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KR100488947B1 - 엑스레이 영상감지소자의 제조방법 - Google Patents

엑스레이 영상감지소자의 제조방법 Download PDF

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KR100488947B1
KR100488947B1 KR10-2001-0085064A KR20010085064A KR100488947B1 KR 100488947 B1 KR100488947 B1 KR 100488947B1 KR 20010085064 A KR20010085064 A KR 20010085064A KR 100488947 B1 KR100488947 B1 KR 100488947B1
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임윤식
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비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 알루미늄(Al)계 게이트 라인을 적용한 에치스토퍼형 박막트랜지스터 방식의 엑스레이 영상감지소자의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 엑스레이 영상감지소자의 제조방법은, 게이트 라인 식각 방지층으로 수분 방습성이 강한 실리콘 질화막(SiNx)을 게이트 라인과 스토리지 전극용 ITO 사이에 개재시키고, 또한, 실리콘 질화막(SiNx)의 방습성이 ITO 에천트에 대해 완전한 방지층이 되지 못하기 때문에 상기 스토리지 전극용 ITO의 두께를 종래에 사용하는 두께 보다 낮추어 ITO 식각 시간을 줄임으로써, 상기 스토리지 전극용 ITO의 식각시에 ITO 에천트의 침투에 의해 발생되는 게이트 라인의 단선을 방지한다.

Description

엑스레이 영상감지소자의 제조방법{Method of manufacturing X-ray image detector}
본 발명은 엑스레이 이미지 디텍터(X-ray image detector; 이하, '엑스레이 영상감지소자'라 칭함)의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 알루미늄(Al)계 게이트 라인을 사용하는 에치스토퍼형 박막트랜지스터 구조 엑스레이 영상감지소자의 제조방법에 관한 것이다.
현재 의학용으로 널리 사용되고 있는 진단용 엑스레이(X-Ray) 검사방법은 엑스레이 감지 필름을 사용하여 촬영하고, 그 결과를 알기 위해서는 소정의 필름 인화시간을 거쳐야 했다.
그러나, 근래에 들어와 반도체 기술의 발전에 힘입어 박막트랜지스터(Thin Film Transistor: 이하, TFT)를 이용한 디지탈 엑스레이 영상감지소자가 제안되었다. 이러한 엑스레이 영상감지소자는 TFT를 스위칭 소자로 사용하여 엑스레이의 촬용 즉시 실시간으로 결과를 진단할 수 있는 장점이 있다.
이하, 종래의 엑스레이 영상감지소자의 제조방법을 도 1의 단면도를 통해 설펴보면 다음과 같다.
먼저, 기판(1) 상에 금속을 증착하고 패터닝하여 게이트 전극(2)을 형성한다. 그후, 실리콘 질화막(SiN)을 증착하여 제1절연막(3)을 형성한다.
상기 제1절연막(3) 상에 투명한 도전물질을 증착하고 패터닝하여 제1스토리지 전극(4)을 형성한다. 상기 투명한 도전물질로서는, 예컨데, ITO(Indium Tin Oxide)를 사용한다.
상기 제1스토리지 전극(4)의 형성 후에 제2절연막(5)을 상기 제1절연막(3)과 제1스토리지 전극(4) 상에 형성한다. 상기 게이트 전극(2) 상부의 제2절연막 부분 상에 채널층(도시안됨)을 형성한다. 상기 제1스토리지 전극(4) 상의 제2절연막 부분에 후속 공정에서 형성될 접지배선(9)과의 접촉을 위한 콘택홀(6)을 형성한다.
상기 콘택홀(6) 형성 후에 소스/드레인 금속물질을 증착하고 패터닝하여 소스 전극(7)과 드레인 전극(8)을 형성하여 TFT(10)를 제조함과 아울러 상기 콘택홀(6)을 통해 스토리지 전극(4)과 접촉하게 접지배선(9)을 형성한다. 상기 소스/드레인 금속은 저항이 작고 증착성이 우수한 알루미늄이 주로 쓰인다.
상기 소스 전극(7)과 드레인 전극(8) 및 접지배선(9)의 형성 후에 보호층(11)을 형성한다. 상기 보호층(11)은 TFT(10)를 외부의 충격이나 습기로부터 보호하기 위한 목적으로 형성한다.
상기 보호층(11)을 식각하여 드레인 전극(8)을 노출시킴과 아울러 접지배선(9) 양측의 제1스토리지 전극 부분들을 노출시키는 콘택홀들을 형성한다. 이후, ITO를 증착하고 패터닝하여 화소 전극(12)을 형성한다. 상기 화소 전극(12)은 제2스토리지 전극의 역할을 겸한다.
상기 화소 전극(12) 형성 후에 기판 결과물의 전면에 걸쳐 광도전막(13)을 증착한다.
