KR101206286B1 - Method of fabricating liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 회절노광을 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 형성할 때 상기 소오스/드레인전극 패터닝시 액티브패턴의 돌출부를 함께 제거함으로써 웨이브 노이즈(wave noise)를 방지하여 화질을 향상시키는 동시에 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하며 제조비용을 절감하기 위한 것으로, 제 1 기판 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착되는 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 1 절연막, 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 1 두께를 갖는 제 1, 제 2 감광막패턴과 제 2 두께를 갖는 제 3 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴을 마스크로 상기 도전막을 패터닝하여, 그 상부의 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴보다 폭이 줄어든 형태의 제 2 도전막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴을 마스크로 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 패터닝하여, 상기 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴과 동일한 형태의 비정질 실리콘 박막패턴과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 3 감광막패턴을 제거하는 동시에 상기 제 1, 제 2 감광막패턴을 상기 제 3 감광막패턴의 두께만큼 제거하여 제 3 두께의 제 4, 제 5 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 4, 제 5 감광막패턴을 마스크로 상기 도전막패턴을 패터닝하여 상기 도전막으로 이루어진 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 형성하는 동시에 상기 도전막패턴 하부의 비정질 실리콘 박막패턴과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴의 측면을 상기 소오스/드레인전극과 동일한 형태로 패터닝하는 단계; 상기 제 4, 제 5 감광막패턴을 마스크로 채널영역 상부의 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 패터닝하여, 상기 게이트전극 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 2 절연막을 형성하며, 상기 제 2 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인전극을 노출시키는 제 1 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.In the method of manufacturing the liquid crystal display of the present invention, when the active pattern and the source / drain electrodes are formed by using diffraction exposure, wave noise is prevented by removing the protrusions of the active pattern when the source / drain electrodes are patterned together. In order to simplify the manufacturing process and reduce the manufacturing cost by improving the image quality while reducing the number of masks, providing a first substrate and a second substrate bonded to face the first substrate; Forming a gate electrode and a gate line on the first substrate; Forming a first insulating film, an amorphous silicon thin film, an n + amorphous silicon thin film, and a conductive film on the first substrate; Forming first and second photoresist patterns having a first thickness and a third photoresist pattern having a second thickness on the first substrate; Patterning the conductive layer using the first, second, and third photosensitive layer patterns as a mask to form a second conductive layer pattern having a width smaller than that of the first, second, and third photosensitive layer patterns; The amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film are patterned by using the first, second and third photoresist pattern as a mask, and the amorphous silicon thin film pattern and n + amorphous silicon having the same shape as the first, second and third photoresist pattern Forming a thin film pattern; Removing the third photoresist pattern and simultaneously removing the first and second photoresist patterns by the thickness of the third photoresist pattern to form fourth and fifth photoresist patterns having a third thickness; Patterning the conductive layer pattern using the fourth and fifth photoresist layer patterns as a mask to form a source / drain electrode and a data line formed of the conductive layer, and simultaneously form an amorphous silicon thin film pattern and an n + amorphous silicon thin film pattern under the conductive layer pattern. Patterning a side surface of the same shape as that of the source / drain electrode; Patterning the n + amorphous silicon thin film pattern on the channel region using the fourth and fifth photoresist patterns as a mask to form an active pattern formed of the amorphous silicon thin film on the gate electrode; Forming a second insulating film on the first substrate and selectively removing the second insulating film to form a first contact hole exposing the drain electrode; Forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the first contact hole; And forming a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate.
회절노광, 액티브패턴, 소오스전극, 드레인전극, 마스크수 Diffraction exposure, active pattern, source electrode, drain electrode, number of masks
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.2A to 2E are sectional views sequentially showing a manufacturing process of an array substrate in the liquid crystal display device shown in Fig.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도.3 is a plan view illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along line IIIa-IIIa 'of the array substrate shown in FIG. 3.
도 5a 내지 도 5f는 도 4b에 도시된 본 실시예의 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.5A to 5F are cross-sectional views specifically showing a second mask process of this embodiment shown in FIG. 4B.
