KR100508022B1 - 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 위에 게이트선을 형성하고, 게이트 절연막, 비정질 규소, 도핑된 비정질 규소를 차례로 적층한 후 패터닝(patterning)하여 박막 트랜지스터의 반도체층을 형성한다. 이어, 금속과 ITO를 차례로 적층하고 패터닝하여 게이트 패드, 드레인 전극, 소스 전극, 보조 데이터선, 데이터 패드 및 반사판을 금속과 ITO의 이중층으로 형성하고, 드레인 전극 및 소스 전극을 마스크(mask)로 하여 도핑된 비정질 규소층을 식각한다. 다음, 보호막을 적층하고 패터닝하여 데이터선 접촉구 및 게이트선과 데이터 패드의 접촉구를 형성하고, 반사판 상부의 보호막을 제거한 후, 마지막으로 금속층을 적층하고 패터닝하여 데이터선을 형성한다.

Description

반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법{THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE FOR REFLECTIVE TYPE LIQUID CRYSTAL DISPLAY PANELS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
이 발명은 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더 자세하게는 데이터 패드, 게이트 패드, 반사판의 금속층 위에 ITO(indium tin oxide)층을 형성한 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이제, 종래의 기술에 의한 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에 대하여 설명한다.
종래에는 기판 위에 게이트 전극과 게이트선을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막을 적층하고, 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성한 후, 드레인 및 소스 전극과 함께 데이터선을 형성하고, 다시, 보호막을 적층하고, 소스 전극 상부의 보호막에 접촉구를 뚫고, 반사판을 형성하였다.
그런데 이러한 구조의 박막 트랜지스터 기판에서는 데이터선의 단선으로 인한 불량이 자주 발생하였고, 이를 개선하기 위하여 제안된 것이 도 1에 나타낸 구조의 박막 트랜지스터 기판이다.
도 1은 종래의 기술에 의한 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이다.
도 1을 보면, 절연 기판(1) 위에 게이트선 및 그 일부분인 게이트 전극(2)이 형성되어 있고, 그 위에는 기판(1)의 전면에 걸쳐 게이트 절연막(3)이 적층되어 있다. 게이트 전극(2) 상부의 게이트 절연막(3)의 위에는 비정질 규소층(4)이 형성되어 있고, 비정질 규소층(4)의 위에는 게이트 전극(1)을 중심으로 하여 양쪽으로 도핑된 비정질 규소층(51, 52)이 형성되어 있다. 도핑된 비정질 규소층(51, 52)의 위에는 드레인 전극(61)과 소스 전극(62)이 형성되어 있는데, 드레인 전극(61)은 연장되어 보조 데이터선(7)과 연결되어 있고, 소스 전극(62)은 연장되어 반사판(9)과 연결되어 있다. 드레인 전극(61) 및 소스 전극(62)과 보조 데이터선(7)의 위에는 보호막(8)이 형성되어 있고, 보조 데이터선(7) 상부의 보호막(8)에는 보조 데이터선(7)을 노출시키는 여러 개의 접촉구가 뚫려 있고, 반사판(9) 상부의 보호막(8)은 제거되어 반사판(9)이 노출되어 있다. 보조 데이터선(7) 상부의 보호막(8) 위에는 접촉구를 통해 보조 데이터선(7)과 전기적으로 연결되어 있는 데이터선(11)이 형성되어 있다.
이러한 구조의 박막 트랜지스터에서는, 구동 회로가 연결되는 게이트선 및 데이터선(11)의 패드(pad)부에서 산화에 약한 게이트선 및 데이터선(11) 금속이 직접 노출되어 있어서 녹이 발생하고, 반사판이 액정 배향제에 직접 노출되어 반사판 금속의 종류에 따라서는 배향제와 화학 반응을 일으키는 등의 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 게이트선 및 데이터선(11)의 패드부에 ITO층을 적층하여 그 아래의 금속을 보호하는 방안이 사용되기도 하나, 이것 역시 반사판 보호 대책은 되지 못한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판에서 게이트선 및 데이터 패드의 금속은 물론 반사판도 보호될 수 있도록 하는 것이다.
위와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 게이트 패드, 데이터 패드, 반사판을 금속과 ITO의 이중층으로 형성하였다.
본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판은 다음과 같은 구조를 가진다.
기판 위에 게이트 전극이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막이 적층되어 있고, 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 위에는 비정질 규소층이 형성되어 있다. 비정질 규소층의 위에는 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 분리되어 도핑된 비정질 규소층이 형성되어 있고, 도핑된 비정질 규소층의 위에는 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되어 있는데, 소스 전극은 반사판과, 드레인 전극은 보조 데이터선과 각각 일체로 형성되어 있다. 또, 금속과 ITO의 이중층으로 형성되어 있는 보조 데이터선은 연장되어 데이터 패드를 형성한다. 게이트선 시작부의 게이트 절연막 위에는 게이트 패드가 형성되어 있어서 게이트 절연막에 뚫려 있는 접촉구를 통해 게이트선과 연결되어 있다. 소스 전극, 드레인 전극, 보조 데이터선, 반사판 및 게이트 패드는 금속과 ITO의 이중층으로 형성되어 있고, 그 위에는 보호막이 형성되어 있으며, 보조 데이터선 상부의 보호막에는 접촉구가 형성되어 있어, 이 접촉구를 통하여 보조 데이터선이 보호막 위에 형성되어 있는 데이터선과 전기적으로 연결되어 있다.
기판 위에 게이트선을 형성하고, 게이트 절연막, 비정질 규소, 도핑된 비정질 규소를 차례로 적층한 후 패터닝(patterning)하여 박막 트랜지스터의 반도체층을 형성한다. 이어, 금속과 ITO를 차례로 적층하고 패터닝하여 게이트 패드, 드레인 전극, 소스 전극, 보조 데이터선, 데이터 패드 및 반사판을 금속과 ITO의 이중층으로 형성하고, 드레인 전극 및 소스 전극을 마스크(mask)로 하여 도핑된 비정질 규소층을 식각한다. 다음, 보호막을 적층하고 패터닝하여 데이터선 접촉구 및 게이트선과 데이터 패드의 접촉구를 형성하고, 반사판 상부의 보호막을 제거한 후, 마지막으로 금속층을 적층하고 패터닝하여 데이터선을 형성한다.
이제 첨부한 도면을 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 3은 내지 도 5는 각각 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ′, Ⅳ-Ⅳ′, Ⅴ-Ⅴ′선을 따라 절단한 단면도이다.
유리 등의 절연 기판(10) 위에 알루미늄 합금이나 크롬 등으로 이루어진 게이트선(20) 및 게이트선(20)과 연결되어 있는 게이트 전극(21)이 형성되어 있고, 그 위에는 기판(10)의 전면에 걸쳐 질화규소(SiNx)나 산화규소(SiO2)로 이루어진 게이트 절연막(30)이 적층되어 있다. 게이트 전극(21) 상부의 게이트 절연막(30)의 위에는 비정질 규소층(40)이 형성되어 있고, 비정질 규소층(40)의 위에는 게이트 전극(21)을 중심으로 하여 양쪽으로 n+ 로 고농도로 도핑된 비정질 규소층(510, 520)이 형성되어 있다. 게이트선(20)이 시작되는 부분 상부의 게이트 절연막(30)에는 게이트선 접촉구(31)가 형성되어 있고, 게이트 절연막(30) 위에는 게이트선 접촉구(31)를 통해 게이트선(20)과 연결되어 있는 게이트 패드(110)가 형성되어 게이트선(20)이 형성되어 있지 않은 부분에까지 연장되어 있다. 도핑된 비정질 규소층(510, 520)의 위에는 크롬 등으로 이루어진 드레인 전극(610)과 소스 전극(620)이 형성되어 있는데, 드레인 전극(610)은 연장되어 보조 데이터선(70)과 연결되어 있고, 소스 전극(620)은 연장되어 반사판(90)과 연결되어 있다. 또한, 보조 데이터선(70)은 연장되어 데이터 패드(120)를 형성하고 있다. 