KR100620846B1 - Liquid Crystal Display Device and Method of Fabricating the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체층과 유기막으로 된 게이트 절연층 간의 접합 특성이 향상되도록 한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the liquid crystal display device in which bonding properties between a semiconductor layer and a gate insulating layer made of an organic film are improved.

본 발명에서는 게이트 전극이 형성된 기판 상에 유기 물질을 이용하여 게이트 절연층을 형성한 다음 게이트 절연층 상에 유기 물질과 무기 물질이 소정 비율로 혼합된 혼합 재료로 중간 절연층을 얇게 형성하고, 중간 절연층 상에 반도체 물질로 박막 트랜지스터의 액티브층을 형성시킨다. In the present invention, the gate insulating layer is formed using an organic material on the substrate on which the gate electrode is formed, and then the intermediate insulating layer is thinly formed of a mixed material in which organic and inorganic materials are mixed in a predetermined ratio on the gate insulating layer, An active layer of a thin film transistor is formed of a semiconductor material on the insulating layer.

본 발명에 의하면, 반도체층과 유기막 간의 접합 특성이 향상되어 반도체층이 절연층 상에서 들뜨는 현상이 방지된다. According to the present invention, the bonding property between the semiconductor layer and the organic film is improved to prevent the phenomenon that the semiconductor layer floats on the insulating layer.

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{Liquid Crystal Display Device and Method of Fabricating the Same} Liquid crystal display device and method of manufacturing the same {Liquid Crystal Display Device and Method of Fabricating the Same}             

도 1은 종래의 액정표시소자에 있어서 액정셀을 구성하는 박막 트랜지스터 부의 수직 단면 구조를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a vertical cross-sectional structure of a thin film transistor section constituting a liquid crystal cell in a conventional liquid crystal display device.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자에 있어서 액정셀을 구성하는 박막 트랜지스터 부의 수직 단면 구조를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a vertical cross-sectional structure of a thin film transistor unit constituting a liquid crystal cell in a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1,50 : 하부기판 8,64 : 소오스 전극1,50: lower substrate 8,64: source electrode

10,52 : 게이트 전극 12,66 : 드레인 전극10,52: gate electrode 12,66: drain electrode

14,72 : 화소전극 16,70 : 드레인 콘택홀14,72 pixel electrode 16,70 drain contact hole

30,54 : 게이트 절연층 32,58 : 반도체층30,54 gate insulating layer 32,58 semiconductor layer

34,60 : 오믹 접촉층 36,62 : 액티브층34,60: ohmic contact layer 36,62: active layer

38,68 : 보호막 56 : 중간 절연층38,68: protective film 56: intermediate insulating layer

본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체층과 유기막으로 된 게이트 절연층 간의 접합 특성이 향상되도록 한 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, in which a bonding property between a semiconductor layer and a gate insulating layer of an organic film is improved.

