KR100840247B1 - 반사 전극을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

반사 전극을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

반사 전극을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판 상에, 상기 패드 영역에 위치한 배선층 단자를 포함하고 제1 금속막과 그 위에 적층된 제2 금속막으로 이루어진 배선층이 형성된다. 상기 기판 및 배선층 상에 배선층 단자의 제2 금속막의 측벽을 완전히 감싸며 배선층 단자의 제1 금속막을 노출하는 패드 콘택홀을 갖는 보호막이 형성된다. 상기 패드 콘택홀의 측벽 및 바닥면 그리고 보호막의 일부분 위에 연속적으로 형성되어 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극이 형성된다. 기판 상의 표시 영역에 유기 절연막이 형성되고, 상기 유기 절연막 상에 반사 전극이 형성된다. 보호막이 배선층 단자의 제2 금속막을 완전히 감싸도록 형성되므로, 케미컬이나 습기 등의 침투에 의한 패드 전극과 제2 금속막 간의 전지 반응을 방지할 수 있다.

Description

반사 전극을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법{Liquid crystal display device having reflective electrode and method of manufacturing the same}
도 1a 및 도 1b는 종래 방법에 의한 반사형 액정표시장치의 단면도들이다.
도 2는 종래의 다른 방법에 의한 반사형 액정표시장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 반사형 액정표시장치의 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 E-E' 및 F-F'선에 따른 단면도들이다.
도 5a 내지 도 10b는 도 3에 도시한 반사형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 의한 반사형 액정표시장치의 평면도이다.
도 12는 도 11에 도시된 F-F`선에 따른 단면도이다.
도 13a 내지 도 13e는 도 11에 도시된 반사형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 14는 도 11에 도시된 H 부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
100 : 기판 105 : 게이트 라인
110 : 게이트 전극 115 : 게이트 단자
118 : 포토레지스트 마스크 120 : 게이트 절연막
125 : 액티브 패턴 130 : 오믹 콘택 패턴
135 : 데이터 라인 140 : 소오스 전극
145 : 드레인 전극 150 : 데이터 단자
155 : 보호막 160, 165 : 패드 콘택홀
172, 175 : 패드 전극 180 : 유기 절연막
182 : 요철부 185 : 콘택홀
190 : 반사 전극 195 : 박막 트랜지스터
본 발명은 반사 전극을 갖는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극의 적용시 전지 반응(battery effect)을 방지할 수 있는 반사형 또는 반투과형 액정표시장치 및 그 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 전 달하는 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 외부의 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 비정질형과 다결정형으로 구분된다.
도 1a 및 도 1b는 종래 방법에 의한 반사형 액정표시장치의 단면도들로서, 하부-게이트(bottom-gate) 구조의 비정질실리콘 박막 트랜지스터-액정표시장치를 도시한다. 도 1a는 박막 트랜지스터가 형성되는 표시 영역을 나타내고, 도 1b는 패드 영역을 나타낸다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 기판(10) 상에 크롬(Cr)막(11) 및 알루미늄-네오디뮴(AlNd)막(12)을 차례로 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 제1 방향으로 신장하는 게이트 라인(13), 상기 게이트 라인(13)으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(14) 및 상기 게이트 라인(13)의 단부에 연결된 게이트 단자(15)를 포함하는 게이트 배선을 형성한다.
상기 게이트 배선이 형성된 기판 상에 실리콘 질화물로 이루어진 게이트 절연막(16)을 증착하고, 그 위에 비정질실리콘막 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막을 순차적으로 증착한다. 이어서, 사진식각 공정으로 상기 n+ 도핑된 비정질실리콘막 및 비정질실리콘막을 연속적으로 패터닝하여 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(17) 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택 패턴(18)을 형성한다.
상기 오믹 콘택 패턴(18) 및 게이트 절연막(16) 상에 제2 금속막으로서, 예컨대 크롬(Cr)을 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 상기 게이트 라인(13)과 직교하는 제2 방향으로 신장하는 데이터 라인(19), 상기 데이터 라인(19)으로부터 분기된 소오스 전극(20) 및 드레인 전극(21), 그리고 상기 데이터 라인(19)의 단부에 연결된 데이터 단자(22)를 포함하는 데이터 배선을 형성한 다. 계속해서, 상기 소오스 전극(20)과 드레인 전극(21) 사이로 노출된 오믹 콘택 패턴(18)을 건식 식각하여 박막 트랜지스터(35)를 완성한다.
상기 데이터 배선 및 게이트 절연막(16) 상에 무기 절연물로 이루어진 보호막(24)을 증착한 후, 상기 드레인 전극(21) 위의 보호막(24)을 제거한다. 이때, 상기 게이트 단자(15) 및 데이터 단자(22)를 각각 노출시키는 제1 패드 콘택홀(25) 및 제2 패드 콘택홀(26)이 형성된다. 상기 결과물의 전면에 유기 절연막(28)을 형성한 후, 노광 및 현상 공정으로 드레인 전극(21) 및 패드 영역의 유기 절연막(26)을 제거하여 상기 드레인 전극(21)을 노출시키는 콘택홀(29)을 형성한다. 이와 동시에, 유기 절연막(26)의 표면에 광 산란을 위한 다수의 요철(30)을 형성한다.
상기 결과물의 전면에 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 반사막을 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 상기 콘택홀(29)을 통해 드레인 전극(21)과 접속되는 반사 전극(32)을 형성한다. 이와 동시에, 상기 제1 패드 콘택홀(25)을 통해 게이트 단자(15)에 접속되어 게이트 전극(14)에 주사 전압을 인가하기 위한 게이트 패드 전극(33) 및 상기 제2 패드 콘택홀(26)을 통해 데이터 단자(22)에 접속되어 소오스 전극(20)에 신호 전압을 인가하기 위한 데이터 패드 전극(34)이 형성된다.
상술한 종래의 반사형 액정표시장치에 의하면, 알루미늄-네오디뮴과 같은 알루미늄 합금으로 이루어진 반사 전극(32)을 형성할 때 패드 전극들(33, 34)을 동시에 형성한다. 이에 따라, 후속의 COG(chip on glass) 본딩 공정, 즉 집적회로를 LCD 패널의 기판에 직접 실장하는 공정을 진행한 후, 알루미늄 부식에 의해 COG 블록 결함(block defect)이 발생하는 문제가 있다. 특히, 상기 반사형 액정표시장치 에 대한 신뢰성 평가를 진행할 때 더 많은 COG 블록 결함이 발생하여 심각한 불량을 유발하게 된다.
