KR100601166B1 - a manufacturing method of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
게이트 배선 상부에 게이트 절연막, 반도체층, 접촉층 및 데이터 도전층을 연속하여 증착하고, 데이터 도전층 위에 감광막을 도포한다. 도포한 감광막을 노광하고 현상하여, 감광막 패턴을 형성한 다음, 거의 수직한 식각 각도를 가지는 조건으로 부분 건식 식각하다가, 가장 아래에 위치한 게이트 절연막이 1,500∼2,500Å 정도의 두께가 잔류되는 시점에서 건식 식각을 멈춘다. 이어, 비정질 실리콘 및 n+ 비정질 실리콘으로 각각 이루어진 반도체층 및 접촉층과 게이트 절연막 사이의 식각 선택비가 높은 조건, 즉 게이트 절연막은 거의 식각되지 않으면서 반도체층 및 접촉층은 빠르게 식각되는 조건 하에서 측면 건식 식각하여 게이트선 및 게이트 연결선 위에서는 반도체층 및 접촉층이 제거되도록 한다. 다음, 습식 식각으로 데이터 도전층을 측면 식각하여 반도체층과 도전층 사이의 언터 컷 구조를 제거한다. 이러한 방법을 사용함으로써, 게이트 절연막, 반도체층, 접촉층 및 데이터 도전층의 다중층을 동시에 식각하여야 하는 4장의 마스크를 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 화소 영역의 가장자리 부근의 단차를 줄일 수 있으며, 결과적으로 화소 영역 가장자리에서의 러빙 불량을 줄일 수 있다.A gate insulating film, a semiconductor layer, a contact layer and a data conductive layer are successively deposited on the gate wirings, and a photosensitive film is coated on the data conductive layer. The coated photoresist is exposed and developed to form a photoresist pattern, followed by partial dry etching under conditions having an almost vertical etching angle, and when the bottom gate insulating film remains at a thickness of about 1,500 to 2,500 Å, Stops etching Subsequently, the lateral dryness is performed under conditions in which the etch selectivity between the semiconductor layer and the contact layer and the gate insulating film each consisting of amorphous silicon and n + amorphous silicon is high, that is, the semiconductor layer and the contact layer are rapidly etched while the gate insulating film is hardly etched. By etching, the semiconductor layer and the contact layer are removed on the gate line and the gate connection line. Next, the data conductive layer is etched by wet etching to remove the undercut structure between the semiconductor layer and the conductive layer. By using such a method, in the method of manufacturing a thin film transistor substrate using four masks in which multiple layers of a gate insulating film, a semiconductor layer, a contact layer and a data conductive layer must be simultaneously etched, the step difference near the edge of the pixel region can be reduced. As a result, rubbing defects at the edges of the pixel region can be reduced.
마스크, 4장, 식각, 러빙, 빛샘, 단차, 박막트랜지스터, 액정표시장치 Mask, four pieces, etching, rubbing, light leakage, step, thin film transistor, liquid crystal display
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판이고,1 is a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to an embodiment of the present invention,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ, Ⅲ-Ⅲ, Ⅳ-Ⅳ' 및 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 자른 층상 구조를 순서적으로 연결하여 나타낸 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view sequentially illustrating a layered structure cut along lines II-II, III-III, IV-IV ', and V-V' of FIG. 1.
도 3은 도 1의 Ⅵ-Ⅵ' 선을 따라 나타낸 단면도이고,3 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI 'of FIG. 1,
도 4a, 5a, 6a 및 도 4b, 5b, 6b는 도 1 내지 도 3에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 구조를 제조하는 중간 과정에서의 배치도 및 단면도로서, 제조 순서에 따라 차례로 나타낸 것이고,4A, 5A, 6A and 4B, 5B and 6B are layout views and cross-sectional views in an intermediate process of manufacturing a structure according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. Will,
도 7a 내지 도 7c는 도 5a 및 도 5b 단계에 해당하는 제조 공정의 한 실시예를 화소 전극 가장자리를 중심으로 상세히 나타낸 단면도이고,7A to 7C are cross-sectional views illustrating in detail an embodiment of a manufacturing process corresponding to steps of FIGS. 5A and 5B, centered on pixel electrode edges.
