KR20060070876A - 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 - Google Patents

횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법 Download PDF

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오재영
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엘지.필립스 엘시디 주식회사
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로 특히, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 구성과 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판을 제작함에 있어, 최상층이 티타늄(Ti)으로 형성된 이중층의 게이트 배선과 데이터 배선을 구성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 게이트 배선 및 데이터 배선의 최상층을 티타늄(Ti)으로 구성하면, 마지막 공정에서 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 일 끝단(게이트 패드 및 데이터 패드)과 접촉하는 투명전극을 별도로 구성하지 않아도 되기 때문에 횡전계 방식 어레이 기판을 3 마스크로 제작하는 것이 가능하다.
따라서, 제조비용을 절감하고 제조시간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

Description

횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판과 그 제조방법{An array substrate for In-Plane switching mode LCD and method of fabricating of the same}
도 1은 횡전계 방식 액정표시장치의 일부 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 2는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 평면도이고,
도 3a 내지 3e와 도 4a 내지 도 4e와 도 5a 내지 도 5e는 각각 도 2의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단하여, 종래의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 평면도이고,
도 7a 내지 도 7g와 도 8a 내지 도 8g와 도 9a 내지 도 9g는 도 6의 Ⅶ-Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ,Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단하여, 본 발명이 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
100 : 기판 116 : 게이트 전극
118 :게이트 배선 120 : 게이트 패드
122a : 공통 전극의 수평부 122b : 공통 전극의 수직부
138 : 반도체층 142 : 데이터 배선
144 : 데이터 패드 146a: 화소 전극의 수평부
146b: 화소 전극의 수직부 148 : 소스 전극
150 : 드레인 전극
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display Device)에 관한 것으로 특히, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판과 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다.
상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상정보를 표현할 수 있다.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소 전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD 이하, 액정표시장치로 약칭함)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다.
상기 액정표시장치는 공통 전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소 전극이 형성된 어레이기판(하부기판)과, 상부 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통 전극과 화소 전극이 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.
그러나, 상-하로 걸리는 전기장에 의한 액정구동은 시야각 특성이 우수하지 못한 단점을 가지고 있다. 따라서, 상기의 단점을 극복하기 위해 새로운 기술이 제안되고 있다. 하기 기술될 액정표시장치는 횡전계에 의한 액정 구동방법으로 시야각 특성이 우수한 장점을 가지고 있다.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치에 관해 상세히 설명한다.
도 1은 일반적인 횡전계 방식 액정표시장치의 단면을 도시한 확대 단면도이다.
도시한 바와 같이, 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치(B)는 컬러필터기판(B1)과 어레이기판(B2)이 대향하여 구성되며, 컬러필터기판 및 어레이기판 (B1,B2)사이에는 액정층(LC)이 개재되어 있다.
상기 어레이기판(B2)은 투명한 절연 기판(10)에 정의된 다수의 화소(P)마다 박막트랜지스터(T)와 공통 전극(18)과 화소 전극(30)이 구성된다.
상기 박막트랜지스터(T)는 게이트 전극(12)과, 게이트 전극(12) 상부에 게이트 절연막(20)을 사이에 두고 구성된 반도체층(22)과, 반도체층(22)의 상부에 서로 이격하여 구성된 소스 및 드레인 전극(24,26)을 포함한다.
전술한 구성에서, 상기 공통 전극(18)과 화소 전극(30)은 동일 기판(10)상에 서로 평행하게 이격하여 구성된다.
상기 컬러필터 기판(B1)은 투명한 절연 기판(50)과 상기 화소 영역(P)의 주변에 대응하는 제 2 기판(50)의 일면에 블랙매트릭스(52)를 형성하고, 상기 화소 영역(P)에 대응하는 부분에는 적,녹,청 컬러필터(54a,54b,미도시)를 형성한다.
전술한 횡전계 방식 액정표시장치의 구성에서, 상기 어레이 기판의 평면구성을 이하, 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 종래의 제 1 예에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 화소를 확대한 평면도이다.(평면적인 구성은 다양한 형태로 제시될 수 있으며 도 2의 도면은 그 중 일 예를 든 것이다.)
