KR101165843B1 - Etchant, forming method of metal line using the same and fabrication method of LCD using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 식각액은, Cu/ITO 이중층을 일괄적으로 식각하기 위한 것으로서, HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하여 형성된 점에 그 특징이 있다.The etchant according to the present invention is for collectively etching Cu / ITO bilayers, and is characterized in that it includes HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor.
또한 본 발명에 따른 금속배선 형성방법은, 기판에 ITO 층을 형성하는 단계; ITO 층 위에 Cu 층을 적층 형성하는 단계; Cu/ITO 층 위에 감광막을 형성하는 단계; 감광막을 노광하여 패터닝을 수행하는 단계; 패터닝된 감광막에 대하여, HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하는 식각액을 이용하여 Cu/ITO 층을 일괄적으로 식각하는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, the metal wiring forming method according to the invention, forming an ITO layer on the substrate; Laminating a Cu layer over the ITO layer; Forming a photoresist film on the Cu / ITO layer; Exposing the photoresist to perform patterning; Etching the Cu / ITO layer on the patterned photoresist using an etchant including HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor; Its features are to include.
또한 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은, 기판에 ITO 층을 형성하는 단계; ITO 층 위에 Cu 층을 적층 형성하여 게이트 배선 및 게이트 전극으로 이용될 Cu/ITO 층을 형성하는 단계; Cu/ITO 층 위에 감광막을 형성하는 단계; 감광막을 노광하여 패터닝을 수행하는 단계; 패터닝된 감광막에 대하여, HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하는 식각액을 이용하여 Cu/ITO 층을 일괄적으로 식각하는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, the liquid crystal display device manufacturing method according to the present invention, forming an ITO layer on the substrate; Stacking a Cu layer on the ITO layer to form a Cu / ITO layer to be used as a gate wiring and a gate electrode; Forming a photoresist film on the Cu / ITO layer; Exposing the photoresist to perform patterning; Etching the Cu / ITO layer on the patterned photoresist using an etchant including HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor; Its features are to include.
Description
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 식각액을 이용하여 Cu/ITO 이중층에 대하여 식각을 수행한 상태를 나타낸 도면.1 to 3 is a view showing a state in which the etching performed on the Cu / ITO bilayer using the etching solution according to the present invention.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 평면도.4 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 ⅤI-ⅤI', ⅤII-ⅤII'에 따라 절단한 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI ′ and VII-VII ′ of FIG. 4.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법 중 제 1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.6A and 6B are plan and cross-sectional views illustrating a first mask process in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법 중 제 2 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.7A and 7B are plan and cross-sectional views illustrating a second mask process in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법 중 제 2 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도.8A through 8C are cross-sectional views illustrating a second mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법 중 제 3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.9A and 9B are plan and cross-sectional views illustrating a third mask process in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레 이 기판의 제조 방법 중 제 3 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도.10A to 10E are cross-sectional views illustrating a third mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 평면도.11 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 12는 도 11의 ⅩI-ⅩI', ⅩⅡ-ⅩⅡ'에 따라 절단한 단면도.12 is a cross-sectional view taken along the line XI-XI 'and XII-XII' of FIG. 11;
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.13A to 13C are plan and cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a second embodiment of the present invention.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법 중 제 2 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도.14A to 14C are cross-sectional views illustrating a second mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a second embodiment of the present invention.
도 15a 내지 도 15e는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법 중 제 3 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도.15A to 15E are cross-sectional views illustrating a third mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
102, 202... 게이트라인 104, 204... 데이터라인102, 202 ...
106, 206... 게이트전극 108, 208... 소스전극106, 206
110, 210... 드레인전극 114, 214... 활성층110, 210
116, 216... 오믹접촉층 118, 218... 보호막116, 216 ...
122, 222... 화소전극 128, 228... 스토리지 전극122, 222
130, 230... 박막트랜지스터 140, 240... 스토리지 캐패시터130, 230 ...
150, 250... 게이트패드 160, 260... 데이터패드150, 250
180, 280... 공통패드 184, 284... 공통전극180, 280 ...
186, 286... 공통라인186, 286 ... common line
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서, 금속 이중층을 일괄적으로 식각하고 배선의 직진성을 확보할 수 있는 식각용액을 제시하고, 이를 이용하여 마스크 공정 수를 줄일 수 있는 액정표시장치 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
오늘날 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술집약적이며 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이 소자로 각광받고 있다. 액정표시장치는 박막트랜지스터(Thin Film Transistor ; TFT)를 포함하는 어레이 기판과 컬러 필터(color filter) 기판 사이에 액정을 형성하고, 이 액정의 이방성에 따른 빛의 굴절률 차이를 이용해 영상을 표시하는 화상표시장치를 뜻한다.Today's liquid crystal display devices are spotlighted as next-generation advanced display devices with low power consumption, good portability, technology-intensive and high added value. The liquid crystal display device forms a liquid crystal between an array substrate including a thin film transistor (TFT) and a color filter substrate, and displays an image by using a difference in refractive index of light according to the anisotropy of the liquid crystal. It means the display device.
