KR100495797B1 - Thin film transistor substrate for liquid crystal display device using buffer layer and manufacturing method thereof - Google Patents
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- H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
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Abstract
투명한 유리 기판 위에 게이트 배선을 형성하고, 게이트 절연막, 비정질 규소층, 도핑된 비정질 규소층 및 크롬층의 삼중층을 연속하여 적층한다. 삼중층을 패터닝한 후, ITO(indium-tin-oxide)층을 적층하고 패터닝한 다음, 패터닝된 ITO층을 마스크로 하여 노출된 크롬층 및 도핑된 비정질 규소층을 식각한다. 보호막을 적층하고 패터닝하여 ITO층 상부에 다수의 접촉구를 형성한 다음, 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 접촉구를 통하여 ITO층과 접속하는 데이터선을 형성한다.A gate wiring is formed on a transparent glass substrate, and a triple layer of a gate insulating film, an amorphous silicon layer, a doped amorphous silicon layer, and a chromium layer is successively stacked. After the triple layer is patterned, an indium-tin-oxide (ITO) layer is laminated and patterned, and then the exposed chromium layer and the doped amorphous silicon layer are etched using the patterned ITO layer as a mask. A protective film is stacked and patterned to form a plurality of contact holes over the ITO layer, and then a conductive material is stacked and patterned to form a data line connecting the ITO layer through the contact hole.
Description
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 버퍼층(buffer layer)을 포함하고 있는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a thin film transistor substrate including a buffer layer and a manufacturing method thereof.
박막 트랜지스터 액정 표시 장치는 액정 표시 장치 중에서도 가장 많이 사용되고 있으며, 공정 수에 따라 다수의 마스크(mask)를 사용하여 제작된다.The thin film transistor liquid crystal display is most commonly used among liquid crystal displays, and is manufactured using a plurality of masks according to the number of processes.
그러면, 도 1을 참고로 하여 종래의 액정 표시 장치용 기판에 대하여 상세히 설명한다.Next, a conventional liquid crystal display substrate will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 국내 출원 번호 95-52714에 따른 종래의 액정 표시 장치에서 박막 트랜지스터 부분을 도시한 단면도로서, 기판(31) 위에 게이트 전극(gate electrode)(33a)를 포함하는 게이트 패턴이 형성되어 있고, 게이트 패턴의 상부에 양극 산화막(35)이 형성되어 있다. 그 위에는 게이트 절연막(gate insulating film)(37)이 형성되어 있고, 게이트 전극(33a)에 해당하는 위치의 게이트 절연막(37) 위에는 반도체 패턴(39)이 형성되어 있다. 반도체 패턴(39)과 게이트 절연막(37) 위에 투명 도전막 패턴(410)이 게이트 전극(33a)의 상부에 대응되는 부분이 식각된 형태로 형성되어 있어, 소스 전극(source electrode) 및 드레인 전극(drain electrode)(62)을 이룬다. 소스 및 드레인 전극과 반도체 패턴(39)은 보호막(passivation layer)(43)에 의하여 덮여 있으며, 투명 도전막 패턴(410)의 일부는 보호막(43)에 형성되어 있는 개구부를 통하여 데이터선(data line)(45)과 연결되어 있다.FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor portion in a conventional liquid crystal display device according to Korean Application No. 95-52714. A gate pattern including a
그러나, 이러한 구조의 박막 트랜지스터에서는 반도체 패턴(39)이 직접 투명 도전막 패턴(410)과 접촉하고 있으므로 두 패턴(39, 410)간의 접촉 저항이 클 뿐 아니라, 데이터선(45)이 투명 도전막 패턴(410)보다 상부에 형성되어 있으므로, 접착 패드부가 되는 데이터선(45)을 보호할 수 없어 액정 표시 장치의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다.However, in the thin film transistor having such a structure, since the
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투명 전극과 반도체 패턴의 접촉 저항을 줄이는 것이 하나의 과제이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to solve this problem, and one problem is to reduce the contact resistance between the transparent electrode and the semiconductor pattern.
본 발명이 이루고자 하는 또 하나의 과제는 데이터선이 단선되는 경우 이를 용이하게 수리할 수 있는 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate which can be easily repaired when the data line is disconnected.
