KR101121988B1 - Method Of Fabricating Thin Film Transistor Substrate And Method of Fabricating Flat Display Panel Using The Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3마스크 공정으로 공정을 단순화할 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조방법 및 그를 이용한 평판 표시 패널의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor substrate capable of simplifying the process in a three mask process and a method of manufacturing a flat panel display panel using the same.
본 발명의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 기판 상에 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴군을 형성하는 제1 마스크 공정과; 상기 제1 마스크 공정 후 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성한 후 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 소스/드레인 패턴군과, 활성층 및 오믹접촉층을 포함하는 반도체층을 형성하는 제2 마스크 공정과; 상기 제2 마스크 공정 후 상기 기판 상에 화소홀을 형성하고, 그 화소홀 내에 화소 전극을 형성하는 제3 마스크 공정을 포함하며, 상기 제3 마스크 공정은 상기 제2 마스크 공정 후 상기 기판 상에 보호막을 전면 형성하는 단계와; 상기 보호막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 통해 노출된 상기 화소 영역의 보호막 및 게이트 절연막을 식각하여 상기 화소홀을 형성하는 단계와; 상기 화소홀이 형성된 기판을 세정하는 단계와; 상기 포토레지스트패턴이 존재하는 보호막 위에 투명도전막을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴과 그 위의 투명 도전막을 리프트-오프 공정으로 제거하여 상기 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a thin film transistor substrate of the present invention includes a first mask process of forming a gate pattern group including a gate line and a gate electrode on a substrate; After forming the gate insulating film on the substrate after the first mask process, a second mask for forming a source / drain pattern group including a data line, a source electrode and a drain electrode, and a semiconductor layer including an active layer and an ohmic contact layer Process; And forming a pixel hole on the substrate after the second mask process, and forming a pixel electrode in the pixel hole, wherein the third mask process includes a passivation layer on the substrate after the second mask process. Forming a front surface; Forming a photoresist pattern on the protective film; Etching the passivation layer and gate insulating layer of the pixel region exposed through the photoresist pattern to form the pixel hole; Cleaning the substrate on which the pixel hole is formed; Forming a transparent conductive film on the protective film having the photoresist pattern; And removing the photoresist pattern and the transparent conductive layer thereon to form a pixel electrode by a lift-off process.
Description
도 1은 종래 액정 표시 패널을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view illustrating a conventional liquid crystal display panel.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 부분적으로 도시한 평면도이다.2 is a plan view partially illustrating a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.FIG. 3 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2 taken along lines II ′, II-II ′, and III-III ′.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조방법 중 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.4A and 4B are plan views and cross-sectional views illustrating a first mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조방법 중 제2 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.5A and 5B are plan and cross-sectional views illustrating a second mask process in the method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제2 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.6A to 6D are cross-sectional views for describing a second mask process of the present invention in detail.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조방법 중 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 7A and 7B are plan and cross-sectional views illustrating a third mask process in the method of manufacturing the thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 8a 및 도 8e는 본 발명의 제3 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.8A and 8E are cross-sectional views for describing a third mask process of the present invention in detail.
도 9a 및 도 9b는 리프트 오프 공정 전의 세정공정유무에 따른 불량유무를 설명하기 위한 도면이다.
9A and 9B are diagrams for describing the presence or absence of defects according to the presence or absence of the cleaning process before the lift-off process.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
102 : 게이트 라인 104 : 데이터 라인102: gate line 104: data line
106 : 박막 트랜지스터 108 : 게이트 전극106: thin film transistor 108: gate electrode
110 : 소스 전극 112 : 드레인 전극110: source electrode 112: drain electrode
114 : 활성층 118 : 화소 전극114: active layer 118: pixel electrode
126 : 게이트 패드부 128 : 게이트 패드 하부 전극126: gate pad portion 128: gate pad lower electrode
130, 138 : 컨택홀 132 : 게이트 패드 상부 전극130 and 138: contact hole 132: gate pad upper electrode
134 : 데이터 패드 136 : 데이터 패드 하부 전극134: data pad 136: data pad lower electrode
140 : 데이터 패드 상부 전극 142 : 기판140: data pad upper electrode 142: substrate
144 : 게이트 절연막 148 : 오믹 접촉층144 gate
150 : 보호막 152 : 포토레지스트 패턴 150: protective film 152: photoresist pattern
160 : 화소홀
160: pixel hole
본 발명은 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 및 그를 이용한 평판 표시 패널의 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정을 단순화할 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 및 그를 이용한 평판 표시 패널의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정 표시 장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정 패널과, 액정 패널을 구동하기 위한 구동 회로를 구비한다.The liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal panel.
