KR102068960B1 - Method of fabricating array substrate - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 화소영역이 정의된 기판 상에 폴리실리콘의 반도체층과 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 반도체물질로 이루어진 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 폴리실리콘의 반도체층과 상기 제 1 스토리지 전극 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 폴리실리콘의 반도체층의 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하여 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 외측으로 노출된 상기 폴리실리콘의 반도체층에 불순물을 도핑하여 오믹영역을 이루도록 하고, 상기 게이트 전극에 대응되는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역을 이루도록 하는 단계와; 상기 게이트 전극과 제 1 스토리지 전극 위로 상기 오믹영역을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀을 갖는 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간절연막 위로 상기 반도체층 콘택홀을 통해 상기 오믹영역과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method of forming a semiconductor device, comprising: forming a first storage electrode comprising a semiconductor layer of polysilicon and a semiconductor material of polysilicon doped with impurities on a substrate on which a pixel region is defined; Forming a gate insulating film over the semiconductor layer of the polysilicon and the first storage electrode; Forming a gate electrode and a second storage electrode corresponding to the first storage electrode corresponding to a central portion of the semiconductor layer of the polysilicon over the gate insulating layer; Doping an impurity into a semiconductor layer of the polysilicon exposed to the outside of the gate electrode to form an ohmic region, and a portion corresponding to the gate electrode to form an active region of pure polysilicon; Forming an interlayer insulating film having a semiconductor layer contact hole exposing the ohmic region on the gate electrode and the first storage electrode, respectively; And forming a source electrode and a drain electrode that are in contact with the ohmic region and spaced apart from each other through the semiconductor layer contact hole on the interlayer insulating layer.

Description

어레이 기판의 제조 방법{Method of fabricating array substrate}Method of fabricating array substrate

본 발명은 어레이 기판에 관한 것으로, 특히 폴리 실리콘의 반도체층을 갖는 어레이 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an array substrate, and more particularly, to a method of manufacturing an array substrate having a semiconductor layer of polysilicon.

근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.In recent years, as the society enters the information age, the display field for processing and displaying a large amount of information has been rapidly developed. In recent years, as a flat panel display device having excellent performance of thinning, light weight, and low power consumption, Liquid crystal displays or organic light emitting diodes have been developed to replace existing cathode ray tubes (CRTs).

액정표시장치 중에서는 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on),오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 어레이 기판을 포함하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device including an array substrate having a thin film transistor, which is a switching element capable of controlling voltage on and off, is realized in each pixel. Excellent ability is attracting the most attention.

또한, 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가지며, 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하므로 최근 평판표시장치로서 주목 받고 있다. In addition, the organic light emitting diode has a high brightness and low operating voltage characteristics, and because it is a self-luminous type that emits light by itself, it has a high contrast ratio, an ultra-thin display, and a response time of several microseconds ( Iii) It is easy to implement a moving image, there is no limit of viewing angle, it is stable even at low temperature, and it is attracting attention as a flat panel display device because it is easy to manufacture and design a driving circuit because it is driven at a low voltage of DC 5 to 15V.

이러한 액정표시장치와 유기전계 발광소자에 있어서 공통적으로 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제거하기 위해서 필수적으로 스위칭 소자로서의 역할을 하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판이 구성되고 있다. In such a liquid crystal display and an organic light emitting device, an array substrate including a thin film transistor, which essentially serves as a switching element, is configured to remove each pixel area on / off.

한편, 상기 박막트랜지스터는 통상적으로 게이트 전극과 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 주요 구성요소하고 있으며, 이때, 상기 반도체층은 주로 비정질 실리콘을 주로 이용하고 있다. On the other hand, the thin film transistor typically includes a gate electrode, a semiconductor layer, a source and a drain electrode as main components, and at this time, the semiconductor layer mainly uses amorphous silicon.

이러한 비정질 실리콘을 이용한 반도체층은 통상 순수 비정딜 실리콘의 액티브층과 상기 액티브층 상부에서 서로 이격하며 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층의 이중층 구조를 이루는데, 서로 이격하는 형태의 오믹콘택층 형성 시 채널이 형성되어 박막트랜지스터의 특성을 좌우하는 액티브층의 중앙부도 함께 식각됨으로서 그 특성이 저하되는 문제가 발생되고 있다.Such a semiconductor layer using amorphous silicon typically forms a double layer structure of an active layer of pure amorphous silicon and an ohmic contact layer formed of impurity amorphous silicon spaced apart from each other on top of the active layer. As the channel is formed and the center portion of the active layer which determines the characteristics of the thin film transistor is also etched, the problem of deterioration of the characteristics is generated.

나아가 소자 특성을 좌우하는 캐리어 이동도 특성이 0.1 내지 1.0㎠/V·s 정도가 되어 스위칭 소자로서 이용하는 데에는 문제되지 않지만, 구동 소자로 이용하는 데에는 무리가 있다.Further, the carrier mobility characteristic that influences the device characteristics is about 0.1 to 1.0 cm 2 / V · s, which is not a problem for use as a switching device, but is difficult to use as a drive device.

따라서, 비정질 실리콘에 비해 캐리어 이동도가 100 내지 200배정도 더 폴리실리콘을 반도체층으로 한 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판이 제안되었다. Accordingly, an array substrate having a thin film transistor having polysilicon as a semiconductor layer has been proposed, which has a carrier mobility of about 100 to 200 times higher than that of amorphous silicon.

도 1은 종래의 폴리실리콘의 반도체층을 구비한 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도이다. 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 소자영역(DA), 스토리지 커패시터(StgC)가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 칭한다.1 is a cross-sectional view of one pixel region of an array substrate having a semiconductor layer of a conventional polysilicon. For convenience of description, an area where the thin film transistor Tr is formed in each pixel area P is referred to as an element area DA and an area where the storage capacitor StgC is formed as a storage area StgA.

도시한 바와같이, 투명한 절연기판(1) 상의 전면에 버퍼층(10)이 구비되고 있다. As shown, a buffer layer 10 is provided on the entire surface of the transparent insulating substrate 1.

그리고, 상기 버퍼층(10) 위로 상기 소자영역(DA)에 순수 폴리실리콘의 액티브영역(13a)과 이의 양측으로 불순물이 도핑된 오믹영역(13b)으로 이루어진 폴리실리콘의 반도체층(13)이 구비되어 있으며, 그리고 상기 스토리지 영역(StgA)에 상기 폴리실리콘의 반도체층(13)을 이루는 동일한 물질로 이루어지며 불순물이 도핑된 제 1 스토리지 전극(15)이 형성되어 있다. In addition, a polysilicon semiconductor layer 13 including an active region 13a of pure polysilicon and an ohmic region 13b doped with impurities on both sides thereof is provided in the device region DA on the buffer layer 10. The first storage electrode 15 made of the same material forming the semiconductor layer 13 of polysilicon and doped with impurities is formed in the storage region StgA.

또한, 상기 폴리실리콘의 반도체층(13) 및 상기 제 1 스토리지 전극(15) 위로 전면에 게이트 절연막(16)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(16) 위로 각 화소영역(P)의 경계에 일방향으로 연장하며 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있다. In addition, a gate insulating layer 16 is formed on the entire surface of the polysilicon semiconductor layer 13 and the first storage electrode 15, and the gate insulating layer 16 is disposed in one direction on the boundary of each pixel region P. And a gate wiring (not shown) is formed.

