KR20060078010A - Array substrate for liquid crystal display and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법이 제공된다. 액정 표시 장치용 어레이 기판은 게이트 전극, 게이트 절연막, 반도체층, 구리를 포함하는 금속 물질로 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극, 오믹 콘택층, 오믹 콘택층 상부의 드레인 전극과 대향하지 않는 소스 전극의 측면 및 오믹 콘택층 상부의 소스 전극과 대향하지 않는 드레인 전극의 측면 각각에 형성된 전극 버퍼층, 보호막 및 화소 전극을 포함한다. 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 게이트 전극을 형성하는 단계, 게이트 절연막, 수소화 비정질 실리콘층, 불순물 비정질 실리콘층 및 구리를 포함하는 금속 물질층을 증착하는 단계, 반도체층을 형성하고, 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하며, 드레인 전극과 대향하지 않는 소스 전극의 측면 및 소스 전극과 대향하지 않는 드레인 전극의 측면 각각에 전극 버퍼층을 형성하는 단계, 오믹 콘택층을 형성하는 단계, 보호막을 형성하는 단계 및 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention provides an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same. An array substrate for a liquid crystal display device may include a gate electrode, a gate insulating layer, a semiconductor layer, and a side surface of a source electrode and a drain electrode formed of a metal material including copper, a source electrode not facing the drain electrode on the ohmic contact layer and the ohmic contact layer. And an electrode buffer layer, a passivation layer, and a pixel electrode formed on each side of the drain electrode not facing the source electrode on the ohmic contact layer. A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device includes forming a gate electrode, depositing a metal material layer including a gate insulating film, a hydrogenated amorphous silicon layer, an impurity amorphous silicon layer, and copper, forming a semiconductor layer, and forming a source electrode. And forming a drain electrode, forming an electrode buffer layer on each of a side of the source electrode that does not face the drain electrode and a side of the drain electrode that does not face the source electrode, forming an ohmic contact layer, and forming a protective film. And forming a pixel electrode.
액정 표시 장치, 어레이 기판, 구리 배선Liquid Crystal Display, Array Board, Copper Wiring
Description
도 1은 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정 단계별 각각의 단면도들이다.3A to 3I are cross-sectional views of respective steps of a manufacturing process of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명) (Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100: 투명 절연 기판 110: 게이트 전극100: transparent insulating substrate 110: gate electrode
120: 게이트 절연막 130: 반도체층120: gate insulating film 130: semiconductor layer
140, 150: 오믹 콘택층 160: 소스 전극140 and 150: ohmic contact layer 160: source electrode
170: 드레인 전극 201, 202: 전극 버퍼층170:
180: 보호막 190: 화소 전극180: protective film 190: pixel electrode
본 발명은 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)용 어레이 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구리(Cu)를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극 및 드레인 전극을 안정적으로 형성시킬 수 있는 액정 표시 장치용 어레이 기판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array substrate for a liquid crystal display (LCD) and a method for manufacturing the same, and more particularly, to stably form a source electrode and a drain electrode made of a metal material including copper (Cu). The present invention relates to an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same.
오늘날과 같은 정보화 사회에 있어서 전자 표시 장치의 역할은 매우 중요해지고 있으며, 각종의 전자 표시 장치가 다양한 산업 분야에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전자 표시 장치 분야는 발전을 거듭하여 다양화하는 정보화 사회의 요구에 적합한 새로운 기능을 갖는 전자 표시 장치가 계속 개발되고 있다. 일반적으로 전자 표시 장치란 다양한 정보를 시각을 통하여 인간에게 전달하는 장치를 말한다. 즉, 전자 표시 장치란 각종의 전자 기기로부터 출력되는 전자적 정보 신호를 인간의 시각으로 인식할 수 있는 광 정보 신호로 변화하는 전자 장치를 말하며, 인간과 전자 기기를 연결하는 가교적인 역할을 담당하는 장치라고 할 수 있다.In today's information society, the role of electronic displays has become very important, and various electronic displays have been widely used in various industrial fields. In the electronic display device field, electronic display devices having new functions suitable for the demands of the information society, which have been continuously developed and diversified, are continuously being developed. In general, an electronic display device refers to a device that transmits various pieces of information to a human through vision. That is, an electronic display device refers to an electronic device that converts an electronic information signal output from various electronic devices into an optical information signal that can be recognized by a human eye, and is a device that plays a role of a bridge between humans and electronic devices. It can be said.
