KR20060004718A - Thin film transistor array panel and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
기판 위에 게이트선을 형성하고, 이어 게이트선 위에 게이트 절연막과 반도체층을 연속하여 적층하고, 반도체층 위에 하부 도전막과 상부 도전막을 증착한다. 이어, 상부 도전막, 하부 도전막 및 반도체층을 사진 식각한 다음, 보호막을 증착하고, 보호막을 사진 식각하여 상부 도전막의 제1 부분과 제2 부분을 노출시킨다. 이어, 상부 도전막의 제1 및 제2 부분을 제거하여 하부 도전막의 제1 부분과 제2 부분을 노출시킨 다음, 하부 도전막의 제1 부분을 덮는 화소 전극 및 제2 부분 일부를 드러내는 보조 소스 전극 및 보조 드레인 전극을 형성하면서 보조 소스 전극과 보조 드레인 전극 사이의 하부 도전막의 제2 부분을 제거하여 반도체층의 일부를 노출한다. 이어, 산소 슬라스마를 실시하여 반도체층의 노출된 부분 위에 채널 보호막을 형성한다.A gate line is formed on the substrate, a gate insulating film and a semiconductor layer are sequentially stacked on the gate line, and a lower conductive film and an upper conductive film are deposited on the semiconductor layer. Subsequently, the upper conductive layer, the lower conductive layer and the semiconductor layer are photo etched, and then a protective layer is deposited, and the protective layer is photo etched to expose the first and second portions of the upper conductive layer. Subsequently, the first and second portions of the upper conductive layer are removed to expose the first and second portions of the lower conductive layer, and then the pixel electrode covering the first portion of the lower conductive layer and the auxiliary source electrode exposing a portion of the second portion are exposed. A portion of the semiconductor layer is exposed by removing the second portion of the lower conductive film between the auxiliary source electrode and the auxiliary drain electrode while forming the auxiliary drain electrode. Oxygen slamming is then performed to form a channel passivation layer on the exposed portion of the semiconductor layer.
플라스마, 채널 보호막, 반도체, IZO, ITOPlasma, Channel Shielding, Semiconductor, IZO, ITO
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,1 is a layout view of a thin film transistor array panel for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 IIa-IIa' 선 및 IIb-IIb'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,2A and 2B are cross-sectional views of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along lines IIa-IIa 'and IIb-IIb',
도 3, 도 5, 도 7 및 도 10은 도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도로서 그 순서에 따라 나열한 도면이고,3, 5, 7, and 10 are layout views of the thin film transistor array panel at an intermediate stage of the method for manufacturing the thin film transistor array panel shown in FIGS. 1, 2A, and 2B according to an embodiment of the present invention. The drawings are listed in order,
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 IVa-IVa' 선 및 IVb-IVb' 선을 따라 절단한 단면도이고,4A and 4B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 3 taken along lines IVa-IVa 'and IVb-IVb', respectively.
도 6a 및 도 6b는 각각 도 5에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 VIa-VIa' 선 및 VIb-VIb' 선을 따라 절단한 단면도이고,6A and 6B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 5 taken along lines VIa-VIa 'and VIb-VIb', respectively.
도 8a 및 도 8b는 각각 도 7에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 VIIIa-VIIIa' 선 및 VIIIb-VIIIb' 선을 따라 절단한 단면도이고,8A and 8B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 7 taken along lines VIIIa-VIIIa 'and VIIIb-VIIIb', respectively.
도 9a 및 도 9b는 각각 도 7에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 VIIIa-VIIIa' 선 및 VIIIb-VIIIb' 선을 따라 절단한 단면도로서, 도 8a 및 도 8b의 다음 단계에서의 도면이고,9A and 9B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 7 taken along the lines VIIIa-VIIIa 'and VIIIb-VIIIb', respectively, and are views of the next steps of FIGS. 8A and 8B.
도 11a 및 도 11b는 각각 도 10에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XIa-XIa' 선 및 XIb-XIb' 선을 따라 절단한 단면도이며,11A and 11B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 10 taken along lines XIa-XIa 'and XIb-XIb', respectively.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,12 is a layout view of a thin film transistor array panel for a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 13은 도 12에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 XII-XII' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 13 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 12 taken along the line XII-XII ′.
도 14, 도 16, 도 18 및 도 20은 도 12 및 도 13에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도로서 그 순서에 따라 나열한 도면이고,14, 16, 18, and 20 are layout views of the thin film transistor array panel at an intermediate stage of the method for manufacturing the thin film transistor array panel shown in FIGS. 12 and 13 according to an embodiment of the present invention. The drawings listed,
도 15는 도 14에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XV-XV' 선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 15 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 14 taken along the line XV-XV ′,
도 17은 도 16에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XVI-XVI' 선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 17 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 16 taken along the line XVI-XVI ′.
도 19는 도 18에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XIX-XIX' 선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 19 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 18 taken along the line XIX-XIX ′,
도 21은 도 20에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XXI-XXI' 선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 21 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 20 taken along the line XXI-XXI ′.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 22 is a layout view of a thin film transistor array panel for a liquid crystal display according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 23a 및 도 23b는 도 22에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 XXIIIa-XXIIIa' 선 및 XXIIIb-XXIIIb'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,23A and 23B are cross-sectional views of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 22 taken along lines XXIIIa-XXIIIa 'and XXIIIb-XXIIIb',
도 24, 도 26, 도 28 및 도 30은 도 22, 도 23a 및 도 23b에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법의 중간 단계에서의 박막 트랜지스터 표시판의 배치도로서 그 순서에 따라 나열한 도면이고,24, 26, 28, and 30 are layout views of the thin film transistor array panel at an intermediate stage of the method for manufacturing the thin film transistor array panel shown in FIGS. 22, 23A, and 23B according to an embodiment of the present invention. The drawings are listed in order,
도 25a 및 도 25b는 각각 도 24에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XXVa-XXVa' 선 및 XXVb-XXVb' 선을 따라 절단한 단면도이고,25A and 25B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 24 taken along lines XXVa-XXVa 'and XXVb-XXVb', respectively.
도 27a 및 도 27b는 각각 도 28에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XXVIIa-XXVIIa' 선 및 XXVIIb-XXVIIb' 선을 따라 절단한 단면도이고,27A and 27B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 28 taken along lines XXVIIa-XXVIIa 'and XXVIIb-XXVIIb', respectively.
도 29a 및 도 29b는 각각 도 28에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XXIXa-XXIXa' 선 및 XXIXb-XXIXb' 선을 따라 절단한 단면도이고,29A and 29B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 28 taken along lines XXIXa-XXIXa 'and XXIXb-XXIXb', respectively.