도 8a 및 도 8b는 도 5a 및 도 5b 단계에 해당하는 제조 공정의 다른 실시예를 화소 가장자리를 중심으로 상세히 나타낸 단면도이고,8A and 8B are cross-sectional views illustrating another embodiment of the manufacturing process corresponding to the steps of FIGS. 5A and 5B in detail with respect to the pixel edges;
도 9는 박막 트랜지스터 기판 면에 배향막이 도포되어 있는 상태를 화소 영역의 가장자리를 중심으로 나타낸 단면도이다.9 is a cross-sectional view showing a state in which an alignment film is coated on a thin film transistor substrate surface with respect to the edge of the pixel region.
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 4장의 마스크를 이용하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device, and more particularly, to a method for manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device using four masks.
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.
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.
박막 트랜지스터가 형성되어 있는 기판은 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통하여 제조하는 것이 일반적이며, 현재는 통상 5장 또는 6장의 마스크가 주로 사용되고 있다. 이때, 생산 비용을 줄이기 위해서는 마스크의 수를 적게 하는 것이 바람직하며, 4장의 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에 대해서도 공개된 바가 있다. 사용하는 마스크의 수가 줄어들수록, 더 많은 층의 다층막이 연속 증착되고 동시에 식각되어야 하는데, 이는 실제로 적용하기가 매우 어렵다. 뿐만 아니라, 화소 영역 가장자리에서의 단차가 높아져 배향막 도포 불량 또는 러빙 불량 등이 발생할 수 있다. 이러한 불량은 화소 영역 주변에서 빛샘 현상을 일으킨다.The substrate on which the thin film transistor is formed is generally manufactured through a photolithography process using a mask. Currently, five or six masks are commonly used. In this case, in order to reduce the production cost, it is preferable to reduce the number of masks, and a method of manufacturing a thin film transistor substrate using four masks has been disclosed. As the number of masks used decreases, more layers of multilayers must be deposited and etched simultaneously, which is very difficult to apply in practice. In addition, the level difference at the edge of the pixel region may be high, such that poor alignment film coating or poor rubbing may occur. Such defects cause light leakage around the pixel area.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 4장의 마스크를 이용하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device using four masks.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 액정 표시 장치의 화소 가장자리 부근의 단차에 의한 빛샘 발생 문제를 해결하는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor substrate that solves a problem of light leakage caused by a step near a pixel edge of a liquid crystal display.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 게이트 절연막, 반도체층, 접촉층 및 데이터 도전층을 패터닝하기 위한 감광막 패턴을 형성한 이후, 이 감광막 패턴을 이용하여 반도체층과 접촉층 및 데이터 도전층을 측면 방향으로 각각 건식 식각 및 습식 식각하거나, 데이터 도전층 및 반도체층과 접촉층을 측면 방향으로 각각 습식 식각 및 건식 식각한다.In order to achieve this object, in the present invention, after forming a photoresist pattern for patterning a gate insulating film, a semiconductor layer, a contact layer and a data conductive layer, the semiconductor layer, the contact layer and the data conductive layer are laterally oriented using the photoresist pattern. Dry etching and wet etching, or wet etching and dry etching of the data conductive layer, the semiconductor layer, and the contact layer in the lateral direction, respectively.