이러한 전자 표시 장치에 있어서, 광 정보 신호가 발광 현상에 의해서 표시되는 경우에는 발광형 표시 장치로 일컬어지며, 반사, 산란, 간섭 현상 등에 의하여 광 변조로 표시되는 경우에는 수광형 표시 장치로 일컬어진다. 능동형 표시 장치로도 불리는 발광형 표시 장치로는 음극선관 표시 장치(Cathode Ray Tube; CRT), 플라즈마 표시 장치(Plasma Display Panel; PDP), 유기 이엘 표시 장치(Organic ElectroLuminiscent Display; OELD), 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED) 등을 들 수 있다. 그리고 수동형 표시 장치로 불리는 수광형 표시 장치로는 액정 표시 장치(LCD), 전자 영동 표시 장치(ElectroPhoretic Image Display; EPID) 등을 들 수 있다. In such an electronic display device, when an optical information signal is displayed by a light emitting phenomenon, it is referred to as a light emitting display device, and when it is displayed by light modulation due to reflection, scattering, or interference phenomenon, it is called a light receiving display device. Light emitting displays, also called active display devices, include cathode ray tube (CRT), plasma display panel (PDP), organic electroluminescent display (OLD), and light emitting diodes (LED). Light Emitting Diode (LED) etc. can be mentioned. The light receiving display device, which is called a passive display device, may include a liquid crystal display (LCD) and an electrophoretic image display (EPID).
텔레비전이나 컴퓨터 모니터 등에 사용되고 있으며, 가장 오랜 역사를 갖는 표시 장치인 음극선관 표시 장치는 경제성 등의 면에서 가장 높은 시장 점유율을 차지하고 있으나, 무거운 중량, 큰 부피 및 높은 소비 전력 등과 같은 단점을 많이 가지고 있다.Cathode ray tube display device, which is used for television and computer monitor, and has the longest history, has the highest market share in terms of economy, but has many disadvantages such as heavy weight, large volume and high power consumption. .
최근에, 반도체 기술의 급속한 진보에 의하여 각종 전자 장치의 저전압화 및 저전력화와 함께 전자 기기의 소형화, 박형화 및 경량화의 추세에 따라 새로운 환경에 적합한 전자 표시 장치로서 평판 패널형 표시 장치에 대한 요구가 급격히 증대되고 있다. 이에 따라 액정 표시 장치(LCD), 플라즈마 표시 장치(PDP), 유기 이엘 표시 장치(OELD) 등과 같은 평판 패널형 표시 장치가 개발되고 있으며, 이러한 평판 패널형 표시 장치 중에서 소형화, 경량화 및 박형화가 용이하며, 낮은 소비 전력 및 낮은 구동 전압을 갖는 액정 표시 장치가 특히 주목 받고 있다.Recently, due to the rapid progress of semiconductor technology, there is a demand for a flat panel display device as an electronic display device suitable for a new environment in accordance with the trend of lowering and lowering power of various electronic devices and miniaturization, thinning, and lightening of electronic devices. It is rapidly increasing. Accordingly, flat panel display devices such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display device (PDP), an organic EL display device (OELD), and the like have been developed, and among these flat panel display devices, it is easy to miniaturize, light weight, and thinner. In particular, liquid crystal display devices having low power consumption and low driving voltage are drawing attention.
액정 표시 장치는 공통 전극, 컬러 필터, 블랙 매트릭스 등이 형성되어 있는 상부 투명 절연 기판과 스위칭 소자, 화소 전극 등이 형성되어 있는 하부 투명 절연 기판 사이에 이방성 유전율을 갖는 액정 물질을 주입해 놓고, 화소 전극과 공통 전극에 서로 다른 전위를 인가함으로써 액정 물질에 형성되는 전계의 세기를 조정하여 액정 물질의 분자 배열을 변경시키고, 이를 통하여 투명 절연 기판에 투과되는 빛의 양을 조절함으로써 원하는 화상을 표현하는 표시 장치이다. 이러한 액정 표시 장치는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT) 소자를 스위칭 소자로 이용하는 박막 트랜지스터 액정 표시 장치(TFT LCD)가 주로 사용되고 있다.In the liquid crystal display, a liquid crystal material having an anisotropic dielectric constant is injected between an upper transparent insulating substrate on which a common electrode, a color filter, a black matrix, and the like are formed, and a lower transparent insulating substrate on which a switching element and a pixel electrode are formed. By applying different potentials to the electrodes and the common electrode, the intensity of the electric field formed in the liquid crystal material is adjusted to change the molecular arrangement of the liquid crystal material, thereby controlling the amount of light transmitted through the transparent insulating substrate to express a desired image. It is a display device. In the liquid crystal display, a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD) using a thin film transistor (TFT) element as a switching element is mainly used.
도 1을 참조하여, 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대해서 설명한다. 도 1은 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판의 단면도이다.With reference to FIG. 1, the conventional array substrate for liquid crystal display devices is demonstrated. 1 is a cross-sectional view of a conventional array substrate for a liquid crystal display device.