도 31a 및 도 31b는 각각 도 30에 도시한 박막 트랜지스터 표시판을 XXXIa-XXXIa' 선 및 XXXIb-XXXIb' 선을 따라 절단한 단면도이다.31A and 31B are cross-sectional views of the thin film transistor array panel illustrated in FIG. 30 taken along lines XXXIa-XXXIa 'and XXXIb-XXXIb', respectively.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 기판 121, 129 : 게이트선110:
124 : 게이트 전극 140 ; 게이트 절연막124:
151, 154 : 반도체 161, 163, 165 : 저항성 접촉 부재151, 154:
171, 179 : 데이터선 173 : 소스 전극171, 179: data line 173: source electrode
175 : 드레인 전극 180 : 보호막 175: drain electrode 180: protective film
181, 182, 185 : 접촉 구멍 189 : 개구부 181, 182, 185: contact hole 189: opening
190 : 화소 전극 81, 82 : 접촉 보조 부재190:
80 : 채널 보호막80: channel shield
본 발명은 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two display panels on which a field generating electrode is formed and a liquid crystal layer interposed therebetween. It is a display device which controls the transmittance | permeability of the light which passes through a liquid crystal layer by rearranging.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 것이다. 이중에서도 한 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조의 액정 표시 장치가 주류이다. 이 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자 소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선을 표시판에 설치한다.Among the liquid crystal display devices, a field generating electrode is provided in each of two display panels. Among them, a liquid crystal display device having a structure in which a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix form on one display panel and one common electrode covering the entire display panel on the other display panel is mainstream. The display of an image in this liquid crystal display device is performed by applying a separate voltage to each pixel electrode. To this end, a thin film transistor, which is a three-terminal element for switching a voltage applied to a pixel electrode, is connected to each pixel electrode, and a gate line for transmitting a signal for controlling the thin film transistor and a data line for transmitting a voltage to be applied to the pixel electrode are provided. Install on the display panel.
이러한 액정 표시 장치용 표시판은 여러 개의 도전층과 절연층이 적층된 층상 구조를 가진다. 게이트선, 데이터선 및 화소 전극은 서로 다른 도전층(이하 각 각 게이트 도전체, 데이터 도전체 및 화소 도전체라 함)으로 만들어지고 절연층으로 분리되어 있는데, 아래에서부터 차례로 배치되는 것이 일반적이다.Such a liquid crystal display panel has a layered structure in which a plurality of conductive layers and an insulating layer are stacked. The gate line, the data line, and the pixel electrode are made of different conductive layers (hereinafter, referred to as respective gate conductors, data conductors, and pixel conductors) and separated into insulating layers, which are generally arranged in order from the bottom.
이와 같은 층상 구조를 가지는 박막 트랜지스터 표시판은 여러 번에 걸친 박막의 성막 및 사진 식각 공정을 통하여 제조하며 얼마나 적은 수의 사진 식각 공정을 통하여 얼마나 안정된 소자를 형성하는지가 제조 원가를 결정하는 중요한 요소이다.A thin film transistor array panel having such a layered structure is manufactured through a plurality of thin film deposition and photolithography processes, and how many stable elements are formed through a small number of photolithography processes is an important factor in determining a manufacturing cost.
본 발명의 기술적 과제는 적은 수의 사진 공정을 통하여 제조 원가를 절감할 수 있는 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The technical problem of the present invention is to provide a thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same which can reduce manufacturing cost through a small number of photographic processes.
이러한 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는 보호막 또는 화소 전극을 마스크로 하여 도전막을 식각 하여 소스 전극을 가지는 데이터선과 드레인 전극을 완성하며, 노출된 반도체층의 상부는 산소 플라스마를 이용하여 채널 보호막으로 형성한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the conductive film is etched using the protective film or the pixel electrode as a mask to complete the data line and the drain electrode having the source electrode, and the upper portion of the exposed semiconductor layer is formed as a channel protective film using oxygen plasma. .
더욱 상세하게, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서는, 기판 위에 게이트선을 형성하고, 게이트선 위에 게이트 절연막과 반도체층을 연속하여 적층하고 반도체층 위에 도전막을 증착한다. 이어, 도전막 및 반도체층을 사진 식각하고, 보호막을 증착한 다음 사진 식각하여 도전막의 제1 부분과 제2 부분을 노출시키고, 도전막의 제1 부분을 덮는 화소 전극을 형성한다. 이어, 도전막의 제2 부분을 제거하여 도전막으로 이루어진 데이터선 및 드레인 전극을 완 성하고, 산소 플라스마를 실시하여 제2 부분 하부의 상기 반도체층 일부를 채널 보호막으로 형성한다.More specifically, in the method of manufacturing a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention, a gate line is formed on a substrate, a gate insulating film and a semiconductor layer are sequentially stacked on the gate line, and a conductive film is deposited on the semiconductor layer. Subsequently, the conductive film and the semiconductor layer are photo-etched, the protective film is deposited, and then the photo-etched is exposed to expose the first and second portions of the conductive film, thereby forming a pixel electrode covering the first portion of the conductive film. Subsequently, the second portion of the conductive film is removed to complete the data line and the drain electrode made of the conductive film, and oxygen plasma is performed to form a portion of the semiconductor layer under the second portion as a channel protective film.
보호막 사진 식각 단계에서 도전막의 제3 부분을 노출하고, 화소 전극 형성 단계에서 제3 부분을 덮는 접촉 보조 부재를 형성하는 것이 바람직하며, 보호막 사진 식각 단계에서 게이트선의 일부를 노출하고, 화소 전극 형성 단계에서 게이트선의 일부를 덮는 접촉 보조 부재를 형성하는 것이 바람직하다.In the passivation photolithography step, the third portion of the conductive layer may be exposed, and in the pixel electrode forming step, the contact auxiliary member may be formed. It is preferable to form a contact auxiliary member for covering a portion of the gate line.
게이트선은 하부막과 상부막을 포함하며, 보호막 사진 식각 단계에서 게이트 절연막을 함께 식각하여 게이트선의 상부막 일부를 노출하고, 노출된 게이트선 상부막을 함께 제거하여 게이트선 하부막의 일부를 노출하는 것이 바람직하다.The gate line may include a lower layer and an upper layer, and the gate insulating layer may be etched together to expose a portion of the upper layer of the gate line, and the exposed gate line upper layer may be removed to expose a portion of the lower gate line layer. Do.
화소 전극 형성 단계와 데이터선 및 드레인 전극을 완성 단계는 동일한 식각 공정에서 이루어질 수 있으며, 도전막은 크롬으로 형성하고 화소 전극은 IZO로 형성하는 것이 바람직하다.The pixel electrode forming step and the data line and drain electrode finishing steps may be performed in the same etching process. The conductive film may be formed of chromium and the pixel electrode may be formed of IZO.
게이트선 및 도전막은 알루미늄 또는 몰리브덴을 포함하여 형성할 수 있으며, 알루미늄을 포함하는 제1 도전막 또는 몰리브덴을 포함하는 제2 도전막으로 이루어진 이중막 또는 삼중막으로 형성할 수 있으며, 화소 전극은 ITO로 형성하는 것이 바람직하다.The gate line and the conductive film may be formed of aluminum or molybdenum, and may be formed of a double or triple film made of a first conductive film containing aluminum or a second conductive film containing molybdenum, and the pixel electrode may be formed of ITO. It is preferable to form.
