KR101200883B1 - Manufacturing method of thin film transistor array substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표시품질의 저하를 방지할 수 있는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor array substrate capable of preventing degradation of display quality.
본 발명에 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법은 제1 마스크 공정에 의해 기판 상에 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 접속되는 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 패턴 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 제2 마스크 공정에 의해 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접속된 소스전극, 상기 소스전극과 마주보는 드레인 전극을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성하고 상기 소스/드레인 패턴의 하부에 위치하며 상기 소스/드레인 패턴보다 작은 선폭을 가지는 반도체 패턴을 형성하는 단계와; 제3 마스크 공정에 의해 상기 드레인 전극을 부분적으로 노출시키는 접촉홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 제4 마스크 공정을 이용하여 상기 접촉홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention includes forming a gate pattern including a gate line and a gate electrode connected to the gate line on a substrate by a first mask process; Forming a gate insulating film on the gate pattern; Forming a source / drain pattern including a data line crossing the gate line, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode facing the source electrode by a second mask process; Forming a semiconductor pattern positioned and having a line width smaller than the source / drain pattern; Forming a protective film having a contact hole partially exposing the drain electrode by a third mask process; And forming a pixel electrode contacting the drain electrode through the contact hole using a fourth mask process.
Description
도 1은 종래의 박막 트랜지스터 어레이 기판의 일부분을 도시한 평면도. 1 is a plan view showing a portion of a conventional thin film transistor array substrate.
도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate shown in FIG. 1 taken along the line I-I '; FIG.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제2 마스크 공정을 순차적으로 나타내는 공정도.3A to 3D are flowcharts sequentially illustrating a second mask process of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 2.
도 4는 종래의 데이터 라인과 반도체 패턴을 구체적으로 나타내는 단면도. 4 is a cross-sectional view specifically showing a conventional data line and a semiconductor pattern.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도.5 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line II-II ′ of the thin film transistor array substrate of FIG. 5.
도 7a 및 도 7d는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 순차적으로 나타내는 공정도. 7A and 7D are flowcharts sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array substrate, according to an embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 제2 마스크 공정을 구체적으로 나타내는 공정도.8A to 8E are process charts specifically showing a second mask process of the present invention.
도 9는 F(불소)를 함유한 식각 가스에 의해 부분적으로 반도체 패턴이 식각됨 설명하기 위한 도면. 9 is a view for explaining a semiconductor pattern is partially etched by an etching gas containing F (fluorine).
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
2, 102 : 게이트 라인 4, 104 : 데이터 라인2, 102:
6, 106 : 박막 트랜지스터 8, 108 : 게이트 전극6, 106:
10, 110 : 소스 전극 12, 112 : 드레인 전극10, 110:
14, 114 : 활성층 16 : 접촉홀 14, 114: active layer 16: contact hole
18, 118 : 화소전극 20, 120 : 스토리지 캐패시터18, 118:
42, 142 : 하부기판 44,144 : 게이트 절연막42, 142: lower substrate 44,144: gate insulating film
47, 147 : 오믹접촉층 14,114 : 활성층47, 147: ohmic contact layer 14,114: active layer
148 : 반도체 패턴 148: semiconductor pattern
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 표시품질의 저하를 방지할 수 있는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
통상의 액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배 열되어진 액정패널과, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다. A conventional liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal panel in which liquid crystal cells are arranged in a matrix form, and a driving circuit for driving the liquid crystal panel.
액정패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 일정한 셀갭 유지를 위해 위치하는 스페이서와, 그 셀갭에 채워진 액정을 구비한다.The liquid crystal panel includes a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate facing each other, a spacer positioned to maintain a constant cell gap between the two substrates, and a liquid crystal filled in the cell gap.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 라인들 및 데이터 라인들과, 그 게이트 라인들과 데이터 라인들의 교차부마다 스위치소자로 형성된 박막 트랜지스터와, 액정셀 단위로 형성되어 박막 트랜지스터에 접속된 화소 전극 등과, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다. 게이트 라인들과 데이터 라인들은 각각의 패드부를 통해 구동회로들로부터 신호를 공급받는다. 박막 트랜지스터는 게이트 라인에 공급되는 스캔신호에 응답하여 데이터 라인에 공급되는 화소전압신호를 화소 전극에 공급한다. The thin film transistor array substrate includes gate lines and data lines, a thin film transistor formed as a switching element for each intersection of the gate lines and the data lines, a pixel electrode formed in a unit of a liquid crystal cell and connected to the thin film transistor, And an applied alignment film. The gate lines and the data lines are supplied with signals from the driving circuits through respective pad portions. The thin film transistor supplies a pixel voltage signal supplied to the data line in response to a scan signal supplied to the gate line.
