KR100813016B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
유기 절연막의 빛 투과율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조방법이 개시되어 있다. 기판에 화소를 형성한 후, 결과물의 전면에 층간 절연막용 유기 절연막을 도포한다. 유기 절연막을 노광 및 현상하여 콘택홀 영역의 유기 절연막을 제거한다. 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사한 후, 유기 절연막을 하드-베이킹한다. 유기 절연막 및 콘택홀 상에 화소 전극을 형성한다. 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계 전에 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사함으로써, 감광제(PAC)의 NQD 그룹의 열적 측면 반응을 최소화하여 유기 절연막의 황색 변이를 방지하고 투과율을 증대시킬 수 있다.
Description
도 1은 종래 방법에 의한 액정표시장치의 공정 흐름도이다.
도 2는 종래 방법에 의한 감광성 유기 절연막 형성방법의 상세 흐름도이다.
도 3은 감광성 유기 절연막의 분자식이다.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 감광성 유기 절연막 형성방법의 상세 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 액정표시장치의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6f는 도 5에 도시한 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 기판 120 : 게이트 전극
130 : 게이트 절연막 140 : 액티브 패턴
150 : 오믹 콘택층 160 : 소오스 전극
170 : 드레인 전극 180 : 유기 절연막
190 : 콘택홀 200 : 화소 전극
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투과형 또는 반사-투과형 액정표시장치에 있어서 층간 절연막으로 사용되는 유기 절연막의 투과율을 향상시킬 수 있는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 디스플레이 장치(electronic display device)의 역할은 갈수록 중요해지며, 각종 전자 디스플레이 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다.
일반적으로 전자 디스플레이 장치란 다양한 정보를 시각을 통해 인간에게 전달하는 장치를 말한다. 즉, 전자 디스플레이 장치란 각종 전가 기기로부터 출력되는 전기적 정보 신호를 인간의 시각으로 인식 가능한 광 정보 신호로 변환하는 전자 장치라고 정의할 수 있으며, 인간과 전자 기기를 연결하는 가교적 역할을 담당하는 장치로 정의될 수도 있다.
이러한 전자 디스플레이 장치에 있어서, 광 정보 신호가 발광 현상에 의해 표시되는 경우에는 발광형 표시(emissive display) 장치로 불려지며, 반사, 산란, 간섭 현상 등에 의해 광 변조를 표시되는 경우에는 수광형 표시(non-emissive display) 장치로 일컬어진다. 능동형 표시 장치라고도 불리는 상기 발광형 표시 장치로는 음극선관(cathode ray tube; CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 발광 다이오드(light emitting diode; LED) 및 일렉트로 루미네슨트 디스플레이(electroluminescent display; ELD) 등을 들 수 있다. 또한, 수동형 표시 장치인 상기 수광형 표시 장치에는 액정표시장치(liquid crystal display; LCD), 전기화학 표시장치(electrochemical display; ECD) 및 전기 영동 표시장치(electrophoretic image display; EPID) 등이 해당된다.
텔레비전이나 컴퓨터용 모니터 등과 같은 화상표시장치에 사용되는 음극선관(CRT)은 표시 품질 및 경제성 등의 면에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있으나, 무거운 중량, 큰 용적 및 높은 소비 전력 등과 같은 많은 단점을 가지고 있다.
그러나, 반도체 기술의 급속한 진보에 의해 각종 전자 장치의 고체화, 저 전압 및 저 전력화와 함께 전자 기기의 소형 및 경량화에 따라 새로운 환경에 적합한 전자 디스플레이 장치, 즉 얇고 가벼우면서도 낮은 구동 전압 및 낮은 소비 전력의 특징을 갖춘 평판 패널(flat panel)형 디스플레이 장치에 대한 요구가 급격히 증대하고 있다.
현재 개발된 여러 가지 평판 디스플레이 장치 중에서 액정표시장치는 다른 디스플레이 장치에 비해 얇고 가벼우며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 음극선관에 가까운 화상 표시가 가능하기 때문에 다양한 전자 장치에 광범위하게 사용되고 있다.