반도체층은 진성 반도체막과 불순물 반도체막을 포함하며, 도전막 제거 후 불순물 반도체막의 노출된 부분을 채널 보호막으로 형성한다.The semiconductor layer includes an intrinsic semiconductor film and an impurity semiconductor film, and after the conductive film is removed, an exposed portion of the impurity semiconductor film is formed as a channel protective film.
이때, 도전막은 하부 도전막과 상부 도전막을 포함할 수 있으며, 도전막의 제1 및 제2 부분 노출 단계에서 상부 도전막의 제1 및 제2 부분을 제거하여 하부 도전막의 제1 부분과 제2 부분을 노출시키며, 화소 전극 형성 단계에서 제2 부분을 덮는 보조 소스 전극 및 보조 드레인 전극을 형성한다. 이때, 상부 도전막은 크롬으로 형성하고, 화소 전극, 보조 소스 전극 및 보조 드레인 전극은 IZO로 형성하는 것이 바람직하다.In this case, the conductive layer may include a lower conductive layer and an upper conductive layer, and the first and second portions of the lower conductive layer may be removed by removing the first and second portions of the upper conductive layer in the first and second partial exposure steps of the conductive layer. The auxiliary source electrode and the auxiliary drain electrode covering the second portion are formed in the pixel electrode forming step. In this case, the upper conductive layer is preferably formed of chromium, and the pixel electrode, the auxiliary source electrode, and the auxiliary drain electrode are preferably formed of IZO.
화소 전극, 보조 소스 전극 및 보조 드레인 전극 형성 단계와 반도체층 일부 노출 단계는 함께 실시할 수 있으며, 동일한 식각 조건으로 실시할 수 있다.The forming of the pixel electrode, the auxiliary source electrode and the auxiliary drain electrode, and the partially exposing the semiconductor layer may be performed together, and may be performed under the same etching conditions.
보호막 사진 식각 단계에서 도전막의 제1 부분과 이에 인접한 게이트 절연막을 함께 노출할 수 있다.In the passivation photolithography step, the first portion of the conductive layer and the gate insulating layer adjacent thereto may be exposed together.
본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에는 절연 기판 위에 게이트 전극을 포함하는 게이트선이 형성되어 있고, 게이트선을 덮는 게이트 절연막이 형성되어 있다. 게이트 절연막 위에는 반도체층과 저항성 접촉 부재가 차례로 형성되어 있으며, 그 상부에는 소스 전극을 가지는 데이터선 및 드레인 전극이 형성되어 있고, 소스 전극과 드레인 전극 사이의 반도체층 상부에는 채널 보호막이 형성되어 있다. 데이터선 및 드레인 전극 위에는 드레인 전극을 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 채널 보호막을 노출시키는 개구부를 가지는 보호막이 형성되어 있고, 보호막 위에는 제1 접촉 구멍을 통해 드레인 전극과 접촉하는 화소 전극이 형성되어 있다. 이때, 개구부에서 보호막의 경계선은 소스 전극 및 드레인 전극의 경계선과 일치한다.In the thin film transistor array panel according to the exemplary embodiment of the present invention, a gate line including a gate electrode is formed on an insulating substrate, and a gate insulating layer covering the gate line is formed. A semiconductor layer and an ohmic contact are sequentially formed on the gate insulating film. A data line and a drain electrode having a source electrode are formed thereon, and a channel protective film is formed over the semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode. A passivation layer having a first contact hole exposing the drain electrode and an opening exposing a channel passivation layer between the source electrode and the drain electrode is formed on the data line and the drain electrode, and a passivation layer is formed on the passivation layer to contact the drain electrode through the first contact hole. The pixel electrode is formed. At this time, the boundary line of the passivation layer in the opening coincides with the boundary line of the source electrode and the drain electrode.
개구부 내에서 채널 보호막의 경계는 저항성 접촉 부재의 경계와 일치하는 것이 바람직하다. It is preferable that the boundary of the channel protective film in the opening coincides with the boundary of the ohmic contact member.
게이트선은 하부막과 상부막을 포함하며, 하부막의 일부를 덮는 접촉 보조 부재를 더 포함하며, 게이트선의 하부막은 Cr으로 이루어지고, 상부막은 Al을 포함하는 도전막으로 이루어진 것이 바람직하다.The gate line includes a lower layer and an upper layer, and further includes a contact auxiliary member covering a portion of the lower layer, wherein the lower layer of the gate line is made of Cr, and the upper layer is made of a conductive layer containing Al.
데이터선 및 드레인 전극은 크롬의 도전막을 포함하며, 이때, 화소 전극은 IZO로 이루어진 것이 바람직하다,The data line and the drain electrode include a conductive film of chromium, wherein the pixel electrode is preferably made of IZO.
게이트선, 데이터선 및 드레인 전극은 알루미늄을 포함하는 제1 도전막과 몰리브덴을 포함하는 제2 도전막을 포함할 수 있으며, 이때, 화소 전극은 ITO로 이루어진 것이 바람직하다.The gate line, the data line, and the drain electrode may include a first conductive film including aluminum and a second conductive film including molybdenum, wherein the pixel electrode is preferably made of ITO.
데이터선 및 드레인 전극은 하부 도전막과 상부 도전막을 포함하며, 반도체를 드러내는 하부 도전막과 상부 도전막의 경계선이 서로 일치하지 않을 수 있으며, 화소 전극과 동일한 층에는 개구부에서 데이터선의 일부인 소스 전극과 드레인 전극을 덮는 보조 소스 전극과 보조 드레인 전극이 형성될 수 있다. 반도체층을 드러내는 소스 전극 및 드레인 전극의 하부 도전막 경계선은 서로 마주하는 보조 소스 전극과 보조 드레인 전극의 경계선과 서로 일치하는 것이 바람직하다.The data line and the drain electrode include a lower conductive layer and an upper conductive layer, and the boundary lines between the lower conductive layer and the upper conductive layer exposing the semiconductor may not coincide with each other. An auxiliary source electrode and an auxiliary drain electrode covering the electrode may be formed. The lower conductive film boundary lines of the source electrode and the drain electrode exposing the semiconductor layer preferably correspond to the boundary lines of the auxiliary source electrode and the auxiliary drain electrode facing each other.
제1 접촉 구멍은 드레인 전극 하부 도전막의 일부 및 인접한 게이트 절연막을 노출시빌 수 있다.The first contact hole may expose a portion of the conductive layer under the drain electrode and the adjacent gate insulating layer.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the other part being "right over" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a thin film transistor array panel and a method of manufacturing the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참고로 하여 본 발명의 바람직한 한 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판에 대하여 상세히 설명한다.First, a thin film transistor array panel according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1, 2A, and 2B.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 IIa-IIa'선과 IIb-IIb'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a layout view of a thin film transistor array panel for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B illustrate the thin film transistor array panel of FIG. 1 taken along lines IIa-IIa 'and IIb-IIb', respectively. One cross section.
절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하는 복수의 게이트선(gate line)(121)이 형성되어 있다. 게이트선(121)은 주로 가로 방향으로 뻗어 있으며, 각 게이트선(121)의 일부는 위로 돌출하여 복수의 게이트 전극(gate electrode)(124)을 이룬다.A plurality of
게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막과 그 위의 상부막을 포함한다. 상부막은 게이트 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항(resistivity)의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알 루미늄 계열의 금속으로 이루어진다. 이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr) 등으로 이루어진다. 하부막과 상부막의 조합의 바람직한 예로는 Cr/Al, Cr/Al-Nd 합금 등과 같이 서로 다른 식각 조건으로 식각되는 두 층을 들 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서 게이트 전극(124)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 124p, 124q로, 다른 부분과의 접촉을 위한 게이트선(121)의 끝 부분(129)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 129p, 129q로 표시되어 있으며 끝 부분(129)의 상부막(129q) 일부가 제거되어 하부막(129p)을 드러내고 있다.The
게이트선(121) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(gate insulating layer)(140)이 형성되어 있다.A
게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 선형 반도체(151)가 형성되어 있다. 선형 반도체(151)는 주로 세로 방향으로 뻗어 있으며 이로부터 복수의 돌출부(extension)(154)가 게이트 전극(124)을 향하여 뻗어 나와 있다.A plurality of
반도체(151)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 선형 및 섬형 저항성 접촉 부재(ohmic contact)(161, 165)가 형성되어 있다. 선형 접촉 부재(161)는 복수의 돌출부(163)를 가지고 있으며, 이 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재 (165)는 쌍을 이루어 반도체(151)의 돌출부(154) 위에 위치한다.A plurality of linear and island ohmic
돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165) 사이의 반도체(151) 돌출부(154) 상부에는 산화 규소로 이루어진 채널 보호막(80)이 형성되어 있다. 이때, 채널 보호막(80)은 저항성 접촉 부재(161, 165)와 동일한 층으로 이루어지며, 반도체(151) 상부까지 연장된 두께를 가질 수 있다. 채널 보호막(80)은 박막 트랜지스터의 채널부인 돌출부(163)와 섬형 접촉 부재(165) 사이의 반도체(151)가 외부로 드러나지 않도록 보호하여 박막 트랜지스터의 특성이 저하되는 것을 방지한다.A
반도체(151)와 저항성 접촉 부재(161, 165)의 측면 역시 경사져 있으며 경사각은 30-80°이다.Side surfaces of the
저항성 접촉 부재(161, 165) 위에는 각각 복수의 데이터선(data line)(171)과 복수의 드레인 전극(drain electrode)(175)이 형성되어 있다.A plurality of
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압(data voltage)을 전달한다. 각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)의 양쪽으로 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(source electrode)(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 채널 보호막(80)을 중심으로 서로 서로 분리되어 있으며, 이들의 경계선은 채널 보호막(80)의 경계선과 일치한다. 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(151)의 돌출부(154)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널(channel)은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 채널 보호막(80) 하부의 돌출부(154)에 형성된다.
The
데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 또한 하부 도전체(171p, 175p)와 그 위에 위치한 상부 도전체(171q, 175q)로 이루어진다. 이때, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)에서 하부 도전체(173p, 175p)는 상부 도전체(173q, 175q) 밖으로 드러나 있으며, 이러한 하부 도전체(173p, 175)의 경계선은 박막 트랜지스터 채널의 폭 및 간격을 정의한다. 게이트선(121)의 경우와 마찬가지로, 하부 도전체(171p, 175p)와 상부 도전체(171q, 175q)의 조합의 바람직한 예로는 Cr/Al, Cr/Al-Nd 합금 등과 같이 서로 다른 식각 조건으로 식각되는 두 층을 들 수 있다. 도 2a 및 도 2b에서 소스 전극(173)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 173p, 173q로, 다른 부분과의 접촉을 위한 데이터(171)의 끝 부분(179)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 179p, 179q로 표시되어 있으며 끝 부분(179)의 상부막(179q) 일부가 제거되어 하부막(179p)을 드러내고 있다.The
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 하부막(171p, 175p)과 상부막(171q, 175q)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.The
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(151)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 사이에만 존재하고 이들 사이의 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 반도체(151)는 박막 트랜지스터가 위치하는 돌출부(154)를 제외하면 데이터선(171), 드레인 전극(175) 및 그 하부의 저항성 접촉 부재(161, 165)와 실질적으로 동일한 평면 형태를 가지고 있다.The
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 상부에는 평탄화 특성이 우수하며 감 광성(photosensitivity)을 가지는 유기 물질, 플라스마 화학 기상 증착(plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)으로 형성되는 a-Si:C:O, a-Si:O:F 등의 저유전율 절연 물질, 또는 무기 물질인 질화 규소 따위로 이루어진 보호막(passivation layer)(180)이 형성되어 있다.On the
보호막(180)에는 데이터선(171)의 끝 부분(179) 및 드레인 전극(175) 그리고, 드레인 전극(175)에 인접한 게이트 절연막(140)을 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(contact hole)(182, 185)이 구비되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 구비되어 있다. 보호막(180)은 또한 반도체(151)의 돌출부(154) 상부의 채널 보호막(80)을 노출하는 개구부(189)를 가진다. 이때, 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175) 사이에서 이들의 하부 도전체(173p, 175p) 일부는 개구부(189)를 통하여 드러나 있다.The
접촉 구멍(181, 182)은 게이트선(121), 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 끝 부분(129, 179)의 하부막(129p, 179p, 175p)만을 드러내며, 그 경계는 상부막(129q, 179q, 175q)의 경계와 일치한다. 그리고, 접촉 구멍(185)은 드레인 전극의 하부막(175p) 및 인접한 게이트 절연막(140)을 드러낸다.The contact holes 181 and 182 expose only the
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190), 복수의 보조 소스 전극(193)과 보조 드레인 전극(195) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(81, 82)가 형성되어 있으며, 이들은 IZO의 투명한 도전 물질로 이루어진다. 이 경우, 드레인 전극(175)과 화소 전극(190)이 연결되는 접촉 구멍(185)이 인접한 게이트 절연막(140)까지 넓게 형성되어 있기 때문에 드레인 전극의 상부막 (175q)이 과식각에 의해 언더 컷되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 게이트 절연막(140) 위에도 형성되어 있는 화소 전극(190)과 드레인 전극의 하부막(175p)사이에 접촉되는 면적이 넓으므로 접촉 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.A plurality of
화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다. 데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(common electrode)(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극 사이의 액정 분자들을 재배열시킨다.The
또한 화소 전극(190)과 공통 전극은 축전기[이하 “액정 축전기(liquid crystal capacitor)”라 함]을 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 전압 유지 능력을 강화하기 위하여 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두며 이를 유지 축전기(storage capacitor)라 한다. 유지 축전기는 화소 전극(190)과 이에 인접한 다른 게이트선(121)[이를 전단 게이트선(previous gate line)이라 함]이나 별도로 형성된 유지 전극 등의 중첩 등으로 만들어진다. 유지 전극은 게이트선(121)과 동일한 층으로 만들어지며 게이트선(121)과 분리되어 공통 전압 등의 전압을 인가 받는다. 유지 축전기의 정전 용량, 즉 유지 용량을 늘이기 위해서 중첩 부분의 면적을 크게 하거나 화소 전극(190)과 연결되고 전단 게이트선 또는 유지 전극과 중첩되는 도전체를 보호막(180) 아래에 두어 둘 사이의 거리를 가깝게 할 수 있다.In addition, the
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선의 끝 부 분(129) 및 데이터선의 끝 부분(179)과 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 각 끝 부분(129, 179)과 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다.The contact
서로 마주하는 보조 소스 전극(193) 및 보조 드레인 전극(195)의 경계선은 그 하부에 위치하며 박막 트랜지스터의 채널을 정의하는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)의 하부 도전체(173p, 175p)의 경계선과 일치하며, 개구부(189)를 통하여 드러난 이들(173p, 175p)을 완전히 덮고 있다. 즉, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 상부를 지나는 개구부(189)의 경계선은 보조 소스 전극(193)과 보조 드레인 전극(195)이 완전히 덮는다.The boundary lines of the
본 발명의 다른 실시예에 따르면 화소 전극(190)의 재료로 투명한 도전성 폴리머(polymer), ITO 등을 사용하며, 반사형(reflective) 액정 표시 장치의 경우 불투명한 반사성 금속을 사용하여도 무방하다. 이때, 접촉 보조 부재(81, 82)는 ITO 또는 IZO로 만들어질 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a transparent conductive polymer, ITO, or the like is used as the material of the
그러면, 도 1, 도 2a 및 도 2b에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 11b와 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참고로 하여 상세히 설명한다.Then, referring to FIGS. 3 to 11B and FIGS. 1 to 2A and 2B for a method of manufacturing the thin film transistor array panel for the liquid crystal display device shown in FIGS. 1, 2A and 2B according to an embodiment of the present invention. This will be described in detail.