이와 같은 액정표시장치를 제조하는 공정에서는, 배선, 반도체층 등의 필요로 하는 패턴을 형성하기 위하여 복수의 마스크 공정을 처리하게 된다. 그런데, 이용되는 마스크 공정의 숫자가 줄어들게 되는 경우에는, 액정표시장치의 제조 공정이 보다 단순해질 수 있게 된다. 또한, 액정표시장치의 제조 공정이 보다 단순해짐에 따라 제조 원가가 절감되는 효과가 발생된다.In the process of manufacturing such a liquid crystal display device, a plurality of mask processes are processed in order to form required patterns such as wiring and semiconductor layers. However, when the number of mask processes used is reduced, the manufacturing process of the liquid crystal display device can be simplified. In addition, as the manufacturing process of the liquid crystal display device becomes simpler, manufacturing cost is reduced.
이에 따라, 액정표시장치를 제조함에 있어, 이용되는 마스크 공정의 숫자를 줄일 수 있는 새로운 제조 공정에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다.Accordingly, in manufacturing a liquid crystal display, research on a new manufacturing process that can reduce the number of mask processes used is actively being conducted.
본 발명은 금속 이중층을 일괄적으로 식각하고 배선의 직진성을 확보할 수 있는 식각용액을 제시하고, 이를 이용하여 마스크 공정 수를 줄일 수 있는 액정표시장치 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an etching solution capable of collectively etching a metal double layer and securing the straightness of wiring, and to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device which can reduce the number of mask processes by using the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 식각액은, Cu/ITO 이중층을 일괄적으로 식각하기 위한 것으로서, HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하여 형성된 점에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the etchant according to the present invention is for collectively etching Cu / ITO bilayers, and is characterized in that it includes HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor. There is this.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 금속배선 형성방법은, 기판에 ITO 층을 형성하는 단계; 상기 ITO 층 위에 Cu 층을 적층 형성하는 단계; 상기 Cu/ITO 층 위에 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광막을 노광하여 패터닝을 수행하는 단계; 상기 패터닝된 감광막에 대하여, HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하는 식각액을 이용하여 상기 Cu/ITO 층을 일괄적으로 식각하는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, the metal wiring forming method according to the present invention to achieve the above object, forming an ITO layer on the substrate; Laminating a Cu layer on the ITO layer; Forming a photoresist film on the Cu / ITO layer; Exposing the photoresist to perform patterning; Etching the Cu / ITO layer on the patterned photoresist using an etchant including HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor; Its features are to include.
또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법은, 기판에 ITO 층을 형성하는 단계; 상기 ITO 층 위에 Cu 층을 적층 형성하여 게이트 배선 및 게이트 전극으로 이용될 Cu/ITO 층을 형성하는 단계; 상기 Cu/ITO 층 위에 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광막을 노광하여 패터닝을 수행하는 단계; 상기 패터닝된 감광막에 대하여, HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하는 식각액을 이용하여 상기 Cu/ITO 층을 일괄적으로 식각하는 단계; 를 포함하는 점에 그 특징이 있다.In addition, the liquid crystal display device manufacturing method according to the present invention in order to achieve the above object, forming an ITO layer on the substrate; Stacking a Cu layer on the ITO layer to form a Cu / ITO layer to be used as a gate wiring and a gate electrode; Forming a photoresist film on the Cu / ITO layer; Exposing the photoresist to perform patterning; Etching the Cu / ITO layer on the patterned photoresist using an etchant including HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor; Its features are to include.
이와 같은 본 발명에 의하면, 금속 이중층을 일괄적으로 식각하고 배선의 직진성을 확보할 수 있는 식각용액을 제시하고, 이를 이용하여 마스크 공정 수를 줄일 수 있는 액정표시장치 제조방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, an etching solution capable of collectively etching the metal double layer and ensuring the straightness of the wiring is proposed, and an advantage of providing the liquid crystal display device manufacturing method which can reduce the number of mask processes by using the same. There is this.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에서는 Cu/ITO 이중층을 일괄적으로 식각하기 위한 식각액으로서 HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하여 형성된 식각액을 제시하고자 한다. 여기서, 상기 Cu-inhibitor는 아졸(azole)계 물질이 이용될 수 있으며, 그 구체적인 예로서 이미다졸(imidazole)이 이용될 수 있다.In the present invention, an etching solution including HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor is proposed as an etching solution for collectively etching Cu / ITO bilayers. Here, the Cu-inhibitor may be used an azole-based material, an imidazole may be used as a specific example.
상기 HNO3는 식각 에이전트(etching agent)의 기능을 수행하며, 상기 H2O2는 식각 산화제(etching oxident)의 기능을 수행하고, 상기 H2MoO4는 ITO의 식각 속도(etch rate)를 증가시키는 기능을 수행하며, 상기 Cu-inhibitor는 식각되어 형성되는 배선의 직진성을 향상시키는 기능을 수행한다.The HNO 3 serves as an etching agent, the H 2 O 2 serves as an etching oxident, and the H 2 MoO 4 increases the etch rate of ITO. The Cu-inhibitor performs a function of improving the straightness of the wiring formed by etching.
