KR20100006412A - Liquid crystal display device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 공정 단순화 및 오프커런트(Off Current)를 최소화할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can simplify the process and minimize off current.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.As the information society develops, the demand for display devices is increasing in various forms.In recent years, liquid crystal display (LCD), plasma display panel (PDP), electro luminescent display (ELD), and vacuum fluorescent display (VFD) have been developed. Various flat panel display devices have been studied, and some are already used as display devices in various devices.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)를 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.Among them, LCD is the most widely used as a substitute for CRT (Cathode Ray Tube) for the use of mobile image display device because of the excellent image quality, light weight, thinness, and low power consumption, and mobile type such as monitor of notebook computer. In addition, it is being developed in various ways, such as a television for receiving and displaying broadcast signals, and a monitor of a computer.
일반적으로, 액정표시장치는 크게 박막 트랜지스터 어레이 기판과, 컬러필터 어레이 기판과, 두 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다. In general, a liquid crystal display device is largely composed of a thin film transistor array substrate, a color filter array substrate, and a liquid crystal layer formed between the two substrates.
박막 트랜지스터 기판은 기판 위에 종횡으로 배열되어 복수의 화소 영역을 정의하는 복수의 게이트 라인과 데이터 라인, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차영역에 형성된 스위칭 소자인 박막 트랜지스터 및 화소 영역 위에 형성된 화소 전극으로 구성된다. The thin film transistor substrate includes a plurality of gate lines and data lines arranged vertically and horizontally on the substrate to define a plurality of pixel regions, a thin film transistor which is a switching element formed at an intersection of the gate lines and the data lines, and a pixel electrode formed on the pixel region. .
컬러필터 기판은 색상을 구현하는 컬러 필터들과, 컬러 필터들 간의 구분 및 외부광 반사 방지를 위한 블랙 매트릭스로 구성된다. The color filter substrate is composed of color filters that implement color, and a black matrix for distinguishing between color filters and preventing external light reflection.
이러한 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 반도체 공정을 포함함과 아울러 다수의 마스크 공정을 필요로 함에 따라 제조 공정이 복잡해지고, 액정표시장치의 제조단가 상승의 주요 원인이 되고 있다. As the thin film transistor array substrate of the liquid crystal display device includes a semiconductor process and requires a plurality of mask processes, the manufacturing process is complicated, and the manufacturing cost of the liquid crystal display device increases.
이에 따라, 이에 따라, 최근에는 박막 트랜지스터 어레이 기판 형성시 필요한 마스크 공정수를 줄일 수 있는 기술이 요구되고 있다.Accordingly, in recent years, a technique for reducing the number of mask processes required for forming a thin film transistor array substrate is required.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 공정 단순화 및 오프커런트(Off Current)를 최소화할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.In order to solve the above problems, the present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can simplify the process and minimize the off current (Off Current).
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 한 특징에 따른 액정표시장치는 기판 상에 형성되는 게이트 라인과, 상기 게이트 라인과 교차하여 화소 영역 을 마련하는 데이터 라인과, 상기 게이트 라인 및 데이터 라인의 교차부에 형성되는 박막 트랜지스터와, 상기 화소 영역에서 상기 박막 트랜지스터와 접속되는 화소 전극을 구비하며, 상기 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 라인에서 분기된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극 상에 게이트 절연막을 사이에 두고 중첩되어 형성된 활성층과, 상기 활성층 상에 채널을 사이에 두고 마주보는 오믹 콘택층을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 콘택홀을 구비한 보호막과, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 상기 오믹 콘택층과 접속되는 소스 및 드레인 전극을 구비하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, a liquid crystal display device includes a gate line formed on a substrate, a data line intersecting the gate line to form a pixel region, and a gate line and a data line. And a pixel electrode connected to the thin film transistor in the pixel region, wherein the thin film transistor includes a gate electrode branched from the gate line and a gate insulating film disposed on the gate electrode. A protective film having an active layer formed to overlap each other, a first and second contact holes exposing an ohmic contact layer facing each other with a channel interposed therebetween, and the ohmic through the first and second contact holes. And source and drain electrodes connected to the contact layer.
본 발명의 다른 특징에 따른 액정표시장치의 제조방법은 기판 상에 게이트 전극 및 게이트 라인을 포함하는 게이트 패턴과, 상기 게이트 패턴 상에 상기 게이트 패턴 이하의 폭의 게이트 절연막, 활성층 및 오믹 콘택층을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극 상의 채널 영역을 사이에 두고 마주보는 오믹 콘택층을 각각 노출하는 제 1 및 제 2 콘택홀을 구비하는 보호막을 형성하는 단계와, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀을 통해 상기 오믹 콘택층과 접속하는 소스 및 드레인 전극과, 상기 드레인 전극과 접속되어 형성되는 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device, including a gate pattern including a gate electrode and a gate line on a substrate, and a gate insulating layer, an active layer, and an ohmic contact layer having a width less than or equal to the gate pattern on the gate pattern. Forming a passivation layer having a first contact hole and a second contact hole exposing the ohmic contact layer facing each other with the channel region on the gate electrode interposed therebetween; And forming a source electrode and a drain electrode connected to the ohmic contact layer and a pixel electrode formed to be connected to the drain electrode.
본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다. The liquid crystal display and the method of manufacturing the same according to the present invention have the following effects.
채널 영역의 반도체층을 게이트 전극의 선폭보다 작게 아일랜드 형태로 형성되고, 소스 및 드레인 전극 하부에 반도체층이 존재하지 않으므로 4 마스크 공정에 서의 개구율 손실 문제와, 포토 커런트(photo current)에 의한 Ioff 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛으로부터 반도체층이 광을 흡수함으로 인하여 오프커런트(off current)가 증가로 인한 액정표시장치의 수명 단축 및 잔상 악화 등의 문제점들을 해결할 수 있다. Since the semiconductor layer of the channel region is formed to have an island shape smaller than the line width of the gate electrode, and there is no semiconductor layer under the source and drain electrodes, the aperture ratio loss problem in the four mask process and the Ioff due to photo current Properties can be improved. In addition, as the semiconductor layer absorbs light from the backlight unit, problems such as shortening of lifespan and deterioration of afterimage due to an increase in off current may be solved.
또한, 일반적으로 공정 단순화를 위한 3 마스크 공정시 리프트 오프(Lift-off) 공정이 요구되어 지는데 리프트 오프 공정은 재현성이 나쁘고 액정 패널의 대면적으로 갈수록 공정 진행시 불량이 많아 수율적인 측면에서 문제점이 발생하므로, 이와 같은 리프트 공정을 생략하여 3 마스크 공정을 진행함으로써 리프트 오프 공정을 사용하는 3 마스크 공정에 비해 대면적 액정 패널에서의 공정 불량을 최소화하여 신뢰성 향상 및 원가 절감 효과를 구비한다. 즉, 본원 발명의 3 마스크 공정은 일반적인 4 마스크 공정에 비해 7 단계의 공정 즉, 약 27%의 공정 감소 효과를 얻을 수 있으며 Tact Time에서도 25% 이상의 감소 효과를 얻을 수 있다. In addition, a lift-off process is generally required in a three-mask process to simplify the process. The lift-off process has a poor reproducibility and a problem in terms of yield because there are more defects during the process of the larger area of the liquid crystal panel. Therefore, by eliminating such a lift process, a three-mask process is performed to minimize process defects in a large-area liquid crystal panel compared to a three-mask process using a lift-off process, thereby improving reliability and reducing costs. That is, the three mask process of the present invention can obtain a seven-step process, that is about 27% process reduction effect compared to the general four mask process, and at least 25% reduction effect in the Tact Time.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 인플레인 스위칭 모드 액정표시장치의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 평면도이며, 도 2는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 1 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. 1 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate of an in-plane switching mode liquid crystal display device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the first embodiment of the present invention taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1. A cross-sectional view showing a thin film transistor substrate.
