KR20020057032A - 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 절연기판 상부에 금속막을 형성하고, 제 1 마스크 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극이 형성된 절연기판 상부에 게이트 절연막, 액티브층 및 데이터 전극을 순차적으로 형성하고, 제 2 마스크 공정으로 상기 데이터 전극 및 액티브층을 패터닝하는 단계; 상기 데이터 전극을 포함하여 게이트 절연막 전면상에 보호막을 형성하고, 제 3 마스크 공정으로 상기 보호막을 식각하여, 상기 데이터전극의 박막트랜지스터 채널부 예정영역 및 화소전극과 데이터 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 포함한 보호막상에 화소전극용 금속막을 형성한 후, 제 4 마스크 공정으로 상기 화소전극용 금속막을 선택적으로 패터닝하는 단계; 상기 데이터 전극 및 액티브층을 선택적으로 식각하여 박막트랜지스터 채널부를 형성하는 단계; 및 상기 전체구조의 상면에 상기 박막트랜지스터 채널부 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되며, 종래의 5마스크 공정을 4마스크 공정으로 대체하여 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 4 마스크 공정에 의하여 백채널 에치(BCE; Back Channel Etch)형의 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 박막트랜지스터 액정표시장치는 고속응답성과 많은 화소 개수를 갖는다, 이에 따라, 화면의 고화질화, 대형화 등의 특성을 지니며 휴대용 텔레비전, 노트북 컴퓨터, 자동차 항법장치 등에 이용된다,
이러한 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조를 위한 종래 기술은 5 마스크 공정에 의한 백채널에치(Back channel etch)형 박막트랜지스터 어레이 공정인데, 이를 도 1을 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 절연기판(100)상에 금속층을 증착한 후 제 1 마스크 공정을 통하여 게이트 전극(101)을 형성한다, 이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(101)이 형성된 절연기판(100) 전면상에 복합층(게이트 절연막 및 액티브층)(105)을 증착한 후 제 2 마스크 공정을 통하여 액티브층(105)을 박막트랜지스터의 예정영역에 존재하도록 패터닝한다.
다음으로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 소정의 금속막을 증착한 후 제 3 마스크 공정을 통하여 데이터 전극(소오스/드레인 전극)(107)을 형성한 후, 도 1d에 도시된 바와 같이, 데이터 전극이 형성된 절연기판(100)상에 보호막(109)을 형성하는데, 여기서 소오스 전극(도면부호 표시않됨)의 일부가 노출되도록 제 4 공정을 통하여 상기 보호막(109)을 식각하여 비아홀(부호표시 않됨)을 형성한다.
마지막으로, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 비아홀(부호표시 않됨)을 통해 노출된 소오스 전극(부호표시 않됨)과 콘택되도록 상기 보호막(109) 상부에 ITO(Indium Tin Oxide)막을 증착한 후, 제 5 마스크 공정을 통하여 상기 ITO막을 소정부분 식각하여 화소전극(111)을 형성한다.
그러나, 상기한 종래의 박막트랜지스터 액정 표시장치의 하부기판을 형성하느데는 상술한 바와 같이 적어도 5번의 마스크 공정이 요구된다.
이때, 마스크 공정이라 함은 공지된 바와 같이 포토리소그라피 공정으로서, 그 자체 공정만으로도 레지스트 도포공정, 노광공정, 현상공정, 식각공정 및 레지스트 제거공정을 포함한다. 이에 따라, 한 번의 마스크 공정을 진행하는데에도 장시간이 소요된다. 또한, 백채널 형성위한 식각공정 또는 백채널 식각후 수소화(Hydrogenation)처리공정에 따라 박막트랜지스터 누설전류가 민감하게 변하여 소자특성의 불균일성이 발생할 수 있다.
이로 인하여, 적어도 5번의 마스크 공정을 포함하는 박막트랜지스터 액정표시장치를 제조하는데 매우 긴 시간이 요구되고, 제조비용의 상승, 수율저하 및 소자특성의 불균일성 등의 문제점이 있다.
한편, 그레이톤 마스크를 이용하여 소오스/드레인 전극과, 오믹층 및 채널층을 동시에 식각하는 4 마스크 공정이 개발되었다. 이 공정은 종래의 5마스크공정에서 데이터전극과 복합층을 한단계의 공정으로 제거하여 나의 마스크공정을 줄인 것이다.