통상, 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device : LCD)에서는 액정패널 상에 매트릭스 형태로 배열된 액정셀들의 광투과율을 그에 공급되는 비디오 데이터 신호로써 조절함으로써 데이터 신호에 해당하는 화상을 패널 상에 표시하게 된다. 이를 위하여, 액정표시소자는 화소 단위를 이루는 액정셀들이 액티브 매트릭스 형태로 배열된 액정패널과, 액정셀들을 구동하기 위한 드라이버 집적회로(Integrated Circuit : 이하 "IC"라 함)를 구비한다. 액정패널 내에는 데이터 드라이버 IC로부터 공급되는 데이터 신호를 액정셀들에 전송하기 위한 데이터 라인들과 게이트 드라이버 IC로부터 공급되는 주사 신호를 액정셀들에 전송하기 위한 게이트 라인들이 서로 직교하는 방향으로 하부기판 상에 형성된다. 이들 데이터 라인들과 게이트 라인들의 교차부마다 액정셀들이 형성된다. 각각의 액정셀들에는 액정층에 전계를 인가하기 위한 화소전극과 공통전극이 마련되게 된다. 화소전극은 하부기판 상에 액정셀 별로 형성되는 반면 공통전극은 상부기판의 전면에 일체화되어 형성되게 된다. 또한 각각의 액정셀에는 스위치 소자로 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 "TFT"라 함)가 형성된다. 게이트 라인을 통하여 TFT의 게이트 전극에 주사 신호가 공급된 액정셀들에서는 TFT의 소오스 및 드레인 전극 사이에 도전 채널이 형성되고, 이 때 데이터 라인을 경유하여 TFT의 소오스 전극에 공급된 데이터 전압이 TFT의 드레인 전극을 경유하여 화소전극에 공급됨으로써 액정층의 광투과율이 조절되게 된다. In general, a liquid crystal display device (LCD) displays an image corresponding to a data signal on a panel by adjusting the light transmittance of liquid crystal cells arranged in a matrix form on the liquid crystal panel as a video data signal supplied thereto. do. To this end, the liquid crystal display device includes a liquid crystal panel in which liquid crystal cells forming pixel units are arranged in an active matrix form, and a driver integrated circuit (hereinafter, referred to as "IC") for driving the liquid crystal cells. In the liquid crystal panel, the lower substrate is disposed in a direction in which data lines for transmitting data signals from the data driver IC to the liquid crystal cells and gate lines for transmitting scan signals from the gate driver IC to the liquid crystal cells are perpendicular to each other. Is formed on the phase. Liquid crystal cells are formed at each intersection of these data lines and gate lines. Each of the liquid crystal cells is provided with a pixel electrode and a common electrode for applying an electric field to the liquid crystal layer. The pixel electrode is formed for each liquid crystal cell on the lower substrate, while the common electrode is integrally formed on the entire surface of the upper substrate. In addition, each liquid crystal cell is formed of a thin film transistor (hereinafter referred to as "TFT") used as a switch element. In liquid crystal cells in which a scan signal is supplied to the gate electrode of the TFT through the gate line, a conductive channel is formed between the source and drain electrodes of the TFT, and at this time, the data voltage supplied to the source electrode of the TFT via the data line is TFT. The light transmittance of the liquid crystal layer is adjusted by being supplied to the pixel electrode via the drain electrode of the liquid crystal layer.