액정 패널은 도 1에 도시된 바와 같이 액정(16)을 사이에 두고 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판(70) 및 칼러 필터 기판(80)을 구비한다.As shown in FIG. 1, the liquid crystal panel includes a thin
박막 트랜지스터 기판(70)은 게이트 라인들(2) 및 데이터 라인들(4)과, 그 게이트 라인들(2)과 데이터 라인들(4)의 교차부마다 스위치 소자로 형성된 박막 트랜지스터(30)와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터(30)에 접속된 화소 전극(32) 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들(2)과 데이터 라인들(4)은 각각의 패드(50,60)를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인(2)에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소 신호를 화소 전극에 공급한다.The thin
이러한 액정 패널에서 박막 트랜지스터 기판은 반도체 공정을 포함함과 아울러 다수의 마스크 공정을 필요로 함에 따라 제조 공정이 복잡하여 액정 패널 제조 단가 상승의 중요 원인이 되고 있다. 이를 해결하기 위하여, 박막 트랜지스터 기판은 마스크 공정수를 줄이는 방향으로 발전하고 있다. 이는 하나의 마스크 공정 이 박막 증착 공정, 세정 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 포토레지스트 박리 공정, 검사 공정 등과 같은 많은 공정을 포함하고 있기 때문이다. 이에 따라, 최근에는 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정을 줄여 제조 단가를 줄일 수 있는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법이 요구된다.
In the liquid crystal panel, the thin film transistor substrate includes a semiconductor process and also requires a plurality of mask processes, and thus, the manufacturing process is complicated, which is an important cause of an increase in the manufacturing cost of the liquid crystal panel. In order to solve this problem, the thin film transistor substrate is developing in a direction of reducing the number of mask processes. This is because one mask process includes many processes such as a thin film deposition process, a cleaning process, a photolithography process, an etching process, a photoresist stripping process, and an inspection process. Accordingly, recently, there is a need for a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same, which can reduce a manufacturing cost by reducing a manufacturing process of a thin film transistor substrate.
따라서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화할 수 있는 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 및 그를 이용한 평판 표시 패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film transistor substrate which can simplify the process and a method for manufacturing a flat panel display panel using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법은 기판 상에 게이트 라인 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴군을 형성하는 제1 마스크 공정과; 상기 제1 마스크 공정 후 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성한 후 데이터 라인, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 소스/드레인 패턴군과, 활성층 및 오믹접촉층을 포함하는 반도체층을 형성하는 제2 마스크 공정과; 상기 제2 마스크 공정 후 상기 기판 상에 화소홀을 형성하고, 그 화소홀 내에 화소 전극을 형성하는 제3 마스크 공정을 포함하며, 상기 제3 마스크 공정은 상기 제2 마스크 공정 후 상기 기판 상에 보호막을 전면 형성하는 단계와; 상기 보호막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 통해 노출된 상기 화소 영역의 보호막 및 게이트 절연막을 식각하여 상기 화소홀을 형성하는 단계와; 상기 화소홀이 형성된 기판을 세정하는 단계와; 상기 포토레지스트패턴이 존재하는 보호막 위에 투명도전막을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴과 그 위의 투명 도전막을 리프트-오프 공정으로 제거하여 상기 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention includes a first mask process for forming a gate pattern group including a gate line and a gate electrode on the substrate; After forming the gate insulating film on the substrate after the first mask process, a second mask for forming a source / drain pattern group including a data line, a source electrode and a drain electrode, and a semiconductor layer including an active layer and an ohmic contact layer Process; And forming a pixel hole on the substrate after the second mask process, and forming a pixel electrode in the pixel hole, wherein the third mask process includes a passivation layer on the substrate after the second mask process. Forming a front surface; Forming a photoresist pattern on the protective film; Etching the passivation layer and gate insulating layer of the pixel region exposed through the photoresist pattern to form the pixel hole; Cleaning the substrate on which the pixel hole is formed; Forming a transparent conductive film on the protective film having the photoresist pattern; And removing the photoresist pattern and the transparent conductive layer thereon to form a pixel electrode by a lift-off process.