본 발명에 따르면 첫째 마스크를 이용하여 절연 기판 위에 게이트 배선을 형 성하고, 게이트 배선 위에 게이트 절연막, 반도체층, 접촉층 및 제1 도전층을 포함하는 4중층을 증착한 다음, 제1 도전층 위에 감광막을 도포한다. 둘째 마스크를 이용하여 감광막을 노광 및 현상하여 4중층을 패터닝하기 위한 감광막 패턴을 형성하고, 감광막 패턴을 마스크로 4중층을 식각하여 게이트 절연막 패턴, 반도체층 패턴, 접촉층 패턴 및 제1 도전층 패턴을 형성한 다음, 감광막 패턴을 제거한다. 이어, 화소 전극을 형성하기 위한 제2 도전층을 증착하고, 셋째 마스크를 이용하여 제2 도전층을 식각하여 게이트 배선과 중첩되는 화소 전극 및 데이터 배선용 패턴을 형성한 다음, 데이터 배선용 패턴으로 덮이지 않은 제1 도전층을 식각하여 데이터 배선을 형성한다. 이때, 채널부가 형성된다. 넷째 마스크를 이용하여 보호막을 형성한 다음, 보호막으로 덮이지 않은 부분의 반도체층을 식각한다. 여기에서, 게이트 절연막 패턴은 게이트 배선을 덮도록 형성하고, 반도체층 패턴 및 접촉층 패턴 및 제1 도전층 패턴은 게이트 배선과 중첩되지 않으며 감광막 패턴과 게이트 절연막 패턴의 가장자리보다 안쪽으로 위치하도록 형성한다.According to the present invention, a gate wiring is formed on an insulating substrate using a first mask, and a quadrant including a gate insulating film, a semiconductor layer, a contact layer, and a first conductive layer is deposited on the gate wiring, and then on the first conductive layer. Apply a photosensitive film. Second, the photoresist layer is exposed and developed by using a mask to form a photoresist pattern for patterning the quadrature layer, and the photoresist layer pattern is etched using the photoresist pattern as a mask to form a gate insulation layer pattern, a semiconductor layer pattern, a contact layer pattern, and a first conductive layer pattern. After the formation, the photoresist pattern is removed. Subsequently, a second conductive layer for forming a pixel electrode is deposited, and a second conductive layer is etched using a third mask to form a pixel electrode and a data wiring pattern overlapping with the gate wiring, and then covered with a data wiring pattern. The first conductive layer is etched to form a data line. At this time, the channel portion is formed. Fourth, a protective film is formed using a mask, and then the semiconductor layer of the portion not covered with the protective film is etched. Here, the gate insulating film pattern is formed to cover the gate wiring, and the semiconductor layer pattern, the contact layer pattern and the first conductive layer pattern are formed so as not to overlap the gate wiring and positioned inward of the edges of the photoresist pattern and the gate insulating film pattern. .
여기에서, 게이트 절연막 패턴, 반도체층 패턴, 접촉층 패턴 및 제1 도전층 패턴은, 감광막 패턴을 마스크로 하여 제1 도전층, 접촉층, 반도체층 및 게이트 절연막의 일정 두께를 수직 방향으로 건식 식각하고, 반도체층과 접촉층을 측면 방향으로 건식 식각하고, 제1 도전층을 측면 방향으로 습식 식각한 다음, 잔류하는 게이트 절연막의 나머지 두께를 건식 식각하여 형성하거나, 제1 도전층을 측면 방향으로 습식 식각하고, 반도체층과 접촉층을 측면 방향으로 건식 식각한 다음, 잔류하는 게이트 절연막의 나머지 두께를 건식 식각하여 형성할 수 있다.Here, the gate insulating film pattern, the semiconductor layer pattern, the contact layer pattern, and the first conductive layer pattern may dry-etch a predetermined thickness of the first conductive layer, the contact layer, the semiconductor layer, and the gate insulating film in the vertical direction using the photosensitive film pattern as a mask. Dry etching the semiconductor layer and the contact layer in the lateral direction, wet etching the first conductive layer in the lateral direction, and dry etching the remaining thickness of the remaining gate insulating layer, or forming the first conductive layer in the lateral direction. It may be formed by wet etching, dry etching the semiconductor layer and the contact layer in the lateral direction, and then dry etching the remaining thickness of the remaining gate insulating layer.
반도체층 및 접촉층과 게이트 절연막을 식각 선택비가 큰 상태에서 측면 방향으로의 건식 식각하여 게이트 절연막의 식각은 일어나지 않고 반도체층 및 접촉층의 식각만 일어나도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이를 통해 형성된 반도체층 패턴 및 접촉층 패턴의 가장자리는 감광막 패턴 및 게이트 절연막 패턴의 가장자리로 부터 4μm ∼6μm 안쪽으로 위치하는 것이 바람직하다.It is preferable to dry-etch the semiconductor layer, the contact layer, and the gate insulating film in the lateral direction in a state where the etching selectivity is large, so that only the semiconductor layer and the contact layer are etched without etching the gate insulating film. In addition, it is preferable that the edges of the semiconductor layer pattern and the contact layer pattern formed therefrom are located in the range of 4 μm to 6 μm from the edges of the photoresist pattern and the gate insulation layer pattern.
게이트 배선은 서로 평행하게 형성되는 이중 게이트선 및 이중 게이트선을 연결하는 게이트 연결선을 포함할 수 있다.The gate line may include a double gate line and a gate connection line connecting the double gate line to be parallel to each other.
