KR20080085276A - Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same - Google Patents
Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080085276A KR20080085276A KR1020070026504A KR20070026504A KR20080085276A KR 20080085276 A KR20080085276 A KR 20080085276A KR 1020070026504 A KR1020070026504 A KR 1020070026504A KR 20070026504 A KR20070026504 A KR 20070026504A KR 20080085276 A KR20080085276 A KR 20080085276A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- silicon layer
- source
- amorphous silicon
- spaced apart
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 71
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 95
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 95
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 95
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 269
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 27
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 24
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 19
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 15
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 15
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 9
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 7
- 238000004380 ashing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 3
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008045 Si-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006411 Si—Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136227—Through-hole connection of the pixel electrode to the active element through an insulation layer
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136286—Wiring, e.g. gate line, drain line
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/1368—Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1214—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
- H01L27/124—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or layout of the wiring layers specially adapted to the circuit arrangement, e.g. scanning lines in LCD pixel circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치의 분해사시도.1 is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device.
도 2는 종래의 액정표시장치의 어레이 기판 내의 하나의 화소영역에 있어 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면도. 2 is a cross-sectional view of a portion including a thin film transistor in one pixel area of an array substrate of a conventional liquid crystal display device.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역을 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a pixel area including a thin film transistor of an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역을 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a pixel area including a thin film transistor of an array substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정단면도.5A through 5H are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of one pixel area including a thin film transistor of an array substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
201 : 기판 205 : 게이트 전극201: substrate 205: gate electrode
208 : 게이트 절연막 214 : (폴리실리콘의)제 1 실리콘층208: gate insulating film 214: first silicon layer (of polysilicon)
220 : (순수 비정질 실리콘의) 제 2 실리콘층220: second silicon layer (of pure amorphous silicon)
225 : 오믹콘택층 244 : 소스 전극225: ohmic contact layer 244: source electrode
246 : 드레인 전극 250 : 보호층246: drain electrode 250: protective layer
253 : 드레인 콘택홀 260 : 화소전극253: drain contact hole 260: pixel electrode
ch : 채널영역 P : 화소영역 ch: Channel area P: Pixel area
Tr : 박막트랜지스터 TrA :스위칭 영역 Tr: Thin Film Transistor TrA: Switching Area
본 발명은 액정표시장치에 관한 것이며, 특히 액정표시장치용 어레이 기판의 각 화소영역에 형성되는 박막트랜지스터의 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a structure of a thin film transistor formed in each pixel region of an array substrate for a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same.
최근에 액정표시장치는 소비전력이 낮고, 휴대성이 양호한 기술 집약적이며, 부가가치가 높은 차세대 첨단 디스플레이(display)소자로 각광받고 있다. Recently, liquid crystal displays have been spotlighted as next generation advanced display devices having low power consumption, good portability, high technology value, and high added value.
이러한 액정표시장치 중에서도 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on),오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device having a thin film transistor, which is a switching element that can control voltage on and off for each pixel, has the best resolution and video performance. I am getting it.
일반적인 액정표시장치의 분해사시도인 도 1을 참조하여 액정표시장치의 구조에 대해 설명하면, 도시한 바와 같이, 액정층(30)을 사이에 두고 어레이 기 판(10)과 컬러필터 기판(20)이 대면 합착된 구성을 갖는데, 이중 하부의 어레이 기판(10)은 투명한 기판(12)의 상면으로 종횡 교차 배열되어 다수의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16)을 포함하며, 이들 두 배선(14, 16)의 교차지점에는 박막트랜지스터(T)가 구비되어 각 화소영역(P)에 마련된 화소전극(18)과 일대일 대응 접속되어 있다.Referring to FIG. 1, which is an exploded perspective view of a general liquid crystal display device, a structure of the liquid crystal display device will be described. As illustrated, the
또한, 상기 어레이 기판과 마주보는 상부의 컬러필터 기판(20)은 투명기판(22)의 배면으로 상기 게이트 배선(14)과 데이터 배선(16) 그리고 박막트랜지스터(T) 등의 비표시영역을 가리도록 각 화소영역(P)을 테두리하는 격자 형상의 블랙매트릭스(25)가 형성되어 있으며, 이들 격자 내부에서 각 화소영역(P)에 대응되게 순차적으로 반복 배열된 적, 녹, 청색 컬러필터층(26)이 형성되어 있으며, 상기 블랙매트릭스(25)와 적, 녹 ,청색 컬러필터층(26)의 전면에 걸쳐 투명한 공통전극(28)이 구비되어 있다.In addition, the upper
그리고, 도면상에 도시되지는 않았지만, 이들 두 기판(10, 20)은 그 사이로 개재된 액정층(30)의 누설을 방지하기 위하여 가장자리 따라 실링제(sealant) 등으로 봉함(封函)된 상태에서 각 기판(10, 20)과 액정층(30)의 경계부분에는 액정의 분자배열 방향에 신뢰성을 부여하는 상, 하부 배향막이 개재되며, 각 기판(10, 20)의 적어도 하나의 외측면에는 편광판이 구비되어 있다. Although not shown in the drawings, these two
또한, 어레이 기판의 외측면으로는 백라이트(back-light)가 구비되어 빛을 공급하는 바, 게이트 배선(14)으로 박막트랜지스터(T)의 온(on)/오프(off) 신호가 순차적으로 스캔 인가되어 선택된 화소영역(P)의 화소전극(18)에 데이터배선(16)의 화상신호가 전달되면 이들 사이의 수직전계에 의해 그 사이의 액정분자가 구동되고, 이에 따른 빛의 투과율 변화로 여러 가지 화상을 표시할 수 있다.In addition, a back-light is provided on the outer surface of the array substrate to supply light. The on / off signals of the thin film transistor T are sequentially scanned by the
이러한 구조를 갖는 액정표시장치에 있어서 가장 중요한 구성요소로써 각 화소영역별로 형성되며 게이트 및 데이터 배선과 화소전극과 동시에 연결됨으로써 선택적, 주기적으로 신호전압을 화소전극에 인가시키는 역할을 하는 박막트랜지스터를 들 수 있다.In the liquid crystal display having the above structure, the most important component is a thin film transistor which is formed for each pixel region and is connected to the gate and data lines and the pixel electrode at the same time to selectively and periodically apply a signal voltage to the pixel electrode. Can be.
이러한 스위칭 소자로서의 역할을 하는 박막트랜지스터의 단면 구조에 대해 도 2를 참조하여 설명한다.The cross-sectional structure of the thin film transistor, which serves as such a switching element, will be described with reference to FIG.
