KR100623977B1 - MANUFACTURING METHOD of THIN FILM TRANSISTOR SUBSTRATE FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY - Google Patents
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Abstract
먼저, 알루미늄 계열을 금속을 적층하고 첫째 마스크를 이용한 패터닝으로 기판 위에 게이트선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 가로 방향의 게이트 배선 및 세로 방향의 보조 데이터선을 형성하고, 게이트 절연막, 반도체층 및 저항 접촉층을 차례로 적층하고 부분적으로 빛의 투과량을 조절할 수 있는 둘째 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 실시하여 게이트 패드 및 보조 데이터선을 각각 드러내는 접촉 구멍을 가지는 게이트 절연막 패턴과 게이트 전극 상부에 반도체층 패턴 및 저항 접촉층 패턴을 형성한다. 이어, 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 게이트선과 교차하며 접촉 구멍을 통하여 보조 데이터선과 연결되는 데이터선, 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과 접촉 구멍을 통하여 게이트 패드와 연결되는 제1 보조 게이트 패드를 형성한다. 이어, 보호막을 적층하고 패터닝하여 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 드러내는 접촉 구멍을 형성한다. 이어, ITO를 적층하고 패터닝하여 드레인 전극, 제1 보조 게이트 패드 및 데이터 패드와 각각 연결되는 화소 전극, 제2 보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드를 형성한다. First, aluminum-based metals are stacked, and first, a horizontal gate wiring including a gate line, a gate electrode, and a gate pad and a vertical auxiliary data line are formed on a substrate by patterning using a mask, and a gate insulating film, a semiconductor layer, The photolithography process using a second mask that can sequentially stack resistive contact layers and partially control the light transmission is performed, and a gate insulating layer pattern having a contact hole that exposes the gate pad and the auxiliary data line, and a semiconductor layer pattern on the gate electrode. And a resistive contact layer pattern. Subsequently, the first material is stacked and patterned to cross the gate line, and is connected to the gate pad through a contact hole and a data line including a data line, a source electrode, a drain electrode, and a data pad connected to the auxiliary data line through the contact hole. The auxiliary gate pad is formed. Subsequently, the protective film is stacked and patterned to form contact holes that expose the drain electrode, the gate pad, and the data pad, respectively. Subsequently, ITO is stacked and patterned to form a pixel electrode, a second auxiliary gate pad, and an auxiliary data pad connected to the drain electrode, the first auxiliary gate pad, and the data pad, respectively.
알루미늄, 투과율, 감광막, ITOAluminum, transmittance, photoresist, ITO
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 1 is a layout view of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 박막 트랜지스터부 및 화소부의 단면도이고, FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor unit and the pixel unit in which the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 is cut along the line II-II;
도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 게이트 패드부 및 데이터 패드부의 단면도이고, 3 is a cross-sectional view of the gate pad part and the data pad part of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along a III-III line.
도 4는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 데이터선부의 단면도이고,FIG. 4 is a cross-sectional view of the data line part of the thin film transistor substrate of FIG. 1 taken along line IV-IV.
도 5a, 6a, 8a 및 9a는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 중간 과정에서 제조 순서에 따라 차례로 도시한 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,5A, 6A, 8A, and 9A are layout views of thin film transistor substrates sequentially shown according to manufacturing procedures in an intermediate process of manufacturing according to an embodiment of the present invention;
도 5b, 6b와 7a, 도 8b 및 도 9b는 각각 도 5a, 6a, 8a 및 9a에서 Vb-Vb', VIb-VIb', VIIIb-VIIIb' 및 IXb-IXb' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,5B, 6B and 7A, 8B and 9B are cross-sectional views taken along the lines Vb-Vb ', VIb-VIb', VIIIb-VIIIb 'and IXb-IXb' in FIGS. 5A, 6A, 8A and 9A, respectively. ,
도 5c, 6c와 7b, 8c 및 9c는 도 5a, 6a, 8a 및 9a에서 각각 Vc-Vc', VIc-VIc', VIIIc-VIIIc' 및 IXc-IXc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,5C, 6C, 7B, 8C, and 9C are cross-sectional views taken along the lines Vc-Vc ', VIc-VIc', VIIIc-VIIIc ', and IXc-IXc' in FIGS. 5A, 6A, 8A, and 9A, respectively;
도 5d, 6d와 7c, 8d 및 9d는 각각 도 5a, 6a, 8a 및 9a에서 Vd-Vd', VId-VId', VIIId-VIIId' 및 IXd 및 IXd' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.5D, 6D, 7C, 8D, and 9D are cross-sectional views taken along the lines Vd-Vd ', VId-VId', VIIId-VIIId ', and IXd and IXd' in FIGS. 5A, 6A, 8A, and 9A, respectively.