보호막을 형성한 이후에는 보호막 및 화소 전극이 형성되어 있는 절연 기판 면에 배향막을 도포하고, 러빙을 실시할 수 있는데, 화소 전극의 가장자리 부분에는 반도체층 및 접촉층이 제거되어 있어 비교적 낮은 단차를 가지므로, 러빙시 불량 발생이 감소한다.After forming the passivation layer, an alignment layer may be coated on the surface of the insulating substrate on which the passivation layer and the pixel electrode are formed, and rubbing may be performed. Therefore, the occurrence of defects during rubbing is reduced.
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.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of the thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ, Ⅲ-Ⅲ, Ⅳ-Ⅳ' 및 Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 자른 층상 구조를 순서적으로 연결하여 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 1의 Ⅵ-Ⅵ' 선을 따라 나타낸 단면도이다.1 is a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a layered structure taken along lines II-II, III-III, IV-IV ', and V-V' of FIG. 1. Are cross-sectional views sequentially shown, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI 'of FIG. 1.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 절연 기판(10) 위에 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 도전으로 만들어진 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(210), 서로 마주보는 두 게이트선(210)을 세로 방향으로 연결하는 게이트 연결선(220), 게이트선(210)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가 받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(240) 및 게이트 연결선(220)의 일부인 박막 트랜지스터의 게이트 전극(230)을 포함한다. 이러한 게이트 배선은, 도 2에 나타난 바와 같이, 이중층(221; 222, 231; 232, 241; 242)으로 형성될 수도 있지만, 단일막이나 삼중층으로 형성될 수도 있다. 단일층으로 형성하는 경우에는 알루미늄(Al)이나 알루미늄(Al)-네오디뮴(Nd) 합금으로 만들고, 이중층으로 형성하는 경우에는 아래층은 알루미늄(Al)-네오디뮴(Nd) 합금으로 만들고, 위층은 몰리브덴(Mo)-텅스텐(W) 합금으로 만들 수 있다.As shown in Figs. 1 to 3, a gate wiring made of a conductive material such as aluminum or an aluminum alloy is formed on the
게이트 배선(210, 220, 230, 240) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(300)이 형성되어 있는데, 게이트선(210)과 게이트 연결선(220)으로 둘러 싸인 화소 영역 안쪽에서는 제거되어 있고, 게이트선(210) 및 게이트 연결선(220)은 덮고 있다.A
게이트 절연막(300) 위에는 수소화 비정질 규소 따위의 반도체로 이루어진 반도체층(400)이 화소 영역 바깥 부분, 즉 인접한 화소의 게이트선(210) 사이 및 게이트 연결선(220) 사이에 그물 형태로 남도록 형성되어 있으며, 게이트 패드(240) 부분 및 데이터 패드가 형성될 부분까지 연장되어 있다. 이 반도체층(400)은 게이트 절연막(300)의 가장자리보다 일정 폭 안쪽으로 형성되어 있고, 게이트선(210) 및 게이트 연결선(220)과는 중첩되지 않거나 일부만이 중첩되어 있다. 또한, 한 화소의 게이트 전극(230)과 인접한 다른 화소의 한 게이트선(210)의 상부(40)의 반도체층(400)은 제거되어 있다. 이는 게이트 전극(230) 하부가 아닌 다른 부분에서 채널(channel)이 생기는 것을 방지하기 위한 것이다.The
