KR101136410B1 - Array substrate for Liquid Crystal Display Device and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon and a method of manufacturing the same.
본 발명에 의한 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판은 스토리지 커패시터가 형성되는 스토리지 영역에 있어 제 1 및 제 2 스토리지 전극을 빛을 투과시키는 물질인 폴리실리콘과 투명 도전성 물질로써, 상기 제 1 스토리지 전극은 반도체층을 형성하는 층에, 상기 제 2 스토리지 전극은 화소전극을 형성하는 층에 각각 형성함으로서 개구율 및 휘도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공한다. The array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon according to the present invention is a polysilicon and a transparent conductive material that transmits light to the first and second storage electrodes in a storage region where a storage capacitor is formed. The present invention provides an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, wherein an electrode is formed in a layer for forming a semiconductor layer and the second storage electrode is formed in a layer for forming a pixel electrode.
Description
도 1은 일반적인 구동회로부 일체형 액정표시장치용 어레이 기판의 개략도. 1 is a schematic diagram of an array substrate for a liquid crystal display device integrated with a general driving circuit.
도 2는 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판 내부의 하나의 화소영역에 대한 평면도.2 is a plan view of one pixel region inside an array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon;
도 3은 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2;
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 평면도.4 is a plan view of one pixel area of an array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4를 절단선 V-V를 따라 절단한 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line V-V of FIG. 4.
도 6은 도 4를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 단면도.6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 4.
도 7은 본 발명의 실시예의 제 1 변형예로서 하나의 화소영역 내에 제 1 스토리지 전극의 형상만을 간략히 도시한 평면도.7 is a plan view briefly showing only the shape of the first storage electrode in one pixel area as a first modification of the embodiment of the present invention;
도 8은 본 발명의 실시예의 제 2 변형예로서 하나의 화소영역 내에 제 1 스토리지 전극의 형상만을 간략히 도시한 평면도.FIG. 8 is a plan view schematically showing only the shape of the first storage electrode in one pixel area as a second modification of the embodiment of the present invention; FIG.
도 9는 본 발명의 실시예의 제 3 변형예에 대한 단면도로서 평면도인 도 4를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분과 동일한 부분에 대한 단면도.FIG. 9 is a cross-sectional view of a portion similar to a portion cut along a cutting line V-V of FIG. 4 as a cross-sectional view of a third modification of the embodiment of the present invention; FIG.
도 10은 본 발명의 실시예의 제 3 변형예에 대한 단면도로서 도 4를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분과 동일한 부분에 대한 단면도.Fig. 10 is a sectional view of a third section of the embodiment of the present invention and the same section as the section cut along the line VI-VI in Fig. 4;
도 11a 내지 도 11i는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 따른 제조 공정 단면도로서 도 4를 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 공정별 단면도.11A to 11I are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, taken along the line VV of FIG. 4.
도 12a 내지 도 12i는 본 발명의 실시예에 의한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 따른 제조 공정 단면도로서 도 4를 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 공정별 단면도.12A to 12I are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, taken along the line VV of FIG. 4.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
101 : 기판 105 : 버퍼층101
110 : 반도체층 110a : 액티브층 110:
110b : 오믹콘택층 114 : 제 1 스토리지 전극110b: ohmic contact layer 114: first storage electrode
114a : 게이트 배선과 나란하게 배치된 제 1 스토리지 전극 부분114a: first storage electrode portion disposed in parallel with the gate wiring
117 : 게이트 절연막 120 : 제 1 스토리지 전극 콘택홀117: gate insulating film 120: first storage electrode contact hole
125 : 게이트 배선 127 : 게이트 전극125: gate wiring 127: gate electrode
130 : 공통배선 135 : 층간절연막130: common wiring 135: interlayer insulating film
137, 139 : 반도체층 콘택홀 145 : 데이터 배선137 and 139: semiconductor layer contact hole 145: data wiring
147 : 소스 전극 149 : 드레인 전극147: source electrode 149: drain electrode
155 : 층간절연막 157 : 드레인 콘택홀155: interlayer insulating film 157: drain contact hole
159 : 게이트 절연막 노출홈 165 : 화소전극159: gate insulating film exposed groove 165: pixel electrode
167 : 제 2 스토리지 전극167: second storage electrode
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 구동회로부 일체형 액정표시장치용 기판과 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. Recently, liquid crystal displays have been spotlighted as next generation advanced display devices having low power consumption, good portability, technology-intensive, and high added value.
상기 액정표시장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)를 포함하는 어레이 기판과 컬러 필터(color filter) 기판 사이에 액정을 주입하여, 이 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률 차이를 이용해 영상효과를 얻는 비발광 소자에 의한 화상표시장치를 뜻한다. The liquid crystal display device injects a liquid crystal between an array substrate including a thin film transistor (TFT) and a color filter substrate to obtain an image effect by using a difference in refractive index of light according to the anisotropy of the liquid crystal. Means an image display device by a non-light emitting element.
현재에는 상기 박막 트랜지스터와 화소 전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD ; Active Matrix Liquid Crystal Display)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있으며 이때, 상기 박막 트랜지스터 소자로는 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)이 주로 이용되는데, 이는 저온 공정이 가능하여 저가의 절연기판을 사용할 수 있기 때문이다. Currently, an active matrix liquid crystal display (AM-LCD) in which the thin film transistor and the pixel electrode are arranged in a matrix manner has been attracting the most attention because of its excellent resolution and video performance. Hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) is mainly used because low-temperature processing is possible, so that an inexpensive insulating substrate can be used.
그러나, 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)은 원자 배열이 무질서하기 때문에 약한 결합(weak Si-Si bond) 및 댕글링 본드(dangling bond)가 존재하여 빛 조사나 전기장 인가 시 준 안정상태로 변화되어 박막 트랜지스터 소자로 활용시 안정성이 문제가 되며, 전기적 특성(낮은 전계효과 이동도 : 0.1~1.0㎠/V?s)이 좋지 않아 구동회로로 사용하기 어렵다. However, since hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) is disordered in its atomic arrangement, weak Si-Si bonds and dangling bonds exist, and thus, in a state of quasi-stable state when light irradiation or electric field is applied. It is difficult to use as a driving circuit because the stability is a problem when it is used as a thin film transistor element and its electrical characteristics (low field effect mobility: 0.1∼1.0㎠ / V? S) are not good.
따라서, 일반적으로는 별도로 제작된 구동소자를 액정패널에 연결하여 사용하고 있으며, 대표적인 예로 구동소자를 TCP(Tape Carrier Package)로 제작하여 액정패널에 부착하여 사용한다. 따라서 상기 TCP는 다수의 회로부가 PCB(Printed Circuit Board) 기판과 액정패널 사이에 부착되어, 상기 PCB 기판으로부터 입력되는 신호를 받아 상기 액정패널에 전달하게 된다. 그런데 이러한 구성은 구동 IC의 실장비용이 원가의 많은 부분을 차지하고 있으며, 액정패널의 해상도가 높아지면서 박막 트랜지스터 기판의 게이트 배선 및 데이터 배선을 상기 TCP와 연결하는 기판 외부의 패드 피치(Pitch)가 짧아져 TCP 본딩 자체가 어려워지고 있다. Therefore, in general, a driving device manufactured separately is connected to the liquid crystal panel, and as a representative example, the driving device is manufactured in TCP (Tape Carrier Package) and attached to the liquid crystal panel. Accordingly, in the TCP, a plurality of circuit parts are attached between a PCB (Printed Circuit Board) substrate and a liquid crystal panel to receive a signal input from the PCB substrate and transfer the signal to the liquid crystal panel. However, such a configuration occupies a large part of the cost of the actual equipment of the driver IC, and as the resolution of the liquid crystal panel increases, the pad pitch outside the substrate connecting the gate wiring and the data wiring of the thin film transistor substrate with the TCP is short. TCP bonding itself is becoming difficult.