도 1은 액정셀을 구성하는 TFT의 수직 단면 구조를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 먼저 하부기판(1) 상에 금속 물질(Mo, Al, Cr 등의 금속)이 스퍼터링 증착된 후, 사진 식각(Photo-etching)에 의해 패터닝(Patterning)되어 TFT의 게이트 전극(10)이 형성된다. 게이트 전극(10)이 형성된 하부기판(1) 상에는 절연 물질이 전면 증착되어 게이트 절연층(30)이 형성된다. 이 때, 절연 물질로는 SiNx 등의 무기 물질이 주로 사용되고 있다. 게이트 절연층(30) 상에는 비정질 실리콘(Amorphous-Si)으로 이루어진 반도체층(32)과 인(P)이 도핑된 n+ 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 접촉층(Ohmic Contact Layer)(34)이 연속 증착된다. 반도체층(32)과 오믹 접촉층(34)은 액티브층(36)을 형성한다. 오믹 접촉층(34)과 게이트절연층(30) 상에는 Cr, Mo 등의 금속 물질이 증착된 다음 패터닝된다. 패터닝된 금속 물질층은 TFT의 소오스 전극(8) 및 드레인 전극(12)이 된다. 소오스 전극(8) 및 드레인 전극(12) 사이에 노출된 오믹 접촉층(34)은 에칭 작업에 의해 제거된다. 그 다음 노출된 반도체층(32)을 포함하여 소오스 및 드레인 전극(8,12) 등이 형성된 게이트 절연층(30) 상에는 절연 물질 보호막(Passivation layer)(38)이 전면 형성된다. 종래에는 보호막의 재료로서 SiNx 등의 무기 물질을 사용하여 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방법을 통해 증착시켜 왔으나, 최근에는 액정셀의 개구율을 높이기 위한 방안으로 무기 물질보다 유전율이 낮은 유기 물질을 보호막의 재료로 주로 사용하고 있다. TFT의 드레인 전극(12) 상의 보호막(38) 부분은 에칭 작업에 의해 제거되어 드레인 콘택홀(16)이 형성된다. 이어서, 보호막(38) 상에는 ITO(Indium Tin Oxide) 물질이 스퍼터링에 의해 전면 증착된 다음 패터닝 됨으로써 화소전극(14)이 형성된다. 화소전극(14)은 드레인 콘택홀(16)을 통해 드레인 전극(12)에 접속되게 된다. 1 is a cross-sectional view showing a vertical cross-sectional structure of a TFT constituting a liquid crystal cell. Referring to FIG. 1, first, a metal material (metal such as Mo, Al, Cr, etc.) is sputter deposited on the lower substrate 1, and then patterned by photo-etching to form a gate electrode of a TFT. (10) is formed. An insulating material is deposited on the lower substrate 1 on which the gate electrode 10 is formed to form a gate insulating layer 30. At this time, an inorganic material such as SiNx is mainly used as the insulating material. On the gate insulating layer 30, a semiconductor layer 32 made of amorphous silicon (Si) and an ohmic contact layer 34 made of n + amorphous silicon doped with phosphorus (P) are successively deposited. The semiconductor layer 32 and the ohmic contact layer 34 form an active layer 36. Metal materials such as Cr and Mo are deposited on the ohmic contact layer 34 and the gate insulating layer 30 and then patterned. The patterned metal material layer becomes a source electrode 8 and a drain electrode 12 of the TFT. The ohmic contact layer 34 exposed between the source electrode 8 and the drain electrode 12 is removed by an etching operation. Next, an insulating material passivation layer 38 is entirely formed on the gate insulating layer 30 including the exposed semiconductor layer 32 and the source and drain electrodes 8 and 12. Conventionally, an inorganic material, such as SiNx, has been deposited through a CVD (Chemical Vapor Deposition) method as a material of the protective film. However, recently, an organic material having a lower dielectric constant than the inorganic material is used as a method for increasing the opening ratio of the liquid crystal cell. Mainly used. The portion of the protective film 38 on the drain electrode 12 of the TFT is removed by the etching operation to form the drain contact hole 16. Subsequently, an indium tin oxide (ITO) material is deposited on the protective film 38 by sputtering and then patterned, thereby forming the pixel electrode 14. The pixel electrode 14 is connected to the drain electrode 12 through the drain contact hole 16.