이에 따라, 투명 전극으로 사용되는 인듐-주석-산화물(indium-tin-oxide; 이하 "ITO"라 한다)을 이용하여 패드 전극을 형성하는 방법이 제안되었다.
도 2는 종래의 다른 방법에 의한 ITO 패드 전극을 갖는 반사형 액정표시장치의 단면도이다. 여기서, P는 패드 영역을 나타내고, D는 표시 영역을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 유리와 같은 절연 기판(50) 상에 크롬막(51) 및 알루미늄-네오디뮴(52)을 차례로 증착하고 이를 패터닝하여 제1 방향으로 신장하는 게이트 라인(53), 상기 게이트 라인(53)으로부터 분기된 게이트 전극(도시하지 않음) 및 상기 게이트 라인(53)의 단부에 연결된 게이트 단자(54)를 포함하는 게이트 배선을 형성한다.
상기 게이트 배선이 형성된 기판 상에 실리콘 질화물로 이루어진 게이트 절연막(55)을 증착하고, 그 위에 비정질실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(도시하지 않음) 및 n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택 패턴(도시하지 않음)을 형성한다.
상기 오믹 콘택 패턴 및 게이트 절연막(55) 상에 제2 금속막으로서, 예컨대 크롬(Cr)을 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 상기 게이트 라인(53)과 직교하는 제2 방향으로 신장하는 데이터 라인(56), 상기 데이터 라인(56)으로부터 분기된 소오스/드레인 전극(도시하지 않음), 그리고 상기 데이터 라인(56)의 단부 에 연결된 데이터 단자(58)를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 계속해서, 상기 소오스 전극과 드레인 전극 사이로 노출된 오믹 콘택 패턴을 건식 식각한다.
상기 데이터 배선 및 게이트 절연막(55) 상에 무기 절연물로 이루어진 보호막(60)을 형성한 후, 사진식각 공정으로 드레인 전극 위의 보호막(60)을 제거한다. 이때, 상기 게이트 단자(54) 및 데이터 단자(58)를 각각 노출시키는 제1 패드 콘택홀(61) 및 제2 패드 콘택홀(62)이 형성된다. 일반적으로, ITO와 Al은 갈바니 전기 부식(galvanic corrosion) 현상으로 인해 직접 접촉시킬 수 없다. 따라서, 상기 패드 콘택홀들(61, 62)을 형성하는 과정에서 노출되어 있는 게이트 단자(54)의 알루미늄-네오디뮴(AlNd)막(52)을 습식 식각 공정으로 전면 식각한다. 그러면, 후속 공정에서 형성되는 ITO 패드 전극이 게이트 단자(54)의 크롬막(51)과 접촉하게 된다. 그러나, 이와 같이 제1 패드 콘택홀(61)을 통해 노출된 알루미늄-네오디뮴막(52)을 전면 식각할 때, 습식 식각의 등방성 특성으로 인하여 상기 알루미늄-네오디뮴막(52)의 측면이 언더컷팅된다.
이어서, 상기 패드 콘택홀들(61, 62) 및 보호막(60) 상에 유기 절연막(68)을 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 드레인 전극 및 패드 영역의 유기 절연막(68)을 제거하여 상기 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀(도시하지 않음)을 형성한다. 이때, 표시 영역의 유기 절연막 표면에 다수의 요철을 형성한다.
상기 유기 절연막(68), 패드 콘택홀들(61, 62) 및 보호막(60) 상에 ITO를 증착한 후 사진식각 공정으로 이를 패터닝하여 상기 패드 콘택홀들(61, 62)을 통해 게이트 단자(54) 및 데이터 단자(58)에 각각 접속되는 게이트 패드 전극(65) 및 데 이터 패드 전극(66)을 형성한다. 이때, 상기 제1 패드 콘택홀(61) 내의 단차진 부분(A)에서는 게이트 패드 전극(65)과 게이트 단자(54) 간에 보이드(void)(64)가 발생하게 된다. 여기서, 상기 유기 절연막(68)의 형성 공정을 ITO로 이루어진 패드 전극들(65, 66)의 형성 이후에 실시할 수도 있다.
상기 패드 전극들(65, 66) 및 유기 절연막(68) 상에 알루미늄-네오디뮴(Al-Nd)으로 이루어진 반사막을 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 콘택홀을 통해 드레인 전극과 접속되는 반사 전극(72)을 형성한다.
상술한 종래 방법에 의하면, ITO와 Al 간의 갈바니 전기 부식 현상을 방지하기 위하여 패드 콘택홀들(61, 62)을 형성할 때 게이트 단자(54)의 알루미늄-네오디뮴막(52)을 습식 식각 공정으로 전면 식각하므로 상기 알루미늄-네오디뮴막(52)에 언더컷이 발생하게 된다. 또한, 패드 전극들(65, 66)을 형성한 후 유기 절연막(68) 및 반사 전극(72)을 형성하기 위한 두 번의 사진식각 공정이 진행되며, 상기 반사 전극(72)을 형성하기 전에 화소 콘택 특성을 향상시키기 위하여 알루미늄 에천트를 이용한 전면 식각 공정이 추가된다.