액정표시장치는 백라이트와 같은 광원을 이용하여 화상을 표시하는 투과형 액정표시장치와 자연광을 이용한 반사형 액정표시장치, 그리고 실내나 외부 광원이 존재하지 않는 어두운 곳에서는 표시소자 자체의 내장 광원을 이용하여 디스플레이하는 투과 표시모드로 작동하고 실외의 고조도 환경에서는 외부의 입사광을 반사시켜 디스플레이하는 반사 표시모드로 작동하는 반사-투과형 액정표시장치로 구분될 수 있다.
액정표시장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 두 장의 기판에 각각 전극이 형성되어 있고 각 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)를 구비하는 장치이며, 상기 박막 트랜지스터는 두 장의 기판 중 하나에 형성되는 것이 일반적이다.
화소부에 박막 트랜지스터를 이용하는 액정표시장치는 노트북 PC에서 모니터 및 중소형 제품까지 그 영역이 확대되고 있다. 이에 따라, 고휘도 저소비전력의 박막 트랜지스터-액정표시장치(TFT-LCD)를 제작하기 위하여 현재 60∼70% 수준의 개구율을 더 크게 확대할 필요가 있으며, 이를 위해 낮은 유전율을 갖는 유기 절연막을 이용하여 고품위의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 제조하는 방법들이 개발되고 있다. 유기 절연막은 무기 절연막에 비해 낮은 유전율을 갖고 있기 때문에, 화소 전극과 그 하부의 금속층(예를 들어, 데이터 배선) 사이에서 기생 캐패시턴스의 생성이 억제되어 화소 전극을 데이터 라인과 게이트 라인에 각각 중첩하도록 형성할 수 있다. 따라서, 유기 절연막을 사용할 경우 화소의 개구율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 유기 절연막은 크게 두 가지의 형태로 구분될 수 있는데, 하나는 감광성 유기 절연막(photo definable organic insulating layer)이고 또 하나는 비감광성 유기 절연막(non-photo definable organic insulating layer)이다. 감광성 유기 절연막의 대표적인 물질은 아크릴계 수지(acrylic resin)이고, 비감광성 유기 절연막의 대표적인 물질은 BCB이다.
도 1은 데이터 배선과 화소 전극 사이의 층간 절연막으로 유기 절연막을 적 용하는 종래 방법에 의한 하부-게이트형(bottom-gate type) 박막 트랜지스터-액정표시장치의 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 투명 기판 상에 게이트막을 증착한 후 제1 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 게이트막을 패터닝하여 게이트 전극을 포함한 게이트 배선을 형성한다(S10 단계). 상기 게이트 배선이 형성된 기판 상에 실리콘 질화물로 이루어진 게이트 절연막을 증착하고, 그 위에 비정질실리콘막 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막을 순차적으로 증착한다(S12 단계). 이어서, 제2 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 n+ 도핑된 비정질실리콘막 및 비정질실리콘막을 연속적으로 패터닝하여 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴을 형성한다(S14 단계).
상기 오믹 콘택층 패턴 및 게이트 절연막 상에 금속막을 증착한 후 제3 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 소오스/드레인 전극을 포함한 데이터 배선을 형성한다(S16 단계). 계속해서, 상기 소오스/드레인 전극 사이로 노출된 오믹 콘택층 패턴을 식각하여 박막 트랜지스터의 채널 영역을 형성한다(S18 단계).
상기 데이터 배선 및 게이트 절연막 상에 유기 절연막, 예를 들어 감광성 유기 절연막을 형성한다(S20 단계). 이어서, 제4 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 콘택홀 영역의 유기 절연막을 제거하여 상기 소오스 전극 또는 드레인 전극을 부분적으로 노출시키는 콘택홀을 형성한다(S22 단계). 상기 결과물의 전면에 ITO(indium-tin-oxide) 또는 IZO(indium-zinc oxide)와 같은 투명 도전막을 증착한 후, 제5 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 투명 도전막을 패터닝하여 콘택홀을 통해 소오스 전극 또는 드레인 전극과 접속되는 화소 전극을 형성한다(S24 단계).
