KR100569272B1 - 프린지 필드 구동 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 6번의 마스크 공정을 이용하면서, 데이타 버스 라인을 형성한 후에 화소 전극을 형성하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치에 있어서, 화소 전극 형성시, 데이타 버스 라인 상부에 데이타 버스 라인과 콘택되는 버퍼 전극을 형성한다. 이에따라, 화소 전극 형성시 데이타 버스 라인에 단선이 발생되더라도, 버퍼 전극이 데이타 버스 라인의 역할을 하므로, 선결함이 발생되지 않는다.
Description
도 1은 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 부분을 나타낸 단면도.
도 2는 종래의 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 부분을 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 부분을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 부분을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 프린지 필드 구동 액정 표시 장치 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부를 나타낸 사시도.
도 6는 도 5를 Ⅴ-Ⅴ'선으로 절단하여 나타낸 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
11 - 투명 절연 기판 12 - 카운터 전극
13 - 기판 보호막 14 - 게이트 버스 라인
15 - 실리콘 질산화막 16 - 실리콘 질화막
17 - 비정질 실리콘막 18 - 도핑된 반도체층
19a,19b - 소오스, 드레인 전극 20 - 데이터 버스 라인
21 - 절연층 보호막 22- 화소 전극
220 - 버퍼 전극
본 발명은 액정 표시 장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 선결함을 방지할 수 있는 프린지 필드(fringe field switching) 구동 액정 표시 장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 일반적인 IPS(In plan field switching) 모드 액정 표시 장치의 낮은 개구율 및 투과율을 개선시키기 위하여, 대한민국 특허출원 98-9243호로 출원되었다.
이러한 프린지 필드 구동 액정 표시 장치는 카운터 전극과 화소 전극을 투명 전도체로 형성하면서, 카운터 전극과 화소 전극과의 간격을 상하 기판 사이의 간격보다 좁게 형성하여, 카운터 전극과 화소 전극 상부에 프린지 필드가 형성되도록 하므로써, 전극들 상부에 존재하는 액정 분자들이 모두 동작되도록 한다.
여기서, 종래의 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 1은 종래의 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 부분을 나타낸 단면도이고, 도 2는 종래의 액정 표시 장치의 화소부를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를를 참조하여, 투명 절연 기판(11) 상부에 ITO 도전층을 Ar 가스나 O2 가스 및 ITO 타겟을 이용하여, 스퍼터링 방식으로 소정 두께만큼 형성한다. 그리고나서, 제 1 마스크 공정을 통하여, ITO 도전층을 사각판 형태 또는 빗살 형태로 식각하여, 카운터 전극(12)을 형성한다.
그리고나서, 카운터 전극(12)이 형성된 절연 기판(11) 상부에 게이트 전극용 금속막을 기판 보호막(13) 상부에 증착한다음, 제 2 마스크 공정을 통하여, 소정 부분 식각하여, 게이트 버스 라인(14)을 형성한다. 또한, 게이트 버스 라인(14)을 형성하는 공정과 동시에, 카운터 전극(12)에 공통 신호를 전달하는 공통 전극선(도시되지 않음)을 형성하며, 기판 외측에는 외부 단자와 연결되어질 패드부(도시되지 않음)가 형성된다.
그후, 결과물 상부에 게이트 산화막으로서의 실리콘 질산화막(SiON:15)과 실리콘 질화막(SiN:16)과, 채널층으로서의 비정질 실리콘막(a-Si:17) 및 도핑된 반도체층(n+a-si:18)을 PECVD(plasma enhacned chemical vapor deposition) 방식으로 적층한다. 그다음, 제 3 마스크 공정으로, 도핑된 반도체층(18)과 비정질 실리콘층(17) 및 실리콘 질화막(16)을 소정 부분 패터닝하여, 박막 트랜지스터 액티브 영역을 한정한다.
그다음, 도핑된 반도체층(18)상에 데이터 버스 라인용 금속막을 형성한다음, 제 4 마스크 공정으로 상기 불투명 도전층을 패터닝하여 소오스, 드레인 전극(19a,19b)과 데이터 버스 라인(도시되지 않음)을 형성한다. 이때, 데이터 버스 라인 형성시, 데이타 패드부(도시되지 않음)도 동시에 형성된다.