도 2는 전술한 종래의 액정표시장치의 어레이 기판 내의 박막트랜지스터가 형성된 부분을 절단한 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a portion in which a thin film transistor is formed in an array substrate of a conventional liquid crystal display.
투명한 절연기판(59) 상에 게이트 전극(60)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극(60) 상부로 전면에 게이트 절연막(68)이 형성되어 있다. 또한 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극에 대응하여 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 액티브층(70a)과, 그 위로 서로 이격하는 형태로써 불순물을 포함하는 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층(70b)으로 구성된 반도체층(70)이 형성되어 있다. The
또한, 상기 서로 이격하며 그 하부의 액티브층(70a)을 노출시키며 형성된 오믹콘택층(70b) 위로는 각각 상기 오믹콘택층(70b)과 접촉하며 서로 이격하여 상기 게이트 전극(60)에 대응하는 액티브층(70a)을 노출시키며 소스 전극(76) 및 드레인 전극(78)이 형성되어 있다. In addition, the
기판(59) 위로 이렇게 순차 적층된 상기 게이트 전극(60)과 게이트 절연 막(68)과 반도체층(70)과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(76, 78)을 구성요소로 하여 박막트랜지스터(Tr)를 이루고 있다. The thin film transistor Tr includes the
이러한 구조를 갖는 박막트랜지스터(Tr) 위로는 전면에 상기 드레인 전극(78) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(80)을 갖는 보호층(86)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(86) 상부에는 각 화소영역(P) 별로 상기 드레인 콘택홀(80)을 통해 상기 드레인 전극(78)과 접촉하는 화소전극(88)이 형성되고 있으며, 상기 게이트 전극(60)이 형성된 동일한 층에 상기 게이트 전극(60)과 연결되는 게이트 배선(미도시)과, 상기 소스 및 드레인 전극(76, 78)이 형성된 동일한 층에 상기 소스 전극(76)과 연결되는 데이터 배선(미도시)이 더욱 형성됨으로써 어레이 기판(59)을 이루고 있다.A
하지만, 종래의 액정표시장치용 어레이 기판에서 일반적으로 구성하는 박막트랜지스터의 경우 반도체층은 비정질 실리콘을 이용하고 있음을 알 수 있으며, 이러한 비정질 실리콘을 이용하여 반도체층을 형성할 경우, 상기 비정질 실리콘(a-Si:H)은 원자 배열이 무질서하기 때문에 약한 결합(weak Si-Si bond) 및 댕글링 본드(dangling bond)가 존재하여 빛 조사나 전기장 인가 시 준 안정 상태로 변화되어 박막트랜지스터 소자로 활용 시 안정성이 문제가 되고 있으며, 전계효과 이동도가 0.1∼1.0㎠/V·s로 가 낮아 전기적 특성이 좋지 않으므로 이를 구동회로를 이루는 소자로 사용하는 데에도 문제가 되고 있다.However, in the case of a thin film transistor which is generally configured in a conventional array substrate for a liquid crystal display device, it can be seen that the semiconductor layer uses amorphous silicon. When the semiconductor layer is formed using the amorphous silicon, the amorphous silicon ( a-Si: H) has a weak Si-Si bond and dangling bond because of its disordered atomic arrangement, which is converted into a quasi-stable state when irradiating light or applying an electric field to be used as a thin film transistor device. Stability is a problem, and the electric field effect mobility is low as 0.1 ~ 1.0
상기 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명에서는 비정질 실리콘을 단순한 공정에 의해 결정화함으로써 우수한 소자 성능과 신뢰성을 갖는 박막트랜지스터를 구비한 액정표시장치용 어레이 기판 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an array substrate for a liquid crystal display device having a thin film transistor having excellent device performance and reliability by crystallizing amorphous silicon by a simple process and a method of manufacturing the same.
나아가, 이동도 특성을 현저히 향상시킴으로써 구동회로로 이용할 수 있도록 하여 외부 구동회로 기판의 부착없이 구동이 가능하도록 함으로써 비용을 저감시키며, 동시에 구동소자의 집적도를 높일 수 있도록 함으로써 네로우 베젤 구현을 통해 제품을 컴팩트화 할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.Furthermore, by significantly improving the mobility characteristics, it can be used as a driving circuit and can be driven without the attachment of an external driving circuit board, thereby reducing costs and increasing the integration of the driving device. Another aim is to make it compact.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은, 기판과; 상기 기판 상에 형성된 게이트 전극 및 게이트 배선과; 상기 게이트 전극 및 게이트 배선 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극에 대응하여 순차 적층되며, 폴리실리콘의 제 1 실리콘층과, 서로 이격하는 순수 비정질 실리콘의 제 2 실리콘층과, 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 구성되는 반도체층과; 상기 오믹콘택층 위로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 배선과 교차하며 화소영역을 정의하며 형성된 데이터 배선과; 상기 소스 및 드레인 전극과 상기 데이터 배선 위로 상기 소스 및 드레인 저극과 상기 오믹콘택층 각각의 끝단 측면과 접촉하며 전면에 형성된 보호층과; 상기 보호층 위로 상기 화소영역에 상기 드레인 전극 과 접촉하며 형성된 화소전극을 포함한다.An array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention for achieving the above object is a substrate; A gate electrode and a gate wiring formed on the substrate; A gate insulating film formed over the gate electrode and the gate wiring; The semiconductor layer is sequentially stacked on the gate insulating layer to correspond to the gate electrode, and includes a first silicon layer of polysilicon, a second silicon layer of pure amorphous silicon spaced apart from each other, and an ohmic contact layer of impurity amorphous silicon spaced apart from each other. A layer; Source and drain electrodes spaced apart from the ohmic contact layer; A data line formed over the gate insulating layer and crossing the gate line to define a pixel area; A protective layer formed on a front surface of the source and drain electrodes and the data line and in contact with an end side of each of the source and drain low electrodes and the ohmic contact layer; And a pixel electrode formed on the protective layer in contact with the drain electrode in the pixel area.
이때, 상기 제 2 실리콘층은 그 하부에 위치한 상기 제 1 실리콘층의 끝단 및 그 측면을 완전히 덮으며 형성된 것이 특징이며, 상기 제 2 실리콘층과 상기 오믹콘택층은 그 끝단이 수직적으로 일치하도록 형성된 것이 특징이다. In this case, the second silicon layer is formed to completely cover the end and the side of the first silicon layer located below the second silicon layer and the ohmic contact layer is formed so that the ends thereof vertically Is characteristic.
