KR100623974B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

기판에 크롬의 하부막과 알루미늄의 상부막으로 이루어진 게이트선, 게이트 전극, 게이트 패드, 공통 전극선 및 공통 전극을 형성한 다음, 공통 배선 및 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성한다. 이어, 게이트 전극 위의 게이트 절연막 위에는 반도체층과 저항 접촉층을 형성하고, 크롬의 하부막과 알루미늄 합금의 상부막으로 이루어져 있으며 게이트선과 서로 교차되고 돌출부를 가지는 데이터선과 소스 및 드레인 전극, 데이터 패드를 형성한다. 다음, 기판의 전면에 보호막을 형성하고, 게이트 절연막과 함께 패터닝하여 데이터선의 돌출부, 데이터 패드, 게이트 패드, 드레인 전극의 크롬의 하부막을 각각 드러내는 접촉 구멍을 형성한다. 마지막으로, ITO로 이루어져 있으며, 데이터 배선과 유사한 모양을 가지는 용장 데이터 배선 및 게이트 패드와 유사한 용장 게이트 패드를 형성한다. 이때, 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극의 하부막과 연결되는 화소 연결부 및 화소 전극으로 이루어진 화소 패턴도 함께 형성한다.

Description

액정 표시 장치 및 액정 표시 장치용 기판 제조 방법
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 액정 표시 장치가 고정세화가 진행됨에 따라 액정 표시 장치의 배선은 주사 신호 또는 화상 신호를 전달되는 수단으로 사용되므로 신호 지연을 억제하는 것이 요구된다.
신호 지연을 방지하는 방법으로는 저저항을 가지는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy) 등과 같은 물질을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 액정 표시 장치에서와 같이 패드부에서 ITO(indium tin oxide)를 사용하여 패드부의 신뢰성을 확보하는 경우 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 ITO의 접촉 특성이 좋지 않아 다른 금속을 개재하여야 하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 과제는 배선의 신호 지연을 방지하는 동시에 구동 드라이버의 실장시 접촉 특성을 강화하여 실장 신뢰성을 향상시키는 것이다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 기판 위에 게이트선, 게이트 전극, 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과 공통 신호선과 공통 전극을 포함하는 공통 배선을 형성하고, 게이트 배선과 공통 배선 위에 게이트 절연막을 형성한다. 게이트 전극 위의 게이트 절연막 위에는 반도체층과 저항 접촉층을 형성하고, 그 위에 도전층으로 소스 및 드레인 전극, 데이터선, 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선을 형성하고, 데이터 배선 위에 보호막을 형성하고, 보호막 위에 제2 도전층으로 용장(redundancy) 데이터선, 용장 데이터 패드를 포함하는 용장 데이터 배선, 화소 전극 및 용장 게이트 패드를 형성한다. 용장 데이터 배선 및 화소 전극은 보호막에 형성된 접촉 구멍을 통해 데이터 배선과 드레인 전극과 각각 전기적으로 연결되며, 용장 게이트 패드는 게이트 절연막과 보호막에 형성된 접촉 구멍을 통해 게이트 패드와 전기적으로 연결된다.
여기서, 게이트 배선 및 데이터 배선은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 상부막으로 하며, 하부막은 크롬, 몰리브덴 혹은 몰리브덴 합금으로 형성한다. 또한, 용장 데이터 배선 및 화소 전극은 ITO로 형성한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 액정 표시 장치 및 그 제조 방법의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 단위 화소의 구조에 대해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 한 화소와 게이트 및 데이터 패드부를 나타낸 배치도이고, 도 2 내지 도 5는 각각 도 1의 II - II', III - III', IV - IV', V - V'선을 따라 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 투명한 절연 기판(100) 위에 가로 방향으로 게이트선(20)이 형성되어 있고, 게이트선(20)의 끝에는 게이트 패드(22)가 형성되어 있다. 게이트선(20)의 일부는 게이트 전극(21)이 된다. 게이트선(20)과 평행하게 공통 전극선(10)이 형성되어 있으며, 화소 영역 내에는 공통 전극선(10)과 연결되어 공통 전극선(10)으로부터 공통 신호를 전달받는 서로 평행한 다수의 공통 전극(11)이 형성되어 있다. 여기서, 게이트 배선(20, 21, 22)과 공통 배선(10)은 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 하부막(201, 211, 221, 101)과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막(201, 212, 222)으로 이루어져 있다. 도면으로는 나타나지 않았지만 공통 전극(11)도 공통 전극선(10)과 동일하게 하부막과 상부막으로 이루어져 있다.
