KR20040019515A - 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, TFT에서의 오프 전류(Off Current)를 감소시킬 수 있는 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법은 게이트 전극과 이를 덮은 게이트 절연막과 a-Si막으로 이루어진 채널층과 n+ a-Si막으로 이루어진 오믹층 및 소오스/드레인 전극을 포함한 TFT가 형성된 투명성 절연기판을 제공하는 단계; 상기 TFT를 덮도록 기판의 전 영역 상에 보호막을 증착하는 단계; 상기 보호막을 식각하여 소오스 전극을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계; 상기 비아홀이 매립되도록 상기 보호막 상에 ITO 금속막을 증착하는 단계; 상기 ITO 금속막을 패터닝하여 비아홀을 통해 TFT의 소오스 전극과 콘택되는 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 ITO 금속막 증착시에 상기 TFT 상의 보호막 부분 표면에 형성된 산화막을 HF를 이용한 습식식각으로 제거하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, TFT에서의 오프 전류(Off Current)를 감소시킬 수 있는 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법에 관한 것이다.
액정표시장치(Liquid Crystal Display)는 경박 단소하고 저전압구동과 저전력 소모라는 장점을 바탕으로 널리 이용되고 있으며, 그 발전속도가 매우 빨라 차세대 표시장치로서 인식되고 있다. 특히, 박막트랜지스터 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하, TFT LCD)는 CRT(Cathode Ray Tube)에 필적할만한 화면의 고화질화, 대형화 및 컬러화 등을 실현하였는 바, 최근들어 노트북 PC 및 모니터 시장에서 크게 각광 받고 있다.
이와 같은 액정표시장치는 전형적으로 박막트랜지스터 및 화소전극 등을 구비한 어레이 기판과 컬러필터 및 상대전극 등을 구비한 컬러필터 기판이 액정의 개재하에 합착된 구조를 가진다.
한편, 어레이 기판의 제조 공정을 단순화시키는 것은, 즉, 마스크 공정수를 줄이는 것은 제조비용 측면에서 TFT LCD의 상용화에 크게 영향을 미친다. 따라서, 마스크 공정수를 감소시키기 위한 여러가지 구조들이 제안되고 있으며, 한 예로, BCE(Back Channel Etch) 구조의 TFT를 갖는 어레이 기판 제조방법이 제안되었다.
이하 종래의 어레이 기판 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 투명성 절연기판 상에 게이트 전극을 증착하고, 이어, 상기 게이트 전극을 덮도록 기판 전 영역 상에 게이트 절연막을 형성한다. 다음으로, 상기 게이트 전극 상부 게이트 절연막 부분 상에 a-Si막으로 이루어진 채널층과 n+ a-Si막으로 이루어진 오믹층을 차례로 형성하고, 상기 결과물 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착한다. 이어서, 상기 소오스/드레인용 금속막을 패터닝하여 소오스 및 드레인 전극을 형성하고, 아울러, 채널 영역상의 오믹층 부분을 식각하여 백 채널 구조를 갖는 TFT를 형성한다.
그 다음, 상기 TFT를 덮도록 상기 기판 결과물 상에 보호막을 증착하고, 상기 보호막의 소정부분을 식각하여 소오스 전극을 노출시키는 비아홀을 형성한다. 그런다음, 상기 비아홀이 매립되도록 상기 보호막 상에 ITO 금속막을 증착한 상태에서, 상기 ITO 금속막을 패터닝하여 비아홀을 통해 TFT의 소오스 전극과 콘택되는 화소 전극을 형성하고, 이 결과로서 어레이 기판을 구성한다.
그러나, 종래의 어레이 기판 제조방법에 따르면, ITO 금속막 증착시에 발생하는 산소 이온(Oxygen ion)이나 다른 원소들이 TFT 상의 보호막에 남게 되어 채널 부 전자의 흐름에 영향을 주게 되고, 이로 인하여, 오프 전류(Off Current)가 증가하게 되어 TFT의 신뢰성이 저하된다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, TFT의 오프 전류를 감소시킬 수 있는 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-
1 : 투명성 절연기판 3 : 게이트 전극
5 : 게이트 절연막 7 : 채널층
9 : 오믹층 11a : 소오스 전극
11b : 드레인 전극 13 : 보호막
15 : 화소 전극 20 : 산화막
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 게이트 전극과 이를 덮은 게이트 절연막과 a-Si막으로 이루어진 채널층과 n+ a-Si막으로 이루어진 오믹층 및 소오스/드레인 전극을 포함한 TFT가 형성된 투명성 절연기판을 제공하는 단계; 상기 TFT를 덮도록 기판의 전 영역 상에 보호막을 증착하는 단계; 상기 보호막을 식각하여 소오스 전극을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계; 상기 비아홀이 매립되도록 상기 보호막 상에 ITO 금속막을 증착하는 단계; 상기 ITO 금속막을 패터닝하여 비아홀을 통해 TFT의 소오스 전극과 콘택되는 화소 전극을 형성하는 단계; 상기 ITO 금속막 증착시에 상기 TFT 상의 보호막 부분 표면에 형성된 산화막을 HF를 이용한 습식식각으로 제거하는 단계를 포함하는 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 습식식각은 HF를 1∼10％ 첨가한 에천트를 이용하여 수행한다.
본 발명에 따르면, 상기 TFT 상부의 보호막 상에 형성된 원치 않은 산화막을 HF를 이용한 습식식각으로 제거하여 TFT의 오프 전류를 감소시킬 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 1a를 참조하면, 투명성 절연기판(1) 상에 게이트 전극(3)을 증착하고, 이어, 상기 게이트 전극(3)을 덮도록 기판 전 영역 상에 게이트 절연막(5)을 형성한다. 그런다음, 상기 게이트 전극(3) 상부 게이트 절연막(5) 부분 상에 a-Si막으로 이루어진 채널층(7)과 n+ a-Si막으로 이루어진 오믹층(9)을 차례로 형성한다. 이어서, 상기 기판 결과물 상에 소오스/드레인용 금속막을 증착한 상태에서, 상기 금속막을 패터닝하여 소오스/드레인 전극을(11a, 11b) 형성하고, 아울러, 채널 영역 상의 오믹층(9)의 부분을 식각하여 백 채널 구조를 갖는 TFT(10)를 구성한다.
그 다음, 상기 TFT(10)를 덮도록 상기 기판 결과물 상에 보호막(13)을 증착한다.
도 1b를 참조하면, 상기 보호막(13)의 소정부분을 식각하여 예컨데, 소오스전극(11a)을 노출시키는 비아홀을 형성한다. 그런다음, 상기 비아홀이 매립되도록 상기 보호막(13) 상에 ITO 금속막을 증착하고, 이를 패터닝하여 비아홀을 통해 TFT(10)의 소오스 전극(11a)과 콘택되는 화소 전극(15)을 형성한다.
이때, 상기 ITO 금속막 증착시 상기 TFT(10) 상의 보호막(13) 부분 표면에는 원하지 않는 산화막(20)이 형성된다. 여기서, 상기 산화막(20)은 채널 부의 전자를 증가시켜 TFT(10)의 오프 전류를 증가시키는 바, TFT(10)의 신뢰성을 저하시킨다.
도 1c를 참조하면, 상기 TFT(10) 상의 보호막(13) 부분 표면에 형성된 산화막(20)을 HF를 1∼10％ 첨가한 에천트를 이용한 습식식각으로 제거하여, 그 결과로서, 본 발명에 따른 어레이 기판 제조를 완성한다.
여기서, 상기 보호막 상의 원하지 않는 산화막의 형성 과정과 상기 산화막을 제거하기 위한 공정을 설명하면 다음과 같다.
상기 어레이 기판에서의 보호막은 일반적으로 높은 온도에서 형성하게 되면 소자의 신뢰성을 저하시키게 되므로, 게이트 절연막에 비하여 상대적으로 낮은 온도에서 형성하는 바, 상기 보호막의 밀도는 낮아지게 된다. 따라서, 후속의 ITO 금속막 증착 공정에서 발생하는 산소 이온이나 다른 원소들이 보호막 표면과 반응하게되며, 이로인해, TFT 상의 보호막 부분의 표면에 원하지 않는 산화막이 형성되고, 이러한 산화막은 TFT의 오프 전류를 증가시켜 TFT의 신뢰성을 저하시키게 된다.
이에, 종래에는 상기 ITO 금속막 형성 공정 전에 N2플라즈마 처리 등으로 보호막 표면을 강화시켜 상기와 같은 산화막의 형성을 어느 정도 방지하며, 이를통해 TFT의 오프 전류를 감소시키고 있다.
그러나, 상기 N2플라즈마 처리는 보호막 표면을 강화시켜 산화막의 형성을 억제시킬 뿐, 여전히 ITO 금속막 증착시의 산화막 형성을 완전 방지할 수 없으며, 이로 인해, 상기 산화막에 의한 TFT의 오프 전류 증가를 방지할 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 ITO 금속막의 증착 및 이에 대한 패터닝 후에 산화막의 에천트(Etchant)로 사용되는 HF를 이용한 습식 식각을 약 5∼20초 동안 수행하여 상기 보호막 상에 발생된 원치 않는 산화막을 제거해준다. 이렇게 하면, 비록 습식 식각 공정이 추가되기는 하나, TFT 상의 보호막 표면에 발생된 산화막을 완전 제거할 수 있는바, TFT의 오프 전류를 효과적으로 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 산화막의 제거는 ITO 금속막의 패터닝시 이용되는 감광막 패턴을 제거하기 전, 후 모두 가능하나, 상기 감광막 패턴을 제거하기 전에 수행하는 것이 공정의 단순화 측면에서 바람직하다.
또한, 상기 산화막의 제거는 상기 ITO 금속막의 패터닝시 배스(Bath) 하나만을 추가하여 연속공정으로 적용이 가능하므로, 공정상 추가 비용이 필요치 않다.
한편, 상기 보호막 상에 형성된 산화막을 제거하기 위한 방법으로는 습식식각 이 외에 건식식각 또는 UV 조사방식이 이용될 수 있다.
그러나, 상기 UV 조사방식을 이용하여 산화막을 제거하는 방법은 보호막 상에 형성된 상기 산화막을 제거하는 역활 보다는 채널 부의 전자들을 여기시키는 역활이 더 강하여, 오히려, 오프 전류를 증가시키게 되는 바, 그 이용이 곤란하다.
또한, SF6등을 이용한 건식식각으로 산화막을 제거하는 방법은 상기 보호막과의 식각 선택비가 떨어지는바, 보호막 상의 산화막만을 제거하는것이 양호하지 않으며, 따라서 그 이용이 곤란하다.
이상에서와 같이, 본 발명은 TFT 상부의 보호막 상에 형성된 원치 않는 산화막을 제거하여 TFT에서의 오프 전류를 감소시킬 수 있으며, 따라서, TFT의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (2)
- 게이트 전극과 이를 덮은 게이트 절연막과 a-Si막으로 이루어진 채널층과 n+ a-Si막으로 이루어진 오믹층 및 소오스/드레인 전극을 포함한 TFT가 형성된 투명성 절연기판을 제공하는 단계;상기 TFT를 덮도록 기판의 전 영역 상에 보호막을 증착하는 단계;상기 보호막을 식각하여 소오스 전극을 노출시키는 비아홀을 형성하는 단계;상기 비아홀이 매립되도록 상기 보호막 상에 ITO 금속막을 증착하는 단계;상기 ITO 금속막을 패터닝하여 비아홀을 통해 TFT의 소오스 전극과 콘택되는 화소 전극을 형성하는 단계;상기 ITO 금속막 증착시에 상기 TFT 상의 보호막 부분 표면에 형성된 산화막을 HF를 이용한 습식식각으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 산화막을 습식식각하는 단계는 HF를 1∼10％ 첨가한 에천트를 이용하여 5∼20초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 어레이 기판 제조방법.
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