KR100697374B1 - 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법에 관한 것으로서, 투명성 절연기판상에 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극을 포함하여 투명성 절연기판 전면에 게이트절연층을 형성하는 단계; 상기 게이트절연층상에 반도체층 및 식각저지층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 반도체층상에 오믹층을 형성하고, 게이트절연층의 일부분을 노출시키는 단계; 상기 노출된 게이트절연층상에 화소전극을 형성하는 단계; 소오스 및 드레인전극을 예정된 영역에 형성하고, 상기 화소전극의 일단부와 소오스전극의 일단부를 접속시키는 단계; 및 상기 각 전극이 형성된 투명성 절연기판상에 상기 화소전극, 소오스 및 드레인전극을 덮는 배향막기능을 갖는 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며, 하부 어레이기판의 전극을 보호하기 위한 보호막 형성시 러빙에 의한 배향규제력이 큰 유기물 혼합재료를 이용하거나 배향규제력이 큰 물질 자체를 보호막 재료로 이용함으로써 액정표시장치의 액정셀 제작시 주요공정인 배향제의 코팅공정을 제외함으로써 재료절감 및 공정단계를 줄일 수 있는 기술이다.

Description

박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법{Method for manufacturing thin film transistor array substrate}

도 1은 종래기술에 따른 박막트랜지스터 어레이기판 구조의 단면도.

도 2내지 7은 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.

도 8은 배향규제력을 가지기 위한 고분자구조의 예를 도시한 화학구조식.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21: 유리기판 23: 게이트

25: 게이트절연막 27; 반도체층

29; 식각저지층 31; 오믹층

33; 화소전극 35a,35b: 소오스 및 드레인전극

37: 보호막

본 발명은 박막트랜지스터의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 폴리이미드의 배향공정이 필요없어 재료절감 및 제조공정수를 줄일 수 있는 박막트랜지스터의 어 레이기판 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 텔레비젼 및 그래픽 디스플레이등에 이용되는 액정표시장치는 음극선관(CRT:Cathod Ray Tube)을 대신하여 개발되었다. 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치는 고속응답특성을 갖는 잇점과 고화소수에 적합하다는 잇점때문에 음극선관에 필적할만한 표시화면의 고화질화와 대형화 및 컬러화등을 구현할 수 있다.

이와같은 박막트랜지스터 액정표시장치는 박막트랜지스터 및 화소전극이 형성된 박막트랜지스터의 어레이기판과, 액정층, 및 컬러필터와 상대전극이 형성된 컬러필터기판이 합착된 구조인데, 하부 어레이기판과 상부 컬러필터기판사이에 배향제를 코팅한 후 이 배향제에 의하여 액정이 초기배향되어 있다.

이러한 관점에서 종래기술에 따른 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유리기판(1)상에 이물질제거 및 증착될 게이트금속층과 유리기판과의 접착을 좋게하기 위하여 세정을 실시한 후 스퍼터링 방법에 의하여 상기 게이트금속층(3)을 형성한다.

이어서, 상기 게이트금속층(3)을 포함하여 상기 유리기판(1) 전면상에 게이트절연층(5)을 형성한 후 상기 게이트금속층(3)상부의 게이트절연층(5)상에 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층(7)을 형성한다.

그 다음, 상기 반도체층(7)상에 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹층(9)을 형성한 다음 소오스 및 드레인(11a,11b)을 포함한 데이터 라인(도시되지 않음)을 형성한다. 이때, 상기 소오스전극(11a)은 화소영역에 해당하는 상기 게 이트절연층(5)상에 앞서 형성된 ITO투명전극으로 이루어진 화소전극(13)과 접속한다.

이어, 상기 결과물을 보호하기 위한 보호막(15)을 형성하여 박막트랜지스터의 어레이기판을 완성한다.

