KR100560975B1 - Thin film transistor substrate for liquid crystal display and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
먼저, 절연 기판 상부에 게이트선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과 유지 용량용 전극을 형성한다. 이어, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막, 반도체층 및 식각 저지용 절연막을 적층하고 두 번째 마스크를 이용한 사진 공정으로 적어도 3개의 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 패터닝하여 게이트 배선을 덮고 있으며, 게이트 패드의 일부를 드러내는 접촉 구멍을 가지는 반도체 패턴과 게이트 절연막 패턴을 형성하고 게이트 전극의 상부에 식각 저지막을 형성한다. 이때 식각 저지막을 감광성 유지 절연막으로 형성하는 감광막을 이용하는 공정을 생략할 수 있다. 이어, 식각 저지막으로 가리지 않는 반도체층 패턴의 상부에 실리사이드로 이루어진 저항성 접촉층을 형성하고 ITO 또는 IZO로 이루어진 도전막과 데이터 배선용 도체층과 보호막을 연속하여 적층한 후 세 번째 마스크를 이용한 사진 공정으로 적어도 두께가 다른 3 부분을 가지는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 사용하여 저항성 접촉층 패턴과 데이터 배선, 화소 전극을 포함하는 도전막 패턴 및 보호막 패턴을 형성한다. 여기서도 보호막을 감광성 절연막으로 형성하여 감광막을 이용하는 공정을 생략할 수 있다. 이어, 게이트선 및 유지 용량용 전극 상부에 반도체층이 잔류하는 경우 누설 전류가 발생하는 것을 방지하기 위하여 도전막 패턴으로 가리지 않는 반도체층과 그 상부의 저항성 접촉층을 제거하는 것이 바람직하다.First, a gate wiring including a gate line, a gate electrode, and a gate pad and an electrode for a storage capacitor are formed on an insulating substrate. Subsequently, a gate insulating film, a semiconductor layer, and an etching blocking insulating film made of silicon nitride are stacked, and a photoresist pattern having at least three different thicknesses is formed by a photolithography process using a second mask, and then patterned with an etching mask to cover the gate wiring. In addition, a semiconductor pattern having a contact hole exposing a portion of the gate pad and a gate insulating layer pattern are formed, and an etch stop layer is formed on the gate electrode. In this case, a process using the photosensitive film for forming the etch stop layer as the photosensitive insulating insulating film may be omitted. Subsequently, a resistive contact layer made of silicide is formed on the semiconductor layer pattern, which is not covered by the etch stop layer, and a conductive film made of ITO or IZO, a conductor layer for data wiring, and a protective film are successively stacked, and then a third mask is used for a photo process. A photoresist pattern having at least three portions having different thicknesses is formed and used as an etching mask to form a resistive contact layer pattern, a data line, a conductive layer pattern including a pixel electrode, and a protective layer pattern. Here again, the process of forming a protective film by the photosensitive insulating film and using a photosensitive film can be skipped. Next, when the semiconductor layer remains on the gate line and the storage capacitor electrode, it is preferable to remove the semiconductor layer not covered by the conductive film pattern and the ohmic contact layer thereon in order to prevent leakage current.
마스크, 감광막, 투과량, 노광기, 분해능Mask, photoresist, transmittance, exposure machine, resolution
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고, 1 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II-II.
도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 3 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along line III-III.
도 4a 및 5a는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 중간 과정에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도로서 제조 순서에 따라 차례로 나타낸 도면이고,4A and 5A are layout views of a thin film transistor substrate in an intermediate process of manufacturing according to an embodiment of the present invention, and are shown in sequence according to a manufacturing sequence;
도 4b 및 도 4c는 도 4a에서 Ⅳb-Ⅳb'및 Ⅳc-Ⅳc' 선을 따라 절단한 단면도이고, 4B and 4C are cross-sectional views taken along lines IVb-IVb 'and IVc-IVc' in FIG. 4A, and
도 5b와 도 6a 및 도 5c와 도 6b는 도 5a에서 Vb-Vb' 및 Vc-Vc' 선을 따라 절단한 도면으로 도4b 및 도 4c의 다음 단계를 도시한 단면도이고, 5B, 6A, 5C, and 6B are cross-sectional views taken along the lines Vb-Vb 'and Vc-Vc' in FIG. 5A, showing the next steps of FIGS. 4B and 4C;
도 7a 및 도 7b는 도 5a에서 Vb-Vb' 및 Vc-Vc' 선을 따라 절단한 도면으로 도4b 및 도 4c의 다음 단계를 도시한 다른 실시예의 단면도이고, 7A and 7B are cross-sectional views taken along the lines Vb-Vb 'and Vc-Vc' in FIG. 5A, showing another embodiment of the following steps of FIGS. 4B and 4C;
도 8a 및 도 8b는 도 1에서 II-II' 및 III-III' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로 도 6a 및 도 6b의 다음 단계를 단면도이다. 8A and 8B are cross-sectional views taken along the lines II-II 'and III-III' of FIG. 1 and illustrating the following steps of FIGS. 6A and 6B.
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween, and rearranges the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage to the electrode. By controlling the amount of light transmitted.
