JP3967709B2 - Array substrate for liquid crystal display device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は液晶表示装置に係り、特に液晶表示装置用アレイ基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an array substrate for a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same.
図1は、一般的な液晶表示装置を概略的に示した平面図である。図示したように、一般的な液晶表示装置11は、ブラックマトリックス6とカラーフィルター7、前記カラーフィルター7の上部に蒸着された透明電極である共通電極9が形成された上部基板5と、画素領域P上に形成された画素電極56とスイッチング素子Tを含んだアレイ配線が形成された下部基板22で構成され、前記上部基板5と下部基板22間には液晶15が充填されている。
FIG. 1 is a plan view schematically showing a general liquid crystal display device. As shown in the drawing, a general liquid
前記下部基板22はアレイ基板とも称し、スイッチング素子である薄膜トランジスタTがマトリックス形態で位置して、このような複数の薄膜トランジスタを交差して経由するゲート配線12とデータ配線34が形成される。
The
前記画素領域Pは、前記ゲート配線12とデータ配線34が交差して定義される領域である。前記画素領域P上に形成される画素電極56は、インジウム−スズ−オキサイド(ITO)のように光の透過率が比較的優れた透明導電性金属を用いる。
The pixel area P is an area defined by intersecting the
前述したように構成される液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタTと前記薄膜トランジスタに連結した画素電極56がマトリックス形態で存在することによって映像を表示する。
The liquid crystal display device configured as described above displays an image by the thin film transistor T and the
前記ゲート配線12は、前記薄膜トランジスタTの第1電極であるゲート電極を駆動するパルス電圧を伝達し、前記データ配線34は、前記薄膜トランジスタTの第2電極であるソース電極を駆動する信号電圧を伝達する手段である。
The
前述したような構成を有する液晶パネルの駆動は液晶の電気光学的効果に起因する。詳細に説明すれば、前記液晶層15は、自発分極(Spontaneous Polarization)特性を有する誘電異方性物質であり、電圧が印加されると自発分極により双極子を形成することによって電界の印加方向によって分子の配列方向が変えられる特性を有する。したがって、このような配列状態によって光学的特性が変えられることによって電気的な光変調が生じる。このような液晶の光変調現象により、光を遮断または通過させる方法でイメージを具現するようになる。
The driving of the liquid crystal panel having the above-described configuration results from the electro-optical effect of the liquid crystal. More specifically, the
前述したような動作を示す液晶表示装置は製造工程が非常に複雑であるため、工程を単純化することによって工程時間と製造原価を減らす努力が行われている。このような一環として、従来、前記薄膜トランジスタアレイ部の製造工程を5〜7マスク工程から4マスク工程で完了できる製造方法が提案された。 Since the liquid crystal display device that operates as described above has a very complicated manufacturing process, efforts are being made to reduce process time and manufacturing cost by simplifying the process. As a part of this, a manufacturing method has been proposed that can complete the manufacturing process of the thin film transistor array part in 5 to 7 mask processes to 4 mask processes.
図2は、従来の4マスク工程で製作された液晶表示装置用アレイ基板の一部を概略的に示した拡大平面図である。図示したように、ゲート配線12とデータ配線34が直交して画素領域Pを定義し、前記ゲート配線12とデータ配線34の交差地点にはスイッチング素子として薄膜トランジスタTを配置する。前記ゲート配線12の一端にはゲートパッド10が構成され、前記データ配線34の一端にはデータパッド36が構成される。
FIG. 2 is an enlarged plan view schematically showing a part of an array substrate for a liquid crystal display device manufactured by a conventional four-mask process. As shown in the figure, the
前記各パッド10、36は、アイランド状の透明電極パターンであるゲートパッド端子58とデータパッド端子60と各々接触して構成される。前記薄膜トランジスタTは、前記ゲート配線12と連結して走査信号を印加受けるゲート電極14と、前記データ配線34と連結してデータ信号を印加受けるソース電極40及びこれとは所定間隔離隔されたドレイン電極42で構成される。また、前記ゲート電極14上部に構成されて前記ソース電極40及びドレイン電極42と接触するアクティブ層32を含む。
Each of the
また、前記画素領域P上には前記ドレイン電極42と接触する透明な画素電極56を構成し、前記透明な画素電極56の一部は前記ゲート配線12の上部に延長して構成する。前記ゲート配線12の上部にはアイランド状の金属パターン38を形成し、前記金属パターン38は前記ゲート配線12の上部に延びた透明画素電極56と接触する。
Further, a
前述したような構成で、前記ゲート配線12の一部を第1ストレージ電極にし、前記画素電極17と接触する金属パターン38を第2ストレージ電極にして、前記第1ストレージ電極及び第2ストレージ電極間に配置するゲート絶縁膜(図示せず)を誘電体にするストレージキャパシターCstが構成される。
In the configuration as described above, a part of the
この時、図示しなかったが、前記アクティブ層32とソース電極40及びドレイン電極42間にはオーミックコンタクト層(図示せず)が構成され、前記データ配線34とデータパッド電極36の下部には純粋非晶質シリコンと不純物非晶質シリコンで構成された第1パターン35が形成されており、前記金属パターン38の下部には純粋非晶質シリコンと不純物非晶質シリコンで構成された第2パターン29が形成されている。
At this time, although not shown, an ohmic contact layer (not shown) is formed between the
前述したようなアレイ基板の構成は、従来の4マスク工程で製作されたものであり、図面を参照して従来の4マスク工程を利用したアレイ基板の製造工程を説明する。図3Aないし図3Gと、図4Aないし図4Gと、図5Aないし図5Gは、図2のIII-III、IV-IV、V-V線に沿って切断した従来の4マスク工程順序を示した工程断面図である。図3Aないし図3Gはスイッチング素子と画素領域と補助容量部を示し、図4Aないし図4Gはゲートパッド部を示し、図5Aないし図5Gはデータパッド部を示す。 The configuration of the array substrate as described above is manufactured by a conventional four-mask process, and the manufacturing process of the array substrate using the conventional four-mask process will be described with reference to the drawings. 3A to 3G, FIGS. 4A to 4G, and FIGS. 5A to 5G are cross-sectional views illustrating a conventional four-mask process sequence cut along lines III-III, IV-IV, and VV in FIG. FIG. 3A to 3G show a switching element, a pixel region, and an auxiliary capacitance part, FIGS. 4A to 4G show a gate pad part, and FIGS. 5A to 5G show a data pad part.