도 1 및 도 2에 도시된 인플레인 스위칭 모드 액정표시장치는 기판(100) 상에 형성된 복수의 게이트 라인(104)과, 게이트 절연막(113)을 사이에 두고 게이트 라인(104)과 교차하게 형성되어 화소 영역을 정의하는 복수의 데이터 라인(119)과, 게이트 라인(104) 및 데이터 라인(119)이 교차하는 부분에 형성된 박막 트랜지스터(TFT)와, 박막 트랜지스터(TFT)와 접속되는 화소 전극(146)과, 각 화소 영역에서 화소 전극(146)과 수평 전계를 형성하는 공통 전극(148)과, 공통 전극(148)과 접속되어 공통 전극(148)에 액정을 구동하기 위한 공통 전압을 공급하기 위한 공통 라인(140)과, 게이트 라인(104)에 접속되는 게이트 패드(85)와, 데이터 라인(119)에 접속되는 데이터 패드(149)를 구비한다. The in-plane switching mode liquid crystal display shown in FIGS. 1 and 2 is formed to intersect the gate line 104 with a plurality of gate lines 104 formed on the
박막 트랜지스터(TFT)는 게이트 라인(104)에서 분기된 게이트 전극(102)과, 게이트 전극(102) 상에 게이트 전극(102)과 중첩되도록 순차적으로 형성된 게이트 절연막(113), 오믹 콘택층(108a) 및 활성층(108b)으로 구성된 반도체층(108)과, 반도체층(108) 상에 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 구비한 제 1 보호막(120)과, 제 1 보호막(120) 상에 데이터 라인(119)에서 분기되어 제 1 콘택홀(160)을 통해 반도체층(108)과 접속되어 형성되는 소스 전극(110a), 제 1 보호막(120) 상에 제 2 콘택홀(170)을 통해 반도체층(108)과 접속되며, 소스 전극(110a)과 마주하게 형성된 드레인 전극(110b)으로 구성된다.The thin film transistor TFT may include a
여기서, 반도체층(108)의 선폭은 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 형성된다. 반도체층(108)은 소스 및 드레인 전극(110a, 110b) 하부에서 형성되며, 데이터 라인(119) 하부에는 형성되지 않는다.Here, the line width of the
이에 따라, 채널 영역의 반도체층(108)을 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 형성함으로써 포토 커런트(photo current)에 의한 Ioff 특성을 개선시킬 수 있으 며, 백라이트 유닛으로부터 반도체층(108)이 광을 흡수함으로 인하여 오프커런트(off current)가 증가로 인한 액정표시장치의 수명 단축 및 잔상 악화 등의 문제점들을 해결할 수 있다. Accordingly, by forming the
화소 전극(146)은 드레인 전극(110b)에서 분기되어 형성되며, 공통 전극(148)과 수평 전계를 이루는 화소 전극 핑거부(146b)와, 화소 전극 핑거부(146b)들과 접속되어 게이트 라인(104)과 나란한 방향으로 형성되는 화소 전극 수평부(146a)를 포함한다. The pixel electrode 146 is formed by branching from the
데이터 라인(119)으로 흐르는 전압에 의해서 공통 전극(148)과 화소 전극(146) 사이의 횡전계가 간섭되는 현상을 즉, 크로스 토크(crosstalk)를 차폐하기 위해 화소 영역의 최외곽에 공통 라인(140)을 더 구비한다. 공통 라인(140)은 게이트 라인(104)과 나란한 방향으로 형성되며 화소 전극 수평부(146a)와 중첩되어 형성되는 제 1 수평 공통 라인(140a)과, 제 1 수평 공통 라인(140a)과 나란한 방향으로 형성되며, 제 4 콘택홀(150)을 통해 접속된 제 2 수평 공통 라인(140c)과, 제 1 및 제 2 수평 공통 라인(140a, 140c)과 접속되어 공통 전극 핑거부(148b)와 나란한 방향으로 형성된 수직 공통 라인(140b)을 포함한다. In order to shield the crosstalk from the transverse electric field between the common electrode 148 and the pixel electrode 146 due to the voltage flowing to the
여기서, 제 1 및 제 2 수평 공통 라인(140a, 140c)과 수직 공통 라인(140b)은 메쉬(mesh) 구조로 형성됨으로써 로드(load)를 감소시켜 부하를 최소화할 수 있다.Here, the first and second horizontal
제 1 수평 공통 라인(140a)은 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)을 사이에 두고 화소 전극 수평부(146a)와 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다.The first horizontal
제 1 수평 공통 라인(140a) 상에는 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)이 동일 패턴으로 형성되며, 활성층(108b) 상에 오믹 콘택층(108a)을 노출시키는 제 3 콘택홀(165)을 구비한 제 1 보호막(120)이 형성된다. 제 3 콘택홀(165)을 통해 오믹 콘택층(108a)과 화소 전극 수평부(146a)는 접속된다. The
게이트 패드(85)는 게이트 라인(104)과 동일 물질로 형성된 게이트 하부 패드(80)와, 게이트 하부 패드(80) 상에 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)을 사이에 두고 게이트 콘택홀(87)을 통해 게이트 하부 패드(80)와 전기적으로 접속되는 게이트 상부 패드(83)가 형성된다. The gate pad 85 may include a gate
여기서, 화소 전극(146), 공통 전극(148), 게이트 상부 패드(83) 및 데이터 패드(149)는 복수층으로 형성되며, 최하층인 제 1 소스/드레인 금속층(115)으로 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(Al-Nd), 구리(Cu), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 등의 금속과 이들의 조합으로 형성되며, 최상층인 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 몰리브덴-티타늄(MoTi), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성된다. 여기서, 최상층인 제 2 소스/드레인 금속층(115)은 금속 라인들의 보호막 역할을 하는 동시에 화소 전극(146) 역할도 한다. Here, the pixel electrode 146, the common electrode 148, the gate
도면에서는 생략하였으나, 박막 트랜지스터 기판(100)은 컬러필터 기판과 액정층을 사이에 두고 합착된다. 컬러필터 기판은 빛샘 방지 및 화소 영역을 구분하도록 형성된 블랙 매트릭스와, 컬러 색상을 표현하기 위한 컬러필터층을 포함한다. 여기서, 블랙 매트릭스는 박막 트랜지스터 기판(100)의 게이트 라인(104) 및 데이터 라인(119) 등과 같은 금속 패턴에 대응되도록 형성한다. Although omitted in the drawings, the thin
도 3a 내지 도 3f는 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.
