KR100984823B1 - Array Panel for Liquid Crystal Display Device and Method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 공정이 단순화된 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하기 위하여, 반도체층과 데이터 배선을 회절노광법을 이용하여 하나의 마스크 공정에서 동시에 형성하고, 리프트 오프(lift off) 공정에 의해 콘택홀 공정을 생략하고 화소 전극과 드레인 전극을 직접 접촉시키는 공정에 의해, 기존보다 2개의 마스크 공정이 단축된 3 마스크 어레이 공정을 제공함으로써, 공정을 단순화할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수 있으며, 생산성 향상으로 생산수율을 높일 수 있는 장점을 가진다.
In the present invention, in order to provide a liquid crystal display device having a simplified process and a method of manufacturing the same, the semiconductor layer and the data wiring are simultaneously formed in one mask process by using the diffraction exposure method, and the contacts are lifted off. By eliminating the hole process and directly contacting the pixel electrode and the drain electrode, by providing a three-mask array process in which two mask processes are shorter than before, the process can be simplified, manufacturing costs can be reduced, and productivity The improvement has the advantage of increasing the production yield.
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부영역에 대한 입체도. 1 is a three-dimensional view of a portion of a general liquid crystal display device.
도 2, 도 3a 내지 3e, 도 4a 내지 4e, 도 5a 내지 5e는 종래의 5 마스크 공정에 의한 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 도면으로서, 도 2는 평면도이고, 도 3a 내지 3e, 도 4a 내지 4e, 도 5a 내지 5e는 상기 도 2의 절단선 "IIIa-IIIa", "IIIb-IIIb", "IIIc-IIIc"에 따라 각각 절단된 단면에 대해서 제조 공정에 따라서 단계별로 나타낸 단면도. 2, 3A to 3E, 4A to 4E, and 5A to 5E are views of an array substrate for a liquid crystal display device according to a conventional five mask process, and FIG. 2 is a plan view, and FIGS. 3A to 3E and 4A to FIG. 4E, FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views shown step by step according to the manufacturing process for sections cut along the cut lines " IIIa-IIIa ", " IIIb-IIIb " and " IIIc-IIIc "
도 6, 도 7a 내지 7c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 도면으로서, 도 6은 평면도이고, 도 7a 내지 7c는 상기 도 6의 절단선 "VIIa-VIIa", "VIIb-VIIb", "VIIc-VIIc"에 따라 절단된 각각의 단면을 도시한 단면도. 6 and 7A to 7C are views of an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view, and FIGS. 7A to 7C are cut lines “VIIa-VIIa” of FIG. 6. , Cross-sections showing the respective cross sections cut according to "VIIb-VIIb", "VIIc-VIIc".
도 8a 내지 8k, 도 9a 내지 9k, 도 10a 내지 10k, 도 11a 내지 11k는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3 마스크 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 단계별로 나타낸 공정 도면으로서, 도 8a 내지 8j는 평면도이고, 도 9a 내지 9k, 도 10a 내지 10k, 도 11a 내지 11k는 상기 도 8a 내지 8j의 절단선 "IX-IX", "X-X", "XI-XI"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도.
8A to 8K, 9A to 9K, 10A to 10K, and 11A to 11K are process diagrams illustrating, in stages, a manufacturing process of an array substrate for a three mask liquid crystal display device according to a second exemplary embodiment of the present invention. 8J are plan views, and FIGS. 9A to 9K, 10A to 10K, and 11A to 11K are cross-sectional views cut along the cutting lines "IX-IX", "XX", and "XI-XI" of FIGS. 8A to 8J. Shown cross section.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
110 : 기판 116 : 게이트 패드110: substrate 116: gate pad
120 : 게이트 절연막 138 : 드레인 전극 120: gate insulating film 138: drain electrode
140 : 데이터 패드 146 : 보호층140: data pad 146: protective layer
154 : 오픈부 156 : 게이트패드 콘택홀154: open portion 156: gate pad contact hole
158 : 데이터패드 콘택홀 162 : 화소 전극 158: data pad contact hole 162: pixel electrode
164 : 게이트패드 전극 166 : 데이터패드 전극 164: gate pad electrode 166: data pad electrode
P : 화소 영역 T : 박막트랜지스터
P: pixel area T: thin film transistor
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 마스크 공정수를 절감한 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an array substrate for a liquid crystal display device having a reduced number of mask steps and a method of manufacturing the same.
최근에, 액정표시장치는 소비전력이 낮고 휴대성이 양호한 기술집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 표시장치 소자로 각광받고 있다. Recently, liquid crystal displays have been spotlighted as next-generation advanced display devices with low power consumption, good portability, technology-intensive, and high added value.
상기 액정표시장치는 투명 전극이 형성된 두 기판 사이에 액정을 주입하고, 상부 및 하부 기판 외부에 상부 및 하부 편광판을 위치시켜 형성되며, 액정분자의 이방성에 따른 빛의 편광특성을 변화시켜 영상효과를 얻는 비발광 소자에 해당된다. The liquid crystal display device is formed by injecting liquid crystal between two substrates on which transparent electrodes are formed, and placing upper and lower polarizers on the upper and lower substrates, and changing the polarization characteristics of light according to the anisotropy of the liquid crystal molecules. It corresponds to the non-light emitting element obtained.