또한, 상기 보호층은 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀이 형성된 것이 특징이다.In addition, the protective layer is characterized in that the drain contact hole for exposing the drain electrode is formed.
또한, 상기 제 1 실리콘층은 상기 소스 및 드레인 전극과 중첩하는 부분은 제 1 두께를 가지며, 그 외의 영역은 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 것이 특징이며, 상기 제 1 두께는 1200Å 내지 2000Å이며, 상기 제 2 두께는 1000Å 내지 1800Å인 것이 특징이다. In addition, the portion of the first silicon layer overlapping with the source and drain electrodes has a first thickness, and other regions have a second thickness thinner than the first thickness, and the first thickness is 1200 Å to 2000 Å. Wherein the second thickness is 1000 kPa to 1800 kPa.
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법은, 기판 상에 게이트 전극과 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 및 게이트 배선 위로 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위로 제 1 두께의 제 1 순수 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 순수 비정질 실리콘층을 폴리실리콘층으로 결정화하는 단계와; 상기 폴리실리콘층을 패터닝하여 제 1 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 패터닝된 제 1 실리콘층 위로 순차적으로 제 2 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층과 금속층을 형성하는 단계와; 상기 금속층과 그 하부의 불순물 및 제 2 순수 비정질 실리콘층을 패터닝하여 상기 게이트 배선과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터 배선과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극 하부로 이와 동일한 형태를 갖는 오믹콘택층 및 상 기 제 1 실리콘층의 끝단을 완전히 덮는 형태로 서로 이격하는 제 2 실리콘층을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 소스 및 드레인 전극 위로 상기 드레인 전극을 노출시키는 보호층을 형성하는 단계와; 상기 보호층 위로 상기 화소영역에 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to the present invention includes the steps of forming a gate electrode and a gate wiring on the substrate; Forming a gate insulating film over the gate electrode and the gate wiring; Forming a first pure amorphous silicon layer of a first thickness over said gate insulating film; Crystallizing the first pure amorphous silicon layer with a polysilicon layer; Patterning the polysilicon layer to form a first silicon layer; Sequentially forming a second pure amorphous silicon layer, an impurity amorphous silicon layer, and a metal layer over the patterned first silicon layer; Patterning the metal layer, the impurities under it, and the second pure amorphous silicon layer to cross the gate wiring to define a pixel region, and source and drain electrodes spaced apart from each other, and the same shape under the source and drain electrodes. Forming a second silicon layer spaced apart from each other in a form of completely covering an end of the ohmic contact layer and the first silicon layer; Forming a protective layer exposing the drain electrode over the data line and the source and drain electrodes; Forming a pixel electrode in contact with the drain electrode in the pixel area over the passivation layer.
이때, 상기 결정화는 교류 자기 결정화(alternating magnetic field crystallization)를 진행함으로써 이루어지는 것이 특징이며, 상기 교류 자기 결정화(alternating magnetic field crystallization)는 700℃ 내지 750℃의 분위기를 갖는 챔버내에서 진행되는 것이 특징이며, 또한, 상기 교류 자기 결정화(alternating magnetic field crystallization)는, 상기 챔버 내에 위치한 상기 기판에 대해 교류 자기장 발생 장치가 상기 기판 상하로 위치하며 수평으로 직선 왕복 운동하는 형태로 진행되며, 1초 내지 60초간 진행되는 것이 특징이다.In this case, the crystallization is characterized by performing alternating magnetic field crystallization, the alternating magnetic field crystallization is characterized in that it proceeds in a chamber having an atmosphere of 700 ℃ to 750 ℃. In addition, the alternating magnetic field crystallization, the alternating magnetic field generating device with respect to the substrate located in the chamber is in the form of a linear reciprocating motion horizontally and linearly up and down the substrate, for 1 to 60 seconds It is characterized by progress.
또한, 상기 데이터 배선과 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극과, 상기 소스 및 드레인 전극 하부로 이와 동일한 형태를 갖는 오믹콘택층 및 상기 제 1 실리콘층의 끝단을 완전히 덮는 형태로 서로 이격하는 제 2 실리콘층을 형성하는 단계는, 상기 금속층 위로 제 2 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴과, 상기 제 2 두께보다 얇은 제 3 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴 외부로 노출된 금속층과 그 하부의 불순물 및 제 2 순수 비정질 실리콘층을 제거하여 상기 데이터 배선과, 연결된 상태의 소스 드레인 패턴을 형성하고, 상기 소스 드레인 패턴 하부로 이와 동일한 형태를 갖는 불순물 및 순수 비정질 실리콘 패턴을 순차적으로 형성하는 단계와; 애싱을 진행하여 상기 제 3 두께의 제 2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와; 상기 제 2 포토레지스트 패턴이 제거됨으로써 노출된 상기 소스 드레인 패턴의 중앙부를 식각함으로써 서로 이격하는 상기 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 불순물 비정질 패턴을 제거함으로써 서로 이격하는 상기 오믹콘택층을 형성하는 단계와; 상기 오믹콘택층 사이로 노출된 상기 순수 비정질 실리콘 패턴을 제거함으로써 서로 이격하는 상기 제 2 실리콘층을 형성하는 단계를 포함한다. In addition, the source and drain electrodes spaced apart from the data line, the ohmic contact layer having the same shape below the source and drain electrodes, and the second silicon layer spaced apart from each other in a form completely covering the ends of the first silicon layer. The forming of the method may include forming a first photoresist pattern having a second thickness over the metal layer and a second photoresist pattern having a third thickness thinner than the second thickness; A metal layer exposed to the outside of the first and second photoresist patterns, impurities and a second pure amorphous silicon layer under the first and second photoresist patterns may be removed to form a source drain pattern in a connected state with the data line; Sequentially forming an impurity and a pure amorphous silicon pattern having the same shape; Performing ashing to remove the second photoresist pattern of the third thickness; Forming the source and drain electrodes spaced apart from each other by etching a central portion of the source drain pattern exposed by removing the second photoresist pattern; Forming the ohmic contact layers spaced apart from each other by removing the impurity amorphous pattern exposed between the source and drain electrodes; And forming the second silicon layers spaced apart from each other by removing the pure amorphous silicon pattern exposed between the ohmic contact layers.
