KR100236614B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명유리기판(111)의 배면쪽에 금속막(31)을 증착시키는 공정과, 금속막이 증착된 상기 투명유리기판의 윗쪽 표면에 금속층을 적층하여 게이트버스라인에서 분기하는 게이트전극(117a)을 형성하는 공정과, 상기 게이트전극위에 게이트절연막(123)을 형성하는 공정과, 상기 게이트절연막 위에 반도체층(122) 및 오믹접촉층(125)을 형성하는 공정과, 상기 반도체층과 오믹접촉층이 형성된 기판 위에 금속층을 적층 형성하고 이 금속층을 에칭하여 데이타버스라인에서 분기하는 소스(115a) 및 드레인전극(115b)을 형성하는 공정과, 상기 소스·드레인전극이 형성된 기판의 전면에 감광막(33)을 도포하고, 투명기판의 배면에 형성된 금속막(31)을 양극산화하는 공정을 포함함으로써 금속막을 패터닝하여 소스 및 드레인전극, 혹은 신호선으로 만들 때에, 패턴된 금속막에 스트레스가 집중되지 않도록하여 신호선 등이 단선되는 것을 방지할 수 있으며, 마스크 수를 증가시키지 않고도 높은 수율로 액정표시장치를 제조할수 있다.

Description

액정표시장치의 제조방법
제1도는 일반적인 액정 표시장치를 나타내는 입체도면이고,
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 종래의 제1기판(3)의 일부를 나타낸 단면도이고,
제3(a)도~제3(e)도는 본 발명의 제1기판(3)의 제조 공정도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
4,104 : 화소전극 11,111 : 투명유리기판
15a,115a : 소스전극 15b,115b : 드레인전극
17a,117a : 게이트전극 122 : 반도체층
23,123 : 게이트절연막 26,126 : 보호막
25,125 : 오믹접촉층 31 : 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막
180,181 : 양극산화막 33 : 감광막
본 발명은 액티브 매트리스형 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세히는 액정표시장치에서 게이트버스라인과 데이타버스라인의 교차부 및 데이타버스라인 상에서 단선이 발생하지 않도록 하는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
액티브 매트릭스형 액정표시장치에서는 각 화소의 구동 및 제어하기 위해 TFT(박막트랜지스터)와 같은 능동소자를 집적한 스위칭소자가 이용되고 있다.
TFT 어레이를 갖춘 일반적인 액정표시장치의 구성을 제1도의 입체도에 의하여 설명한다.
액정표시장치는 매트릭스 상으로 복수의 화소가 배치된 제1기판(3)을 갖고 있다.
제1기판(3)의 액정표시부의 각 화소전극(4)은 인접하는 2개의 게이트버스라인(17)과 인접하는 2개의 데이타버스라인(15)이 교차하여 만드는 부분에 배치된다. 상기 게이트버스라인(17)은 수평으로 형성되어 있고 상기 게이트버스라인(17)에서 분기한 게이트전극(17a)이 형성되어 있다. 상기 데이타버스라인(15)은 종으로 형성되어있고 상기 데이타버스라인(15)에서 분기한 소스전극(15a)이 형성되어 있다. 상기 소스전극(15a)과 게이트전극(17a)이 교차하는 부분에 TFT(8)이 형성되어 있고 드레인전극(15b)은 화소전극(4)과 전기적으로 접촉되도록 형성되어 있다.
한편 칼라필터층(37)등이 형성된 제2기판(2)이 제1기판(3)과 대향하여 형성되어 있다.
상기 제1기판(3)과 상기 제2기판(2)사이에는 액정(40)이 채워진다. 설명되지 않은 (1,1a)는 편광판을 나타낸다.
상기와 같이 구성된 액정표시장치의 게이트버스라인(17)과 데이타버스라인(15)을 각 1개씩 선택하여 전압을 인가하면 상기 전압이 인가된 TFT(8)만이 온(ON)되고, 상기 ON된 TFT의 드레인전극에 접속된 화소전극(4)에 전하가 축적되어 액정분자의 각도를 변화시킨다. 상기 액정분자의 각도 변화를 이용하여 빛의 통과, 차단을 컨트롤 함으로써 문자나 그림 등을 표현할 수 있는 액정표시장치를 구현할 수 있다.
상기와 같은 구성요소 중 본 발명의 목적과 관련이 있는 TFT(8)을 포함하는 제1기판(3)의 구성 등에 대하여 더 상세히 설명한다.
제2도는 제1도의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 종래의 제1기판(3)의 일부를 나타낸 단면도로써 TFT를 포함하고 있다.
상기 제2도에 있어서 11은 투명유리기판, 17a는 크롬 등의 금속으로 형성된 게이트전극, 18은 양극산화막, 23은 SiNx등으로 된 게이트절연막, 22는 어몰퍼스 실리콘(a-Si)으로된 섬모양의 반도체층, 25는 섬모양의 반도체층(22)표면 위에 형성된 오믹접촉층, 15는 데이타버스라인, 15a는 소스전극, 15b는 드레인전극, 26은 SiNx 등으로 된 보호막, 4는 ITO등으로 형성된 화소전극이다.
그런데 제2도와 같은 구조로 제조되는 제1기판(3)은 기본적으로 게이트버스라인(17), 데이타버스라인(15)과, 게이트전극(17a), 게이트절연막(23), 반도체층(22), 드레인전극(15b) 및 소스전극(15a)으로 구성된 TFT(8)와 보호막(26)과 화소전극(4)을 포함하여 구성되고, 이 구성요소들은 막형성 공정 및 포토에칭공정을 반복해서 만들어진다.
이와 같은 막형성 공정 및 포토에징공정을 반복적으로 이용한 액정표시장치의 제조방법에서, 데이타버스라인, 소스 및 드레인전극용인 금속층을 에칭하는 과정에서 물질이 갖는 고유 열팽창계수(여기서는 금속의 고유 열팽창계수)에 의해 스트레스가 발생한다. 이러한 스트레스는 벡터량으로 표현되는데, 금속이 증착되어 있고 아직 패턴화되기 전의 기판에서는 벡터량인 스트레스는 여러방향으로 분산되고 어느 한 지점을 향해 집중되는 스트레스는 발생하지 않는다. 그러나, 증착된 금속을 패터닝하여 소스 및 드레인전극, 혹은 데이타버스라인으로 형성할 때에, 스트레스는 패턴화된 금속방향으로 집중되어 증폭된다. 그 결과, 게이트버스라인과 데이타버스라인의 교차부에서는 게이트버스라인의 단차에 인해 스트레스가 가중되어 데이타버스라인이 오픈되거나 크랙이 발생하는 현상이 발생한다.
따라서 본 발명의 목적은 기판의 라인 오픈성불량(단선불량)의 발생을 최소로 할 수 있는 새로운 액정 표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 투명유리기판의 배면쪽에 금속막을 증착시키는 공정과, 금속막이 증착된 상기 투명유리기판의 윗쪽 표면에 금속층을 적층하여 게이트버스라인에서 분기하는 게이트전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트전극위에 게이트절연막을 형성하는 공정과, 상기 게이트절연막 위에 반도체층 및 오믹접촉층을 형성하는 공정과 상기 반도체층과 오믹접촉층이 형성된 기판 위에 금속층을 적층하고, 적층형성된 상기 금속층을 에칭하여 데이타버스라인에서 분기하는 소스 및 드레인전극을 형성하는 공정과, 상기 소스 및 드레인전극이 형성된 기판면을 감광막으로 블로킹한 후 상기 투명기판의 배면에 증착된 금속막을 양극산화하는 공정을 포함한다.
상기 제조방법에서, 게이트전극 위에 게이트절연막을 형성하기 전에, 먼저 게이트전극을 양극산화시켜 게이트전극위에 양극산화막을 형성하는 공정을 더 포함할 수 있는데, 게이트전극의 양극산화과정을 거칠 때에는, 실질적으로 게이트절연막은 게이트전극의 양극산화막을 덮도록 형성된다. 이러한 양극산화막은 힐락(hillock)방지, 내화학성 및 내구성을 높이고, 특히 게이트절연막과 함게 2층절연층으로 되어 신호선(데이타버스라인과 게이트버스라인)간의 층간 절연성을 개선하는 역할을 한다.
특히, 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막은 게이트전극을 형성하는 금속보다 식각선택비가 작은 금속막을 사용할 수 있는데, 이것은 게이트전극을 형성하는 금속막을 에칭할 때 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막이 에칭되지 않도록 하고, 상기 게이트전극을 양극산화할 때 동시에 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막을 양극산화하기 위해서이다.
이러한 방법에 의해 제조되는 본 발명의 액정표시장치는 투명유리기판과, 상기 투명유리기판의 배면에 형성된 양극산화막과, 상기 투명 유리기판의 앞면에 형성된 신호선(게이트버스라인, 데이타버스라인)과 게이트전극, 게이트절연막, 반도체층, 오믹접촉층, 소스 및 드레인전극을 구성된 스위칭소자와, 화소전극을 포함하고 있다.
이하, 이러한 목적을 달성하는 본 발명에 따르는 제1기판의 제조방법을 하나의 예를들어 도면을 참고하여 설명한다.
제3(a)~제3(d)도는 액정표시장치에서 박막트랜지스터를 포함하는 제1기판의 제조공정도이다.