도 2는 종래 방법에 의한 감광성 유기 절연막 형성방법의 상세 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 아크릴계 수지와 같은 감광성 유기 절연막을 도포한 후(S30 단계), 유리 전이 온도(약 100∼130℃) 근방의 낮은 온도에서 용매(solvent)를 날리기 위한 소프트-베이크(soft-bake) 공정을 실시한다(S32 단계). 이어서, 마스크에 자외선(UV)을 조사하여 상기 유기 절연막을 노광한 후(S34 단계), 테트라메틸-수산화암모늄(tetramethyl-ammonium hydroxide; TMAH) 현상액을 이용하여 유기 절연막을 현상함으로써, 콘택홀 영역의 유기 절연막을 제거한다(S36 단계). 계속해서, 약 130℃ 이하의 온도에서 유기 절연막을 하드-베이크(hard-bake)시킨 다음(S38 단계), 투과형 또는 반사-투과형 액정표시장치의 경우에는 유기 절연막의 투과율을 증대시키기 위해 유기 절연막의 전면에 자외선(UV)을 조사한 후(S40 단계), 약 200℃ 이상의 온도에서 1시간 이상 큐어링(curing)을 실시하여 유기 절연막을 경화 및 안정화시킨다(S40 단계). 반면에, 반사형 액정표시장치의 경우에는 유기 절연막의 하드-베이크 후 상술한 자외선 조사 단계를 생략하고 곧바로 큐어링을 실시한다.
도 3은 감광성 유기 절연막의 분자식이다.
감광성 유기 절연막은 감광제(photo-active compound; PAC)를 주로 사용하는데, 이것은 도 3에 도시한 바와 같이 NQD(1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic ester) 그룹(A)이 밸러스트(1,1,3-tris(2,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-3-phenyl propane) 그룹(ballast group)(B)에 붙어있는 분자식을 갖는다. 그러나, 이러한 감광제는 원재료 자체가 황색을 띄고 있기 때문에 단파장의 빛 투과율이 매우 낮다. 따라서, 이러한 감광제를 함유하는 유기 절연막을 박막 트랜지스터-액정표시장치의 층간 절연막으로 적용하게 되면, 채널 자체의 백색 색좌표가 누르스름한(yellowish) 쪽으로 변하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 유기 절연막의 전면에 자외선 조사를 실시하게 되는데, 하드-베이크 공정 후에 전면 자외선 조사를 실시하게 되면 감광제(PAC)와 접합 수지(binder resin) 간에 열적 반응이 일어나기 때문에 감광제(PAC)의 NQD 그룹이 인딘 카르복실기산(indene carboxylic acid; ICA)으로 변환되지 못하고 부분적으로 측면 반응(side reaction)을 일으킴으로써 단파장의 투과율을 저하시키는 원인이 되는 아미노기(amino), 니트로기(nitro) 또는 아조기(azo) 등의 질소-함유 나프톨(naphthol) 화합물을 생성하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 박막 트랜지스터-액정표시장치의 층간 절연막으로 적용되는 유기 절연막의 투과율 저하를 방지할 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 화소를 형성하는 단계; 상기 기판 상에 층간 절연막용 유기 절연막을 도포하는 단계; 상기 유기 절연막을 노광 및 현상하여 콘택홀 영역의 유기 절연막을 제거하는 단계; 상기 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사하는 단계; 상기 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계; 및 상기 유기 절연막 및 상기 콘택홀 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 상술한 목적은 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 및 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 상에 액티브 패턴 및 오믹 콘택층 패턴을 형성하는 단계; 상기 오믹 콘택층 패턴 위에서 서로 분리되면서, 상기 액티브 패턴의 제1 영역 및 상기 제1 영역과 대향되는 제2 영역에 각각 중첩되도록 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 결과물의 전면에 층간 절연막용 유기 절연막을 도포하는 단계; 노광 및 현상 공정으로 상기 제2 전극 위의 상기 유기 절연막을 제거하여 상기 제2 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사하는 단계; 상기 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계; 및 상기 유기 절연막 및 상기 콘택홀 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의해 달성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 상술한 목적은 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 및 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 하나의 마스크를 이용하여 상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 상에 액티브 패턴, 오믹 콘택층 패턴 및 상기 오믹 콘택층 패턴 위에서 서로 분리되면서 상기 액티브 패턴의 제1 영역 및 상기 제1 영역과 대향되는 제2 영역에 각각 중첩되는 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계; 상기 결과물의 전면에 층간 절연막용 유기 절연막을 도포하는 단계; 노광 및 현상 공정으로 상기 제2 전극 위의 상기 유기 절연막을 제거하여 상기 제2 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사하는 단계; 상기 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계; 및 상기 유기 절연막 및 상기 콘택홀 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의해 달성될 수도 있다.