반도체층(400) 위에는 n형 불순물로 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 접촉층(500)이 형성되어 있으며, 접촉층(500) 위에는 크롬(Cr)이나 몰리브덴-텅스텐 합금 따위로 이루어진 데이터 배선(610, 620, 630, 640, 650)이 형성되어 있다. 데이터 배선(610, 620, 630, 640, 650)은, 두 화소의 인접한 게이트 연결선(220) 사이에 세로 방향으로 형성되어 있는 데이터선(610), 이 데이터선(610)으로부터 연장되어 게이트 전극(230)의 일부와 중첩하는 소스 전극(620), 게이트 전극(230)에 대해 소스 전극(620)의 반대쪽에 위치하는 드레인 전극(630), 게이트 패드(240) 부근에 형성되어 있는 제1 고립 데이터 도체(640), 그리고 데이터선(610)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가 받는 데이터 패드(650)를 포함한다. 접촉층(500)은 반도체층(400)과 데이터 배선(610, 620, 630, 640, 650) 사이에 형성되어 있고, 데이터 배선(610, 620, 630, 640, 650)과 거의 동일한 형태를 지닌다.On the
한편, 게이트 패드(240) 위에 형성된 게이트 절연막(300), 반도체층(400), 접촉층(500) 및 제1 고립 데이터 도체(640)에는 게이트 패드(240)를 드러내는 개구부(2)가 형성되어 있다.An
데이터 배선(610, 620, 630, 640, 650)의 위, 그리고 게이트선(210)과 게이트 연결선(220)으로 둘러싸인 화소 영역의 기판(10) 위에는 ITO(indium tin oxide) 따위의 투명한 도전 물질로 이루어진 도전체 패턴(710, 720, 730, 740, 750, 760)이 형성되어 있다. 이러한 도전체 패턴(710, 720, 730, 740, 750, 760) 중, 데이 터선(610) 및 소스 및 드레인 전극(620, 630) 위에 놓이는 제1 내지 제3 도전체 패턴(710, 720, 730)은 데이터 배선이 단선되는 것을 방지하는 역할을 하고, 게이트 패드(240) 위에 형성되어 있는 제4 도전체 패턴(740)은 개구부(2)를 통하여 노출된 게이트 패드(240)와 외부와의 전기적 접촉을 보완하는 역할을 하며, 데이터 패드(650) 위에 형성되어 있는 제5 도전체 패턴(750)은 데이터 패드(650)와 외부와의 전기적 접촉을 보완하는 역할을 한다. 또한, 화소 영역에 형성되는 제5 도전체 패턴(760)은 화소 전극의 역할을 하는데, 이 제5 도전체 패턴(760)은 게이트선(210) 및 게이트 연결선(220)과 중첩되는 형태로 게이트 절연막(300) 위에 형성되어 있다. 여기에서 제1 도전체 패턴(710), 제2 도전체 패턴(720)과 제5 도전체 패턴(750)은 서로 연결되어 있고, 제3 도전체 패턴(730)과 제6 도전체 패턴(760)은 서로 연결되어 있지만, 제4 도전체 패턴(740)은 다른 패턴(710, 720, 730, 750, 760)과 분리되어 있다.A transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) is disposed on the
여기에서는 도전체 패턴으로 투명한 도전 물질을 사용하였으나, 반사형 액정 표시 장치의 경우 불투명한 도전 물질을 사용하여도 무방하다.In this case, a transparent conductive material is used as the conductor pattern. However, in the case of a reflective liquid crystal display, an opaque conductive material may be used.
마지막으로 이러한 구조 전면에 질화규소 따위로 이루어진 보호막(800)이 형성되어 있으며, 보호막(800)에는 게이트 패드(240) 상부의 제4 도전체 패턴(740), 데이터 패드(650) 상부의 제5 도전체 패턴(750), 게이트 전극(230)과 인접한 화소의 한 게이트선(210) 상부의 게이트 절연막(300)의 일부 및 화소 전극인 제6 도전체 패턴(760)을 각각 드러내는 제1 내지 제4 개구부(2, 4, 6, 8)가 형성되어 있다.Finally, a
그러면, 이러한 구조의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 에 대하여 도 1 내지 도3과 도 4a 내지 도 6b를 참고로 하여 설명한다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device having such a structure will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and 4A to 6B.
도 4a, 5a, 6a 및 도 4b, 5b, 6b는 도 1 내지 도 3에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 따른 구조를 제조하는 중간 과정에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도 및 단면도로서, 제조 순서에 따라 차례로 나타낸 것이다.4A, 5A, 6A and 4B, 5B, and 6B are layout and cross-sectional views of a thin film transistor substrate during an intermediate process of manufacturing a structure according to the first embodiment of the present invention shown in FIGS. Will be shown in turn.