전술한 바와 같이 하부기판(1) 상에 게이트 전극(10)을 형성한 다음에는 절연 물질을 이용하여 게이트 절연층(30)을 하부기판(1) 상에 전면 형성한다. 종래에는 게이트 절연층(30)의 재료로서 SiNx 등의 무기 절연 물질을 주로 사용하여 왔다. 그런데, 게이트 절연층(30)을 무기막으로 형성시키는 경우에는 게이트 절연층(30)의 두께가 균일한 두께로 형성되기 때문에 도 1에 도시된 것처럼 게이트 절연층(30)의 상부 표면이 평탄하지 못하고 그 하부에 형성된 전극 패턴을 따라 단차부가 형성된다. 이에 따라, 게이트 절연층(30) 상에 형성되는 액티브층(36)이나 소오스 및 드레인 전극(8,12)에도 단차부가 형성되게 되는데, 특히 소오스 전극(8) 및 드레인 전극(12)의 형성시에 이러한 단차부에서 단선 불량이 발생하거나, 단선된 액티브층(36) 및 게이트 절연층(30)을 통해 게이트 전극(10)과 단락되는 등의 불량 문제가 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 게이트 절연층(30)의 재료로서 유기 물질을 사용하는 방법이 대두되고 있다. 게이트 절연층(30)에 사용되는 유기 물질로는 BCB(Benzocyclobutene), SOG(Spin on Glass), Acryl 등이 대표적인데, 이러한 유기 물질은 스핀 코팅(Spin Coating)법 등에 의해 기판 상에 형성되고 있다. 스핀 코팅법 등을 이용하여 게이트 절연층(30)을 유기막으로 형성하게 되면 전극 패턴 등의 단차부가 기판 상에 존재하더라도 그 위에 형성된 게이트 절연층(30)의 상부 표면이 평탄하게 된다는 장점을 가지고 있다. 뿐만 아니라, 게이트 절연층(30)을 무기막으로 형성시키는 경우, 일반적으로 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition : 이하 "CVD"라 함) 장비를 이용하여 진공 상태에서 증착하여야 하므로 공정이 까다롭고 제조 비용이 증가하는 단점이 있지만, 게이트 절연층(30)을 스핀 코팅 방법 등을 통해 유기막으로 형성시키게 되면 공정 시간이 단축되고, 비교적 간단한 제조 공정과 저비용으로 제조가 가능하다는 장점이 있다. 하지만, 게이트 절연층(30)으로서 유기막을 사용하는 경우에는 그 위에 형성되는 반도체층(32)과의 접합 특성이 무기막을 사용할 때에 비해 떨어지게 되는 다른 문제점이 발생한다. TFT의 도전채널을 형성하기 위해 게이트 절연층(30) 위에 형성되는 반도체층(32)은 비정질 실리콘의 무기 물질로 이루어져 있다. 일반적으로 무기막과 유기막 간의 접합 특성은 좋지 않다. 이로 인해 게이트 절연층(30)의 재료로서 유기막을 사용하는 액정표시소자에서는 유기 게이트 절연층(30)과 무기 반도체층(32) 간의 접합 불량이 발생하여 게이트 절연층(30) 상에 무기 반도체층(32)이 들뜨는 등 계면 특성이 저하되는 단점이 있다. As described above, after the gate electrode 10 is formed on the lower substrate 1, the gate insulating layer 30 is entirely formed on the lower substrate 1 using an insulating material. Conventionally, inorganic insulating materials such as SiNx have been mainly used as the material of the gate insulating layer 30. However, when the gate insulating layer 30 is formed of an inorganic film, since the thickness of the gate insulating layer 30 is formed to be uniform, the upper surface of the gate insulating layer 30 is not flat as shown in FIG. 1. The stepped portion is formed along the electrode pattern formed at the lower portion thereof. As a result, a stepped portion is formed in the active layer 36 and the source and drain electrodes 8 and 12 formed on the gate insulating layer 30. In particular, when the source electrode 8 and the drain electrode 12 are formed, In this stepped portion, disconnection failure occurs, or a defective problem such as short-circuit with the gate electrode 10 through the disconnected active layer 36 and the gate insulating layer 30 occurs. In order to solve this problem, a method of using an organic material as a material of the gate insulating layer 30 has recently emerged. Examples of the organic material used for the gate insulating layer 30 are BCB (Benzocyclobutene), SOG (Spin on Glass), Acryl and the like, which are formed on the substrate by a spin coating method or the like. . When the gate insulating layer 30 is formed of an organic layer by using a spin coating method or the like, the upper surface of the gate insulating layer 30 formed thereon is flat even though a stepped part such as an electrode pattern is present on the substrate. have. In addition, when the gate insulating layer 30 is formed of an inorganic film, a process is difficult and manufacturing cost is required because it is generally deposited in a vacuum state using a chemical vapor deposition ("CVD") equipment Although there is a disadvantage in increasing this, when the gate insulating layer 30 is formed of an organic film through a spin coating method or the like, the process time can be shortened, and a relatively simple manufacturing process and low cost can be manufactured. However, in the case of using the organic film as the gate insulating layer 30, another problem arises in that the bonding property with the semiconductor layer 32 formed thereon is inferior to that in the case of using the inorganic film. The semiconductor layer 32 formed on the gate insulating layer 30 to form the conductive channel of the TFT is made of an inorganic material of amorphous silicon. In general, the bonding property between the inorganic film and the organic film is not good. As a result, in a liquid crystal display device using an organic film as a material of the gate insulating layer 30, a poor bonding occurs between the organic gate insulating layer 30 and the inorganic semiconductor layer 32, and the inorganic semiconductor layer is formed on the gate insulating layer 30. There exists a disadvantage that interface characteristics fall, such as (32) lifting.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체층과 유기막으로 된 게이트 절연막 간의 접합 특성이 향상되도록 한 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, which improve the bonding property between a semiconductor layer and a gate insulating film made of an organic film.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시소자는 게이트 전극이 형성된 기판 상에 유기 물질로 평탄하게 형성된 게이트 절연층과, 유기 물질과 무기 물질이 소정 비율로 혼합된 혼합 재료로 게이트 절연층 상에 얇게 형성된 중간 절연층과, 중간 절연층 상에 반도체 물질로 형성된 액티브층을 구비한다. In order to achieve the above object, the liquid crystal display device of the present invention is a gate insulating layer formed of an organic material flat on the substrate on which the gate electrode is formed, and a mixed material in which organic materials and inorganic materials are mixed in a predetermined ratio. And an intermediate insulating layer thinly formed on the substrate, and an active layer formed of a semiconductor material on the intermediate insulating layer.

