KR101119215B1 - 박막트랜지스터-액정표시장치 어레이 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 TFT-LCD 어레이 기판의 평면도이고,
도 2는 도 1에서의 라인 A1-A1을 따라 전개되는 단면도이고;
도 3은 도 1에서의 라인 B-B를 따라 전개되는 단면도이고;
도 4는 제1 패터닝 공정 후에 제1 실시예의 TFT-LCD 어레이 기판의 평면도이고;
도 5는 도 4에서의 라인 A2-A2를 따라 전개되는 단면도이고;
도 6은 제2 패터닝 공정 후에 제1 실시예의 TFT-LCD 어레이 기판의 평면도이고;
도 7은 도 6에서의 라인 A3-A3 방향에 따라 전개되는 단면도이고;
도 8은 제3 패터닝 공정 후에 본 발명의 TFT-LCD의 제1 실시예의 평면도이고;
도 9는 제3 패터닝 공정에서 노출 및 현상(developing) 후에 TFT-LCD 어레이 기판의 제1 실시예의 라인 A4-A4를 따라 전개되는 단면도이고;
도 10은 제3 패터닝 공정의 제1 에칭 공정 후에 TFT-LCD 기판의 제1 실시예의 라인 A4-A4를 따라 전개되는 단면도이고;
도 11은 제3 패터닝 공정에서 애쉬(ash) 공정 후에 TFT-LCD 기판의 제1 실시예의 라인 A4-A4를 따라 전개되는 단면도이고;
도 12는 제3 패터닝 공정에서 제2 에칭 공정 후에 TFT-LCD의 제1 실시예의 라인 A4-A4를 따라 전개되는 단면도이고;
도 13은 제3 패터닝 공정 후에 TFT-LCD 어레이 기판의 제1 실시예의 라인 A4-A4를 따라 전개되는 단면도이고;
도 14는 본 발명의 제2 실시예의 TFT-LCD 어레이 기판의 평면도이고;
도 15는 도 14에서의 라인 A5-A5를 따라 전개되는 단면도이며; 그리고
도 16은 도 14에서의 C-C 방향을 따라 전개되는 단면도이다.
Claims (19)
- 베이스 기판 상에 형성되는 게이트 라인 및 데이터 라인을 포함하는 박막트랜지스터-액정표시장치(thin film transistor liquid crystal display; TFT-LCD) 어레이 기판(array substrate)으로서,
상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인은 서로 교차하여, 픽셀 전극 및 박막트랜지스터(TFT)가 형성되는 픽셀 영역(pixel region)을 정의하며, 그리고
상기 게이트 라인 및 상기 데이터 라인 사이에 제1 절연층 및 제2 절연층이 삽입되고, 상기 픽셀 전극은 상기 제1 절연층 및 상기 제2 절연층 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판. - 제1항에 있어서,
상기 제1 절연층은 상기 박막트랜지스터의 게이트 전극 및 상기 게이트 라인 상에 형성되고,
상기 픽셀 전극은 상기 제1 절연층 상에 형성되고,
상기 제2 절연층은 상기 픽셀 전극 및 상기 제1 절연층 상에 형성되고, 상기 제2 절연층에서 상기 픽셀 전극 상에 절연층 스루 홀(through hole)이 형성되고,
상기 제2 절연층 상에 그리고 상기 게이트 전극의 위에 활성층(active layer island)이 형성되고,
상기 박막트랜지스터의 소스 전극의 한쪽 단은 상기 활성층 상에 형성되고, 다른쪽 단은 상기 데이터 라인과 연결되고;
상기 박막트랜지스터의 드레인 전극의 한쪽 단은 상기 활성층 상에 형성되고, 다른쪽 단은 상기 절연층 스루 홀을 거쳐 상기 픽셀 전극과 연결되며; 그리고
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 TFT 채널 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판. - 제2항에 있어서,
상기 활성층은 반도체 층 및 상기 반도체 층 상에 쌓여지는 도핑된 반도체 층을 포함하고,
상기 TFT 채널 영역에서, 상기 도핑된 반도체 층이 완전히 에칭되고 상기 반도체 층의 일부가 에칭되어, 상기 TFT 채널 영역의 반도체 층이 노출되는(exposed) 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판. - 제3항에 있어서,
상기 TFT 채널 영역에서 상기 도핑된 반도체 층을 통해 노출된 반도체 층의 표면은 산화 처리(oxidation treatment)에 의해 형성되는 산화물 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판. - 제1항에 있어서,
공통 전극 라인이 상기 픽셀 영역에 형성되고 상기 픽셀 전극과 중첩되어 저장 커패시터(storage capacitor)를 형성하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판. - 제1항에 있어서,
상기 픽셀 전극은 상기 게이트 라인의 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판. - 제5항에 있어서,
상기 픽셀 전극은 상기 게이트 라인의 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판. - 박막트랜지스터-액정표시장치(TFT-LCD) 어레이 기판을 생산하는 방법에 있어서,
베이스 기판 상에 게이트 금속 박막을 증착(depositing)하고 상기 게이트 금속 박막을 패터닝(patterning)하여 게이트 라인 및 게이트 전극을 형성하는 단계;
상기 베이스 기판 상에 제1 절연층 및 투명 전도성(transparent conductive) 박막을 순차적으로 증착하고 상기 투명 전도성 박막을 패터닝하여 픽셀 전극을 형성하는 단계;
상기 베이스 기판 상에 제2 절연층, 반도체 박막 및 도핑된 반도체 박막을 순차적으로 증착하고 상기 제2 절연층, 상기 반도체 박막 및 상기 도핑된 반도체 박막을 패터닝하여 상기 제2 절연층 내 절연층 스루 홀 및 활성층을 형성하는 단계; 및
상기 베이스 기판 상에 소스/드레인 금속 박막을 증착하고 상기 소스/드레인 금속 박막을 패터닝하여 데이터 라인, 소스 전극, 드레인 전극 및 TFT 채널 영역을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 절연층 스루 홀은 상기 픽셀 전극 위에 위치하고, 상기 드레인 전극은 상기 절연층 스루 홀을 거쳐 상기 픽셀 전극과 연결되고, 상기 TFT 채널 영역 내 상기 도핑된 반도체 층은 그 아래에 있는 반도체 박막을 노출하도록 완전히 에칭되는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제8항에 있어서,
