KR101126344B1 - Fabricating method of fringe field switch type thin film transistor substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프린지 필드 스위칭 타입의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법에 관한 것으로, 기판 상에 투명 도전층과, 상기 투명 도전층 위에 적층된 금속층을 포함한 이중 도전층을 형성하는 단계; 제1 마스크를 이용하여 상기 이중 도전층을 패터닝함으로써 각각 상기 이중 도전층으로 이루어진 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 연결된 박막트랜지스터의 게이트 전극, 상기 게이트 라인 및 상기 게이트 전극과 분리된 공통 전극판, 및 상기 공통 전극판과 일체화된 공통 라인을 형성하는 단계; 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 상기 게이트 라인과 상기 게이트 전극 각각의 측면과 상면을 감싸는 제1 포토레지스트 패턴과, 상기 공통 라인을 따라 상기 공통 라인의 상기 투명 도전층 상에 형성된 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴들에 의해 덮여진 상기 금속층을 식각하여 상기 제1 포토레지스트 패턴에 의해 덮여진 상기 게이트 라인과 상기 게이트 전극 각각을 상기 이중 도전층으로 유지한 상태에서 상기 제2 포토레지스트 패턴 주변에 노출된 상기 공통 전극판 위의 금속층을 제거하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다. The present invention relates to a method of manufacturing a fringe field switching thin film transistor substrate, comprising: forming a double conductive layer including a transparent conductive layer on the substrate and a metal layer stacked on the transparent conductive layer; Patterning the double conductive layer using a first mask to form a gate line formed of the double conductive layer, a gate electrode of a thin film transistor connected to the gate line, a common electrode plate separated from the gate line, and the gate electrode, and the Forming a common line integrated with the common electrode plate; A photolithography process using a second mask includes a first photoresist pattern covering side surfaces and top surfaces of the gate line and the gate electrode, and a second photoresist formed on the transparent conductive layer of the common line along the common line. Forming a pattern; Etching the metal layer covered by the first and second photoresist patterns to maintain the gate line and the gate electrode respectively covered by the first photoresist pattern as the double conductive layer; Removing the metal layer on the common electrode plate exposed around the photoresist pattern; And removing the first and second photoresist patterns.
Description
도 1은 종래의 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a conventional FFS type thin film transistor substrate.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 단계적으로 도시한 단면도들.2A through 2E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도.3 is a plan view showing a thin film transistor substrate of the FFS type according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 3 taken along the line II-II ′.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시 예에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제1 및 제2 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.5A and 5B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a first and a second mask process in the method of manufacturing a thin film transistor substrate of the FFS type according to the embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 및 제2 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들.6A to 6D are cross-sectional views illustrating in detail the first and second mask processes of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시 예에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도. 7A and 7B are a plan view and a sectional view for describing a third mask process in the method of manufacturing the FFS type thin film transistor substrate according to the embodiment of the present invention.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시 예에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제4 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.8A and 8B are a plan view and a cross-sectional view for describing a fourth mask process in the method of manufacturing the FFS type thin film transistor substrate according to the embodiment of the present invention.
도 9a 내지 도 9b는 본 발명의 실시 예에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제5 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.9A to 9B are plan and cross-sectional views illustrating a fifth mask process in the method of manufacturing the FFS type thin film transistor substrate according to the embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
102 : 게이트 라인 4, 104 : 데이터 라인102:
TFT : 박막 트랜지스터 6, 106 : 게이트 전극TFT:
8, 108 : 소스 전극 10, 110 : 드레인 전극8, 108:
12, 112 : 컨택홀 14, 114 : 공통 전극판12, 112:
16, 116 : 공통 라인 18, 118 : 화소 전극16, 116:
20, 120 : 기판 25, 125 : 반도체 패턴20, 120:
22, 122 : 게이트 절연막 24, 124 : 활성층22, 122: gate
26, 126 : 오믹접촉층 28, 128 : 보호막26, 126:
101 : 투명 도전층 103 : 게이트 금속층101: transparent conductive layer 103: gate metal layer
130 : 포토레지스트 패턴
130: photoresist pattern
본 발명은 프린지 필드 스위치 타입의 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 공정을 단순화할 수 있는 프린지 필드 스위치 타입의 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fringe field switch type liquid crystal display device, and more particularly, to a fringe field switch type thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same.
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계 인가형과 수평 전계 인가형으로 대별된다.The liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. Such liquid crystal displays are roughly classified into a vertical electric field application type and a horizontal electric field application type according to the direction of the electric field for driving the liquid crystal.
수직 전계 인가형 액정 표시 장치는 상하부 기판에 대향하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수직 전계 인가형 액정 표시 장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 정도로 좁은 단점을 가진다.In the vertical field applying liquid crystal display, a liquid crystal of TN (Twisted Nemastic) mode is driven by a vertical electric field formed between a pixel electrode and a common electrode disposed to face the upper and lower substrates. The vertical field application type liquid crystal display device has an advantage of having a large aperture ratio while having a narrow viewing angle of about 90 degrees.
수평 전계 인가형 액정 표시 장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 인 플레인 스위치(In Plane Switch; 이하, IPS라 함) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수평 전계 인가형 액정 표시 장치는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점을 갖으나, 개구율 및 투과율이 낮은 단점을 가진다.In the horizontal field application type liquid crystal display, a liquid crystal in an in-plane switch (hereinafter referred to as IPS) mode is driven by a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged side by side on a lower substrate. Such a horizontal field application type liquid crystal display device has a wide viewing angle of about 160 degrees, but has a disadvantage of low aperture ratio and low transmittance.
이러한 수평 전계 인가형 액정 표시 장치의 단점을 개선하기 위하여 프린지 필드(Fringe Field)에 의해 동작되는 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching; 이하, FFS) 타입의 액정 표시 장치가 제안되었다. FFS 타입의 액정 표시 장치는 각 화소 영역에 절연막을 사이에 둔 공통 전극판과 화소 전극을 구비하고, 그 공통 전극판과 화소 전극의 간격을 상하부 기판의 간격보다 좁게 형성하여 프린지 필드가 형성되게 한다. 그리고, 프린지 필드에 의해 상하부 기판 사이에 채워진 액정 분자들이 모두 동작되게 함으로써 개구율 및 투과율을 향상시키게 된다.In order to improve the disadvantage of the horizontal field-applied liquid crystal display device, a fringe field switching (FFS) type liquid crystal display device operated by a fringe field has been proposed. A FFS type liquid crystal display device includes a common electrode plate and a pixel electrode having an insulating film interposed therebetween in each pixel region, and forms a fringe field by forming a gap between the common electrode plate and the pixel electrode narrower than a gap between upper and lower substrates. . The liquid crystal molecules filled between the upper and lower substrates by the fringe field are all operated to improve the aperture ratio and transmittance.
도 1은 종래의 FFS 타입의 액정 표시 장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate included in a conventional FFS type liquid crystal display device.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(20) 위에 게이트 절연막(22)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(미도시) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 프린지 필드를 형성하도록 게이트 절연막(22) 및 보호막(28)을 사이에 두고 형성된 공통 전극판(14) 및 화소 전극 슬릿(18)과, 공통 전극판(14)과 접속된 공통 라인(16)을 구비한다.1 and 2 include a gate line (not shown) and a
공통 전극판(14)은 각 화소 영역에 형성되고, 그 공통 전극판(14) 위에 형성되어 접속된 공통 라인(16)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(이하, 공통 전압)을 공급받는다. 이러한 공통 전극판(14)은 투명 도전층으로, 공통 라인(16)은 게이트 라인(2)과 함께 게이트 금속층으로 형성된다.The
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(미도시)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)의 화소 신호가 화소 전극 슬릿(18)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인과 접속된 게이트 전극(6), 데이터 라인(4)과 접속된 소스 전극(8), 화소 전극 슬릿(18)과 접속된 드레인 전극(10), 게이트 전극(6)과 게이트 절연막(22)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(8) 및 드레인 전극(10) 사이에 채널을 형성하는 활성층(24), 소스 전극(8) 및 드레인 전극(10)과 활성층(24)과의 오믹 접촉을 위한 오믹 컨택층(26)을 포함하는 반도체 패턴 (25)을 구비한다. The thin film transistor TFT keeps the pixel signal of the
화소 전극 슬릿(18)은 보호막(28)을 관통하는 컨택홀을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(10)과 접속되어 공통 전극판(14)과 중첩되게 형성된다.이러한 화소 전극 슬릿(18)은 공통 전극판(14)과 프린지 필드를 형성하여 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.The
그리고, 공통 전극판(14)과 화소 전극 슬릿(18)의 중첩부에는 화소 전극 슬릿(18)에 공급된 비디오 신호를 안정적으로 유지시키는 스토리지 캐패시터가 형성된다. In the overlapping portion of the
이러한 구성을 가지는 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판은 다음과 같이 5마스크 공정으로 형성된다.A thin film transistor substrate of the FFS type having such a configuration is formed in a five mask process as follows.