게이트 배선(20, 21, 22, 24)과 공통 배선(10, 11) 위를 질화 규소 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)이 덮고 있다.
게이트 전극(21) 위의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 규소로 이루어진 박막 트랜지스터의 반도체층(40)이 형성되어 있고, 비정질 규소층(40) 위에는 인(P) 등으로 고농도 도핑된 비정질 규소로 이루어진 저항 접촉층(51, 52)이 게이트 전극(21)을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있다.
저항 접촉층(51, 52) 위에는 각각 금속으로 이루어진 소스 전극(61)과 드레인 전극(62)이 형성되어 있는데, 소스 전극(61)은 게이트 절연막(30) 위에 세로 방향으로 돌출부(64)를 가지며 형성되어 있는 데이터선(60)의 일부이며, 데이터선(60)의 끝에는 외부로부터 화상 신호를 전달받는 데이터 패드(63)가 형성되어 있다. 여기서, 데이터 배선(60, 61, 62, 63, 64)은 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 하부막(601, 611, 621, 631, 641)과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막(602, 612, 622, 632, 642)으로 이루어져 있다.
여기서 게이트 전극(21), 게이트 절연막(30), 비정질 규소층(40), 저항 접촉층(51, 52), 소스 및 드레인 전극(61, 62)은 박막 트랜지스터를 이루며, 박막 트랜지스터와 나머지 데이터 배선(60, 63)을 덮는 보호막(70)이 질화 규소 등으로 형성되어 있다. 이때, 비정질 규소층(40)은 게이트선(20)과 데이터선(60)과 교차하는 부분까지 넓게 형성한다. 왜냐하면, 데이터선(60)이 게이트선(20)과 교차하는 부분에서 발생하는 단차로 인하여 단선될 가능성이 있기 때문에 이를 방지하기 위함이다.
보호막(70)에는 데이터선(60) 돌출부(64)의 하부막(641), 드레인 전극(62)의 하부막(621), 데이터 패드(63)의 하부막(631) 및 게이트 패드(22)의 하부막(221)의 일부를 각각 노출시키는 접촉 구멍(74, 71, 73, 72)이 형성되어 있다.
보호막(70) 위에는 데이터 배선(60, 63, 64)과 같은 형태로 ITO 패턴이 형성되어 보호막(70)에 형성되어 있는 접촉 구멍(73, 74)을 통해 데이터 배선(63, 64)의 하부막(601, 631, 641)과 연결되어 용장(redundancy) 데이터 배선(80, 83, 84)을 이루고 있고, 게이트 패드(22) 위에도 형성되어 보호막(70)과 게이트 절연막(30)에 형성되어 있는 접촉 구멍(72)을 통해 게이트 패드(22)의 하부막(221)과 각각 연결되어 용장 게이트 패드(82)를 이루고 있다. 또한, 게이트선(20)과 데이터선(60)의 교차로 정의되는 화소 영역의 보호막(70) 위에는 다수의 공통 전극(11)과 교대로 화소 전극(85)이 세로 방향으로 형성되어 있으며, 접촉 구멍(74)을 통하여 드레인 전극(62)의 하부막(621)과 연결되어 있고 다수의 화소 전극(85)을 공통으로 연결하는 화소 연결부(86)가 공통 전극선(10)의 일부와 중첩되어 가로 방향으로 형성되어 있다.