상기 활성층 및 상기 절연층 스루 홀을 형성하는 단계는,
플라즈마 강화 화학 기상 증착법(plasma enhanced chemical vapor deposition; PECVD)에 의해 상기 제2 절연층, 상기 반도체 층 및 상기 도핑된 반도체 층을 순차적으로 증착하는 단계;
상기 도핑된 반도체 층 상에 포토레지스트(photoresist) 층을 코팅하는 단계;
하프 톤(half tone) 또는 그레이 톤(gray tone) 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트를 노출함으로써, 상기 포토레지스트가, 상기 활성층이 형성될 영역에 해당하는 포토레지스트-완전-유지 영역, 상기 절연층 스루 홀 패턴이 형성될 영역에 해당하는 포토레지스트-완전-제거 영역, 및 상기의 영역들과 다른 영역에 해당하는 포토레지스트-부분적-유지 영역을 포함하게 하는 단계로서, 노출되어진 상기 포토레지스트에 대한 현상(developing) 공정 후에, 상기 포토레지스트-완전-유지 영역에서의 포토레지스트의 두께는 불변이고, 상기 포토레지스트-완전-제거 영역에서의 포토레지스트는 제거되어 있으며, 상기 포토레지스트-부분적-유지 영역에서의 포토레지스트의 두께는 감소되어 있는, 단계;
제1 에칭 공정에 의해, 상기 포토레지스트-완전-제거 영역에서 상기 도핑된 반도체 층, 상기 반도체 층 및 상기 제2 절연층을 식각하여, 상기 픽셀 전극이 노출되는 상기 절연층 스루 홀을 형성하는 단계;
애쉬(ash) 공정을 이용하여, 상기 포토레지스트-부분적-유지 영역에서 포토레지스트를 제거하여 상기 도핑된 반도체 층을 노출시키는 단계;
제2 에칭 공정에 의해, 상기 포토레지스트-부분적-유지 영역에서 상기 도핑된 반도체 층 및 상기 반도체 층을 식각하여 상기 활성층을 형성하도록 하는 단계; 및
잔존하는 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제8항에 있어서,
상기 데이터 라인, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 TFT 채널 영역을 형성하는 단계는,
마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 또는 열증착(thermal evaporation) 방법을 사용하여 상기 소스/드레인 금속층을 증착하는 단계; 및
일반 마스크를 사용하여 상기 소스/드레인 금속층을 패터닝하여 상기 데이터 라인, 상기 소스 전극, 상기 드레인 전극 및 상기 TFT 채널 영역을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 소스 전극의 한쪽 단은 상기 활성층 상에 형성되고 상기 소스 전극의 다른쪽 단은 상기 데이터 라인과 연결되고; 상기 드레인 전극의 한쪽 단은 상기 활성층 상에 형성되고 상기 드레인 전극의 다른쪽 단은 상기 절연층 스루 홀을 거쳐 상기 픽셀 전극과 연결되며; 그리고 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이의 상기 TFT 채널 영역의 도핑된 반도체 층이 완전히 에칭되고 상기 반도체 층의 일부가 에칭되어서 상기 TFT 채널 영역의 반도체 층이 노출되게 하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제10항에 있어서,
상기 TFT 채널 영역의 노출된 반도체 층 상에 산화 처리가 수행되어서, 상기 도핑된 반도체 층을 거쳐 노출된 반도체 층의 표면 상에 산화물 층이 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제11항에 있어서,
상기 산화 처리는 무선 주파수(RF) 전력이 5KW 내지 13KW이고, 기압은 100mT 내지 500mT이며, 그리고 산소 유량(flow rate)은 1000sccm 내지 4000sccm인 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제1 절연층은 고속 증착 방법에 의해 증착되고, 상기 제2 절연층은 저속 증착 방법에 의해 증착되는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제13항에 있어서,
상기 고속 증착은 무선 주파수(RF) 소스 전력이 4500W 내지 7000W이고, 실레인(silane)의 유량은 900sccm 내지 1600sccm이며, 그리고 상기 저속 증착은 무선 주파수(RF) 소스 전력이 2500W 내지 4000W이고, 실레인의 유량이 500sccm 내지 800sccm인 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제8항에 있어서,
상기 게이트 라인 및 상기 게이트 전극이 형성될 때, 상기 게이트 라인에 평행하게 뻗은 공통 전극 라인이 형성되어서 형성될 픽셀 전극과 중첩되는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제8항에 있어서,
상기 픽셀 전극은 상기 게이트 라인의 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제15항에 있어서,
상기 픽셀 전극은 상기 게이트 라인의 일부를 커버하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제8항에 있어서,
상기 TFT 채널 영역의 노출된 반도체 층 상에 산화 처리가 수행되어, 상기 도핑된 반도체 층을 거쳐 노출된 반도체 층의 표면 상에 산화물 층이 형성되게 하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법. - 제18항에 있어서,
상기 산화 처리는 무선 주파수(RF) 전력이 5KW 내지 13KW이고, 기압이 100mT 내지 500mT이며, 그리고 산소 유량이 1000sccm 내지 4000sccm인 것을 특징으로 하는 TFT-LCD 어레이 기판 생산 방법.
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