본 발명에 의하면, 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계 전에 유기 절연막의 전면에 자외선(UV)을 조사함으로써, 감광제(PAC)의 NQD 그룹의 부분적인 열적 측면 반응을 최소화하여 유기 절연막의 황색 변이를 방지하고 빛 투과율을 증대시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법에 있어서, 감광성 유기 절연막 형성방법의 상세 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 화소, 즉 박막 트랜지스터들이 형성되어 있는 절연 기판 상에 아크릴계 수지와 같은 감광성 유기 절연막을 스핀-코팅(spin-coating) 방법이나 슬릿-코팅(slit-coating) 방법을 통해 수천 Å 내지 수 ㎛의 두께로 도포한 후(S50 단계), 유리 전이 온도(약 100∼130℃) 근방의 온도, 예컨대 90℃ 정도의 온도에서 약 3분 동안 용매를 날리기 위한 소프트-베이크 공정을 실시한다(S52 단계).
이어서, 콘택홀 패턴이 형성되어 있는 마스크에 g선(435㎚), h선(405㎚) 또는 i선(365㎚)의 자외선(UV)을 조사하여 상기 유기 절연막을 노광한 후(S54 단계), 테트라메틸-수산화암모늄(TMAH) 현상액을 이용하여 유기 절연막을 현상한다. 그러면, 화소의 일부분, 바람직하게는 박막 트랜지스터의 소오스 전극 또는 드레인 전극의 일부분을 노출시키기 위한 콘택홀 영역의 유기 절연막이 제거된다(S56 단계).
계속해서, 투과형 또는 반사-투과형 박막 트랜지스터-액정표시장치의 층간 절연막으로 적용되는 유기 절연막의 빛 투과율을 증대시키기 위해 유기 절연막의 전면에 자외선(UV)을 조사한다(S58 단계).
이어서, 약 130℃ 이하의 온도, 바람직하게는 100℃의 온도에서 유기 절연막을 하드-베이킹한 후(S60 단계), 약 200℃∼250℃의 온도에서 1시간 이상 큐어링을 실시하여 유기 절연막을 경화 및 안정화시킨다(S62 단계).
이와 같이 본 발명에 의하면 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사한 후 하드 베이크 및 큐어링 공정을 실시하므로, 감광제(PAC)와 접합 수지 간의 열적 반응이 최소화되어 NQD 그룹의 부분적인 측면 반응을 최소화시킬 수 있다. 즉, NQD 그룹이 열 분해되기 전에 자외선 조사를 실시하기 때문에, NQD 그룹이 열적 측면 반응을 일으켜 단파장의 투과율을 저하시키는 원인이 되는 질소-함유 나프톨 화합물을 생성하는 것을 방지함으로써 유기 절연막의 황색 변이를 방지하고 투과율을 향상시킬 수 있다. 본 출원인이 실험한 결과, 400㎚ 근처의 파장을 갖는 입사광에 대해 약 4%의 투과율 증가가 얻어짐을 확인할 수 있었다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 투과형 박막 트랜지스터-액정표시장치의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 액정표시장치는 투명 기판(100) 상에 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴 텅스텐(MoW) 등의 제1 금속막으로 이루어진 게이트 배선이 형성된다. 상기 게이트 배선은 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(도시하지 않음), 상기 게이트 라인으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(120) 및 상기 게이트 라인의 끝단에 연결되며 외부로부터 신호를 인가받아 상기 게이트 라인으로 전달하는 게이트 패드(도시하지 않음)를 포함한다.