도 6은 일반적인 4마스크공정을 통해 제작한 박막 트랜지스터 구조를 나타내는 단면도.6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor structure manufactured by a general four mask process.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
110 : 어레이 기판 116n-1, 116n : 게이트라인110:
117m, 117m+1 : 데이터라인 118 : 화소전극117m, 117m + 1: data line 118: pixel electrode
121 : 게이트전극 122 : 소오스전극121: gate electrode 122: source electrode
123 : 드레인전극 124" : 액티브패턴123:
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하고 수율을 향상시키는 동시에 화질을 향상시킨 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, interest in information display has increased, and a demand for using portable information media has increased, and a light-weight flat panel display (FPD) that replaces a cathode ray tube (CRT) And research and commercialization are being carried out. Particularly, among such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD) is an apparatus for displaying an image using the optical anisotropy of a liquid crystal, and is excellent in resolution, color display and picture quality and is actively applied to a notebook or a desktop monitor have.
상기 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터(color filter) 기판과 제 2 기판인 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.The liquid crystal display is largely composed of a color filter substrate as a first substrate, an array substrate as a second substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate.
이때, 상기 액정표시장치의 스위칭소자로는 일반적으로 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 사용하며, 상기 박막 트랜지스터의 채널층으로는 비정질 실리콘(amorphous silicon) 박막을 사용한다.In this case, a thin film transistor (TFT) is generally used as a switching element of the liquid crystal display, and an amorphous silicon thin film is used as a channel layer of the thin film transistor.
상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제작에 다수의 마스크공정(즉, 포토리소그래피(photolithography)공정)을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크공정의 수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.Since the manufacturing process of the liquid crystal display device basically requires a plurality of mask processes (ie, photolithography process) for fabricating an array substrate including a thin film transistor, a method of reducing the number of mask processes in terms of productivity is required. It is required.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, a structure of a general liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG. 1.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically illustrating a general liquid crystal display.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.As shown in the figure, the liquid crystal display comprises a color filter substrate 5, an
상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.The color filter substrate 5 includes a color filter C composed of a plurality of
또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.In addition, the
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영 역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 두 기판(5, 10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.The color filter substrate 5 and the
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.2A to 2E are cross-sectional views sequentially showing the steps of manufacturing an array substrate in the liquid crystal display device shown in Fig.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(10) 위에 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 이용하여 도전성 금속물질로 이루어진 게이트전극(21)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(21)이 형성된 기판(10) 전면(全面)에 차례대로 제 1 절연막(15A)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 게이트전극(21) 위에 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(24)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, the first
이때, 상기 액티브패턴(24) 위에는 액티브패턴(24)과 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(25)이 형성되게 된다.In this case, the n + amorphous silicon
이후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10) 전면에 도전성 금속물질을 증착한 후 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 액티브패턴(24) 상부에 소오스전극(22)과 드레인전극(23)을 형성한다. 이때, 상기 액티브패턴(24) 위에 형성되어 있는 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 소정영역이 제거되어 상기 액티브패턴(24)과 소오스/드 레인전극(22, 23) 사이에서 오믹-콘택(ohmic contact)층(25')을 형성하게 된다.2C, a source electrode is formed on the
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23)이 형성된 기판(10) 전면에 제 2 절연막(15B)을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 통해 상기 제 2 절연막(15B)의 일부 영역을 제거하여 상기 드레인전극(23)의 일부를 노출시키는 콘택홀(40)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2D, after depositing the second
마지막으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 투명한 도전성 금속물질을 기판(10) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 5 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(40)을 통해 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하는 화소전극(18)을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 2E, a transparent conductive metal material is deposited on the entire surface of the
상기에 설명된 바와 같이 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제조에는 게이트전극, 액티브패턴, 소오스/드레인전극, 콘택홀 및 화소전극 등을 패터닝하는데 총 5번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.As described above, the fabrication of the array substrate including the thin film transistor requires five photolithography processes in total for patterning the gate electrode, the active pattern, the source / drain electrode, the contact hole, and the pixel electrode.
상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광 및 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어져 있다. 그 결과 다수의 포토리소그래피공정은 생산 수율을 떨어뜨리며 형성된 박막 트랜지스터에 결함이 발생될 확률을 높이게 하는 등 많은 문제점이 있다.The photolithography process is a series of processes in which a pattern drawn on a mask is transferred onto a substrate on which a thin film is deposited to form a desired pattern. The photolithography process includes a plurality of processes such as photoresist coating, exposure, and development. As a result, many photolithography processes have many problems, such as lowering the production yield and increasing the probability of defects in the formed thin film transistors.
특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가이어서, 공정에 적용되는 마스크수가 증가하면 액정표시장치의 제조비용이 이에 비례하여 상승하는 문제점이 있다.In particular, a mask designed to form a pattern is very expensive, and as the number of masks applied to the process increases, the manufacturing cost of the liquid crystal display device increases in proportion.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 박막 트랜지스터의 제조에 사용되는 마스크수를 감소시킨 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a liquid crystal display device having a reduced number of masks used for manufacturing a thin film transistor and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 웨이브 노이즈 불량을 해결하여 소자 신뢰성과 화질을 향상시킨 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, which solves wave noise defects and improves device reliability and image quality.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판 및 상기 제 1 기판과 대향하여 합착되는 제 2 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 1 절연막, 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 도전막을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 1 두께를 갖는 제 1, 제 2 감광막패턴과 제 2 두께를 갖는 제 3 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴을 마스크로 상기 도전막을 패터닝하여, 그 상부의 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴보다 폭이 줄어든 형태의 제 2 도전막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴을 마스크로 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 패터닝하여, 상기 제 1, 제 2, 제 3 감광막패턴과 동일한 형태의 비정질 실리콘 박막패턴과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 3 감광막패턴을 제거하는 동시에 상기 제 1, 제 2 감광막패턴을 상기 제 3 감광막패턴의 두께만큼 제거하여 제 3 두께의 제 4, 제 5 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 제 4, 제 5 감광막패턴을 마스크로 상기 도전막패턴을 패터닝하여 상기 도전막으로 이루어진 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 형성하는 동시에 상기 도전막패턴 하부의 비정질 실리콘 박막패턴과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴의 측면을 상기 소오스/드레인전극과 동일한 형태로 패터닝하는 단계; 상기 제 4, 제 5 감광막패턴을 마스크로 채널영역 상부의 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 패터닝하여, 상기 게이트전극 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 제 2 절연막을 형성하며, 상기 제 2 절연막을 선택적으로 제거하여 상기 드레인전극을 노출시키는 제 1 콘택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention comprises the steps of providing a first substrate and a second substrate bonded to the first substrate; Forming a gate electrode and a gate line on the first substrate; Forming a first insulating film, an amorphous silicon thin film, an n + amorphous silicon thin film, and a conductive film on the first substrate; Forming first and second photoresist patterns having a first thickness and a third photoresist pattern having a second thickness on the first substrate; Patterning the conductive layer using the first, second, and third photosensitive layer patterns as a mask to form a second conductive layer pattern having a width smaller than that of the first, second, and third photosensitive layer patterns; The amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film are patterned by using the first, second and third photoresist pattern as a mask, and the amorphous silicon thin film pattern and n + amorphous silicon having the same shape as the first, second and third photoresist pattern Forming a thin film pattern; Removing the third photoresist pattern and simultaneously removing the first and second photoresist patterns by the thickness of the third photoresist pattern to form fourth and fifth photoresist patterns having a third thickness; Patterning the conductive layer pattern using the fourth and fifth photoresist layer patterns as a mask to form a source / drain electrode and a data line formed of the conductive layer, and simultaneously form an amorphous silicon thin film pattern and an n + amorphous silicon thin film pattern under the conductive layer pattern. Patterning a side surface of the same shape as that of the source / drain electrode; Patterning the n + amorphous silicon thin film pattern on the channel region using the fourth and fifth photoresist patterns as a mask to form an active pattern formed of the amorphous silicon thin film on the gate electrode; Forming a second insulating film on the first substrate and selectively removing the second insulating film to form a first contact hole exposing the drain electrode; Forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the first contact hole; And forming a liquid crystal layer between the first substrate and the second substrate.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도로써, 실제의 어레이 기판에는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 mxn번째의 화소를 나타내고 있다.FIG. 3 is a plan view showing a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention. In the actual array substrate, N gate lines and M data lines cross each other to provide MxN pixels, but the description will be simplified. The m-by-n pixel is shown in the figure.
도면에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(110)에는 상기 기판(110) 위에 종횡으로 배열되어 mxn번째 화소영역을 정의하는 n번째 게이트라인(116n)과 m번째 데이터라인(117m)이 형성되어 있다. 상기 n번째 게이트라인(116n)과 m번째 데이터라인(117m)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 컬러필터 기판(미도시)의 공통전극과 함께 액정(미도시)을 구동시키는 화소전극(118)이 형성되어 있다.As shown in the drawing, an n-
상기 박막 트랜지스터는 상기 n번째 게이트라인(116n)의 일부를 구성하는 게이트전극(121), 상기 m번째 데이터라인(117m)에 연결된 소오스전극(122) 및 상기 화소전극(118)에 연결된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 게이트전극(121)과 소오스/드레인전극(122, 123)의 절연을 위한 제 1 절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다.The thin film transistor includes a
이때, 상기 소오스전극(122)의 일부는 상기 m번째 데이터라인(117m)과 연결되어 상기 m번째 데이터라인(117m)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(123)의 일 부는 상기 화소영역 쪽으로 연장되어 제 2 절연막(미도시)에 형성된 콘택홀(140)을 통해 상기 화소전극(118)과 전기적으로 접속하게 된다.In this case, a part of the
이때, 전단 게이트라인인 n-1번째 게이트라인(116n-1)의 일부는 상기 제 1 절연막을 사이에 두고 그 상부의 화소전극(118)의 일부와 중첩되어 스토리지 커패시터(Cst)를 형성하게 된다. 상기 스토리지 커패시터(storage capacitor)(Cst)는 액정 커패시터에 인가된 전압을 다음 신호가 들어올 때까지 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 즉, 상기 어레이 기판(110)의 화소전극(118)은 컬러필터 기판의 공통전극과 함께 액정 커패시터를 이루는데, 일반적으로 상기 액정 커패시터에 인가된 전압은 다음 신호가 들어올 때까지 유지되지 못하고 누설되어 사라진다. 따라서, 인가된 전압을 유지하기 위해서는 스토리지 커패시터(Cst)를 액정 커패시터에 연결해서 사용해야 한다.In this case, a portion of the n−1
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 신호 유지 이외에도 계조(gray scale) 표시의 안정과 플리커(flicker) 및 잔상(afterimage) 감소 등의 효과를 가진다.The storage capacitor Cst has effects such as stabilization of gray scale display and reduction of flicker and afterimage in addition to signal retention.
이와 같이 구성된 본 실시예의 어레이 기판(110)은 회절노광을 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극(122, 123)을 형성함으로써 총 4번의 마스크공정을 통해 제작할 수 있으며, 상기 소오스/드레인전극(122, 123) 패터닝시 액티브패턴의 돌출부를 함께 제거함으로써 웨이브 노이즈를 방지할 수 있게 되는데, 이를 다음의 액정표시장치의 제조공정을 통해 상세히 설명한다.The
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along line IIIa-IIIa 'of the array substrate illustrated in FIG. 3.
도 4a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(110)에 게이트전극(121)과 게이트라인(116n-1)을 형성한다. 이때, 상기 게이트라인(116n-1)은 해당화소에 대한 전단의 게이트라인 즉, n-1번째 게이트라인(116n-1)을 의미하며, 해당화소의 게이트라인, 즉 n번째 게이트라인(116n)도 상기 n-1번째 게이트라인(116n-1)과 동일한 방식으로 형성된다.As shown in FIG. 4A, the
이때, 상기 게이트전극(121)과 n-1번째 게이트라인(116n-1)은 제 1 도전막을 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 패터닝하여 형성하게 된다.In this case, the
여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 게이트전극(121)과 n-1번째 게이트라인(116n-1)은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.The first conductive layer may include aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), or the like. The same low resistance opaque conductive material can be used. In addition, the
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)과 n-1번째 게이트라인(116n-1)이 형성된 기판(110) 전면에 차례대로 제 1 절연막(115A), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 게이트전극(121) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124")을 형성하는 동시에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4B, the first insulating
상기 액티브패턴(124") 위에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며, 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 동일한 형태로 패터닝되어 그 하부의 액티브패턴(124")의 소정영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123)을 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125")이 형성되게 된다. 이때, 상기 소오스전극(122)의 일부는 실질적으로 상기 n번째 게이트라인과 교차하여 해당 화소영역을 정의하는 m번째 데이터라인(117m)을 구성하게 된다.The n + amorphous silicon thin film is formed on the
이와 같이 본 실시예에서는 회절노광을 이용한 한번의 마스크공정(제 2 마스크공정)으로 액티브패턴(124")과 소오스/드레인전극(122, 123)을 동시에 형성하게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 2 마스크공정을 상세히 설명한다.As described above, the
도 5a 내지 도 5f는 도 4b에 있어서 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 동시에 형성하는 과정을 구체적으로 나타내는 단면도로써, 본 실시예의 제 2 마스크공정을 순차적으로 나타내고 있다.5A to 5F are cross-sectional views illustrating in detail a process of simultaneously forming an active pattern and a source / drain electrode in FIG. 4B, which sequentially illustrate the second mask process of this embodiment.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)과 n-1번째 게이트라인(116n-1)이 형성된 기판(110) 전면에 차례대로 제 1 절연막(115A), 비정질 실리콘 박막(124), n+ 비정질 실리콘 박막(125) 및 제 2 도전막(130)을 증착한다.As shown in FIG. 5A, the first insulating
이때, 상기 제 2 도전막(130)으로 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다.In this case, a low resistance opaque conductive material such as aluminum, aluminum alloy, tungsten, copper, chromium, molybdenum and molybdenum alloy may be used as the second
이후, 상기 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 감광막(170)을 형성한 후 본 실시예의 회절마스크(180)를 통해 상기 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다.Thereafter, the
이때, 본 실시예에 사용한 회절마스크(180)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 투과영역(I)과 슬릿패턴이 적용되어 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 슬릿영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 회절마스크(180)를 투과한 빛만이 감광막(170)에 조사되게 된다.In this case, the
이어서, 상기 회절마스크(180)를 통해 노광된 감광막(170)을 현상하고 나면, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 슬릿영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 감광막패턴(170A~170C)들이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 투과영역(I)에는 감광막이 완전히 제거되어 제 2 도전막(130) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after the
이때, 상기 차단영역(III)을 통해 형성된 제 1 감광막패턴(170A)과 제 2 감광막패턴(170B)은 슬릿영역(II)에 형성된 제 3 감광막패턴(170C)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the
다음으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 감광막패턴(170A~170C)들을 마스크로 하여 그 하부에 형성된 제 2 도전막을 패터닝하게 되면, 상기 기판(110) 위에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 제 2 도전막패턴(130')이 형성되게 된다.Next, as shown in FIG. 5C, when the second conductive film formed below the
본 실시예는 상기 제 2 도전막의 식각으로 습식(wet)식각을 이용하게 되며, 이때 상기 제 2 도전막패턴(130')은 그 상부의 감광막패턴(170A~170C)들보다 폭이 줄어든 형태로 패터닝되게 된다.In the present embodiment, wet etching is used as an etching of the second conductive layer, wherein the second
이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기의 감광막패턴(170A~170C)들을 마스크로 하여 상기 제 2 도전막패턴(130') 하부의 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 게이트전극(121) 상부의 소정영역에 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 비정질 실리콘 박막패턴(124')과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')이 형성되게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 5D, if the amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film under the second
이때, 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막의 식각에는 건식(dry)식각을 이용하게 되며, 상기 비정질 실리콘 박막패턴(124')과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')은 그 상부의 감광막패턴(170A~170C)들과 동일한 형태로 패터닝되게 된다. 그 결과 상기 비정질 실리콘 박막패턴(124')과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')은 그 상부의 제 2 도전막패턴(130')에 비해 그 측면이 일부 돌출한 돌출부(P)를 가지게 된다.In this case, dry etching is used to etch the amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film, and the amorphous silicon thin film pattern 124 'and the n + amorphous silicon thin film pattern 125' are formed on the upper photoresist pattern ( 170A ~ 170C) to be patterned in the same form. As a result, the amorphous silicon
그리고, 상기 감광막패턴(170A~170C)들의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 비정질 실리콘 박막패턴(124')의 소정영역 상부, 즉 회절노광이 적용된 슬릿영역(II)의 제 3 감광막패턴이 완전히 제거되어 상기 제 2 도전막패턴(130') 표면이 노출되게 된다.When the ashing process is performed to remove a portion of the
이때, 상기 제 1 감광막패턴과 제 2 감광막패턴은 상기 제 3 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 4 감광막패턴(170A')과 제 5 감광막패턴(170B')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소정영역에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern and the second photoresist pattern correspond to the blocking region III by the
이후, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 4 감광막패턴(170A')과 제 5 감광막패턴(170B')을 마스크로 하여 상기 비정질 실리콘 박막패턴(124')의 소정영역(즉, 채널영역) 상부의 제 2 도전막패턴을 선택적으로 식각하게 되면, 상기 게이트전극(121) 상부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 소오스전극(122)과 드레인전극(123)이 형성되게 된다. 이때, 상기 소오스전극(122)의 일부는 일방향으로 연장되어 m번째 데이터라인(117m)의 일부를 구성하게 된다.Subsequently, as shown in FIG. 5F, a predetermined region (ie, a channel) of the amorphous silicon
상기 제 2 도전막패턴의 식각으로 건식식각을 이용하며, 이때 상기 제 2 도전막패턴의 식각시 상기 제 2 도전막패턴 하부의 비정질 실리콘 박막패턴과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴의 돌출부도 함께 식각되게 된다.Dry etching is used as an etching of the second conductive film pattern, and when the second conductive film pattern is etched, the protrusions of the amorphous silicon thin film pattern under the second conductive film pattern and the n + amorphous silicon thin film pattern are also etched together. .
이때, 본 실시예는 상기 제 2 도전막패턴과 상기 비정질 실리콘 박막패턴 및 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 동시에 식각시킬 수 있는 식각가스를 사용하게 되며, 예를 들어 상기 제 2 도전막으로 몰리브덴이나 몰리브덴 합금을 사용하는 경우에는 식각가스로 Cl2와 O2가 혼합된 가스를 사용할 수 있다. 상기 Cl2와 O2는 1:0.5~4의 비율로 혼합하여 사용할 수 있으며, 식각시 챔버 내 압력은 100~1000mT(Torr)로 유지하고 플라즈마 파워는 0.1~0.5W(watt)/cm2로 할 수 있다.In this embodiment, an etching gas capable of simultaneously etching the second conductive film pattern, the amorphous silicon thin film pattern, and the n + amorphous silicon thin film pattern is used. For example, molybdenum or molybdenum alloy may be used as the second conductive film. In the case of using, a mixture of Cl 2 and O 2 may be used as an etching gas. The Cl 2 and O 2 can be used by mixing in a ratio of 1: 0.5 to 4, and during etching, the chamber pressure is maintained at 100 to 1000 mT (Torr) and the plasma power is 0.1 to 0.5 W (watt) / cm 2 . can do.
이후, 상기 제 4 감광막패턴(170A')과 제 5 감광막패턴(170B')을 마스크로 하여 상기 채널영역 상부의 n+ 비정질 실리콘 박막패턴을 선택적으로 식각함으로써, 상기 게이트전극(121) 상부에 상기 비정질 실리콘 박막패턴으로 이루어진 액티브패턴(124")을 형성한다. 상기 액티브패턴(124")은 그 상부의 소오스/드레인전극 (122, 123)과 동일한 형태의 측면을 가지게 되며, 이때 전술한 소오스/드레인전극(122, 123) 패터닝시 상기 비정질 실리콘 박막패턴과 n+ 비정질 실리콘 박막패턴의 돌출부가 식각되지 않고 일부 남아 있은 경우에도 상기 n+ 비정질 실리콘 박막패턴의 패터닝시 완전히 제거되게 된다.Thereafter, the n + amorphous silicon thin film pattern on the channel region is selectively etched using the
이때, 상기 액티브패턴(124") 위에 형성되어 있는 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴은 패터닝되어 상기 액티브패턴(124")과 소오스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125")을 형성하게 된다.At this time, the n + amorphous silicon thin film pattern formed on the
일반적으로 회절노광을 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 동시에 패터닝하는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, 소오스/드레인전극(222, 223) 하부의 액티브패턴(224')의 측면이 상기 소오스/드레인전극(222, 223)에 비해 돌출하도록 패터닝되게 되며, 상기 돌출된 돌출부(P')로 인해 웨이브 노이즈가 발생하게 되어 화질저하의 요인이 되고 있었다. 참고로, 도면부호 217은 데이터라인을 나타내며 도면부호 221과 225"은 게이트전극과 오믹-콘택층을 나타낸다.In general, when the active pattern and the source / drain electrodes are simultaneously patterned by using diffraction exposure, as shown in FIG. 6, the side surface of the
그러나, 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 소오스/드레인전극(122, 123)을 구성하는 제 2 도전막을 식각할 때 상기 제 2 도전막과 비정질 실리콘 박막을 함께 식각시킬 수 있는 식각가스를 사용함으로써 상기 액티브패턴(124")의 돌출부를 제거할 수 있게 된다.However, as shown in FIG. 4B, in the present embodiment, when etching the second conductive film constituting the source /
그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123)이 형성된 기판(110) 전면에 제 2 절연막(115B)을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 통해 상기 제 2 절연막(115B)의 일부 영역을 제거하여 상 기 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 콘택홀(140)을 형성한다.As illustrated in FIG. 4C, after the second
이후, 도 4d에 도시된 바와 같이, 투명한 도전물질을 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(140)을 통해 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극(118)을 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 4D, a transparent conductive material is deposited on the entire surface of the
이때, 상기 투명한 도전물질은 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 도전물질을 포함한다.In this case, the transparent conductive material includes a conductive material having excellent transmittance such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO).
또한, 상기 해당 화소전극(118)의 일부는 n-1번째 게이트라인(116n-1)의 일부와 중첩되도록 형성되어 그 하부의 제 1 절연막(115A)을 사이에 두고 상기 n-1번째 게이트라인(116n-1)과 함께 스토리지 커패시터(Cst)(도 3 참조)를 형성하게 된다.A portion of the
이와 같이 구성된 상기 어레이 기판(110)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(미도시)에 의해 컬러필터 기판(미도시)과 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판의 합착은 상기 어레이 기판(110)과 컬러필터 기판에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.The
본 실시예는 채널층으로 비정질 실리콘 박막을 이용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 상기 채널층으로 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에도 적용된다.In the present embodiment, an amorphous silicon thin film transistor using an amorphous silicon thin film as the channel layer is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is also applied to a polycrystalline silicon thin film transistor using a polycrystalline silicon thin film as the channel layer. do.
또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 예를 들면 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied not only to a liquid crystal display device but also to other display devices manufactured using thin film transistors, for example, organic electroluminescent display devices in which organic light emitting diodes (OLEDs) have.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 회절노광을 이용하여 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 동시에 패터닝함으로써 박막 트랜지스터 제조에 사용되는 마스크수를 줄여 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.As described above, the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention reduces the number of masks used in the manufacturing of the thin film transistor by simultaneously patterning the active pattern and the source / drain electrodes using diffraction exposure, thereby reducing the manufacturing process and cost. To provide.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 상기 소오스/드레인전극을 패터닝할 때 액티브패턴의 측면 돌출부를 함께 제거하도록 함으로써 웨이브 노이즈를 방지할 수 있게 된다. 그 결과 화질이 향상되는 동시에 불량 제거를 통한 수율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention can prevent wave noise by removing side protrusions of the active pattern when patterning the source / drain electrodes. As a result, the image quality is improved and the yield is improved by removing defects.
Claims (14)
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KR1020050131011A KR101206286B1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Method of fabricating liquid crystal display device |
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