KR20110013159A - Method for manufacturing thin film transistor array substrate - Google Patents
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- H01L27/1259—Multistep manufacturing methods
- H01L27/1288—Multistep manufacturing methods employing particular masking sequences or specially adapted masks, e.g. half-tone mask
Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치에 사용되는 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor array substrate used in a liquid crystal display device.
통상적으로 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 액정 표시 장치는 주로 칼라 필터 어레이가 형성된 칼라 필터 기판과 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판이 액정을 사이에 두고 합착되어 형성된다. Usually, a liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of a liquid crystal having dielectric anisotropy using an electric field. The liquid crystal display is mainly formed by bonding a color filter substrate on which a color filter array is formed and a thin film transistor array substrate on which a thin film transistor array is formed, with the liquid crystal interposed therebetween.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판 상에 게이트라인과 데이터라인의 교차로 정의된 셀영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 화소전극을 구비한다. 박막 트랜지스터(thin film transistor)는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터 신호를 화소전극으로 공급한다. 투명도전층으로 형성된 화소전극은 TFT로부터의 데이터신호를 공급하여 액정이 구동되게 한다. 액정은 화소전극의 데이터 신호와 공통전극의 공통전압에 의해 형성된 전계에 따라 회전하여 광투과율을 조절함으로써 계조가 구현된다. 이때, 공통전극은 액정구동시 기준이 되는 공통전압이 공급되되, 박막 트랜지스터 기판 또는 칼라필터 기판 중 어느 한 곳에 형성될 수 있다. The thin film transistor array substrate includes a thin film transistor and a pixel electrode formed in each cell region defined by the intersection of the gate line and the data line on the substrate. The thin film transistor supplies the data signal from the data line to the pixel electrode in response to the gate signal from the gate line. The pixel electrode formed of the transparent conductive layer supplies the data signal from the TFT to drive the liquid crystal. The liquid crystal is rotated according to the electric field formed by the data signal of the pixel electrode and the common voltage of the common electrode, thereby adjusting grayscale. In this case, the common electrode is supplied with a common voltage which is a reference when driving the liquid crystal, and may be formed on any one of the thin film transistor substrate and the color filter substrate.
이러한 액정 패널의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 다수의 마스크 공정을 통해 형성된다. 하나의 마스크공정은 박막증착공정, 세정 공정, 포토리소그래피공정, 식각공정, 스트립공정, 검사공정 등과 같은 다수의 공정을 포함한다. The thin film transistor array substrate of the liquid crystal panel is formed through a plurality of mask processes. One mask process includes a plurality of processes such as a thin film deposition process, a cleaning process, a photolithography process, an etching process, a strip process, an inspection process, and the like.
그러나, 다수의 마스크공정이 요구됨에 따라 제조 공정이 복잡하여 액정 패널 제조 단가 상승의 주요 원인이 되고 있다. 이에 따라 박막 트랜지스터 어레이 기판은 5마스크 공정에서 마스크 공정수를 줄이는 방향으로 발전하고 있다. 예를 들어, 회절 노광마스크를 이용함으로써 4마스크 공정으로 공정 수를 감소시킬 수 있게 된다. However, as a number of mask processes are required, the manufacturing process is complicated, which is a major reason for the increase in manufacturing cost of the liquid crystal panel. Accordingly, the thin film transistor array substrate is developing in a direction of reducing the number of mask processes in a five mask process. For example, by using a diffraction exposure mask, the number of processes can be reduced by a four mask process.
이와 같은 총 4번의 마스크 공정을 사용하여 박막트랜지스터 어레이 기판의 패턴을 완성하기 위해서는, 회절 노광 마스크를 사용하여 이중 단차의 포토레지스트 패턴을 형성한 후 이를 이용하여 데이터 라인용 금속층과 반도체층을 동시에 패터닝하여 소스/드레인전극 및 반도체층을 형성하는 과정이 필수적으로 포함된다. In order to complete the pattern of the thin film transistor array substrate using four mask processes as described above, a double-stage photoresist pattern is formed by using a diffraction exposure mask, and then the patterned metal layer and the semiconductor layer are simultaneously patterned using the photoresist pattern. To form a source / drain electrode and a semiconductor layer.
이때, 반도체층은 소스/드레인전극 모서리 외부로 돌출된 반도체층 테일(tail)이 형성된다. 이는 소스/드레인전극 뿐만 아니라 도 1에 도시된 바와 같이 데이터 배선(15c) 하부에도 반도체층 테일(14c)이 돌출되어 있는 데, 이러한 반도체층 테일(14c)에 의해 소자의 성능이 저하되고 있다. In this case, a semiconductor layer tail protruding outside the edge of the source / drain electrode is formed in the semiconductor layer. The
첫째, 반도체층 테일로 인해 백라이트(Back light) 온/오프시 웨이비 노이즈(wavy noise)가 발생하게 된다. First, due to the semiconductor layer tail, wavy noise occurs when the backlight is turned on or off.