그리고, 상기 게이트 절연막(16) 위로 상기 소자영역(DA)에 있어서 상기 액티브영역(13a)에 대응하여 게이트 전극(18)이 형성되어 있으며, 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 제 2 스토리지 전극(19)이 형성되어 있다. The gate electrode 18 is formed on the gate insulating layer 16 to correspond to the active region 13a in the device region DA, and the second storage electrode 19 is formed in the storage region StgA. ) Is formed.

이때, 상기 제 1 및 제 2 스토리지 전극(15, 19)과 이들 두 스토리지 전극(15, 19) 사이에 개재된 상기 게이트 절연막(16)은 제 1 스토리지 커패시터(StgC1)를 이룬다.In this case, the gate insulating layer 16 interposed between the first and second storage electrodes 15 and 19 and the two storage electrodes 15 and 19 forms a first storage capacitor StgC1.

한편, 상기 게이트 전극(18)과 상기 제 2 스토리지 전극(19) 위로 상기 오믹영역(13b)을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀(25)을 구비한 층간절연막(23)이 구비되고 있으며, 상기 층간절연막(23) 위로 상기 소자영역(DA)에 있어서는 상기 반도체층 콘택홀(25)을 통해 상기 오믹영역(13b)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극(33) 및 드레인 전극(36)이 형성되고 있다.Meanwhile, an interlayer insulating film 23 having a semiconductor layer contact hole 25 exposing the ohmic region 13b on the gate electrode 18 and the second storage electrode 19, respectively, is provided. In the device area DA, a source electrode 33 and a drain electrode 36 are formed in contact with the ohmic region 13b and spaced apart from each other through the semiconductor layer contact hole 25. have.

이때, 상기 소자영역(DA)에 순차 적층된 상기 폴리실리콘의 반도체층(13)과, 게이트 절연막(16)과, 게이트 전극(18)과, 반도체층 콘택홀(25)을 갖는 층간절연막(23)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(33, 36)은 탑 게이트 구조의 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.At this time, the interlayer insulating film 23 having the semiconductor layer 13, the gate insulating film 16, the gate electrode 18, and the semiconductor layer contact hole 25 of the polysilicon sequentially stacked on the device region DA. ) And the source and drain electrodes 33 and 36 spaced apart from each other form a thin film transistor Tr having a top gate structure.

그리고, 상기 박막트랜지스터(Tr)와 위로 상기 드레인 전극(36)을 노출시키는 드레인 콘택홀(43)을 갖는 보호층(40)이 구비되고 있으며, 상기 보호층(40) 위로 상기 드레인 콘택홀(43)을 통해 상기 드레인 전극(36)과 접촉하는 화소전극(50)이 형성되고 있다.In addition, a passivation layer 40 having the thin film transistor Tr and a drain contact hole 43 exposing the drain electrode 36 upward is provided, and the drain contact hole 43 is disposed on the passivation layer 40. The pixel electrode 50 in contact with the drain electrode 36 is formed.

이러한 구성을 갖는 종래의 폴리실리콘의 반도체층을 갖는 어레이 기판(1)은 총 7회의 마스크 공정을 필요로 하고 있다.The array substrate 1 having the conventional polysilicon semiconductor layer having such a configuration requires a total of seven mask processes.

즉, 폴리실리콘의 반도체층(13) 및 폴리실리콘 패턴(미도시)을 형성하는 단계, 스토리지 영역(StgA)에 있어 상기 폴리실리콘 패턴(미도시)에 불순물을 선택적으로 도핑함으로서 도전 특성을 향상시켜 제 1 스토리지 전극(15)을 이루도록 하는 단계, 게이트 전극(18)을 형성하는 단계, 반도체층 콘택홀(25)을 갖는 층간절연막(23)을 형성하는 단계, 소스 및 드레인 전극(33, 36)을 형성하는 단계, 드레인 콘택홀(43)을 갖는 보호층(40)을 형성하는 단계 및 화소전극(50)을 형성하는 단계의 7마스크 공정을 통해 종래의 폴리실리콘의 반도체층(13)을 구비한 어레이 기판(1)은 완성되고 있다.That is, forming the semiconductor layer 13 and the polysilicon pattern (not shown) of polysilicon, and selectively doping the polysilicon pattern (not shown) in the storage area (StgA) to improve the conductivity characteristics Forming a first storage electrode 15, forming a gate electrode 18, forming an interlayer insulating layer 23 having a semiconductor layer contact hole 25, and source and drain electrodes 33 and 36. The semiconductor layer 13 of the conventional polysilicon is formed through a seven mask process of forming a film, forming a protective layer 40 having a drain contact hole 43, and forming a pixel electrode 50. One array substrate 1 is completed.

하지만, 마스크 공정은 포토레지스트의 도포, 노광 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 식각 및 스트립의 총 5개의 단위 공정을 포함하여 진행되므로 그 공정이 복잡하고 많은 약액이 사용되므로 마스크 공정 수가 증가하면 증가할수록 제조 시간이 길어져 단위 시간당 생상성이 저하되며, 불량 발생 빈도가 높아지며, 제조 비용이 상승한다. However, since the mask process includes a total of five unit processes of application of photoresist, exposure using an exposure mask, development of exposed photoresist, etching, and strip, the process is complicated and a large number of chemicals are used. As it increases, the production time increases, resulting in poor productivity per unit time, a high frequency of defects, and an increase in manufacturing cost.

따라서, 폴리실리콘의 반도체층(13)을 갖는 박막트랜지스터(Tr)가 구비된 종래의 어레이 기판(1)은 마스크 공정을 저감시켜 단위 시간당 생산성 향상 및 제조 비용을 저감시키는 것이 요구되고 있다. Therefore, the conventional array substrate 1 provided with the thin film transistor Tr having the semiconductor layer 13 of polysilicon is required to reduce the mask process to improve productivity per unit time and reduce manufacturing cost.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 1회의 마스크 공정을 생략하여 총 6회의 공정 진행에 의해 폴리실리콘의 반도체층을 구비한 박막트랜지스터를 구현함으로서 마스크 공정 저감을 통해 제조 비용을 저감시킬 수 있는 어레이 기판 의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
In order to solve the above problems, the present invention implements a thin film transistor having a polysilicon semiconductor layer by a total of six processes by omitting one mask process to reduce the manufacturing process through the mask process reduction It is an object of the present invention to provide a method for producing a substrate.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 방법은, 화소영역이 정의된 기판 상에 폴리실리콘의 반도체층과 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 반도체물질로 이루어진 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 폴리실리콘의 반도체층과 상기 제 1 스토리지 전극 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 상기 폴리실리콘의 반도체층의 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하여 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극을 외측으로 노출된 상기 폴리실리콘의 반도체층에 불순물을 도핑하여 오믹영역을 이루도록 하고, 상기 게이트 전극에 대응되는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역을 이루도록 하는 단계와; 상기 게이트 전극과 제 1 스토리지 전극 위로 상기 오믹영역을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀을 갖는 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간절연막 위로 상기 반도체층 콘택홀을 통해 상기 오믹영역과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing an array substrate according to an embodiment of the present invention, the first storage electrode consisting of a semiconductor layer of polysilicon and a semiconductor material of polysilicon doped with impurities on a substrate on which a pixel region is defined Forming a; Forming a gate insulating film over the semiconductor layer of the polysilicon and the first storage electrode; Forming a gate electrode and a second storage electrode corresponding to the first storage electrode corresponding to a central portion of the semiconductor layer of the polysilicon over the gate insulating layer; Doping an impurity into a semiconductor layer of the polysilicon exposed to the outside of the gate electrode to form an ohmic region, and forming a portion corresponding to the gate electrode to form an active region of pure polysilicon; Forming an interlayer insulating film having a semiconductor layer contact hole exposing the ohmic region on the gate electrode and the first storage electrode, respectively; Forming a source electrode and a drain electrode on the interlayer insulating layer, the source and drain electrodes being in contact with the ohmic region and spaced apart from each other through the semiconductor layer contact hole.

