KR100720433B1 - 액정표시소자 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식각 공정을 간소화하고, 식각 프로파일을 개선시키는데 적당한 액정표시소자의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 액정표시소자 제조방법은 제 1, 제 2 기판과, 그 사이에 액정이 봉입된 액정표시소자의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 기판상에 게이트 전극과 게이트 절연막을 차례로 형성하는 공정과, 상기 게이트 절연막상에 비정질 실리콘층과 n+비정질 실리콘층을 적층하는 공정과, 상기 n+비정질 실리콘층 상에 베리어 메탈층과 소스/드레인용 메탈층을 적층하는 공정과, 상기 소스/드레인용 메탈층을 패터닝하는 공정과, 상기 베리어 메탈층과 상기 n+비정질 실리콘층을 패터닝하는 공정을 포함하여 이루어진다.
식각 프로파일, 배선

Description

액정표시소자 제조방법{Method for manufacturing liquid crystal display device}
도 1은 일반적인 액정표시소자의 평면도
도 2a 내지 2e는 종래 기술에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 3a 내지 3e는 본 발명의 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
51 : 제 1 기판 53 : 게이트 전극
55 : 게이트 절연막 57 : 비정질 실리콘층
59 : n+비정질 실리콘층 61 : 베리어 층
63 : 포토레지스트 61a,61b : 소스,드레인 전극
65 : 보호막 67 : 화소 전극
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 구리를 배선재료로 이용하는 액정표시소자 제조방법에 관한 것이다.
디스플레이 장치중 하나인 씨알티(CRT: Cathode Ray Tube)는 텔레비젼을 비롯해서 계측기기, 정보 단말기기 등의 모니터에 주로 이용되어 왔으나, CRT자체의 무게나 크기로 인하여 전자제품의 소형화, 경량화의 요구에 적극 대응할 수가 없었다.
이러한 CRT를 대체하기 위해 경박, 단소화의 장점을 갖고 있는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD)가 활발하게 개발되어져 왔고, 최근에는 평판형 표시장치로서의 역할을 충분히 수행할 수 있을 정도로 개발되어 그 수요가 점차 증가하고 있는 추세에 있다.
통상, 저코스트 및 고성능의 박막 트랜지스터 액정표시소자(TFT-LCD)에서는 스위칭 소자로 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 사용하고 있으며, 현재, 액정표시소자는 VGA(Video Graphic Array; 최대 해상도는 640×480화소)에서 SVGA(800×600), XVGA(1024×768)로 고해상도를 지향하고 있다.
TFT-LCD 산업의 발전과 그 응용은 크기의 증가, 해상도의 증가에 의해 가속화되었으며, 생산성의 증가와 낮은 가격을 위해서 제조공정의 단순화 및 수율 향상의 관점에서 많은 노력이 계속되고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 평면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 배선(13)과, 상기 게이트 배선(13)과 교차하는 방향으로 형성된 데이터 배선(15)과, 상기 게이트 배선(13)과 데이터 배선(15)의 교차 부위에 형성된 박막트랜지스터(TFT)와, 상기 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극에 연결된 화소 전극(17)으로 구성된다.
이러한 액정표시장치에 있어서, 상기 게이트 배선 및/또는 데이터 배선에 사용되는 배선재료로서는 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 또는 구리(Cu) 등이 있는데, 알루미늄과 그 합금 박막은 전기 전도도가 높고 건식 식각에 의한 패턴 형성이 우수하며 실리콘 산화막 등과의 접착성이 우수한 동시에 비교적 가격이 저렴하여 배선재료로서 널리 사용되어 왔다.
하지만, 최근에는 배선 재료로서, 구리를 사용하고 있는 추세에 있는데, 이는 속도를 중요시하는 로직(LOGIC), ASIC 회로뿐만 아니라 액정표시장치에서도 예외일 수는 없다.
이와 같이, 구리를 배선 재료로 사용하는 이유 중 하나는 알루미늄보다 전기전도도가 매우 높고, 일렉트로 마이그레이션(Electromigration:전기적 전자이동)에 대한 저항성이 강하기 때문이며, 상기 구리는 게이트 배선뿐만 아니라 소스/드레인 전극에도 적용하는 추세에 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기로 한다.
