KR20030050982A - 액정표시소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 게이트패드의 손상을 방지할 수 있는 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 기판 상에 게이트전극 및 게이트패드를 형성하는 단계와, 기판 상에 게이트절연막을 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 소스전극, 드레인전극 및 데이터패드를 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 무기절연물질을 증착하는 단계와, 드레인전극과 데이터패드가 일부 노출됨과 동시에 게이트패드 영역 상에 게이트절연막이 일부 노출되도록 패터닝하여 무기보호막을 형성하는 단계와, 무기보호막 상에 유기보호막을 형성하는 단계와, 노출된 게이트절연막을 건식식각하여 게이트패드를 노출시키는 단계와, 유기보호막 상에 투명전극패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

액정표시소자의 제조방법{Method Of Fabricating Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 게이트패드의 손상을 방지할 수 있는 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
통상의 액정표시소자는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정표시소자는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정패널과, 이 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비하게 된다. 액정패널에는 액정셀들 각각에 전계를 인가하기 위한 화소전극들과 공통전극이 마련되게 된다. 통상, 화소전극은 하부기판 상에 액정셀별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성되게 된다. 화소전극들 각각은 스위치 소자로 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)에 접속되게 된다. 화소전극은 박막 트랜지스터를 통해 공급되는 데이터신호에 따라 공통전극과 함께 액정셀을 구동하게 된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 액정표시소자는 데이터라인(4)과 게이트라인(2)의 교차부에 위치하는 TFT부(TP)와, TFT부(TP)의 드레인전극(10)에 접속되는화소전극(22)과, 데이터라인(4) 및 게이트라인(2)의 일측단에 형성되는 게이트패드부(GP) 및 데이터패드부(DP)를 구비한다.
TFT부(TP)는 게이트라인(2)에서 접속된 게이트전극(6), 데이터라인(4)에서 접속된 소스전극(8) 및 드레인접촉홀(20b)을 통해 화소전극(22)에 접속된 드레인전극(10)을 구비한다. 또한, TFT부(TP)는 게이트전극(6)에 공급되는 게이트전압에 의해 소스전극(8)과 드레인전극(10)간에 도통채널을 형성하기 위한 반도체층들(14,16)을 더 구비한다. 이러한 TFT부(TP)는 게이트라인(2)으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인(4)으로부터의 데이터신호를 선택적으로 화소전극(22)에 공급한다.
화소전극(22)은 데이터라인(4)과 게이트라인(2)에 의해 분할된 셀 영역에 위치하며 광투과율이 높은 투명전도성물질로 이루어진다. 화소전극(22)은 기판(1) 전면에 도포되는 제1 및 제2 보호층(18,34) 상에 형성되며, 제1 및 제2 보호층(18,34)을 관통하는 제1 및 제2 드레인접촉홀(32b,20b)을 통해 드레인전극(10)과 전기적으로 접속된다. 이러한 화소전극(22)은 TFT부(TP)를 경유하여 공급되는 데이터신호에 의해 상부기판(도시하지 않음)에 형성되는 공통 투명전극(도시하지 않음)과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 하부기판(1)과 상부기판(도시하지 않음) 사이에 위치하는 액정은 유전율이방성에 기인하여 회전하게 된다. 이렇게 회전되는 액정에 의해 광원으로부터 화소전극(22)을 경유하여 상부기판 쪽으로 투과되는 광량이 조절된다.
게이트패드부(GP)는 게이트라인(2)의 일측단에 위치되어 구동 IC(IntegratedCircuit)와 접속된다. 이 게이트패드부(GP)는 TFT를 제어하기 위한 게이트신호를 게이트라인(2)에 공급한다. 게이트패드부(GP)의 게이트패드(24)는 제1 및 제2 게이트접촉홀(32c,20c)을 통해 게이트패드단자전극(28)과 전기적으로 접촉되며,
데이터패드부(DP)는 데이터라인(4)의 일측단에 위치되어 구동 IC(Integrated Circuit)와 접속된다. 이 데이터패드부(DP)는 TFT를 제어하기 위한 데이터신호를 데이터라인(4)에 공급한다. 데이터패드부(DP)의 데이터패드(26)는 제1 및 제2 데이터접촉홀(32a,20b)을 통해 데이터패드단자전극(30)과 전기적으로 접촉된다.
