KR100548780B1 - Metal pattern fabricating method and electric device fabricating method using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 패턴형성방법은 기판상에 식각대상층을 형성하는 단계와, 상기 식각대상층 위에 비정질상태 ITO(Indium Tin Oxide)층을 형성하는 단계와, 상기 비정질상태 ITO층의 일부 영역을 결정화하는 단계와, 상기 비정질상태 ITO층을 식각하여 결정화된 ITO패턴을 형성하는 단계와, 상기 결정화된 ITO패턴으로 식각대상층을 블로킹한 상태에서 상기 식각대상층을 식각하는 단계로 구성된다.The pattern forming method according to the present invention comprises the steps of forming an etch target layer on a substrate, forming an amorphous indium tin oxide (ITO) layer on the etch target layer, and crystallizing a portion of the amorphous ITO layer And etching the amorphous ITO layer to form a crystallized ITO pattern, and etching the etching target layer while blocking the etching target layer with the crystallized ITO pattern.
패턴, ITO, 비정질, 결정, 식각, 액정표시소자, 반도체소자Pattern, ITO, amorphous, crystal, etching, liquid crystal display, semiconductor device
Description
도 1(a)∼도 1(f)은 종래 패턴형성방법을 나타내는 도면.1 (a) to 1 (f) show a conventional pattern formation method.
도 2(a)∼도 2(f)는 본 발명에 따른 패턴형성방법을 나타내는 도면.2 (a) to 2 (f) are views showing a pattern forming method according to the present invention.
도 3(a)∼도 6(f)는 본 발명에 따른 패턴형성방법이 적용된 반도체소자 제조방법.3 (a) to 6 (f) is a method of manufacturing a semiconductor device to which the pattern forming method according to the present invention is applied.
도 4은 일반적인 액정표시소자의 평면도4 is a plan view of a general liquid crystal display device
도 5은 도 6의 I-I'선 단면도.5 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 6.
도 6(a)∼도 6(h)은 본 발명에 따른 패턴형성방법이 적용된 액정표시소자 제조방법.6 (a) to 6 (h) illustrate a method of manufacturing a liquid crystal display device to which a pattern forming method according to the present invention is applied.
도 7은 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법에 의해 제작된 액정표시소자의 구조를 나타내는 단면도.7 is a cross-sectional view showing the structure of a liquid crystal display device manufactured by the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
101 : 기판 103 : 금속층101
107 : 마스크 110 : 비정질상태 ITO층107: mask 110: amorphous ITO layer
110 : 결정상태 ITO패턴 353 : TFT110: crystal state ITO pattern 353: TFT
354,454 : 게이트전극 356 : 소스전극354,454
357 : 드레인전극 362,462 : 게이트절연층357:
359 : 화소전극 372 : 블랙매트릭스359: pixel electrode 372: black matrix
374 : 컬러필터층 380 : 액정층374: color filter layer 380: liquid crystal layer
본 발명은 패턴형성방법에 관한 것으로, 특히 공정이 간단하고 비용이 절감되는 패턴형성방법 및 이를 이용한 전기소자 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a pattern forming method, and more particularly, to a pattern forming method and a method for manufacturing an electric device using the same, the process is simple and cost is reduced.
반도체소자의 패턴공정은 소자의 특성을 좌우하는 요소일 뿐만 아니라 소자의 성능과 용량을 결정하는 중요한 요소이다. 근래, 반도체소자의 성능을 향상시키기 위한 여러가지 노력이 이루어지고 있지만, 특히 미세금속패턴(회로패턴)을 형성하여 반도체소자의 성능을 향상시키는 연구가 활발하게 이루어지고 있다.The patterning process of a semiconductor device is not only a factor in determining the characteristics of the device, but also an important factor in determining the performance and capacity of the device. In recent years, various efforts have been made to improve the performance of semiconductor devices. In particular, studies have been actively conducted to improve the performance of semiconductor devices by forming fine metal patterns (circuit patterns).
패턴형성공정은 반도체소자에만 있는 것은 아니다. 인쇄회로기판(Printed Circuit Board), 액정표시소자(Liquid Crytal Display device)나 PDP(Plasma Display Panel)과 같은 평판표시소자(Flat Panel Display device) 등에도 상기 패턴형성공정은 필수적으로 사용된다.The pattern forming process is not only in the semiconductor device. The pattern forming process is essentially used in a printed circuit board, a liquid crystal display device, or a flat panel display device such as a plasma display panel (PDP).
패턴을 형성하기 위한 많은 연구가 진행되고 있지만, 현재 알려진 가장 효율적인 패턴형성공정은 감광성물질인 포토레지스트(photoresist)를 이용한 공정으로, 상기 공정이 도 1(a)∼도 1(f)에 도시되어 있다.Although many studies have been conducted to form a pattern, the most efficient pattern forming process known at present is a process using a photoresist, a photosensitive material, which is illustrated in FIGS. 1 (a) to 1 (f). have.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 절연물질 또는 반도체물질로 이루어진 기판(1) 위에 형성된 금속층(3)위에 감광성물질인 포토레지스트를 적층하여 포토레지스트층(5)을 형성한 후, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트층(5)을 베이킹(baking)한다. 이어서, 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트층(5) 위에 마스크(mask)를 위치시킨 후 자외선(UV)과 같은 광을 조사한다. 통상적으로 포토레지스트는 양성(positive) 포토레지스트와 음성(negative) 포토레지스트가 존재하지만, 여기에서는 설명의 편의상 음성 포토레지스트를 사용한 경우만을 설명한다. 자외선이 조사됨에 따라 자외선이 조사된 영역의 포토레지스트는 그 화학적 구조가 변하게 되어, 현상액을 작용하면 자외선이 조사되지 않은 영역의 포토레지스트가 제거되어 도 1(d)에 도시된 바와 같은 포토레지스트패턴(5a)이 형성된다.As shown in FIG. 1A, after the photoresist, which is a photosensitive material, is laminated on the
도 1(e)에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트패턴(5a)으로 금속층(3)의 일부를 블로킹(blocking)한 상태에서 식각액을 작용하면, 포토레스트패턴(5a) 하부를 제외한 나머지 부분의 금속이 제거된다. 그 후, 도 1(f)에 도시된 바와 같이 스트리퍼(stripper)를 작용하여 상기 포토레지스트패턴(5a)을 제거하면, 기판(1) 위에는 금속패턴(3a)만이 남게 된다.As shown in FIG. 1E, when an etching solution is applied while a part of the
상기와 같은 포토레지스트를 이용한 금속패턴 형성방법에서는 다음과 같은 문제가 존재한다.In the method of forming a metal pattern using the photoresist as described above, the following problems exist.