또한 본 발명에서 제시하는 식각액은 그 효과를 더욱 증진시키기 위하여 ATZ(Amino-tetra zole), MBTA(Methyl-benzo Triazole), 경시변화 방지용 킬레이트제가 더 포함되어 형성되도록 할 수도 있다. 여기서, 상기 경시변화 방지용 킬레이트제는 EDTA(ETHYLENE DIAMINE TETRAACETIC ACID), 에틸렌디아민(ETHYLENE DIAMINE) 등이 이용될 수 있다.In addition, the etchant presented in the present invention may be formed to further include a chelating agent for preventing changes over time to ATZ (Amino-tetra zole), MBTA (Methyl-benzo Triazole), to further enhance the effect. Here, the chelating agent for preventing the change over time may be used such as EDTA (ETHYLENE DIAMINE TETRAACETIC ACID), ethylene diamine (ETHYLENE DIAMINE).
상기 ATZ는 CD 바이어스를 조절하는 기능을 수행하며, 상기 MBTA는 CD 바이어스를 조절하는 기능을 수행하고, 경시변화 방지용 킬레이트제는 서술된 바와 같 이 경시변화가 발생되는 것을 방지하는 기능을 수행하게 된다.The ATZ performs the function of adjusting the CD bias, the MBTA performs the function of adjusting the CD bias, and the chelating agent for preventing the change over time will function to prevent the change over time as described. .
이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 식각액은 그 효율을 향상시키기 위한 예로서 HNO3(17.5~20.5wt%), H2O2(0.5~1.5wt%), H2MoO4(0.01~0.1wt%), Cu-inhibitor(0.1~2.0wt%), ATZ(Amino-tetra zole)(1.0~2.0wt%), MBTA(Methyl-benzo Triazole)(0.5~1.0wt%), 경시변화 방지용 킬레이트제(0.25~0.75wt%)의 조성으로 형성되도록 할 수 있다.Etching liquid according to the present invention having such a configuration as an example for improving the efficiency HNO 3 (17.5 ~ 20.5wt%), H 2 O 2 (0.5 ~ 1.5wt%), H 2 MoO 4 (0.01 ~ 0.1wt %), Cu-inhibitor (0.1 ~ 2.0wt%), ATZ (Amino-tetra zole) (1.0 ~ 2.0wt%), MBTA (Methyl-benzo Triazole) (0.5 ~ 1.0wt%), Chelating Agent to prevent change over time ( 0.25 to 0.75 wt%).
이와 같은 조성을 갖는 본 발명에 따른 식각액은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 Cu/ITO 이중층에 대하여 효과적인 식각을 수행할 수 있게 된다. 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 식각액을 이용하여 Cu/ITO 이중층에 대하여 식각을 수행한 상태를 나타낸 도면이다.The etchant according to the present invention having such a composition can perform effective etching with respect to the Cu / ITO bilayer as shown in Figures 1 to 3. 1 to 3 are views illustrating a state in which etching is performed on a Cu / ITO bilayer using an etchant according to the present invention.
본 발명에 따른 식각액을 이용하여 Cu/ITO 이중층의 배선을 형성하는 과정을 설명하면, 먼저 기판에 ITO 층을 형성하고 상기 ITO 층 위에 Cu 층을 적층 형성하도록 한다. 이어서, 상기 Cu/ITO 층 위에 감광막(photo resist layer)을 형성하고, 상기 감광막을 노광하여 패터닝을 수행하는 단계를 수행한다.Referring to the process of forming the Cu / ITO bi-layer wiring using the etching solution according to the present invention, first to form an ITO layer on the substrate and to form a Cu layer on the ITO layer. Subsequently, a photoresist layer is formed on the Cu / ITO layer, and the photoresist is exposed to perform patterning.
이후, 상기 패터닝된 감광막에 대하여, HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하는 식각액을 이용하여 상기 Cu/ITO 층을 일괄적으로 식각을 수행하게 된다. 이때, 상기 감광막의 끝단 하부는 내측으로 식각이 수행되지만 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 직진성이 확보된 Cu/ITO 이중층의 배선을 형성할 수 있게 된다. 예컨대, 도 2에서 Cu 층은 2000Å으로 형성되고, ITO층은 500Å으로 형성될 수 있 다.Subsequently, the patterned photoresist is etched at a time using the etchant including HNO 3 , H 2 O 2 , H 2 MoO 4 , and Cu-inhibitor. At this time, the lower end of the photoresist film is etched inward, but as shown in FIGS. 1 to 3, it is possible to form a wiring of the Cu / ITO double layer having the straightness secured. For example, in FIG. 2, the Cu layer may be formed at 2000 GPa, and the ITO layer may be formed at 500 GPa.
그러면 이와 같은 식각액을 이용하여 액정표시장치를 제조하는 과정에 대하여 설명해 보기로 한다. Next, a process of manufacturing a liquid crystal display using the etchant will be described.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이기판을 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4의 ⅤI-ⅤI', ⅤII-ⅤII'를 따라 절단한 단면도이다.FIG. 4 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along lines VI-VI ′ and VII-VII ′ of FIG. 4.