도 2a를 참조하면, 제1 마스크 공정으로 기판(20)의 각 화소 영역에 공통 전극판(14)이 형성된다. 공통 전극판(14)은 기판(20) 상에 투명 도전층을 형성한 다음 제1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 각 화소 영역에 형성된다. Referring to FIG. 2A, a
도 2b를 참조하면, 제2 마스크 공정으로 공통 전극판(14)이 형성된 기판(20) 상에 게이트 라인 및 게이트 전극(6)과 공통 라인(16)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다. 이러한 게이트 금속 패턴은 공통 전극판(14)이 형성된 기판(20) 상에 게이트 금속층을 형성한 다음 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다.Referring to FIG. 2B, a gate metal pattern including a gate line, a
도 2c를 참조하면, 게이트 금속 패턴이 형성된 기판(20) 상에 게이트 절연막(22)이 형성되고, 제3 마스크 공정으로 게이트 절연막(22) 위에 활성층(24) 및 오믹 컨택층(26)을 포함하는 반도체 패턴(25)과; 데이터 라인(4), 소스 전극(8), 드레인 전극(10)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴이 형성된다.Referring to FIG. 2C, a
상세히 하면, 게이트 금속 패턴이 형성된 하부 기판(20) 상에 게이트 절연막(22), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 그리고 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다. 그 다음, 소스/드레인 금속층 위에 회절 노광 마스크인 제3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 단차를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하게 된다. 단차를 갖는 포토레지스트 패턴은 박막 트랜지스터의 채널부에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는다. 이러한 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 소스/드레인 금속 패턴과, 그 아래에 반도체 패턴이 형성된다. 이때, 소스/드레인 금속 패턴에 포함되는 소스 전극(8)과 드레인 전극(10)은 일체화되어 형성된다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 애싱하고 노출된 소스/드레인 금속 패턴을 그 아래의 오믹 접촉층(26)과 함께 제거함으로써 소스 전극(8) 및 드레인 전극(10)을 분리시킨다.In detail, the
도 2d를 참조하면, 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(22) 상에 제4 마스크 공정으로 콘택홀을 포함하는 보호막(28)이 형성된다. 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(22) 상에 보호막(28)이 전면 형성되고 제4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝됨으로써 드레인 전극(10)을 노출시키는 컨택홀이 형성된다.Referring to FIG. 2D, a
도 2e를 참조하면, 제5 마스크 공정으로 보호막(28) 상에 화소 전극 슬릿(18)이 형성된다. 화소 전극 슬릿(18)은 보호막(28) 상에 투명 도전층을 형성한 다음, 제5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다.Referring to FIG. 2E, the
이와 같이, 종래의 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법은 5마스크 공정을 통해 형성된다. 여기서, 각 마스크 공정은 박막 증착 공정, 세정 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 포토레지스트 박리 공정, 검사 공정 등과 같은 많은 공정을 포함하고 있다. 따라서, 종래의 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법은 복잡하다는 문제점이 있다.
As such, the conventional FFS type thin film transistor substrate and its manufacturing method are formed through a five mask process. Here, each 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, an inspection process, and the like. Therefore, there is a problem that the conventional FFS type thin film transistor substrate and its manufacturing method are complicated.
본 발명은 공정을 단순화할 수 있는 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method for manufacturing a thin film transistor substrate of the FFS type that can simplify the process.