이때, 상기 폴리실리콘의 반도체층과 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 반도체물질로 이루어진 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계는, 상기 기판 상에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 결정화 공정을 진행하여 상기 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층으로 결정화 하는 단계와; 상기 폴리실리콘층 위로 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴과 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외측으로 노출된 상기 폴리실리콘층을 제거함으로서 상기 폴리실리콘의 반도체층과 이와 이격하여 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계와; 1차 애싱을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거함으로서 상기 폴리실리콘 패턴 전면을 노출시키고 동시에 상기 제 1 포토레지스트 패턴의 두께 및 폭을 줄여 상기 폴리실리콘의 반도체층의 가장자리 부분을 노출시키는 단계와; 노출된 상기 폴리실리콘 패턴 위로 포토레지스트를 도포하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴의 측면에 형성되는 부분이 노출된 상기 폴리실리콘의 반도체층의 가장자리 부분을 가리도록 포토레지스트층을 형성하는 단계와; 2차 애싱을 진행하여 상기 폴리실리콘의 반도체층의 가장자리 부분은 노출됨 없이 상기 폴리실리콘 패턴을 노출시키는 단계와; 노출된 상기 폴리실리콘 패턴에 대해 불순물을 도핑함으로서 도전특성을 향상시켜 상기 제 1 스토리지 전극을 이루도록 하는 단계와; 스트립을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴과 이의 측면에 남아있는 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계를 포함한다.The forming of the first storage electrode made of the semiconductor layer of polysilicon and the semiconductor material of polysilicon doped with impurities may include forming an amorphous silicon layer by depositing amorphous silicon on the substrate; Performing a crystallization process to crystallize the amorphous silicon layer into a polysilicon layer; Forming a first photoresist pattern having a first thickness and a second photoresist pattern having a second thickness thinner than the first thickness over the polysilicon layer; Removing the polysilicon layer exposed to the outside of the first and second photoresist patterns to form a polysilicon pattern spaced apart from the semiconductor layer of the polysilicon; Exposing the entire surface of the polysilicon pattern by first ashing to remove the second photoresist pattern and simultaneously reducing the thickness and width of the first photoresist pattern to expose the edge portion of the semiconductor layer of the polysilicon; ; Applying a photoresist over the exposed polysilicon pattern to form a photoresist layer such that a portion formed on a side of the first photoresist pattern covers an exposed edge of the semiconductor layer of the polysilicon; Performing secondary ashing to expose the polysilicon pattern without exposing the edge portion of the semiconductor layer of the polysilicon; Doping an impurity to the exposed polysilicon pattern to improve conductivity and to form the first storage electrode; Advancing the strip to remove the first photoresist pattern and the photoresist layer remaining on the side thereof.

그리고, 상기 포토레지스트층은 상기 제 2 두께보다 얇으며 상기 제 1 포토레지스트 패턴의 측면에 형성되는 부분이 상기 2차 애싱 진행에 의해 상기 폴리실리콘의 가장자리 부분이 노출되지 않을 수 있는 두께를 갖도록 형성하는 것이 특징이다. The photoresist layer is thinner than the second thickness, and the portion formed on the side of the first photoresist pattern has a thickness such that the edge portion of the polysilicon may not be exposed by the second ashing process. It is characterized by.

또한, 상기 게이트 전극을 형성하는 단계는 상기 화소영역의 경계에 일방향으로 연장하며 상기 게이트 전극과 연결되는 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계는 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 상기 소스 전극과 연결되는 데이터 배선과, 상기 제 2 스토리지 전극에 대응하여 제 3 스토리지 전극을 형성하는 단계를 포함한다.The forming of the gate electrode may include forming a gate line extending in one direction at a boundary of the pixel region and connected to the gate electrode, and forming the source electrode and the drain electrode may include forming the gate line. Defining a pixel area to intersect the pixel area, the data line connected to the source electrode, and forming a third storage electrode corresponding to the second storage electrode.

그리고, 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 제 3 스토리지 전극 위로 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 화소영역 내에 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.Forming a protective layer having a drain contact hole exposing the drain electrode over the source electrode, the drain electrode, and the third storage electrode; Forming a pixel electrode in contact with the drain electrode through the drain contact hole in the pixel area over the passivation layer.

또한, 상기 폴리실리콘의 반도체층과 제 1 스토리지 전극을 형성하기 전에 상기 기판 전면에 버퍼층을 형성하는 단계를 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
And forming a buffer layer on the entire surface of the substrate before forming the semiconductor layer of the polysilicon and the first storage electrode.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 제조방법은 순수 폴리실리콘의 반도체층과 불순물이 도핑된 제 1 스토리지 전극을 1회의 마스크 공정을 통해 제조함으로서 상기 화소전극을 형성하는 데까지 총 6회의 마스크 공정 진행하게 되며, 특히 어레이 기판으로서의 역할을 할 수 있는 박막트랜지스터 및 제 1 및 제 3 스토리지 커패시터를 형성하는 데까지는 총 4회의 마스크 공정을 된다.As described above, in the method of manufacturing the array substrate according to the exemplary embodiment of the present invention, the semiconductor layer of pure polysilicon and the first storage electrode doped with impurities are manufactured through a single mask process to form the pixel electrode in total six times. The mask process is performed, and a total of four mask processes are performed to form the thin film transistor and the first and third storage capacitors, which can serve as an array substrate.

따라서, 종래의 폴리실리콘을 반도체층을 하는 어레이 기판의 제조 방법대비 1회의 마스크 공정을 저감시킬 수 있으므로 공정 단순화 및 공정 시간을 단축함으로서 단위 시간당 생산성을 향상시키는 효과를 갖는다.Therefore, since one mask process can be reduced compared to a conventional method for manufacturing an array substrate using polysilicon as a semiconductor layer, the process per unit time can be improved by simplifying the process and shortening the process time.

나아가 단위 시간당 생산성이 향상됨으로서 제품의 제조 비용을 저감시키는 효과를 갖는다.
Furthermore, the productivity per unit time is improved, thereby reducing the manufacturing cost of the product.

도 1은 종래의 폴리실리콘의 반도체층을 구비한 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 2a 내지 도 2o는 본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘의 반도체층을 갖는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도.
1 is a cross-sectional view of one pixel region of an array substrate having a conventional polysilicon semiconductor layer.
2A to 2O are cross-sectional views of manufacturing steps of one pixel region of an array substrate including a thin film transistor having a polysilicon semiconductor layer according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2a 내지 도 2o는 은 본 발명의 실시예에 따른 폴리실리콘의 반도체층을 갖는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 하나의 화소영역(P)에 대한 제조 단계별 공정 단면도이다. 이때, 설명의 편의상 각 화소영역(P)내의 박막트랜지스터(Tr)가 형성되는 영역을 소자영역(DA), 스토리지 커패시터가 형성되는 영역을 스토리지 영역(StgA)이라 정의한다. 2A to 2O are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of one pixel region P of an array substrate including a thin film transistor having a semiconductor layer of polysilicon according to an exemplary embodiment of the present invention. In this case, for convenience of description, an area where the thin film transistor Tr is formed in each pixel area P is defined as an element area DA and an area where a storage capacitor is formed as a storage area StgA.

우선, 도 2a에 도시한 바와같이, 투명한 절연 기판(101) 상에 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 버퍼층(111)을 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, a buffer layer 111 is formed by depositing silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiO 2 ), which is an inorganic insulating material, on the transparent insulating substrate 101.