본 발명의 제조과정은 먼저, 투명유리기판(111)의 배면쪽에 소스 및 드레인전극을 형성하는 금속과 동일한 재료의 금속막(31)을 증착한다. 이때 증착되는 두께는 나중에 적층되어 소스 및 드레인전극이 되는 금속층의 두께 보다 작게 한다. 그리고 기판 앞면을 세정한다.(제3(a)도)
투명유리기판(111)의 앞면(위쪽) 표면에, Al, Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu 또는 Al합금 등으로 된 금속층을 스퍼터링법에 의해 막두께 2000-4000Å로 증착하고, 포토공정을 거친 후, 금속층을 선택적으로 에칭하여 게이트전극(117a)을 형성한다. 내화학성 및 내열성, 특히 다음에 형성되는 게이트절연막과의 결합성 등을 높이기 위해 게이트전극(117a)을 양극산화시켜, 게이트전극 위에 양극산화막(180)을 형성하는데, 이 양극산화막(180)은 뒤에 형성되는 게이트절연막의 SiNx와 함께 2층 절연층으로 되어 신호선간의 층간절연을 개선하는 역할을 한다. 상기 게이트전극(117a)을 양극산화할 때 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막(31)을 동시에 양극산화할 수도 있는데 본 발명의 예에서는 소스전극 및 드레인전극을 형성한 후에 상기 소스전극 및 드레인전극이 형성된 기판면을 포토레지스트로 블로킹하고 기판의 배면에 형성된 금속막(31)을 양극산화한다. 그리고 절연막 성장공정에 의해 상기 투명유리기판(111)에 CVD장치(프라즈마, LP, AP 등과 같은 CVD장치)를 사용, 막두께 2000Å의 질화 또는 산화 실리콘막 등으로 된 게이트절연막(123)을 증착한다. CVD장치로 암모니아 가스, 실란가스, 수소가스 등을 도입하여, 막두께 2000Å의 i형 반도체층(122)을 게이트절연막 위에 적층하여 형성한다. 프라즈마 CVD장치로 수소가스, 포스핀가스를 도입하여, 막두께 300Å의 N(+)형 불순물 반도체층(오믹접촉층:125)을 i형 반도체층(122)위에 연속 적층하여 형성한다(제3(b)도).
이어서 소스전극(115a)과 드레인전극(115b) 등으로 형성되는 Al, Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu 또는 Al합금 등의 금속층을 스퍼터링에 의해 막두께 4000Å로 설치한다. 포토공정을 거친후 상기 금속층을 에칭하여 소스전극(115a)과 드레인전극(115b)을 형성한다. 이어서 드라이 에칭장치에 CCl4, SF6를 도입해서, 소스 및 드레인 전극을 마스크로 사용하여 N(+)형 불순물 반도체층의 중앙부분을 에칭한다(제3(c)도).
이어서 소스·드레인전극이 형성된 기판의 전면에 감광막(33)을 도포한 후 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막(31)을 양극산화시켜 투명한 양극산화막(181)을 형성시킨다(제3(d)도).
이어서 기판전면에 도포된 감광막을 제거한 후 프라즈마 CVD장치에 암모니아 가스, 실란가스, 질소가스를 도입해서 0.3㎛의 질화Si막 또는 산화Si막으로 된 보호막(126)을 형성한다. 드라이에칭 가스로 SF6를 사용한 사진식각 기술로 보호막(126)을 선택적으로 에칭하여 콘택홀을 형성한 후, ITO를 스퍼터링으로 증착하고 패터닝하여 화소전극(104)을 형성한다(제3(e)도).
본 발명의 제조방법을 이해함으로써 투명기판의 배면에 양극산화막이 형성되고 투명기판의 앞면에는 다른 어떤 구조의 스위칭소자가 형성되더라도 본 발명의 제조방법은 용이하게 적용될 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한 본 발명의 기술분야에 종사하는 기술자는 투명유리기판의 배면에 양극산화막을 형성하는 공정외에는 종래의 액정표시장치의 제조공정 기술과 거의 동일하다는 것을 알 수 있는 것이다.
본 발명의 효과는 투명유리기판의 배면에 금속막(31)을 형성한 상태로 투명유리기판의 앞면에서 금속막을 패터닝하여 소스 및 드레인전극 또는 신호선(게이트버스라인, 데이타버스라인)을 형성하기 때문에 패턴 형성과정에서 스트레스가 상기 패턴된 신호선 또는 소스 및 드레인전극에 집중되지않아 상기 패턴의 단선 및 peel-off성 단선을 방지할 수 있다. 따라서 종래와 같은 마스크공정수를 갖는 제조방법으로도 상기 패턴단선등의 불량을 줄일 수 있기 때문에 높은 수율의 액정표시장치를 제조할 수 있다.
또한 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막으로 인하여 기판의 휨 현상이 줄어들고, 액정표시장치의 제조공정시 투명유리기판의 배면에 형성된 금속막을 접지시킴으로써 정전기로인한 불량을 줄일 수 있다.

Claims (4)

  1. 투명성 절연기판을 준비하는 공정; 상기 투명성 절연기판의 배면에 금속막을 형성하는 공정; 상기 투명성 절연기판의 전면에 게이트전극을 형성하는 공정; 상기 게이트 전극위에 게이트절연막을 형성하는 공정; 상기 게이트절연막 상에 반도체층 및 오믹접촉층을 형성하는 공정; 상기 오믹접촉층 위에 소스/드레인 전극을 형성하는 공정; 상기 소스/드레인 전극이 형성된 기판의 전면에 블로킹 감광막을 도포하는 공정; 및 상기 결과물을 양극 산화하여 상기 기판의 배면에 양극 산화막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 게이트전극을 형성한 후 상기 게이트전극 표면을 양극 산화하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투명기판의 배면에 형성된 금속막과 상기 소스/드레인 전극은 동일한 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속은 Al, Al-Pd, Al-Si, Al-Si/Ti, Al-Si-Cu 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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