KR100660809B1 - 액정 표시장치 제조방법 및 그 제조방법에 따른 액정표시장치 - Google Patents

액정 표시장치 제조방법 및 그 제조방법에 따른 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저항이 큰 데이터 배선을 갖는 액정 표시장치에서 생길수 있는 크로스-토크에 의한 화질저하를 방지하기 위해 데이터 배선을 고융점의 제 1 금속과, 상기 고융점의 금속 상에 형성된 저저항의 제 2 금속의 2층 구조로 형성함으로써, 낮은 저항의 데이터 배선을 제조하는 방법에 관해 개시하고 있다.

Description

액정 표시장치 제조방법 및 그 제조방법에 따른 액정 표시장치{Liquid crystal display device and method for fabricating the same}
도 1은 일반적인 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 단면을 도시한 단면도.
도 2는 일반적인 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 평면을 도시한 평면도.
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ에 따른 단면의 제작 공정을 나타내는 공정도.
도 4는 종래 액정 표시장치의 평면도인 도 2의 절단선 Ⅳ-Ⅳ에 따라 절단한 단면도.
도 5는 도 4의 다른 예를 도시한 단면도.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 단면도.
도 7는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 한 화소부에 해당하는 평면도.
도 8은 도 7의 절단선 Ⅷ-Ⅷ로 자른 단면을 도시한 단면도.
도 9a와 도 9b는 도 7의 절단선 Ⅸ-Ⅸ로 자른 단면의 제작 공정을 도시한 공 정도.
도 10은 도 8의 B 부분을 확대한 단면도.
도 11은 도 7의 절단선 ⅩⅠ-ⅩⅠ로 자른 단면을 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 게이트 전극 102 : 게이트 배선
106 : 게이트 패드 107 : 게이트 패드전극
110 : 박막 트랜지스터 112 : 소스 전극
114 : 드레인 전극 116 : 드레인 콘택홀
118 : 화소 전극 120 : 데이터 배선
본 발명은 화상 표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 포함하는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)의 제조방법 및 그 제조 방법에 따른 액정 표시장치에 관한 것이다.
액정 표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인 위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의하여 상기 액정의 분자 배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재는 전술한 바 있는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정 표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목 받고 있다.
일반적으로 액정 표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정 패널의 구조를 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
액정 패널(20)은 여러 종류의 소자들이 형성된 두 장의 기판(2, 4)이 서로 대응되게 형성되어 있고, 상기 두 장의 기판(2, 4) 사이에 액정층(10)이 개재된 형태로 위치하고 있다.
상기 액정 패널(20)에는 색상을 표현하는 컬러필터가 형성된 상부 기판(4)과 상기 액정층(10)의 분자 배열방향을 변환시킬 수 있는 스위칭 회로가 내장된 하부 기판(2)으로 구성된다.
상기 상부 기판(4)에는 색을 구현하는 컬러필터층(8)과, 상기 컬러필터층(8)을 덮는 공통전극(12)이 형성되어 있다. 상기 공통전극(12)은 액정(10)에 전압을 인가하는 한쪽전극의 역할을 한다. 상기 하부 기판(2)은 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(S)와, 상기 박막 트랜지스터(S)로부터 신호를 인가받고 상기 액정(10) 으로 전압을 인가하는 다른 한쪽의 전극역할을 하는 화소전극(14)으로 구성된다.
상기 화소전극(14)이 형성된 부분을 화소부(P)라고 한다.
그리고, 상기 상부 기판(4)과 하부 기판(2)의 사이에 주입되는 액정(10)의 누설을 방지하기 위해, 상기 상부 기판(4)과 하부 기판(2)의 가장자리에는 실란트(sealant : 6)로 봉인되어 있다.
상기 도 1에 도시된 하부 기판(2)의 평면도를 나타내는 도 2를 참조하여 하부 기판(2)의 작용과 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
하부 기판(2)에는 화소전극(14)이 형성되어 있고, 상기 화소전극(14)의 수직 및 수평 배열 방향에 따라 각각 데이터 배선(24) 및 게이트 배선(22)이 형성되어 있다.
그리고, 능동행렬 액정 표시장치의 경우, 화소전극(14)의 한쪽 부분에는 상기 화소전극(14)에 전압을 인가하는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(S)가 형성되어 있다. 상기 박막 트랜지스터(S)는 게이트 전극(26), 소스 및 드레인 전극(28, 30)으로 구성되며, 상기 게이트 전극(26)은 상기 게이트 배선(22)에 연결되어 있고, 상기 소스 전극(28)은 상기 데이터 배선(24)에 연결되어 있다.
또한, 상기 데이터 배선(24)의 한 끝단에는 데이터 패드부(50)가 형성된다. 상기 데이터 패드부(50)는 데이터 패드(51)와 데이터 패드전극(54)으로 이루어지며, 상기 데이터 패드(51)와 상기 데이터 패드전극(54)은 데이터 패드 콘택홀(52)을 통해 전기적으로 접촉한다.
여기서, 상기 데이터 패드 전극(54)은 상기 화소전극(14)과 동일물질로 구성 되는 것이 일반적이다.
그리고, 상기 드레인 전극(30)은 상기 화소전극(14)에 통상적으로 콘택홀(미도시)을 통해 전기적으로 연결되어 있다.
상술한 능동행렬 액정 표시장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
스위칭 박막 트랜지스터의 게이트 전극(26)에 전압이 인가되면, 데이터 신호가 화소전극(14)으로 인가되고, 상기 화소전극에 인가된 신호에 의해 액정분자의 배열이 바뀌게 되어 백라이트 빛의 경로를 바꾸게 된다. 그리고, 게이트 전극(26)에 신호가 인가되지 않는 경우에는 화소전극(14)에 데이터 신호가 인가되지 않기 때문에 백라이트 빛이 액정에 의해 아무런 경로의 변화가 없게 된다.
일반적으로 하부 기판의 제조공정은 만들고자 하는 각 소자에 어떤 물질을 사용하는가 혹은 어떤 사양에 맞추어 설계하는가에 따라 결정되는 경우가 많다.
예를 들어, 과거 소형 액정 표시장치의 경우는 별로 문제시 되지 않았지만, 18인치 이상의 대면적, 고해상도(예를 들어 SXGA, UXGA 등) 액정 표시장치의 경우에는 게이트 배선 및 데이터 배선에 사용되는 재질의 고유 저항값이 화질의 우수성을 결정하는 중요한 요소가 된다. 따라서, 대면적/고해상도의 액정 표시소자의 경우에는 게이트 배선 및 데이터 배선의 재질로 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 저항이 낮은 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 종래의 능동행렬 액정 표시장치의 제조공정을 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 상세히 설명한다.
일반적으로 액정 표시장치에 사용되는 박막 트랜지스터의 구조는 역 스태거 드(Inverted Staggered)형 구조가 많이 사용된다. 이는 구조가 가장 간단하면서도 성능이 우수하기 때문이다.
또한, 상기 역 스태거드형 박막 트랜지스터는 채널부의 형성 방법에 따라 백 채널 에치형(back channel etch : EB)과 에치 스타퍼형(etch stopper : ES)으로 나뉘며, 그 제조 공정이 간단한 백 채널 에치형 구조가 적용되는 액정 표시소자 제조공정에 관해 설명한다.
먼저, 기판(1)에 이물질이나 유기성 물질의 제거와 증착될 게이트 물질의 금속 박막과 유리기판의 접촉성(adhesion)을 좋게하기 위하여 세정을 실시한 후, 스퍼터링(sputtering)에 의하여 금속막을 증착한다.
도 3a는 상기 금속막 증착 후에 제 1 마스크로 패터닝하여 게이트 전극(30)과 캐패시터 전극(32)를 형성하는 단계이다.
능동 행렬 액정 표시장치의 동작에 중요한 게이트 전극(30)에 사용되는 금속은 RC 딜레이(delay)를 작게 하기 위하여 저항이 작은 알루미늄이 주류를 이루고 있으나, 순수 알루미늄은 화학적으로 내식성이 약하고, 후속의 고온 공정에서 힐락(hillock) 형성에 의한 배선 결함문제를 야기시키므로, 알루미늄 배선의 경우는 합금의 형태로 쓰이거나 적층구조가 적용되기도 한다.
상기 게이트 전극(30) 및 캐패시터 전극(32)을 형성한후, 그 상부 및 노출된 기판 전면에 걸쳐 게이트 절연막(34)을 증착한다. 또한, 상기 게이트 절연막(34) 상에 연속으로 반도체 물질인 비정질 실리콘(a-Si:H)과 불순물이 함유된 비정질 실 리콘(n+ a-Si:H)을 증착한다.
상기 반도체 물질 증착후에 제 2 마스크로 패터닝하여 액티브층(36)과 상기 액티브층과 동일 크기의 오믹 접촉층(ohmic contact layer : 38)을 형성한다(도 3b).
상기 오믹 접촉층(38)은 추후 생성될 금속층과 상기 액티브층(36)과의 접촉저항을 줄이기 위한 목적이다.
도 3c에 도시된 공정은 투명한 도전물질(Transparent Conducting Oxide : TCO)을 증착하고 제 3 마스크로 패터닝하여 화소전극(40)을 형성하는 공정이다. 상기 투명한 도전물질은 광 투과성이 우수한 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 쓰인다.
상기 화소전극(40)은 캐패시터 전극(32)과 겹쳐지는 형태로 구성되며, 이는 상기 캐패시터 전극(32)과 함께 스토리지 캐패시터를 형성하기 위함이다.
이후, 도 3d에 도시된 바와 같이 금속층을 증착하고 제 4 마스크로 패터닝하여 소스 전극(42) 및 드레인 전극(44)을 형성한다. 상기 드레인 전극(44)은 상기 화소전극(40)과 소정의 위치에서 접촉하도록 구성된다. 상기 소스 및 드레인 전극(42, 44)은 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo) 등의 단일 금속을 사용한다.
그리고, 상기 소스 및 드레인 전극(42, 44)을 마스크로 하여 상기 소스 전극(42)과 상기 드레인 전극(44) 사이에 존재하는 오믹 접촉층을 제거한다. 만약, 상기 소스 전극(42)과 상기 드레인 전극(44) 사이에 존재하는 오믹 접촉층을 제거하지 않으면 박막 트랜지스터(S)의 전기적 특성에 심각한 문제를 발생시킬 수 있으 며, 성능에서도 큰 문제가 생긴다.
상기 오믹 접촉층(38)의 제거에는 신중한 주의가 요구된다. 실제 오믹 접촉층(38)의 식각시에는 그 하부에 형성된 액티브층(36)과 식각 선택비가 없으므로 액티브층(36)을 약 50 ∼ 100 nm 정도 과식각을 시키는데, 식각 균일도(etching uniformity)는 박막 트랜지스터(S)의 특성에 직접적인 영향을 미친다.
최종적으로 도 3e에 도시된 바와 같이 절연막을 증착하고 제 5 마스크로 패터닝하여 액티브층(36)을 보호하기위해 보호막(46)을 형성한다.
상기 보호막(46)은 액티브층(36)의 불안정한 에너지 상태 및 식각시 발생하는 잔류물질에 의해 박막 트랜지스터 특성에 나쁜 영향을 끼칠 수 있으므로 무기질의 실리콘 질화막(SiNx) 내지는 실리콘 산화막(SiO2)이나 유기질의 BCB(BenzoCycloButene) 등으로 형성한다.
또한, 상기 보호막(46)은 박막 트랜지스터(S)의 채널영역과 화소영역(P)의 주요 부분을 후속 공정시 발생 가능한 습기나 스크래치(scratch)성 불량으로부터 보호하기 위하여 높은 광투과율과 내습 및 내구성이 있는 물질을 증착한다.
상술한 공정에 의해서 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 기판은 완성되게 된다.
그런데, 상술한바와 같이, 종래의 액정 표시장치의 제조방법에서는 소스 및 드레인 배선으로 크롬 또는 몰리브덴의 단일 금속층을 사용하고 있다.
즉, 도 2의 데이터 패드부(50)의 절단선 Ⅳ-Ⅳ로 자른 단면을 도시한 도 4에서 상기 데이터 패드(51)는 단일층의 크롬이나 몰리브덴 금속층을 사용하고 있다. 여기서, 상기 데이터 패드(51) 하부에는 게이트 절연막(34)이 형성되며, 상기 데이터 패드(51) 상에는 보호막(46)이 형성되어 있다. 또한, 상기 데이터 패드(51)는 상기 화소전극과 동일 물질로된 데이터 패드전극(54)과 접촉하고있다.
그러나, 상기 크롬 또는 몰리브덴의 단일 금속층을 사용하여 데이터 패드(51)를 형성할 경우에는 대면적, 고해상도의 액정표시장치에 있어서, 상기 데이터 배선의 배선저항에 의한 신호 지연(signal delay)때문에 발생하는 크로스-토크(cross-talk)로 인한 화질저하가 발생할 수 있는 단점이 있다.
따라서, 상기 데이터 배선으로 쓰이는 크롬 또는 몰리브덴의 두께를 증가시켜 저항을 낮출 수 있지만, 단일 금속층만으로 저항을 낮추기 위해 두께를 증가시킬 경우에는 두께 증가에 의한 스트레스 밸런스(stress balance) 등의 문제가 발생할 수 있는 단점이 있다.
상기 스트레스 밸런스는 소자 제작시 공정 온도로 인해 기판과 금속과의 부착력이 약화되어 상기 금속이 들고 일어나는 현상인데, 금속의 두께가 증가할수록 상기 스트레스 밸런스는 심화된다.
도 5는 전술한 단일층으로 형성된 데이터 배선 및 데이터 패드의 배선 저항에 의한 신호지연을 감소시키기 위해 제안된 구조를 도시한 것으로 상기 데이터 배선과 데이터 패드를 이중으로 형성하고 있다.
즉, 상기 데이터 패드(51)는 제 1 데이터 금속(51a)과 제 2 데이터 금속(51b)의 적층으로 구성된다.
여기서, 상기 제 1 데이터 금속(51a)은 크롬 또는 몰리브덴을 사용하고, 상기 제 2 데이터 금속(51b)은 저저항의 알루미늄(Al)을 사용한다.
그런데, 상기와 같이 알루미늄을 사용한 적층구조의 데이트 배선구조는 배선 저항이 감소하여 신호지연에 의한 화질저하를 방지할 수 있으나, 데이터 패드(51)에서는 오히려 저항이 더욱 증가할 수 있는 단점이 있다.
도 6은 도 5의 A 부분을 확대한 단면도로써, 상기 데이터 패드전극(54)과 알루미늄으로 이루어진 상기 제 2 데이터 금속(51b)의 계면을 중점적으로 도시하고 있다.
도시된 도 6에서, 상기 데이터 패드전극(54)과 상기 데이터 패드(51b)는 전기적으로 접촉하고 있으나, 상기 데이터 패드전극(54)으로 사용되는 투명 도전전극(주로 화소전극으로 쓰이며 그 성분은 ITO, IZO가 사용됨)의 형성시 상기 알루미늄으로 사용되는 데이터 패드(51b)의 계면에서 산화막(56)이 형성될 수 있다.
상기와 같이 산화막(56)이 형성되는 이유는 알루미늄이 산화되기 쉽기 때문이다. 즉, 상기 데이터 패드전극(54)의 형성시 사용되는 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 내에 포함된 산소(O2)에 의해 상기 데이터 패드(51b)로 사용되는 알루미늄이 산화되어 산화막(56)이 형성되게 되는 것이다.
상기와 같이 데이터 패드(51b)와 데이터 패드전극(54)의 계면에 산화막(56)이 형성되는 이유로 해서 데이터 패드부의 접촉저항이 증가할 수 있다. 따라서, 배선저항이 증가하여, 대면적 액정 표시장치에서는 시간지연(time delay)에 의한 화질저하가 발생할 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 데이터 배선의 저항을 감소시켜 크로스-토크 및 시간지연에 의한 화질저하를 방지하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성 하기위해 본 발명에서는 화소영역과 상기 화소영역의 한쪽 구석에 스위칭 영역이 정의된 제 1 기판과; 상기 화소영역의 경계부의 가로방향으로 형성된 제 1 배선과; 상기 화소영역의 경계부의 상기 제 1 배선과 절연체로 절연되며 세로방향으로 형성되고, 제 1 금속과 상기 제 1 금속 보다 저저항인 제 2 금속의 적층구조로 형성된 제 2 배선과; 상기 제 1 및 제 2 배선에서 신호를 인가받고 상기 스위칭 영역에 형성된 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소전극과; 상기 제 1 배선의 끝단에 위치한 제 1 패드와, 상기 제 1 패드와 전기적으로 접촉하고 상기 화소전극과 동일 물질인 제 1 패드전극을 갖는 제 1 패드부와; 상기 제 2 배선의 끝단에 위치하고, 상기 제 1 금속층의 일부가 노출된 제 2 패드와, 상기 노출된 제 2 패드와 접촉하고 상기 화소전극과 동일 물질인 제 2 패드전극을 갖는 제 2 패드부와; 상기 제 1 기판과 이격되어 위치한 제 2 기판과; 상기 제 1 및 제 2 기판에 충진된 액정층을 포함하는 액정 표시장치을 제공 한다.
또한, 본 발명에서는 서로 이격되어 배치된 제 1, 2 기판과; 상기 제 1 기판 상에 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 및 기판을 덮는 게이트 절연막과; 상기 게이트 전극 상부 상기 게이트 절연막 상에 형성된 액티브층과; 상기 액티브층 상에 형성되고, 각각 제 1 금속과 제 2 금속이 적층된 소스 및 드레인 전극과; 상기 소스 및 드레인 전극이 형성된 기판의 전면을 덮고, 상기 드레인 전극의 상기 제 2 금속을 연통하여 상기 제 1 금속을 노출시키는 드레인 콘택홀이 형성된 보호막과; 상기 보호막 상에 형성되고, 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극의 제 1 금속과 면접촉을 하는 화소전극을 포함하는 액정 표시장치을 제공한다.
그리고, 본 발명에서는 다수개의 화소영역과 상기 각 화소영역의 한쪽 구석에 스위칭 영역이 정의된 기판을 구비하는 단계와; 상기 각 화소영역을 경계로 일 방향으로 게이트 전극이 형성된 다수개의 게이트 배선과 상기 각 게이트 배선에서 연장된 게이트 패드를 포함하는 게이트부를 형성하는 단계와; 상기 게이트부 상의 전면에 걸쳐 게이트 절연막과, 상기 스위칭 영역에 액티브층을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에 상기 각 화소영역을 경계로 타 방향으로 상기 액티브층 상에 소스 전극이 형성된 다수개의 데이터 배선과, 상기 소스전극과 대응되는 방향에 형성된 드레인 전극과, 상기 각 데이터 배선에서 연장된 데이트 패드를 포함하는 제 1 및 제 2 금속의 적층인 데이터부를 형성하여 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터와 상기 게이트부 및 데이터부의 전면에 걸쳐 보호막을 증착하고, 상기 각 게이트 패드 및 데이터 패드와 상기 드레인 전극의 일부가 노출되도록 패터닝하는 단계와; 상기 노출된 데이터 패드와 상기 드레인 전극의 제 2 금속을 식각하여 제 1 금속을 노출시키는 단계와; 상기 보호막 상에 투명 도전성물질을 증착하고 패터닝하여 상기 화소영역에 상기 드레인 전극의 제 1 금속과 접촉하는 화소전극과, 상기 데이터 패드의 노출된 제 1 금속과 접촉하는 데이터 패드전극과, 상기 노출된 게이트 패드와 접촉하는 게이트 패드전극을 각각 형성하는 단계를 포함하는 액정 표시장치 제조방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 평면을 도시한 평면도이다.
도 7에 도시된 도면에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시장치의 구성은 일 방향으로 연장된 게이트 배선(102)과 상기 게이트 배선(102)의 가장자리에 형성된 게이트 패드(106)로 구성된다. 상기 게이트 패드(106)는 상기 게이트 패드를 덮는 게이트 패드전극(107)과 접촉한다.
또한, 상기 일 방향으로 연장된 게이트 배선(102)과 직각인 방향으로는 데이터 배선(120)이 연장되어 형성되며, 상기 데이터 배선(120)의 가장자리에는 데이터 패드(105)가 형성된다. 그리고, 상기 데이터 패드(105)는 상기 데이터 패드(105) 상에 형성된 데이터 패드전극(109)과 접촉하고 있다.
또한, 상기 데이터 배선(120)의 소정의 위치에는 상기 데이터 배선(120)으로 부터 소정의 길이로 연장된 소스전극(112)이 형성되며, 상기 소스전극(112)과 소정 간격 이격되게 드레인 전극(114)이 형성된다.
또한, 상기 게이트 배선(102)에는 게이트 전극(101)이 형성되며, 상기 게이트 전극(101)과 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)으로 박막 트랜지스터(110)가 구성된다.
그리고, 상기 박막 트랜지스터(110)의 드레인 전극(114) 상부에는 드레인 콘택홀(116)이 형성되며, 상기 드레인 콘택홀(116)을 통해 상기 드레인 전극(114)과 접촉하는 화소전극(118)이 형성된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(110)가 형성된 부분을 제외한 상기 게이트 배선(102)상의 일부는 상기 화소전극(118)으로부터 연장된 캐패시터 전극(150)이 형성된다.
도 8은 도 7의 절단선 Ⅷ-Ⅷ로 자른 단면을 도시한 단면도로서, 박막 트랜지스터(110) 부분을 참조하여 본 발명에 따른 액정 표시장치의 제작공정을 설명한다.
먼저, 기판(1) 상에 게이트 전극(101)을 형성한다. 상기 게이트 전극(101)은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등을 스퍼터공정으로 상기 기판(1) 상에 증착하고 패터닝하여 형성한다.
이후, 상기 게이트 전극(101)이 형성된 기판(1) 상에 게이트 절연막(150) 및 순수 반도체층(152)과 불순물 반도체층(154)을 각각 형성한후, 상기 순수 및 불순물 반도체층(152, 154)을 패터닝하여 액티브층(158)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(150)은 실리콘 질화막(SiNx) 또는 실리콘 산화막(SiO2) 등이 가능할 것이며, 상기 순수 반도체층(152)은 일반적으로 비정질 실리콘을 사용하며, 상기 불순물 반도체층(154)으로는 n+ 비정질 실리콘을 사용한다.
그리고, 상기 액티브층(158) 상에 소스 및 드레인 전극(112, 114)을 형성한다.
상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)은 종류가 서로 다른 두 종류의 금속이 적층되는데, 제 1 소스 및 드레인 금속(112a, 114a)은 크롬(Cr) 또는 티타늄(Ti) 등의 고융점을 갖는 금속이 사용되고, 제 2 소스 및 드레인 금속(112b, 114b)은 알루미늄(Al), 알루미늄-네오듐(AlNd), 알루미늄-탄탈(AlTa) 등의 알루미늄계 금속이 사용된다.
그리고, 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)이 형성된 기판(1) 전면에 걸쳐 보호막(156)을 증착하고, 상기 드레인 전극(114)의 일부가 노출되도록 드레인 콘택홀(116)을 형성한다.
상기 드레인 콘택홀(116)을 형성한 후에, 상기 드레인 콘택홀(116)에 의해 노출된 상기 드레인 전극(114)의 제 2 드레인 금속(114b)을 제거한다. 즉, 상기 제 2 드레인 금속(114b)을 제거하여, 최종적으로 상기 드레인 콘택홀(116)에 의해 노출되는 금속은 제 1 드레인 금속(114a)이 된다.
여기서, 상기 제 2 드레인 금속(114b)을 제거할 때 사용되는 식각액은 각종 패턴을 형성할 때, 사진 식각 공정에서 사용되는 포토-레지스트(PR)의 현상액(Developer)을 사용한다. 알루미늄계 금속으로 형성된 상기 제 2 드레인 금속(114b)은 상기 현상액에 의해 식각될 만큼 내식성이 매우 약한 물질이다.
이후, 실질적으로 상기 드레인 전극(114)의 상기 제 1 드레인 금속(114a)과 접촉하는 화소전극(118)을 형성한다.
상기 화소전극(118)과 상기 드레인 전극(114)의 식각된 제 2 드레인 금속(114b)의 측면과도 접촉하게 된다.
상기 화소전극(118)은 실질적으로 투명한 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 등을 사용한다.
상기 제 2 드레인 금속(114b)을 제거하는 이유는 전기한 종래의 액정 표시장치에서 저저항 배선(알루미늄 금속을 사용한 경우)을 소스 및 드레인 전극에 적용할 경우 상기 화소전극으로 사용하는 ITO 또는 IZO와 접촉저항이 커지는 문제로 인해 화질이 저하되는 문제를 해결하기 위함이다.
따라서, 본 발명에서는 상기 소스 및 드레인 배선을 일반적으로 내식성이 강한 금속(주로, 크롬, 몰리브덴)과 저저항의 알루미늄계 금속(주로, 알루미늄, 알루미늄-네오듐, 알루미늄-탄탈)의 이중으로 형성하고, 상기 ITO 또는 IZO와 접촉하는 부분의 상기 알루미늄계 금속을 PR 현상액으로 식각하여 드레인 전극과 화소전극과의 접촉저항의 문제를 해결하였다. 이 때, 종래의 액정 표시장치의 제작공정과 비교해서 추가되는 공정은 없다.
도 9a와 도 9b는 도 7의 절단선 Ⅸ-Ⅸ로 자른 단면을 도시한 단면도로서, 데이터 패드부의 제작 공정을 도시하고 있다.
먼저, 도 9a에 도시된 데이터 패드부의 구조를 살펴보면 게이트 절연막(150)이 형성된 기판(1)과, 상기 게이트 절연막(150) 상에 데이터 패드(105)가 형성되며, 상기 데이터 패드(105) 상에는 상기 데이터 패드(105)의 일부분이 노출된 데이터 패드 콘택홀(103)이 형성된 보호막(156)이 형성된다.
여기서, 상기 데이터 패드(105)는 제 1 데이터 패드금속(105a)과 제 2 데이터 패드금속(105b)의 2중 금속층으로 형성되며, 상기 제 1 데이터 패드금속은 상기 제 1 소스 및 드레인 금속(112a, 114a)과 동일한 금속이고, 상기 제 2 데이터 패드금속(105b)는 상기 제 2 소스 및 드레인 금속(112b, 114b)과 동일한 금속이다.
도 9b는 데이터 패드전극(109)을 형성하는 단계를 도시한 도면이다.
여기서, 상기 데이터 패드전극(109)을 형성할 때, 상기 데이터 패드 콘택홀(103)에 의해 노출된 상기 제 2 데이터 패드금속(105b)을 제거한후, 상기 데이터 패드전극(109)을 상기 제 1 데이터 패드금속(105a)과 접촉하게끔 형성한다.
상기 제 2 데이터 패드금속(105b)을 제거할 때, PR 현상액을 사용한다.
도 10은 도 8의 B 부분을 확대한 단면도로서, 화소전극(118)과 드레인 전극(114)의 접촉을 도시하고 있다.
여기서, 상기 화소전극(118)은 상기 드레인 전극(114)의 제 1 드레인 금속(114a)과 직접적으로 면접촉을 하고, 제 2 드레인 금속(114b)과 측면접촉을 하게 된다.
도 11은 도 7의 절단선 ⅩⅠ-ⅩⅠ로 자른 단면을 도시한 단면도로서, 본 발명의 다른 예에 해당한다.
본 발명에서는 게이트부(즉, 게이트 전극, 게이트 배선, 게이트 패드)를 단일층의 금속을 사용했으나, 상기 게이트부도 역시 데이터부(데이터 배선, 소스 및 드레인 전극, 데이터 패드)와 마찬가지로 2중의 금속을 사용하여, 데이터 배선 저항에 의한 신호지연과 접촉저항(데이터 패드와 데이터 패드전극 간의 저항)의 문제를 해결할 수 있을 것이다.
즉, 도 11에 도시된 도면에서와 같이 상기 게이트 패드(106)를 제 1 게이트 패드금속(106a)과 제 2 게이트 패드금속(106b)의 2중으로 형성하여, 전술한 데이터 패드(105)의 형성방법과 동일하게 즉, 알루미늄계 금속의 제 2 게이트 패드금속(106b)을 식각하여 게이트 패드전극(107)과 접촉하게 형성하면, 게이트 배선 저항에 의한 신호지연과 접촉저항(게이트 패드와 게이트 패드전극 간의 저항)의 문제를 해결할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 실시예로 액정 표시장치를 제작할 경우 다음과 같은 특징이 있다.
첫째, 데이터 배선을 2층 구조로 구성함으로서, 상기 데이터 배선의 저항을 낮추어 액정 표시장치에 있어서 신호지연을 방지하여 크로스-토크로 인한 화질저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 데이터 패드전극과 접촉하는 데이터 패드의 상부 금속(알루미늄계 저저항 금속)을 현상액으로 식각하여 상기 데이터 패드의 하부금속(크롬, 몰리브덴 등의 내식성에 강한 금속)과 접촉하게끔 형성함으로서, 상기 데이터 패드전극으로 사용하는 ITO 또는 IZO와 상기 데이터 패드의 상부금속 간의 계면에서 생성되는 산화막에 의한 접촉저항을 제거할 수 있는 장점이 있다.

Claims (12)

  1. 화소영역과 상기 화소영역의 한쪽 구석에 스위칭 영역이 정의된 제 1 기판과;
    상기 화소영역의 경계부의 가로방향으로 형성된 제 1 배선과;
    상기 화소영역의 경계부의 상기 제 1 배선과 절연체로 절연되며 세로방향으로 형성되고, 제 1 금속과 상기 제 1 금속 보다 저저항인 제 2 금속의 적층구조로 형성된 제 2 배선과;
    상기 제 1 및 제 2 배선에서 신호를 인가받고 상기 스위칭 영역에 형성된 박막 트랜지스터와;
    상기 박막 트랜지스터와 접촉하는 화소전극과;
    상기 제 1 배선의 끝단에 위치한 제 1 패드와, 상기 제 1 패드와 전기적으로 접촉하고 상기 화소전극과 동일 물질인 제 1 패드전극을 갖는 제 1 패드부와;
    상기 제 2 배선의 끝단에 위치하고, 상기 제 1 금속층의 일부가 노출된 제 2 패드와, 상기 노출된 제 2 패드와 접촉하고 상기 화소전극과 동일 물질인 제 2 패드전극을 갖는 제 2 패드부와;
    상기 제 1 기판과 이격되어 위치한 제 2 기판과;
    상기 제 1 및 제 2 기판에 충진된 액정층
    을 포함하는 액정 표시장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 배선과 상기 제 1 금속층은 크롬(Cr), 티타늄(Ti)로 구성된 집단에서 선택된 물질인 액정 표시장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 금속층은 알루미늄(Al), 알루미늄-네오듐(AlNd), 알루미늄-탄탈(AlTa)로 구성된 집단에서 선택된 물질인 액정 표시장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 배선은 데이터 배선인 액정 표시장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 화소전극은 투명한 ITO, IZO로 구성된 집단에서 선택한 물질인 액정 표시장치.
  6. 서로 이격되어 배치된 제 1, 2 기판과;
    상기 제 1 기판 상에 형성된 게이트 전극과;
    상기 게이트 전극 및 기판을 덮는 게이트 절연막과;
    상기 게이트 전극 상부 상기 게이트 절연막 상에 형성된 액티브층과;
    상기 액티브층 상에 형성되고, 각각 제 1 금속과 제 2 금속이 적층된 소스 및 드레인 전극과;
    상기 소스 및 드레인 전극이 형성된 기판의 전면을 덮고, 상기 드레인 전극의 상기 제 2 금속을 연통하여 상기 제 1 금속을 노출시키는 드레인 콘택홀이 형성된 보호막과;
    상기 보호막 상에 형성되고, 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극의 제 1 금속과 면접촉을 하는 화소전극
    을 포함하는 액정 표시장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 게이트 전극과 상기 제 1 금속은 크롬(Cr), 티타늄(Ti)로 구성된 집단에서 선택된 물질인 액정 표시장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제 2 금속은 알루미늄(Al), 알루미늄-네오듐(AlNd), 알루미늄-탄탈(AlTa)로 구성된 집단에서 선택된 물질인 액정 표시장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 화소전극은 투명한 ITO, IZO로 구성된 집단에서 선택한 물질인 액정 표시장치.
  10. 다수개의 화소영역과 상기 각 화소영역의 한쪽 구석에 스위칭 영역이 정의된 기판을 구비하는 단계와;
    상기 각 화소영역을 경계로 일 방향으로 게이트 전극이 형성된 다수개의 게이트 배선과 상기 각 게이트 배선에서 연장된 게이트 패드를 포함하는 게이트부를 형성하는 단계와;
    상기 게이트부 상의 전면에 걸쳐 게이트 절연막과, 상기 스위칭 영역에 액티브층을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 절연막 상에 상기 각 화소영역을 경계로 타 방향으로 상기 액티브층 상에 소스 전극이 형성된 다수개의 데이터 배선과, 상기 소스전극과 대응되는 방향에 형성된 드레인 전극과, 상기 각 데이터 배선에서 연장된 데이트 패드를 포함하는 제 1 및 제 2 금속의 적층인 데이터부를 형성하여 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와;
    상기 박막 트랜지스터와 상기 게이트부 및 데이터부의 전면에 걸쳐 보호막을 증착하고, 상기 각 게이트 패드 및 데이터 패드와 상기 드레인 전극의 일부가 노출되도록 패터닝하는 단계와;
    상기 노출된 데이터 패드와 상기 드레인 전극의 제 2 금속을 식각하여 제 1 금속을 노출시키는 단계와;
    상기 보호막 상에 투명 도전성물질을 증착하고 패터닝하여 상기 화소영역에 상기 드레인 전극의 제 1 금속과 접촉하는 화소전극과, 상기 데이터 패드의 노출된 제 1 금속과 접촉하는 데이터 패드전극과, 상기 노출된 게이트 패드와 접촉하는 게이트 패드전극을 각각 형성하는 단계
    를 포함하는 액정 표시장치 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 게이트부 및 상기 데이터부의 제 1 금속은 크롬(Cr), 티타늄(Ti)로 구성된 집단에서 선택된 물질인 액정 표시장치 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 제 2 금속은 알루미늄(Al), 알루미늄-네오듐(AlNd), 알루미늄-탄탈(AlTa)로 구성된 집단에서 선택된 물질인 액정 표시장치 제조방법.
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