그후에, 소오스, 드레인 전극(19a,19b)이 형성된 기판(11) 상부에 PECVD 방식으로 실리콘 질화막을 증착하여, 절연층 보호막(21)을 형성한다. 그리고나서, OLB(out lead bonding) 작업시 패드부가 외부 단자와 콘택이 되도록 하기 위하여, 제 5 마스크 공정으로 게이트 패드부(도시되지 않음), 데이터 패드부(도시되지 않음)를 오픈시킴과 동시에, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(19b) 부분도 오픈시킨다.
다음으로, 결과물 상부에 노출된 드레인 전극(19b), 게이트 패드부, 데이터 패드부와 콘택되도록, 화소 전극용 ITO 도전층을 증착하고, 제 6 마스크 공정을 통하여, ITO 도전층을 빗살 형태로 패터닝하므로써, 화소 전극(22)을 형성한다.
그러나, 상기와 같이, 소오스, 드레인 전극(19a,19b) 및 데이타 버스 라인을 형성한 후에, 화소 전극(22)을 형성하게 되므로, 다음과 같은 문제점을 유발한다.
상기한 소오스, 드레인 전극(19a,19b) 및 데이타 버스 라인은 그 하부에 형성되는 게이트 버스 라인(11) 및 공통 전극선의 단차로 인하여, 단차 부위에서 데이타 버스 라인(소오스, 드레인 전극)이 균일한 두께로 제대로 형성되지 못한다. 아울러, 그 상부에 형성되는 절연층 보호막(21) 역시 하부 단차로 인하여, 균일한 두께로 형성되지 못하여, 단차 부위에 키홀등이 형성될 수 있다.
이와같이, 단차 부위에 있는 절연층 보호막(21)에 소정의 핀홀이라도 발생되면, 이 핀홀을 통하여 ITO 식각 용액이 데이타 버스 라인쪽으로 침투하게 된다. 이때, 소오스, 드레인 전극(19a,19b) 및 데이타 버스 라인은 전도 특성이 우수한 Al 계열의 금속막으로서, 대부분 ITO 식각 용액과 잘 반응되는 성질이 있기때문에, 절연층 보호막(21)으로 부터 침투되는 식각 용액에 의하여 쉽게 반응되어버려, 데이타 버스 라인(또는 소오스, 드레인 전극)이 단선된다.
이와같이, 데이타 버스 라인이 단선이 되면, 선결함이 유발되어, 액정 표시 장치의 화질 특성이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 데이타 버스 라인을 형성한 후, 화소 전극을 패터닝할때, 데이타 버스 라인이 단선됨을 방지할 수 있는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 카운터 전극과 화소 전극 사이에 프린지 필드를 형성시키어 동작하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법으로서, 투명 절연 기판상에 투명 도전막을 증착하고, 소정 부분 패터닝하여 카운터 전극을 형성하는 단계; 상기 카운터 전극이 형성된 투명 절연 기판 상에 일방향으로 연장된 게이트 버스 라인과, 상기 카운터 전극과 콘택되는 공통 전극선 및 상기 절연 기판 외곽에 게이트 패드부를 동시에 형성하는 단계; 상기 결과물상에 게이트 절연막과 비정질 실리콘층 및 도핑된 반도체층을 순차적으로 적층한다음, 도핑된 반도체층과 비정질 실리콘층을 소정 부분 식각 하여, 액티브 영역을 한정하는 단계; 상기 투명 절연 기판 결과물상에 데이터 버스 라인용 금속막을 증착한다음, 소정 부분 식각하여 상기 박막 트랜지스터 영역에 소오스, 드레인 전극을 형성하고, 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 데이터 버스 라인을 형성함과 동시에 절연 기판 외곽에 데이타 패드부를 형성하는 단계; 상기 투명 절연 기판 상부에 절연층 보호막을 형성하고, 상기 드레인 전극의 소정 부분, 데이터 패드부, 게이트 패드 부 및 상기 게이트 버스 라인과 상대 전극선과 교차되는 데이타 버스 라인 부분 양측을 오픈시키는 단계; 및 상기 노출된 드레인 전극, 패드 부분들 및 데이타 버스 라인 부분과 콘택되도록 상기 절연층 보호막 상부에 투명 도전층을 형성하고, 이 투명 도전층을 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 소정 부분 패터닝하여 빗살 형태의 화소 전극을 형성함과 동시에, 상기 데이타 버스 라인 및 소오스 전극 상부에 존재하도록 패터닝하여 버퍼 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 카운터 전극과 화소 전극은 ITO(indium tin oxide) 도전층으로 형성되고, 상기 카운터 전극과 화소 전극은 ITO 도전층을 HCl, HNO3, H2O 로 이루어진 케미컬로 습식식각하여 형성된다.