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.
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 일반적이다. 이때, 생산 비용을 줄이기 위해서는 마스크의 수를 적게 하는 것이 바람직하다. The substrate on which the thin film transistor is formed is generally manufactured through a photolithography process using a mask. At this time, it is preferable to reduce the number of masks in order to reduce the production cost.
한편, 신호 지연을 방지하기 위하여 배선은 저저항을 가지는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy) 등과 같은 물질을 사용하는 것이 일반적이다. 그러 나, 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 개재하고 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 제거해야 한다. 이때, 개재되는 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 한 번에 식각되지 않아야 하기 때문에 사진 공정이 추가되어 공정이 복잡해지는 문제점이 있으며, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 제거할 때 언더 컷이 발생하면 패드부에서 부식이 발생하는 문제점이 있다.On the other hand, in order to prevent signal delay, the wiring is generally made of a material such as aluminum (Al) or aluminum alloy (Al alloy) having a low resistance. However, in the case of using indium tin oxide (ITO) in the pad part to secure the pad part as in a liquid crystal display device, aluminum or aluminum alloy and ITO have poor contact characteristics, so that the aluminum or aluminum alloy is interposed with another metal. Should be removed. At this time, since the interposed metal should not be etched with aluminum or aluminum alloy at one time, there is a problem in that the process is complicated by the addition of a photographic process. If undercut occurs when removing the aluminum or aluminum alloy, corrosion occurs in the pad part. There is a problem that occurs.
또한, 화상 신호를 인가하는 데이터 배선은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하는 것이 바람직하나, ITO로 이루어진 화소 전극과 직접 연결되어 있어 알루미늄보다 다소 높은 저항을 가지더라도 물리적 및 화학적 특성이 좋은 크롬이나 몰리브덴 등을 사용한다. 그러나 대화면 액정 표시 장치에는 신호 지연으로 인하여 적용하기가 어려운 문제점이 있다.In addition, the data line to which the image signal is applied is preferably formed of aluminum or an aluminum alloy, but is directly connected to the pixel electrode made of ITO, so that chromium, molybdenum, or the like having good physical and chemical properties may be obtained even though the resistance is slightly higher than that of aluminum. use. However, it is difficult to apply the large screen liquid crystal display due to signal delay.
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.
또한, 본 발명의 다른 과제는 패드부의 신뢰성을 확보하고 대화면 액정 표시 장치에서 배선의 신호 지연을 최소화하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to ensure the reliability of the pad portion and to minimize the signal delay of the wiring in the large-screen liquid crystal display.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 저저항의 알루미늄 또는 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 보조 데이터선을 추가하고, 제조 공정을 단순화하 기 위해 감광막을 부분적으로 다른 두께로 형성하여 반도체층을 형성할 때 게이트 패드와 보조 데이터선을 드러낸다. In order to achieve this problem, in the present invention, an auxiliary data line made of aluminum or aluminum-based metal having low resistance is added, and a gate layer is formed when the semiconductor layer is formed by forming a photoresist film with a different thickness to simplify the manufacturing process. Expose pads and auxiliary data lines.