상기 화소홀이 형성된 기판을 세정하는 단계는 상기 화소홀이 형성된 기판을 초순수를 이용하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cleaning of the substrate on which the pixel hole is formed may include cleaning the substrate on which the pixel hole is formed using ultrapure water.
상기 화소홀이 형성된 기판을 세정하는 단계는 상기 화소홀이 형성된 기판을 He를 이용하여 플라즈마 처리하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cleaning of the substrate on which the pixel hole is formed may include cleaning the substrate on which the pixel hole is formed by plasma treatment using He.
상기 보호막 및 게이트 절연막은 SF6, Cl2, HCl, CF4, C3H 5, 중 적어도 어느 하나를 포함하는 식각가스로 식각되는 것을 특징으로 한다.The protective layer and the gate insulating layer are etched with an etching gas including at least one of SF 6 , Cl 2 , HCl, CF 4 , C 3 H 5 , and the like.
상기 화소홀이 형성된 기판을 세정하는 단계는 상기 화소홀이 형성된 기판 상에 잔존하는 F, Cl계 이온성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cleaning of the substrate on which the pixel hole is formed may include removing F and Cl based ionic components remaining on the substrate on which the pixel hole is formed.
상기 제1 마스크 공정은 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 패드 하부 전극을 형성하는 단계를, 상기 제3 마스크 공정은 상기 게이트 패드 하부 전극이 노출되도록 상기 보호막 및 게이트 절연막을 관통하는 컨택홀과, 그 컨택홀 내에서 상기 보호막과 경계를 이루며 상기 게이트 패드 하부 전극과 접속되는 게이트 패드 상부 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.The first mask process may include forming a gate pad lower electrode connected to the gate line, and the third mask process may include a contact hole penetrating through the passivation layer and the gate insulating layer to expose the gate pad lower electrode, and the contact thereof. And forming a gate pad upper electrode bordering the passivation layer and connected to the gate pad lower electrode in a hole.
상기 제3 마스크 공정은 데이터 라인과 접속된 데이터 패드 하부 전극을 형성하는 단계를, 상기 제4 마스크 공정은 상기 보호막 및 데이터 패드 하부 전극을 관통하는 이 컨택홀과, 그 컨택홀 내에서 상기 보호막과 경계를 이루며 상기 데이터 패드 하부 전극의 측면과 접속되는 데이터 패드 상부 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.The third mask process may include forming a data pad lower electrode connected to a data line, and the fourth mask process may include a contact hole penetrating through the passivation layer and a data pad lower electrode, and the protective layer in the contact hole. And forming a data pad upper electrode that forms a boundary and is connected to a side of the data pad lower electrode.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 평판 표시 패널의 제조방법은 기판 상에 제1 박막을 전면 형성하는 단계와; 상기 제1 박막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 박막을 식각하여 제1 박막패턴을 형성하는 단계와; 상기 제1 박막패턴이 형성된 기판을 세정하는 단계와; 상기 세정된 기판 상에 잔존하는 상기 포토레지스트 패턴 위에 제2 박막을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴과 그 위의 제2 박막을 리프트-오프 공정으로 제거하여 제2 박막패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a flat panel display panel according to the present invention comprises the steps of forming a first thin film on the entire surface; Forming a photoresist pattern on the first thin film; Etching the first thin film using the photoresist pattern to form a first thin film pattern; Cleaning the substrate on which the first thin film pattern is formed; Forming a second thin film on the photoresist pattern remaining on the cleaned substrate; And removing the photoresist pattern and the second thin film thereon by a lift-off process to form a second thin film pattern.
상기 제1 박막패턴이 형성된 기판을 세정하는 단계는 상기 제1 박막패턴이 형성된 기판을 초순수를 이용하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Cleaning the substrate on which the first thin film pattern is formed includes cleaning the substrate on which the first thin film pattern is formed using ultrapure water.