도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 투명한 절연기판(10)상에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드(GP)를 포함하는 게이트 배선(14)과, 게이트 배선(14)과는 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하고 일 끝단에 데이터 패드(DP)를 포함하는 데이터 배선(28)이 구성된다.
또한, 상기 게이트 배선(14)과는 평행하게 이격하여 화소 영역(P)을 가로지르는 공통 배선(16)이 구성된다.
상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(28)의 교차지점에는 상기 게이트 배선(14)과 연결된 게이트 전극(12)과, 게이트 전극(12) 상부의 반도체층(22)과, 반도체층(22) 상부의 소스 전극(24)과 드레인 전극(26)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.
상기, 화소 영역(P)에는 상기 공통 배선(16)에서 연장되고 서로 평행하게 이격된 수직형상의 공통 전극(18)이 구성되고, 상기 공통 전극(18)사이에는 공통 전극(18)과 평행하게 이격된 화소 전극(30)이 구성된다.
전술한 구성에서, 게이트 패드(GP)와 데이터 패드(DP)와 각각 접촉하는 게이트 패드 전극(36)과 데이터 패드 전극(38)을 구성한다.
이때, 상기 게이트 패드 전극(36)과 데이터 패드 전극(38)은 투명한 재질이며, 외부로부터 최초로 신호를 입력받는 기능과 함께 하부의 게이트 패드(GP)와 데이터 패드(DP)를 보호하는 역할을 하게 된다.
전술한 바와 같이 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 4 마스크 공정을 통해 제작될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 종래에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.
도 3a 내지 도 3d와 도 4a 내지 도 4d와 도 5a 내지 도 5d는 각각 도 2의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단하여, 종래의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 3a와 도 4a와 도 5a는 제 1 마스크 공정을 도시한 도면으로, 기판(10)상 에 스위칭 영역(S)을 포함한 다수의 화소 영역(P)을 정의하고, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하여 게이트 전극(12)과, 게이트 전극(12)과 연결되고 상기 화소 영역(P)의 일 측을 따라 연속 형성되고 일 끝단에 게이트 패드(GP)를 포함하는 게이트 배선(14)과, 게이트 배선과 평행하게 이격된 공통 배선(도 2의 16)을 형성한다.
동시에, 상기 공통 배선에서 화소 영역을 수직 연장된 공통전극(18)을 형성한다.
상기 게이트 배선(14)과 공통 전극 및 공통 배선(118,도 2의 16)은 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti)등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 금속을 적층하고 패턴하여 형성할 수 있다.
상기 게이트 전극(12)과 게이트 배선(14)과 공통 전극(18)이 형성된 기판(10)의 전면에 게이트 절연막(20)을 형성한다.
상기 게이트 절연막(20)은 실리콘질화물(SiNX) 또는 실리콘 산화물(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 적층하여 형성할 수 있다.
도 3b와 도 4b와 도 5b는 제 2 마스크 공정을 도시한 도면으로, 상기 게이트 절연막(20)이 형성된 기판(10)의 전면에 순수 비정질 실리콘층(a-Si:H layer)과 불순물 비정질 실리콘층(n+,p+ a-Si:H layer)을 적층한 후 패턴하여, 상기 게이트 전극(12)의 상부에 대응하여 아일랜드 형상의 액티브층(22a)과 오믹 콘택층(22b)을 형성한다.
도 3c와 도 4c와 도 5c는 제 3 마스크 공정을 도시한 도면으로, 상기 액티브층(22a)과 오믹 콘택층(22b)이 형성된 기판(10)의 전면에 도전성 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 오믹 콘택층(22b)의 상부에 이격된 소스 전극(24)과 드레인 전극(26)을 형성하고, 상기 소스 전극(24)과 연결되고 상기 게이트 배선(14)과 공통 배선(도 2의 16)과 교차하는 데이트 배선(도 2의 28)을 형성한다.