본 발명에 따른 액정표시소자의 제조방법은 게이트 전극이 형성된 기판 상에 유기 물질을 이용하여 게이트 절연층을 형성하는 단계와, 게이트 절연층 상에 유기 물질과 무기 물질이 소정 비율로 혼합된 혼합 재료로 중간 절연층을 얇게 형성하는 단계와, 중간 절연층 상에 반도체 물질로 액정셀의 박막 트랜지스터를 구성하는 액티브층을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention includes forming a gate insulating layer using an organic material on a substrate on which a gate electrode is formed, and a mixed material in which an organic material and an inorganic material are mixed in a predetermined ratio on the gate insulating layer. And forming a thin intermediate insulating layer, and forming an active layer constituting a thin film transistor of a liquid crystal cell with a semiconductor material on the intermediate insulating layer.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자의 액정셀을 구성하는 TFT의 단면 구조를 도시한 단면도이다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정표시소자는 게이트 전극(52)이 형성된 하부기판(50) 상에 유기막으로 평탄하게 형성된 게이트 절연층(54)과, 무기 물질이 소정 비율로 첨가된 유기 물질로 이루어져 게이트 절연층(54) 상에 비교적 얇게 형성된 중간 절연층(56)과, 중간 절연층(56) 상에 순차적으로 형성된 반도체층(58) 및 오믹 접촉층(60)으로 이루어 진 TFT의 액티브층(62)과, 액티브층(62) 상에 형성된 TFT의 소오스 전극(64) 및 드레인 전극(66)과, TFT가 형성된 중간 절연층(56) 상에 유기막으로 평탄하게 형성된 보호막(68)과, 보호막(68) 상에 형성되어 콘택홀(70)을 통해 TFT의 드레인 전극(66)에 접속되는 화소전극(72)을 구비한다. 본 발명에 따른 액정표시소자에서는 게이트 절연층(54)으로써 유기막을 사용함으로써 게이트 절연층(54)의 상부 표면을 도 2에 도시된 바와 같이 평탄하게 형성시킬 수 있다. 그리고, 유기 게이트 절연층(54)과 반도체층(58) 사이에 무기 물질이 포함된 유기 물질로 이루어진 중간 절연층(56)을 형성시킴으로써 게이트 절연층(54)과 무기 물질로 된 반도체층(58) 간의 접합 특성을 향상시킨다. 그리고, TFT 및 중간 절연층(56) 상에 형성되는 보호막(68)으로서 액정셀의 개구율 향상을 위해 유전 상수가 비교적 작은 유기 물질을 사용한다. 2 is a cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure of a TFT constituting a liquid crystal cell of a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention has a gate insulating layer 54 formed flat on the lower substrate 50 on which the gate electrode 52 is formed, and an inorganic material, and a predetermined ratio. An intermediate insulating layer 56 made of an organic material added to the gate insulating layer 54 and a semiconductor layer 58 and an ohmic contact layer 60 sequentially formed on the intermediate insulating layer 56. The active layer 62 of the formed TFT, the source electrode 64 and the drain electrode 66 of the TFT formed on the active layer 62, and the intermediate insulating layer 56 on which the TFT is formed are flat with an organic film. The formed protective film 68 and the pixel electrode 72 formed on the protective film 68 and connected to the drain electrode 66 of the TFT through the contact hole 70 are provided. In the liquid crystal display device according to the present invention, by using the organic film as the gate insulating layer 54, the upper surface of the gate insulating layer 54 can be formed flat as shown in FIG. The intermediate insulating layer 56 made of an organic material containing an inorganic material is formed between the organic gate insulating layer 54 and the semiconductor layer 58, thereby forming the gate insulating layer 54 and the semiconductor layer 58 made of an inorganic material. ) Improves the bonding properties between As the protective film 68 formed on the TFT and the intermediate insulating layer 56, an organic material having a relatively small dielectric constant is used to improve the opening ratio of the liquid crystal cell.

이와 같은 단면 구조를 갖는 액정표시소자의 단계적인 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 하부기판(50) 상에 금속 물질(Mo, Al, Cr 등의 금속)을 스퍼터링 방법에 의해 전면 증착한 후, 사진 식각(Photo-etching)법을 이용한 패터닝(Patterning) 작업을 통해 TFT의 게이트 전극(52)을 형성시킨다. 게이트 전극(52)을 형성한 다음에는 스핀 코팅 방법 등을 이용하여 유기 물질을 하부기판(50) 상에 전면 형성하여 게이트 절연층(54)을 형성한다. 이 때, 유기 물질로는 3~4 정도의 비교적 큰 유전 상수 값을 갖는 재료를 사용한다. 종래에 무기 물질로 게이트 절연층을 형성할 때와는 달리 유기막을 스핀 코팅 방법 등으로 형성시킴으로써 그 상부 표면을 평탄화시킬 수 있게 된다. 아울러, CVD 장비와 같은 진공 증착 장비의 사용이 불필요하므로 공정이 간단해지고, 제조 시간의 단축 및 제조 비용의 절감을 이룰 수 있다. 이어서, 유기 게이트 절연층(54) 상에 중간 절연층(56)을 형성한다. 중간 절연층(56)의 재료로는 Si, O, N, F 등의 무기 물질이 최소한 30% 이상 함유된 유기 물질(BCB, SOG, Acryl 등)을 사용한다. 그리고, 내열온도가 100℃ 이상, 광투과율이 80% 이상이 되게끔 재료를 선택하고, 그 혼합비를 조절한다. 중간 절연층(56)의 형성 방법은 CVD 장비와 같은 진공 장비를 사용하지 않고 스핀 코팅, 롤링(Rolling), 디핑(Dipping) 방법 등을 이용한다. 여기서 스핀 코팅은 회전하는 기판 상에 액상 절연 물질을 떨어뜨려 원심력에 의해 평탄한 절연막이 형성되도록 하는 방법이며, 롤링은 절연 물질을 롤러(Roller)에 바른 뒤 기판 상에 롤러를 밀어 절연막을 형성시키는 방법이다. 그리고, 디핑은 액상 상태의 절연 물질액에 기판을 담근 후 다시 빼내어 기판 상에 절연막을 형성하는 방법이다. 어떤 방법을 사용하든지 중간 절연층(56)의 두께를 300Å 이하로 얇게 형성시킨다. 중간 절연층(56)을 형성한 다음 비정질 실리콘(Amorphous-Si)으로 이루어진 반도체층(58)과 인(P)이 도핑된 n+ 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 접촉층(Ohmic Contact Layer)(60)을 연속 증착하여 형성한다. 반도체층(58)과 오믹 접촉층(60)은 TFT의 액티브층(62)을 형성한다. 반도체층(58) 및 오믹 접촉층(60)의 형성시 게이트 절연층(54) 및 중간 절연층(56)이 평탄하기 때문에 단차부 없이 평탄하게 형성될 수 있다. 이에 따라, 액티브층(62)의 단선되거나 그 위에 형성되는 소오스 전극(64) 및 드레인 전극(66)과 게이트 전극(52)이 단락되는 등의 불량 문제가 방지되게 된다. 한편, 본 발명에서는 유기 게이트 절연층(54)과 무기 반도체층(58) 사이에 유기 물질과 무기 물질이 혼합되어 이루어진 중간 절연층(56)이 형성됨으로 인해 종래에 문제시된 반도체층(58)과 유기 게이트 절연층(54) 간의 접합 불량 문제가 방지된다. 이는 유기 물질을 주성분으로 하여 무기 물질이 일정 비율 이상으로 혼합된 중간 절연층(56)이 무기 물질 특성을 어느 정도 갖기 때문에 무기막인 반도체층(58)과의 접합 특성이 향상되는데 기인한다. 이로써 반도체층(58)이 절연층(56) 상에 들뜨는 현상이 방지된다. 액티브층(62) 상에는 Cr, Mo 등의 금속 물질을 전면 증착한 다음 패터닝하여 TFT의 소오스 전극(64) 및 드레인 전극(66)을 형성한다. 소오스 전극(64) 및 드레인 전극(66) 사이에 노출된 오믹 접촉층(60)은 에칭 작업에 의해 제거되고 반도체층(58)이 노출되게 된다. 그 다음 노출된 반도체층(58)을 포함하여 소오스 및 드레인 전극(64,66) 등이 형성된 중간 절연층(56) 상에는 보호막(Passivation layer)(68)을 전면 형성한다. 이 때 보호막(68)의 재료로는 개구율 향상을 위해 유전 상수가 3 이하로 비교적 작은 BCB, SOG, Acryl 등을 사용한다. 그 다음 TFT의 드레인 전극(66) 상의 보호막(68) 부분을 에칭 작업에 의해 제거하여 드레인 콘택홀(70)을 형성한다. 그리고 나서 드레인 콘택홀(70)이 형성된 보호막(68) 상에 ITO(Indium Tin Oxide) 물질을 스퍼터링에 의해 전면 증착한 후 패터닝하여 화소전극(72)을 형성한다. 화소전극(72)은 드레인 콘택홀(70)을 통해 드레인 전극(66)에 접속된다. 이러한 방법에 의해 본 발명에 따른 액정표시소자의 하판이 완성되게 된다. Step by step manufacturing method of the liquid crystal display device having such a cross-sectional structure is as follows. First, a metal material (metal such as Mo, Al, Cr, etc.) is deposited on the lower substrate 50 by a sputtering method, and then the TFT is formed through a patterning operation using a photo-etching method. The gate electrode 52 is formed. After the gate electrode 52 is formed, the gate insulating layer 54 is formed by forming an entire surface of the organic material on the lower substrate 50 using a spin coating method or the like. At this time, a material having a relatively large dielectric constant value of about 3 to 4 is used as the organic material. Unlike the conventional method of forming the gate insulating layer with an inorganic material, the upper surface can be planarized by forming an organic film by a spin coating method or the like. In addition, since the use of vacuum deposition equipment such as CVD equipment is unnecessary, the process can be simplified, and manufacturing time and manufacturing cost can be reduced. Next, the intermediate insulating layer 56 is formed on the organic gate insulating layer 54. As the material of the intermediate insulating layer 56, an organic material (BCB, SOG, Acryl, etc.) containing at least 30% or more of inorganic materials such as Si, O, N, and F is used. Then, the material is selected so that the heat resistance temperature is 100 ° C. or more and the light transmittance is 80% or more, and the mixing ratio is adjusted. The method of forming the intermediate insulating layer 56 uses spin coating, rolling, dipping, and the like, without using vacuum equipment such as CVD equipment. Here, spin coating is a method of dropping a liquid insulating material