이제, 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치 기판을 제조하는 방법에 대해 설명한다. 도 6a 내지 도 9d는 도 1 내지 도 5에 나타난 바와 같은 액정 표시 장치용 기판의 제조 과정을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법은 5매의 마스크를 이용한 제조 방법이며, 도면 번호에 표시된 a 내지 d의 영문 알파벳은 각각 그 도면이 박막 트랜지스터 영역, 데이터선 연결 영역, 게이트 패드 영역, 데이터 패드 영역을 도시하고 있음을 나타내는 것이다.
먼저, 도 6a 내지 도 6d에 나타난 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연 기판(100)에 크롬막과 알루미늄막을 차례로 적층하고 첫 번째 마스크를 이용하여 패터닝하여 크롬의 하부막(201, 211, 221, 101)과 알루미늄의 상부막(202, 212, 222, 102)으로 이루어진 게이트선(20), 게이트 전극(21), 게이트 패드(22), 공통 전극선(10)을 형성한다. 이때, 도면으로 나타나지는 않았지만 공통 전극(11, 도 1 참조)도 크롬의 하부막과 알루미늄의 상부막으로 형성한다. 게이트 배선용 금속으로는 여러 가지 도전 물질이 이용될 수 있으며 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금의 단일막 또는 이러한 단일막을 하부막으로 하고 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 상부막으로 하는 이중막으로 형성할 수도 있다.
다음, 도 7a 내지 도 7d에 나타난 바와 같이, 기판의 전면에 질화 규소 또는 유기 절연막 등 절연성 게이트 절연막(30)을 3,000∼5,000Å의 두께로 형성하고, 약 500∼2,000Å 두께의 비정질 규소층(40)과 약 500Å의 두께의 인 등의 불순물로 고농도 도핑된 비정질 규소층(50)을 차례로 증착한다. 두 번째 마스크를 이용하여 도핑된 비정질 규소층(50)과 비정질 규소층(40)을 함께 패터닝하여 게이트 전극(21) 위에 섬 모양으로 형성한다.
도 8a 내지 도 8d에 나타난 바와 같이, 크롬과 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 차례로 증착하고 세 번째 마스크를 이용하여 패터닝하여 크롬의 하부막(601, 611, 621, 631, 641)과 알루미늄 합금의 상부막(602, 612, 622, 632, 642)으로 이루어지고 게이트선(20)과 서로 교차되는 데이터선(60)과 소스 및 드레인 전극(61, 62), 데이터 패드(63), 데이터선(60)의 돌출부(64)를 형성한다. 다음, 소스 전극(61)과 드레인 전극(62)을 마스크로 도핑된 비정질 규소층(50)을 식각하여 도핑된 비정질 규소층(50)을 게이트 전극(21) 양쪽으로 분리하여 저항 접촉층(51, 52)을 완성한다.
도 9a 내지 도 9d에서 보는 바와 같이, 기판(100)의 전면에 질화 규소 또는 유기 절연막으로 1,500∼2,500Å 두께의 보호막(70)을 형성하고, 네 번째 마스크를 이용하여 게이트 절연막(30)과 함께 패터닝하여 데이터선(60)의 돌출부(64), 데이터 패드(63), 게이트 패드(22), 드레인 전극(62)을 각각 드러내는 접촉 구멍(74, 73, 72, 71)을 형성한다. 이때, 알루미늄을 포함하는 데이터선(60)의 돌출부(64), 데이터 패드(63), 게이트 패드(22), 드레인 전극(62)의 상부막(642, 632, 222, 622)도 함께 제거하여, 크롬으로 이루어진 데이터선(60)의 돌출부(64), 데이터 패드(63), 게이트 패드(22), 드레인 전극(62)의 하부막(641, 631, 221, 621)을 노출시킨다. 여기서, 도 8b 내지 도 8c에서 보는 바와 같이, 게이트 패드 영역, 데이터 패드 영역 및 데이터 연결 영역에는 기판(100)의 일부도 노출될 수 있다.
마지막으로, 도 2 내지 도 5에 나타난 바와 같이, ITO를 증착하고, 다섯 번째 마스크를 이용하여 패터닝하여, 데이터선(60), 데이터선(60)의 돌출부(64), 데이터 패드(63)와 유사한 모양의 용장 데이터 배선(80, 84, 83) 및 게이트 패드(22)와 유사한 용장 게이트 패드(82)를 형성한다. 이때, 접촉 구멍(71)을 통하여 드레인 전극(62)의 하부막(621)과 연결되는 화소 연결부(86) 및 화소 전극(85)으로 이루어진 화소 패턴을 형성한다.
본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치에서는, 게이트선(20) 및 데이터선(60)을 알루미늄 계열의 금속으로 형성하여 대화면, 고정세에서도 신호 지연을 방지할 수 있다. 또한 게이트 패드 영역 데이터 패드 영역의 구조를 ITO/Cr으로 구성하므로 드라이버 집적 회로 실장시 접촉 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 다른 부분보다 넓게 형성된 데이터선의 돌출부(64) 및 용장 데이터선의 돌출부(84)를 두어 데이터선(60)과 용장 데이터선(80)을 전기적으로 연결함으로써 접촉 구멍(74)을 형성할 때 데이터선(60)이 단선되는 것을 방지할 수 있다. 접촉 구멍(74)을 데이터선(60)을 상부에 형성하는 경우에 보호막(70)을 식각하여 접촉 구멍(74)을 형성할 때 데이터선(60)이 단선될 수 있기 때문이다.
상기의 실시예와 다르게, 도전 물질을 바꾸어서, ITO를 이용한 용장 데이터선, 용장 데이터 패드, 용장 게이트 패드 및 화소 전극을 먼저 형성한 후, 보호막을 형성하고 보호막에 접촉 구멍을 형성한 다음 알루미늄 및 알루미늄 합금과 크롬으로 이루어진 이중막으로 데이터선, 소스/드레인 전극을 형성할 수도 있다. 이때, 패드부로서 신뢰성을 확보하기 위하여 용장 데이터 패드, 용장 게이트 패드의 ITO가 노출되는 면적을 최대로 하는 것이 좋다.
본 발명의 실시예에서와 같이, 용장 데이터 배선 및 데이터선의 돌출부를 이용함으로써 배선의 단선을 줄일 수 있고, 패드부에 구동 드라이버를 실장할 때의 접촉력을 강화하여 실장 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 알루미늄 계열의 금속으로 배선을 형성하여 대화면, 고정세의 액정 패널에서도 신호 지연을 방지할 수 있다. 또한 게이트 패드 영역 데이터 패드 영역의 구조를 ITO/Cr로 구성하므로 드라이버 집적 회로 실장시 접촉 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 단위 화소와 게이트 및 데이터 패드부를 나타낸 배치도이고,
도 2 내지 도 5는 각각 도 1의 II - II', III - III', IV - IV', V - V'선을 따라 도시한 단면도이고,
도 6a 내지 도 9d는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판의 제조 과정을 나타내는 단면도이다.

Claims (11)

  1. 기판,
    상기 기판 위에 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 하부막과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막으로 이루어진 이중막으로 형성되어 있으며, 게이트선 및 상기 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선,
    상기 기판 위에 상기 게이트선과 분리되어 형성되어 있는 선형 공통 전극,
    상기 게이트선, 게이트 전극, 공통 전극을 덮고 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 전극 위의 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체층,
    상기 반도체층 위에 상기 게이트 전극을 중심으로 양쪽으로 형성되어 있는 저항 접촉층,
    크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 하부막과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막으로 이루어진 이중막으로 형성되어 있으며, 상기 저항 접촉층 상부의 소스 및 드레인 전극과 상기 게이트 절연막 위의 상기 소스 전극과 연결되어 있는 데이터선을 포함하는 데이터 배선,
    상기 소스 및 드레인 전극, 데이터선을 덮고 있으며, 상기 데이터선 및 상기 드레인 전극을 드러내는 제1 및 제2 접촉 구멍을 가지고 있는 보호막,
    ITO로 상기 보호막 위에 형성되어 있으며 상기 제1 접촉 구멍을 통해 상기 데이터선과 전기적으로 연결되어 있고, 상기 데이터선과 중첩되는 용장 데이터선,
    상기 게이트선과 상기 데이터선의 교차로 정의되는 화소 영역의 상기 보호막 위에 상기 ITO로 상기 공통 전극과 교대로 형성되어 있으며, 제2 접촉 구멍을 통하여 상기 드레인 전극과 연결되어 있는 선형 화소 전극을 포함하며,
    상기 각 화소 영역에는 적어도 하나의 상기 화소 전극과 적어도 하나의 상기 공통 전극이 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 데이터선의 끝에 형성되어 있는 데이터 패드,
    상기 용장 데이터선과 같은 도전 물질층으로 이루어져 있는 용장 데이터 패드를 더 포함하며,
    상기 보호막은 제3 접촉 구멍을 가지고 있어 상기 제3 접촉 구멍을 통해 상기 데이터 패드와 상기 용장 데이터 패드가 전기적으로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 용장 데이터 패드의 상기 ITO는 상기 데이터 패드의 상기 크롬 또는 상기 몰리브덴 또는 상기 몰리브덴 합금과 직접 접하고 있는 액정 표시 장치.