이에 따라, 상술한 공정들을 진행하는 과정에서 제1 패드 콘택홀(61) 내의 단차진 부분(A)에서 보이드(64)를 통해 현상액이나 에천트 등의 케미컬(chemical)이 침투하여 알루미늄-네오디뮴막(52)을 지속적으로 침식하게 된다. 또한, 이러한 케미컬이 전해액으로 작용하여 알루미늄과 ITO 간에 전지 반응(battery effect)을 유발함으로써 게이트 패드 전극(61)이 리프팅(lifting)되어 후속의 COG 본딩시 디스플레이 상에서 COG 블록 결함이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명은 상술한 종래 방법의 문제점들을 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 일 목적은 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극의 적용시 전지 반응을 방지할 수 있는 액정표시장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극의 적용시 전지 반응을 방지할 수 있는 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판; 상기 패드 영역에 위치한 배선층 단자를 포함하여 상기 기판 상에 형성되고, 제1 금속막과 그 위에 적층된 제2 금속막으로 이루어진 배선층; 상기 기판 및 배선층 상에 상기 배선층 단자의 제2 금속막의 측벽을 완전히 감싸도록 형성되고, 상기 배선층 단자의 제1 금속막을 노출하는 패드 콘택홀을 갖는 보호막; 상기 패드 콘택홀의 측벽 및 바닥면 그리고 상기 보호막의 일부분 위에 연속적으로 형성되어 상기 배선층 단자의 제1 금속막과 접속되며 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극; 상기 기판 상의 표시 영역에 형성된 유기 절연막; 및 상기 유기 절연막 상에 형성된 반사 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치를 제공한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 목적은, 표시 영역, 표시 영역의 외곽에 위치하는 패드 영역을 포함하는 기판, 제1 방향으로 상기 표시 영역에서 상기 패드 영역까지 연장하여 형성되고, 상기 패드 영역에 제1 단자부를 형성하는 제1 금속막 및 상기 제1 단자부를 노출시키면서 상기 제1 금속막 상에 적층된 제2 금속막으로 이루어진 제1 배선, 결과물 상에 상기 제1 단자부를 노출시키면서 형성된 제1 절연막, 상기 제1 절연막 상에 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 표시 영역에서 상기 패드 영역까지 연장하여 형성되며, 상기 패드 영역에 제2 단자부를 형성하는 제2 배선, 상기 표시 영역에 인접한 상기 제1 금속막의 일부분을 노출시키면서 상기 제1 단자부 상에 형성되고, 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극, 결과물 상에 형성되고, 상기 표시 영역으로부터 상기 패드 영역까지 연장되어 상기 제1 절연막의 측벽과 제2 금속막의 측벽을 감싸면서 상기 노출된 제1 금속막의 일부분과 접속되는 제2 절연막 및 상기 제2 절연막 상에 형성된 반사 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치에 의해 달성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판 상에 상기 패드 영역에 위치한 배선층 단자를 포함하고 제1 금속막과 그 위에 적층된 제2 금속막으로 이루어진 배선층을 형성하는 단계; 상기 배선층 단자의 제2 금속막을 식각하여 그 하부의 제1 금속막을 노출하는 단계; 상기 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막을 식각하여 상기 배선층 단자의 제1 금속막을 노출하는 패드 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 패드 콘택홀의 측벽 및 바닥면 그리고 상기 보호막의 일부분 위에 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극을 연속적으로 형성하는 단계; 상기 기판 상의 표시 영역에 유기 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 유기 절연막 상에 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법을 제공한 다.
또한, 상술한 본 발명의 다른 목적은 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판 상에, 제1 금속막 및 그 위에 적층된 제2 금속막으로 이루어지고 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인 및 상기 패드 영역에 형성되며 상기 게이트 라인의 단부에 연결된 게이트 단자를 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계; 상기 게이트 단자의 제2 금속막을 식각하여 그 하부의 제1 금속막을 노출하는 단계; 상기 게이트 배선 및 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인 및 상기 패드 영역에 형성되며 상기 데이터 라인의 단부에 연결된 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계; 상기 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 및 게이트 절연막을 식각하여 상기 게이트 단자의 제1 금속막을 노출하는 제1 패드 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제1 패드 콘택홀의 측벽 및 바닥면 그리고 상기 보호막의 일부분 위에 투명 도전막으로 이루어진 게이트 패드 전극을 연속적으로 형성하는 단계; 상기 기판 상의 표시 영역에 유기 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 유기 절연막 상에 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 액정표시장치의 제조 방법은, 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판 상에 제1 방향으로 연장되고, 상기 패드 영역에 제1 단자부를 형성하는 제1 금속막과 그 위로 적층된 제2 금속막으로 이루어진 제1 배선을 형성하는 단계, 결과물 상에 제1 절연막을 형성하는 단계, 상기 제1 절연막 및 상기 제2 금속막을 식각하여 상기 제1 단자부에 대응하는 상기 제1 금속막을 노출시키는 단계, 상기 표시 영역에서 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장되고, 상기 패드 영역에 제2 단자부를 형성하는 제2 배선 형성하는 단계, 상기 제1 단자부 상에 상기 제1 절연막과 인접하는 상기 제1 단자부의 상기 제1 금속막의 일부분을 노출시키면서 패드 전극을 형성하는 단계, 결과물 상에 상기 표시 영역으로부터 상기 패드 영역까지 연장되어, 상기 제1 절연막 및 제2 금속막의 측벽을 감싸면서 상기 노출된 제1 금속막의 일부분과 접속되는 제2 절연막을 형성하는 단계 및 상기 제2 절연막 상에 반사 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상술한 본 발명의 다른 목적은, 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판 상에, 제1 금속막 및 그 위에 적층된 제2 금속막으로 이루어지고, 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인 및 상기 패드 영역에 형성되고 상기 게이트 라인의 단부에 연결된 게이트 단자를 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계, 상기 게이트 배선을 포함하는 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상에, 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 신장되는 데이터 라인 및 상기 패드 영역에 형성되고 상기 데이터 라인의 단부에 연결된 데이터 단자를 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계, 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막, 게이트 절연막 및 제2 금속막을 식각하여 상기 게이트 단자의 제1 금속막을 노출하는 단계, 상기 제1 금속막 상에 표시 영역과 인접하는 일부분을 노출시키면서, 게이트 패드 전극을 형성하는 단계, 결과물 상에 상기 표시 영 역으로부터 상기 패드 영역까지 연장되어, 상기 패드 영역에 위치하는 상기 보호막, 게이트 절연막 및 제2 금속막의 측벽을 감싸면서 상기 노출된 제1 금속막과 접속되는 유기 절연막을 형성하는 단계 및 상기 유기 절연막 상에 반사 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 보호막을 형성하기 전에 포토레지스트 마스크를 이용하여 배선층 단자의 제2 금속막을 식각하여 그 하부의 제1 금속막을 노출시킨다. 이때, 상기 배선층 단자의 제2 금속막이 언더컷되더라도 상기 포토레지스트 마스크를 제거하고 그 위에 보호막을 형성하면, 상기 보호막이 배선층 단자의 제2 금속막의 측면을 완전히 감싸고 있기 때문에 언더컷된 부분이 제거된다. 따라서, 이 상태에서 패드 전극용 투명 도전막을 증착하면 상기 패드 전극과 배선층 단자 사이에 보이드가 발생하지 않는다.
또한, 배선층 단자의 제2 금속막의 측벽 프로파일이 포지티브 테이퍼 각(positive taper angle)을 갖기 때문에, 패드 콘택홀의 측벽도 테이퍼 각을 갖게 되어 상기 패드 콘택홀의 측벽을 따라 증착되는 투명 도전막의 단차 도포성이 향상된다.