또한, 상기 서로 이격하는 제 2 실리콘층 사이로 노출된 상기 제 1 실리콘층 영역에 대해 상기 제 1 두께보다 얇은 제 4 두께를 갖는 상태가 되도록 하는 드라이 에칭을 실시하는 단계를 더욱 포함하며, 상기 드라이 에칭은 상기 제 1 두께와 상기 제 4 두께의 차이가 200Å 내지 400Å 되도록 진행하는 것이 특징이며, 상기 드라이 에칭을 실시한 후에는 수소(H2) 분위기의 플라즈마에 노출시키는 수소화 처리를 진행하는 단계를 더욱 포함한다.The method may further include performing dry etching to cause the first silicon layer region exposed between the spaced apart second silicon layers to have a fourth thickness thinner than the first thickness, wherein the dry etching is performed. Is characterized in that it proceeds so that the difference between the first thickness and the fourth thickness is 200 kPa to 400 kPa, and after the dry etching, further comprising the step of performing a hydrogenation process to expose the plasma in a hydrogen (H 2 ) atmosphere do.
본 발명에 따른 박막트랜지스터는, 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 위로 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 위로 상기 게이트 전극에 대응하여 순차 적층되며, 폴리실리콘의 제 1 실리콘층과, 서로 이격하는 순수 비정질 실리콘의 제 2 실리콘층과, 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층으로 구성된 반도체층과; 상기 오믹콘택층 위로 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극과; 상기 소스 및 드레인 전극의 끝단 및 상기 오믹콘택층의 끝단과 접촉하며 형성된 보 호층을 포함한다.The thin film transistor according to the present invention includes a gate electrode; A gate insulating film formed over the gate electrode; A semiconductor layer sequentially stacked on the gate insulating layer corresponding to the gate electrode, and including a first silicon layer of polysilicon, a second silicon layer of pure amorphous silicon spaced apart from each other, and an ohmic contact layer of impurity amorphous silicon spaced apart from each other and; Source and drain electrodes spaced apart from the ohmic contact layer; And a protective layer formed in contact with an end of the source and drain electrodes and an end of the ohmic contact layer.
이때, 상기 제 2 실리콘층은 그 하부에 위치한 상기 제 1 실리콘층의 끝단 및 그 측면을 완전히 덮으며 형성된 것이 특징이며, 상기 제 2 실리콘층과 상기 오믹콘택층은 그 끝단이 수직적으로 일치하도록 형성된 것이 특징이다.In this case, the second silicon layer is formed to completely cover the end and the side of the first silicon layer located below the second silicon layer and the ohmic contact layer is formed so that the ends thereof vertically Is characteristic.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<제 1 실시예><First Embodiment>
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a pixel area including a thin film transistor of an array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(101)의 경우, 투명한 절연기판(101) 상에 게이트 전극(105)과 이와 연결되는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(105) 위로 게이트 절연막(108)이 형성되어 있다.As shown, in the case of the
또한, 상기 게이트 절연막(108) 위로 순수 비정질 실리콘이 교류 자기장에 의해 결정화된 것을 특징으로 하는 폴리실리콘의 제 1 실리콘층(114)과, 그 상부로 서로 이격하는 순수 비정질 실리콘의 제 2 실리콘층(119)과, 그 상부로 서로 이격하며 형성된 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(125)으로 이루어진 3중층 구조의 반도체층(130)이 형성되어 있다.The
또한, 이러한 3중층 구조를 갖는 반도체층(130)의 상기 오믹콘택층(125) 상부로 상기 3중층 구조의 반도체층(130)의 측면을 덮으며 서로 이격하여 상기 제 1 실리콘층(114)을 노출시키며 소스 및 드레인 전극(144, 146)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 절연막(108) 위로는 상기 3중층 구조 반도체층(130) 상부에 형성된 상기 소스 전극(144)과 연결되며 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(142)이 형성되어 있다. 이때, 상기 게이트 전극(105)과 게이트 절연막(108)과 제 1, 2 실리콘층(114, 119) 및 오믹콘택층(125)으로 이루어진 3중층 구조의 반도체층과, 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146)은 스위칭 소자의 역할을 하는 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.In addition, the
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146)과 데이터 배선(142) 위로 상기 화소영역(P)에는 상기 드레인 전극(146) 일부를 노출시키는 드레인 콘택홀(153)을 갖는 보호층(150)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(150) 위로 상기 드레인 콘택홀(153)을 통해 상기 드레인 전극(146)과 접촉하는 화소전극(160)이 형성되어 있다.In addition, a
이러한 구조를 갖는 액정표시장치용 어레이 기판(101)에 있어서, 특히 제 1, 2 실리콘층(114, 119) 및 오믹콘택층(125)을 갖는 박막트랜지스터(Tr)는, 상기 제 1 실리콘층(114)이 특정 온도를 갖는 진공 챔버내에서 교류 자기장에 노출되도록 하는 교류 자기 결정화 공정을 통해 상기 순수 비정질 실리콘이 폴리실리콘으로 결정화됨으로써 그 이동도 특성이 월등히 향상된 것이 특징이다. In the
이때, 상기 결정화된 제 1 실리콘층(114) 위에 형성된 순수 비정질 실리콘의 제 2 실리콘층(119)을 형성하는 이유는 상기 폴리실리콘의 제 1 실리콘층(114)을 형성함으로써 폴리실리콘 특성상 이동도(mobility)가 월등히 향상되지만, 부가적으 로 불순물을 포함하는 오믹콘택층(125)과 결정화된 제 1 실리콘층(114) 간의 경계에서 누설전류가 증가함으로써 오프 전류(Ioff) 또한 커지게 되므로 이러한 누설전류의 증가를 줄이기 위함이다. In this case, the reason for forming the
