KR101316726B1 - 감광성 수지 조성물 및 이를 사용한 표시판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알칼리 가용성 수지, 광 감응제, 가교제 및 아민 함유 고리형 화합물을 함유하는 감광성 수지 조성물 및 이를 사용한 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.

감광성 수지, 아민, 용해성, 밀착성, 박리

Description

감광성 수지 조성물 및 이를 사용한 표시판의 제조 방법{PHOTORESIST COMPOSITION AND METHOD FOR MANUFACTURING A PANEL USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,

도 2 및 도 3은 각각 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 4, 도 17 및 도 20은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 차례로 도시한 배치도이고,

도 5 및 도 6은 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V 선 및 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 7 내지 도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 따라 차례로 도시한 단면도이고,

도 18 및 도 19는 도 17의 박막 트랜지스터 표시판을 XVIII-XIIII 선 및 XIX-XIX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,

도 21 및 도 22는 도 20의 박막 트랜지스터 표시판을 XXI-XXI 선 및 XXII-XXII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

*도면 부호의 설명

52,54: 포토레지스트 패턴 83: 연결 다리

110: 절연 기판 120: 게이트 층

121: 게이트선 124: 게이트 전극

131: 유지 전극선 133a, 133b: 유지 전극

140: 게이트 절연막 150: 진성 비정질 규소층

154: 반도체층 160: 불순물 비정질 규소층

171: 데이터선 173: 소스 전극

175: 드레인 전극 180: 보호막

191: 화소 전극 81, 82: 접촉 보조 부재

본 발명은 감광성 수지 조성물 및 이를 사용한 표시판의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD) 또는 유기 발광 표시 장치(organic light emitting diode display, OLED display)와 같은 표시 장치는 복수의 도전층, 반도체 층 및 이들을 절연하기 위한 절연막 등의 복수의 박막을 포함한다.

이들 박막은 사진 식각(photolithography)으로 패터닝 될 수 있다.

사진 식각은 박막 위에 감광성 수지로 만들어진 감광막을 형성하고 이를 노광 및 현상하여 소정 모양의 감광 패턴을 형성한 후, 이를 마스크로 하여 박막을 식각하는 방법이다.

이 때 사용하는 감광성 수지는 노광된 영역이 현상되는지 여부에 따라 양성형(positive) 감광성 수지와 음성형(negative) 감광성 수지로 분류할 수 있다. 양성형 감광성 수지는 현상시 노광된 부분이 제거되는 반면, 음성형 감광성 수지는 노광되지 않은 부분이 제거된다.

이 중 음성형 감광성 수지는 유기 용제에 쉽게 박리(strip)되지 않기 때문에 잔류물에 의해 하부막을 오염시킬 수 있다. 또한 양성형 감광성 수지에 비하여 하부막과의 밀착성(adhesion)이 약하여 언더컷(undercut)이 커질 수 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서 음성형 감광성 수지의 용해성을 높이고 하부막과의 밀착성을 개선하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지, 광 감응제(sensitizer), 가교제(cross-linker) 및 아민 함유 고리형 화합물(amine-containing cyclic compound)을 포함한다.

또한, 상기 아민 함유 고리형 화합물은 적어도 하나의 히드록시 기(OH)를 가질 수 있다.

또한, 상기 아민 함유 고리형 화합물은 화학식 (I):

으로 표현되고, 여기서 R₁ 및 R₃은 서로 같거나 다른 지방족 또는 방향족 고리 화합물이고, R₂는 탄소 1 내지 5개를 가지는 알킬기이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 아민기(NH₂)이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 상기 아민기를 제외한 나머지는 각각 히드록시기(OH), 수소(H), 메틸기(CH₃) 및 에틸기(CH₂CH₃)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 아민 함유 고리형 화합물은 디페닐아민 화합물일 수 있다.

또한, 상기 감광성 수지 조성물은 용제를 제외한 총 함량에 대하여 0.1 내지 98.8중량%의 알칼리 가용성 수지, 0.1 내지 5중량%의 광 감응제, 1 내지 30중량%의 가교제, 0.1 내지 98중량%의 아민 함유 고리형 화합물을 포함할 수 있다.

또한, 상기 감광성 수지 조성물은 노광에 의해 공중합(copolymerization) 될수 있다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시판의 제조 방법은 기판 위에 도전성 또는 비도전성 층(layer)을 형성하는 단계, 상기 층 위에 알칼리 가용성 수지, 광 감응제, 가교제 및 아민 함유 고리형 화합물을 포함하는 감광막을 형성하는 단계, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 층을 식각하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 아민 함유 고리형 화합물은 화학식 (I):

으로 표현되고, 여기서 R₁ 및 R₃은 서로 같거나 다른 지방족 또는 방향족 고리 화합물이고, R₂는 탄소 1 내지 5개를 가지는 알킬기이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 아민기(NH₂)이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 상기 아민기를 제외한 나머지는 각각 히드록시기(OH), 수소(H), 메틸기(CH₃) 및 에틸기(CH₂CH₃)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 감광막을 형성하는 단계는 상기 도전성 또는 비도전성 층 위에 0.1 내지 98.8중량%의 알칼리 가용성 수지, 0.1 내지 5중량%의 광 감응제, 1 내지 30중량%의 가교제 및 0.1 내지 98중량%의 아민 함유 고리형 화합물을 포함하는 감광막을 도포하는 단계, 그리고 상기 감광막을 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 감광막을 형성하는 단계는 상기 알칼리 가용성 수지, 상기 광 감 응제, 상기 가교제 및 상기 아민 함유 고리형 화합물을 용제에 용해한 용액 형태로 도포할 수 있다.

또한, 상기 감광 패턴을 형성하는 단계에서 상기 감광막 중 노광된 부분은 남기고 노광되지 않은 부분은 제거할 수 있다.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 표시판의 제조 방법은 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 위에 게이트 절연막, 반도체 층 및 데이터 층을 차례로 형성하는 단계, 상기 데이터 층 위에 알칼리 가용성 수지, 광 감응제, 가교제 및 아민 함유 고리형 화합물을 포함하는 감광막을 형성하는 단계, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 제1 감광 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 데이터 층을 1차 식각하는 단계, 상기 1차 식각된 데이터 층을 마스크로 하여 상기 반도체 층을 식각하는 단계, 상기 제1 감광 패턴을 소정 두께만큼 제거하여 제2 감광 패턴을 형성하는 단계 및 상기 제2 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 1차 식각된 데이터 층을 2차 식각하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 아민 함유 고리형 화합물은 화학식 (I):

으로 표현되고, 여기서 R₁ 및 R₃은 서로 같거나 다른 지방족 또는 방향족 고 리 화합물이고, R₂는 탄소 1 내지 5개를 가지는 알킬기이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 아민기(NH₂)이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 상기 아민기를 제외한 나머지는 각각 히드록시기(OH), 수소(H), 메틸기(CH₃) 및 에틸기(CH₂CH₃)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

또한, 상기 감광막을 형성하는 단계는 상기 알칼리 가용성 수지, 상기 광 감응제, 상기 가교제 및 상기 아민 함유 고리형 화합물을 용제에 용해한 용액 형태로 도포할 수 있다.

또한, 상기 제1 감광 패턴을 형성하는 단계는 제1 부분과 상기 제1 부분보다 두께가 얇은 제2 부분을 가지도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 제2 감광 패턴을 형성하는 단계에서 상기 제1 감광 패턴의 제2 부분을 제거할 수 있다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물은 알칼리 가용성 수지(alkali soluble resin), 광 감응제(sensitizer), 가교제(cross-linker) 및 아민 함유 고리형 화합물(amine-containing cyclic compound)을 포함한다.

알칼리 가용성 수지는 아크릴계 수지(acrylic resin) 또는 노볼락 수지(novolac resin)일 수 있다.

아크릴계 수지는 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,4-부탄디올디아크릴레 이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 펜타에리스리톨테트라(메타)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨디아크릴레이트, 디펜타에리스리톨폴리아크릴레이트, 소르비톨트리아크릴레이트, 비스페놀A 디아크릴레이트 유도체, 트리메틸프로판 트리아크릴레이트, 메타크릴레이트펜타에리스리톨테트라아크릴레이트, 디펜타에리스리톨펜타메타크릴레이트, 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 및 디펜타에리스리톨헥사메타크릴레이트에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 포함될 수 있다.

노볼락 수지는 일반적으로 산촉매(acid catalyst)의 존재 하에 페놀 단량체(phenol monomer)와 알데히드(aldehyde) 화합물을 반응시켜 합성한 중합체이다.

페놀 단량체는 메타-크레졸(m-cresol)과 파라-크레졸(p-cresol)을 특정 비율로 합성하여 이용할 수 있으며, 알데히드 화합물로는 포름알데히드, p-포름알데히드, 벤즈알데히드, 니트로벤즈알데히드, 아세트알데히드 등에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 페놀 단량체 및 알데히드 화합물의 반응시 첨가되는 산촉매(acidic catalyst)는, 예컨대 염산, 질산, 황산, 개미산 또는 옥살산 등에서 선택될 수 있다.

알칼리 가용성 수지는 용제를 제외한 감광성 수지 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 98.8중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

광 감응제는 노광시 광화학적 반응(photo-chemical reaction)을 일으켜 산 또는 라디칼을 발생하는 화합물로, 예컨대 벤조페놀계 화합물, 트리아진계 화합물, 술포늄 화합물 및 그들의 유도체가 포함될 수 있다.