구체적으로는, 우선 절연 기판 위에 제1 방향의 게이트선, 게이트선과 연결되어 있는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선 및 보조 데이터선을 형성한다. 이어, 게이트 배선 및 보조 데이터선을 덮는 게이트 절연막, 반도체층, 저항 접촉층을 차례로 적층하고 패터닝하여 게이트 전극 상부에 저항 접촉층 패턴 및 반도체층 패턴을 형성하는 동시에 보조 데이터선을 드러내는 제1 접촉 구멍을 가지는 게이트 절연막 패턴을 형성한다. 이어, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 뻗어 있으며 제1 접촉 구멍을 통하여 보조 데이터선과 연결되어 있는 데이터선, 데이터선과 연결되어 있으며 게이트 전극에 인접하는 소스 전극 및 게이트 전극에 대하여 소스 전극의 맞은 편에 위치하는 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 다음, 데이터 배선으로 가리지 않는 저항 접촉층 패턴 일부를 제거하고 보호막을 적층하고 식각하여 드레인 전극을 드러내는 제2 접촉 구멍을 형성하고 보호막의 상부에 드레인 전극과 연결되는 화소 전극을 형성한다.Specifically, first, the gate line and the auxiliary data line including the gate line in the first direction and the gate electrode connected to the gate line are formed on the insulating substrate. Subsequently, a first contact hole which exposes the auxiliary data line while simultaneously forming a resistive contact layer pattern and a semiconductor layer pattern on the gate electrode by stacking and patterning a gate insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic contact layer covering the gate wiring and the auxiliary data line, in turn. A gate insulating film pattern having a structure is formed. Next, a data line extending in a second direction crossing the first direction and connected to the auxiliary data line through the first contact hole, a source electrode connected to the data line and adjacent to the gate electrode, and the source electrode are aligned with each other. A data wiring including a drain electrode positioned on one side is formed. Next, a portion of the resistive contact layer pattern not covered by the data line is removed, and a protective layer is stacked and etched to form a second contact hole exposing the drain electrode, and a pixel electrode connected to the drain electrode is formed on the protective layer.
여기서, 게이트 절연막 패턴, 반도체층 패턴 및 저항 접촉층 패턴은 하나의 마스크를 이용하여 사진 식각 공정으로 형성하며, 마스크는 제1 부분, 제1 부분보다 높은 투과율을 가지는 제2 부분 및 제2 부분보다 높은 투과율을 가지는 제3 부분을 포함한다. 사진 식각 공정에서 제1 부분은 반도체층 패턴, 제3 부분은 제1 접촉 구멍 및 제2 부분은 게이트 절연막 패턴에 대응하도록 정렬한다.The gate insulating layer pattern, the semiconductor layer pattern, and the ohmic contact layer pattern may be formed by a photolithography process using a single mask, and the mask may be formed in a first portion, a second portion having a higher transmittance than the first portion, and a second portion. A third portion having a high transmittance. In the photolithography process, the first portion is aligned to correspond to the semiconductor layer pattern, the third portion to correspond to the first contact hole, and the second portion to correspond to the gate insulating layer pattern.
이때, 제1 내지 제3 부분의 투과율을 다르게 조절하기 위해서 마스크에는 모 자이크 모양의 요철 또는 투명 및 불투명 패턴 및 슬릿 패턴이 형성되어 있거나 다른 투과율을 가지는 하나 이상의 코팅막이 형성되어 있다.At this time, in order to control the transmittance of the first to third portions differently, a mask-shaped irregularities or transparent and opaque patterns and a slit pattern are formed or at least one coating film having different transmittances is formed.
또한, 게이트 절연막 패턴, 반도체층 패턴 및 저항 접촉층 패턴은 감광막을 이용한 사진 식각 공정으로 형성할 수 있다. 우선, 저항 접촉층의 상부에 감광막을 도포하고 노광 현상하여 제1 부분, 상기 제1 부분보다 두꺼운 제1 두께를 가지는 제2 부분 및 제1 두께보다 두꺼운 제2 두께를 가지는 감광막 패턴을 형성한다. 이어, 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 제1 부분 하부의 게이트 절연막, 반도체층 및 저항 접촉층을 식각하여 제1 접촉 구멍을 가지는 게이트 절연막 패턴을 완성한다. 다음, 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 제2 부분 하부의 반도체층 및 저항 접촉층을 식각하여 반도체층 패턴 및 저항 접촉층 패턴을 완성한다.In addition, the gate insulating layer pattern, the semiconductor layer pattern, and the ohmic contact layer pattern may be formed by a photolithography process using a photosensitive layer. First, a photosensitive film is coated on the upper portion of the resistive contact layer and exposed to light to form a first part, a second part having a first thickness thicker than the first part, and a photosensitive film pattern having a second thickness thicker than the first thickness. Subsequently, the gate insulating film, the semiconductor layer, and the ohmic contact layer under the first portion are etched using the photoresist pattern as an etching mask to complete the gate insulating film pattern having the first contact hole. Next, the semiconductor layer and the ohmic contact layer under the second portion are etched using the photoresist pattern as an etching mask to complete the semiconductor layer pattern and the ohmic contact layer pattern.
여기서, 게이트 배선은 게이트선과 연결되어 외부로부터 주사 신호를 인가받는 게이트 패드를 더 포함하며, 게이트 절연막 패턴은 게이트 패드를 드러내는 제3 접촉 구멍을 가지며, 데이터 배선 형성 단계에서는 제3 접촉 구멍을 통하여 게이트 패드를 덮는 제1 보조 게이트 패드를 형성할 수 있다. 또한, 보호막은 제1 보조 게이트를 드러내는 제4 접촉 구멍을 가지며, 화소 전극 형성 단계에서 제4 접촉 구멍을 통하여 제1 보조 게이트 패드와 연결되는 제2 보조 게이트 패드를 형성할 수 있다.Here, the gate wiring further includes a gate pad connected to the gate line to receive a scan signal from the outside, and the gate insulating layer pattern has a third contact hole exposing the gate pad, and in the data wiring forming step, the gate line is formed through the third contact hole. A first auxiliary gate pad may be formed to cover the pad. In addition, the passivation layer may have a fourth contact hole exposing the first auxiliary gate, and may form a second auxiliary gate pad connected to the first auxiliary gate pad through the fourth contact hole in the pixel electrode forming step.
또한, 데이터 배선은 데이터선과 연결되어 외부로부터 영상 신호를 인가받아 데이터선으로 전달하는 데이터 패드를 더 포함하며, 보호막은 데이터 패드를 드러내는 제5 접촉 구멍을 가지며, 화소 전극 형성 단계에서 제5 접촉 구멍을 통하여 데이터 패드와 연결되는 보조 데이터 패드를 형성할 수 있다.In addition, the data line further includes a data pad connected to the data line to receive an image signal from the outside and transmit the image signal to the data line, wherein the passivation layer has a fifth contact hole for exposing the data pad, and the fifth contact hole in the pixel electrode forming step. An auxiliary data pad connected to the data pad may be formed through the second pad.
본 발명에 따른 제조 방법에서 반도체층 패턴은 게이트선과 데이터선이 교차하는 부분까지 연장되도록 형성하는 것이 바람직하며, 게이트 배선은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하고 화소 전극은 ITO로 형성하는 것이 바람직하다.In the manufacturing method according to the present invention, the semiconductor layer pattern is preferably formed to extend to a portion where the gate line and the data line cross each other, and the gate line is preferably formed of aluminum or an aluminum alloy and the pixel electrode is formed of ITO.
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 사진 공정에서 부분적으로 빛의 투과량을 조절하여 감광막을 부분적으로 다른 두께로 남기어 반도체층을 형성할 때 게이트 패드부를 드러내고, 저저항 금속으로 이루어진 보조 데이터선을 추가로 형성한다.In an embodiment of the present invention, in order to simplify the manufacturing process, the gate pad part is exposed when the semiconductor layer is formed by partially adjusting the light transmittance in the photographic process to leave the photoresist film at a different thickness, and the auxiliary data made of a low resistance metal. Form additional lines.
먼저, 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다. First, a 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 FIGS. 1 to 4.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판이고, 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 잘라 도시한 박막 트랜지스터부 및 화소부의 단면도이고, 도 3은 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 게이트 패드부 및 데이터 패드부의 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 IV-IV 선을 따라 잘라 도시한 데이터선부 단면도이다.1 is a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a thin film transistor unit and a pixel unit in which the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 is cut along a line II-II. 3 is a cross-sectional view of the gate pad portion and the data pad portion of the thin film transistor substrate shown in FIG. 1 taken along line III-III, and FIG. 4 is a cutaway view of the thin film transistor substrate shown in FIG. 1 taken along line IV-IV. One cross section of the data line is shown.
절연 기판(10) 위에 알루미늄 또는 알루미늄 계열의 합금으로 만들어진 게이 트 배선과 보조 데이터선(28)이 형성되어 있다. 물론, 이들은 크롬, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함하는 다중막으로 형성할 수도 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(22), 게이트선(22)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(26) 및 게이트선(22)의 분지인 박막 트랜지스터의 게이트 전극(24)을 포함하며, 보조 데이터선(28)은 세로 방향으로 형성되어 있다. Gate wirings and
기판(10) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막 패턴(30)이 게이트 배선(22, 24, 26)과 보조 데이터선(28)을 덮고 있으며, 게이트 절연막 패턴(30)에는 게이트 패드(26)와 보조 데이터선(28)을 드러내는 접촉 구멍(36, 38))이 형성되어 있다. On the
게이트 전극(24) 상부의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 규소 등의 반도체로 이루어진 반도체층 패턴(40)이 섬 모양으로 형성되어 있으며, 반도체층 패턴(40)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항 접촉층 패턴(54, 56)이 각각 형성되어 있다.A
저항 접촉층 패턴(54, 56) 및 게이트 절연막 패턴(30) 위에는 크롬(Cr)이나 몰리브덴-텅스텐 합금 따위로 이루어진 데이터 배선(62, 64, 66, 68)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 교차하여 화소를 정의하며 접촉 구멍(38)을 통하여 보조 데이터선(28)과 연결되어 보조 데이터선(28) 과 중첩되어 있는 데이터선(62), 데이터선(62)의 분지이며 저항 접촉층(54)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(64), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(68), 소스 전극(64)과 분리되어 있으며 게이트 전극(24)에 대하여 소스 전극(64)의 반대쪽 저항 접촉층 패턴(56) 상부에 위치하는 드레인 전극(68)을 포함한다. 또한, 데이터 배선(62, 64, 66, 68)과 동일한 층에는 접촉 구멍(36)을 통하여 게이트 패드(26)와 연결되어 있으며, 접촉 구멍(36)을 완전히 덮는 제1 보조 게이트 패드(65)가 형성되어 있다. On the ohmic
데이터 배선(62, 64, 66, 68) 및 제1 보조 게이트 패드(65), 및 이들이 가리지 않는 반도체층 패턴(40) 상부에는 보호막(90)이 형성되어 있다. 보호막(90)에는 드레인 전극(66), 제1 보조 게이트 패드(65) 및 데이터 패드(68)를 각각 드러내는 접촉 구멍(96, 95, 98)이 각각 형성되어 있다.A
화소부의 보호막(90) 위에는 접촉 구멍(96)을 통하여 드레인 전극(66)과 연결되는 화소 전극(82)이 형성되어 있으며, 접촉 구멍(95, 98)을 통하여 각각 제1 보조 게이트 패드(65)와 데이터 패드(68)와 연결되어 있는 제2 보조 게이트 패드(86) 및 보조 데이터 패드(88)가 형성되어 있다.A
여기서, 화소 전극(82)은 도1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 게이트선(22)과 중첩되어 유지 축전기를 이룬다.Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the
그러면, 이러한 실시예에 따른 구조의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 1 내지 도 4와 도 5a 내지 도 9d를 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 this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 and FIGS. 5A to 9D.
도 5a, 6a, 8a 및 9a는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 중간 과정에서의 박막 트랜지스터 기판의 배치도로서 제조 순서에 따라 차례로 나타낸 것이다. 도 5b, 6b와 7a, 도 8b 및 도 9b는 각각 도 5a, 6a, 8a 및 9a에서 Vb-Vb', VIb-VIb', VIIIb-VIIIb' 및 IXb-IXb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서, TFT부, 화소부, 유지 용량부의 단면이다. 도 5c, 6c와 7b, 8c 및 9c는 도 5a, 6a, 8a 및 9a에서 Vc-Vc', VIc-VIc', VIIIc-VIIIc' 및 IXc-IXc' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 게이트 패드부 및 데이터 패드부의 단면도이고, 도 5d, 6d와 7c, 8d 및 9d는 각각 도 5a, 6a, 8a 및 9a에서 Vd-Vd', VId-VId', VIIId-VIIId' 및 IXd 및 IXd' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 데이터 패드부의 단면도이다.5A, 6A, 8A, and 9A are layout views of a thin film transistor substrate during an intermediate process of manufacturing according to an embodiment of the present invention, and are shown in sequence according to the manufacturing sequence. 5B, 6B and 7A, 8B and 9B are views cut along the lines Vb-Vb ', VIb-VIb', VIIIb-VIIIb 'and IXb-IXb' in FIGS. 5A, 6A, 8A and 9A, respectively. And a TFT section, a pixel section, and a storage capacitor section. 5C, 6C, 7B, 8C, and 9C are views cut along the lines Vc-Vc ', VIc-VIc', VIIIc-VIIIc ', and IXc-IXc' in FIGS. 5A, 6A, 8A, and 9A, and the gate pad part. And cross-sectional views of the data pad section, and FIGS. 5D, 6D and 7C, 8D and 9D are along the lines Vd-Vd ', VId-VId', VIIId-VIIId 'and IXd and IXd' in FIGS. 5A, 6A, 8A and 9A, respectively. A cross-sectional view of the data pad section as shown in the drawings.