하지만, 전술한 교류 자기장에 노출됨으로써 결정화된 제 1 실리콘층(114)을 포함하여 3중층 구조를 갖는 반도체층(130)을 포함하는 박막트랜지스터(Tr)를 살펴보면, 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146) 각각이 상기 3중층 구조 반도체층(130)의 일측면을 각각 덮는 구조가 됨으로써 상기 폴리실리콘으로 결정화된 제 1 실리콘층(114)도 그 측면을 통해 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146)과 접촉하고, 그 상부의 순수 비정질 실리콘의 제 2 실리콘층(119)과 그 상부의 오믹콘택층(125) 또한 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146)과 접촉하는 구조가 됨을 알 수 있다.However, referring to the thin film transistor Tr including the
이 경우, 상기 박막트랜지스터 내부에서의 캐리어의 이동을 살펴보면, 대부분의 캐리어의 상기 소스 전극(144)과 드레인 전극(146)간의 이동 즉 주 흐름은 ①로 표시된 패스(path) 즉, 상기 게이트 전극(105) 위의 제 1 실리콘층(114) 내에 형성된 채널영역(ch)과 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146)과 상기 게이트 전극(105)이 중첩된 영역에 형성된 오믹콘택층(125a)을 통해 이루어지게 되지만, 비록 작은 량이 될지라도 부가적으로 ②로 표시된 패스(path) 즉, 상기 채널영역(ch)과 상기 게이트 전극(105)과 소스 및 드레인 전극(144, 146)이 중첩한 부분 이외의 영역에 형성된 오믹콘택층(125)을 통해 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146)으로 연결되는 영역을 통해 캐리어의 이동이 이루어지게 될 수도 있다. In this case, looking at the movement of the carrier in the thin film transistor, the movement between the
또한, ③으로 표시된 바와 같이, 교류 자기 결정화된 폴리실리콘으로 이루어진 상기 제 1 실리콘층(114)의 양끝단 또한 상기 소스 및 드레인 전극(144, 146)과 접촉함으로써 상기 소스 전극(144)으로부터 결정화된 상기 제 1 실리콘층(114)을 통해 드레인 전극(146)으로 캐리어가 이동할 수 있는 또 다른 기생 패스(path)가 형성될 가능성이 있다.Further, as indicated by 3, both ends of the
이러한 ② 및 ③에 도시한 기생 패스(path)가 생길 경우, 부가적으로 발생한 캐리어의 이동구간이 큰 전계가 인가되었을 경우에는 문제되지 않지만, 약한 전계가 인가되었을 경우, 주 캐리어 이동에 영향을 줌으로써 최종적으로는 상기 게이트 전극(105)에 의한 전류제어를 하지 못하게 됨으로써 박막트랜지스터(Tr)의 특성을 저하시키는 문제가 발생할 여지가 있다. 특히, 게이트 오프 상태 즉 서브 쓰레시 홀드(sub-threshold)영역에서 누설전류 증가로 인한 특성 악화가 더욱 가중될 가능성이 있다.When the parasitic paths shown in (2) and (3) occur, it is not a problem when a large electric field of the additionally generated carrier is applied, but when a weak electric field is applied, it affects the main carrier movement. Finally, since the current control by the
따라서, 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 문제가 될 수 있는 요소를 배제하여 더욱 발전된 구조를 갖는 액정표시장치용 어레이 기판을 제 2 실시예를 통해 제안한다.Therefore, the liquid crystal display array substrate having the more advanced structure is proposed through the second embodiment by eliminating the elements that may be a problem of the above-described liquid crystal display array substrate according to the first embodiment of the present invention.
<제 2 실시예> Second Embodiment
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 화소영역을 도시한 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a pixel area including a thin film transistor of an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기 판은 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(201) 상에 게이트 전극(205)과 이와 연결되는 게이트 배선(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(205) 위로 게이트 절연막(208)이 형성되어 있다.As shown, the array substrate for a liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention, as shown, the
또한, 상기 게이트 절연막(208) 위로는 순수 비정질 실리콘이 교류 자기장(alternating magnetic field)에 의해 결정화된 것을 특징으로 하는 제 1 실리콘층(214)이 형성되어 있으며, 그 상부로 상기 제 1 실리콘층(214)의 중앙부를 노출시키며 상기 제 1 실리콘층(214)의 측면을 완전히 덮는 형태로 서로 이격하며 순수 비정질 실리콘의 제 2 실리콘층(220)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 실리콘층(220) 위로 서로 이격하며 상기 제 2 실리콘층(220)과 동일한 형태로 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(225)이 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 및 제 2 실리콘층(214, 220)과 오믹콘택층(225)은 3중층 구조의 반도체층(230)을 이루고 있다. In addition, a
또한, 전술한 구조를 갖는 상기 3중층 구조의 반도체층(230)의 최상층에 위치한 상기 오믹콘택층(225) 상부에는 상기 오믹콘택층(225)과 동일한 형태를 가지며 서로 이격하여 상기 제 1 실리콘층(214)을 노출시키는 소스 및 드레인 전극(244, 246)이 형성되어 있다. In addition, an upper portion of the
따라서, 상기 소스 및 드레인 전극(244, 246)은 상기 3중층 구조의 반도체층(230)의 측면까지 연장되지 않고, 상기 3중층 구조의 반도체층(230) 중 제 2 실리콘층(220)과 오믹콘택층(225)의 끝단과 일치하도록 구성되고 있으며, 따라서 상기 소스 및 드레인 전극(244, 246)은 상기 3중층 구조의 반도체층(230)을 구성하는 구성요소 중 그 하부에 위치한 오믹콘택층(225)과만 접촉하며 형성되고 있는 것이 특징이다.Accordingly, the source and drain
이러한 구성적 특징에 의해 상기 게이트 전극(205)과 게이트 절연막(208)과 3중층 구조의 반도체층(230)과 소스 및 드레인 전극(244, 246)을 구성요소로 하는 박막트랜지스터(Tr)에 있어, 전류의 흐름 즉 캐리어가 이동하는 주 패스(path)는 ④으로 표시된 소스 전극(244)/상기 소스전극(244)과 수직한 방향으로 위치한 오믹콘택층(225)/제 1 실리콘층(214a) 내에 형성된 채널영역(ch)/드레인 전극(246)과 수직한 방향으로 위치한 오믹콘택층(225)/드레인 전극(246)이 되며, 이러한 주 패스(path) 이외의 제 1 실시예에서 지적한 기생 패스(path)는 상기 소스 및 드레인 전극의 양 끝단부가 절곡되어 오믹콘택층과 제 2 및 제 1 실리콘층의 측면과 접촉하지 않는 바, 형성되지 않게 되는 것이 제 2 실시예의 가장 특징적인 것이 되고 있다. Due to this structural feature, the thin film transistor Tr including the
