KR20070071291A - Liquid crystal display device and fabricating method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술의 액정표시소자를 나타내는 평면도1 is a plan view showing a conventional liquid crystal display device
도 2는 종래기술의 액정표시소자를 나타내는 단면도2 is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device
도 3a ~ 도 3e는 종래기술의 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 단면도3A to 3E are cross-sectional views showing a method of manufacturing a liquid crystal display device of the prior art.
도 4는 본 발명의 액정표시소자를 나타내는 평면도4 is a plan view showing a liquid crystal display device of the present invention.
도 5는 본 발명의 액정표시소자를 나타내는 단면도5 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device of the present invention.
도 6a ~ 도 6d는 본 발명의 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 단면도6A to 6D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
203: 게이트전극203: gate electrode
205: 스토리지전극205: storage electrode
211a, 211b: 소스전극, 드레인전극211a and 211b: source electrode and drain electrode
215: 화소전극215: pixel electrode
2217: 게이트패드2217: gate pad
219: 데이터패드219: data pad
본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 층간절연층에 콘택트홀을 형성하는 공정단계에서 소스 및 드레인전극을 서로 분리시켜서, 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조에 사용되는 포토마스크 수를 감소시킨 액정표시소자 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 a method for manufacturing the same. In particular, the source and drain electrodes are separated from each other in a process step of forming contact holes in an interlayer insulating layer, thereby reducing the number of photomasks used for manufacturing a thin film transistor array substrate. It relates to a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.
최근 디스플레이소자는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 한층 더 강조되고 있으며, 여러 가지 종류의 경쟁력 있는 디스플레이소자들이 많이 개발 되어지고 있다. 그러한 여러 가지 종류의 디스플레이소자 중에서 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다.Recently, the importance of the display device as a visual information transmission medium has been further emphasized, and many kinds of competitive display devices have been developed. Among such various types of display devices, in order to occupy a major position in the future, it is necessary to satisfy requirements such as low power consumption, thinness, light weight, and high quality.
현재 평판 디스플레이(FPD: Flat Panel Display)의 주력 제품인 액정표시소자(LCD: Liquid Crystal Display)는 디스플레이의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖추었기 때문에, TV나 자동차용 네비게이션시스템 등 여러 응용분야에 널리 사용되고 있으며, 기존의 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT)이 지배하고 있던 시장을 대체할 수 있는 핵심 디스플레이소자로서 자리 잡고 있다. Liquid crystal display (LCD), the flagship product of flat panel displays (FPDs), is not only capable of satisfying these conditions but also mass-produced. It is widely used in various applications and is positioned as a core display device that can replace the market dominated by a conventional cathode ray tube (CRT).
일반적으로, 액정표시소자는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 상기 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.In general, a liquid crystal display device displays a desired image by individually supplying data signals according to image information to liquid crystal cells arranged in a matrix, thereby adjusting a light transmittance of the liquid crystal cells. to be.
이를 위하여 상기 액정표시소자의 액정패널은 크게 상판인 컬러필터(color filter) 기판과 하판인 박막트랜지스터 어레이 기판 및 상기 컬러필터 기판과 박막 트랜지스터 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.To this end, the liquid crystal panel of the liquid crystal display device is composed of a color filter substrate which is a top plate, a thin film transistor array substrate which is a bottom plate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the thin film transistor array substrate. .