이러한 액정표시소자의 제조방법을 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 기판(1) 상에 제1 및 제2 게이트금속층(5a,5b)을 증착한 후 패터닝함으로써 도 3a에 도시된 바와 같이 게이트전극(6) 및 게이트패드(24)가 형성된다. 게이트전극(6) 및 게이트패드(24)를 덮도록 기판(1) 상에 절연물질을 증착하여 도 3b에 도시된 바와 같이 게이트절연막(12)이 형성된다. 이 게이트절연막(12) 상에 제1 및 제2 반도체층을 증착한 후 패터닝함으로써 활성층(14) 및 오믹접촉층(16)이 형성된다. 활성층(14) 및 오믹접촉층(16)이 형성된 기판(1) 상에 데이터금속층을 증착한 후 패터닝함으로써 도 3c에 도시된 바와 같이 데이터패드(26), 소스전극(8) 및 드레인전극(10)이 형성된다. 그런 다음, 기판(1) 상에 무기절연물질을 증착한 후 패터닝함으로써 도 3d에 도시된 바와 같이 제1 보호층(18), 제1 데이터접촉홀(32a), 제1 드레인접촉홀(32b) 및 제1 게이트접촉홀(32c)이 형성된다. 제1 보호층(18) 상에 유기절연물질을 증착한 후 패터닝함으로써 도 3e에 도시된 바와 같이 제2 보호층(34), 제2 데이터접촉홀(20a), 제2 드레인접촉홀(20b) 및 제2 게이트접촉홀(20c)이 형성된다. 이후, 제2 보호층(34) 상에 투명전도성물질을 증착한 후 패터닝함으로써 도 3f에 도시된 바와 같이 데이터패드단자전극(30), 게이트패드단자전극(28) 및 화소전극(22)이 형성된다.
종래 액정표시소자의 제1 보호층(18) 형성과 동시에 제1 게이트접촉홀(20c), 제1 드레인접촉홀(20b) 및 제1 데이터접촉홀(20a)이 형성된다. 이 중 제1 게이트접촉홀(20c)은 제1 보호층(18) 및 게이트절연막(12)을 관통하여 게이트패드(24)를 노출시킨다. 노출된 게이트패드(24)에 제2 보호층(34)을 형성하기 위해 포토아크릴 물질을 도포한 후 노광 및 현상공정이 진행된다. 이 때, 현상공정시 사용되는 현상액과 식각 저항값이 낮은 알루미늄 계열로 형성되는 게이트패드(24)가 직접 접촉된다. 이로 인해, 게이트패드(24)가 부식되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 게이트패드의 손상을 방지할 수 있는 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 통상의 액정표시소자를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에서 선 "A-A'"를 따라 절취한 액정표시소자를 나타내는 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 도 2에 도시된 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 액정표시소자를 나타내는 단면도.
도 5a 내지 도 5g는 도 4에 도시된 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
1,51 : 기판2 : 게이트라인
4 : 데이터라인6,56 : 게이트전극
8,58 : 소스전극10,60 : 드레인전극
12,62 : 게이트절연막14,64 : 활성층
16,66 : 오믹접촉층18,68 : 보호층
22,72 : 화소전극24,74 : 게이트패드
26,76 : 데이터패드28,78 : 게이트패드단자전극
30,80 : 데이터패드단자전극
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 기판 상에 게이트전극 및 게이트패드를 형성하는 단계와, 기판 상에 게이트절연막을 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 소스전극, 드레인전극 및 데이터패드를 형성하는 단계와, 게이트절연막 상에 무기절연물질을 증착하는 단계와, 드레인전극과 데이터패드가 일부 노출됨과 동시에 게이트패드 영역 상에 게이트절연막이 일부 노출되도록 패터닝하여 무기보호막을 형성하는 단계와, 무기보호막 상에 유기보호막을 형성하는 단계와, 노출된 게이트절연막을 건식식각하여 게이트패드를 노출시키는 단계와, 유기보호막 상에 투명전극패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 무기보호막은 하프턴마스크로 패터닝되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 유기보호막은 포토아크릴인 것을 특징으로 한다.