도 2a 내지 2e는 종래 기술에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 절연 기판(21)상에 Al, Ta, Mo, Al합금 등과 같은 게이트 배선용 물질을 스퍼터링(Sputtering)법으로 형성한 후, 패터닝하여 게이 트 배선(미도시) 및 게이트 전극(23)을 형성한다. 게이트 전극(23)을 포함한 절연 기판(21) 상에 게이트 절연막(25)을 형성하는데, 상기 게이트 절연막(25)의 물질로서는 실리콘질화막(SiNX) 또는 실리콘산화막(SiOX)을 적용한다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연막(25) 상에 비정질 실리콘층(27) 및 n+비정질 실리콘층(29)을 차례로 적층한 후, 패터닝하고, 도 2c에 도시된 바와 같이, 패터닝된 n+비정질 실리콘층(29)을 포함한 전면에 소스/드레인 전극용 물질로서, 티타늄 층(Ti layer)(31)과 구리 층(33)을 적층한다. 여기서, 상기 티타늄 층(31)은 구리 층(33)과 n+비정질 실리콘층(29)과의 접촉 저항을 개선시키기 위한 베리어 메탈로 사용한다.
이후, 상기 구리 층(33)의 상부에 포토레지스트(photoresist)(35)를 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 이용하여 오믹콘택용 패턴을 형성한다.
이어, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트(35)를 마스크로 이용한 식각 공정으로 구리 층(33)과 티타늄 층(31)을 연속적으로 습식 식각하여 소스/드레인 전극(37,37a)을 형성하고, 계속해서 상기 비정질 실리콘층(27)의 표면이 노출되도록 n+비정질 실리콘층(29)을 건식 식각한다.
이후, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트(35)를 제거한 후, 전면에 보호막(39)을 형성하고, 상기 드레인 전극(37a)과 전기적으로 연결되도록 상기 보호막(39) 상에 화소 전극(41)을 형성하면 종래 기술에 따른 액정표시소자 제조공 정이 완료된다.
그러나 상기와 같은 종래 액정표시소자 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 소스/드레인 전극으로 사용되는 구리-티타늄의 적층막을 식각함에 있어서, 상기 적층막을 일괄 식각할 경우, 식각 프로파일(profile)이 불균일해진다.
둘째, 상기 적층막을 일괄식각하지 않고 구리와 티타늄을 별도의 에천트(etchant)를 이용하여 개별 식각할 경우, 식각 에천트를 바꾸어 주여야 하는 번거로움으로 인하여 식각 공정이 복잡해지고 그에 따른 식각 시간의 증가 및 식각 프로파일이 불균일을 초래한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 식각 공정을 간소화하고, 식각 프로파일을 향상시키는데 적당한 액정표시소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자 제조방법은 제 1, 제 2 기판과, 그 사이에 액정이 봉입된 액정표시소자의 제조방법에 있어서, 상기 제 1 기판상에 게이트 전극과 게이트 절연막을 차례로 형성하는 공정과, 상기 게이트 절연막상에 비정질 실리콘층과 n+비정질 실리콘층을 적층하는 공정과, 상기 n+비정질 실리콘층 상에 베리어 메탈층과 소스/드레인용 메탈층을 적층하는 공정과, 상기 소 스/드레인용 메탈층을 패터닝하는 공정과, 상기 베리어 메탈층과 상기 n+비정질 실리콘층을 패터닝하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 액정표시소자 제조방법은 구리를 소스/드레인 전극으로 사용함에 있어서, 구리와 n+비정질 실리콘층과의 접촉 저항을 개선할 목적으로 베리어층을 형성할 경우, 구리와 베리어층의 일괄 식각에 따른 문제점을 해결하기 위해 구리를 1차 식각한 후, 베리어층과 n+비정질 실리콘층을 일괄식각 하여 식각 공정을 단순화하고, 식각 프로파일을 개선시키는데 특징이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자 제조방법을 설명하기로 한다.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 액정표시소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 제 1 기판(51) 상에 게이트 배선용 물질, 예컨대 Al, Ta, Mo 또는 Al합금과 같은 메탈을 스퍼터링법으로 형성한 후, 패터닝하여 게이트 배선(도시되지 않음) 및 게이트 전극(53)을 형성한다. 이후, 상기 게이트 전극(53)을 포함한 제 1 기판(51)상에 실리콘질화물(SiNX) 또는 실리콘산화물(SiOX) 또는 BDB(Benzocyclobutene)와 같은 유기물을 CVD(Chemical Vapor Deposition)법으로 게이트 절연막(55)을 형성한다.