첫째, 제조공정이 복잡하게 된다. 상술한 바와 같이, 포토레지스트패턴은 포토레지스트 도포, 베이킹, 노광, 현상을 거쳐 형성된다. 따라서, 제조공정이 복잡하게 된다. 더욱이, 포토레지스트를 베이킹하기 위해서는 특정 온도에서 실행되는 소프트베이킹 공정과 상기 소프트베이킹 온도 보다 높은 온도에서 실행되는 하드베이킹공정을 거쳐야만 하기 때문에, 공정이 더욱 복잡하게 된다.First, the manufacturing process becomes complicated. As described above, the photoresist pattern is formed through photoresist coating, baking, exposure and development. Therefore, the manufacturing process is complicated. Furthermore, the process becomes more complicated because baking the photoresist requires a soft baking process performed at a specific temperature and a hard baking process performed at a temperature higher than the soft baking temperature.
둘째, 제조비용이 상승한다는 것이다. 통상적으로 트랜지스터와 같이 복수개의 패턴(혹은 전극)으로 이루어진 전기소자공정에서는 하나의 패턴을 형성하기 위해 포토레지스트공정이 진행되고, 다른 패턴을 형성하기 위해 또 다른 포토레지스트공정이 진행되어야만 한다. 이것은 제조라인에서 각 패턴라인 사이 마다 고가의 포토레지스트 공정라인이 필요하다는 것을 의미한다. 따라서, 전기소자의 제작시 제조비용이 상승하게 된다. 예를 들어, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 제작시, 포토레지스트공정의 비용이 총 비용의 약 40∼45%를 차지하게 된다.Second, manufacturing costs will rise. In general, in an electric device process including a plurality of patterns (or electrodes), such as a transistor, a photoresist process is performed to form one pattern, and another photoresist process must be performed to form another pattern. This means that an expensive photoresist process line is required between each pattern line in the manufacturing line. Therefore, the manufacturing cost increases during the manufacture of the electric device. For example, in the manufacture of thin film transistors, the cost of the photoresist process accounts for about 40-45% of the total cost.
셋째, 환경을 오염시킨다는 것이다. 일반적으로 포토레지스트의 도포는 스핀코팅에 의해 이루어지기 때문에, 도포시 폐기되는 포토레지스트가 많게 된다. 이러한 포토레지스트의 폐기는 전기소자의 제조비용을 증가시키는 요인이 될 뿐만 아니라 폐기되는 포토레지스트에 의해 환경이 오염되는 원인도 되는 것이다.Third, it pollutes the environment. In general, since the application of the photoresist is performed by spin coating, many photoresists are discarded during application. The disposal of the photoresist not only increases the manufacturing cost of the electric device but also causes the environment to be contaminated by the discarded photoresist.
넷째, 전기제품에 불량이 발생한다는 것이다. 스핀코팅에 의한 포토레지스트층의 형성은 정확한 층의 두께를 제어하기가 힘들다. 따라서, 포토레지스트층이 불균일하게 형성되어 패턴형성시 패턴의 표면에는 미제거된(non-stripped) 포토레지스트가 잔류하게 되며, 이것은 전기소자에 불량이 발생하는 원인이 된다.Fourth, the failure of electrical appliances. Formation of the photoresist layer by spin coating makes it difficult to control the exact thickness of the layer. Therefore, the photoresist layer is formed unevenly, so that non-stripped photoresist remains on the surface of the pattern when the pattern is formed, which causes a defect in the electric device.
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 식각대상층 위에 형성되는 비정질상태 ITO의 일부를 결정화하여 결정화상태 ITO층을 형성한 후 그 비결정 상태와 결정상태의 식각선택비 차이에 의해 식각대상층의 패턴을 형성하는 패턴형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and after crystallizing a part of amorphous ITO formed on an etch target layer to form a crystallized ITO layer, the pattern of the etch target layer is determined by the difference in etching selectivity between the amorphous state and the crystalline state. An object of the present invention is to provide a pattern forming method for forming a film.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 패턴형성방법을 적용함으로써 제조공정이 단순화되고 제조비용을 절감할 수 있는 액정표시소자 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device which can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost by applying the pattern forming method.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 패턴형성방법을 적용함으로써 제조공정이 단순화되고 제조비용을 절감할 수 있는 반도체소자 제조방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost by applying the pattern forming method.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 패턴형성방법은 기판상에 식각대상층을 형성하는 단계와, 상기 식각대상층 위에 비정질상태 ITO(Indium Tin Oxide)층을 형성하는 단계와, 상기 비정질상태 ITO층의 일부 영역을 결정화하는 단계와, 상기 비정질상태 ITO층을 식각하여 결정화된 ITO패턴을 형성하는 단계와, 상기 결정화된 ITO패턴으로 식각대상층을 블로킹한 상태에서 상기 식각대상층을 식각하는 단계로 구성된다.In order to achieve the above object, the pattern forming method according to the present invention comprises the steps of forming an etching target layer on a substrate, forming an amorphous indium tin oxide (ITO) layer on the etching target layer, the amorphous state ITO Crystallizing a region of the layer, etching the amorphous ITO layer to form a crystallized ITO pattern, and etching the etching target layer while blocking the etching target layer with the crystallized ITO pattern. do.
상기 비정질상태 ITO층은 자외선과 같은 광을 조사하여 급속열처리를 실시함에 따라 결정화되며, 비정질상태 ITO층의 식각은 옥살산과 같은 식각액 혹은 Cl2가스나 Cl2혼합가스와 같은 식각가스에 의해 이루어진다.The amorphous ITO layer is crystallized by rapid heat treatment by irradiating light such as ultraviolet rays, and the etching of the amorphous ITO layer is performed by an etching solution such as oxalic acid or an etching gas such as Cl 2 gas or Cl 2 mixed gas.
식각대상층은 금속층, 절연층, 반도체층을 포함하며, 상기 ITO층은 에칭대상층과 동일한 공정에서 형성되므로 제조공정이 단순화되고 제조비용을 절감할 수 있게 된다.The etching target layer includes a metal layer, an insulating layer, and a semiconductor layer, and the ITO layer is formed in the same process as the etching target layer, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the manufacturing cost.
상기 패턴형성방법을 이용한 액정표시소자 제조방법은 기판을 제공하는 단계 와, ITO(Indium Tin oxide)층을 이용하여 기판위에 게이트전극을 형성하는 단계와, 상기 기판위에 게이트절연층을 적층하는 단계와, 게이트절연층 위에 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 위에 소스/드레인전극을 형성하는 단계와, 상기 기판 전체에 걸쳐서 보호층을 형성하는 단계와, 상기 보호층 위에 화소전극을 적층하는 단계로 구성된다.The method of manufacturing a liquid crystal display device using the pattern forming method includes providing a substrate, forming a gate electrode on the substrate using an indium tin oxide (ITO) layer, and laminating a gate insulating layer on the substrate; Forming a semiconductor layer over the gate insulating layer, forming a source / drain electrode over the semiconductor layer, forming a protective layer over the entire substrate, and stacking a pixel electrode on the protective layer. It consists of.
