KR100271043B1

KR100271043B1 - 액정표시장치의 기판 및 그 제조방법(liquid crystal display and method of manufacturing the same)

Info

Publication number: KR100271043B1
Application number: KR1019970064132A
Authority: KR
Inventors: 김웅권; 배성식; 최재범; 황광조
Original assignee: 구본준, 론 위라하디락사; 엘지.필립스 엘시디주식회사
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2000-11-01
Also published as: US20020054268A1; US6344884B1; KR19990043145A; US6856361B2; US6552759B2; US20020126244A1

Abstract

본 발명은 유기막 위에 형성되는 ITO 등의 무기막 또는 금속막의 접합 결합력을 개선함으로써 무기막 또는 금속막의 패턴불량을 방지하는데 목적이 있다.

본 발명의 액정표시장치의 기판은 투명기판 우에 TFT가 형성되고, 상기 TFT를 포함하여 덮는 BCB 등의 유기막이 형성되고, 상기 유기막 표면에 H₂플라즈마 처리하여 O-H의 결합구조를 갖는 표면처리막 156이 형성된다. 상기 표면처리막 위에 ITO 도전막으로 된 화소전극 140이 형성된다. 상기 화소전극 140은 콘택홀 130을 통하여 TFT의 드레인 전극 170b와 접촉된다. 특히, 상기 O-H의 결합구조를 갖는 표면처리막 156은 화소전극이 되는 ITO막과의 접합 결합력을 강화시키는 역할을 한다.

따라서, 유기막 위에 형성되는 막 즉, ITO 도전막으로 된 화소전극 140의 패턴불량을 방지할 수 있다.

Description

액정표시장치의 기판 및 그 제조방법(LIQUID CRYSTAL DISPLAY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME)

본 발명은 TFT와 화소전극을 포함하는 액정표시장치의 기판의 제조방법 및 구조에 관련된 것으로써, 특히 유기막 위에 화소전극을 비롯한 무기막 등이 형성되었을 때 상기 2층 사이의 접합 결합력을 강화시키는 제조방법 및 구조에 관련된 것이다.

일반적으로 스위칭소자 및 화소전극 등이 형성된 종래의 액정표시장치의 기판은 도1a 및 도2a에서 설명하는 과정을 거쳐 형성된다.

상기 도 1a 및 도 1b는 역 스태거형의 TFT구조를 예로 들어 나타내고 있다.

상기 도 1a에 있어서, 투명기판 10 위에 게이트전극 60이 형성되고, 상기 게이트전극 60을 포함하여 덮는 게이트절연막 50이 형성된다. 상기 반도체층의 표면에는 오믹접촉층 92a 및 92b가 양쪽으로 분리되어 형성되어 있다. 상기 오믹접촉층 92a에는 소스전극 70a가 접촉되도록 형성되고, 상기 소스전극과 이어지는 데이터베이스라인 70이 게이트절연막 50 위에 형성된다. 한편, 상기 오믹접촉층 92b에는 드레인전극 70b가 접촉되도록 형성된다.

상기와 같이 게이트전극, 소소전극 및 드레인전극 등이 형성됨으로써 스위칭소자로 기능하는 TFT가 형성된다.

상기 TFT가 형성된 기판 위에 벤조싸이클로부텐(benzocyclobutene : BCB)등으로 된 유기막 55를 형성한다. 상기 TFT의 드레인전극 70b의 표면이 노출되도록 상기 유기막 55에 콘택홀 30이 형성된다.