본 발명의 또 다른 과제는 데이터 배선 금속에 대한 본딩 패드부에서의 신뢰성을 향상시키는 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate which improves the reliability in the bonding pad section for the data wiring metal.
이러한 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 투명 전극과 반도체층 사이에 둘의 접촉 저항을 향상시키는 버퍼층을 형성한다.In order to achieve the above object, in the present invention, a buffer layer for improving contact resistance between the transparent electrode and the semiconductor layer is formed.
본 발명에 따라 이러한 버퍼층을 가지는 액정 표시 장치 기판은 다음과 같은 구조를 가진다.According to the present invention, a liquid crystal display substrate having such a buffer layer has the following structure.
기판 위에 게이트선 및 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극이 형성되어 있고, 그 위를 게이트 절연막이 덮고 있다. 게이트 절연막 위에는 게이트 전극에 대응하는 위치에 반도체층이 형성되어 있으며, 그 위에 게이트 전극을 중심으로 양쪽에 서로 분리된 제1 및 제2 버퍼층이 형성되어 있다. 두 버퍼층 위에는 각각 제1 및 제2 투명 도전층이 형성되어 있고, 그 위를 덮는 보호막에 뚫린 접촉구를 통하여 제1 투명 도전층과 연결되는 데이터선이 보호막 위에 형성되어 있다.A gate line and a gate electrode connected to the gate line are formed on the substrate, and a gate insulating film is covered thereon. A semiconductor layer is formed at a position corresponding to the gate electrode on the gate insulating layer, and first and second buffer layers separated from each other are formed on the gate electrode. First and second transparent conductive layers are formed on the two buffer layers, respectively, and data lines connected to the first transparent conductive layer are formed on the protective layer through contact holes formed in the protective layer covering the first and second transparent conductive layers.
여기에서, 반도체층은 비정질 규소로 이루어져 있을 수 있으며, 제1 및 제2 버퍼층과 반도체층 사이에는 도핑된 비정질 규소층이 형성되어 있을 수 있다. 이 경우, 제1 및 제2 투명 도전층은 ITO로, 제1 및 제2 버퍼층은 크롬, 텅스텐, 몰리브덴, 몰리브덴-텅스텐 합금 중에서 선택된 하나의 물질로 만들어질 수 있다.Here, the semiconductor layer may be made of amorphous silicon, and a doped amorphous silicon layer may be formed between the first and second buffer layers and the semiconductor layer. In this case, the first and second transparent conductive layers may be made of ITO, and the first and second buffer layers may be made of one material selected from chromium, tungsten, molybdenum, and molybdenum-tungsten alloys.
한편, 제2 버퍼층 및/또는 제2 투명 도전층은 데이터선의 모양을 따라 형성되어 있을 수 있다.The second buffer layer and / or the second transparent conductive layer may be formed along the shape of the data line.
이러한 구조의 액정 표시 장치용 기판을 제조하는 방법은 다음과 같이 이루어진다.The method for manufacturing a substrate for a liquid crystal display device having such a structure is performed as follows.
