するための工程段階別断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ基板のレイアウト図である。 図１０のＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面図である。 図１０のＢ−Ｂ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するためのレイアウト図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１３のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１３のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するためのレイアウト図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１６のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１６のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１６のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１６のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１６のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図１６のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するためのレイアウト図である 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための図２３のＢ−Ｂ’線に沿って切断した工程段階別断面図である。

１ 基板
２、２” 第１銀合金層
３、３’、３” 接着層
５ 銀導電層
６ 第２銀合金層
７ 保護層

Claims (10)

1. 薄膜トランジスタ基板であって、
   第１方向に延びるゲート線を含むゲート配線と、
   前記ゲート線と絶縁されて交差する第２方向に延びるデータ線を含むデータ配線とを有し、
   前記ゲート配線または前記データ配線のうち、少なくとも１つは酸化反応性金属またはシリサイド化反応性金属、及び銀を含む接着層と、銀導電層と、酸化反応性金属及び銀を含む保護層とが順次に積層される配線であり、
   前記接着層に含まれる酸化反応性金属又はシリサイド化反応性金属の濃度は、前記接着層と前記銀導電層との界面から前記接着層と前記薄膜トランジスタ基板の基板との界面に行くほど酸化反応性金属の濃度が増加する濃度勾配が形成され、
   前記保護層に含まれる酸化反応性金属の濃度は、前記保護層と銀導電層との界面から表面に行くほど酸化反応性金属の濃度が増加する濃度勾配が形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
2. 前記接着層及び前記保護層に含まれる前記各酸化反応性金属は、互いに同一金属か、又は異なる金属であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
3. 前記酸化反応性金属は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｌｉ、Ｚｎ、Ｉｎ及びＳｎの内から選択される少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
4. 前記接着層または前記保護層は、前記酸化反応性金属を０．１〜５０原子％含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
5. 前記シリサイド化反応性金属を含む前記接着層下部にシリコン層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
6. 前記シリコン層は、半導体層またはオーミックコンタクト（ｏｈｍｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ）層であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ基板。
7. 前記シリサイド化反応性金属は、Ｃａ、Ｔｈ、Ｚｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ及びＣｒの内から選択される少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
8. 前記接着層は、前記シリサイド化反応性金属を０．１〜５０原子％含むことを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
9. 前記接着層に含まれる前記シリサイド化反応性金属は、シリコンと反応してシリサイド化された金属として含まれるか、又は前記接着層に含まれる前記酸化反応性金属は、酸素と反応して酸化された金属として含まれることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
10. 前記保護層に含まれる前記酸化反応性金属は、酸素と反応して酸化された金属として含まれることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。

Images