상기 소스 및 드레인 전극(24,26)등은 앞서 언급한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 적층하고 패턴하여 형성한다.
동시에, 상기 드레인 전극(26)에서 상기 화소 영역(P)으로 연장되고, 상기 공통 전극(18)사이에 위치한 화소 전극(30)을 형성한다.
도 3d와 도 4d와 도 5d는 제 4 마스크 공정을 도시한 도면으로, 상기 소스 및 드레인 전극(24,26)과 화소 전극(30)이 형성된 기판(10)의 전면에 보호막(34)을 형성하고 패턴하여, 상기 데이터 패드(DP)를 노출하는 제 1 콘택홀(CH1)과 상기 게이트 패드(GP)를 노출하는 제 2 콘택홀(CH2)을 형성한다.
전술한 공정을 통해 4 마스크 공정으로 횡전계 방식 어레이기판을 제작할 수 있다.
그런데, 전술한 구성에서 상기 게이트 패드와 데이터 패드가 공기의 접촉에 위해 쉽게 부식되는 재질이라면, 아래와 같은 별도의 공정을 추가해야 한다.
도 3e와 도 4e와 도 5e는 제 5 마스크 공정을 도시한 도면으로, 상기 게이트 패드(GO)와 데이터 패드(DB)를 노출하는 보호막(34)의 전면에 투명금속을 증착하고 패 턴하여, 상기 게이트 패드(GO)와 접촉하는 게이트 패드 전극(36)과, 상기 데이터 패드(DB)와 접촉하는 게이트 패드 전극(38)을 형성한다.
상기 투명재질로 형성된 상기 게이트 패드 전극(36)과 데이터 패드 전극(38)은 하부의 게이트 패드(GO)와 데이터 패드(DB)를 보호하는 역할을 한다.
전술한 5마스크 공정으로 횡전계 방식 어레이 기판을 제작할 수 있다.
그러나, 전술한 5 마스크 공정은 공정이 많은 관계로 고비용 저 효율로 제품의 경쟁력을 낮추는 문제가 있다.
또한, 마스크 공정이 많으면 그 만큼 불량확률이 높아지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 저마스크 공정으로 횡전계 방식 어레이기판을 제작하여 제조비용을 낮추고 공정 시간을 단축하여 생산수율을 개선하고 제품의 경쟁력을 향상하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판은 기판과; 기판 상에 일 방향으로 구성되고 최상층이 티타늄(Ti)층인 이중 금속층의 게이트 배선 게이트 패드와, 이와는 교차하여 화소 영역을 정의하고 최상층이 티타늄(Ti)층인 이중 금속층의 데이터 배선과 데이터 패드와; 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 스위칭 소자와; 상기 화소 영역에 구 성된 공통 전극과 화소 전극과; 상기 게이트 패드와 데이터 패드의 일부를 노출하는 보호막을 포함한다.
상기 스위칭 소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하며, 상기 공통 전극은 상기 게이트 배선 및 게이트 패드와 동일층에 이중 금속층으로 형성되며, 상기 게이트 배선과 평행한 제 1 수평부와 제 1 수평부에서 수직하게 이격하여 연장된 다수의 수직부와 다수의 수직부를 하나로 연결하는 제 2 수평부로 구성한다.
상기 화소 전극은 상기 이중 금속층으로 구성되며, 상기 공통 전극의 제 1 수평부와 겹쳐 구성되는 수평부와, 수평부에서 수직하여 연장된 다수의 수직부로 구성한다.
상기 화소 전극의 수평부와 상기 공통 전극의 제 1 수평부는 절연막을 두고 겹쳐 구성되어 보조 용량부를 구성한다.
상기 공통 전극과 화소 전극의 수직부는 꺽쇄형상 또는 지그 재그 형상으로 구성할 수 있다.
상기 보호막은 상기 화소 전극을 더욱 노출하는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 게이트 패드는 게이트 배선의 일 끝단에 구성되고, 상기 데이터 패드는 상기 데이터 배선의 일 끝단에 구성한다.