도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층(112)을 증착하고 이어서, 게이트 금속층(112) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 통해 순차적으로 게이트 절연막(113), 반도체층(108)을 증착한다.As shown in FIG. 3A, the
게이트 금속층(112)의 재료로는 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(Al-Nd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 구리(Cu) 등이 이용된다.Materials of the
게이트 절연막(113)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다.As the material of the
반도체층(108)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 활성층(108b) 및 불순물(n+)이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(108a)으로 형성된다. The
이어서, 오믹 콘택층(108a) 전면에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포하고 그 위에 제 1 마스크(도시하지 않음)를 정렬한다. 제 1 마스크(도시하지 않음)를 이용하여 화소 전극(도 1의 146), 공통 전극(도 1의 148), 데이터 패드(도 1의 149)가 형성될 영역을 노출시키는 포토 레지스트 패턴(200)을 형성한다. 포토 레지스트 패턴(200)은 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역에 대응하는 포토 레지스트 패턴(200)의 두께는 나머지 영역의 포토 레지스트 패턴(200)의 두께보다 낮은 두께로 형성된다. A photoresist material (not shown) is then applied over the
제 1 마스크는 포토 레지스트 패턴(200)이 이중 단차를 가지도록 하기 위한 회절 노광 또는 하프톤 마스크를 사용한다. The first mask uses a diffraction exposure or a halftone mask to cause the
도 3b를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(200)을 이용한 식각 공정을 통해 게이트 전극(102), 제 1 수평 공통 라인(140a) 및 게이트 하부 패드(80)를 포함하는 게이트 패턴과, 게이트 패턴과 중첩되도록 게이트 패턴 상에 형성된 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)을 제외하고 나머지 영역의 게이트 금속층(112), 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)을 제거한다. Referring to FIG. 3B, a gate pattern including the
이어서, 에싱(Ashing) 공정을 통해 포토 레지스트 패턴(200)의 두께가 낮아지게 되어 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역의 오믹 콘택층(108a)이 노출되게 된다. Subsequently, the thickness of the
남아있는 포토 레지스트 패턴(200)을 이용한 식각을 통해 노출된 채널 영역의 오믹 콘택층(108a)은 제거한 후, 남아있는 포토 레지스트 패턴(200)을 스트립 공정을 통해 제거한다. After the
도 3c를 참조하면, 게이트 하부 패드(80), 게이트 전극(102) 및 제 1 수평 공통 라인(140a)을 포함하는 게이트 패턴과, 게이트 패턴 상에 형성된 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 통해 제 1 보호 막(120)을 형성한 후, 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다. Referring to FIG. 3C, the gate pattern including the gate
포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 2 마스크(도시하지 않음)를 정렬한 후 노광 및 현상하여 데이터 라인(도 1의 119), 화소 전극(도 1의 146), 공통 전극(148) 및 데이터 패드(149)가 형성될 영역이 노출되도록 포토 레지스트 패턴(202)을 형성한다. The second mask (not shown) is arranged on the photoresist material (not shown), and then exposed and developed to form a data line (119 in FIG. 1), a pixel electrode (146 in FIG. 1), a common electrode 148, and The
포토 레지스트 패턴(202)은 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역을 제외한 영역과, 제 1 수평 공통 라인(140a)에 대응하는 포토 레지스트 패턴(202)의 두께는 나머지 영역의 포토 레지스트 패턴(202)의 두께보다 낮은 두께로 형성되며, 게이트 하부 패드(80) 상에 게이트 콘택홀(87)이 형성될 영역을 노출시킨다.The
제 2 마스크는 제 1 마스크와 같이 포토 레지스트 패턴(202)이 이중 단차를 가지도록 하기 위한 회절 노광 또는 하프톤 마스크를 사용한다. The second mask, like the first mask, uses a diffraction exposure or a halftone mask to cause the
이어서, 포토 레지스트 패턴(202)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 1 보호막(120), 반도체층(108) 및 게이트 절연막(113)을 제거하여 게이트 하부 패드(80)를 노출시키는 게이트 콘택홀(87)을 형성한다. Subsequently, the gate contact hole exposing the gate
도 3d를 참조하면, 에싱(Ashing) 공정을 통해 포토 레지스트 패턴(202)의 두께가 낮아지게 되어 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역을 제외한 반도체층(108) 영역과, 제 1 수평 공통 라인(140a)이 노출되게 된다. Referring to FIG. 3D, the thickness of the
남아있는 포토 레지스트 패턴(202)을 이용한 식각을 통해 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역을 제외한 반도체층(108)이 노출되도록 제 1 보호막(120)을 제거하여 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 형성하며, 제 1 수평 공통 라인(140a) 상 의 반도체층(108)이 노출되도록 제 1 보호막(120)을 제거하여 제 3 콘택홀(165)을 형성한다. The first and second contact holes 160 may be removed by removing the
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(202)을 스트립 공정을 통해 제거한다. Then, the remaining
도 3e를 참조하면, 게이트 콘택홀(87), 제 1 내지 제 3 콘택홀(160, 170, 165)을 구비한 제 1 보호막(120) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 제 1 및 제 2 소스/드레인 금속층(115, 116)을 순차적으로 증착한 후, 그 위에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다. Referring to FIG. 3E, first and second deposition methods, such as sputtering, on the
이어서, 포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 3 마스크를 정렬한 후 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역을 노출되도록 소스 및 드레인 전극(도 1의 110a, 110b)이 형성될 영역과, 화소 전극(도 1의 146), 공통 전극(도 1의 148), 데이터 패드(도 1의 149) 및 게이트 상부 패드(도 1의 83)가 형성될 영역과 대응되도록 포토 레지스트 패턴(204)을 형성한다. Subsequently, the source and drain electrodes (110a and 110b of FIG. 1) are formed to align the third mask on a photoresist material (not shown), and then expose and develop the third mask to expose the channel region of the thin film transistor TFT. And the
도 3f를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(204)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 1 및 제 2 소스/드레인 금속층(115, 116)이 제거되어 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 분리되어 형성되고, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)를 포함하는 소스/드레인 패턴이 형성된다. Referring to FIG. 3F, the first and second source /
소스 및 드레인 전극(110a, 110b)은 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 통해 노출된 오믹 콘택층(108a)과 각각 접속되고, 화소 전극 수평부(146a)는 제 3 콘택홀(165)을 통해 노출된 오믹 콘택층(108a)과 접속되며 게이트 절연막(113) 및 반도 체층(108)을 사이에 두고 제 1 공통 라인 수평부(140a)와 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. The source and
이어서, 소스 및 드레인 전극(110a, 110b) 사이의 채널 영역의 오믹 콘택층(108a)을 제거한다. Subsequently, the
소스/드레인 패턴은 복수층으로 형성되며, 최하층인 제 1 소스/드레인 금속층(115)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성되며, 최상층인 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 몰리브덴-티타늄(MoTi), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성된다.The source / drain pattern may be formed of a plurality of layers, and the lowermost first source /
게이트 상부 패드(83)는 게이트 콘택홀(87)을 통해 게이트 하부 패드(80)와 전기적으로 접속된다. The gate
이어서, 남아있는 포토 레지스트 패턴(도 3e의 204)을 스트립 공정을 통해 제거한다.The remaining photoresist pattern (204 of FIG. 3E) is then removed via a strip process.