컬러필터 어레이 기판은 액정셀 단위로 형성된 컬러필터들과, 컬러필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스와, 액정셀들에 공통적으로 기준전압을 공급하는 공통 전극 등과, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다. The color filter array substrate includes color filters formed in units of liquid crystal cells, a black matrix for distinguishing between color filters and reflecting external light, a common electrode for supplying a reference voltage to the liquid crystal cells in common, and an alignment layer applied thereon. It consists of.
액정패널은 박막 트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 어레이 기판을 별도로 제작하여 합착한 다음 액정을 주입하고 봉입함으로써 완성하게 된다. The liquid crystal panel is completed by separately manufacturing a thin film transistor array substrate and a color filter array substrate, and then injecting and encapsulating a liquid crystal.
도 1은 종래의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.1 is a plan view illustrating a conventional thin film transistor array substrate, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(42) 위에 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(6)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(18)을 구비한다. 그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소전극(18)과 전단 게이트 라인(2)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(20)를 구비한다.The thin film transistor array substrate shown in FIGS. 1 and 2 includes a
박막 트랜지스터(6)는 게이트 라인(2)에 접속된 게이트 전극(8)과, 데이터 라인(4)에 접속된 소스 전극(10)과, 화소 전극(16)에 접속된 드레인 전극(12)과, 게이트 전극(8)과 중첩되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(10)과 드레인 전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 데이터 라인(4), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(47)이 더 형성된다. 여기서, 활성층(14) 및 오믹접촉층(47)을 반도체 패턴(48)이라 명명한다.The
이러한 박막 트랜지스터(6)는 게이트 라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(4)에 공급되는 화소전압 신호가 화소 전극(18)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소 전극(18)은 보호막(50)을 관통하는 컨택홀(16)을 통해 박막 트랜지스터(6)의 드레인 전극(12)과 접속된다. 화소 전극(18)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부 기판에 형성되는 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 상부 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성 에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소 전극(18)을 경유하여 입사되는 광을 상부 기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
게이트 라인(2)은 게이트 구동부(미도시)와 전기적으로 연결되어 게이트 구동부(미도시)로부터 게이트 전압을 공급받고, 데이터 라인(4)은 데이터 구동부(미도시)와 전기적으로 연결되어 게이트 구동부로부터 데이터 전압(또는 화소전압)을 공급받는다. The
이러한 구성을 가지는 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 4마스크 공정에 의해 형성된다. 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing a thin film transistor substrate having such a configuration is formed by a four mask process. If this is outlined as follows.
먼저, 제1 마스크 공정에서는 게이트 라인(2) 및 게이트 전극(8)을 포함하는 게이트 패턴이 형성된다. 제2 마스크 공정에서는 반도체 패턴(48), 소스 전극(10), 드레인 전극(112) 및 데이터 라인(104)을 포함하는 소스/드레인 패턴 및 박막 트랜지스터(6)가 형성된다. 제3 마스크 공정에서는 박막 트랜지스터(6)의 드레인 전극(12)을 노출시키는 접촉홀(16)을 가지는 보호막(50)이 형성된다. 제4 마스크 공정은 접촉홀(16)을 통해 드레인 전극(12)과 접촉되는 화소전극(18)이 형성된다.First, in the first mask process, a gate pattern including the
이러한, 종래의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 제2 마스크 공정 중 애싱공정에서 소스/드레인 패턴의 끝단이 부분적으로 식각됨으로써 소스/드레인 패턴 보다 반도체 패턴(48)의 선폭이 더 넓게 형성된다.In the conventional thin film transistor array substrate, since the end of the source / drain pattern is partially etched in the ashing process of the second mask process, the line width of the
이를 제2 마스크 공정을 순차적으로 나타내는 도 3a 내지 도 3d 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.This will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3D sequentially illustrating the second mask process.