도 4 및 도 5에 도시된 액정표시장치의 하부 어레이 기판은 하부 기판(101) 위에 게이트 절연패턴(112)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(130)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 수평 전계를 형성하도록 형성된 화소 전극(122) 및 공통 전극(184)과, 공통 전극(184)과 접속된 공통라인(186)을 구비한다. 또한, 하부 어레이 기판은 스토리지 전극(128)과 게이트 라인(102)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(140)와, 게이트 라인(102)에서 연장된 게이트 패드(150)와, 데이터 라인(104)에서 연장된 데이터 패드(160)와, 공통 라인(186)에서 연장된 공통 패드(180)를 추가로 구비한다.The lower array substrate of the liquid crystal display shown in FIGS. 4 and 5 has a
게이트 신호를 공급하는 게이트 라인(102)과 화소 신호를 공급하는 데이터 라인(104)은 교차 구조로 형성되어 화소 영역을 정의한다. 액정 구동을 위한 기준 전압을 공급하는 공통 라인(186)은 게이트 라인(102)과 나란하게 형성된다. 박막 트랜지스터(130)는 게이트 라인(102)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)의 화소 신호가 화소 전극(122)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트 랜지스터(130)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(106)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(108)과, 화소 전극(122)과 일체화된 드레인 전극(110)을 구비한다.The
또한, 박막 트랜지스터(130)는 게이트 전극(106)과 게이트 절연패턴(112)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(108)과 드레인 전극(110)을 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 더 구비한다. 그리고, 활성층(114)은 스토리지 전극(128)과도 중첩되게 형성된다. 이러한 활성층(114) 위에는 드레인 전극(110) 및 스토리지 전극(128)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(116)이 더 형성된다.In addition, the
화소 전극(122)은 박막 트랜지스터(130)의 드레인 전극(110)과 일체화됨과 아울러 스토리지 전극(128)과 일체화되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 화소 전극(122)은 드레인 전극(110)에서 인접한 게이트 라인(102)과 나란하게 연장된 수평부(122a)와, 수평부(122a)에서 수직 방향으로 신장된 핑거부(122b)를 구비한다. 이러한 화소전극(122)은 데이터라인(104)과 동일하게 데이터금속으로 형성된다. 이때, 데이터금속은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 크롬(Cr) 등과 같은 금속이 이용된다.The
공통 전극(184)은 공통 라인(186)과 접속되어 화소 영역에서 투명도전막(170)으로 형성된다. 특히, 공통 전극(184)은 화소 영역에서 화소 전극(122)의 핑거부(122b)와 나란하게 형성된다.The
이에 따라, 박막 트랜지스터(130)를 통해 화소 신호가 공급된 화소 전극(122)과 공통 라인(186)을 통해 기준 전압이 공급된 공통 전극(184) 사이에는 수평 전계가 형성된다. 특히, 화소 전극(122)의 핑거부(122b)와 공통 전극(184) 사이에 수평전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 하부 어레이 기판과 상부 어레이 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 화상을 구현하게 된다.Accordingly, a horizontal electric field is formed between the
스토리지 캐패시터(140)는 게이트 라인(102)과, 그 게이트 라인(102)과 게이트 절연패턴(112), 활성층(114), 그리고 오믹접촉층(116)을 사이에 두고 중첩되고 화소 전극(122)과 일체화된 스토리지 전극(128)으로 구성된다. 이러한 스토리지 캐패시터(140)는 화소 전극(122)에 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호에 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 한다.The
게이트패드(150)는 게이트 드라이버(도시하지 않음)와 접속되어 게이트 드라이버에서 생성된 게이트신호를 게이트링크(152)를 통해 게이트라인(102)에 공급한다. 이러한 게이트 패드(150)는 게이트라인(102)과 접속된 게이트링크(152)로부터 신장된 투명도전막(170)이 노출된 구조로 형성된다.The
데이터패드(160)는 데이터 드라이버(도시하지 않음)와 접속되어 데이터 드라이버에서 생성된 데이터신호를 데이터링크(168)를 통해 데이터라인(104)에 공급한다. 이러한 데이터패드(160)는 데이터라인(104)과 접속된 데이터링크(168)로부터 신장된 투명도전막(170)이 노출된 구조로 형성된다. 여기서, 데이터링크(168)는 투명도전막(170)과 그 투명도전막(170) 상에 형성된 게이트금속층(172)으로 이루어진 데이터링크하부전극(162)과, 데이터라인(104)과 접속된 데이터링크상부전극(166)으로 이루어진다.The
공통패드(180)는 게이트 드라이버(도시하지 않음)와 접속되어 게이트 드라이버에서 생성된 게이트신호를 공통링크(182)를 통해 공통라인(186)에 공급한다. 이러한 공통 패드(180)는 공통라인(186)과 접속된 공통링크(182)로부터 신장된 투명 도전막(170)이 노출된 구조로 형성된다.The
한편, 게이트전극(106), 게이트라인(102), 게이트링크(152), 데이터링크하부전극(162) 및 공통링크(182)는 투명도전막(170), 그 투명도전막(170)과 중첩되게 형성되는 게이트금속층(172)으로 형성된다. 또한, 게이트패드(150), 데이터패드(160), 공통패드(180) 및 공통전극(184)은 게이트금속층(172)이 제거된 투명도전막(170)으로 형성된다.The
