KR20060067281A - Thin film transistor substrate and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시켜 액정패널의 화질을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same which can improve the image quality of a liquid crystal panel by increasing the capacity of a storage capacitor.
본 발명은 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 교차되는 게이트라인 및 데이터라인과; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 위치하는 상기 화소전극과 게이트라인에 의해 형성되는 스토리지 캐패시터를 구비하며, 상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 게이트 절연막은 상기 스토리지 캐패시터의 주변영역의 게이트 절연막보다 낮은 두께를 가진다.
The present invention provides a semiconductor device comprising: a gate line and a data line crossing each other with a gate insulating film interposed therebetween; A thin film transistor formed at an intersection of the gate line and the data line; A pixel electrode connected to the thin film transistor; And a storage capacitor formed by the pixel electrode and the gate line positioned with the gate insulating layer interposed therebetween, and the gate insulating layer included in the storage capacitor has a thickness lower than that of the gate insulating layer in the peripheral region of the storage capacitor.
Description
도 1은 통상적인 박막 트랜지스터 기판을 부분적으로 나타내는 평면도이다.1 is a plan view partially showing a conventional thin film transistor substrate.
도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1.
도 3a 내지 도 3d는 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.3A through 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.
도 4는 액정표시패널에 공급되는 전압을 나타내는 파형도이다.4 is a waveform diagram illustrating a voltage supplied to a liquid crystal display panel.
도 5는 본 발명의 박막 트랜지스터 기판을 부분적으로 나타내는 평면도이다.5 is a plan view partially showing a thin film transistor substrate of the present invention.
도 6은 도 5에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절취한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view according to a first embodiment of the present invention taken along the line II-II ′ of FIG. 5.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.7A to 7E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8c는 도 7b의 게이트 절연막이 형성되는 과정을 상세히 나타내는 도면이다.8A to 8C are diagrams illustrating in detail a process of forming the gate insulating film of FIG. 7B.
도 9a 내지 도 9c는 도 7d의 보호막이 형성되는 과정을 상세히 나타내는 도 면이다.9A to 9C are diagrams illustrating in detail a process of forming the protective film of FIG. 7D.
도 10은 도 5에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절취한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view according to a second exemplary embodiment of the present invention taken along the line II-II ′ of FIG. 5.
도 11a 내지 도 11b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도이다.
11A through 11B are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 ><Brief description of symbols for the main parts of the drawings>
2, 102 : 게이트라인 4, 104 : 데이터라인2, 102:
6, 106 : 박막 트랜지스터 8, 108 : 게이트전극6, 106
10, 110 : 소스전극 12, 102 : 드레인전극10, 110:
14, 114 : 활성층 16, 116 : 접촉홀14, 114:
18, 118 : 화소전극 20, 120 : 스토리지 캐패시터18, 118:
42, 142 : 하부기판 44, 144 : 게이트 절연막42, 142:
50, 150 : 보호막 180, 182, 184 : 회절마스크50, 150:
190, 192, 194 : 포토레지스트
190, 192, 194 photoresist
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시켜 액정패널의 화질을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a thin film transistor substrate capable of improving the image quality of a liquid crystal panel by increasing the capacity of a storage capacitor and a method of manufacturing the same.
액정표시장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이를 위하여 액정표시장치는 액정셀들이 매트릭스 형태로 배열되어진 액정표시패널(이하, "액정패널"이라 함)과, 액정패널을 구동하기 위한 구동회로를 구비한다.The liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal display panel (hereinafter, referred to as a "liquid crystal panel") in which liquid crystal cells are arranged in a matrix form, and a driving circuit for driving the liquid crystal panel.
액정패널은 서로 대향하는 박막 트랜지스터 기판 및 칼러 필터 기판과, 두 기판 사이에 주입된 액정과, 두 기판 사이의 셀갭을 유지시키는 스페이서를 구비한다.The liquid crystal panel includes a thin film transistor substrate and a color filter substrate facing each other, a liquid crystal injected between the two substrates, and a spacer for maintaining a cell gap between the two substrates.
박막 트랜지스터 기판은 게이트라인과 데이터라인의 교차로 정의된 액정셀 영역마다 형성된 화소전극, 게이트라인 및 데이터라인과 화소전극 사이에 접속된 박막 트랜지스터, 다수의 절연막, 그들 위에 도포된 배향막으로 구성된다.The thin film transistor substrate is composed of a pixel electrode formed at each liquid crystal cell region defined by the intersection of the gate line and the data line, a thin film transistor connected between the gate line and the data line and the pixel electrode, a plurality of insulating films, and an alignment film applied thereon.