도 1은 일반적인 액정표시장치의 일부영역에 대한 입체도이다. 1 is a stereoscopic view of a part of a general liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 서로 일정간격 이격되어 상부 및 하부 기판(10, 30)이 대향하고 있고, 이 상부 및 하부 기판(10, 30) 사이에는 액정층(50)이 개재되어 있다. As shown in the figure, the upper and
상기 하부 기판(30) 상부에는 다수 개의 게이트 및 데이터 배선(32, 34)이 서로 교차되어 있고, 이 게이트 및 데이터 배선(32, 34)이 교차되는 지점에 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며, 게이트 및 데이터 배선(32, 34)이 교차되는 영역으로 정의되는 화소 영역(P)에는 박막트랜지스터(T)와 연결된 화소 전극(46)이 형성되어 있다. A plurality of gates and
도면으로 상세히 도시하지는 않았지만, 박막트랜지스터(T)는 게이트 전압을 인가받는 게이트 전극과, 데이터 전압을 인가받는 소스 및 드레인 전극과, 게이트 전압과 데이터 전압 차에 의해 전압의 온/오프를 조절하는 채널(ch ; channel)로 구성된다. Although not shown in detail in the drawing, the thin film transistor T is a channel for controlling voltage on / off by a gate electrode receiving a gate voltage, a source and drain electrode receiving a data voltage, and a difference between the gate voltage and the data voltage. (ch; channel).
그리고, 상부 기판(10) 하부에는 컬러필터층(12), 공통 전극(16)이 차례대로 형성되어 있다. The
도면으로 상세히 도시하지 않았지만, 컬러필터층(12)은 특정한 파장대의 빛만을 투과시키는 컬러필터와, 컬러필터의 경계부에 위치하여 액정의 배열이 제어되지 않는 영역상의 빛을 차단하는 블랙매트릭스로 구성된다.
Although not shown in detail in the drawing, the
그리고, 상부 및 하부 기판(10, 30)의 각 외부면에는 편광축과 평행한 빛만을 투과시키는 상부 및 하부 편광판(52, 54)이 위치하고, 하부 편광판(54) 하부에는 별도의 광원인 백라이트(back light)가 배치되어 있다. In addition, upper and
이러한 적층 구조를 가지는 액정표시장치에 있어서, 화면을 구현하는 주요 신호가 인가되는 어레이 기판의 어레이 소자 들은, 감광성 물질을 이용한 패터닝 공정으로 정의할 수 있는 사진식각 공정 즉, 마스크 공정에 의해 이루어진다. In the liquid crystal display having the stacked structure, the array elements of the array substrate to which the main signal for implementing the screen is applied are formed by a photolithography process, that is, a mask process, which can be defined as a patterning process using a photosensitive material.
이하, 도 2, 도 3a 내지 3e, 도 4a 내지 4e, 도 5a 내지 5e는 종래의 5 마스크 공정에 의한 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 도면으로서, 도 2는 평면도이고, 도 3a 내지 3e, 도 4a 내지 4e, 도 5a 내지 5e는 상기 도 2의 절단선 "IIIa-IIIa", "IIIb-IIIb", "IIIc-IIIc"에 따라 각각 절단된 단면에 대해서 제조 공정에 따라서 단계별로 나타낸 단면도이다. 2, 3A to 3E, 4A to 4E, and 5A to 5E are views of an array substrate for a liquid crystal display device according to a conventional five mask process, and FIG. 2 is a plan view and FIGS. 3A to 3E and FIG. 4A to 4E and FIGS. 5A to 5E are cross-sectional views of the cross sections cut along the cutting lines "IIIa-IIIa", "IIIb-IIIb", and "IIIc-IIIc" of FIG.
도 2는, 서로 교차되게 게이트 배선(62) 및 데이터 배선(72)이 형성되어 있고, 게이트 배선(62) 및 데이터 배선(72)의 교차 지점에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 형성되어 있으며, 게이트 배선(62) 및 데이터 배선(72)의 교차 영역으로 정의되는 화소 영역(P)에는, 박막트랜지스터(T)와 연결되는 화소 전극(88)이 형성되어 있다. 2, the
그리고, 상기 게이트 배선(62) 및 데이터 배선(72)의 각각의 끝단에는 외부회로(미도시)와 연결되는 게이트 패드(66) 및 데이터 패드(84)가 형성되어 있고, 게이트 패드(66) 및 데이터 패드(84) 각각을 덮는 영역에는 아일랜드 패턴 구조를 이루는 게이트패드 전극(90) 및 데이터패드 전극(92)이 각각 형성되어 있다.
In addition, a
또한, 상기 화소 전극(88)은 전단 게이트 배선(62)과 일정간격 중첩되게 위치하여, 화소 전극(88)과 게이트 배선(62)의 중첩 영역은 절연막이 개재된 상태에서 스토리지 캐패시턴스(CST)를 이룬다. In addition, the
이하, 상기 도 2에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정에 대해서 마스크 공정을 중심으로 설명한다. Hereinafter, a manufacturing process of the array substrate for a liquid crystal display device according to FIG. 2 will be described based on a mask process.