먼저, 게이트 전극(8) 및 게이트 라인(미도시) 등의 게이트 패턴이 형성된 하부 기판 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(44), 비정질 실리콘층(14a), n+ 비정질 실리콘층(47a), 그리고 소스/드레인 금속층(10a)이 순차적으로 형성된다. 이후, 도 3a에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 금속층(10a) 위에 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 단차를 가지는 포토레지스트 패턴(55a)을 형성하게 된다. 이 경우 제2 마스크로는 박막 트랜지스터(6)의 채널부에 회절 노광부를 갖는 회절 노광 마스크를 이용함으로써 채널부의 포토레지스트 패턴(55a)이 다른 소스/드레인 패턴부 보다 낮은 높이를 갖게 한다. First, a gate
이어서, 포토레지스트 패턴(55a)을 이용한 습식 식각공정으로 소스/드레인 금속층(10a)이 패터닝됨으로써 도 3b에 도시된 바와 같이 데이터 라인(4), 소스 전극(10), 그 소스 전극(10)과 일체화된 드레인 전극(12)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. Subsequently, the source /
그 다음, 동일한 포토레지스트 패턴(55a)을 이용한 건식 식각공정으로 비정질 실리콘층(14a) 및 n+ 비정질 실리콘층(47a)이 동시에 패터닝됨으로써 오믹접촉층(47)과 활성층(14)으로 이루어지는 반도체 패턴(47)이 형성된다. Next, the
그리고, 애싱(Ashing) 공정이 실시됨으로서 채널부에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(55a)이 부분적으로 제거되어 도 3c에 도시된 바와 같이 채널부와 대응되는 소스/드레인 금속을 노출시키는 포토레지스트 패턴(55b)이 잔류하게 된다.As a result of the ashing process, the
여기서, 이용되는 애싱 가스는 O2 및 SF6 비율이 20 : 1 정도로 혼합된 애싱 가스를 이용한다. 그러나, 이러한 애싱 가스를 이용하여 포토레지스트 패턴(55a)을 애싱하는 경우 포토레지스트 패턴(55a) 뿐만 아니라 포토레지스트 패턴(55a) 하부에 위치하는 소스/드레인 금속층의 끝단(A) 또한 부분적으로 제거되게 된다. 즉, 소스/드레인 금속층은 애싱 가스에도 일부 반응하게 됨으로써 포토레지스트 패턴(55a)의 두께가 낮아짐과 동시에 포토레지스트 패턴(55a)의 끝단이 일부 제거되면서 부분적으로 노출되게 되는 소스/드레인 금속층의 끝단(A) 또한 제거되게 된다. 이에 따라, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 반도체 패턴(148)의 선폭이 데이터 라인(104) 등을 포함하는 소스/드레인 패턴의 선폭보다 넓게 형성된다. Here, the ashing gas used is O 2 And SF 6 Ashing gas with a ratio of about 20: 1 is used. However, when the ashing gas is used to ash the
이후, 건식 식각공정으로 잔존하는 포토레지스트 패턴(55b)에 의해 노출되는 채널부의 소스/드레인 패턴 및 오믹접촉층(47)이 식각됨으로써 활성층(14)이 노출되어 소스 전극(10)과 드레인 전극(12)이 분리된다. 이후, 스트립 공정으로 소스/드레인 패턴부 위에 남아 있는 포토레지스트 패턴(55b)이 제거됨으로서 데이터 라인(4), 소스전극(10), 드레인 전극(12)을 포함하는 소스/드레인 패턴과 소스/드레인 패턴의 하부에 위치하며 소스/드레인 패턴의 선폭보다 넓은 선폭을 가지는 반도체 패턴(48)이 형성된다. Thereafter, the source / drain pattern of the channel portion exposed by the
여기서, 소스/드레인 패턴 하부에 위치하는 반도체 패턴(48)의 선폭이 소스/드레인 패턴의 선폭보다 넓게 형성됨에 따라 특히, 데이터 라인(4) 하부에 위치하는 반도체 패턴(48)이 데이터 라인(104)보다 넓은 선폭을 가지게 됨에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 반도체 패턴(48)은 데이터 라인(4)과 접촉되는 오믹접촉영역(P1)과 데이터 라인(4)과 비접촉되는 비오믹접촉영역(P2)으로 구분된다. 여기서, 반도 체 패턴(48)에서의 오믹접촉영역(P1)은 소스/드레인 금속과 접촉되게 되고 비오믹접촉영역(P2)은 소스/드레인 금속과 접촉되지 않게 됨으로써 반도체 패턴(48)에서의 오믹접촉영역(P1)과 비오믹접촉영역(P2) 간의 전류의 활성상태가 서로 다르게 된다. 즉, 반도체 패턴(48)에서 소스/드레인 금속과 비접촉되는 비오믹접촉영역(P2)은 백라이트 광에 노출되는 경우 소스/드레인 금속과 직접접촉하지 않게 됨으로써 비정상적인 누설전류들이 생성되게 된다. 이와 같이 비정상적인 누설전류는 사용자에 의해 제어될 수 없는 전류이며 매우 불안정한 상태로써 인접하게 위치하는 화소전극(18)에 충전되는 화소전압을 왜곡시키게 된다. 그 결과, 화소전압 또한 불안정한 상태가 되어 화상을 구현하는 경우 소위 wave noise(웨이브 노이즈)라고 불리는 물결성 얼룩이 나타나는 문제가 발생된다.Here, as the line width of the
따라서, 본 발명의 목적은 표시품질의 저하를 방지할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film transistor array substrate which can prevent the degradation of display quality.