먼저, 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 투명한 유리등의 절연 기판(110) 위에 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121)을 사진 식각 공정으로 형성한다. 게이트선(121)은 하부막(124p, 129p)과 상부막(124q, 129q)의 이중막으로 이루어지며, 하부막(124p, 129p)은 약 500Å 두께의 Cr, 상부막(124q, 129q)은 약 1,000 Å 내지 3,000 Å, 바람직하게는 2,500Å 정도 두께의 Al-Nd로 이루어진다.First, as illustrated in FIGS. 3, 4A, and 4B, a plurality of
도 5, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon), 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)을 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로, 하부 금속막 및 상부 금속막을 스퍼터링 따위로 연속하여 적층한 다음, 상부 및 하부 금속막, 불순물 비정질 규소층 및 진성 비정질 규소층의 네 층을 사진 식각하여, 복수의 상부 및 하부 도전체(174q, 174p), 복수의 선형 불순물 반도체(164)와 복수의 돌출부(154)를 각각 포함하는 복수의 선형 진성 반도체(151)를 형성한다.As shown in FIGS. 5, 6A, and 6B, the
게이트 절연막(140)의 재료로는 질화규소가 좋으며 적층 온도는 250~500℃, 두께는 2,000∼5,000Å 정도인 것이 바람직하다. 진성 반도체(151) 및 불순물 반도체(164)의 두께는 각각 500 Å 내지 1,500 Å, 300 Å 내지 600 Å 정도인 것이 바람직하다. 하부 도전체(174p)는 약 500Å 두께의 Cr, 상부 도전체(174q)는 약 1,000 Å 내지 3,000 Å, 바람직하게는 2,500Å 정도 두께의 Al 또는 Al-Nd로 이루어진다. 상부 도전체(174q)의 표적 재료로는 알루미늄 또는 2 atomic%의 Nd를 포함하는 Al-Nd 합금이 적절하며, 스퍼터링 온도는 150℃ 정도가 바람직하다.As the material of the
다음으로, 도 7, 도 8a 및 도 8b에 도시한 바와 같이, 3,000 Å 이상의 두께를 가지는 보호막(180)을 적층하고 그 위에 감광막(40)을 형성한 다음 게이트 절연막(140)과 함께 건식 식각하여 복수의 접촉 구멍(181, 182, 185) 및 복수의 개구부 (189)를 형성한다. 접촉 구멍(181)은 게이트선(121) 끝 부분(129)의 상부막(129q)을 드러내고, 접촉 구멍(182, 185)과 개구부(189)는 상부 도전체(174q)의 일부, 즉 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참고로 설명하면, 데이터선(171) 끝 부분(179)의 일부, 드레인 전극(175)의 일부 및 인접한 게이트 절연막(140), 그리고 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)의 일부 및 이들(173, 175) 사이 영역을 각각 드러낸다. 이 때, 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)를 해당 부위의 보호막(180)을 슬릿 노광을 이용한 패터닝으로 형성함으로써 접촉 구멍(185) 내에 드러난 게이트 절연막(140)이 과식각되어 하부 도전체(174p)의 하부까지 언더 컷되는 것을 방지할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 7, 8A, and 8B, a
즉, 접촉 구멍(181)은 해당 부위의 보호막(180) 및 게이트 절연막(140) 위의 감광막(40)을 완전 노광 및 현상하고 접촉 구멍(181)이 형성될 부분의 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)을 제1 식각하여 형성한다. 이때 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)는 해당 부위의 보호막(180) 위의 감광막(40)을 슬릿 노광 및 현상함으로써 감광막을 얇은 두께로 남기어 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)가 형성될 부분의 보호막(180)이 식각되지 않도록 한다. 그리고, 에치백(etch back) 공정을 통해 얇은 두께를 가지는 감광막을 제거하여 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)가 형성될 부분의 보호막(180)이 드러내고, 제2 식각을 실시하여 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)가 형성될 부분의 보호막(180)만을 제거하여 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)를 형성한다. 따라서, 게이트선(121) 끝 부분(129)의 상부막(129q)이 드러나도록 제1 식각에 의해 보호막(180) 및 게이트 절연막(140)이 식각될 때, 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)가 형성될 부분의 보호막(180)이 식각되지 않도록 함으로써 접촉 구멍(185) 및 개구부(189)가 형성될 부분의 보호막(180) 아래의 게이트 절연막(140)은 과식각되지 않으며, 이를 통하여 하부 도전체(174p)의 하부로 게이트 절연막(140)이 언더 컷되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 이 경우 데이터선(171)의 끝 부분(179)을 드러내는 접촉 구멍(182)에서도 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉 구멍(185)과 같이 하부 도전체(171p)의 경계선이 완전히 드러낼 수 있다.That is, the
이어 도 9a 및 9b에 도시한 것처럼, 감광막(40)을 그대로 두거나 제거한 상태에서 게이트선(121)의 상부막(121q)과 상부 도전체(174q)의 노출된 부분을 제거하여 하부막(121p)과 하부 도전체(174p)를 드러내는 한편, 데이터선(171)과 드레인 전극(175)의 상부막(171q, 175q)을 완성한다. 이때 게이트선(121)의 상부막(121q) 및 상부 도전체(174q)의 식각 조건은 하부막(121p) 및 하부 도전체(174p)가 식각되지 않도록 설정하는 것이 바람직하다. 그리고, 이 경우 식각되는 상부 도전체(174q)는 보호막(180)의 밑으로 과식각되어 언더 컷이 발생할 수 있다.9A and 9B, the exposed portions of the upper layer 121q and the
다음으로, 도 10, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이, 400 Å 내지 500 Å 두께의 IZO막을 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 복수의 화소 전극(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다. 이때, 박막 트랜지스터의 채널을 정의하해 하부 도전체(174p)를 분리하기 위한 다수의 보조 소스 전극(193) 및 보조 드레인 전극(195)도 함께 형성하면서, 이들 사이에서 드러난 하부 도전체(174p)를 식각하여 하부 도전체(171p, 175p)로 분리하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 완성한다. 여기서, IZO막은 크롬을 식각하는데 사용하는 크롬 식각액으로 패터닝되므로 IZO막을 식각하면서 동일한 식각 조건으로 하부 도전체(171p, 175p)를 식 각할 수 있다. 화소 전극(190), 보조 소스 전극(193) 및 보조 드레인 전극(195) 및 접촉 보조 부재(81, 82)의 재료가 IZO인 경우 표적으로는 일본 이데미츠(Idemitsu)사의 IDIXO(indium x-metal oxide)라는 상품을 사용할 수 있고, In2O3 및 ZnO를 포함하며, 인듐과 아연의 총량에서 아연이 차지하는 함유량은 약 15-20 atomic% 범위인 것이 바람직하다. 또한, IZO의 스퍼터링 온도는 250℃ 이하인 것이 접촉 저항을 최소화하기 위해 바람직하다. IZO는 옥살산 등의 약산으로 식각할 수 있다.Next, as illustrated in FIGS. 10, 11A, and 11B, 400 Å to 500 Å thick IZO films are stacked by sputtering and photo-etched to form a plurality of