종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판은 도 1에 도시된 것처럼, 투명 절연 기판(10) 상에 형성된 게이트 전극(11)과, 게이트 전극(11) 상부에 형성된 게이트 절연막(12)과, 게이트 절연막(12) 상부에 수소화 비정질 실리콘 물질로 이루어진 반도체층(13)과, 게이트 전극과 대응된 영역에서 반도체층(13)을 노출시키며 서로 이격되게 위치하여 형성된 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)과, 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)과 반도체층(13) 간의 계면에 형성되며 불순물 비정질 실리콘의 물질로 이루어진 오믹 콘택층(ohmic contact layer; 14, 15)을 포함한다. 그리고 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17) 상부에는 보호막(18)이 형성되어 있고, 이러한 보호막(18)에는 드레인 전극(17)을 노출시키는 콘택홀(18_1)이 형성되어 있으며, 이러한 콘택홀(18_1)을 통해서 드레인 전극(17)에 연결되는 화소 전극(19)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, a conventional array substrate for a liquid crystal display device includes a
이러한 종래의 액정 표시 장치용 어레이 기판은 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)으로 신호 지연을 감소시키기 위해서 저항이 낮은 금속 물질을 사용하고 있으며, 구체적으로 저항이 낮은 금속 물질로는 구리(Cu)를 포함하는 금속 물질이 이용되고 있다.The conventional array substrate for a liquid crystal display device uses a low resistance metal material to reduce signal delays to the
한편, 구리를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)을 형성하기 위해서는, 구리를 포함하는 금속 물질층을 습식 식각 공정을 이용하여 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)을 패터닝한 후에, 불순물 비정질 실리콘층 및 수소화 비정질 실리콘층을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각한다. 그럼으로써 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17) 영역의 구리와 염소 이온이 반응하여 부식하므로, 후속 단계에서 습식 식각으로 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)을 완성하는 공정에서 부식된 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17) 영역의 구리가 식각되어 제거될 수 있다. 따라서 구리를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극(16) 및 드레인 전극(17)을 안정적으로 형성시킬 수 없다.Meanwhile, in order to form the
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소스 전극 및 드레인 전극의 측면에 전극 버퍼층을 형성시킴으로써 구리(Cu)를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극 및 드레인 전극을 안정적으로 형성시킬 수 있는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)용 어레이 기판을 제공하는 것이다.Accordingly, a technical object of the present invention is to form an electrode buffer layer on the side of the source electrode and the drain electrode to form a liquid crystal display device capable of stably forming a source electrode and a drain electrode made of a metal material including copper (Cu). To provide an array substrate for a Crystal Display (LCD).
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)용 어레이 기판의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display (LCD).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 투명 절연 기판 상에 형성된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상부에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상부에 형성된 반도체층, 상기 반도체층 상부에 상기 게이트 전극과 대응되는 영역에서 상기 반도체층을 노출시키며 서로 이격되게 위치하여, 구리를 포함하는 금속 물질로 형성되는 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 소스 전극 및 드레인 전극과 반도체층 간의 계면에 형성된 오믹 콘택층, 상기 오믹 콘택층 상부의 상기 드레인 전극과 대향하지 않는 상기 소스 전극의 측면 및 상기 오믹 콘택층 상부의 상기 소스 전극과 대향하지 않는 상기 드레인 전극의 측면 각각에 형성된 전극 버퍼층, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 형성된 보호막 및 상기 보호막의 상부에 형성되고, 상기 드레인 전극에 연결된 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.An array substrate for a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention for achieving the technical problem is a gate electrode formed on a transparent insulating substrate, a gate insulating film formed on the gate electrode, a semiconductor layer formed on the gate insulating film, A source electrode and a drain electrode formed of a metal material including copper, the semiconductor layer being positioned to be spaced apart from each other by exposing the semiconductor layer in an area corresponding to the gate electrode on the semiconductor layer; an interface between the source electrode and the drain electrode and the semiconductor layer An electrode buffer layer formed on each of the ohmic contact layer formed on the side surface of the source electrode not facing the drain electrode on the ohmic contact layer and on the side surface of the drain electrode not on the source electrode on the ohmic contact layer; Formed on the source electrode and the drain electrode Homak and is formed on the protective film, characterized by comprising a pixel electrode connected to the drain electrode.