이와 같이, 채널 영역의 반도체층(108)을 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 아일랜드 형태로 형성되고, 소스 및 드레인 전극 하부에 반도체층이 존재하지 않으므로 4 마스크 공정에서의 개구율 손실 문제와, 포토 커런트(photo current)에 의한 Ioff 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛으로부터 반도체층(108)이 광을 흡수함으로 인하여 오프커런트(off current)가 증가로 인한 액정표시장치의 수명 단축 및 잔상 악화 등의 문제점들을 해결할 수 있다. As such, since the
또한, 일반적으로 공정 단순화를 위한 3 마스크 공정시 리프트 오프(Lift-off) 공정이 요구되어 지는데 리프트 오프 공정은 재현성이 나쁘고 액정 패널의 대면적으로 갈수록 공정 진행시 불량이 많아 수율적인 측면에서 문제점이 발생하므로, 이와 같은 리프트 공정을 생략하여 3 마스크 공정을 진행함으로써 리프트 오프 공정을 사용하는 3 마스크 공정에 비해 대면적 액정 패널에서의 공정 불량을 최소화하여 신뢰성 향상 및 원가 절감 효과를 구비한다. 즉, 본원 발명의 3 마스크 공정은 일반적인 4 마스크 공정에 비해 7 단계의 공정 즉, 약 27%의 공정 감소 효과를 얻을 수 있으며 Tact Time에서도 25% 이상의 감소 효과를 얻을 수 있다. In addition, a lift-off process is generally required in a three-mask process to simplify the process. The lift-off process has a poor reproducibility and a problem in terms of yield because there are more defects during the process of the larger area of the liquid crystal panel. Therefore, by eliminating such a lift process, a three-mask process is performed to minimize process defects in a large-area liquid crystal panel compared to a three-mask process using a lift-off process, thereby improving reliability and reducing costs. That is, the three mask process of the present invention can obtain a seven-step process, that is about 27% process reduction effect compared to the general four mask process, and at least 25% reduction effect in the Tact Time.
도 4는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 2 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 4에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 도 2와 대비하여 중복된 구성 요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. In the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 4, a description of overlapping components will be omitted in comparison with FIG. 2.
도 4를 참조하면, 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b), 화소 전극 수평부(146b)는 2층의 복수층으로 형성되며, 최하층은 제 1 소스/드레인 금속층(115)으로 투명 도전층인 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성되며, 최상층은 제 2 소스/드레인 금속층(116)으로 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성된 다. 여기서, 제 2 소스/드레인 금속층(116)의 물질로써 건식 식각이 가능한 몰리브덴(Mo)을 주로 사용한다. Referring to FIG. 4, the
제 1 소스/드레인 금속층(115)인 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이 맞닿게 되면 스파이킹(Spiking) 현상이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해 오믹 콘택층(108a)과 소스 및 드레인 전극(110a, 110b) 사이에 몰리브덴-티타늄(MoTi) 물질로 형성된 도전 매개층(도시하지 않음)을 추가로 구비할 수도 있다.When the indium tin oxide (ITO), which is the first source /
복수층의 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b), 화소 전극 수평부(146b) 상에는 제 2 보호막(121)이 형성된다.The
화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149), 게이트 상부 패드(83)는 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b), 화소 전극 수평부(146b)의 최하층 물질인 제 1 소스/드레인 금속층(115)과 동일한 투명 도전층으로 형성되며, 게이트 상부 패드(83)는 제 1 보호막(120)을 사이에 두고 게이트 콘택홀(87)을 통해 게이트 하부 패드(80)와 접속된다. The
제 1 공통 라인 수평부(140a)는 게이트 절연막(113) 및 반도체층(118)을 사이에 두고 화소 전극 수평부(146b)와 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. The first common line
도 5a 내지 도 5g는 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 5A through 5G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 4.
제 2 실시예의 제 1 및 제 2 마스크 공정은 제 1 실시예와 동일하므로 즉, 도 5a 내지 도 5d의 제조방법은 도 3a 내지 도 3d의 제조방법과 동일하므로 동일한 제조방법에 관한 설명은 생략하기로 한다. Since the first and second mask processes of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, that is, the manufacturing method of FIGS. 5A to 5D is the same as the manufacturing method of FIGS. 3A to 3D, and thus descriptions of the same manufacturing method will be omitted. Shall be.
도 5e를 참조하면, 게이트 콘택홀(도 5d의 87), 제 1 내지 제 3 콘택홀(도 5d의 160, 170, 165)을 구비한 제 1 보호막(120) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 제 1 및 제 2 소스/드레인 금속층(115, 116)을 형성하고, 같은 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 제 2 보호막(121)을 순차적으로 증착한 후, 그 위에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다. 제 2 보호막(121)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이나 몰리브덴-티타늄(MoTi), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합이 이용된다.Referring to FIG. 5E, a deposition method such as sputtering on the
이어서, 포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 3 마스크를 정렬한 후 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역을 노출되도록 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성될 영역과, 화소 전극(146), 공통 전극(148), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역과 대응되도록 포토 레지스트 패턴(204)을 형성한다. Next, an area in which the source and
포토 레지스트 패턴(204)은 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역에 대응하는 포토 레지스트 패턴(204)의 두께는 나머지 영역의 포토 레지스트 패턴(204)의 두께보다 낮은 두께로 형성된다. The
제 3 마스크는 제 1 및 제 2 마스크와 같이 포토 레지스트 패턴(204)이 이중 단차를 가지도록 하기 위한 회절 노광 또는 하프톤 마스크를 사용한다. The third mask, like the first and second masks, uses a diffraction exposure or a halftone mask to cause the
이어서, 포토 레지스트 패턴(204)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 1 및 제 2 소스/드레인 금속층(115, 116) 및 제 2 보호막(121)을 제거하여 복수층의 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b), 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)를 형성한다. Subsequently, the first and second source /
제 1 소스/드레인 금속층(115)은 투명 도전층인 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성되며, 제 2 소스/드레인 금속층(116)으로 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성된다. 여기서, 제 2 소스/드레인 금속층(116)의 물질로써 건식 식각이 가능한 몰리브덴(Mo)을 주로 사용한다. The first source /
도 5f를 참조하면, 에싱(Ashing) 공정을 통해 포토 레지스트 패턴(204)의 두께가 낮아지게 되어 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)과, 제 1 공통 라인 수평부(146b) 상에만 포토 레지스트 패턴(204)이 남게 된다. Referring to FIG. 5F, the thickness of the
남아있는 포토 레지스트 패턴(204)을 이용한 식각을 통해 노출된 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83) 상의 제 2 보호막(121) 및 제 2 소스/드레인 금속층(116)이 제거되고, 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 분리되어 형성된다. The
따라서, 도 5g와 같이 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데 이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)는 투명 도전층인 제 1 소스/드레인 금속층(115)으로 형성된다. Accordingly, the
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(204)을 스트립 공정을 통해 제거한다. Then, the remaining
제 2 실시예는 게이트 전극(102) 및 반도체층(108)을 동일 패턴으로 형성하고, 제 1 및 제 2 소스/드레인 금속층(115, 116)과 제 2 보호막(121)을 순차적으로 증착한 뒤 건식 식각과 에싱 공정을 한 장비에서 일괄적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.In the second embodiment, the
이와 같이, 채널 영역의 반도체층(108)을 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 아일랜드 형태로 형성되고, 소스 및 드레인 전극 하부에 반도체층이 존재하지 않으므로 4 마스크 공정에서의 개구율 손실 문제와, 포토 커런트(photo current)에 의한 Ioff 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛으로부터 반도체층(108)이 광을 흡수함으로 인하여 오프커런트(off current)가 증가로 인한 액정표시장치의 수명 단축 및 잔상 악화 등의 문제점들을 해결할 수 있다.As such, since the
또한, 리프트 오프(Lift-off) 공정을 생략하여 3 마스크 공정을 진행함으로써, 리프트 오프 공정을 사용하는 3마스크 공정에 비해 대면적 액정 패널에서의 공정 불량을 최소화하여 신뢰성 향상 및 원가 절감 효과를 얻을 수 있다. 즉, 본원 발명의 3 마스크 공정은 일반적인 4 마스크 공정에 비해 7 단계의 공정 즉, 약 27%의 공정 감소 효과를 얻을 수 있으며 Tact Time에서도 25% 이상의 감소 효과를 얻을 수 있다. In addition, by eliminating the lift-off process, the three-mask process is performed, thereby minimizing process defects in the large-area liquid crystal panel compared to the three-mask process using the lift-off process, thereby improving reliability and reducing costs. Can be. That is, the three mask process of the present invention can obtain a seven-step process, that is about 27% process reduction effect compared to the general four mask process, and at least 25% reduction effect in the Tact Time.