종래의 엑스레이 영상감지소자의 경우, 종래의 TFT와는 달리 순간적으로 충전을 한 후에, 순간적으로 신호를 이동해야 하므로 라인(Line) 저항과 오프(Off) 전류가 낮아야 한다. 그러므로, 저항이 낮은 알루미늄(Al)계 금속으로 라인을 구성하는 것이 유리하며, 오프 전류를 낮추기 위해서는 에치(E)/스토퍼(S) 구조의 TFT가 유리하다.
도 2는 종래 기술에 따른 7-마스크 공정을 이용한 에치스토퍼형 TFT의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도시된 바와 같이, 게이트 전극(22)이 형성된 기판(21) 상에 실리콘 질산화막(SiON)으로 이루어진 제1질화막(23)을 형성한다. 그 다음, 상기 제1질화막(23) 상의 TFT가 형성될 영역에 실리콘질화막(SiNx)으로 이루어진 제2질화막(24)을 형성한다. 다음, 상기 제2질화막(24) 상에 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 채널층(25)을 형성한 후, 그 위에 에치스토퍼(26)를 형성한다. 다음, 상기 에치스토퍼(26) 상에 n+ a-Si으로 이루어진 오믹콘택층(27)을 형성한 다음 식각하고, 그 위에 소스/드레인 전극(도시되지 않음)을 형성한다. 이후, 투명전도막, 예컨데, ITO막을 증착하고 패터닝하여 충전부가 형성될 부위의 제1질화막(23) 상에 제1스토리지 전극(27)을 형성한다. 도면에서, 화살표 A는 에천트 침입 경로를 나타낸 것이다.
도 3은 ITO 에천트 침입에 의한 게이트 손상(attack)을 보여주는 사진이다.
그런데, 종래의 7-마스크 공정을 이용한 에치스톱퍼형 TFT의 엑스레이 영상감지소자의 제조방법은 텅스텐 몰리브덴(MoW) 게이트를 적용하여 에치스토퍼형 TFT를 제작할 경우에는 ITO 식각시 에천트에 의한 게이트 단선이 발생하지 않지만, 라인 저항을 낮추기 위해 알루미늄(Al) 계열의 게이트를 적용하여 에치스토퍼형 TFT를 제작할 경우에는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, ITO 에천트에 의한 게이트 라인 손상이 발생된다.
즉, 알루미늄(Al) 계열의 게이트 라인을 적용한 에치스토퍼형 TFT 엑스레이 영상감지소자를 제조함에 있어서, 기존의 7-마스크 에치스토퍼형 TFT 공정을 적용할 경우에는 게이트 라인을 보호하는 층이 3500Å 두께의 실리콘 질산화막(SiON) 뿐이기 때문에 수분 흡습성이 강한 질산화막(SiON)층이 ITO 에천트의 침투를 방지하지 못하며, 그래서, ITO 에천트에 의한 게이트 라인 손상이 발생된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 알루미늄 계열의 게이트 라인을 적용한 에치스토퍼형 TFT를 형성함에 있어서의 ITO 에천트에 의한 게이트 라인 손상 발생을 방지할 수 있는 엑스레이 영상감지소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조방법은, TFT부 및 충전부를 구비한 기판의 상기 TFT부 상에 알루미늄(Al) 계열의 금속으로 이루어진 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 실리콘 질산화막(SiON)으로 이루어진 제1질화막을 형성하는 단계; 상기 실리콘 질산화막(SiON)으로 이루어진 제1질화막 상에 500∼1000Å의 두께로 실리콘 질화막(SiNx)로 이루어진 제2질화막을 형성하는 단계; 상기 제2질화막 상의 TFT 형성 영역에 비정질 실리콘으로 이루어진 채널층과 에치스토퍼를 차례로 형성하는 단계; 상기 에치스토퍼 외측의 채널층 상에 n+ 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층을 형성하는 단계; 상기 TFT가 구성되도록 오믹콘택층 상에 소스/드레인 금속을 증착하고 액티브 식각하여 소스/드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 충전부의 제2질화막 부분 상에 ITO로 이루어진 제1스토리지 전극을 형성하는 단계; 상기 제1스토리지 전극 상에 공통전극을 형성하는 단계; 상기 단계까지의 기판 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 TFT의 드레인 전극과 연결됨과 아울러 충전부에서 제2스토리지 전극의 기능을 겸하는 ITO로 이루어진 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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(실시예)이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
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도 4는 본 발명에 의한 엑스레이 영상감지소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 기판(41)에 TFT가 형성될 영역에 게이트 전극(42)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(42)은 알루미늄(Al)계 계열의 금속으로 Al, AlNd, AlTa 등을 사용한다. 또한, 상기 게이트 전극(42)은 알루미늄(Al)계 게이트 라인 외에 은(Ag)계, 구리(Cu)계 금속 등 알루미늄(Al)계 보다 전기 저항은 낮으면서 후속 공정인 ITO의 식각시 손상을 받게 된는 금속을 사용할 수 있다.