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 상기 전극 버퍼층이 구리 산화막으로 형성된 것이 바람직하다.In the array substrate for a liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the electrode buffer layer is preferably formed of a copper oxide film.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 상기 전극 버퍼층의 폭이 50 Å ∼ 1000 Å인 것이 바람직하다.In addition, the array substrate for a liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention preferably has a width of 50 kPa to 1000 kPa of the electrode buffer layer.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 투명 절연 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 상부에 게이트 절연막, 수소화 비정질 실리콘층, 불순물 비정질 실리콘층 및 구리를 포함하는 금속 물질층을 차례대로 증착하는 단계, 상기 수소화 비정질 실리콘층에 반도체층을 형성하고, 상기 구리를 포함하는 금속 물질층에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하며, 상기 드레인 전극과 대향하지 않는 상기 소스 전극의 측면 및 상기 소스 전극과 대향하지 않는 상기 드레인 전극의 측면 각각에 전극 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 불순물 비정질 실리콘층에서 상기 게이트 전극과 대응되는 영역을 식각하여 오믹 콘택층을 형성하는 단계, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극의 상부에 보호막을 형성하는 단계 및 상기 보호막의 상부에 상기 드레인 전극과 연결된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, the method including: forming a gate electrode on a transparent insulating substrate; a gate insulating layer and a hydrogenated amorphous silicon layer on the gate electrode; Depositing a metal material layer including an impurity amorphous silicon layer and copper in sequence, forming a semiconductor layer on the hydrogenated amorphous silicon layer, and forming a source electrode and a drain electrode on the metal material layer including copper, Forming an electrode buffer layer on each of a side of the source electrode not facing the drain electrode and a side of the drain electrode not facing the source electrode, by etching an area corresponding to the gate electrode in the impurity amorphous silicon layer Forming an ohmic contact layer, the source electrode and the drain And forming a passivation layer on the phosphorus electrode and forming a pixel electrode connected to the drain electrode on the passivation layer.
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 수소화 비정질 실리콘층에 반도체층을 형성하고, 상기 구리를 포함하는 금속 물질층에 소스 전극 및 드레인 전극을 형성하며, 상기 드레인 전극과 대향하지 않는 상기 소스 전극의 측면 및 상기 소스 전극과 대향하지 않는 상기 드레인 전극의 측면 각각에 전극 버퍼층을 형성하는 단계가, 상기 구리를 포함하는 금속 물질층에서 상기 게이트 전극과 대응되는 영역, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극이 형성될 영역을 제외한 부분을 식각하여 제거하는 단계, 상기 불순물 비정질 실리콘층 상부의 상기 제거된 금속 물질층의 측면 각각에 상기 전극 버퍼층을 형성하는 단계, 상기 불순물 비정질 실리콘층 및 수소화 비정질 실리콘층에서 상기 게이트 전극과 대응되는 영역, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극이 형성될 영역, 상기 전극 버퍼층과 대응되는 영역을 제외한 부분을 식각하여 제거하는 단계 및 상기 제거된 금속 물질층에서 상기 게이트 전극과 대응되는 영역을 식각하여 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, a semiconductor layer is formed on the hydrogenated amorphous silicon layer, a source electrode and a drain electrode are formed on a metal material layer including copper, and the drain Forming an electrode buffer layer on each of a side of the source electrode not facing the electrode and a side of the drain electrode not facing the source electrode, the region corresponding to the gate electrode in the metal material layer including copper; Etching and removing portions except the region where the source electrode and the drain electrode are to be formed, forming the electrode buffer layers on each side of the removed metal material layer on the impurity amorphous silicon layer, and the impurity amorphous silicon A region corresponding to the gate electrode in the layer and the hydrogenated amorphous silicon layer, Etching and removing portions other than regions where the source and drain electrodes are to be formed and regions corresponding to the electrode buffer layer, and etching the regions corresponding to the gate electrodes in the removed metal material layer; It is preferable to include the step of forming the drain electrode.