반면, 폴리실리콘(poly-Si)은 비정질 실리콘(a-Si)에 비하여 전계효과 이동도 등의 전기적 특성이 우수하기 기판 위에 구동회로를 형성하여도 문제되지 않는다. 따라서 상기 폴리 실리콘을 이용하여 기판에 직접 구동회로를 형성함으로써 구동 IC 비용을 줄일 수 있고 실장도 간단해진다. On the other hand, polysilicon (poly-Si) is superior to amorphous silicon (a-Si), and excellent electrical characteristics such as field effect mobility, even if the driving circuit is formed on the substrate. Accordingly, by forming the driving circuit directly on the substrate using the polysilicon, the driving IC cost can be reduced and the mounting is simplified.
도 1은 일반적인 구동회로부 일체형 액정표시장치용 어레이 기판의 개략도이다. 1 is a schematic view of an array substrate for a liquid crystal display device integrated with a general driving circuit unit.
도시한 바와 같이, 절연 기판(1) 상에 구동회로부(5)와 화소부(3)가 같이 형성되어 있다. 상기 화소부(3)는 기판(1)의 중앙부에 위치하고, 이 화소부(3)의 일 측과 이에 평행하지 않은 타측에 각각 게이트 및 데이터 구동회로부(5a, 5b)가 위치하고 있다. 상기 화소부(3)에는 상기 게이트 구동회로부(5a)와 연결된 다수 개의 게이트 배선(7)과 상기 데이터 구동회로부(5b)와 연결된 다수 개의 데이터 배선(9)이 교차하여 구성되며, 두 배선이 교차하여 정의되는 화소영역(P)에는 화소전극(10)이 형성되어 있고, 상기 두 배선의 교차지점에는 화소전극(10)과 연결된 박막 트랜지스터(T)가 위치한다. As shown, the
또한, 상기 게이트 및 데이터 구동회로부는 외부신호 입력단(12)과 연결되어 있다. In addition, the gate and data driving circuit unit are connected to an external
상기 게이트 및 데이터 구동회로부(5a, 5b)는 상기 외부신호 입력단(12)을 통하여 입력된 외부신호를 내부에서 조절하여 각각 게이트 및 데이터 배선(7, 9)을 통해 화소부(3)로 디스플레이 컨트롤 신호 및 데이터 신호를 공급하기 위한 장치이다. The gate and
따라서, 상기 게이트 및 데이터 구동회로부(5a, 5b)는 입력되는 신호를 적절하게 출력시키기 위하여 인버터(inverter)로서 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)구조, NMOS구조 또는 PMOS구조의 박막 트랜지스터(미도시)가 상기 구동회로부 내부에 형성되어 있다. Accordingly, the gate and
도 2는 종래의 폴리실리콘을 이용하여 구동 및 스위칭 소자를 구성한 액정표시장치용 어레이 기판 내부의 하나의 화소부에 대한 평면도이다.FIG. 2 is a plan view of one pixel portion inside an array substrate for a liquid crystal display device in which driving and switching elements are constructed using a conventional polysilicon.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(15)의 화상을 표시하는 액티브 영역에는 세로방향으로 데이터 배선(45)이 형성되어 있으며, 가로 방향으로 게이트 배선(30)과 공통배선(32)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(30) 및 데이터 배선(45)이 교차하는 부분에 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. As shown,
또한, 상기 데이터 배선(45)과 게이트 배선(30)이 교차하여 하나의 화소영역(P)을 정의하며, 상기 하나의 화소영역(P) 내에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Tr)와 백라이트(미도시)로부터의 입사되는 빛을 통과시켜 화상을 표시하는 영역인 개구부(OA)와 상기 게이트 배선(30)에서 일정간격 이격하여 형성된 공통배선(32)의 화소영역(P) 내 일부가 상기 공통배선(32)의 폭보다 넓은 폭을 가지며 제 2 스토리지 전극(33)을 형성한 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되어 있다. In addition, the
도 3은 상기 도 2를 절단선 Ⅲ-Ⅲ를 따라 절단한 단면의 모양을 도시한 도면이다. 이후 전술한 종래의 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구조에 대해 설명한다.3 is a view showing the shape of the cross section taken along the cutting line III-III of FIG. Hereinafter, the cross-sectional structure of the array substrate for a liquid crystal display device using the aforementioned polysilicon will be described.
도시한 바와 같이, 기판(15)상에 버퍼층(18)이 형성되어 있으며, 그 위로 폴리실리콘으로 형성된 제 1 및 제 2 반도체층(23, 25)이 스위칭 소자가 형성되는 부분(TrA)(이하 스위칭 영역이라 칭함)과 스토리지 커패시터가 형성되는 부분(StgA)(이하 스토리지 영역이라 칭함)에 각각 형성되어 있다. 이때, 스위칭 영역(TrA)의 상기 제 1 반도체층(23)은 중앙의 순수 폴리실리콘으로 이루어진 액티브층(23a)과 상기 액티브층(23a) 양측으로 도핑된 오믹콘택층(23b)으로 이루어지고 있다.As shown, the
다음, 상기 제 1 및 제 2 반도체층(23, 25) 위로 게이트 절연막(28)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(28) 위로 제 1 반도체층(23) 중 중앙의 액티브층(23a)과 오버랩되며 게이트 전극(35)이 형성되어 있으며, 스토리지 영역 (StgA)에 있어서는 상기 제 2 반도체층(25)과 오버랩되며 제 2 스토리지 전극(40)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 2 스토리지 전극(40)은 그 하부의 제 2 반도체층(25)이 n+도핑되어 도전체화 됨으로써 형성된 제 1 스토리지 전극(25)과, 상기 제 1 및 제 2 스토리지 전극(25, 40) 사이에 위치한 유전체 역할을 하는 게이트 절연막(28)과 더불어 제 1 스토리지 커패시터(StgC1)를 형성하고 있다. Next, a
다음, 상기 게이트 전극(35) 및 제 2 스토리지 전극(40)이 형성된 게이트 절연막(28) 위로 상기 게이트 절연막(28)보다 두껍게 형성된 층간절연막(43)이 전면에 형성되어 있다. 또한, 상기 층간절연막(43) 위로 제 1 반도체층(23), 더욱 정확히는 상기 제 1 반도체층(23) 중 도핑되어 형성된 오믹콘택층(23b)과 접촉하는 소스 및 드레인 전극(48, 53)이 형성되어 있다. 이때, 상기 드레인 전극(53)은 길게 연장되어 그 일부가 상기 제 2 스토리지 전극(40)과 오버랩됨으로써 그 자체로써 제 3 스토리지 전극(55)을 형성하고 있으며, 상기 층간절연막(43)을 유전체로 하여 하부의 제 2 스토리지 전극(40)과 더불어 제 2 스토리지 커패시터(StgC2)를 형성하고 있다. 따라서, 병렬구조로써 제 1, 2 스토리지 커패시터(StgC1, StgC2)를 형성하고 있는 것이 특징이다. Next, an
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(48, 53)과 제 3 스토리지 전극(55) 및 노출된 층간절연막(43) 위로 보호층(60)이 전면에 형성되어 있으며, 상기 보호층(60) 위로 드레인 콘택홀(63)을 통해, 상기 드레인 전극(53)과 연결된 제 3 스토리지 전극(55)과 접촉하며 화소전극(65)이 형성되어 있다. Next, a
전술한 종래의 어레이 기판(15)에 있어, 축전용량을 향상시키고자 병렬구조 로써 제 1 및 제 2 스토리지 커패시터(StgC1, StgC2)를 형성하고 있는데, 이러한 스토리지 커패시터(StgC1, StgC2)가 형성된 영역은 금속물질로써 제 2 및 제 3 스토리지 전극(40, 55)이 형성되고 있는 바, 하부의 백라이트(미도시)로부터 입사된 빛을 차단하게 됨으로써 개구율을 저하시키게 되며, 따라서 이러한 개구율 저하로 인해 휘도가 떨어지는 문제가 발생하고 있다. In the above-described