또한, 카운터 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계 사이에 절연 물질로 된 기판 보호막을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선용 금속막은 MoW, Al-Nd, 또는 Mo/Al의 적층막중 어느 하나로 형성되고, 이때, 게이트 버스 라인 및 공통 전극선용 금 속막을 Al-Nd, 또는 Mo/Al 금속막으로 형성할 경우 H3PO4, CH3COOH, HNO3, 및 H2O로 이루어진 에천트를 이용하여 습식 식각하고, MoW 금속막으로 게이트 버스 라인을 형성할 경우에는 SF6 가스나 CF4 및 O2 가스를 이용하여 건식 식각하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 버스 라인용 금속막으로 Mo/Al/Mo 또는 MoW으로 형성되고, 데이터 버스 라인이 Mo/Al/Mo의 적층막으로 되는 경우에는 H3PO4, CH3COOH,
HNO3, 및 H2O로 이루어진 에천트를 이용하여 습식 식각하고, MoW 금속막을 이용할 경우에는 SF6 가스나 CF4 및 O2 가스를 이용하여 건식 식각한다.
아울러, 상기 절연층 보호막은 실리콘 질화막으로 형성되고, 절연층 보호막의 소정 부분을 식각하는 공정은 SF6, O2 등의 가스를 이용하여 건식 식각하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카운터 전극은 플레이트 형태 또는 빗살 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 6번의 마스크 공정을 이용하면서, 데이타 버스 라인을 형성한 후에 화소 전극을 형성하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치에 있어서, 화소 전극 형성시, 데이타 버스 라인 상부에 데이타 버스 라인과 콘택되는 버퍼 전극을 형성한다. 이에따라, 화소 전극 형성시 데이타 버스 라인에 단선이 발생되더라도, 버퍼 전극이 데이타 버스 라인의 역할을 하므로, 선결함이 발생되지 않는다. 따라 서, 화질 특성이 크게 개선된다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 3은 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 부분을 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 프린지 필드 스위칭 모드 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 부분을 나타낸 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명에 따른 프린지 필드 구동 액정 표시 장치 게이트 버스 라인과 데이타 버스 라인의 교차부를 나타낸 사시도이고, 도 6는 도 5를 Ⅴ-Ⅴ'선으로 절단하여 나타낸 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 단면도이다.
본 발명에 있어서, 데이타 버스 라인을 형성하는 공정까지의 공정은 종래 기술과 동일하므로, 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하도록 한다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 투명 절연 기판(11) 상부에 ITO 도전층을 Ar 가스나 O2 가스 및 ITO 타겟을 이용하여, 스퍼터링 방식으로 소정 두께만큼 형성한다. 그리고나서, 제 1 마스크 공정을 통하여, ITO 도전층을 사각판 형태 또는 빗살 형태로 식각하여, 카운터 전극(12)을 형성한다. 이때, ITO 도전층은 HCl, HNO3, 및 H2O 케미컬에 의한 습식 식각 방식으로 패터닝하는 것이 바람직하다.
그 다음으로, MoW 금속막, Al-Nd 합금막 또는 Mo/Al의 적층막을 기판 결과물 상부에 스퍼터링 방식으로 증착한다음, 제 2 마스크 공정을 통하여, 일방향으로 연 장된 게이트 버스 라인의 형태가 식각하여 게이트 버스 라인(14)을 형성한다. 상기 식각 공정시, Al 계열 금속막 또는 Mo/Al 금속막으로 게이트 버스 라인(14)을 형성할 경우에는 H3PO4, CH3COOH, HNO3, 및 H2O로 이루어진 에천트를 이용하여 습식 식각하고, MoW 금속막으로 게이트 버스 라인(14)을 형성할 경우에는 SF6 가스나 CF4 및 O2 가스를 이용하여 건식 식각하여 줌이 바람직하다.
또한, 게이트 버스 라인(14)을 형성하는 공정과 동시에, 카운터 전극(12)에 공통 신호를 전달하는 공통 전극선(도시되지 않음)이 형성되며, 기판 외측에는 외부 단자와 연결되어질 패드부(도시되지 않음)가 형성된다.
그후, 결과물 상부에 실리콘 질산화막(SiON:15)과 실리콘 질화막(SiN:16)과 비정질 실리콘막(a-Si:17) 및 도핑된 반도체층(n+a-si:18)을 PECVD(plasma enhacned chemical vapor deposition) 방식으로 적층한다. 그다음, 제 3 마스크 공정으로, 도핑된 반도체층(18)과 비정질 실리콘층(17) 및 실리콘 질화막(16)을 SF6, He, HCl 가스를 이용하여 소정 부분 패터닝하여, 박막 트랜지스터 영역을 한정한다.
그다음, 도핑된 반도체층(18)상에 데이터 버스 라인용 금속막 예를들어, Mo/Al/Mo 적층이나 MoW과 같은 불투명 도전층을 Kr 가스나 Ar 가스와 MoW 타겟, Mo 타겟 또는 Al 타겟을 이용하여 스퍼터링 방식으로 형성한다.
그후, 제 4 마스크 공정으로 상기 불투명 도전층을 패터닝하여 소오스, 드레인 전극(19a,19b)과 데이터 버스 라인(20, 도 5 및 도 6 참조)을 형성한다. 여기 서, 데이터 버스 라인(20)이 Mo/Al/Mo의 적층막으로 되는 경우에는 H3PO4, CH3COOH, HNO3, 및 H2O로 이루어진 에천트를 이용하여 습식 식각하고, MoW 금속막을 이용할 경우에는 SF6 가스나 CF4 및 O2 가스를 이용하여 건식 식각할 수 있다. 여기서, 데이터 버스 라인(20) 형성시, 기판(11) 외곽 부분에 데이터 패드부(도시되지 않음)을 형성한다.
그후에, 소오스, 드레인 전극(19a,19b)이 형성된 기판(11) 상부에 PECVD 방식으로 실리콘 질화막을 증착하여, 절연층 보호막(21)을 형성한다. 그리고나서, 제 5 마스크 공정으로, 박막 트랜지스터의 드레인 전극(19b), 게이트 패드부(도시되지 않음) 및 데이터 패드부(도시되지 않음)의 소정 부분이 오픈될 수 있도록 절연층 보호막(21)을 식각한다. 이때, 절연층 보호막(21)은 SF6, O2 가스를 이용하여 제거함이 바람직하다. 여기서, 본 발명에서는 단차 부위에서 데이타 버스 라인(20)의 단선되는 것을 방지하기 위하여, 게이트 버스 라인(21) 및 공통 전극선(도시되지 않음)으로 제공되는 단차부 양측의 데이타 버스 라인(20)이 소정 부분 오픈되도록, 상기 식각 공정시 절연층 보호막(21)을 식각하여, 콘택홀(H)을 형성한다.
그 다음, 절연층 보호막(21) 상부에 노출된 각 부분과 콘택되도록 화소 전극용 ITO 도전층을 증착하고, 제 6 마스크 공정을 통하여, ITO 도전층을 빗살 형태로 패터닝하므로써, 화소 전극(22)을 형성한다. 화소 전극(22) 형성과 동시에, 데이타 버스 라인(22) 및 데이타 버스 라인(20)으로 부터 연장된 소오스 전극(19b)의 상부에도 ITO 도전층이 남도록 패터닝하여, 버퍼 전극(220)을 형성한다.
이와같은 버퍼 전극(220)은 단차 부위 양측의 데이타 버스 라인(20)과 콘택되었으므로, 상기 화소 전극 형성시, 단차 부위 부분에 있는 데이타 버스 라인(20)이 ITO 도전층의 식각액으로 소정 부분 식각되더라도, 버퍼 전극(220)이 데이타 버스 라인(20)으로서의 역할을 하게 된다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 6번의 마스크 공정을 이용하면서, 데이타 버스 라인을 형성한 후에 화소 전극을 형성하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치에 있어서, 화소 전극 형성시, 데이타 버스 라인 상부에 데이타 버스 라인과 콘택되는 버퍼 전극을 형성한다. 이에따라, 화소 전극 형성시 데이타 버스 라인에 단선이 발생되더라도, 버퍼 전극이 데이타 버스 라인의 역할을 하므로, 선결함이 발생되지 않는다. 따라서, 화질 특성이 크게 개선된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (9)
- 카운터 전극과 화소 전극 사이에 프린지 필드를 형성시키어 동작하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법으로서,투명 절연 기판상에 투명 도전층을 증착하고, 소정 부분 패터닝하여 카운터 전극을 형성하는 단계;상기 카운터 전극이 형성된 투명 절연 기판 상에 일방향으로 연장된 게이트 버스 라인과, 상기 카운터 전극과 콘택되는 공통 전극선 및 상기 절연 기판 외곽에 게이트 패드부를 동시에 형성하는 단계;상기 결과물상에 게이트 절연막과 비정질 실리콘층 및 도핑된 반도체층을 순차적으로 적층한다음, 도핑된 반도체층과 비정질 실리콘층을 소정 부분 식각하여, 액티브 영역을 한정하는 단계;상기 투명 절연 기판 결과물상에 데이터 버스 라인용 금속막을 증착한다음, 소정 부분 식각하여 상기 박막 트랜지스터 영역에 소오스, 드레인 전극을 형성하고, 상기 게이트 버스 라인과 교차되도록 데이터 버스 라인을 형성함과 동시에 절연 기판 외곽에 데이타 패드부를 형성하는 단계;상기 투명 절연 기판 상부에 절연층 보호막을 형성하고, 상기 드레인 전극의 소정 부분, 데이터 패드부, 게이트 패드 부 및 상기 게이트 버스 라인과 상대 전극선과 교차되는 데이타 버스 라인 부분 양측을 오픈시키는 단계; 및상기 노출된 드레인 전극, 패드 부분들 및 데이타 버스 라인 부분과 콘택되 도록 상기 절연층 보호막 상부에 투명 도전층을 형성하고, 이 투명 도전층을 상기 카운터 전극과 오버랩되도록 소정 부분 패터닝하여 빗살 형태의 화소 전극을 형성함과 동시에, 상기 데이타 버스 라인 및 소오스 전극 상부에 존재하도록 패터닝하여 버퍼 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극과 화소 전극은 ITO(indium tin oxide) 도전층으로 형성되고, 상기 카운터 전극과 화소 전극은 ITO 도전층을 HCl, HNO3, H2O 로 이루어진 케미컬로 습식식각하여 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선용 금속막은 MoW, Al-Nd, 또는 Mo/Al의 적층막중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 게이트 버스 라인 및 공통 전극선용 금속막은 Al-Nd, 또는 Mo/Al 금속막으로 형성할 경우 H3PO4, CH3COOH, HNO3, 및 H2O로 이루어진 에천트를 이용하여 습식 식각하고, MoW 금속막으로 게이트 버스 라인을 형성할 경우에는 SF6 가스나 CF4 및 O2 가스를 이용하여 건식 식각하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 버스 라인용 금속막은 Mo/Al/Mo 또는 MoW과 같은 불투명 도전층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법
- 제 5 항에 있어서, 상기 데이터 버스 라인이 Mo/Al/Mo의 적층막으로 되는 경우에는 H3PO4, CH3COOH, HNO3, 및 H2O로 이루어진 에천트를 이용하여 습식 식각하고, MoW 금속막을 이용할 경우에는 SF6 가스나 CF4 및 O2 가스를 이용하여 건식 식각하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 절연층 보호막은 실리콘 질화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 절연층 보호막의 소정 부분을 식각하는 공정은 SF6, O2 등의 가스를 이용하여 건식 식각하는 것을 특징으로 더 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 카운터 전극은 플레이트 형태 또는 빗살 형태로 형 성되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 구동 액정 표시 장치의 제조방법.
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