본 발명의 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법은 기판 상에 투명 도전층과, 상기 투명 도전층 위에 적층된 금속층을 포함한 이중 도전층을 형성하는 단계; 제1 마스크를 이용하여 상기 이중 도전층을 패터닝함으로써 각각 상기 이중 도전층으로 이루어진 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 연결된 박막트랜지스터의 게이트 전극, 상기 게이트 라인 및 상기 게이트 전극과 분리된 공통 전극판, 및 상기 공통 전극판과 일체화된 공통 라인을 형성하는 단계; 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 상기 게이트 라인과 상기 게이트 전극 각각의 측면과 상면을 감싸는 제1 포토레지스트 패턴과, 상기 공통 라인을 따라 상기 공통 라인의 상기 투명 도전층 상에 형성된 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴들에 의해 덮여진 상기 금속층을 식각하여 상기 제1 포토레지스트 패턴에 의해 덮여진 상기 게이트 라인과 상기 게이트 전극 각각을 상기 이중 도전층으로 유지한 상태에서 상기 제2 포토레지스트 패턴 주변에 노출된 상기 공통 전극판 위의 금속층을 제거하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 투명 도전층은 ITO, TO, IZO 중 어느 하나로 형성되고, 상기 금속층은 Mo, Ti, Cu, Al(Nd) 중 어느 하나의 금속으로 형성된다.
상기 제조 방법은 상기 기판 상에 게이트 절연막, 비정질 실리콘층을 포함한 활성층, 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층을 포함한 오믹 컨택층, 및 소스/드레인 금속층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 소스/드레인 금속층 위에 포토레지스트를 도포하고, 회절 노광 마스크로 선택된 제3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 상기 포토레지스트를 노광 및 현상함으로써 상기 박막트랜지스터의 채널부에서 두께가 얇은 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 채널부에서 두께가 얇은 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 상기 소스/드레인 금속층으로부터 상기 비정질 실리콘층까지 일괄 패터닝됨으로써 소스/드레인 금속 패턴과, 그 아래의 반도체 패턴을 형성하는 단계; 산소(O2) 플라즈마를 이용한 애싱 공정으로 상기 채널부에서 두께가 얇은 포토레지스트 패턴을 애싱함으로써 상기 채널부에서 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 상기 애싱 공정 이후에 잔류하는 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 노출된 상기 소스/드레인 금속 패턴과, 그 아래의 오믹 컨택층을 제거하여 박막트랜지스터의 소스 전극과 드레인 전극이 분리되고 상기 채널부에서 상기 활성층을 노출시키는 단계; 상기 소스/드레인 금속 패턴 위에 잔존하는 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 상기 소스/드레인 금속 패턴과 상기 게이트 절연막 상에 보호막을 형성하고 제4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 상기 보호막에 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 투명 도전층을 형성하고, 제5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 상기 보호막 상에 형성된 투명 도전층을 패터닝하여 상기 보호막 상에 화소 전극 슬릿을 형성하는 단계를 더 포함한다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.A method of manufacturing a thin film transistor substrate of the FFS type of the present invention comprises the steps of forming a double conductive layer including a transparent conductive layer on the substrate and a metal layer laminated on the transparent conductive layer; Patterning the double conductive layer using a first mask to form a gate line formed of the double conductive layer, a gate electrode of a thin film transistor connected to the gate line, a common electrode plate separated from the gate line and the gate electrode, and the Forming a common line integrated with the common electrode plate; A photolithography process using a second mask includes a first photoresist pattern covering side surfaces and top surfaces of the gate line and the gate electrode, and a second photoresist formed on the transparent conductive layer of the common line along the common line. Forming a pattern; Etching the metal layer covered by the first and second photoresist patterns to maintain the gate line and the gate electrode respectively covered by the first photoresist pattern as the double conductive layer; Removing the metal layer on the common electrode plate exposed around the photoresist pattern; And removing the first and second photoresist patterns.
The transparent conductive layer is formed of any one of ITO, TO, and IZO, and the metal layer is formed of any one metal of Mo, Ti, Cu, and Al (Nd).