まず、図3Aと図4Aと図5Aに示したように、透明な絶縁基板22上に第1金属層を形成した後、第1マスク工程で、一端にゲートパッド10を含むゲート配線12と、前記ゲート配線12から突出して延びたゲート電極14を形成する。
First, as shown in FIGS. 3A, 4A, and 5A, after forming a first metal layer on a transparent
前記ゲート電極物質は、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)のような多様な導電性金属を用いることができ、特に、アルミニウム(Al)とアルミニウム合金を用いる場合にはモリブデン(Mo)やクロム(Cr)等を用いて二重層で構成する。 As the gate electrode material, various conductive metals such as aluminum (Al), aluminum alloy, molybdenum (Mo), tungsten (W), and chromium (Cr) can be used. In particular, aluminum (Al) and aluminum are used. When an alloy is used, it is composed of a double layer using molybdenum (Mo), chromium (Cr) or the like.
前記ゲート配線12とゲートパッド10、ゲート電極14が形成された基板22の全面に第1絶縁膜であるゲート絶縁膜16と、純粋非晶質シリコン層18と、不純物非晶質シリコン層20と、第2金属層24を積層する。
A gate
この時、前記ゲート絶縁膜16は、窒化シリコン(SiNx)と酸化シリコン(SiO2)を含む無機絶縁物質グループのうちから選択された一つを蒸着して形成し、前記第2金属層24はクロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)などの導電性金属物質のうち選択された一つを蒸着して形成する。
At this time, the
次に、図3Bと図4Bと図5Bに示したように、第2金属層24の上部にはフォトレジスト(photo-resist:以下"PR"層と称する)を塗布してPR層26を形成する。この時、前記PR層26は光を受けた部分が露光されて現像されるポジティブ型(positive type)を用いるものとする。前記PR層26が形成された基板22の上部に透過領域Aと遮断領域Bと半透過領域(スリット領域)Cで構成されたマスク70を配置させる。
Next, as shown in FIGS. 3B, 4B, and 5B, a photoresist (photo-resist: hereinafter referred to as “PR” layer) is applied on the
前記半透過領域Cは、ゲート電極14の上部に対応して配置させて、前記遮断領域Bは以後データ配線とソース及びドレイン電極、データパッド、そしてストレージキャパシターの電極が形成される位置に対応する。この時、前記半透過領域Cに対応するPR層26は、前記透過領域Aに比べて一部分だけ露光される特性がある。
The semi-transmissive region C is disposed corresponding to the upper portion of the
続いて、前記マスク70の上部に光を照射する露光(exposure)工程と、露光された部分を除去する現像(develop)工程を行う。前述したような工程を行えば、図3Cと図4Dと図5Dに示したように、PRパターン26aが形成される。ここでPRパターン26aはマスク(図3B、図4B、図5Bの70)の遮断領域Bに対応する第1厚さと半透過領域Cに対応する第2厚さを有する。
Subsequently, an exposure process for irradiating light on the
続いて、前記PRパターン26a間に露出した第2金属層24を湿式エッチング方式でエッチングした後、下部の不純物非晶質シリコン層20と純粋非晶質シリコン層18を乾式エッチングを通じて除去する工程を行えば、図3Dと図4Dと図5Dに示したように、ソース/ドレイン電極パターン28と、ソース/ドレイン電極パターン28から延びたデータ配線(図2の34)と、データ配線34の一端に配置するデータパッド36、不純物半導体パターン32a及びアクティブ層30が形成される。同時に、前記ゲート配線12の一部上部にはアイランド状の金属パターン38が形成される。
Subsequently, after the
一方、前記パターニングされた純粋非晶質シリコン層と不純物非晶質シリコン層で構成されて前記データ配線34とデータパッド36の下部に延びた第1パターン35と、前記金属パターン38の下部にアイランド状で構成された第2パターン29が形成される。
On the other hand, the
次に、図3Eと図4Eと図5Eに示したように、第2厚さのPRパターン26aを除去するための灰化工程(ashing processing)を行う。前記灰化工程を行えば、前記ゲート電極14上部の第2厚さを有するPRパターン26aが除去されて前記ソース/ドレイン電極パターン28が露出する。この時、前記PRパターン26aの縁も削られて下部の金属パターン28、38、36が露出する。
Next, as shown in FIGS. 3E, 4E, and 5E, an ashing process is performed to remove the
続いて、前記PRパターン26a間に露出した金属層であるソース/ドレイン電極パターン(図3Eの28)とその下部の不純物非晶質シリコン層である不純物半導体パターン(図3Eの32a)を乾式エッチングを通じて除去する工程を行い下部のアクティブ層30を露出する工程を行う。
Subsequently, the source / drain electrode pattern (28 in FIG. 3E) which is a metal layer exposed between the
この時、PRパターン26a間に露出した金属層がモリブデン(Mo)の場合には、前述したように、乾式エッチングで露出した金属層とその下部の不純物非晶質シリコン層を一度に除去することが可能であるが、前記金属層がクロム(Cr)の場合には、前記PRパターン間に露出した金属層をまず湿式エッチングを通じて除去した後、続いて乾式エッチングでその下部の不純物非晶質シリコン層を除去する工程を行う。ここで、金属層と不純物非晶質シリコン層の縁も除去されて下部の純粋非晶質シリコン層が現われる。
At this time, when the metal layer exposed between the
このような工程を通じて、図3Fと図4Fと図5Fに示したように、相互に離隔されたソース電極40とドレイン電極42が構成され、オーミックコンタクト層32が形成されてアクティブ層32が露出する。露出したアクティブ層32は薄膜トランジスタのチャネルCHになる。
Through these steps, as shown in FIGS. 3F, 4F, and 5F, the
以上のように第2マスク工程を通じて、アクティブ層32とソース電極40及びドレイン電極42とデータ配線34とデータパッド36と前記ゲート配線12の上部にアイランド状の金属パターン38が形成される。
As described above, the island-
続いて、前記ソース電極40及びドレイン電極42とデータ配線34とデータパッド36とアイランド状の金属パターン38が形成された基板22の全面に、ベンゾシクロブテン(BCB)とアクリル(acryl)系樹脂(resin)を含んだ透明な有機絶縁物質グループのうちから選択された一つを塗布して形成したり、窒化シリコン(SiNx)と酸化シリコン(SiO2)を含む無機絶縁物質グループのうちから選択された一つを蒸着して第2絶縁膜である保護膜46を形成する。
Subsequently, benzocyclobutene (BCB) and acrylic resin (acrylic resin) are formed on the entire surface of the
次に、前記保護膜46を第3マスク工程でパターニングして、前記ドレイン電極42の一部を露出するドレインコンタクトホール48と、前記金属パターン38の一部を露出するストレージコンタクトホール50と、前記ゲートパッド10とデータパッド36の一部を露出するゲートパッドコンタクトホール52とデータパッドコンタクトホール54を形成する。
Next, the
続いて、図3Gと図4Gと図5Gに示したように、前記保護膜46の上部にインジウム−スズ−オキサイド(ITO)とインジウム−ジンク−オキサイド(IZO)を含んだ透明導電性金属物質のうち選択された一つを蒸着して第4マスク工程でパターニングして、前記ドレイン電極42と接触しながら前記画素領域Pを経由し前記アイランド状の金属パターン38と接触する透明画素電極56と、前記ゲートパッド10と接触するゲートパッド端子58と前記データパッド36と接触するデータパッド端子60を形成する。
前述したような工程で従来の方法による液晶表示装置用アレイ基板を製作できる(例えば、特許文献1参照)。
An array substrate for a liquid crystal display device according to a conventional method can be manufactured by the process as described above (for example, see Patent Document 1) .
本発明は前述した4マスク工程をさらに単純化して改善された工程収率を確保して材料費を節減するための目的で案出されたものであって、本発明によるアレイ基板製造方法はハーフトーン(halftone)マスクを用いると同時に、前記薄膜トランジスタを保護する保護膜を所定の形状にパターニングしてこれをマスクにして下部のゲート絶縁膜をエッチングする工程と、前記画素電極とゲートパッド端子とデータパッド端子を形成する工程を行い3マスク工程で液晶表示装置用アレイ基板を製作する。 The present invention has been devised for the purpose of further simplifying the above-described four-mask process to secure an improved process yield and reduce material costs, and the array substrate manufacturing method according to the present invention is a half-process. While using a halftone mask, a step of patterning a protective film for protecting the thin film transistor into a predetermined shape and using the mask as a mask to etch the lower gate insulating film, the pixel electrode, the gate pad terminal, and the data A process for forming pad terminals is performed, and an array substrate for a liquid crystal display device is manufactured in a three-mask process.
前述したような目的を達成するための本発明による液晶表示装置用アレイ基板は、基板上に構成されて、一端にゲートパッドを含むゲート配線と;前記ゲート配線とは絶縁膜を挟んで垂直に交差して画素領域を定義して、一端にデータパッドを含むデータ配線と;前記ゲート配線とデータ配線の交差地点に構成されて、アクティブ層とゲート電極とソース電極とドレイン電極を含む薄膜トランジスタと;前記薄膜トランジスタが形成された基板の全面に構成されて、前記ドレイン電極の一部と前記ゲートパッドと、データパッドと、画素領域に対応する基板を露出する保護膜と;前記露出したドレイン電極と接触しながら画素領域に構成された透明な画素電極と、前記露出したゲートパッドと接触する透明なゲートパッド端子と、前記露出したデータパッドと接触する透明なデータパッド端子と;前記保護膜上部に前記画素電極と同一な物質で構成された導電パターンとを含む。 An array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the object as described above is configured on a substrate and includes a gate wiring including a gate pad at one end; and the gate wiring is perpendicular to an insulating film. A data line including a data pad at one end; defining a pixel region by intersecting; a thin film transistor including an active layer, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode formed at an intersection of the gate line and the data line; A part of the drain electrode, the gate pad, the data pad, a protective film exposing the substrate corresponding to the pixel region; and a contact with the exposed drain electrode. While the transparent pixel electrode configured in the pixel region, the transparent gate pad terminal in contact with the exposed gate pad, and the exposed A transparent data pad terminal contacting the data pad; and a said protective layer upper to consist of the pixel electrode and the same material conductive pattern.