칼라 필터 기판은 액정셀 단위로 형성된 칼라 필터, 칼러 필터들간의 구분 및 외부광 반사를 위한 블랙 매트릭스, 액정에 공통적으로 기준 전압을 공급하는 공통전극, 그들 위에 도포되는 배향막으로 구성된다.The color filter substrate includes a color filter formed in units of liquid crystal cells, a black matrix for distinguishing between color filters and reflecting external light, a common electrode for supplying a reference voltage to the liquid crystal in common, and an alignment layer applied thereon.
액정패널은 이러한 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판을 합착하여 액정을 주입 및 봉입하여 액정패널을 완성하거나, 두 기판 중 어느 하나에 액정을 형성한 다음 합착하여 완성하게 된다.The liquid crystal panel may combine the thin film transistor substrate and the color filter substrate to inject and encapsulate the liquid crystal to complete the liquid crystal panel, or to form a liquid crystal on any one of the two substrates and then attach the liquid crystal panel.
도 1은 통상적인 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 Ⅰ-Ⅰ' 선을 따라 절취한 단면도이다. 1 is a plan view illustrating a conventional thin film transistor substrate, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하면, 통상적인 박막 트랜지스터 기판은 하부기판(42) 위에 게이트 절연막(44)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트라인(2) 및 데이터라인(4)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하 "TFT"라 함)(6)와, 그 교차 구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(18)을 구비한다. 또한, TFT 기판은 화소전극(18)과 이전단 게이트라인(2)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(20)를 구비한다. Referring to FIGS. 1 and 2, a typical thin film transistor substrate includes a
TFT(6)는 게이트라인(2)에 접속된 게이트전극(8)과, 데이터라인(4)에 접속된 소스전극(10)과, 화소전극(18)에 접속된 드레인전극(12)과, 게이트전극(8)과 중첩되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이에 채널을 형성하는 활성층(14)을 구비한다. 활성층(14)은 데이터라인(4), 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 중첩되게 형성되고 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(14) 위에는 데이터라인(4), 소스전극(10) 및 드레인전극(12)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(48)이 더 형성된다. The TFT 6 includes a
이러한 TFT(6)는 게이트라인(2)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터라인(4)에 공급되는 화소전압 신호가 화소전극(18)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(18)은 보호막(50)을 관통하는 접촉홀(16)을 통해 TFT(6)의 드레인전극(12)과 접속된다. 화소전극(18)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부기판에 형성되는 공통전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 기판과 컬러 필터 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(18)을 경유하여 입사되는 광을 상부기판 쪽 으로 투과시키게 된다. The
스토리지 캐패시터(20)는 전단 게이트라인(2)과 화소전극(18)에 의해 형성된다. 게이트라인(2)과 화소전극(18) 사이에는 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)이 위치하게 된다. 이러한 스토리지 캐패시터(20)는 화소전극(18)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되도록 도움을 주게 된다.The
이하, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 TFT 기판의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a method of manufacturing a TFT substrate will be described with reference to FIGS. 3A to 3D.
먼저, 하부기판(42) 위에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 게이트 금속층이 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 도 3a에 도시된 바와 같이 게이트라인(2), 게이트전극(8)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. First, the gate metal layer is formed on the
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(42) 위에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(44)이 형성된다. 게이트 절연막(44)이 형성된 하부기판(42) 위에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 그리고 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다. The
소스/드레인 금속층 위에 회절마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정 등을 이용하여 도 3b에 도시된 바와 같이 데이터라인(4), 소스전극(10), 드레인전극(12)을 포함하는 소스/드레인 패턴과, 소스 드레인 패턴 하부에 오믹접촉층(48)과 활성층(14)을 포함하는 반도체 패턴(45)이 형성된다.A source / drain including a
여기서, 반도체 패턴(45)은 별도의 마스크 공정을 이용하여 소스/드레인 패 턴과는 별개로 형성될 수 도 있다.The
소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(44) 위에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법으로 보호막(50)이 전면 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 도 3c에 도시된 바와 같이 접촉홀(16)이 형성된다. 접촉홀(16)은 보호막(50)을 관통하여 드레인전극(12)이 노출되게 형성된다. After the
보호막(50) 위에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 도 3d에 도시된 바와 같이 화소전극(18)이 형성된다. 화소전극(18)은 접촉홀(16)을 통해 드레인전극(12)과 전기적으로 접속된다. 또한, 화소전극(18)은 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)을 사이에 두고 전단 게이트라인(2)과 중첩되게 형성됨으로써 스토리지 캐패시터(20)를 구성한다. After the transparent electrode material is entirely deposited on the
이러한, TFT 기판은 TFT(6)의 게이트전극(8)에 도 4에 도시된 바와 같이 게이트 전압(Vg)이 공급되며, 소스전극(10)에는 데이터 전압(Vd)이 공급된다. TFT(6)의 게이트전극(8)에 TFT(6)의 문턱전압 이상의 게이트 전압(Vg)이 인가되면 소스전극(10)과 드레인전극(12) 사이에 채널이 형성되면서 데이터 전압(Vd)이 TFT의 소스전극(10)과 드레인전극(12)을 경유하여 액정셀(Clc)과 스토리지 캐패시터(20)(Cst)에 충전된다.In this TFT substrate, the gate voltage Vg is supplied to the
데이터전압(Vd)과 액정셀(Clc)에 충전되는 전압(Vlc)은 피드 쓰로우 전압(Feed Through Voltage ; △Vp) 만큼의 차를 가지며 피드 쓰로우 전압(△Vp)은 아래의 수학식 1로 정의된다. The data voltage Vd and the voltage Vlc charged in the liquid crystal cell Clc have a difference equal to the feed through voltage ΔVp, and the feed through voltage ΔVp is represented by Equation 1 below. Is defined as
여기서, Cgd는 TFT의 게이트단자와 드레인단자 사이에 형성되는 기생 캐패시터이고, △Vg는 Vgh 전압과 Vgl 전압의 차전압이다. Here, Cgd is a parasitic capacitor formed between the gate terminal and the drain terminal of the TFT, and ΔVg is the difference voltage between the Vgh voltage and the Vgl voltage.
이러한, 피드 쓰로우 전압(△Vp)은 플리커 등의 잔상을 나타나게 하는 등 화질 저하의 요인이 되고 있다. 이에 따라, 수학식 1에 의해 피드 쓰로우 전압(△Vp)을 최소화 하기 위해 스토리지 캐패시터(120) 용량(Cst)을 최대화 함으로써 화질저하를 감소시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. The feed through voltage DELTA Vp is a cause of deterioration of image quality such as afterimages such as flicker. Accordingly, studies to reduce image quality deterioration by maximizing the
스토리지 캐패시터의 용량(Cst)은 수학식 2로 정의된다.The capacity Cst of the storage capacitor is defined by
여기서, ε은 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)을 형성하는 물질의 유전율, A는 스토리지 캐패시터(20)의 게이트전극(8)의 면적이며, D는 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)의 두께이다. Is the dielectric constant of the material forming the
즉, 스토리지 캐패시터의 용량(Cst)을 증가시키기 위해서는 스토리지 캐패시터(20)의 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)을 형성하는 물질을 변경하여 유전율(ε)을 증가시키거나, 혹은 스토리지 캐패시터(20)의 게이트전극(8)의 면적(A)을 증가시키거나 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)의 두께(D) 즉, 스토리지 캐패시터 (20)의 게이트전극(8)과 화소전극(18) 간의 간격을 줄여 주어야 한다. That is, in order to increase the capacity Cst of the storage capacitor, the material forming the
그러나, 절연막(44) 및 보호막(50)의 유전율(ε)을 증가시키기 위하여 게이트 절연막(44) 및 보호막(50) 물질의 변경은 기타 공정 증가 및 재료의 변경에 따른 추가 비용들게 되며, 스토리지 캐패시터(20)의 면적(A)의 증가는 액정패널의 개구율의 감소를 초래하게 된다는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)의 두께(D)를 감소시키기 위하여 액정패널의 게이트 절연막(44) 및 보호막(50)의 두께(D)를 전체적을 감소시키게 되면 스토리지 캐패시터 이외에 형성되는 기생 캐패시터의 용량 증가도 초래하게 된다는 문제점이 있어 스토리지 캐패시터(20)의 용량(Cst)의 증가에는 많은 어려움이 있다.