어레이 기판 내의 각 화소영역에 스토리지 커패시터를 형성해야 하는 이유는 각 화소영역에 있어, 한번의 신호에 의해 액정에 인가된 전압을 다음 신호가 인가되기 전까지 일정한 전압상태를 유지시키기 위해서는 화소전극에 계속 일정한 전압을 공급해야 하는데 이러한 역할을 스토리지 커패시터가 하기 때문이며, 따라서, 화소영역의 화소전극을 일정 시간동안 일정전압을 유지시키기 위해서는 이에 상응하는 축전용량을 가진 스토지리 커패시터를 형성해야 하고, 이를 반영하여 어레이 기판 내의 다수개의 화소영역을 포함하는 액티브 영역을 설계를 하고 있다. 따라서, 도시한 바와 같이 화소영역에 비교적 넓은 부분이 스토리지 커패시터 형성을 위한 스토리지 전극이 차지하고 있으며, 이로 인해 개구부의 면적이 상대적으로 작아지게 됨을 알 수 있다.The reason why the storage capacitor should be formed in each pixel area in the array substrate is that in each pixel area, the voltage applied to the liquid crystal by one signal is kept constant at the pixel electrode to maintain a constant voltage state until the next signal is applied. This is because the storage capacitor plays a role in supplying a voltage. Therefore, in order to maintain a constant voltage for the pixel electrode in the pixel region for a predetermined time, a storage capacitor having a corresponding capacitance must be formed and reflect the array. An active region including a plurality of pixel regions in a substrate is designed. Accordingly, as shown in the drawing, a relatively wide portion of the pixel region is occupied by the storage electrode for forming the storage capacitor, and thus, the area of the opening may be relatively small.
따라서, 본 발명의 목적은 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판에 있어서, 스토리지 커패시터의 구조를 변경하여, 빛이 투과시키는 재질인 폴리실리콘 및 투명도전성 물질로 제 1 및 제 2 스토리지 전극을 형성함으로써 화소영역 내에서 상기 스토리지 커패시터 영역에도 하부로부터 조사되는 빛을 어느 정도 투과시키는 구조의 액정표시장치용 어레이 기판을 제공함으로써 개구율 및 휘도를 향상시키는 것을 그 목적으로 한다. Accordingly, an object of the present invention is to change the structure of a storage capacitor in an array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon to form first and second storage electrodes made of polysilicon and a transparent conductive material which are light transmitting materials. Accordingly, an object of the present invention is to improve an aperture ratio and brightness by providing an array substrate for a liquid crystal display device having a structure that transmits light emitted from a lower portion to the storage capacitor region in a pixel region.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역 내에 박막트랜지스터가 형성되는 스위칭 영역과, 스토리지 커패시터가 형성되는 스토리지 영역이 정의된 기판과; 상기 기판 상의 스위칭 영역에 폴리실리콘으로 형성된 반도체층과, 상기 반도체층을 이루는 물질과 동일한 물질로 스토리지 영역에 형성된 제 1 스토리지 전극과; 상기 반도체층과 제 1 스토리지 전극 위로 상기 제 1 스토리지 전극 일부를 노출시키는 스토리지 전극 콘택홀을 가지며 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 스토리지 전극 콘택홀을 통해 상기 제 1 스토리지 전극과 접촉하며 형성된 공통배선과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 반도체층의 중앙부와 중첩하며 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 및 공통배선 위로 상기 게이트 전극 양측의 반도체층을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀과, 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하여 게이트 절연막을 노출시키는 제 1 스토리지 홈을 가지며 형성된 층간절연막과; 상기 층간절연막 위로 상기 반도체층 콘택홀을 통해 각각 반도체층과 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과; 상기 소스 및 드레인 전극 위로 상기 드레인 전극을 노출시키며, 동시에 상기 스토리 지 영역에 있어서는 상기 제 1 스토리지 홈과 연결되어 상기 게이트 절연막을 노출시키는 제 2 스토리지 홈을 가지며 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극과, 상기 화소전극으로부터 상기 서로 연결된 제 1 및 제 2 스토리지 홈으로 노출된 게이트 절연막 위로 연장되어 형성된 제 2 스토리지 전극을 포함한다. In order to achieve the above object, an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention includes a switching region in which a pixel region is defined by crossing gate lines and data lines, and a thin film transistor is formed in the pixel region, and a storage capacitor. A substrate on which a storage area in which is formed is defined; A semiconductor layer formed of polysilicon in the switching region on the substrate, and a first storage electrode formed in the storage region of the same material as the material of the semiconductor layer; A gate insulating layer having a storage electrode contact hole exposing a portion of the first storage electrode over the semiconductor layer and the first storage electrode; A common wiring formed over the gate insulating layer and in contact with the first storage electrode through the storage electrode contact hole; A gate electrode formed on the gate insulating layer and overlapping with a central portion of the semiconductor layer; An interlayer insulating film formed with a semiconductor layer contact hole exposing the semiconductor layers on both sides of the gate electrode over the gate electrode and the common wiring, and a first storage groove exposing a gate insulating film corresponding to the first storage electrode; Source and drain electrodes spaced apart from each other and in contact with the semiconductor layer through the semiconductor layer contact hole on the interlayer insulating film; A protective layer formed on the source and drain electrodes to expose the drain electrode and simultaneously have a second storage groove connected to the first storage groove to expose the gate insulating layer in the storage region; A pixel electrode contacting the drain electrode through the drain contact hole over the passivation layer, and a second storage electrode extending from the pixel electrode to a gate insulating layer exposed to the first and second storage grooves connected to each other; .
이때, 상기 제 1 스토리지 전극은 상기 반도체층과 이격하여 형성된 것이 특징이다.In this case, the first storage electrode is formed to be spaced apart from the semiconductor layer.
또한, 상기 제 1 스토리지 전극은 화소영역의 테두리를 따라 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 이격하여 회전한 디귿자 형태(""), 기역자 형태("ㄱ"), 미러된 기역자 형태("┌"), 영문 대문자 에이치 형태("H"), 한글 모음 중 아형태("ㅏ") 또는 한글 모음 중 어형태("ㅓ") 중 하나의 형태로 형성된 것이 특징이다. In addition, the first storage electrode is formed in a vertical shape that rotates while being spaced apart from the gate line and the data line along an edge of the pixel area. "), Translator form (" ㄱ "), mirrored translator form (" ┌ "), capital letter H form (" H "), subtypes of Korean vowels (" ㅏ "), or Korean forms of vowels (" ㅓ ") ") Is characterized by being formed in one of the forms.
또한, 상기 제 1 및 제 2 스토리지 홈은 스위칭 영역을 제외하고 화소영역 전체에 형성된 것이 특징이다. In addition, the first and second storage grooves are formed in the entire pixel area except for the switching area.
또한, 상기 제 1 스토리지 전극은 고도즈량의 불순물을 포함하여 도체화된 것이 특징이다. In addition, the first storage electrode is characterized in that the conductive material containing a high amount of impurities.
또한, 상기 화소전극 및 제 2 스토리지 전극은 투명 도전성 물질로 이루어진 것이 특징이다. The pixel electrode and the second storage electrode may be made of a transparent conductive material.
또한, 상기 소스 및 드레인 전극과 각각 접촉하는 반도체층은 n+ 또는 p+ 고도즈량의 불순물을 포함하는 오믹콘택층인 것이 특징이다. In addition, the semiconductor layer in contact with the source and drain electrodes, respectively, is characterized in that the ohmic contact layer containing an impurity amount of n + or p +.
또한, 상기 반도체층 및 제 1 스토리지 전극과 기판 사이에는 버퍼층이 더욱 형성된 것이 특징이다.In addition, a buffer layer is further formed between the semiconductor layer and the first storage electrode and the substrate.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은 게이트 배선과 데이터 배선이 교차하여 화소영역이 정의되고, 상기 화소영역 내에 박막트랜지스터가 형성되는 스위칭 영역과, 스토리지 커패시터가 형성되는 스토리지 영역이 정의된 기판 상의 상기 스위칭 영역에 폴리실리콘의 반도체층을, 상기 스토리지 영역에 상기 반도체층과 동일한 물질로써 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 반도체층 및 제 1 스토리지 전극 위로 상기 제 1 스토리지 전극을 노출시키는 스토리지 전극 노출홈을 갖는 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 반도체층 중앙에 대응하여 게이트 전극과, 상기 스토리지 전극 노출홈을 통해 노출된 제 1 스토리지 전극과 접촉하는 공통배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 및 공통배선 위로 상기 게이트 전극 양측의 반도체층을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀을 갖는 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간절연막 위로 상기 반도체층과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 위로 스위칭 영역에 있어 상기 드레인 전극 및 드레인 콘택홀을, 스토리지 영역에 있어서는 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하는 층간절연막을 연속하여 패터닝하여 그 하부의 게이트 절연막을 노출시키는 스토리지 홈을 갖는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 투명 도전성 물질로써 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극과, 상기 화소전극이 상기 스토리지 영역까지 연장하여 상기 제 1 스토리지 전극과 중첩하는 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계 를 포함한다. In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, a pixel region is defined by crossing gate lines and data lines, a switching region in which a thin film transistor is formed in the pixel region, and a storage region in which a storage capacitor is formed. Forming a semiconductor layer of polysilicon in the switching region on the substrate and a first storage electrode of the same material as the semiconductor layer in the storage region; Forming a gate insulating layer having a storage electrode exposed groove exposing the first storage electrode over the semiconductor layer and the first storage electrode; Forming a common wiring on the gate insulating layer in contact with a center of the semiconductor layer and in contact with a first storage electrode exposed through the storage electrode exposure groove; Forming an interlayer insulating film having semiconductor layer contact holes respectively exposing the semiconductor layers on both sides of the gate electrode over the gate electrode and the common wiring; Forming source and drain electrodes on the interlayer insulating layer, the source and drain electrodes being in contact with and spaced apart from each other; A storage groove for patterning the drain electrode and the drain contact hole in the switching area over the source and drain electrodes, and in the storage area, successively patterning an interlayer insulating film corresponding to the first storage electrode to expose a lower gate insulating film. Forming a protective layer; Forming a pixel electrode in contact with the drain electrode with a transparent conductive material over the passivation layer, and a second storage electrode extending to the storage area and overlapping the first storage electrode.
이때, 상기 제 1 스토리지 전극은 화소영역의 테두리를 따라 상기 게이트 배선 및 데이터 배선과 이격하여 회전한 디귿자 형태(""), 기역자 형태("ㄱ"), 미러된 기역자 형태("┌"), 영문 대문자 에이치 형태("H"), 한글 모음 중 아형태("ㅏ") 또는 한글 모음 중 어형태("ㅓ") 중 하나의 형태로 형성되는 것이 바람직하다. In this case, the first storage electrode may be rotated apart from the gate line and the data line along an edge of the pixel area ("). "), Translator form (" ㄱ "), mirrored translator form (" ┌ "), capital letter H form (" H "), subtypes of Korean vowels (" ㅏ "), or Korean forms of vowels (" ㅓ ") It is preferably formed in the form of one of ").
또한, 상기 반도체층 및 제 1 스토리지 전극을 형성한 후에는 상기 반도체층을 덮는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 도핑 마스크로하여 상기 제 1 스토리지 전극을 고도즈량의 이온주입에 의한 스토리지 도핑을 실시하는 단계를 더욱 포함한다. The method may further include forming a photoresist pattern covering the semiconductor layer after forming the semiconductor layer and the first storage electrode; And performing storage doping of the first storage electrode by implanting a high amount of ions using the photoresist pattern as a doping mask.
또한, 상기 게이트 전극과 공통전극을 형성한 후에는 상기 게이트 전극을 도핑마스크로 하여 상기 게이트 전극과 중첩되는 영역 이외의 반도체층 영역에 n+ 또는 p+의 고도즈량의 이온주입에 의한 도핑을 실시하여 상기 반도체층을 도핑된 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층 사이에 도핑되지 않은 액티브층으로 형성하는 단계를 더욱 포함한다. In addition, after the gate electrode and the common electrode are formed, the gate electrode is used as a doping mask, and doping is performed by ion implantation of a high dose of n + or p + into a semiconductor layer region other than the region overlapping the gate electrode. And forming a semiconductor layer as a doped ohmic contact layer and an undoped active layer between the ohmic contact layer.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판 및 그 제조 방법을 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, an array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing the same will be described with reference to the drawings.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 하나의 화소영역을 도시한 평면도이며, 도 5와 도 6은 각각 상기 도 4를 절단선 V-V, Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 각 화소영역 내에서 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성될 영역을 스위칭 영역(TrA), 스토리지 커패시터가 형성될 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다. FIG. 4 is a plan view illustrating one pixel area of an array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 show cut lines VV and VI-VI, respectively. It is a cross section which cut along. For convenience of description, a region where a thin film transistor as a switching element is to be formed in each pixel region is defined as a switching region TrA and a region where a storage capacitor is to be formed as a storage region StgA.
우선, 화소영역 내의 평면 구조를 도시한 도 4를 참조하면, 도시한 바와 같이, 어레이 기판(101)에 있어 화상을 표시하는 액티브 영역에는 서로 교차하여 다수의 화소영역(P)을 정의하며, 가로 방향으로 게이트 배선(125)이, 상기 게이트 배선(125)과 교차하며 세로방향으로 데이터 배선(145)이 형성되어 있다. First, referring to FIG. 4, which shows a planar structure in a pixel region, as shown in FIG. The
또한, 상기 게이트 배선(125)과 나란하게 상기 게이트 배선(125)으로부터 소정 간격 이격하여 동일한 배선폭을 가지며 공통배선(130)이 형성되어 있다. 이때, 상기 공통배선(130)은 그 일부가 폴리실리콘의 반도체층(110) 형성 시 같은 층에 동일 물질로 상기 화소영역(P) 양측의 데이터 배선(145)과, 상기 두 데이터 배선(145)을 가로지르는 상측의 게이트 배선(125)을 상기 화소영역(P)의 내측으로 둘러싸며 회전한 디귿자 형태 즉, ""형태로 형성된 제 1 스토리지 전극(114)과 중첩하며 접촉하며 형성된 것이 특징이다. In addition, the
이때, 상기 공통배선(130)과 연결되며 화소영역(P) 내에서 회전한 디귿자 형태로 형성된 제 1 스토리지 전극(114)의 그 선폭은 스토리지 커패시터의 축전용량에 따라 달리 형성될 수 있으며, 상기 공통배선(130)과 중첩하여 접촉하는 제 1 스토리지 전극 부분(114a)을 제외하고는 상기 데이터 배선(145)과 나란하게 형성된 제 1 스토리지 전극부분(114b, 144c)은 어느 한쪽이 생략되어, 도 7과 도 8에 도시 한 바와 같이, '기역자(ㄱ)'또는 '미러시킨 기역자(┌)' 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 도면에는 나타내지 않았지만, 변형예로서 상기 공통배선은 도 4에 도시한 바와는 달리, 상기 화소영역의 중앙부분을 가로지르도록 형성될 수도 있으며, 이 경우, 상기 제 1 스토리지 전극은 'H'형태 또는 '├'또는 '┤'형태로 형성될 수 있다.In this case, the line width of the
또한, 상기 게이트 및 데이터 배선(125, 145)이 교차하는 부분에는 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)가 형성되어 있다. 이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 데이터 배선(145)으로부터 분기한 소스 전극(147)과, 상기 소스 전극(147)과 소정간격 이격하는 드레인 전극(149)과, 상기 게이트 전극(127)과 반도체층(110)으로 형성되며, 이때, 상기 소스 및 드레인 전극(147, 149)은 반도체층 콘택홀(137, 139)을 통해 상기 반도체층(110)과 접촉하고 있다. 이때, 상기 반도체층(110)은 게이트 전극(127)과도 그 일부가 오버랩되어 있다. Also, a thin film transistor Tr, which is a switching element, is formed at a portion where the gate and the
다음, 상기 화소영역(P)에는 투명도전성 물질로써 박막트랜지스터(Tr)의 구성요소 중 상기 소스 전극(147)과 게이트 전극(127)을 제외하고, 상기 드레인 전극(149)과 드레인 콘택홀(157)을 통해 접촉하며 화소전극(165)이 형성되어 있으며, 이때 상기 화소전극(165) 중 상기 화소영역(P)의 테두리부를 따라 형성된 제 1 스토리지 전극(114)과 중첩되는 부분은 제 2 스토리지 전극(167)을 형성하는 것이 특징이 되고 있다. Next, except for the
다음, 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 단면 구조에 대해 설명한다.Next, a cross-sectional structure of an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(101) 상에 버퍼층(105)이 형성되어 있으며, 상기 버퍼층(105) 위로 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 폴리실리콘의 반도체층(110)이 형성되어 있으며, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 화소영역(P)을 회전한 디귿자 형태로 상기 반도체층(110)을 형성한 동일 물질 즉 폴리실리콘으로써 이루어진 제 1 스토리지 전극(114)이 형성되어 있다. 이때, 상기 반도체층(110)과 상기 제 1 스토리지 전극(114)은 화소영역(P) 내에서 서로 접촉하여 연결되지 않고 끊어져 형성된 것이 특징이다. 이때, 상기 반도체층(110) 중 상부에 형성된 게이트 전극(127)에 대응하는 부분은 도핑되지 않은 순수한 폴리실리콘으로 이루어진 액티브층(110a)을, 상기 액티브층(110a) 양측으로는 고도즈량의 이온주입에 의해 n+ 또는 p+ 도핑된 오믹콘택층(110b)을 형성하고 있으며, 상기 제 1 스토리지 전극(114)은 고도즈량을 갖는 이온주입에 의해 스토리지 도핑되어 도체화된 것이 또 다른 특징이다.5 and 6, a
또한, 도면에는 나타나지 않았으나, 상기 오믹콘택층(110b)과 액티브층(110a) 사이에는 상기 오믹콘택층(110b)이 n+도핑되어 n형 오믹콘택층을 형성하고 있는 경우, 핫 캐리어(hot carrier)에 의한 열화를 방지하고자 상기 액티브층(110a)과 오믹콘택층(110b) 사이에 저도즈량의 이온주입에 의한 n-도핑된 LDD층(미도시)이 더욱 형성될 수 있다. In addition, although not shown in the drawing, when the
다음, 상기 반도체층(110) 및 제 1 스토리지 전극(114) 위로 게이트 절연막(117)이 형성되어 있으며, 이때, 상기 제 1 스토리지 전극(114) 중, 평면도에 있어 상기 게이트 배선(125)에 나란하게 화소영역(P) 내에서 형성된 부분 일부에 대해서 는 상기 게이트 절연막(117)이 제거되어 상기 제 1 스토리지 전극(114)을 노출시키는 스토리지 전극 콘택홀(120)을 가지며 형성되고 있다.Next, a
다음, 상기 게이트 절연막(117) 위로 화소영역(P)을 정의하는 하나의 요소인 게이트 배선(125)이 가로방향으로 서로 일정간격 이격하여 형성되어 있으며, 상기 각 게이트 배선(125)에서 소정간격 이격하여 상기 게이트 절연막(117) 일부가 제거됨으로써 노출된 상기 제 1 스토리지 전극(114)과 접촉하며 상기 게이트 배선(125)과 나란하게 공통배선(130)이 형성되어 있다.Next, the
또한, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 게이트 배선(125)에서 분기한 게이트 전극(127)이 상기 게이트 절연막(117)을 사이에 두고 상기 반도체층(110)과 일부 중첩하며 형성되어 있다.In the switching region TrA, a
다음, 상기 게이트 배선(125)과 게이트 전극(127) 및 공통배선(130) 위로 층간절연막(135)이 형성되어 있으며, 이때 상기 층간절연막(135)에 있어 스위칭 영역(TrA)에는 상기 액티브층(110a)을 사이로 분리된 각각의 오믹콘택층(110b)을 노출시키는 반도체층 콘택홀(137, 139)이 형성되어 있다.Next, an