상기와 같이 액정표시장치의 기판에 유기막을 사용하는 이유는 단차가 형성된 기판 위에 상기 유기막을 스핀코팅 등의 방법으로 도포하였을 때 유기막의 표면은 평탄을 유지하고, 특히 SiNx, SiOx 등의 무기막에 비하여 비유전율이 낮은 장점이 있기 때문이다. 따라서, 이후에 설명하는 화소전극을 데이터버스라인부의 영역까지 중첩하여 화소의 개구율을 극대화할 수 있다. 즉, 상기 콘텍홀 30이 형성된 유기막 위에 ITO(Indium Tin Oxide) 무기막을 스퍼터법 등으로 증착하고, 상기 ITO막을 패터닝하여 화소전극 40으로 형성할 때 상기 화소전극을 데이터버스라인 등과 중첩되도록 형성하여 화소의 개구율을 크게할 수 있다. 상기 화소전극 40은 상기 화소전극을 덮고 있는 포토레지스트 88의 패턴에 따라 상기 ITO막을 웨트에칭 등의 방법으로 에칭함으로써 형성할 수 있다.

그런데, 상기 에칭과정에서 상기 에칭과정에서 상기 유기막과 ITO무기막은 접합결합력이 약하기 때문에 2층 사이에 공극이 형성되고, ITO막의 박리가 일어날 수 있다.

따라서, ITO막의 식각부가 모두 제거되는 시점에서 식각된 ITO막의 가장자리를 따라 에천트가 침투하게 되고, 상기 침투된 에천트에 의하여 화소전극 40이 오버에치되는 패턴불량이 발생한다.

ITO막을 식각한 후 포토레지스트를 제거한 상태 즉, 도 1b는 상기 패턴불량 상태를 잘 나타내고 있다.

도 1b의 A는 화소전극 40이 박리된 상태를 나타낸 것이고, B, C는 오버에치 된 상태를 나타내고 있다.

본 발명은 상기와 같이 유기막 위에 형성되는 막 즉, ITO막 등의 무기막이나 금속막을 형성한 액정표시장치의 기판의 구조에 있어서, 상기 유기막과 상기 유기막 위에 형성되는 막과의 접합 결합력을 개선하는 제조방법 및 구조를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 유기막과 유기막 위에 형성되는 막과의 접합 결합력을 개선함으로써, 상기 유기막 위에 형성되는 막의 패턴불량을 방지하는데 있다.

상기 목적을 위하여 본 발명은 도 2a와 같이 유기막 155의 표면을 H₂플라즈마 처리하여 표면처리막 156을 형성한다.

상기 유기막은 H₂플라즈마 처리하였을 때 표면에 O-H 결합구조를 형성하게 되고, 도 2b와 같이 O-H의 결합구조를 갖는 표면처리막 156 위에 ITO막 등의 무기막 180 또는 금속막을 증착하면 상기 무기막 또는 금속막과 유기막과의 접합 결합력은 한층 개선된다.

상기와 같이 유기막 표면에 H₂플라즈마 처리하여 그 위에 형성되는 막과의 접합력을 향상시켜 줌으로써, 상기 유기막 위에 형성되는 막의 패턴 불량과 박리를 방지하도록 한다.

상기 유기막 표면에 H₂플라즈마 처리를 실시하기 전 또는 후에 추가로 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리를 실시하여도 상기의 효과를 얻을 수 있다.

제1a도, 제1b도는 종래 액정표시장치의 기판을 설명하기 위한 단면도이고,

제2a도, 제2b도는 본 발명의 요지를 설명하기 위한 단면도이고,

제3a도∼제 3d도, 제4a도∼제4c도, 제5도, 제6도는 본 발명의 액정표시장치의 기판을 설명하기 위한 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 110 : 투명기판 30, 130 : 콘택홀

40, 140 : 화소전극 50, 150 : 게이트절연막

55, 155 : 유기막 156, 156′: 표면처리막

60, 160 : 게이트전극 70, 170 : 데이터버스라인

70a, 170a : 소스전극 70b, 170b : 드레인전극

180 : 무기막 88, 188 : 포토레지스트

90, 190 : 반도체층

종래의 문제점을 개선한 본 발명의 액정표시장치의 기판은 투명기판 위에 형성되는 TFT와, 상기 TFT를 포함하여 덮는 BCB 등의 유기막과, 상기 유기막 표면을 H₂플라즈마 처리하여 형성되는 표면처리막고, 상기 TFT의 드레인전극 위의 상기 유기막과 상기 표면처리막의 일부가 제거되어 형성되는 콘택홀과, 상기 콘택홀을 통하여 상기 TFT의 드레인전극과 접촉되고, 상기 표면처리막 위에 형성되는 화소전극용 ITO 도전막을 포함한다.