이하, 도 1과 도 2를 참조하여 일반적인 액정표시소자의 구조에 대하여 자세히 살펴본다.Hereinafter, a structure of a general liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 종래기술에 따른 액정표시소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이 기판의 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 종횡으로 N×M개의 화소가 배열되는 박막트랜지스터 액정표시소자의 각 단위화소는, 외부의 드라이브 IC로부터 게이트신호가 인가되는 게이트배선(121), 데이터신호가 인가되는 데이터배선(123), 및 상기 게이트배선(121)과 데이터배선(123)의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터를 포함한다.1 is a plan view of a thin film transistor array substrate constituting a liquid crystal display device according to the prior art. As shown in FIG. 1, each unit pixel of a thin film transistor liquid crystal display device having N × M pixels arranged vertically and horizontally includes a
이때 상기 박막트랜지스터는 상기 게이트배선(121)과 연결된 게이트전극(103)과, 상기 게이트전극(103) 위에 형성되어 게이트전극(103)에 게이트신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체 패턴(109)과, 상기 반도체 패턴(109) 위에 형성된 소스전극(111a) 및 드레인전극(111b)으로 구성된다. In this case, the thin film transistor may include a
또한, 상기 화소의 표시영역에는 상기 소스전극(111a) 및 드레인전극(111b)과 연결되어 반도체 패턴(109)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(111a) 및 드레인 전극(111b)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면에 미도시)을 동작시키는 화소전극(115)이 형성되어 있다. 그리고 상기 화소전극과 소정의 영역이 중첩되어 형성되는 스토리지 전극(125)이 스토리지배선(125)에 연결되어 있다.In addition, an image signal is applied to the display area of the pixel through the
도 2는 도 1의 A-A' 선의 단면도로서, 상기 도면을 참조하여 종래기술에 따 른 액정표시소자의 단면 구조를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, and the cross-sectional structure of a liquid crystal display device according to the related art according to the related art will be described in detail with reference to the drawings.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판(101) 위에 금속층으로 이루어진 게이트전극(123), 게이트패드(117) 및 스토리지전극(105)이 형성된다. 그리고 상기 게이트전극(123)을 포함하는 기판 위에 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트절연층(107)이 형성되고, 상기 게이트절연층(107) 위에 섬 형태로 패터닝된 반도체 패턴(109)이 형성되며, 상기 반도체 패턴(109)과 소정의 형태로 중첩되는 소스 및 드레인전극(111a, 111b)이 형성된다. 이 때 상기 반도체 패턴(119)과 소스 및 드레인전극(111a, 111b)의 사이에는 불순물이 도핑된 반도체층(109a)가 형성되며, 이는 반도체 패턴(109)와 소스 및 드레인전극(111a, 111b)이 오믹컨택(ohmic contact) 할 수 있게 하기 위함이다.As shown in FIG. 2, a
이어서 상기 소스 및 드레인전극(111a, 111b)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(113)이 형성되며, 상기 층간절연층(113)에 형성된 콘택트홀(도 1의 127a)을 통하여 드레인전극(111b)과 전기적으로 연결되는 화소전극(115)이 층간절연층(113) 위에 형성된다. 이때 상기 화소전극(115)은 백라이트에서 발생한 빛을 액정층으로 투과시켜야 하므로, 인듐 틴 옥사이드(ITO: indium tin oxide)나 틴 옥사이트(TO: tin oxide)와 같은 투명도전층으로 이루어진다. Subsequently, an
그리고 도 1의 A-A' 절단면 상에는 나타나지 않았지만, 액정패널 외곽부에 형성되어 있는 게이트패트 및 데이터패드에 대하여 도 2에 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액정패널의 외곽부에는 게이트배선(121) 및 데이터배선(123)에 연결되어 외부의 드라이브 IC에서 다양한 신호를 공급받는 게이트패드(117) 및 데이 터패드(119)가 형성되어 있고, 상기 패드들 위에는 화소전극을 형성한 물질과 동일한 재료의 전극(117a, 119a)이 콘택트홀을 통하여 연결되어 있다.Although not shown on the cut line A-A 'of FIG. 1, the gate pad and the data pad formed at the outer portion of the liquid crystal panel are illustrated in FIG. 2. As shown in FIG. 2, a
한편 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판은, 컬러필터 패턴 및 블랙매트리스 등을 포함하여 구성된 컬러필터 기판과 합착되고, 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 컬러필터 기판 사이에는 백라이트에서 발생한 빛의 투과를 조절하는 액정층이 채워짐으로서 액정표시소자의 패널부가 완성된다.Although not shown in the drawing, the thin film transistor array substrate is bonded to a color filter substrate including a color filter pattern, a black mattress, and the like, and light transmitted from the backlight is transmitted between the thin film transistor array substrate and the color filter substrate. The panel portion of the liquid crystal display device is completed by filling up the liquid crystal layer for controlling.
다음으로 상기의 액정표시소자의 제조방법을 도 3a ~ 도 3e를 참조하여 살펴본다.Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 3A to 3E.