본 발명의 특징에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법은 기판 상에 최상층이 티타늄(Ti)층인 이중 금속층의 게이트 전극과, 게이트 패드와 게이트 배선과 공통 전극을 형성하는 제 1 마스크 공정 단계와; 상기 게이트 전 극의 상부에 게이트 절연막을 사이에 두고, 액티브층과 오믹 콘택층과, 상기 오믹 콘택층의 상부에 이격되고, 최상층이 티타늄층인 이중 금속층의 소스 전극과 드레인 전극과, 데이터 배선과 데이터 패드를 형성하는 제 2 마스크 공정 단계와; 상기 게이트 패드와 데이터 패드의 일부를 노출하는 보호막을 형성하는 제 3 마스크 공정 단계를 포함한다.
상기 제 2 마스크 공정 단계는; 상기 게이트 배선과 게이트 패드와 게이트 전극이 형성된 기판의 전면에 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘층과, 불순물 비정질 실리콘층과, 제 1 금속층과 제 2 금속층(티타늄층)을 적층하는 단계와; 상기 제 2 금속층의 상부에 감광층을 형성하고, 감광층의 이격된 상부에 투과부와 차단부와 회절부로 구성된 마스크를 위치시키는 단계와; 상기 마스크의 상부로 빛을 조사하여 하부의 감광층을 노광하고 현상하여, 상기 게이트 전극의 상부에 대응하여 높이가 다른 제 1 감광층과, 상기 화소 영역과, 상기 게이트 배선에 수직한 방향에 대응하여 각각 제 2 감광층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 감광층과 제 2 감광층의 주변으로 노출된 제 2 금속층과 그 하부의 제 1 금속층과 불순물 비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층을 식각하여, 상기 제 1 감광층의 하부에 이중 금속층이고 아일랜드 형태인 소스.드레인 금속층과, 상기 제 2 감광층의 하부에 상기 소스.드레인 금속층에서 연장되고 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과, 상기 화소 영역에 대응하여 화소 전극을 형성하는 단계와; 상기 제 1 감광층 중 높이가 낮은 부분을 애싱(ashing)하여 하부의 소스.드레인 금속층을 부분적으로 노출하는 단계와; 상기 노출된 소스 드레인 금속층을 제거하여, 이격된 소스 전극 과 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 최상층이 티타늄층인 이중 금속층의 게이트 배선과 게이트 전극과 게이트 패드와 상기 데이터 배선과 데이터패드와 소스 및 드레인 전극의 제 1 금속층은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판의 구성을 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판은 투명한 절연기판(100)상에 일 방향으로 연장되고 일 끝단에 게이트 패드(120)를 포함하는 게이트 배선(118)과, 게이트 배선(118)과는 수직하게 교차하여 화소 영역(P)을 정의하고 일 끝단에 데이터 패드(144)를 포함하는 데이터 배선(142)을 구성한다.
상기 게이트 배선(118)과 데이터 배선(142)의 교차지점에는 상기 게이트 배선(118)과 연결된 게이트 전극(116)과, 게이트 전극(116) 상부의 반도체층(138)과, 반도체층(128) 상부의 소스 전극(148)과 드레인 전극(150)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성 한다.
상기, 화소 영역(P)에는 공통 전극(122a,122b,122c)과 화소 전극(146a,146b)을 구성하는데, 상기 공통 전극(122a,122b,122c)은 상기 게이트 배선(118)과 평행하고 이웃한 화소 영역(P)으로 연장되는 제 1 수평부(122a)와, 상기 제 1 수평부 (122a)에서 수직하게 연장된 다수의 수직부(122b)와, 상기 수직부(122b)를 하나로 연결하는 제 2 수평부(122c)로 구성한다.
상기 화소 전극(146a,146b)은 드레인 전극(150)에서 연장된 수평부(146a)와, 수평부(146b)에서 화소 영역(P)으로 연장되고 상기 공통 전극의 수직부(122b) 사이에 구성된 수직부(146b)로 구성한다.