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본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 제1 마스크 공정에 의해 기판 상에 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 접속되는 게이트 전극을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 패턴 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 제2 마스크 공정에 의해 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접속된 소스전극, 상기 소스전극과 마주보는 드레인 전극을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성하고 상기 소스/드레인 패턴의 하부에 위치하며 상기 소스/드레인 패턴보다 작은 선폭을 가지는 반도체 패턴을 형성하는 단계와; 제3 마스크 공정에 의해 상기 드레인 전극을 부분적으로 노출시키는 접촉홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 제4 마스크 공정을 이용하여 상기 접촉홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제2 마스크 공정에 의해 소스/드레인 패턴 및 반도체 패턴을 형성하는 단계는, 상기 게이트 절연막 상에 반도체층 및 소스/드레인 금속층을 순차적으로 형성하는 단계와; 포토리쏘그래피 공정에 의해 상기 소스/드레인 금속층 상에 채널이 형성될 영역과 대응되는 영역이 상대적으로 낮은 높이를 가지는 단차진 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 단차진 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 반도체층 및 소스/드레인 금속층을 제거하는 단계와; O2 보다 SF6 양이 더 많이 혼합된 식각 가스 및 O2 보다 CF4 양이 더 많이 혼합된 식각 가스 중 어느 하나를 이용하여 상기 소스/드레인 금속층 하부에 위치하는 반도체 패턴의 끝단을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention includes forming a gate pattern including a gate line and a gate electrode connected to the gate line on a substrate by a first mask process; Forming a gate insulating film on the gate pattern; Forming a source / drain pattern including a data line crossing the gate line, a source electrode connected to the data line, and a drain electrode facing the source electrode by a second mask process; Forming a semiconductor pattern positioned and having a line width smaller than the source / drain pattern; Forming a protective film having a contact hole partially exposing the drain electrode by a third mask process; Forming a pixel electrode in contact with the drain electrode through the contact hole using a fourth mask process, and forming a source / drain pattern and a semiconductor pattern by the second mask process comprises: Sequentially forming a semiconductor layer and a source / drain metal layer on the insulating film; Forming a stepped photoresist pattern on the source / drain metal layer by a photolithography process, the region corresponding to the region where the channel is to be formed, having a relatively low height; Removing the semiconductor layer and the source / drain metal layer using the stepped photoresist pattern; O to 2 than SF 6 sheep using one of more of a mixed etching gas and O 2 than CF 4 both the etch gas mixture more of removing the end of the semiconductor pattern which is located in the source / drain metal layer lower portion Characterized in that it comprises a.
상기 제2 마스크 공정에 의해 소스/드레인 패턴 및 반도체 패턴을 형성하는 단계는 애싱 공정에 의해 채널이 형성될 영역과 대응되는 소스/드레인 금속층이 노출되도록 상기 단차진 포토레지스트를 부분적으로 제거하는 단계와; 상기 애싱공정에 의해 잔류하는 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 노출된 소스/드레인 금속층 및 반도체 패턴을 패터닝하는 단계를 더 포함한다.Forming the source / drain pattern and the semiconductor pattern by the second mask process may include partially removing the stepped photoresist to expose the source / drain metal layer corresponding to the region where the channel is to be formed by the ashing process. ; Patterning the exposed source / drain metal layer and the semiconductor pattern using the photoresist pattern remaining by the ashing process.
