KR20070071296A - Fabricating method of liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 액정표시소자를 나타내는 평면도1 is a plan view showing a conventional liquid crystal display device
도 2는 종래의 액정표시소자를 나타내는 단면도2 is a cross-sectional view showing a conventional liquid crystal display device
도 3a ~ 도 3d는 종래의 액정표시소자 제조방법을 나타내는 단면도3A to 3D are cross-sectional views illustrating a conventional liquid crystal display device manufacturing method.
도 4는 본 발명의 액정표시소자를 나타내는 단면도4 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device of the present invention.
도 5a ~ 도 5d는 본 발명의 액정표시소자 제조방법을 나타내는 단면도5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
203: 게이트전극203: gate electrode
205: 게이트패드205: gate pad
213a, 213b: 소스전극 및 드레인전극213a and 213b: source electrode and drain electrode
215: 데이터패드215: data pad
219: 화소전극219 pixel electrode
227: 하프톤마스크227: halftone mask
229: 회절마스크229: diffraction mask
본 발명은 액정표시소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 게이트전극 형성단계와 컨택트홀 형성단계에서 동일한 포토마스크를 사용하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly, to a method of using the same photomask in the gate electrode forming step and the contact hole forming step.
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 박막트랜지스터 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, 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 살펴본다.Hereinafter, a structure of a general liquid crystal display device will be described 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(112), 데이터신호가 인가되는 데이터배선(102), 및 상기 게이트배선(112)과 데이터배선(102)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(112)과 연결된 게이트전극(103)과, 상기 게이트전극(103) 위에 형성되어 게이트전극(103)에 게이트신호가 인 가됨에 따라 활성화되는 활성층패턴(109)과, 상기 활성층패턴(109) 위에 형성된 소스전극(113a) 및 드레인전극(113b)으로 구성된다. In this case, the thin film transistor includes a
또한, 상기 화소의 표시영역에는 상기 소스전극(113a) 및 드레인전극(113b)과 연결되어 활성층패턴(109)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(113a) 및 드레인 전극(113b)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면에 미도시)을 동작시키는 화소전극(119)이 형성되어 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 따른 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 will be described in detail with reference to the drawings.
도 2에 도시된 바와 같이, 기판(101) 위에 금속층으로 이루어진 게이트전극(103)과 게이트패드(105)가 형성된다. 그리고 상기 게이트전극(103)을 포함하는 기판 위에 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)으로 이루어진 게이트절연층(107)이 형성되고, 상기 게이트절연층(107) 위에 섬 형태로 패터닝된 활성층패턴(109)이 형성되며, 상기 활성층패턴(109)과 소정의 형태로 중첩되는 소스 및 드레인전극(113a, 113b)이 형성된다. 이 때 상기 활성층패턴(119)과 소스 및 드레인전극(113a, 113b)의 사이에는 불순물이 도핑된 비정질실리콘으로 이루어진 오믹컨택층(111)이 형성되며, 이는 활성층패턴(109)와 소스 및 드레인전극(113a, 113b)이 오믹컨택(ohmic contact) 할 수 있게 하기 위함이다.As shown in FIG. 2, a
이어서 상기 소스 및 드레인전극(113a, 113b)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(117)이 형성되며, 상기 층간절연층(117)에 형성된 제 1 컨택트홀(도 3c의 125a)을 통하여 드레인전극(113b)과 전기적으로 연결되는 화소전극(119)이 층간절 연층(117) 위에 형성된다. 이때 상기 화소전극(119)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 게이트패드(105) 및 데이터패드(115)에 대하여 도 2에 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액정패널의 외곽부에는 게이트배선(도 1의 112) 및 데이터배선(도 1의 102)에 연결되어 외부의 드라이브 IC에서 다양한 신호를 공급받는 게이트패드(105) 및 데이터패드(115)가 형성되어 있고, 상기 패드들(105, 115) 위에는 화소전극(119)을 형성한 물질과 동일한 재료의 전극패드 단자들(121, 123)이 제 2, 제 3 컨택트홀(도 3c의 125b, 125c)을 통하여 연결되어 있다.Although not shown on the cut line A-A 'of FIG. 1, the
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 채워짐으로써 액정패널이 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. By filling the liquid crystal layer to control the liquid crystal panel is completed.
