KR20080086253A - Thin film transistor array substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 액정표시패널을 개략적으로 나타내는 사시도.1 is a perspective view schematically showing a conventional liquid crystal display panel.
도 2는 도 1에 도시된 종래 박막 트랜지스터 어레이 기판의 박막 트랜지스터 부를 절취하여 나타낸 단면도. FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor unit of the conventional thin film transistor array substrate of FIG. 1.
도 3a 내지 도 3c는 소스/드레인 도전 패턴군 및 반도체 채널부의 형성과정을 설명하기 위한 단면도들.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a process of forming a source / drain conductive pattern group and a semiconductor channel portion.
도 4는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 평면도.4 is a plan view showing a thin film transistor array substrate according to the present invention.
도 5는 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 I-I'선을 따라 절취하여 나타낸 단면도.FIG. 5 is a cross-sectional view of the thin film transistor array substrate of FIG. 4 taken along the line II ′. FIG.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법 중 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.6A and 6B are a plan view and a sectional view for explaining a first mask process in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법 중 제2 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.7A and 7B are a plan view and a sectional view for explaining a second mask process in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention.
도 8a 내지 도 8h는 본 발명에 따른 제2 마스크 공정을 박막 트랜지스터 영역 위주로 단계적으로 설명하기 위한 단면도들.8A to 8H are cross-sectional views for explaining a second mask process according to the present invention step by step mainly in the thin film transistor region.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법 중 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.9A and 9B are plan and cross-sectional views illustrating a third mask process in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the present invention.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법 중 제4 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도.10A and 10B are a plan view and a sectional view for explaining a fourth mask process in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
31 : 기판 41 : 게이트 절연막31
48 : 보호막 32 : 게이트 라인48: protective film 32: gate line
GP : 게이트 패드 DP : 데이터 패드GP: Gate Pad DP: Data Pad
132 : 게이트 패드 하부 전극 133 : 데이터 패드 하부 전극132: gate pad lower electrode 133: data pad lower electrode
142 : 게이트 패드 상부 전극 143 : 데이터 패드 상부 전극142: gate pad upper electrode 143: data pad upper electrode
35 : 활성층 36 : 오믹 접촉층35
37 : 반도체 패턴 38 : 소스 전극37
39 : 드레인 전극 33 : 데이터 라인39: drain electrode 33: data line
34 : 게이트 전극 40 : 화소 전극34: gate electrode 40: pixel electrode
49, 134, 135 : 접촉홀 49, 134, 135: contact hole
46 : 마스크 P1 : 투과영역46: mask P1: transmission region
P2 : 회절 노광영역 P3 : 차단영역P2: diffraction exposure area P3: blocking area
47A, 47B, 47 : 포토레지스트 패턴 42 : 비정질 실리콘층47A, 47B, 47: photoresist pattern 42: amorphous silicon layer
44 : 소스/드레인 금속층 182 : 스트립 용액44 source /
43 : 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층43: Amorphous Silicon Layer Doped With Impurities
P : 오염물P: contaminants
본 발명은 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 스트립 용액의 잔여물이 반도체 채널부를 오염시키는 것을 방지함과 아울러 구리를 이용한 소스/드레인 도전 패턴군 형성시 오믹 접촉층의 외곽 에지 및 소스/드레인 도전 패턴군의 외곽 에지가 실질적으로 동일한 선을 따라 일치하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention prevents the residue of the strip solution from contaminating the semiconductor channel portion, and also the outer edge of the ohmic contact layer and the outer edge of the source / drain conductive pattern group when forming a source / drain conductive pattern group using copper substantially. The present invention relates to a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same.
박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하, "TFT"라 함)는 주로 능동 행렬형 평판 디스플레이(Active Matrix Flat Panel Display)에 이용된다. 평판 디스플레이는 기판 상에 게이트 라인들 및 데이터 라인들의 교차로 정의된 다수의 화소 어레이를 포함한다. 각각의 화소는 게이트 라인과 데이터 라인에 접속된 TFT에 의해 전기적 신호를 전달받는다. TFT를 포함하는 평판 디스플레이의 대표적이 예로서는 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)가 있다.Thin film transistors (hereinafter, referred to as "TFTs") are mainly used in active matrix flat panel displays. A flat panel display includes a plurality of pixel arrays defined by the intersection of gate lines and data lines on a substrate. Each pixel receives an electrical signal by a TFT connected to the gate line and the data line. A representative example of a flat panel display including a TFT is a liquid crystal display (LCD).