먼저, 도 5a 내지 5d에 도시한 바와 같이, 기판(10) 위에 도전 물질을 적층하고 첫째 마스크를 이용한 패터닝 공정으로 게이트선(22), 게이트 전극(24) 및 게이트 패드(26)를 포함하는 가로 방향의 게이트 배선과 세로 방향의 보조 데이터선(28)을 형성한다. 여기서, 게이트 배선(22, 24, 26) 및 보조 데이터선(28)은 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 계열의 금속으로 형성하거나 크롬 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금을 포함하는 다중막으로 형성한다.First, as shown in FIGS. 5A to 5D, a conductive material is stacked on the
다음, 도 6a 및 도 7a 내지 7c에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(30), 비정질 규소로 이루어진 반도체층(40), 도핑된 비정질 규소층(50)의 삼층막을 연속하여 적층하고 둘째 마스크를 이용한 패터닝 공정으로 게이트 패드(26) 및 보조 데이터선(28)을 각각 드러내는 접촉 구멍(36, 38)을 가지는 게이트 절연막 패턴(30)과 게이트 전극(24) 상부에 섬 모양의 반도체층 패턴(40)과 저항 접촉층 패턴(50)을 형성한다. 이때, 접촉 구멍(36, 38)을 형성하기 위해서는 게이트 절연막(30), 반도체층(40), 도핑된 비정질 규소층(50)을 모두 식각해야 하고, 게이트 전극(24) 상부를 제외한 부분에서는 반도체층(40)과 저항 접촉층(50)만을 제거해야 한다. 이렇게 형성하기 위해서는 적어도 두께가 다른 3 부분을 가지는 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용해야 하며, 이러한 감광막 패턴을 형성하기 위해서는 적어도 투과율이 다른 3 영역을 가지는 마스크를 이용해야 한다. 이에 대해서 도 6b 및 도 6c를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Next, as shown in FIGS. 6A and 7A to 7C, a three-layer film of the
먼저, 도 6b 및 도 6c에 도시한 바와 같이, 저항 접촉층(50)의 상부에 양성의 감광막(100)을 도포한 후 마스크(100)를 이용하여 감광막(200)을 노광한다. 이때, 마스크(100)는 현상 후에 남는 감광막이 적어도 두께가 다른 세 부분을 가지도록 형성하기 위하여 빛의 투과율이 부분(A, B, C)적으로 다른 것을 사용한다. 이러한 마스크(100)는 게이트 전극(24)에 대응하는 제1 부분(A)에서는 0~3% 정도이고, 게이트 패드(26)에 대응하는 제3 부분(C)은 90% 이상이고, 제1 및 제2 부분(A, C)을 제외한 제3 부분(B)에는 20~60%, 바람직하게는 25~40% 정도인 투과율을 가진다. 도 6b 및 도 6c에서는 현상한 후에 남게 되는 감광막 패턴(200)의 두께가 굵은 선(D)으로 표시되어 있다. 이때, C에 대응하는 부분의 감광막(200)은 도면과 같이 완전히 제거될 수도 있으며 미세한 두께로 남길 수도 있으며, B에 대응하는 부분의 감광막(200)의 두께(t1)는 2,000~5,000Å, 바람직하게는 3,000~4,000Å 정도인 것이 바람직하며, A에 대응하는 부분의 두께(t2)는 1μm 이상인 것이 바람직하다. 그러나 이러한 조건은 삼층막(30, 40, 50)들을 패터닝하기 위한 식각 방법 및 그 조건 등에 따라 달라질 수 있으며, 삼층막(30, 40, 50)의 두께에 따라 달라질 수 있으며, 감광막 패턴이 음성인 경우에는 도 6b 및 도 6c와 같은 감광막 패턴(100)을 형성하기 위하여 마스크의 투과율을 역순으로 다르게 조절해야 한다. First, as shown in FIGS. 6B and 6C, the positive