상기 버퍼층(111)은 비정질 실리콘을 폴리실리콘으로 재결정화 할 경우, 레이저 조사 시에 의해 발생하는 열로 인해 상기 절연기판(101) 내부에 존재하는 알칼리 이온, 예를 들면 칼륨 이온(K+), 나트륨 이온(Na+) 등이 발생할 수 있는데, 이러한 알칼리 이온에 의해 폴리실리콘으로 이루어진 반도체층(도 2o의 120)의 막특성이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. When the amorphous silicon is recrystallized from polysilicon, the buffer layer 111 may be formed of alkali ions, for example, potassium ions (K +) and sodium ions, which are present in the insulating substrate 101 due to heat generated by laser irradiation. (Na +) and the like may be generated to prevent the film properties of the semiconductor layer (120 of FIG. 2O) made of polysilicon from being degraded by such alkali ions.

이때, 상기 버퍼층(111)은 상기 기판(101)이 어떠한 재질로 이루어지느냐에 따라 생략할 수도 있다. In this case, the buffer layer 111 may be omitted depending on what material the substrate 101 is made of.

이후, 상기 버퍼층(111) 위로 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층(미도시)을 전면에 형성한다. Thereafter, amorphous silicon is deposited on the buffer layer 111 to form an amorphous silicon layer (not shown) on the entire surface.

다음, 상기 비정질 실리콘층(미도시)의 이동도 특성 등을 향상시키기 위해 결정화 공정을 진행함으로써 상기 순수 비정질 실리콘층(미도시)이 결정화되어 순수 폴리실리콘층(180)을 이루도록 한다. Next, the pure amorphous silicon layer (not shown) is crystallized to form the pure polysilicon layer 180 by performing a crystallization process to improve mobility characteristics of the amorphous silicon layer (not shown).

이때, 상기 결정화 공정은 고상 결정화(Solid Phase Crystallization : SPC) 또는 레이저를 이용한 결정화 공정인 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the crystallization process is a crystallization process using solid phase crystallization (SPC) or a laser.

상기 고상 결정화(SPC) 공정은 일례로 600℃ 내지 800℃의 분위기에서 열처리를 통한 써말 결정화(Thermal Crystallization) 또는 교번자장 결정화 장치를 이용한 600℃ 내지 700℃의 온도 분위기에서의 교번자장 결정화(Alternating Magnetic Field Crystallization) 공정인 것이 바람직하며, 상기 레이저를 이용하는 결정화는 엑시머 레이저를 이용한 ELA(Excimer Laser Annealing)를 통한 결정화 또는 SLS(Sequential lateral Solidification)을 통한 결정화인 것이 바람직하다. The solid phase crystallization (SPC) process, for example, thermal crystallization (Thermal Crystallization) through heat treatment in an atmosphere of 600 ℃ to 800 ℃ or alternating magnetic field crystallization (Alternating Magnetic in a temperature atmosphere of 600 ℃ to 700 ℃ using an alternating magnetic field crystallization device It is preferable that the field crystallization process, and the crystallization using the laser is preferably crystallization through Excimer Laser Annealing (ELA) or sequential lateral solidification (SLS) using an excimer laser.

다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 폴리실리콘층(180) 위로 포토레지스트를 도포하여 제 1 포토레지스트층(181)을 형성하고, 상기 제 1 포토레지스트층(181)에 대해 빛의 투과영역(TA)과 차단영역(BA) 그리고 상기 투과영역(TA)보다는 작고 차단영역(BA)보다는 빛의 투과량이 큰 반투과영역(HTA)을 갖는 회절노광 마스크(191) 또는 하프톤 노광 마스크(미도시)를 이용하여 노광을 실시한다.Next, as shown in FIG. 2B, a photoresist is applied on the polysilicon layer 180 to form a first photoresist layer 181, and a light transmitting region with respect to the first photoresist layer 181. A diffraction exposure mask 191 or a halftone exposure mask (not shown) having a TA, a blocking area BA, and a transflective area HTA smaller than the transmission area TA and having a larger light transmission than the blocking area BA. Exposure) is performed.

다음, 도 2c에 도시한 바와같이, 상기 노광된 제 1 포토레지스트층(도 2b의 181)을 현상함으로서 상기 제 1 금속층(186) 위로 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(181a)과, 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(181b)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2C, a first photoresist pattern 181a having a first thickness over the first metal layer 186 by developing the exposed first photoresist layer (181 of FIG. 2B), A second photoresist pattern 181b having a second thickness thinner than the first thickness is formed.

상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)은 소자영역(DA)에 있어 추후 폴리실리콘의 반도체층(도 2o의 113)이 형성될 부분에 대응하여 형성하고, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(181b)은 스토리지 영역(StgA)에 있어 추후 제 1 스토리지 전극(도 2o의 115)이 형성될 부분에 대응하여 형성한다.The first photoresist pattern 181a may be formed in the device area DA to correspond to a portion where a semiconductor layer (113 in FIG. 2O) of polysilicon is to be formed later, and the second photoresist pattern 181b may be a storage device. In the region StgA, the first storage electrode 115 (see FIG. 2O) is formed to correspond to a portion to be formed later.

다음, 도 2d에 도시한 바와같이, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(181a, 181b) 외측으로 노출된 상기 폴리실리콘층(도 2b의 180)을 제거함으로서 상기 버퍼층 위로 상기 소자영역(DA)에 있어 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)을 형성하고, 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어서 순수 폴리실리콘의 스토리지 패턴(114)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2D, the device region DA is disposed on the buffer layer by removing the polysilicon layer (180 of FIG. 2B) exposed to the outside of the first and second photoresist patterns 181a and 181b. The semiconductor layer 113 of pure polysilicon is formed, and the storage pattern 114 of pure polysilicon is formed in the storage region StgA.

다음, 도 2e에 도시한 바와같이, 1차 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(181b)을 제거함으로서 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어 스토리지 패턴(114)을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2E, the storage pattern 114 is removed from the storage area StgA by first ashing to remove the second photoresist pattern 181b having the second thickness. Expose

이때, 상기 1차 애싱(ashing) 진행에 의해 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a) 또한 그 두께가 줄어들게 되지만 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113) 상에 여전히 남아있게 된다.At this time, the thickness of the first photoresist pattern 181a is also reduced by the first ashing, but still remains on the semiconductor layer 113 of pure polysilicon.

하지만, 애싱 특성상 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 두께만이 줄어드는 것이 아니라 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 측면도 소정 두께 함께 제거됨으로서 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)은 그 두께가 얇아짐과 더불어 폭도 줄어들게 되어 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)의 가장자리 부분을 소정폭 노출시키는 형태를 이루게 된다.However, as a result of ashing, not only the thickness of the first photoresist pattern 181a is reduced but also the side surface of the first photoresist pattern 181a is removed together with a predetermined thickness so that the first photoresist pattern 181a is thin. Along with the load, the width is also reduced, thereby forming a predetermined width of the edge portion of the semiconductor layer 113 of pure polysilicon.

