KR20060133746A - The substrate for lcd and method for fabricating of the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 액정패널의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고.1 is a perspective view schematically showing a configuration of a general liquid crystal panel.
도 2는 종래에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 확대한 확대 평면도.2 is an enlarged plan view illustrating an enlarged portion of a conventional array substrate for a liquid crystal display device;
도 3a 내지 도 3g와 도 4a 내지 도 4g와 도 5a 내지 도 5g는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여, 종래의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도.3A to 3G, 4A to 4G, and 5A to 5G are cross-sectional views taken along II-II, III-III, and IV-IV of FIG. 2 and shown in a conventional process sequence.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도.6 is an enlarged plan view of a portion of an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention;
도 7a 내지 도 7f와 도 8a 내지 도 8f와 도 9a 내지 도 9f는 도 6의 Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ,Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도.7A to 7F, 8A to 8F, and 9A to 9F are cross-sectional views taken along the line V-V, VI-VI, VIII-V of Fig. 6 and in accordance with the process sequence of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명><Brief description of the main parts of the drawing>
120 : 기판 122 : 게이트 배선120: substrate 122: gate wiring
124 : 게이트 전극 126 : 게이트 패드124: gate electrode 126: gate pad
AL : 액티브층 137 : 섬형상의 금속층 AL: active layer 137: island-like metal layer
140 : 데이터 배선 148 : 소스 전극 140: data wiring 148: source electrode
150 : 드레인 전극 160 : 화소 전극150: drain electrode 160: pixel electrode
162 : 게이트 패드 전극 164 : 데이터 패드 전극162: gate pad electrode 164: data pad electrode
본 발명은 액정표시장치(LCD)에 관한 것으로 특히, 액정표시장치용 어레이기판을 제작함에 있어 공정스텝을 현저히 줄일 수 있는 새로운 4마스크 공정에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display (LCD), and more particularly, to a new four-mask process that can significantly reduce the process step in manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
일반적으로, 액정표시장치의 구동원리는 액정의 광학적 이방성과 분극성질을 이용한다. In general, the driving principle of the liquid crystal display device uses the optical anisotropy and polarization of the liquid crystal.
상기 액정은 구조가 가늘고 길기 때문에 분자의 배열에 방향성을 가지고 있으며, 인위적으로 액정에 전기장을 인가하여 분자배열의 방향을 제어할 수 있다.Since the liquid crystal is thin and long in structure, the liquid crystal has directivity in the arrangement of molecules, and the direction of the molecular arrangement can be controlled by artificially applying an electric field to the liquid crystal.
따라서, 상기 액정의 분자배열 방향을 임의로 조절하면, 액정의 분자배열이 변하게 되고, 광학적 이방성에 의해 상기 액정의 분자배열 방향으로 빛이 굴절하여 화상을 표현하게 된다.Accordingly, if the molecular arrangement direction of the liquid crystal is arbitrarily adjusted, the molecular arrangement of the liquid crystal is changed, and light is refracted in the molecular arrangement direction of the liquid crystal by optical anisotropy to express an image.
상기 액정표시장치는 공통전극이 형성된 컬러필터 기판(상부기판)과 화소전극이 형성된 어레이기판(하부기판)과, 상부 및 하부기판 사이에 충진된 액정으로 이루어지는데, 이러한 액정표시장치에서는 공통전극과 화소전극이 상-하로 걸리는 전기장에 의해 액정을 구동하는 방식으로, 투과율과 개구율 등의 특성이 우수하다.The liquid crystal display includes a color filter substrate (upper substrate) on which a common electrode is formed, an array substrate (lower substrate) on which a pixel electrode is formed, and a liquid crystal filled between upper and lower substrates. The liquid crystal is driven by an electric field applied up and down by the pixel electrode, so that the characteristics such as transmittance and aperture ratio are excellent.
현재에는 박막트랜지스터와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극이 행렬방식으로 배열된 능동행렬 액정표시장치(AM-LCD : Active Matrix LCD)가 해상도 및 동영상 구현능력이 우수하여 가장 주목받고 있다. Currently, an active matrix liquid crystal display (AM-LCD: Active Matrix LCD) in which a thin film transistor and pixel electrodes connected to the thin film transistor are arranged in a matrix manner is attracting the most attention because of its excellent resolution and video performance.
이하, 도 1을 참조하여 전술한 액정표시장치의 구성을 설명한다.Hereinafter, the configuration of the above-described liquid crystal display device will be described with reference to FIG. 1.
도 1은 액정표시장치를 확대하여 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically illustrating an enlarged view of a liquid crystal display device.
도시한 바와 같이, 액정패널(51)은 액정층(미도시)을 사이에 두고 서로 이격하여 구성된 제 1 기판(5)과 제 2 기판(10)으로 구성되며, 상기 제 2 기판(10)과 마주보는 제 1 기판(5)의 일면에는 블랙매트릭스(6)와 컬러필터(적, 녹, 청)(7a,b,c)와, 컬러필터 상에 투명한 공통전극(9)이 구성된다.As illustrated, the
상기 제 1 기판(5)과 마주보는 제 2 기판(10)에는 다수의 화소영역(P)이 정의되며, 상기 화소영역(P)의 일 측을 지나 연장 형성된 게이트 배선(14)과, 게이트 배선(14)이 지나는 화소영역(P)의 일측과 평행하지 않은 타측을 지나 연장 형성된 데이터 배선(26)이 구성된다.A plurality of pixel regions P are defined in the
이러한 구성으로 인해, 상기 화소영역(P)은 상기 게이트배선(14)과 데이터배선(26)이 교차하여 정의되는 영역이 되며, 두 배선의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.Due to this configuration, the pixel region P becomes an area defined by the
상기 화소영역(P)에는 상기 박막트랜지스터(T)와 접촉하는 투명한 화소전극(32)이 구성되고 이는 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속으로 형성한다.The pixel region P includes a
전술한 바와 같이 구성된 액정표시장치용 어레이기판은, 대략 5~6 마스크 공정을 거쳐 제작되며 이를 간략히 소개하면 아래와 같다.The array substrate for a liquid crystal display device configured as described above is manufactured through a process of about 5 to 6 masks and briefly introduced as follows.
아래 공정은 5 마스크 공정을 예를 들어 설명한 것이며, 마스크 공정만을 나열한 것이다.The following process is described using the 5 mask process as an example, and lists only the mask process.
제 1 마스크 공정 : 박막트랜지스터의 게이트 전극과, 이와 연결된 게이트 배선(및 게이트 패드) 형성공정.First mask process: forming a gate electrode of a thin film transistor and a gate wiring (and gate pad) connected thereto.
제 2 마스크 공정 : 상기 게이트 전극의 상부에 절연막을 사이에 두고 위치하는 액티브층과 오믹 콘택층 형성공정.Second mask process: an active layer and an ohmic contact layer forming process positioned over an insulating layer on the gate electrode.
제 3 마스크 공정 : 상기 게이트 배선과 절연막을 사이에 두고 교차하는 데이터 배선( 및 데이터 패드)과, 상기 데이터 배선과 연결되고 상기 오믹 콘택층의 상부로 연장된 소스 전극과 이와 이격된 드레인 전극 형성공정.Third mask process: a data line (and data pad) intersecting the gate line and the insulating layer therebetween, a source electrode connected to the data line and extending over the ohmic contact layer, and a drain electrode spaced apart from the data line .
제 4 마스크 공정 : 기판의 전면에 보호막을 형성하고, 상기 드레인 전극을 노출하는 콘택홀을 형성하는 공정.4th mask process: The process of forming a contact film which forms a protective film in the whole surface of a board | substrate and exposes the said drain electrode.
제 5 마스크 공정 : 상기 콘택홀을 통해 접촉하는 화소 전극을 형성하는 공정.Fifth mask process: forming a pixel electrode contacting through the contact hole;
이상과 같은 5 마스크 공정으로 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다. An array substrate for a liquid crystal display device can be produced by the above five mask processes.
이와 같이 다수의 순차적인 공정을 통해 어레이 기판이 제작되기 때문에 공정이 많을수록 불량이 발생할 확률이 커지게 되고 또한, 공정시간이 증가하고 공정비용이 높아지기 때문에 제품의 경쟁력이 약화되는 문제가 있다.Since the array substrate is manufactured through a plurality of sequential processes as described above, the greater the number of processes, the greater the probability of occurrence of defects. In addition, the processing time increases and the process cost increases, thereby degrading the competitiveness of the product.
이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 4 마스크 공정이 제안되었다.As a method for solving this problem, a four mask process has been proposed.
도 2는 종래의 4 마스크 공정으로 제작한 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이다.2 is an enlarged plan view of a part of an array substrate for a liquid crystal display device manufactured by a conventional four mask process.