ここで、前記保護膜は逆テーパー付けられた側面を有し、保護膜の表面は円弧形態を有することができる。 Here, the protective film may have a reverse tapered side surface, and the surface of the protective film may have an arc shape.
前記保護膜はパターニングされており、前記画素電極とゲートパッド端子及びデータパッド端子は前記保護膜のパターン間に配置する。 The protective film is patterned, and the pixel electrode, the gate pad terminal, and the data pad terminal are disposed between the patterns of the protective film.
前記画素電極は前記画素領域内に位置する基板と接触できる。 The pixel electrode may be in contact with a substrate located in the pixel region.
前記データ配線とデータパッドの下部には非晶質シリコン層と不純物が含まれた非晶質シリコン層が積層されて構成される。この時、前記データ配線とデータパッド下部の非晶質シリコン層は縁が露出して構成される。 An amorphous silicon layer and an amorphous silicon layer containing impurities are stacked below the data line and the data pad. At this time, the data wiring and the amorphous silicon layer under the data pad are formed with exposed edges.
前記ゲート配線の一部上部にアイランド状の金属パターンがさらに含むことができ、前記保護膜は前記アイランド状の金属パターンの一部を露出するように構成される。前記画素電極は前記露出した金属パターンと接触して、前記金属パターンは前記ゲート配線と共にストレージキャパシターを構成する。 An island-shaped metal pattern may be further included on a part of the gate wiring, and the protection film is configured to expose a part of the island-shaped metal pattern. The pixel electrode is in contact with the exposed metal pattern, and the metal pattern forms a storage capacitor together with the gate wiring.
前記アクティブ層は、前記ソース及びドレイン電極と同一な形態を有し、前記ソース及びドレイン電極間に対応する部分をさらに含むことができる。 The active layer may have the same shape as the source and drain electrodes, and may further include a portion corresponding to the source and drain electrodes.
本発明による液晶表示装置用アレイ基板は、前記薄膜トランジスタ、ゲート配線及びデータ配線と前記保護膜間に配置して、前記保護膜とは同一な形状を有する無機絶縁パターンをさらに含むことができる。 The array substrate for a liquid crystal display according to the present invention may further include an inorganic insulating pattern disposed between the thin film transistor, the gate line and the data line and the protective film, and having the same shape as the protective film.
本発明による液晶表示装置用アレイ基板の製造方法は、基板上に、一端にゲートパッドを含むゲート配線と、ゲート配線から延びたゲート電極を形成する第1マスク工程と;前記ゲート配線とは絶縁膜を挟んで垂直に交差して画素領域を定義して、一端にデータパッドを含むデータ配線と、データ配線から延びたソース電極とこれとは所定間隔離隔されたドレイン電極と、ソース及びドレイン電極の下部にアクティブ層を形成する第2マスク工程と;前記ソース及びドレイン電極とデータ配線が形成された基板の全面に保護膜を形成してパターニングしてドレイン電極の一部と画素領域と、ゲートパッドとデータパッドを露出する第3マスク工程;前記保護膜の側面が逆テーパー付けられるように焼成する工程;及び前記パターニングされた保護膜の全面に画素電極と同一な物質で構成された透明な導電性金属を蒸着して、前記露出したドレイン電極と接触しながら画素領域に形成された画素電極と、前記露出したゲートパッドと接触するゲートパッド端子と、前記露出したデータパッドと接触するデータパッド端子を形成する工程を含む。 A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention includes: a first mask process for forming a gate wiring including a gate pad on one end; and a gate electrode extending from the gate wiring; A pixel region is defined by vertically intersecting with a film interposed therebetween, a data line including a data pad at one end, a source electrode extending from the data line, a drain electrode spaced apart from the source electrode, and a source and drain electrode A second mask process for forming an active layer underneath the substrate; forming a protective film on the entire surface of the substrate on which the source and drain electrodes and the data wiring are formed, and patterning to form a part of the drain electrode, a pixel region, and a gate; step side of the protective film is fired so attached inversely tapered; third mask process to expose the pad and data pad and is the patterned Mamorumaku entire surface by depositing a transparent conductive metal, which is constituted by the pixel electrode and the same substance, a pixel electrode formed in the pixel region while being in contact with the drain electrode the exposed, a gate pad the exposed Forming a gate pad terminal in contact with the exposed data pad and a data pad terminal in contact with the exposed data pad;
前記第2マスク工程は、前記ゲート配線とゲート電極が形成された基板の全面にゲート絶縁膜を形成する段階と;前記ゲート絶縁膜上部に純粋非晶質シリコン層と、不純物非晶質シリコン層と、金属層を逐次形成する段階と;前記金属層上部に第1厚さと前記第1厚さより薄い第2厚さを有するフォトレジストパターンを形成する段階と;前記フォトレジストパターンによって前記金属層と前記不純物非晶質シリコン層及び純粋非晶質シリコン層を選択的にエッチングする段階と;前記第2厚さを有するフォトレジストパターンを除去する段階と;前記第2厚さを有するフォトレジストパターンを除去して露出した前記金属層と不純物非晶質シリコン層を選択的にエッチングする段階と;そして残っている前記フォトレジストパターンを除去する段階を含む。 Forming a gate insulating film on the entire surface of the substrate on which the gate wiring and the gate electrode are formed; a pure amorphous silicon layer and an impurity amorphous silicon layer on the gate insulating film; Forming a metal layer sequentially; forming a photoresist pattern having a first thickness and a second thickness smaller than the first thickness on the metal layer; and Selectively etching the impurity amorphous silicon layer and the pure amorphous silicon layer; removing the photoresist pattern having the second thickness; and a photoresist pattern having the second thickness. Selectively etching away the exposed metal layer and the impurity amorphous silicon layer; and removing the remaining photoresist pattern Including that stage.