이러한 상태에서 불순물의 도핑을 진행하게 되면 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)의 테두리를 따라 불순물이 도핑되어 도전성 특성을 갖게 되므로 추후 액티브영역(도 2o의 113a)에도 이러한 도전성 특성을 갖게 되는 부분이 구비됨으로서 채널 형성이 되지 않는 불량을 초래하게 된다.When the doping of the impurity in this state is doped along the edge of the semiconductor layer 113 of the pure polysilicon dopant has a conductive characteristic, so that the portion having this conductive characteristic in the active region (113a of FIG. 2o) later This is caused by the defect that the channel is not formed.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)의 제조 방법 중 가장 특징적인 구성 중 하나로서 도 2f에 도시한 바와같이, 상기 1차 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 2e의 181b)을 삭제하는 동시 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 두께 및 폭이 줄어든 상태에서 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a) 위로 전면에 포토레지스트를 얇게 도포함으로서 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a) 외측으로 노출된 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)의 가장자리 부분을 가리도록 제 2 포토레지스트층(182)을 형성한다. Therefore, as one of the most characteristic configurations of the method of manufacturing the array substrate 101 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2F, the first ashing is performed to form the second photoresist pattern ( Simultaneously deleting 181b of FIG. 2E, the first photoresist pattern may be thinly coated on the entire surface over the first photoresist pattern 181a in a state in which the thickness and width of the first photoresist pattern 181a are reduced. A second photoresist layer 182 is formed to cover an edge portion of the semiconductor layer 113 of pure polysilicon exposed to the outside (181a).

이러한 제 2 포토레지스트층(182)은 상기 제 2 두께보다 얇으며, 1차 애싱(ashing)에 의해 줄어들게 된 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 측면의 두께(즉 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 줄어든 일측 폭)보다는 더 두꺼운 두께를 가짐으로서 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 측면에 형성된 부분이 노출된 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)의 가장자리 부분을 완전히 덮으며, 추후 2차 애싱(ashing) 진행 시에도 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)의 가장자리 부분은 노출시키지 않을 수 있는 두께로 형성하는 것이 특징이다. The second photoresist layer 182 is thinner than the second thickness and has a thickness of the side surface of the first photoresist pattern 181a reduced by primary ashing (ie, the first photoresist pattern ( A portion formed on the side of the first photoresist pattern 181a completely covering the exposed edge portion of the semiconductor layer 113 of pure polysilicon, having a thickness thicker than the reduced one side width of 181a). Even when the second ashing is performed, an edge portion of the semiconductor layer 113 of pure polysilicon is formed to a thickness that may not be exposed.

다음, 도 2g에 도시한 바와같이, 상기 제 2 포토레지스트층(도 2f의 182) 전면에 대해 2차 애싱을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트층(도 2f의 182)을 제거함으로서 스토리지 패턴(114)을 노출시킨다.Next, as illustrated in FIG. 2G, the second ashing process is performed on the entire surface of the second photoresist layer (182 of FIG. 2F) to remove the second photoresist layer (182 of FIG. 2F), thereby removing the storage pattern 114. ).

한편, 애싱(ashing)은 이방성 특성을 가지며, 따라서 애싱(ashing)은 기판(101)면에 수직한 방향으로 주로 진행되며 이 경우 기판(101) 면에 수직 방향으로의 제 2 포토레지스트층(도 2f의 182)의 제거 속도가 기판(101) 면에 평행한 방향으로의 제거속도보다 훨씬 빠르다.On the other hand, ashing has anisotropy, so ashing mainly proceeds in a direction perpendicular to the surface of the substrate 101, and in this case, a second photoresist layer in a direction perpendicular to the surface of the substrate 101 (Fig. The removal rate of 182 of 2f is much faster than the removal rate in the direction parallel to the substrate 101 plane.

따라서 상기 제 2 포토레지스트층(도 2f의 182)은 기판(101) 면에 평행하게 형성된 부분은 모두 제거되는 반면 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 측면에 형성된 부분 즉 기판(101) 면에 수직하게 형성된 부분은 훨씬 작게 제거됨으로서 상기 2차 애싱(ashing)을 진행 후에는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a)의 측면부에는 상기 제 2 포토레지스트층(도 2f의 182)이 남아있게 되어 제 3 포토레지스트 패턴(183)을 이루며, 이러한 제 3 포토레지스트 패턴(183)은 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a) 외측으로 노출된 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113) 가장자리 부분을 덮는 상태를 이룬다.Therefore, the second photoresist layer (182 of FIG. 2F) is removed from all portions formed parallel to the surface of the substrate 101, whereas the portion of the second photoresist layer (182 of FIG. Since the vertically formed portion is removed much smaller, the second photoresist layer 182 of FIG. 2F remains on the side surface of the first photoresist pattern 181a after the second ashing process. A photoresist pattern 183 is formed, and the third photoresist pattern 183 covers an edge portion of the semiconductor layer 113 of pure polysilicon exposed to the outside of the first photoresist pattern 181a.

다음, 도 2h에 도시한 바와같이, 2차 애싱(ashing) 후 남게되는 상기 제 3 포토레지스트 패턴(183)에 의해 상기 제 1 포토레지스트 패턴(181a) 외측으로 노출된 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)의 가장자리 부분이 가려진 상태에서 상기 기판(101)의 표면에 고농도의 p타입 또는 n타입 불순물의 도핑을 실시함으로서 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어 상기 폴리실리콘으로 이루어진 반도체 패턴(도 2g의 114)에 상기 p타입 또는 n타입 불순물이 도핑되어 도전 특성이 향상된 제 1 스토리지 전극(115)을 이루도록 한다.Next, as shown in FIG. 2H, the semiconductor layer of pure polysilicon exposed to the outside of the first photoresist pattern 181a by the third photoresist pattern 183 remaining after the second ashing. A semiconductor pattern made of the polysilicon in the storage region StgA by doping a high concentration of p-type or n-type impurities to the surface of the substrate 101 while the edge portion of the 113 is covered. The p-type or n-type impurity is doped into 114 to form the first storage electrode 115 having improved conductivity.

이러한 고농도의 p타입 또는 n타입 불순물의 도핑은 기판(101) 전면에 이루어지만 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113) 상부에는 제 1 포토레지스트 패턴(181a)과 제 3 포토레지스트 패턴(183)이 덮고 있으므로 불순물의 도핑이 이루어지지 않으므로 여전히 순수한 폴리실리콘 상태를 이루게 된다.The doping of the high concentration p-type or n-type impurities is performed on the entire surface of the substrate 101, but the first photoresist pattern 181a and the third photoresist pattern 183 are disposed on the semiconductor layer 113 of the pure polysilicon. Since it is covered, no doping of impurities occurs, so that a pure polysilicon state is still achieved.

다음, 도 2i에 도시한 바와같이, 스트립(strip)을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴(도 2h의 181a) 및 제 3 포토레지스트 패턴(도 2h의 183)을 제거함으로서 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 2I, the pure polysilicon semiconductor is removed by performing a strip to remove the first photoresist pattern 181a of FIG. 2H and the third photoresist pattern 183 of FIG. 2H. Expose layer 113.

다음, 도 2j에 도시한 바와같이, 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)과 상기 제 1 스토리지 전극(115) 위로 전면에 무기절연물질 예를들면 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 게이트 절연막(116)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2J, an inorganic insulating material, such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiO 2 ), is disposed on the entire surface of the pure polysilicon semiconductor layer 113 and the first storage electrode 115. Is deposited to form a gate insulating film 116.

이후, 다음, 상기 게이트 절연막(116) 위로 저저항 특성을 갖는 금속물질 예를들면 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo) 및 몰리티타늄(MoTi) 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 물질을 증착함으로써 단일층 또는 이중층 이상 다중층 구조를 갖는 제 1 금속층(미도시)을 형성한다. Subsequently, a metal material having low resistance on the gate insulating layer 116, for example, copper (Cu), copper alloy, aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), and molybdenum (MoTi) The first metal layer (not shown) having a single layer or a double layer or more multilayer structure is formed by depositing one or two or more selected materials.