상기 반도체 패턴의 끝단을 제거하는 공정은 80~120mtorr의 압력하에서 실시된다.Removing the end of the semiconductor pattern is carried out under a pressure of 80 ~ 120mtorr.
상기 O2 와 SF6 혼합비율, 상기 O2 와 CF4 혼합비율은 각각 10~49% : 51~90% 정도이다.O 2 above And SF 6 mixing ratio, the O 2 And CF 4 mixing ratio are 10 ~ 49%: 51 ~ 90%, respectively.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 5 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 9.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 Ⅱ-Ⅱ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 5 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate illustrated in FIG. 5 taken along a line II-II ′.
도 5 및 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(106)와, 그 교차구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소 전극(118)을 구비한다. 그리고, 박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소전극(118)과 전단 게이트 라인(102)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(120)를 구비한다.The thin film transistor array substrate illustrated in FIGS. 5 and 6 includes a
화소 전극(118)은 보호막(150)을 관통하는 컨택홀(116)을 통해 박막 트랜지스터(106)의 드레인 전극(112)과 접속된다. The
게이트 라인(102)은 게이트 구동부(미도시)와 전기적으로 연결되어 게이트 구동부(미도시)로부터 게이트 전압을 공급받고, 데이터 라인(104)은 데이터 구동부(미도시)와 전기적으로 연결되어 게이트 구동부로부터 데이터 전압(또는 화소전압)을 공급받는다. The
박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(108)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(110)과, 화소 전극(116)에 접속된 드레인 전극(112)과, 게이트 전극(108)과 중첩되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 데이터 라인(104), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 데이터 라인(104), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)과 오믹접촉을 위한 오믹접촉층(147)이 더 형성된다. The
여기서, 활성층(114) 및 오믹접촉층(147)으로 이루어지는 반도체 패턴(148)은 데이터 라인(104), 소스전극(110), 드레인 전극(112)을 포함하는 소스/드레인 패턴의 선폭보다 좁은 폭으로 형성된다. 이에 따라, 종래의 도 4에서와 같이 반도체 패턴(48)에서 소스/드레인 패턴과 직접적으로 접촉되지 않는 비오믹접촉영역(P2)이 나타나지 않게 된다. 그 결과, 종래 비정상적인 누설전류가 발생되지 않게 되고 화소전극(118)에의 화소전압 또한 왜곡되지 않게 되어 표시품질이 저하를 방지할 수 있게 된다. Here, the
다시 말해서, 본 발명에서는 반도체 패턴(148)의 선폭이 데이터 라인(104) 등의 소스/드레인 패턴보다 작은 선폭으로 형성됨으로써 반도체 패턴(148)의 전면이 소스/드레인 패턴과 오믹접촉을 하게 된다. 이에 따라, 백라이트 광에 의해 반도체 패턴(148) 내에서 발생되는 누설전류가 소스/드레인 패턴에 의해 안정화될 수 있게 된다. 그 결과, 데이터 라인(104)에 인접하는 화소전극(118)에 충전되는 화소전압이 왜곡되지 않게 됨과 아울러 데이터 라인에 정상적인 전류가 흐를 수 있게 된다. 이에 따라, 화소전압 왜곡에 따른 wave noise(웨이브 노이즈) 등의 물결성 얼룩 등이 나타나지 않는 등 표시품질 저하가 방지된다. In other words, in the present invention, the line width of the
이하, 도 7a 내지 도 9는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제 조방법을 설명하기 위한 도면이다.7A to 9 are views for explaining a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention.
먼저, 하부기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 게이트 금속층이 형성된다. 이어서, 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 도 7a에 도시된 바와 같이 게이트 라인(도 5참조), 게이트 전극(108)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. 게이트 금속으로는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄계 금속 등이 단일층 또는 이중층 구조로 이용된다.First, a gate metal layer is formed on the
이후, 제2 마스크 공정을 이용하여 도 7b에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104), 소스전극(110) 및 드레인 전극(112)을 포함하는 소스/드레인 패턴을 형성함과 아울러 소스/드레인 패턴 보다 작은 선폭을 가지는 반도체 패턴(148)이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 7B, a source / drain pattern including the
여기서, 본 발명의 제2 마스크 공정을 도 8a 내지 도 8e를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Here, the second mask process of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8A to 8E.