그러나, 상기 4 마스크 공정에 있어서, 그레이톤 영역을 형성하기 위해서는 마스크 제작시 미세패턴을 형성하여야 하는데 이러한 미세패턴을 형성하기 위한 소요비용이 추가된다, 또한, 미세패턴 형태에 따라 그레이톤 부분의 노광 양상이 매우 민감하게 변화하고, 미세패턴에 의해 형성되는 그레이톤 부분에다 도포하는 감광제 두께를 균일하게 제어하는데 많은 어려움이 있다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래 5 마스크 공정의 생산성을 향상시키기 위하여 복합층과 데이터 전극을 한 개의 마스크로 사용하되 그레이톤 마스크를 사용하지 않은 4 마스크 공정으로 이루어진 백채널 에치형의 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법을 제공함에 있다.
도 1a 내지 1e는 종래기술에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판을 제조하기 위한 각 공정별 단면도.
도 2a 내지 2g는 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판을 제조하기 위한 각 공정별 단면도.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막트랜지스터 채널부 보호막 형성방법을 도시한 단면도.
도 4a 내지 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막트랜지스터 채널부 보호막 형성방법을 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11: 유리기판13: 게이트 전극
15: 게이트 절연막17: 액티브층
19: 데이터 전극21: 제 1 차 보호막
23: 화소전극용 금속막25: 포토레지스트
27,29: 박막트랜지스터 채널부 보호막
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정표시장치는, 절연기판 상부에 금속막을 형성하고, 제 1 마스크 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극이 형성된 절연기판 상부에 게이트 절연막, 액티브층 및 데이터 전극을 순차적으로 형성하고, 제 2 마스크 공정으로 상기 데이터 전극 및 액티브층을 패터닝하는 단계; 상기 데이터 전극을 포함하여 게이트 절연막 전면상에 보호막을 형성하고, 제 3 마스크 공정으로 상기 보호막을 식각하여, 상기 데이터전극의 박막트랜지스터 채널부 예정영역 및 화소전극과 데이터 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을포함한 보호막상에 화소전극용 금속막을 형성한 후, 제 4 마스크 공정으로 상기 화소전극용 금속막을 선택적으로 패터닝하는 단계; 상기 데이터 전극 및 액티브층을 선택적으로 식각하여 박막트랜지스터 채널부를 형성하는 단계; 및 상기 전체구조의 상면에 상기 박막트랜지스터 채널부 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정표시장치를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2a 내지 2g는 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정표시장치의 하부 어레이기판의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.
본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정표시장치의 하부 어레이기판은 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 투명성 절연기판, 예를 들어, 유리기판(11)상에 게이트 전극용 금속막을 증착한 후 제 1 마스크 공정을 통하여 소정부분 패터닝하여 게이트 전극(13)을 형성한다.
그 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(13)이 형성된 유리기판(11) 전면상에 게이트 절연막(15), 액티브층(17) 및 데이터 전극용 금속막(19)을 순차적으로 증착한 후, 제 2 마스크 공정을 통해 액티브층 및 데이터 전극용 금속막을 소정부분 패터닝하여 식각하면, 도 2c에 도시된 바와 같이 형성된다.
이때, 상기 제 2 마스크 공정에 있어서는, 종래 5 마스크 공정에서와 달리 하나의 마스크만을 필요로 하며, 또한 그레이톤 마스크가 아닌 일반적인 노르말톤 마스크를 적용하므로 공정시간면이나 공정비용면에서 종래보다 유리하다.
이어서, 상기 형성된 데이터 전극(19)을 비롯하여 게이트 절연막(17)상에 제 1 차 보호막(21)을 증착하고, 제 3 차 마스크 공정으로 상기 데이터 전극(19) 표면 일부가 노출되도록 상기 제 1 차 보호막(21)을 소정부분 식각한다. 그리하면, 도 1d에 도시된 바와 같은 박막트랜지스터 채널부가 예정되는 영역상에 홀(Hole)이 형성되며, 또한 화소전극(도 1d에는 도시되지 않음)과 데이터 전극(19)이 접속되는 콘택트홀(Contact Hole)이 형성된다.
그 다음, 도 2e 내지 2g를 참조하여, 상기 홀이 형성된 제 1 차 보호막(21)상에 화소전극용 금속막(23)을 증착한 후, 제 4 마스크 공정으로 상기 화소전극용 금속막(23)을 소정부분 식각하고, 계속하여 상기 데이터 전극(19) 및 액티브층(17)의 소정부분을 식각하여 소오스(19b) 및 드레인(19a) 전극을 이격되게 형성하여 박막트랜지스터 채널부를 형성한다. 이때, 상기 제 4 마스크 공정은 하나의 일반적인 노르말톤 마스크를 사용하며, 별도의 마스크가 필요치 않다.