상기 제1 박막패턴이 형성된 기판을 세정하는 단계는 상기 제1 박막패턴이 형성된 기판을 He를 이용하여 플라즈마 처리하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cleaning of the substrate on which the first thin film pattern is formed may include cleaning the substrate on which the first thin film pattern is formed by plasma treatment using He.
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 박막을 식각하여 제1 박막패턴을 형성하는 단계는 상기 제1 박막을 SF6, Cl2, HCl, CF4, C3H5, 중 적어도 어느 하나를 포함하는 식각가스를 이용하여 식각하여 상기 제1 박막패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.,The forming of the first thin film pattern by etching the first thin film using the photoresist pattern includes at least one of SF 6 , Cl 2 , HCl, CF 4 , C 3 H 5 , and the like. And etching the etching gas to form the first thin film pattern.
상기 제1 박막패턴이 형성된 기판을 세정하는 단계는 상기 제1 박막패턴이 형성된 기판 상에 잔존하는 F, Cl계 이온성분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The cleaning of the substrate on which the first thin film pattern is formed may include removing F and Cl based ionic components remaining on the substrate on which the first thin film pattern is formed.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선, Ⅱ-Ⅱ'선, Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.2 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a line along the lines I-I ', II-II', and III-III 'of the thin film transistor substrate shown in FIG. It is sectional drawing cut out.
도 2 및 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부에 인접한 박막 트랜지스터(106)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 형성된 화소 전극(118)을 구비한다. 그리고, 박막 트랜지스터 기판은 게이트 라인(102)에 접속되는 게이트 패드(126)와, 데이터 라인(104)에 접속되는 데이터 패드(134)를 구비한다.2 and 3 include a
박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 공급되는 스캔 신호에 응답하여 데이터 라인(104)에 공급되는 화소 신호가 화소 전극(118)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(108), 데이터 라인(104)과 접속된 소스 전극(110), 소스 전극(110)과 대향하게 위치하여 화소 전극(118)과 접속된 드레인 전극(112), 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 게이트 전극(108)과 중첩되게 형성되어 소스 전극(110)과 드레인 전극 (112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과의 오믹 접촉을 위하여 채널부를 제외한 활성층(114) 위에 형성된 오믹 접촉층(146)을 구비한다. The
그리고, 활성층(114) 및 오믹 접촉층(146)은 데이터 라인(104) 및 데이터 패드 하부 전극(136)과도 중첩되게 형성된다. The
게이트 라인(102)와 데이터 라인(104)의 교차로 정의된 화소 영역에는 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하는 화소홀(160)이 형성된다. 화소 전극(118)은 그 화소홀(160) 내에서 보호막(150)과 경계를 이루며 형성된다. 그리고, 화소 전극(118)은 화소홀(160) 형성시 부분 식각된 드레인 전극(112)과 측면 접속된다. 이때, 화소 전극(118)은 식각된 드레인 전극(122)에 의해 노출된 활성층(114)의 일부, 또는 게이트 절연막(144)의 일부와 중첩된다. 이러한 화소 전극(118)은 박막 트랜지스터(106)로부터 공급된 화소 신호를 충전하여 도시하지 않은 칼라 필터 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소 전극(118)을 경유하여 입사되는 광량을 조절하여 칼러 필터 기판 쪽으로 투과시키게 된다.The