다음으로 상기의 액정표시소자의 제조방법을 도 3a ~ 도 3d를 참조하여 살펴본다. 도 3a ~ 도 3d에는 공정에 사용되는 포토마스크와 포토마스크에 형성된 패턴에 따라 빛의 투과여부를 투과, 차단 및 반투과로 화살표를 사용하여 표시하였다.Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device will be described with reference to FIGS. 3A to 3D. 3A to 3D show whether the light is transmitted or not according to the photomask used in the process and the pattern formed on the photomask.
첫 번째 단계의 공정으로, 도 3a에 도시된 바와 같이 기판(101) 위에 금속층을 형성하고 포토마스크(127)를 사용한 사진식각기술을 이용하여 게이트전극(103)과 게이트패드(105)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), 활성층패턴(109), 오믹컨택층(111), 소스/드레인전극(113a, 113b) 및 데이터패드(105)를 형성한다. 이때, 사진식각기술이 사용되며, 회절마스크(129)를 사용하여 활성층패턴(109), 오믹컨택층(111) 및 소스/드레인전극(113a, 113b)을 동시에 패터닝한다. 상기 회절마스크(129)를 사용한 공정에 대하여 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.In the next step, as shown in FIG. 3B, the
상기 회절마스크(129)는 투과영역(129c), 차단영역(129a) 및 회절영역(129b)의 3가지 영역을 가지는 포토마스크로서, 상기 회절영역에(129b)는 슬릿이 형성되어 있어 포토마스크를 투과하는 빛의 양이 투과영역(129c)보다 작다. 따라서 상기 회절마스크(129)를 사용한 노광 및 현상공정 후에는 일정한 단차를 가지는 포토리지스트가 형성되게 된다.The
상기 공정은 게이트전극(103)을 포함하는 기판 위에 게이트절연층, 반도체층, 금속층을 형성하고, 회절마스크를(129) 사용한 사진식각기술을 통하여 이루어진다. 상기 회절마스크(129)를 사용한 노광 및 현상공정 후에 소스/드레인전극(113a, 113b) 위에는 일정한 두께를 가지는 포토리지스트가 형성되고, 활성층패턴(109)의 채널 영역에는 이보다 낮은 두께의 포토리지스트가 형성된다. 따라서 상기 포토리지스트 패턴을 이용하여 상부에 포토리지스트가 형성되지 않은 금속층, 오믹컨택층 및 활성층을 제거하고, 부분에싱을 진행하여 상기 채널 영역의 포토리지스트를 제거한 후에 채널 영역 상부의 금속층을 제거한다. 이 때 상기 활성층패턴(109) 및 데이터패드의 하부재료층(109a) 위에는 오믹컨택을 위하여 불순물이 도핑 된 실리콘으로 이루어진 오믹컨택층(111)이 형성되며, 상기 채널 영역 위에 형성된 오믹컨택층은 상기 채널 영역 상부의 금속층을 제거할 때 함께 제거된다. 상기 오믹컨택층(111)은 소스/드레인전극(113a, 113b)이 활성층패턴(109)과 오믹 컨택(ohmic contact)할 수 있도록 하는 역할을 한다.The process is performed through a photolithography technique using a
지금까지 설명한 공정을 통하여 게이트전극(103), 활성층패턴(109) 및 소스/드레인전극(113a, 113b)으로 구성된 박막트랜지스터가 완성된다.The thin film transistor including the
다음 단계의 공정으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 소스/드레인전극(113a, 113b)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(117)을 형성하고, 포토마스크(131)를 사용한 사진식각기술을 이용하여 드레인전극(113b)의 일부가 노출되도록 제 1 컨택트홀(125a)을 형성한다. 이 때 상기 제 1 컨택트홀(125a)의 형성시에 게이트패드(105) 및 데이터패드(115) 위에 형성된 층간절연층(117) 또는 층간절연층(117)과 게이트절연층(107)을 패터닝하여 게이트패드(105) 및 데이터패드(115) 위에도 컨택트홀(125b, 125c)을 형성한다.As a next step, as shown in FIG. 3C, an
마지막 단계의 공정으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 상기 컨택트홀들(도 3c의 125a, 125b, 125c)이 형성된 층간절연층(117) 위에 인듐 틴 옥사이드(ITO: indium tin oxide)나 틴 옥사이드(TO: tin oxide)와 같은 투명도전층을 증착하고, 포토마스크(133)를 사용한 사진식각기술을 이용하여 화소영역에 화소전극(119)을 형성한다. 상기 화소전극(119)은 층간절연층(117)에 형성된 제 1 컨택트홀(도 3c의 125a)을 통하여 드레인전극(113b)과 접속된다. 그리고 게이트패드(105)와 데이터패드(115) 위에도 제 2, 제 3 컨택트홀(도 3c의 125b, 125c)을 통하여 게이트패드 (105)와 데이터패드(115)에 각각 접속되는 게이트패드 단자(121)와 데이터패드 단자(123)를 형성한다.As a final step, indium tin oxide (ITO) or tin oxide (ITO) is formed on the
한편, 도면에는 도시되지 않았지만 컬러필터 기판에 컬러필터 패턴과 공통전극 등을 형성하고, 상기 컬러필터 기판을 박막트랜지스터 어레이 기판과 합착한 후 그 사이에 액정층을 채워서 액정표시소자의 액정패널을 완성한다.Although not shown in the drawings, a color filter pattern, a common electrode, and the like are formed on the color filter substrate, and the color filter substrate is bonded to the thin film transistor array substrate to fill the liquid crystal layer therebetween, thereby completing the liquid crystal panel of the liquid crystal display device. do.
상기에서 설명한 바와 같이, 종래의 액정표시소자 제조방법에는 게이트전극 형성단계, 반도체패턴과 소스/드레인전극 형성단계, 컨택트홀 형성단계 및 화소전극 형성단계에서 각각 1개씩의 포토마스크가 사용되어, 총 4가지 종류의 포토마스크가 사용되어진다. 포토마스크를 제작하는데는 많은 비용이 소요되며, 액정표시소자의 제조공정에 사용되는 포토마스크의 종류가 많아지면 액정표시소자의 제조비용이 함께 증가한다. 특히 대형화 공장일수록 포토마스크의 크기도 커지므로, 포토마스크 제조에 사용되는 장비도 대형화되어 포토마스크 제작에 소요되는 비용이 증가하고, 포토마스크에 형성된 패턴의 uniformity 확보에도 어려움이 커진다.As described above, in the conventional liquid crystal display device manufacturing method, one photomask is used in the gate electrode forming step, the semiconductor pattern and the source / drain electrode forming step, the contact hole forming step, and the pixel electrode forming step, respectively. Four types of photomasks are used. The manufacturing of the photomask takes a lot of cost, and the increase in the type of photomask used in the manufacturing process of the liquid crystal display device increases the manufacturing cost of the liquid crystal display device. In particular, the larger the factory, the larger the size of the photomask, the larger the equipment used for manufacturing the photomask, the cost required to produce a photomask, and the difficulty in securing the uniformity of the patterns formed on the photomask.
따라서 액정표시소자의 제조공정에 있어서 종래기술에서 사용되던 포토마스크의 종류를 줄이는 것에 대한 필요성이 있다.Therefore, there is a need for reducing the type of photomask used in the prior art in the manufacturing process of the liquid crystal display device.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 3개의 포토마스크를 사용하여 액정표시소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이 기판을 제조하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to manufacture a thin film transistor array substrate constituting a liquid crystal display device using three photomasks.
구체적으로, 본 발명에서는 게이트전극 형성단계와 컨택트홀 형성공정을 동 일한 포토마스크를 사용하여 진행하며, 이를 위해 상기 포토마스크는 하프톤마스크나 회절마스크로 제작되어진다.Specifically, in the present invention, the gate electrode forming step and the contact hole forming process are performed using the same photomask. For this purpose, the photomask is manufactured as a halftone mask or a diffraction mask.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자 제조방법은, 기판 위에 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 게이트전극을 포함하는 기판 위에 게이트절연층을 형성하는 단계; 상기 게이트절연층 위에 소스 및 드레인전극과 반도체패턴을 형성하는 단계; 상기 소스 및 드레인전극을 포함하는 기판 위에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 층간절연층에, 하부의 드레인전극을 노출시키는 제 1 컨택트홀을 형성하는 단계; 및 상기 층간절연층 위에 제 1 컨택트홀을 통하여 드레인전극과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 게이트전극 형성단계와 제 1 컨택트홀 형성단계는 동일한 포토마스크를 사용하여 진행된다.A liquid crystal display device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a gate electrode on a substrate; Forming a gate insulating layer on the substrate including the gate electrode; Forming a source and a drain electrode and a semiconductor pattern on the gate insulating layer; Forming an interlayer insulating layer on the substrate including the source and drain electrodes; Forming a first contact hole in the interlayer insulating layer to expose a lower drain electrode; And forming a pixel electrode connected to the drain electrode through the first contact hole on the interlayer insulating layer, wherein the gate electrode forming step and the first contact hole forming step are performed using the same photomask.
도 4를 참조하여 본 발명에 의하여 제조된 액정표시소자의 구조에 대하여 살펴본다.With reference to Figure 4 looks at the structure of the liquid crystal display device manufactured by the present invention.
먼저 화소부에 대하여 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(201) 위에 게이트전극(203)이 형성되어 있고, 상기 게이트전극(203) 위에 게이트절연층(207)을 사이에 두고 활성층패턴(209)과 오믹컨택층(211)이 형성되어 있다. 상기 오믹컨택층(211)의 위에는 소스 및 드레인전극(213a, 213b)이 형성되어 있으며, 상기 소스 및 드레인전극(213a, 213b) 위에는 상기 드레인전극(213b)의 일부를 노출시키는 제 1 컨택트홀(미표시)이 형성된 층간절연층(217)이 있다. 그리고 층간절연층(217) 위에는 상기 노출된 드레인전극(213b)과 연결되는 투명한 화소전극(219)이 형성되 어 있다.First, as shown in FIG. 4, as illustrated in FIG. 4, a
화소부를 살펴본 것에 이어서, 도 4를 참조하여 패드부를 살펴본다.Next, the pad unit will be described with reference to FIG. 4.
도 4에 도시된 바와 같이, 패드부에는 게이트패드(105)와 데이터패드(215)가 각각 절연기판(201) 위와 게이트절연층(207) 위에 각각 형성되어 있다. 그리고, 상기 게이트패드(205) 위에는 게이트절연층(207)과 층간절연층(217)에 형성된 제 2 컨택트홀(미표시)을 통하여 게이트패드(205)와 접속되는 게이트패드 단자(221)가 형성되어 있고, 상기 데이터패드(215) 위에는 층간절연층(217)에 형성된 제 3 컨택트홀(미표시)을 통하여 데이터패드(215)와 접속되는 데이터패드 단자(223)가 형성되어 있다. 이때, 절연기판의 제 1 컨택트홀(미표시) 하부와 제 3컨택트홀(미표시) 하부의, 게이트전극(203)과 동일 적층구조상에는 제 1 컨택트홀(미표시) 및 제 3 컨택트홀(미표시)과 동일한 형상의 금속층 패턴(203a, 203b)이 각각 형성되는데, 이는 후술될 액정표시소자의 제조방법에서 이유가 설명될 것이다.As shown in FIG. 4, a
이어서 도 5a ~ 도 5d를 참조하여 본 발명의 액정표시소자의 제조방법에 대하여 살펴본다.Next, a manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5D.