접촉 보조 부재(81, 82)와 화소 전극(190)은 접촉 구멍(181, 182, 185)을 통하여 노출되어 있는 게이트선(121) 끝 부분(129)의 하부막(129p) 및 드레인 전극(175)과 데이터선(171)의 끝 부분(179)의 하부 도전체(174p), 게이트 절연막(140) 부분을 덮는다.The contact
도 1과 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에서 노출된 불순물 반도체(164)를 산소 플라스마 공정을 실시하여 채널 보호막(80)으로 형성하고, 저항성 접촉 부재(161, 165)를 완성한다.1 and 2A and 2B, the
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 보조 소스 전극(193) 및 보조 드레인 전극(195)을 패터닝하면서 드러난 하부 도전체(174p)를 식각하여 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)을 완성하고, 이어 불순문 반도체(164)를 식각하여 반도체의 돌출부(154)를 노출시킨다. 이를 통하여 기판 전면적으로 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 박막 트랜지스터 채널을 균일하게 형성할 수 있으며, 채널의 폭 및 간격을 균일하게 제어할 수 있다.
As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, the
또한, 채널 보호막(80)을 별도의 사진 공정을 추가하지 않고 산소 플라스마 공정만으로 형성함으로써 제조 공정을 단순화할 수 있다.In addition, by forming the
이러한 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에서는 4매의 마스크를 이용하여 박막 트랜지스터 표시판을 완성할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다. 즉, 데이터선(171)을 알루미늄의 도전막을 포함하는 이중막으로 형성할 때에는 두 장의 마스크가 필요한데, 본 실시예에서는 하나의 마스크만을 이용하여 이중막의 데이터선을 완성할 수 있어, 제조 공정을 단순화할 수 있다.In the manufacturing method according to the exemplary embodiment of the present invention, the thin film transistor array panel may be completed using four masks, thereby simplifying the manufacturing process. That is, when the
한편, 데이터선을 화소 전극과 동일한 식각 조건으로 패터닝할 수 있는 도전막으로 형성하여 제조 공정을 단순화할 수 도 있으며, 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.Meanwhile, the manufacturing process may be simplified by forming the data line as a conductive film that can be patterned under the same etching conditions as the pixel electrode, and this will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 13은 도 12의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 XIII-XIII'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.12 is a layout view of a thin film transistor array panel for a liquid crystal display according to another exemplary embodiment. FIG. 13 is a cross-sectional view of the thin film transistor array panel of FIG. 12 taken along the line XIII-XIII ′, respectively.
도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 대부분의 적층 구조는 도 1 내지 도 2b와 동일하다. 즉, 기판(110) 위에 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 복수의 돌출부(154)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151), 복수의 돌출부(163)를 각각 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 차례로 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 소스 전극(153)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 복수의 드레인 전극(175)이 형성 되어 있고 그 위에 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180) 상부에는 및/또는 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(182, 185, 187)이 형성되어 있으며, 보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(82)가 형성되어 있다.As shown in Figs. 12 and 13, most laminated structures are the same as Figs. That is, the plurality of linear semiconductors including the plurality of
하지만, 도 1 내지 도 2b와 달리 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 크롬의 단일막으로 이루어져 있으며, 게이트선(121)은 끝 부분에 접촉부를 가지지 않아 보호막(180)은 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 끝 부분을 드러내는 접촉 구멍을 가지지 않는다. 이러한 실시예에서는 기판(110)의 상부에 적층 구조와 동일한 층으로 게이트 구동 회로가 직접 형성되어 있으며, 게이트선의 끝 부분은 게이트 구동 회로의 출력단에 연결된다.However, unlike FIGS. 1 and 2B, the
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(pixel electrode)(190) 및 복수의 접촉 보조 부재(contact assistant)(82)가 형성되어 있는데, 이들은 IZO로 이루어져 있다.A plurality of
그러면, 도 12, 도 13에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 14 내지 도 21과 도 12, 도 13을 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the thin film transistor array panel for the liquid crystal display device illustrated in FIGS. 12 and 13 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 14 to 21, 12, and 13.