이러한 액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 두 기판에 전극이 각각 형성되어 있고 전극에 인가되는 전압을 스위칭하는 박막 트랜지스터를 가지고 있는 액정 표시 장치이며, 박막 트랜지스터는 두 기판 중 하나에 형성되는 것이 일반적이다.Among the liquid crystal display devices, a liquid crystal display device having a thin film transistor for forming an electrode on each of two substrates and switching a voltage applied to the electrode is generally used. The thin film transistor is generally formed on one of two substrates. .
이때, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 기판은 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통하여 제조하는데, 생산 비용을 줄이기 위해서는 마스크를 이용한 사진 공정의 수를 적게 하는 것이 요구된다. At this time, the substrate on which the thin film transistor is formed is manufactured through a photolithography process using a mask. In order to reduce the production cost, it is required to reduce the number of photolithography processes using a mask.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 단순화하는 것이다.An object of the present invention is to simplify the method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 마스크를 이용한 한 번의 사진 식각 공정으로 적어도 3개의 다른 두께를 가지는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 사용하여, 게이트 전극 상부에 식각 저지막을 형성하면서 게이트 패드를 드러내고 데이터 배선과 화소 전극을 함께 형성한다.In order to achieve the above object, the present invention forms a photoresist pattern having at least three different thicknesses in one photolithography process using a mask and uses the same as an etching mask to expose the gate pad while forming an etch stop layer on the gate electrode. The data line and the pixel electrode are formed together.
더욱 상세하게는, 우선, 절연 기판 상부에 도체층을 적층하고 패터닝하여 가로 방향의 게이트선, 게이트선의 일부 또는 분지인 게이트 전극 및 게이트선과 연결되어 외부로부터 주사 신호를 인가받는 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이어, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막, 반도체층, 식각 저지용 절연막을 차례로 적층하고 제1 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 식각 저지용 절연막, 반도체층 및 게이트 절연막을 패터닝하여 식각 저지막과 적어도 식각 저지막과 다른 크기는 가지며, 게이트 패드를 드러내는 제1 접촉 구멍을 가지는 반도체층 패턴과 게이트 절연막 패턴을 형성한다. 다음, 도전막, 데이터 배선용 도체층 및 보호막을 차례로 적층하고 제2 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 도전막, 데이터 배선용 도체층 및 보호막을 패터닝하여 화소 전극을 포함하는 도전막 패턴과 세로 방향으로 뻗어 게이트선과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선, 데이터선의 일부 또는 분지인 소스 전극, 게이트 전극에 대하여 소스 전극의 맞은 편에 위치하는 드레인 전극 및 데이터선에 연결되어 외부로부터 영상 신호를 전달받는 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과 데이터 배선을 덮는 보호막 패턴을 형성한다. More specifically, first, a conductive layer is stacked and patterned on an insulating substrate, and includes a gate line in a horizontal direction, a gate electrode that is part or branch of the gate line, and a gate pad connected to the gate line and receiving a scan signal from the outside. Form the wiring. Subsequently, the gate insulating film, the semiconductor layer, and the etch stop insulating film covering the gate wirings are sequentially stacked, and the etch stop insulating film, the semiconductor layer, and the gate insulating film are patterned by a photolithography process using a first mask to form an etch stop layer and at least an etch stop layer. The semiconductor layer pattern and the gate insulating layer pattern having a first contact hole exposing the gate pads are formed. Next, the conductive film, the data wiring conductor layer, and the protective film are sequentially stacked, and the conductive film, the data wiring conductor layer, and the protective film are patterned by a photolithography process using a second mask to extend in the longitudinal direction with the conductive film pattern including the pixel electrode. A data line defining a pixel crossing the line, a source electrode that is a part or a branch of the data line, a drain electrode located opposite the source electrode with respect to the gate electrode, and a data pad connected to the data line to receive an image signal from the outside A protective film pattern covering the data wiring and the data wiring is formed.
여기서, 제1 및 제2 마스크는 적어도 3 영역의 투과율을 가지며, 투과율을 부분적으로 조절하기 위하여 투과율이 다른 박막 또는 두께가 다른 박막 또는 노광기의 분해능보다 작은 미세한 패턴을 이용할 수 있다.Here, the first and second masks have a transmittance of at least three regions, and in order to partially adjust the transmittance, a fine pattern having a transmittance of a thin film having a different transmittance or a thin film having a different thickness or an exposure device may be used.
또한, 도전막 패턴으로 가리지 않는 반도체층 패턴을 식각하여 서로 이웃하는 데이터선 하부의 반도체층 패턴을 분리하는 것이 바람직하다.In addition, the semiconductor layer pattern not covered by the conductive film pattern may be etched to separate the semiconductor layer patterns under the neighboring data lines.
본 발명에 따른 제조 방법은 반도체층 패턴과 도전막 패턴 사이에 저항성 접촉층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 저항성 접촉층은 실리사이드 또는 도핑된 비정질 규소로 형성할 수 있다.The manufacturing method according to the present invention further includes forming an ohmic contact layer between the semiconductor layer pattern and the conductive layer pattern, wherein the ohmic contact layer may be formed of silicide or doped amorphous silicon.