먼저, 도 4a 및 4b에 도시한 바와 같이, 첫째 마스크를 이용하여 서로 평행하게 마주보는 가로 방향의 이중 게이트선(210), 게이트선(210)의 일부인 게이트 전극(230), 게이트선(210)을 세로 방향으로 연결하는 게이트 연결선(220) 및 게이트선(210)의 끝에 연결되는 게이트 패드(26)를 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 게이트 배선(210, 220, 230, 240)은 알루미늄-네오디뮴 합금막과 몰리브덴-텅스텐 합금막의 이중층으로 만들 수 있으며, 이 경우 건식 식각을 이용하는 것이 바람직하다. 이외에도, 크롬(Cr)막/알루미늄-네오디뮴 합금막의 이중막으로 할 수 있으며 이 경우에는 습식 식각을 이용한다.First, as shown in FIGS. 4A and 4B, a first double-
다음, 도 5a 및 5b에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(300), 반도체층(400), 접촉층(500) 및 크롬이나 알루미늄-네오디뮴 합금으로 이루어진 데이터 도전층(600)의 4중층을 연속하여 적층하고 둘째 마스크를 이용하여 건식 식각 방법으로 패터닝한다. 이때, 도 5a에 도시한 바와 같이, 인접한 화소들의 사이에 가로 및 세로 방향으로 뻗어 있는 행렬 또는 그물 형태로 패턴을 만들고, 나머지 부분은 제거하며, 패턴의 4중층 중 게이트 절연막(300)은 게이트선(210) 및 게이트 연결선(220)을 덮는다. 그리고 도 5b를 참조하면, 나머지 반도체층(400), 접촉층(500) 및 데이터 도전층(600)의 삼중층은 게이트선(210) 및 게이트 연결선(220)을 덮지 않도록 게이트 절연막(300)의 가장자리보다 안쪽으로 형성한다. 이러한 가장자리 구조를 형성하기 위한 식각 방법은 도 7a 내지 도 8b를 참고로 하여 이후에 더 설명한다. 이와 더불어, 게이트 패드(240) 부근에서는 게이트 패드(240)가 드러나도록 데이터 도전층(600), 접촉층(500), 반도체층(400) 및 게이트 절연막(300)에 개구부(2)를 형성한다.Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the quadruple layer of the
다음, 도 6a 및 6b에 도시한 바와 같이, ITO를 증착하여 투명 도전층을 형성하고, 셋째 마스크를 이용하여 건식 및 습식 식각 방법으로 패터닝하여 투명 도전체 패턴(710, 720, 730, 740, 750, 760)을 형성한다. 다음, 데이터 도전층(600) 및 접촉층(500)을 건식 식각하여, 투명 도전체 패턴(710, 720, 730, 740, 750, 760) 하부에만 데이터 도전층(600) 및 접촉층(500)을 남기고, 나머지 부분은 제거한다.Next, as illustrated in FIGS. 6A and 6B, ITO is deposited to form a transparent conductive layer, and patterned by dry and wet etching using a third mask to form
마지막으로 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 질화규소로 만들어진 보호막(800)을 적층하고 넷째 마스크를 이용하여 패터닝하여 게이트 패드(240) 상부의 도전체 패턴(740)을 드러내는 개구부(2), 화소 영역에 형성되어 있어 화소 전극의 역할을 할 도전체 패턴(760)을 드러내는 개구부(8), 데이터 패드(650) 상부의 도전체 패턴(750)을 드러내는 개구부(4) 및 게이트 전극(230)에 인접해 있는 전단 화소의 한 게이트선(210) 상부의 반도체층(400)을 드러내는 개구부(6)를 형성한다. 개구부(6) 아래로 드러난 반도체층(400)은 이후 제거된다. 이때, 보호막(800)과 반도체층(400)의 식각은 건식 식각을 이용하면 연속적으로 이루어질 수 있으며, 식각 기체로는 질화규소 대 비정질 규소의 식각비가 약 10:1인 염소(Cl2)/산소(O2) 기체 를 사용할 수 있다.Lastly, as shown in FIGS. 1 to 3, the
이와같은 방법으로 박막 트랜지스터 기판의 제작 공정을 마친 후, 박막층이 형성되어 있는 기판(10) 면에 전체적으로 배향막(도시하지 않음)을 도포하고, 러빙을 실시한다. 본 발명의 실시예에 따라 제작된 박막 트랜지스터 기판은 화소 영역 주변에서 화소 전극의 단차가 비교적 작게 형성되므로, 러빙을 안정적으로 실시할 수 있다.After completing the manufacturing process of the thin film transistor substrate in this manner, an alignment film (not shown) is applied to the entire surface of the
이에 대하여 도 7a 내지 도 8b 및 도9를 참고로 하여 더욱 상세히 설명한다.This will be described in more detail with reference to FIGS. 7A to 8B and 9.