However, in order to increase the dielectric constant ε of the insulating
따라서, 본 발명의 목적은 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시켜 액정패널의 화질을 향상시킬 수 있는 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film transistor substrate and a method of manufacturing the same, which can improve the image quality of a liquid crystal panel by increasing the capacity of a storage capacitor.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 게이트 절연막을 사이에 두고 서로 교차되는 게이트라인 및 데이터라인과; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 형성되는 박막 트랜지스터와; 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소전극과; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 위치하는 상기 화소전극과 게이트라인에 의해 형성되는 스토리지 캐패시터를 구비하며, 상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 게이트 절연막은 상기 스토리지 캐패시터의 주변영역의 게이트 절연막보다 낮은 두께를 가진다.In order to achieve the above object, a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention includes a gate line and a data line crossing each other with a gate insulating film interposed therebetween; A thin film transistor formed at an intersection of the gate line and the data line; A pixel electrode connected to the thin film transistor; And a storage capacitor formed by the pixel electrode and the gate line positioned with the gate insulating layer interposed therebetween, and the gate insulating layer included in the storage capacitor has a thickness lower than that of the gate insulating layer in the peripheral region of the storage capacitor.
상기 박막 트랜지스터 기판은 상기 게이트 절연막 위에 위치함과 아울러 상기 박막 트랜지스터 및 데이터라인을 보호하는 보호막을 더 구비하고, 상기 스토리지 캐패시터에 위치하는 보호막은 상기 스토리지 캐패시터의 주변영역의 보호막 보다 낮은 두께를 가다.The thin film transistor substrate may further include a passivation layer disposed on the gate insulating layer and protecting the thin film transistor and the data line, and the passivation layer positioned on the storage capacitor may have a thickness lower than that of a peripheral region of the storage capacitor.
상기 보호막은 상기 박막 트랜지스터의 드레인전극을 노출시키는 접촉홀을 더 구비하고, 상기 화소전극은 상기 접촉홀을 통해 상기 박막 트랜지스터의 드레인전극과 접속된다.The passivation layer further includes a contact hole exposing the drain electrode of the thin film transistor, and the pixel electrode is connected to the drain electrode of the thin film transistor through the contact hole.
본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조방법은 게이트라인을 형성하는 단계와; 상기 게이트라인을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 상기 게이트라인과 교차되는 데이터라인을 형성하는 단계와; 상기 게이트라인 및 데이터라인의 교차영역에 박막 트랜지스터를 형성하는 단계와; 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막을 사이에 두고 위치하는 상기 화소전극과 게이트라인을 포함하는 스토리지 캐패시터를 형성하는 단계를 포함하고, 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는, 상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 게이트 절연막의 두께를 상기 스토리지 캐패시터의 주변영역의 게이트 절연막보다 낮은 두께를 가지도록 형성하는 단계를 포함한다.Method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an embodiment of the present invention comprises the steps of forming a gate line; Forming a gate insulating film covering the gate line; Forming a data line crossing the gate line with the gate insulating layer interposed therebetween; Forming a thin film transistor at an intersection of the gate line and the data line; Forming a pixel electrode connected to the thin film transistor; And forming a storage capacitor including the pixel electrode and the gate line positioned with the gate insulating layer interposed therebetween, wherein forming the gate insulating layer includes: determining a thickness of the gate insulating layer included in the storage capacitor; And forming a thickness lower than that of the gate insulating film in the peripheral region of the capacitor.
상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는, 상기 게이트 절연막 위에 회절마스 크를 이용하여 상기 스토리지 캐패시터의 형성 영역에서 상기 스토리지 캐패시터 주변영역보다 상대적으로 낮은 높이를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 에싱하여 상기 스토리지 캐패시터의 형성 영역의 게이트 절연막을 노출시키는 단계와; 상기 에싱된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 노출된 게이트 절연막을 부분적으로 제거하는 단계와; 상기 에싱된 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.The forming of the gate insulating layer may include forming a photoresist pattern on the gate insulating layer, the photoresist pattern having a height lower than a peripheral area of the storage capacitor in a region of the storage capacitor using a diffraction mask; Etching the photoresist pattern to expose a gate insulating film in a formation region of the storage capacitor; Partially removing the exposed gate insulating layer using the ashed photoresist pattern as a mask; Removing the ashed photoresist pattern.