한편, 상기 게이트 절연막(208) 위로는 상기 박막트랜지스터(Tr)의 소스 전극(244)과 연결되며 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하며 데이터 배선(240)이 형성되어 있으며, 이러한 구성을 갖는 박막트랜지스터(Tr)와 상기 데이터 배선(240) 상부로 전면에는 상기 드레인 전극(246)을 노출시키는 드레인 콘택홀(253)을 갖는 보호층(250)이 형성되고 있으며, 상기 보호층(250) 위로 상기 화소영역(P)에 상기 드레인 콘택홀(253)을 통해 상기 드레인 전극(246)과 접촉하며 화소전극(260)이 형성됨으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(201)이 완성되고 있다.On the other hand, the
이후에는 전술한 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방 법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the array substrate for a liquid crystal display device according to the second embodiment will be described.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정단면도이다.5A through 5H are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of one pixel area including a thin film transistor of an array substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
우선, 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 절연기판(201)에 금속물질 예를들면 녹는점이 비교적 높은 금속으로 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)을 스퍼터 장치를 이용하여 증착한 후, 이를 패터닝함으로써 게이트 전극(205)과 이와 연결되어 일방향으로 연장하는 게이트 배선(미도시)을 형성한다.First, as illustrated in FIG. 5A, a metal material, for example, a metal having a relatively high melting point, is deposited on a transparent insulating
이후, 상기 게이트 배선(미도시)과 게이트 전극(205)이 형성된 기판(201)을 화학적 기상 증착(CVD :chemical vapor deposition) 장비의 챔버(290)로 이동 시킨 후, 증착하고자 하는 물질에 따라 다른 종류의 가스 분위기를 조성하고 예를들어 질화실리콘(SiNx)층을 형성하고자 할 경우 SiH4/N2 의 혼합가스 또는 SiH4/NH3 혼합가스 분위기를 조성하고, 산화실리콘(SiO2)층을 형성하고자 할 경우는 SiH4/N2O 혼합가스 분위기를 조성한 후, 상기 챔버(290)내에서 플라즈마를 형성함으로써 상기 게이트 전극(205)이 형성된 기판(201)상에 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)의 게이트 절연막(208)을 전면에 형성한다.Subsequently, the
다음, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(208)이 형성된 후, 동일한 챔버(290)내에서 전술한 게이트 절연막(208)을 형성하기 위한 혼합가스 분위기를 SiH4/H2 의 혼합가스 분위기로 바꾼 후, 상기 챔버(290)내에 플라즈마를 형 성함으로써 상기 게이트 절연막(208) 위로 1200Å 내지 2000Å 정도의 제 1 두께(t1)를 갖는 제 1 순수 비정질 실리콘층(212)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5B, after the
다음, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 두께(t1)의 제 1 순수 비정질 실리콘층(도 5b의 212)을 형성한 기판(201)을 상기 화학적 기상 증착 장비의 챔버(도 5b의 290)내에서 자기 결정화 공정 챔버(293)로 이동시킨다.Next, as shown in FIG. 5C, the
상기 자기 결정화 공정 챔버(293)는 500℃ 내지 1000℃정도의 고온 분위기 형성이 가능하며, 그 챔버(293)의 내부에 있어서 더욱 정확히는 상기 기판(201)이 놓여진 스테이지(미도시)를 중심으로 그 상하로 교류 자기장을 형성시킬 수 있는 것이 특징이다. The self-
이러한 특성을 갖는 자기 결정화 공정 챔버(293)내의 스테이지(미도시) 상에 상기 제 1 순수 비정질 실리콘층(도 5b의 212)이 형성된 기판(201)을 위치시킨 후, 상기 챔버(293) 내 분위기를 700℃ 내지 750℃가 되도록 가온시킨 뒤 이러한 가온된 분위기에서 상기 기판(201)에 대해 수직한 교류 자기장(AMF)을 인가한다. After placing the
이때, 도시한 바와 같이 상기 기판(201) 상하에 위치한 교류 자기장 발생장치(295)가 직선 왕복 운동을 하도록 하는 방식으로 상기 기판(201)의 표면이 자기장에 1초 내지 60초 동안 노출되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 스캔형태로 상기 제 1 순수 비정질 실리콘층(도 5b의 212)이 상기 교류 자기장(AMF)에 노출되도록 한다. 이러한 공정을 진행하게 되면 상기 제 1 순수 비정질 실리콘층(도 5b의 212)이 결정화됨으로써 폴리실리콘층(213)으로 변하게 된다. In this case, as shown in the drawing, the surface of the
이러한 교류 자기 결정화의 원리에 대해 설명하면, 결정화의 주요 에너지 원 은 열이고, 교류 자기장은 보조 역할을 하게 된다. 이때, 교류 자기장에 의해 순수 비정질 실리콘층 내부에 전류가 유도되고 이러한 유도된 내부 전류에 의해 줄(joule)열을 발생시켜 결정화를 더욱 가속시키게 되며, 상기 교류 자기장에 의해 원자를 이동시키는 힘을 가하여 결정화를 촉진시키게 되는 것이다. When explaining the principle of AC self-crystallization, the main energy source of crystallization is heat, and the AC magnetic field plays an auxiliary role. At this time, a current is induced inside the pure amorphous silicon layer by the alternating magnetic field, and the joule heat is generated by the induced internal current to accelerate the crystallization, and by applying the force to move the atoms by the alternating magnetic field It will promote crystallization.
이러한 교류 자기 결정화 공정에 의해 형성된 상기 폴리실리콘층(213)은 그 내부에서 캐리어의 이동도가 20㎠/V·s 내지 30㎠/V·s가 되며 이는 0.1㎠/V·s 내지 1㎠/V·s 정도의 이동도를 갖는 순수 비정질 실리콘층(도 5b의 212) 대비 수십 내지 수백 배가 됨을 알 수 있다. The
이러한 고온의 분위기에서 교류 자기장(AMF)에 노출시켜 결정화하는 공정을 AMFC(alternating magnetic field crystallization)라 칭한다.The process of crystallizing by exposing to an alternating magnetic field (AMF) in such a high temperature atmosphere is called alternating magnetic field crystallization (AMFC).