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판은 게이트패드(150), 데이터패드(160) 및 공통패드(180)는 내식성이 강한 투명도전막(170)이 노출되도록 형성되므로 부식에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.As described above, in the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention, the
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법 중 제 1 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.6A and 6B are plan and cross-sectional views illustrating a first mask process in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 제 1 마스크 공정으로 하부 기판(101) 상에 2층 구조의 게이트 라인(102), 게이트 전극(106), 게이트링크(152), 게이트 패드(150), 데이터패드(160), 데이터링크하부전극(162), 공통전극(184), 공통라인(186), 공통링크(182) 및 공통패드(180)를 포함하는 게이트패턴이 형성된다.6A and 6B, the
이를 위해, 하부기판(101) 상에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 투명도전막(170)과 게이트금속막(172)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 투명도전막(170)은 인 듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)와 같은 투명도전성물질이 이용되고, 게이트금속막(172)은 구리(Cu) 등과 같은 금속이 이용된다. 이어서, 투명도전막(170)과 게이트 금속층(172)이 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 2층 구조의 게이트 라인(102), 게이트 전극(106), 게이트링크(152), 게이트 패드(150), 데이터패드(160), 데이터링크하부전극(162), 공통전극(184), 공통라인(186), 공통링크(182) 및 공통패드(180)를 포함하는 게이트패턴이 형성된다. 이때, 앞에서 설명된 HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하는 식각액을 이용하여 상기 Cu/ITO 층을 일괄적으로 식각을 수행하게 된다.To this end, the transparent
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법 중 제 2 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.7A and 7B are plan and cross-sectional views illustrating a second mask process in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제 2 마스크공정으로 게이트패턴이 형성된 하부기판(101) 상에 게이트절연패턴(112)과, 활성층(114) 및 오믹접촉층(116)을 포함하는 반도체패턴이 형성된다. 이러한 제 2 마스크공정을 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.7A and 7B, a semiconductor pattern including a
먼저, 게이트패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 도 8a에 도시된 바와 같이 게이트 절연막(111)과 제 1 및 제 2 반도체층(113,115)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 게이트 절연막(111)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연 물질이 이용되며, 제 1 반도체층(113)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘이 이용되며, 제 2 반도체층 (115)은 N형 또는 P형의 불순물이 도핑된 비정질실리콘이 이용된다.First, as shown in FIG. 8A, the
이어서, 제 2 반도체층(115) 상에 포토레지스트막(306)이 전면 형성된 다음 하부기판(101) 상부에 제 2 마스크(300)가 정렬된다. 제 2 마스크(300)는 투명한 재질인 마스크기판(302)과, 마스크기판(302)의 차단영역(S2)에 형성된 차단부(304)를 구비한다. 여기서, 마스크 기판(302)이 노출된 영역은 노광 영역(S1)이 된다. 이러한 제 2 마스크(300)를 이용한 포토레지스트막을 노광 및 현상함으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 제 1 마스크(300)의 차단부(304)와 대응하여 차단 영역(S2)에 포토레지스트 패턴(308)이 형성된다. 이러한 포토레지스트 패턴(308)을 이용한 식각 공정으로 제 1 및 제 2 반도체패턴(113,115)과 게이트절연막(111)이 패터닝됨으로써 도 8c에 도시된 바와 같이 게이트절연패턴(112)과, 활성층(114) 및 오믹접촉층(116)을 포함하는 반도체패턴이 형성된다. 이때, 게이트절연패턴(112)과 반도체패턴(114,116)은 게이트패드(150), 데이터패드(160), 공통전극(184) 및 공통패드(180)가 노출되도록 형성된다.Subsequently, the
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 제 3 마스크 공정으로 게이트절연패턴(112)과 반도체패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 데이터라인(104), 소스전극(108), 드레인전극(110), 스토리지전극(128), 데이터링크상부전극(166) 및 화소전극(122)을 포함하는 데이터패턴이 형성된다. 그리고, 데이터패드(160), 게이트패드(150), 공통패드(180) 및 공통전극(184)에 포함된 게이트금속막(172)이 제거되어 투명도전막(170)이 노출된다. 이러한 제 3 마스크공정을 도 10a 내지 도 10e를 참조하여 상세히 하면 다음과 같다.9A and 9B, the
