KR101844597B1 - 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101844597B1
KR101844597B1 KR1020100110058A KR20100110058A KR101844597B1 KR 101844597 B1 KR101844597 B1 KR 101844597B1 KR 1020100110058 A KR1020100110058 A KR 1020100110058A KR 20100110058 A KR20100110058 A KR 20100110058A KR 101844597 B1 KR101844597 B1 KR 101844597B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
protective film
thin film
film transistor
liquid crystal
Prior art date
Application number
KR1020100110058A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120048434A (ko
Inventor
배종욱
서현식
이승민
Original Assignee
엘지디스플레이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지디스플레이 주식회사 filed Critical 엘지디스플레이 주식회사
Priority to KR1020100110058A priority Critical patent/KR101844597B1/ko
Publication of KR20120048434A publication Critical patent/KR20120048434A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101844597B1 publication Critical patent/KR101844597B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362—Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00—Liquid crystal materials
    • C09K19/04—Liquid crystal materials characterised by the chemical structure of the liquid crystal components, e.g. by a specific unit
    • C09K19/38—Polymers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133711—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by organic films, e.g. polymeric films
    • G02F1/133723—Polyimide, polyamide-imide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/13378—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation
    • G02F1/133784—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers by treatment of the surface, e.g. embossing, rubbing or light irradiation by rubbing
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1345—Conductors connecting electrodes to cell terminals
    • G02F1/13454—Drivers integrated on the active matrix substrate

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

본 발명은 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 액정표시장치는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판의 전면에 형성된 제 1 보호막; 및 상기 제 1 보호막 상에 형성된 제 2 보호막을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터의 반도체층은 산화물 반도체로 형성되고, 상기 제 1 보호막은 비정질 실리콘 산화막이며, 상기 제 2 보호막은 비정질 실리콘 질화막인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 산화물 반도체(In-Ga-ZnO 계열)을 박막 트랜지스터의 반도체층으로 형성할 경우, 비정질 실리콘 산화막과 비정질 실리콘 질화막으로된 이중 보호막을 형성하여 공정 불량을 제거한 효과가 있다.

Description

박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법{Thin Film Transistor Liquid Crystal Display Device and method for fabricating thereof}
본원 발명은 산화물 박막 트랜지스터를 구비한 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 단위 화소들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 그 단위 화소들의 광투과율을 조절함으로써, 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.
따라서, 액정표시장치에는 단위 화소들이 매트릭스 형태로 배열되는 액정표시패널과, 상기 단위 화소들을 구동하기 위한 드라이버 집적회로(intergrated circuit: IC)가 구비된다.
상기 액정표시패널은 서로 대향하는 컬러필터(color filter) 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판과, 그 컬러필터 기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판의 이격 간격에 형성된 액정층으로 구성된다.
그리고 상기 액정표시패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에는 데이터 집적회로로부터 공급되는 데이터 신호를 단위 화소들에 전송하기 위한 다수의 데이터 라인들과, 게이트 드라이버 집적회로로부터 공급되는 주사신호를 단위 화소들에 전송하기 위한 다수의 게이트 라인들이 서로 직교하며, 이들 데이터 라인들과 게이트 라인들이 교차하여 화소 영역을 정의한다.
상기 게이트 드라이버 집적회로는 다수의 게이트 라인들에 순차적으로 주사신호를 공급함으로써, 매트릭스 형태로 배열된 단위 화소들이 1개 라인씩 순차적으로 선택되도록 하고, 그 선택된 1개 라인의 단위 화소들에 상기 데이터 드라이버 집적회로로부터 화상정보에 따른 데이터 신호가 개별적으로 공급된다.
한편, 상기 컬러필터기판 및 박막 트랜지스터 어레이 기판의 대향하는 내측 면에는 각각 공통전극과 화소 전극이 형성되어 상기 액정층에 전계를 인가한다. 이때, 화소 전극은 박막 트랜지스터 어레이 기판 상에 단위 화소 별로 형성되는 반면에 공통전극은 컬러필터 기판의 전면에 일체화되어 형성된다. 따라서, 공통전극에 전압을 인가한 상태에서 화소 전극에 인가되는 전압을 제어함으로써, 단위 화소들의 광투과율을 개별적으로 조절할 수 있게 된다.