첫 번째 단계의 공정으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 유리기판과 같은 절연기판(201) 위에 게이트전극(203)을 형성한다. 상기 공정은 기판 위에 금속층을 형성하고 사진식각기술을 이용한 패터닝 방법을 통하여 이루어진다. In the first step, as shown in FIG. 5A, the
이때, 사진식각기술에는 하프톤마스크(227)가 사용되는데, 상기 하프톤마스크(227)는, 화소부의 게이트전극(203) 부분에는 반투과패턴(227b)이 형성되어 있고, 제 1 컨택트홀(도 5c의 225a) 부분에는 차단패턴(227a)이 형성되어 있다. 그리 고, 패드부의 게이트패드(205) 부분에는 반투과패턴(227b)과 제 2 컨택트홀(도 5c의 225b) 형상으로 구성된 차광패턴(227a)이 함께 형성되어 있고, 제 3 컨택트홀(도 5c의 225c) 부분에는 차단패턴(227a)이 형성되어 있다.In this case, a
상기와 같이 첫 번째 단계의 공정에서 하프톤마스크(227)가 사용되는 이유는 이후의 제 1, 제 2, 제 3 컨택트홀(도 5c의 225a, 225b, 225c) 형성공정에서 첫 번째 단계에서 사용된 포토마스크(227)가 다시 사용되기 때문이며, 이를 이유로 게이트전극(203)과 동일 적층구조상의 제 1, 제 3 컨택트홀(도 5c의 225a, 225c) 부분에 금속패턴들(203a, 203b)이 형성되지만 이는 박막트랜지스터를 포함한 소자 구동에 아무런 영향을 미치지는 아니한다.The reason why the
또한 상기 첫 번째 단계의 공정에서 하프톤마스크가 아닌 회절마스크가 사용될 수도 있는데, 이 경우에는 화소부의 게이트전극 부분에는 회절패턴이 형성되고, 제 1 컨택트홀 부분에는 차단패턴이 형성된다. 그리고, 패드부의 게이트패드 부분에는 회절패턴과 제 2 컨택트홀 형상으로 구성된 차광패턴이 함께 형성되며, 제 3 컨택트홀 부분에는 차단패턴이 형성된다. 상기와 같이 하프톤마스크 대신에 회절마스크가 사용되는 경우에도 금속층 패턴의 형성과정 및 패턴형성 결과는 하프톤마스크를 사용하는 경우와 동일하다.In addition, a diffraction mask other than a halftone mask may be used in the first step. In this case, a diffraction pattern is formed in the gate electrode portion of the pixel portion, and a blocking pattern is formed in the first contact hole portion. In addition, a light blocking pattern having a diffraction pattern and a second contact hole shape is formed in the gate pad portion of the pad portion, and a blocking pattern is formed in the third contact hole portion. Even when the diffraction mask is used instead of the halftone mask as described above, the formation process and the pattern formation result of the metal layer pattern are the same as the case of using the halftone mask.
다음 단계의 공정으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 게이트전극(203)을 포함하는 기판 위에 게이트절연층(207), 활성층패턴(209), 오믹컨택층(211) 및 소스/드레인전극(213a, 213b)을 형성한다. 상기 공정은 기판 전면에 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiOx)을 형성하고, 반도체층과 금속층을 적층한 후 사진식각기술을 이 용하여 상기 반도체층과 금속층을 패터닝함으로써 이루어진다. As a next step, as shown in FIG. 5B, the
이때, 상기 사진식각기술에는 회절마스크가(229) 사용되게 되는데, 상기 회절마스크(229)는, 소스/드레인전극(213a, 213b) 부분과 데이터패드(215) 부분은 차단영역(229a)으로 이루어지고, 채널 부분은 회절영역(229b)으로 이루어지며, 나머지 부분은 투과영역(229c)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 회절마스크(229)를 사용한 공정에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.In this case, a
먼저, 게이트절연층(207) 위에 순수한 비정질실리콘층, 불순물이 도핑된 비정질실리콘층 및 금속층을 차례로 형성하고, 상기 금속층 위에 포토리지스트를 형성한 후에 상기 회절마스크(229)를 사용하여 노광 및 현상을 한다. 그리고, 상기 노광 및 현상된 포토리지스트를 마스크로 상기 금속층, 순수한 비정질실리콘층 및 불순물이 도핑된 비정질실리콘층을 제거한다. 이어서 상기 포토리지스트를 부분에싱하고, 상기 부분에싱 후에 남은 포토리지스트를 마스크로 채널 영역 상부의, 금속층과 불순물이 도핑된 비정질실리콘층을 제거한다. 이때, 상기 부분에싱은 소스 및 드레인전극 위에는 포토리지스트를 일부 남기고, 채널 영역 위에는 금속층이 노출되도록 포토리지스트가 완전히 제거되도록 하여야 한다.First, a pure amorphous silicon layer, an amorphous silicon layer doped with impurities, and a metal layer are sequentially formed on the
상기와 같이 회절마스크(229)를 사용한 사진식각기술을 이용하여, 활성층패턴(209)과 소스/드레인전극(213a, 213b)을 한 번의 사진식각기술로 형성할 수 있다.By using the photolithography technique using the
다음 단계의 공정으로, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 소스/드레인전극(213a, 213b)을 포함하는 기판 위에 층간절연층(217)을 형성하고, 제 1, 제 2, 제 3 컨택트홀(225a, 225b, 225c)을 형성한다. 상기 층간절연층(217)은 산화실리콘(SiO2)이나 질화실리콘(SiOx)과 같은 무기절연층일 수도 있고, 포토아크릴과 같은 유기절연층일 수도 있다. 그리고, 상기 사진식각기술에는 게이트전극(203) 형성단계에서 사용한 하프톤마스크(229)나 회절마스크가 다시 사용된다.As a next step, as shown in FIG. 5C, the
이때, 상기와 같이 게이트전극 형성단계에서 사용한 포토마스크(229)를 다시 사용할 수 있기 위해서는 네거티브 포토리지스트가 사용되어야 한다. 포토리지스트란, 빛에 반응하여 특정 현상액에 대한 용해도가 달라지게 되는 물질인데, 그 종류에 따라, 노광된 부분이 현상액에 의하여 제거되는 성질을 가진 포저티브 포토리지스트와 노광이 안된 부분이 현상액에 의하여 제거되는 성질을 가진 네거티브 포토리지스트로 나눌 수 있다.At this time, in order to be able to use the
본 발명의 액정표시소자 제조방법에서는 게이트전극(203) 형성단계, 반도체 패턴(209) 및 소스/드레인(213a, 213b) 형성단계 그리고 화소전극(도 5d의 219) 형성단계에서는 포저티브 포토리지스트가 사용되고, 제 1, 제 2, 제 3 컨택트홀(225a, 225b, 225c) 형성단계에서는 네거티브 포토리지스트가 사용된다.In the method of manufacturing the liquid crystal display of the present invention, the positive photoresist is formed in the
따라서, 게이트전극(203) 형성단계에서 사용한 포토마스크를 제 1, 제 2, 제 3 컨택홀(225a, 225b, 225c) 형성단계에서 사용하여 노광 및 현상을 하면, 빛이 완전히 차단되도록 차광패턴(227a)이 형성된 제 1, 제 2, 제 3 콘택트홀(225a, 225b, 225c) 부분에는 기판 위에 형성된 포토리지스트의 하부가 완전히 노출된다. 그리고, 투과영역 부분에는 일정 두께의 포토리지스트가 남아 있고, 반투과패턴(227b) 또는 회절패턴 부분에는 투과영역보다 낮은 두께의 포토리지스트 가 남아 있게 된다. 따라서 상기 포토리지스트를 마스크로 층간절연층(217)을 식각하면, 제 1, 제 2, 제 3 컨택트홀(225a, 225b, 225c) 부분의 층간절연층(217)만 제거되어 컨택트홀들(225a, 225b, 225c)이 형성된다.Therefore, when the photomask used in the
다음 단계의 공정으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1, 제 2, 제 3 컨택트홀(도 5c의 225a, 225b, 225c)을 포함하는 층간절연층(217) 위에 화소전극(221), 게이트패드 단자(221) 및 데이터패드 단자(223)를 형성한다. 상기 공정은 상기 컨택트홀들(225a, 225b, 225c)이 형성된 층간절연층(217) 위에 인듐 틴 옥사이드(indium tin oxide)나 틴 옥사이드(tin oxide)와 같은 투명한 도전층을 형성하고, 포토마스크(231)를 사용한 사진식각기술을 이용하여 상기 투명한 도전층을 패터닝함으로써 이루어진다.In the next step, as illustrated in FIG. 5D, the