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 전극 버퍼층을 형성하는 단계에서, 상기 전극 버퍼층이 구리 산화막으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing the array substrate for a liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention, it is preferable that the electrode buffer layer is formed of a copper oxide film at the step of forming the electrode buffer layer.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 오믹 콘택층을 형성하는 단계를 수행한 후에, 상기 전극 버퍼층의 폭이 50 Å ∼ 1000 Å인 것이 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing the array substrate for a liquid crystal display device according to the exemplary embodiment of the present invention, after the step of forming the ohmic contact layer, the width of the electrode buffer layer is preferably 50 mW to 1000 mW.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 전극 버퍼층을 형성하는 단계에서, 상기 전극 버퍼층을 상기 제거된 금속 물질층의 상부에 포토레지스트가 도포된 상태에서 1 기압의 대기중에 상기 제거된 금속 물질층을 24 시간 ∼ 72 시간 동안 노출시켜 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention may include forming the electrode buffer layer in a state in which the electrode buffer layer is coated with a photoresist on the removed metal material layer. It is preferable to form the removed metal material layer by exposing for 24 hours to 72 hours in an atmosphere of atmospheric pressure.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 전극 버퍼층을 형성하는 단계에서, 상기 전극 버퍼층을 상기 제거된 금속 물질층의 상부에 포토레지스트가 도포된 상태에서 산소 플라즈마로 4 sec ∼ 100 sec 동안 처리하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, in the forming of the electrode buffer layer, the electrode buffer layer is formed with oxygen in a state where photoresist is applied on the removed metal material layer. It is preferable to form by treating with plasma for 4 sec-100 sec.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 상기 불순물 비정질 실리콘층 및 수소화 비정질 실리콘층에서 상기 게이트 전극과 대응되는 영역, 소스 전극 및 드레인 전극이 형성될 영역, 상기 전극 버퍼층과 대응되는 영역을 제외한 부분을 식각하여 제거하는 단계, 상기 불순물 비정질 실리콘층 및 수소화 비정질 실리콘층을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각하는 것이 바람직하다.In addition, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention may include a region corresponding to the gate electrode, a region where a source electrode and a drain electrode are to be formed, in the impurity amorphous silicon layer and the hydrogenated amorphous silicon layer. Etching and removing portions except regions corresponding to the electrode buffer layer, and etching the impurity amorphous silicon layer and the hydrogenated amorphous silicon layer by a radial ion etching (RIE) process including chlorine gas or a plasma etching process including a chlorine plasma It is desirable to.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있 다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판에 대해서 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 단면도이다.Referring to FIG. 2, an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described. 2 is a cross-sectional view of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 게이트 전극(110), 게이트 절연막(120), 반도체층(130), 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170), 오믹 콘택층(140, 150), 전극 버퍼층(201, 202), 보호막(180), 화소 전극(190)을 포함한다.As illustrated in FIG. 2, an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention may include a