제1 마스크를 이용한 사진 식각 공정은 감광막을 이용할 수 있으며, 이 경우에는 식각 저지용 절연막 상부에 감광막을 도포하고 노광 현상하여 적어도 제1 부분, 제1 부분보다 두꺼운 제1 두께를 가지는 제2 부분과 제1 두께 보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 제3 부분을 포함하는 감광막 패턴을 형성한다. 이어, 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 제1 부분의 식각 저지용 절연막과 게이트 절연막과 반도체층을 제2 부분과 함께 식각하여 게이트 절연막 패턴과 반도체층 패턴을 완성하고 제3 부분을 식각 마스크로 이용하여 식각 저지용 절연막을 식각하여 식각 저지막을 완성한다. In the photolithography process using the first mask, a photoresist layer may be used. In this case, a photoresist layer may be coated on the etch stop insulating layer and exposed to light to develop at least a first portion and a second portion having a first thickness thicker than the first portion. A photosensitive film pattern including a third portion having a second thickness thicker than the first thickness is formed. Next, using the photoresist pattern as an etch mask, the etch stop insulating film, the gate insulating film, and the semiconductor layer of the first portion are etched together with the second portion to complete the gate insulating film pattern and the semiconductor layer pattern, and the third portion is used as the etching mask. The etch stop layer is etched to complete the etch stop layer.
또한, 제1 마스크를 이용한 사진 식각 공정에서 식각 저지용 절연막을 감광성 유기 절연막으로 형성할 수 있으며, 이때에는 식각 저지용 절연막을 노광 현상하여 적어도 제1 부분, 제1 부분보다 두꺼운 제1 두께를 가지는 제2 부분과 제1 두께 보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 제3 부분을 포함하는 식각 저지용 절연막 패턴 을 형성하고 이를 식각 마스크로 사용하여 제1 부분의 게이트 절연막과 반도체층을 제2 부분과 함께 식각하여 게이트 절연막 패턴과 반도체층 패턴을 완성하고 제3 부분을 남기어 식각 저지막을 완성한다.In addition, in the photolithography process using the first mask, the etch stop insulating film may be formed as a photosensitive organic insulating film. In this case, the etch stop insulating film may be exposed and developed to have at least a first portion and a first thickness thicker than the first portion. An etching barrier insulating layer pattern including a second portion and a third portion having a second thickness thicker than the first thickness is formed, and the gate insulating layer and the semiconductor layer of the first portion are etched together with the second portion by using the same as an etching mask. As a result, the gate insulating layer pattern and the semiconductor layer pattern are completed, and a third portion is left to complete the etch stop layer.
또한, 제2 마스크를 이용한 사진 식각 공정은 감광막을 이용하며, 보호막 상부에 감광막을 도포하고 감광막을 노광 현상하여 적어도 제1 부분, 제1 부분보다 두꺼운 제1 두께를 가지는 제2 부분과 제1 두께 보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 제3 부분을 포함하는 감광막 패턴을 형성한다. 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 제1 부분의 보호막과 데이터 배선용 도체층과 도전막을 제2 부분과 함께 식각하여 도전막 패턴을 완성하고, 제3 부분을 식각 마스크로 이용하여 보호막과 데이터 배선용 도체층을 식각하여 데이터 배선과 상기 보호막 패턴을 완성한다. In addition, in the photolithography process using the second mask, a photoresist film is used, and the photoresist film is applied to the upper portion of the protective film, and the photoresist film is exposed and developed to have at least a first part, a second part having a first thickness thicker than the first part, and a first thickness. A photosensitive film pattern including a third portion having a thicker second thickness is formed. Using the photoresist pattern as an etch mask, the protective layer, the data wiring conductor layer and the conductive film of the first portion are etched together with the second portion to complete the conductive film pattern, and the protective layer and the conductor layer for the data wiring, using the third portion as an etching mask. Is etched to complete the data line and the passivation pattern.
이때에도, 보호막을 감광성 유기 절연막으로 형성할 수 있으며, 이때에는 보호막을 노광 현상하여 적어도 제1 부분, 제1 부분보다 두꺼운 제1 두께를 가지는 제2 부분과 제1 두께 보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 제3 부분을 포함하는 부 보호막 패턴을 형성하고, 부 보호막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 제1 부분의 데이터 배선용 도체층과 도전막을 제2 부분과 함께 식각하여 도전막 패턴과 보호막 패턴을 완성하고 제3 부분으로 가리지 않는 데이터 배선용 도체층을 식각하여 데이터 배선을 완성한다.In this case, the protective film may be formed of a photosensitive organic insulating film. In this case, the protective film may be exposed and developed to have at least a first part, a second part having a first thickness thicker than the first part, and a second thickness thicker than the first thickness. A sub passivation layer pattern including a third part is formed, and the conductor layer and the conductive layer for data wiring of the first part are etched together with the second part using the sub passivation pattern as an etching mask to complete the conductive layer pattern and the passivation layer pattern. The data wiring is etched by etching the conductor layer for data wiring which is not covered by three parts.