게이트 라인(102)은 게이트 패드(126)를 통해 게이트 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 게이트 패드(126)는 게이트 라인(102)으로부터 연장되는 게이트 패드 하부 전극(128)과, 게이트 패드 하부 전극(128) 위에 접속된 게이트 패드 상부 전극(132)으로 구성된다. 여기서, 게이트 패드 상부 전극(132)은 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하는 제1 컨택홀(130) 내에 형성되어 게이트 패드 하부 전극(128)과 접속된다. The
데이터 라인(104)은 데이터 패드(134)를 통해 데이터 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 데이터 패드(134)는 데이터 라인(104)으로부터 연장되는 데이터 패드 하부 전극(136)과, 데이터 패드 하부 전극(136)과 접속된 데이터 패드 상부 전극(140)으로 구성된다. 여기서, 데이터 패드 상부 전극(140)은 보호막(150)과 데이터 패드 하부 전극(136)을 관통하는 제2 컨택홀(138) 내에 형성되어 데이터 패드 하부 전극(136)의 측면과 접속된다. 또한, 제2 컨택홀(138) 형성시 데이터 패드 하부 전극(136) 아래의 오믹 접촉층(146) 및 활성층(114)이 식각됨으로써 데이트 패드 상부 전극(140)은 게이트 절연막(144)과 접촉되거나, 잔존하는 활성층(114)과 접촉된다.The
이러한 구조를 갖는 박막 트랜지스터 기판에서 화소 전극(118), 제2 스토리지 상부 전극(124), 게이트 패드 상부 전극(132), 데이터 패드 상부 전극(140)을 포함하는 투명 도전 패턴은 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)의 패터닝시 이용된 포토레지스터 패턴을 제거하는 리프트-오프(Lift-off) 공정으로 형성된다. 이에 따라, 상기 투명 도전 패턴은 보호막(150)과 경계를 이루게 된다. 이러한 리프트-오프 공정의 적용으로 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판은 다음과 같이 3마스크 공정으로 마스크 공정수를 줄일 수 있게 된다. In the thin film transistor substrate having the structure, the transparent conductive pattern including the
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판 제조 방법 중 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도를 도시한 것이다. 4A and 4B illustrate a plan view and a cross-sectional view for describing a first mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
제1 마스크 공정으로 하부 기판(142) 상에 게이트 라인(102), 게이트 라인(102)과 접속된 게이트 전극(108) 및 게이트 패드 하부 전극(128)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다.In the first mask process, a gate metal pattern including a
상세히 하면, 하부 기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층이 형성된다. 이어서, 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각 공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 게이트 라인(102), 게이트 전극(108), 게이트 패드 하부 전극(128)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다. 여기서, 게이트 금속으로는 Cr, MoW, Cr/Al, Cu, Al(Nd), Mo/Al, Mo/Al(Nd), Cr/Al(Nd) 등이 이용된다.In detail, the gate metal layer is formed on the
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판 제조 방법 중 제2 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도를 도시한 것이고, 도 6a 내지 도 6d는 제2 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위하 단면도들을 도시한 것이다.5A and 5B illustrate a plan view and a cross-sectional view for describing a second mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6D illustrate the second mask process in detail. Figures below are shown.
우선, 게이트 금속 패턴이 형성된 하부 기판(142) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 전면적인 게이트 절연막(144)이 형성된다. 게이트 절연막(144)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연 물질이 이용된다.First, the entire