광 감응제는 용제를 제외한 감광성 수지 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 5중량%로 함유되는 것이 바람직하다. 0.1중량% 미만으로 함유되는 경우 노광시 감응 속도가 저하되고 5중량%를 초과하여 함유되는 경우 감응 속도가 급격하게 증가하여 양호한 프로파일로 형성되지 않는다.

가교제는 노광에 의해 가교 결합을 형성하는 화합물로, 예컨대 에폭시계 수지, 디페닐 에테르계 수지, 스티렌 수지 및 멜라민계 수지 등에서 선택될 수 있다.

가교제는 용제를 제외한 감광성 수지 조성물의 총 함량에 대하여 1 내지 30중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물은 적어도 하나의 아민기를 가지는 고리형 화합물을 포함한다.

고리형 화합물은 화학식 (I)으로 표현될 수 있다:

여기서 R₁ 및 R₃은 시클로헥산(cyclohexane)과 같은 지방족 고리 화합물 또는 벤젠(benzene)과 같은 방향족 고리 화합물일 수 있다.

R₂는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 및 펜틸기 중에서 선택된 어느 하나일 수 있으며, 양쪽의 고리 화합물을 연결하여 화합물에 플렉서블(flexible) 특성 을 부여할 수 있다.

R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 아민기(NH₂)일 수 있다. 아민기는 유기 용제와의 결합성이 우수하여 감광성 수지 조성물이 박리제(stripper)와 같은 유기 용제에 쉽게 용해될 수 있도록 한다.

R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 히드록시기(OH)일 수 있다. 히드록시기 또한 유기 용제와의 결합성이 우수하여 감광성 수지 조성물이 유기 용제에 쉽게 용해될 수 있도록 하는 한편, 하부막과의 밀착성(adhesion)을 높이기도 한다.

R₄ 내지 R₁₁ 중 아민기와 히드록시기를 제외한 나머지는 수소(H), 메틸기(CH₃) 및 에틸기(CH₂CH₃)에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기와 같이, 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물은 화학식 (I)으로 표현되는 고리형 화합물을 포함함으로써 용해성을 높이는 동시에 하부막과의 밀착성을 개선할 수 있다. 이에 따라 상기 감광성 수지 조성물로 만들어진 감광막은 박리제에 의해 쉽게 제거할 수 있어서 감광막 잔류물에 의해 하부막이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한 감광막을 마스크로 하여 하부막을 식각할 때, 감광막과 하부막 사이의 밀착성이 개선되어 하부막이 언더컷(undercut)되는 정도를 현저히 줄일 수 있다.

상술한 고리형 화합물은 용제를 제외한 감광성 수지 조성물의 총 함량에 대하여 0.1중량% 내지 98중량%로 함유되는 것이 바람직하다.

본 발명의 한 실시예에 따른 감광성 수지 조성물은 가소제(plasticizers), 안정제(stabilizers) 또는 계면활성제(surfactant)와 같은 다른 첨가제를 더 포함할 수도 있다.

상술한 알칼리 가용성 수지, 광 감응제, 가교제, 아민 함유 고리형 화합물 및 각종 첨가제는 유기 용매에 용해된 용액 형태로 사용된다. 이 때 사용하는 유기 용매는 예컨대 에틸아세테이트(ethyl acetate), 부틸아세테이트(butyl acetate), 디에틸렌글리콜디메틸에테르(diethylene glycol dimethyl ether), 디에틸렌글리콜디메틸에틸에테르(diethylene glycol dimethyl ethyl ether), 메틸메톡시프로피온산(methyl methoxy propionate), 에틸에톡시프로피온산(ethyl ethoxy propionate), 에틸락트산(ethyl lactate), 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트(propylene glycol methyl ether acetate), 프로필렌글리콜메틸에테르(propylene glycol methyl ether), 프로필렌글리콜프로필에테르(propylene glycol propyl ether), 메틸셀로솔브아세테이트(methyl cellosolve acetate), 에틸셀로솔브아세테이트(ethyl cellosolve acetate), 디에틸렌글리콜메틸아세테이트(diethylene glycol methyl acetate), 디에틸렌글리콜에틸아세테이트(diethylene glycol ethyl acetate), 아세톤(acetone), 메틸이소부틸케톤(methyl isobutyl ketone), 시클로헥사논(cyclohexanone), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide), N,N-디메틸아세트아미드(N,N-dimethyl acetamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrolidone), γ-부티로락톤(γ-butyrolactone), 디에틸에테르(diethyl ether), 에틸렌글리콜디메틸에테르(ethylene glycol dimethyl ether), 디글라임(diglyme), 테트라히드로퓨란(tetrahydrofurane), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 이 소프로판올(isopropanol), 메틸셀로솔브(methyl cellosolve), 에틸셀로솔브(ethyl cellosolve), 디에틸렌글리콜메틸에테르(diethylene glycol methyl ether), 디에틸렌글리콜에틸에테르(diethylene glycol ethyl ether), 디프로필렌글리콜메틸에테르(dipropylene glycol methyl ether), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 헥산(hexane), 헵탄(heptane) 및 옥탄(octane) 등에서 선택될 수 있다.