상기 게이트패드는 2층 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트패드의 2층 구조의 상층 금속은 일부 패터닝되는 것을 특징으로 한다.
상기 게이트패드의 상층 금속은 몰리브덴(Mo)인 것을 특징으로 한다.
상기 게이트패드의 하층 금속은 알루미늄-네오듐(AlNd)인 것을 특징으로 한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 4 내지 도 5g를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자를 도시한 단면도로서, 특히박막트랜지스터부(TP)와 게이트패드부(GP) 및 데이터패드부(DP)를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 박막트랜지스터부(TP)는 게이트전극(56)과, 게이트전극(56)과 게이트절연막(62)을 사이에 두고 적층된 활성층(64) 및 오믹접촉층(66)과, 오믹접촉층(66) 상에 분리되게 형성된 소스전극(58) 및 드레인전극(60)으로 구성된다.
이러한 박막트랜지스터부(TP)를 보호하기 위한 제1 및 제2 보호층(68,84)이 형성된다. 제1 보호층(68)을 관통하는 제1 드레인접촉홀(82b)을 통해 드레인전극(60)이 노출된다. 노출된 드레인전극(60)은 제2 보호층(84)을 관통하는 제2 드레인접촉홀(70b)을 통해 화소전극(72)과 접촉된다.
데이터패드부(DP)는 데이터 구동 IC(도시하지 않음)로부터 공급되는 데이터신호를 데이터라인(도시하지 않음)을 통해 소스전극(58)에 공급하게 된다. 이러한 데이터패드부(DP)는 데이터패드(76)와, 그 위의 제1 및 제2 보호층(68,84) 및 데이터패드단자전극(80)으로 구성된다. 데이터패드단자전극(80)은 제1 및 제2 보호층(68,84)을 관통하는 제1 및 제2 데이터접촉홀(82a,70a)을 통해 데이터패드(76)와 전기적으로 접촉된다.
게이트패드부(GP)는 게이트 구동 IC(도시하지 않음)로부터 공급되는 스캐닝신호 즉, 게이트신호를 게이트라인(도시하지 않음)들을 통해 게이트전극(56)에 공급한다. 이러한 게이트패드부(GP)는 게이트패드(74)와, 그 위의 게이트절연막(62), 제1 및 제2 보호층(68,84) 및 게이트패드단자전극(78)으로 형성된다. 게이트패드(74)는 2층구조인 제1 및 제2 게이트금속층(55a,55b)으로 이루어지며, 제1 게이트금속층(55a)은 알루미늄계열의 합금인 알루미늄-네오듐(AlNd)으로, 제2 게이트금속층(55b)은 몰리브덴(Mo)으로 형성된다.
게이트패드단자전극(78)은 게이트절연막(62)과 제1 및 제2 보호층(68,84)을 관통하는 제1 및 제2 게이트접촉홀(82c,70c)을 통해 게이트패드(74)와 전기적으로 접촉된다.
제1 게이트접촉홀(82c) 형성시 하프턴 마스크를 이용하여 게이트절연막(62)이 게이트패드(74) 상에 일부 남도록 형성된다. 이에 따라, 제2 보호층(84) 형성시 현상공정에서 현상액과 게이트패드(74)의 접촉을 방지하게 된다. 남아있는 게이트절연막(62)은 제2 게이트접촉홀(70c) 형성 후 건식식각을 이용하여 제2 게이트금속층(55b)의 일부까지 제거되도록 한다.
도 5a 내지 도 5g는 도 4에 도시된 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 기판(51) 상에 스퍼터링(sputtering) 등의 증착방법으로 제1 및 제2 게이트금속층(55a,55b)이 증착된다. 제1 게이트금속층(55a)은 알루미늄-네오듐(AlNd)으로, 제2 게이트금속층(55b)은 몰리브덴(Mo)으로 형성된다. 이어서, 제1 및 제2 게이트금속층(55a,55b)을 식각공정을 포함하는 포토리쏘그래피 공정으로 패터닝함으로써 게이트패드(74) 및 게이트전극(56)이 형성된다.
도 5b를 참조하면, 게이트패드(74) 및 게이트전극(56)이 형성된 기판(51) 상에 게이트절연막(62)이 형성된다. 게이트절연막(62)은 무기절연물질인 산화실리콘(SiOx) 또는 질화실리콘(SiNx)이 사용된다. 게이트절연막(62)상에는제1 및 제2 반도체층이 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition) 방법으로 연속 증착된다. 제1 반도체층은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘으로 형성되며, 제2 반도체층은 N형 또는 P형의 불순물이 도핑된 비정질실리콘으로 형성된다. 이어서, 제1 및 제2 반도체층이 건식식각(Dry Etching) 공정을 포함하는 포토리쏘그래피 방법으로 패터닝됨으로써 활성층(64) 및 오믹접촉층(66)이 형성된다.
도 5c를 참조하면, 활성층(64) 및 오믹접촉층(66)이 형성된 게이트절연막(62) 상에 CVD방법 또는 스퍼터링(sputtering) 등의 증착방법으로 데이터금속층이 증착된다. 데이터금속층으로는 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)등으로 형성된다. 이어서, 데이터금속층은 습식식각 공정을 포함하는 포토리쏘그래피 공정으로 패터닝됨으로써 데이터패드(76)와 소스전극(58) 및 드레인전극(60)이 형성된다. 그 다음, 소스전극(58)과 드레인전극(60) 사이로 노출된 오믹접촉층(66)이 건식식각 공정으로 제거되어 소스전극(58)과 드레인전극(60)을 분리시킨다. 오믹접촉층(66)이 일부 제거됨으로써 활성층(64)에서 소스 및 드레인전극(58,60)사이의 게이트전극(56)과 대응하는 부분은 채널이 된다.
도 5d를 참조하면, 데이터패드(76), 소스전극(58) 및 드레인전극(60)이 형성된 기판(51)의 게이트절연막(62) 상에 무기절연층(68a)이 형성된다. 무기절연층(68a)의 재질로는 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiOx)으로 형성된다. 무기절연층(68a) 상에는 포토레지스터(48)가 형성된다.
포토레지스터(48)가 형성된 기판(51) 상부에 하프톤마스크(46)가 위치하게된다. 하프톤마스크(46)는 차단부(46a), 투과부(66b) 및 반투과부(46c)로 이루어진다. 하프톤마스크(46)의 투과부(46b)는 추후에 제1 데이터접촉홀, 제1 드레인접촉홀이 형성될 영역에 위치한다. 반투과부(46c)는 제1 게이트접촉홀이 형성될 영역에위치한다. 차단부(46a)는 그 이외의 영역에 위치한다.
이러한 하프턴 마스크(46)를 이용하여 포토레지스터(48)를 노광 및 현상한다. 노광 및 현상공정으로 기판(31) 상에 포토레지스트패턴(도시하지 않음)이 형성된다. 포토레지스트패턴은 차단부(46a)와 대응되는 영역에서 최초로 도포한 두께를 갖고, 반투과부(46c)와 대응되는 영역에서 최초 도포 두께의 10~50%정도의 두께를 갖는다. 투과부(46b)와 대응되는 영역에서는 포토레지스트패턴이 제거되어 무기절연층(68a)이 노출된다.
도 5e를 참조하면, 포토레지스트패턴(54)을 마스크로 이용하여 무기절연층(68a)을 패터닝함으로써 제1 보호층(68), 제1 데이터접촉홀(82a), 제1 드레인접촉홀(82b) 및 제1 게이트접촉홀(82c)이 형성된다.
제1 데이터접촉홀(82a)은 제1 보호층(68)을 관통하여 데이터패드(76)가 노출되도록 형성되며, 제1 드레인접촉홀(82b)은 제1 보호층(68)을 관통하여 드레인전극(60)이 노출되도록 형성된다. 제1 게이트접촉홀(82c)은 게이트절연막(62)의 일부와 제1 보호층(68)을 관통하여 게이트절연막(62)이 노출되도록 형성된다.
이 과정에서 제1 게이트접촉홀(82c)부분에 하프턴 마스크(46)의 반투과부(46c)를 적용하여 포토레지스트(48)의 10~50%두께로 남기고 공정을 진행하게 되므로 무기절연층(SiNx,68a)의 식각액에 대한 선택적 식각비를 크게 하여 공정의 안정성과 균일성을 확보할 수 있다.
도 5f를 참조하면, 제1 보호층(68)이 형성된 기판(51) 상에 유기절연층이 형성된다. 유기절연층은 아크릴(Acryl)계 유기화합물, BCB(benzocyclobutene), PFCB(perfluorocyclobutane) 등의 유기 절연물질을 이용하며, 바람직하게는 포토아크릴을 이용한다.
이 유기절연층을 노광 및 현상한다. 현상공정시 게이트패드(74) 상에 잔존하는 게이트절연막(62)과 현상액이 접촉되므로, 게이트패드(74)와 현상액이 접촉되지 않게 되어 게이트패드(74)의 부식을 방지할 수 있다.
이러한 노광 및 현상공정으로 기판(51) 상에 제2 보호막(84), 제2 데이터접촉홀(70a), 제2 드레인접촉홀(70b) 및 제2 게이트접촉홀(70c)이 형성된다.
이후, 게이트패드(74) 상에 잔존하는 게이트절연막(62)을 제거하기 위해 건식식각을 이용하여 게이트패드(74)의 제2 게이트금속층(55b)까지 제거되도록 패터닝한다.
도 5g를 참조하면, 제2 보호막(84) 상에 스퍼터링(sputtering) 등과 같은 증착방법으로 투명전극층이 형성된다. 투명전극층은 인듐-틴-옥사이드(Indium-Tin-Oxide : ITO), 인듐-징크-옥사이드(Indium-Zinc-Oxide : IZO) 또는 인듐-틴-징크-옥사이드(Indium-Tin-Zinc-Oxide : ITZO)으로 사용된다. 이어서, 투명전극층이 식각공정을 포함하는 포토리쏘그래피 공정으로 패터닝됨으로써 화소전극(72), 게이트패드단자전극(78) 및 데이터패드단자전극(80)이 형성된다. 화소전극(72)은제1 및 제2 보호막(68,84)을 관통하는 제1 및 제2 드레인접촉홀(82b,70b)을 통해 드레인전극(60)과 접속된다. 게이트패드단자전극(78)은 게이트절연막(62) 및 제1 보호막(68)을 관통하는 제1 및 제2 게이트접촉홀(82c,70c)을 통해 게이트패드(74)와 접속된다. 데이터패드단자전극(76)은 제1 및 제2 보호막(68,84)을 관통하는 제1 및 제2 데이터접촉홀(82a,82c)을 통해 데이터패드(80)와 접속된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법에 의하면, 제1 게이트접촉홀 형성시 게이트패드 상에 게이트절연막이 일부 남도록 패터닝한다. 이에 따라, 제2 보호층 형성시 사용되는 현상액과 게이트패드가 직접 접촉되지 않으므로 게이트패드의 손상을 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 기판 상에 게이트전극 및 게이트패드를 형성하는 단계와,
    상기 기판 상에 게이트절연막을 형성하는 단계와,
    상기 게이트절연막 상에 반도체층을 형성하는 단계와,
    상기 게이트절연막 상에 소스전극, 드레인전극 및 데이터패드를 형성하는 단계와,
    상기 게이트절연막 상에 무기절연물질을 증착하는 단계와,
    상기 드레인전극과 데이터패드가 일부 노출됨과 동시에 상기 게이트패드 영역 상에 게이트절연막이 일부 노출되도록 패터닝하여 무기보호막을 형성하는 단계와,
    상기 무기보호막 상에 유기보호막을 형성하는 단계와,
    상기 노출된 게이트절연막을 건식식각하여 게이트패드를 노출시키는 단계와,
    상기 유기보호막 상에 투명전극패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기보호막은 하프턴마스크로 패터닝되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유기보호막은 포토아크릴인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트패드는 2층 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트패드의 2층 구조의 상층 금속은 일부 패터닝되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트패드의 상층 금속은 몰리브덴(Mo)인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 게이트패드의 하층 금속은 알루미늄-네오듐(AlNd)인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
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