여기서, 도전막 패턴은 ITO 또는 IZO로 형성하는 것이 바람직하며, 보호막 패턴과 데이터 배선은 데이터 패드 하부의 도전막 패턴을 드러내는 제2 접촉 구멍을 가지는 것이 바람직하며, 도전막 패턴은 게이트 패드 상부에 제1 접촉 구멍을 통하여 게이트 패드와 연결되어 있는 보조 게이트 패드를 더 포함한다.The conductive layer pattern may be formed of ITO or IZO, and the protective layer pattern and the data line may have a second contact hole that exposes the conductive layer pattern under the data pad, and the conductive layer pattern may be formed on the gate pad. It further comprises an auxiliary gate pad connected to the gate pad through the one contact hole.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Then, the liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.
본 발명의 실시예에서는, 제조 공정을 단순화하기 위해 부분적으로 투과하는 빛의 세기를 조절할 수 있는 마스크를 이용한 사진 공정으로 적어도 두께가 다른 3 부분을 가지는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 사용하여, 식각 저지막과 게이트 패드를 드러내는 접촉 구멍을 함께 형성하고 데이터 배선과 화소 전극을 함께 형성한다.In the embodiment of the present invention, in order to simplify the manufacturing process, a photo process using a mask that can adjust the intensity of the light partially transmitted to form a photoresist pattern having at least three parts having different thicknesses and using it as an etching mask, The contact holes exposing the etch stop layer and the gate pad are formed together, and the data line and the pixel electrode are formed together.
이러한 제조 공정을 통하여 완성된 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판은, 절연 기판의 상부에 게이트선과 게이트선의 일부인 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 위에는 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막 패턴과 반도체층 패턴이 형성되어 있다. 게이트 전극의 반도체층 패턴 위에는 식각 저지막이 형성되어 있고, 게이트 전극 상부의 반도체층 패턴, 식각 저지막 및 기판 상부에는 게이트 전극을 중심으로 두 부분으로 분리되어 있으며, 화소 전극을 포함하는 투명 도전막 패턴이 형성되어 있다. 하나의 투명 도전막 패턴 위에는 게이트선과 교차하는 데이터선과 데이터선의 분지 또는 일부인 소스 전극 및 데이터선과 연결되어 있는 데이터 패드가 형성되어 있으며, 다른 투명 도전막 패턴 위에는 화소 전극과 드레인 전극이 형성되어 있고 데이터 배선 위에는 보호막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In the thin film transistor substrate for a liquid crystal display device completed through such a manufacturing process, a gate wiring including a gate line and a gate electrode that is part of the gate line is formed on the insulating substrate, and a gate insulating film pattern and a semiconductor covering the gate wiring are formed on the gate wiring. A layer pattern is formed. An etch stop layer is formed on the semiconductor layer pattern of the gate electrode, and the semiconductor layer pattern on the gate electrode, the etch stop layer, and the transparent conductive layer pattern including the pixel electrode are separated into two parts around the gate electrode. Is formed. On one transparent conductive film pattern, a data line crossing the gate line and a source electrode which is a branch or part of the data line and a data pad connected to the data line are formed. A pixel electrode and a drain electrode are formed on the other transparent conductive film pattern. The protective film is formed on the above.
우선, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 도면을 참고하여 상세히 설명하기로 한다. First, the structure of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 이러한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조는 이후에 설명되는 3매 마스크를 이용한 제조 방법에 따라 제조된 것이다.1 to 3 are layout views illustrating a structure of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along a line II-II. 3 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line III-III. The structure of the thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to this embodiment is manufactured according to the manufacturing method using the three-layer mask described later.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 절연 기판(10) 위에 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 단일막 또는 이중막으로 만들어진 게이트 배선과 게이트 배선과 분리된 유지 용량용 전극(28)이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22), 게이트선(22)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 주사 신호를 인가 받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(26) 및 게이트선(22)의 일부인 박막 트랜지스터의 게이트 전극(24)을 포함한다. 여기서, 유지 용량용 전극(28)은 이후에 형성되는 화소 전극(64)과 중첩되어 유지 용량을 형성하는 유지 축전기의 한 전극으로 사용된다.1 to 3, a gate wiring made of a single film or a double film of aluminum or an aluminum alloy and chromium, molybdenum or molybdenum alloy on the insulating