이러한 AMFC 공정 진행 시 기판(201)이 비록 매우 짧은 시간(1분 이하)이지만 700℃ 내지 750℃ 정도의 고온에 노출됨으로써 상기 기판(201)에 변형 더욱 정확히는 수축(shrinkage)이 발생할 수 있으므로, 이러한 변형에 의해 추후 공정에의 영향을 방지하기 위해 상기 기판(201)상에 아무것도 형성되지 않는 상태를 갖는 단계 즉, 도 5a에 도시한 게이트 전극(205) 및 게이트 배선(미도시) 형성 단계 이전에 상기 기판(201)을 700℃ 내지 750℃ 정도의 고온의 분위기에서 열처리하는 단계를 더욱 진행한 후 상기 AMFC 공정을 진행하는 것이 바람직하며, 이때 상기 열처리는 30분 내지 60분정도로 가온 및 감온을 적절히 조절하여 진행하는 것이 바람직하다. Although the
다음, 도 5d에 도시한 바와 같이, AMFC공정을 진행하여 형성된 폴리실리콘 층(도 5c의 213)에 대해 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 스위칭 영역(TrA)에 제 1 실리콘층(214)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 5D, the
다음, 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭 영역(TrA)에 폴리실리콘의 제 1 실리콘층(214)이 형성된 기판(201)을 다시 화학적 기상 증착 장비의 챔버(미도시)로 이동시킨 후, 상기 화학적 기상 증착 장비의 챔버(미도시) 내 분위기를 SiH4/H2 의 혼합가스 분위기로 조성한 후 플라즈마를 형성함으로써 상기 제 1 실리콘층(214) 위로 전면에 제 2 순수 비정질 실리콘층(218)을 300Å 내지 500Å정도의 제 2 두께를 갖도록 형성한다. Next, as shown in FIG. 5E, the
이후, 연속하여 상기 챔버(미도시)내 분위기를 SiH4/PH3/H2 의 혼합가스 분위로 바꾼 후, 플라즈마를 형성함으로써 상기 제 2 순수 비정질 실리콘층(218) 위로 불순물 비정질 실리콘층(223)을 300Å 내지 500Å 정도의 제 3 두께를 갖도록 형성한다.Subsequently, after changing the atmosphere in the chamber (not shown) to the mixed gas atmosphere of SiH 4 / PH 3 / H 2, an impurity
다음, 상기 불순물 비정질 실리콘층(223)이 형성된 기판(201)을 스퍼터 장비(미도시)로 이동시킨 후, 스퍼터링을 진행함으로써 제 2 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 중 선택된 하나의 물질을 증착함으로써 상기 불순물 비정질 실리콘층(223) 상부에 금속층(230)을 형성한다.Next, the
이후, 상기 제 2 금속층(230) 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 반투과영역을 포함하는 노광마스크(미도시)를 이용하여 회 절노광 또는 하프톤 노광을 실시하고 상기 노광된 포토레지스트층(미도시)을 현상함으로써 스위칭 영역(TrA)에 있어서 소스 및 드레인 전극이 형성되어할 부분에 대응해서는 제 4 두께의 제 1 포토레지스트 패턴(281a)을, 그리고 하부의 게이트 전극(205)의 중앙부에 대응해서는 상기 제 4 두께보다 얇은 제 5 두께의 제 2 포토레지스트 패턴(281b)을 형성하고, 동시에 화소영역(P)의 경계에 대응하여 데이터 배선이 형성된 부분에는 상기 제 4 두께의 제 1 포토레지스트 패턴(281a)을 형성한다. 이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 제 1 포토레지스트 패턴(281a)은 상기 제 2 포토레지스트 패턴(281b)과 연결된 부분 이외의 끝단이 상기 제 1 실리콘층(214)의 양 끝단의 외측에 위치하도록 함으로써 상기 제 1 실리콘층(214)이 상기 제 1 포토레지스트 패턴(281a) 및 제 2 포토레지스트 패턴(281b)에 의해 완전히 중첩하는 형태가 되도록 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(281a, 281b)을 형성하는 것이 특징이다. Thereafter, a photoresist is formed on the
다음, 도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(281a, 281b) 외부로 노출된 상기 금속층(도 5e의 230)과 그 하부의 불순물 비정질 실리콘층(도 5e의 223) 및 순수 비정질 실리콘층(도 5e의 218)을 식각하여 제거함으로써 상기 게이트 절연막(208) 상부에는 상기 게이트 배선(미도시)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터 배선(240)을 형성하고, 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)에는 연결된 상태의 소스 드레인 패턴(237)과, 그 하부로 순차적으로 연결된 상태의 불순물 비정질 실리콘 패턴(224) 및 순수 비정질 실리콘 패턴(219)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5F, the
이때, 상기 불순물 및 순수 비정질 실리콘 패턴(224, 219)은 그 양끝단이 일치하며 특히 상기 순수 비정질 실리콘 패턴(219)은 그 하부에 위치한 상기 제 1 실리콘층(214)을 그 상면 뿐 아니라 그 측면까지 완전히 덮는 형태가 되는 것이 특징이다. In this case, the impurities and the pure
또한, 공정 특성상 상기 데이터 배선(240)의 하부에는 순차적으로 불순물 비정질 실리콘의 제 1 더미패턴(226)과 순수 비정질 실리콘의 제 2 더미패턴(221)이 형성되게 된다.In addition, the
다음, 도 5g에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(240) 및 연결된 상태의 소스 드레인 패턴(도 5f의 237)이 형성된 기판(201)에 대해 애싱(ashing)을 진행함으로써 상기 제 5 두께의 제 2 포토레지스트 패턴(도 5f의 281b)을 제거함으로써 연결된 상태의 상기 소스 드레인 패턴(도 5f의 237)의 중앙부를 노출시킨다.Next, as illustrated in FIG. 5G, ashing is performed on the
이후, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(281a) 사이로 새롭게 노출된 상기 소스 드레인 패턴(도 5f의 237)을 식각하여 제거함으로써 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(244, 246)을 형성하고, 연속하여 상기 소스 및 드레인 전극(244, 246) 사이로 노출된 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 5f의 224)을 드라이 에칭을 실시하여 제거함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(244, 246)과 동일한 형태를 갖는 서로 이격하는 오믹콘택층(225)을 형성하고, 상기 드라이 에칭을 더욱 진행하여 서로 이격하는 상기 오믹콘택층(225) 사이로 노출된 순수 비정질 실리콘 패턴(도 5f의 219)을 제거함으로써 상기 오믹콘택층(225)과 동일한 형태를 갖는 제 2 실리콘층(220)을 형성한다. 이때, 서로 이격하는 상기 제 2 실리콘층(220) 사이로 상기 제 1 실리콘 층(214)이 노출되게 된다.Subsequently, the source and
이후, 서로 이격하는 형태의 제 2 실리콘층(220)이 형성된 이후에도 상기 드라이 에칭을 소정시간 더욱 진행하여 상기 제 2 실리콘층(220) 사이로 노출된 상기 제 1 실리콘층(214) 표면을 식각하도록 함으로써 상기 제 2 실리콘층(220) 사이로 노출된 영역의 제 1 실리콘층(214a)의 제 6 두께(t6)가 상기 제 2 실리콘층(220)에 의해 가려진 영역의 제 1 실리콘층(214b)의 제 1 두께(t1)보다 200Å 내지 400Å 정도 더 얇게 형성되도록 한다. Subsequently, even after the second silicon layers 220 are formed to be spaced apart from each other, the dry etching is further performed for a predetermined time to etch a surface of the
즉, 서로 이격하는 상기 제 2 실리콘층(220)과 중첩하는 영역의 제 1 실리콘층(214b)의 제 1 두께(t1)는 1200Å 내지 2000Å이 되도록, 그리고 상기 게이트 전극(205)에 대응하여 상기 제 2 실리콘층(220) 더욱 정확히는 상기 소스 및 드레인 전극(244, 246) 사이로 노출되는 영역의 제 1 실리콘층(214a)의 제 6 두께(t)는 800Å 내지 1800Å정도가 되도록 한다. That is, the first thickness t1 of the
이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 제 1 실리콘층(214)과, 그 상부의 서로 이격하는 제 2 실리콘층(220) 및 오믹콘택층(225)은 3중층 구조의 반도체층(230)을 이루게 되며, 이러한 3중층 구조의 반도체층(230)과 그 하부에 위치한 게이트 절연막(208) 및 게이트 전극(205)과, 그 상부에 위치한 소스 및 드레인 전극(244, 246)은 박막트랜지스터(Tr)를 이루게 된다.In this case, the
다음, 도 5h에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(244, 246)과 데이터 배선(240) 상부에 남아있는 제 1 포토레지스트 패턴(도 5g의 281a)을 스트립(strip) 또는 애싱(ashing)을 진행하여 제거한 후, 상기 박막트랜지스터(Tr)가 노출된 형성된 기판(201)을 플라즈마 발생장치 예를들면 화학기상 증착장치의 챔버(미도시)로 이동시킨 후, 수소(H2)가스 분위기에서 플라즈마에 300초 내지 600초 정도 노출시키는 수소화 공정을 진행시킨다. Next, as shown in FIG. 5H, stripping or ashing the first photoresist pattern (281a of FIG. 5G) remaining on the source and drain