상기 게이트 배선 및 기판(100) 상에는 무기물, 예컨대 실리콘 질화물로 이루어진 게이트 절연막(130)이 형성된다. 상기 게이트 전극(120)에 대응되는 게이트 절연막(130) 상에는 비정질실리콘과 같은 반도체층으로 이루어진 액티브 패턴(140) 및 n+로 도핑된 비정질실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(150)이 순차적으로 적층된다.
또한, 상기 게이트 절연막(130) 상에는 크롬(Cr)이나 알루미늄(Al) 등의 제2 금속막으로 이루어진 데이터 배선이 형성된다. 상기 데이터 배선은 상기 게이트 라인과 교차하는 제2 방향으로 신장되어 상기 게이트 라인과 함께 화소부를 구획하는 데이터 라인(도시하지 않음), 상기 데이터 라인으로부터 분기되어 상기 액티브 패턴(140)의 제1 영역과 중첩되는 제1 전극(소오스 전극 또는 드레인 전극)(160) 및 상기 제1 영역과 대향되는 제2 영역과 중첩되는 제2 전극(드레인 전극 또는 소오스 전극)(170), 그리고 상기 데이터 라인의 끝단에 연결되며 화상 신호를 전달하기 위한 데이터 패드(도시하지 않음)를 포함한다. 이하, 상기 제1 전극(160)을 소오스 전극이라 하고, 상기 제2 전극(170)을 드레인 전극이라 한다.
상기 소오스/드레인 전극(160, 170) 및 게이트 절연막(130) 상에는 상기 데이터 배선과 그 위에 형성되어질 화소 전극 간의 층간 절연막으로서, 예컨대 아크릴계 수지와 같은 감광성 유기 절연막(180)이 형성된다. 상기 유기 절연막(180)을 관통하여 상기 드레인 전극(170)을 노출시키는 콘택홀(190)이 형성된다. 이때, 상기 콘택홀(190)은 소오스 전극(160) 위에 형성될 수도 있다. 또한, 도시하지는 않았으나, 패드 영역에서는 게이트 패드 및 데이터 패드 위에도 콘택홀들이 형성되어야 하기 때문에 패드 영역의 콘택홀들은 유기 절연막(180) 및 게이트 절연막(130)을 관통하여 형성된다.
상기 콘택홀(190) 및 유기 절연막(180) 상에 ITO(indium-tin-oxide) 또는 IZO(indium-zinc-oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어진 화소 전극(200)이 형성된다. 상기 화소 전극(200)은 상기 콘택홀(190)을 통해 드레인 전극(170)과 연결되며, 상기 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 구획되는 화소부 내에 형성된다. 상기 화소 전극(200)은 박막 트랜지스터로부터 화상 신호를 받아 상부 기판(즉, 컬러필터 기판)의 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성하는 역할을 한다. 상기 화소 전극(200)은 높은 개구율을 확보하기 위해 그 가장자리가 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩되도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 낮은 유전율을 갖는 유기 절 연막(180)을 2㎛ 이상의 두께로 두껍게 도포하게 되면, 유기 절연막(180)과 그 하부의 데이터 배선 간에 기생 캐패시턴스의 생성이 억제되므로 화소 전극(200)을 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩되도록 형성하여 높은 개구율의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 구현할 수 있다.
본 실시예는 하부-게이트 구조의 액정표시장치를 설명하고 있으나, 상부-게이트(top-gate) 구조의 액정표시장치에도 본 발명을 적용할 수 있음은 명백하다.
이하, 도 5에 도시한 액정표시장치의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.