기판(10) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막 패턴(30)이 형성되어 게이트 배선(22, 24, 26) 및 유지 용량용 전극(28)을 덮고 있다.A gate insulating
게이트 절연막 패턴(30) 위에는 반도체층 패턴(42, 44, 46, 48)이 형성되어 있다. 반도체층 패턴은 게이트 패드(26) 상부에 형성되어 게이트 절연막 패턴(30)과 함께 게이트 패드(26)를 드러내는 접촉 구멍(36)을 가지는 부분(46)과 게이트 전극(24)의 상부에 위치하며 박막 트랜지스터의 채널이 형성되는 부분(42)과 화소 전극(64)과 유지 용량용 전극(28) 사이에 위치한 부분(48)과 이후에 형성되는 데이터선(82)과 유지 용량용 전극(28) 및 게이트선(22) 사이에 위치한 나머지 부분(44)으로 서로 분리된 네 부분으로 이루어져 있다. 여기서, 화소 전극(64)은 상부에 위치한 전단의 게이트선(22)과 중첩되도록 형성될 수도 있으며, 이때 서로 중첩된 화소 전극(64)과 전단의 게이트선(22) 사이에 형성되는 유지 용량이 충분하다면 유지 용량용 전극(28)은 생략할 수도 있다.The
게이트 전극(24)의 반도체층 패턴(42) 위에는 질화 규소 또는 유기 절연막으로 이루어진 식각 저지막(50)이 반도체층 패턴(42)의 안쪽으로 섬 모양으로 형성되어 있다. On the
식각 저지막(50) 및 식각 저지막(50)으로 가리지 않는 반도체 패턴(42, 44, 46, 48) 및 기판(10) 위에는 게이트 전극(24)을 중심으로 분리되어 있으며 투명한 도전 물질인 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 따위로 이루어진 도전막 패턴(62, 64, 66)이 형성되어 있다. 여기서, 하나의 도전막 패턴(64)은 화소 영역에 형성되어 있는 화소 전극이며, 다른 투명 도전 패턴(62)은 게이트선(22) 및 유지 용량용 전극(28)과 교차하면서 세로 방향으로 연장되어 있는 보조 데이터선이며, 나머지 도전막 패턴(66)은 게이트 패드(26)의 상부에 형성되어 접촉 구멍(36)을 통하여 게이트 패드(26)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드이다. The
한편, 도전막 패턴(62, 64, 66)과 반도체층 패턴(42, 44, 46, 48) 사이에는 이들 사이에서 접촉 저항을 줄이며, 도핑된 비정질 규소층 또는 실리사이드로 이루어진 저항 접촉층(72, 74, 76, 78)이 형성되어 있다.Meanwhile, between the
도전막 패턴의 한 부분(62) 위에는 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(82)과 게이트 전극(24)의 상부까지 연장되어 있으며 데이터선(82)의 분지인 소스 전극(84)과 데이터선(82)의 한쪽 끝 부분에 연결되어 있는 데이터 패드(88)가 형성되어 있다. 또한, 도전막 패턴의 다른 부분(64) 일부 위에는 게이트 전극(24)에 인접하게 드레인 전극(86)이 형성되어 있다. A
데이터 배선(82, 84, 86, 88)의 상부에는 데이터 배선과 동일한 모양을 가지며, 질화 규소 또는 유기 절연막으로 이루어진 보호막(90)이 형성되어 있으며, 보호막(90)은 데이터 패드(88)와 함께 도전막 패턴(62)의 일부를 드러내는 접촉 구멍(98)을 가지고 있다. The upper portion of the data lines 82, 84, 86, and 88 has the same shape as that of the data lines, and a
이러한 본 발명의 실시예에 따른 구조에서 반도체층 패턴(42, 44, 46, 48)은 도전막 패턴(62, 64)으로 가리지 않는 게이트 절연막 패턴(30)의 상부에만 형성되어 있다. In the structure according to the exemplary embodiment of the present invention, the
그러면, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 구조의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 1 내지 도 3과 도 4a 내지 도 8b를 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device having a structure according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3 and 4A to 8B.
도 4a 및 5a는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 중간 과정에서의 박막 트 랜지스터 기판의 배치도로서 제조 순서에 따라 차례로 나타낸 것이다. 도 4b 및 도 4c는 도 4a에서 Ⅳb-Ⅳb'및 Ⅳc-Ⅳc' 선을 따라 절단한 단면도이고, 도 5b와 도 6a 및 도 5c와 도 6b는 도 5a에서 Vb-Vb' 및 Vc-Vc' 선을 따라 절단한 도면으로 도4b 및 도 4c의 다음 단계를 도시한 단면도이고, 도 7a 및 도 7b는 도 5a에서 Vb-Vb' 및 Vc-Vc' 선을 따라 절단한 도면으로 도4b 및 도 4c의 다음 단계를 도시한 다른 실시예의 단면도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 1에서 II-II' 및 III-III' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로 도 6a 및 도 6b의 다음 단계를 단면도이다. 여기서, 도 4b, 도 5b, 도 6a, 도 7a, 도 8a는 화면 표시부의 단면도이고, 도 4c, 도 5c, 도 6b, 도 7b, 도 8b는 패드부의 단면도이다.4A and 5A are layout views of a thin film transistor substrate in an intermediate process of manufacturing according to an embodiment of the present invention, and are shown in sequence according to the manufacturing sequence. 4B and 4C are cross-sectional views taken along lines IVb-IVb 'and IVc-IVc' in FIG. 4A, and FIGS. 5B and 6A and 5C and 6B are Vb-Vb 'and Vc-Vc' in FIG. 5A. 4B and 4C are cross-sectional views taken along the line, and FIGS. 7A and 7B are views taken along the lines Vb-Vb 'and Vc-Vc' in FIG. 5A, and FIGS. 4B and 4C. FIG. 8A and FIG. 8B are cross-sectional views taken along the lines II-II 'and III-III' of FIG. 1, showing the next steps of FIGS. 6A and 6B. . 4B, 5B, 6A, 7A, and 8A are cross-sectional views of the screen display unit, and Figs. 4C, 5C, 6B, 7B, and 8B are cross-sectional views of the pad unit.