도 3a, 4a, 5a는, 기판(60) 상에 제 1 마스크 공정에 의해 게이트 배선(62), 게이트 전극(64), 게이트 패드(66)를 형성하는 단계이다. 3A, 4A, and 5A are steps for forming the
그리고, 상기 게이트 배선(62)의 일부 영역은 스토리지 전극(67)을 이루고 있다. A portion of the
도면으로 제시하지 않았지만, 상기 게이트 전극(64)은 게이트 배선(62)에서 분기되고, 게이트 패드(66)는 게이트 배선(62)의 일끝단에서 형성된다. Although not shown in the drawings, the
도 3b, 4b, 5b는, 상기 게이트 배선(62), 게이트 전극(64), 게이트 패드(66)를 덮는 기판 전면에 게이트 절연막(68)을 형성하는 단계와, 제 2 마스크 공정에 의해 게이트 절연막(68) 상부의 게이트 전극(64)을 덮는 영역에 반도체층(70)을 형성하는 단계이다. 3B, 4B, and 5B illustrate forming a
한 예로 상기 반도체층(70)은, 순수 비정질 실리콘 물질로 이루어진 액티브층(70a)과, 불순물 비정질 실리콘 물질로 이루어진 오믹콘택층(70b)이 차례대로 적층된 구조로 이루어진다. For example, the
도 3c, 4c, 5c는, 제 3 마스크 공정에 의해 상기 반도체층(70) 상부에서 서 로 이격되게 위치하는 소스 전극(74) 및 드레인 전극(76)과, 상기 소스 전극(74)과 연결되는 데이터 배선(72)과, 데이터 패드(84)를 형성하는 단계이다. 3C, 4C, and 5C are connected to the
도면으로 제시하지 않았지만, 상기 데이터 패드(84)는 데이터 배선(72)의 일끝단에 형성된다. Although not shown in the drawings, the
이 단계에서는, 상기 소스 전극(74)과 드레인 전극(76)의 이격 구간에 위치하는 오믹콘택층(70b)을 제거하고, 그 하부층을 이루는 액티브층(70a)을 노출시켜, 노출된 액티브층(70a) 영역을 채널(ch)로 형성하는 단계를 포함한다. In this step, the
상기 게이트 전극(64), 반도체층(70), 소스 전극(74) 및 드레인 전극(76)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다. The
도 3d, 4d, 5d는, 제 4 마스크 공정에 의해, 상기 박막트랜지스터(T) 및 데이터 패드(84)를 덮는 기판 전면에 위치하며, 상기 드레인 전극(76), 게이트 패드(66), 데이터 패드(84)를 각각 일부 노출시키는 드레인 콘택홀(80), 게이트패드 콘택홀(82), 데이터패드 콘택홀(84)을 가지는 보호층(86)을 형성하는 단계이다. 3D, 4D, and 5D are positioned on the entire surface of the substrate covering the thin film transistor T and the
이때, 상기 게이트패드 콘택홀(82)은 보호층(86) 및 게이트 절연막(68)이 동시에 가지는 콘택홀에 해당된다. In this case, the gate
도 3e, 4e, 5e는, 제 5 마스크 공정에 의해, 전술한 게이트 배선(62) 및 데이터 배선(72)의 교차 영역으로 정의되는 화소 영역(P)에, 상기 드레인 콘택홀(80)을 통해 드레인 전극(76)과 연결되는 화소 전극(88)과, 상기 게이트패드 콘택홀(82)을 통해 게이트 패드(66)와 연결되는 게이트패드 전극(90)과, 상기 데이터패드 콘택홀(84)을 통해 데이터 패드(84)와 연결되는 데이터패드 전극(92)을 각 각 형성하는 단계이다. 3E, 4E, and 5E show a pixel region P defined as an intersection region of the above-described
상기 화소 전극(88), 게이트패드 전극(90), 데이터패드 전극(92)은 투명 도전성 물질에서 선택되며, 게이트패드 전극(90) 및 데이터패드 전극(92)은 각각 게이트 패드(66) 및 데이터 패드(84)를 덮는 영역에서 일종의 아일랜드 패턴으로 형성한다. The
이와 같이, 종래의 액정표시장치용 어레이 기판의 마스크 공정은 5 마스크 공정에 의해 이루어지는데, 마스크 공정은 화학적, 물리적 공정이 반복되어 진행됨에 따라 마스크 공정수가 길어질수록 제조를 위한 시설투자 및 장비투자비가 상승되므로 생산수율과 관련되어 마스크 공정수의 절감이 절실하다.
As described above, a mask process of a conventional array substrate for a liquid crystal display device is performed by a five mask process. As the mask process is repeated with chemical and physical processes, the longer the number of mask processes, the more facility investment and equipment investment cost for manufacturing. As it increases, the reduction of the number of mask processes is urgently needed in relation to the production yield.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 공정이 단순화된 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the simplified process.
이를 위하여, 본 발명에서는 반도체층과 데이터 배선을 회절노광법을 이용하여 하나의 마스크 공정에서 동시에 형성하고, 리프트 오프(lift off) 공정에 의해 콘택홀 공정을 생략하고 화소 전극과 드레인 전극을 직접 접촉시키는 공정에 의해, 기존보다 2개의 마스크 공정이 단축된 3 마스크 어레이 공정을 제공하고자 한다. To this end, in the present invention, the semiconductor layer and the data wiring are simultaneously formed in one mask process using a diffraction exposure method, the contact hole process is omitted by a lift off process, and the pixel electrode and the drain electrode are directly contacted. By the process of making, it is to provide a three-mask array process in which two mask processes are shortened than conventional.
전술한 리프트 오프 공정은, 감광성 물질인 포토레지스트 물질로 이루어진 PR 패턴을 덮는 영역에 원하는 패턴물질을 전면 형성한 다음, 상기 PR 패턴의 스트립(strip) 공정을 통해 PR 패턴을 덮는 영역의 패턴물질을 리프트 오프하고, 남겨 진 패턴물질을 패턴으로 이용하는 공정이고, 이때, 상기 PR 패턴의 형성범위는 패턴 간의 이격 영역에 해당된다. In the aforementioned lift-off process, a desired pattern material is entirely formed in an area covering a PR pattern made of a photoresist material, which is a photosensitive material, and then the pattern material of an area covering the PR pattern is formed through a strip process of the PR pattern. Lifting off and using the remaining pattern material as a pattern, wherein the formation range of the PR pattern corresponds to the spaced area between the patterns.
이와 비교해서 일반적인 마스크 공정에서는, 패턴 물질을 전면 형성한 다음 PR 패턴을 형성하고, PR 패턴을 마스크로 이용하여 노출된 패턴 물질 영역을 식각하고, PR 패턴을 스트립하는 공정을 거쳐 패턴을 형성한다. 즉, 전술한 리프트 오프 공정은 마스크 공정보다 공정이 단순하고, 공정 조건의 조절을 통해 전체 마스크 공정을 단축할 수 있는 이점을 가진다.