먼저, 도 14, 도 15에 도시한 바와 같이, 투명한 유리등의 절연 기판(110) 위에 앞의 실시예와 같이 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121)을 사진 식각 공정으로 형성한다. 이때, 기판(110)의 상부에 게이트 구동 회로를 직접 형성하는 경우에는 게이트선(121)과 동일한 층의 게이트 구동 회로의 일 부도 함께 형성한다.First, as shown in FIGS. 14 and 15, a photolithography process is performed on a plurality of
도 16, 도 17에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon), 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)을 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 앞의 실시예와 다르게 크롬(Cr)의 단일막을 스퍼터링 따위로 적층한 다음, 도전막, 불순물 비정질 규소층 및 진성 비정질 규소층의 네 층을 사진 식각하여, 복수의 도전체(174), 복수의 선형 불순물 반도체(164)와 복수의 돌출부(154)를 각각 포함하는 복수의 선형 진성 반도체(151)를 형성한다.As shown in Figs. 16 and 17, the
다음으로, 도 18, 도 19에 도시한 바와 같이, 3,000 Å 이상의 두께를 가지는 보호막(180)을 적층하고 그 위에 감광막(40)을 형성한 다음 게이트 절연막(140)과 함께 건식 식각하여 복수의 접촉 구멍(182, 185) 및 복수의 개구부(189)를 형성한다.Next, as shown in FIGS. 18 and 19, a
다음으로, 도 20 및 도 도 21에 도시된 바와 같이, 400 Å 내지 500 Å 두께의 IZO막을 스퍼터링으로 적층하고 앞의 실시예와 동일하게 사진 식각하여 복수의 화소 전극(190)과 복수의 데이터 접촉 보조 부재(82)를 형성한다. 이때, 접촉 보조 부재(82)와 화소 전극(190)은 접촉 구멍(182, 185)을 통하여 노출되어 있는 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)에 접촉하며, 그 주변의 게이트 절연막(140) 일부를 덮는다. 그러나 개구부(189)를 통하여 노출된 하부 도전체(174, 도 7, 도 8a, 도 8b 참조) 부분은 덮이지 않고 그대로 노출된 상태인데, IZO막을 패터닝하기 위한 식각액을 크롬막을 패터닝하기 위한 식각액을 이용하므로, 도전체(174)의 노출된 부분을 IZO막을 식각할 때 함께 제거하여 불순물 반도체(164)를 노출시키는 한편 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 완성한다.Next, as shown in FIG. 20 and FIG. 21, the IZO film having a thickness of 400 kHz to 500 kHz is stacked by sputtering and photoetched in the same manner as in the previous embodiment to contact the plurality of
이어, 도 12 및 도 13에서 보는 바와 같이, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이의 불순물 반도체(164)의 노출된 부분을 산소 플라스마를 실시하여 채널 보호막(80)을 형성하고 저항성 접촉 부재(161, 165)를 완성한다.12 and 13, the exposed portion of the
이러한 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법에서는 4매의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 완성할 수 있어, 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 이를 통하여 제조 비용을 최소화할 수 있다. 특히, 화소 전극(190)을 패터닝할 때, 동일한 식각 조건으로 채널부 상부의 도전체를 식각하여 데이터선(171)과 드레인 전극(175)을 완성함으로써 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 최소화할 수 있다.In the method of manufacturing the thin film transistor array panel according to the exemplary embodiment of the present invention, the photolithography process using four masks may be completed, thereby simplifying the manufacturing process, thereby minimizing the manufacturing cost. In particular, when the
앞의 실시예에서는 화소 전극을 IZO막으로 형성하였으나, ITO막으로 형성할 수 있으며, 이러한 실시예에서는 데이터선은 알루미늄 또는 몰리브덴 또는 이들의 합금으로 이루어진 도전막으로 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.In the above embodiment, the pixel electrode is formed of an IZO film, but may be formed of an ITO film. In this embodiment, the data line is preferably made of a conductive film made of aluminum, molybdenum, or an alloy thereof. It will be described in detail with reference to.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 23a 및 도 23b는 도 22의 박막 트랜지스터 표시판을 각각 XXIIIa-XXIIIa'선과 XXIIIb-XXIIIb'선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.FIG. 22 is a layout view of a thin film transistor array panel for a liquid crystal display according to another exemplary embodiment, and FIGS. 23A and 23B are cut along the lines XXIIIa-XXIIIa 'and XXIIIb-XXIIIb', respectively, of FIG. 22. It is sectional drawing.
도 22 내지 도 23b에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 층상 및 배치 구조는 대개 도 12 및 도 13에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 층상 구조와 동일하다. 즉, 기판(110) 위에 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막(140), 복수의 돌출부(154)를 포함하는 복수의 선형 반도체(151), 복수의 돌출부(163)를 각각 포함하는 복수의 선형 저항성 접촉 부재(161) 및 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(165)가 차례로 형성되어 있다. 저항성 접촉 부재(161, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 복수의 소스 전극(153)을 포함하는 복수의 데이터선(171), 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있고 그 위에 보호막(180)이 형성되어 있다. 보호막(180) 상부에는 및/또는 게이트 절연막(140)에는 복수의 접촉 구멍(182, 185, 181)이 형성되어 있으며, 보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)가 형성되어 있다.As shown in Figs. 22 to 23B, the layered structure and the arrangement structure of the thin film transistor array panel for the liquid crystal display device according to the present embodiment are generally the same as the layered structure of the thin film transistor array panel for the liquid crystal display device shown in Figs. . That is, the plurality of linear semiconductors including the plurality of
하지만, 게이트선(121)은 물리적 성질이 다른 두 개의 막, 즉 하부막과 그 위의 상부막을 포함하는데, 게이트선(121)은 외부의 구동 회로 등과 접촉하기 위한 끝 부분(129)이 형성되어 있으며, 끝 부분(129)의 하부막과 상부막은 각각 도면 부호 129p, 129q로 표시되어 있다. 이때, 게이트선(121)의 하부막(124p, 129p)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있으며, 상부막(124q, 129q)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금으로 이루어져 있다.However, the
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)은 하부막(171p, 175p)과 그 위에 위치한 상부막(171r, 175r) 및 이들 사이에 위치하는 중간막(171q, 171q)으로 이루어진다. 하부막(171p, 175p)과 상부막(171r, 175r)은 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 크롬 등과 같이 접촉 특성이 우수한 도전 물질로 이루어지며, 중간막(171q, 175q)은 저저항을 가지는 도전 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 바람직한 예로는 Mo 또는 Mo alloy/Al/Mo 또는 Mo alloy, Mo 또는 Mo alloy/Al alloy/Mo 또는 Mo alloy 등과 같이 서로 동일한 식각 조건으로 식각되는 세 층을 들 수 있다.The
데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 하부막(171p, 175p)과 중간막(171q, 175q)과 상부막(171r, 175r)도 게이트선(121)과 마찬가지로 그 측면이 약 30-80°의 각도로 각각 경사져 있다.The
보호막(180)에는 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 끝 부분(129)을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 구비되어 있다. 접촉 구멍(181)은 게이트선(121)의 끝 부분(129)의 경계를 드러내는데, 접촉 구멍(185, 182) 또한 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 끝 부분(179)의 경계선을 드러낼 수도 있다.The
게이트 접촉 보조 부재(81)는 접촉 구멍(181)을 통하여 게이트선의 끝 부분(129)과 연결되어 있다.The gate contact
이때, 화소 전극(190) 및 접촉 보조 부재(81, 82)는 앞의 실시예와 달리 ITO(indium tin oxide)막으로 이루어져 있다.In this case, the
그러면, 도 22, 도 23a 및 도 23b에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 24 내지 도 32b와 도 22, 도 23a 및 도 23b를 참고로 하여 상세히 설명한다.Then, referring to FIGS. 24 to 32b and FIGS. 22, 23a, and 23b for a method of manufacturing the thin film transistor array panel for the liquid crystal display device shown in FIGS. 22, 23a, and 23b according to an embodiment of the present invention. This will be described in detail.