前記保護膜は円弧(circular arc)形態の表面を有することができる。 Before Symbol protective film can have a surface of the arc (circular arc) form.
前記データ配線とデータパッドの下部には純粋非晶質シリコン層と不純物が含まれた非晶質シリコン層が積層されていることができる。この時、前記データ配線とデータパッド下部の純粋非晶質シリコン層は縁が露出している場合もある。 A pure amorphous silicon layer and an amorphous silicon layer containing impurities may be stacked under the data line and the data pad. At this time, the edge of the data wiring and the pure amorphous silicon layer below the data pad may be exposed.
前記第2マスク工程は、前記ゲート配線の一部上部にアイランド状の金属パターンを形成する段階をさらに含むことができ、前記保護膜は前記アイランド状の金属パターンの一部を露出するように形成される。前記画素電極は前記露出した金属パターンと接触して、前記金属パターンは前記ゲート配線及びゲート絶縁膜と共にストレージキャパシターを形成する。 The second mask process may further include a step of forming an island-shaped metal pattern on a part of the gate line, and the protective layer is formed to expose a part of the island-shaped metal pattern. Is done. The pixel electrode is in contact with the exposed metal pattern, and the metal pattern forms a storage capacitor together with the gate wiring and the gate insulating film.
前記第2マスク工程は、遮断部と半透過部及び透過部を含むマスクを利用できて、前記半透過部はスリットを含むことができる。 The second mask process may use a mask including a blocking part, a semi-transmissive part, and a transmissive part, and the semi-transmissive part may include a slit.
前記フォトレジストパターンは、光に露出した部分が現像後除去されるポジティブ型を利用できる。 The photoresist pattern may be a positive type in which a portion exposed to light is removed after development.
前記アクティブ層は、前記ソース及びドレイン電極と同一な形態を有し、前記ソース及びドレイン電極間に対応する部分をさらに含む。 The active layer has the same form as the source and drain electrodes, and further includes a portion corresponding to the source and drain electrodes.
本発明による液晶表示装置用アレイ基板の製造方法は、前記データ配線とソース及びドレイン電極を含む基板全面に無機絶縁膜を形成する段階をさらに含み、前記無機絶縁膜は前記保護膜をエッチング防止膜にしてパターニングされて前記保護膜と同一な形態を有することができる。この時、前記画素電極とゲートパッド端子及びデータパッド端子を形成する段階の次に前記保護膜を除去する段階をさらに含む場合もあり、前記保護膜はリフトオフ方法により除去できる。
The method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention further comprises forming an inorganic insulating film on the entire surface of the substrate including the data wiring and the source and drain electrodes. Thus, it can be patterned to have the same form as the protective film. In this case, the method may further include a step of removing the protective film after the step of forming the pixel electrode, the gate pad terminal, and the data pad terminal, and the protective film may be removed by a lift-off method.
本発明による3マスク工程でアレイ基板を製作するようになれば、材料費節減と共に工程時間を短縮することができて価格競争力を高めることができる効果があって、複数の工程のうち発生する工程誤差を最大限減らすことができるために工程収率を改善する効果がある。 If the array substrate is manufactured by the three-mask process according to the present invention, the material cost can be reduced and the process time can be shortened to increase the price competitiveness. Since the process error can be reduced to the maximum, the process yield is improved.
以下、添附した図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
−−実施例−−
本発明の特徴は、3マスク工程で液晶表示装置用アレイ基板を製作するものである。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
-Examples-
A feature of the present invention is that an array substrate for a liquid crystal display device is manufactured by a three-mask process.
図6は、本発明による液晶表示装置用アレイ基板の一部を概略的に示した平面図である。図示したように、基板100上に、ゲート配線102とデータ配線132が直交して画素領域Pを定義し、前記ゲート配線102とデータ配線132の直交点にスイッチング素子として薄膜トランジスタTを形成する。
FIG. 6 is a plan view schematically showing a part of an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention. As shown in the drawing, a
前記ゲート配線102の一端にはゲートパッド106を構成し、前記データ配線132の一端にはデータパッド142を構成し、前記各パッド106、142はアイランド状の透明電極パターンであるゲートパッド端子164及びデータパッド端子166と各々平面的に重ねて構成する。
A
前記薄膜トランジスタTは、前記ゲート配線102と連結して走査信号の印加を受けるゲート電極104と、前記データ配線132と連結してデータ信号の印加を受けるソース電極136及びこれとは所定間隔離隔されたドレイン電極138で構成する。一方、ゲート電極104とソース電極136及びドレイン電極138間には純粋非晶質シリコンで構成されたアクティブ層126が位置する。
The thin film transistor T includes a
前記画素領域Pには前記ドレイン電極138と接触する画素電極162を形成し、前記画素領域Pを定義するゲート配線102の一部上部にはアイランド状の金属パターン134を形成する。
A
前記金属パターン134は、下部のゲート配線102と共にストレージキャパシターCstを構成し、ゲート配線102はストレージキャパシターの第1電極としての役割を有するようになり、金属パターン134は前記画素電極162と接触してストレージキャパシターの第2電極としての役割を有するようになる。