또한, 상기 배선층 단자의 제2 금속막 및 보호막을 식각하는 공정에서 상기 제2 금속막이 언더컷되더라도, 패드 전극을 형성한 다음에 수행되는 유기 절연막 형성 단계에서 상기 유기 절연막을 상기 제2 금속막의 언더컷 영역을 충분히 감싸도록 형성한다. 따라서, 상기 패드 전극과 배선층 단자 사이에 보이드가 발생하지 않는다.
따라서, 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극이 보이드가 발생하지 않는 구조로 형성되고 알루미늄 계열의 제2 금속막이 보호막 또는 유기 절연막에 의해 완전히 감싸져서 투명 도전막과 알루미늄막이 직접 접촉되지 않으므로, 케미컬 또는 습기 등의 침투에 의해 패드 전극과 배선층 단자 간에 전지 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있으며, 패드 전극의 리프팅 및 패드부의 금속 부식을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
<제1 실시예>
도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 의한 반사형 액정표시장치의 평면도이다. 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 E-E' 및 F-F'선에 따른 단면도들이다. 여기서, P는 패드 영역을 나타내고 D는 표시 영역을 나타낸다.
도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 기판(100) 상에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 또는 티타늄(Ti) 등의 제1 금속막(102)과 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금으로 이루어진 제2 금속막(104)이 적층된 이중 금속막으로 이루어진 게이트 배선이 형성된다. 게이트 배선은 제1 방향(즉, 횡방향)으로 신장되는 게이트 라인(105), 상기 게이트 라인(105)으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(110) 및 패드 영역(P)에 형성되고 상기 게이트 라인(105)의 단부에 연결된 게이트 단자(115)를 포함한다.
게이트 배선 및 기판(100) 상에는 실리콘 질화물과 같은 무기물로 이루어진 게이트 절연막(120)을 개재하여 크롬(Cr) 등의 단일 금속막으로 이루어진 데이터 배선이 형성된다. 데이터 배선은 게이트 라인(105)과 직교하는 제2 방향(즉, 종방향)으로 신장되는 데이터 라인(135), 상기 데이터 라인(135)으로부터 분기된 소오스 및 드레인 전극(140, 145), 그리고 패드 영역(P)에 형성되고 상기 데이터 라인(135)의 단부에 연결된 데이터 단자(150)를 포함한다.
데이터 배선 및 게이트 절연막(120) 상에는 보호막(155)이 형성된다. 상기 보호막 상에는 상기 게이트 단자(115) 위의 게이트 절연막(120) 및 보호막(155)을 거쳐 형성된 제1 패드 콘택홀(160)을 통해 게이트 단자(115)와 접속되는 게이트 패드 전극(172) 및 상기 보호막(155)을 거쳐 형성된 제2 패드 콘택홀(165)을 통해 데이터 단자(150)와 접속되는 데이터 패드 전극(175)이 형성된다. 상기 패드 전극들(172, 175)은 투명 도전막, 바람직하게는 ITO로 이루어진다. 상기 게이트 패드 전극(172)은 게이트 전극(110)에 주사 전압을 인가하는 역할을 하며, 상기 데이터 패드 전극(175)은 소오스 전극(140)에 신호 전압을 인가하는 역할을 한다.
상기 제1 패드 콘택홀(160)은 게이트 단자(115)의 제1 금속막을 노출하도록 형성되며, 상기 게이트 절연막(120) 및 보호막(155)은 게이트 단자(115)의 제2 금속막(104)을 완전히 감싸도록 형성된다. 즉, 종래 방법에서는 상기 게이트 절연막 및 보호막이 게이트 단자의 제2 금속막 위에만 존재하였으나, 본 발명에서는 게이트 단자(115)의 제2 금속막(104)의 상면 및 측면 위에 게이트 절연막(120) 및 보호 막(155)이 형성된다. 따라서, 알루미늄 계열의 제2 금속막(104)이 보호막(155)에 의해 완전히 감싸져서 ITO와 알루미늄이 직접 접촉되지 않으므로, 케미컬 또는 습기 등의 침투에 의해 게이트 패드 전극(172)과 게이트 단자(115)의 제2 금속막(104) 간에 전지 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있다.
상기 보호막(155) 상의 표시 영역(D)에는 감광성 아크릴계 수지와 같은 유기 절연막(180)이 형성된다. 화소부들이 모여 화상을 표시하는 영역인 표시 영역(D)에서는 유기 절연막(180)의 표면에 빛의 산란을 유발하여 반사율을 향상시키기 위한 다수의 요철(182)이 형성된다. 무기 절연물로 이루어진 보호막(155)은 박막 트랜지스터(195) 및 패드의 신뢰성 확보 및 COG 본딩의 접착력 향상을 위해 제공되는 것으로, 이를 위해 유기 절연막(180)은 패드 영역(P)을 제외한 표시 영역(D)에만 존재한다.
상기 유기 절연막(180) 상에는 드레인 전극(145) 위로 보호막(155) 및 유기 절연막(180)을 거쳐 형성된 콘택홀(185)을 통해 드레인 전극(145)과 접속되는 반사 전극(190)이 형성된다. 상기 반사 전극(190)은 외부로부터 기판을 향해 입사되는 빛을 반사하는 반사판의 역할과 수행함과 동시에, 기판의 화소 영역에 하나씩 형성되는 박막 트랜지스터(195)에 연결되어 상기 박막 트랜지스터(195)로부터 화상 신호를 받아 상부 기판(즉, 컬러필터 기판)의 투명 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성하는 화소 전극의 역할을 한다. 상기 반사 전극(190)은 게이트 라인(105)과 데이터 라인(135)에 의해 구획되는 화소부 내에 형성되며, 높은 개구율을 확보하기 위해 그 가장자리가 게이트 라인(105) 및 데이터 라인(135)과 중첩되어 있다.
도 5a 내지 도 10b는 도 3에 도시한 반사형 액정표시장치의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 여기서, 각 a도는 도 3의 E-E'선에 따른 단면도이고, 각 b도는 도 3의 F-F'선에 따른 단면도이다. 또한, 도면에서 P는 패드 영역을 나타내고 D는 표시 영역을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 유리, 석영, 사파이어와 같은 절연 기판(100) 상에 제1 금속막(102)과 제2 금속막(104)을 순차적으로 적층한 후, 사진식각 공정으로 상기 제2 금속막(104) 및 제1 금속막(102)을 패터닝하여 게이트 배선을 형성한다. 바람직하게는, 상기 제1 금속막(102)은 약 500Å의 크롬(Cr)으로 형성하고, 상기 제2 금속막(104)은 약 2500Å의 알루미늄-네오디뮴(AlNd)으로 형성한다. 상기 게이트 배선은 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(105), 상기 게이트 라인(105)으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극(110) 및 상기 게이트 라인(105)의 단부에 연결된 게이트 단자(115)를 포함한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 게이트 배선 및 기판(100) 상에 포토레지스트막을 도포하고 이를 노광 및 현상하여 패드 영역(P)의 게이트 단자(155)의 일부분을 오픈시키는 포토레지스트 마스크(118)를 형성한다.
이어서, 상기 포토레지스트 마스크(118)를 이용하여 노출된 게이트 단자(155)의 제2 금속막(104)을 습식 식각한다. 그러면, 습식 식각의 특성으로 인하여 제2 금속막(104)의 측벽 프로파일이 포지티브 테이퍼 각을 갖게 된다(B 참조).
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 에싱 공정으로 상기 포토레지스트 마스크(118) 를 제거한 후, 결과물 상에 무기물, 예컨대 실리콘 질화물을 플라즈마 화학기상증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 방법에 의해 약 4500Å의 두께로 증착하여 게이트 절연막(120)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(120) 상에 액티브층으로서, 예컨대 비정질실리콘막을 PECVD 방법에 의해 약 2000Å의 두께로 증착하고, 그 위에 오믹 콘택층으로서, 예컨대 n+ 도핑된 비정질 실리콘막을 PECVD 방법에 의해 약 500Å의 두께로 증착한다. 이때, 상기 액티브층 및 오믹 콘택층은 PECVD 설비의 동일 챔버 내에서 인-시튜(in-situ)로 증착한다. 이어서, 사진식각 공정으로 상기 막들을 패터닝하여 게이트 전극(110) 윗부분의 게이트 절연막(120) 상에 비정질 실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(125) 및 n+ 도핑된 비정질 실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택 패턴(130)을 형성한다.
이어서, 상기 오믹 콘택 패턴(130) 및 게이트 절연막(126) 상에 크롬(Cr)과 같은 금속막을 약 1500∼4000Å의 두께로 증착한 후, 사진식각 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 데이터 배선을 형성한다. 상기 데이터 배선은 상기 게이트 라인(105)에 직교하는 데이터 라인(135), 상기 데이터 라인(135)으로부터 분기된 소오스 전극(140) 및 드레인 전극(145), 그리고 상기 데이터 라인(135)의 단부에 연결된 데이터 단자(150)를 포함한다. 계속해서, 상기 소오스 전극(140)과 드레인 전극(145) 사이의 노출된 오믹 콘택 패턴(130)을 반응성 이온 식각(reactive ion etching; RIE) 방법에 의해 제거해낸다. 그러면, 기판(100)의 표시 영역(D) 상에 게이트 전극(110), 게이트 절연막(120), 액티브 패턴(125), 오믹 콘택 패턴(130), 소오스 전극(140) 및 드레인 전극(145)을 포함한 박막 트랜지스터(195)가 완성된다. 이때, 상기 게이트 라인(105)과 데이터 라인(135) 사이에는 게이트 절연막(120)이 개재되어 게이트 라인(105)이 데이터 라인(135)과 접촉되는 것을 방지한다.
제1 실시예에서는 액티브 패턴(125), 오믹 콘택 패턴(130) 및 데이터 배선을 2매의 마스크를 이용하여 형성한다. 그러나, 본 출원인은 하나의 마스크를 이용하여 액티브 패턴(125), 오믹 콘택 패턴(130) 및 데이터 배선을 형성함으로써, 하부-게이트 구조의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 제조하는데 사용되는 마스크의 수를 줄일 수 있는 방법을 발명하여 대한민국 특허청에 출원번호 1998-049710호로 출원한 바 있다. 이 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 게이트 절연막(120) 상에 액티브층, 오믹 콘택층 및 금속막을 순차적으로 증착한다. 상기 금속막 상에 감광막을 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 감광막이 완전히 제거된 제3 부분을 포함하는 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 그런 다음, 상기 제3 부분 아래의 금속막, 오믹 콘택층 및 액티브층, 상기 제1 부분 아래의 금속막, 그리고 상기 제2 부분의 일부 두께를 식각하여 상기 금속막으로 이루어진 데이터 배선, n+ 도핑된 비정질실리콘막으로 이루어진 오믹 콘택 패턴(130) 및 비정질 실리콘막으로 이루어진 액티브 패턴(125)을 동시에 형성한다. 이어서, 남아있는 감광막 패턴을 제거하면, 하나의 마스크를 이용하여 액티브 패턴(125), 오믹 콘택 패턴(130) 및 데이터 배선이 동시에 형성된다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(195)가 형성된 기판(100)의 전면에 무기물, 예컨대 실리콘 질화물을 약 2000Å의 두께로 증착하여 보호막(155)을 형성한다. 상기 보호막(155)은 박막 트랜지스터 및 패드의 신뢰성을 확보하고 COG 본딩시 집적회로 부위의 접착력을 향상시키는 역할을 한다.
이어서, 사진식각 공정으로 상기 보호막(155) 및 게이트 절연막(120)을 식각하여 드레인 전극(145)을 노출시키는 제1 콘택홀(156)을 형성한다. 이와 동시에, 게이트 단자(115)의 일부분을 노출하는 제1 패드 콘택홀(160) 및 상기 데이터 단자(150)의 일부분을 노출하는 제2 패드 콘택홀(175)을 형성한다.
이때, 제1 패드 콘택홀(160)은 게이트 단자(115)의 제1 금속막(102)을 노출시키며, 게이트 단자(115)의 제2 금속막(104)은 그 상면 및 측면이 게이트 절연막(120) 및 보호막(155)에 의해 감싸여진 구조로 존재하게 된다. 따라서, 전술한 바와 같이 포토레지스트 마스크(118)를 이용하여 게이트 단자(115)를 패터닝할 때 제2 금속막(104)이 언더컷팅된다 하더라도, 상기 게이트 절연막(120) 및 보호막(155)이 제2 금속막(104)을 완전히 커버하여 증착되기 때문에 결과적으로 언더컷 영역이 제거된다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 상기 패드 콘택홀들(160, 165) 및 보호막(155) 상에 투명 도전막, 바람직하게는 ITO막을 증착한 후, 제5 마스크를 이용한 사진식 각 공정으로 상기 ITO막을 패터닝한다. 그러면, 상기 제1 패드 콘택홀(160)을 통해 게이트 단자(115)의 제1 금속막(102)과 접속되는 게이트 패드 전극(172) 및 상기 제2 패드 콘택홀(165)을 통해 데이터 단자(150)와 접속되는 데이터 패드 전극(175)이 형성된다.
제1 실시예에 의하면, 게이트 단자(115)의 제2 금속막(104)이 언더컷이 형성되지 않았기 때문에 상기 게이트 패드 전극(172)과 게이트 단자(115) 사이에 보이드가 발생하지 않는다. 또한, 게이트 단자(115)의 제2 금속막(104)의 측벽 프로파일이 포지티브 테이퍼 각을 갖기 때문에, 제1 패드 콘택홀(160)의 측벽도 테이퍼지게 형성되어 그 측벽을 따라 증착되는 게이트 패드 전극(172)의 단차 도포성이 향상된다.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 상기 패드 전극들(172, 175) 및 보호막(155) 상에 유기 절연물, 바람직하게는 감광성 아크릴계 수지를 약 2㎛ 이상의 두께로 두껍게 도포하여 유기 절연막(180)을 형성한다. 상기 유기 절연막(180)은 그 하부의 데이터 배선과의 사이에 기생 커패시턴스의 생성을 억제하므로, 화소 전극(즉, 반사 전극)을 게이트 라인(105) 및 데이터 라인(135)과 중첩되도록 형성하여 높은 개구율의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 구현하도록 한다.
이어서, 유기 절연막(180)에 콘택홀(185)을 형성하기 위하여 콘택홀(185)에 상응하는 패턴을 갖는 마스크를 유기 절연막(180) 상에 위치시킨 다음, 1차로 풀(full) 노광 공정을 통해 드레인 전극(145) 위의 유기 절연막(180)과 패드 영역(P)의 유기 절연막(180)을 노광시킨다. 계속해서, 마이크로 렌즈 형성용 마스 크를 유기 절연막(180) 상에 위치시킨 후, 상기 마스크를 이용한 렌즈 노광 공정을 통해 콘택홀(185)을 제외한 표시 영역(D)의 유기 절연막(180)을 2차로 노광시킨다. 그런 다음, 테트라메틸-수산화암모늄(TMAH) 현상액을 이용하여 현상 공정을 진행하면, 상기 유기 절연막(180)에 상기 제1 콘택홀(156)로부터 연장되어 드레인 전극(145)을 노출시키는 콘택홀(185)이 형성됨과 동시에, 유기 절연막(180)의 표면에 다수의 요철(182)들이 형성된다. 이때, 패드 영역(P)의 유기 절연막(180)은 제거된다.
이어서, 유기 절연막(180)의 리플로우 및 경화를 위해 약 130℃∼230℃의 온도에서 100분 동안 큐어링(curing)을 실시한 후, 결과물의 전면에 알루미늄-네오디뮴(AlNd)이나 은(Ag)과 같은 높은 반사율을 갖는 반사막을 약 2500Å의 두께로 증착하고 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 화소 전극 및 반사판으로 제공되는 반사 전극(190)을 형성한다. 상기 반사 전극(190)은 콘택홀(185)을 통해 박막 트랜지스터의 드레인 전극(145)과 접속된다.
<제2 실시예>
도 11은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 반사형 액정표시장치의 평면도이고, 도 12는 도 11에 도시된 G-G`선에 따른 단면도이다. 단, 본 발명의 제2 실시예를 설명하는데 있어서, 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 기재하고, 그에 대한 설명은 생략한다.
여기서, 도 11에 도시된 가는 일점 쇄선은 게이트 배선(105, 115)을 나타내고, 가는 실선을 데이터 배선(135, 150)을 나타낸다. 또한, 표시 영역(D)의 굵은 실선은 반사전극(190)을 나타내고, 패드 영역(P)의 굵은 실선을 패드 전극(172, 175)을 나타낸다. 상기 패드 영역(P) 및 표시 영역(D)에 걸쳐서 형성된 중간 실선은 유기 절연막(180)을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 반사형 액정표시장치는 영상을 표시하는 표시 영역(D)과 상기 표시 영역의 주변에 형성된 패드 영역(P)으로 이루어진 TFT 기판을 구비한다. 상기 TFT 기판의 상기 표시 영역(D)에는 제1 방향으로 연장된 다수의 게이트 라인(105) 및 상기 다수의 게이트 라인(105)으로부터 분기된 게이트 전극이 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 연장된 다수의 데이터 라인(135) 및 상기 다수의 데이터 라인으로부터 분기된 소오스 및 드레인 전극이 형성되어 있다.
한편, 상기 패드 영역(P)에는 상기 다수의 게이트 라인(105)으로부터 연장된 게이트 단자들(115)과, 상기 다수의 데이터 라인(135)으로부터 연장된 데이터 단자들(150)이 형성되어 있다.
상기 표시 영역(D) 및 상기 표시 영역(D)에 인접하는 상기 게이트 단자(115)의 일부분 상에는 유기 절연막(180)이 형성된다. 상기 유기 절연막(180)에는 상기 드레인 전극(145)을 노출시키기 위한 콘택홀(185)이 형성되어, 상기 유기 절연막(180) 상에 형성되는 반사전극(190)과 상기 드레인 전극(145)을 접속시킨다.
여기서, 상기 유기 절연막(180)에 커버되지 않은 다수의 게이트 단자(115)의 나머지 일부분에는 투명 도전 물질인 ITO로 이루어진 게이트 패드 전극(172)이 형성된다. 또한, 상기 다수의 데이터 단자(150)에도 상기 ITO로 이루어진 데이터 패드 전극(175)이 형성되어 있다.
도 11 및 도 12를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예의 구조를 더욱 상세하게 설명한다. 특히, 상기 패드 영역(P)의 구조를 더욱 상세하게 설명한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 유리, 석영 또는 사파이어와 같은 절연 물질로 이루어진 기판(100) 상에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 또는 티타늄(Ti) 등의 제1 금속막(102)과 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금으로 이루어진 제2 금속막(104)이 적층된 이중 금속막으로 이루어진 게이트 배선이 형성된다. 상기 게이트 배선은 제1 방향(즉, 횡방향)으로 신장되는 게이트 라인(105), 상기 게이트 라인(105)으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극 및 패드 영역(P)에 형성되고 상기 게이트 라인(105)의 단부에 연결된 게이트 단자(115)를 포함한다.
상기 게이트 배선 및 기판(100) 상에는 게이트 절연막(120)을 개재하여 단일 금속막으로 이루어진 데이터 배선이 형성된다. 상기 데이터 배선은 게이트 라인(105)과 직교하는 제2 방향(즉, 종방향)으로 신장되는 데이터 라인(135), 상기 데이터 라인(135)으로부터 분기된 소오스 및 드레인 전극(140, 145), 그리고 패드 영역(P)에 형성되고 상기 데이터 라인(135)의 단부에 연결된 데이터 단자(150)를 포함한다.
상기 데이터 배선 및 게이트 절연막(120) 상에는 무기물, 예컨대 실리콘 질화물을 약 2000Å의 두께로 증착하여 보호막(155)을 형성한다.
여기서, 상기 게이트 단자(115) 상에 형성된 상기 보호막(155), 게이트 절연막(120) 및 제2 금속막(104)은 상기 게이트 단자(115)의 제1 금속막(102)을 노출 시키기 위해 제거되어 있다. 또한, 상기 데이터 단자(150) 상에 형성된 상기 보호막(155)은 상기 데이터 단자(150)를 노출시키기 위해 제거되어 있다.
상기 노출된 제1 금속막(102)의 일부분 상에는 ITO로 이루어진 게이트 패드 전극(172)이 형성된다. 여기서, 상기 게이트 패드 전극(172)은 1000Å의 두께를 갖는다.
이후, 상기 보호막(155) 및 상기 노출된 제1 금속막(102)의 나머지 일부분 상에는 감광성 아크릴계 수지로 이루어지고, 약 1 ~ 2㎛의 두께를 갖는 유기 절연막(180)이 형성된다. 구체적으로, 상기 유기 절연막(180)은 패드 영역(P)에 형성되어 있는 상기 보호막(155), 게이트 절연막(120) 및 제2 금속막(104)의 측벽을 감싸면서 상기 제1 금속막(102)의 나머지 일부분에 접속된다. 이때, 상기 유기 절연막(180)의 단부는 상기 게이트 패드 전극(172)의 단부와 소정의 간격으로 이격되어 있다.
이와 같이, 상대적으로 두께가 두꺼운 유기 절연막(180)이 상기 언터컷 영역(C)을 완전하게 커버함으로써, 종래에 게이트 패드 전극(172)이 상기 언터컷 영역(C)을 커버하였을 때에 비하여, 반사전극(190)과 상기 제2 금속막(104)이 화학 반응을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
상기 유기 절연막(180) 상에는 드레인 전극(145) 위로 보호막(155) 및 유기 절연막(180)을 거쳐 형성된 콘택홀(185)을 통해 드레인 전극(145)과 접속되는 반사 전극(190)이 형성된다.
도 13a 내지 도 13e는 도 11에 도시한 반사형 액정표시장치의 제조방법을 설 명하기 위한 단면도들이다. 도 14는 도 11에 도시된 H 부분을 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 13a를 참조하면, 절연 기판(100) 상에 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta) 또는 티타늄(Ti) 등의 제1 금속막(102)과 알루미늄(Al) 또는 알루미늄-네오디뮴(AlNd)과 같은 알루미늄 합금으로 이루어진 제2 금속막(104)을 순차적으로 적층한 후, 사진식각 공정으로 상기 제2 금속막(104) 및 제1 금속막(102)을 패터닝하여 게이트 배선을 형성한다. 상기 게이트 배선은 제1 방향으로 신장되는 게이트 라인(105), 상기 게이트 라인(105)으로부터 분기된 박막 트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 게이트 라인(105)의 단부에 연결된 게이트 단자(115)를 포함한다.
도 13b를 참조하면, 결과물 상에 실리콘 질화물을 플라즈마 화학기상증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD) 방법에 의해 게이트 절연막(120)을 형성한다.
이어서, 상기 게이트 절연막(120) 상에 크롬(Cr)과 같은 금속막을 증착한 후, 사진 식각 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 데이터 배선을 형성한다. 상기 데이터 배선은 상기 게이트 라인(105)에 직교하는 데이터 라인(135), 상기 데이터 라인(135)으로부터 분기된 소오스 전극 및 드레인 전극, 그리고 상기 데이터 라인(135)의 단부에 연결된 데이터 단자(150)를 포함한다.
도 13c를 참조하면, 상기 박막 트랜지스터(195)가 형성된 기판(100)의 전면에 실리콘 질화물을 증착하여 보호막(155)을 형성한다. 상기 보호막(155)은 박막 트랜지스터 및 패드의 신뢰성을 확보하고 COG 본딩시 집적회로 부위의 접착력을 향 상시키는 역할을 한다.
이어서, 사진 식각 공정으로 상기 보호막(155), 게이트 절연막(120) 및 상기 제2 금속막을 식각하여 게이트 단자(115)의 제1 금속막을 노출시킨다. 또한, 상기 데이터 단자(150)를 노출시킨다. 상기 식각 공정에서 상기 게이트 단자(115)의 제2 금속막(104)을 습식 식각 공정으로 전면 식각하므로, 상기 제2 금속막(104)에 언더컷 영역(C)이 발생하게 된다.
도 13d를 참조하면, 상기 노출된 제1 금속막(102) 상에 부분적으로 투명 도전막을 증착한 후, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 상기 투명 도전막을 패터닝하여 게이트 패드 전극(172)을 형성한다. 상기 게이트 패드 전극(172)은 상기 노출된 제1 금속막(102) 중 상기 언더컷 영역(C)과 인접하고 있는 일부분을 노출시키면서 형성된다. 또한, 상기 데이터 단자(150) 상에는 투명 도전막을 패터닝하여 데이터 패드 전극(175)을 형성한다.
도 13e 및 도 14를 참조하면, 상기 보호막(155) 및 상기 게이트 패드 전극(175)이 형성되지 않는 제1 금속막(102) 상에 유기 절연물을 도포하여 1 ~ 2㎛의 두께를 갖는 유기 절연막(180)을 형성한다. 상기 유기 절연막(180)은 그 하부의 데이터 배선과의 사이에 기생 커패시턴스의 생성을 억제하므로, 화소 전극(즉, 반사 전극)을 게이트 라인(105) 및 데이터 라인(135)과 중첩되도록 형성하여 높은 개구율의 박막 트랜지스터-액정표시장치를 구현하도록 한다.
이때, 상기 유기 절연막(180)은 언더컷 영역(C)이 형성되어 있는 상기 보호막(155), 게이트 절연막(120) 및 제2 금속막(104)의 측벽을 감싸면서, 상기 제1 금 속막(102) 중 상기 게이트 패드 전극(172)이 형성되지 않은 부분에까지 연장하여 형성된다. 상술한 바와 같이, 상대적으로 두께가 두꺼운 유기 절연막(180)이 상기 보호막(155), 게이트 절연막(120) 및 제2 금속막(104)의 측벽을 완전히 커버함으로써 언터컷 영역(C)을 제거한다. 따라서, 이후에 수행되는 반사전극이 상기 유기 절연막(180)을 통과하여 상기 제2 금속막(104)과 화학 반응하는 현상을 방지할 수 있다.
다시, 도 12를 참조하면, 결과물의 전면에 높은 반사율을 갖는 반사막을 증착하고, 이를 사진식각 공정으로 패터닝하여 화소 전극 및 반사판으로 제공되는 반사 전극(190)을 형성한다.
한편, 상기 유기 절연막(180)을 형성하는 공정은 도면에 도시된 바와 같이, 상기 제1 금속막(102) 상에 게이트 패드 전극(172)을 형성한 후에 수행된다. 그러나, 상기 제1 금속막(102) 상에 상기 게이트 패드 전극(172)을 형성하기 전에 수행될 수 있다. 즉, 상기 보호막(155) 및 제1 금속막(102)의 일부분 상에 상기 유기 절연막(180)을 형성하고, 그 다음에 상기 제1 금속막(102)의 일부분을 제외만 나머지 부분에 상기 게이트 패드 전극(172)을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 보호막을 형성하기 전에 포토레지스트 마스크를 이용하여 배선층 단자의 제2 금속막을 식각하여 그 하부의 제1 금속막을 노출시킨다. 이때, 상기 배선층 단자의 제2 금속막이 언더컷되더라도 상기 포토레지스트 마스크를 제거하고 그 위에 보호막을 형성하면, 상기 보호막이 배선층 단자 의 제2 금속막의 측면을 완전히 감싸고 있기 때문에 언더컷된 부분이 제거된다. 따라서, 이 상태에서 패드 전극용 투명 도전막을 증착하면 상기 패드 전극과 배선층 단자 사이에 보이드가 발생하지 않는다.
또한, 배선층 단자의 제2 금속막의 측벽 프로파일이 포지티브 테이퍼 각을 갖기 때문에, 패드 콘택홀의 측벽도 테이퍼 각을 갖게 되어 상기 패드 콘택홀의 측벽을 따라 증착되는 투명 도전막의 단차 도포성이 향상된다.
또한, 상기 배선층 단자의 제2 금속막 및 보호막을 식각하는 공정에서 상기 제2 금속막이 언더컷되더라도, 패드 전극을 형성한 다음에 수행되는 유기 절연막 형성 단계에서 상기 유기 절연막을 상기 제2 금속막의 언더컷 영역을 충분히 감싸도록 형성한다. 따라서, 상기 패드 전극과 배선층 단자 사이에 보이드가 발생하지 않는다.
따라서, 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극이 보이드가 발생하지 않는 구조로 형성되고 알루미늄 계열의 제2 금속막이 보호막 또는 유기 절연막에 의해 완전히 감싸져서 투명 도전막과 알루미늄막이 직접 접촉되지 않으므로, 케미컬 또는 습기 등의 침투에 의해 패드 전극과 배선층 단자와의 사이에서 전지 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있으며, 패드 전극의 리프팅 및 패드부의 금속 부식을 방지할 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 (19)

  1. 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판;
    상기 패드 영역에 위치한 배선층 단자를 포함하여 상기 기판 상에 형성되고, 제1 금속막과 그 위에 적층된 제2 금속막으로 이루어진 배선층;
    상기 기판 및 배선층 상에 상기 배선층 단자의 제2 금속막의 측벽을 완전히 감싸도록 형성되고, 상기 배선층 단자의 제1 금속막을 노출하는 패드 콘택홀을 갖는 보호막;
    상기 패드 콘택홀의 측벽 및 바닥면 그리고 상기 보호막의 일부분 위에 연속적으로 형성되어 상기 배선층 단자의 제1 금속막과 접속되며 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극;
    상기 기판 상의 표시 영역에 형성된 유기 절연막; 및
    상기 유기 절연막 상에 형성된 반사 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배선층의 제2 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 표시 영역 및 상기 표시 영역의 외곽에 위치한 패드 영역을 포함하는 기판 상에 상기 패드 영역에 위치한 배선층 단자를 포함하고 제1 금속막과 그 위에 적층 된 제2 금속막으로 이루어진 배선층을 형성하는 단계;
    상기 배선층 단자의 제2 금속막을 식각하여 그 하부의 제1 금속막을 노출하는 단계;
    상기 결과물 상에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막을 식각하여 상기 배선층 단자의 제1 금속막을 노출하는 패드 콘택홀을 형성하는 단계;
    상기 패드 콘택홀의 측벽 및 바닥면 그리고 상기 보호막의 일부분 위에 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극을 연속적으로 형성하는 단계;
    상기 기판 상의 표시 영역에 유기 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 유기 절연막 상에 반사 전극을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배선층의 제2 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 배선층 단자의 제2 금속막을 식각하여 그 하부의 제1 금속막을 노출하는 단계는 포토레지스트 마스크를 이용한 습식 식각 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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  11. 표시 영역, 표시 영역의 외곽에 위치하는 패드 영역을 포함하는 기판;
    제1 방향으로 상기 표시 영역에서 상기 패드 영역까지 연장되어, 상기 패드 영역에 제1 단자부를 형성하는 제1 금속막 및 상기 제1 단자부를 노출시키면서 상기 제1 금속막 상에 적층된 제2 금속막으로 이루어진 제1 배선;
    상기 제1 배선이 형성된 기판상에 상기 제1 단자부를 노출시키면서 형성된 제1 절연막;
    상기 제1 절연막 상에 형성되고, 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 상기 표시 영역에서 상기 패드 영역까지 연장되어, 상기 패드 영역에 제2 단자부를 형성하는 제2 배선;
    상기 제2 배선이 형성된 기판 상에 형성되어 상기 제1 절연막의 측벽과 상기 제2 금속막의 측벽을 감싸고, 상기 표시 영역으로부터 상기 패드 영역까지 연장되면서 상기 제1 단자부의 상기 제1 금속막을 노출시키는 제2 절연막;
    상기 제1 단자부 상에 형성되어 노출된 상기 제1 금속막과 접촉하고, 상기 표시 영역에 인접한 상기 제1 금속막의 일부분을 노출시키며, 투명 도전막으로 이루어진 패드 전극; 및
    상기 제2 절연막 상에 형성된 반사 전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제2 절연막은 1 ~ 2㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 패드 전극은 상기 제1 금속막 상에서 상기 제2 절연막과 소정의 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제2 금속막은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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