먼저, 도 4a 내지 4c에 도시한 바와 같이, 절연 기판(10) 상부에 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 크롬의 단일막 또는 이중의 금속막을 적층하고 첫째 마스크를 이용한 사진 공정으로 패터닝하여 가로 방향의 게이트선(22), 게이트 전극(24) 및 게이트 패드(26)를 포함하는 게이트 배선과 이후에 형성되는 화소 전극과 중첩되어 유지 축전기를 이루는 유지 용량용 전극(28)을 형성한다. First, as shown in FIGS. 4A to 4C, a single film or a double metal film of aluminum or aluminum alloy, molybdenum or molybdenum alloy, or chromium is laminated on the insulating
다음, 도 5a, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(30), 비정질 규소등의 반도체로 이루어진 반도체층(40) 및 질화 규소 등의 절연 물질로서 식각 저지막으로 사용되는 절연막(50)을 적층하고 두 번째 마스크를 이용한 사진 공정으로 패터닝하여 게이트 배선(22, 24, 26)을 덮고 있으며, 게이트 패드(26)의 일부를 드러내는 접촉 구멍(36)을 가지는 반도체 패턴(40)과 게 이트 절연막 패턴(30)을 형성하고 게이트 전극(24)의 상부에 식각 저지막(50)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 5A, 6A, and 6B, an insulating material such as a
이때, 화면 표시부에서는 일부에서는 반도체층(40)을 식각 저지용 절연막(50)을 다른 모양으로 패터닝해야 하고, 패드부에서는 접촉 구멍(36)을 형성하기 위해서 식각 저지용 절연막(50), 반도체층(40) 및 게이트 절연막(30)을 패터닝해야 한다. 이를 위해서는 부분적으로 다른 두께, 적어도 두께가 다른 3 부분을 가지는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 하여 하부의 막들을 식각해야 한다. 이를 도 5b 및 도 5c를 통하여 상세하게 설명한다.At this time, in some cases, the screen display part needs to pattern the insulating
먼저, 도 5b 및 도 5c에 도시한 바와 같이, 식각 저지용 절연막(50)의 상부에 양성의 감광막(100)을 도포한 후 두 번째 마스크(200)를 이용하여 감광막(100)을 노광한다. 이때, 두 번째 마스크(200)는 현상 후에 남는 감광막이 적어도 두께가 다른 세 부분을 가지도록 형성하기 위하여 빛의 투과율이 부분(A, B, C)적으로 다른 것을 사용한다. 이러한 두 번째 마스크(200)는 식각 저지막(50)이 형성되는 부분에 대응하는 제1 부분(A)에서는 0~3% 정도이고, 식각 저지막(50)으로 가지지 않는 반도체층 패턴(40)에 대응하는 제2 부분(B)에서는 20~60%, 바람직하게는 25~40% 정도이고, 제1 및 제2 부분(A, B)을 제외한 나머지 부분과 접촉 구멍(36)에 대응하는 제3 부분(C)에서는 90% 이상의 투과율을 각각 가진다. 도 5b 및 도 5c에서는 현상한 후에 남게 되는 감광막(100)의 두께를 나타낸 것이다. 이때, C에 대응하는 부분의 감광막(100)은 도면과 같이 완전히 제거될 수도 있으며 미세한 두께로 남길 수도 있으며, B에 대응하는 부분의 감광막(100)의 두께(t1)는 2,000~5,000 Å, 바람직하게는 3,000~4,000Å 정도인 것이 바람직하며, A에 대응하는 부분의 두께는 1μm 이상인 것이 바람직하다. 그러나 이러한 조건은 하부막(30, 40, 50)들을 패터닝하기 위한 식각 방법 및 그 조건 등에 따라 달라질 수 있으며, 하부막(30, 40, 50)의 두께에 따라 달라질 수 있다. First, as shown in FIGS. 5B and 5C, the positive
이어, 부분적으로 다른 두께(t1, t2)를 가지는 감광막 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하여 건식 식각을 진행하면, 감광막 패턴(100)의 두께 차이에 따라 순서대로 선택적으로 식각할 수 있다. 먼저 A 및 B 부분의 감광막 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하여 화면 표시부와 패드부에서 C에 대응하는 부분의 식각 저지용 절연막(50), 반도체층(40) 및 게이트 절연막(30)을 식각하여 도 6a 및 6b에서 보는 바와 같이 기판(10)의 일부를 드러내며 게이트 패드(26)를 드러내는 접촉 구멍(36)을 가지는 반도체층 패턴(40)과 게이트 절연막 패턴(30)을 형성한다. 여기서, 접촉 구멍(36)을 완전히 형성하더라도 B 부분의 감광막이 완전히 제거하지 않도록 노광 및 현상 공정에서 감광막을 충분히 남기는 것이 바람직하다. 다음, B 부분에 잔류하는 감광막을 애싱 공정을 적용하여 제거하고, A 부분에 남아 있는 감광막 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하여 식각 저지용 절연막(50)을 식각하여 도 6a에서 보는 바와 같은 식각 저지막(50)을 형성하고 식각 저지막(50)의 상부에 잔류하는 감광막을 제거한다. 여기서, 식각 조건과 감광막 패턴(100)의 두께에 따라서 중간의 애싱 공정을 생략할 수 있다. Subsequently, when dry etching is performed using
여기서, 도 5b의 B 부분에서 감광막(100)의 두께를 A 부분과 같이 남기어 게이트 패드(26)의 주변에 식각 저지용 절연막(50)의 일부를 남길 수 있으며, 접촉 구멍(36)을 제외한 패드부 전체에 식각 저지용 절연막(50)을 남길 수도 있다.Here, in the portion B of FIG. 5B, the thickness of the