도 10a에 도시된 바와 같이 반도체패턴이 형성된 하부기판(101) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 데이터금속층(109)과 포토레지스트막(378)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 데이터금속층(109)은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 등과 같은 금속으로 이루어진다.As shown in FIG. 10A, the
그런 다음, 부분 노광 마스크인 제 3 마스크(370)가 하부기판(101) 상부에 정렬된다. 제 3 마스크(370)는 투명한 재질인 마스크 기판(372)과, 마스크 기판(372)의 차단 영역(S2)에 형성된 차단부(374)와, 마스크 기판(372)의 부분 노광 영역(S3)에 형성된 회절 노광부(376)(또는 반투과부)를 구비한다. 여기서, 마스크 기판(372)이 노출된 영역은 노광 영역(S1)이 된다. 이러한 제3 마스크(370)를 이용한 포토레지스트막(378)을 노광한 후 현상함으로써 도 10b에 도시된 바와 같이 제 3 마스크(370)의 차단부(374)와 회절 노광부(376)에 대응하여 차단 영역(S2)과 부분 노광 영역(S3)에서 단차를 갖는 포토레지스트 패턴(360)이 형성된다. 즉, 부분 노광 영역(S3)에 형성된 포토레지스트 패턴(360)은 차단 영역(S2)에서 형성된 제 1 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(360)보다 낮은 제 2 높이를 갖게 된다.Then, the
이러한 포토레지스트 패턴(360)을 마스크로 이용한 습식 식각 공정으로 데이터 금속층(109)이 패터닝됨으로써 스토리지 전극(128), 데이터 라인(104), 데이터 라인(104)과 접속된 소스전극(108)과 드레인 전극(110) 및 화소전극(122), 데이터 라인(104)과 다른 일측에 접속된 데이터 링크 상부전극(166)을 포함하는 데이터패턴이 형성되고, 데이터패턴 하부에 형성된 게이트금속막(172)이 게이트절연패턴(112)과 데이터패턴을 마스크로 제거됨으로써 데이터패드(160), 게이트패드(150), 공통패드(180) 및 공통전극(184)에 포함된 투명도전막(170)이 노출된다.The
그리고, 포토레지스트 패턴(360)을 마스크로 이용한 건식 식각 공정으로 활성층(114)과 오믹접촉층(116)은 데이터패턴을 따라 형성된다. 이때, 데이터패턴과 중첩되는 활성층(114) 및 오믹접촉층(116)을 제외한 나머지 영역에 위치하는 활성층(114) 및 오믹접촉층(116)을 제거하게 된다. 이는 활성층(114) 및 오믹접촉층(116)을 포함하는 반도체패턴에 의한 셀들 간의 단락을 방지하기 위해서이다.The
이어서, 산소(O2) 플라즈마를 이용한 애싱(Ashing) 공정으로 부분 노광 영역(S3)에 제2 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(360)은 도 10c에 도시된 바와 같이 제거되고, 차단 영역(S2)에 제 1 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(360)은 높이가 낮아진 상태가 된다. 이러한 포토레지스트 패턴(360)을 이용한 식각 공정으로 부분 노광 영역(S3), 즉 박막 트랜지스터의 채널부에 형성된 데이터 금속층과 오믹접촉층(116)이 제거됨으로써 드레인 전극(110)과 소스 전극(108)이 분리된다. 그리고, 데이터패턴 위에 남아 있던 포토레지스트 패턴(360)은 도 10d에 도시된 바와 같이 스트립 공정으로 제거된다.Subsequently, the
이어서, 데이터패턴이 형성된 기판(101)의 전면에 도 10e에 도시된 바와 같이 보호막(118)이 형성된다. 보호막(118)으로는 게이트 절연패턴(112)과 같은 무기 절연 물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연 물질이 이용된다.Subsequently, a
도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판을 나타 내는 평면도이며, 도 12는 도 11에서 ⅩI-ⅩI', ⅩⅡ-ⅩⅡ'을 따라 절취한 박막트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 단면도이다.FIG. 11 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor array substrate taken along lines VII-'I 'and XII-XII' of FIG. 11.
도 11 및 도 12를 참조하면, 도 4 및 도 5에 도시된 박막트랜지스터 어레이 기판과 비교하여 공통전극을 투명도전막과, 그 투명도전막 상에 형성된 게이트금속막으로 형성되는 것을 제외하고는 동일한 구성요소를 구비한다. 이에 따라, 동일한 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.11 and 12, the same components as those of the thin film transistor array substrate shown in FIGS. 4 and 5 except that the common electrode is formed of a transparent conductive film and a gate metal film formed on the transparent conductive film. It is provided. Accordingly, detailed description of the same components will be omitted.
공통전극(284)은 공통 라인(286)과 접속되어 화소 영역에 형성된다. 특히, 공통 전극(284)은 화소 영역에서 화소 전극(222)의 핑거부(222b)와 나란하게 형성된다. 공통전극(284)은 화소영역에서 투명도전막(170)과, 그 투명도전막(170) 상에 형성된 게이트금속막(172)으로 이루어진다.The
공통전극(284)과 접속된 공통라인(286)에서 신장된 공통패드(280), 공통라인(286)과 나란하게 형성된 게이트라인(202)에서 신장된 게이트패드(250) 및 게이트라인(202)과 절연되게 교차하는 데이터라인(204)에서 신장된 데이터패드(260)는 내식성이 강한 투명도전막(170)이 노출되도록 형성된다.The
도 13a 내지 도 13c는 도 12에 도시된 하부 어레이 기판의 제조방법을 나타내는 단면도이다.13A to 13C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the lower array substrate illustrated in FIG. 12.