The
前述した構成において、前記ソース電極136及びドレイン電極138と金属パターン134、データ配線132、データパッド142をパターニングする工程のうち、下部の不純物非晶質シリコン層と純粋非晶質シリコン層がパターニングされ、したがって、データ配線132及びデータパッド142の下部に延びた第1パターン130と、前記金属パターン134の下部に構成された第2パターン131が形成される。
In the above-described configuration, the impurity amorphous silicon layer and the pure amorphous silicon layer are patterned in the patterning process of the
この時、前記第1パターン130と第2パターン131の純粋非晶質シリコン層は縁が露出する。
At this time, the edges of the pure amorphous silicon layers of the
前述したような構成において、本発明の特徴は、画素電極162と、データパッド端子164とゲートパッド端子166が形成される位置だけを露出した状態で基板100の全面に保護膜160が形成されるものである。
In the structure as described above, the present invention is characterized in that the
これは、前記保護膜をマスクにして、前記画素電極162とデータパッド端子164とゲートパッド端子166を形成することによって、3マスク工程でアレイ基板を製作する。以下、工程を通じて説明できる。図7Aないし図7Hと、図8Aないし図8Hと、図9Aないし図9Hを参照しながら、本発明による液晶表示装置の製造工程を説明する。
In this process, the
図7Aないし図7Hと、図8Aないし図8Hと、図9Aないし図9Hは、図6のVII−VII、VIII−VIII、IX−IX線に沿って切断した本発明の工程順序を示した工程断面図である。図7Aないし図7Hは、スイッチング領域と画素領域と補助容量領域の断面図であって、図8Aないし図8Hは、ゲートパッド部の断面図であって、図9Aないし図9Hは、データパッド部の断面図である。 7A to 7H, FIG. 8A to FIG. 8H, and FIG. 9A to FIG. 9H show the process sequence of the present invention cut along the lines VII-VII, VIII-VIII, and IX-IX of FIG. It is sectional drawing. 7A to 7H are cross-sectional views of the switching region, the pixel region, and the auxiliary capacitance region. FIGS. 8A to 8H are cross-sectional views of the gate pad portion. FIGS. 9A to 9H are data pad portions. FIG.
図7Aと図8Aと図9Aに示したように、基板100上に、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)等の導電性金属を蒸着して第1金属層を形成した後、これをパターニングして、第1マスク工程でゲート配線102と前記ゲート配線102から一方向へ突出延びたゲート電極104とゲート配線102の一端にゲートパッド106を形成する。
As shown in FIGS. 7A, 8A, and 9A, a conductive metal such as aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mo), and chromium (Cr) is deposited on the
この時、アクティブマトリックス液晶表示装置の動作に重要なゲート電極104物質は、RCディレー(delay)を小さくするために抵抗が小さいアルミニウムが主流を形成しているが、純粋アルミニウムは化学的に耐蝕性が弱くて、後続の高温工程で小丘(hillock)形成による配線欠陥問題の原因になるので、アルミニウム配線の場合は合金の形態で使われたり積層構造が適用される。
At this time, the material of the
次に、図7Bと図8Bと図9Bに示したように、前記ゲート配線102とゲート電極104及びゲートパッド106が形成された基板100の全面に、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiNx)等の無機絶縁物質と場合によってはベンゾシクロブテン(BCB)とアクリル系樹脂のような有機絶縁物質を蒸着して、ゲート絶縁膜108を形成する。
Next, as shown in FIGS. 7B, 8B, and 9B, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN) is formed on the entire surface of the
続いて、前記ゲート絶縁膜108上部に純粋非晶質シリコン層(a−Si:H)110と不純物非晶質シリコン層(n+a−Si:H)112と第2金属層114を形成する。続いて、前記第2金属層の上部にフォトレジスト(photo−resist:以下PRと称する)を塗布してPR層116を形成する。前記第2金属層114は、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)などの導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着して形成する。
Subsequently, a pure amorphous silicon layer (a-Si: H) 110, an impurity amorphous silicon layer (n + a-Si: H) 112, and a
続いて、前記基板100の離隔された上部に透過部Eと遮断部F及び半透過部Gで構成されたマスク170を配置させる。この時、前記マスク170の遮断部Fは、以後データ配線とソース及びドレイン電極、データパッドそしてストレージキャパシターの電極が形成される位置に対応して、前記半透過部Gは前記ゲート電極104の上部に対応して配置させる。
Subsequently, a
前記マスク170の上部から光を照射して、前記基板100上に形成したPR層116を露光して現像する工程を行う。その結果、図7Cと図8Cと図9Cに示したように、相異なった第1厚さ及び第2厚さを有するPRパターン120aを形成する。マスク170の半透過部Gに対応する第2厚さは第1厚さより薄く形成される。
A process of exposing and developing the
次に、前記PRパターン120a間に露出した第2金属層114と不純物非晶質シリコン層112と純粋非晶質シリコン層110を除去した後続いて、灰化工程を進行する。
Next, after the
このようにすれば、前記図7Dと図8Dと図9Dに示したように、データ配線132とソース/ドレイン金属パターン124、データパッド142、不純物半導体パターン128a及びアクティブ層126が形成される。この時、ゲート配線102の上部にはアイランド状の金属パターン134が残るようになる。
Thus, as shown in FIGS. 7D, 8D, and 9D, the data wiring 132, the source /
一方、灰化工程により第2厚さのPRパターン120aが除去されて下部のソース/ドレイン金属パターン124が現われる。ここで、PRパターン120aの第1厚さも一部除去されて薄くなり、縁のPRパターン120aも除去されて下部の金属層124、134、142が露出する。
Meanwhile, the second
この時、データ配線132及びデータパッド142下部には第1パターン130が形成され、金属パターン134下部には第2パターン131が形成される。第1パターン130及び第2パターン131は各々下部の純粋非晶質シリコン層130a、131aと上部の不純物非晶質シリコン層130b、131bを含む。
At this time, the
続いて、前記PRパターン120a間に露出した金属とその下部の不純物非晶質シリコン層を除去した後、前記残されたPRパターン120aを除去する工程を進行する。
このようにすれば、図7Eと図8Eと図9Eに示したように、相互に所定間隔離隔されたソース電極136とドレイン電極138が形成されて、オーミックコンタクト層128が完成される。金属パターン134はストレージキャパシターの1電極役割をするので、ストレージ電極と称する。
Subsequently, after removing the metal exposed between the