여기서, 게이트 패드(110), 보조 데이터선(70), 데이터 패드(120),반사판(90), 드레인 전극(610) 및 소스 전극(620)은 금속층(111, 71, 121, 91, 611, 621)과 ITO층(112, 72, 122, 92, 612, 622)의 이중층으로 형성되어 있다. ITO층(112, 72, 122, 92, 612, 622)의 위에는 기판(10)의 전면에 걸쳐 질화규소나 산화규소 등으로 이루어진 보호막(80)이 형성되어 있다. 보조 데이터선(70) 상부의 보호막(80)에는 보조 데이터선(70)을 노출시키는 여러 개의 접촉구((81)가 뚫려 있고, 반사판(90) 상부의 보호막(80)은 제거되어 반사판(90)이 노출되어 있다. 보조 데이터선(70) 상부의 보호막(80) 위에는 접촉구(81)를 통해 보조 데이터선(70)과 전기적으로 연결되어 있는 데이터선(100)이 형성되어 있는데, 데이터선(100)은 데이터 패드(120)에 이르지 못하고 끝나 있다. 이것은 구동회로가 연결되는 패드부는 산화에 강한 ITO로 형성되는 것이 바람직하기 때문이다. 데이터 패드(120) 상부의 보호막에는 데이터 구동 회로 접촉구(83)가 형성되어 있는데, 데이터 구동 회로 접촉구(83)는 박막 트랜지스터 기판(10)과 컬러 필터 기판(200)과 밀봉제에 의하여 형성되는 액정 물질 주입 공간의 밖에 위치한다. 또, 게이트 패드(110) 상부의 보호막(80) 위에는 게이트 구동 회로 접촉구(82)가 형성되어 있는데, 이 게이트 구동 회로 접촉구(82)는 박막 트랜지스터 기판(10)과 컬러 필터 기판(200) 사이의 공간을 밀봉제(210)로 밀봉하여 형성되는 액정 물질 주입 공간의 밖에 위치한다.
이러한 구조의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도 6a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타낸 단면도로서, 도 6a, 7a, 8a는 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ′선을, 도 6b, 7b, 8b는 Ⅳ-Ⅳ′선을, 도 6c, 7c, 8c는 Ⅴ-Ⅴ′선을 따라 절단한 단면도이다.
먼저, 도 6a 내지 도 6c에 나타낸 바와 같이, 절연 기판(10)위에 알루미늄 합금이나 크롬 등의 금속을 증착하고, 제1 마스크를 사용하여 패터닝하여 게이트선(20)과 게이트 전극(21)을 형성하고, 게이트 절연막(30)을 적층한다. 다시, 제2 마스크를 사용하여 게이트선(20)이 시작되는 부분 상부의 게이트 절연막(30) 위에 게이트선 접촉구(31)를 형성한다. 다음, 도 7a 내지 도 7c에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(30)의 위에 비정질 규소와 도핑된 비정질 규소를 차례로 증착하고, 제3 마스크를 사용하여 패터닝하여 비정질 규소층(40)과 도핑된 비정질 규소층(500)을 형성한다. 다시, 크롬 등의 금속과 ITO를 차례로 증착하고, 제4 마스크를 이용하여 패터닝하여 게이트 패드(110), 드레인 전극(610), 소스 전극(620), 보조 데이터선(70), 데이터 패드(120) 및 반사판(90)을 금속과 ITO의 이중층으로 형성한다. 이어, 도 8a 내지 도 8c에 나타낸 바와 같이, 드레인 전극(610) 및 소스 전극(620)을 마스크로 하여 도핑된 비정질 규소층(500)을 식각하여 양쪽으로 분리시켜 도핑된 비정질 규소층(510, 520)을 완성한다. 다시, 보호막(80)을 적층하고 제5 마스크를 사용하여 패터닝하여, 데이터선 접촉구(81), 게이트 구동 회로 접촉구(82) 및 데이터 구동 회로 접촉구(83)를 형성하고 반사판(90)의 ITO층(92)을 노출시킨다. 마지막으로, 크롬 등의 도전 물질을 증착하고 제6 마스크를 사용하여 패터닝하여 데이터선(100)을 형성하면, 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판이 완성된다.