상기 게이트전극을 형성하는 단계는 기판위에 금속층을 형성하는 단계와, 상기 금속층 위에 비정질상태 ITO층을 형성하는 단계와, 상기 비정질상태 ITO층의 일부를 결정화하는 단계와, 비정질상태 ITO층을 식각하여 결정상태 ITO패턴을 형성하는 단계와, 상기 결정상태 ITO패턴을 이용하여 상기 금속층을 식각하는 단계로 이루어진다.The forming of the gate electrode may include forming a metal layer on a substrate, forming an amorphous ITO layer on the metal layer, crystallizing a portion of the amorphous ITO layer, and etching the amorphous ITO layer. Forming a crystalline state ITO pattern, and etching the metal layer using the crystalline state ITO pattern.
상기 게이트전극 이외의 반도체층, 소스/드레인전극 및 화소전극 역시 상기 방법과 거의 유사한 방법에 의해 형성될 수 있다.A semiconductor layer, a source / drain electrode, and a pixel electrode other than the gate electrode may also be formed by a method substantially similar to the above method.
그리고, 본 발명의 패턴형성방법을 이용한 반도체소자 제조방법은 반도체기판상에 절연층을 적층하는 단계와, 상기 절연층 위에 금속층을 형성하는 단계와, 상기 금속층 위에 비정질상태 ITO(Indium Tin Oxide)층을 형성하는 단계와, 상기 비정질상태 ITO층의 일부를 결정화하는 단계와, 상기 비정질상태 ITO층을 식각하여 결정상태 ITO패턴을 형성하는 단계와, 상기 결정상태 ITO패턴을 이용하여 금속층을 식각하여 게이트전극을 형성하는 단계와, 상기 반도체기판에 이온을 주입하여 소스/드레인영역을 형성하는 단계로 구성된다.The semiconductor device manufacturing method using the pattern forming method of the present invention includes the steps of laminating an insulating layer on a semiconductor substrate, forming a metal layer on the insulating layer, and an amorphous indium tin oxide (ITO) layer on the metal layer. Forming a crystal layer, forming a crystallized portion of the amorphous ITO layer, etching the amorphous ITO layer to form a crystalline state ITO pattern, and etching a metal layer using the crystalline state ITO pattern to form a gate Forming an electrode, and implanting ions into the semiconductor substrate to form a source / drain region.
본 발명에서는 금속화합물을 사용하여 패턴을 형성한다. 본 발명에서는 패턴을 형성을 위해 에칭대상층을 블로킹하는 물질로서, 종래의 포토레지스트 대신에 투명한 금속화합물을 사용한다. 다시 말해서, 에칭대상층 위에 금속화합물 패턴을 형성하여 상기 에칭대상층의 일부를 마스킹한 상태에서 에칭을 실행함으로써 원하는 패턴을 형성하는 것이다.In the present invention, a pattern is formed using a metal compound. In the present invention, a transparent metal compound is used instead of a conventional photoresist as a material for blocking the etching target layer to form a pattern. In other words, a desired pattern is formed by forming a metal compound pattern on the etching target layer and performing etching while masking a part of the etching target layer.
특히, 본 발명에서는 에너지가 인가됨에 따라 비정질상태(amrophous state)에서 결정상태(crystallize state)로 변화되는 금속화합물의 특성을 이용한다. 결정상태의 금속화합물과 비정질상태의 금속화합물은 특정 현상액이나 현상가스에 대하여 식각선택비가 다르기 때문에, 적절한 현상액이나 현상가스를 선택하여 원하는 물질을 식각할 수 있게 된다.In particular, the present invention takes advantage of the properties of metal compounds that change from an amorphous state to a crystallize state as energy is applied. Since the etch selectivity is different with respect to a specific developer or developing gas, the crystalline metal compound and the amorphous metal compound can select an appropriate developer or developing gas to etch a desired substance.
상기 금속화합물로는 평판표시소자의 투명전극으로 사용되는 ITO(Indium Tin Oxide)나 IZO(Indium Zinc Oxide)가 주로 사용된다. 일반적으로 ITO(또는 IZO)는 비정질상태를 유지하고 있지만, 에너지가 인가되면 결정상태, 특히 다결정상태(poly-cyrstalline state)로 변환된다. 비정질상태의 ITO와 결정상태의 ITO는 식각선택비가 다르기 때문에, 특정 성격의 현상액을 작용함에 따라 결정상태의 ITO패턴 또는 비정질상태의 ITO패턴을 형성할 수 있게 되며, 상기 얻어진 ITO패턴을 사용하여 식각대상층을 식각할 수 있게 되는 것이다.As the metal compound, indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) used as a transparent electrode of a flat panel display device is mainly used. In general, ITO (or IZO) maintains an amorphous state, but when energy is applied, it is converted into a crystalline state, especially a poly-cyrstalline state. Since the ITO in the amorphous state and the ITO in the crystalline state have different etching selectivity, it is possible to form a crystalline state ITO pattern or an amorphous ITO pattern by acting a developer having a specific characteristic, and etching using the obtained ITO pattern The target layer can be etched.