상기 박막 트랜지스터 기판의 제조방법은 상기 게이트 절연막 위에 위치하며 상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 보호막을 형성하는 단계는, 상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 보호막의 두께를 상기 스토리지 캐패시터의 주변영역의 보호막보다 낮은 두께를 가지도록 형성하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing the thin film transistor substrate further includes forming a passivation layer on the gate insulating layer and included in the storage capacitor, and forming the passivation layer included in the storage capacitor includes: a passivation layer included in the storage capacitor. The thickness of the storage capacitor is formed to have a thickness lower than that of the passivation layer of the peripheral area of the storage capacitor.
상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 보호막을 형성하는 단계는, 상기 박막 트랜지스터의 드레인전극을 노출시키는 접촉홀을 형성하는 단계를 더 포함한다.The forming of the passivation layer included in the storage capacitor may further include forming a contact hole exposing the drain electrode of the thin film transistor.
상기 스토리지 캐패시터에 포함되는 보호막을 형성하는 단계는, 상기 보호막 위에 회절마스크를 이용하여 상기 스토리지 캐패시터의 형성 영역에서 상기 스토리지 캐패시터의 주변영역보다 상대적으로 낮은 높이를 가지는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 보호막을 패터닝하여 상기 접촉홀을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 에싱하여 상기 스토리지 캐패시터에 포함될 보호막을 노출시키는 단계와; 상기 에싱된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 노출된 보호막을 부분적으로 제거하는 단계와; 상기 에싱된 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.The forming of the passivation layer included in the storage capacitor may include forming a photoresist pattern on the passivation layer, the photoresist pattern having a height lower than a peripheral area of the storage capacitor in the formation region of the storage capacitor using a diffraction mask; Patterning the passivation layer using the photoresist pattern as a mask to form the contact hole; Etching the photoresist pattern to expose a protective film to be included in the storage capacitor; Partially removing the exposed protective film using the ashed photoresist pattern as a mask; Removing the ashed photoresist pattern.
상기 화소전극은 상기 접촉홀을 통해 상기 박막 트랜지스터의 드레인전극과 접속된다.The pixel electrode is connected to the drain electrode of the thin film transistor through the contact hole.
이하, 도 5 내지 도 11c를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 through 11C.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 TFT 기판을 부분적으로 나타내는 평면도이고, 도 6은 도 5에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절취한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단면도이다.5 is a plan view partially illustrating a TFT substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view according to the first exemplary embodiment of the present invention taken along line II-II ′ of FIG. 5.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 TFT 기판은 하부기판(142) 위에 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 교차하게 형성된 게이트라인(102) 및 데이터라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 TFT(106)와, 그 교차 구조로 마련된 셀영역에 형성된 화소전극(118)을 구비한다. 또한, TFT 기판은 화소전극(118)과 이전단 게이트라인(102)의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(120)를 구비한다. 5 and 6, a TFT substrate according to an embodiment of the present invention includes a
TFT(106)는 게이트라인(102)에 접속된 게이트전극(108)과, 데이터라인(104)에 접속된 소스전극(110)과, 화소전극(118)에 접속된 드레인전극(112)과, 게이트전극(108)과 중첩되고 소스전극(110)과 드레인전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 구비한다. 활성층(114)은 데이터라인(104), 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 중첩되게 형성되고 소스전극(110)과 드레인전극(112) 사이의 채널부를 더 포함한다. 활성층(114) 위에는 데이터라인(104), 소스전극(110) 및 드레인전극(112)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(148)이 더 형성된다.