이렇게 하면, 게이트선 및 데이터선의 패드부와 반사판이 금속과 ITO의 이중층으로 형성되어 있으므로, 이들 금속층이 공기에 직접 노출되는 것을 막을 수 있으므로 산화되는 것을 방지할 수 있고, 반사판이 액정 배향제에 접촉하지 않으므로 반사판에 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있어서 액정 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,
도 3 내지 도 5는 각각 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ′, Ⅳ-Ⅳ′, Ⅴ-Ⅴ′선을 따라 절단한 단면도이고,
도 6a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 과정을 나타낸 단면도로서, 첨자 a, b, c는 각각 도 2에서 Ⅲ-Ⅲ′, Ⅳ-Ⅳ′, Ⅴ-Ⅴ′선을 따라 절단한 단면도임을 나타낸다.

Claims (7)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트 전극,
    상기 게이트 전극 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 비정질 규소층,
    상기 비정질 규소층 위에 형성되어 있으며 금속과 ITO의 이중층으로 이루어져 있는 드레인 전극 및 소스 전극,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있고 상기 드레인 전극에 연결되어 있으며 금속과 ITO의 이중층으로 이루어져 있는 보조 데이터선,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있고 상기 소스 전극에 연결되어 있으며, 금속과 ITO의 이중층으로 이루어져 있는 반사판,
    상기 드레인 전극, 상기 소스 전극, 상기 보조 데이터선 및 상기 반사판 위에 형성되어 있고, 데이터선 접촉구를 가지고 있는 보호막, 및
    상기 보호막 위에 형성되어 있고 상기 데이터선 접촉구를 통해 상기 보조 데이터선과 연결되어 있는 데이터선을 포함하는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  2. 제1항에서,
    상기 비정질 규소층과 상기 드레인 및 소스 전극의 사이에 형성되어 있는 도핑된 비정질 규소층을 더 포함하는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며, 금속과 ITO의 이중층으로 이루어져 있는 게이트 패드를 더 포함하며, 상기 게이트 절연막에는 게이트선 접촉구가 형성되어 있으며 상기 게이트선 접촉구를 통해 상기 게이트 패드가 상기 게이트선과 연결되어 있고, 상기 보호막은 상기 게이트 패드의 ITO층을 노출시키는 게이트 구동 회로 접촉구를 가지고 있는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  4. 제3항에서,
    상기 금속과 ITO의 이중층으로 이루어져 있는 상기 보조 데이터선은 연장되어 데이터 패드를 형성하고 있으며, 상기 보호막은 상기 데이터 패드의 ITO층을 노출시키는 데이터 구동 회로 접촉구를 가지고 있는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  5. 기판 위에 게이트 전극 및 게이트선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 전극 및 게이트선 위에 게이트 절연막을 형성하고 게이트선 접촉구를 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막의 위에 비정질 규소층을 형성하는 단계,
    상기 비정질 규소층의 위에 드레인 전극과 소스 전극을 금속과 ITO의 이중층으로 형성함과 동시에 상기 게이트 절연막의 위에 보조 데이터선, 데이터 패드, 반사판 및 게이트 패드를 금속과 ITO의 이중층으로 형성하는 단계,
    상기 드레인 전극, 소스 전극, 게이트 패드, 보조 데이터선, 데이터 패드 및 반사판의 위에 보호막을 형성하는 단계,
    상기 보호막에 데이터선 접촉구, 게이트 구동 회로 접촉구, 데이터 구동 회로 접촉구를 형성하고 상기 반사판 상부의 상기 보호막을 제거하는 단계, 및
    상기 보호막 위에 데이터선을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조 방법.
  6. 제5항에서,
    상기 드레인 전극 및 소스 전극을 형성하는 단계 이전에 도핑된 비정질 규소층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 드레인 전극 및 소스 전극을 형성하는 단계 다음에 상기 도핑된 비정질 규소층을 식각하여 분리시키는 단계를 더 포함하는 반사형 액정표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에서,
    상기 비정질 규소층의 위에 드레인 전극과 소스 전극을 이중층으로 형성함과 동시에 게이트 절연막의 위에 보조 데이터선, 반사판 및 게이트 패드를 이중층으로 형성하는 단계는 금속을 증착하는 단계, ITO를 증착하는 단계 및 하나의 마스크를 사용하여 ITO와 금속을 패터닝하는 단계로 이루어지는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
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