In contrast, in the general mask process, the entirety of the pattern material is formed to form a PR pattern, the exposed pattern material region is etched using the PR pattern as a mask, and the pattern is formed by stripping the PR pattern. That is, the aforementioned lift-off process is simpler than the mask process, and has an advantage of shortening the entire mask process by adjusting process conditions.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 특징에서는 기판 상에, 일 끝단에 게이트 패드를 가지며 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 교차되는 방향으로 형성되며, 일 끝단에 데이터 패드를 가지는 데이터 배선과; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 지점에 형성되며, 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 드레인 전극으로 이루어진 박막트랜지스터와; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 영역은 화소 영역으로 정의되고, 상기 화소 영역과 대응된 위치에서 기판면을 노출시키는 영역 및 상기 드레인 전극을 일부 노출시키는 영역에 형성된 오픈부와, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드를 노출시키는 게이트패드 콘택홀 및 데이터패드 콘택홀을 각각 가지는 절연층과; 상기 오픈부 영역 내에서, 상기 드레인 전극과 직접 접촉 방식으로 연결되며, 감광성 물질 패턴의 스트립(strip) 공정을 통해 리프트 오프(lift off) 방법으로 패터닝하는 리프트 오프 공정을 통해 형성되며, 상기 기판면과 접촉하며 형성되는 화소 전극과; 상기 화소 전극과 동일 공정에서 동일 물질로 이루어지며, 상기 게이트패드 콘택홀 영역 내에 위치하며 상기 게이트 패드와 연결되는 게이트패드 전극과, 상기 데이터패드 콘택홀 영역 내에 위치하며 상기 데이터 패드와 연결되는 데이터패드 전극을 포함하는 액정표시장치용 기판을 제공한다. In order to achieve the above object, in a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a gate wiring formed on a substrate with a gate pad at one end thereof; A data line formed in a direction crossing the gate line and having a data pad at one end thereof; A thin film transistor formed at the intersection of the gate wiring and the data wiring, the thin film transistor comprising a gate electrode, a semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode; An intersection area of the gate line and the data line is defined as a pixel area, and an open part is formed in an area exposing the substrate surface and a part of the drain electrode partially exposed at a position corresponding to the pixel area, the gate pad and the data. An insulating layer each having a gate pad contact hole and a data pad contact hole exposing the pad; In the open area, the substrate is directly connected to the drain electrode, and is formed through a lift-off process of patterning a lift-off method through a strip process of a photosensitive material pattern. A pixel electrode in contact with the pixel electrode; A gate pad electrode formed of the same material in the same process as the pixel electrode and positioned in the gate pad contact hole region and connected to the gate pad, and a data pad positioned in the data pad contact hole region and connected to the data pad Provided is a substrate for a liquid crystal display device including an electrode.
상기 화소 전극, 게이트패드 전극, 데이터패드 전극은 투명 도전성 물질로 이루어지고, 상기 화소 전극은, 전단 게이트 배선과 일정간격 중첩되게 위치하고, 상기 화소 전극과 중첩된 게이트 배선 영역은 스토리지 전극을 이루며, 상기 화소 전극과 스토리지 전극 간 중첩된 영역은 절연체가 개재된 상태에서 스토리지 캐패시턴스를 이루고, 상기 반도체층은, 상기 데이터 배선, 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 패드와 대응되는 패턴 구조를 가지는 반도체 물질층과 연결되고, 상기 데이터 배선, 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 패드, 반도체층, 반도체 물질층은 동일 공정에서 동일 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The pixel electrode, the gate pad electrode, and the data pad electrode are made of a transparent conductive material, and the pixel electrode is positioned to overlap the front gate wiring at a predetermined interval, and the gate wiring region overlapping the pixel electrode is a storage electrode. The overlapped region between the pixel electrode and the storage electrode forms a storage capacitance with an insulator interposed therebetween, and the semiconductor layer is connected to a semiconductor material layer having a pattern structure corresponding to the data line, the source electrode, the drain electrode, and the data pad. The data line, the source electrode, the drain electrode, the data pad, the semiconductor layer, and the semiconductor material layer are made of the same material in the same process.
본 발명의 제 2 특징에서는, 기판 상에, 감광성 물질을 이용하여 노광, 현상, 식각 공정을 통해 패터닝하는 공정으로 정의되는 사진식각 공정인 제 1 마스크 공정에 의해, 게이트 전극과, 일 끝단에 게이트 패드를 가지는 게이트 배선을 형성하는 단계와; 제 2 마스크 공정에 의해, 상기 게이트 배선과 교차되는 방향으로 위치하며, 반도체층을 가지는 반도체 물질층과, 소스 전극과, 일 끝단에 위치하는 데이터 패드를 가지는 데이터 배선과, 상기 소스 전극과 이격되게 위치하는 드레인 전극과, 상기 소스 전극과 드레인 전극 사이에 이격구간에 순수 반도체 물질 영역으로 이루어진 채널을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 데이터 배선의 교차 영역은 화소 영역으로 정의되고, 상기 게이트 전극, 반도체층, 소스 전극, 드레인 전극은 박막트랜지스터를 이루며, 상기 박막트랜지스터를 덮는 기판 전면에 보호층을 형성하고, 상기 보호층 상부에 화소 영역과 드레인 전극을 덮는 영역 상의 보호층을 노출시키는 제 1 오픈부와, 상기 게이트 패드 및 데이터 패드의 보호층을 노출시키는 제 2, 3 오픈부를 가지는 제 1 PR 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 PR 패턴을 이용한 제 3 마스크 공정에 의해, 노출된 영역의 보호층, 게이트 절연막을 일괄식각하여, 상기 제 1 오픈부와 대응된 위치에 기판면과 상기 드레인 전극을 노출시키는 화소 오픈부와, 상기 제 2, 3 오픈부와 대응된 위치에서 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 노출시키는 게이트패드 콘택홀 및 데이터패드 콘택홀을 각각 형성하는 단계와; 상기 제 1 PR 패턴을 덮는 기판 전면에 투명 도전성 물질을 형성하는 단계와; 상기 제 1 PR 패턴을 스트립(strip)하는 단계에서, 상기 제 1 PR 패턴을 덮는 영역 상의 투명 도전성 물질 영역을 리프트 오프하는 단계와; 상기 리프트 오프 공정 후 남겨진 투명 도전성 물질은, 상기 드레인 전극과 직접 접촉방식으로 연결되며, 상기 화소 오픈부 내에 상기 기판과 직접 접촉하는 화소 전극과, 상기 게이트패드 콘택홀 내에서 게이트 패드와 연결되는 게이트패드 