도 7a 내지 도 7c는 도 5a 및 도 5b 단계에 해당하는 제조 공정의 한 실시예를 화소 전극 가장자리를 중심으로 상세히 나타낸 단면도이고, 도 8a 및 도 8b는 도 5a 및 도 5b 단계에 해당하는 제조 공정의 다른 실시예를 화소 가장자리를 중심으로 상세히 나타낸 단면도이다.7A to 7C are cross-sectional views illustrating in detail an example of a manufacturing process corresponding to steps of FIGS. 5A and 5B with respect to the pixel electrode edges, and FIGS. 8A and 8B are manufacturing processes corresponding to steps 5A and 5B. Another embodiment of is a cross-sectional view showing in detail around the pixel edge.
먼저, 게이트 배선 상부에 게이트 절연막(300), 반도체층(400), 접촉층(500) 및 데이터 도전층(600)을 각각 4,000∼4,500Å, 약 2500Å, 약 500Å 및 1,000∼2,000Å의 두께로 연속하여 증착하고, 데이터 도전층(600) 위에 감광막을 도포한다. 도포한 감광막을 노광하고 현상하여, 앞서 도 5a 및 도 5b에서와 같은 게이트 절연막(300) 패턴을 형성하기 위한 감광막 패턴(50)을 형성한다. 다음, 가장 아래에 위치한 게이트 절연막(300)이 1,500∼2,500Å 정도의 두께가 잔류되는 시점까지 건식 식각을 실시한다. First, the
이어, 비정질 실리콘 및 n+ 비정질 실리콘으로 각각 이루어진 반도체층(400) 및 접촉층(500)과 게이트 절연막(300) 사이의 식각 선택비가 높은 조건하에서 측면 방향으로 건식 식각하면, 도 7a에서와 같이, 게이트 절연막(300)은 거의 식각되지 않으면서 반도체층(400) 및 접촉층(500)은 빠르게 식각이 진행되어 반도체층(400) 및 접촉층(500)은 게이트선(211, 212) 및 게이트 연결선(221, 222)보다 바깥쪽으로 물러난다. 즉, 게이트선(211, 212) 및 게이트 연결선(221, 222) 위에는 게이트 절연막(300)의 두꺼운 부분이 덮이고, 반도체층(400) 및 접촉층(500)은 제거된다.Subsequently, if the
도 7b에 도시한 바와 같이, 습식 식각으로 데이터 도전층(600)을 측면 식각하여 반도체층(400)과 데이터 도전층(600) 사이의 언터 컷(undercut) 구조를 제거한다. 이때, 게이트선(211, 212) 및 게이트 연결선(221, 222) 부근, 즉 화소 영역 가장자리에서의 단차를 효과적으로 감소시키기 위해서는, 감광막 패턴(50) 하부에 발생하는 스큐(skew)의 길이(L)가 5μm 이상이 되도록 식각을 진행시켜야 한다.As shown in FIG. 7B, the data
다음, 도 7c에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(50) 바깥쪽에 잔류하는 게이트 절연막(300)을 건식 식각으로 제거하여 게이트 절연막(300)의 패터닝을 완료한 후, 감광막 패턴(50)을 스트립(strip) 공정으로 제거한다. Next, as illustrated in FIG. 7C, after the
도 8a 및 도8b에 도시한 다른 실시에에서는, 동일한 방법으로 게이트 절연막(300), 반도체층(400), 접촉층(500), 데이터 도전층(600) 및 감광막을 형성한 후, 감광막을 노광 및 현상하여 감광막 패턴(50)을 형성한다.8A and 8B, after the
다음, 도 8a에 도시한 바와 같이, 습식 식각으로 데이터 도전층(600)을 측면 식각한다.Next, as shown in FIG. 8A, the data
도 8b에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 방법과 마찬가지로 비정질 실리콘 및 n+ 비정질 실리콘으로 각각 이루어진 반도체층(400) 및 접촉층(500)과 게이트 절연막(300) 사이의 식각 선택비가 높은 조건 하에서 측면 방향으로 건식 식각하여, 게이트선(211, 212) 및 게이트 연결선(221, 222) 위의 반도체층(400) 및 접촉층(500)을 제거한다. 이 실시예에 있어서도, 게이트선(211, 212) 및 게이트 연결선(221, 222) 부근, 즉 화소 영역 가장자리에서의 단차를 효과적으로 감소시키기 위해서는, 감광막 패턴(50) 하부에 발생하는 스큐(skew)의 길이(L)가 5μm 이상이 되도록 식각하여야 한다.As shown in FIG. 8B, in the same manner as in the above-described method, the
다음, 도 7c에서와 같이, 감광막 패턴(50) 바깥쪽에 잔류하는 게이트 절연막(300)을 건식 식각으로 제거하여 게이트 절연막(300)의 패터닝을 완료한 다음, 감광막 패턴(50)을 스트립 공정으로 제거한다.Next, as shown in FIG. 7C, the
이처럼, 도 7a 내지 도 7c 또는 도 8a 및 도 8b의 단계 이후, 앞서 도 6a 내지 도 6a 및 도 6b, 도 1 내지 도 3에서와 같은 공정을 진행하여 박막 트랜지스터 기판을 제조한다.As such, after the steps of FIGS. 7A to 7C or 8A and 8B, the thin film transistor substrate may be manufactured by performing the same processes as those of FIGS. 6A to 6A and 6B and FIGS. 1 to 3.