다음, 상기 게이트 전극(42)이 형성된 기판(1) 전면 상에 실리콘 질산화막(SiON)으로 이루어진 제1질화막(43)을 형성한다.
다음, 상기 제1질화막(43) 상에 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 제2질화막(44)을 형성한다. 이때, 상기 실리콘 질화막(SiNx)로 이루어진 제2질화막(44)의 두께는 300∼2000Å 정도로, 바람직하게, 전기적 특성을 향상시키기 위해 300∼700Å 정도로, 특히, 500Å 정도로 한다. 반면, ITO 에천트 방지 측면에서 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 제2질화막(44)의 두께는 1000∼2000Å 정도로, 특히, 2000Å 정도로 함이 좋다. 전기적 특성 향상과 ITO 에천트 방지 효과를 감안한 최적의 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 제2질화막(44)의 두께는 500∼1000Å 정도가 좋다.
상기 실리콘 질화막(SiNx)에서 x의 범위는 0.1∼2 사이이나, 1.5∼1.8 부근이 방지 효과면에서 유리하며, 그 증착공정은 다음과 같은 공정조건으로 진행한다. 이때, 하기의 공정조건은 바람직하게 550m×650m 기판에 적용하는 경우이며, 기판의 크기가 틀릴 경우 약간의 수정을 통해서 적용이 가능하다.
증착온도 : 300∼400℃ (특히, 340∼360℃)
증착시 전원 : 1500∼3000 W (특히, 2000∼2500 W)
간격 : 300∼1100 mils (특히, 450∼700 mils)
증착압력 : 1000∼1700 mTorr (특히, 1100∼1300 mTorr)
가스유량
SiH4 : 200∼400 SCCM (특히, 250∼350 SCCM)
NH3 : 1000∼2000 SCCM (특히, 1200∼1600 SCCM)
N2 : 5000∼20000 SCCM (특히, 10000∼11000 SCCM)
그 외에 실리콘 질화막(SiNx) 제조에 필요한 가스를 첨가하여도 무방하나 반드시 필요한 것은 아니다.
계속해서, 상기 제2질화막(44) 상의 TFT 영역에 비정질 실리콘(a-Si)으로 채널층(45)을 형성한 후, 그 위에 에치스토퍼(46)을 형성한다.
그 다음, 상기 에치스토퍼(46)의 외측에 n+ 비정질 실리콘(n+ a-Si)으로 이루어진 오믹콘택층(47)을 형성한 후, 상기 오믹콘택층(47) 상에 소스(48a)/드레인 전극(48b)을 형성하여 TFT를 구성한다. 이때, 상기 비정질 실리콘(a-Si)과 실리콘 질화막(SiNx)의 선택비를 높이기 위하여 액티브 식각시에는 산소(O2)를 사용하지 않고 SF6/HCl/He 가스를 사용하여 수행한다.
그리고, 상기 액티브 식각 공정시의 공정조건은 다음과 같다. 이때, 하기의 공정조건은 바람직하게 550m×650m 기판에 적용하는 경우이며, 기판의 크기가 틀릴 경우 약간의 수정을 통해서 적용이 가능하다.
공정온도 : 40∼80℃ (특히, 50∼70℃)
공정전원 : 500∼1000 W (특히, 600∼800 W)
공정압력 : 200∼300 mTorr (특히, 220∼260 mTorr)
가스유량
SF6 : 200∼300 SCCM (특히, 220∼270 SCCM)
HCl : 250∼350 SCCM (특히, 270∼320 SCCM)
He : 200∼300 SCCM (특히, 220∼270 SCCM)
그 다음, 기판 결과물 상에 ITO를 증착하고 패터닝하여 제2질화막(44) 상의 충전부가 형성될 영역에 ITO로 이루어진 제1스토리지 전극(49)을 형성한다. 그런다음, 상기 제1스토리지 전극(49) 상에 공통전극(50)을 형성한다. 이때, 상기 제1스토리지 전극(49)용 ITO의 두께는 100∼400Å, 특히, 100∼200Å 정도로 한다.
그 다음, 전체 결과물 상에 TFT를 외부의 충격이나 습기로부터 보호하기 위한 목적으로 보호막(51)을 두껍게 증착한다.
그 다음, 상기 TFT의 드레인 전극(48b)과 후속 공정에서 형성되는 화소 전극(52)을 연결하기 위해 보호막(51)을 식각하여 콘택홀을 형성한다.