The manufacturing method includes sequentially forming a gate insulating layer, an active layer including an amorphous silicon layer, an ohmic contact layer including an amorphous silicon layer doped with impurities (n + or p +), and a source / drain metal layer on the substrate; Forming a thin photoresist pattern in the channel portion of the thin film transistor by applying a photoresist on the source / drain metal layer and exposing and developing the photoresist in a photolithography process using a third mask selected as a diffraction exposure mask. step; Forming a source / drain metal pattern and a semiconductor pattern thereunder by collectively patterning the source / drain metal layer from the source / drain metal layer to the amorphous silicon layer by an etching process using a thin photoresist pattern in the channel portion; Removing the photoresist pattern remaining in the channel portion by ashing the thin photoresist pattern in the channel portion by an ashing process using an oxygen (O 2 ) plasma; The source and drain metal patterns exposed by the etching process using the photoresist pattern remaining after the ashing process and the ohmic contact layer below are removed to separate the source electrode and the drain electrode of the thin film transistor, and in the channel part, Exposing the active layer; Removing the photoresist pattern remaining on the source / drain metal pattern; Forming a contact layer on the source / drain metal pattern and the gate insulating layer and forming a contact hole exposing the drain electrode of the thin film transistor in the passivation layer by a photolithography process using a fourth mask; And forming a transparent conductive layer on the passivation layer, and patterning the transparent conductive layer formed on the passivation layer by a photolithography process using a fifth mask to form pixel electrode slits on the passivation layer.
Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
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이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 3 내지 도 9b를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 9B.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판을 도시한 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.3 is a plan view illustrating a FFS type thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 3 taken along the line II-II ′.
도 3 및 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(120) 위에 게이트 절연막(122)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 프린지 필드를 형성하도록 게이트 절연막(122) 및 보호막(128)을 사이에 두고 형성된 공통 전극판(114) 및 화소 전극 슬릿(118)과, 공통 전극판(114)과 접속된 공통 라인(116)을 구비한다.3 and 4 include a
게이트 신호를 공급하는 게이트 라인(102)과 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인(104)은 교차 구조로 형성되어 화소 영역을 정의한다. 여기서, 게이트 라인(102)은 게이트 전극(106)과 함께 투명 도전층(101)과 금속층(103)이 적층된 이중 구조를 갖는다. 이때, 금속층(103)으로는 단일/이중/삼중 구조의 금속층이 이용될 수 있다.The
공통 전극판(114)은 각 화소 영역에 형성되고, 그 공통 전극판(114)과 접속된 공통 라인(116)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(이하, 공통 전압)을 공급받는다. 여기서, 공통 전극판(114)은 상기 게이트 라인(101)에 포함된 투명 도전층(101)과 동일층에 형성되고, 공통 라인(116)은 상기 게이트 라인(102)과 같은 이중 구조를 갖는다. 이 경우, 공통 라인(116)과 공통 전극판(114)의 중첩되는 부분에서는 공통 라인(116)의 투명 도전층(103)은 공통 전극판(114)의 일부분이 된다.The