도 6a를 참조하면, 유리 또는 세라믹과 같은 절연 물질로 이루어진 절연 기판(100) 상에 크롬(Cr) 또는 알루미늄-내드뮴(Al-Nd)으로 이루어진 제1 금속막을 스퍼터링 방법에 의해 약 500∼2500Å의 두께로 증착한 후, 제1 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 제1 금속막을 패터닝하여 게이트 라인(도시하지 않음), 상기 게이트 라인으로부터 분기되는 게이트 전극(120) 및 상기 게이트 라인의 끝단에 연결되며 외부로부터 신호를 인가받아 상기 게이트 라인으로 전달하는 게이트 패드(도시하지 않음)를 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(120)은 그 측벽이 테이퍼드 프로파일(tapered profile)을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 게이트 배선이 형성된 기판(100)의 전면에 실리콘 질화물을 플라즈마 화학기상증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 방법에 의해 약 4500Å의 두께로 증착하여 게이트 절연막(130)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(130) 상에 액티브층으로서, 예컨대 비정질실리콘막을 플 라즈마 화학기상증착 방법에 의해 약 2000Å의 두께로 증착하고, 그 위에 오믹 콘택층으로서, 예컨대 n+ 도핑된 비정질실리콘막을 플라즈마 화학기상증착 방법에 의해 약 500Å의 두께로 증착한다. 이때, 상기 비정질실리콘막 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막을 플라즈마 화학기상증착 설비의 동일 챔버 내에서 인-시튜(in-situ)로 증착한다. 이어서, 제2 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 오믹 콘택층 및 액티브층을 차례로 패터닝하여 게이트 전극(120) 윗부분의 게이트 절연막(130) 상에 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(140) 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(150)을 형성한다.
도 6b를 참조하면, 상기 결과물의 전면에 크롬(Cr), 크롬-알루미늄(Cr-Al) 또는 크롬-알루미늄-크롬(Cr-Al-Cr)과 같은 제2 금속막을 스퍼터링 방법에 의해 약 1500∼4000Å의 두께로 증착한 후, 제3 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 제2 금속막을 패터닝하여 게이트 라인에 직교하는 데이터 라인(도시하지 않음), 상기 데이터 라인으로부터 분기되는 소오스 전극(160) 및 드레인 전극(170), 그리고 상기 데이터 라인의 끝단에 연결되어 화상 신호를 전달하기 위한 데이터 패드(도시하지 않음)를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 따라서, 상기 게이트 전극(120), 액티브 패턴(140), 오믹 콘택층 패턴(150), 소오스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 포함하는 박막 트랜지스터가 완성된다. 이때, 상기 게이트 라인과 데이터 라인 사이에는 게이트 절연막(130)이 개재되어 게이트 라인이 데이터 라인과 접촉되는 것을 방지한다.
계속해서, 상기 소오스 전극(160)과 드레인 전극(170) 사이의 노출된 오믹 콘택층 패턴(150)을 반응성 이온 식각(reactive ion etching; RIE) 방법에 의해 제거해낸다. 그러면, 상기 소오스/드레인 전극(160, 170) 사이의 노출된 액티브 패턴 영역이 박막 트랜지스터의 채널 영역으로 제공된다.
도 6c를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판(100)의 전면에 데이터 배선과 그 위에 형성되어질 화소 전극 사이를 절연시키기 위한 층간 절연막으로서, 예컨대 아크릴계 수지와 같은 감광성 유기 절연막(180)을 스핀-코팅 방법이나 슬릿-코팅 방법을 통해 약 2㎛∼4㎛의 두께로 도포한다. 이어서, 유리 전이 온도(약 100∼130℃) 근방의 온도, 예컨대 90℃ 정도의 온도에서 약 3분 동안 용매를 날리기 위한 소프트-베이크 공정을 실시한다.
이어서, 콘택홀 패턴이 형성되어 있는 제4 마스크(300)에 g선(435㎚), h선(405㎚) 또는 i선(365㎚)의 자외선(UV)을 조사하여 콘택홀 영역의 유기 절연막(180)을 노광한다. 여기서, 참조부호 180a는 유기 절연막(180)의 노광된 영역을 나타낸다.