앞에서는 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 식각 저지막(50), 반도체층 패턴(40), 게이트 절연막 패턴(30) 및 접촉 구멍(36)을 형성하였지만, 감광막을 사용하지 않고 식각 저지용 절연막(50)을 사진 공정이 가능한 감광성 유기 절연 물질로 형성할 수 있다. 이러한 식각 저지용 절연막(50)을 두 번째 마스크를 이용하여 노광 현상하면 도 7a 및 도 7b에서 보는 바와 같이 식각 저지용 절연막 패턴(50)이 형성되며, 이를 식각 마스크로 사용하여 식각 저지용 절연막 패턴(50)과 반도체층(40)과 게이트 절연막(30)을 식각하면, 도 6a 및 도 6b와 같은 반도체층 패턴(40), 게이트 절연막 패턴(30) 및 접촉 구멍(36)을 완성하면서 식각 저지막(50)을 형성할 수 있다. 이렇게 하면, 감광막을 형성하는 제거하고 공정을 생략하여 보다 제조 공정을 단순히 할 수 있다. In the foregoing, the
이렇게 적어도 두께가 다른 3 부분을 가지는 감광막 패턴 또는 감광성 유기 절연 물질로 이루어진 절연막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 사용하면, 한 번의 사진 식각 공정으로 패터닝하더라도 게이트 전극(24) 상부의 식각 저지막(50), 반도체층 패턴(40) 및 접촉 구멍(36)을 가지는 게이트 절연막 패턴(30)을 형성할 수 있다. When the photoresist pattern having at least three portions having different thicknesses or an insulating pattern made of a photosensitive organic insulating material is formed and used as an etching mask, the
이어, 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이, 규소와 결합하여 실리사이드 형성이 가능한 금속막을 적층하여 식각 저지막(50)으로 가리지 않는 반도체층 패턴(40)의 상부에 실리사이드로 이루어진 저항성 접촉층(70)을 형성하고 금속막을 제거한다. 이어, ITO 또는 IZO로 이루어진 도전막(60)과 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 크롬의 단일막 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 ITO를 포함하는 다중막으로 이루어진 데이터 배선용 도체층(60)과 질화 규소로 이루어진 보호막(90)을 연속하여 적층한 후 세 번째 마스크를 이용한 한 번의 사진 공정으로 패터닝하면, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같은 저항성 접촉층 패턴(72, 74, 76, 78)과 데이터 배선(82, 84, 86, 88), 화소 전극(64)을 포함하는 도전막 패턴(62, 64, 66) 및 보호막 패턴(90)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
여기서도, 하나의 마스크를 이용하는 사진 식각 공정을 통하여 서로 다른 모양을 가지는 데이터 배선(82, 84, 86, 88), 도전막 패턴(62, 64, 66) 및 보호막 패턴(90)을 형성하기 위해서는 앞에서 설명한 바와 같이 부분적으로 투과율이 다른 마스크를 이용하여 부분적으로 두께가 다른 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 하여 하부의 막들을 식각해야 한다. 이를 도 8a 및 도 8b를 통하여 상세하게 설명한다.Here, in order to form the data wirings 82, 84, 86 and 88, the
우선, 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이 보호막(90)의 상부에 양성의 감광막(300)을 도포한 후 두 번째 마스크와 유사하게 빛의 투과율을 부분적으로 다르게 조절할 수 있는 세 번째 마스크(400)를 이용하여 노광하여 부분적으로 다른 두께를 가지는 감광막 패턴(300)을 형성한다. 도 8a 및 도 8b에서는 노광 및 현상한 후에 남게 되는 감광막 패턴(300)을 도시한 것이다. 이렇게 D, E, F 부분적으로 다른 두께를 가지는 감광막 패턴(300)을 식각 마스크로 사용하여 건식 식각을 진행하면 두께의 순서에 따라 박막의 패턴을 다르게 형성할 수 있다. 우선, E 및 F 부분의 감광막 패턴(300)을 식각 마스크로 이용하여 D 부분에서 보호막(90)과 데이터 배선 용 도체층(80) 및 도전막(60)을 차례로 식각하여 화소 전극을 포함하는 제1 부분(62)과 보조 데이터선을 포함하는 제2 부분(64) 및 보조 게이트(66)를 포함하는 도전막 패턴을 완성한다. 이때에도 E에 대응하는 부분에 감광막은 완전히 제거되지 않도록 이전의 노광 현상 공정에서 감광막을 충분히 남기는 것이 바람직하다. First, as shown in FIGS. 8A and 8B, after applying the
이때, 서로 이웃하는 데이터선(82) 사이의 게이트선(22) 및 유지 용량용 전극(28) 상부에 반도체층이 잔류하는 경우에는 누설 전류로 인하여 데이터선(82)에 인가되는 영상 신호의 왜곡이 발생할 수 있어 반도체층을 분리하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 도전막 패턴(62, 64, 66)으로 가리지 않는 반도체층(40)과 그 상부의 저항성 접촉층(70)을 식각하여 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같은 반도체층 패턴(42, 44, 46, 48)과 그 상부의 저항성 접촉층 패턴(72, 74, 76, 78)을 완성한다. At this time, when the semiconductor layer remains on the