상기 화소 전극의 수평부(146a)와 상기 공통 전극의 제 1 수평부(122a)는 게이트 절연막을 사이에 두고 겹쳐 구성되어 보조 용량부(C)를 구성한다.
전술한 구성에서, 특징적인 것은 상기 게이트 전극 및 게이트 배선(116,118)과 공통 전극(122a,122b,122c)을 이중 금속층으로 구성하되, 제 1 층은 알루미늄(Al) 또는 알루미늄합금(AlNd)으로 구성하고 제 2 층은 티타늄(Ti)으로 구성하는 것이다.
상기 소스 및 드레인 전극(148,150)과 데이터 배선(142)과 화소 전극(146a,146b) 또한 이중 금속층으로 구성하되 제 1 층은 일반적인 도전성 금속(몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr))으로 형성하고 제 2 층은 티타늄(Ti)으로 구성하는 것이다.
또한, 전술한 이중 금속층의 구조를 통해 3 마스크 공정으로 횡전계 방식 어레이기판을 제작하는 것이 가능하다.
이에 대해, 이하 공정 단면도를 참조하여, 본 발명에 따른 횡전계 방식 어레이 기판의 제조공정을 설명한다.
도 7a 내지 도 7g와 도 8a 내지 도 8g와 도 9a 내지 도 9g는 각각 도 6의 Ⅶ -Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ,Ⅸ-Ⅸ를 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 7a와 도 8a와 도 9a는 제 1 마스크 공정을 도시한 도면으로, 스위칭 영역(S)을 포함하는 다수의 화소 영역(P)이 정의된 기판(100)상에 알루미늄(Al)또는 알루미늄함금(AlNd)을 증착하여 제 1 금속층(112)을 형성하고, 상기 제 1 금속층(112)의 전면에 티타늄(Ti)을 증착하여 제 2 금속층(114)을 형성한다.
다음으로, 상기 제 1 금속층(112)과 제 2 금속층(114)을 패턴하여, 상기 스위칭영역(S)에 대응하여 게이트 전극(116)과, 상기 게이트 전극(116)과 연결되며 상기 화소 영역(P)의 일 측을 따라 연장되고 일 끝단에 게이트 패드(120)를 포함하는 게이트 배선(도 6의 118)을 형성한다.
동시에, 상기 화소 영역(P)에는 상기 게이트 배선(도 6의 118)과 평행하게 이격되고 이웃한 화소 영역(P)으로 연장된 제 1 수평부(122a)와, 상기 수평부(122a)에서 화소 영역(P)으로 연장된 다수의 수직부(122b)와 상기 수직부를 하나로 연결하는 제 2 수평부(122c)로 구성된 공통 전극(122a,b,c)을 형성 한다.
이하, 도 7b 내지 도 7f와 도 8b 내지 8f와 도 9b 내지 도 9f는 제 2 마스크 공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 7b와 도 8b와 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(116)과 게이트 배선(도 6의 118) 및 공통전극(122a,122b) 등이 형성된 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(124)과, 순수 비정질 실리콘층(126)과 불순물 비정질 실리콘층(128)과 제 3 도전성 금속층(130)과 제 4 도전성 금속층(132)을 순차 적층한다.
상기 게이트 절연막(124)은 실리콘질화물(SiNX)과 실리콘산화물(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하여 형성한다.
상기 순수 비정질 실리콘층(126)은 불순물이 포함되지 않은 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착하여 형성하고, 상기 불순물 비정질 실리콘층(128)은 불순물이 포함된 비정실 실리콘(n+ 또는 p+ a-Si:H)을 증착하거나, 상기 순수 비정질 실리콘층(126)의 표면에 불순물을 도핑하여 형성한다.
상기 제 3 도전성 금속층(130)은 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)을 증착하여 형성하고, 상기 제 4 도전성 금속층(132)은 티타늄(Ti)을 증착하여 형성한다.
다음으로, 상기 제 4 도전성 금속층(132)의 상부에 포토레지스트(photoresist)를 도포하여 감광층(134)을 형성하고, 감광층(134)의 이격된 상부에 투과부(B1)와 차단부(B2)와 회절부(B3)로 구성된 마스크(M)를 위치시킨다.
이때, 상기 스위칭 영역(S)에는 상기 게이트 전극(116)에 대응하여 회절부(B3)와, 회절부(B3)의 양측에 차단부(B2)가 위치하도록 하고, 상기 화소 영역(P)에 부분적으로 막대형상의 차단부(B2)와 상기 게이트 배선(도 6의 118)과 수직한 방향으로 상기 차단부(B2)가 위치하도록 한다.
다음으로, 상기 마스크(M)의 상부로 빛(미도시)을 조사하여 하부의 감광층(134)을 노광(exposure)하고 현상(develop)하는 공정을 진행한다.
도 7c와 도 8c와 도 9c에 도시한 바와 같이, 현상공정을 진행하게 되면, 상 기 스위칭 영역(S)에 대응하여 높이가 서로 다른 제 1 감광층(136a)과, 상기 화소 영역(P)과 상기 게이트 배선(도 6의 118)에 수직한 방향으로 각각 원래 높이의 제 2 감광층(136b)이 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 감광층(136a,136b)의 주변으로 노출된 제 4 금속층(132)과 그 하부의 제 3 금속층(130)을 제거한 후, 연속하여 불순물 비정질 실리콘층(128)과 순수 비정질 실리콘층(126)을 제거하는 공정을 진행한다.
도 7d와 도 8d와 도 9d에 도시한 바와 같이, 상기 제거 공정이 완료되면, 제 1 감광층(136a)의 하부에는 아일랜드 형태의 소스.드레인 금속층(140)이 형성되고, 상기 제 2 감광층(136b)의 하부에는 상기 소스.드레인 금속층(140)에서 상기 게이트 배선(도 6의 118)과 수직한 방향으로 연장되고 일 끝단에 데이터 패드(144)를 포함하는 데이터 배선(도 6의 142)이 형성되고, 상기 화소 영역(P)에는 상기 소스.드레인 금속층(140)과 연결된 화소 전극(146a,146b)이 형성된다.
상기 화소 전극(146a,146b)은 상기 소스.드레인 금속층(140)에서 화소 영역(P)으로 연장된 제 1 수평부(146a)와, 제 1 수평부(146a)에서 상기 공통 전극의 수직부(122b) 사이로 연장된 수직부(146b)로 구성된다.
이때, 상기 소스.드레인 금속층(140)과 데이터 배선 및 데이터 패드(도 6의 142,144)와 상기 화소 전극(146a,146b)의 하부에 패턴된 불순물비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층을 반도체층(138)이라 통칭하고 특히, 상기 소스.드레인 금속층(140)의 하부의 반도체층(138)중 순수 비정질 실리콘층을 액티브층(active layer, 138a)이라 하고, 불순물 반도체층을 오믹 콘택층(ohmic contact layer, 138b)이라 칭한다.
도 7e와 도 8e와 도 9e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 감광층(136a,136b)을 애싱(ashing)하는 공정을 진행하여, 상기 게이트 전극(116)에 대응하는 부분을 완전히 제거하여 소스.드레인 금속층(140)의 일부를 노출한다.
다음으로, 상기 노출된 소스.드레인 금속층(140)을 제거하는 공정을 진행한다.
도 7f와 도 8f와 도 9f에 도시한 바와 같이, 상기 제거공정을 진행하면, 상기 게이트 전극(116)의 상부에 대응하여 일정간격 이격된 소스 전극(148)과 드레인 전극(150)이 형성된다.
다음으로, 상기 소스 전극과 드레인 전극(148,150)의 이격된 하부로 노출된 오믹 콘택층(138b)을 제거하는 공정을 연속하여 진행 한다.
다음으로, 상기 제 1 감광층(136a)과 제 2 감광층(136b)을 제거하는 공정을 진행한다.