첫 번째 단계의 공정으로, 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(101) 위에 금속층을 형성하고 사진식각기술을 이용하여 게이트전극(103), 스토리지전극(105) 및 게이트패드(117)를 형성한다.In the first step, as shown in FIG. 3A, a metal layer is formed on the
다음 단계의 공정으로, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 게이트전극(103)을 포함하는 기판 위에 게이트절연층(107), 반도체 패턴(109) 및 데이터패드의 하부재료층(120)을 형성한다. 이 때 상기 반도체 패턴(109) 및 데이터패드의 하부재료층 (120) 위에는 오믹컨택트를 위하여 불순물이 도핑된 반도체물질로 이루어진 오믹컨택층(110, 120a)을 형성한다. 상기 공정은 게이트절연층(107) 위에 증착된 반도체층 및 오믹컨택층(110)을, 사진식각기술을 이용하여 패터닝함으로써 이루어진다. 이때 상기 오믹컨택층(110)은 후술될 소스 및 드레인전극(도 2의 111a, 111b)이 반도체 패턴(109)과 오믹 컨택(ohmic contact)할 수 있도록 하는 역할을 한다.As shown in FIG. 3B, the
다음 단계의 공정으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 오믹컨택층(110)을 포함하는 기판 위에 소스 및 드레인전극(111a, 111b) 및 데이터패드(119)를 형성한다. 상기 공정은 오믹컨택층(110)을 포함하는 기판 위에 금속층을 형성하고, 사진식각기술을 이용하여 상기 금속층이 반도체 패턴(119)의 소정의 부분과 중첩되도록 패터닝함으로써 이루어진다. 이때 소스 및 드레인전극(111a, 111b) 사이의 하부에 존재하던 오믹컨택층(110)도 함께 식각하여 분리시키고(즉, 109a와 109b로 분리시킨다)반도체 패턴(109)에 채널영역이 형성될 수 있도록 하여야 한다. As a next step, as shown in FIG. 3C, source and
상기 공정을 통하여 게이트전극(103), 반도체 패턴(109), 소스 및 드레인전극(111a, 111b)으로 구성된 박막트랜지스터가 완성된다.Through this process, a thin film transistor including the
다음 단계의 공정으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 소스 및 드레인전극(111a, 111b)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(113)을 형성하고, 사진식각기술을 이용하여 드레인전극(111b)의 일부가 노출되도록 콘택트홀(127a)을 형성한다. 이 때 상기 콘택트홀(127a)의 형성시에 게이트패드(117) 및 데이터패드(119) 위에 형성된 층간절연층(113) 또는 층간절연층(113)과 게이트절연층(107)을 패터닝하여 게이트패드(117) 및 데이터패드(119) 위에도 콘택트홀(127b, 127c)을 형성한다.In the next step, an
마지막 단계의 공정으로, 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 콘택트홀들(도 3d의 127a, 127b, 127c)이 형성된 층간절연층(113) 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO: indium tin oxide)나 틴 옥사이드(TO: tin oxide)와 같은 투명도전층을 증착하고, 사진식각기술을 이용하여 화소영역에 화소전극(115)을 형성한다. 상기 화소전극(115)은 층간절연층(113) 위에 형성된 콘택트홀(도 3d의 127a)을 통하여 드레인전극(111b)과 전기적으로 연결된다. 그리고 게이트패드(117) 및 데이터패드(119) 위 에도 상기 투명도전층(117a, 117b)을 패터닝한다.As a final step, indium tin oxide (ITO) or tin oxide (ITO) is formed on the
한편, 도면에는 도시되지 않았지만 컬러필터 기판에 컬러필터층과 공통전극 등을 형성하고 상기 박막트랜지스터 어레이 기판과 합착한 후 그 사이에 액정층을 채워서 액정표시소자의 액정패널을 완성한다.Meanwhile, although not shown in the drawings, a color filter layer, a common electrode, and the like are formed on the color filter substrate, and the thin film transistor array substrate is bonded to each other, and then the liquid crystal layer is filled therebetween to complete the liquid crystal panel of the liquid crystal display device.
상기에서 설명한 바와 같이, 종래기술에 따른 액정표시소자의 제조공정은 게이트전극 형성, 반도체층 형성, 소스/드레인전극 형성, 콘택트홀 형성 및 화소전극 형성 단계에서 각각 사진식각기술이 사용된다. As described above, in the manufacturing process of the liquid crystal display device according to the prior art, the photolithography technique is used in the gate electrode formation, the semiconductor layer formation, the source / drain electrode formation, the contact hole formation and the pixel electrode formation step, respectively.
그런데 사진식각기술을 적용한 공정에는 많은 비용이 소요되고, 공정이 복잡하여 수율 관리가 어려우며, 제조공정 중 식각 공정에서 환경 유해물질이 과다하게 배출된다. However, the process using the photolithography technique is expensive, the process is complicated, the yield management is difficult, and excessive environmental harmful substances are emitted from the etching process during the manufacturing process.
따라서 종래기술에 따른 액정표시소자의 제조방법에는 상기에서와 같이 5개의 포토마스크가 사용되어 제조비용이 과다하고, 수율 관리가 어려운 등의 문제점이 있다.Therefore, in the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the prior art, five photomasks are used as described above, resulting in excessive manufacturing costs and difficulty in yield management.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조공정에 사용되는 포토마스크 수를 줄이는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to reduce the number of photomasks used in the manufacturing process of a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display device.
본 발명에 따른 액정표시소자는 층간절연층 하부의 활성층 일부가 외부에 노출된 된 구조로 이루어진다. The liquid crystal display according to the present invention has a structure in which a part of the active layer under the interlayer insulating layer is exposed to the outside.
그리고, 상기 액정표시소자의 구조를 형성하기 위한 제조공정은, 화소전극을 드레인전극과 전기적으로 연결시키기 위한 콘택트홀 형성시에, 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층을 소스전극과 드레인전극으로 분리시킨다. In the manufacturing process for forming the structure of the liquid crystal display device, when forming a contact hole for electrically connecting the pixel electrode to the drain electrode, the metal layer to form the source and drain electrodes is separated into the source electrode and the drain electrode. .
본 발명은, 상기 특징을 포함하는 제조공정을 통하여 박막트랜지스터 어레이 기판을 4개의 포토마스크를 사용하여 제조하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to manufacture a thin film transistor array substrate using four photomasks through a manufacturing process including the above features.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판의 구조는, 기판 위에 배치되어 복수의 화소를 정의하는 게이트배선 및 데이터배선; 상기 기판 위에 형성된 게이트전극; 상기 게이트전극을 포함하는 기판 위에 형성된 게이트절연층; 상기 게이트절연층 위에 형성된 반도체 패턴; 상기 반도체 패턴 위에 형성된 소스 및 드레인전극; 상기 소스 및 드레인전극을 포함하는 기판 위에 형성되고, 상기 반도체 패턴의 채널영역 위에 형성된 부분이 패터닝된 층간절연층; 및 상기 층간절연층에 형성된 콘택트홀과, 상기 콘택트홀을 통하여 상기 드레인전극과 전기적으로 연결되는 화소전극을 포함하여 이루어진다.The structure of the thin film transistor array substrate of the liquid crystal display device of the present invention for achieving the above object comprises a gate wiring and a data wiring disposed on the substrate to define a plurality of pixels; A gate electrode formed on the substrate; A gate insulating layer formed on the substrate including the gate electrode; A semiconductor pattern formed on the gate insulating layer; Source and drain electrodes formed on the semiconductor pattern; An interlayer insulating layer formed on the substrate including the source and drain electrodes, wherein a portion formed on the channel region of the semiconductor pattern is patterned; And a contact hole formed in the interlayer insulating layer, and a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the contact hole.
본 발명에 의한 박막트랜지스터 어레이 기판의 구조를 도 4 및 도 5을 참조하여 설명하면 다음과 같다. The structure of the thin film transistor array substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5 as follows.
도 4는 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 단위화소를 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4의 A-A' 절단면을 나타내는 단면도이다.4 is a plan view illustrating a unit pixel of a thin film transistor array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a cutting line AA ′ of FIG. 4.