투명한 절연 기판 위에 게이트선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 절연막, 도핑되지 않은 비정질 규소층, 도핑된 비정질 규소층 및 금속층을 연속으로 적층한다. 금속층, 도핑된 비정질 규소층 및 도핑되지 않은 비정질 규소층을 패터닝한 후, 게이트 전극에 대하여 양쪽으로 분리되어 있으며 금속층과 접촉하는 제1 및 제2 투명 도전층을 형성한다. 이어, 제1 및 제2 투명 도전층 바깥으로 노출된 금속층 및 도핑된 비정질 규소층을 식각하고, 보호막을 적층한 다음, 보호막을 식각하여 게이트 패드 상부 및 제2 투명 도전층 상부에 다수의 접촉구를 형성한다. 접촉구를 통하여 노출된 게이트 절연막을 식각하여 게이트 패드를 노출시킨 다음, 도전층을 적층하고 식각하여 접촉구를 통하여 제2 투명 도전층과 연결되는 데이터선을 형성함으로써 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판이 완성된다.A gate wiring including a gate line, a gate electrode, and a gate pad is formed on a transparent insulating substrate, and a gate insulating film, an undoped amorphous silicon layer, a doped amorphous silicon layer, and a metal layer are successively stacked. After patterning the metal layer, the doped amorphous silicon layer and the undoped amorphous silicon layer, first and second transparent conductive layers separated on both sides with respect to the gate electrode and in contact with the metal layer are formed. Subsequently, the metal layer and the doped amorphous silicon layer exposed outside the first and second transparent conductive layers are etched, the protective layers are stacked, and the protective layers are etched to form a plurality of contact holes on the gate pads and the second transparent conductive layers. To form. By etching the gate insulating film exposed through the contact hole to expose the gate pad, and then laminating and etching the conductive layer to form a data line connected to the second transparent conductive layer through the contact hole for the liquid crystal display device according to the present invention The thin film transistor substrate is completed.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 배치도이고, 도 3 내지 도 6은 각각 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ', Ⅴ-Ⅴ', Ⅵ-Ⅵ' 선을 따라 절단한 단면도이다. 단면도 중에서 도 3은 종래 기술에 관한 도면인 도 1에 대응하는 부분을 도시한 것이다.2 is a layout view of a thin film transistor for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 6 are lines III-III ', IV-IV', V-V ', and VI-VI' in FIG. 2, respectively. Sectional view cut along the side. 3 shows a part corresponding to FIG. 1, which is a diagram relating to the prior art.
그러면, 도 2 내지 도 6을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 설명한다.Next, the structure of the thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 6.
유리 따위의 투명한 절연 기판(100) 위에 알루미늄(Al) 합금막 및 몰리브덴(Mo)막의 이중막(111, 112)으로 이루어진 게이트 배선이 형성되어 있다. 여기에서, 게이트 배선은 게이트 전극(gate electrode)(110), 게이트선(gate line)(11) 및 게이트 패드(gate pad)(13)에 대한 통칭이다. 게이트선(11)은 한 화소에 대하여 가로로 형성되어 있고, 게이트선(11)의 일부는 게이트 전극(110)이 되며, 게이트선(11)의 한 끝은 게이트 패드(13)와 연결되어 있다. 도 3에는 하층인 알루미늄 합금막(111)과 상층인 몰리브덴막(112)으로 이루어진 게이트 전극(110)이, 도 5에서는 하층인 알루미늄 합금막(131)과 상층인 몰리브덴막(132)으로 이루어진 게이트 패드(13)가 도시되어 있다. 또한, 도 4에서는 버퍼층(61)이 형성되어 있는 데이터 배선을 도시하고 있다.On the transparent
도 2에서는 게이트 배선 중 게이트 전극(110)과 게이트 패드(13)를 제외한 부분(11) 모두에 대하여 편의상 동일한 도면 부호를 사용한다.In FIG. 2, the same reference numerals are used for both the
게이트 배선(11, 110, 13) 위에는 산화규소 또는 질화규소로 만들어진 게이트 절연막(20)이 형성되어 있다. 게이트 배선(11, 110, 13)이 양극 산화되는 물질로 만들어진 경우에는 게이트 배선(11, 110, 13)을 양극 산화시킨 게이트 산화막(도시하지 않음)을 형성할 수도 있다. 게이트 절연막(20)은 뒤에서 설명할 보호막(70)과 함께, 게이트 패드(13)를 노출시키는 개구부(130)를 가진다.A
게이트 절연막(20) 위에는 비정질 규소층(30) 따위의 반도체로 이루어진 층이 형성되어 있다. 비정질 규소층(30)은 게이트 전극(110)에 해당하는 위치에 형성되어 박막 트랜지스터의 활성층으로서 기능하며, 연장되어 세로로 길게 형성되어 있다.A layer made of a semiconductor such as an
비정질 규소층(30) 위에는 n형 불순물로 고농도로 도핑된 비정질 규소층(40)이 형성되어 있으며, 그 위에는 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴(Mo), 몰리브덴-텅스텐 합금 따위의 도전 물질로 만들어진 버퍼층(51, 52)이 형성되어 있다. 버퍼층(51, 52)과 도핑된 비정질 규소층(40)은 동일한 패턴(pattern)으로 형성되어 있으며, 두 층은 각각 게이트 전극(110)에 대하여 분리되어 있는 두 부분(41, 51; 42, 52)으로 나뉘어 있다. 그 중 한 쪽(41, 51)은 세로로 길게 형성된 비정질 규소층(30)의 모양을 따라 형성되어 있다. 여기에서 버퍼층(51, 52)은 ITO와의 접촉 저항이 작은 전이 금속으로서 선 저항이 작으며 경사 식각이 가능한 물질을 선택한다.