상기 H₂플라즈마 처리하여 형성되는 표면처리막은 콘택홀과의 제조공정 순서를 바꿈으로써, 콘택홀 부분의 유기막 표면에도 H₂플라즈마 처리되도록 할 수 있다.

본 발명은 상기 구조의 기판에 한정하지 않고, 유기막의 표면을 H₂플라즈마 처리하고, SiNx, SiOx 등의 무기막 또는 금속막이 적층되는 모든 구조에 적용할 수 있다.

또, 본 발명의 액정표시장치의 기판의 제조방법은 투명기판 위에 TFT를 형성하는 공정, 상기 TFT를 포함하여 덮는 BCB 등의 유기막을 형성하는 공정, 상기 유기막 표면을 H₂플라즈마 처리하는 공정, 상기 TFT의 드레인전극이 노출되도록 상기 H₂플라즈마 처리된 유기막의 일부를 제거하여 콘택홀을 형성하는 공정, 상기 콘택홀이 형성된 기판의 전면에 ITO 도전막을 형성하는 공정, 상기 ITO 도전막을 패터닝하여 상기 TFT의 드레인전극과 접촉되는 화소전극으로 형성하는 공정을 포함한다.

상기 기판의 제조공정에 있어서, 상기 유기막 표면에 H₂플라즈마 처리를 실시하기 전 또는 후에 추가로 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리를 실시할 수 있고 상기 H₂O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리는 상기 콘택홀을 형성한 후에 하여도 된다.

상기에 설명된 본 발명의 액정표시장치의 기판의 구조, 제조방법 및 작용은 이하의 실시 예에서 상세히 설명한다.

[실시예 1]

본 실시 예는 도 3a∼도 3d를 참고하여 설명한다.

이미 종래 기술에서 설명한 것처럼 투명기판 110 위에 게이트전극 160, 게이트절연막 150이 형성되고, 상기 게이트전극부의 게이트절연막 위에는 반도체층 190이 섬모양으로 형성된다. 상기 반도체층 표면에는 오믹접촉층 192a, 및 192b가 양쪽으로 분리되어 형성되고, 상기 오믹접촉층 192a에는 소스전극 170a가 접촉되도록 형성되고, 상기 소스전극과 이어지는 데이터버스라인 170이 게이트절연막 150 위에 형성된다. 한편, 상기 오믹접촉층 192b에는 드레인전극 170b가 접촉되도록 형성된다.

상기와 같이 TFT가 형성되고, 상기 TFT가 형성된 기판 위에 BCB 등의 유기막 155를 스핀코팅하여 형성한다. 이어서, 상기 유기막 155의 표면에 H₂플라즈마 처리를 실시하여 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156을 형성한다. 상기 유기막은 BCB외에 F 첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 등의 유기막을 이용할 수 있다(도 3a).

이어서, O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156이 형성된 기판 위에 포토레지스트 188을 도포한 후, TFT의 드레인전극 170b의 표면이 노출되는 콘택홀 130을 형성하기 위하여 상기 포토레지스트 188을 소정의 패턴형태에 따라 현상한다. 그리고, 상기 포토레지스트를 마스크로 하여 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156의 일부와 유기막 155의 일부를 드라이에칭 등의 방법으로 에칭한다(도 3b).

이어서, 도 3b의 포토레지스트를 제거하고, 콘택홀 130이 형성된 기판의 전면에 무기막 즉, ITO 도전막 140을 스퍼터법 등으로 증착하고, 포토레지스트 188을 도포한다. 상기 포토레지스트 188을 소정의 패턴형태에 따라 현상한 후, 상기 현상된 포토레지스트의 패턴에 따라 웨트에칭 등의 방법으로 ITO 도전막을 에칭한다(도 3c).

상기와 같이 유기막 위에 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156이 형성되면 표면처리막 156이 ITO 도전막 140과의 접합 결합력을 강화 시키기 때문에 상기 ITO 도전막이 식각완료되는 시점에서 식각된 ITO 도전막의 가장자리부 즉, A, B, C 부분에 에천트가 침투하지 못한다.

따라서, 도 3d와 같이 포토레지스트를 제거한 후 드레인전극 170b와 접촉되고, O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156 위에 형성되는 ITO 도전막 140 즉, 화소전극을 형성하였을 때 상기 화소전극이 박리되거나 혹은 오버에치되는 패턴불량은 발생하지 않는다.

[실시예 2]

본 실시 예는 도 4a∼eh 4c를 참고하여 설명한다.

본 실시 예는 실시 예 1과 거의 비슷한 방법으로 제조되고, 단지, H₂플라즈마 처리하여 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156을 형성하기 전에 유기막 155에 콘택홀 130을 먼저 형성하는 것이다. 상기와 같이 콘택홀 130을 먼저 형성하고, H₂플라즈마 처리를 실시함으로써 콘택홀 130의 벽면에도 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156이 형성된다. 드레인전극 170b는 Al, Cr 등의 금속막으로 형성되기 때문에 드레인전극의 일부가 H₂플라즈마 가스에 노출되더라도 드레인전극에 영향을 미치지 않는다(도 4a).

이어서, O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156이 형성된 기판의 전면에 무기막, 즉 ITO 도전막 140을 스퍼터법 등으로 증착하고, 포토레지스트 188을 도포한다. 상기 포토레지스트 188을 소정의 패턴형태에 따라 현상한 후, 상기 현상된 포토레지스트의 패턴에 따라 웨트에칭 등의 방법으로 ITO 도전막을 에칭한다(도 4b).

도 4b의 구조에서 포토레지스트를 제거하면 도 4c와 같은 본 실시 예의 액정표시장치의 기판이 완성되고, 실시 예 1과 같은 효과를 얻을 수 있다.

[실시예 3]

본 실시 예에서는 도 5와 같이 유기막 155의 표면에 O₂플라즈마 표면처리막 156′를 추가하여 형성하고, O2 플라즈마 표면처리막 156′위에 H₂플라즈마 표면처리막 156을 형성한다.

상기 유기막 155의 표면을 O₂플라즈마 처리하면 표면처리막 156′가 되는 SiO₂의 산화막이 형성되고, SiO₂의 산화막을 H₂플라즈마 처리하면 SiO₂와 H₂가스가 반응하여 SiO₂의 표면에 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156이 형성된다.

본 실시 예의 기판의 제조과정은 실시 예 1과 거의 동일하고, H₂플라즈마 공정전에 유기막 155의 표면에 O₂플라즈마 처리를 추가하는 것 뿐이다.

[실시예 4]

본 실시 예는 실시 예 3과 거의 비슷한 방법으로 제조되고, 단지, O₂플라즈마와 H₂플라즈마 처리를 실시하기 전에 콘택홀 130을 먼저 형성하는 것이다. 상기와 같이 콘택홀 130을 먼저 형성하고, 유기막 155 위에 O₂플라즈마와 H₂플라즈마 처리를 실시함으로써 도 6과 같이 콘택홀 130의 벽면에도 SiO₂의 산화막으로 된 표면처리막 156′와 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156이 형성되도록 한다.

상기 실시 예 3 및 실시 예 4의 제조방법에 있어서, O₂플라즈마 대신에 Ar 플라즈마를 이용하여 표면처리하여도 되고, 표면처리막 156′와 156이 바뀌는 구조 즉, 유기막 표면에 H₂플라즈마 처리를 한 후, 이어서 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리를 하더라도 본 발명이 의도하는 유기막과 화소전극의 접합 결합력을 개선하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 액정표시장치의 기판은 BCB 등의 유기막 155의 표면에 H₂플라즈마 처리하여 O-H의 결합 구조를 갖는 표면처리막 156을 형성하고, 상기 표면처리막 위에 ITO 도전막 등의 무기막을 증착하여 화소전극 140을 형성함으로써, 상기 화소전극과 상기 유기막과의 접합 결합력을 강화한다.

상기 H₂플라즈마 처리에 의하여 유기막 표면에 형성되는 O-H의 결합 구조는 ITO 외에 SiNx, SiOx 등의 무기막이나 Al, Cr, Mo, W, Ta 등의 금속막 등과도 친화력을 갖고 강하게 결합한다.

따라서, 본 발명을 적용하면 유기막 위에 형성되는 무기막이나 금속막의 박리 및 식각 불량을 줄이는데 효과가 있다.

특히, ITO 도전막으로 된 화소전극의 박리 불량을 줄일 수 있고, 화소전극을 패터닝하는 과정에서 화소전극과 유기막 사이에 에천트가 침투하지 않음으로 화소전극의 오버에치를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

투명기판 위에 형성되는 유기막과, 상기 유기막의 표면을 H₂플라즈마 처리하여 형성되는 표면처리막과, 상기 표면처리막 위에 형성되는 무기막을 포함하는 액정표시장치의 기판.
제1항에 있어서, 상기 유기막은 BCB, F첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로하는 액정표시장치의 기판.
제1항에 있어서, 상기 무기막은 ITO, SiNx, SiOx 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판.
제1항에 있어서, 상기 유기막과 상기 표면처리막 사이에 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리되는 막이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판.
제1항에 있어서, 상기 표면처리막과 상기 무기막 사이에 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리되는 막이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판.
투명기판 위에 형성되는 스위칭소자와 상기 스위칭소자를 포함하여 덮는 유기막과, 상기 유기막 표면을 H₂플라즈마 처리하여 형성되는 표면처리막과, 상기 스위칭소자의 한 단자부 위의 상기 유기막과 상기 표면처리막의 일부가 제거되어 형성되는 콘택홀과, 상기 콘택홀을 통하여 상기 스위칭소자의 한 단자와 접촉되고, 상기 표면처리막 위에 형성되는 도전막을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판.
제6항에 있어서, 상기 유기막은 BCB, F첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로하는 액정표시장치의 기판.
제6항에 있어서, 상기 도전막은 ITO막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판.
제6항에 있어서, 상기 유기막과 상기 표면처리막 사이에 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리되는 막이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판.
제6항에 있어서, 상기 표면처리막과 상기 도전막 사이에 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리되는 막이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판.
투명기판 위에 유기막을 형성하는 공정, 상기 유기막의 표면을 H₂플라즈마 처리하는 공정, 상기 H₂플라즈마 처리된 유기막 위에 무기막을 형성하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 유기막은 BCB, F첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 무기막은 ITO, SiNx, SiOx 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 유기막의 표면을 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리한 후에 상기 H₂플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 유기막의 표면을 H₂플라즈마 처리한 후, 이어서 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
투명기판 위에 스위칭소자를 형성하는 공정, 상기 스위칭소자를 포함하여 덮는 유기막을 형성하는 공정, 상기 유기막 표면을 H₂플라즈마 처리하는 공정, 상기 스위칭소자의 한 단자부가 노출되도록 상기 H₂플라즈마 처리된 유기막의 일부를 제거하여 콘택홀을 형성하는 공정, 상기 콘택홀이 형성된 기판의 전면에 도전막을 형성하는 공정, 상기 도전막을 패터닝하여 상기 스위칭소자의 한 단자와 접촉되는 화소전극으로 형성하는 공정을 포함하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 유기막은 BCB, F첨가 폴리이미드, 테프론, 싸이토프, 파리렌, 아크릴수지 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 도전막은 ITO막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 유기막의 표면을 O₂플라즈마 처리한 후에 상기 H₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 유기막의 표면을 H₂플라즈마 처리한 후, 이어서 O₂플라즈마 또는 Ar 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.
제16항에 있어서, 상기 콘택홀을 형성한 후, 상기 H₂플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 기판의 제조방법.