먼저 도 4를 참조하여 평면구조를 살펴보면, 데이터배선(223)과 게이트배선(221)이 수직한 방향으로 배열되며, 스토리지배선(225)은 게이트배선(221)과 나란한 방향으로 배열되어 있다. First, referring to FIG. 4, the
그리고 상기 게이트배선(221)에 전기적으로 연결된 게이트전극(203)과, 데이터배선(223)과 전기적으로 연결된 소스전극(211a) 및 상기 소스전극에 대응하는 드레인전극(211b)이 형성되어 박막트랜지스터가 형성된다. A
또한 상기 드레인전극(211b)과 콘택트홀(227a)을 통하여 전기적으로 연결된 화소전극(215)이 표시영역에 넓게 형성되어 있고, 상기 화소전극(215)과 중첩된 형태로 스토리지전극(205)이 스토리지배선(225)에 연결되어 있다.In addition, a
상기 평면구조에 이어서 도 5를 참조하여 그 단면구조에 대하여 좀더 자세히 살펴보면, 유리판과 같은 투명한 절연기판 위에 금속층으로 이루어진 게이트전극(203)이 형성된다. Subsequent to the planar structure, the cross-sectional structure thereof will be described in detail with reference to FIG. 5. A
그리고, 상기 게이트전극(203)을 포함하는 기판 위에 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiNx)로 이루어진 게이트절연층(207)이 형성된다. A
이어서 상기 게이트절연층(207) 위에는 소정의 형태로 패터닝된 비정질실리콘이 활성층(209)을 형성한다. 이때 상기 활성층 위에는 불순물이 도핑된 비정질실리콘으로 이루어진 오믹컨택층(209a)이 형성되며, 상기 오믹컨택층(209a)은 활성층(209)과 후술될 소스 및 드레인전극(211a, 211b)이 오믹컨택(ohmic contact)하게 하는 역할을 한다. Subsequently, an amorphous silicon patterned in a predetermined shape is formed on the
그리고, 상기 오믹컨택층(209a) 위의 소정의 부위에는 금속층으로 이루어진 소스 및 드레인전극(211a, 211b)이 형성된다. 이로써 게이트전극(203), 활성층(209), 오믹컨택층(209a), 소스전극(211a) 및 드레인전극(211b)으로 구성되는 박막트랜지스터가 완성된다. Source and
이어서 박막트랜지스터 어레이 기판의 단위화소를 구성하는 나머지 구성요소에 대하여 살펴보면, 상기 소스 및 드레인전극(211a, 211b)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(213)이 형성되고 상기 층간절연층(213)에 콘택트홀이 형성된다. Next, the remaining components constituting the unit pixel of the thin film transistor array substrate will be described. An interlayer insulating
상기 층간절연층(213) 위에는, 상기 콘택트홀을 통하여 드레인전극(211b)과 전기적으로 연결되고, 단위화소의 표시영역에 일정한 형태로 패터닝된, 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명도전체로 이루어진 화소전극(215)이 형성된다. Indium tin oxide (ITO) or tin oxide on the
이때 상기 층간절연층(213)은 활성층(209)의 채널영역이 제거된 형태로 패터닝되는 것을 특징으로 하며, 이는 후술될 본 발명의 액정표시소자의 제조방법에서 그 이유가 설명될 것이다. 그리고 도면에는 도시되지 아니하였지만, 상기 활성층(209) 위에 층간절연층(213)은 형성되지 않았지만, 활성층(209)의 상부에는 약 300 ~ 500Å 두께의 산화막이 형성되어 있다.In this case, the
추가적으로, 본 발명의 선택적 구성요소로 스토리지배선(225) 및 스토리지전극(205)이 있다. 상기 스토리지배선(225) 및 스토리지전극(205)은 게이트전극(203)과 동일 적층구조상에 존재하며, 외부의 드라이브 IC를 통하여 공급된 스토리지신호를 스토리지배선(225)을 통하여 스토리지전극(205)에 인가한다. 상기 스토리지전극(205)은 화소전극(215)의 전압 변동을 일정 값 이하로 작게 유지하기 위해 필요한 스토리지 커패시턴스를 제공하는 역할을 한다. Additionally, optional components of the present invention include
또한 상기에서는 수직전계형 액정표시소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이 기판의 구조에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 수평전계형 액정표시소자에도 적용될 수 있다. 이 경우에 공통전극은 게이트전극과 동일 적층구조 상에 형성되거나, 화소전극과 동일 적층구조 상에 형성될 수 있다.In addition, although the structure of the thin film transistor array substrate constituting the vertical field type liquid crystal display device has been described above, the present invention may be applied to a horizontal field type liquid crystal display device. In this case, the common electrode may be formed on the same stacked structure as the gate electrode or on the same stacked structure as the pixel electrode.
상기와 같이 이루어진 박막트랜지스터 어레이 기판은 컬러필터 패턴 및 블랙매트릭스 등을 포함한 컬러필터 기판과 합착되고, 그 사이에 액정이 충진되어 액정패널이 완성된다.The thin film transistor array substrate formed as described above is bonded to a color filter substrate including a color filter pattern, a black matrix, and the like, and the liquid crystal is filled therebetween to complete the liquid crystal panel.
상술한 본 발명에 따른 액정표시소자의 구조에 대한 설명에 이어서, 상기 액정표시소자의 제조방법을 바람직한 실시예를 통해 상세히 설명하면 아래와 같다.Following the description of the structure of the liquid crystal display device according to the present invention described above, the manufacturing method of the liquid crystal display device will be described in detail through a preferred embodiment as follows.
도 6a ~ 도 6d는 상기 바람직한 실시예에 의한 액정표시소자의 제조방법을 나타내는 공정단계별 단면도이다.6A to 6D are cross-sectional views of process steps illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the preferred embodiment.
첫 번째 단계의 공정으로, 도 6a에 도시된 바와 같이 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(201) 위에 금속층으로 된 게이트전극(203) 및 스토리지전극(205)을 형성한다. 이 때 기판이 외곽부에는, 상기 게이트전극(203)과 전기적으로 연결되는 게이트패드(217)도 함께 형성된다.In the first step, as shown in FIG. 6A, a
상기 공정은 절연기판(201) 위에 알루미늄(Al)층이나 몰리브덴(Mo) 또는 알루미늄(Al)과 몰리브덴(Mo)의 이중층과 같은 금속층을 증착하고 사진식각기술을 이용한 패터닝 공정을 통하여 이루어진다. The process is performed through a patterning process using a photolithography technique by depositing a metal layer, such as an aluminum (Al) layer or molybdenum (Mo) or a double layer of aluminum (Al) and molybdenum (Mo) on the insulating
다음 단계의 공정으로, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 게이트전극(203) 및 스토리지전극(205)을 포함하는 기판 위에 게이트절연층(207)을 형성하고, 그 위에 반도체층(209, 210) 및 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층 패턴(212)을 형성한다. 이 때 기판의 외곽부에는 데이터배선(도 4의 223)과 연결되어 외부의 신호를 공급하는 역할을 하는 데이터패드(219)가 함께 형성된다.In the next step, as shown in FIG. 6B, a
상기 게이트절연층(207)은 저압화학기상증착법(LPCVD: low pressure chemical vapor deposition)이나 플라즈마 강화형 화학기상증착법(PECVD: plasma enhanced chemical vapor deposition)에 의하여 증착될 수 있다. 그리고 상기 게이트절연층(207) 그 위에 반도체층(209, 210)과 금속층(212)을 증착하고 사진식각기술을 이용한 패터닝 공정을 통하여 소정의 패턴을 형성한다. 이때 상기 반도체층(209, 210)은 순수한 비정질실리콘층과 불순물이 도핑된 비정질실리콘층의 이중층으로 형성될 수 있으며, 상기 순수한 비정질실리콘층은 상기 패터닝 후에 활성층(209)을 형성하고, 불순물이 도핑된 비정질실리콘층은 오믹컨택층(도 5의 209a)을 형성한다. The
다만 도 6b에 도시된 공정까지는 아직 소스전극과 드레인전극(도 5의 211a, 211b)이 서로 분리되지 아니한 상태로 존재하며, 후술될 화소전극(도 5의 215) 형성시에 상기 두 전극이 분리된다.However, until the process illustrated in FIG. 6B, the source electrode and the drain electrode (211a and 211b of FIG. 5) are not yet separated from each other, and the two electrodes are separated when the pixel electrode (215 of FIG. 5) to be described later is formed. do.
다음 단계의 공정으로, 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층(212)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(213)을 증착하고, 상기 층간절연층(213)과 게이트절연층(207)에 콘택트홀들(227a, 227b, 227c)을 포함한 소정의 패터닝을 한다. In the next step, as shown in FIG. 6C, an
상기 패터닝 공정은 사진식각기술을 이용하여 이루어지며, 상기 층간절연층(213)의 드레인전극을 형성할 금속층(212) 상부에 형성된 콘택트홀(227a)은 드레인전극(도 5의 211b)의 일부를 노출시켜 화소전극(도 5의 215)이 드레인전극(도 5의 211b)과 전기적으로 연결되기 위한 역할을 한다. 또한 상기 층간절연층(213)과 게이트절연층(207)의 게이트패드(217) 및 데이트패드(219) 상부에 형성된 콘택트홀들(227b, 227c)은, 후술될 화소전극(도 5의 215) 형성단계에서 게이트패드 단자(도 5의 217a) 및 데이터패드의 단자(도 5의 219b)를 형성하기 위함이다.The patterning process is performed by using a photolithography technique, and the
이때, 상기 사진식각기술을 이용한 콘택트홀들(227a, 227b, 227c)의 형성시에 층간절연층(213)에는 추가적인 패터닝이 함께 이루어진다. 상기 추가적인 패터닝은 이후의 공정에서 소스전극과 드레인전극을 분리시키기 위한 것으로, 활성층(209)의 채널영역 상부의 층간절연층(213) 제거함으로써 이루어진다. 결과적으로 상기의 공정 진행 후에는, 상기 콘택트홀들(227a. 227b, 227c)과 상기 추가적인 패터닝을 통하여 드레인전극을 형성할 금속층(212), 데이터패드(219) 및 게이트패드(217)의 일부가 외부로 노출된다. At this time, when the
이때 상기 패터닝공정은 한 번의 사진식각기술을 이용하여 진행되며, 상기 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층(212)과 데이터패드(219)를 노출시키기 위해서는 층간절연층(213)만 제거하면 되지만, 게이트패드(217)를 노출시키기 위해서는 층간절연층(213) 외에 게이트절연층(207)도 함께 제거되어야 한다. 상기 공정은 식각공정에서의 식각물질에 대한 선택비를 이용하여 진행될 수 있으나, 상기 선택비에도 불구하고 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층(212)과 데이터패드(219)의 금속층 상부에서는 부분적인 식각이 일어날 수 있다.In this case, the patterning process is performed by using a single photolithography technique. In order to expose the
다음 단계의 공정으로, 도 6d에 도시된 바와 같이 상기 소정의 패터닝이 이루어진 층간절연층(213) 위에 화소전극(215), 게이트패드 단자(217a) 및 데이터패 드 단자(219a)를 형성한다. As shown in FIG. 6D, the
상기 공정은 층간절연층(213) 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO : Indium Tin Oxide)나 틴 옥사이드(TO : Tin Oxide)와 같은 투명도전층을 증착하고, 사진식각기술을 이용한 소정의 패터닝 공정을 통하여 이루어진다. 상기 패터닝 후에는 단위화소의 표시영역 일부에 화소전극(215)이 형성되고, 게이트패드(217) 및 데이터패드(219) 상부에도 게이트패드 단자(217a)와 데이터패드 단자(219a)가 형성된다.The process is performed by depositing a transparent conductive layer such as indium tin oxide (ITO) or tin oxide (TO: Tin Oxide) on the
마지막 단계의 공정으로, 도 6e에 도시된 바와 같이, 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층(도 6d의 212)과 오믹컨택층(도 6d의 210)을 패터닝하여 소스 및 드레인전극(211a, 211b)을 형성한다. 상기 공정은, 도면에 도시되지는 않았지만 화소전극(215) 등의 형성을 위한 포토리지스트 패턴을 이용하여 진행된다. 즉, 화소전극(215) 등의 형성을 위해 사용된 포토리지스트 패턴의 제거 단계 전에 상기 공정을 연속하여 진행하는 것이다. As a final step, as shown in FIG. 6E, the metal layer (212 of FIG. 6D) and the ohmic contact layer (210 of FIG. 6D) to form the source and drain electrodes are patterned to form the source and
이어서, 상기 소스 및 드레인전극(211a. 211b) 형성 후에는 기판 전체에 걸쳐 산소(O2) 플라즈마 처리를 진행한다. 상기 산소 플라즈마 처리 공정은 외부로 노출된 활성층(209)을 보호하기 위한 것으로서, 도면에 도시되지는 않았지만 상기 활성층(209) 위에는 약 300 ~ 500Å 두께의 산화막이 형성된다.Subsequently, after the source and
상기 설명에서는 수평전계형 액정표시소자의 제조방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 수직전계형 액정표시소자의 제조에도 적용될 수 있으며, 이 경우에는 게이트전극을 형성하는 단계에서 공통전극을 형성하거나, 화소전극을 형성하는 단계에서 공통전극을 형성하는 것을 특징으로 한다.In the above description, the manufacturing method of the horizontal field type liquid crystal display device has been described, but the present invention can be applied to the manufacture of the vertical field type liquid crystal display device. In this case, the common electrode or the pixel electrode may be formed in the step of forming the gate electrode. Forming a common electrode in the forming step.