The
이러한 TFT(106)는 게이트라인(102)에 공급되는 게이트 신호에 응답하여 데이터라인(104)에 공급되는 화소전압 신호가 화소전극(118)에 충전되어 유지되게 한다. The
화소전극(118)은 보호막(150)을 관통하는 접촉홀(116)을 통해 TFT(106)의 드레인전극(112)과 접속된다. 화소전극(118)은 충전된 화소전압에 의해 도시하지 않은 상부기판에 형성되는 공통전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 TFT 기판과 컬러 필터 기판 사이에 위치하는 액정이 유전 이방성에 의해 회전하게 되며 도시하지 않은 광원으로부터 화소전극(118)을 경유하여 입사되는 광을 상부기판 쪽으로 투과시키게 된다. The
스토리지 캐패시터(120)는 전단 게이트라인(102)과 화소전극(118)에 의해 형성된다. 게이트라인(102)과 화소전극(118) 사이에는 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)이 위치하게 된다. 이러한 스토리지 캐패시터(120)는 화소전극(118)에 충전된 화소전압이 다음 화소전압이 충전될 때까지 유지되도록 도움을 주게 된다.The
여기서, 스토리지 캐패시터(120)의 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)은 회절마스크를 이용하여 스토리지 캐패시터(120) 주변영역의 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)보다 상대적으로 낮은 두께를 가지도록 형성된다.Here, the
이에 따라, 화소전극(118)과 게이트라인(102) 사이의 거리가 작아지게 됨으로써 스토리지 캐패시터(120)의 용량(Cst)은 증가하게 되며, 액정패널의 화질은 향상된다.As a result, the distance between the
이하, 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 TFT 기판 의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a method of manufacturing a TFT substrate according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A to 7E.
먼저, 하부기판(142) 위에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 게이트 금속층이 형성된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 도 7a에 도시된 바와 같이, 게이트라인(102), 게이트전극(108)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. First, as the gate metal layer is formed on the
그 후, 게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 위에 순차적으로 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144)과 포토레지스트가 전면 증착되고, 차단영역 및 반투과영역을 포함하는 회절마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 도 7b에 도시된 바와 같이 스토리지 캐패시터(120)에 포함되는 게이트 절연막(144)이 스토리지 캐패시터(120) 주변영역의 게이트 절연막(144)의 높이보다 상대적으로 낮은 두께를 가지도록 형성된다.Subsequently, the
이어서, 게이트 절연막(144)이 형성된 하부기판(142) 위에 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 그리고 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다. 소스/드레인 금속층 위에 회절마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정 및 식각공정 등을 이용하여 도 7c에 도시된 바와 같이 데이터라인(104), 소스전극(110), 드레인전극(112)을 포함하는 소스/드레인 패턴과, 소스 드레인 패턴 하부에 오믹접촉층(148)과 활성층(114)을 포함하는 반도체 패턴(145)이 형성된다.Subsequently, an amorphous silicon layer, an n + amorphous silicon layer, and a source / drain metal layer are sequentially formed on the
여기서, 반도체 패턴(145)은 별도의 마스크 공정을 이용하여 소스/드레인 패턴과는 별개로 형성될 수 도 있다.The
이 후, 소스/드레인전극(110, 112) 및 반도체 패턴(145)이 형성된 하부기판 (142) 위에 순차적으로 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 보호막(150)과 포토레지스트가 전면 증착되고 투과영역, 차단영역 및 반투과영역을 포함하는 회절마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 도 7d에 도시된 바와 같이 드레인전극(112)을 노출시키는 접촉홀(116)을 구비함과 아울러 스토리지 캐패시터(120)에 포함되는 보호막(150)이 스토리지 캐패시터(120) 주변영역의 보호막(150)의 높이보다 상대적으로 낮은 두께를 가지도록 형성된다.Subsequently, the