그리고 상기 제 1 금속층(미도시)에 대해 포토레지스트의 도포, 노광 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상, 식각 및 스트립 등의 일련의 단위공정을 포함하는 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 게이트 절연막(116) 위로 화소영역(P)의 경계에 대응하여 일 방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)을 형성하고, 동시에 상기 게이트 절연막(116) 위로 상기 소자영역(DA) 내의 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)의 중앙부에 대응하여 상기 게이트 배선(미도시)과 연결된 게이트 전극(118)을 형성한다. The gate is formed by patterning the first metal layer through a mask process including a series of unit processes such as application of photoresist, exposure using an exposure mask, development of exposed photoresist, etching and stripping, and the like. A gate line (not shown) extending in one direction is formed on the insulating layer 116 to correspond to the boundary of the pixel region P, and at the same time, the pure polysilicon in the device region DA is formed on the gate insulating layer 116. A gate electrode 118 connected to the gate line (not shown) is formed to correspond to the central portion of the semiconductor layer 113.

이때, 상기 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)은 상기 게이트 전극(118)의 양측으로 노출된 구성을 이루게 된다. In this case, the semiconductor layer 113 of pure polysilicon is exposed to both sides of the gate electrode 118.

동시에 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 게이트 절연막(116) 위로 상기 제 1 스토리지 전극(115)에 대응하여 제 2 스토리지 전극(119)을 형성한다. At the same time, in the storage area StgA, a second storage electrode 119 is formed on the gate insulating layer 116 to correspond to the first storage electrode 115.

이때, 상기 스토리지 영역(StgA)에 순차 적층된 상기 제 1 스토리지 전극(115)과 게이트 절연막(116)과 제 2 스토리지 전극(119)은 제 1 스토리지 커패시터(StgC1)를 이룬다.In this case, the first storage electrode 115, the gate insulating layer 116, and the second storage electrode 119 sequentially stacked in the storage region StgA form a first storage capacitor StgC1.

다음, 도 2k에 도시한 바와같이, 상기 제 2 스토리지 전극(119)과 게이트 배선(미도시) 및 게이트 전극(118)이 형성된 기판(101)에 대해 고농도의 p타입 또는 n타입 불순물의 도핑함으로서 상기 게이트 전극(118) 외측으로 노출된 상기 폴리실리콘의 반도체층(113)에 p타입 또는 n타입 불순물이 주입되도록 하여 도전 특성을 향상시킴으로서 각각 오믹영역(113b)을 이루도록 한다.Next, as shown in FIG. 2K, by doping a high concentration of p-type or n-type impurities to the substrate 101 on which the second storage electrode 119, the gate wiring (not shown), and the gate electrode 118 are formed. The p-type or n-type impurity is implanted into the semiconductor layer 113 of the polysilicon exposed to the outside of the gate electrode 118 to improve the conductive properties to form the ohmic region 113b, respectively.

이때, 상기 게이트 전극(118)이 불순물 도핑의 블록킹 마스크로 작용함으로서 상기 폴리실리콘의 반도체층(113)의 중앙부는 불순물의 도핑이 이루어지지 않으므로 여전히 순수한 폴리실리콘으로 이루어진 상태를 유지하게 됨으로서 액티브영역(113a)을 이루게 된다.In this case, since the gate electrode 118 serves as a blocking mask for impurity doping, the center portion of the semiconductor layer 113 of polysilicon is not doped with impurities, and thus, the gate electrode 118 remains in a state of pure polysilicon. 113a).

따라서, 상기 폴리실리콘의 반도체층(113)은 이 단계에서 중앙부의 순수 폴리실리콘 상태의 액티브영역(113a)과 이의 양측으로 불순물이 도핑된 오믹영역(113b)이 구비된 3개의 영역으로 이루어진 상태를 이루게 된다.Accordingly, the semiconductor layer 113 of the polysilicon has a state consisting of three regions including an active region 113a in a pure polysilicon state in the center and an ohmic region 113b doped with impurities on both sides thereof. Is achieved.

다음, 도 2l에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(118) 및 제 2 스토리지 전극(119) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 층간절연막(123)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 2L, an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) is disposed on the gate wiring (not shown), the gate electrode 118, and the second storage electrode 119. Deposited to form an interlayer insulating film 123.

이후, 상기 층간절연막(123)에 대해 마스크 공정을 실시하여 상기 게이트 절연막(116)과 더불어 패터함으로써 상기 반도체층(113) 중 상기 액티브영역 양측에 위치하는 오믹영역 각각을 노출시키는 반도체층 콘택홀(125)을 형성한다. Subsequently, a mask process is performed on the interlayer insulating layer 123 and patterned together with the gate insulating layer 116 to expose each of the ohmic regions of both sides of the active region of the semiconductor layer 113. 125).

다음, 도 2m에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층 콘택홀(125)이 구비된 층간절연막(123) 위로 전면에 저저항 금속물질 예를들면 구리(Cu), 구리 합금, 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo) 및 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 증착함으로써 제 2 금속층(미도시)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2M, a low-resistance metal material, for example, copper (Cu), a copper alloy, aluminum (Al), and aluminum, is disposed on the entire surface of the interlayer insulating layer 123 provided with the semiconductor layer contact hole 125. A second metal layer (not shown) is formed by depositing any one or two or more of alloys (AlNd), molybdenum (Mo), and molybdenum (MoTi).

이후 상기 제 2 금속층(미도시)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 화소영역(P)의 경계에 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(미도시)을 형성하다. Subsequently, the second metal layer (not shown) is patterned by a mask process so as to cross the gate line (not shown) at the boundary of the pixel area P to define a data line (not shown). Form

그리고, 동시에 소자영역(DA)에 있어서는 상기 반도체층 콘택홀(125)을 통해 상기 반도체층(113)의 오믹영역(113b)과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성하고, 상기 스토리지 영역(StgA)에 있어서는 상기 층간절연막 위로 상기 제 2 스토리지 전극(119)에 대응하여 제 3 스토리지 전극(137)을 형성한다. At the same time, in the device area DA, source and drain electrodes 133 and 136 are formed through the semiconductor layer contact hole 125 to contact the ohmic region 113b of the semiconductor layer 113 and to be spaced apart from each other. In the storage area StgA, a third storage electrode 137 is formed on the interlayer insulating layer to correspond to the second storage electrode 119.

이때, 상기 소자영역(DA)에 순차 적층된 상기 폴리실리콘의 반도체층(113)과, 게이트 절연막(116)과, 게이트 전극(118)과, 층간절연막(123)과, 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 스위칭 소자인 박막트랜지스터(Tr)를 이루며, 상기 스토리지 영역(StgA)에 순차 적층된 상기 제 2 스토리지 전극(119)과 층간절연막(123)과 제 3 스토리지 전극(137)은 제 2 스토리지 커패시터(StgC2)를 이룬다. In this case, the polysilicon semiconductor layer 113, the gate insulating layer 116, the gate electrode 118, the interlayer insulating layer 123, and the source and drain spaced apart from each other are sequentially stacked on the device region DA. The electrodes 133 and 136 form a thin film transistor Tr, which is a switching element, and the second storage electrode 119, the interlayer insulating layer 123, and the third storage electrode 137 sequentially stacked on the storage region StgA. Is the second storage capacitor StgC2.

이러한 구성에 의해 스토리지 영역(StgA)에 구비되는 상기 제 1 및 제 2 스토리지 커패시터(StgC1, StgC2)는 상기 제 2 스토리지 전극(119)을 매개로 하여 서로 병렬 연결된 구조를 이룸으로써 스토리지 커패시터 용량을 증가시킬 수 있다. In this configuration, the first and second storage capacitors StgC1 and StgC2 provided in the storage region StgA form a structure in which the first and second storage capacitors StgC1 and StgC2 are connected in parallel to each other via the second storage electrode 119 to increase the storage capacitor capacity. You can.

다음, 도 2n에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(미도시)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 제 3 스토리지 전극(137) 위로 전면에 무기절연물질인 질화실리콘(SiNx) 또는 산화실리콘(SiO2)을 증착하거나, 또는 유기절연물질인 포토아크릴(photo acryl)을 도포함으로써 보호층(140)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 2N, silicon nitride (SiNx) or silicon oxide, which is an inorganic insulating material, is formed on the entire surface of the data line (not shown), the source and drain electrodes 133 and 136, and the third storage electrode 137. The protective layer 140 is formed by depositing (SiO 2 ) or applying photo acryl, which is an organic insulating material.

이후, 상기 보호층(140)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 소자영역(DA)에 있어서는 상기 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(143)을 형성한다.Subsequently, the protective layer 140 is patterned by a mask process to form a drain contact hole 143 exposing the drain electrode 136 in the device area DA.

다음, 도 2o에 도시한 바와같이, 상기 소자영역(DA)에 있어서 드레인 콘택홀(143)이 구비된 상기 보호층(140) 위로 전면에 투명 도전성 물질인 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 전면에 증착하여 투명 도전성 물질층(미도시)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2O, indium-tin-oxide (ITO) or indium, which is a transparent conductive material on the entire surface of the protective layer 140 provided with the drain contact hole 143, in the device area DA. Zinc oxide (IZO) is deposited on the entire surface to form a transparent conductive material layer (not shown).

이후, 상기 투명 도전성 물질층(미도시)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 각 화소영역(P) 내에 상기 드레인 콘택홀(143)을 통해 상기 드레인 전극(136)과 접촉하는 화소전극(150)을 형성함으로서 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)을 완성한다.
Subsequently, the transparent conductive material layer (not shown) is patterned by performing a mask process to contact the drain electrode 136 through the drain contact hole 143 in each pixel region P. By forming the array substrate 101 according to an embodiment of the present invention is completed.

한편, 전술한 구성을 갖는 어레이 기판의 제조 방법은 일례로 TN모드 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 나타낸 것이며, 다양하게 변형될 수 있다.On the other hand, the manufacturing method of the array substrate having the above-described configuration shows an example of the manufacturing method of the array substrate for the TN mode liquid crystal display device, it can be variously modified.

일례로 상기 화소전극을 각 화소영역 내에서 바(bar) 형태로 형성하고, 상기 바 형태의 화소영역과 더불어 바(bar) 형태를 가지며 교대하는 공통전극을 더욱 형성하는 경우 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판을 이루게 된다.  For example, when the pixel electrode is formed in a bar shape in each pixel area, and in addition to the bar shape pixel area, a bar shape and an alternating common electrode are further formed. The array substrate is formed.

이 경우, 상기 게이트 배선을 형성하는 단계에서 상기 게이트 배선과 나란하게 공통배선을 더 형성하고, 상기 드레인 콘택홀을 형성하는 단계에서 상기 공통배선을 노출시키는 공통 콘택홀을 더욱 형성하고 상기 화소전극을 형성하는 단계에서 상기 바(bar) 형태의 공통전극을 상기 공통 콘택홀을 통해 상기 공통배선과 접촉하도록 형성하는 공정을 더욱 진행할 수 있다.In this case, in the forming of the gate wiring, the common wiring is further formed in parallel with the gate wiring, and in the forming of the drain contact hole, the common contact hole for exposing the common wiring is further formed, and the pixel electrode is further formed. In the forming, the process of forming the bar-shaped common electrode to contact the common wiring through the common contact hole may be further performed.

나아가 또 다른 일례로 상기 어레이 기판이 프린지 필드 스위칭 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 이루는 경우, 상기 화소전극을 형성하는 단계 이후에 이의 상부로 절연층을 더욱 형성하고, 상기 절연층 상부로 표시영역 전면에 연결되는 형태로 각 화소영역에 대응하여 바(bar) 형태의 다수의 개구를 갖는 공통전극을 형성하는 단계를 더욱 진행할 수 있다.
Furthermore, in another example, when the array substrate forms an array substrate for a fringe field switching mode liquid crystal display device, an insulating layer is further formed on the pixel electrode after the forming of the pixel electrode, and an entire surface of the display area is formed on the insulating layer. The method may further include forming a common electrode having a plurality of openings having a bar shape corresponding to each pixel region in the form of being connected to each other.

한편, 전술한 바와같은 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(150)의 제조방법은 순수 폴리실리콘의 반도체층(113)과 불순물이 도핑된 제 1 스토리지 전극(115)을 1회의 마스크 공정을 통해 제조함으로서 상기 화소전극150)을 형성하는 데까지 총 6회의 마스크 공정 진행하게 되며, 특히 어레이 기판(101)으로서의 역할을 할 수 있는 박막트랜지스터(Tr) 및 제 1 및 제 2 스토리지 커패시터(StgC1, StgC2)를 형성하는 데까지는 총 4회의 마스크 공정을 된다.Meanwhile, in the method of manufacturing the array substrate 150 according to the embodiment of the present invention as described above, the semiconductor layer 113 of pure polysilicon and the first storage electrode 115 doped with impurities are subjected to one mask process. In this process, a total of six mask processes are performed to form the pixel electrode 150, and in particular, the thin film transistor Tr and the first and second storage capacitors StgC1 and StgC2, which may serve as the array substrate 101, are processed. A total of four mask processes are required to form.

따라서, 종래의 폴리실리콘을 반도체층을 구비한 어레이 기판(도 1의 1)의 제조 방법대비 1회의 마스크 공정을 저감시킬 수 있으므로 공정 단순화 및 공정 시간을 단축함으로서 단위 시간당 생산성을 향상시키는 효과를 갖는다.Therefore, since one mask process can be reduced compared to the conventional method of manufacturing an array substrate (1 of FIG. 1) having a semiconductor layer with a semiconductor layer, the process per unit time is improved by simplifying the process and shortening the process time. .

나아가 단위 시간당 생산성이 향상됨으로서 제품의 제조 비용을 저감시키는 효과를 갖는다. Furthermore, the productivity per unit time is improved, thereby reducing the manufacturing cost of the product.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 이상 다양한 변화와 변형이 가능하다.
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

101 : 기판
111 : 버퍼층
113 : 순수 폴리실리콘의 반도체층
115 : 제 1 스토리지 전극
181a : 제 1 포토레지스트 패턴
183 : 제 3 포토레지스트 패턴
DA : 소자영역
P : 화소영역
StgA : 스토리지 영역
101: substrate
111: buffer layer
113: pure polysilicon semiconductor layer
115: first storage electrode
181a: first photoresist pattern
183: third photoresist pattern
DA: device area
P: pixel area
StgA: Storage Area

Claims (6)

a) 화소영역이 정의된 기판 상에 폴리실리콘의 반도체층과 불순물이 도핑된 폴리실리콘의 반도체물질로 이루어진 제 1 스토리지 전극을 형성하는 단계와;
b) 상기 폴리실리콘의 반도체층과 상기 제 1 스토리지 전극 위로 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
c) 상기 게이트 절연막 위로 상기 폴리실리콘의 반도체층의 중앙부에 대응하여 게이트 전극과 상기 제 1 스토리지 전극에 대응하여 제 2 스토리지 전극을 형성하는 단계와;
d) 상기 게이트 전극을 외측으로 노출된 상기 폴리실리콘의 반도체층에 불순물을 도핑하여 오믹영역을 이루도록 하고, 상기 게이트 전극에 대응되는 부분은 순수 폴리실리콘의 액티브영역을 이루도록 하는 단계와;
e) 상기 게이트 전극과 제 1 스토리지 전극 위로 상기 오믹영역을 각각 노출시키는 반도체층 콘택홀을 갖는 층간절연막을 형성하는 단계와;
f) 상기 층간절연막 위로 상기 반도체층 콘택홀을 통해 상기 오믹영역과 각각 접촉하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계
를 포함하며,
상기 a) 단계는,
a-1) 폴리실리콘층 상부로 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
a-2) 상기 제 1 포토레지스트패턴에 1차 애싱을 진행하여 상기 폴리실리콘층의 가장자리 부분을 노출하는 단계와,
a-3) 노출된 상기 폴리실리콘층의 측면부를 포함하는 상기 제 1 포토레지스트패턴 상부로 포토레지스트층을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
a) forming a first storage electrode comprising a semiconductor layer of polysilicon and a semiconductor material of polysilicon doped with impurities on a substrate on which a pixel region is defined;
b) forming a gate insulating film over the semiconductor layer of the polysilicon and the first storage electrode;
c) forming a gate electrode and a second storage electrode corresponding to the first storage electrode corresponding to a central portion of the semiconductor layer of the polysilicon over the gate insulating layer;
d) forming an ohmic region by doping impurities into the semiconductor layer of the polysilicon exposed to the outside of the gate electrode, and forming a portion corresponding to the gate electrode to form an active region of pure polysilicon;
e) forming an interlayer insulating film having a semiconductor layer contact hole exposing the ohmic region on the gate electrode and the first storage electrode, respectively;
f) forming a source electrode and a drain electrode on the interlayer insulating layer, the source and drain electrodes being in contact with the ohmic region and spaced apart from each other through the semiconductor layer contact hole;
Including;
Step a) is
a-1) forming a first photoresist pattern on the polysilicon layer,
a-2) subjecting the first photoresist pattern to primary ashing to expose edge portions of the polysilicon layer;
a-3) forming a photoresist layer over the first photoresist pattern including the exposed sidewalls of the polysilicon layer.
제 1 항에 있어서,
상기 a-1) 단계는 상기 폴리실리콘층 위로 제 1 두께를 갖는 상기 제 1 포토레지스트 패턴과 상기 제 1 두께 보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 더욱 포함하며,
상기 a-2) 단계는 상기 1차 애싱을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거함으로서 상기 폴리실리콘 패턴 전면을 노출시키고 동시에 상기 제 1 포토레지스트 패턴의 두께 및 폭을 줄여 상기 폴리실리콘의 반도체층의 가장자리 부분을 노출시키는 단계를 더욱 포함하며,
상기 a-3) 단계는 노출된 상기 폴리실리콘 패턴 위로 포토레지스트를 도포하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴의 측면에 형성되는 부분이 노출된 상기 폴리실리콘의 반도체층의 가장자리 부분을 가리도록 상기 포토레지스트층을 형성하는 단계를 더욱 포함하며,
상기 a-1) 단계 이전에, 상기 기판 상에 비정질 실리콘을 증착하여 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와, 결정화 공정을 진행하여 상기 비정질 실리콘층을 상기 폴리실리콘층으로 결정화 하는 단계를 포함하며, 상기 a-2) 단계 이전에, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외측으로 노출된 상기 폴리실리콘층을 제거함으로서 상기 폴리실리콘의 반도체층과 이와 이격하여 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 a-3) 단계 이후에, 2차 애싱을 진행하여 상기 폴리실리콘의 반도체층의 가장자리 부분은 노출됨 없이 상기 폴리실리콘 패턴을 노출시키는 단계와, 노출된 상기 폴리실리콘 패턴에 대해 불순물을 도핑함으로서 도전특성을 향상시켜 상기 제 1 스토리지 전극을 이루도록 하는 단계와, 스트립을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴과 이의 측면에 남아있는 상기 포토레지스트층을 제거하는 단계를 더욱 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
The method of claim 1,
Step a-1) further includes forming a first photoresist pattern having a first thickness and a second photoresist pattern having a second thickness thinner than the first thickness over the polysilicon layer,
Step a-2) removes the second photoresist pattern by performing the first ashing to expose the entire surface of the polysilicon pattern and simultaneously reduce the thickness and width of the first photoresist pattern to reduce the thickness of the semiconductor layer of polysilicon. Further comprising exposing an edge portion of the
In the step a-3, the photoresist layer is coated on the exposed polysilicon pattern so that a portion formed on the side surface of the first photoresist pattern covers an edge portion of the exposed semiconductor layer of the polysilicon. Further comprising forming a,
Before the step a-1), depositing amorphous silicon on the substrate to form an amorphous silicon layer; and performing a crystallization process to crystallize the amorphous silicon layer into the polysilicon layer. prior to step a-2), removing the polysilicon layer exposed to the outside of the first and second photoresist patterns to form a polysilicon pattern spaced apart from the semiconductor layer of the polysilicon,
After the step a-3), the second ashing is performed to expose the polysilicon pattern without exposing the edge portion of the semiconductor layer of the polysilicon, and the doping is performed by doping impurities to the exposed polysilicon pattern. Improving characteristics to form the first storage electrode; and stripping to remove the first photoresist pattern and the photoresist layer remaining on the side thereof.
제 2 항에 있어서,
상기 포토레지스트층은 상기 제 2 두께보다 얇으며 상기 제 1 포토레지스트 패턴의 측면에 형성되는 부분이 상기 2차 애싱 진행에 의해 상기 폴리실리콘층의 가장자리 부분이 노출되지 않을 수 있는 두께를 갖도록 형성하는 것이 특징인 어레이 기판의 제조 방법.
The method of claim 2,
The photoresist layer is thinner than the second thickness, and the portion formed on the side of the first photoresist pattern has a thickness such that the edge portion of the polysilicon layer may not be exposed by the second ashing process. Method for producing an array substrate, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 c) 단계에서 상기 게이트 전극은 상기 화소영역의 경계에 일방향으로 연장하며 상기 게이트 전극과 연결되는 게이트 배선을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 f) 단계에서 상기 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계는 상기 게이트 배선과 교차하여 상기 화소영역을 정의하며 상기 소스 전극과 연결되는 데이터 배선과, 상기 제 2 스토리지 전극에 대응하여 제 3 스토리지 전극을 형성하는 단계
를 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
The method of claim 1,
In the step c), the gate electrode includes a step of forming a gate wiring extending in one direction to the boundary of the pixel region and connected to the gate electrode,
The forming of the source electrode and the drain electrode in step f) may include a data line connected to the source electrode and defining the pixel area crossing the gate line, and corresponding to the second storage electrode. Forming steps
Method of manufacturing an array substrate comprising a.
제 4 항에 있어서,
상기 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 제 3 스토리지 전극 위로 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 보호층을 형성하는 단계와;
상기 보호층 위로 상기 화소영역 내에 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계
를 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
The method of claim 4, wherein
Forming a protective layer having a drain contact hole exposing the drain electrode over the source electrode and the drain electrode and the third storage electrode;
Forming a pixel electrode on the protective layer in contact with the drain electrode through the drain contact hole in the pixel area
Method of manufacturing an array substrate comprising a.
제 1 항에 있어서,
상기 a) 단계 이전에, 상기 기판 전면에 버퍼층을 형성하는 단계를 포함하는 어레이 기판의 제조 방법.
The method of claim 1,
Before the step a), forming a buffer layer on the entire surface of the substrate.
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