다음, 상기 층간절연막(135) 위로 하부의 게이트 배선(125)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(145)이 서로 소정간격 이격하여 형성되어 있으며, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 데이터 배선(145)에서 분기하여 상기 반도체층 콘택홀(137)을 통해 하부의 오믹콘택층(110b)과 접촉하며 소스 전극(147)이 형성되어 있으며, 상기 소스 전극(147)과 소정간격 이격하여 또 다른 반도체층 콘택홀(139)을 통해 오믹콘택층(110b)과 접촉하는 드레인 전극(149)이 형성되어 있다.Next, the
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(147, 149)과 상기 데이터 배선(145) 위로 보호층(155)이 형성되어 있으며, 이때 상기 보호층(155)에는 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 드레인 전극(149)을 노출시키는 드레인 콘택홀(157)이 구비되고 있으며, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 하부의 층간절연막(135)을 포함하여 식각됨으로써 상기 제 1 스토리지 전극(114)에 대응하는 게이트 절연막(117)을 노출시키는 스토리지 홈(159)이 형성되어 있는 것이 특징이다. Next, a
다음, 상기 보호층(155) 위로 각 화소영역(P)별로 독립되며, 상기 드레인 콘택홀(157)을 통해 상기 드레인 전극(149)과 접촉하는 화소전극(165)이 형성되어 있다. 이때, 상기 화소전극(165) 중 상기 보호층(155) 및 층간절연막(135)이 제거되며 그 하부의 게이트 절연막(117)을 노출시키고 있는 스토리지 홈(159) 부분에 형성된 화소전극(165)은 하부의 제 1 스토리지 전극(114)에 대응하여 제 2 스토리지 전극(167)을 형성하며 상기 제 1 스토리지 전극(114)과 유전체층의 역할을 하는 그 상부의 게이트 절연막(117)과 더불어 스토리지 커패시터(StgC)를 형성하고 있는 것이 특징이다.Next, a
본 발명의 실시예에 있어서는 스토리지 영역(StgA)에 있어 제 1 스토리지 전극(114)을 반도체층(110)을 형성하는 폴리실리콘으로, 제 2 스토리지 전극(167)을 화소전극(165)을 형성하는 투명 도전성 물질로써 형성함으로써 상기 폴리실리콘 및 투명 도전성 물질의 특성상 빛을 투과시키는 것이 특징이 되며 이로 인해, 도면에 나타나지 않았으나 액정표시장치를 완전히 구성하게 되면, 상기 어레이 기판의 하부에 위치하는 백라이트로부터 입사되는 빛을 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어서 도 통과시킬 수 있으므로 개구율이 향상되고, 이로 인해 휘도를 향상시키는 효과를 갖게 된다. In the embodiment of the present invention, in the storage region StgA, the
또한, 상기 제 1 스토리지 전극(114)과 제 2 스토리지 전극(167) 사이에는 층간절연막(135)과 보호층(155)을 제거하여 상기 제 1 및 제 2 스토리지 전극(114, 167)간의 간격을 얇게 형성함으써 스토리지 커패시터(StgC)의 축전용량을 크게 하는 것을 또 다른 특징으로 하고 있다. In addition, the
전술한 실시예에 있어서는, 스토리지 영역(StgA)에 있어서만, 보호층(155) 및 층간절연막(135)이 제거되고 있는 것을 보이고 있으나, 본 발명의 실시예의 변형예로써 도 9와 및 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 스토리지 영역(StgA)을 포함하여, 스위칭 영역(TrA)을 제외한 화소영역(P) 전체에 있어서, 상기 보호층(455) 및 층간절연막(435)이 제거되도록 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 게이트 절연막(417)은 무기절연물질로 형성하고, 그 상부의 층간절연막(435)과 보호층(455)은 유기절연물질로 형성함으로써 식각 공정시 균일도 확보를 용이하게 하는 것이 바람직하다. In the above-described embodiment, the
또한, 도면으로 나타내지 않았으나, 또 다른 변형예로써 종래와 같이, 보호층과 층간절연막이 기판 전면에 형성되도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 스토리지 영역에 있어, 제 1 및 제 2 스토리지 전극 사이에 게이트 절연막과 층간절연막과 보호층이 모두 구성됨으로 상기 제1 및 제 2 스토리지 전극 사이 간격이 본 발명의 실시예에서와 같이 게이트 절연막만으로 형성된 경우보다 스토리지 커패시터의 축전용량이 작게되지만, 액정표시장치의 모델에 따라 이러한 변형예의 경우도 충분히 적용시킬 수 있다. Although not shown in the drawings, as another modification, the protective layer and the interlayer insulating film may be formed on the entire surface of the substrate as in the related art. In this case, in the storage area, both the gate insulating film, the interlayer insulating film, and the protective layer are formed between the first and second storage electrodes, so that the gap between the first and second storage electrodes is equal to that of the embodiment of the present invention. Although the storage capacity of the storage capacitor is smaller than that of the case formed only, the modified example can be sufficiently applied depending on the model of the liquid crystal display device.
다음, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대해 도 11a 내지 도 11i 및 도 12a 내지 12i를 참조하여 설명한다. Next, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11A to 11I and 12A to 12I.
도 11a 내지 도 11h는 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정에 따른 단면도로써, 도 4를 절단선 Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 공정 단면도이며, 도 12a 내지 12h는 도 4를 절단선 Ⅵ-Ⅵ를 따라 절단한 부분에 대한 제조 공정 단면도이다.11A to 11H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a portion cut along the cutting line V-V. 12h is a cross sectional view of the production process of the portion taken along the line VI-VI of FIG. 4.