구체적으로, 반도체층은 빛의 유무에 따라 그 도전특성이 바뀌게 되는데, 빛을 받으면 도전성을 띠게 되고 빛을 받지 않으면 절연막과 같이 도전성이 없어진다. 따라서, 백라이트가 꺼져 있을 경우에는 반도체층에 도전성이 없어 데이터 배선(15c)과 보호막(16)을 사이에 두고 형성된 화소전극(17)과 데이터 배선(15c)과의 사이에 기생 커패시턴스가 발생하고, 백라이트가 켜져 있을 경우에는 화소전극(17)과의 거리가 데이터 배선(15c)보다 더욱 가까운 반도체층(14b)에 도전성이 생겨 반도체층(14b)과 화소전극(17) 사이에 기생 커패시턴스가 발생하게 된다. 이때, 반도체층 테일(14c)의 폭만큼 데이터 배선과 반도체층의 사이즈가 서로 상이하므로 화소전극과의 사이에 발생하는 기생 커패시턴스도 서로 달라진다. 즉, 데이터 배선보다 사이즈가 큰 반도체층과 화소전극 사이에 발생하는 기생커패시턴스가 더 증가된다. 이와 같이, 백라이트 온/오프에 따라 기생 커패시턴스가 달라지므로 화상에 웨이비 노이즈(wavy noise)가 발생하는 것이다. Specifically, the conductive layer is changed in accordance with the presence or absence of light, the conductive layer is conductive when the light is received, and the conductive layer is lost like the insulating film. Therefore, when the backlight is turned off, parasitic capacitance is generated between the
둘째, 데이터 배선(15c) 및 반도체층(14b)으로부터 화소전극(17)을 일정간격 이격시켜 형성하는데, 반도체층 테일(14c)의 폭만큼 데이터 배선(15c)과 화소전극(17)이 더욱 이격되어야 하므로 소자의 개구영역이 줄어든다. 참고로, 빛샘을 차단하기 위해 도입된 블랙 매트릭스도 반도체층 테일의 폭만큼 크게 형성해야 하므로 소자의 개구율이 저하된다.Second, the
셋째, 반도체층 테일에 의한 포토 커런트(photo current)로 인하여 소자의 오프 커런트(off current)가 높아지게 된다. Third, the off current of the device is increased due to the photo current caused by the semiconductor layer tail.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 사용되는 4개의 마스크 공정보다도 마스크의 수를 더욱 줄임으로써 공정의 단순화를 이루어 비용을 절감하고 수율을 향상시킨 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 제공함에 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to simplify the process by reducing the number of masks more than the four mask process used in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate thin film transistor to reduce the cost and improve the yield The present invention provides a method for manufacturing an array substrate.
또한, 본 발명의 목적은 4 마스크 공정에서 발생하는 반도체층 테일을 줄임으로써 웨이비 노이즈(wavy noise)를 감소시키고 소자의 개구영역을 더욱 확보하고자 하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 제공함에 있다. In addition, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor array substrate to reduce the wafer noise (wavy noise) and to further secure the opening area of the device by reducing the semiconductor layer tail generated in the four mask process.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 제1 마스크 공정을 수행하여 기판 상에 게이트 전극, 스토리지 커패시터 하부패턴, 화소전극 패턴, 공통전극 패턴 및 게이트패드용 패턴을 형성하는 단계와, 제2 마스크 공정을 수행하여 상기 게이트 전극, 스토리지 커패시터 하부패턴, 화소전극 패턴, 공통전극 패턴 및 게이트패드용 패턴이 형성된 기판 상에 게이트 절연패턴 및 제1 반도체 패턴을 형성하는 단계와, 제3 마스크공정을 수행하여 상기 게이트 절연패턴 및 제1 반도체 패턴이 형성된 기판 상에 제2 반도체 패턴, 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인을 형성하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, a method of manufacturing a thin film transistor array substrate includes performing a first mask process to form a gate electrode, a storage capacitor lower pattern, a pixel electrode pattern, a common electrode pattern, and a gate pad pattern on a substrate. And forming a gate insulating pattern and a first semiconductor pattern on the substrate on which the gate electrode, the storage capacitor lower pattern, the pixel electrode pattern, the common electrode pattern, and the gate pad pattern are formed by performing a second mask process. And forming a second semiconductor pattern, a source electrode, a drain electrode, a storage capacitor upper electrode, and a data line on a substrate on which the gate insulating pattern and the first semiconductor pattern are formed by performing a third mask process.