도 6은 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 3 실시예 의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 6에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 제 1 및 제 2 실시예와 대비하여 중복된 구성 요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. In the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 6, redundant components will be omitted from those of the first and second embodiments.
도 6을 참조하면, 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b), 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)는 2층의 복수층으로 형성되며, 최하층은 제 1 소스/드레인 금속층(115)으로써 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성되며, 최상층은 제 2 소스/드레인 금속층(116)으로 몰리브덴-티타늄(MoTi), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성된다. 여기서, 최상층인 제 2 소스/드레인 금속층(115)은 금속 라인들의 보호막 역할을 하는 동시에 화소 전극(146) 역할도 한다. Referring to FIG. 6, the
복수층의 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b), 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149), 게이트 상부 패드(83)는 제 1 내지 제 2 콘택홀(160, 170)과 게이트 콘택홀(87)을 구비한 제 1 보호막(120) 상에 형성된다.A plurality of
여기서, 박막 트랜지스터(TFT)의 게이트 전극(102) 상의 반도체층(108)은 게이트 전극의 선폭보다 작게 형성된다. 즉, 게이트 전극(102) 상의 반도체층(108) 및 게이트 절연막(113) 패턴은 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 아일랜드 형태로 형성되어 반도체층(108) 및 게이트 절연막(113) 패턴 양측으로 게이트 전극(102)이 노출된다. Here, the
소스 및 드레인 전극(110a, 110b)은 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 통해 반도체층의 오믹 콘택층(108a) 각각과 접속되며, 게이트 상부 패드(83)는 게이트 콘택홀(87)을 통해 게이트 하부 패드(80)와 접속된다. The source and
도 7a 내지 도 7f는 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 7A to 7F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 6.
도 7a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층(112)을 증착하고 이어서, 게이트 금속층(112) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 통해 순차적으로 게이트 절연막(113), 반도체층(108)을 증착한다.As shown in FIG. 7A, the
게이트 금속층(112)의 재료로는 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 구리(Cu) 등이 이용된다.Materials of the
게이트 절연막(113)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다.As the material of the
반도체층(108)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 활성층(108b) 및 불순물(n+)이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(108a)으로 형성된다.The
이어서, 오믹 콘택층(108a) 전면에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도 포하고 그 위에 제 1 마스크를 정렬한다. 제 1 마스크를 이용하여 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149)의 일정 영역을 노출시키는 포토 레지스트 패턴(300)을 형성한다. 포토 레지스트 패턴(300)은 게이트 전극(102), 제 1 수평 공통 라인(140a) 및 게이트 하부 패드(80)가 형성될 영역에서 제 1 두께로 형성되며, 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역에서 제 1 두께보다 높은 제 2 두께로 형성되며, 채널 영역을 제외한 반도체층(108)이 형성될 영역에서 제 2 두께보다 높은 제 3 두께로 형성된다. A photoresist material (not shown) is then applied over the
제 1 마스크는 포토 레지스트 패턴(300)이 삼중 단차를 가지도록 하기 위한 멀티톤 마스크(Multi Tone Mask; MTM)를 사용한다. The first mask uses a multi-tone mask (MTM) for causing the
도 7b를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(300)을 이용한 식각 공정을 통해 게이트 전극(102), 제 1 수평 공통 라인(140a) 및 게이트 하부 패드(80)를 포함하는 게이트 패턴과, 게이트 패턴과 중첩되도록 게이트 패턴 상에 형성된 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)을 제외하고 나머지 영역의 게이트 금속층(112), 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)을 제거한다. Referring to FIG. 7B, a gate pattern including the
이어서, 제 1 에싱(Ashing) 공정을 통해 포토 레지스트 패턴(300)의 두께가 낮아지게 되어 박막 트랜지스터(TFT)가 형성될 영역에만 남아있게 되며, 채널 영역에 대응하는 영역의 포토 레지스트 패턴(300)의 두께는 채널 영역을 제외한 반도체층(108)에 대응하는 영역의 포토 레지스트 패턴(300)의 두께보다 낮은 두께로 형성된다. Subsequently, the thickness of the
도 7c를 참조하면, 남아있는 포토 레지스트 패턴(300)을 이용한 식각 공정을 통해 게이트 전극(102) 상의 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)이 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 형성되어 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108) 양측으로 게이트 전극(102)이 노출된다. 노출된 제 1 수평 공통 라인(140a) 및 게이트 하부 패드(80) 상의 게이트 절연막(113) 및 반도체층(108)은 제거된다. Referring to FIG. 7C, the
이어서, 제 2 에싱(Ashing) 공정을 통해 소스 및 드레인 전극(110a, 110b) 사이의 채널 영역이 노출되도록 포토 레지스트 패턴(300)을 형성한 후, 식각 공정을 통해 노출된 채널 영역의 오믹 콘택층(108a)을 제거한다.Subsequently, after forming the
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(300)을 스트립 공정을 통해 제거한다. Subsequently, the remaining
도 7d를 참조하면, 게이트 패턴을 포함하는 기판(100) 전면에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 통해 제 1 보호막(120)을 순차적으로 증착한 후, 그 위에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다.Referring to FIG. 7D, after sequentially depositing the
포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 2 마스크를 정렬한 후 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역을 제외한 영역의 제 1 보호막(120)과, 게이트 상부 패드(80) 상의 제 1 보호막(120)이 노출되도록 포토 레지스트 패턴(302)을 형성한다. The
이어서, 포토 레지스트 패턴(302)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 1 보호막(120)을 제거하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역을 제외한 영역의 반도체층(108)의 오믹 콘택층(108a)이 노출되도록 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 형성하고, 게이트 하부 패드(80)가 노출되도록 게이트 콘택홀(87)을 형성한 다. Subsequently, the ohmic contact layer of the
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(302)을 스트립 공정을 통해 제거한다. Then, the remaining
도 7e를 참조하면, 게이트 콘택홀(87), 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 구비한 제 1 보호막(120) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 제 1 및 제 2 소스/드레인 금속층(115, 116)을 순차적으로 형성한 후, 그 위에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다.Referring to FIG. 7E, the first and second sources / s may be deposited on the
이어서, 포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 3 마스크를 정렬한 후 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역을 노출되도록 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성될 영역과, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역과 대응되도록 포토 레지스트 패턴(304)을 형성한다. Next, an area in which the source and
도 7f를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(304)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 1 및 제 2 소스/드레인 금속층(115, 116)이 제거되어 제 1 보호막(120) 상에 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 분리되어 형성되고, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)를 포함하는 소스/드레인 패턴이 형성된다. Referring to FIG. 7F, the first and second source /
화소 전극 수평부(146a)는 제 1 보호막(120)을 사이에 두고 제 1 수평 공통 라인(140a)와 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 여기서, 제 1 수평 공통 라인(140a) 상에 반도체층(108) 및 게이트 절연막(113)이 존재하지 않고 절연층인 제 1 보호막(120)이 존재하게 되므로 스토리지 캐패시터를 증가시킬 수 있어 개구 율을 높일 수 있다. The pixel electrode
소스/드레인 패턴은 복수층으로 형성되며, 최하층은 제 1 소스/드레인 금속층(115)으로써 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성되며, 최상층은 제 2 소스/드레인 금속층(116)으로 몰리브덴-티타늄(MoTi), 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성된다. The source / drain pattern is formed of a plurality of layers, and the lowermost layer is the first source /
게이트 상부 패드(83)는 게이트 콘택홀(87)을 통해 게이트 하부 패드(80)와 전기적으로 접속된다. The gate
이어서, 남아있는 포토 레지스트 패턴을 스트립 공정을 통해 제거한다.The remaining photoresist pattern is then removed via a strip process.