전극과, 상기 데이터패드 콘택홀 내에서 데이터 패드와 연결되는 데이터패드 전극과 연결되는 데이터패드 전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다. According to a second aspect of the present invention, a gate electrode and a gate at one end are formed by a first mask process, which is a photolithography process defined as a process of patterning a photosensitive material using an exposure, development, and etching process on a substrate. Forming a gate wiring having a pad; By a second mask process, the semiconductor material layer having a semiconductor layer, a semiconductor material layer having a semiconductor layer, a data electrode having a source electrode, and a data pad positioned at one end thereof is spaced apart from the source electrode by a second mask process. Forming a channel comprising a region of a pure semiconductor material between the drain electrode positioned and a gap between the source electrode and the drain electrode; The crossing region of the gate wiring and the data wiring is defined as a pixel region, and the gate electrode, the semiconductor layer, the source electrode, and the drain electrode form a thin film transistor, and form a protective layer on the entire surface of the substrate covering the thin film transistor, Forming a first PR pattern having a first open portion exposing a protective layer on a region covering the pixel region and the drain electrode, and second and third open portions exposing the protective layers of the gate pad and the data pad on the layer; Wow; The pixel opening part exposing the substrate surface and the drain electrode at a position corresponding to the first opening part by collectively etching the protective layer and the gate insulating film in the exposed area by a third mask process using the first PR pattern. Forming a gate pad contact hole and a data pad contact hole respectively exposing the gate pad and the data pad at positions corresponding to the second and third openings; Forming a transparent conductive material on the entire surface of the substrate covering the first PR pattern; Stripping the first PR pattern, lifting off a transparent conductive material region on a region covering the first PR pattern; The transparent conductive material left after the lift-off process is connected to the drain electrode in direct contact manner, the pixel electrode in direct contact with the substrate in the pixel opening, and the gate in the gate pad contact hole. A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising forming a pad electrode and a data pad electrode connected to a data pad electrode connected to a data pad in the data pad contact hole.
상기 제 2 마스크 공정은, 상기 제 2 마스크 공정은, 상기 데이터 배선, 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 패드, 채널 형성부와 대응된 위치에 형성되는 제 2 PR 패턴을 이용하여 이루어지고, 상기 제 2 PR 패턴은 회절 노광법에 의해 상기 채널 형성부와 대응된 위치에서는 제 1 두께를 가지고, 상기 데이터 배선, 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 패드에 대응된 위치에서는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 가지며, 상기 화소 전극은, 전단 게이트 배선과 일정간격 중첩되게 위치하고, 상기 화소 전극과 중첩되는 게이트 배선 영역은 스토리지 전극을 이루며, 상기 스토리지 전극과 화소 전극의 중첩영역은 게이트 절연막, 보호층이 개재된 상태에서 스토리지 캐패시턴스를 이루고, 상기 제 1 PR 패턴은, 상기 스토리지 전극을 덮는 영역에서는 제 1 두께를 가지고, 상기 스토리지 전극을 덮는 영역과 상기 제 1,2,3 오픈부 이외의 상기 기판 상의 모든 영역에서는 상기 제 1 두께보다 두꺼운 제 2 두께를 가지고 있고, 상기 제 3 마스크 공정과 리프트 오프 공정 사이에는, 상기 스토리지 전극을 덮는 제 1 PR 패턴의 두께를 에슁처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the second mask process, the second mask process may be performed using a second PR pattern formed at a position corresponding to the data line, the source electrode, the drain electrode, the data pad, and the channel forming unit. The PR pattern has a first thickness at a position corresponding to the channel forming portion by a diffraction exposure method, and a second thickness thicker than the first thickness at a position corresponding to the data line, the source electrode, the drain electrode, and the data pad. The pixel electrode is positioned to overlap the front gate wiring at a predetermined interval, and the gate wiring region overlapping the pixel electrode forms a storage electrode, and the overlapping region of the storage electrode and the pixel electrode includes a gate insulating film and a protective layer interposed therebetween. Form a storage capacitance, and the first PR pattern has a first thickness in an area covering the storage electrode. And a second thickness thicker than the first thickness in all regions on the substrate other than the regions covering the storage electrodes and the first, second and third open portions, and between the third mask process and the lift-off process. And etching the thickness of the first PR pattern covering the storage electrode.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
-- 제 1 실시예 --First Embodiment
도 6, 도 7a 내지 7c는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판에 대한 도면으로서, 도 6은 평면도이고, 도 7a 내지 7c는 상기 도 6의 절단선 "VIIa-VIIa", "VIIb-VIIb", "VIIc-VIIc"에 따라 절단된 각각의 단면을 도시한 단면도이다. 6 and 7A to 7C are views of an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a plan view, and FIGS. 7A to 7C are cut lines “VIIa-VIIa” of FIG. 6. , VIIb-VIIb, and VIIc-VIIc, respectively.
도 6은, 기판(110) 상에 제 1 방향으로 게이트 배선(112)이 형성되어 있고, 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 데이터 배선(134)이 형성되어 있으며, 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(134)이 교차되는 지점에는, 게이트 배선(112)에서 분기된 게이트 전극(114)과, 데이터 배선(134)에서 분기된 소스 전극(136)과, 소스 전극(136)과 일정간격 이격되게 위치하는 드레인 전극(138)과, 게이트 전극(114), 소 스 전극(136), 드레인 전극(138)과 중첩되는 영역에 위치하는 반도체층(144)으로 이루어진 박막트랜지스터(T)가 위치하고 있고, 상기 게이트 배선(112) 및 데이터 배선(134)의 일 끝단에는 각각 게이트 패드(116) 및 데이터 패드(140)가 형성되어 있다. FIG. 6 shows that the
그리고, 상기 화소 영역(P)을 노출시키는 오픈부(154)와, 상기 게이트 패드(116) 및 데이터 패드(140)를 일부 노출시키는 게이트패드 콘택홀(156), 데이터패드 콘택홀(158)을 가지는 보호층(146)이 형성되어 있고, 상기 오픈부(154)는 드레인 전극(138)을 일부 노출시키는 영역을 포함한다. 상기 오픈부(154) 영역 내에는 드레인 전극(138)과 별도의 콘택홀없이 직접 연결방식으로 화소 전극(162)이 형성되어 있고, 상기 게이트패드 콘택홀(156), 데이터패드 콘택홀(158) 영역 내에는 게이트패드 전극, 데이터패드 전극이 각각 형성되어 있다. The
상기 게이트패드 전극(164), 데이터패드 전극(166)은 화소 전극(162)과 동일 공정에서 동일 물질로 이루어지며, 본 실시예에서는 투명 도전성 물질을 이용한 리프트 오프 공정에 의해 게이트패드 전극(164), 데이터패드 전극(166), 화소 전극(162)을 동시에 형성하는 것을 특징으로 한다. The
또한, 상기 반도체층(144)은, 상기 데이터 배선(134), 소스 전극(136), 드레인 전극(138), 데이터 패드(140)와 대응된 패턴 구조를 가지는 반도체 물질층(142)에 포함되는 것으로, 상기 반도체 물질층(142), 데이터 배선(134)을 회절 노광법을 이용한 동일 마스크 공정에서 형성하는 것을 특징으로 한다. In addition, the
그리고, 상기 화소 전극(162)은 전단 게이트 배선(112)과 일정간격 중첩되게 위치하며, 상기 화소 전극(162)과 중첩되는 게이트 배선(112) 영역은 스토리지 전극(118)을 이루고, 상기 화소 전극(162)과 스토리지 전극(118)은 절연체가 개재된 상태에서 스토리지 캐패시턴스(CST)를 이룬다. The
이하, 도 6에 따른 어레이 기판의 적층 구조를 도 7a 내지 7c를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the stacked structure of the array substrate according to FIG. 6 will be described in detail with reference to FIGS. 7A to 7C.
도시한 바와 같이, 기판(110) 상에 게이트 배선(112), 게이트 전극(114), 게이트 패드(116)가 형성되어 있고, 게이트 배선(112)의 일부 영역은 스토리지 전극(118)을 이루고 있다. As illustrated, a
그리고, 상기 게이트 배선(112), 게이트 전극(114), 게이트 패드(116)를 덮는 영역에는 게이트 절연막(120)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(120) 상부의 게이트 전극(114)을 덮는 영역에는 반도체층(144)과, 반도체층(144) 상부에서 서로 이격되게 위치하는 소스 전극(136) 및 드레인 전극(138)이 서로 대응된 패턴 구조로 차례대로 형성되어 있다. 상기 반도체층(144)과 연결되어 반도체 물질층(142)이 형성되고, 소스 전극(136)과 연결되어 데이터 배선(134)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 데이터 배선(134)과 동일 공정에서 동일 물질로 형성된 데이터 패드(140)가 반도체 물질층(142)을 하부층으로 하여 형성되어 있다. A
상기 게이트 전극(114), 반도체층(144), 소스 전극(136), 드레인 전극(138)은 박막트랜지스터(T)를 이루고, 박막트랜지스터(T), 데이터 패드(140)를 덮는 기판 전면에 위치하며, 상기 게이트 절연막(120)과 함께 화소 영역(P)을 노출시키는 오픈부(154)를 가지는 보호층(146)이 형성되어 있다. 상기 오픈부(154)의 형성범위에는 드레인 전극(138)을 일부 노출시키는 영역을 포함한다. 그리고, 상기 보호층(146)은 데이터 패드(140)를 일부 노출시키는 데이터패드 콘택홀(158)을 가지고, 상기 보호층(146) 및 게이트 절연막(120)은 게이트 패드(116)를 일부 노출시키는 게이트패드 콘택홀(156)을 가진다. The
그리고, 상기 오픈부(154)를 통해 노출된 드레인 전극(138)과 직접 접촉 방식으로 화소 전극(162)이 형성되어 있다. 이때 상기 화소 전극(162)은 스토리지 전극(118)과 중첩된 영역을 포함하여 형성된다. 상기 화소 전극(162)과 스토리지 전극(118)의 중첩된 영역은 게이트 절연막(120), 보호층(146)이 개재된 상태에서 스토리지 캐패시턴스(CST)를 이룬다. The
그리고, 상기 게이트패드 콘택홀(156)을 통해 게이트 패드(116)와 연결되는 게이트패드 전극(164)과, 상기 데이터패드 콘택홀(158)을 통해 데이터 패드(140)와 연결되는 데이터패드 전극(166)이 각각 형성되어 있다. The
상기 화소 전극(162), 게이트패드 전극(164), 데이터패드 전극(166)은 리프트 오프 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하며, 공정 특성상 상기 게이트패드 전극(164) 및 데이터패드 전극(166)은 게이트패드 콘택홀(156) 및 데이터패드 콘택홀(158) 내에 형성된 구조를 가진다. The
그리고, 상기 화소 전극(162)은 보호층(146) 및 게이트 절연막(120) 물질이 완전히 제거된 화소 영역(P)에 형성됨으로, 실질적으로 화소 전극(162)은 기판면 상에 바로 형성된 구조를 가지고 있다. In addition, since the
이하, 본 실시예에 따른 3 마스크 어레이 공정에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a three mask array process according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
-- 제 2 실시예 --Second Embodiment
본 실시예는, 상기 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정에 대한 실시예로서, 리프트 오프 공정을 포함하는 3 마스크 공정에 대한 것이다. This embodiment is an embodiment of a manufacturing process of an array substrate for a liquid crystal display device according to the first embodiment, and relates to a three mask process including a lift-off process.