상기와 같은 본 발명의 패턴형성방법은 비정질상태의 ITO 또는 결정상태의 ITO(본 발명에서는 결정상태의 ITO를 사용한다)를 마스킹층(masking layer)으로 사용하여 다양한 박막을 패터닝하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 반도체소자와 표 시소자의 각종 전극이나 배선, 절연패턴, 반도체패턴, 화소전극 등등은 본 발명의 패턴형성방법에 의해 제작될 것이다. 이때, 상기 마스킹층이라는 용어는 에칭대상층의 일부를 마스킹하는 ITO층을 의미하는 것이다.The pattern formation method of the present invention as described above can be used to pattern various thin films using an amorphous ITO or a crystalline ITO (in the present invention uses a crystalline ITO) as a masking layer. For example, various electrodes, wirings, insulating patterns, semiconductor patterns, pixel electrodes, etc. of the semiconductor device and the display device may be manufactured by the pattern forming method of the present invention. In this case, the term masking layer means an ITO layer that masks a part of the etching target layer.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 금속패턴 형성방법에 대해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of forming a metal pattern according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2(a)∼도 2(f)는 본 발명에 따른 패턴형성방법을 나타내는 도면이다. 이때, 패턴은 금속패턴을 예를 들어 설명한다. 실제로 형성되는 패턴은 전극과 같은 금속패턴, 반도체패턴, 절연패턴 등과 같이 다양하지만, 상기 도면에서는 금속패턴형성방법을 예를 들어 설명한다.2 (a) to 2 (f) are views showing a pattern forming method according to the present invention. In this case, the pattern will be described using a metal pattern as an example. Although the pattern actually formed varies, such as a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulation pattern, etc., such as an electrode, the figure demonstrates the metal pattern formation method by the example.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 절연물질 또는 반도체물질로 이루어진 기판(101) 위에 금속층(103)을 형성한 후 그 위에 ITO와 같은 금속화합물층(110)을 형성한다. 상기 ITO층(110)은 증착(evaporation)이나 스퍼터링(sputtering)방법에 의해 형성된 비정질층으로, 상기 금속층(103)과 동일한 장비 및 공정(동일한 조건과 동일한 분위기 등)에서 형성된다. 이어서, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 마스크(107)로 금속패턴이 형성될 영역을 제외한 나머지 영역을 블로킹한 상태에서 자외선과 같은 광을 인가하여 급속열처리(Rapid Thermal Annealing)하면, 활성화에너지(activation energy)가 인가되어 비정질상태가 결정상태(실질적으로 다결정상태)로 변환되어, 결국 도 2(c)에 도시된 바와 같이 금속패턴이 형성될 영역에는 결정상태의 ITO층(110a)이 형성된다.As shown in FIG. 2A, a
이후, 도 2(d)에 도시된 바와 같이, 상기 비정질상태의 ITO층(100b)을 제거하여 특정 형상의 결정상태 ITO층(110a), 즉 ITO패턴을 형성한다. 상기 비정질상태 ITO층(100b)의 제거는 습식식각방법(wet etching process) 또는 건식식각방법(dry etching process)에 의해 이루어진다. 습식식각방법에서는 식각액으로 주로 옥살산을 사용한다. 옥살산에 대한 비정질상태 ITO의 식각선택비가 결정상태 ITO의 식각선택비에 비해 훨씬 크기 때문에, 옥살산을 인가함에 따라 비정질상태 ITO가 식각되어 금속층(103) 위에는 도 2(d)에 도시된 바와 같이 결정상태 ITO패턴(110a)만이 남아 있게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 2 (d), the amorphous ITO layer 100b is removed to form a crystalline
건식식각방법을 사용하는 경우, Cl2가스나 Cl2 혼합가스에 대한 결정상태 ITO의 식각선택비가 비정질상태 ITO의 식각선택비에 비해 훨씬 낮기 때문에 식각가스로는 Cl2가스나 Cl2 혼합가스를 주로 사용한다.When using the dry etching method, Cl 2 gas and the Cl 2 Since the selection etching of the crystal state ITO for the gas mixture ratio is much lower compared to the etch selectivity of amorphous ITO etching gas is mainly the Cl 2 gas and the Cl 2 gas mixture use.
이후, 금속층(103)을 습식식각방법이나 건식식각방법에 의해 에칭하면, 상기 결정상태 ITO패턴(110a)이 식각액(습식식각방법의 경우)이나 식각가스(건식식각방법의 경우)를 블로킹하여, 도 2(e)에 도시된 바와 같이 결정상태 ITO패턴(110a) 하부의 금속을 제외한 나머지 금속이 제거된다. 이어서, 도 2(f)에 도시된 바와 같이, 상기 결정상태 ITO패턴(110a)을 식각하여 원하는 금속패턴(103a)을 형성한다.Subsequently, when the
이때, 상기 결정상태 ITO패턴(110a) 역시 습식식각방법 및 건식식각방법에 의해 에칭될 수 있다. 비록 비정질상태 ITO에 비해 결정상태 ITO의 식각선택비가 낮지만 옥살산이나 Cl2가스를 사용함으로써 상기 결정상태 ITO패턴(110a)을 역시 제거할 수 있게 되며, 그 결과 원하는 금속패턴(103a)을 형성할 수 있게 되는 것이 다.In this case, the crystal
상술한 바와 같이, 본 발명의 패턴형성방법에서는 비정질상태 ITO와 결정상태 ITO의 식각선택비 차이에 의해 패턴을 형성할 수 있게 된다. 그런데, 이러한 비정질상태 ITO와 결정상태 ITO의 공정은 주로 진공챔버에서 이루어지며, 대다수의 반도체소자나 표시소자의 공정 역시 진공챔버에서 이루어진다. 따라서, 비정질상태 ITO 및 결정상태 ITO의 처리를 반도체소자의 공정에서 실행할 수 있게 되므로, 제조공정이 단순화되고 그 비용도 절감할 수 있게 된다.As described above, in the pattern formation method of the present invention, the pattern can be formed by the difference in the etching selectivity between the amorphous state ITO and the crystalline state ITO. However, the process of the amorphous state ITO and the crystalline state ITO is mainly performed in a vacuum chamber, and the process of most semiconductor devices or display elements is also performed in the vacuum chamber. Therefore, the processing of the amorphous state ITO and the crystalline state ITO can be performed in the process of the semiconductor element, thereby simplifying the manufacturing process and reducing the cost thereof.
상기와 같이 ITO의 비정질상태와 결정상태의 식각선택비의 차이에 의한 패턴형성방법은 포토레지스트를 사용하던 종래 패턴형성방법에 비해 다음과 같은 장점을 갖는다.As described above, the pattern forming method based on the difference in etching selectivity between the amorphous state and the crystalline state of ITO has the following advantages over the conventional pattern forming method using a photoresist.
첫째, 제조공정이 간단해진다. 포토레지스트를 이용한 패턴형성방법에서는 포토레지스트를 도포한 후 베이킹공정(소프트베이킹 및 하드베이킹)이 필요하며, 포토레지스트를 제거할 경우에도 에이싱(ashing)공정이 필요하게 되지만 비정질상태 ITO와 결정상태 ITO를 이용한 패턴형성방법에서는 이러한 공정이 필요없게 되어 제조공정이 간단해진다.First, the manufacturing process is simplified. In the pattern formation method using the photoresist, baking process (soft baking and hard baking) is required after applying the photoresist, and an ashing process is required even when removing the photoresist, but the amorphous state ITO and the crystalline state In the pattern formation method using ITO, such a process is not necessary and the manufacturing process is simplified.