이와 같이, 채널 영역의 반도체층(108)을 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 아일랜드 형태로 형성되고, 소스 및 드레인 전극 하부에 반도체층이 존재하지 않으므로 4 마스크 공정에서의 개구율 손실 문제와, 포토 커런트(photo current)에 의한 Ioff 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛으로부터 반도체층(108)이 광을 흡수함으로 인하여 오프커런트(off current)가 증가로 인한 액정표시장치의 수명 단축 및 잔상 악화 등의 문제점들을 해결할 수 있다.As such, since the
또한, 일반적으로 공정 단순화를 위한 3 마스크 공정시 리프트 오프(Lift-off) 공정이 요구되어 지는데 리프트 오프 공정은 재현성이 나쁘고 액정 패널의 대면적으로 갈수록 공정 진행시 불량이 많아 수율적인 측면에서 문제점이 발생하므 로, 이와 같은 리프트 공정을 생략하여 3 마스크 공정을 진행함으로써 신뢰성 향상 및 원가 절감 효과를 구비한다. 즉, 본원 발명의 3 마스크 공정은 일반적인 4 마스크 공정에 비해 7 단계의 공정 즉, 약 27%의 공정 감소 효과를 얻을 수 있으며 Tact Time에서도 25% 이상의 감소 효과를 얻을 수 있다. In addition, a lift-off process is generally required in a three-mask process to simplify the process. The lift-off process has a poor reproducibility and a problem in terms of yield because there are more defects during the process of the larger area of the liquid crystal panel. Therefore, such a lift process may be omitted, and the three mask process may be performed to improve reliability and reduce cost. That is, the three mask process of the present invention can obtain a seven-step process, that is about 27% process reduction effect compared to the general four mask process, and at least 25% reduction effect in the Tact Time.
도 8은 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 4 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. 8 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 8에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 도 6과 대비하여 중복된 구성 요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. In the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 8, a description of overlapping components will be omitted in comparison with FIG. 6.
도 8을 참조하면, 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)은 3층의 복수층으로 형성되며, 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성된다. 바람직하게는 최하층인 제 1 소스/드레인 금속층(115)은 몰리브덴-티타늄(MoTi), 중간층인 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성되고), 최상층인 제 3 소스/드레인 금속층(117)은 몰리브덴-티타늄(MoTi)으로 형성한다. 여기서, 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 액정표시장치가 대면적화되면서 라인 저항이 커지기 때문에 이를 최소화 하고자 바람직하게 구리(Cu)를 사용한다. 최상층인 제 3 소스/드레인 금속층(117)은 금속 라인들의 보호막 역할을 하는 동시에 화소 전극(146) 역할도 한다. Referring to FIG. 8, the
화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)는 제 1 보호막(120) 상에 제 1 소스/드레인 금속층(115)과 같은 몰리브덴-티타늄(MoTi) 물질로 단층으로 형성된다.The pixel electrode
도 9a 내지 도 9g는 도 8에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 9A to 9G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 8.
제 4 실시예의 제 1 및 제 2 마스크 공정은 제 3 실시예와 동일하므로 즉, 도 9a 내지 도 9d의 제조방법은 도 7a 내지 도 7d의 제조방법과 동일하므로 동일한 제조방법에 관한 설명은 생략하기로 한다. Since the first and second mask processes of the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment, that is, the manufacturing methods of FIGS. 9A to 9D are the same as the manufacturing methods of FIGS. 7A to 7D, and thus descriptions of the same manufacturing method will be omitted. Shall be.
도 9e를 참조하면, 게이트 콘택홀(87), 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 구비한 제 1 보호막(120) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 제 1 내지 제 3 소스/드레인 금속층(115, 116, 117)을 형성하고, 그 위에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다.Referring to FIG. 9E, the first to third sources / s may be deposited on the
이어서, 포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 3 마스크를 정렬한 후 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역을 노출되도록 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성될 영역과, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역과 대응되도록 포토 레지스트 패턴(304)을 형성한다. Next, an area in which the source and
포토 레지스트 패턴(304)은 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역에 대응하는 포토 레지스트 패턴(304)의 두께는 나머지 영역의 포토 레지스트 패턴(304)의 두께보다 낮은 두께로 형성된다. The
제 3 마스크는 포토 레지스트 패턴(304)이 이중 단차를 가지도록 하기 위한 회절 노광 또는 하프톤 마스크를 사용한다. The third mask uses a diffraction exposure or a halftone mask to cause the
이어서, 포토 레지스트 패턴(304)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 3 소스/드레인 금속층(117)이 제거된다. Subsequently, the third source /
도 9f를 참조하면, 에싱(Ashing) 공정을 통해 포토 레지스트 패턴(304)의 두께가 낮아짐으로 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성될 영역 상에만 포토 레지스트 패턴(304)이 남게 되고, 나머지 영역의 포토레지스트 패턴(304)은 제거된다. Referring to FIG. 9F, the thickness of the
이어서, 포토 레지스트 패턴(304)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 채널 영역의 제 2 소스/드레인 금속층(116)이 제거되고, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역은 남겨진 제 3 소스/드레인 금속층(117)을 마스크로 하여 제 2 소스/드레인 금속층(116)이 패터닝된다. Subsequently, the second source /
도 9g를 참조하면, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역은 남겨진 제 2 및 제 3 소스/드레인 금속층(116, 117)을 마스크로 하여 제 1 소스/드레인 금속층(115)이 패터닝되며, 채널 영역의 제 1 소스/드레인 금속층(115)이 제거되어 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 분리된다. Referring to FIG. 9G, a second region in which the pixel electrode
이어서, 식각 공정을 통해 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역 상의 제 2 및 제 3 소스/드레인 금속층(116, 117)을 제거하여 제 1 소스/드레인 금속층(115)으로 형성된 단층의 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)를 형성한다. Subsequently, the second and second regions on the pixel electrode
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(304)을 스트립 공정을 통해 제거한다.Then, the remaining
도 10은 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 5 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a fifth exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 10에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 도 8과 박막 트랜지스터(TFT) 영역 및 제 1 내지 제 3 소스/드레인 금속층(115, 116, 117) 물질만 상이할 뿐 단면도는 동일하므로 중복된 구성 요소들에 대한 설명은 생략하기로 한다. The thin film transistor substrate illustrated in FIG. 10 differs only from the materials of the TFT region and the first to third source /
도 10의 데이터 라인(119), 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)은 3층의 복수층으로 형성되며, 최하층인 제 1 소스/드레인 금속층(115)은 투명 도전층으로써 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성되고, 중간층인 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성되고, 최상층인 제 3 소스/드레인 금속층(117)은 제 1 소스/드레인 금속층(115)과 같은 투명 도전층으로써 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성된다. 여기서, 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 액정표시장치가 대면적화되면서 라인 저항이 커지기 때문에 이를 최소화 하고자 바람직하게 구리(Cu)를 사용한다. 최상층인 제 3 소스/드레인 금속층(117)은 금속 라인들의 보호막 역할을 하는 동시에 화소 전극(146) 역할도 한다. The
도전 매개층(133)은 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역을 제외한 반도체층(108)의 오믹 콘택층(108a) 상에 몰리브덴-티타늄(MoTi)으로 형성된다. 예를 들어, 오믹 콘택층(108a)과 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)의 제 1 소스/드레인 금속층(115)인 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)이 맞닿게 되면 스파이킹(Spiking) 현상이 발생하기 때문에 이를 방지하기 위해 오믹 콘택층(108a)과 소스 및 드레인 전극(110a, 110b) 사이에 몰리브덴-티타늄(MoTi) 물질로 형성된 도전 매개층(133)을 형성한다.The conductive
화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)는 제 1 보호막(120) 상에 제 1 소스/드레인 금속층(115)과 같은 투명 도전층의 단층으로 형성된다.The pixel electrode
도 11a 내지 도 11g는 도 10에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 11A through 11G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 10.