우선, 도 11a와 도 12a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(101) 상에 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 버퍼층(105)을 형성한다. 상기 버퍼층(105)은 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 재결정화 할 경우, 레이저 조사 또는 열처리 시에 의해 발생하는 열로 인해 기판(101) 내부에 존재하는 알칼리 이온, 예를 들면 칼륨 이온(K+), 나트륨 이온(Na+) 등이 발생할 수 있는데, 이러한 알칼리 이온에 의해 폴리실리콘으로 이루어진 반도체층의 막특성이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. 이때, 상기 버퍼층(105)은 생략될 수 있다. First, as shown in FIGS. 11A and 12A, a
다음, 상기 버퍼층(105) 위로 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 전면에 형성하고, 엑시머 레이저를 이용한 ELA(Excimer Laser Annealing)법 또는 SLS(Sequential lateral Solidification) 결정화법 또는 열처리법 또는 MILC(metal induced lateral crystallization)법 등의 결정화 공정을 진행하여 상기 비정질 실리콘층(미도시)을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화한다. 이후, 상기 폴리실리콘층(미도시)을 포토레지스트의 도포, 마스크를 이용한 노광, 현상, 패터닝하고자 하는 물질층의 식각 등 일련의 공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써, 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 폴리실리콘의 제 1 반도체층(110)을 형성하고, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 제 2 반도체층(113)을 형성하고, 그 외의 영역에 있어서는 제거함으로써 하부의 버퍼층(105)을 노출시킨다. 이때, 상기 제 1 반도체층(110)과 제 2 반도체층(113)은 서로 끊어진 상태가 됨을 알 수 있다. Next, amorphous silicon is deposited on the
또한, 전술한 공정에 있어서, 비정질 실리콘층(미도시)을 폴리실리콘층(미도시)으로 결정화 한 후, 패터닝하여 제 1 및 제 2 반도체층(110, 113)을 형성하고 있으나, 비정질 실리콘층을 먼저 패터닝하여 전술한 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 반도체층(110, 113)과 동일한 형태의 제 1 및 제 2 비정질 실리콘 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 제 1 , 2 비정질 실리콘 패턴(미도시)을 전술한 결정화 공정을 진행하여 결정화함으로써 전술한 바와 같은 동일한 형태의 폴리실리콘의 제 1 및 제 2 반도체층(110, 113)을 형성할 수도 있다. In addition, in the above-described process, the amorphous silicon layer (not shown) is crystallized with a polysilicon layer (not shown) and then patterned to form the first and second semiconductor layers 110 and 113, but the amorphous silicon layer Is first patterned to form first and second amorphous silicon patterns (not shown) having the same shape as the first and second semiconductor layers 110 and 113 of polysilicon described above, and then the first and second amorphous silicon patterns The first and second semiconductor layers 110 and 113 of the same type of polysilicon as described above may be formed by performing a crystallization process (not shown).
다음, 도 11b와 도 12b에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(TrA) 및 스토리지 영역(StgA)에 형성된 제 1 및 제 2 반도체층(110, 113) 위로 전면에 포토레지스트를 도포하고, 이를 노광, 현상함으로써 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 포토레지스트 패턴(181)을 형성한다. 이때, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 포토레지스트 패턴(181)이 형성되지 않으므로 상기 제 2 반도체층(113)은 외부로 노출된 상태가 된다. Next, as shown in FIGS. 11B and 12B, a photoresist is coated on the entire surface of the first and second semiconductor layers 110 and 113 formed in the switching region TrA and the storage region StgA, and the photoresist is exposed. And developing to form the
이후, 상기 포토레지스트 패턴(181)을 도핑 마스크로 하여 고도즈량의 이온 주입에 의한 n+ 또는 p+의 스토리지 도핑을 실시하여 상기 스토리지 영역(StgA)에 형성된 제 2 반도체층(113)을 도체화함으로써 도핑된 폴리실리콘의 제 1 스토리지 전극(114)을 형성한다. Subsequently, the
다음, 도 11c와 도 12c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 스토리지 전극(114)이 형성된 기판(101) 상에 남아있는 포토레지스트 패턴(도 11b의 181)을 스트립(strip)하여 제거하고, 상기 제 1 반도체층(110, 이하 반도체층이라 함)과 제 1 스토리지 전극(114) 위로 전면에 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 전면에 증착하여 게이트 절연막(117)을 형성한다.Next, as shown in FIGS. 11C and 12C, the photoresist pattern (181 of FIG. 11B) remaining on the
이후, 상기 게이트 절연막(117)을 마스크 공정을 진행함으로써 스토리지 영역(StgA)에 있어 상기 제 1 스토리지 전극(114) 중 추후 공정에서 형성되는 게이트 배선(도 11d의 125)과 나란하게 기판(101) 상에서 가로방향으로 형성되는 부분(평면도인 도 4의 114a)의 일부를 노출시키는 제 1 스토리지 전극 노출홈(120)을 형성한다. 이는 추후 공정에서 형성되는 공통배선(도 11d의 130)과 접촉시키기 위함이다.Subsequently, a mask process is performed on the
다음, 도 11d와 도 12d에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(117)과 노출된 제 1 스토리지 전극(114) 위로 전면에 금속물질을 증착하여 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행함으로써 상기 게이트 절연막(117) 위로 가로방향으로 서로 소정간격 이격하는 다수의 게이트 배선(125)을 형성하고, 동시에 각 화소영역(P)별로 스위칭 영역(TrA)에 상기 게이트 배선(125)에서 분기한 게이트 전 극(127)을 형성한다. 또한, 상기 게이트 절연막(117) 및 노출된 제 1 스토리지 전극(114) 위로 상기 게이트 배선(125)과 나란하게 상기 각 게이트 배선(125)에서 소정간격 이격하여 공통배선(130)을 형성한다. 이때, 상기 공통배선(130)은 상기 게이트 절연막(117) 내에 형성된 제 1 스토리지 전극 노출홈(120)을 통해 하부의 제 1 스토리지 전극(114) 중 상기 게이트 배선과 나란한 부분(114a)과 접촉하는 것이 본 발명의 특징적인 면이 된다. Next, as illustrated in FIGS. 11D and 12D, a metal material is deposited on the entire surface of the
다음, 도 11e와 도 12e에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(127)을 도핑 마스크로 하여 상기 제 1 반도체층(110)에 고도즈량을 갖는 이온주입을 통한 n+ 또는 p+ 도핑을 실시함으로써 상기 반도체층(110) 내에 오믹콘택층(110b)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 전극(127)에 의해 도핑이 이루어지지 않은 반도체층(110) 영역은 액티브층(110a)을 형성하게 된다. 이때, 상기 오믹콘택층(110b)을 형성하기 위한 도핑은 상기 제 1 스토리지 전극(114)을 형성하기 위한 스토리지 도핑과 동일한 계열로 실시되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 스토리지 도핑이 n+도핑인 경우 상기 오믹콘택층(110b) 형성을 위한 도핑도 n+ 도핑이 실시될 수 있고, 상기 스토리지 도핑이 p+도핑인 경우 상기 오믹콘택층(110b) 형성을 위한 도핑도 p+ 도핑이 실시될 수 있다. 하지만, 도즈량에 차이를 둠으로서 즉, 상기 스토리지 도핑과 상기 오믹콘택층 형성을 위한 도핑은 서로 다른 성질의 도핑이 될 수도 있다. Next, as shown in FIGS. 11E and 12E, n + or p + doping through ion implantation having a high dose is performed on the
또한, 도면에 나타나지 않았지만, 구동회로부에 있어 CMOS타입의 인버터를 구성하는 경우, n+ 및 p+ 도핑을 모두 실시해야 하는 바, 이 경우, n+도핑을 실시하는 경우, p+ 도핑되어 p타입의 오믹콘택층을 갖는 P형 박막트랜지스터가 형성되 어야 하는 부분의 반도체층에는 포토레지스트 등으로 도핑마스크를 형성한 후, n+도핑을 실시하고, 반대로, p+도핑을 실시하는 경우, n형 박막트랜지스터가 형성되는 부분에는 포토레지스트 등으로 도핑 마스크를 형성한 후, p+ 도핑을 실시함으로써 n형 및 p형 오믹콘택층을 형성할 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, in the case of configuring a CMOS-type inverter in the driving circuit section, both n + and p + doping should be performed. In this case, when n + doping is performed, p + is doped to form a p-type ohmic contact layer. After the doping mask is formed with a photoresist or the like on the semiconductor layer of the portion where the P-type thin film transistor having to be formed is n + doped, on the contrary, when p + doping, the n-type thin film transistor is formed on the portion After the doping mask is formed of a photoresist or the like, the n-type and p-type ohmic contact layers may be formed by performing p + doping.