이로써, 게이트전극 및 컨택트홀 형성단계, 반도체패턴 및 소스/드레인전극 형성단계 그리고 화소전극 형성단계에서 각각 서로 다른 포토마스크를 사용하여, 총 3개의 포토마스크를 사용하여 액정표시소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이 기판을 제조할 수 있게 된다.As a result, a thin film transistor constituting the liquid crystal display device using a total of three photomasks using different photomasks in the gate electrode and contact hole forming step, the semiconductor pattern and source / drain electrode forming step, and the pixel electrode forming step, respectively. The array substrate can be manufactured.
상기 박막트랜지스터 어레이 기판은 컬러필터 패턴과 블랙매트릭스 등이 형성된 컬러필터 기판과 합착되고, 상기 두 기판의 사이에 액정층이 충진되어 액정패널이 완성되게 된다. 그리고, 상기 액정패널은 백라이트 장치 및 다양한 구동회로부와 결합하여 하나의 액정표시소자를 구성하게 된다.The thin film transistor array substrate is bonded to the color filter substrate on which the color filter pattern and the black matrix are formed, and the liquid crystal layer is filled between the two substrates to complete the liquid crystal panel. The liquid crystal panel is combined with a backlight device and various driving circuits to form one liquid crystal display device.
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 발명의 액정표시소자의 제조방법은 게이트전극 형성단계에서 사용한 하프톤마스크 또는 회절마스크를 다시 컨택트홀 형성단계에서 사용한다. 따라서 포토마스크를 제작비용을 감소시킬 수 있으며, 포토마스크 관리가 용이한 유리한 효과를 가진다.As described above, in the method of manufacturing the liquid crystal display device of the present invention, the halftone mask or diffraction mask used in the gate electrode forming step is used again in the contact hole forming step. Therefore, the manufacturing cost of the photomask can be reduced, and the photomask management has an advantageous effect.
또한 본 발명의 액정표시소자를 구성하는 박막트랜지스터 어레이 기판은 반도체패턴과 소스/드레인전극을 1개의 회절마스크를 사용하여 동시에 형성한다. 따라서, 본 발명에서는 게이트전극 및 컨택트홀 형성단계, 반도체패턴 및 소스/드레인전극 형성단계 그리고 화소전극 형성단계에서 각각 서로 다른 포토마스크가 사용되어 총 3개의 포토마스크를 사용하여 박막트랜지스터 어레이 기판을 제작할 수 있는 유리한 효과를 가진다.Further, the thin film transistor array substrate constituting the liquid crystal display device of the present invention simultaneously forms a semiconductor pattern and a source / drain electrode using one diffraction mask. Accordingly, in the present invention, different photomasks are used in the gate electrode and contact hole forming step, the semiconductor pattern and source / drain electrode forming step, and the pixel electrode forming step, respectively, to fabricate a thin film transistor array substrate using a total of three photomasks. Has an advantageous effect.
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US8455877B2 (en) | 2009-03-19 | 2013-06-04 | Au Optronics Corporation | Thin film transistor array substrate |
KR20130107648A (en) * | 2012-03-22 | 2013-10-02 | 엘지디스플레이 주식회사 | Method of fabricating liquid crystal display device |
US8598581B2 (en) | 2008-07-25 | 2013-12-03 | Samsung Display Co., Ltd. | Thin film transistor substrate and method for manufacturing the same |
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