여기에서, 게이트 전극(110)은 투명 절연 기판(100) 상에 알루미늄(Al)을 포함하는 금속 물질로 형성되어 있으며, 게이트 절연막(120)은 게이트 전극(110)을 덮은 영역에 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 등의 절연 물질로 형성되어 있다.Here, the
그리고, 반도체층(130)은 게이트 절연막(120) 상부의 게이트 전극(110)을 덮는 위치에 수소화 비정질 실리콘 물질로 형성되어 있으며, 게이트 전극(110)과 대응되는 영역이 채널부로 정의되며, 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)은 구리(Cu)를 포함하는 금속 물질로 게이트 전극(110)과 대응되는 영역에서 반도체층(130)을 노출시키며 서로 이격되게 위치하여 형성되어 있다. 또한, 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)과 반도체층(130) 간의 계면에 n형 또는 p형 불순물이 고농도 로 도핑되어 있는 불순물 비정질 실리콘 물질로 이루어진 오믹 콘택층(140, 150)이 형성되어 있다.The
그리고, 오믹 콘택층(140, 150) 상부의 드레인 전극(170)과 대향하지 않는 소스 전극(160)의 측면 및 오믹 콘택층(140, 150) 상부의 소스 전극(160)과 대향하지 않는 드레인 전극(170)의 측면 각각에는 구리 산화막(Cu2O) 물질로 이루어진 전극 버퍼층(201, 202)이 형성되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 드레인 전극(170)과 대향하지 않는 소스 전극(160)의 측면 및 드레인 전극(170)의 측면 각각에 구리 산화막 물질로 이루어진 전극 버퍼층(201, 202)을 형성시킴으로써 구리를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 안정적으로 형성시킬 수 있다.The side of the
구체적으로, 전극 버퍼층(201, 202)의 폭(W1, W2)은 50 Å ∼ 1000 Å인 것이 바람직하다. 전극 버퍼층(201, 202)의 폭(W1, W2)이 50 Å 미만인 경우에는 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 패터닝한 후에, 반도체층(130) 및 오믹 콘택층(140, 150)을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각하는 단계에서 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 효과적으로 보호할 수 없으므로 바람직하지 않으며, 전극 버퍼층(201, 202)의 폭(W1, W2)이 1000 Å 초과인 경우에는 전극 버퍼층(201, 202)을 형성시키는 공정 시간이 증가되어, 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 효율이 감소되므로 바람직하지 않다.Specifically, the widths W1 and W2 of the electrode buffer layers 201 and 202 are preferably 50 mW to 1000 mW. When the widths W1 and W2 of the electrode buffer layers 201 and 202 are less than 50 GPa, the
한편, 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)의 상부에는 실리콘 질화막(SiNx) 등의 무기 절연 물질이나 유기 절연 물질로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있고, 이러한 보호막(180)에는 드레인 전극(170)을 노출시키는 콘택홀(181)이 형성되어 있으며, 이러한 콘택홀(181)을 통해서 드레인 전극(170)에 연결되며 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질로 이루어진 화소 전극(190)이 형성되어 있다.Meanwhile, a
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에 대하여 도 3a 내지 도 3i를 참조하여 상세히 설명한다. 도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 공정 단계별 각각의 단면도들이다.Hereinafter, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3A to 3I. 3A to 3I are cross-sectional views of respective steps of a manufacturing process of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 투명 절연 기판(100) 상에 제 1 금속 물질로 게이트 전극층을 증착하고, 제 1 마스크를 이용하는 사진 공정과 에칭 공정으로 게이트 전극층을 패터닝함으로써, 도3a에 도시된 것처럼, 게이트 전극(110)을 형성한다. 여기에서, 제 1 금속 물질은 비저항값이 낮은 금속 물질에서 선택되며, 바람직하게는 알루미늄을 포함하는 금속 물질로 선택되는 것이다.First, by depositing a gate electrode layer on the transparent insulating
다음으로, 게이트 전극(110) 상부에 게이트 절연막(120), 수소화 비정질 실리콘층(131), n형 또는 p형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 구리를 포함하는 금속 물질층(161)을, 도3a에 도시된 것처럼, 차례대로 증착한다. 여기에서, 게이트 절연막(120)은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 중 어느 하나에서 선택되며, 바람직하게는 무기 절연 물질에서 선택되는 것이며, 더욱 바람직하게는 실리콘 절연 물질에서 선택되는 것이다. 이러한 실리콘 절 연 물질로는 예를 들면, 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 등을 이용할 수 있다.Next, a metal material including a
다음으로, 구리를 포함하는 금속 물질층(161) 상부의 게이트 전극(110)과 대응되는 영역, 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)이 형성될 영역에 제 2 마스크를 이용하는 사진 공정으로 포토레지스트 패턴(172)을, 도 3b에 도시된 것처럼, 형성한다. 여기에서, 포토레지스트 패턴(172)은 노광량의 차이를 두어 노광함으로써, 게이트 전극과 대응되는 영역에 대해서는 포토레지스트 패턴(172)의 두께가 상대적으로 적은 해프 톤(half tone; 171)을 형성한다. 이러한 해프 톤(171)은 게이트 전극(110)과 대응되는 영역에 대하여 회절 노광을 통해서 노광시킴으로써 그 두께가 상대적으로 적게 형성할 수 있다. 구체적으로, 포토레지스트 패턴(172)의 두께는 18000 Å ∼ 23000 Å 정도이고, 해프 톤(171)의 두께는 5000 Å ∼ 8000 Å 정도이다.Next, a photo process is performed using a second mask in an area corresponding to the