on a rotating substrate to form a flat insulating film by centrifugal force, and rolling is a method of forming an insulating film by applying an insulating material to a roller and pushing a roller on the substrate. to be. In addition, dipping is a method of forming an insulating film on a substrate by dipping the substrate in a liquid liquid of an insulating material and then removing the substrate. Whichever method is used, the thickness of the intermediate insulating layer 56 is made thinner than 300 kPa. After forming the intermediate insulating layer 56, the semiconductor layer 58 made of amorphous silicon (Si) and the ohmic contact layer 60 made of n + amorphous silicon doped with phosphorus (P) are successively formed. By vapor deposition. The semiconductor layer 58 and the ohmic contact layer 60 form the active layer 62 of the TFT. When the semiconductor layer 58 and the ohmic contact layer 60 are formed, the gate insulating layer 54 and the intermediate insulating layer 56 may be flat, so that the gate insulating layer 54 and the ohmic contact layer 60 may be flat. As a result, failure problems such as disconnection of the source layer 64 and the drain electrode 66 and the gate electrode 52 formed on or over the active layer 62 are prevented. Meanwhile, in the present invention, the intermediate insulating layer 56 formed by mixing an organic material and an inorganic material is formed between the organic gate insulating layer 54 and the inorganic semiconductor layer 58, and thus the semiconductor layer 58, which is conventionally problematic, The problem of poor bonding between the organic gate insulating layers 54 is prevented. This is due to the improvement of the bonding property with the semiconductor layer 58, which is an inorganic film, because the intermediate insulating layer 56 containing an organic material as a main component has a certain inorganic material property. This prevents the semiconductor layer 58 from being lifted up on the insulating layer 56. On the active layer 62, metal materials such as Cr and Mo are deposited on the entire surface, and then patterned to form source and drain electrodes 64 and 66 of the TFT. The ohmic contact layer 60 exposed between the source electrode 64 and the drain electrode 66 is removed by an etching operation and the semiconductor layer 58 is exposed. Next, a passivation layer 68 is entirely formed on the intermediate insulating layer 56 including the exposed semiconductor layer 58 and the source and drain electrodes 64 and 66. At this time, as the material of the protective film 68, BCB, SOG, Acryl, or the like having a relatively small dielectric constant of 3 or less is used to improve the aperture ratio. The portion of the protective film 68 on the drain electrode 66 of the TFT is then removed by etching to form the drain contact hole 70. Thereafter, an indium tin oxide (ITO) material is deposited on the passivation layer 68 on which the drain contact hole 70 is formed by sputtering, and then patterned to form the pixel electrode 72. The pixel electrode 72 is connected to the drain electrode 66 through the drain contact hole 70. By this method, the lower plate of the liquid crystal display device according to the present invention is completed.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법에서는 유기 물질로 된 게이트 절연층과 무기 물질로 된 반도체층 사이에 무기 물질이 소정 비율 이상 함유된 유기 물질로써 중간 절연층이 형성된다. 이에 따라, 반도체층과 유기막 간의 접합 특성이 향상되어 반도체층이 절연층 상에서 들뜨는 현상이 방지되게 된다.  As described above, in the liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention, an intermediate insulating layer is formed of an organic material containing a predetermined ratio or more of an inorganic material between a gate insulating layer made of an organic material and a semiconductor layer made of an inorganic material. . As a result, the bonding property between the semiconductor layer and the organic film is improved, thereby preventing the semiconductor layer from being lifted up on the insulating layer.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

Claims (12)

액정셀의 박막 트랜지스터를 구성하는 게이트 전극과 액티브층 사이에 게이트 절연층을 구비하는 액정표시소자에 있어서,A liquid crystal display device comprising a gate insulating layer between a gate electrode constituting a thin film transistor of a liquid crystal cell and an active layer. 유기물질로 구성되며 기판상에 상기 게이트 전극에 의해 단차가 형성되지 않도록 평탄하게 형성된 게이트 절연층과,A gate insulating layer made of an organic material and formed flat on the substrate such that a step is not formed by the gate electrode; 유기 물질과 무기 물질이 소정 비율로 혼합된 혼합 재료로 구성되며 상기 게이트 절연층 상에 형성된 중간 절연층과,An intermediate insulating layer formed of a mixed material in which an organic material and an inorganic material are mixed in a predetermined ratio and formed on the gate insulating layer, 상기 중간 절연층 상에 형성되며 반도체 물질로 구성된 액티브층을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.And an active layer formed on the intermediate insulating layer and formed of a semiconductor material. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼합 재료는 벤조싸이클로부텐(Benzocyclobutene : BCB), 스핀 온 글래스(Spin on Glass : SOG) 및 아크릴(Acryl) 중 어느 한 유기 물질을 주원료로 하고, 무기 물질이 최소한 30% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The mixed material is benzocyclobutene (BCB), spin on glass (SOG), and any one organic material of acrylic (Acryl) as a main raw material, characterized in that the inorganic material contains at least 30% or more Liquid crystal display device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 혼합 재료에는 Si, O, N 및 F의 무기 물질들 중 적어도 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.And the mixed material includes at least one of inorganic materials of Si, O, N, and F. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 절연층에 사용되는 유기 물질은 3 이상의 유전 상수 값을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자.The organic material used for the gate insulating layer has a dielectric constant value of 3 or more. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 중간 절연층의 두께는 300Å 이하인 것을 특징으로 하는 액정표시소자.And the thickness of the intermediate insulating layer is 300 Å or less. 기판상에 게이트 전극에 의해 단차가 형성되지 않도록 평탄하게 유기물질로 구성된 게이트 절연층을 형성하는 단계와,Forming a gate insulating layer made of an organic material on the substrate so that a step is not formed by the gate electrode; 상기 게이트 절연층 상에 유기 물질과 무기 물질이 소정 비율로 혼합된 혼합 재료로 구성된 중간 절연층을 형성하는 단계와,Forming an intermediate insulating layer on the gate insulating layer, the intermediate insulating layer comprising a mixed material in which an organic material and an inorganic material are mixed in a predetermined ratio; 상기 중간 절연층 상에 반도체 물질로 액정셀의 박막 트랜지스터를 구성하는 액티브층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.Forming an active layer constituting a thin film transistor of a liquid crystal cell with a semiconductor material on the intermediate insulating layer. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 혼합 재료는 벤조싸이클로부텐(Benzocyclobutene : BCB), 스핀 온 글래스(Spin on Glass : SOG) 및 아크릴(Acryl) 중 어느 한 유기 물질을 주원료로 하고, 무기 물질이 최소한 30% 이상 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.The mixed material is benzocyclobutene (BCB), spin on glass (SOG), and any one organic material of acrylic (Acryl) as a main raw material, characterized in that the inorganic material contains at least 30% or more Method of manufacturing a liquid crystal display device. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 혼합 재료에는 Si, O, N 및 F의 무기 물질들 중 적어도 하나 이상이 포함되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.And at least one of inorganic materials of Si, O, N, and F is included in the mixed material. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 중간 절연층은 스핀 코팅, 롤링 및 디핑 중 어느 한 방법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.The intermediate insulating layer is a method of manufacturing a liquid crystal display device, characterized in that formed by any one of spin coating, rolling and dipping. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 중간 절연층의 두께를 300Å 이하로 하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.The thickness of the intermediate insulating layer is 300 Å or less, the manufacturing method of the liquid crystal display element. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 게이트 절연층에 사용되는 유기 물질은 3 이상의 유전 상수 값을 갖는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.The organic material used for the gate insulating layer has a dielectric constant value of 3 or more. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 게이트 절연층은 스핀 코팅 방법에 의해 단차가 형성되지 않도록 평탄하게 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.The gate insulating layer is a method of manufacturing a liquid crystal display device, characterized in that formed by the spin coating method so that the step is not formed flat.
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