In this way, as shown in FIGS. 7E, 8E, and 9E, the
この時、前記データ配線132及びデータパッド142とソース電極136及びドレイン電極138と、ストレージ電極134の周辺に下部の非晶質シリコン層130a、126、131aが露出した形状になる。
At this time, the lower
次に、前記ソース電極136及びドレイン電極138とデータ配線132とデータパッド142とストレージ電極134が形成された基板100の全面に感光性有機絶縁膜を塗布して保護膜160を形成する。感光性有機膜としてはベンゾシクロブテン(BCB)とアクリル系樹脂がある。
Next, a photosensitive organic insulating film is applied on the entire surface of the
続いて、第3マスク工程で前記保護膜160を露光して現像し、図7Fと図8Fと図9Fに示したように、データ配線132とソース電極136及びドレイン電極138そしてストレージ電極134を覆い、画素領域とゲートパッド106上部のゲート絶縁膜108及びデータパッド142をさらけ出すようにする。この時、保護膜160はドレイン電極138及びストレージ電極134の一部も露出させる。
Subsequently, the
この時、前記パターニングされた保護膜160を所定の温度でキュアリング(curing)して保護膜160の表面が断面積で丸い形状(円弧)になるようにする。すなわち、パターニングされた保護膜160の一側が90度未満の角になるように、すなわち、逆テーパー(taper)付けられるように形成しなければならない。このようにするためには、前記キュアリングを一度に行うものでなく、分けて行う方法を用いればよい。
At this time, the patterned
図7Gと図8Gと図9Gに示したように、前記パターニングされた保護膜160間に露出したゲート絶縁膜108をエッチングして前記ゲートパッド106を露出する工程を進行する。この時、画素領域のゲート絶縁膜108も除去されて下部の基板100を露出させる。
7G, 8G, and 9G, a process of exposing the
続いて、図7Hと図8Hと図9Hに示したように、前記パターニングされた保護膜160が形成された基板100の全面にインジウム−スズ−オキサイド(ITO)とインジウム−ジンク−オキサイド(IZO)を含む透明な導電性金属を蒸着して、前記露出したドレイン電極138及びストレージ電極146と接触しながら前記画素領域に配置する画素電極162と、前記露出したゲートパッド106を覆いかぶせる形状であるゲートパッド端子164と、前記データパッド142を覆いかぶせる形状であるデータパッド端子166を形成する。
7H, 8H, and 9H, indium-tin-oxide (ITO) and indium-zinc-oxide (IZO) are formed on the entire surface of the
この時、前記保護膜160の側面が逆テーパー付けられるように形成されるために、前記透明電極は基板100の全面に蒸着されることにもかかわらず、保護膜の逆テーパーにより切れて、別途の写真エッチング工程なく各々独立的なパターンで形成されることができる。一方、保護膜160上部にも画素電極162と同じ物質で構成された透明導電パターン163が形成される。
At this time, since the side surface of the
したがって、前述したように感光性有機膜である保護膜マスクとして利用すれば3マスク工程で液晶表示装置用アレイ基板を製作することが可能である。 Therefore, as described above, if it is used as a protective film mask which is a photosensitive organic film, an array substrate for a liquid crystal display device can be manufactured in three mask processes.
前述した工程は、前記薄膜トランジスタTの上部に直接有機膜材質の保護膜160を形成したが、前記保護膜160と薄膜トランジスタTのアクティブ層126aとの接触特性を改善するために、前記保護膜160と薄膜トランジスタ間に無機絶縁膜パターンをさらに形成することができる。
In the process described above, the
以下、図10と図11と図12を参照しながら説明する。図10と図11と図12は、図6のVII−VII、VIII−VIII、IX−IX線に沿って切断した断面図である。図示したように、前記薄膜トランジスタTと有機保護膜160間に無機絶縁パターン143が形成される。前記無機絶縁パターン143は前記有機保護膜160をエッチング防止膜にしてパターニングする工程を通じて形成される。
Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 12 are cross-sectional views taken along lines VII-VII, VIII-VIII, and IX-IX in FIG. As shown, an inorganic
以下詳細に説明すれば、薄膜トランジスタTのソース及びドレイン電極136、138とデータ配線132を形成した後、窒化シリコン(SiNX)と酸化シリコン(SiO2)を含む無機絶縁物質グループのうちから選択された一つを蒸着して無機絶縁膜を形成する。
More specifically, after the source and drain
次に、前述した実施例において説明したように、前記無機絶縁膜の上部にパターニングされた有機保護膜160を形成した後、保護膜160をエッチング防止膜にして保護膜間に露出した前記無機絶縁膜と下部のゲート絶縁膜をエッチングする工程を進行すればよい。
Next, as described in the above-described embodiment, the patterned organic
続いて、保護膜160が形成された基板100の全面にインジウム−スズ−オキサイド(ITO)とインジウム−ジンク−オキサイド(IZO)を含む透明な導電性金属を蒸着して、前記露出したドレイン電極138及びストレージ電極146と接触しながら前記画素領域Pに配置する画素電極162と、前記露出したゲートパッド106を覆いかぶせる形状であるゲートパッド端子164と、前記データパッド142を覆いかぶせる形状であるデータパッド端子166を形成する。
Subsequently, a transparent conductive metal containing indium-tin-oxide (ITO) and indium-zinc-oxide (IZO) is deposited on the entire surface of the
前述したように、薄膜トランジスタT、データ配線132そしてゲート配線102と保護膜160間に無機絶縁パターン143をさらに構成するようになり、前記無機膜絶縁膜パターン143が有機膜に比べて薄膜トランジスタTのアクティブ層126aとの界面特性が良いために薄膜トランジスタTの動作特性が改善される長所がある。
As described above, the inorganic
また、前記無機絶縁パターン143により前記ゲート及びデータ配線102、132の上部で前記有機保護膜160が浮き上がる不良を防止することができる。
Further, the inorganic
ここで、以後駆動回路を前記アレイ基板のパッドに付着させる時、前記有機保護膜160の厚さにより隣接したパッド間に短絡が生じることがある。したがって、このような短絡を防止するために有機保護膜160を除去することが望ましい。前記有機保護膜160はリフトオフ(liftoff)方法で除去できる。すなわち、アレイ基板を有機保護膜160用ストリッパー(stripper)に浸して有機保護膜160を除去するが、この時有機保護膜160が除去されるために有機保護膜160上部にあった透明導電パターン163もアレイ基板から落ちて出てくるようになる。
前述したような工程で本発明による液晶表示装置用アレイ基板を製作できる。
Here, when the driving circuit is subsequently attached to the pads of the array substrate, a short circuit may occur between adjacent pads due to the thickness of the organic
The array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention can be manufactured through the processes as described above.
100:基板、102:ゲート配線、104:ゲート電極、106:ゲートパッド、134:ストレージ、136:ソース電極、138:ドレイン電極、132:データ配線、142:データパッド、160:保護膜、162:画素電極、164:ゲートパッド端子、166:データパッド端子。 100: substrate, 102: gate wiring, 104: gate electrode, 106: gate pad, 134: storage, 136: source electrode, 138: drain electrode, 132: data wiring, 142: data pad, 160: protective film, 162: Pixel electrode, 164: gate pad terminal, 166: data pad terminal.
Claims (27)
前記ゲート配線とは絶縁膜を挟んで垂直に交差して画素領域を定義して、一端にデータパッドを含むデータ配線と;
前記ゲート配線とデータ配線の交差地点に構成されて、アクティブ層とゲート電極とソース電極とドレイン電極を含む薄膜トランジスタと;
前記薄膜トランジスタが形成された基板の全面に構成されて、前記ドレイン電極の一部と前記ゲートパッドと、データパッドと、画素領域に対応する基板を露出する保護膜と;
前記露出したドレイン電極と接触しながら画素領域に構成された透明な画素電極と、前記露出したゲートパッドと接触する透明なゲートパッド端子と、前記露出したデータパッドと接触する透明なデータパッド端子と;
前記保護膜上部に前記画素電極と同一な物質で構成された導電パターンと
を含むことを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板。 Gate wiring configured on a substrate and including a gate pad at one end;
A data line including a data pad at one end, defining a pixel region perpendicularly intersecting the gate line with an insulating film in between;
A thin film transistor including an active layer, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode configured at an intersection of the gate wiring and the data wiring;
A protective film that is formed on the entire surface of the substrate on which the thin film transistor is formed, and that exposes a portion of the drain electrode, the gate pad, the data pad, and the substrate corresponding to the pixel region;
A transparent pixel electrode configured in a pixel region while being in contact with the exposed drain electrode; a transparent gate pad terminal in contact with the exposed gate pad; and a transparent data pad terminal in contact with the exposed data pad; ;
An array substrate for a liquid crystal display device, comprising a conductive pattern made of the same material as the pixel electrode on the protective film .
前記ゲート配線とは絶縁膜を挟んで垂直に交差して画素領域を定義して、一端にデータパッドを含むデータ配線と、データ配線から延びたソース電極とこれとは所定間隔離隔されたドレイン電極と、ソース及びドレイン電極の下部にアクティブ層を形成する第2マスク工程と;
前記ソース及びドレイン電極とデータ配線が形成された基板の全面に保護膜を形成してパターニングし、ドレイン電極の一部と画素領域と、ゲートパッドとデータパッドを露出する第3マスク工程;
前記保護膜の側面が逆テーパー付けられるように焼成する工程;及び
前記パターニングされた保護膜の全面に画素電極と同一な物質で構成された透明な導電性金属を蒸着して、前記露出したドレイン電極と接触しながら画素領域に形成された画素電極と、前記露出したゲートパッドと接触するゲートパッド端子と、前記露出したデータパッドと接触するデータパッド端子を形成する工程とを含むことを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 A first mask process for forming a gate wiring including a gate pad at one end and a gate electrode extending from the gate wiring on the substrate;
The gate line defines a pixel region that intersects perpendicularly with an insulating film in between, a data line including a data pad at one end, a source electrode extending from the data line, and a drain electrode spaced apart from the source line by a predetermined distance And a second mask process for forming an active layer under the source and drain electrodes;
Forming a protective film on the entire surface of the substrate on which the source and drain electrodes and the data wiring are formed, and patterning to expose a part of the drain electrode, the pixel region, the gate pad, and the data pad;
Baking the side surfaces of the protective film so as to be reverse-tapered; and depositing a transparent conductive metal made of the same material as the pixel electrode on the entire surface of the patterned protective film to expose the exposed drain. Forming a pixel electrode formed in a pixel region in contact with the electrode, a gate pad terminal in contact with the exposed gate pad, and a data pad terminal in contact with the exposed data pad. A method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
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