도시한 바와 같이, 어레이 기판은 절연 기판(60) 상에 일 방향으로 연장된 게이트 배선(62)과, 이와는 교차하여 화소 영역(P)을 정의하는 데이터 배선(82)이 구성된다.As illustrated, the array substrate includes a
상기 게이트 배선(62)은 일 끝단에 게이트 패드(64)가 구성되고, 상기 데이터 배선(82)은 일 끝단에 데이터 패드(84)가 구성된다.The
상기 게이트 패드(64)와 데이터 패드(84) 전극의 상부에는 각각 이들과 접촉하는 투명한 게이트 패드 전극(112)과, 데이터 패드 전극(114)이 구성된다.The transparent
상기 게이트 배선(62)과 데이터 배선(82)의 교차지점에는 상기 게이트 배선(62)과 접촉하는 게이트 전극(64)과, 게이트 전극(64)의 상부에 위치한 제 1 반도체층(90a)과, 제 1 반도체층(90a)의 상부에 이격되어 위치하고 상기 데이터 배선(82)과 연결된 소스 전극(94)과, 이와는 이격된 드레인 전극(96)을 포함하는 박막트랜지스터(T)가 구성된다.At the intersection of the
상기 화소 영역(P)에는 상기 드레인 전극(96)과 접촉하는 투명한 화소 전극(110)이 구성된다.The pixel region P includes a
이때, 상기 게이트 배선(62)의 일부 상부에는 상기 소스 및 드레인 전극(94,96)과 동일공정에서 형성한 섬형상의 금속층(86)을 형성하고 이를 화소 전극(110)과 접촉하도록 구성한다.In this case, an island-
이와 같이 하면, 상기 게이트 배선(62)을 스토리지 제 1 전극으로 하고, 상기 섬형상의 금속층(86)을 스토리지 제 2 전극으로 하는 스토리지 캐패시터(Cst)가 형성된다. In this way, a storage capacitor Cst is formed in which the
상기 섬형상(86)의 금속층 하부에는 제 2 반도체층(90b)이 구성된 형상이다. 또한, 상기 소스 및 드레인 전극(94,96)과 데이터 배선(82)과 데이터 패드(84)의 하부에는 제 3 반도체층(90c)이 구성되며 4마스크 공정의 특성상 상기 반도체층이 하부에 남게 되며 특히, 순수 비정질 실리콘층이 상기 소스 및 드레인 전극(94,96)과 데이터 배선(82)과 데이터 패드(84)의 외부로 노출된 형상이 된다.The
이하, 공정도면을 참조하여 종래에 따른 4 마스크 공정으로 어레이기판을 제작하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an array substrate by a four mask process according to the related art will be described with reference to the process drawings.
도 3a 내지 도 3f와 도 4a 내지 도 4f와 도 5a 내지 도 5f는 도 2의 Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단하여, 종래의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.3A to 3F, FIGS. 4A to 4F, and FIGS. 5A to 5F are cross-sectional views taken along the lines II-II, III-III, and IV-IV of FIG. 2 and shown in a conventional process sequence.
도 3a와 도 4a와 도 5a는 제 1 마스크 공정을 나타낸 도면이다.3A, 4A, and 5A illustrate a first mask process.
도 3a와 도 4a와 도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(60)상에 스위칭 영역(S)을 포함하는 화소 영역(P)과 게이트 영역(G)과 데이터 영역(D)과 스토리지 영역(C)을 정의한다.3A, 4A, and 5A, a pixel region P including a switching region S, a gate region G, a data region D, and a storage region C on the
이때, 상기 스토리지 영역(C)은 게이트 영역(G)의 일부에 정의된다.In this case, the storage area C is defined in a part of the gate area G.
상기 다수의 영역(S,P,G,D,C)이 정의된 기판(60)상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등의 단일 금속이나 알루미늄(Al)/크롬(Cr)(또는 몰리브덴(Mo))등의 이중 금속층 구조이고 가로방향으로 연장되 고, 일 끝단에 게이트 패드(66)를 포함하는 게이트 배선(62)과, 상기 게이트 배선(62)과 연결되고 상기 스위칭 영역(S)에 위치하는 게이트 전극(64)을 형성한다.Aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo), etc., on the
다음으로, 도 3b 내지 도 3e와 도 4b 내지 도 4e와 도 5b 내지 도 5e는 제 2 마스크 공정을 나타낸 도면이다.Next, FIGS. 3B to 3E, 4B to 4E, and 5B to 5E illustrate a second mask process.
도 3b와 도 4b와 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(64)과 게이트 패드(66)를 포함하는 게이트 배선(62)이 형성된 기판(60)의 전면에 게이트 절연막(68)과, 비정질 실리콘층(a-Si:H, 70)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘층(n+ 또는 p+ a-Si:H, 72)과 금속층(74)을 형성한다.3B, 4B, and 5B, a
상기 게이트 절연막(68)은 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)등이 포함된 무기절연물질 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로 부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 중 하나를 증착하여 형성하고, 상기 금속층(74)은 앞서 언급한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 물질을 증착하여 형성한다.The
다음으로, 상기 금속층(74)의 상부에 포토레지스트(photo-resist)를 도포하여 감광층(76)을 형성한다.Next, a photoresist is applied on the
상기 감광층(76)의 상부에는 투과부(B1)와 차단부(B2)와 반투과부(B3)로 구성된 마스크(M)를 위치시킨다.The mask M including the transmissive part B1, the blocking part B2, and the transflective part B3 is positioned on the
이때, 상기 차단부(B2)는 스위칭 영역(S)에 대응한 일부와, 데이터 영역(D)과, 스토리지 영역(C)에 대응하여 위치하고, 상기 반투과부(B3)는 스위칭 영역(S) 의 나머지 영역에 대응하여 위치하고, 상기 투과부(B1)는 상기 스위칭 영역(S)과 데이터 영역(D)을 제외한 나머지 영역에 위치하도록 한다.In this case, the blocking part B2 is positioned to correspond to a part corresponding to the switching area S, the data area D, and the storage area C, and the transflective part B3 is positioned at the switching area S. The transmissive part B1 is positioned in correspondence with the remaining area, and is positioned in the remaining area except for the switching area S and the data area D. FIG.
다음으로, 상기 마스크(M)의 상부로 빛을 조사하여 하부의 감광층(76)을 노광(exposure)하는 공정을 진행하고, 현상(develop)하는 공정을 진행한다.Next, a process of exposing the lower
도 3c와 도 4c와 도 5c에 도시한 바와 같이, 스위칭 영역(S)에는 단차진 제 1 감광패턴(78a)과, 상기 데이터 영역(D)에는 상기 제 1 감광패턴(78a)에서 연장된 제 2 감광패턴(78b)과, 상기 스토리지 영역(C)에 제 3 감광패턴(78c)이 형성된다.As shown in FIGS. 3C, 4C, and 5C, a stepped first
상기 스위칭 영역(S)과, 데이터 영역(D)과 스토리지 영역(C)을 제외한 나머지 영역은 모두 감광층이 제거되어 하부의 금속층(74)이 노출된 상태가 된다.The photosensitive layer is removed from the switching area S, the data area D, and the storage area C, so that the
다음으로, 상기 노출된 금속층(74)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(72)과, 순수 비정질 실리콘층(70)을 제거하는 공정을 진행한다.Next, a process of removing the exposed
이때, 상기 금속층(74)의 종류에 따라 금속층과 그 하부층이 동시에 제거될 수도 있고, 상기 금속층을 먼저 식각한 후 건식식각 공정을 통해 하부의 순수 비정질 실리콘층(70)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘층(72)을 제거하는 공정을 진행할 수 있다.In this case, depending on the type of the
도 3d와 도 4d와 도 5d는 애쉬 공정(ash processing)을 나타낸 도면으로, 상기 노출된 구성층 및 그 하부층을 제거하여, 상기 제 1 감광패턴(78a)의 하부에는 소스.드레인 금속층(80)과, 상기 데이터 영역(D)에 대응하여 상기 소스.드레인 금속층(80)에서 연장되고 일 끝단에 데이터 패드(84)를 포함하는 데이터 배선(82)과, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하여 섬형상의 금속층(86)이 형성되었다.3D, 4D, and 5D illustrate ash processing. The exposed component layer and the lower layer are removed, and a source /
이때, 소스.드레인 금속층(80)과 상기 데이터 패드(84)를 포함하는 데이터 배선(82)과 상기 섬형상의 금속층(86)의 하부에 순수 비정질 실리콘층과 불순물이 포함된 비정질 실리콘층이 존재하며, 편의상 상기 소스.드레인 금속층(80)에 대응하여 제 1 반도체 패턴(90a), 상기 데이터 배선 및 데이터 패드(82,84)에 대응하여 제 2 반도체 패턴(90b), 상기 섬형상의 금속층(86)에 대응하여 제 3 반도체 패턴(90c)이라 칭한다. In this case, a pure amorphous silicon layer and an amorphous silicon layer including impurities are present under the
다음으로, 상기 남겨진 감광패턴(78a,b,c)의 일부를 애싱(ashing)하는 공정을 진행한다.Next, a process of ashing a part of the remaining
상기 애쉬 공정은, 상기 스위칭 영역(S)에서 이격된 소스 전극과 드레인 전극을 형성하기 위한 공정으로, 상기 단차진 제 1 감광패턴(78a)의 낮은 부분을 완전히 제거하여 소스. 드레인 금속층(80)의 일부를 노출한다.The ash process is a process for forming a source electrode and a drain electrode spaced apart from the switching region (S), by completely removing the lower portion of the stepped first photosensitive pattern (78a) source. A portion of the
이때, 상기 애쉬 공정 중, 각 감광패턴(78a,b,c)의 주변이 일부 제거되어 하부의 소스.드레인 금속층(80)과 데이터 배선 및 데이터 패드(82,84)와 섬형상의 금속층(86)의 주변 일부가 노출되는 현상이 발생한다.At this time, a part of the periphery of each
상기 애쉬 공정을 진행한 후, 상기 노출된 금속층(86)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층을 제거하는 공정을 진행한다.After the ash process, a process of removing the exposed
도 3e와 도 4e와 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 제거공정을 완료하면, 상기 게이트 전극(64)의 상부에 위치한 반도체층 중 하부층(순수 비정질 실리콘층)은 액티브층(92a)으로서 기능하게 되고, 상기 액티브층(92a)의 상부에서 일부가 제거되어 이격된 상부층은 오믹 콘택층(92b)의 기능을 하게 된다.3E, 4E, and 5E, upon completion of the removal process, the lower layer (pure amorphous silicon layer) of the semiconductor layer located above the
또한, 오믹 콘택층(92b)의 상부에 위치하여 나누어진 금속층 중 데이터 배선(82)과 접촉한 부분은 소스 전극(94)의 기능을 하게 되고, 이와 이격된 부분은 드레인 전극(96)의 기능을 하게 된다.In addition, a portion of the divided metal layer positioned on the
또한, 상기 스토리지 영역(C)에 대응하여 형성된 아일랜드 형상의 금속층(86)은 그 하부의 게이트 배선(62)과 함께 스토리지 전극(storage electrode)의 기능을 하게 된다.In addition, the island-shaped
즉, 게이트 배선(62)은 스토리지 제 1 전극의 기능을 하게 되고, 상부의 금속층(86)은 스토리지 제 2 전극의 기능을 하게 된다. 따라서, 상기 스토리지 제 1 전극과 그 상부의 게이트 절연막(68)과 제 3 반도체 패턴(90c)과 그 상부의 스토리지 제 2 전극(86)은 보조 용량부인 스토리지 캐패시터(Cst)를 구성한다.That is, the
다음으로, 상기 잔류한 감광층(78a,b,c)을 제거하는 공정을 진행함으로써, 제 2 마스크 공정을 완료할 수 있다.Next, the second mask process may be completed by performing a process of removing the remaining
도 3f와 도 4f와 도 5f는 제 3 마스크 공정을 나타낸 도면으로, 상기 소스 및 드레인 전극(94,96)과 데이터 패드(84)를 포함하는 데이터 배선(82)과, 스토리지 캐패시터(Cst)가 구성된 기판(60)의 전면에 질화 실리콘(SiNX) 또는 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하거나 경우에 따라서, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 도포하여 보호막(100)을 형성한다.3F, 4F, and 5F illustrate a third mask process, in which a
연속하여, 상기 보호막(100)을 패턴하여 드레인 전극(96)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(102)과, 상기 섬형상의 금속층을 노출하는 스토리지 콘택홀(104)과, 상기 A
상기 게이트 패드(66)의 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(106)과 상기 데이터 패드(84)의 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(108)을 형성한다.A gate
도 3g와 도 4g와 도 5g는 제 4 마스크 공정을 나타낸 도면으로, 상기 보호막(100)이 형성된 기판(60)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극(96)과 섬형상의 금속층(86)과 동시에 접촉하면서 상기 화소 영역(P)에 위치하는 화소 전극(110)을 형성한다. 동시에, 상기 게이트 패드(66)와 접촉하는 게이트 패드 전극(112)과 상기 데이터 패드(84)와 접촉하는 데이터 패드 전극(114)을 형성한다.3G, 4G, and 5G illustrate a fourth mask process, wherein indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) are formed on the entire surface of the
전술한 공정을 통해 종래에 따른 4 마스크 공정으로 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.Through the above process, an array substrate for a liquid crystal display device may be manufactured by a conventional four mask process.
종래의 4 마스크 공정은 기존의 5 마스크 공정에 비해 획기적이라 할 만큼 생산비용을 낮추는 효과 및 공정시간을 단축하는 효과가 있었고, 공정이 단축됨으로써 그 만큼 불량발생확률 또한 감소하는 결과를 얻고 있다.Conventional four-mask process has the effect of lowering the production cost and shortening the process time as a breakthrough compared to the conventional five-mask process, and as a result of the process shortens the probability of failure is also reduced.
그러나, 종래와 같은 하프톤(회절노광)을 이용한 4 마스크 공정은 앞서 공정에서 언급한 바와 같이, 감광층을 상부로부터 일부만 제거하기 위한 애싱공정, 그리고 액티브층의 일부를 노출하기 위해 소스 및 드레인 전극 및 오믹콘택층 제거공정을 순차 진행하는 다수의 공정 추가와 정확한 제어가 필요하여 공정상 어려움이 많아 생산수율이 저하되는 문제가 있다.However, the conventional four-mask process using halftone (diffraction exposure), as mentioned in the above process, an ashing process for removing only part of the photosensitive layer from the top, and a source and drain electrode to expose a portion of the active layer. And a large number of processes need to be added and precise control of the ohmic contact layer removal process in sequence and there is a problem that the production yield is lowered due to a lot of difficulties in the process.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 목적으로 제안된 것으로, 종래와 같이 범용적으로 사용되고 있는 4 마스크 공정에서, 공정스텝을 대폭 줄여 공정을 단순화함과 동시에 비용을 줄이고 생산수율을 개선하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been proposed for the purpose of solving the above-mentioned problems, and in the four-mask process which is generally used as in the prior art, the objective is to greatly reduce the process step, simplify the process, reduce the cost and improve the production yield. It is done.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기판 상에 스위칭 영역을 포함하는 다수의 화소 영역을 정의하는 단계와; 상기 스위칭 영역에 게이트 전극과, 이에 연결되고 상기 화소 영역의 일 측으로 연장된 게이트 배선을 형성하는 제 1 마스크 공정 단계와; 상기 스위칭 영역에 대응하여 액티브층과 오믹 콘택층과 소스.드레인 금속층(아일랜드 형상)과 이에 연결되는 데이터 배선을 형성하는 제 2 마스크 공정 단계와; 상기 소스.드레인 금속층과 데이터 배선이 형성된 기판의 전면에 보호막을 형성한 후 패턴하여, 상기 게이트 전극에 대응하여 이격된 소스 전극과 드레인 전극과, 드레인 전극을 노출하는 드레인 콘택홀을 형성하는 제 3 마스크 공정 단계와; 상기 드레인 전극과 접촉하면서 상기 화소 영역에 위치하는 투명한 화소 전극을 형성하는 제 4 마스크 공정 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, an array substrate for a liquid crystal display device includes: defining a plurality of pixel regions including a switching region on a substrate; A first mask process step of forming a gate electrode in the switching region and a gate wiring connected to the switching region and extending to one side of the pixel region; A second mask process step of forming an active layer, an ohmic contact layer, a source / drain metal layer (Irish shape) and a data line connected thereto corresponding to the switching region; A third passivation layer formed on the entire surface of the substrate on which the source / drain metal layer and the data line are formed and then patterned to form a source electrode and a drain electrode spaced apart from the gate electrode, and a drain contact hole exposing the drain electrode; A mask processing step; And a fourth mask process step of forming a transparent pixel electrode in contact with the drain electrode and positioned in the pixel region.
상기 제 3 마스크 공정은 상기 소스.드레인 금속층과 데이터 배선이 형성된 기판의 전면에 보호막을 형성하는 단계와; 상기 보호막과 그 하부의 소스 드레인 금속층과 오믹 콘택층을 순차 식각하여, 상기 게이트 전극에 대응하여, 상기 액티브층을 노출하면서 이격된 소스 전극과 드레인 전극과, 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀을 형성하는 단계를 포함한다.The third mask process may include forming a passivation layer on an entire surface of the substrate on which the source / drain metal layer and the data line are formed; The passivation layer, the source drain metal layer and the ohmic contact layer under the protective layer are sequentially etched so as to correspond to the gate electrode, the source and drain electrodes spaced apart while exposing the active layer, and a drain contact exposing a portion of the drain electrode. Forming a hole.
상기 게이트 배선의 일부 상부에 상기 화소 전극과 접촉하여 스토리지 캐패시터를 형성하는 섬형상의 금속층을 포함하며, 상기 데이터 배선의 일 끝단에는 데이터 패드를, 상기 게이트 배선의 일 끝단에는 게이트 패드를 포함한다.An island metal layer may be formed on a portion of the gate line to contact the pixel electrode to form a storage capacitor. The data line may include a data pad at one end of the data line and a gate pad at one end of the gate line.
이때, 상기 데이터 패드와 접촉하는 투명한 데이터 패드 전극과, 상기 게이트 패드와 접촉하는 투명한 게이트 패드 전극을 포함하며, 상기 화소 전극과 게이트 패드 전극과 데이터 패드 전극은 인듐-틴-옥사이드(ITO)와, 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나로 형성한다.In this case, a transparent data pad electrode in contact with the data pad, a transparent gate pad electrode in contact with the gate pad, the pixel electrode, the gate pad electrode and the data pad electrode is indium tin oxide (ITO), It is formed of one selected from a group of transparent conductive metals including indium-zinc-oxide (IZO).
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
-- 실시예 -- Example
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 확대한 평면도이다.6 is an enlarged plan view of a portion of an array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 절연 기판(120)상에 일 방향으로 연장되고, 일 끝단은 게이트 패드(126)와 접촉하는 게이트 배선(122)과, 게이트 배선(122)과 교차하여 화소 영역(P)을 정의하고 일 끝단에서 데이터 패드(142)를 포함하는 데이터 배선(140)을 구성한다.As illustrated, the
이때, 상기 게이트 패드(126)와 데이터 패드(142)의 상부에는 이들과 접촉하 는 게이트 패드 전극(162)과 데이터 패드 전극(164)을 구성한다.In this case, a
상기 게이트 배선(122)과 데이터 배선(140)의 교차지점에 게이트 전극(124)과 액티층(AL)및 오믹 콘택층(미도시)과 소스 전극(148)과 드레인 전극(150)을 포함하는 박막트랜지스터(T)를 구성한다.A
이때, 상기 소스 및 드레인 전극(148,150)은 제 3 마스크 공정에서 보호막(미도시)과 동시에 패턴되는 것을 특징으로 한다.In this case, the source and drain
상기 화소 영역(P)에는 상기 드레인 전극(150)과 접촉하는 투명한 화소 전극(160)을 구성한다.The pixel region P forms a
상기 화소영역(P)을 정의하는 부분의 게이트 배선(122)의 상부에는 이를 스토리지 제 1 전극으로 하고, 상기 게이트 배선(122)의 상부로 연장된 화소 전극(160)과 접촉하는 섬형상의 금속층(137)을 스토리지 제 2 전극으로 하는 스토리지 캐패시터(Cst)를 구성한다.An island-shaped metal layer is formed on the upper portion of the
이하, 본 발명에 따른 새로운 방법의 4 마스크 공정을 이용하여 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 이하, 공정도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the array substrate for liquid crystal display devices using the 4 mask process of the new method which concerns on this invention is demonstrated with reference to a process drawing.
도 7a 내지 도 7f와 도 8a 내지 도 8f와 도 9a 내지 도 9f는 도 6의 Ⅴ-Ⅴ,Ⅵ-Ⅵ,Ⅶ-Ⅶ을 따라 절단하여, 본 발명의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.(이때, 도 6의 Ⅴ-Ⅴ는 박막트랜지스터 및 화소 영역의 절단선이고,Ⅵ-Ⅵ은 게이트 패드의 절단선이고, Ⅶ-Ⅶ은 데이터 패드의 절단선이다.)7A to 7F, 8A to 8F, and 9A to 9F are cross-sectional views taken along the line V-V, VI-VI, VIII-V of FIG. 6 and according to the process sequence of the present invention. (VV of FIG. 6 is a cutting line of the thin film transistor and the pixel region, VI-VI is a cutting line of the gate pad, and V-V is a cutting line of the data pad.)
도 7a 와 도 8a와 도 9a는 제 1 마스크 공정을 도시한 도면으로, 기판(120)상에 스위칭 영역(S)을 포함하는 화소 영역(P)과 게이트 영역(G)과 데이터 영역(D) 과 스토리지 영역(C)을 정의한다.7A, 8A, and 9A illustrate a first mask process, and include a pixel region P, a gate region G, and a data region D including a switching region S on a
이때, 상기 스토리지 영역(C)은 게이트 영역(G)의 일부에 정의 할 수 있다.In this case, the storage area C may be defined in a part of the gate area G.
상기 다수의 영역(S,P,G,D,C)을 정의한 기판(120)상에 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo)등의 단일 금속이나 알루미늄(Al)/크롬(Cr)(또는 몰리브덴(Mo))등을 포함하는 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나 또는 그 이상의 금속을 증착하고 패턴하여, 상기 게이트 영역(G)에 대응하여 일 끝단에 게이트 패드(126)를 포함하는 게이트 배선(122)과, 상기 게이트 배선(122)과 연결되고 상기 스위칭 영역(S)에 위치하는 게이트 전극(124)을 형성한다.Aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), tungsten (W), chromium (Cr), molybdenum (Mo) and the like on the
이하, 도 7b 내지 도 7d와 도 8b 내지 도 8d와 도 9b 내지 도 9d는 제 2 마스크 공정을 나타낸 도면이다.7B to 7D, 8B to 8D, and 9B to 9D are views illustrating a second mask process.
도 7b와 도 8b와 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(124)과 게이트 패드(126)를 포함하는 게이트 배선(122)이 형성된 기판(100)의 전면에 게이트 절연막(128)과 비정질 실리콘층(130)과 불순물이 포함된 비정질 실리콘층(132)과 도전성 금속층(134)을 적층한다.As shown in FIGS. 7B, 8B, and 9B, the
이때, 상기 게이트 절연막(128)은 질화 실리콘(SiNx)과 산화 실리콘(SiO2)등이 포함된 무기절연물질 또는 경우에 따라서는 벤조사이클로 부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 유기절연물질 중 하나를 증착하여 형성한다.In this case, the
상기 비정질 실리콘층(130)은 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착하여 형성하고, 상기 불순물이 포함된 비정질 실리콘층(132)은 불순물이 포함된 비정질 실리콘(n+ 또는 p+ a-Si:H)을 증착하여 형성한다.The
상기 도전성 금속층(134)은 앞서 언급한 도전성 금속을 증착하여 형성 한다.The
도 7c와 도 8c와 도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 금속층(134)이 형성된 기판(120)의 전면에 포토레지스트(photoresist)를 도포하여 감광층(미도시)을 형성하고 제 2 마스크 공정으로 패턴하여, 스위칭 영역(S)과 데이터 영역(D)과, 상기 스토리지 영역(C)의 일부에 감광패턴(136a,136b,136c)을 형성 한다.As shown in FIGS. 7C, 8C, and 9C, a photoresist is applied to the entire surface of the
다음으로, 상기 감광패턴(136a,b,c) 사이로 노출된 금속층(134)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(132)과 비정질 실리콘층(130)을 제거하는 공정을 진행 한다. Next, a process of removing the
도 7d와 도 8d와 도 9d에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하는 감광패턴(136a,b,c)의 하부에는 패턴된 비정질 실리콘층(130)과 불순물 비정질 실리콘층(132)과 소스,드레인 금속층(138)이 형성되고, 상기 데이터 영역(D)에 대응하여 일 끝단에 데이터 패드(142)를 포함하고 상기 소스.드레인 금속층(138)과 접촉하는 데이터 배선(도 6의 140)이 형성된다.As shown in FIGS. 7D, 8D, and 9D, the patterned
또한, 상기 스토리지 영역(C)에는 섬형상의 금속층(137)이 형성된다.In addition, an island-shaped
이때, 상기 데이터 배선(도 6의 140)과 섬형상의 금속층(137)의 하부에도 상기 비정질 실리콘층(130)과 불순물 비정질 실리콘층(132)이 존재한다.At this time, the
일반적으로, 상기 스위칭 영역(S)에 대응하여 게이트 전극(124)의 상부에 위치한 비정질 실리콘층(130)을 액티브층(active layer, AL)이라 칭하고 불순물 비정질 실리콘층(132)은 오믹 콘택층(ohmic contact layer,OCL)이라 칭한다.In general, the
도 7e와 도 8e와 도 9e는 제 3 마스크 공정을 나타낸 도면으로, 상기 소스.드레인 금속층(138)과 데이터 패드 및 데이터 배선(142,도 6의 140)과 섬형상의 금속층(137)이 형성된 기판(120)의 전면에 보호막(146)을 형성한다.7E, 8E, and 9E illustrate a third mask process, in which the source and drain
상기 보호막(146)은 일반적으로 질화 실리콘(SiNX)과 산화 실리콘(SiO2)을 포함하는 무기절연물질 그룹 중 선택된 하나 이상의 물질을 증착하여 형성하거나 경우에 따라서, 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(acryl)계 수지(resin)를 포함하는 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 형성할 수 있다.The
다음으로, 상기 보호막(146)과 그 하부의 소스.드레인 금속층(137)과 상기 섬형상의 금속층(137)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(132)을 제거하여, 상기 게이트 전극(124)에 대응하여 액티브층(AL)의 일부를 노출한다.Next, the
이때, 동시에 소스,드레인 금속층(138)은 상기 노출된 액티브층(AL)을 사이에 두고 소스 전극(148)과 드레인 전극(150)으로 나뉘어 지게 되고, 상기 드레인 전극(150)의 일부 또한 제거하여 드레인 콘택홀(152)을 형성하고, 상기 스토리지 영역(C)에 대응하여 상기 섬형상의 금속층(137)을 측면 노출하는 스토리지 콘택홀(154)을 형성한다.At this time, the source and drain
동시에, 상기 게이트 패드(126)를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(156)과, 상기 데이터 패드(142)를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(158)을 형성한다.At the same time, a gate
이때, 상기 소스 및 드레인 전극(148,150)사이로 노출된 액티브층(AL)은 액티브채널(CH)로서의 기능을 하게 된다.At this time, the active layer AL exposed between the source and drain
도 7f와 도 8f와 도 9f는 제 4 마스크 공정을 나타낸 도면으로, 상기 패턴된 보호막이(146) 형성된 기판(120)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명한 도전성 금속 그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인 전극 및 상기 섬형상의 금속층(150,137)과 접촉하면서 화소 영역(P)에 위치하는 화소 전극(160)을 형성한다. 7F, 8F, and 9F illustrate a fourth mask process, indium tin oxide (ITO) and indium zinc oxide (IZO) formed on the entire surface of the
동시에, 상기 게이트 패드(126)와 접촉하는 게이트 패드 전극(162)과, 상기 데이터 패드(142)와 접촉하는 데이터 패드 전극(164)을 형성한다.At the same time, a
상기 스토리지 영역(C)에 대응하여, 상기 게이트 배선(122)의 일부를 제 1 스토리지 전극으로 하고, 상기 화소 전극(160)과 접촉하는 섬형상의 금속층(137)을 제 2 스토리지 전극으로 하는 스토리지 캐패시터(Cst)를 형성한다.In response to the storage area C, a portion of the
다음으로, 상기 기판(120)의 표면을 산소 플라즈마(plasma)처리하여, 상기 노출된 액티브층(AL)의 표면에 얇은 절연막(SiO2)이 형성되도록 하여, 노출된 액티브층을 보호하도록 한다.Next, an oxygen plasma process is performed on the surface of the
전술한 공정을 통해, 본 발명에 따른 4마스크공정으로 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.Through the above process, the array substrate for the liquid crystal display device can be manufactured by the four mask process according to the present invention.
따라서, 본 발명에 따른 4 마스크 공정으로 액정표시장치용 어레이기판(횡전계 방식 액정표시장치용 어레이기판 포함)을 제작하게 되면, 기존의 하프톤 마스크 (회절노광)를 사용한 4 마스크 공정에 비해 공정스텝을 현저히 줄 일 수 있는 효과가 있다.Therefore, when the array substrate for the liquid crystal display device (including the array substrate for the transverse electric field type liquid crystal display device) is manufactured by the four mask process according to the present invention, the process is compared with the conventional four mask process using a halftone mask (diffraction exposure). There is an effect that can significantly reduce the step.
따라서, 공정비용을 절감하여 제품의 경쟁력을 개선할 수 있고, 공정 시간을 줄일 수 있으므로 생산수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.Therefore, it is possible to improve the competitiveness of the product by reducing the process cost, it is possible to reduce the process time has the effect of improving the production yield.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050053568A KR20060133746A (en) | 2005-06-21 | 2005-06-21 | The substrate for lcd and method for fabricating of the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100905943B1 (en) * | 2007-01-04 | 2009-07-06 | 베이징 보에 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | TFT array substrate and a manufacturing method thereof |
-
2005
- 2005-06-21 KR KR1020050053568A patent/KR20060133746A/en not_active Application Discontinuation
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KR100905943B1 (en) * | 2007-01-04 | 2009-07-06 | 베이징 보에 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | TFT array substrate and a manufacturing method thereof |
US8324033B2 (en) | 2007-01-04 | 2012-12-04 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | TFT array substrate and manufacturing method thereof |
US8816346B2 (en) | 2007-01-04 | 2014-08-26 | Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. | TFT array substrate and manufacturing method thereof |
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