전술한 바와 같이 도 7a 내지 도 7f와 도 8a 내지 도 8f와 도 9a 내지 도 9f의 제 2 마스크 공정을 통해, 최상층이 티타늄(Ti)층으로 구성된 이중층의 소스 및 드레인 전극(148,150)과 데이터 배선 및 데이터 패드(도 6의 142,144)와 화소 전극(146a,146b)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 화소 영역(P)에는 상기 공통 전극의 제 1 수평부(122a)와 상기 화소 전극의 수평부(146a)가 겹쳐 구성된 보조 용량부(C)가 형성된다.
도 7g와 도 8g와 도 9g는 제 3 마스크 공정을 도시한 도면으로, 상기 소스 및 드레인 전극(148,150)과 데이터 패드 및 데이터 배선(144, 도 6의 142)과 화소 전극(146a,146b)이 형성된 기판(100)의 전면에 실리콘질화물(SiNX)과 실리콘산화물(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하거나 경우에 따라서, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(152)을 형성한다.
다음으로, 상기 보호막(152)을 패턴하여 상기 게이트 패드(120)의 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(154)과 상기 데이터 패드(144)의 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(156)을 형성한다.
동시에, 상기 화소 영역(P)의 화소 전극(146a,146b)을 노출하는 공정을 진행한다. 이는 상기 공통 전극(122a,122b)과 화소 전극(146a,146b)사이의 기생용량을 최소화 하기 위한 것이며 절연막의 재질에 따라 상기 보호막(152)을 제거하지 않을 수 도 있다.
또한, 상기 보호막(152)하부의 게이트 절연막(124) 또한 식각하여 상기 화소 전극(146a,146b)과 공통 전극(122a,122b)을 모두 노출할 수 도 있다.
이때, 게이트 패드 콘택홀(154)과 데이터 패드 콘택홀(156)을 상기 게이트 패드 및 데이터 패드(120,144)의 상부 티타늄(Ti)층이 노출된다.
상기 티타늄층은 다른 금속에 비해 수분에 의해 부식하지 않고 산소와 반응성이 낮다. 따라서, 패드부의 전식이 발생하지 않기 때문에 종래와 같이 별도의 투명 금속층을 형성할 필요가 없다.
전술한 공정을 통해, 본 발명에 따른 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.
전술한 바와 같이 제작된 횡전계 방식 어레이 기판의 평면구성은 앞서 언급한 도 6의 구성과 같이, 화소 전극과 공통 전극을 막대형상으로 구성하였지만, 상하 시야각 보상을 위해 상기 두 전극을 꺽쇄 형상 또는 지그재그 형상으로 구성할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 최상층이 티타늄(Ti)층인 이중 금속층으로 게이트 패드 및 데이터 패드를 형성함으로써, 3 마스크 공정으로 횡전계방식 액정표시장치용 어레이기판을 제작하는 것이 가능하다.
따라서, 마스크공정이 종래에 비해 획기적으로 절감될 수 있기 때문에 제조비용을 절감할 수 있어 제품의 경쟁력을 향상할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공정시간을 단축하는 동시에 불량확율을 낮출 수 있기 때문에 생산수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 기판과;
    기판 상에 일 방향으로 구성되고 최상층이 티타늄(Ti)층인 이중 금속층의 게이트 배선 게이트 패드와, 이와는 교차하여 화소 영역을 정의하고 최상층이 티타늄(Ti)층인 이중 금속층의 데이터 배선과 데이터 패드와;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차지점에 구성된 스위칭 소자와;
    상기 화소 영역에 구성된 공통 전극과 화소 전극과;
    상기 게이트 패드와 데이터 패드의 일부를 노출하는 보호막
    을 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 소자는 게이트 전극과 액티브층과 소스 전극과 드레인 전극을 포함하는 박막트랜지스터인 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 게이트 배선 및 게이트 패드와 동일층에 이중 금속층으로 형성되며, 상기 게이트 배선과 평행한 제 1 수평부와 제 1 수평부에서 수직하 게 이격하여 연장된 다수의 수직부와 다수의 수직부를 하나로 연결하는 제 2 수평부로 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 이중 금속층으로 구성되며, 상기 공통 전극의 제 1 수평부와 겹쳐 구성되는 수평부와, 수평부에서 수직하여 연장된 다수의 수직부로 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 수평부와 상기 공통 전극의 제 1 수평부는 절연막을 두고 겹쳐 구성되어 보조 용량부를 구성하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공통 전극과 화소 전극의 수직부는 꺽쇄형상 또는 지그 재그 형상으로 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막은 상기 화소 전극을 더욱 노출하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 게이트 패드는 게이트 배선의 일 끝단에 구성되고, 상기 데이터 패드는 상기 데이터 배선의 일 끝단에 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판.