둘째, 제조비용이 감소한다. 포토레지스트공정은 각각의 패턴(예를 들어, 금속패턴, 절연패턴, 반도체패턴)을 형성하기 위한 공정과는 별개의 공정이다. 따라서, 전기소자 제조라인의 각 공정 마다 포토레지스트공정을 위한 고가의 장비(예를 들어, 스핀코터(spin coater))가 필요하게 된다. 반면에, 비정질상태 ITO와 결정상태 ITO를 이용한 패턴형성공정은 전기소자의 공정과 동일한 공정에서 진행될 수 있 다. 예를 들어, 금속패턴을 형성하는 경우 식각대상물인 금속층과 비정질상태 ITO층은 진공챔버내에서 동일한 방법(증착 또는 스퍼터링)에 의해 형성될 수 있기 때문에, 별도의 장비가 필요없게 된다. 따라서, 포토레지스트를 사용하는 종래의 패턴형성방법에 비해 제조비용이 대폭 감소하게 된다.Second, manufacturing costs are reduced. The photoresist process is a process separate from the process for forming each pattern (for example, a metal pattern, an insulation pattern, and a semiconductor pattern). Therefore, expensive equipment (eg, spin coater) for the photoresist process is required for each process of the electric device manufacturing line. On the other hand, the pattern forming process using the amorphous state ITO and the crystalline state ITO may be performed in the same process as the process of the electric device. For example, when forming a metal pattern, the metal layer, which is an etch target, and the amorphous ITO layer may be formed by the same method (deposition or sputtering) in the vacuum chamber, so that no separate equipment is required. Therefore, the manufacturing cost is greatly reduced as compared with the conventional pattern formation method using the photoresist.
셋째, 환경오염을 감소시킬 수 있다. 일반적으로 포토레지스트의 도포는 스핀코팅에 이루어진다. 그런데, 스핀코팅방법은 폐기되는 포토레지스트가 생길 수 밖에 없는데, 이러한 포토레지스트이 폐기에 의해 환경오염이 발생하게 된다. 더욱이, 포토레지스트이 폐기는 제조비용을 상승시키는 원인으로 작용한다. 반면에, 비정질상태 ITO와 결정상태 ITO를 이용한 패턴형성방법에서는 상기와 같은 포토레지스트의 폐기가 발생하지 않기 때문에, 환경오염을 미연에 방지할 수 있다.Third, environmental pollution can be reduced. In general, the photoresist is applied to spin coating. By the way, the spin coating method inevitably produces photoresist that is discarded, and the environmental pollution is generated by discarding the photoresist. Moreover, the disposal of the photoresist acts as a cause of raising the manufacturing cost. On the other hand, in the pattern formation method using the amorphous state ITO and the crystalline state ITO, since the disposal of the photoresist as described above does not occur, environmental pollution can be prevented in advance.
상기와 같은 패턴형성방법은 금속패턴, 절연패턴, 반도체패턴 등과 같은 모든 패턴의 형성에 사용될 수 있다. 또한, 이러한 방법은 다양한 전기소자, 예를 들어 반도체소자와 액정표시소자와 같은 표시소자에 적용할 수 있게 된다.The pattern forming method as described above may be used to form all patterns such as metal patterns, insulating patterns, semiconductor patterns, and the like. In addition, this method can be applied to various electric devices, for example, display devices such as semiconductor devices and liquid crystal display devices.
이하에서는 본 발명의 패턴형성방법을 적용하여 전기소자를 제작하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an electric device by applying the pattern forming method of the present invention will be described.
우선, 도 3을 참조하여 새로운 패턴형성방법이 적용된 반도체소자 제조방법을 설명한다.First, a semiconductor device manufacturing method to which a new pattern forming method is applied will be described with reference to FIG. 3.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 반도체웨이퍼와 같은 반도체기판(260)상에 절연층(262a)을 적층한 후 그 위에 폴리실리콘(p-Si)과 같은 다결정 반도체층(254a)을 형성하고, 이어서 상기 다결정반도체층(254a) 위에 비정질상태의 ITO층(210)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, an insulating
그후, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 상기 비정질상태 ITO층(210)의 일부 영역을 마스크(207)로 블로킹시킨 상태에서 자외선와 같은 광을 조사하여 상기 비정질상태 ITO층(210)을 급속 열처리하면 광이 조사된 영역의 ITO가 결정화되어 결정상태(다결정상태)의 ITO로 되며, 상기 비정질상태 ITO층(210)에 옥살산과 같은 식각액 또는 Cl2가스나 Cl2 혼합가스 등의 식각가스를 작용하면 비정질상태 ITO가 제거되어 다결정반도체층(254a)위에는 도 3(c)에 도시된 바와 같이 결정상태 ITO패턴(210a)만이 남아 있게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 3B, a portion of the
상기 결정상태 ITO패턴(205a)으로 다결정반도체층(254)을 블로킹한 상태에서 식각액을 작용시켜 절연층(262a)과 다결정반도체층(254a)을 에칭하고 상기 결정상태 ITO패턴(205a)를 제거하면, 도 3(d)에 도시된 바와 같이 반도체기판(260) 위에는 게이트절연층(262)과 그 위의 게이트전극(254)만이 남아 있게 된다. 이어서, 도 3(e)에 도시된 바와 같이, 게이트전극(254)으로 상기 반도체기판(260)을 블로킹한 상태에서 반도체기판(260)에 이온을 주입하면, 반도체기판(260)에는 도 3(f)에 도시된 바와 같이 소스영역(256) 및 드레인영역(257)이 형성되어 반도체소자를 완성하게 된다.When the
한편, 절연층(262a)과 다결정반도체층(254a)은 동시에 에칭될 수도 있지만 별개의 공정에 의해 에칭될 수도 있다. 또한, 절연층(262a)은 이온의 주입후에 에칭될 수도 있다. 이 경우 상기 절연층(262a)은 이온주입에 의해 반도체기판(260)이 영향받는 것을 방지하기 위한 버퍼층(buffer layer)의 역할을 한다.Meanwhile, the insulating
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 ITO의 비정질상태와 결정상태의 식각선택비 차이를 이용한 패턴형성방법을 적용하여 반도체소자를 형성하였다. 이러한 패턴형성방법을 적용함으로써 반도체소자의 전체적인 제조공정이 단순화되고 그 제조비용도 절감될 수 있게 된다.As described above, in the present invention, a semiconductor device is formed by applying a pattern forming method using an etching selectivity difference between an amorphous state and a crystal state of ITO. By applying such a pattern forming method, the overall manufacturing process of the semiconductor device can be simplified and the manufacturing cost thereof can be reduced.
또한, 본 발명의 패턴형성방법은 액정표시소자(Liquid Crystal Display device)와 같은 표시소자에도 적용될 수 있는데, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.In addition, the pattern formation method of the present invention can be applied to a display device such as a liquid crystal display device, which will be described in detail as follows.