이어, 부분적으로 다른 두께(t1, t2)를 가지는 감광막 패턴(200)을 식각 마스크로 사용하여 건식 식각을 진행하면, 감광막 패턴(200)의 두께 차이에 따라 순서대로 선택적으로 식각할 수 있다. 먼저 A 및 B 부분의 감광막 패턴(200)을 식각 마스크로 사용하여 화면 표시부와 패드부에서 C에 대응하는 부분의 삼층막(30, 40, 50)을 식각하여 도 7b 및 도 7c와 같이 접촉 구멍(36, 38)을 가지는 게이트 절연막 패턴(30)을 형성한다. 이때, A 및 B 부분의 감광막 패턴(200)도 식각되지만, C 부분의 게이트 패드(26) 및 보조 데이터선(28)이 드러나도록 식각하더라도 B 부분의 감광막은 완전히 제거되지 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(200)을 식각 마스크로 사용하여 B 부분의 반도체층(40)과 저항 접촉층(50)을 식각하여 게이트 전극(24) 상부에만 반도체층 패턴(40)과 저항 접촉층 패턴(50)을 남기고 그의 상부에 잔류하는 감광막을 제거한다. 여기서, 식각 조건과 감광막 패턴(100)의 두께에 따라서 중간의 애싱 공정을 생략할 수 있으며, 반도체층(40)과 저항 접촉층(50) 및 게이트 절연막(30) 각각에 대한 식각 선택비가 큰 조건을 선택하여 여러 단계를 통하여 식각 공정을 진행 할 수도 있다. 하지만, 비정질 규소층(40, 50)과 게이트 절연막(30)에 대하여 유사한 식각비를 가지는 조건으로 식각을 진행하면, 한번의 식각 공정으로 게이트 전극(24)의 게이트 절연막(30) 상부에 반도체층 패턴(40) 및 비정질 규소층 패턴(50)을 남기는 동시에 게이트 패드(26) 및 보조 데이터선(36)을 드러내는 접촉 구멍(36, 38)을 형성하고, 나머지 부분에는 게이트 절연막 패턴(30)을 남길 수 있다.Subsequently, when dry etching is performed using the
이렇게 적어도 두께가 다른 3 부분을 가지는 감광막 패턴을 형성하고 이를 식각 마스크로 사용하여 한 번의 사진 식각 공정으로 패터닝하더라도 반도체층 패턴(40) 및 저항 접촉층 패턴(50)을 형성하면서 게이트 패드(26) 및 보조 데이터선(28)을 드러내는 접촉 구멍(36, 38)을 가지는 게이트 절연막 패턴(30)을 형성함으로써, 제조 공정을 단순화할 수 있다The
이때, 반도체층 패턴(40)은 이후에 형성되는 데이터선(62, 도 1 참조)이 지나가는 부분까지 충분히 넓게 형성하는 것이 바람직하다. 데이터선(62)이 단차로 인하여 단선되는 것을 최소화하기 위한 것이다.In this case, the
또한, 빛의 투과량을 부분 적으로 다르게 조절하기 위하여 모자이크 패턴 또는 빛을 회절/분산시켜 투과량을 감소시키기 위해 모자이크 요철을 형성할 수 있으며, 빛의 투과량을 감소시킬 수 있는 막을 코팅할 수도 있다. 또한, 슬릿(slit) 패턴을 이용하여 빛의 투과량을 조절할 수도 있다. 여기서, 패턴 및 요절의 크기 및 슬릿 패턴의 간격을 사진 공정시 사용되는 노광기의 분해능보다 작아야 한다.In addition, in order to partially control the amount of light transmitted differently, the mosaic pattern or the light may be diffracted / dispersed to form mosaic irregularities to reduce the amount of transmitted light, and may also coat a film capable of reducing the amount of transmitted light. In addition, the amount of light transmitted may be adjusted using a slit pattern. Here, the size of the pattern and the section and the spacing of the slit patterns should be smaller than the resolution of the exposure machine used in the photographic process.