  4. 제3항에서,
    상기 게이트선의 끝에 형성되어 있는 게이트 패드,
    상기 용장 데이터선과 같은 금속층으로 이루어져 있는 용장 게이트 패드를 더 포함하며,
    상기 게이트 절연막과 상기 보호막은 상기 게이트 패드를 노출시키는 제4 접촉 구멍을 가지고 있어 상기 제4 접촉 구멍을 통해 상기 게이트 패드와 상기 용장 게이트 패드가 전기적으로 연결되어 있는 액정 표시 장치.
  5. 제4항에서,
    상기 용장 게이트 패드의 ITO는 상기 게이트 패드의 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금과 직접 접하고 있는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 데이터선과 상기 용장 데이터선은 다른 부분보다 넓게 형성된 돌출부를 각각 가지며,
    상기 제1 접촉 구멍은 상기 돌출부 위에 형성되어 있는 액정 표시 장치.
  7. 제6항에서,
    상기 제1 및 제2 접촉 구멍에는 상기 데이터선 및 드레인 전극의 상부막이 제거되어 있는 액정 표시 장치.
  8. 기판 위에 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 하부막과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막을 차례로 적층하고 패터닝하여 게이트선, 게이트 전극, 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과 공통 전극선, 공통 전극을 포함하는 공통 배선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 배선과 공통 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 반도체층 및 저항 접촉층을 형성하는 단계,
    크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어진 하부막과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 상부막을 차례로 적층하고 패터닝하여 소스 및 드레인 전극, 데이터선을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계,
    상기 데이터 배선 위에 보호막을 증착하는 단계,
    상기 보호막에 상기 데이터선, 상기 드레인 전극, 상기 데이터 패드를 각각 드러내는 제1, 제2 및 제3 접촉 구멍을 형성하는 단계,
    상기 보호막 위에 ITO로 용장 데이터선을 포함하는 용장 데이터 배선과 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 용장 데이터 배선은 상기 데이터선과 중첩되어 형성되어 있는 액정 표시 장치용 기판 제조 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 보호막에 제1 내지 제3 접촉 구멍을 형성하는 단계에서 상기 게이트 절연막을 함께 식각하여 상기 게이트 패드를 드러내는 제4 접촉 구멍을 형성하며,
    상기 용장 데이터 배선을 형성하는 단계에서 용장 게이트 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치용 기판 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 제1 내지 제4 접촉 구멍을 통하여 상기 데이터선, 상기 드레인 전극, 상기 데이터 패드 및 상기 게이트 패드의 상기 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 크롬을 노출시키는 액정 표시 장치용 기판 제조 방법.
  11. 제10항에서,
    상기 데이터선 및 상기 용장 데이터선은 돌출부를 가지며,
    상기 제1 접촉 구멍은 상기 데이터선의 상기 돌출부 상부에 형성하는 액정 표시 장치용 기판 제조 방법.
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