다음으로, 포토레지스트 패턴(172)을 마스크로 하여 구리를 포함하는 금속 물질층(161)에서 상기 게이트 전극(110)과 대응되는 영역, 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)이 형성될 영역을 제외한 부분을 식각하여, 도 3c에 도시된 것처럼, 제거한다. 여기에서, 구리를 포함하는 금속 물질층(161)은 습식 식각으로 식각할 수 있으며, 습식 식각용 에천트로는 과산화수소(H2O2)와 아세트산(CH3CHOOH)의 혼합 용액을 이용할 수 있다.Next, an area corresponding to the
다음으로, 불순물 비정질 실리콘층(141) 상부의 제거된 금속 물질층(162)의 측면 각각에, 도 3d에 도시된 것처럼, 구리 산화막(Cu2O) 물질로 이루어진 전극 버 퍼층(201, 202)을 형성한다. 여기에서, 전극 버퍼층(201, 202)은 제거된 금속 물질층(162)의 상부에 포토레지스트 패턴(172)이 형성된 상태에서 1 기압의 대기중에 구리를 포함하는 금속 물질층(162)을 노출시켜 형성할 수 있다. 구체적으로, 전극 버퍼층(201, 202)은 제거된 금속 물질층(162)의 상부에 포토레지스트 패턴(172)이 형성된 상태에서 클린 룸(clean room)에서 1 기압, 20 ℃ ∼ 25 ℃ 정도의 온도, 45 % ∼ 55 % 정도의 습도 상태에서, 24 시간 ∼ 72 시간 동안 구리를 포함하는 금속 물질층(162)을 노출시켜 형성할 수 있다.Next, electrode buffer layers 201 and 202 made of a copper oxide (Cu 2 O) material are formed on each side of the removed
또는, 전극 버퍼층(201, 202)은 제거된 금속 물질층(162)의 상부에 포토레지스트 패턴(172)이 형성된 상태에서 산소 플라즈마로 처리하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 0.05 torr ∼ 1 torr의 압력에서, 2000 ∼ 4000 W의 고주파(Radio Frequency; RF) 전력으로 산소 가스(O2)를 1300 Sccm ∼ 1700 Sccm 정도 제공하는 공정 조건에서 제거된 금속 물질층(162)의 상부에 포토레지스트 패턴(172)이 형성된 상태에서 4 sec ∼ 100 sec 동안 산소 플라즈마로 처리하여 전극 버퍼층(201, 202)을 형성할 수 있다.Alternatively, the electrode buffer layers 201 and 202 may be formed by treating with an oxygen plasma while the
다음으로, 포토레지스트 패턴(172)을 마스크로 하여 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 수소화 비정질 실리콘층(131)에서 게이트 전극(110)과 대응되는 영역, 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)이 형성될 영역, 전극 버퍼층(201, 202)과 대응되는 영역을 제외한 부분을 식각하여, 도 3e에 도시된 것처럼, 제거한다. 여기에서, 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 수소화 비정질 실리콘층(131)을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈 마 에칭 공정으로 식각할 수 있다. 구체적으로, RIE(Radiative Ion Etching) 공정에서는 SF6 및 Cl2 가스를 이용하여 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 수소화 비정질 실리콘층(131)을 식각할 수 있고, 플라즈마 에칭 공정에서는 SF6, He 및 HCl 플라즈마를 이용하여 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 수소화 비정질 실리콘층(131)을 식각할 수 있다.Next, the region corresponding to the
한편, 불순물 비정질 실리콘층(141) 상부의 제거된 금속 물질층(162)의 측면 각각에, 도 3d에 도시된 것처럼, 구리 산화막(Cu2O) 물질로 이루어진 전극 버퍼층(201, 202)을 형성하지 않는 경우에는 상술한 RIE 공정 또는 플라즈마 에칭 공정 중에 염소와 구리가 반응하여 구리를 포함하는 금속 물질층(162)이 부식된다. 이러한 부식은 구리를 포함하는 금속 물질층(162) 중에서 노출되어 있는 측면이 가장 심하게 발생될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에서는 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 수소화 비정질 실리콘층(131)을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각하기 전에, 불순물 비정질 실리콘층(141) 상부의 제거된 금속 물질층(162)의 측면 각각에, 도 3d에 도시된 것처럼, 구리 산화막(Cu2O) 물질로 이루어진 전극 버퍼층(201, 202)을 형성함으로써, RIE 공정 또는 플라즈마 에칭 공정 중에 염소와 구리가 반응하는 것을 효과적으로 차단할 수 있으므로, 구리를 포함하는 금속 물질층(162)이 염소에 의해서 부식되는 것을 억제할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3D, electrode buffer layers 201 and 202 formed of a copper oxide (Cu 2 O) material are not formed on each side of the removed
다음으로, 포토레지스트 패턴(172)에서 해프 톤(171)의 포토레지스트를 애싱 (ashing) 공정을 통하여 제거함으로써, 게이트 전극(110)과 대응하는 영역의 구리를 포함하는 금속 물질층(162)을, 도 3f에 도시된 것처럼, 노출시킨다.Next, the photoresist of the
다음으로, 해프 톤(171)의 포토레지스트가 제거된 상태의 포토레지스트 패턴(172)을 마스크로 하여 구리를 포함하는 금속 물질층(162)에서 상기 게이트 전극(110)과 대응되는 영역을 식각하여, 도 3g에 도시된 것처럼, 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 형성한다. 여기에서, 구리를 포함하는 금속 물질층(162)은 습식 식각으로 식각할 수 있으며, 습식 식각용 에천트로는 과산화수소(H2O2)와 아세트산(CH3CHOOH)의 혼합 용액을 이용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판 어레이의 제조 방법에서는 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 수소화 비정질 실리콘층(131)을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각하기 전에, 불순물 비정질 실리콘층(141) 상부의 제거된 금속 물질층(162)의 측면 각각에, 도 3d에 도시된 것처럼, 구리 산화막(Cu2O) 물질로 이루어진 전극 버퍼층(201, 202)을 형성함으로써, RIE 공정 또는 플라즈마 에칭 공정 중에 구리를 포함하는 금속 물질층(162)이 염소에 의해서 부식되는 것을 억제할 수 있으므로, 구리를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 안정적으로 형성시킬 수 있다.Next, an area corresponding to the