또한, 도면에는 나타나지 않았지만, n+도핑함으로써 n형 오믹콘택층을 형성 한 경우, 상기 게이트 전극(127) 하부의 액티브층(110a)과 상기 액티브층(110a) 양측면 각각의 오믹콘택층(110b) 사이에 저도즈량으로써 도핑된 LDD(lightly dopped drain)층(미도시)을 더욱 형성하는 것이 바람직하다. Although not shown in the drawing, when the n-type ohmic contact layer is formed by n + doping, between the
다음, 도 11f와 도 12f에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(127)과 게이트 배선(125) 및 공통배선(130) 위로 전면에 무기절연물질인 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하거나, 또는 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 도포하여 층간절연막(135)을 형성한다.Next, as illustrated in FIGS. 11F and 12F, silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx), which is an inorganic insulating material, is formed on the entire surface of the
다음, 상기 층간절연막(135)을 마스크 공정을 진행함으로써 패터닝하여 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 액티브층(110a)을 사이로 그 양측에 위치한 오믹콘택층(110b)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(137, 139)을 형성한다. 이때, 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 층간절연막(135)이 제거되지 않고 형성되고 있다. Next, the
다음, 도 11g와 도 12g에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층 콘택홀(137, 139)을 구비한 층간절연막(135) 위로 전면에 금속물질을 증착하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써, 상기 층간절연막(135) 위로 하부의 상기 게이트 배선(125)과 교차하며 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(145)을 형성하고, 동시에, 각 화소영역(P)의 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 데이터 배선(145)에서 분기하여 상기 반도체층 콘택홀(137)을 통해 상기 오믹콘택층(110b)과 접촉하는 소스 전극(147)과, 상기 소스 전극(147)과 이격하며, 또 다른 반도체층 콘택홀(139)을 통해 상기 오믹콘택층(110b)과 접촉하는 드레인 전극(149)을 형성한다. Next, as illustrated in FIGS. 11G and 12G, a metal material is deposited on the entire surface of the interlayer insulating
다음, 도 11h와 도 12h에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(145)과 소스 및 드레인 전극(147, 149) 위로 전면에 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 증착하거나 또는 유기절연물질인 벤조사이클로부텐(BCB) 또는 포토아크릴(photo acryl)을 도포함으로써 보호층(155)을 형성하고, 상기 보호층(155)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 드레인 전극(149)을 노출시키는 드레인 콘택홀(157)을 형성하고, 동시에 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 제 1 스토리지 전극(114)에 대응되는 상기 보호층(155) 및 그 하부의 층간절연막(135)을 연속 또는 일괄 식각함으로써 하부의 게이트 절연막(117)을 노출시키는 게이트 절연막 노출홈(159)을 형성한다. 이 경우, 상기 드레인 콘택홀(157) 형성 부분은 보호층(155)만이 제거되고, 상기 게이트 절연막 노출홈(159) 형성부분에 있어서는 상기 보호층(155)을 포함하여 하부의 층간절연막(135)까지 제거됨을 알 수 있는데, 상기 드레인 콘택홀(157)에 의해 노출되는 상기 드레인 전극(149)은 금속물질이므로 무기절연물질 또는 유기절연물질을 식각하는 식각액에는 반응하지 않으므로 상기 보호층(155)을 식각하고, 연속하여 하부의 층간절연막(135)을 식각할 수 있는 식각액에 노출되어도 식각되거나 하는 등의 문제가 발생하지 않으므로 문제되지 않는다. Next, as shown in FIGS. 11H and 12H, silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiO 2 ), which is an inorganic insulating material, is deposited on the entire surface of the
본 발명의 실시예에 있어서는 상기 게이트 절연막 노출홈(159)을 보호층(155) 형성단계에서 상기 보호층(155)과 그 하부의 층간절연막(135)을 일괄 또는 연속 식각함으로써 형성하고 있음을 보이고 있으나, 그 변형예로 상기 층간절연막내에 반도체층 콘택홀 형성 시, 상기 영역에 상기 게이트 절연막을 노출시키는 제 1 노출홈을 형성하고, 상기 보호층에 드레인 콘택홀 형성 시, 상기 제 1 노출홈에 대응되는 부분을 패터닝하여 상기 제 1 노출홈과 연결되어 게이트 절연막을 노출시키는 제 2 노출홈을 함으로써 형성할 수도 있다. 이 경우 상기 보호층을 감광성의 유기절연물질을 이용하면, 식각 공정없이 현상 단계에서 전술한 게이트 절연막 노출홈을 형성할 수도 있다. In the exemplary embodiment of the present invention, the gate insulating layer exposed
다음, 도 11i와 도 12i에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 드레인 콘택홀(157)이, 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어서는, 게이트 절연막 노출홈(159)이 형성된 보호층(155) 위로 전면에 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하고 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 드레이 콘택홀(157)을 통해 상기 드레인 전극(149)과 접촉하는 화소전극(165)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(165) 중 상기 게이트 절연막 노출홈(159)에 대응되는 부분은 제 2 스토리지 전극(167)을 형성하게 된다. Next, as shown in FIGS. 11I and 12I, in the switching region TrA, the
따라서, 본 발명은 스토리지 영역(StgA)에 있어서는, 폴리실리콘의 반도체층 으로 이루어진 제 1 스토리지 전극(114)과, 상기 제 1 스토리지 전극(114) 상부로 게이트 절연막(117)과, 상기 게이트 절연막(117) 상부로 상기 화소전극(165)을 형성하는 투명 도전성 물질로 이루어진 제 2 스토리지 전극(167)이 형성되는 바, 상기 제 1 및 제 2 스토리지 전극(114, 167)이 빛을 투과시키게 됨으로써 개구율과 휘도를 향상시킬 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공하게 된다. Accordingly, in the storage region StgA, the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판은 화소영역 내에 형성되는 스토리지 커패시터에 있어, 상기 스토리지 커패시터를 구성하는 제 1 스토리지 전극을 화소영역의 테두리를 따라 각각 반도체층이 형성되는 층에 상기 반도체층 물질로서 형성하고, 제 2 스토리지 전극을 화소전극을 형성하는 단계에서 상기 화소전극을 형성하는 투명 도전성 물질로써 형성함으로써 상기 스토리지 영역에 있어서도 빛을 통과시키도록 구성함으로써 개구율 및 휘도를 향상시키는 효과가 있다. As described above, in an array substrate for a liquid crystal display device using polysilicon according to an exemplary embodiment of the present invention, in a storage capacitor formed in a pixel region, each of the first storage electrodes constituting the storage capacitor may be formed along the edge of the pixel region. And forming a second storage electrode as a transparent conductive material for forming the pixel electrode in the step of forming the pixel electrode by forming the semiconductor layer material in the layer on which the layer is formed. There is an effect of improving the aperture ratio and the brightness.
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