상기의 공정을 통하여 완성된 박막트랜지스터 어레이 기판을 컬러필터 패턴과 블랙매트릭스 등을 포함하는 컬러필터 기판과 합착시키고, 그 사이에 액정을 충진하여 본 발명의 액정표시소자를 구성하는 액정패널의 제조가 완성된다.The thin film transistor array substrate completed through the above process is bonded to a color filter substrate including a color filter pattern, a black matrix, and the like, and a liquid crystal panel is formed to fill the liquid crystal therebetween to form the liquid crystal display device of the present invention. Is completed.
상기에 설명한 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 게이트전극 및 스토리지전극 형성과, 반도체층 및 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층의 형성과, 층간절연층의 패터닝과 화소전극의 형성 시에 각각 1번씩의 사진식각기술이 적용된다. 따라서 4개의 포토마스크를 사용하여 전제 제조공정을 진행할 수 있으므로 종래기술에 비하여 포토마스크 수를 절감할 수 있다.The above-described method for manufacturing a thin film transistor array substrate includes a method of forming a gate electrode and a storage electrode, forming a metal layer to form a semiconductor layer, a source and a drain electrode, patterning an interlayer insulating layer, and forming a pixel electrode. Photolithography is applied. Therefore, the entire manufacturing process may be performed using four photomasks, thereby reducing the number of photomasks.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자의 박막트랜지스터 어레이 기판은 층간절연층 하부의 활성층 일부가 외부에 노출된 구조로 이루어진다. As described above, the thin film transistor array substrate of the liquid crystal display device according to the present invention has a structure in which a part of the active layer under the interlayer insulating layer is exposed to the outside.
그리고, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은, 화소전극을 드레인전극과 전기적으로 연결시키기 위해 층간절연층에 콘택트홀 형성하는 단계에서, 동시에 소스 및 드레인전극을 형성할 금속층을 패터닝한다. In the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the present invention, in the step of forming a contact hole in the interlayer insulating layer so as to electrically connect the pixel electrode with the drain electrode, the metal layer for forming the source and drain electrodes is simultaneously patterned.
상기 특징에 의하여, 본 발명의 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 4개의 포토마스크를 사용하여 전 공정의 진행이 가능하므로, 액정표시소자의 제조 비용을 감소시킬 수 있고 생산수율도 용이하게 관리할 수 있는 유리한 효과를 가진다.According to the above features, the manufacturing method of the thin film transistor array substrate of the present invention can proceed the entire process using four photomasks, it is possible to reduce the manufacturing cost of the liquid crystal display device and to easily manage the production yield That has a beneficial effect.
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KR101031170B1 (en) * | 2008-01-07 | 2011-04-27 | 소니 주식회사 | Liquid crystal display device and process for manufacturing the same |
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2005
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