그리고, 제2 마스크 공정으로 게이트 절연막(144) 위에 적층된 활성층(114) 및 오믹 접촉층(146)을 포함하는 반도체 패턴과; 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 드레인 전극(112) 및 데이터 패드 하부 전극(136)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴이 형성된다.A semiconductor pattern including an
상세히 하면, 도 6a와 같이 게이트 절연막(144) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 비정질 실리콘층(114A), n+ 비정질 실리콘층(146A), 소스/드레인 금속층(105)이 순차적으로 형성된다. 소스/드레인 금속(105)으로는 후속 공정에서 보호막(150)의 식각시 노출된 부분이 함께 식각될 수 있는 금속, 예를 들면 드라이 식각 공정으로 식각될 수 있는 Mo, Cu 계열, Al 계열, Cr 계열 등이 이용된다. In detail, as shown in FIG. 6A, an
이어서, 소스/드레인 금속층(105) 위에 포토 레지스트를 전면 도포한 다음 부분 노광 마스크인 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 도 6a와 같이 단차를 갖는 포토레지스트 패턴(148)이 형성된다. 이 경우, 제2 마스크로는 박막 트랜지스터의 채널이 형성될 부분에서 회절 노광부(또는 반투과부)를 갖는 부분 노광 마스크를 이용한다. 이에 따라, 제2 마스크의 회절 노광부(또는 반투과부)와 대응하는 포토레지스트 패턴(148)은 제2 마스크의 투과부(또는 차단부)와 대응하는 포토레지스트 패턴(148) 보다 낮은 높이를 갖게 된다. 다시 말하여, 채널 부분의 포토레지스트 패턴(148)이 다른 소스/드레인 금속 패턴 부분의 포토레지스트 패턴(148) 보다 낮은 높이를 갖게 된다. Subsequently, a
이러한 포토레지스트 패턴(148)을 이용한 습식 식각 공정으로 소스/드레인 금속층(105)이 패터닝됨으로써 도 6b에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104), 박막 트랜지스터부의 소스 전극(110) 및 그와 일체화된 드레인 전극(112)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴이 형성된다. 그리고, 동일한 포토레지스트 패턴(148)을 이용한 건식 식각 공정으로 n+ 비정질 실리콘층(114A)과 비정질 실리콘층(146A)이 동시 에 패터닝됨으로써 오믹 접촉층(146)과 활성층(114)이 상기 소스/드레인 금속 패턴을 따라 형성된 구조를 갖게 된다.As the source /
그 다음, 산소(O2) 플라즈마를 이용한 애싱(Ashing) 공정으로 상대적으로 낮은 높이를 갖는 채널 부분의 포토레지스트 패턴(148)은 도 6c에 도시된 바와 같이 제거되고, 다른 소스/드레인 금속 패턴 부분의 포토레지스트 패턴(148)은 높이가 낮아지게 된다. Then, the ashing process using an oxygen (O 2 ) plasma, the
이렇게 남아 있는 포토레지스트 패턴(148)를 이용한 건식 식각 공정으로 채널이 형성될 부분에서 소스/드레인 금속 패턴 및 오믹 접촉층(146)이 식각됨으로써 소스 전극(110)과 드레인 전극(112)이 서로 분리되고 활성층(114)이 노출된다. 이에 따라, 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에는 활성층(154)으로 이루어진 채널이 형성된다. 그리고, 스트립 공정으로 소스/드레인 금속 패턴 부분에 남아 있던 포토레지스트 패턴(148)이 도 6d에 도시된 바와 같이 모두 제거된다.The source / drain metal pattern and the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 제조 방법 중 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도를 도시한 것이고, 도 8a 내지 도 8e는 제3 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위하 단면도들을 도시한 것이다.7A and 7B illustrate a plan view and a cross-sectional view for describing a third mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8A to 8E illustrate the third mask process in detail. Cross-sectional views are shown below.
제3 마스크 공정으로 전면적인 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)이 패터닝되고, 화소 전극(118), 게이트 패드 상부 전극(132), 데이터 패드 상부 전극(140)을 포함하는 투명 도전 패턴이 형성된다. 여기서, 투명 도전 패턴은 패터닝된 보 호막(150)과 중첩없이 경계를 이루며 형성된다.The