도 11a에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층(112)을 증착하고 이어서, 게이트 금속층(112) 상에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 통해 순차적으로 게이트 절연막(113), 반도체층(108)을 증착한 후, 반도체 층(108) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 도전 매개층(133)을 증착한다.As shown in FIG. 11A, the
게이트 금속층(112)의 재료로는 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(Al-Nd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴 합금(Mo alloy), 구리(Cu) 등이 이용된다.Materials of the
게이트 절연막(113)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다.As the material of the
반도체층(108)은 불순물이 도핑되지 않은 비정질 실리콘(a-Si)으로 이루어진 활성층(108b) 및 불순물(n+)이 도핑된 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹 콘택층(108a)으로 형성된다. The
도전 매개층(133)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성된다. 바람직하게는 몰리브덴-티타늄(MoTi)으로 형성한다.The conductive
이어서, 도전 매개층(133) 전면에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포하고 그 위에 제 1 마스크를 정렬한다. 제 1 마스크를 이용하여 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149)의 일정 영역을 노출시키는 포토 레지스트 패턴(300)을 형성한다. 포토 레지스트 패턴(300)은 게이트 전극(102), 제 1 수평 공통 라인(140a) 및 게이트 하부 패드(80)가 형성될 영역에서 제 1 두께로 형성되며, 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역에서 제 1 두께보다 높은 제 2 두께로 형성되며, 채널 영역을 제외한 반도체층(108)이 형성될 영역에서 제 2 두께보다 높은 제 3 두께로 형성된다. Next, a photoresist material (not shown) is applied to the entire surface of the conductive
제 1 마스크는 포토 레지스트 패턴(300)이 삼중 단차를 가지도록 하기 위한 멀티톤 마스크(Multi Tone Mask; MTM)를 사용한다. The first mask uses a multi-tone mask (MTM) for causing the
도 11b를 참조하면, 포토 레지스트 패턴(300)을 이용한 식각 공정을 통해 게이트 전극(102), 제 1 수평 공통 라인(140a) 및 게이트 하부 패드(80)를 포함하는 게이트 패턴과, 게이트 패턴과 중첩되도록 게이트 패턴 상에 형성된 게이트 절연막(113), 반도체층(108) 및 도전 매개층(133)을 제외하고 나머지 영역의 게이트 금속층(112), 게이트 절연막(113), 반도체층(108) 및 도전 매개층(133)을 제거한다. Referring to FIG. 11B, a gate pattern including the
이어서, 제 1 에싱(Ashing) 공정을 통해 포토 레지스트 패턴(300)의 두께가 낮아지게 되어 박막 트랜지스터(TFT)가 형성될 영역에만 남아있게 되며, 채널 영역에 대응하는 영역의 포토 레지스트 패턴(300)의 두께는 채널 영역을 제외한 도전 매개층(133)에 대응하는 영역의 포토 레지스트 패턴(300)의 두께보다 낮은 두께로 형성된다. Subsequently, the thickness of the
도 11c를 참조하면, 남아있는 포토 레지스트 패턴(300)을 이용한 식각 공정을 통해 게이트 전극(102) 상의 게이트 절연막(113), 반도체층(108) 및 도전 매개층(133)이 게이트 전극의 선폭보다 작게 형성되며, 게이트 절연막(113), 반도체층(108) 및 도전 매개층(133)의 양측으로 게이트 전극(102)이 노출된다. 노출된 제 1 수평 공통 라인(140a) 및 게이트 하부 패드(80) 상의 게이트 절연막(113), 반도체층(108) 및 도전 매개층(133)은 제거된다. 어서, 제 2 에싱 (Ashing) 공정을 통해 소스 및 드레인 전극(110a, 110b) 사이의 채널 영역이 노출되도록 포토 레지스트 패턴(300)을 형성한 후, 식각 공정을 통해 노출된 채널 영역의 오믹 콘택 층(108a)을 제거한다.Referring to FIG. 11C, the
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(300)을 스트립 공정을 통해 제거한다. Subsequently, the remaining
도 11d를 참조하면, 게이트 패턴을 포함하는 기판(100) 전면에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 통해 제 1 보호막(120)을 순차적으로 증착한 후, 그 위에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다.Referring to FIG. 11D, after sequentially depositing the
포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 2 마스크를 정렬한 후 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역을 제외한 영역의 제 1 보호막(120)과, 게이트 하부 패드(80) 상의 제 1 보호막(120)이 노출되도록 포토 레지스트 패턴(302)을 형성한다. The
이어서, 포토 레지스트 패턴(302)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 1 보호막(120)을 제거하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널이 형성될 영역을 제외한 영역의 도전 매개층(133)이 노출되도록 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 형성하고, 게이트 하부 패드(80)가 노출되도록 게이트 콘택홀(87)을 형성한다. Subsequently, the
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(302)을 스트립 공정을 통해 제거한다. Then, the remaining
도 11e를 참조하면, 게이트 콘택홀(87), 제 1 및 제 2 콘택홀(160 170)을 구비한 제 1 보호막(120) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법을 통해 제 1 내지 제 3 소스/드레인 금속층(115, 116, 117)을 형성한 후, 그 위에 포토 레지스트 물질(도시하지 않음)을 도포한다.Referring to FIG. 11E, the first to third sources / drains may be deposited on the
이어서, 포토 레지스트 물질(도시하지 않음) 상에 제 3 마스크를 정렬한 후 노광 및 현상하여 박막 트랜지스터(TFT)의 채널 영역이 노출되도록 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성될 영역과, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역과 대응되도록 포토 레지스트 패턴(304)을 형성한다. Subsequently, the source and
제 3 마스크는 포토 레지스트 패턴(304)이 이중 단차를 가지도록 하기 위한 회절 노광 또는 하프톤 마스크를 사용한다. The third mask uses a diffraction exposure or a halftone mask to cause the
이어서, 포토 레지스트 패턴(304)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 제 3 소스/드레인 금속층(117)이 제거된다. Subsequently, the third source /
최하층인 제 1 소스/드레인 금속층(115)은 투명 도전층으로써 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성되고, 중간층인 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 알루미늄-네오디미늄(AlNd), 몰리브덴-티타늄(MoTi), 크롬(Cr) 또는 이들의 조합으로 형성되고, 최상층인 제 3 소스/드레인 금속층(117)은 제 1 소스/드레인 금속층(115)과 같은 투명 도전층으로써 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO), 주석산화물(Tin Oxide : TO), 인듐아연산화물(Indium Zinc Oxide : IZO), 인듐주석아연산화물(Indium Tin Zinc Oxide : ITZO) 또는 이들의 조합으로 형성된다. 여기서, 제 2 소스/드레인 금속층(116)은 액정표시장치가 대면적화되면서 라인 저항이 커지기 때문에 이를 최소화 하고자 바람직하게 구리(Cu)를 사용한다. The lowermost first source /
도 11f를 참조하면, 에싱(Ashing) 공정을 통해 포토 레지스트 패턴(304)의 두께가 낮아짐으로 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 형성될 영역 상에만 포토 레지스트 패턴(304)이 남게 되고, 나머지 영역의 포토레지스트 패턴(304)은 제거된다. Referring to FIG. 11F, the thickness of the