먼저, 게이트 전극(108) 및 게이트 라인(미도시) 등의 게이트 패턴이 형성된 하부기판(142) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144), 비정질 실리콘층(114a), n+ 비정질 실리콘층(147a), 그리고 소스/드레인 금속층(110a)이 순차적으로 형성된다. 이후, 도 8a에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 금속층(110a) 위에 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 단차를 가지는 포토레지스트 패턴(155a)이 형성된다 이 경우 제2 마스크로는 박막 트랜지스터(106)의 채널부에 회절 노광부를 갖는 회절 노광 마스크를 이용함으로써 채널부의 포토 레지스트 패턴(155a)이 다른 소스/드레인 패턴부 보다 낮은 높이를 갖게 한다. First, the
이어서, 포토레지스트 패턴(155a)을 이용한 습식 식각공정으로 소스/드레인 금속층(110a)이 패터닝됨으로써 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 그 소스 전극(110)과 일체화된 드레인 전극(112)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. Subsequently, the source /
그 다음, 동일한 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각공정으로 비정질 실리콘층(114a) 및 n+ 비정질 실리콘층(147a)이 동시에 패터닝됨으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 오믹접촉층(147)과 활성층(114)으로 이루어지는 반도체 패턴(147)이 형성된다. Next, the
이후, O2 보다 SF6 이 더 많이 첨가된 식각 가스를 이용하여 외부로 노출된 반도체 패턴(148)만을 선택적으로 식각한다. 즉, 도 8c에 도시된 바와 같이 외부로 노출된 반도체 패턴(148)의 끝단(C)이 식각 가스에 의해 노출되게 됨으로서 노출된 반도체 패턴(148)의 끝단(C)이 부분적으로 식각되게 된다. Since, O 2 Than SF 6 Only the
이러한, 현상은 도 9에 도시된 사진에 의해 설명되어 질 수 있다. 반도체 패턴(148)은 불소(F)를 포함하는 SF6 및 CF4 등의 식각 가스에 대한 반응성이 강하여 SF6 및 CF4 등의 식각 가스를 이용하여 식각 공정을 실시하는 경우 도 9에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(PR) 하부에 언더컷(undercut) 현상이 나타나면서 반도체 패턴(148)만(도 9에서는 active로 표시되었다)이 부분적으로 식각되게 된다.This phenomenon can be explained by the photograph shown in FIG. The
이러한, 선택적 식각이 식각 가스를 이용하여 반도체 패턴(148)의 끝단(B) 만이 식각될 수 있게 됨으로써 도 8c 등에 나타낸 바와 같은 소스/드레인 패턴보다 작은 선폭을 가지는 반도체 패턴(148)이 형성될 수 있게 된다. Since the selective etching enables the etching of only the end B of the
여기서, 반도체 패턴의 선택적 식각에 이용되는 식각 가스에는 O2 보다 SF6 (또는 CF4)의 양이 더 많이 혼합된다. 좀더 바람직하게는 O2 의 첨가량은 전체 조성에 10~49% 정도이고, SF6 (또는 CF4)의 첨가량은 전체 조성에 51~90% 정도로 포함되게 된다. 또한, 식각 공정은 80~120mtorr의 압력하에서 실시된다.Here, the etching gas used for the selective etching of the semiconductor pattern is O 2 More amounts of SF 6 (or CF 4 ) are mixed than. More preferably, the amount of O 2 added is about 10 to 49% of the total composition, and the amount of SF 6 (or CF 4 ) is about 51 to 90% of the total composition. In addition, the etching process is carried out under a pressure of 80 ~ 120mtorr.