다음으로, 해프 톤(171)의 포토레지스트가 제거된 상태의 포토레지스트 패턴(172)을 마스크로 하여 불순물 비정질 실리콘층(142)에서 게이트 전극(110)과 대응되는 영역을 식각하여, 도 3h에 도시된 것처럼, 오믹 콘택층(140, 150)을 형성한다. 여기에서 불순물 비정질 실리콘층(142)은 질소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 기판 어레이의 제조 방법에서는 불순물 비정질 실리콘층(141) 및 수소화 비정질 실리콘층(131)을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각하기 전에, 불순물 비정질 실리콘층(141) 상부의 제거된 금속 물질층(162)의 측면 각각에, 도 3d에 도시된 것처럼, 구리 산화막(Cu2O) 물질로 이루어진 전극 버퍼층(201, 202)을 형성함으로써, RIE 공정 또는 플라즈마 에칭 공정 중에 구리를 포함하는 금속 물질층(162)이 염소에 의해서 부식되는 것을 억제할 수 있으므로, 불순물 비정질 실리콘층(142)을 식각하는 공정에서 구리를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)이 식각되는 것을 효과적으로 감소시킬 수 있다.Next, the region corresponding to the
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법에서는 오믹 콘택층(140, 150)을 형성하는 단계를 수행한 후에, 전극 버퍼층(201, 202)의 폭(W1, W2)은 50 Å ∼ 1000 Å인 것이 바람직하다. 전극 버퍼층(201, 202)의 폭(W1, W2)이 50 Å 미만인 경우에는 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 패터닝한 후에, 반도체층(130) 및 오믹 콘택층(140, 150)을 염소 가스를 포함하는 RIE(Radiative Ion Etching) 공정 또는 염소 플라즈마를 포함하는 플라즈마 에칭 공정으로 식각하는 단계에서 소스 전극(160) 및 드레인 전극(170)을 효과적으로 보호할 수 없으므로 바람직하지 않으며, 전극 버퍼층(201, 202)의 폭(W1, W2)이 1000 Å 초과인 경우에는 전극 버퍼층(201, 202)을 형성시키는 공정 시간이 증가되어, 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터의 제조 효율이 감소되므로 바람직하지 않다.
In the method of manufacturing the array substrate for a liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, after the steps of forming the ohmic contact layers 140 and 150, the widths W1 and W2 of the electrode buffer layers 201 and 202 may be formed. It is preferable that they are 50 kV-1000 kV. When the widths W1 and W2 of the electrode buffer layers 201 and 202 are less than 50 GPa, the
다음으로, 절연 물질을 도포하여 보호막(180)을 형성한다. 그리고 제 3 마스크를 이용하는 사진 공정과 에칭 공정을 수행하여, 도 3i에 도시된 것처럼, 보호막(180)에 드레인 전극(170)을 노출시키는 콘택홀(181)을 형성한다. 여기에서, 보호막(180)으로 이용되는 절연 물질은 유기 절연 물질 또는 무기 절연 물질 중 어느 하나에서 선택되며, 바람직하게는 무기 절연 물질에서 선택되는 것이며, 더욱 바람직하게는 실리콘 절연 물질에서 선택되는 것이다. 이러한 실리콘 절연 물질로는 예를 들면, 실리콘 질화막(SiNx), 실리콘 산화막(SiOx) 등을 이용할 수 있다.Next, an insulating material is coated to form the
다음으로, ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등의 투명 도전 물질을 증착하고 제 4 마스크를 이용하는 사진 공정과 에칭 공정을 수행하여 콘택홀(181)을 통해서 드레인 전극(170)에 연결되는 화소 전극(190)을 도 3i에 도시된 것처럼, 형성한다.Next, a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited, and a photo process and an etching process using a fourth mask are performed to the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. I can understand that. Therefore, since the embodiments described above are provided to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art, it should be understood that they are exemplary in all respects and not limited. The invention is only defined by the scope of the claims.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판은 소스 전극 및 드레인 전극의 측면에 전극 버퍼층을 형성시킴으로써 구리(Cu)를 포함하는 금속 물질로 이루어진 소스 전극 및 드레인 전극을 안정적으로 형성시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, an array substrate for a liquid crystal display device includes a source electrode and a drain electrode made of a metal material including copper (Cu) by forming an electrode buffer layer on side surfaces of the source electrode and the drain electrode. It can form stably.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 어레이 기판의 제조 방법은 소스 전극 및 드레인 전극의 측면에 1 기압의 대기중에 구리를 포함하는 금속 물질층을 노출시켜 전극 버퍼층을 형성하거나, 구리를 포함하는 금속 물질층을 산소 플라즈마로 처리하여 전극 버퍼층을 형성함으로써 상기 액정 표시 장치용 어레이 기판을 용이하게 형성할 수 있다.In addition, the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention exposes a metal material layer containing copper in an atmosphere of 1 atm on the side of the source electrode and the drain electrode to form an electrode buffer layer, or The array substrate for the liquid crystal display device may be easily formed by forming an electrode buffer layer by treating the metal material layer included with an oxygen plasma.
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