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이를 위하여, 액정 표시 장치는 액정셀 매트릭스를 통해 화상을 표시하는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널)과, 그 액정 패널을 구 동하는 구동 회로를 구비한다.A liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal having dielectric anisotropy using an electric field. To this end, the liquid crystal display includes a liquid crystal display panel (hereinafter, referred to as a liquid crystal panel) for displaying an image through a liquid crystal cell matrix, and a driving circuit for driving the liquid crystal panel.
도 1은 액정 패널을 도시한 도면이다. 그리고 도 2는 도 1에 도시된 TFT 어레이 기판의 TFT부 단면을 나타낸 것이다.1 illustrates a liquid crystal panel. 2 is a cross-sectional view of the TFT portion of the TFT array substrate shown in FIG. 1.
도 1을 참조하면, 종래의 액정 패널은 액정(6)을 사이에 두고 접합된 칼라 필터 어레이 기판(1)과 박막 트랜지스터 어레이 기판(10)으로 구성된다. Referring to FIG. 1, a conventional liquid crystal panel includes a color
유전 이방성을 갖는 액정(6)은 화소 전극(20)의 데이터 신호와 공통 전극(5)의 공통 전압(Vcom)에 의해 형성된 전계에 따라 회전하여 광 투과율을 조절함으로써 계조를 구현한다.The
칼라 필터 어레이 기판(1)은 상부 기판(2) 상에 순차적으로 형성된 블랙 매트릭스(3), 칼라 필터(4), 및 공통 전극(5)을 구비한다. 블랙 매트릭스(3)는 상부 기판(2)에 매트릭스 형태로 형성된다. 이러한 블랙 매트릭스(3)는 상부 기판(2)의 영역을 칼라 필터(4)가 형성될 다수의 셀영역들로 나누고, 인접한 셀들간의 광 간섭 및 외부광 반사를 방지한다. 칼라 필터(4)는 블랙 매트릭스(3)에 의해 구분된 셀영역에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)으로 구분되게 형성되어 적, 녹, 청색 광을 각각 투과시킨다. 공통 전극(5)은 칼라 필터(4) 위에 전면 도포된 투명 도전층으로서 액정(6) 구동시 기준이 되는 공통 전압(Vcom)을 공급한다. 그리고, 칼라 필터 어레이 기판(1)은 칼라 필터(4)의 평탄화를 위하여 칼라 필터(6)와 공통 전극(8) 사이에 오버코트층(Overcoat Layer)(미도시)을 추가로 포함하기도 한다.The color
TFT 어레이 기판(10)은 하부 기판(11)상에 게이트 라인(12)과 데이터 라인(13)의 교차로 정의된 셀영역마다 형성된 TFT와 화소 전극(20)을 구비한다. 게 이트 라인(12)과 데이터 라인(13)은 게이트 절연막(21)에 의해 절연되게 교차한다. TFT는 게이트 라인(12)으로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(13)으로부터의 데이터 신호를 화소 전극(20)에 공급한다. 이를 위하여, TFT는 도 2에 도시된 바와 같이 게이트 라인(12)에 연결된 게이트 전극(14), 게이트 전극(14)과 중첩된 반도체 패턴(17), 반도체 패턴(17)과 오믹 접촉하고 화소 접촉홀(29)을 통해 화소 전극(20)에 접속된 드레인 전극(18), 및 반도체 패턴(17)과 오믹 접촉하고 데이터 라인(13)에 연결된 소스 전극(19)을 포함한다. The
반도체 패턴(17)은 활성층(15), 및 활성층(15)상에 적층된 오믹 접촉층(16)으로 구성된다. 활성층(15)은 소스 전극(18)과 드레인 전극(19) 사이에서 노출되어 채널 역할을 하고, 오믹 접촉층(16)은 전극들(18, 19)이 활성층(15)에 오믹 접촉되도록 한다.The
이러한 종래 TFT 어레이 기판은 다수의 마스크 공정을 이용하여 형성된다. 하나의 마스크 공정은 박막 증착(코팅)공정, 세정 공정, 포토리쏘그래피 공정(이하, 포토공정), 식각 공정, 포토레지스트 제거공정, 검사 공정 등과 같은 다수의 공정을 포함한다.Such conventional TFT array substrates are formed using a number of mask processes. One mask process includes a plurality of processes such as a thin film deposition (coating) process, a cleaning process, a photolithography process (hereinafter, a photo process), an etching process, a photoresist removing process, an inspection process, and the like.
상술한 다수의 마스크 공정 중 TFT 어레이 기판의 반도체 채널부(110)를 형성하기 위한 마스크 공정은 반도체 채널부(110)에 잔여물(P)을 남기고, 오믹 접촉층(16), 및 이와 접속되는 전극들(18, 19) 사이에 단차를 형성시킨다. 이러한 문제는 저저항 배선을 위하여 소스 전극(18) 및 드레인 전극(19)을 포함하는 소스/드레인 도전 패턴군이 구리(이하, "Cu"라 함.)를 포함하는 경우 두드러진다.The mask process for forming the
이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 반도체 채널부(110), 소스 전극(18) 및 드레인 전극(19)의 형성과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.Hereinafter, a process of forming the
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 반도체 채널부(110), 소스 전극(18), 및 드레인 전극(19)은 동일한 포토레지스트 패턴(27)에 의해 형성된다. 즉, 하나의 포토레지스트 패턴(27)을 마스크로 반도체 채널부(110), 소스 전극(18), 및 드레인 전극(19)을 형성한다. 3A through 3C, the
이를 보다 상세히 설명하면, 포토레지스트 패턴(27)을 마스크로 Cu를 포함하는 금속층을 습식식각하여 도 3a에 도시된 바와 같이 소스 전극(18) 및 드레인 전극(19)을 형성한다. Cu를 포함하는 금속층을 습식식각하는 과정에서 Cu는 포토레지스트 패턴(27)의 에지와 접하는 부분에서 빠르게 식각된다. 이에 따라 습식식각을 통해 형성된 소스 전극(18) 및 드레인 전극(19)의 각각의 폭은 포토레지스트 패턴(27)의 폭보다 좁게 형성된다. In more detail, the metal layer including Cu is wet-etched using the
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(27)을 마스크로 소스 전극(18) 및 드레인 전극(19)의 형성으로 노출된 오믹 접촉층(16)을 건식식각하여 반도체 채널부(110)를 형성한다. 오믹 접촉층(16)을 건식식각하는 과정에서 오믹접촉층(16)의 외곽 에지는 포토레지스트 패턴(27)의 외곽 에지와 실질적으로 단차없이 동일한 선을 따라 일치시킬 수 있다. 그 결과, 오믹 접촉층(16)의 외곽 에지는 소스 전극(18) 및 드레인 전극(19)을 포함하는 소스/드레인 도전 패턴군의 외곽 에지와 단차를 갖게 된다. 일반적으로 반도체 채널부(110)에서 오믹 접촉층(16)의 외곽 에지는 소스/드레인 도전 패턴군의 외곽 에지와 동일 선상에 형성될수록 TFT 소자의 전기적 특성이 좋다. 따라서 Cu를 적용한 경우 반도체 채널부(110)에 형성된 오믹 접촉층(16)의 외곽 에지와 소스/드레인 도전 패턴군의 외곽 에지 사이의 단차는 TFT 소자의 전기적 특성을 저하시키는 원인이 된다.Next, as shown in FIG. 3B, the
이후, 노즐(121)을 통해 분사되는 스트립 용액(122)을 이용하여 도 3c에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(27)을 제거한다. 이 때, 스트립 용액(122)의 잔여물(P)이 반도체 채널부(110)에 남는다.Thereafter, the
이와 같이 반도체 채널부(110)가 스트립 용액(122)에 노출됨으로써 스트립 공정 중 발생하는 잔여물(P)에 의해 오염된다. 반도체 채널부(110)가 오염되면, TFT소자의 전기적 특성이 저하된다.As such, the
본 발명의 목적은 스트립 용액의 잔여물이 반도체 채널부를 오염시키는 것을 방지한 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same, wherein the residue of the strip solution is prevented from contaminating the semiconductor channel portion.
이와 더불어 본 발명의 다른 목적은 구리를 이용한 소스/드레인 도전 패턴군 형성시 오믹 접촉층의 외곽 에지 및 소스/드레인 도전 패턴군의 외곽 에지가 실질적으로 동일한 선을 따라 일치하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to form a thin film transistor array substrate in which the outer edge of the ohmic contact layer and the outer edge of the source / drain conductive pattern group coincide along substantially the same line when forming a source / drain conductive pattern group using copper and It is to provide a manufacturing method.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판은 기판 상에 형성된 게이트 전극; 상기 기판 상에 상기 게이트 전극을 덮도록 형성된 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 상에 상기 게이트 전극과 중첩된 활성층; 상기 활성층에 적층된 오믹 접촉층; 상기 오믹 접촉층의 외곽 에지와 실질적으로 동일한 선을 따라 일치하는 외곽 에지를 가지며 상기 오믹 접촉층 상에 적층된 소스 전극; 상기 소스 전극과 상기 활성층이 노출된 반도체 채널부를 사이에 두고 마주하며, 상기 오믹 접촉층의 외곽 에지와 실질적으로 동일한 선을 따라 일치하는 외곽 에지를 가지며 상기 오믹 접촉층 상에 적층된 드레인 전극을 포함한다. 그리고 상기 소스 전극 및 드레인 전극은 구리를 포함하는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the TFT array substrate according to the present invention comprises a gate electrode formed on the substrate; A gate insulating film formed on the substrate to cover the gate electrode; An active layer overlapping the gate electrode on the gate insulating layer; An ohmic contact layer laminated on the active layer; A source electrode stacked on the ohmic contact layer and having an outer edge coincident with a line substantially the same as an outer edge of the ohmic contact layer; And a drain electrode facing the source electrode and the semiconductor channel portion where the active layer is exposed, and having an outer edge coincident with a line substantially the same as an outer edge of the ohmic contact layer and stacked on the ohmic contact layer. do. The source electrode and the drain electrode may be made of a metal including copper.
본 발명에 따른 TFT 어레이 기판의 제조방법은 기판 상에 박막 트랜지스터의 게이트 전극을 포함한 게이트 도전 패턴군을 형성하는 단계; 상기 기판 상에 상기 게이트 도전 패턴군을 덮도록 게이트 절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트 절연막 상에 비정질 실리콘층, 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층, 및 구리를 포함하는 소스/드레인 금속층을 형성하는 단계; 상기 소스/드레인 금속층 상에 부분적으로 높이가 다른 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 소스/드레인 금속층, 불순물이 도핑된 비정질 실리콘층, 및 비정질 실리콘층을 식각하여 활성층 및 오믹접촉층을 포함하는 반도체 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴을 애싱하는 단계; 상기 애싱된 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 소스/드레인 금속층을 습식 식각하여 상기 박막 트랜지스터의 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 소스/드레인 도전 패턴군을 형성하는 단계; 상기 소스전극과 상기 드레인 전극 사이에 상기 오믹 접촉층이 잔류하는 상태에서 상기 포토 레지스트 패턴을 스트립하는 단계; 및 상기 소스/드레인 도전 패턴군을 이용한 건식식각으로 활성층이 노출된 반도체 채널부를 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a TFT array substrate according to the present invention includes forming a gate conductive pattern group including a gate electrode of a thin film transistor on a substrate; Forming a gate insulating film on the substrate to cover the gate conductive pattern group; Forming a source / drain metal layer including an amorphous silicon layer, an amorphous silicon layer doped with impurities, and copper on the gate insulating layer; Forming a photoresist pattern of partially different height on said source / drain metal layer; Etching the source / drain metal layer, the amorphous silicon layer doped with impurities, and the amorphous silicon layer using the photoresist pattern to form a semiconductor pattern including an active layer and an ohmic contact layer; Ashing the photoresist pattern; Wet etching the source / drain metal layer using the ashed photoresist pattern to form a source / drain conductive pattern group including a source electrode and a drain electrode of the thin film transistor; Stripping the photoresist pattern with the ohmic contact layer remaining between the source electrode and the drain electrode; And forming a semiconductor channel portion to which the active layer is exposed by dry etching using the source / drain conductive pattern group.
상기 소스/드레인 도전 패턴군을 이용한 건식식각으로 활성층이 노출된 반도체 채널부를 형성하는 단계에서 상기 소스 전극과 드레인 전극 각각의 외곽 에지는 상기 오믹 접촉층의 외곽 에지와 실질적으로 동일한 선을 따라 일치한다.In forming the semiconductor channel portion in which the active layer is exposed by dry etching using the source / drain conductive pattern group, outer edges of each of the source and drain electrodes coincide with substantially the same line as the outer edge of the ohmic contact layer. .
상기 소스/드레인 도전 패턴군을 이용한 건식식각으로 활성층이 노출된 반도체 채널부를 형성하는 단계에서 건식 식각가스는 SF6 가스를 포함한다.The dry etching gas includes SF 6 gas in the step of forming the semiconductor channel portion to which the active layer is exposed by dry etching using the source / drain conductive pattern group.
상기 게이트 도전 패턴군은 상기 게이트 전극과 연결된 게이트 라인 및 상기 게이트 라인과 연결된 게이트 패드 하부 전극을 포함한다.The gate conductive pattern group includes a gate line connected to the gate electrode and a gate pad lower electrode connected to the gate line.
상기 소스/드레인 도전 패턴군은 상기 소스 전극과 연결된 데이터 라인 및 상기 데이터 라인과 연결된 데이터 패드 하부 전극을 포함한다.The source / drain conductive pattern group includes a data line connected to the source electrode and a data pad lower electrode connected to the data line.
상기 반도체 패턴을 형성하는 단계 이후에는 상기 게이트 절연막 상에 상기 드레인 전극을 노출시키는 화소 접촉홀을 포함하는 보호막을 형성하는 단계; 및 상기 보호막 상에 상기 화소 접촉홀을 통해 상기 드레인 전극과 접속된 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.After the forming of the semiconductor pattern, forming a passivation layer including a pixel contact hole exposing the drain electrode on the gate insulating layer; And forming a pixel electrode connected to the drain electrode through the pixel contact hole on the passivation layer.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention other than the above object will be apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도 4 내지 10b를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 10B.
도 4는 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판을 나타낸 평면도이다. 그리고 도 5는 도 4에 도시된 TFT 어레이 기판을 선 "I-I'"을 따라 절취하여 나타낸 단면도이다.4 is a plan view showing a TFT array substrate according to the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the TFT array substrate illustrated in FIG. 4 taken along the line "I-I '".
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판은 하부 기판(31)상에 게이트 라인(32)과 데이터 라인(33)의 교차로 정의된 셀영역마다 형성된 TFT와 화소 전극(40)을 구비한다. 그리고 TFT 어레이 기판은 게이트 라인(32)에 게이트 신호를 공급하는 게이트 패드부(GP)와 데이터 라인(33)에 데이터 신호를 공급하는 데이터 패드부(DP)를 더 구비한다.4 and 5, a TFT array substrate according to the present invention includes a TFT and a
게이트 패드부(GP)는 게이트 라인(32)에 게이트 신호를 공급하기 위하여 게이트 라인(32)으로부터 연장된 게이트 패드 하부 전극(132), 게이트 절연막(41) 및 보호막(48)을 관통하여 게이트 패드 하부 전극(132)을 노출시키는 게이트 패드 접촉홀(134), 및 게이트 패드 접촉홀(134)을 통해 게이트 패드 하부 전극(132)과 접속되는 게이트 패드 상부 전극(142)을 포함한다. The gate pad part GP passes through the gate pad
데이터 패드부(DP)는 데이터 라인(33)에 데이터 신호를 공급하기 위하여 데이터 라인(33)으로부터 연장된 데이터 패드 하부 전극(133), 보호막(48)을 관통하여 데이터 패드 하부 전극(133)을 노출시키는 데이터 패드 접촉홀(135), 및 데이터 패드 접촉홀(135)을 통해 데이터 패드 하부 전극(133)과 접속되는 데이터 패드 상부 전극(143)을 포함한다.The data pad part DP penetrates the data pad
TFT는 게이트 라인(32)으로부터의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(33)으로부터의 데이터 신호를 화소 전극(40)에 공급한다. 이를 위하여, TFT는 게이트 라인(32)에 연결된 게이트 전극(34), 게이트 전극(34)과 중첩된 반도체 패턴(37), 반도체 패턴(37)과 오믹 접촉하고 화소 전극(40)에 접속된 드레인 전극(39), 및 반도체 패턴(37)과 오믹 접촉하고 데이터 라인(33)에 연결된 소스 전극(38)을 포함한다. The TFT supplies the data signal from the
반도체 패턴(37)은 활성층(35), 및 활성층(35)상에 적층된 오믹 접촉층(36)으로 구성된다. 활성층(35)은 소스 전극(38)과 드레인 전극(39) 사이의 반도체 채널부(30)에서 노출되어 채널 역할을 하고, 오믹 접촉층(36)은 전극들(38, 39)이 활성층(35)에 오믹 접촉되도록 한다.The
반도체 채널부(30)에는 스트립 용액의 잔여물이 남지 않는다. 이와 같이 반도체 채널부(30)가 오염되지 않으므로 TFT 소자의 전기적 특성이 저하되지 않고, 그 결과 구동의 신뢰성이 개선된다. There is no residue of the strip solution in the
소스 전극(38) 및 드레인 전극(39) 각각의 외곽 에지는 실질적으로 오믹 접촉층(36)의 외곽 에지와 단차없이 패터닝된다. 다시 말하여, 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39) 각각의 외곽 에지와 오믹 접촉층(36)의 외곽 에지는 실질적으로 동일한 선을 따라 일치한다.The outer edge of each of the
이하, 도 6a 내지 도 10b에서는 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판의 제조공정에 대해 설명하기로 한다.6A to 10B, a manufacturing process of a TFT array substrate according to the present invention will be described.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판의 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 6A and 6B are a plan view and a sectional view for explaining a first mask process of a TFT array substrate according to the present invention.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 기판(31) 상에는 제1 마스크 공정으로 게이트 라인(32), 게이트 전극(34), 및 게이트 패드 하부 전극(132)을 포함하는 게이트 도전 패턴군이 형성된다. 게이트 도전 패턴군은 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), Cu, 알루미늄네오디뮴(AlNd), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), Mo합금, Cu합금, Al합금 등과 같은 금속물질을 재료로 단일층 또는 이중층이상으로 이루어진다.6A and 6B, a gate conductive pattern group including a
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판의 제2 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 그리고 도 8a 내지 8h는 본 발명에 따른 제2 마스크 공정을 단계적으로 설명하기 위한 도면이다. 7A and 7B are a plan view and a sectional view for explaining a second mask process of a TFT array substrate according to the present invention. 8A to 8H are diagrams for explaining a second mask process step by step according to the present invention.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 게이트 도전 패턴군이 형성된 기판(31) 상에는 게이트 절연막(41)이 형성된다. 그리고 게이트 절연막(41) 상에는 제2 마스크 공정으로 데이터 라인(33), 소스 전극(38), 드레인 전극(39), 및 데이터 패드 하부 전극(133)을 포함하는 소스/드레인 도전 패턴군이 형성되고, 소스/드레인 도전 패턴군 하부에는 반도체 패턴(37)이 중첩된다. 반도체 패턴(37)은 활성층(35) 및 오믹 접촉층(36)을 포함하고, 활성층(35)은 소스 전극(38)과 드레인 전극(39) 사이의 채널부(30)에서 노출된다. 또한, 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39) 각각의 외곽 에지와 오믹 접촉층(36)의 외곽 에지는 실질적으로 동일한 선을 따라 일치한다.7A and 7B, a
이하에서는 본 발명에 따른 제2 마스크 공정을 TFT영역 위주로 단계적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the second mask process according to the present invention will be described step by step based on the TFT region.
게이트 도전 패턴군이 형성된 기판(31)상에는 도 8a에 도시된 바와 같이 게이트 도전 패턴군을 덮도록 게이트 절연막(41), 비정질 실리콘층(42), 불순물(n+ 또는 p+)이 도핑된 비정질 실리콘층(이하, n+ 불순물이 도핑된 경우를 예로 들어 "n+ 비정질 실리콘층"이라 함)(43), 소스/드레인 금속층(44), 및 포토레지스트(45)가 순차적으로 형성된다. 게이트 절연막(41)으로는 산화 실리콘(SiOx), 질화 실리콘(SiNx) 등과 같은 무기 절연 물질이 이용된다. 소스/드레인 금속층(44)으로는 저저항 배선을 위한 Cu 금속이 이용된다. 이어서, 기판(31) 상부에는 제2 마스크(46)가 배치된다. 제2 마스크(46)로는 회절 노광 마스크 또는 반투과 마스크가 이용된다. 이하에서는, 회절 노광 마스크를 이용한 경우를 예로들어 설명한다. 회절 노광 마스크인 제2 마스크(46)는 자외선을 투과시키는 투과영역(P1)과, 자외선을 회절시켜 자외선의 일부만을 투과시키는 회절 노광영역(P2)과, 자외선을 차단하는 차단 영역(P3)을 구비한다. An amorphous silicon layer doped with a
상술한 제2 마스크(46)를 이용하여 포토레지스트(45)를 노광한 후 현상함으로써 도 8b에 도시된 바와 같이 소스/드레인 금속층(44)상에는 부분적으로 다른 높이를 갖는 포토레지스트 패턴(47)이 형성된다. 포토레지스트 패턴(47)은 차단 영역(P3)과 회절 노광영역(P2)에 대응하는 부분에서 단차를 갖는다. 즉, 차단 영역(P3)에 대응하는 부분에는 제1 높이(h1)의 포토레지스트 패턴(47A)이 형성되고 회절 노광영역(P2)에 대응하는 부분에는 제1 높이(h1)의 포토레지스트 패턴(47A)보다 낮은 높이를 가지는 제2 높이(h2)의 포토레지스트 패턴(47B)이 형성된다. 이 후 포토레지스트 패턴(47)을 이용하여 노출된 소스/드레인 금속층(44), 그 하부의 n+ 비정질 실리콘층(43), 및 비정질 실리콘층(42)을 순차적으로 식각하여 제거한다. 이 때, 소스/드레인 금속층(44)은 습식식각으로, n+ 비정질 실리콘층(43), 및 비정질 실리콘층(42)은 건식식각으로 제거한다.By exposing and developing the
상술한 식각공정을 통해 도 8c에 도시된 바와 같이 소스/드레인 연결패턴(140) 및 반도체 패턴(37)이 형성된다. 도시하진 않았으나 소스/드레인 연결패턴(140)은 데이터 라인 및 데이터 패드 하부 전극과 동시에 형성된다. 반도체 패턴(37)은 데이터 라인, 데이터 패드 하부 전극, 및 소스/드레인 연결패턴(140) 하부에 형성되고, 활성층(35) 및 오믹 접촉층(36)을 포함한다. 소스/드레인 금속층(44)을 습식식각하는 과정에서 소스/드레인 금속층(44)으로 이용되는 Cu는 포토레지스트 패턴(47)의 에지와 접하는 부분에서 빠르게 식각된다. 이에 따라 습식식각을 통해 형성된 소스/드레인 연결패턴(140)의 폭은 이와 중첩된 포토레지스트 패턴(47)의 폭보다 좁게 형성된다.As illustrated in FIG. 8C, the source /
이 후, 플라즈마를 이용한 애싱 공정을 통해 포토레지스트 패턴(47)을 애싱함으로써 도 8d에 도시된 바와 같이 제1 높이의 포토레지스트 패턴(47A)은 얇아지고, 제2 높이의 포토레지스트 패턴(47B)은 제거된다. 이에 따라 제2 높이의 포토레지스트 패턴(47B)과 대응하는 소스/드레인 연결패턴(140)의 일부가 노출된다. 또한 애싱 공정 진행시 제2 높이의 포토레지스트 패턴(47B)의 제거와 함께 제1 높이의 포토레지스트 패턴(47A)의 양측부도 동시에 제거된다. 이에 따라 반도체 패턴(37)의 외곽 에지가 노출된다.Thereafter, by ashing the
노출된 소스/드레인 연결패턴(140)은 도 8e에 도시된 바와 같이 애싱된 포토레지스트 패턴(47A)을 이용한 습식 식각 공정을 통해 제거된다. 이 때 애싱된 포토레지스트 패턴(47A)의 에지와 인접한 소스/드레인 연결패턴(140)은 도 7c에서 상술한 바와 같이 식각액에 의해 빠르게 식각된다. 이에 따라 소스/드레인 연결패 턴(140)은 소스 전극(38)과 드레인 전극(39)으로 분리되고, 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39) 각각의 폭은 이들과 중첩된 포토레지스트 패턴(47A)의 폭보다 좁게 형성된다. The exposed source /
이후, 남은 포토레지스트 패턴(47A)은 도 8f에 도시된 바와 같이 노즐(141)을 통해 분사되는 스트립 용액(182)에 의해 제거된다. 그리고 활성층(35)은 오믹 접촉층(36)에 의해 보호된다. Thereafter, the remaining
스트립 공정 완료 후, 스트립 용액(182)의 잔여물(P)은 도 8g에 도시된 바와 같이 오믹 접촉층(36)상에 남기 때문에 반도체 채널 역할을 하는 활성층(35)을 오염시키지 않는다. After completion of the strip process, the residue P of
노출된 오믹 접촉층(36)은 도 8h에 도시된 바와 같이 소스 전극(38) 및 드레인 전극(39)을 포함한 소스/드레인 도전 패턴군을 이용한 건식 식각 공정을 통해 제거된다. 여기서 소스/드레인 도전 패턴군은 데이터 라인 및 데이터 패드 상부 전극을 더 포함한다. 노출된 오믹 접촉층(36)을 제거하면, 소스 전극(38)과 드레인 전극(39)사이에는 활성층(35)이 노출된 반도체 채널부(30)가 형성된다. 그리고 오믹 접촉층(36)이 제거되는 과정에서 오믹 접촉층(36)상에 남은 잔여물(P)도 함께 제거되므로 반도체 채널부(30)에는 잔여물(P)이 남지 않는다. 본 발명에 따른 건식식각 공정은 Cu가 노출된 상태에서 이루어지므로 건식식각 공정에서 사용되는 식각가스로는 Cu를 손상시키지 않는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 건식식각가스로는 Cu와 비정질 실리콘 사이의 선택 식각비(etching selectivity) 차이가 큰 것을 이용하는 것이 바람직하다. 그 예로는 헥사플루오린화황 가스(이하, "SF6가스"라 함)가 있다. 여기서, SF6가스에는 Cu를 쉽게 부식시키는 염소(Cl2)가 포함되지 않는 것이 바람직하다.The exposed
상술한 바와 같이 본 발명의 제2 마스크 공정에서는 소스/드레인 도전 패턴군을 형성한 후, 반도체 채널부(30)가 형성되기 전에 포토레지스트 패턴(47A)을 스트립하므로 반도체 채널부(30)가 오염되지 않는다. 또한 본 발명에서는 포토레지스트 패턴(47A)을 스트립한 후, 소스/드레인 도전 패턴군을 이용한 건식식각으로 반도체 채널부(30)를 형성하므로 소스/드레인 도전 패턴군의 외곽 에지와 오믹 접촉층(36)의 외곽 에지는 실질적으로 동일한 선을 따라 일치한다.As described above, in the second mask process of the present invention, the
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판의 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 9A and 9B are a plan view and a sectional view for explaining a third mask process of a TFT array substrate according to the present invention.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 반도체 패턴(37) 및 소스/드레인 도전 패턴군이 형성되고 반도체 채널부(30)가 노출된 게이트 절연막(41) 상에는 제3 마스크 공정으로 다수의 접촉홀(49, 134, 135)을 포함하는 보호막(48)이 형성된다. 여기서 보호막(48)으로는 게이트 절연막(41)과 같은 무기 절연물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, 벤조사이클로부텐(BCB ; benzocyclobutene), 퍼플루오르싸이클로부탄(PFCB ; perfluorocyclobutane) 등과 같은 유기 절연 물질이 이용된다. 다수의 접촉홀(49, 135, 134)은 드레인 전극(39)을 노출시키는 화소 접촉홀(49), 게이트 패드 하부 전극(132)을 노출시키는 게이트 패드 접촉홀(134), 및 데이터 패드 하부 전극(133)을 노출시키는 데이터 패드 접촉홀(135)을 포함한다. 화소 접촉홀(49)은 보호막(48)을 관통하여 드레인 전극(39)을 노출시킨다. 게이트 패드 접촉홀(134)은 보호막(48)및 게이트 절연막(41)을 관통하여 게이트 패드 하부 전극(132)을 노출시킨다. 데이터 패드 접촉홀(135)은 보호막(48)을 관통하여 데이터 패드 하부 전극(133)을 노출시킨다.9A and 9B, a plurality of contact holes 49 are formed on the
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 TFT 어레이 기판의 제4 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 10A and 10B are a plan view and a sectional view for explaining a fourth mask process of a TFT array substrate according to the present invention.
도 10a 및 도 10b를 참조하면, 보호막(48) 상에는 제4 마스크 공정으로 화소 전극(40), 게이트 패드 상부 전극(142), 데이터 패드 상부 전극(143)을 포함하는 투명도전 패턴군이 형성된다. 화소 전극(40)은 화소 접촉홀(49)을 통해 드레인 전극(39)과 접속된다. 게이트 패드 상부 전극(142)은 게이트 패드 접촉홀(134)을 통해 게이트 패드 하부 전극(132)과 접속된다. 데이터 패드 상부 전극(143)은 데이터 패드 접촉홀(135)을 통해 데이터 패드 하부 전극(133)과 접속된다. 또한 투명도전 패턴군의 재료로는 틴 옥사이드(Tin Oxide : TO), 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide : ITO), 인듐 징크 옥사이드(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐 틴 징크 옥사이드(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO)등을 포함하는 투명산화도전층이 이용된다.10A and 10B, a transparent conductive pattern group including the
상술한 바와 같이 본 발명에서는 소스/드레인 도전 패턴군을 형성한 후, 반 도체 채널부가 형성되지 않은 상태에서 포토레지스트 패턴을 스트립한다. 이어서 본 발명에서는 소스/드레인 도전 패턴군을 이용한 건식식각 공정으로 반도체 채널부를 노출시키므로 채널부에 스트립 공정의 잔여물이 남지 않는다. 이에 따라 본 발명은 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성을 개선할 수 있다.As described above, in the present invention, after forming the source / drain conductive pattern group, the photoresist pattern is stripped without the semiconductor channel portion formed. Subsequently, in the present invention, the semiconductor channel portion is exposed by a dry etching process using a source / drain conductive pattern group, so that the residue of the strip process does not remain in the channel portion. Accordingly, the present invention can improve the electrical characteristics of the thin film transistor device.
또한 본 발명에서는 포토레지스트 패턴을 스트립한 후 소스/드레인 도전 패턴군을 이용한 건식식각 공정으로 반도체 채널부를 형성하므로 소스 전극 및 드레인 전극 각각의 외곽 에지와 오믹 접촉층의 외곽 에지를 단차없이 동일한 선을 따라 일치시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명은 박막 트랜지스터 소자의 전기적 특성을 개선할 수 있다.In addition, in the present invention, since the semiconductor channel portion is formed by a dry etching process using a source / drain conductive pattern group after stripping the photoresist pattern, the same line is formed between the outer edge of each of the source and drain electrodes and the outer edge of the ohmic contact layer without stepping. Can be matched accordingly. Accordingly, the present invention can improve the electrical characteristics of the thin film transistor device.
그리고 본 발명은 마스크 등의 제조장비를 추가 또는 변경하지 않고 표준 마스크 공정인 4마스크 공정을 통해 이루어지므로 마스크 변경에 따른 제조 비용이 추가되지 않는다.In addition, since the present invention is made through a four mask process, which is a standard mask process, without adding or changing manufacturing equipment such as a mask, manufacturing cost according to a mask change is not added.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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