이러한 공통 전극판(114)은 게이트 라인(101)에 포함된 투명 도전층(101)과 동일층에 형성되고, 공통 라인(116)은 게이트 라인(102)을 구성하는 금속층(103)과 동일층에 형성된다.The
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(102)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)의 화소 신호가 화소 전극 슬릿(18)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(102)과 연결된 게이트 전극(106), 데이터 라인(104)과 접속된 소스 전극(108), 화소 전극 슬릿(118)과 접속된 드레인 전극(110), 게이트 전극(106)과 게이트 절연막(122)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(108) 및 드레인 전극(110) 사이에 채널을 형성하는 활성층(124), 소스전극(108) 및 드레인 전극(110)과 활성층(124)과의 오믹 접촉을 위한 오믹 컨택층(126)을 포함하는 반도체 패턴(125)을 구비한다. The thin film transistor TFT keeps the pixel signal of the
그리고, 활성층(124) 및 오믹 컨택층(126)은 포함하는 반도체 패턴(125)은 데이터 라인(104)과도 중첩되게 형성된다.The
화소 전극 슬릿(118)은 보호막(128)을 관통하는 컨택홀(112)을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 드레인 전극(110)과 접속되어 공통 전극판(114)과 중첩되게 형성된다. 화소 전극 슬릿(114)은 투명 도전층으로 형성되며 공통 라인(116)을 기준으로 대칭적으로 형성된 다수의 제1 슬릿과, 다수의 제1 슬릿을 공통으로 연결하는 제2 슬릿을 구비한다. 이러한 화소 전극 슬릿(118)은 공통 전극판(114)과 프린지 필드를 형성하여 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다.The pixel electrode slit 118 is connected to the
그리고, 공통 전극판(114)과 화소 전극 슬릿(118)의 중첩부에는 화소 전극 슬릿(18)에 공급된 비디오 신호를 안정적으로 유지시키는 스토리지 캐패시터가 형성된다. In the overlapping portion of the
이러한 구성을 가지는 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판은 다음과 같이 5마스크 공정으로 형성된다.A thin film transistor substrate of the FFS type having such a configuration is formed in a five mask process as follows.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 및 제2 마스크 공정으로 기판(120) 상에 이중 구조의 게이트 라인(102), 게이트 전극(106), 공통 라인(116)과, 단일 구조의 공통 전극판(114)이 형성된다. 이러한 제1 및 제2 마스크 공정을 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.5A and 5B, the
도 6a를 참조하면, 기판(120) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 투명 도전층(101) 및 금속층(103)이 연속 증착된다. 여기서, 투명 도전층(101)으로는 ITO, TO, IZO 중 어느 하나의 투명 도전 물질이, 금속층(103)으로는 Mo, Ti, Cu, Al(Nd) 중 어느 하나의 금속이 이용된다.Referring to FIG. 6A, the transparent
도 6b를 참조하면, 제1 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 투명 도전층(101) 및 금속층(103)이 패터닝됨으로써 이중 구조를 갖는 게이트 라인(102), 게이트 전극(106), 공통 라인(116), 그리고 금속층(103)이 덮여 있는 공통 전극판(114)이 형성된다, Referring to FIG. 6B, the transparent
도 6c를 참조하면, 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 게이트 라인(102), 게이트 전극(106), 공통 라인(116) 위에 포토레지스트 패턴(130)을 형성하고, 그 포토레지스트 패턴(130)을 이용하여 노출된 금속층(103)을 식각하여 공통 전극판(114)이 노출되게 한다. 이 때, 포토레지스트 패턴(130)은 게이트 라인(102) 및 게이트 전극(106) 각각의 측면과 상면을 감싸는 형태로 형성되어 그 게이트 라인(102) 및 게이트 전극(106)이 식각 공정에서 식각되지 않도록 보호한다. 그리고, 공통 전극판(114) 위의 금속층(103)이 그 위에 형성된 포토레지스트 패턴(130)을 따라 패터닝됨으로써 이중 구조의 공통 라인(116)이 형성된다. 이 경우, 공통 라인(116) 중 투명 도전층(101)은 공통 전극판(114)과의 중첩부에서는 그의 일부분으로 포함된다. 다시 말하여, 공통 라인(116)의 투명 도전층(101)은 공통 전극판(114)과 동일층에 일체화되어 형성된다. 그리고, 도 6d와 같이 상기 포토레지스트 패턴(130)을 제거하게 된다.Referring to FIG. 6C, the
이와 같이, 제1 및 제2 마스크 공정에 이용되어질 투명 도전층(101) 및 금속층(103)이 하나의 스퍼터링 공정, 즉 하나의 스퍼터링 장비를 통해 연속 증착되므로 기존과 대비하여 하나의 스퍼터링 공정 및 세정 공정을 단축할 수 있게 된다.As such, since the transparent
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 상기 기판(120) 상에 게이트 절연막(122)이 형성되고, 제3 마스크 공정으로 게이트 절연막(122) 위에 활성층(124) 및 오믹 컨택층(126)을 포함하는 반도체 패턴(125)과, 데이터 라인(104), 소스 전극(108), 드레인 전극(110)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴이 형성된다. 이러한 반도체 패턴(125)과 소스/드레인 금속 패턴은 회절 노광 마스크 또는 하프 톤 마스크를 이용한 하나의 마스크 공정으로 형성된다.7A and 7B, a