그 다음, 상기 보호막(51) 상에 ITO막을 증착하고 패터닝하여 드레인 전극(48b)과 연결되고 충전부에서 제2스토리지 전극의 기능을 겸하는 화소 전극(52)을 형성한다. 이후, 도시하지 않았으나, 공지된 일련의 후속 공정들을 차례로 진행하여 본 발명에 따른 엑스레이 영상감지소자의 제조를 완성한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 알루미늄(Al)계 게이트 라인을 적용하는 에치스토퍼형 TFT 방식의 엑스레이 영상감지소자를 제조함에 있어서 수분 방습성이 강한 실리콘 질화막(SiNx)으로 이루어진 제2질화막을 게이트와 첫번째 스토리지 전극용 ITO층 사이에 개재시킴은 물론, 상기 실리콘 질화막(SiNx)의 방습성이 ITO 에천트에 대한 완전한 방지층이 되지 못하기 때문에 ITO의 두께를 기존의 TFT 제조시에 사용하는 두께 보다 줄여 ITO 식각 시간을 줄임으로써, 상기 스토리지 전극용 ITO의 식각시 ITO 에천트에 의해 게이트 라인의 손상 및 그에 따른 게이트 라인의 단선 발생을 방지할 수 있으며, 그래서, 제조수율을 높일 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래의 엑스레이 영상감지소자의 제조방법을 설명하기 위한 단면도
도 2는 종래 기술에 따른 7-마스크 공정을 이용한 에치스토퍼(Etch stopper)형 박막트랜지스터 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 3은 ITO 에천트 침입에 의한 게이트 손상(attack)을 보여주는 사진.
도 4는 본 발명에 의한 엑스레이 영상감지소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
41 : 기판 42 : 게이트 전극
43 : 제1절연막 44 : 제2절연막
45 : 채널층 46 : 에치스토퍼
47 : 오믹콘택층 48a : 소오스 전극
48b : 드레인 전극 49 : 제1스토리지 전극
50 : 공통 전극 51 : 보호막
52 : 화소 전극

Claims (12)

  1. TFT부 및 충전부를 구비한 기판의 상기 TFT부 상에 알루미늄(Al) 계열의 금속으로 이루어진 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 포함한 기판 상에 실리콘 질산화막(SiON)으로 이루어진 제1질화막을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 질산화막(SiON)으로 이루어진 제1질화막 상에 500∼1000Å의 두께로 실리콘 질화막(SiNx)로 이루어진 제2질화막을 형성하는 단계;
    상기 제2질화막 상의 TFT 형성 영역에 비정질 실리콘으로 이루어진 채널층과 에치스토퍼를 차례로 형성하는 단계;
    상기 에치스토퍼 외측의 채널층 상에 n+ 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층을 형성하는 단계;
    상기 TFT가 구성되도록 오믹콘택층 상에 소스/드레인 금속을 증착하고 액티브 식각하여 소스/드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 결과물 상에 100∼400Å의 두께로 ITO를 증착하는 단계;
    상기 ITO를 패터닝하여 충전부의 제2질화막 부분 상에 제1스토리지 전극을 형성하는 단계;
    상기 제1스토리지 전극 상에 공통전극을 형성하는 단계;
    상기 단계까지의 기판 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계; 및
    상기 보호막 상에 TFT의 드레인 전극과 연결됨과 아울러 충전부에서 제2스토리지 전극의 기능을 겸하는 ITO로 이루어진 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감시소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 전극은 Al, AlNd 및 AlTa로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감지소자의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제2질화막 물질인 실리콘 질화막(SiNx)에서의 x의 범위는 0.1∼2인 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감시소자의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제2질화막 물질인 실리콘 질화막(SiNx)은 다음과 같은 공정조건으로 형성하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감시소자의 제조방법.
    증착온도 : 300∼400℃, 증착시 전원 : 1500∼3000W
    간격 : 300∼1100 mils, 증착압력 : 1000∼1700 mTorr
    가스유량 : SiH4 - 200∼400 SCCM
    NH3 - 1000∼2000 SCCM
    N2 - 5000∼20000 SCCM
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 액티브 식각은 비정질 실리콘(a-Si)과 제2질화막의 선택비를 높이기 위해 산소(O2)를 사용하지 않고 SF6/HCl/He 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감시소자의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 액티브 식각은 다음과 같은 공정조건으로 수행하는 것을 특징으로 하는 엑스레이 영상감시소자의 제조방법.
    공정온도: 40∼80℃, 공정전원: 500∼1000W, 공정압력: 200∼300mTorr
    가스유량: SF6 - 200∼300 SCCM
    HCl - 250∼350 SCCM
    He - 200∼300 SCCM
  11. 삭제
  12. 삭제
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