상세히 하면, 도 8a에 도시된 바와 같이 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 전면적인 게이트 절연막(144) 상에 전면적인 보호막(150)이 형성된다. 보호막(150)의 재료로는 상기 게이트 절연막(144)과 유사한 무기 절연 물질이나, 유기 절연 물질이 이용된다. 그리고, 전면적인 보호막(150) 위에 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 보호막(150)이 존재해야 하는 부분에 포토레지스트 패턴(152)이 형성된다. In detail, as shown in FIG. 8A, the
그 다음, 상기 포토레지스트 패턴(152)을 이용한 식각 공정, 즉 건식 식각 공정으로 전면적인 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)이 패터닝됨으로써 도 8b와 도시된 바와 같이 화소홀(160), 제1 및 제2 컨택홀(130, 138)이 형성된다. 이때, 포토레지스트 패턴(152)과 중첩되지 않은 소스/드레인 금속 패턴의 일부분이 그 아래의 오믹 접촉층(146) 및 활성층(114)과 같이 식각된다. 이 결과, 식각된 소스/드레인 금속 패턴의 일부분과 중첩되었던 활성층(114)이 잔존하여 노출되거나, 그 아래의 게이트 절연막(144)이 노출된다. 포토레지스트 패턴(152)과 중첩되지 않은 소스/드레인 금속 패턴의 일부분으로는 드레인 전극(112)의 일부분 및 데이터 패드 상부 전극(136)의 일부분이 포함된다.Subsequently, the
구체적으로, 화소홀(160)은 화소 전극(118)이 형성되어질 화소 영역에 형성되어 기판(142)을 노출시키고, 그 화소홀(160) 형성시 식각된 드레인 전극(112)의 측면을 노출시킨다. 한편, 드레인 전극(112)의 일부 식각시 그 아래의 오믹 접촉층(146), 활성층(114)도 식각됨으로써 잔존하는 활성층(114) 또는 게이트 절연막 (144)이 노출된다. 제1 컨택홀(130)은 게이트 패드 상부 전극(132)이 형성되어질 게이트 패드(126)에 형성되어 게이트 패드 하부 전극(128)을 노출시킨다. 그리고, 제2 컨택홀(138)은 데이터 패드 상부 전극(140)이 형성되어질 데이터 패드(134)에서 데이터 패드 하부 전극(136)을 관통하여 형성되므로 그 데이터 패드 하부 전극(136)의 측면이 노출된다. 이때, 데이터 패드 하부 전극(136) 아래의 오믹 접속층(146) 및 활성층(114)도 같이 식각됨으로써 제2 컨택홀(138)을 통해 잔존하는 활성층(114)이 노출되거나, 게이트 절연막(144)이 노출된다.In detail, the
이어서, 포토레지스트 패턴(152)이 존재하는 박막 트랜지스터 기판을 도 8c에 도시된 바와 같이 초순수(Deionized Water : DI)를 이용하여 세정하거나 He 플라즈마 처리를 이용하여 세정한다. 이 세정 공정에 의해 박막트랜지스터 기판 상에 잔존하는 오염물질이 제거된다. 오염물질은 화소홀(160), 제1 및 제2 컨택홀(130,138)을 형성하기 위한 건식식각공정시 이용되는 식각가스(예를 들어, SF6, Cl2, HCl, CF4, C3H5, 이들의 혼합가스), 포토레지스트 패턴의 잔여물, 식각되는 보호막 및 게이트절연막의 잔여물, 이들의 조합물 등이다. Subsequently, the thin film transistor substrate on which the
이어서, 도 8d와 같이 포토레지스트 패턴(152)이 존재하는 박막 트랜지스터 기판 상에 투명 도전막(154)이 스퍼터링 등과 같의 증착 방법으로 전면 형성된다. 투명 도전막(154)으로는 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석 산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐 아연 산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), SnO2 등이 이용된다.
Subsequently, as shown in FIG. 8D, the transparent
그리고, 리프트-오프 공정으로 포토레지스트 패턴(152)과 그 위의 투명 도전막(154)이 함께 제거됨으로써 그 투명 도전막(154)이 패터닝된다. 이에 따라, 도 8e와 같이 화소 전극(118), 게이트 패드 상부 전극(132), 데이터 패드 상부 전극(140)을 포함하는 투명 도전 패턴이 형성된다. 이러한 투명 도전 패턴은 패터닝된 보호막(150)과는 중첩없이 경계를 이루게 된다. In addition, the
구체적으로, 화소 전극(118)은 화소홀(160) 내에서 패터닝된 보호막(150)과 경계를 이루며 형성되어 드레인 전극(112)의 측면 접속된다. 게이트 패드 상부 전극(132)은 제1 컨택홀(130) 내에서 패터닝된 보호막(150)과 경계를 이루며 형성되어 게이트 패드 하부 전극(128)과 접속된다. 데이터 패드 상부 전극(132)은 제2 컨택홀(138) 내에서 패터닝된 보호막(150)과 경계를 이루며 형성되어 데이터 패드 하부 전극(136)과 측면 접속된다. In detail, the
도 9a 및 도 9b는 리프트 오프 공정 전의 세정공정유무에 따른 불량유무를 설명하기 위한 도면이다.9A and 9B are diagrams for describing the presence or absence of defects according to the presence or absence of the cleaning process before the lift-off process.