도 13a를 참조하면, 제 1 마스크 공정으로 하부 기판(101) 상에 2층 구조의 게이트 라인(202), 게이트 전극(206), 게이트링크(252), 게이트 패드(250), 데이터패드(260), 데이터링크하부전극(262), 공통전극(284), 공통라인(286), 공통링크(282) 및 공통패드(280)를 포함하는 게이트패턴이 형성된다.Referring to FIG. 13A, a
이를 위해, 하부기판(101) 상에 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 투명도전막(170)과 게이트금속막(172)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 투명도전막(170)은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO)와 같은 투명도전성물질이 이용되고, 게이트금속막(172)은 구리(Cu)와 같은 금속이 이용된다. 이어서, 투명도전막(170)과 게이트 금속층(172)이 제 1 마스크를 이용한 포토리소그래피공정과 식각공정에 의해 패터닝됨으로써 2층 구조의 게이트 라인(202), 게이트 전극(206), 게이트링크(252), 게이트 패드(250), 데이터패드(260), 데이터링크하부전극(262), 공통전극(284), 공통라인(286), 공통링크(282) 및 공통패드(280)를 포함하는 게이트패턴이 형성된다. 이때, 앞에서 설명된 HNO3, H2O2, H2MoO4, Cu-inhibitor를 포함하는 식각액을 이용하여 상기 Cu/ITO 층을 일괄적으로 식각을 수행하게 된다.To this end, the transparent
도 13b를 참조하면, 제 2 마스크공정으로 게이트패턴이 형성된 하부기판(101) 상에 게이트절연패턴(212)과, 활성층(214) 및 오믹접촉층(216)을 포함하는 반도체패턴이 형성된다. 이를 도 14a 내지 도 14c를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Referring to FIG. 13B, a semiconductor pattern including a
먼저, 게이트패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 도 14a에 도시된 바와 같이 게이트 절연막(211)과 제 1 및 제 2 반도체층(213, 215)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 게이트 절연막(211)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연 물질이 이용되며, 제 1 반도체층(213)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질실리콘이 이용되며, 제 2 반도체층 (215)은 N형 또는 P형의 불순물이 도핑된 비정질실리콘이 이용된다.First, as illustrated in FIG. 14A, the
이어서, 제2 반도체층(215) 상에 포토레지스트막(326)이 전면 형성된 다음 하부기판(101) 상부에 제 2 마스크(320)가 정렬된다. 제 2 마스크(320)는 투명한 재질인 마스크기판(322)과, 마스크기판(322)의 차단영역(S2)에 형성된 차단부(324)를 구비한다. 여기서, 마스크 기판(322)이 노출된 영역은 노광 영역(S1)이 된다. 이러한 제2 마스크(320)를 이용한 포토레지스트막을 노광 및 현상함으로써 도 14b에 도시된 바와 같이 제2 마스크(320)의 차단부(324)와 대응하여 차단 영역(S2)에 포토레지스트 패턴(328)이 형성된다. 이러한 포토레지스트 패턴(328)을 이용한 식각 공정으로 제 1 및 제 2 반도체패턴(213, 215)과 게이트절연막(211)이 패터닝됨으로써 도 14c에 도시된 바와 같이 게이트절연패턴(212)과, 활성층(214) 및 오믹접촉층(216)을 포함하는 반도체패턴이 형성된다. 이때, 게이트절연패턴(212)과 반도체패턴(214, 216)은 게이트패드(250), 데이터패드(260) 및 공통패드(280)이 노출되도록 형성된다.Subsequently, the
도 13c를 참조하면, 제 3 마스크 공정으로 게이트절연패턴(212)과 반도체패턴이 형성된 하부 기판(101) 상에 데이터라인(204), 소스전극(208), 드레인전극(210), 스토리지전극(228), 데이터링크상부전극(266) 및 화소전극(222)을 포함하는 데이터패턴이 형성된다. 그리고, 데이터패드(260), 게이트패드(250) 및 공통패드(280)에 포함된 게이트금속막(172)이 제거되어 투명도전막(170)이 노출된다. 이러한 제 3 마스크공정을 도 15a 내지 도 15e를 참조하여 상세히 하면 다음과 같다.Referring to FIG. 13C, a
도 15a에 도시된 바와 같이 반도체패턴이 형성된 하부기판(101) 상에 스퍼터 링 등의 증착 방법을 데이터금속층(209)과 포토레지스트막(348)이 순차적으로 형성된다. 여기서, 데이터금속층(109)은 몰리브덴(Mo), 구리(Cu) 등과 같은 금속으로 이루어진다.As shown in FIG. 15A, the data metal layer 209 and the photoresist film 348 are sequentially formed on the
그런 다음, 부분 노광 마스크인 제 3 마스크(340)가 하부기판(101) 상부에 정렬된다. 제 3 마스크(340)는 투명한 재질인 마스크 기판(342)과, 마스크 기판(342)의 차단 영역(S2)에 형성된 차단부(344)와, 마스크 기판(342)의 부분 노광 영역(S3)에 형성된 회절 노광부(346)(또는 반투과부)를 구비한다. 여기서, 마스크 기판(342)이 노출된 영역은 노광 영역(S1)이 된다. 이러한 제 3 마스크(340)를 이용한 포토레지스트막(348)을 노광한 후 현상함으로써 도 15b에 도시된 바와 같이 제 3 마스크(340)의 차단부(344)와 회절 노광부(346)에 대응하여 차단 영역(S2)과 부분 노광 영역(S3)에서 단차를 갖는 포토레지스트 패턴(350)이 형성된다. 즉, 부분 노광 영역(S3)에 형성된 포토레지스트 패턴(350)은 차단 영역(S2)에서 형성된 제 1 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(350)보다 낮은 제2 높이를 갖게 된다.Then, the