구체적으로, 상기 기판(120) 상에 게이트 절연막(122), 비정질 실리콘층, 불 순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층, 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다. 예를 들면, 게이트 절연막(122), 비정질 실리콘층, 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층은 PECVD 방법으로, 소스/드레인 금속층은 스퍼터링 방법으로 형성된다. 게이트 절연막(122)으로는 SiOx, SiNx 등과 같은 무기 절연 물질이, 소스/드레인 금속층(109)으로는 Cr, Mo, MoW, Al/Cr, Cu, Al(Nd), Al/Mo, Al(Nd)/Al, Al(Nd)/Cr, Mo/Al(Nd)/Mo, Cu/Mo, Ti/Al(Nd)/Ti 등이 이용된다. 그리고, 소스/드레인 금속층 위에 포토레지스트가 도포된 다음, 회절 노광 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 포토레지스트를 노광 및 현상함으로써 채널부가 상대적으로 얇은 포토레지스트 패턴이 형성된다. In detail, a
이어서, 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 소스/드레인 금속층으로부터 비정질 실리콘층까지 일괄 패터닝됨으로써 소스/드레인 금속 패턴과, 그 아래의 반도체 패턴(125)이 형성된다. 이 경우, 소스/드레인 금속 패턴 중 소스 전극(108)과 드레인 전극(110)은 일체화된 구조를 갖는다. Subsequently, the source / drain metal pattern and the
그 다음, 산소(O2) 플라즈마를 이용한 애싱 공정으로 포토레지스트 패턴을 애싱함으로써 채널부의 포토레지스트 패턴이 제거된다. 그리고, 애싱된 포토레지스트 패턴을 이용한 식각 공정으로 노출된 소스/드레인 금속 패턴과, 그 아래의 오믹 컨택층(126)이 제거됨으로써 소스 전극(108)과 드레인 전극(110)은 분리되고 활성층(124)이 노출된다.Next, the photoresist pattern of the channel portion is removed by ashing the photoresist pattern by an ashing process using an oxygen (O 2 ) plasma. In addition, the source / drain metal pattern exposed by the etching process using the ashed photoresist pattern and the
그리고, 스트립 공정으로 소스/드레인 금속 패턴 위에 잔존하던 포토레지스트 패턴이 제거된다.Then, the photoresist pattern remaining on the source / drain metal pattern is removed by the strip process.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 소스/드레인 금속 패턴과 게이트 절연막(122) 상에 제4 마스크 공정으로 콘택홀(112)을 포함하는 보호막(128)이 형성된다. 8A and 8B, a
구체적으로, 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(122) 상에 PECVD, 스핀 코팅(Spin Coating), 스핀리스 코팅(Spinless Coating) 등의 방법으로 보호막(128)이 형성된다. 보호막(128)으로는 게이트 절연막(122)과 같은 무기 절연 물질, 또는 유기 절연 물질이 이용된다. 이어서, 보호막(128)을 제4 마스크를 이용한 포토리소그래핑 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 드레인 전극(110)을 노출시키는 컨택홀(112)이 형성된다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제5 마스크 공정으로 보호막(128) 상에 화소 전극 슬릿(118)이 형성된다. 화소 전극 슬릿(118)은 보호막(128) 상에 투명 도전층을 형성한 다음, 제5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 형성된다.Specifically, the
9A and 9B, the pixel electrode slit 118 is formed on the
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상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법은 제1 및 제2 마스크 공정에서 패터닝되어질 투명 도전층 및 금속층이 하나의 스퍼터링 공정, 즉 하나의 스퍼터링 장비를 통해 연속 증착되므로 기존과 대비하여 하나의 스퍼터링 공정을 그 다음의 세정 공정과 함께 단축할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판의 제조 공정수 를 줄일 수 있게 된다. As described above, in the FFS type thin film transistor substrate and the method of manufacturing the same, the transparent conductive layer and the metal layer to be patterned in the first and second mask processes are continuously deposited through one sputtering process, that is, one sputtering equipment. As a result, one sputtering process can be shortened with the next cleaning process in comparison with the conventional one. Accordingly, the number of manufacturing steps of the FFS type thin film transistor substrate according to the present invention can be reduced.
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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