  9. 기판 상에 최상층이 티타늄(Ti)층인 이중 금속층의 게이트 전극과, 게이트 패드와 게이트 배선과 공통 전극을 형성하는 제 1 마스크 공정 단계와;
    상기 게이트 전극의 상부에 게이트 절연막을 사이에 두고, 액티브층과 오믹 콘택층과, 상기 오믹 콘택층의 상부에 이격되고, 최상층이 티타늄층인 이중 금속층의 소스 전극과 드레인 전극과, 데이터 배선과 데이터 패드를 형성하는 제 2 마스크 공정 단계와;
    상기 게이트 패드와 데이터 패드의 일부를 노출하는 보호막을 형성하는 제 3 마스크 공정 단계
    를 포함하는 횡전계형 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 마스크 공정 단계는;
    상기 게이트 배선과 게이트 패드와 게이트 전극이 형성된 기판의 전면에 게이트 절연막과, 순수 비정질 실리콘층과, 불순물 비정질 실리콘층과, 제 1 금속층과 제 2 금속층(티타늄층)을 적층하는 단계와;
    상기 제 2 금속층의 상부에 감광층을 형성하고, 감광층의 이격된 상부에 투과부와 차단부와 회절부로 구성된 마스크를 위치시키는 단계와;
    상기 마스크의 상부로 빛을 조사하여 하부의 감광층을 노광하고 현상하여, 상기 게이트 전극의 상부에 대응하여 높이가 다른 제 1 감광층과, 상기 화소 영역과, 상기 게이트 배선에 수직한 방향에 대응하여 각각 제 2 감광층을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 감광층과 제 2 감광층의 주변으로 노출된 제 2 금속층과 그 하부의 제 1 금속층과 불순물 비정질 실리콘층과 순수 비정질 실리콘층을 식각하여, 상기 제 1 감광층의 하부에 이중 금속층이고 아일랜드 형태인 소스.드레인 금속층과, 상기 제 2 감광층의 하부에 상기 소스.드레인 금속층에서 연장되고 일 끝단에 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과, 상기 화소 영역에 대응하여 화소 전극을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 감광층 중 높이가 낮은 부분을 애싱(ashing)하여 하부의 소스.드레인 금속층을 부분적으로 노출하는 단계와;
    상기 노출된 소스 드레인 금속층을 제거하여, 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 형성하는 단계
    를 포함하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 최상층이 티타늄층인 이중 금속층의 게이트 배선과 게이트 전극과 게이트 패드와 상기 데이터 배선과 데이터패드와 소스 및 드레인 전극의 제 1 금속층은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 구리(Cu), 알루미늄(Al)을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나인 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 공통 전극은 상기 게이트 배선과 평행한 제 1 수평부와 제 1 수평부에서 수직하게 이격하여 연장된 다수의 수직부와 다수의 수직부를 하나로 연결하는 제 2 수평부로 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 화소 전극은 상기 공통 전극의 제 1 수평부와 겹쳐 구성되는 수평부와, 수평부에서 수직하여 연장된 다수의 수직부로 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 화소 전극의 수평부와 상기 공통 전극의 제 1 수평부는 절연막을 두고 겹쳐 구성되어 보조 용량부를 구성하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 공통 전극과 화소 전극의 수직부는 꺽쇄형상 또는 지그 재그 형상으로 구성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 보호막은 상기 화소 전극을 더욱 노출하는 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판 제조방법.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 게이트 패드는 게이트 배선의 일 끝단에 형성된 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
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