버퍼층(51, 52) 위에는 ITO 따위의 투명한 도전 물질로 이루어진 투명 도전층(61, 62)이 형성되어 있으며, 그 중 일부(61)는 버퍼층(51)의 패턴을 따라 형성되어 있으며, 다른 일부(62)는 버퍼층(52)을 덮으며 화소의 중앙 부분으로 연장되어 화소 전극(63)이 된다.On the
그 위에는 화소 전극(63)을 제외한 부분에 전면적으로 보호막(70)이 형성되어 있으며, 이 보호막(70)은 게이트 패드(13) 및 데이터 패드(65)의 투명 도전층(61)을 노출시키는 접촉구(130, 651)를 가지고 있으며, 또한 세로로 길게 형성되어 있는 투명 도전층(61)을 노출시키는 다수의 접촉구(81, 611, 612, 613)를 가지고 있다. 이러한 구조에서, 외부로부터의 데이터 신호는 데이터 패드(65) 상부의 접촉구(651)를 통해 비교적 저항이 낮은 ITO 투명 도전층(61), 그리고 크롬 버퍼층(51)으로 전달된다.The
마지막으로, 세로로 길게 형성된 투명 도전층(61) 패턴을 따라 크롬 따위의 도전 물질로 이루어진 데이터선(80)이 형성되어 있으며, 접촉구(81, 611, 612, 613)를 통하여 투명 도전층(61)과 연결되어 있다.Finally, a
이러한 구조의 박막 트랜지스터 기판에서는 도핑된 비정질 규소층(40)이 투명 도전층(61, 62)과 직접 접촉하지 않고, 버퍼층(51, 52)과 접촉하므로, 접촉 저항이 종래의 구조에 비하여 줄어들며, 버퍼층(51)과 투명 도전층(61)이 데이터선(80)을 따라 형성되어 있어 다중 구조를 이루고 있으므로, 그 중 하나가 단선이 되더라도 다른 것이 신호를 전달할 수 있기 때문에 단선으로 인한 불량을 줄일 수 있다. 또한, 데이터 패드(65)의 접촉구(651)를 통해 데이터 드라이브 아이시(data drive integrated circuit)가 접합 영역(B)에 장착될 때, 크롬 버퍼층(51)이 상부층인 ITO 투명 도전층(61)에 의해 보호를 받게 되므로 배선 금속에 대한 신뢰성이 향상된다.In the thin film transistor substrate having such a structure, the doped
그러면, 이러한 구조의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 도 7a 내지 도 7d를 참고로 하여 설명한다. 도 7a 내지 도 7d는 도 2에서 절단선 Ⅲ-Ⅲ', Ⅴ-Ⅴ', Ⅵ-Ⅵ'의 단면을 하나의 도면으로 합하여 왼쪽부터 차례로 도시한 것이다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor substrate having such a structure will be described with reference to FIGS. 7A to 7D. 7A to 7D show cross-sections of cutting lines III-III ', V-V', and VI-VI 'in FIG. 2 in order from the left.