하기 실험예에서는 본 발명의 한 실시예에 따라 감광성 수지 조성물을 제조한 후 유기 용제에 박리되는지 여부 및 식각 후 언더컷 정도를 시험하였다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실험예에 한정되지 않는다.

[실험예]

[실험예 1]

폴리아크릴산 15중량%, 2-(2`-푸릴에틸리딘)-4,6-비스(트리클로로메틸)-트리아진 1중량%, 헥사메톡시메틸멜라민 5중량%, 폴리(3-아미노페닐-2`-페놀) 4중량% 및 프로필렌 글리콜모노메틸에테르아세테이트 75중량%을 함유한 감광성 수지 용액을 제조하였다.

그 다음, 370mm x 470mm 크기의 유리 기판 3장을 준비한 후 그 위에 각각 몰리브덴(Mo)을 적층하였다. 이어서 기판 위에 상기 감광성 수지 용액을 스핀 코팅으로 도포하고 110℃에서 선경화(prebaking)하여 감광막을 형성하였다. 이어서 감광막을 노광한 후 TMAH 2.38% 수용액으로 60초간 현상하고 다시 130℃에서 베이킹하여 감광 패턴을 형성하였다. 그 다음 상기 3장의 기판을 40℃에서 강산 수용액 으로 각각 2분, 3분, 4분씩 식각한 후, 모노에탄올아민 20중량%와 n-메틸피롤리돈 80중량%를 포함하는 박리제를 사용하여 감광 패턴을 박리하였다.

[실험예 2]

폴리아크릴산 5중량%, 2-(2`-푸릴에틸리딘)-4,6-비스(트리클로로메틸)-트리아진 1중량%, 헥사메톡시메틸멜라민 5중량%, 폴리(3-아미노페닐-2`-페놀) 14중량% 및 프로필렌 글리콜모노메틸에테르아세테이트 75중량%을 함유한 감광성 수지 용액을 제조하였다.

그 다음 370mm x 470mm 크기의 유리 기판 3장을 준비한 후, 그 위에 각각 몰리브덴을 적층하였다. 이어서, 기판 위에 감광성 수지 용액을 스핀 코팅으로 도포하고 110℃에서 선경화(prebaking)하여 감광막을 형성하였다. 이어서 감광막을 노광한 후 다시 120℃에서 후경화(postbaking)하였다. 이어서 감광막을 TMAH 2.38% 수용액으로 60초간 현상하고 다시 130℃에서 베이킹하여 감광 패턴을 형성하였다. 그 다음 3장의 기판을 40℃에서 강산 수용액으로 각각 2분, 3분, 4분씩 식각한 후, 모노에탄올아민 20중량%와 n-메틸피롤리돈 80중량%를 포함하는 박리제를 사용하여 감광 패턴을 박리하였다.

[비교예]

폴리아크릴산 19중량%, 2-(2`-푸릴에틸리딘)-4,6-비스(트리클로로메틸)-트리아진 1중량%, 헥사메톡시메틸멜라민 5중량% 및 프로필렌 글리콜모노메틸에테르아세테이트 75중량%을 함유한 감광성 수지 용액을 제조하였다.

그 다음 370mm x 470mm 크기의 유리 기판 3장을 준비한 후, 그 위에 각각 몰 리브덴을 적층하였다. 이어서, 기판 위에 상기 감광성 수지 용액을 스핀 코팅으로 도포하고 110℃에서 선경화(prebaking)하여 감광막을 형성하였다. 이어서 감광막을 노광한 후 다시 120℃에서 후경화(postbaking)하였다. 이어서 감광막을 TMAH 2.38% 수용액(현상액)에서 60초간 현상한 후 다시 130℃에서 베이킹하여 감광 패턴을 형성하였다. 그 다음 3장의 기판을 40℃에서 강산 수용액으로 각각 2분, 3분, 4분씩 식각한 후, 모노에탄올아민 20중량%와 n-메틸피롤리돈 80중량%를 포함하는 박리제를 사용하여 감광 패턴을 박리하였다.

[평가]

실험예 1 및 2와 비교예에 따른 기판을 사용하여 감광 패턴의 박리 여부 및 몰리브덴 층의 언더컷 정도를 표 1 및 표 2에 나타내었다.

표 1은 실험예 1 및 2와 비교예에 따른 기판에 대하여 박리제에 의한 박리 여부를 보여주는 결과이다:

여기서 '○'는 감광 패턴이 완전히 박리된 것을 표시하고, '×'는 감광 패턴이 전혀 박리되지 않거나 잔류물이 다량 남아있는 것을 표시한다.

표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 감광성 수지 조성물을 사용한 실험예 1 및 2가 비교예보다 우수한 박리 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.

표 2는 실험예 1 및 2와 비교예에 따른 기판에 대하여 식각 후 몰리브덴 층에 언더컷이 발생한 정도를 보여주는 결과이다:

표 2에서 상기 수치는 감광 패턴의 끝 부분과 식각된 몰리브덴 층의 끝 부분 사이의 간격(언더컷)을 측정한 값이며, 실험예 1 및 2는 비교예에 비하여 언더컷 정도가 현저히 줄어들었음을 알 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 표시판에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 표시판의 배치도이고, 도 2 및 도 3은 각각 도 1의 표시판을 II-II 선 및 III-III 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

투명한 유리 또는 플라스틱 따위로 만들어진 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트선(gate line)(121) 및 복수의 유지 전극선(storage electrode line)(131)이 형성되어 있다.

게이트선(121)은 게이트 신호를 전달하며 주로 가로 방향으로 뻗어 있다. 각 게이트선(121)은 아래로 돌출한 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(129)을 포함한다.

유지 전극선(131)은 소정의 전압을 인가 받으며, 게이트선(121)과 거의 나란하게 뻗은 줄기선과 이로부터 갈라진 복수 쌍의 유지 전극(133a, 133b)을 포함한다. 유지 전극선(131)의 모양 및 배치는 여러 가지로 변형될 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131)은 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 금속, 은(Ag)이나 은 합금 등 은 계열 금속, 구리(Cu)나 구리 합금 등 구리 계열 금속, 몰리브덴(Mo)이나 몰리브덴 합금 등 몰리브덴 계열 금속, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 및 티타늄(Ti) 따위로 만들어질 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131)의 측면은 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 그 경사각은 약 30° 내지 약 80° 일 수 있다.

게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에는 질화규소(SiNx) 또는 산화규소(SiOx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.

게이트 절연막(140) 위에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 만들어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며, 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나온 복수의 돌출부(projection)(154)를 포함한다. 선형 반도체(151)는 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 부근에서 너비가 넓어져 이들을 폭넓게 덮고 있다.

반도체(151) 위에는 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165)는 인(P) 따위의 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어지거나 실리사이드(silicide)로 만들어질 수 있다. 선형 저항성 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 저항성 접촉 부재(165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 배치되어 있다.

반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 기판(110) 면에 대하여 경사져 있으며 경사각은 30° 내지 80° 정도이다.

저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.

데이터선(171)은 데이터 신호를 전달하며 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차한다. 각 데이터선(171)은 또한 유지 전극선(131)과 교차하며 인접한 유지 전극(133a, 133b) 집합 사이에 형성된다. 각 데이터선(171)은 게이트 전극(124)을 향하여 뻗은 복수의 소스 전극(source electrode)(173)과 다른 층 또는 외부 구동 회로와의 접속을 위하여 면적이 넓은 끝 부분(179)을 포함한다.

드레인 전극(175)은 데이터선(171)과 분리되어 있고 게이트 전극(124)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주 본다. 각 드레인 전극(175)은 면적이 넓은 한 쪽 끝 부분과 막대형인 다른 쪽 끝 부분을 가지고 있다. 넓은 끝 부분은 유지 전극선(131)과 중첩하며, 막대형 끝 부분은 구부러진 소스 전극(173)으로 일부 둘러싸여 있다.

하나의 게이트 전극(124), 하나의 소스 전극(173) 및 하나의 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 하나의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 돌출부(154)에 형성된다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 게이트선(121) 및 유지 전극선(131)과 동일한 금속으로 만들어질 수 있다.

데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 그 측면이 기판(110) 면에 대하여 30°내지 80° 정도의 경사각으로 기울어질 수 있다.

저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 아래의 반도체(151)와 그 위의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 준다.

반도체(151)는 박막 트랜지스터가 위치하는 돌출부(154)를 제외하면 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 하부의 저항성 접촉층(161, 165)과 실질적으로 동일한 평면 형태를 가지고 있다. 즉, 선형 반도체층(151)은 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)과 그 하부의 저항성 접촉층(161, 163, 165)의 아래에 모두 형성되어 있으며, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에는 노출되어 있다. 그러나, 실제는 공정상 문제로 인하여, 반도체(151) 및 저항성 접촉층(161, 163, 165)이 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)보다 큰 면적으로 형성되어 반도체(151)의 양 끝 부분이 돌출된 형태를 가진다.

데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 노출된 반도체(154) 부분 위에는 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.

보호막(180)은 질화규소나 산화규소 따위의 무기 절연물, 유기 절연물, 저유전율 절연물 따위로 만들어진다.

보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 드레인 전극(175)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 형성되어 있으며, 보호막(180)과 게이트 절연막(140)에는 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181), 유지 전극(133a, 133b)의 고정단 부근 또는 자유단의 유지 전극선(131) 일부를 드러내는 복수의 접촉 구멍(183a, 183b)이 형성되어 있다.

보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(191), 복수의 연결 다리(overpass)(83) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있다. 이들은 ITO 또는 IZO 등의 투명한 도전 물질이나 알루미늄, 은 또는 그 합금 등의 반사성 금속으로 만들어질 수 있다.

화소 전극(191)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 있으며, 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(191)은 공통 전압(common voltage)을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(common electrode)(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정층(도시하지 않음)의 액정 분자의 방향을 결정한다. 화소 전극(191)과 공통 전극은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프(turn-off)된 후에도 인가된 전압을 유지한다.

화소 전극(191)은 유지 전극(133a, 133b)을 비롯한 유지 전극선(131)과 중첩한다. 화소 전극(191) 및 이와 전기적으로 연결된 드레인 전극(171)이 유지 전극선(131)과 중첩하여 이루는 축전기를 유지 축전기(storage capacitor)라 하며, 유지 축전기는 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화한다.

접촉 보조 부재(81, 82)는 각각 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선(121)의 끝 부분(129) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)과 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 데이터선(171) 및 게이트선(121)의 끝 부분(179, 129)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호한다.

연결 다리(83)는 게이트선(121)을 가로지르며, 게이트선(121)을 사이에 두고 반대쪽에 위치하는 한 쌍의 접촉 구멍(183a, 183b)을 통하여 유지 전극선(131)의 노출된 부분과 유지 전극(133b) 자유단의 노출된 끝 부분에 연결되어 있다.

그러면, 도 1 내지 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 방법에 대하여 도 4 내지 도 22를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4, 도 17 및 도 20는 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법을 차례로 도시한 배치도이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 박막 트랜지스터 표시판을 V-V 선 및 VI-VI 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 7 내지 도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에 따라 차례로 도시한 단면도이고, 도 18 및 도 19는 도 17의 박막 트랜지스터 표시판을 XVIII-XIIII 선 및 XIX-XIX 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 21 및 도 22는 도 20의 박막 트랜지스터 표시판을 XXI-XXI 선 및 XXII-XXII 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.

먼저, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 몰리브덴으로 만들어진 금속층을 형성한 후, 습식 식각(wet etching)하여 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121)과 유지 전극(133a, 133b)을 포함하는 복수의 유지 전극선(131)을 형성한다.

이어서, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 게이트선(121) 및 유지 전극선(131) 위에 질화규소(SiNx) 따위로 만들어진 게이트 절연막(140), 불순물이 도핑되지 않은 진성 비정질 규소(a-Si)층(150) 및 불순물이 도핑된 비정질 규소(n+ a-Si)(160)층을 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD) 방법으로 형성한다. 진성 비정질 규소층(150)은 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 등으로 형성하며 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160)은 인(P) 등의 n형 불순물이 고농도로 도핑된 비정질 규소 또는 실리사이드로 형성한다.

연속적으로, 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160) 위에 몰리브덴로 만들어진 데이터 층(170)을 스퍼터링으로 형성한다.

그 다음, 데이터 층(170) 위에 스핀 코팅 방법으로 감광막(도시하지 않음)을 형성한다. 감광막은 0.1 내지 98.8중량%의 알칼리 가용성 수지, 0.1 내지 5중량%의 광 감응제, 1 내지 30중량%의 가교제, 0.1 내지 98중량%의 아민 함유 고리형 화합물, 각종 첨가제 및 용제를 함유하는 음성형 감광성 수지 조성물로 만들어진다.

이어서, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 감광막을 노광 및 현상하여 제1 감광 패턴(52)과 이보다 얇은 제2 감광 패턴(54)을 형성한다.

여기서, 설명의 편의상, 배선이 형성될 부분의 데이터 층(170), 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160) 및 진성 비정질 규소층(150)을 배선 부분(A)이라 하고, 게이트 전극(124) 위에 채널이 형성되는 부분을 채널 부분(B)이라 하고, 배선 부분(A) 및 채널 부분(B)을 제외한 영역을 나머지 부분(C)이라 한다.

감광 패턴(52, 54) 중에서 배선 부분(A)에 위치한 제1 감광 패턴(52)은 채널 부분(B)에 위치한 제2 감광 패턴(54)보다 두껍게 형성하며, 나머지 부분(C)의 감광막은 모두 제거한다. 이 때, 제1 감광 패턴(52)과 제2 감광 패턴(54)의 두께의 비(ratio)는 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 제2 감광 패턴(54)의 두께를 제1 감광 패턴(52)의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 위치에 따라 감광막의 두께를 다르게 형성하는 방법에는 여러 가지가 있을 수 있는데, 노광 마스크에 투광 영역(transparent area)과 차광 영역(light blocking area) 뿐 아니라 반투광 영역(semi-transparent area)을 두는 것이 그 예이다. 반투광 영역에는 슬릿(slit) 패턴, 격자 패턴(lattice pattern) 또는 투과율이 중간이거나 두께가 중간인 박막이 구비된다. 슬릿 패턴을 사용할 때에는, 슬릿의 폭이나 슬릿 사이의 간격이 사진 공정에 사용하는 노광기의 분해능(resolution)보다 작은 것이 바람직하다.

이어서, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 제1 감광 패턴(52)을 마스크로 하여 나머지 부분(C)에 노출되어 있는 데이터 층(170)을 습식 식각(wet etching)으로 제거하여 복수의 데이터 패턴(171, 174, 179)을 형성한다. 이 때, 데이터 패턴(171, 174, 179)은 언더컷 등으로 인하여 제1 감광 패턴(52)보다 안쪽으로 형성된다.

그 다음, 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 제1 감광 패턴(52)을 마스크로 하여 나머지 부분(C)에 남아있는 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160) 및 진성 비정질 규소층(150)을 건식 식각(dry etching)하여 돌출부(154)를 포함하는 반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 164)를 형성한다. 이 때, 반도체(151)는 데이터 패턴(171, 174, 179)의 양 끝으로 돌출되어 있는 형태로 형성된다.

이어서, 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 에치백(etch back) 공정을 이용하여 채널 부분(B)에 존재하는 제2 감광 패턴(54)을 제거한다. 이 때, 제1 감광 패턴(52)도 제2 감광 패턴(54)의 두께만큼 제거되기 때문에 얇아진다. 또한, 제1 감광 패턴(52)의 측면도 어느 정도 제거되기 때문에 하부에 형성되어 있는 데이터 패턴(171, 174, 179), 반도체(151) 및 저항성 접촉 부재(161, 164)의 양 끝을 노출시킨다.

그 다음, 도 17 내지 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 감광 패턴(52)을 마스크로 하여 데이터 패턴(174)을 식각하여 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)으로 분리하고, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 채널 영역에 불순물이 도핑된 비정질 규소 패턴(164)을 노출시킨다.

이 때, 식각은 건식 식각 또는 습식 식각으로 수행할 수 있다.

건식 식각으로 수행하는 경우, 데이터 패턴(171, 174, 179)의 양 끝과 리플로우된 제1 감광 패턴(52)의 끝이 일치하기 때문에 감광 패턴(52)의 안쪽으로 과식각(overetching)되는 길이가 짧다. 따라서, 하부에 노출되는 반도체층의 돌출부를 감소시킬 수 있다.

마찬가지로, 습식 식각으로 수행하는 경우, 제1 감광 패턴(52)과 데이터 패턴(171, 174, 179)의 밀착성이 우수하기 때문에 제1 감광 패턴(52)의 안쪽으로 데이터 패턴(171, 174, 179)이 과식각(overetching)되는 길이가 짧다. 따라서, 하부에 노출되는 반도체층의 돌출부를 감소시킬 수 있다.

이어서, 박리제를 사용하여 제1 감광 패턴(52)을 제거하고, 불순물이 도핑된 비정질 규소 패턴(164)의 노출 부분을 건식 식각하여 제거한다.

그 다음, 도 20 내지 도 22에 도시한 바와 같이, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)에 의해 가려지지 않는 반도체의 돌출부(154)를 덮도록 보호막(180)을 형성한다.

이어서, 보호막(180)을 사진 공정으로 식각하여 복수의 접촉 구멍(181, 182, 183a, 183b, 185)을 형성한다.

마지막으로, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 보호막(180) 위에 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전 물질을 스퍼터링으로 증착한 후 패터닝하여, 화소 전극(191), 접촉 보조 부재(81, 82) 및 연결 다리(83)를 형성한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

박리제에 의해 쉽게 제거되어 하부막의 오염을 줄일 수 있고 하부막과의 밀착성을 개선하여 하부막의 언더컷을 줄일 수 있다.

Claims (16)

1. 알칼리 가용성 수지,

   광 감응제(sensitizer),

   가교제(cross-linker), 그리고

   아민 함유 고리형 화합물(amine-containing cyclic compound)

   을 포함하고,

   상기 아민 함유 고리형 화합물은 화학식 (I):

   

   으로 표현되고,

   여기서 R₁ 및 R₃은 서로 같거나 다른 지방족 또는 방향족 고리 화합물이고, R₂는 탄소 1 내지 5개를 가지는 알킬기이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 아민기(NH₂)이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 상기 아민기를 제외한 나머지는 각각 히드록시기(OH), 수소(H), 메틸기(CH₃) 및 에틸기(CH₂CH₃)에서 선택된 어느 하나인 감광성 수지 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에서,

   상기 아민 함유 고리형 화합물은 디페닐아민 화합물인 감광성 수지 조성물.
5. 제1항에서,

   상기 감광성 수지 조성물은 용제를 제외한 총 함량에 대하여 0.1 내지 98.8중량%의 알칼리 가용성 수지, 0.1 내지 5중량%의 광 감응제, 1 내지 30중량%의 가교제, 0.1 내지 98중량%의 아민 함유 고리형 화합물을 포함하는

   감광성 수지 조성물.
6. 제1항에서,

   상기 감광성 수지 조성물은 노광에 의해 공중합(copolymerization)되는 감광성 수지 조성물.
7. 기판 위에 도전성 또는 비도전성 층(layer)을 형성하는 단계,

   상기 층 위에 알칼리 가용성 수지, 광 감응제, 가교제 및 아민 함유 고리형 화합물을 포함하는 감광막을 형성하는 단계,

   상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광 패턴을 형성하는 단계, 그리고

   상기 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 층을 식각하는 단계

   를 포함하고,

   상기 아민 함유 고리형 화합물은 화학식 (I):

   

   으로 표현되고,

   여기서 R₁ 및 R₃은 서로 같거나 다른 지방족 또는 방향족 고리 화합물이고, R₂는 탄소 1 내지 5개를 가지는 알킬기이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 아민기(NH₂)이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 상기 아민기를 제외한 나머지는 각각 히드록시기(OH), 수소(H), 메틸기(CH₃) 및 에틸기(CH₂CH₃)에서 선택된 어느 하나인 표시판의 제조 방법.
8. 삭제
9. 제7항에서,

   상기 감광막을 형성하는 단계는

   상기 도전성 또는 비도전성 층 위에 0.1 내지 98.8중량%의 알칼리 가용성 수지, 0.1 내지 5중량%의 광 감응제, 1 내지 30중량%의 가교제 및 0.1 내지 98중량%의 아민 함유 고리형 화합물을 포함하는 감광막을 도포하는 단계, 그리고

   상기 감광막을 열처리하는 단계

   를 포함하는 표시판의 제조 방법.
10. 제7항에서,

    상기 감광막을 형성하는 단계는 상기 알칼리 가용성 수지, 상기 광 감응제, 상기 가교제 및 상기 아민 함유 고리형 화합물을 용제에 용해한 용액 형태로 도포하는 표시판의 제조 방법.
11. 제7항에서,

    상기 감광 패턴을 형성하는 단계에서

    상기 감광막 중 노광된 부분은 남기고 노광되지 않은 부분은 제거하는

    표시판의 제조 방법.
12. 기판 위에 게이트선을 형성하는 단계,

    상기 게이트선 위에 게이트 절연막, 반도체 층 및 데이터 층을 차례로 형성하는 단계,

    상기 데이터 층 위에 알칼리 가용성 수지, 광 감응제, 가교제 및 아민 함유 고리형 화합물을 포함하는 감광막을 형성하는 단계,

    상기 감광막을 노광 및 현상하여 제1 감광 패턴을 형성하는 단계,

    상기 제1 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 데이터 층을 1차 식각하는 단계,

    상기 1차 식각된 데이터 층을 마스크로 하여 상기 반도체 층을 식각하는 단계,

    상기 제1 감광 패턴을 소정 두께만큼 제거하여 제2 감광 패턴을 형성하는 단계, 그리고

    상기 제2 감광 패턴을 마스크로 하여 상기 1차 식각된 데이터 층을 2차 식각하는 단계

    를 포함하고,

    상기 아민 함유 고리형 화합물은 화학식 (I):

    

    으로 표현되고,

    여기서 R₁ 및 R₃은 서로 같거나 다른 지방족 또는 방향족 고리 화합물이고, R₂는 탄소 1 내지 5개를 가지는 알킬기이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 적어도 하나는 아민기(NH₂)이고, R₄ 내지 R₁₁ 중 상기 아민기를 제외한 나머지는 각각 히드록시기(OH), 수소(H), 메틸기(CH₃) 및 에틸기(CH₂CH₃)에서 선택된 어느 하나인 표시판의 제조 방법.
13. 삭제
14. 제12항에서,

    상기 감광막을 형성하는 단계는 상기 알칼리 가용성 수지, 상기 광 감응제, 상기 가교제 및 상기 아민 함유 고리형 화합물을 용제에 용해한 용액 형태로 도포하는 표시판의 제조 방법.
15. 제12항에서,

    상기 제1 감광 패턴을 형성하는 단계는 제1 부분과 상기 제1 부분보다 두께가 얇은 제2 부분을 가지도록 형성하는

    표시판의 제조 방법.
16. 제15항에서,

    상기 제2 감광 패턴을 형성하는 단계에서 상기 제1 감광 패턴의 제2 부분을 제거하는 표시판의 제조 방법.

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