그 다음, 어레이기판이 형성되면 폴리이미드계 또는 폴리아미드산계의 유기고분자 물질로 이루어진 배향제를 500 내지 1,000Å정도로 코팅한 후 러빙에 의하여 배향막(17)에 일정한 방향으로 배향규제력을 가질 수 있도록 처리한다. 그후, 열경화성 또는 광경화성의 봉함제(Sealant)를 이용하여 액정을 담을 수 있도록 하부의 어레리기판과 상부의 컬러필터기판을 중합하고 광경화성 수지를 이용하여 주입구를 봉지함으로써 하나의 액정셀이 이루어지게 된다.

여기에 편광판을 상부 컬러필터기판과 하부 어레이기판의 이면이 서로 엇갈리게하여 붙여서 편광판(도시되지 않음)중의 어느 한 편광판의 광축을 러빙방향에 일축시킴으로써 액정셀을 완성한다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 박막트랜지스터의 어레이기판 및 배향막을 제조하는 공정은 각각의 공정에 소요되는 시간이 과다하고, 그 공정이 복잡할 뿐만 아니라 생산원가가 많이 소요되고 과다한 설비투자를 초래한다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 보호막의 증착시 스핀코팅 또는 전사판을 이용하여 러빙이나 광배향등의 처리에 의하여 배향규제력을 충분히 가질 수 있는 유기고분자물질을 혼합한 재 료를 사용함으로써 별도의 배향제 코팅공정이 필요없는 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법을 제공함에 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 투명성 절연기판상에 게이트용 금속층을 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극이 형성된 투명성 절연기판 전면상에 게이트절연층을 형성하는 단계; 상기 게이트절연층상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층의 소정영역에 식각저지층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 식각저지층이 형성된 반도체층상에 오믹층을 형성하고, 상기 반도체층과 오믹층의 일정부분을 제거하여 게이트절연층의 일부분을 노출시키는 단계; 상기 반도체층과 오믹층의 일정부분이 제거되어 일부분이 노출된 게이트절연층상에 화소전극을 형성하는 단계; 상기 오믹층, 노출된 게이트절연층 및 화소전극상에 소오스 및 드레인전극을 형성하여, 상기 화소전극의 일단부와 소오스전극의 일단부를 접속시키는 단계; 및 상기 화소전극, 소오스 및 드레인전극을 포함한 투명성 절연기판 상부에 상기 화소전극, 소오스 및 드레인전극을 덮는 배향막기능을 갖는 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법은 투명성 절연기판, 예를 들어, 유리기판(21)상에 스퍼터링방식을 써서 전도성이 좋은 몰리브덴텅스텐(MoW)합금 또는 알루미늄(Al)계열의 합금을 사용하여 게이트금속층(23)을 약 3,000Å정도의 두께로 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트전극을 포함한 게이트라인(도시되지 않음)을 형성한다. 그런 다음, 상기 게이트금속층(23)을 포함하여 상기 유리기판(21) 상부에 이산화규소를 재료로 하여 약 2,000Å정도의 두께를 가진 게이트절연층(25)을 형성한다.

이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 게이트금속층(23) 상부의 게이트절연층(25)상에 반도체층(27)을 형성한다. 이때, 상기 반도체층(27)은 비정질 실리콘을 재료로 하여 약 500Å의 두께로 형성한다.

한편, 상기 반도체층(27) 상면중, 후속공정에 있어서 소오스 및 드레인전극을 이격형성하기 위한 식각으로부터 상기 반도체층(27)을 보호할 식각저지층(29)을 형성한다. 이때, 상기 식각저지층(29)의 재료는 실리콘질화물(SiNx)을 이용하고 그 두께는 약 30,000Å정도로 한다.

그런 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, 도핑된 비정질실리콘으로 이루어진 오믹층(31)을 약 500Å정도의 두께로 증착한 후, 상기 게이트금속층(23) 상부영역에 형성된 상기 반도체층(27) 및 오믹층(31)을 제외한 나머지의 게이트절연층(25)상의 반도체층(27)과 오믹층(31)을 선택적으로 제거한다. 그 결과, 이른바, 액티브섬(active island)이 형성된다.

그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 반도체층(27) 및 오믹층(31)이 선택적으로 제거된 상기 게이트절연층(25)상에 ITO( Indium Tin Oxide)로 이루어 진 투명전극을 이용하여 박막트랜지스터의 소오스전극과 접속되는 화소전극(33)을 약 500Å정도의 두께로 형성한다.

이어, 도 6에 도시된 바와 같이, 소오스 및 드레인전극용 도전물질로서 몰리브덴/알루미늄/몰리브덴을 사용하여 각각 500/3,000/500Å정도의 두께로 연속하여 증착시켜 적층막으로 형성한 후, 식각과정을 통해 소오스(35b) 및 드레인전극(35b)을 이격분리되게 형성한다.

그 다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 박막트랜지스터의 채널부와 화소전극 등을 후속공정시 발생할 수 있는 불량으로부터 보호하기 위하여 전체구조의 상면에 고투과율, 내습 및 내구성등이 뛰어난 물질을 약 10,000 내지 20,000Å 정도의 두께로 증착하여 보호막(37)을 형성한다.

이때, 상기 보호막(37)의 형성시 러빙이나 광배향에 의하여 충분한 배향규제력을 가질 수 있는 물질을 종래의 배향규제력이 약한 아크릴계 또는 에폭시계의 재료와 혼합하여 사용하는데, 도 8은 배향규제력을 가지기 위한 고분자(Polymer)물질의 화학구조식의 예이다.

한편, 배향규제력을 갖는 보호막에 대한 바람직한 실시예를 들면, 폴리아미드산계 또는 폴리이미드계의 고분자나 이와 유사한 유기고분자 자체를 상기 보호막 재료로 이용하거나 충분한 배향력을 가질 수 있는 혼합된 유기고분자를 상기 보호막 재료로 이용할 수 있다.

또한, 상기의 실시예로 든 배향제 자체를 보호막(37)의 재료로서 사용할 수도 있다.

본 발명은 이상에서 설명한 바에 한정되지 않으며, 본 발명의 동일성 범위 내에서 발명의 요지를 벗어나지 않는 한 다른 실시예에도 적용시킬 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 있어서는 하부 어레이기판의 마지막 공정단계인 보호막 형성시 러빙이나 광배향등의 배향처리 공정에 의하여 충분한 배향규제력을 가질 수 있는 유기고분자 혼합물이나 폴리이미드 또는 폴리아미드산계의 배향제를 종래의 오버코팅 재료와 혼합하여 사용하거나, 또는 상기 배향규제력이 강한 물질 자체를 보호막으로서 이용하므로써 액정표시장치의 액정셀공정에 있어서 별도의 배향제를 입히지 않아도 되므로 재료절감 및 제조 공정단계를 단축시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 투명성 절연기판상에 게이트용 금속층을 증착한 후, 이를 패터닝하여 게이트전극을 형성하는 단계;

   상기 게이트전극이 형성된 투명성 절연기판 전면상에 게이트절연층을 형성하는 단계;

   상기 게이트절연층상에 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층의 소정영역에 식각저지층을 순차적으로 형성하는 단계;

   상기 식각저지층이 형성된 반도체층상에 오믹층을 형성하고, 상기 반도체층과 오믹층의 일정부분을 제거하여 게이트절연층의 일부분을 노출시키는 단계;

   상기 반도체층과 오믹층의 일정부분이 제거되어 일부분이 노출된 게이트절연층상에 화소전극을 형성하는 단계;

   상기 오믹층, 노출된 게이트절연층 및 화소전극상에 소오스 및 드레인전극을 형성하여, 상기 화소전극의 일단부와 소오스전극의 일단부를 접속시키는 단계; 및

   상기 화소전극, 소오스 및 드레인전극을 포함한 투명성 절연기판 상부에 상기 화소전극, 소오스 및 드레인전극을 덮는 배향막 기능을 갖는 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보호막 재료는 폴리이미드계 또는 폴리아미드산계의 배향제를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 보호막 재료는 아크릴계 감광성 유기고분자수지 또는 아크릴계 비감광성 유기고분자수지를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터의 어레이기판 제조방법.

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