먼저, 기판(100) 위에 알루미늄 합금막 및 몰리브덴막을 잇달아 적층하고 제1 마스크를 이용하여 패터닝하여 이중막으로 이루어진 게이트선, 게이트 패드(131, 132) 및 게이트 전극(111, 112)을 포함하는 게이트 배선(11)을 형성한다. 도 7a에 도시한 바와 같이, 연속하여 게이트 절연막(20), 비정질 규소층(30), 도핑된 비정질 규소층(40) 및 금속층(50)을 적층한다.First, an aluminum alloy layer and a molybdenum layer are sequentially stacked on the
이어, 금속층(50), 도핑된 비정질 규소층(40) 및 비정질 규소층(30)을 제2 마스크를 이용하여 패터닝하며, 이 때, 게이트 패드(13) 위의 세 층(30, 40, 50)도 제거된다. 도 7b에 도시한 것처럼, ITO 따위의 투명한 도전 물질로 투명 도전층(60)을 적층한 다음, 도 7c에 나타낸 것처럼, 제3 마스크를 이용하여 투명 도전층(61, 62)을 패터닝한다.Subsequently, the
도 7d에서 알 수 있는 바와 같이, 패터닝된 투명 도전층(61, 62)을 마스크로 하여 노출된 금속층(50) 및 도핑된 비정질 규소층(40)을 식각하고, 보호막(70)을 적층한다.As can be seen in FIG. 7D, the exposed
이어, 보호막(70)을 제4 마스크를 이용하여 식각하여 화소 전극(63)을 노출시킨다. 이때, 게이트 패드(13) 상부의 게이트 절연막(20) 및 투명 도전층(61) 중 데이터 패드(65) 부분 상부와 세로로 길게 형성된 부분 상부에 각각 접촉구(130, 651, 81, 611, 612, 613)를 형성한다. 그러면, 투명 도전층(61) 중 데이터 패드(65) 부분과 세로로 길게 형성된 부분과 게이트 패드(13) 상부의 게이트 절연막(20)이 노출된다. 노출된 게이트 절연막(20)을 식각하여 게이트 패드(13)의 상층인 몰리브덴막(132)을 노출시킨다.Subsequently, the
마지막으로, 크롬 따위의 도전 물질을 적층하고 제5 마스크를 이용하여 식각하여 데이터선(80)을 형성한다. 이때, 데이터선(80)은 접촉구(81, 611, 612, 613)를 통하여 투명 도전층(61)과 접촉한다.Finally, a conductive material such as chromium is stacked and etched using a fifth mask to form the
앞서 언급한 바와 같이 도핑된 비정질 규소층이 ITO와 직접 접촉하지 않고, 크롬 등의 물질로 만들어진 버퍼층과 접촉함으로써 접촉 저항이 종래의 구조에 비하여 줄어들며, 버퍼층 및 투명 도전층이 데이터선을 따라 형성되어 있어 다중 구조를 이루고 있으므로, 이들 중 하나가 단선이 되더라도 나머지가 신호를 전달할 수 있기 때문에 단선으로 인한 불량을 줄일 수 있다. 또한, 데이터 패드의 접촉구를 통해 데이터 드라이브 아이시가 접합 영역에 장착될 때, 크롬 버퍼층이 상부층인 ITO 투명 도전층에 의해 보호를 받게 되므로 배선 금속에 대한 신뢰성이 향상된다.As mentioned above, the doped amorphous silicon layer is not in direct contact with ITO, but in contact with a buffer layer made of a material such as chromium, so that the contact resistance is reduced compared to the conventional structure, and the buffer layer and the transparent conductive layer are formed along the data line. Therefore, since the structure is multi-structure, even if one of them is disconnected, the other can transmit a signal, thereby reducing defects caused by the disconnection. In addition, when the data drive is mounted in the junction area through the contact of the data pad, the chromium buffer layer is protected by the ITO transparent conductive layer as the upper layer, thereby improving the reliability of the wiring metal.
도 1은 종래 기술에 따른 박막 트랜지스터 기판에서 박막 트랜지스터 부분의 단면도이고,1 is a cross-sectional view of a thin film transistor portion in a thin film transistor substrate according to the prior art,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,2 is a layout view of a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention;
도 3 내지 도 6은 각각 도 2에서 III-III', Ⅳ-Ⅳ', Ⅴ-Ⅴ', Ⅵ-Ⅵ' 선을 따라 절단한 단면도이며,3 to 6 are cross-sectional views taken along the lines III-III ', IV-IV', V-V ', and VI-VI' of FIG. 2, respectively.
도 7a 내지 도 7d는 도 2 내지 도 6에 도시한 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 순서에 따라 도시한 단면도이다.7A to 7D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIGS. 2 to 6.
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