다음, 애싱 공정을 실시하여 E에 대응하는 부분에 남아 있는 감광막을 제거하고 F 부분의 감광막 패턴(300)을 식각 마스크로 이용하여 드러난 보호막(90) 및 그 하부의 데이터 배선용 도체층(80)을 식각하여 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같은 접촉 구멍(98)을 가지는 데이터 배선(82, 84, 86, 88)과 이와 동일한 모양을 가지는 보호막 패턴(90)을 완성한다. 여기서, 반도체층 패턴(42, 44, 46, 48)과 그 상부의 저항성 접촉층 패턴(72, 74, 76, 78)을 완성하는 공정을 실시할 수 있다.Next, an ashing process is performed to remove the photoresist film remaining in the portion corresponding to E, and to expose the
여기서, 데이터 배선(62, 64, 66, 68)은 식각액을 이용하는 습식 식각을 통하여 형성할 수도 있다.The data lines 62, 64, 66, and 68 may be formed by wet etching using an etchant.
또한, 앞에서 설명한 바와 같이, 데이터 배선(62, 64, 66, 68)을 건식 식각 이 가능한 재료 예를 들면, 몰리브덴 또는 알루미늄 또는 이들의 합금으로 형성하는 경우에 , 앞에서 설명한 바와 같이 애싱 공정을 사용하지 않고 한 번의 건식 식각 공정으로도 보호막 패턴(90)과 함께 형성할 수 있다. In addition, as described above, when the data lines 62, 64, 66, and 68 are formed of a dry-etchable material such as molybdenum, aluminum, or an alloy thereof, the ashing process is not used as described above. It may be formed together with the
또한, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 보호막 패턴(90)을 형성하지 않을 수도 있다. 그러면, 데이터 배선용 도체층의 상부에 감광막 패턴을 형성하고, 이러한 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 앞에서 설명한 제조 방법과 유사하게 도전막 패턴(62, 64, 66)을 완성하고, 데이터 배선(82, 84, 86, 88)을 완성할 수 있다.In addition, the
또한, 여기서도, 보호막(90)을 사진 노광 공정으로 패터닝이 가능한 감광성 유기 절연막으로 형성하는 경우에는 식각 저지막(50)을 감광성 유기 절연막으로 형성할 때와 같이 감광막을 사용하는 공정을 생략하여 공정을 보다 단순화할 수 있다. 이때에는 도 8a 및 도 8b의 감광막 패턴(300)과 같은 부 보호막 패턴을 형성하고, 이를 마스크로 하부막들을 식각하여 도전막 패턴(62, 64, 66)과 보호막 패턴(90)을 완성하고 보호막 패턴(90)으로 가리지 않는 데이터 배선용 도체층을 식각하여 데이터 배선(62, 64, 66, 68)을 완성한다.In this case, when the
이때, 부분적으로 다른 두께를 가지는 감광막 패턴(100, 300)은 부분적으로 투과율이 다른 마스크를 이용하여 형성하는데, 마스크의 빛 투과율을 부분적으로 다르게 조절하기 위해서는 노광시 사용하는 노광기의 분해능보다 작은 미세한 패턴을 형성하거나 투과율이 다른 박막을 이용하거나 동일한 투과율을 가지며 두께가 다른 박막을 이용할 수 있다.In this case, the
이와 같이 본 발명에서는 부분적으로 투과율을 조절할 수 있는 마스크를 이용한 한 번의 사진 공정으로 게이트 패드를 드러내면서 반도체층 패턴 및 식각 저지막을 형성하고, 데이터 배선을 형성하면서 화소 전극과 보호막 패턴을 형성함으로써 제조 공정을 단순화하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조함으로 제조 비용을 줄일 수 있다. 또한, 감광성 유기 절연막으로 보호막 또는 식각 저지막을 형성하는 경우에는 감광막을 이용하는 공정을 생략할 수 있다. As described above, in the present invention, the semiconductor pad pattern and the etch stop layer are formed by exposing the gate pad in one photo process using a mask that can partially control the transmittance, and the pixel electrode and the passivation layer pattern are formed while the data wiring is formed. The manufacturing cost can be reduced by manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device by simplifying the above. In addition, when the protective film or the etch stop layer is formed of the photosensitive organic insulating film, the step of using the photosensitive film may be omitted.
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