그런 다음, 보호막(150) 위에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 도 7e에 도시된 바와 같이 화소전극(118)이 형성된다. 화소전극(118)은 접촉홀(116)을 통해 드레인전극(112)과 전기적으로 접속된다. 또한, 화소전극(118)은 게이트 절연막(144) 및 보호막(150)을 사이에 두고 전단 게이트라인(102)과 중첩되게 형성됨으로써 스토리지 캐패시터(120)를 구성한다. Then, the transparent electrode material is entirely deposited on the
이러한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 게이트 절연막(144)의 형성방법을 도 8a 내지 8c를 참조하여 설명하기로 한다. A method of forming the
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 위에 순차적으로 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144)과 포토레지스트가 전면 증착된다. 그런 다음, 차단영역(180a) 및 반투과영역(180b)을 포함하는 회절마스크(180)가 포토레지스트(190) 위에 정렬되고 노광공정 및 현상공정이 실시됨으로써 도 8a에 도시된 바와 같은 포토레지스트 패턴(190a)이 형성된다. The
여기서, 포토레지스트 패턴(190a)은 스토리지 캐패시터(120)의 게이트 절연 막(144)이 형성될 영역의 게이트 절연막(144)은 스토리지 캐패시터(120) 주변영역의 게이트 절연막(144)보다 상대적으로 낮은 두께를 가지도록 형성된다. In this case, the
이어서, 에싱공정이 실시됨으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 잔류되는 포토레지스트 패턴(190b)에 의해 스토리지 캐패시터(120)에 포함될 게이트 절연막(144)이 노출된다. 이 후, 잔류된 포토레지스트 패턴(190b)을 마스크로 이용하여 노출된 게이트 절연막(144)이 식각(드라이 에칭)됨으로써 도 8c에 도시된 바와 같이 스토리지 캐패시터(120)에 포함되는 게이트 절연막(144)이 스토리지 캐패시터(120) 주변영역의 게이트 절연막(144)의 높이보다 상대적으로 낮은 두께를 가지도록 형성된다.Subsequently, the ashing process is performed to expose the
여기서, 게이트 절연막(144)의 높이는 식각 시간에 의해 조절된다. 이 후, 스트립 공정에 의해 잔류된 포토레지스트 패턴(190b)은 제거되게 된다. Here, the height of the
또한, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 보호막(150)의 형성방법을 도 9a 내지 9c를 참조하여 설명하기로 한다.In addition, a method of forming the
소스/드레인전극(110, 112) 및 반도체 패턴(145)이 형성된 하부기판(142) 위에 순차적으로 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 보호막(150) 및 포토레지스트가 전면 증착된다. 그런 다음, 투과영역(182a), 차단영역(182b) 및 반투과영역(182c)을 포함하는 회절마스크(182)가 정렬된 후 노광공정 및 현상공정이 실시됨으로써 도 9a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(192a)이 형성된다. 여기서, 포토레지스트 패턴(192a)은 접촉홀(116)이 형성될 영역의 보호막(150)을 노출시킴과 아울러 스토리지 캐패시터(120)의 보호막(150)이 형성될 영역에서는 스토리지 캐패시터(120)의 주변영역의 보호막(150)보다 상대적으로 낮은 높이를 가지도록 형성된다. The
이어서, 포토레지스트 패턴(192a)을 마스크로 이용하여 보호막(150)이 패터닝됨으로써 드레인전극(112)을 노출시키는 접촉홀(116)이 형성된다. 이 후, 에싱공정이 실시됨으로써 도 9b에 도시된 바와 같이 잔류되는 포토레지스트 패턴(192b)에 의해 스토리지 캐패시터(120)에 포함될 보호막(150)이 노출된다. 이 후, 잔류된 포토레지스트 패턴(192b)을 마스크로 이용하여 노출된 보호막(150)이 식각(드라인 에칭)됨으로써 도 9c에 도시된 바와 같이 드레인전극(112)을 노출시키는 접촉홀(116)을 가짐과 아울러 스토리지 캐패시터(120)에 포함되는 보호막(150)이 스토리지 캐패시터(120) 주변영역의 보호막(150)보다 상대적으로 낮은 두께를 가지는 보호막(150)이 형성된다.Subsequently, the
여기서, 잔류된 보호막(150)의 두께는 식각 시간에 의해 조절된다. 이후, 스트립 공정에 의해 잔류된 포토레지스트 패턴(192b)은 제거된다. Here, the thickness of the remaining
도 10은 도 5에 도시된 Ⅱ-Ⅱ' 선을 따라 절취한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단면도이다.FIG. 10 is a cross-sectional view according to a second exemplary embodiment of the present invention taken along the line II-II ′ of FIG. 5.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판은 스토리지 캐패시터(120)의 전단 게이트라인(102)과 화소전극(118) 사이에 위치하는 보호막(150)이 제거된 구조를 가진다. 즉, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 박막 트랜지스터의 스토리지 캐패시터(120)는 스토리지 캐패시터(120)의 전단 게이트라인(102)과 화소전극(118) 사이에 게이트 절연막(144)만이 위치하는 구조를 가진다.