이어, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(55) 상에 비정질 실리 콘층(57)을 형성하고, 상기 비정질 실리콘층(57a) 상에 n+비정질 실리콘층(57b)을 차례로 적층한 후, 패터닝하여 액티브 패턴(57)을 형성한다.
상기 액티브 패턴(57)을 포함한 게이트 절연막(55) 상에 이후에 형성될 소스/드레인용 메탈과 상기 n+비정질 실리콘층(57b)과의 접촉 저항을 개선시키기 위한 베리어 층(59)을 형성한다. 여기서, 상기 베리어 층(59)은 메탈이며, 그 물질로서 대개는 티타늄(Ti)을 사용하나 상기 티타늄 이외에도 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)을 사용할 수도 있다.
이후, 상기 베리어 층(59)상에 소스/드레인용 메탈층(61)을 스퍼터링법으로 형성하고, 상기 소스/드레인용 메탈층(61) 상부에 포토레지스트(63)를 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 이용하여 소스 전극과 드레인 전극을 디파인(Define)하기 위해 패터닝한다. 이때, 상기 소스/드레인용 메탈(61)로서는 구리(Cu)를 적용한다.
이어, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(63)를 마스크로 이용하여 상기 소스/드레인용 메탈층(61)을 습식 식각(Wet etch)한다. 이후, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 베리어 층(59)과 상기 n+비정질 실리콘층(57b)을 건식 식각(Dry etch)한 후, 상기 포토레지스트(63)를 제거하는데, 상기 베리어 층(59) 및 n+비정질 실리콘층(57b)은 CF4/O2/Cl2 플라즈마 가스 또는 SF6/O2/Cl2 플라즈마 가스를 이용하여 식각함으로써, 소스/드레인 전극(61a,61b)을 형성한다.
이와 같이, 소스/드레인용 메탈인 구리와 상기 베리어 층(59)이 일괄 식각이 어렵기 때문에, 먼저 소스/드레인용 메탈인 구리를 습식 식각으로 패터닝한 후, 베리어 층(59)과 n+비정질 실리콘층(57b)을 플라즈마 가스를 이용하여 건식 식각하므로써, 식각 프로파일을 개선시킬 수가 있다.
이어, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 소스/드레인 전극(61a,61b)을 포함한 전면에 실리콘질화물(SiNX) 또는 유기절연막으로 보호막(65)을 형성한 후, 상기 보호막(63)의 상부에 상기 드레인 전극(61b)과 전기적으로 연결되도록 화소 전극(67)을 형성한다.
이후, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 제 1 기판(51) 대향하는 제 2 기판 상에 색 표현을 위한 칼라 필터층과 상기 화소 전극(67) 이외로 빛이 투과되는 것을 방지하기 위한 블랙 매트릭스 및 화소 전극에 공통 전압을 인가하기 위한 공통 전극을 형성하고, 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착한 후, 두 기판 사이에 액정을 봉입하면 본 발명에 따른 액정표시소자 제조공정이 완료된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 액정표시소자 제조방법은 소스/드레인용 메탈인 구리를 습식 식각으로 패터닝한 후, 베리어 층과 n+비정질 실리콘층을 건식 식각으로 제거하기 때문에 구리와 베리어 층의 식각 제어가 용이하여 식각 프로파일(etching profile)을 개선시키는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 제 1, 제 2 기판과, 그 사이에 액정이 봉입된 액정표시소자의 제조방법에 있어서,
    상기 제 1 기판상에 게이트 전극과 게이트 절연막을 차례로 형성하는 공정;
    상기 게이트 절연막상에 비정질 실리콘층과 n+비정질 실리콘층을 적층하는 공정;
    상기 n+비정질 실리콘층 상에 베리어 메탈층과, 구리(Cu)로 이루어진 소스/드레인용 메탈층을 적층하는 공정;
    상기 소스/드레인용 메탈층을 패터닝하는 공정;
    상기 베리어 메탈층과 상기 n+비정질 실리콘층을 패터닝하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소스/드레인용 메탈층은 습식 식각으로 패터닝하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 베리어 메탈층과 n+비정질 실리콘층은 건식 식각으로 패터닝하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 n+비정질 실리콘층을 패터닝한 후, 전면에 보호막을 형성하는 공정과,
    상기 보호막상에 상기 소스/드레인용 메탈층의 일부와 전기적으로 연결되도록 화소 전극을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 베리어 메탈층은 Ti, Cr, Mo를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판 상에 칼라필터층, 블랙매트릭스층, 공통전극을 형성하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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