다음, 상기 소스 및 드레인 전극(244, 246)과 데이터 배선(240) 위로 전면에 무기절연물질을 증착하거나 또는 유기절연물질을 도포함으로써 보호층(250)을 형성하고, 상기 보호층(250)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 드레인 전극(246)을 노출시키는 드레인 콘택홀(253)을 형성한다.Next, a
이후, 상기 드레인 콘택홀(253)이 형성된 보호층(250) 위로 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고 이를 패터닝함으로써 화소영역(P)에 상기 드레인 콘택홀(253)을 통해 상기 드레인 전극(246)과 접촉하는 화소전극(260)을 형성함으로써 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판(201)을 완성할 수 있다.Thereafter, a transparent conductive material, for example, indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO), is deposited on the
본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 순수 비정질 실리콘층을 AMFC 공정을 진행하여 폴리실리콘층으로 결정화하고 이를 반도체층으로 하여 박막트랜지스터를 구성함으로써 순수 비정질 실리콘층의 반도체층을 구비한 박막트랜지스터 대비 이동도 특성을 수십 내지 수 백배 향상시키는 효과가 있다.In the array substrate for a liquid crystal display according to the present invention, a pure amorphous silicon layer is crystallized into a polysilicon layer through an AMFC process, and a thin film transistor is used as the semiconductor layer to prepare a thin film transistor with a semiconductor layer of a pure amorphous silicon layer. There is an effect of improving the mobility properties of several tens to several hundred times.
또한, 소스 및 드레인 전극을 그 하부에 위치한 오믹콘택층의 측면과 접촉하 지 않도록 하는 구조가 됨으로써 기생 패스(path) 형성을 방지하는 효과가 있다.In addition, since the source and drain electrodes do not come into contact with the side surfaces of the ohmic contact layer disposed below, there is an effect of preventing the formation of parasitic paths.
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070026504A KR20080085276A (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070026504A KR20080085276A (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080085276A true KR20080085276A (en) | 2008-09-24 |
Family
ID=40025029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070026504A KR20080085276A (en) | 2007-03-19 | 2007-03-19 | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20080085276A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110028146A (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | Thin film transistor and method of fabricating thereof |
-
2007
- 2007-03-19 KR KR1020070026504A patent/KR20080085276A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110028146A (en) * | 2009-09-11 | 2011-03-17 | 엘지디스플레이 주식회사 | Thin film transistor and method of fabricating thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017166341A1 (en) | Method for manufacturing tft substrate and manufactured tft substrate | |
TWI383504B (en) | Apparatus and method for a thin film transistor (tft) array panel | |
KR100927383B1 (en) | Thin-film transistors, display devices using them and their manufacturing methods | |
CN102854682A (en) | Array substrate for fringe field switching mode liquid crystal display and method of manufacturing the same | |
US7344926B2 (en) | Liquid crystal display device and method of manufacturing the same | |
WO2013071800A1 (en) | Display device, thin film transistor, array substrate and manufacturing method thereof | |
WO2015010384A1 (en) | Array substrate, preparation method therefor, and display device | |
KR20100034545A (en) | Liquid crystal display device and method for manufacturing the same | |
CN105097552A (en) | Manufacturing methods of thin film transistor and array substrate, array substrate and display device | |
KR20090088702A (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
KR101146522B1 (en) | Method of fabricating an array substrate for liquid crystal display device | |
CN102637631B (en) | Manufacturing method of TFT (thin film transistor)-LCD (liquid crystal display) array substrate | |
KR20110053721A (en) | Array substrate and method of fabricating the same | |
KR20080000691A (en) | Thin film transistor and method for fabricating thereof and method for fabricating liquid crystal display device having thereof | |
KR20120067108A (en) | Array substrate and method of fabricating the same | |
US7049163B1 (en) | Manufacture method of pixel structure | |
KR20080085276A (en) | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
KR101087750B1 (en) | An array substrate for LCD with two type TFT and method of fabrication thereof | |
KR101032603B1 (en) | Method of fabricating of an array substrate for Liquid Crystal Display Device | |
KR100242946B1 (en) | Thin-flim transistor and manufacturing method thereof | |
JP2019062041A (en) | Thin film transistor substrate and method of manufacturing the same | |
KR101325666B1 (en) | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
KR20110056899A (en) | Array substrate and method of fabricating the same | |
KR20080053698A (en) | Array substrate for liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
CN117631389A (en) | Display panel and manufacturing method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |