KR100675733B1 - 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 표시장치의 제조공정에 있어서, 제조공정수를 줄이는 방법에 관한 것이다.
특히, 박막 트랜지스터의 채널을 형성하기 위해 불순물 비정질 실리콘을 식각할 때, TMAH 혼합용액을 사용한다.
즉, 포토 레지스트의 현상액을 불순물 비정질 실리콘의 제거에 사용함으로서, 고가의 건식 식각장비를 사용하지 않기 때문에 원가절감의 효과를 이룰 수 있다.
Description
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 A-A 및 B-B를 따른 단면의 공정을 나타내는 공정도.
도 4는 일반적인 액정 표시장치의 공정을 나타내는 순서도.
도 5는 일반적인 박막 트랜지스터의 채널형성 방법을 도시한 단면도.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 제작 공정을 도시한 공정도.
도 7은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터의 채널형성을 위한 공정의 흐름도.
도 8은 본 발명에 따른 채널형성의 식각공정을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 게이트 전극 102 : 게이트 절연막
108 : 액티브층 112 : 소스 전극
114 : 드레인 전극 210 : 노즐
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor : TFT)를 포함하는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : LCD) 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 액정 표시장치를 제조하는데 있어서, 액티브층 형성시 식각공정을 줄여서 제조시간의 단축과 제품의 수율을 향상하는 것에 관한 것이다.
액정 표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. 상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 갖고 있으며, 인위적으로 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.
현재에는 박막 트랜지스터와 상기 박막 트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬 방식으로 배열된 능동행렬 액정 표시장치(Active Matrix LCD : AM-LCD)가 해상 도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
일반적으로 액정 표시장치를 구성하는 기본적인 부품인 액정 패널의 구조를 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 액정 패널의 단면을 도시한 단면도이다.
액정 패널(20)에는 여러 종류의 소자들이 형성된 하부기판(2)과 상부기판(4)의 두 장의 기판이 서로 대응되게 형성되고, 상기 하부기판(2)과 상기 상부기판(4) 사이에 액정층(10)이 개재된 형태로 위치하고 있다.
상기 액정 패널(20)은 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 액정층(10)에 전압을 인가하는 역할을 한다. 상기 하부 기판(2)은 스위칭 역할을 하는 박막 트랜지스터(S)와, 상기 박막 트랜지스터(S)로부터 신호를 인가 받고 상기 액정층(10)으로 전압을 인가하는 역할을 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 액정층(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 2에서 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 소스 전극(28)은 상기 데이터 배선(24)에 연결되어 있다.
그리고, 상기 드레인 전극(30)은 상기 화소전극(14)과 드레인 콘택홀(30')을 통해 전기적으로 연결되어 있다.
또한, 상기 게이트 배선(22)의 일부분에는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성되어 상기 화소전극(14)과 더불어 전하를 저장하는 역할을 수행한다.
상술한 능동행렬 액정 표시장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
스위칭 박막 트랜지스터(S)의 게이트 전극(26)에 전압이 인가되면, 데이터 신호가 화소전극(14)으로 인가되고, 상기 화소전극(14)의 전기장에 의해 액정층(10)의 분자배열이 바뀌게 되어 백라이트에서 발생한 빛의 경로를 바꾸게 된다.
또한, 게이트 전극(26)에 신호가 인가되지 않는 경우에는 화소전극(14)에 전압이 인가되지 않기 때문에 액정의 분자배열에 아무런 영향을 미치지 않아서, 백라이트의 빛의 경로에는 아무런 효과를 미치지 못하게 된다.
한편, 액정 표시장치를 구성하는 액정 패널의 제조공정은 매우 복잡한 여러 단계의 공정이 복합적으로 이루어져 있고, 특히, 박막 트랜지스터(S)가 형성된 하부 기판(2)은 여러 번의 마스크 공정을 거쳐야 한다.
최종 제품의 성능은 이런 복잡한 제조공정에 의해 결정되는데, 가급적이면 공정이 간단할수록 불량이 발생할 확률이 줄어들게 된다. 즉, 하부 기판에는 액정 표시장치의 성능을 좌우하는 주요한 소자들이 많이 형성되므로, 제조공정을 단순화하여야 한다.
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 문제시되지 않았지만, 12인치 이상의 대면적 액정 표시장치의 경우에는 게이트 배선에 사용되는 재질의 고유 저항 값이 화질의 우수성을 결정하는 중요한 요소가 된다. 따라서, 대면적의 액정 표시소자의 경우에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 저항이 낮은 금속을 사용하는 것이 바람직하다.
일반적으로 액정 표시장치에 사용되는 박막 트랜지스터의 구조는 역 스태거드(Inverted Staggered)형 구조가 많이 사용된다. 이는 구조가 간단하면서도 성능이 우수하기 때문이다.
또한, 상기 역 스태거드형 박막 트랜지스터는 채널 형성 방법에 따라 백 채널 에치형(back channel etch : EB)과 에치 스타퍼형(etch stopper : ES)으로 나뉘며, 구조가 간단한 백 채널 에치형 구조가 적용되는 액정 표시소자 제조공정에 관 해 설명한다.
이하, 종래의 능동행렬 액정 표시장치의 제조공정을 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3e는 설명의 편이를 위해 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ으로 자른 단면의 공정을 도시한 공정도이다.
먼저, 기판(1)에 이물질이나 유기성 물질을 제거하고, 증착될 게이트 물질의 금속 박막과 유리기판의 접촉성(adhesion)을 좋게 하기 위하여 세정을 실시한 후, 스퍼터링(sputtering)에 의하여 금속막을 증착한다.
도 3a는 상기 금속막을 증착한 후에 제 1 마스크로 패터닝하여 게이트 전극(26)과 스토리지 제 1 전극(22)을 형성하는 단계이다. 능동 행렬 액정 표시장치의 동작에 중요한 게이트 전극(26) 물질은 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 야기하므로, 알루미늄 배선의 경우는 합금의 형태로 쓰이거나 적층구조가 적용되기도 한다. 그리고 상기 게이트 전극(26)과 상기 스토리지 제 1 전극(22)은 동일 패턴이고, 게이트 배선에 해당하는 부분으로 그 기능상 게이트 전극(26)과 스토리지 제 1 전극(22)으로 지칭된다.
다음으로, 도 3b를 참조하여 설명하면, 상기 게이트 전극(26) 및 스토리지 제 1 전극(22)을 형성한 후, 그 상부 및 노출된 기판 전면에 걸쳐 절연막(50)을 증착한다. 또한, 상기 게이트 절연막(50) 상에 연속으로 반도체 물질인 비정질 실리 콘(a-Si:H : 52)과 불순물이 함유된 비정질 실리콘(n+ a-Si:H : 54)을 증착한다.
상기 반도체 물질 증착후에 제 2 마스크로 패터닝하여 액티브층(55)과 상기 액티브층과 동일형태의 반도체 아일랜드(53)를 형성한다.
상기 불순물이 함유된 비정질 실리콘(54)은 추후 생성될 금속층과 상기 액티브층(55)과의 접촉저항을 줄이기 위한 목적이다.
이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 금속층을 증착하고 제 3 마스크로 패터닝하여 소스 전극(28) 및 드레인 전극(30)을 형성한다. 상기 소스 및 드레인 전극(28, 30)과 동시에 상기 소스 전극(28)과 연결된 데이터 배선(24)을 형성한다.
또한, 상기 스토리지 제 1 전극(22) 상부 상기 절연막(50) 상에 상기 스토리지 제 1 전극(22)의 일부와 겹치게 스토리지 제 2 전극(58)을 형성한다. 즉, 제 3 마스크 공정에서 데이터 배선(24), 소스 전극(28), 드레인 전극(30), 스토리지 제 2 전극(58)이 형성되게 된다.
그리고, 상기 소스 및 드레인 전극(28, 30)을 마스크로 하여 상기 소스 전극(28)과 상기 드레인 전극(30) 사이에 존재하는 옴익 접촉층을 제거한다. 만약, 상기 소스 전극(28)과 상기 드레인 전극(30) 사이에 존재하는 옴익 접촉층을 제거하지 않으면 박막 트랜지스터(S)의 전기적 특성에 심각한 문제가 발생할 수 있으며, 성능에서도 큰 문제가 생긴다.
상기 옴익 접촉층의 제거에는 신중한 주의가 요구된다. 실제 옴익 접촉층의 식각시에는 그 하부에 형성된 액티브층과 식각 선택비가 없으므로 액티브층을 약 50 ∼ 100 nm 정도 과식각을 시키는데, 식각 균일도(etching uniformity)는 박막 트랜지스터(S)의 특성에 직접적인 영향을 미친다.
이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 절연막을 증착하고 제 4 마스크로 패터닝하여 액티브층(55)을 보호하기 위해 보호막(56)을 형성한다. 상기 보호막(56)은 액티브층(55)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.
상기 보호막(56)은 높은 광투과율과 내습 및 내구성이 있는 물질의 특성을 요구한다.
상기 보호막(56) 패터닝시 콘택홀을 형성하는 공정이 추가되는데, 데이터 패드 콘택홀(23)과 드레인 콘택홀(30') 및 스토리지 콘택홀(58')을 각각 형성한다.
상기 데이터 패드 콘택홀(23)은 추후공정에서 생성될 투명도전막과 상기 데이터 배선(42)과의 접촉을 위함이고, 상기 드레인 콘택홀(30') 및 상기 스토리지 콘택홀(58')은 화소전극과의 접촉을 위함이다.
도 3e에 도시된 공정은 투명한 도전물질(Transparent Conducting Oxide : TCO)을 증착하고 제 5 마스크로 패터닝하여 화소전극(14)을 형성하는 공정이다. 상기 투명한 도전물질은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 쓰인다. 상기 화소전극(14)은 스토리지 제 2 전극(58)과 접촉되며, 또한, 상기 드레인 전극(30)과 상기 드레인 콘택홀(30')을 통해 전기적으로 접촉하고 있다.
상술한 공정에 의해서 액정 표시장치의 박막 트랜지스터 기판은 완성되게 된다.
도 4는 상기 도 3a 내지 도 3e의 제작 공정을 나타내는 흐름도이다.
ST200은 기판을 준비하는 단계로 유리기판(1)을 사용한다. 또한, 유리기판(1)을 세정(Cleaning)하는 공정을 포함한다. 세정은 초기 공정 중에 기판이나 막 표면의 오염, 불순물(Particle)을 사전에 제거하여 불량이 발생하지 않도록 하는 기본 개념 이외에, 증착될 박막의 접착력 강화와 박막 트랜지스터의 특성 향상을 목적으로 한다.
ST210은 금속막을 증착하는 단계로, 알루미늄 내지는 몰리브덴 등을 증착하여 형성한다. 그리고, 리소그래피 기술을 이용하여, 금속막이 테이퍼 형상을 갖도록 게이트 전극 및 스토리지 제 1 전극을 형성하는 단계이다.
ST220은 절연막과 비정질 실리콘, 불순물이 함유된 비정질 실리콘을 증착하는 단계로, 절연막은 3000Å 정도의 두께로 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막을 증착한다. 상기 절연막증착 후에 연속으로 비정질 실리콘막과 불순물이 함유된 비정질 실리콘막을 연속해서 증착한다.
ST230은 크롬이나 크롬합금과 같은 금속을 증착하고 패터닝하여, 소스 전극, 드레인 전극을 형성하는 단계이다.
ST240은 ST230에서 형성된 소스 및 드레인 전극을 마스크로 하여 불순물 반도체층을 제거하여 채널을 형성하는 단계이다.
ST250은 소자들을 보호하기 위한 보호막을 형성하는 단계이다. 상기 보호막 은 습기나 외부의 충격에 강한 물질이 사용된다. 상기 공정에서 각각의 소자와 연결되는 매개체로써 콘택홀이 형성된다.
ST260은 투명한 도전전극(TCO)으로 ITO를 증착하고 패터닝하여 화소전극을 형성하는 단계이다. 상기 공정에서 각각의 패드전극이 형성된다.
상술한 능동 행렬 액정 표시장치의 제조 방법에서는 상기 소스 및 드레인 전극(28, 30)을 마스크로 하여 상기 소스 전극(28)과 상기 드레인 전극(30) 사이에 존재하는 옴익 접촉층을 제거하는 공정을 거치게 된다.
상기 옴익 접촉층의 제거공정을 다시 한번 설명하면 다음과 같다.
도 5는 상기 소스 및 드레인 전극(28, 30)을 형성한 직후의 단계를 도시한 도면으로, 상기 소스 및 드레인 전극(28, 30) 상부에는 포토 레지스트(PR)가 형성되어 있다.
이후, 채널을 형성하기 위해 소스 전극(28)과 상기 드레인 전극(30) 사이에 존재하는 옴익 접촉층(54')을 제거하는 공정을 거치게 된다.
이때, 상기 옴익 접촉층(54')는 불소(F)계 가스를 이용하여 건식식각(Dry etching)한다. 즉, 실리콘(Si)계열의 식각에 효과적인 불소가 함유된 가스를 플라즈마(plasma) 처리하여 식각하게 되어, 반응 메커니즘은 다음과 같다.
Si + SF6 ------------> SiFx(가스) ----------- (1)
식 (1)에 표현한 바와 같이 실리콘(Si)과 불소가 반응하여 SiFx의 기체 형태로 반응하여 식각되게 된다.
상기 소스 전극(28)과 상기 드레인 전극(30) 사이에 존재하는 옴익 접촉층(54')을 제거한 후, 상기 소스 및 드레인 전극(28, 30)의 상부에 존재하는 포토 레지스트를 제거하는 단계를 거치게 된다.
그러나, 상기 옴익 접촉층(54')의 식각에 사용되는 건식식각 공정은 고가의 여러 종류의 가스를 혼합하고, 플라즈마를 형성하여 식각한다. 따라서, 상기 플라즈마 형성을 위한 고가의 진공장비가 필요하게 되며, 설비투자의 증설과 생산비가 상승되는 문제가 있다.
또한, 진공장비의 진공도 및 불순물을 제거하기 위하여 충분한 시간동안 펌핑을 해야하기 때문에 공정시간이 증가되는 문제점이 있다.
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(28, 30) 상에 존재하는 PR을 제거하기 위한 별도의 공정이 필요하게 된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 액정 표시장치의 채널을 형성하기 위한 공정시간의 단축과 공정설비의 저감을 목적으로 한다.
따라서, 본 발명은 액정표시 장치를 제조하는데 있어서, 제품의 생산수율을 향상하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판 상에 제 1 금속층으로 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 포함한 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극과 대응되는 상기 게이트 절연막 상에 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘을 순차적으로 증착하고 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계와; 상기 액티브층을 포함한 상기 기판 상에 제 2 금속층과 포토 레지스트를 순차적으로 적층하고, 상기 포토 레지스트를 소스 및 드레인 전극의 형상으로 패터닝하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 제 2 금속층을 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 상의 상기 포토 레지스트 패턴을 스트립하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극의 사이에 노출된 불순물 비정질 실리콘을 테트라메틸암모늄-하이드로-옥사이드(TetraMethylAmmonium Hydro Oxide ; TMAH)와 DI워터의 혼합용액으로 식각하여 채널을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극을 포함한 상기 기판 상에 상기 드레인 전극이 노출되는 드레인 콘택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법을 제공한다.
특히, 본 발명에서는 옴익 접촉층을 포토 레지스트의 현상액(developer)으로 쓰이는 테트라메틸암모늄-하이드로-옥사이드(TetraMethylAmmonium Hydro Oxide ; TMAH)를 DI워터와 소정비율 혼합한 혼합용액으로 제거함으로서, 고가의 진공장비와 공정시간을 줄이는 것이다.
상기 TMAH는 C4H13NO의 분자구조를 취하며, 강한 염기성의 성질을 띤다.
즉, 상기 TMAH를 DI워터의 부피 대비비 2.38 % 이상으로 혼합하고, 소정의 공정온도(약 30 ℃ 이상)에서는 실리콘(Si)을 식각할 수 있는 성질을 갖게 된다.
따라서, 본 발명에서는 소스 및 드레인 전극의 형성시 사용되는 PR 패턴과 상기 소스 및 드레인 전극의 사이에 존재하는 옴익 접촉층을 동시에 습식 식각 하여 제거함으로서, 공정시간과 공정설비를 줄이는 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 액정 표시장치의 제작공정을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
실시예
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 액정 표시장치의 제조공정에서 소스 및 드레인 전극과 채널의 형성과정을 도시한 공정도로서, 이전단계는 종래의 액정 표시장치의 제조공정과 동일하다.
먼저, 도 6a에 관해 설명하면, 기판(1) 상에 제 1 금속의 게이트 전극(100)을 형성하고, 상기 게이트 전극(100)을 포함한 상기 기판(1) 상에는 게이트 절연막(102)이 형성된다.
또한, 상기 게이트 전극(100)과 대응되는 상기 게이트 절연막(102) 상에는 순수 비정질 실리콘(a-Si:H ; 104)과 불순물을 함유한 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si:H ; 106)으로 패터닝된 액티브층(108)이 형성되며, 상기 액티브층(108)을 덮는 제 2 금속층(110)이 형성된다. 상기 제 2 금속층(110)은 추후에 소스 및 드레인 전극(미도시)이 형성될 부분이다.
상기 제 2 금속층(110) 상에는 소스 및 드레인 전극의 형성을 위한 현상된 포토 레지스트 패턴(PR pattern)이 형성된다.
이 때, 상기 제 2 금속층(110)에 사용되는 금속은 크롬(Cr)이 적당할 것이다.
도 6b는 상기 포토 레지스트 패턴(PR)을 마스크로 상기 제 2 금속층(110)을 식각하여 소스 및 드레인 전극(112, 114)을 형성하는 단계를 도시하고 있다.
여기서, 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)을 형성한 후에, 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)을 형성할 때 사용된 PR 패턴을 PR 스트립 공정을 통해 제거한다.
도 6c는 상기 PR 스트립 공정을 통해 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114) 상의 상기 포토 레지스트 패턴(PR)을 제거한 후, 채널부(116)의 불순물 비정질 실리콘(106)을 제거하는 단계를 도시하고 있다.
상기 소스 및 드레인 전극(112, 114) 사이에 존재하는 불순물 비정질 실리콘(106)의 제거는 테트라메틸암모늄-하이드로-옥사이드(TetraMethylAmmonium Hydro Oxide ; TMAH)를 DI워터와 소정비율 혼합한 혼합용액으로 한다.
상기와 같이 소스 및 드레인 전극(112, 114) 사이에 존재하는 불순물 비정질 실리콘(106)을 제거함으로서, 박막 트랜지스터의 채널(CH)이 완성된다.
여기서, 만약 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)으로 사용되는 제 2 금속으로 알루미늄(Al)을 사용하면, 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)을 형성하는 제 2 금속(110)이 손상 또는 과식각될 우려가 발생한다. 즉, 채널(CH)의 형성을 위해 TMAH로 불순물 비정질 실리콘을 식각할 때, 노출된 소스 및 드레인 전극(112, 114)이 상기 TMAH에 의해 식각될 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 소스 및 드레인 전극(112, 114)을 형성할 때 사용하는 금속은 염기성 용액에 강한 크롬(Cr)이 바람직하다.
이후의 공정은 종래의 액정 표시장치의 제작공정을 도시한 도 3d 이후의 공정과 같기 때문에 설명은 생략한다.
도 7은 박막 트랜지스터의 채널(CH)의 형성을 위한 공정을 도시한 흐름도로서, 먼저, 소스 및 드레인 전극의 형성을 위한 포토 레지스트를 스트립하는 단계를 ST 300에서 행한다. 즉, 상기 ST 300 단계에서는 소스 및 드레인 전극이 형성되고, 상기 소스 및 드레인 전극 사이에 존재하는 불순물 비정질 실리콘이 외부로 노출된 상태이다.
ST 310은 박막 트랜지스터의 채널의 형성을 위한 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si:H)을 식각하는 단계이다. 이 때, 상기 ST 300 단계에서 완전히 제거되지 않은 포토 레지스트 패턴이 동시에 식각된다. 즉, 종래의 액정 표시장치 제조방법에서는 상기 소스 및 드레인 전극을 형성한 후, 포토 레지스트 패턴(PR)을 제거하지 않고 바로 진공장비에 의한 건식식각을 수행하여 박막 트랜지스터의 채널을 형성하였다.
그러나, 본 발명에서는 상기 포토 레지스트 패턴(PR)의 스트립 공정에서 완전히 제거되지 않은 잔류 포토 레지스트 패턴(PR)의 제거와 동시에 박막 트랜지스터의 채널 형성을 위한 불순물 비정질 실리콘을 제거하게 된다.
이 때, 상기 TMAH 혼합용액은 TMAH와 DI워터를 부피비로 약 2.38 % 이상으로 농도를 조절하고, 공정온도는 상온이상(약 30 ℃ 이상)의 온도에서 행한다.
바람직하게 상기 TMAH 혼합용액의 온도는 30 내지 60 ℃ 이다. 즉, 식각비율(etch rate)에 따라 상기 공정온도는 가변적이다.
이후, ST 320 단계에서 DI워터로 세정을 실시한다. 상기 ST 320 단계에서 DI워터로 완전한 세정을 실시하지 않으면, 상기 ST 310 단계에서 불순물 비정질 실리콘(n+ a-Si:H) 식각시 잔류하는 잔류 TMAH에 의해 액티브층까지 완전히 식각되는 결과를 초래할 수 있다.
도 8은 상기 ST 310 단계에서 TMAH를 이용한 불순물 비정질 실리콘의 식각공정을 도시한 도면으로, 작업테이블(200)과 상기 작업테이블(200) 상에 박막 트랜지스터 어레이 기판(1)이 위치하고 있다.
또한, 상기 작업테이블(200) 상부에는 다수 개의 분사노즐(nozzle ; 210)이 위치하며, 상기 각 분사노즐을 통해 TMAH 혼합용액(220)이 분사된다.
여기서, 상기 작업테이블(200)은 계속해서 이동을 하며, 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(1)은 상기 작업테이블(200)과 동일한 속도로 이동하게 된다.
또한, TMAH 혼합용액에 의한 상기 불순물 비정질 실리콘의 식각은 상기 분사노즐(210)의 개수 및 상기 박막 트랜지스터 어레이 기판(1)과의 거리(L)조정을 통해 식각비율을 조절한다.
상술한 바와 같이 액정 표시장치의 제조방법 중 박막 트랜지스터의 채널을 형성하기 위해 본 발명에서는 소스 및 드레인 전극의 형성시 사용된 포토 레지스트 패턴(PR)의 제거와 동시에 불순물 비정질 실리콘을 포토 레지스트(PR)의 현상액으로 사용하는 TMAH 혼합용액을 통해 제거함으로서, 종래의 진공장치를 이용한 건식식각 방법보다 공정수 및 공정 시간을 줄일 수 있기 때문에 제작수율을 향상할 수 있다.
즉, 다시 설명하면, 소스 및 드레인 전극 형성용 PR 패턴과 불순물 비정질 실리콘을 PR 현상액인 TMAH 혼합용액을 통해 동시에 제거함으로서, 공정시간을 단축할 수 있다.
또한, 건식식각에서 사용하는 고가의 진공장비가 필요하지 않은 장점이 있다.
상술한 본 발명의 실시예들로 액정 표시장치를 제작할 경우 다음과 같은 특징이 있다.
첫째, 소스 및 드레인 전극의 형성시 사용된 포토 레지스트 패턴(PR)의 제거와 채널부에 존재하는 불순물 비정질 실리콘을 동시에 식각할 수 있기 때문에 공정시간이 절약되는 장점이 있다.
둘째, 고가의 건식식각장비를 사용하지 않고, 박막 트랜지스터의 채널을 형성할 수 있기 때문에 제품의 원가절감 효과가 있다.
Claims (6)
- 기판을 구비하는 단계와;상기 기판 상에 제 1 금속층으로 게이트 전극을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극을 포함한 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;상기 게이트 전극과 대응되는 상기 게이트 절연막 상에 순수 비정질 실리콘과 불순물 비정질 실리콘을 순차적으로 증착하고 패터닝하여 액티브층을 형성하는 단계와;상기 액티브층을 포함한 상기 기판 상에 제 2 금속층과 포토 레지스트를 순차적으로 적층하고, 상기 포토 레지스트를 소스 및 드레인 전극의 형상으로 패터닝하여 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계와;상기 포토 레지스트 패턴을 마스크로 제 2 금속층을 식각하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와;상기 소스 및 드레인 전극 상의 상기 포토 레지스트 패턴을 스트립하는 단계와;상기 소스 및 드레인 전극의 사이에 노출된 불순물 비정질 실리콘을 테트라메틸암모늄-하이드로-옥사이드(TetraMethylAmmonium Hydro Oxide ; TMAH)와 DI워터의 혼합용액으로 식각하여 채널을 형성하는 단계와;상기 소스 및 드레인 전극을 포함한 상기 기판 상에 상기 드레인 전극이 노출되는 드레인 콘택홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와;상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계;를 포함하는 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 2 금속층은 크롬(Cr)인 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 TMAH 혼합용액은 TMAH와 DI워터가 부피비 2.38 % 이상의 비율로 혼합된 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 TMAH 혼합용액의 온도는 30 내지 60 ℃ 사이인 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 불순물 비정질 실리콘을 식각한 후에 DI워터로 잔류 TMAH를 제거하는 단계를 더욱 포함하는 액정 표시장치의 어레이 기판 제조방법.
- 삭제
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