Referring to FIG. 10, the thin film transistor substrate according to the second embodiment of the present invention has a structure in which the
또한, 스토리지 캐패시터(120)의 전단 게이트라인(102)과 화소전극(118) 사이에 위치하는 게이트 절연막(144)은 회절마스크를 이용하여 스토리지 캐패시터(120) 주변영역의 게이트 절연막(144)보다 상대적으로 낮은 두께를 가지도록 형성된다.In addition, the
이에 따라, 화소전극(118)과 게이트라인(102) 사이의 거리가 더욱 작아지게 됨으로써 스토리지 캐패시터(120)의 용량(Cst)이 증가하게 되며, 액정패널은 화질은 향상된다.As a result, the distance between the
이하, 도 11a 내지 도 11c를 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 TFT 기판의 제조방법을 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a method of manufacturing a TFT substrate according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 11A through 11C.
여기서, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 TFT 기판의 제조방법은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 TFT 기판의 제조방법에서 보호막의 형성공정을 제외한 공정은 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.Here, the manufacturing method of the TFT substrate according to the second embodiment of the present invention is the same except for the process of forming a protective film in the manufacturing method of the TFT substrate according to the first embodiment of the present invention will not be described herein. .
하부기판(142) 상에 보호막(150)이 전면 형성된 후 포토레지스트가 전면 도포된다. 이후, 투과영역(180a) 및 차단영역(180b)를 포함하는 마스크(180)가 정렬된 후 포토리쏘그래피 공정이 실시됨으로써 도 11a에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(190a)이 형성된다. 그 후 포토레지스트 패턴(190a)을 마스크로 이용하여 보호막(150)이 패터닝됨으로써, 도 11b에 도시된 바와 같이 박막 트랜지스터(106)의 드레인 전극(112)을 노출시키는 접촉홀(116)이 형성됨과 아울러 스토리지 캐패시터(120)가 위치할 영역에서 제거되어 게이트 절연막(144)을 노출시키는 보호막(150)이 형성된다.
After the
이어서, 보호막(150) 위에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된 후 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패터닝됨으로써 화소전극(118)이 형성된다. 화소전극(118)은 접촉홀(116)을 통해 드레인전극(112)과 전기적으로 접속된다. 또한, 화소전극(118)은 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 전단 게이트라인(12)과 중첩되게 형성됨으로써 스토리지 캐패시터(120)를 구성한다.
Subsequently, after the transparent electrode material is entirely deposited on the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트래지스터 기판 및 그 제조방법은 스토리지 캐패시터의 게이트라인과 화소전극 사이에 위치하는 게이트 절연막 및 보호막의 두께를 스토리지 캐패시터 주변영역의 두께보다 낮은 두께를 가지도록 형성함으로써 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시킬 수 있다. 또한, 스토리지 캐패시터의 게이트라인과 화소전극 사이에 위치하는 보호막을 제거함으로써 스토리지 캐패시터의 게이트라인과 화소전극 사이에 게이트 절연막만을 구비함으로써 스토리지 캐패시터의 용량을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스토리지 캐패시터의 게이트 절연막의 두께를 스토리지 캐패시터 주변영역의 게이트 절연막보다 낮은 두께를 가지도록 형성함으로써 스토리지 캐패시터의 용량을 더욱 증가시킬 수 있다.As described above, the thin film transistor substrate and the method of manufacturing the same according to the present invention are formed such that the thickness of the gate insulating film and the protective film positioned between the gate line of the storage capacitor and the pixel electrode is lower than the thickness of the peripheral region of the storage capacitor. This can increase the capacity of the storage capacitor. In addition, by removing the passivation layer disposed between the gate line and the pixel electrode of the storage capacitor, only the gate insulating layer is provided between the gate line and the pixel electrode of the storage capacitor, thereby increasing the capacity of the storage capacitor and also the gate insulating layer of the storage capacitor. The capacitance of the storage capacitor may be further increased by forming the thickness of the storage capacitor to be lower than that of the gate insulating layer in the peripheral region of the storage capacitor.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
Claims (9)
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KR1020040105885A KR20060067281A (en) | 2004-12-14 | 2004-12-14 | Thin film transistor substrate and method for fabricating the same |
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Cited By (3)
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KR20120119791A (en) * | 2011-04-22 | 2012-10-31 | 삼성디스플레이 주식회사 | An organic light emitting display device and the manufacturing method thereof |
KR101288426B1 (en) * | 2006-10-10 | 2013-07-23 | 삼성디스플레이 주식회사 | Liquid Crystal Display Apparatus and Method of Fabricating the Same |
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2004
- 2004-12-14 KR KR1020040105885A patent/KR20060067281A/en not_active Application Discontinuation
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