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KR100556345B1 - 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법 - Google Patents

횡전계방식 액정표시소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법에 의하면 버스와 게이트 배선 및 공통전극을 동일 이중층으로 제1마스크로 동시 식각하여 패터닝하고, 제2마스크로 소스/드레인전극과 오믹컨택층을 형성한 후, 연속적으로 게이트절연막, 반도체층, 및 보호막을 제3마스크로 패터닝하는 3회의 마스크 공정만으로 횡전계방식 액정표시소자를 제조한다.

Description

횡전계방식 액정표시소자의 제조방법{A METHOD OF MANUFACTURING IN-PLANE SWITCHING MODE LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 3회의 마스크공정만을 사용하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법에 관한 것이다.
종래 트위스트네마틱모드(twisted nematic mode) 액정표시소자(liquid crystal display device)의 시야각이 좁다는 단점을 해결하고자 최근에는 액정분자를 기판과 거의 수평한 방향으로 배향하여 시야각 문제를 해결하는 횡전계방식 액정표시소자(in plane switching mode LCD)가 활발하게 연구되고 있다.
도 1(a), (b), (c), (d), 및 (e)은 5회의 마스크공정을 사용하는 종래 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면으로서, 도면에서 A-A'선은 박막트랜지스터와 공통전극의 연장선의 단면영역을, B-B'선은 게이트패드와 데이터패드의 연장선의 단면영역을 나타낸다.
5회의 마스크공정을 사용하는 종래 횡전계방식 액정표시소자의 제조는 이하의 공정을 따른다.
먼저, 기판(101) 위에 Al과 같은 금속으로 버스배선(103)을 증착후 포토리소그래피공정에 의해 패터닝하여 첫 번째 게이트를 형성하고(도 1a), 그 위에 Cr 또는 Mo과 같은 금속을 패터닝하여 두 번째 게이트(105)를 형성한다(도 1b). 이때 공통전극(105a)도 함께 형성된다.
계속해서, 게이트전극(105)과 공통전극(105a) 위에 SiNx 또는 SiOx와 같은 물질을 도포하여 게이트절연막(107)을 형성한 후, 상기 게이트전극(105) 위에 비정질실리콘(109) 및 불순물비정질실리콘(도시하지 않음)을 증착 및 패터닝하여 반도체층을 형성하고(도 1c), 상기 반도체층 위에 Cr 또는 Mo과 같은 금속을 스퍼터링방법에 의해 증착 및 패터닝하여 소스/드레인전극(111)을 형성한다(도 1d). 이때 데이터전극(111a)도 함께 형성된다.
마지막으로, 소스/드레인전극(111) 위에 SiNx, SiOx, BCB 또는 아크릴수지와 같은 물질을 도포한 후 패터닝하여 보호막(113)을 형성한다(도 1e). 이때 상기한 물질의 전면 증착 후 게이트 및 데이터패드부에 컨택홀을 형성하기 위하여 마스크가 추가로 필요하게 된다.
이상과 같이 5회의 마스크공정을 필요로하는 종래의 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법은 공정수가 복잡하여 공정 중에 불량이 다수 발생하고 그에 따라 추가 비용이 요구된다는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버스와 게이트 배선 및 공통전극을 동일 이중층으로 동시 식각하여 패터닝하고, 소스/드레인 배선 및 전극과 오믹컨택층을 형성한 후 연속적으로 게이트절연막, 반도체층 및 보호막을 패터닝하여 단축된 공정으로 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법은 제1기판 위에 금속을 적층한 후 제1마스크로 패터닝하여 버스배선과 게이트배선, 공통전극을 형성하는 단계와, 기판 전체에 걸쳐서 무기물, 비정질실리콘 및 불순물 비정질실리콘을 연속 적층하고 상기 불순물비정질실리콘층 위에 금속을 연속증착한 후 제2마스크로 패터닝하여 소스/드레인전극 및 오믹컨택층을 형성하는 단계와, 상기 반도체층 및 소스/드레인전극 위에 무기물 또는 유기물 보호막을 형성한 후 상기 게이트절연막, 반도체층 및 소스/드레인전극을 제3마스크로 패터닝하는 단계로 이루어진다.
상기한 제조공정에서 제3마스크를 이용한 보호막의 패터닝은 패드영역의 컨택홀 형성 및 채널부의 보호층을 형성할 뿐만 아니라 공통전극과 데이터전극 사이에 형성되는 전기장의 세기를 강하게 하여 액정의 구동특성을 향상시킨다. 또한 패드영역에서의 절연막 삭제로 인하여 스트레스에 의한 금속 패턴의 손상을 방지할 수 있다.
비록 도면으로 나타내지는 않았지만 본 발명은 제1기판 전체에 걸쳐서 제1배향막을 도포하고 배향처리하는 단계와, 제2기판에 차광층을 형성하는 단계와, 상기한 차광층 및 제2기판 위에 컬러필터층을 형성하는 단계와, 상기한 컬러필터층 위에 제2배향막을 도포하고 배향처리하는 단계와, 상기한 제1기판과 제2기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 2(a), (b), 및 (c)은 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면으로서, 도면에서 A-A'선은 박막트랜지스터와 공통전극의 연장선의 단면영역을, B-B'선은 게이트패드와 데이터패드의 연장선의 단면영역을 나타낸다.
본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조는, 우선, 제1기판(110) 위에 Al, Cr 또는 Mo과 같은 금속을 연속증착한 후 제1마스크로 상기 금속층을 블로킹한 상태에서 동시 식각하여 버스배선(203), 게이트(205) 및 공통전극(203a, 205a)을 형성한다(도 2a).
이때, 도면에는 나타내지 않았지만, 게이트배선과 공통배선이 동시에 형성되고, 절연성의 향상을 위해 상기한 게이트전극과 공통전극을 양극산화하여 양극산화막(anodization layer)을 형성할 수 도 있다.
그 후, SiOx나 SiNx와 같은 무기물, 비정질실리콘(a-Si), 불순물 비정질실리콘(n+a-Si)을 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)방법으로 연속 적층하여 게이트절연막(207), 반도체층(209) 및 오믹컨택층(도시하지 않음)을 형성한 후, 그 위에 Cr 또는 Mo와 같은 금속을 스퍼터링방법으로 적층한 후 제2마스크로 블로킹한 후 식각하여 소스/드레인전극(211), 데이터전극(211a), 및 데이터배선(211b)을 형성하고, 상기한 소스/드레인전극(211)을 마스크로 사용하여 상기한 오믹컨택층을 패터닝한다(도 2b).
이때 박막트랜지스터의 반도체층(209) 위에는 오믹컨택층 식각시 상기한 반도체층(209)이 식각되는 것을 방지하기 위한 식각방지층(etching stopper layer)을 형성할 수도 있다.
계속해서, SiOx나 SiNx 등과 같은 무기물 또는 BCB(benzocyclobutane)와 같은 유기물을 적층하여 보호막(213)을 형성한 후 제3마스크로 블로킹한 상태에서 식각하여 상기 보호막(213), 게이트절연막(207), 및 비정질실리콘층(209)을 패터닝한다(도 2c).
이때 상기 보호막(213)은 도면에서 나타내듯이 패드영역의 컨택홀(215) 및 반도체층(209)의 보호층을 형성하고, 공통전극(203a, 205a)과 데이터전극(211a)을 보호하는 패턴만 남기고 모두 제거한다.
계속해서, 기판 전체에 걸쳐서 제1배향막을 도포한다. 배향막으로는 폴리이미드(polyimide), 폴리아미드(polyamide)계열의 물질 또는 폴리실록산(polysiloxanecinnamate), 폴리비닐신나메이트(polyvinylcinnamate) 또는 셀루로즈신나메이트(cellulosecinnamate) 등의 광배향물질을 사용한다.
폴리이미드 또는 폴리아미드 계열의 물질을 배향막으로 사용하는 경우에는 배향막의 배향방향을 결정하기 위해 러빙(rubbing)과 같은 기계적인 방법이 사용되지만, 폴리실록산, 폴리비닐신나메이트 또는 셀루로즈신나메이트 등의 광배향물질을 사용하는 경우에는 자외선과 같은 광을 배향막에 조사하여 배향방향을 결정한다.
특히, 광반응성 배향막에 결정되는 배향방향은 조사되는 광의 편광방향과 같이 광의 고유한 성질에 따라 배향방향이 달라지기 때문에, 기계적인 러빙을 사용했을 때 배향막에 먼지나 정전기가 생기는 문제를 해결할 수 있게 된다.
이후, 도면으로 나타내지는 않았지만, 상기 기판과 대향하는 기판에 Cr, CrO, 또는 수지 등으로 이루어진 블랙매트릭스, 컬러필터층, 제2배향막을 형성한 후, 제1기판과 제2기판 사이로 액정을 주입하여 횡전계방식 액정표시소자를 완성한다.
본 발명에 따르면 이중 게이트 동시 식각, 소스/드레인 식각, 및 게이트절연막, 반도체층, 및 보호막의 동시 식각에 3회의 마스크 공정을 사용하여 제조 공정을 단축시키는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 상기한 바와같이 게이트절연막, 반도체층, 및 보호막의 동시 식각에 의해 공통전극과 데이터전극 사이에 형성되는 전기장의 세기를 강하게 하여 액정의 구동특성을 향상시킨다.
더욱, 패드영역에서의 절연막 삭제로 인하여 스트레스에 의한 금속 패턴의 손상을 방지할 수 있다.
도 1(a), (b), (c), (d), 및 (e)은 종래 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.
도 2(a), (b), 및 (c)은 본 발명에 따른 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
201 : 기판 203 : 버스배선
205 : 게이트배선 205 : 게이트절연막
209 : 비정질실리콘층 211 : 소스/드레인전극
213 : 보호막

Claims (3)

  1. 투명기판 위에 복수의 금속층을 형성하고 제1마스크를 사용하여 상기 금속층을 선택적으로 식각하여 게이트 전극 및 공통 전극을 동시에 형성하는 단계와,
    상기 게이트전극 및 공통전극을 포함한 투명기판의 전면에 게이트 절연막, 반도체층, 불순물 비정질실리콘층을 연속 적층하여 형성하고, 상기 불순물 비정질실리콘층 위에 금속을 적층한 후 제2마스크로 사용하여 상기 금속 및 불순물 비정질실리콘층을 선택적으로 식각하여 소스/드레인 전극 및 데이터 전극 그리고 오믹 컨택층을 형성하는 단계와,
    상기 투명기판 위에 보호막을 형성하고 제3마스크를 이용하여 상기 보호막, 게이트 절연막, 반도체층 및 소스/드레인 전극을 선택적으로 패터닝하는 단계로 이루어진 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오믹컨택층이 상기 소스/드레인 전극을 마스크로 하여 패터닝되는 것을 특징으로 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 게이트절연막과 보호막을 구성하는 물질이 SiOx 및 SiNx로 이루어진 일군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 횡전계방식 액정표시소자의 제조방법.
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