이후, 애싱(Ashing) 공정이 실시됨으로서 채널부에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(155a)이 부분적으로 제거되어 채널부와 대응되는 소스/드레인 금속을 노출시키는 포토레지스트 패턴(155b)이 잔류하게 된다. Subsequently, an ashing process is performed to partially remove the
여기서, 이용되는 애싱 가스는 O2 및 SF6 비율이 20 : 1 정도로 혼합된 애싱 가스를 이용한다. 이러한 애싱 가스를 이용하여 포토레지스트 패턴(155a)을 애싱하는 경우 포토레지스트 패턴(155a) 뿐만 아니라 포토레지스트 패턴(155a) 하부에 위치하는 소스/드레인 금속층의 끝단(B) 또한 부분적으로 제거되게 된다. Here, the ashing gas used is O 2 And SF 6 Ashing gas with a ratio of about 20: 1 is used. When the ashing gas is used to ash the
즉, 도 8d에서의 애싱공정이 실시되어 도 8c 과정에서의 반도체 패턴(148)과 소스/드레인 패턴간의 선폭 차이가 어느 정도 완화됨과 아울러 두께가 낮아지게 되어 소스/드레인 패턴 중 채널 영역을 노출시키는 포토레지스트 패턴(155b)이 잔존하게 된다. 이러한, 애싱공정이 실시됨으로써 결국, 도 5(평면도) 및 8d의 B 영역에서와 같이 데이터 라인(104) 등의 소스/드레인 패턴의 선폭보다 작은 선폭을 가지는 반도체 패턴(148)이 형성될 수 있게 된다. That is, the ashing process of FIG. 8D is performed to alleviate the line width difference between the
이후, 건식 식각공정으로 잔존하는 포토레지스트 패턴(155b)에 의해 노출되 는 채널부의 소스/드레인 패턴 및 오믹접촉층(147)이 식각됨으로써 활성층(114)이 노출되어 소스 전극(110)과 드레인 전극(112)이 분리된다. 이에 따라, 도 8e에 도시된 바와 같이 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 드레인 전극(112)을 포함하는 소스/드레인 패턴이 완성된다. Thereafter, the source / drain pattern of the channel portion exposed by the
게이트 절연막(144)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다. 소스/드레인 금속으로는 몰리브덴(Mo), 티타늄, 탄탈륨, 몰리브덴 합금(Mo alloy) 등이 이용된다. As a material of the
도 7c를 참조하면, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 접촉홀(116)을 포함하는 보호막(150)이 형성된다. Referring to FIG. 7C, the
소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착방법으로 보호막(150)이 전면 형성된다. 보호막(150)은 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 접촉홀(116)이 형성된다. 접촉홀(116)은 보호막(150)을 관통하여 드레인 전극(112)을 노출시킨다.The
보호막(150)의 재료로는 게이트 절연막(144)과 같은 무기 절연물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연물질이 이용된다.As the material of the
도 7d를 참조하면, 보호막(150) 상에 화소전극(118)이 형성된다.Referring to FIG. 7D, the
보호막(150) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된다. 이어서 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패텅님됨으로써 접촉홀(116)을 통해 드레인 전극(112)과 접촉되는 화소전극 (118)이 형성된다. 투명전극 물질로는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이나 주석산화물(Tin Oxide : TO) 또는 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO)이 이용된다.The transparent electrode material is completely deposited on the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법은 반도체 패턴의 선폭이 데이터 라인 등의 소스/드레인 패턴보다 작은 선폭으로 형성됨으로써 반도체 패턴의 전면이 소스/드레인 금속과 오믹접촉을 하게 된다. 이에 따라, 백라이트 광에 의해 반도체 패턴 내에서 발생되는 누설전류가 소스/드레인 금속에 의해 안정화될 수 있게 된다. 그 결과, 데이터 라인에 인접하는 화소전극에 충전되는 화소전압이 왜곡되지 않게 됨과 아울러 데이터 라인에 정상적인 전류가 흐를 수 있게 된다. 이에 따라, 화소전압 왜곡에 따른 wave noise(웨이브 노이즈) 등의 물결성 얼룩 등이 나타나지 않는 등 표시품질 저하가 방지된다. As described above, in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the present invention, the line width of the semiconductor pattern is formed to be smaller than the source / drain pattern such as the data line, so that the entire surface of the semiconductor pattern is in ohmic contact with the source / drain metal. do. Accordingly, the leakage current generated in the semiconductor pattern by the backlight light can be stabilized by the source / drain metal. As a result, the pixel voltage charged in the pixel electrode adjacent to the data line is not distorted and normal current can flow through the data line. As a result, the display quality is prevented from being deteriorated, such as no wavy irregularities such as wave noise due to pixel voltage distortion.
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. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the 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.
Claims (10)
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---|---|---|---|
KR1020050122504A KR101200883B1 (en) | 2005-12-13 | 2005-12-13 | Manufacturing method of thin film transistor array substrate |
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JPH10270710A (en) | 1997-03-19 | 1998-10-09 | Lg Electron Inc | Liquid crystal display device and manufacture thereof |
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