상기 화소 전극에 인가되는 전압을 단위 화소 별로 제어하기 위하여 각각의 단위 화소에는 스위칭 소자로 사용되는 박막 트랜지스터가 형성된다. 이때, 박막 트랜지스터의 액티브층으로 비정질 실리콘이 주로 적용되었으나, 다결정 실리콘이 적용된 박막 트랜지스터가 개발되고 있다.
그리고 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터 또는 다결정 실리콘 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판의 전면에는 스위칭 소자를 보호하기 위한 보호막이 형성된다. 이때, 보호막으로는 수분 침투에 대한 차단 능력이 우수한 비정질 실리콘 질화막이 주로 적용되고 있다.
도 1은 일반적인 액정표시패널의 단위 화소를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 게이트 라인(4-1, 4)들이 기판 상에 일정하게 이격되어 행으로 배열되고, 데이터 라인(2, 2+1)들이 일정하게 이격되어 열로 배열된다. 따라서, 게이트 라인(4)들과 데이터 라인(2)들은 매트릭스 형태로 배열된다. 이때, 데이터 라인(2)과 게이트 라인(4)이 교차하여 정의되는 사각형 영역 내에 화소들이 정의되며, 박막 트랜지스터(TFT)와 화소 전극(14)을 개별적으로 구비한다.
상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 라인(4)의 소정의 위치에서 연장되는 게이트 전극(10)과, 상기 데이터 라인(2)의 소정의 위치에서 연장되어 상기 게이트 전극(10)과 소정의 영역이 오버랩(overlap)되는 소스 전극(8)과, 상기 게이트 전극(10)을 기준으로 소스 전극(8)과 대응되도록 형성된 드레인 전극(12)을 구비한다.
상기 소스 전극(8)과 드레인 전극(12)은 상기 게이트 전극(10) 상에서 일부가 각각 오버랩(overlap)되도록 일정하게 이격되어 대향하고, 상기 드레인 전극(12)은 드레인 콘택홀(16)을 통해 화소전극(14)과 전기적으로 접촉된다. 이때, 화소전극(14)은 광투과율이 높은 투명 ITO(Indium tin Oxide) 물질로 형성된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터(TFT)는 상기 게이트 전극(10)에 공급되는 주사신호에 의해 소스 전극(8)과 드레인 전극(12) 사이에 도전채널이 형성될 수 있도록 반도체층(미도시)을 구비한다.
따라서, 상기 주사신호가 게이트 라인(4)들을 통해 상기 게이트 전극(10)에 공급되면, 박막 트랜지스터(TFT)의 소스 전극(8)과 드레인 전극(12) 상에는 도전 채널이 형성되고, 이때, 상기 데이터 라인(2)들을 통해 소스 전극(8)에 공급되는 데이터 신호가 도전 채널을 경유하여 드레인 전극(12)으로 전송된다.
상기 드레인 전극(12)은 화소전극(14)과 연결되어 있어, 화소전극(14)과 컬러필터기판의 공통전극 사이에는 전계가 발생된다. 발생된 전계는 액정층의 액정을 회전시켜 빛의 투과율을 조절하게 된다.
도 2는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 절단한 단면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 기판(1) 상에 게이트 전극(10), 게이트 절연막(30)이 형성되어 있고, 게이트 절연막(3) 상에는 비정질 실리콘(amorphous silicon)으로 이루어진 반도체층(32)과 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹접촉층(34)이 적층된 액티브층(36)이 형성되어 있다.
상기 액티브층(36) 상에는 소스 전극(8)과 드레인 전극(12)이 각각 형성되어 있고, 상기 소스 전극(8)과 드레인 전극(12) 상에는 보호막(38)이 형성되어 있다. 상기 보호막(38) 상에는 콘택홀(16)을 통해 드레인 전극(12)과 전기적으로 연결된 화소 전극(14)이 형성되어 있다.
상기와 같은 종래 박막 트랜지스터 액정표시장치는 보호막(38)으로 SiO2 계열의 비정질 실리콘 산화막을 사용하는데, 비정질 실리콘 산화막은 콘택홀 형성 공정과 화소전극 형성 공정시 사용되는 포토레지스트(Photo Resistor)와 접착 특성(adhesion)이 좋지 않아 식각액이 침투하여 비정상적인 과식각을 유발한다.
또한, 비정질 실리콘 산화막은 수분 침투 차단 능력이 낮아 공정시 박막 트랜지스터의 액티브층으로 수분이 침투되어 소자 특성을 저하시킨다.
도 3은 종래 액정표시장치의 콘택홀 형성 공정시 발생되는 문제를 도시한 도면이고, 도 4는 종래 액정표시장치의 박막 트랜지스터 영역에 습기가 침투된 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 종래 비정질 실리콘 산화막을 보호막으로 사용한 경우의 박막 트랜지스터의 전류 특성을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 드레인 전극(12) 상에 비정질 실리콘 산화막(SiO2)으로 형성된 보호막(38)이 형성되고, 콘택홀 형성을 위하여 상기 보호막(38) 상에 포토레지스트패턴(50)이 형성되어 있다. 상기 포토레지스트패턴(50)을 마스크로 하여 콘택홀 공정을 진행하거나, 보호막(38) 상에 콘택홀을 형성한 다음 화소 전극을 형성할 때에도 동일한 습기 침투 불량이 발생될 수 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 포토레지스트패턴(50)과 보호막(38)의 접착 특성이 좋지 않아 상기 포토레지스트패턴(50)과 보호막(38) 사이에 습기가 침투될 수 있는 공간이 형성됨을 볼 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 공정 중 습기가 침투한 경우 드레인 전극 영역에서 불량이 발생되는 것을 볼 수 있다. 도 5를 참조하면, 박막 트랜지스터가 습한 환경에 노출된 경우 오프(OFF) 전류(Current)가 비정상적으로 증가하는 것을 볼 수 있다.
즉, 박막 트랜지스터의 액티브층이 습한 환경에 노출된 경우, 건조 환경에 노출된 상태에서 제조된 경우보다 박막 트랜지스터의 스위칭 특성이 떨어진다.
본 발명은 산화물 반도체(In-Ga-ZnO 계열)를 박막 트랜지스터의 반도체층으로 형성할 경우, 비정질 실리콘 산화막과 비정질 실리콘 질화막으로된 이중 보호막을 형성하여 공정 불량을 줄이면서 소자 특성을 개선한 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 액정표시장치는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판의 전면에 형성된 제 1 보호막; 및 상기 제 1 보호막 상에 형성된 제 2 보호막을 포함하고, 상기 박막 트랜지스터의 반도체층은 산화물 반도체로 형성되고, 상기 제 1 보호막은 비정질 실리콘 산화막이며, 상기 제 2 보호막은 비정질 실리콘 질화막인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 액정표시장치 제조방법은, 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 산화물 반도체층 및 도핑된 비정질 실리콘막을 형성한 다음, 반도체층과 오믹접촉층으로된 액티브층을 형성하는 단계; 상기 액티브층 상에 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소스 전극과 드레인 전극이 형성된 기판 상에 비정질 실리콘 산화막으로 형성된 제 1 보호막을 형성하는 단계; 상기 제 1 보호막 상에 비정질 실리콘 질화막으로 형성된 제 2 보호막을 형성하는 단계; 상기 제 2 보호막이 형성된 기판 상에 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀이 형성된 제 2 보호막 상에 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 산화물 반도체(In-Ga-ZnO 계열)를 박막 트랜지스터의 반도체층으로 형성할 경우, 비정질 실리콘 산화막과 비정질 실리콘 질화막으로된 이중 보호막을 형성하여 공정 불량을 제거한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보호막을 이중층으로 형성함으로써, 박막 트랜지스터의 반도체층에 수분 침투를 방지하여 박막 트랜지스터의 열화 특성을 개선한 효과가 있다.
도 1은 일반적인 액정표시패널의 단위 화소를 도시한 도면이다.
도 2는 상기 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선을 절단한 단면도이다.
도 3은 종래 액정표시장치의 콘택홀 형성 공정시 발생되는 문제를 도시한 도면이다.
도 4는 종래 액정표시장치의 박막 트랜지스터 영역에 습기가 침투된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 종래 비정질 실리콘 산화막을 보호막으로 사용한 경우의 박막 트랜지스터의 전류 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화소 영역 단면도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 이중 보호막을 형성한 후, 콘택홀 형성 공정하는 모습을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 액정표시장치에 형성되는 박막 트랜지스터의 전류 특성을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 액정표시장치의 화소 영역 단면도이다.
도 6을 참조하면, 기판(101) 상에 게이트 전극(110)이 패터닝되고, 상기 게이트 전극(110)을 포함한 기판(101)의 전면에 게이트 절연막(130)이 형성된다. 이때, 게이트 전극(110)은 액정표시패널의 게이트 배선이 패터닝될 때, 화소 영역 내측으로 연장되어 패터닝된다.
그런 다음, 상기 게이트 전극(110) 상의 게이트 절연막(130) 상에는 In-Ga-ZnO 계열과 같은 산화물로 형성된 반도체층(132)과 고농도로 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹접촉층(134)이 적층된 액티브층(136)이 형성된다. 상기 반도체층(132)은 산소 유량이 1~50%인 조건 하에서 증착되어 형성된다.
상기와 같이, 액티브층(136)이 형성되면, 소스/드레인 전극 형성시 액티브층(136) 식각을 방지하기 위해 에치스톱퍼(200)가 형성된다. 에치스톱퍼(200)는 SiO2 계열의 물질로 형성되고, 상기 액티브층(136) 상에 패터닝되어 형성된다.
또한, SiO2 계열로 형성되기 때문에 외부 습기 또는 이물질이 액티브층(136)으로 유입되는 것을 방지한다.
상기 액티브층(136) 상에는 소스 전극(108)과 드레인 전극(112)이 각각 상기 게이트 전극(110)과 일부가 오버랩(overlap)되어 대향하도록 패터닝된다. 상기 소스 전극(108)과 드레인 전극(112)은 Mo, AlNd, Cu, MoTi 중 어느 하나의 물질을 사용하여 형성할 수 있다.
상기 소스 전극(108)과 드레인 전극(112)이 이격되는 영역의 반도체층(132) 상에 형성된 오믹접촉층(134)은 소스 전극(108)과 드레인 전극(112)의 패터닝 과정에서 제거된다.
그리고 상기 소스 전극(108)과 드레인 전극(112)을 포함하여 노출된 기판(101)의 전면에 비정질 실리콘 산화막(SiO2)으로 형성된 제 1 보호막(138)이 형성되고, 상기 제 1 보호막(138) 상에는 계속해서 비정질 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성된 제 2 보호막(139)이 형성된다.
상기 제 1 보호막(138)은 1000~5000Å의 범위로 형성되고, 제 2 보호막(139)은 100~500Å 범위로 형성된다.
그런 다음, 콘택홀 공정에서 상기 드레인 전극(112)의 일부를 노출시킨 후, 기판(101)의 전면에 투명성 도전물질을 형성한 다음, 포토리소그라피 공정에 따라 화소 영역에 화소전극(114)을 형성한다. 상기 화소전극(113)은 콘택홀(116)을 통해 드레인 전극(112)과 전기적으로 접촉된다.
상기 화소전극(114)이 형성된 기판(101) 상에는 이후, 폴리이미드와 같은 유기물질을 이용하여 배향막을 형성하고, 러빙 공정을 실시하여 배향막 표면의 고분자 사슬이 일정한 방향으로 정렬되도록 한다(미도시).
본 발명에서는 소스 전극(108), 드레인 전극(112) 및 액티브층(136)을 비정질 실리콘 산화막으로 형성되는 제 1 보호막(138)과 비정질 실리콘 질화막으로 형성되는 제 2 보호막(139)을 형성하여, 공정 불량과 소자를 보호하도록 하였다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 이중 보호막을 형성한 후, 콘택홀 형성 공정하는 모습을 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 박막 트랜지스터의 드레인 전극(112) 상에 제 1 보호막(138)과 제 2 보호막(139)이 적층되어 있고, 상기 제 2 보호막(139) 상에는 포토레지스트패턴(150)이 형성되어 있다.
상기 제 2 보호막(139)은 비정질 실리콘 질화막(SiNx)으로 형성되기 때문에 포토레지스트패턴(150)과의 접착 특성이 우수한 것을 볼 수 있다. 즉, 포토레지스트패턴(150)과 제 2 보호막(139) 사이에는 들뜸 불량이 발생되지 않는다.
콘택홀 공정으로 드레인 전극(112)이 노출될 때에도 식각된 제 1 보호막(138)은 비정질 실리콘 산화막(SiO2)으로 형성되어 있지만, 포토레지스트패턴(150)과 직접 콘택되지 않기 때문에 제 1 보호막(138)의 상하측에 공간이 발생되지 않는다.
따라서, 콘택홀 공정시 종래에는 외부 습기가 제 1 보호막(138) 사이로 침투가 가능했지만, 본 발명에서는 외부 습기 침투가 어려워 박막 트랜지스터의 열화 불량이 발생되지 않는다.
도 8은 본 발명의 액정표시장치에 형성되는 박막 트랜지스터의 전류 특성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 습기 환경에 노출된 경우나 건조 환경에 노출된 경우의 박막 트랜지스터의 특성이 균일함을 볼 수 있다. 즉, 박막 트랜지스터 상에 형성되는 비정질 실리콘 산화막과 비정질 실리콘 질화막은 공정 중 박막 트랜지스터의 액티브층으로 습기가 침투되는 것을 완전히 차단한다.
도면에 도시된 바와 같이, 오프(Off) 상태의 전류 특성을 보면 거의 전류가 흐르지 않고 있음을 볼 수 있고, 온(On) 상태에서는 전류가 급격히 증가하여 이상적인 스위칭 특성을 보여 주고 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 박막 트랜지스터를 보호하기 위하여 표면 오염 방지 특성이 우수한 비정질 실리콘 산화막과 외부 습기 차단력이 우수한 비정질 실리콘 질화막을 적층 형성함으로써, 포토레지스트와의 접착 특성을 개선하여 공정 수율을 높이면서 외부 습기 침투에 의한 소자 열화 특성을 방지할 수 있는 효과가 있다.
101: 기판 110: 게이트 전극
130: 게이트 절연막 132: 반도체층
134: 오믹접촉층 108: 소스 전극
112: 드레인 전극 138: 제 1 보호막
139: 제 2 보호막

Claims (10)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 박막 트랜지스터;
    상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판의 전면에 형성된 제 1 보호막; 및
    상기 제 1 보호막 상에 형성된 제 2 보호막을 포함하고,
    상기 박막 트랜지스터의 반도체층은 산화물 반도체로 형성되고, 상기 제 1 보호막은 비정질 실리콘 산화막이며, 상기 제 2 보호막은 비정질 실리콘 질화막이고,
    상기 제2 보호막이 상기 제1 보호막보다 더 얇은 두께를 가지고,
    상기 제1 보호막의 측면은 테이퍼 형상을 가지고, 상기 제2 보호막의 측면은 상기 제2 보호막의 상하면과 수직을 이루는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 산화물 반도체는 In-Ga-ZnO 계열의 물질인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 보호막의 두께는 1000~5000Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제 2 보호막의 두께는 100~500Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제 2 보호막 상에는 콘택홀에 의해 상기 박막 트랜지스터의 드레인 전극과 전기적으로 연결된 화소전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 노출된 반도체층 상에 형성된 에치스톱퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극이 형성된 기판 상에 게이트 절연막, 산화물 반도체층 및 도핑된 비정질 실리콘막을 형성한 다음, 반도체층과 오믹접촉층으로된 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층 상에 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 소스 전극과 상기 드레인 전극이 형성된 기판 상에 비정질 실리콘 산화막으로 형성된 제 1 보호막을 형성하는 단계;
    상기 제 1 보호막 상에 비정질 실리콘 질화막으로 형성된 제 2 보호막을 형성하는 단계;
    상기 제 2 보호막에 접착된 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트패턴을 마스크로하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및
    상기 콘택홀이 형성된 제 2 보호막 상에 화소전극을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 보호막이 상기 제1 보호막보다 더 얇은 두께를 가지고,
    상기 제1 보호막의 측면은 테이퍼 형상을 가지고, 상기 제2 보호막의 측면은 상기 제2 보호막의 상하면과 수직을 이루는 액정표시장치 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 산화물 반도체층은 In-Ga-ZnO 계열의 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 제 1 보호막의 두께는 1000~5000Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제 2 보호막의 두께는 100~500Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치 제조방법.
KR1020100110058A 2010-11-05 2010-11-05 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법 KR101844597B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100110058A KR101844597B1 (ko) 2010-11-05 2010-11-05 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100110058A KR101844597B1 (ko) 2010-11-05 2010-11-05 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120048434A KR20120048434A (ko) 2012-05-15
KR101844597B1 true KR101844597B1 (ko) 2018-04-03

Family

ID=46266782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100110058A KR101844597B1 (ko) 2010-11-05 2010-11-05 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101844597B1 (ko)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102066623B1 (ko) * 2013-08-21 2020-01-17 삼성디스플레이 주식회사 표시 기판 및 표시 기판의 제조 방법
WO2015064629A1 (ja) 2013-10-30 2015-05-07 Dic株式会社 液晶表示素子
JP6056983B2 (ja) 2013-10-30 2017-01-11 Dic株式会社 液晶表示素子
EP3070520B1 (en) 2013-11-12 2019-02-27 DIC Corporation Liquid-crystal display element
JP5850287B2 (ja) * 2013-11-12 2016-02-03 Dic株式会社 液晶表示素子
KR102062294B1 (ko) 2013-11-19 2020-01-06 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
JP6103333B2 (ja) 2014-07-29 2017-03-29 Dic株式会社 液晶表示素子
JP6070897B2 (ja) 2014-07-29 2017-02-01 Dic株式会社 液晶表示素子

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120048434A (ko) 2012-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101844597B1 (ko) 박막 트랜지스터 액정표시장치 및 그 제조방법
US9136288B2 (en) Display device
US9524992B2 (en) Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof
TWI361944B (en) Liquid crystal display apparatus
EP2466365B1 (en) Liquid crystal display device
US8908117B2 (en) Thin film transistor array substrate and liquid crystal display apparatus comprising a transparent conductive film pattern having a first type pattern and a second type pattern
US11003003B2 (en) Display device
TWI578074B (zh) Thin film transistor substrate and display device
US8101445B2 (en) Thin film transistor array panel and method for manufacturing the same
JP2020017558A (ja) 表示装置
JP2009180981A (ja) アクティブマトリックス基板及びその製造方法
KR101490472B1 (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 이를 포함하는 액정 표시 장치
KR20140056862A (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
KR101994974B1 (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
JP2004077718A (ja) 液晶表示装置
US8610858B2 (en) Thin film transistor array panel and method of manufacturing the same
KR101318601B1 (ko) Tft 기판 및 tft 기판의 제조 방법
US10707240B2 (en) Display device
JPH1020339A (ja) アクティブマトリクス基板
KR20140061030A (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
US7342353B2 (en) Display device with insulation film and conductive layers arranged in periphery of the substrate
KR20060028519A (ko) 박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
KR100558716B1 (ko) 액정표시패널 및 그 제조 방법
KR101754917B1 (ko) 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
KR100631369B1 (ko) 액정표시장치용 어레이패널 및 그의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant