KR102151441B1 - 액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판 표시장치에 관한 것으로, 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율을 높이고, 제조에 소요되는 마스크를 줄여 제조 효율을 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 하나의 마스크를 이용한 제조공정을 수행하여 상기 박막트랜지스터의 액티브, 소스, 드레인 및 LDD를 형성함과 아울러, 상기 데이터 컨택과 상기 픽셀전극을 접속시키기 위한 컨택홀을 형성한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 하나의 마스크를 이용한 제조공정을 수행하여 상기 박막트랜지스터의 액티브, 소스, 드레인 및 LDD를 형성함과 아울러, 상기 데이터 컨택과 상기 픽셀전극을 접속시키기 위한 컨택홀을 형성한다.
Description
본 발명은 평판 표시장치에 관한 것으로, 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율을 높이고, 제조에 소요되는 마스크를 줄여 제조 효율을 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법에 관한 것이다.
이동통신 단말기, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 평판 표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 증대되고 있다.
평판 표시장치로는 액정 디스플레이 장치(Liquid Crystal Display Device), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display Device), 발광 다이오드 표시장치(Light Emitting Diode Display Device) 등이 연구되고 있다.
이러한 평판 표시장치 중에서 액정 디스플레이 장치는 양산 기술의 발전, 구동수단의 용이성, 저전력 소비, 고화질 구현 및 대화면 구현의 장점으로 적용 분야가 확대되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 도면이고, 도 2는 액티브의 채널을 형성하는 제조방법 및 소스/드레인의 데이터 컨택을 형성하는 제조방법을 나타내는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 바텀 게이트 방식으로 TFT가 형성된 종래 기술의 액정 디스플레이 장치는 총 9개의 마스크를 이용한 제조 공정을 수행하여 하부 기판(TFT 어레이 기판)을 제조하게 된다.
구체적으로 살펴보면, (1) 제1 마스크를 이용하여 TFT의 게이트를 형성한다. (2) 제2 마스크를 이용하여 TFT의 액티브를 형성한다. (3) 제3 마스크를 이용하여 액티브의 채널 및 LDD(Lightly Doped Drain)를 형성한다. (4) 제4 마스크를 이용하여 드레인의 컨택홀을 형성한다. (5) 제5 마스크를 이용하여 소스/드레인의 데이터 컨택을 형성한다. (6) 제6 마스크를 이용하여 평탄화층(PAC)을 형성한다. (7) 제7 마스크를 이용하여 공통전극(Vcom)을 형성한다. (8) 제8 마스크를 이용하여 보호막(PAS)을 형성하고, 드레인과 픽셀전극을 연결시키기 위한 컨택홀을 형성한다. (9) 제9 마스크를 이용하여 보호막 상에 픽셀전극을 형성한다.
여기서, 아몰퍼스 실리콘(a-Si: amorphous Silicon) TFT는 느린 동작 속도, 미세 선폭 설계 제한 등의 단점을 보완하기 위해, 액티브의 재료로 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 이용하고 있다.
앞에서 설명한 바와 같이, 9개 마스크를 이용한 제조 공정을 수행하여 액정 디스플레이 장치의 하부 기판을 제조하게 된다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 게이트(12)가 형성되어 있고, 게이트(12)를 덮도록 게이트 절연막(14)이 형성된다. 게이트 절연막(14) 상에 액티브(16)를 형성한 후, 불순물을 도핑하여 채널을 형성한다. 이후, 소스(20), 드레인(22)을 형성하고, 액티브(16)의 채널과 소스(20) 및 드레인(22) 사이에 LDD(18, Lightly Doped Drain)를 형성한다. 이때, (3) 제3 마스크를 이용하여 액티브의 채널 및 LDD(18)를 형성한다.
도 2(b)에 도시된 바와 같이, 제4 마스크를 이용하여 드레인(22)의 데이터 컨택을 위한 컨택홀(26)을 형성하게 된다.
이와 같이, 액티브(16)의 채널의 형성을 위해서 1개의 마스크가 이용되고, 데이터 컨택의 형성을 위해서 1개의 마스크가 이용되어, 하부 기판을 제조하기 위해서 총 9개 마스크가 필요하게 된다.
이로 인해, 제조 공정이 증가하여 제조 효율이 떨어지고, 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다. 상술한 바와 같이, 저온 다결정 실리콘(LTPS)은 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 대비 고해상도 구현이 용이하고, 탁월한 TFT 동작 특성 등의 장점이 있다. 그러나, 제조공정에서 마스크 공정 및 세부공정이 아몰퍼스 실리콘(a-Si) 대비 많이 소요되어 가격 경쟁력에서 한계가 있고 제조효율이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 픽셀 영역에 층간 절연막(24)이 형성되어 있는데, 층간 절연막(24)인해 픽셀의 투과율을 저하되는 문제점이 있다. 또한, 층간 절연막(24)을 사이에 두고 게이트와 데이터가 형성됨으로 인해, 게이트와 데이터 간에 커패시턴스가 형성되어 데이터 로드가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율을 높일 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부 기판의 형성 시 마스크 공정을 줄여 제조비용을 절감시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하부 기판의 제조공정을 단순화시켜 제조효율을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 층간 절연막을 사이에 두고 게이트와 데이터가 형성됨으로 인해, 게이트와 데이터 간에 커패시턴스가 형성되어 데이터 로드가 발생되는 것을 방지할 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 액티브의 재료로 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 적용하여 구동 성능을 향상시킬 수 있는 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
위에서 언급된 본 발명의 기술적 과제 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술되거나, 그러한 기술 및 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 기판 상의 복수의 픽셀 영역에 바텀 게이트 방식으로 형성된 박막트랜지스터; 상기 박막트랜지스터의 드레인과 접속하도록 형성된 데이터 컨택; 상기 박막트랜지스터를 덮도록 형성된 평탄화층; 상기 평탄화층의 일부가 제거되어 상기 데이터 컨택을 노출시키는 제1 컨택홀; 상기 평탄화층 상에 형성된 공통전극; 상기 제1 컨택홀 내에 형성된 투명전극 패턴; 상기 평탄화층과 공통전극을 덮도록 형성된 보호막; 및 상기 보호막 상에 형성되고 상기 데이터 컨택과 전기적으로 접속되도록 형성된 픽셀전극;을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 상기 복수의 픽셀 영역의 개구부에는 층간 절연막이 없고, 상기 픽셀 영역 중에서 박막트랜지스터의 상부에만 층간 절연막이 잔존한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치는 상기 보호막의 일부가 제거되어 상기 투명전극 패턴을 노출시키는 제2 컨택홀이 더 형성되어 있고, 상기 제2 컨택홀 내에 상기 픽셀전극이 형성되고, 상기 투명전극 패턴을 브리지로 이용하여 상기 데이터 컨택과 픽셀전극이 전기적으로 접속된다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 기판 상의 복수의 픽셀 영역에 바텀 게이트 방식으로 형성된 박막트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 기판 전면에 층간 절연막을 형성한 후, 상기 복수의 픽셀 영역의 개구부에서는 상기 층간 절연막을 제거하고, 상기 박막트랜지스터의 액티브 상부에만 층간 절연막을 잔존시키는 단계; 상기 층간 절연막을 마스크로 이용하여 상기 액티브의 채널, 소스, 드레인 및 LDD(Lightly Doped Drain)을 형성하는 단계; 상기 드레인과 전기적으로 접속하는 데이터 컨택을 형성하는 단계; 상기 박막트랜지스터를 덮도록 평탄화층을 형성하고, 상기 평탄화층의 일부를 제거하여 상기 데이터 컨택을 노출시키는 제1 컨택홀을 형성하는 단계; 상기 평탄화층 상에 공통전극을 형성함과 아울러, 상기 제1 컨택홀 내에 투명전극 패턴을 형성하는 단계; 상기 평탄화층과 상기 공통전극을 덮도록 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 데이터 컨택과 전기적으로 접속되도록 상기 보호막 상에 픽셀전극;을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 하나의 마스크를 이용한 제조공정을 수행하여 상기 박막트랜지스터의 액티브, 소스, 드레인 및 LDD를 형성함과 아울러, 상기 데이터 컨택과 상기 픽셀전극을 접속시키기 위한 컨택홀을 형성한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 8개 마스크를 이용한 제조공정으로 액정 디스플레이 장치의 하부기판을 제조한다.
실시 예에 따른 본 발명은 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율을 높일 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 픽셀 영역에서 층간 절연막이 제거되어 게이트와 데이터 사이에 커패시턴스가 형성되어 발생되는 데이터 로드의 문제점을 해결할 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하나의 마스크 공정으로 액티브의 채널 및 소스/드레인의 데이터 컨택홀을 형성하여 액정 디스플레이 장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하부 기판의 제조공정을 단순화시켜 액정 디스플레이 장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
실시 예에 따른 본 발명은 하부 기판의 구성들을 형성하는 소재로 저온 다결정 실리콘(LTPS)을 적용하여 액정 디스플레이 장치의 구동 성능을 향상시킬 수 있다.
이 밖에도, 본 발명의 실시 예들을 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 새롭게 파악 될 수도 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 액티브의 채널을 형성하는 제조방법 및 소스/드레인의 데이터 컨택을 형성하는 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조 및 패드 영역의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 개략적으로 나타내는 것으로, 8마스크를 이용한 제조방법을 나타내고 있다.
도 6은 하나의 마스크 공정으로 액티브의 채널 및 소스/드레인의 데이터 컨택홀을 형성하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율이 향상되는 효과를 나타내는 도면이다.
도 2는 액티브의 채널을 형성하는 제조방법 및 소스/드레인의 데이터 컨택을 형성하는 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조 및 패드 영역의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 개략적으로 나타내는 것으로, 8마스크를 이용한 제조방법을 나타내고 있다.
도 6은 하나의 마스크 공정으로 액티브의 채널 및 소스/드레인의 데이터 컨택홀을 형성하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 일 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율이 향상되는 효과를 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 어떤 구조물(전극, 라인, 배선 레이어, 컨택)이 다른 구조물 "상부에 또는 상에" 및 "하부에 또는 아래에" 형성된다고 기재된 경우, 이러한 기재는 이 구조물들이 서로 접촉되어 있는 경우는 물론이고 이들 구조물들 사이에 제3의 구조물이 개재되어 있는 경우까지 포함하는 것으로 해석 되어야 한다.
액정 디스플레이 장치는 액정층의 배열을 조절하는 방식에 따라 TN(Twisted Nematic) 모드, VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In Plane Switching) 모드, FFS(Fringe Field Switching) 모드 등 다양하게 개발되어 있다.
그 중에서, 상기 IPS 모드와 상기 FFS 모드는 하부 기판 상에 픽셀전극과 공통전극을 배치하여 상기 픽셀전극과 공통전극 사이의 전계에 의해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
특히, 상기 IPS 모드는 상기 픽셀전극과 공통전극을 평행하게 교대로 배열함으로써 양 전극 사이에서 수평 전계를 일으켜 액정층의 배열을 조절하는 방식이다. 이와 같은 IPS 모드는 상기 픽셀전극과 상기 공통전극 상측 부분에서 액정층의 배열이 조절되지 않아 그 영역에서 광의 투과도가 저하되는 단점이 있다.
이와 같은 IPS 모드의 단점을 해결하기 위해 고안된 것이 상기 FFS 모드이다. 상기 FFS 모드는 상기 픽셀전극과 상기 공통전극을 절연막을 사이에 두고 이격되도록 형성시킨다.
이때, 하나의 전극은 판(plate) 형상 또는 패턴으로 구성하고 다른 전극은 핑거(finger) 형상으로 구성하여 양 전극 사이에서 발생되는 프린지 필드(Fringe Field)를 통해 액정층의 배열을 조절하는 방식이다.
도면을 참조한 설명에 앞서, 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는 FFS 모드의 구조를 가진다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는 액정 패널과, 상기 액정 패널에 광을 공급하는 백라이트 유닛(Back Light Unit) 및 구동 회로부를 포함하여 구성된다.
상기 구동 회로부는 타이밍 컨트롤러(T-con), 데이터 드라이버(D-IC), 게이트 드라이버(G-IC), 터치 센싱 드라이버, 백라이트 구동부, 전원 공급부를 포함한다.
여기서, 상기 구동 회로부의 전체 또는 일부는 COG(Chip On Glass) 또는 COF(Chip On Flexible Printed Circuit, Chip On Film) 방식으로 형성될 수 있다.
상기 액정 패널은 액정층을 사이에 두고 합착된 상부 기판과 하부 기판을 포함하며, 복수의 픽셀(Clc, 액정셀)가 매트릭스 형태로 배열된다. 상기 액정 패널은 데이터 전압에 따라 각 픽셀의 액정층을 투과하는 광의 투과율을 조절하여 영상 신호에 따른 화상을 표시한다.
상기 상부 기판은 복수의 픽셀 각각에 대응되도록 픽셀 영역을 정의하는 블랙 매트릭스(BM); 상기 블랙 매트릭스에 의해 정의된 각 픽셀 영역에 형성된 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 컬러필터; 및 상기 적색, 녹색, 청색 컬러필터와 상기 블랙 매트릭스를 덮도록 형성되어 상부 기판을 평탄화 시키는 오버코트층을 포함한다.
하부 기판은 액정층을 구동시키기 위한 복수의 픽셀을 가지는 픽셀 어레이를 포함한다. 상기 복수의 픽셀은 TFT, 픽셀전극, 공통전극을 포함하다. 상기 상부 기판과 하부 기판은 실재(sealant)를 통해 합착되며, 액정 패널의 표시 영역(액티브 영역)은 상기 실재에 의해 외부와 차폐된다.
여기서, 박막 트랜지스터(TFT)는 게이트, 액티브(반도체층), 절연막 및 소스/드레인을 포함하여 구성된다. 이러한, TFT는 게이트가 액티브 아래에 위치하는 바텀 게이트(bottom gate) 구조로 형성된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치는 하부 기판의 소재로 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 이용할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 액정 디스플레이 장치와 이의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조를 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 픽셀 구조 및 패드 영역의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3에서는 복수의 픽셀 중에서 일부 픽셀의 평면 레이아웃을 나타내고 있다. 도 3에 도시된 A1-A2 선에 따른 하나의 픽셀 구조를 도시하고, 패드 영역의 구조도 함께 도시하고 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 하부 기판에는 복수의 픽셀이 형성되며, 각 픽셀은 바텀 게이트 방식의 TFT, 공통전극(160), 픽셀전극(170)을 포함한다.
도 4에서는 픽셀전극(170)이 공통전극(160) 상에 형성된 픽셀전극 온 탑 구조로 형성되어 있다. 그러나, 이에 한정되지 않고 공통전극(160)이 픽셀전극(170) 상에 형성된 공통전극 온 탑 구조로도 형성될 수 있다.
기판(110) 상에 게이트 라인 및 TFT의 게이트(115)가 형성되고, 게이트(115)를 덮도록 게이트 절연막(120, GI: Gate Insulator)가 형성된다.
게이트 절연막(120) 상에 게이트(115)와 중첩되도록 액티브(125)가 형성되고, 액티브(125)의 일측에는 소스(140)가 형성되고, 타 측에는 드레인(145)이 형성된다. 액티브(125)에 불순물이 도핑되어 채널이 형성되고, 채널과 소스(140) 및 드레인(145) 사이에는 LDD(135)가 형성된다.
여기서, 소스(140)는 데이터 라인과 직접 컨택(direct contact)되어 있다.
액티브(125) 상에는 층간 절연막(130, ILD: Inter Layer Dielectric)이 형성되어 있다. 이때, 층간 절연막(130)은 화상이 표시되는 픽셀 영역 즉, 개구부에는 형성되어 있지 않고, TFT의 상부에만 일부가 잔존한다.
드레인(145)과 연결되도록 데이터 컨택(150)이 형성되어 있고, TFT를 덮도록 평탄화층(155, PAC)이 형성되어 있다. 평탄화층(155)은 포토아크릴(PAC)로 2.0um~3.0um의 두께로 형성되어 하부기판을 평탄화 시킨다.
평탄화층(155) 중에서 데이터 컨택(150)과 대응되는 부분이 식각되어 컨택홀(CNT)이 형성되고, 평탄화층(155)의 상부에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 공통전극(160)이 형성되어 있다. 이때, 상기 공통전극(160)을 형성할 때, 컨택홀(CNT) 내부에도 투명 전도성 물질이 도포되어 데이터 컨택(150)과 전기적으로 접속되는 투명전극 패턴(160a)이 형성된다.
여기서, 투명전극 패턴(160a)은 데이터 컨택(150)을 픽셀전극과 전기적으로 연결시키기 위한 브리지로 형성된 것으로, 공통전극(160)과 투명전극 패턴(160a)은 전기적으로 단락되어 있다.
투명전극 패턴(160a)은 데이터 컨택(150)을 픽셀전극과 전기적으로 연결시키기 위한 브리지로 형성된 것이다. 따라서, 공통전극(160)에는 공통전압(Vcom)이 공급되지만, 투명전극 패턴(160a)에는 공통전압(Vcom)이 공급되지 않는다.
여기서, 패드 영역에도 데이터 컨택(150)을 형성할 때 함께 도포되는 메탈을 이용하여 메탈 패턴(150a)이 형성되고, 투명 전도성 물질로 투명전극 패턴(160a)이 형성된다.
공통전극(160)을 덮도록 보호막(165)이 형성되고, 보호막(165) 상에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질로 픽셀전극(170)이 형성된다. 이때, 픽셀전극(170)은 핑거 패턴을 가지도록 패터닝되어 형성된다.
여기서, 보호막(165) 중에서 데이터 컨택(150)과 접속된 투명전극 패턴(160a)과 대응되는 부분이 식각되어 컨택홀이 형성되고, 상기 컨택홀 내부에도 픽셀전극(170)이 형성된다. 이를 통해, 투명전극 패턴(160a)을 브리지로 이용하여 드레인(145)과 접속된 데이터 컨택(150)과 픽셀전극(170)이 전기적으로 접속된다.
상술한 구성을 포함하는 액정 디스플레이 장치는 바텀 게이트 방식으로 TFT가 형성되어 있고, 액티브가 LTPS로 형성되어 TFT의 구동 성능을 형상시킬 수 있다. 특히, 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율을 높일 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법을 개략적으로 나타내는 것으로, 8마스크를 이용한 제조방법을 나타내고 있고, 도 6은 하나의 마스크 공정으로 액티브의 채널 및 소스/드레인의 데이터 컨택홀을 형성하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 총 8개의 마스크를 이용하여 하부기판을 제조할 수 있다.
(1) 제1 마스크를 이용하여 TFT의 게이트를 형성한다. (2) 제2 마스크를 이용하여 TFT의 액티브를 형성한다. (3) 제3 마스크를 이용하여 액티브의 채널, LDD(Lightly Doped Drain)을 형성한다. 이와 함께, 데이터 컨택과 픽셀전극을 접속시키기 위한 컨택홀을 형성한다. (4) 제4 마스크를 이용하여 소스/드레인의 데이터 컨택을 형성한다. (5) 평탄화층(PAC)을 형성하고 제5 마스크를 이용하여 컨택홀을 형성한다. (6) 제6 마스크를 이용하여 공통전극(Vcom)을 형성한다. (7) 제7 마스크를 이용하여 보호막(PAS)을 형성하고, 드레인과 픽셀전극을 연결시키기 위한 컨택홀을 형성한다. (8) 제8 마스크를 이용하여 보호막 상에 픽셀전극을 형성한다.
본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 마스크를 이용한 제조공정을 수행하여 TFT의 액티브(125), 소스(140), 드레인(145) 및 LDD(135)를 형성함과 아울러, 데이터 컨택(150)과 픽셀전극(170)을 접속시키기 위한 컨택홀을 형성한다.
이때, 픽셀 영역의 개구부에서는 층간 절연막(130,ILD)을 제거하고, 액티브(125) 상부에만 층간 절연막(130, ILD)를 잔존시킨다. 이후, 액티브(125) 상부에 잔존하는 층간 절연막(130,ILD)을 마스크로 이용하여 액티브(125)의 채널, 소스(140), 드레인(145) 및 LDD(135)의 도핑을 수행한다.
액티브(125) 상부를 제외하고는 층간 절연막(130,ILD)이 제거되어 있어 데이터 컨택(150)과 픽셀전극(170)을 접속시키기 위한 컨택홀이 자연스럽게 형성되어, 별도로 컨택홀을 형성하는 공정을 수행할 필요가 없다.
이를 통해, 1개의 마스크를 이용한 제조공정으로 TFT의 액티브(125), 소스(140), 드레인(145) 및 LDD(135)를 형성함과 아울러, 데이터 컨택(150)과 픽셀전극(170)을 접속시키기 위한 컨택홀을 동시에 형성하여 소요되는 마스크를 줄이고 제조 공정의 효율을 높일 수 있다.
또한, 픽셀 영역에서 층간 절연막(130)이 제거되어 게이트와 데이터 사이에 커패시턴스가 형성되어 발생되는 데이터 로드의 문제점을 해결할 수 있다.
도 7 내지 도 15를 참조하여 8개의 마스크를 이용하여 하부기판을 제조할 수 있는 본 발명의 액정 디스플레이 장치의 제조방법의 구체적인 실시 예를 설명기로 한다.
도 7을 참조하면, 제1 마스크를 이용한 포토리소그래피(photolithography) 및 에칭(etching, 식각) 공정을 수행하여 기판(110) 상의 픽셀 영역에 게이트 라인 및 TFT의 게이트(115)를 형성한다. 이와 함께 패드 영역에도 게이트 라인의 메탈 물질로 패드를 형성한다.
이어서, 도 8을 참조하면, 이후, 게이트(115)를 덮도록 게이트 절연막(120)을 형성한다. 상기 기판(110) 전면에 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 또는 MTO(Middle Temperature Oxide) 물질을 CVD(Chemical Vapor Deposition)로 증착하여 게이트 절연막(120)을 형성한다.
이후, 게이트 절연막(120) 상에 반도체 레이어를 형성한 후, 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 통해 상기 반도체 레이어를 패터닝하여 액티브(125)를 형성한다. 이때, 상기 액티브(125)는 상기 게이트(115)와 중첩되도록 형성된다.
이어서, 도 9를 참조하면, 기판(110) 전면에 층간 절연막(130)을 형성한 후, 제3 마스크 및 포토레지스트(PR)를 이용한 식각 공정을 수행하여 픽셀 영역의 개구부에서는 층간 절연막(130,ILD)을 제거하고, 픽셀 영역에서 액티브(125) 상부에만 층간 절연막(130, ILD)를 잔존시킨다.
이어서, 도 10을 참조하면, 액티브(125) 상부에 잔존하는 층간 절연막(130,ILD)을 마스크로 이용하여 액티브(125)의 채널, 소스(140), 드레인(145) 및 LDD(135)의 도핑을 수행하고, 포토레지스트(PR)를 제거한다.
이때, 액티브(125) 상부를 제외하고는 층간 절연막(130,ILD)이 제거되어 있어 데이터 컨택(150)과 픽셀전극(170)을 접속시키기 위한 컨택홀이 자연스럽게 형성된다.
이와 같이, 하나의 제3 마스크를 이용한 제조공정을 수행하여 TFT의 액티브(125), 소스(140), 드레인(145) 및 LDD(135)를 형성함과 아울러, 동시에 데이터 컨택(150)과 픽셀전극(170)을 접속시키기 위한 컨택홀을 형성한다.
따라서, 별도로 컨택홀을 형성하는 공정을 수행할 필요가 없다. 즉, 픽셀 영역에서 층간 절연막을 제거하여 픽셀의 투과율을 높임과 동시에 컨택홀을 형성하는 공정을 별도로 수행하지 않아 제조공정을 줄일 수 있다.
이어서, 도 11을 참조하면, 데이터 라인을 형성하기 위한 메탈 물질을 기판(110) 전면에 도포한 후, 제4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 통해 메탈 물질을 패터닝하여 데이터 라인을 형성한다. 이와 함께, 픽셀 영역에는 드레인(145)과 전기적으로 접속되는 데이터 컨택(150)을 형성한다. 그리고, 패드 영역에도 데이터 컨택(150)을 형성할 때 함께 도포되는 메탈을 이용하여 메탈 패턴(150a)이 형성된다.
이어서, 도 12를 참조하면, 기판(110) 전면에 포토아크릴(PAC) 물질을 2.0um~3.0um의 두께로 도포한 후 경화시켜 평탄화층(155)을 형성한다. 평탄화층(155)은 포토아크릴(PAC)로 2.0um~3.0um의 두께로 형성되어 하부기판을 평탄화 시킨다.
이후, 제5 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 통해 평탄화층(155) 중에서 데이터 컨택(150)과 대응되는 부분이 식각하여 제1 컨택홀(CNT)을 형성한다.
이어서, 도 13을 참조하면, 평탄화층(155)의 상부에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질을 도포한 후, 제6 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 통해 평탄화층(155) 상에 공통전극(160)을 형성한다.
이때, 상기 공통전극(160)을 형성할 때, 평탄화층(155)의 일부가 제거되어 형성된 제1 컨택홀(CNT) 내부에도 투명 전도성 물질이 도포되어 데이터 컨택(150)과 전기적으로 접속되는 투명전극 패턴(160a)이 형성된다.
여기서, 투명전극 패턴(160a)은 데이터 컨택(150)을 픽셀전극과 전기적으로 연결시키기 위한 브리지로 형성된 것으로, 공통전극(160)과 투명전극 패턴(160a)은 전기적으로 단락되어 있다.
여기서, 패드 영역에도 데이터 컨택(150)을 형성할 때 함께 도포되는 메탈을 이용하여 메탈 패턴(150a)이 형성되고, 투명 전도성 물질로 투명전극 패턴(160a)이 형성된다.
이어서, 도 14를 참조하면, 공통전극(160)을 덮도록 보호막(165)을 형성하고, 제7 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 통해 보호막(165) 중에서 데이터 컨택(150)과 접속된 투명전극 패턴(160a)과 대응되는 부분을 식각하여 제2 컨택홀을 형성한다. 제2 컨택홀(CNT2)에 의해서 투명전극 패턴(160a)이 노출된다.
이어서, 보호막(165) 상에 인듐 틴 옥사이드(ITO: Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전도성 물질을 도포한 후, 제8 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 에칭 공정을 통해 투명 전도성 물질을 패터닝하여 픽셀전극(170)을 형성한다. 이때, 픽셀전극(170)은 핑거 패턴을 가지도록 패터닝되어 형성된다.
여기서, 보호막(165) 중에서 데이터 컨택(150)과 접속된 투명전극 패턴(160a)과 대응되는 부분이 식각되어 형성된 제2 컨택홀(CNT2) 내부에도 픽셀전극(170)이 형성된다. 이를 통해, 투명전극 패턴(160a)을 브리지로 이용하여 드레인(145)과 접속된 데이터 컨택(150)과 픽셀전극(170)이 전기적으로 접속된다.
도 15는 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율이 향상되는 효과를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 상술한 본 발명의 실시 예에 따른 액정 디스플레이 장치의 제조방법은 바텀 게이트 방식으로 TFT를 형성하고, 액티브가 LTPS로 형성되어 TFT의 구동 성능을 형상시킬 수 있다. 특히, 픽셀 영역에서 층간 절연막(ILD)을 제거하여 픽셀의 투과율을 높일 수 있다.
또한, 픽셀 영역에서 층간 절연막이 제거되어 게이트와 데이터 사이에 커패시턴스가 형성되어 발생되는 데이터 로드의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 실시 예에 따른 본 발명은 하나의 마스크 공정으로 액티브의 채널 및 소스/드레인의 데이터 컨택을 형성하여 액정 디스플레이 장치의 제조비용을 절감시킬 수 있다. 그리고, 하부 기판의 제조공정을 단순화시켜 액정 디스플레이 장치의 제조효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당 업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110: 기판
115: 게이트
120: 게이트 절연막
125: 액티브
130: 층간 절연막
135: LDD
140: 소스
145: 드레인
150: 데이터 컨택
150a: 메탈 패턴
155: 평탄화층
160: 공통전극
160a: 투명전극 패턴
165: 보호막
170: 픽셀전극
CNT1: 제1 컨택홀
CNT2: 제2 컨택홀
115: 게이트
120: 게이트 절연막
125: 액티브
130: 층간 절연막
135: LDD
140: 소스
145: 드레인
150: 데이터 컨택
150a: 메탈 패턴
155: 평탄화층
160: 공통전극
160a: 투명전극 패턴
165: 보호막
170: 픽셀전극
CNT1: 제1 컨택홀
CNT2: 제2 컨택홀
Claims (15)
- 기판 상의 복수의 픽셀 영역에 형성되며, 게이트, 상기 게이트를 덮도록 형성되는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상에 형성되며 상기 게이트에 대응되는 채널, 및 상기 채널의 양측에 각각 위치하는 소스 및 드레인을 포함하는 액티브,를 포함하는 박막트랜지스터;
상기 드레인 상에 형성되며, 상기 드레인과 전기적으로 연결되는 데이터 컨택;
상기 박막트랜지스터 상에 형성되는 층간 절연막;
상기 박막트랜지스터 및 상기 층간 절연막을 덮는 평탄화층;
상기 평탄화층의 일부가 제거되어 상기 데이터 컨택을 노출시키는 제1 컨택홀;
상기 평탄화층 상에 형성된 공통전극;
상기 공통전극과 동일면에 형성되며, 상기 데이터 컨택과 전기적으로 연결되는 투명전극 패턴;
상기 평탄화층과 공통전극을 덮도록 형성되는 보호막; 및
상기 보호막 상에 형성되고 상기 투명전극 패턴과 전기적으로 접속되도록 형성된 픽셀전극;을 포함하고,
상기 평탄화층은 상기 박막 트랜지스터 상에서 상기 층간 절연막 및 상기 드레인의 상면과 접하도록 형성되는 액정 디스플레이 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 복수의 픽셀 영역의 개구부에는 층간 절연막이 없고, 상기 픽셀 영역 중에서 박막트랜지스터의 상부에만 층간 절연막이 잔존하는 액정 디스플레이 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 보호막의 일부가 제거되어 상기 투명전극 패턴을 노출시키는 제2 컨택홀이 더 형성되어 있고,
상기 제2 컨택홀 내에 상기 픽셀전극이 형성되고,
상기 투명전극 패턴을 브리지로 이용하여 상기 데이터 컨택과 픽셀전극이 전기적으로 접속된 액정 디스플레이 장치. - 제1 항에 있어서,
상기 액티브가 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)으로 형성된 액정 디스플레이 장치. - 기판 상의 복수의 픽셀 영역에 형성되며, 게이트; 상기 게이트를 덮도록 형성되는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 형성되며 상기 게이트에 대응되는 채널; 및 상기 채널의 양측에 각각 위치하는 소스 및 드레인을 포함하는 액티브;를 포함하는 박막트랜지스터를 형성하는 단계;
상기 기판 전면에 층간 절연막을 형성한 후, 상기 복수의 픽셀 영역의 개구부에서는 상기 층간 절연막을 제거하고, 상기 박막트랜지스터의 상기 액티브의 상부에 적어도 일부분 중첩하도록 층간 절연막을 잔존시키는 단계;
상기 층간 절연막을 마스크로 이용하여 상기 액티브에 상기 채널, 및 상기 소스 사이, 상기 채널 및 상기 드레인 사이에 LDD(Lightly Doped Drain)를 형성하는 단계;
상기 드레인 상에 형성되며, 상기 드레인과 전기적으로 접속하는 데이터 컨택을 형성하는 단계;
상기 박막트랜지스터를 덮도록 평탄화층을 형성하고, 상기 평탄화층의 일부를 제거하여 상기 데이터 컨택을 노출시키는 제1 컨택홀을 형성하는 단계;
상기 평탄화층 상에 공통전극을 형성함과 아울러, 상기 제1 컨택홀 내에 투명전극 패턴을 형성하는 단계;
상기 평탄화층과 상기 공통전극을 덮도록 보호막을 형성하는 단계; 및
상기 투명전극 패턴과 전기적으로 접속되도록 상기 보호막 상에 픽셀전극;을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 공통전극과 상기 투명전극 패턴은 동일면에 형성되고,
상기 평탄화층은 상기 박막 트랜지스터 상에서 상기 층간 절연막 및 상기 드레인의 상면과 접하도록 형성되는 액정 디스플레이 장치의 제조방법. - 제5 항에 있어서,
하나의 마스크를 이용한 제조공정을 수행하여 상기 박막트랜지스터의 상기 액티브, 상기 소스, 상기 드레인 및 상기 LDD를 형성함과 아울러, 상기 데이터 컨택과 상기 픽셀전극을 접속시키기 위한 컨택홀을 형성하는 액정 디스플레이 장치의 제조방법. - 제5 항에 있어서,
상기 보호막의 일부가 제거되어 상기 투명전극 패턴을 노출시키는 제2 컨택홀을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 제2 컨택홀 내에 상기 픽셀전극이 형성되고,
상기 투명전극 패턴을 브리지로 이용하여 상기 데이터 컨택과 픽셀전극이 전기적으로 접속되는 액정 디스플레이 장치의 제조방법. - 제5 항에 있어서,
8개 마스크를 이용한 제조공정으로 액정 디스플레이 장치의 하부기판을 제조하는 액정 디스플레이 장치의 제조방법. - 제5 항에 있어서,
상기 액티브를 저온 다결정 실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)으로 형성하는 액정 디스플레이 장치의 제조방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제 1 컨택홀은 상기 드레인을 노출시키도록 형성되는 액정 디스플레이 장치 - 제1 항에 있어서,
상기 제 1 컨택홀은 상기 게이트 절연막을 노출시키도록 형성되는 액정 디스플레이 장치. - 제3 항에 있어서,
상기 제 1 컨택홀 및 상기 제 2 컨택홀은 수평 방향으로 서로 이격되도록 형성되는 액정 디스플레이 장치. - 제5 항에 있어서,
상기 제 1 컨택홀은 상기 드레인을 노출시키도록 형성되는 액정 디스플레이 장치의 제조방법. - 제5 항에 있어서,
상기 제 1 컨택홀은 상기 게이트 절연막을 노출시키도록 형성되는 액정 디스플레이 장치의 제조방법. - 제7 항에 있어서,
상기 제 1 컨택홀 및 상기 제 2 컨택홀은 수평 방향으로 서로 이격되도록 형성되는 액정 디스플레이 장치의 제조방법.
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140038001A KR102151441B1 (ko) | 2014-03-31 | 2014-03-31 | 액정 디스플레이 장치와 이의 제조 방법 |
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