여기서, 상기 박막트랜지스터 채널부가 형성된 후에는 백채널영역이 노출되는데, 상기 외부에 노출되는 백채널영역은 하기와 같은 방법으로 제 2 차 보호막을 형성하여 보호한다.
상기 제 2 차 보호막을 형성하는데 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 제 2 차 보호막 형성공정은, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리공정을 사용한다. 즉, 플라즈마 처리에 의한 산화막 또는 질화막과 같은 보호층(27)을 백채널부 영역내에 형성하는 것이다. 이후에 제 4 마스크 공정시 제거되지 않고 남겨진, 상기 화소전극(23)상에 형성된 포토레지스트(25)를 제거하면 박막트랜지스터가구비된 하부 어레이 기판을 완성하게 된다.
한편, 상기 제 2 차 보호막을 형성하는데 있어서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제 2 차 보호막 형성공정은, 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 저온 증착공정을 통해 이루어진다. 즉, 포토레지스트가 변형되지 않을 온도, 바람직하게는 섭씨 약 200도 이하에서 스퍼터링 또는 화학기상증착법을 적용하여 상기 백채널부를 포함한 소오스(19b) 및 드레인(19a) 전극상에 산화막 또는 질화막으로서 제 2 차 보호막(29)을 증착하고, 소위 리프트오프(Lift-off)방법으로 상기 화소전극(23)상의 포토레지스트(25) 및 그 위에 형성된 일부의 제 2 차 보호막(29)을 제거하면 박막트랜지스터가 구비된 하부 어레이 기판을 완성하게 된다.
상기의 실시예는 본 발명의 실시양태를 예시하는 것으로서, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는 종래의 5 마스크 공정을 4 마스크 공정으로 대체하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 종래의 그레이톤(gray-tone)에 의한 4 마스크 공정에서 그레이톤 영역을 형성하기 위하여 추가적으로 마스크 제작에 들어가는 비용을 절약할 수 있으며, 그레이톤을 이용한 4 마스크 공정에 비해 공정이 단순하여공정마진(margin)을 넓힐 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 4 마스크 공정은 추가적인 설계기술 또는 공정기술이 없어도 현재의 공정기술로도 응용이 가능하다.
결과적으로, 본 발명에서 제안된 4 마스크 박막트랜지스터 어레이 기판의 제작기술을 통해, 재료비, 공정시간, 장비투자, 결함발생을 저감시켜 생산성을 향상시켜 생산원가를 낮추는데 기여하게 된다.
Claims (6)
- 절연기판 상부에 금속막을 형성하고, 제 1 마스크 공정으로 상기 금속막을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극이 형성된 절연기판 상부에 게이트 절연막, 액티브층 및 데이터 전극을 순차적으로 형성하고, 제 2 마스크 공정으로 상기 데이터 전극 및 액티브층을 패터닝하는 단계;상기 데이터 전극을 포함하여 게이트 절연막 전면상에 보호막을 형성하고, 제 3 마스크 공정으로 상기 보호막을 식각하여, 상기 데이터전극의 박막트랜지스터 채널부 예정영역 및 화소전극과 데이터 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계;상기 콘택홀을 포함한 보호막상에 화소전극용 금속막을 형성한 후, 제 4 마스크 공정으로 상기 화소전극용 금속막을 선택적으로 패터닝하는 단계;상기 데이터 전극 및 액티브층을 선택적으로 식각하여 박막트랜지스터 채널부를 형성하는 단계; 및상기 전체구조의 상면에 상기 박막트랜지스터 채널부 보호막을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 내지 제 4 마스크 공정은 노르말톤 마스크로 수행하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 마스크 공정은 상기 데이터 전극 및 액티브층을 단일의 마스크 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 4 마스크 공정은 상기 화소전극용 금속막, 데이터 전극 및 액티브층의 소정부분을 단일의 마스크 공정으로 연속하여 식각하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 박막트랜지스터의 채널부 보호막 형성방법은 플라즈마 처리공정으로 수행되거나, 또는 스퍼터링 또는 화학기상증착 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 박막트랜지스터의 채널부 보호막은 산화막 또는 질화막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 액정표시장치의 제조방법.
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