이어서, 포토 레지스트 패턴(304)을 이용한 식각 공정을 통해 노출된 채널 영역의 제 2 소스/드레인 금속층(116)이 제거되고, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역은 남겨진 제 3 소스/드레인 금속층(117)을 마스크로 하여 제 2 소스/드레인 금속층(116)이 패터닝된다. Subsequently, the second source /
도 11g를 참조하면, 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역은 남겨진 제 2 및 제 3 소스/드레인 금속층(115, 116)을 마스크로 하여 제 1 소스/드레인 금속층(115)이 패터닝되며, 채널 영역의 제 1 소스/드레인 금속층(115)이 제거되어 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)이 분리된다. 소스 및 드레인 전극(110a, 110b)은 제 1 및 제 2 콘택홀(160, 170)을 통해 도전 매개층(133)과 접속되어 소스 및 드레인 전극(110a, 110b) 즉, 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)로 형성시 반도체층(108)과 맞닿게 되면 스파이킹(Spiking) 현상이 발생하게 되는데 이를 방지할 수 있다.Referring to FIG. 11G, a region in which the pixel electrode
화소 전극 수평부(146a)는 제 1 보호막(120)을 사이에 두고 제 1 수평 공통 라인(140a)와 중첩되어 스토리지 캐패시터를 형성한다. 여기서, 제 1 수평 공통 라인(140a) 상에 반도체층(108) 및 게이트 절연막(113)이 존재하지 않고 절연층인 제 1 보호막(120)이 존재하게 되므로 스토리지 캐패시터를 증가시킬 수 있어 개구율을 높일 수 있다. The pixel electrode
이어서, 식각 공정을 통해 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)가 형성될 영역 상의 제 2 및 제 3 소스/드레인 금속층(116, 117)을 제거하여 제 1 소스/드레인 금속층(115)으로 형성된 단층의 화소 전극 수평부(146a), 화소 전극 핑거부(146b), 공통 전극 핑거부(148b), 데이터 패드(149) 및 게이트 상부 패드(83)를 형성한다. Subsequently, the second and second regions on the pixel electrode
이어, 남아있는 포토 레지스트 패턴(302)을 스트립 공정을 통해 제거한다.Then, the remaining
이와 같이, 채널 영역의 반도체층(108)을 게이트 전극(102)의 선폭보다 작게 아일랜드 형태로 형성되고, 소스 및 드레인 전극 하부에 반도체층이 존재하지 않으므로 4 마스크 공정에서의 개구율 손실 문제와, 포토 커런트(photo current)에 의한 Ioff 특성을 개선시킬 수 있다. 또한, 백라이트 유닛으로부터 반도체층(108)이 광을 흡수함으로 인하여 오프커런트(off current)가 증가로 인한 액정표시장치의 수명 단축 및 잔상 악화 등의 문제점들을 해결할 수 있다.As such, since the
또한, 일반적으로 공정 단순화를 위한 3 마스크 공정시 리프트 오프(Lift-off) 공정이 요구되어 지는데 리프트 오프 공정은 재현성이 나쁘고 액정 패널의 대면적으로 갈수록 공정 진행시 불량이 많아 수율적인 측면에서 문제점이 발생하므로, 이와 같은 리프트 공정을 생략하여 3 마스크 공정을 진행함으로써 신뢰성 향상 및 원가 절감 효과를 구비한다. 즉, 본원 발명의 3 마스크 공정은 일반적인 4 마스크 공정에 비해 7 단계의 공정 즉, 약 27%의 공정 감소 효과를 얻을 수 있으며 Tact Time에서도 25% 이상의 감소 효과를 얻을 수 있다. In addition, a lift-off process is generally required in a three-mask process to simplify the process. The lift-off process has a poor reproducibility and a problem in terms of yield because there are more defects during the process of the larger area of the liquid crystal panel. Therefore, such a lift process is omitted so that the three mask process is performed, thereby improving reliability and reducing costs. That is, the three mask process of the present invention can obtain a seven-step process, that is about 27% process reduction effect compared to the general four mask process, and at least 25% reduction effect in the Tact Time.
이와 같은 박막 트랜지스터 기판의 구조 및 제조방법은 IPS 모드 뿐만 아니라 TN, ECB, VA 모드 등 각종 모드에도 적용 가능하다.The structure and manufacturing method of the thin film transistor substrate can be applied not only to the IPS mode but also to various modes such as TN, ECB, and VA modes.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those who have knowledge.
도 1은 본 발명의 따른 인플레인 스위칭 모드 액정표시장치의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate of an in-plane switching mode liquid crystal display according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 1 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 3a 내지 도 3f는 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2.
도 4는 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 2 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 5a 내지 도 5g는 도 4에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 5A through 5G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 4.
도 6은 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 3 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a third exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 7a 내지 도 7f는 도 6에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 7A to 7F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 6.
도 8은 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 4 실시예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. 8 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a fourth exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 9a 내지 도 9g는 도 8에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 9A to 9G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 8.
도 10은 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ’내지 Ⅲ-Ⅲ’선에 따른 본 발명의 제 5 실시 예의 박막 트랜지스터 기판을 나타낸 단면도이다. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a thin film transistor substrate according to a fifth exemplary embodiment of the present invention, taken along lines II ′ to III-III ′ of FIG. 1.
도 11a 내지 도 11g는 도 10에 도시된 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 11A through 11G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 10.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
85 : 게이트 패드 100 : 기판85: gate pad 100: substrate
102 : 게이트 전극 104 : 게이트 라인 102 gate electrode 104 gate line
108 : 반도체층 113 : 게이트 절연막108: semiconductor layer 113: gate insulating film
110a, 110b : 소스 및 드레인 전극 119 : 데이터 라인 110a, 110b: source and drain electrodes 119: data line
140 : 공통 라인 146 : 화소 전극140: common line 146: pixel electrode
148 : 공통 전극 149 : 데이터 패드148: common electrode 149: data pad
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