도 9는 앞서 설명한 방법으로 제조한 박막 트랜지스터 기판 면에 배향막이 도포되어 있는 상태를 화소 영역의 가장자리를 중심으로 나타낸 단면도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which an alignment layer is coated on a thin film transistor substrate surface manufactured by the method described above with the edge of a pixel region in the center. FIG.
도 9에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(300)은 화소 영역을 둘러싸고 있는 게이트 연결선(221, 222)을 덮고 있고, 화소 영역 안쪽에서는 제거되어 있으며, 게이트 절연막(300) 위의 반도체층(400)은 게이트 연결선(221, 222)의 바깥쪽, 즉 화소 영역 바깥쪽에 잔류한다. 화소 영역 내부의 기판(10) 면에는 투명한 화소 전극(760)이 형성되어 있는데, 화소 전극(760)의 가장자리는 게이트 연결선(221, 222) 상부의 게이트 절연막(300)으로 연장되어 있어서, 화소 전극(760)과 게이트 연결선(221, 222) 사이에 유지 용량을 형성한다. 또한, 화소 영역을 제외한 부분에 보호막(800)이 덮여 있다. 보호막(800) 및 화소 전극(760) 면에는 액정 분자의 배향 방향을 주기 위한 배향막(900)이 도포되어 있으며, 배향막(900)은 러빙되어 있다. 본 발명의 실시예에 따라 제조된 박막 트랜지스터 기판에서는 단차가 게이트 절연막(300)의 두께만으로 결정되는 화소 영역의 가장자리 부분(A)에서는 비교적 러빙이 고르게 이루어지므로, 러빙 불량이 발생하지 않아 화소 가장자리에서의 빛샘을 효과적으로 방지할 수 있다. 게이트선 또는 게이트 연결선(221, 222) 등의 상부에서와 같이 비교적 단차가 큰 부분(B)에서는 배향막(900)의 도포 불량이나 러빙 불량이 발생할 가능성이 크지만, 상부의 컬러 필터 기판에 형성되어 있는 차광막(도시하지 않음)에 의해 가려지는 부분이므로, 빛샘 현상을 일으키지는 않는다.As illustrated in FIG. 9, the
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 액정 표시 장치를 제조하면, 4장의 마스크를 이용하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 화소 영역 가장자리에서의 단차를 줄여 배향막 불량 및 러빙 불량을 줄임으로써 빛샘 현상을 방지할 수 있다. As described above, when the liquid crystal display device is manufactured according to the exemplary embodiment of the present invention, not only the thin film transistor substrate for the liquid crystal display device can be manufactured using four masks, but also the alignment film is reduced by reducing the step at the edge of the pixel region. And light leakage phenomenon can be prevented by reducing rubbing defects.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1019990005371A KR100601166B1 (en) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | a manufacturing method of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1019990005371A KR100601166B1 (en) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | a manufacturing method of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display |
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Family Applications (1)
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KR1019990005371A KR100601166B1 (en) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | a manufacturing method of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display |
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- 1999-02-18 KR KR1019990005371A patent/KR100601166B1/en not_active IP Right Cessation
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