먼저, 도 24, 도 25a 및 도 25b에 도시한 바와 같이, 투명한 유리등의 절연 기판(110) 위에 알루미늄을 포함하는 하부막과 몰리브덴을 포함하는 상부막을 차례로 적층한 다음, 이들을 패터닝하여 복수의 게이트 전극(124) 및 끝 부분(129)을 포함하는 복수의 게이트선(121)을 형성한다. 이때, 알루미늄을 포함하는 하부막과 몰리브덴을 포함하는 상부막은 알루미늄을 식각하기 위한 알루미늄 식각액을 이용하여 동일한 식각액으로 패터닝하며, 테이퍼 구조로 형성한다.First, as shown in FIGS. 24, 25A, and 25B, a lower layer including aluminum and an upper layer including molybdenum are sequentially stacked on an insulating
도 26, 도 27a 및 도 27b에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140), 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon), 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)을 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로, 하부 금속막, 중간 금속막 및 상부 금속막을 스퍼터링 따위로 연속하여 적층한 다음, 상부, 중간 및 하부 금속막, 불순물 비정질 규소층 및 진성 비정질 규소층의 네 층을 사진 식각하여, 복수의 상부, 중간부, 및 하부 도전체(174r, 174q, 174p), 복수의 선형 불순물 반도체(164)와 복수의 돌출부(154)를 각각 포함하는 복수의 선형 진성 반도체(151)를 형성한다.As shown in FIGS. 26, 27A and 27B, the
하부 및 상부 도전체(174p, 174r)는 약 500Å 두께의 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금, 중간 도전체(174q)는 약 1,000 Å 내지 3,000 Å, 바람직하게는 2,500Å 정도 두께의 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다. 중간 도전체(174q)의 표적 재료로는 알루미늄 또는 2 atomic%의 Nd를 포함하는 Al-Nd 합금이 적절하며, 스퍼터링 온도는 150℃ 정도가 바람직하다.The lower and
다음으로, 도 28, 도 29a 및 도 29b에 도시한 바와 같이, 3,000 Å 이상의 두께를 가지는 보호막(180)을 적층하고 그 위에 감광막(40)을 형성한 다음 게이트 절연막(140)과 함께 건식 식각하여 복수의 접촉 구멍(181, 182, 185) 및 복수의 개구부(189)를 형성한다. 접촉 구멍(181)은 게이트선(121) 끝 부분(129)의 상부막 (129q)을 드러내고, 접촉 구멍(182, 185)과 개구부(189)는 상부 도전체(174r)의 일부,Next, as shown in FIGS. 28, 29A, and 29B, a
이어, 도 30, 도 31a 및 도 31b에 도시된 바와 같이, 400 Å 내지 500 Å 두께의 ITO막을 스퍼터링으로 적층하고 사진 식각하여 복수의 화소 전극(190)과 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다. 이때, 접촉 보조 부재(81, 82)와 화소 전극(190)은 접촉 구멍(181, 182, 185)을 통하여 노출되어 있는 게이트선(121) 끝 부분(129)의 상부막(129q) 및 도전체(174)를 덮고 있으나, 개구부(189)를 통하여 노출된 도전체(174) 부분은 덮이지 않고 그대로 노출된 상태이다. 또한, ITO막을 식각하기 위한 식각액에 대하여 알루미늄 또는 몰리브덴을 포함하는 도전막을 식각되므로, 도 33a 및 도 33b에 도시된 바와 같이, 도전체(174)의 노출된 부분을 전면 식각으로 제거하여 불순물 반도체(164)를 노출시키는 한편 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)의 하부막(171p, 171q)을 완성한다.Next, as shown in FIGS. 30, 31A, and 31B, 400 to 500 Å thick ITO films are stacked by photolithography and photo-etched to form the plurality of
그런 후, 앞의 실시예와 동일하게 도 22 내지 23b에서 보는 바와 같이, 산소 플라스마를 실시하여 불순물 반도체(164)의 노출된 부분을 채널 보호막(80)으로 형성하고 저항성 접촉 부재(161, 165)를 완성한다. Then, as in the previous embodiment, as shown in FIGS. 22 to 23B, oxygen plasma is performed to form an exposed portion of the
이러한 실시예에서도 화소 전극(190) 및 접촉 부재(81, 82)를 형성할 때 도전체(174)를 패터닝하여 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)을 완성함으로써 제조 공정을 단순화하고 이를 통하여 제조 비용을 최소화할 수 있다. 또한 본 실시예에서는 접촉 구멍(181, 182, 185)에서 알루미늄을 포함하는 도전막이 노출되지 않아 알루미늄 전면 식각을 생략할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다.Even in this embodiment, when the
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법은 보호막 및 화소 전극, 접촉 보조 부재를 이용하여 소스 전극과 드레인 전극을 분리함으로써 사진 공정의 수를 줄이고, 공정을 단순화하여 제조 원가를 낮추고 수율도 높여준다.In the method of manufacturing the thin film transistor array panel according to the present invention, the source electrode and the drain electrode are separated by using the passivation layer, the pixel electrode, and the contact auxiliary member, thereby reducing the number of photographic processes, simplifying the process, and lowering the manufacturing cost and increasing the yield.
또한, 별도의 사진 식각 공정을 추가하지 않고 산소 플라스마 공정만으로 채널 보호막을 형성함으로써 제조 공정을 단순화하여 제조 비용을 최소화할 수 있다.In addition, by forming a channel passivation layer using only an oxygen plasma process without adding a separate photolithography process, the manufacturing process may be simplified to minimize manufacturing costs.
또한, 보조 전극을 이용하여 소스 전극과 드레인 전극을 분리하고 박막 트랜지스터의 채널이 형성되는 반도체 일부를 드러냄으로써 전면적으로 박막 트랜지스터의 채널의 폭 및 간격을 제어 및 형성할 수 있다In addition, the width of the channel and the width of the channel of the thin film transistor may be controlled and formed by separating the source electrode and the drain electrode using the auxiliary electrode and exposing a portion of the semiconductor where the channel of the thin film transistor is formed.
또한, 드레인 전극과 화소 전극이 연결되는 접촉 구멍을 게이트 절연막이 형성되어 있는 부분까지 넓힘으로써 드레인 전극의 상부막이 언더 컷되어 화소 전극과 접촉 불량이 발생하는 것을 방지하고, 드레인 전극과 화소 전극이 연결되는 접촉 구멍을 형성하기 위해 해당 부위의 보호막을 슬릿 노광함으로써 해당 부위의 게이트 절연막이 식각되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.In addition, by widening the contact hole where the drain electrode and the pixel electrode are connected to the portion where the gate insulating film is formed, the upper layer of the drain electrode is undercut to prevent the defective contact with the pixel electrode, and the drain electrode and the pixel electrode are connected. The slit exposure of the passivation film of the corresponding portion to form a contact hole may be prevented from etching the gate insulating film of the corresponding portion.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
Claims (32)
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US9252160B2 (en) | 2013-12-16 | 2016-02-02 | Samsung Display Co., Ltd. | Thin film transistor array panel and method of manufacturing the same |
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