도 8b에 도시된 화소홀(160), 제1 및 제2 컨택홀(130,138)을 식각공정으로 형성 후 세정 공정없이 투명 도전막(154)을 증착하게 되면 도 9a에 도시된 바와 같이 식각공정 후 잔존하는 오염물질 등에 의해 투명 도전막의 들뜸현상이 발생된다. 즉, 식각공정 후 박막트랜지스터 기판의 계면에 잔존하는 식각가스(예를 들어, SF6, Cl2, HCl, CF4, C3H5, 이들의 혼합가스), 포토레지스트 패턴(152)의 잔여물, 식각되는 보호막(150) 및 게이트절연막(144)의 잔여물, 이들의 조합물 등에 의해 투명 도 전막(154)과 박막트랜지스터 기판의 접착력이 저하된다. 저하된 접착력에 의해 리프트 오프 공정시 투명 도전막(154)이 들뜬다. 들뜬 투명 도전막(154)에 의해 리프트 오프 공정시 기판(142)과 투명 도전막(154) 사이의 빈 공간으로 스트립액이 침투되어 기판(142) 상에 화소전극(118), 게이트 패드 상부 전극(132) 및 데이터 패드 상부 전극(140) 영역에서 잔존해야하는 투명 도전막(154)이 제거되는 필링 현상(A)이 발생된다. 더욱이 식각공정 후 기판(142) 상에 잔존하는 F-,Cl-계 이온성분은 패널 완성 후 화상 구현시 잔상을 장시간, 예를 들어 1000초 이상 발생시킨다. After forming the pixel holes 160, the first and second contact holes 130 and 138 shown in FIG. 8B by an etching process, and depositing the transparent
반면에 건식식각공정 후 세정공정을 거치게 되면 박막트랜지스터 기판의 계면에 잔존하는 오염물질 등이 제거되어 투명 도전막(154)과 박막트랜지스터 기판의 접착력이 향상된다. 이에 따라, 도 9b에 도시된 바와 같이 투명 도전막(154)의 들뜸 현상 및 기판 상에 잔존해야만 하는 투명 도전막(154)이 제거되는 필링 현상이 방지된다. 또한, 식각공정 후 기판(142) 계면에 잔존하는 잔상 유발 요인이 F-,Cl-계 이온성분이 세정공정에 의해 제거된다. 이에 따라, 화상 구현시 잔상이 단시간, 예를 들어 2초 이하동안 발생되어 잔상불량을 줄일 수 있다.On the other hand, when the cleaning process is performed after the dry etching process, contaminants and the like remaining on the interface of the thin film transistor substrate are removed, thereby improving adhesion between the transparent
이와 같이, 세정공정에 의해 표 1 및 표 2와 같이 건식식각공정 후 박막트랜지스터 기판의 계면을 오염시키는 오염물질 등이 제거된다. 특히, DI로 박막트랜지스터 기판을 세정하거나 He 플라즈마 처리를 이용하여 박막트랜지스터 기판을 세정하는 경우 잔상불량을 일으키는 F-계,Cl-계 이온성분 등이 제거된다. 여기서, DI는 F-계,Cl-계 이온성분의 용해성이 높다. As such, the cleaning process removes contaminants and the like that contaminate the interface of the thin film transistor substrate after the dry etching process as shown in Tables 1 and 2. In particular, when the thin film transistor substrate is cleaned with DI or the thin film transistor substrate is cleaned by using He plasma treatment, F-based and Cl-based ions that cause residual image defects are removed. Here, DI has high solubility of F-based and Cl-based ionic components.
물질washing
matter
시간washing
time
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 및 그를 이용한 평판 표시 패널의 제조방법은 리프트-오프 공정에 의해 패턴화되는 투명도전막의 증착공정 전에 기판을 세정한다. 이에 따라, 식각공정 후 기판 상에 잔존하는 오염 물질 등이 제거됨으로써 기판과 투명도전막의 접착력이 향상되어 투명도전막의 들뜸 현상과 잔상 불량 등을 방지할 수 있다.As described above, the method of manufacturing the thin film transistor substrate and the method of manufacturing the flat panel display panel using the same according to the present invention clean the substrate before the deposition process of the transparent conductive film patterned by the lift-off process. Accordingly, contaminants remaining on the substrate after the etching process are removed. Adhesion between the substrate and the transparent conductive film is improved to prevent the lifting of the transparent conductive film and the afterimage defect.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 및 그를 이용한 평판 표시 패널의 제조방법은 리프트-오프 공정을 적용하여 3마스크 공정으로 공정을 단순화시킴으로써 제조 원가를 절감할 수 있음과 아울러 제조 수율을 향상시킬 수 있게 된다. In addition, the method of manufacturing the thin film transistor substrate and the method of manufacturing the flat panel display panel using the same according to the present invention can reduce the manufacturing cost and improve the manufacturing yield by applying a lift-off process to simplify the process in a three mask process. You can do it.
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 정하여져야만 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.
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