도 8a 내지 8k, 도 9a 내지 9k, 도 10a 내지 10k, 도 11a 내지 11k는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 3 마스크 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 단계별로 나타낸 공정 도면으로서, 도 8a 내지 8j는 평면도이고, 도 9a 내지 9k, 도 10a 내지 10k, 도 11a 내지 11k는 상기 도 8a 내지 8j의 절단선 "IX-IX", "X-X", "XI-XI"에 따라 절단된 단면을 도시한 단면도이다. 8A to 8K, 9A to 9K, 10A to 10K, and 11A to 11K are process diagrams illustrating, in stages, a manufacturing process of an array substrate for a three mask liquid crystal display device according to a second exemplary embodiment of the present invention. 8J are plan views, and FIGS. 9A to 9K, 10A to 10K, and 11A to 11K are cross-sectional views cut along the cutting lines "IX-IX", "XX", and "XI-XI" of FIGS. 8A to 8J. It is sectional drawing.
본 실시예에서는 PR 패턴의 두께치 변경을 통해 마스크 공정을 절감하는 공정의 특성상, PR 패턴을 이용한 공정 조건을 중심으로 설명한다.In the present embodiment, the process conditions using the PR pattern will be described based on the characteristics of the process of reducing the mask process by changing the thickness value of the PR pattern.
도 8a, 9a, 10a, 11a는, 기판(210) 상에 제 1 금속물질을 이용한 제 1 마스크 공정에 의해 제 1 방향으로 게이트 배선(212)을 형성하는 단계와, 게이트 배선(212)에서 분기되는 게이트 전극(214)과, 게이트 배선(212)의 끝단에 위치하는 게이트 패드(216)를 형성하는 단계이다. 8A, 9A, 10A, and 11A illustrate forming a
상기 게이트 배선(212)을 형성하는 단계에서는, 상기 게이트 배선(212)의 일 부 영역을 이루는 스토리지 전극(218)을 형성하는 단계를 포함한다.
The forming of the
도 8b, 9b, 10b, 11b는, 상기 게이트 배선(212), 게이트 전극(214), 게이트 패드(216)를 덮는 영역에 게이트 절연막(220), 순수 비정질 실리콘 물질층(222), 불순물 비정질 실리콘 물질층(224), 제 2 금속물질층(226)을 차례대로 형성하고, 제 2 마스크 공정에 의해 제 1 방향과 교차되는 제 2 방향으로 제 1 PR 패턴(228)을 형성하는 단계이다. 8B, 9B, 10B, and 11B illustrate a
상기 제 1 PR 패턴(228)은, 상기 제 2 방향으로 형성된 제 1a PR 패턴(228a)과, 상기 제 1a PR 패턴(228b)에서 게이트 전극(214)을 덮는 영역으로 분기된 제 1b PR 패턴(228b)과, 상기 제 1a PR 패턴(228a)의 일끝단에 위치하는 제 1c PR 패턴(228c)으로 이루어진다. 특히, 상기 제 1b PR 패턴(228b)은 채널 형성영역(XII)에서 오목부(232)를 가지는 것을 특징으로 한다. The
도 8c, 9c, 10c, 11c는, 상기 제 1 PR 패턴(228)을 일종의 마스크로 이용하여, 노출된 영역에 위치하는 제 2 금속물질층(226), 불순물 비정질 실리콘 물질층(224), 순수 비정질 실리콘 물질층(222)을 식각하는 단계이고, 도 8d, 9d, 10d, 11d는, 상기 제 1b PR 패턴(228b)의 오목부(232)와 대응된 위치의 제 2 금속물질층(226)을 노출하기 위해, 제 1 PR 패턴(228)을 에슁(ashing)처리하는 단계이다. 상기 제 1 PR 패턴(228)의 에슁 두께는, 상기 제 1 PR 패턴(228)의 오목부(232) 두께치에 해당된다. 8C, 9C, 10C, and 11C show the second
다음, 도 8e, 9e, 10e, 11e는, 상기 채널 형성영역(상기 도 8b의 XII)에서 노출된 제 2 금속물질층(226), 불순물 비정질 실리콘층(224)을 제거하고, 그 하부층을 이루는 순수 비정질 실리콘층(222)을 노출시키는 단계이다. 이 단계에서는 순수 비정질 실리콘층(222)의 완전한 노출을 위하여 과식각(over etching)처리가 이루어진다. 8E, 9E, 10E, and 11E remove the second
도 8f, 9f, 10f, 11f는, 상기 제 1 PR 패턴(상기 도 8e의 228)을 스트립하여 제거하는 단계이다. 상기 제 1a PR 패턴(상기 도 8e의228a)과 대응된 영역의 제 2 금속물질층(상기 도 9e의226)은 데이터 배선(234)을 이루고, 상기 제 1b PR 패턴(상기 도 8e의 228b)과 대응된 영역의 제 2 금속물질층(상기 도 9e의 226)은 채널 형성영역(XII)을 기준으로 서로 이격되게 위치하는 소스 전극(236) 및 드레인 전극(238)을 이루며, 상기 제 1c PR 패턴(228c)과 대응된 영역의 제 2 금속물질층(226)은 데이터 패드(240)를 이룬다. 8F, 9F, 10F, and 11F are stripping and removing the
그리고, 상기 데이터 배선(234), 소스 전극(236), 드레인 전극(238), 데이터 패드(240)와 대응된 패턴으로 이루어진 불순물 비정질 실리콘층(상기 도 8e의 224), 순수 비정질 실리콘층(상기 도 8e의 222)은 반도체 물질층(242)을 이루고, 상기 소스 전극(236) 및 드레인 전극(238)과 중첩된 영역의 반도체 물질층(242)은 반도체층(244)에 해당된다. 상기 반도체층(244)은, 순수 비정질 실리콘 물질층(222)으로 이루어진 액티브층(244a)과, 불순물 비정질 실리콘 물질층(224)으로 이루어진 오믹콘택층(244b)으로 이루어진다. In addition, an impurity amorphous silicon layer (224 of FIG. 8E) and a pure amorphous silicon layer formed of a pattern corresponding to the
그리고, 상기 소스 전극(236) 및 드레인 전극(238)간 순수 비정질 실리콘 물질층(222) 영역은 채널(ch)을 이룬다.
In addition, an area of the pure amorphous
상기 게이트 전극(214), 반도체층(244), 소스 전극(236) 및 드레인 전극(238)은 박막트랜지스터(T)를 이룬다. The
다음, 도 8g, 9g, 10g, 11g는, 상기 박막트랜지스터(T) 및 데이터 패드(240)를 덮는 기판 전면에 보호층(246)을 형성하고, 상기 보호층(246) 상부에 화소 영역(P)을 제외한 영역을 덮는 제 2 PR 패턴(248)을 형성하는 단계이다. Next, FIGS. 8G, 9G, 10G and 11G form a
이때, 후속 공정에서 화소 전극과 드레인 전극(238)을 직접 접촉 방식으로 연결하기 위해, 제 2 PR 패턴(248)은 드레인 전극(238)의 일부 영역은 노출시키는 패턴 구조를 가지고 있다. In this case, in order to directly connect the pixel electrode and the
특히, 상기 제 2 PR 패턴(248)은 스토리지 전극(218) 형성부와 대응된 영역에서는 낮은 두께치를 가지는 회절 영역(XIII)을 가지고 있고, 상기 게이트 패드(216) 및 데이터 패드(240)의 일부를 노출시키는 제 1, 2 오픈부(250, 252)를 가지는 것을 특징으로 한다. In particular, the
그리고, 도 8h, 9h, 10h, 11h는, 상기 제 2 PR 패턴(248)을 일종의 마스크로 이용하여, 제 3 마스크 공정에 의해 노출된 보호층(246) 및 게이트 절연막(220) 영역을 식각하는 단계이다. 8H, 9H, 10H, and 11H use the
본 식각 단계를 거쳐, 상기 보호층(246) 및 게이트 절연막(220)은 화소 영역(P)에서 베이스 기판(210)면을 노출시키는 제 3 오픈부(254)를 가지고, 전술한 제 1 오픈부(250)와 대응된 위치에서 보호층(246) 및 게이트 절연막(220)은 게이트 패드(216)를 노출시키는 게이트패드 콘택홀(256)을 가지고, 제 2 오픈부(252)와 대응된 위치에서 보호층(246)은 데이터 패드(240)를 노출시키는 데이터패드 콘택홀(258)을 가진다. Through the etching process, the
다음, 도 8i, 9i, 10i, 11i는, 상기 회절 영역(XIII)에 위치하는 제 2 PR 패턴(248)의 두께치만큼 상기 제 2 PR 패턴(248)을 에슁처리하는 단계이고, 도 8j, 9j, 10j, 11j는, 상기 에슁처리된 제 2 PR 패턴(248)을 덮는 기판 전면에 투명 도전성 물질층(260)을 형성하는 단계이다. 8I, 9i, 10i, and 11i are steps of etching the
한 예로, 상기 투명 도전성 물질층(260)은 ITO, ITZO, IZO 중 어느 하나에서 선택될 수 있다. For example, the transparent
도 8k, 9k, 10k는, 상기 제 2 PR 패턴(248)을 스트립하여, 상기 제 2 PR 패턴(상기 도 8j의 248)을 덮고 있는 투명 도전성 물질층(상기 도 8j의 260)을 리프트 오프하여, 남겨진 투명 도전성 물질층(260)을 화소 전극(262), 게이트패드 전극(264), 데이터패드 전극(266)으로 형성하는 단계이다. 8K, 9K and 10K strip the
좀 더 상세히 설명하면, 상기 제 3 오픈부(254)에 위치하며, 노출된 드레인 전극(238)과 접촉되는 영역 상의 투명 도전성 물질층(260)은 화소 전극(262)을 이루고, 게이트패드 콘택홀(256)을 통해 게이트 패드(216)와 연결되는 부분은 게이트패드 전극(264)을 이루며, 데이터패드 콘택홀(258)을 통해 데이터 패드(240)와 연결되는 부분은 데이터패드 전극(266)을 이룬다. In more detail, the transparent
상기 화소 전극(262)과 중첩된 스토리지 전극(218) 영역은 게이트 절연막(220), 보호층(246)이 개재된 상태에서 스토리지 캐패시턴스(CST)를 이룬다. An area of the
그러나, 본 발명은 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어 나지 않는 한도 내에서 다양하게 변경가능하다. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
예를 들어, 본 발명은 상기 제 1, 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판과, 또 하나의 대향 기판과, 두 기판 사이에 개재된 액정층을 포함하는 액정표시장치를 포함한다.
For example, the present invention includes a liquid crystal display device including an array substrate for liquid crystal display devices according to the first and second embodiments, another opposing substrate, and a liquid crystal layer interposed between the two substrates.
이와 같이, 본 발명에 따른 3 마스크 공정에 의한 액정표시장치 및 그 제조 방법에 의하면, 공정을 단순화할 수 있고, 제조 비용을 줄일 수 있으며, 생산성 향상으로 생산수율을 높일 수 있는 장점을 가진다. As described above, according to the liquid crystal display and the method of manufacturing the same according to the three mask process according to the present invention, the process can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the productivity can be improved by increasing the productivity.
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