이러한 포토레지스트 패턴(350)을 마스크로 이용한 습식 식각 공정으로 데이터 금속층(209)이 패터닝됨으로써 스토리지 전극(228), 데이터 라인(204), 데이터 라인(204)과 접속된 소스전극(208)과 드레인 전극(210) 및 화소전극(222), 데이터라인(204)과 다른 일측에 접속된 데이터 링크 상부전극(266)을 포함하는 데이터패턴이 형성되고, 데이터패턴 하부에 형성된 게이트금속막(172)이 게이트절연패턴(212)을 마스크로 제거됨으로써 데이터패드(260), 게이트패드(250) 및 공통패드(280)에 포함된 투명도전막(170)이 노출된다.The data metal layer 209 is patterned by a wet etching process using the
그리고, 포토레지스트 패턴(350)을 마스크로 이용한 건식 식각 공정으로 활성층(214)과 오믹접촉층(216)은 데이터패턴을 따라 형성된다. 이때, 데이터패턴과 중첩되는 활성층(214) 및 오믹접촉층(216)을 제외한 나머지 영역에 위치하는 활성층(214) 및 오믹접촉층(216)을 제거하게 된다. 이는 활성층(214) 및 오믹접촉층(216)을 포함하는 반도체패턴에 의한 셀들 간의 단락을 방지하기 위해서이다.The
이어서, 산소(O2) 플라즈마를 이용한 애싱(Ashing) 공정으로 부분 노광 영역(S3)에 제2 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(350)은 도 15c에 도시된 바와 같이 제거되고, 차단 영역(S2)에 제1 높이(h1)를 갖는 포토레지스트 패턴(350)은 높이가 낮아진 상태가 된다. 이러한 포토레지스트 패턴(350)을 이용한 식각 공정으로 부분 노광 영역(S3), 즉 박막 트랜지스터의 채널부에 형성된 데이터 금속층과 오믹접촉층(216)이 제거됨으로써 드레인 전극(210)과 소스 전극(208)이 분리된다. 그리고, 데이터패턴 위에 남아 있던 포토레지스트 패턴(350)은 도 15d에 도시된 바와 같이 스트립 공정으로 제거된다.Subsequently, the
이어서, 데이터패턴이 형성된 기판(101)의 전면에 도 15e에 도시된 바와 같이 보호막(218)이 형성된다. 보호막(218)으로는 게이트 절연패턴(212)과 같은 무기 절연 물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연 물질이 이용된다.Subsequently, a
이와 같이, 본 발명에서 제시하는 식각액을 이용하여 Cu/ITO 이중층에 대한 식각을 수행함으로써 직선성이 확보된 Cu/ITO 이중층의 배선을 형성할 수 있게 된 다. 그리고, 본 발명에 따른 Cu/ITO 이중층의 배선을 형성하는 방안은 상기에서 설명된 액정표시장치 제조방법 뿐만 아니라 필요에 따라 다양하게 적용될 수 있다.As such, by etching the Cu / ITO double layer using the etchant proposed in the present invention, the wiring of the Cu / ITO double layer having the linearity can be formed. In addition, the method of forming the Cu / ITO double layer wiring according to the present invention may be variously applied as necessary as well as the manufacturing method of the liquid crystal display device described above.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 식각용액에 의하면 Cu/ITO로 구성된 금속 이중층을 일괄적으로 식각하여 배선의 직진성을 확보할 수 있는 장점이 있다.According to the etching solution according to the present invention as described above has the advantage of ensuring the straightness of the wiring by etching the metal double layer consisting of Cu / ITO collectively.
또한 본 발명에 따른 액정표시장치 제조방법에 의하면 Cu/ITO로 구성된 이종 금속층을 단일 식각용액으로 일괄적으로 식각하여 직진성이 확보된 배선을 형성함으로써, 이와 같은 식각용액을 이용하여 마스크 공정 수를 줄일 수 있는 장점이 있다In addition, according to the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention by forming a wiring to ensure the straightness by etching the dissimilar metal layer consisting of Cu / ITO in a single etching solution, the number of mask process using such an etching solution is reduced There is an advantage to
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