도 6d를 참조하면, 테트라메틸-수산화암모늄(TMAH) 현상액을 이용하여 상기 유기 절연막(180)을 현상한다. 그러면, 유기 절연막(180)의 노광된 영역이 제거되어 드레인 전극(170)의 표면 일부분을 노출시키는 콘택홀(190)이 형성된다.
도 6e를 참조하면, 층간 절연막의 투과율을 증대시키기 위해 유기 절연막(180)의 전면에 자외선(UV)을 조사한다. 이어서, 약 130℃ 이하의 온도, 바람직하게는 100℃의 온도에서 유기 절연막(180)을 하드-베이킹한 후, 약 200℃∼250℃의 온도에서 1시간 이상 큐어링을 실시하여 상기 유기 절연막(180)을 경화 및 안정화시킨다. 이와 같이, 유기 절연막(180)의 전면에 자외선을 조사한 후 하드-베이킹 및 큐어링을 실시함으로써, 유기 절연막(180)의 황색 변이를 방지하여 투과율을 향상시킬 수 있다.
도 6f를 참조하면, 도시하지는 않았으나, 패드 영역의 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 노출시키는 콘택홀들을 형성하기 위하여 패드 영역의 게이트 절연막(130)을 건식 식각한다.
이어서, 상기 유기 절연막(180) 및 콘택홀(190) 상에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전막을 증착한 후, 제5 마스크를 이용한 사진식각 공정으로 상기 투명 도전막을 패터닝하여 화소 전극(200)을 형성한다. 상기 화소 전극(200)은 콘택홀(190)을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극(170)과 접속된다. 상기 화소 전극(200)은 게이트 라인과 데이터 라인에 의해 구획되는 화소부 내에 형성되며, 높은 개구율을 확보하기 위해 그 가장자리가 상기 게이트 라인 및 데이터 라인과 중첩되도록 형성된다.
상술한 본 발명의 일 실시예는 액티브 패턴(140), 오믹 콘택층 패턴(150) 및 데이터 배선을 2매의 마스크를 이용하여 형성하기 때문에 하부-게이트 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 제조하는데 총 5매의 마스크가 사용된다. 그러나, 본 출원인은 하나의 마스크를 이용하여 액티브 패턴(140), 오믹 콘택층 패턴(150) 및 데이터 배선을 형성함으로써, 하부-게이트 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 제조하는데 사용되는 마스크의 수를 4매로 줄일 수 있는 방법을 발명하여 대한민국 특허청에 출원번호 1998-049710호로 출원한 바 있다. 4매의 마스크를 사용하는 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상술한 일 실시예와 동일한 방법으로 절연 기판(100) 상에 게이트 전극(120) 및 게이트 절연막(130)을 형성한 후, 상기 게이트 절연막(130) 상에 액티브층 및 오믹 콘택층으로 사용되어질 비정질실리콘막 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막을 순차적으로 증착한다. 계속해서, 상기 오믹 콘택층 위에 데이터 배선용 제2 금속막을 증착한다.
이어서, 상기 제2 금속막 상에 포토레지스트막을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터의 채널부 위에 위치하며 제1 두께를 갖는 제1 부분, 데이터 배선부 위에 위치하며 상기 제1 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제2 부분 및 포토레지스트막이 완전히 제거된 제3 부분을 포함하는 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그런 다음, 상기 제3 부분 아래의 제2 금속막, 오믹 콘택층 및 액티브층, 상기 제1 부분 아래의 제2 금속막, 그리고 상기 제2 부분의 일부 두께를 식각하여 상기 제2 금속막으로 이루어진 데이터 배선, 상기 n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택층 패턴(150) 및 상기 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(140)을 동시에 형성한다. 이어서, 남아있는 포토레지스트 패턴을 제거하면, 하나의 마스크를 이용하여 액티브 패턴(140), 오믹 콘택층 패턴(150) 및 소오스/드레인 전극(160, 170)을 포함한 데이터 배선이 동시에 형성된다. 이후의 공정들은 상술한 일 실시예와 동일하게 진행된다.