일반적으로, 액정표시소자는 투과형 평판표시장치로서, 핸드폰(mobile phone), PDA, 노트북컴퓨터와 같은 각종 전자기기에 널리 적용되고 있다. 이러한 액정표시소자는 경박단소화가 가능하고 고화질을 구현할 수 있다는 점에서 다른 평판표시장치에 비해 현재 많은 실용화가 이루어지고 있는 실정이다. 더욱이, 디지털TV나 고화질TV, 벽걸이용 TV에 대한 요구가 증가함에 따라 TV에 적용할 수 있는 대면적 액정표시소자에 대한 연구가 더욱 활발히 이루어지고 있다.BACKGROUND ART In general, liquid crystal display devices are transmissive flat panel display devices, and are widely applied to various electronic devices such as mobile phones, PDAs, and notebook computers. Such liquid crystal display devices are light and small in size, and can realize high image quality. Therefore, many practical use is being made compared to other flat panel display devices. In addition, as the demand for digital TVs, high-definition TVs, and wall-mounted TVs increases, studies on large-area liquid crystal display devices applicable to TVs are being actively conducted.
일반적으로 액정표시소자는 액정분자를 동작시키는 방법에 따라 몇 가지 방식으로 나누어질 수 있지만, 현재에는 반응속도가 빠르고 잔상이 적다는 점에서 주로 액티브매트릭스(active matrix) 박막트랜지스터(Thin Film Transistor) 액정표시소자가 주로 사용되고 있다.In general, the liquid crystal display device can be divided into several methods depending on the method of operating the liquid crystal molecules, but at present the active matrix thin film transistor liquid crystal mainly because of the fast reaction speed and low afterimage Display elements are mainly used.
도 4에 상기 박막트랜지스터 액정표시소자의 패널(360) 구조가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 액정패널(350)에는 종횡으로 배열되어 복수의 화소 를 정의하는 복수의 게이트라인(351)과 데이터라인(352)이 형성되어 있다. 일반적으로 이러한 화소는 N개의 게이트라인(351)과 M개의 데이터라인(352)에 의해 N×M개가 형성되지만 도면에는 설명의 편의를 위해 하나의 화소만을 도시하였다.4 illustrates a structure of the
도면에 도시된 바와 같이, 각 화소에는 박막트랜지스터(353)가 배치되어 있다. 상기 박막트랜지스터(353)는 상기 게이트라인(351)과 연결된 게이트전극(354)과, 상기 게이트전극(354) 위에 형성되어 게이트전극(354)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(355)과, 상기 반도체층(355) 위에 형성된 소스전극(156) 및 드레인전극(357)으로 구성된다. 화소의 표시영역에는 상기 드레인전극(357)과 연결되어 반도체층(355)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(356) 및 드레인전극(357)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(359)이 형성되어 있으며, 박막트랜지스터(353) 근처와 게이트라인(351) 및 데이터라인(352) 근처로 광이 누설되는 것을 방지하기 위한 블랙매트릭스(black matrix;372)가 형성되어 있다. As shown in the figure, a
이하, 도 5을 참조하여 액정표시소자의 구조에 대해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of the liquid crystal display device will be described in more detail with reference to FIG. 5.
도면에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 하부 기판(360)상에는 금속으로 이루어진 게이트전극(355)이 형성되어 있으며, 상기 게이트전극(355)이 형성된 기판(360) 전체에 걸쳐서 게이트절연층(362)이 적층되어 있다. 상기 게이트절연층(362) 위에는 반도체층(355)이 형성되어 있으며, 그 위에 금속으로 이루어진 소스전극(356) 및 드레인전극(357)이 형성되어 있다. 소스전극(356) 및 드레인전극(357)이 형성된 하부기판(360) 전체에 걸쳐서 보호층(passivation layer;364)이 형성되어 있다. 상기 보호층(364) 위에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 금속으로 이루어진 화소전극(359)이 형성되어 상기 보호층(364)에 형성된 컨택홀(contact hole;365)을 통해 TFT(353)의 드레인전극(357)에 전기적으로 접속된다.As shown in the figure, a
또한, 상부 기판(370)에는 화소의 화상 비표시영역, 즉 화소와 화소 사이 및 TFT영역으로 광이 누설되어 화질이 저하되는 것을 방지하기 위한 광차단층인 블랙매트릭스(372)가 형성되어 있으며, 화상표시영역에는 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(374)이 형성되어 있다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 컬러필터층(374) 위에는 ITO와 같은 투명한 금속으로 이루어진 공통전극이 형성되어 있다.In addition, a
상기와 같이, TFT(353)가 형성된 하부 기판(360)과 컬러필터층(374)이 형성된 상부 기판(370) 사이에는 액정층(380)이 형성되어 액정표시소자가 완성된다.As described above, the
상기와 같은 구조의 액정표시소자를 제작하기 위해서, 게이트전극(354) 형성공정, 반도체층(355) 형성공정, 소스전극(356) 및 드레인전극(357) 형성공정, 컨택홀(365) 형성을 위한 보호막(364) 형성공정, 화소전극(359) 형성공정 등 총 5번의 마스크공정이 필요하게 된다. 따라서, 포토레지스트를 이용한 종래 제조방법을 이용하는 경우, 게이트금속 적층공정과 반도체 적층공정 사이, 반도체 적층공정과 소스금속 적층공정 사이, 소스금속 적층공정과 보호막 형성공정 사이, 보호막 형성공정과 화소전극용 금속 적층공정 사이, 화소전극용 금속 적층 공정후에 각각 포토공정이 필요하게 된다. 따라서, 제조공정이 복잡하게 되고 제조비용이 증가하게 된다.In order to fabricate the liquid crystal display device having the above structure, the process of forming the
본 발명에서는 도 2(a)∼도 2(f)에 도시한 패턴형성방법을 이용하여 액정표시소자를 제작한다. 즉, 각 포토리소그래피 공정시 ITO와 같은 금속산화물의 비정질상태와 결정상태 사이의 식각선택비를 이용하여 각각의 패턴을 형성하는 것이다. 이때, 각 패턴을 형성하기 위해 ITO를 전적으로 사용할 수 있지만, 포토레지스트와 ITO를 혼합하여 사용할 수도 있다. 따라서, 이하의 설명에서는 ITO를 이용하여 액정표시소자의 모든 패턴을 형성하고 있지만 이것은 설명의 편의를 위한 것으로, 실질적으로 본 발명의 액정표시소자 제조방법에서는 액정표시소자의 모든 패턴을 ITO를 이용하여 형성할 수도 있고 일부의 패턴만을 ITO로 형성하고 나머지는 포토레지스트를 이용하여 형성할 수도 있을 것이다.In the present invention, a liquid crystal display device is fabricated by using the pattern forming method shown in Figs. 2 (a) to 2 (f). That is, each pattern is formed by using an etching selectivity between an amorphous state and a crystalline state of a metal oxide such as ITO in each photolithography process. At this time, although ITO can be used entirely to form each pattern, a photoresist and ITO can also be mixed and used. Therefore, in the following description, all the patterns of the liquid crystal display device are formed using ITO, but this is for convenience of description. In the liquid crystal display device manufacturing method of the present invention, substantially all the patterns of the liquid crystal display device are formed using ITO. It may be formed or only a part of the pattern may be formed of ITO, and the rest may be formed using a photoresist.
상기와 같은 새로운 패턴형성방법을 적용한 액정표시소자 제조방법을 도 6(a)∼도 6(h)을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing a liquid crystal display device applying the new pattern forming method as described above will be described in detail with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (h).
우선, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명물질로 이루어진 하부기판(360) 위에 Al, Al합금 또는 Cu와 같은 금속을 적층하여 금속층(354a)을 형성한 후 그 위에 비정질상태의 ITO층(310)을 형성한다. 이어서, 상기 ITO층(310) 상부에 마스크(307)를 위치시킨 후 자외선과 같은 광을 조사하여 급속열처리를 실시하면, 열처리된 영역의 비정질상태가 결정화된다. 그후, 식각액(예를 들면, 옥살간)이나 식각가스(Cl2가스나 Cl2혼합가스)를 작용하면, 비정질상태의 ITO가 제거되어 상기 금속층(354a) 위에는 도 6(b)에 도시된 바와 같이 결정상태의 ITO패턴(310a)만이 남아 있게 된다.First, as shown in FIG. 6A, a
상기와 같이 결정상태 ITO패턴(310a)으로 금속층(354a)을 블로킹한 상태에서 식각액을 작용시키면 블로킹된 영역을 제외한 나머지 영역의 금속층(354a)이 제거되며, 계속하여 옥살산이나 Cl2가스 등으로 상기 결정상태 ITO패턴(310a)을 식각하면 하부기판(360) 위에 게이트전극(354)이 형성된다. 이어서, 도 6(c)에 도시된 바와 같이, 하부기판(360) 전체에 걸쳐서 CVD(Chemical Vapor Deposition)방법에 의해 게이트절연층(362)을 형성하고 그 위에 반도체층(355a)을 적층한 후, 상기 반도체층(355a) 위에 비정질상태 ITO층(316)을 다시 형성한다. 마스크(308)를 이용하여 상기 비정질상태 ITO층(316)을 블로킹한 상태에서 자외선와 같은 광을 조사하여 급속열처리를 실시하면, 열처리가 실시된 영역의 ITO가 결정화된다.When the etchant is applied while the
이어서, 도 6(d)에 도시된 바와 같이, 일부 영역이 결정화된 ITO층(306)에 옥살산과 같은 식각액 또는 Cl2나 Cl2 혼합가스와 같은 식각가스를 작용시키면, 반도체층층(355a)위에는 결정상태의 ITO패턴(316a)만이 남아 있게 되며, 계속하여 상기 결정상태 ITO패턴(316a)으로 반도체층(355a)의 일부를 블로킹한 상태에서 식각가스로 상기 반도체층(355a)을 에칭하고 상기 결정상태 ITO패턴(316a)을 제거하면, 도 6(e)에 도시된 바와 같이 게이트전극(354) 위에만 반도체층(355)이 남아 있게 된다.Next, as shown in FIG. 6 (d), when an etching liquid such as oxalic acid or an etching gas such as Cl 2 or Cl 2 mixed gas is applied to the ITO layer 306 in which a partial region is crystallized, the
그후, 도 6(f)에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(355) 위에 Cr, Mo, Al, Al합금, Cu와 같은 금속으로 이루어진 소스전극(356) 및 드레인전극(357)을 형성하여 TFT를 완성한다. 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 소스전극(356) 및 드레인전 극(357) 역시 게이트전극(354)과 동일한 공정에 의해 형성된다. 즉, 비정질상태 ITO를 급속열처리하여 결정화하고 상기 비정질상태 ITO를 식각하여 결정상태 ITO패턴을 형성한 후 이 결정상태 ITO패턴에 의해 소스전극(356) 및 드레인전극(357)을 형성하는 것이다.Thereafter, as shown in FIG. 6 (f), a TFT is formed on the
상기와 같이, TFT가 형성된 하부기판(360)에는 도 6(g)에 도시된 바와 같이 보호층(364)이 형성되며, 그 위에 투명금속이 적층되어 화소전극(359)이 형성된다. 이때, 상기 화소전극(359)는 보호층(364)에 형성된 컨택홀(365)을 통해 TFT의 드레인전극(357)에 전기적으로 접속된다. 상기 보호층(364)의 컨택홀(365)과 화소전극(359)의 패터닝도 ITO를 이용한 포토리소그래피공정에 의해 이루어진다.As described above, a
화소전극(359)으로는 ITO를 사용한다. 따라서, 컨택홀(364)이 형성된 보호층(364) 위에 비정질상태 ITO를 적층한 후 이를 결정화한 후 비정질상태 ITO를 제거함으로써 결정상태 ITO로 이루어진 화소전극(359)을 형성할 수 있게 되는 것이다. 따라서, 화소전극(359)을 형성하는 데에는, 다른 마스킹층이 필요없게 된다.ITO is used as the
이어서, 도 6(h)에 도시된 바와 같이, 상부기판(370)에 Cr/CrOx나 블랙수지로 이루어진 블랙매트릭스(372)를 형성하고 컬러필터층(374)을 형성한 후, 하부기판(360)과 상부기판(370)을 합착하고 그 사이에 액정층(380)을 형성함으로써 액정표시소자를 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 6 (h), after forming the
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 비정질상태 ITO와 결정상태 ITO의 식각선택비를 이용한 패턴형성방법을 적용하여 액정표시소자을 제조하였다. 이러한 패턴형성방법을 적용함으로써 액정표시소자의 전체적인 제조공정이 단순화되고 그 제조 비용도 절감될 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the liquid crystal display device is manufactured by applying the pattern forming method using the etching selectivity of the amorphous state ITO and the crystalline state ITO. By applying such a pattern forming method, the overall manufacturing process of the liquid crystal display device can be simplified and the manufacturing cost thereof can be reduced.
한편, ITO는 전도성을 갖는다. 특히, ITO가 결정화되면 그 전도성이 향상된다. 따라서, 액정표시소자 제조시, 금속층(예를 들어, 게이트전극, 소스전극 및 드레인전극)위에 형성된 결정상태 ITO를 제거하지 않아도 신호의 인가나 전달에 아무런 이상이 발생하지 않는다.ITO, on the other hand, has conductivity. In particular, when ITO is crystallized, its conductivity is improved. Therefore, in manufacturing the liquid crystal display device, no abnormality occurs in the application or transmission of the signal even without removing the crystal state ITO formed on the metal layer (eg, the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode).
도 7은 결정상태 ITO가 제거되지 않은 액정표시소자의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, TFT의 게이트전극(454) 위에는 마스킹층으로 사용된 결정화된 제1ITO층(474)이 형성되어 있으며, 반도체층(455) 위에는 결정화된 제2ITO층(475)이 형성되어 있다. 또한, 소스전극(456) 및 드레인전극(457) 위에는 결정화된 제3ITO층(476)이 형성되어 있다. 이러한 구조의 액정표시소자는 도 6(a)∼도 6(h)에 도시된 액정표시소자와는 그 제조방법이 거의 동일하며, 단지 마스킹층으로 사용되는 결정상태 ITO층을 제거하지 않는 점만이 다를 뿐이다. 이것은 액정표시소자의 제조시 결정상태 ITO층의 제거공정이 생략된다는 것을 의미하며, 따라서 액정표시소자 제조방법이 간단해지고 제조비용을 절감할 수 있게 된다.7 is a diagram showing the structure of a liquid crystal display device in which the crystal state ITO is not removed. As shown in the figure, a crystallized
이때, 상기 결정상태 ITO층(474,475,476)은 게이트전극(454), 반도체층(455), 소스/드레인전극(456,457) 위에 모두 형성될 필요는 없으며, 게이트전극(454), 반도체층(455), 소스/드레인전극(456,457) 중 하나 또는 두개의 패턴 위에 형성될 수도 있다. 즉, 액정표시소자 제조공정시 필요에 따라 원하는 갯수의 결정상태 ITO층을 남겨두는 것이다.In this case, the crystalline state ITO layers 474, 475, 476 need not be formed on the
상술한 바와 같이, 본 발명의 패턴형성방법은 액정표시소자와 같은 표시장치 나 반도체소자의 각종 패턴을 형성하는데 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 설명에는 개시하지 않았지만, 본 발명의 패턴형성방법은 금속패턴이나 절연패턴 등이 사용되는 모든 전기소자에 적용될 수 있을 것이다.As described above, the pattern forming method of the present invention can be usefully used for forming various patterns of a display device or a semiconductor device such as a liquid crystal display device. In addition, although not disclosed in the description, the method of forming a pattern of the present invention may be applied to all electric devices using a metal pattern, an insulation pattern, or the like.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 패턴형성방법에서는 종래의 포토레지스트를 사용하는 대신에 ITO와 같은 금속산화물을 사용하기 때문에, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있게 된다.As described above, the pattern forming method according to the present invention uses a metal oxide such as ITO instead of using a conventional photoresist, so that the following effects can be obtained.
첫째, 제조공정이 간단해진다. 포토레지스트를 이용한 패턴형성방법에서는 포토레지스트를 도포한 후 베이킹공정(소프트베이킹 및 하드베이킹)이 필요하며, 포토레지스트를 제거할 경우에도 에이싱(ashing)공정이 필요하게 되지만 본 발명의 패턴형성방법에서는 이러한 공정이 필요없게 되어 제조공정이 간단해진다.First, the manufacturing process is simplified. In the pattern forming method using a photoresist, a baking process (soft baking and hard baking) is required after the photoresist is applied, and an ashing process is required even when the photoresist is removed. In this case, such a process is not necessary and the manufacturing process is simplified.
둘째, 제조비용이 감소한다. 포토레지스트공정은 각각의 패턴(예를 들어, 금속패턴, 절연패턴, 반도체패턴)을 형성하기 위한 공정과는 별개의 공정이다. 따라서, 전기소자 제조라인의 각 공정 마다 포토레지스트공정을 위한 고가의 장비(예를 들어, 스핀코터(spin coater))가 필요하게 된다. 반면에, 본 발명의 패턴형성공정은 전기소자의 공정과 동일한 공정에서 진행될 수 있다. 예를 들어, 금속패턴을 형성하는 경우 식대상물인 금속층과 ITO층은 진공챔버내에서 동일한 방법(증착 또는 스퍼터링)에 의해 형성될 수 있기 때문에, 별도의 장비가 필요없게 된다. 따라서, 포토레지스트를 사용하는 종래의 패턴형성방법에 비해 제조비용이 대폭 감소하게 된다. Second, manufacturing costs are reduced. The photoresist process is a process separate from the process for forming each pattern (for example, a metal pattern, an insulation pattern, and a semiconductor pattern). Therefore, expensive equipment (eg, spin coater) for the photoresist process is required for each process of the electric device manufacturing line. On the other hand, the pattern forming process of the present invention can be carried out in the same process as the process of the electrical device. For example, in the case of forming the metal pattern, the metal layer and the ITO layer, which are food objects, may be formed by the same method (deposition or sputtering) in the vacuum chamber, so that no separate equipment is required. Therefore, the manufacturing cost is greatly reduced as compared with the conventional pattern formation method using the photoresist.
셋째, 환경오염을 감소시킬 수 있다. 일반적으로 포토레지스트의 도포는 스핀코팅에 이루어진다. 그런데, 스핀코팅방법은 폐기되는 포토레지스트가 생길 수 밖에 없는데, 이러한 포토레지스트이 폐기에 의해 환경오염이 발생하게 된다. 더욱이, 포토레지스트이 폐기는 제조비용을 상승시키는 원인으로 작용한다. 반면에, 본 발명에서는 상기와 같은 포토레지스트의 폐기가 발생하지 않기 때문에, 환경오염을 미연에 방지할 수 있다.Third, environmental pollution can be reduced. In general, the photoresist is applied to spin coating. By the way, the spin coating method inevitably produces photoresist that is discarded, and the environmental pollution is generated by discarding the photoresist. Moreover, the disposal of the photoresist acts as a cause of raising the manufacturing cost. On the other hand, in the present invention, since the disposal of the photoresist as described above does not occur, environmental pollution can be prevented in advance.
넷째, 전기소자의 불량을 방지할 수 있다. 스핀코팅에 의해 도포되는 포토레지스트는 그 두께를 정확하게 제어하기가 힘들다. 따라서, 포토레지스트가 불균일하게 도포되는 경우 포토레지스트의 스트립(strip)공정시 미제거된 포토레지스트가 잔류하게 되는데, 이것은 패턴형성공정시 패턴불량의 원인이 된다. 반면에, 본 발명의 패턴형성방법에서는 증착이나 스퍼터링에 의해 ITO를 적층하기 때문에, 그 두께를 정확하게 제어할 수 있므로, 상기와 같은 패턴불량이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.Fourth, it is possible to prevent the failure of the electrical element. Photoresists applied by spin coating have difficulty controlling their thickness accurately. Therefore, when the photoresist is unevenly applied, unremoved photoresist remains during the stripping process of the photoresist, which causes pattern defects during the pattern forming process. On the other hand, in the pattern formation method of the present invention, since ITO is laminated by vapor deposition or sputtering, the thickness thereof can be precisely controlled, thereby preventing occurrence of such a pattern defect.
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