다음, 도 8a 내지 도 8d에 도시한 바와 같이, 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 크롬을 적층한 후, 셋째 마스크를 이용한 사진 공정으로 패터닝하여 분지인 게이트선(22)과 교차하며, 다수의 접촉 구멍(38)을 통하여 보조 데이터선(28)과 연 결되어 있는 데이터선(62), 데이터선(62)과 연결되어 게이트 전극(24) 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(64), 데이터선(62)은 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(68) 및 소스 전극(64)과 분리되어 있으며 게이트 전극(24)을 중심으로 소스 전극(66)과 마주하는 드레인 전극(66)을 포함하는 데이터 배선과 접촉 구멍(36)을 통하여 게이트 패드(26)와 연결되는 제1 보조 게이트 패드(65)를 형성한다. 이때, 제1 보조 게이트 패드(65)는 접촉 구멍(36)을 완전히 덮도록 형성한다. Next, as shown in FIGS. 8A to 8D, molybdenum or molybdenum alloy or chromium is laminated, and then patterned by a third process using a mask to intersect with the
이어, 데이터 배선(62, 64, 66, 68)으로 가리지 않는 도핑된 비정질 규소층 패턴(50)을 식각하여 게이트 전극(24)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양쪽의 도핑된 비정질 규소층(54, 56) 사이의 반도체층 패턴(40)을 노출시킨다.Subsequently, the doped amorphous
다음으로, 도 9a 내지 도 9d에 도시한 바와 같이, 유기 절연막으로 이루어진 보호막(90)을 적층한 후 네 번째 마스크를 이용하여 사진 식각하여, 드레인 전극(66)을 노출시키는 접촉 구멍(96)을 형성하고, 제1 보조 게이트 패드(65)와 데이터 패드(68)를 노출시키는 접촉 구멍(95, 98)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 9A to 9D, after the
다음, 도 1 내지 4에 도시한 바와 같이, ITO막을 적층하고 다섯째 마스크를 이용한 패터닝을 실시하여 접촉 구멍(96)을 통하여 드레인 전극(66)과 연결되는 화소 전극(82)과 접촉 구멍(95, 98)을 통하여 제1 보조 게이트 패드(65) 및 데이터 패드(68)와 각각 연결되는 제2 보조 게이트 패드(86) 및 보조 데이터 패드(88)를 각각 형성한다. 이때, 화소 전극(82)은 전단의 게이트선(22)과 중첩되도록 형성하여 유지 축전기를 형성하며, 유지 축전기의 유지 용량이 충분하지 않은 경우에는 게이트 배선과 동일한 층에 유지 전극선을 추가로 형성할 수도 있다.Next, as shown in FIGS. 1 to 4, the ITO film is stacked and patterned using a fifth mask, and the
이러한 본 발명의 실시예에서는 질화 규소 또는 산화 규소로 이루어진 절연막보다 유전율이 낮은 유기 절연막으로 이루어진 보호막(90)을 형성함으로써, 도 3에서 보는 바와 같이 화소 전극(82)과 보조 데이터선(28) 또는 데이터선(62)과 중첩되도록 형성하더라도 신호의 간섭을 최소화할 수 있어 회소의 개구율을 향상시킬 수 있다. In this embodiment of the present invention, by forming a
또한, 게이트 패드(26)는 제1 보조 게이트 패드(65)를 통하여 ITO로 이루어진 제2 보조 게이트 패드(86)와 전기적으로 연결되므로 게이트 배선을 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성하더라도 제1 보조 게이트 패드(65)를 ITO 접촉 특성이 우수한 금속 물질로 형성하면 패드부의 접촉 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the
또한, 저저항을 가지는 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 보조 데이터선(28)을 형성함으로써 대화면을 가지는 액정 표시 장치에도 적용하더라도 신호의 지연을 최소화할 수 있다. In addition, by forming an
본 발명에 따르면 반도체층을 형성할 때 게이트 패드 및 보조 데이터 패드를 드러내는 접촉 구멍을 형성하여 저저항의 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 배선의 사용하더라도 패드부의 신뢰성을 확보하는 동시에 대화면에 따른 신호 지연을 방지 할 수 있다. 또한, 제조 공정을 단순화하여 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조함으로 제조 비용을 줄일 수 있으며, 화소의 개구율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, when the semiconductor layer is formed, a contact hole for exposing the gate pad and the auxiliary data pad is formed to secure the pad part even when using low-resistance aluminum or aluminum alloy, thereby preventing signal delay along the large screen. Can be. In addition, by manufacturing the thin film transistor substrate for a liquid crystal display device by simplifying the manufacturing process, the manufacturing cost may be reduced, and the aperture ratio of the pixel may be improved.
Claims (12)
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