따라서, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 총 4매의 마스크를 사용하면서 유기 절연막의 황색 변이를 방지하고 투과율을 증대시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계 전에 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사함으로써, 감광제(PAC)와 접합 수지 간의 열적 반응을 최소화하여 NQD 그룹의 부분적인 측면 반응을 최소화할 수 있다. 즉, NQD 그룹이 열 분해되기 전에 자외선 조사를 실시하기 때문에, NQD 그룹이 열적 측면 반응을 일으켜 단파장의 투과율을 저하시키는 원인이 되는 질소-함유 나프톨 화합물을 생성하는 것을 방지함으로써 유기 절연막의 황색 변이를 방지하고 투과율을 증대시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (15)
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- 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극 및 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 상에 액티브 패턴 및 오믹 콘택층 패턴을 형성하는 단계;상기 오믹 콘택층 패턴 위에서 서로 분리되면서 상기 액티브 패턴의 제1 영역 및 상기 제1 영역과 대향되는 제2 영역에 각각 중첩되도록 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계;상기 결과물의 전면에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 접촉하는 층간 절연막용 유기 절연막을 도포하는 단계;노광 및 현상 공정으로 상기 제2 전극 위의 상기 유기 절연막을 제거하여 상기 제2 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;상기 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사하는 단계;상기 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계; 및상기 유기 절연막 및 상기 콘택홀 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계 후, 200℃ 내지 250℃의 온도에서 상기 유기 절연막을 큐어링하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 유기 절연막을 노광하는 단계 전에, 상기 유기 절연막을 100℃ 내지 130℃의 온도에서 소프트-베이킹하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 화소 전극은 투명 도전막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 화소 전극은 투명 도전막 및 반사 도전막이 적층된 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 기판에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극 및 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;하나의 마스크를 이용하여 상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 상에 액티브 패턴, 오믹 콘택층 패턴 및 상기 오믹 콘택층 패턴 위에서 서로 분리되면서 상기 액티브 패턴의 제1 영역 및 상기 제1 영역과 대향되는 제2 영역에 각각 중첩되는 제1 전극 및 제2 전극을 형성하는 단계;상기 결과물의 전면에 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극과 접촉하는 층간 절연막용 유기 절연막을 도포하는 단계;노광 및 현상 공정으로 상기 제2 전극 위의 상기 유기 절연막을 제거하여 상기 제2 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;상기 유기 절연막의 전면에 자외선을 조사하는 단계;상기 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계; 및상기 유기 절연막 및 상기 콘택홀 상에 화소 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 유기 절연막을 하드-베이킹하는 단계 후, 200℃ 내지 250℃의 온도에서 상기 유기 절연막을 큐어링하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 유기 절연막을 노광하는 단계 전에, 상기 유기 절연막을 100℃ 내지 130℃ 온도에서 소프트-베이킹하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 화소 전극은 투명 도전막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 화소 전극은 투명 도전막 및 반사 도전막이 적층된 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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| KR1020010064996A KR100813016B1 (ko) | 2001-10-22 | 2001-10-22 | 액정표시장치의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100813016B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR980012133A (ko) * | 1996-07-29 | 1998-04-30 | 김광호 | 반도체장치의 박막 트랜지스터 제조방법 |
| KR19990017656A (ko) * | 1997-08-25 | 1999-03-15 | 윤종용 | 박막 트랜지스터 액정 표시 소자 제조 방법 |
| JPH11111985A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Toshiba Corp | 薄膜トランジスタの製造方法および液晶表示装置の製造方法 |
| KR19990045543A (ko) * | 1997-11-25 | 1999-06-25 | 가네코 히사시 | 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 |
-
2001
- 2001-10-22 KR KR1020010064996A patent/KR100813016B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR980012133A (ko) * | 1996-07-29 | 1998-04-30 | 김광호 | 반도체장치의 박막 트랜지스터 제조방법 |
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| JPH11111985A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Toshiba Corp | 薄膜トランジスタの製造方法および液晶表示装置の製造方法 |
| KR19990045543A (ko) * | 1997-11-25 | 1999-06-25 | 가네코 히사시 | 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030034307A (ko) | 2003-05-09 |
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