상기 제1 마스크공정을 수행하여 기판 상에 게이트 전극, 스토리지 커패시터 하부패턴, 화소전극 패턴, 공통전극 패턴 및 게이트패드용 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판상에 제1 금속층, 제2 금속층, 제3 금속층 및 포토 레지스트를 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 포토 레지스트에 상기 제1 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 제1 금속층, 제2 금속층, 제3 금속층을 습식식각하는 단계를 포함한다. The process of forming the gate electrode, the storage capacitor lower pattern, the pixel electrode pattern, the common electrode pattern, and the gate pad pattern on the substrate by performing the first mask process may include a first metal layer, a second metal layer, and a third pattern on the substrate. Sequentially forming a metal layer and a photoresist, performing a photolithography process using the first mask on the photoresist, and forming a first photoresist pattern, and using the first photoresist pattern as an etching mask. And wet etching the first metal layer, the second metal layer, and the third metal layer.
상기 제1 금속층은 MoTi를 사용하고, 제2 금속층은 ITO를 사용하고, 제3 금속층은 Cu를 사용한다. The first metal layer uses MoTi, the second metal layer uses ITO, and the third metal layer uses Cu.
상기 제2 마스크 공정을 수행하여 기판 상에 게이트 절연패턴 및 제1 반도체 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 게이트 절연막, 반도체층 및 포토레지스트를 형성하는 단계와, 상기 포토 레지스트에 상기 제2 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 게이트 절연막 및 반도체층을 식각하여 패터닝하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 에싱하여 제3 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제3 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 패터닝된 게이트 절연막 및 반도체층을 식각하여 패터닝하여 상기 게이트 절연패턴 및 제1 반도체 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. The forming of the gate insulating pattern and the first semiconductor pattern on the substrate by performing the second mask process may include forming a gate insulating layer, a semiconductor layer, and a photoresist on the substrate, and forming the second mask on the photoresist. Forming a second photoresist pattern by performing a photolithography process, etching and patterning the gate insulating layer and the semiconductor layer using the second photoresist pattern as an etch mask, and ashing the second photoresist pattern Forming a third photoresist pattern, and etching and patterning the patterned gate insulating layer and the semiconductor layer using the third photoresist pattern as an etch mask to form the gate insulating pattern and the first semiconductor pattern. do.
상기 제2 마스크는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크이다.The second mask is a mask having three different transmittances.
상기 제3 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 제2 반도체 패턴, 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인을 형성하는 단계는 상 기 기판 상에 제4 금속층, 제5 금속층 및 포토레지스트를 형성하는 단계와, 상기 포토 레지스트에 상기 제3 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 제4 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제4 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 제5 금속층 및 제4 금속층을 습식식각하여 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인을 형성하는 단계와, 상기 제4 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 제1 반도체 패턴을 식각하여 상기 제2 반도체 패턴을 형성하는 단계를 더 포함한다. The forming of the second semiconductor pattern, the source electrode, the drain electrode, the storage capacitor upper electrode, and the data line by performing the third mask process may include forming a fourth metal layer, a fifth metal layer, and a photoresist on the substrate. And forming a fourth photoresist pattern by performing a photolithography process using the third mask on the photoresist, and using the fourth photoresist pattern as an etch mask, the fifth metal layer and the fourth metal layer. Wet etching to form a source electrode, a drain electrode, a storage capacitor upper electrode, and a data line; and etching the first semiconductor pattern using the fourth photoresist pattern as an etch mask to form the second semiconductor pattern. It includes more.
상기 제4 금속층은 Mo를 사용하고, 제5 금속층은 Cu를 사용한다. The fourth metal layer uses Mo, and the fifth metal layer uses Cu.
상기 제4 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 제5 금속층 및 제4 금속층을 습식식각하는 단계는 상기 습식 식각 공정시, 상기 게이트 패드용 패턴, 공통전극 패턴 및 화소전극 패턴 각각의 최상층인 상기 제3 금속층을 각각 제거하여 게이트 패드, 공통전극, 화소전극을 형성하는 단계를 더 포함한다. The wet etching of the fifth metal layer and the fourth metal layer using the fourth photoresist pattern as an etch mask may include the third metal layer which is the uppermost layer of each of the gate pad pattern, the common electrode pattern, and the pixel electrode pattern during the wet etching process. The method may further include forming a gate pad, a common electrode, and a pixel electrode by removing the respective electrodes.
상기 제3 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 제2 반도체 패턴, 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인을 형성하는 단계를 진행한 후에, 상기 제2 반도체 패턴이 형성된 기판 상에 보호막을 형성하고, 상기 게이트 패드가 형성된 보호막에 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 수행하여 상기 게이트 패드를 노출하는 콘택홀을 형성하는 단계를 더 포함한다. After performing the third mask process to form a second semiconductor pattern, a source electrode, a drain electrode, a storage capacitor upper electrode, and a data line on the substrate, a passivation layer on the substrate on which the second semiconductor pattern is formed. And forming a contact hole exposing the gate pad by performing a dry etching process using plasma on the passivation layer on which the gate pad is formed.
본 발명에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 새로운 개념의 3마스크공정을 수행함으로써, 데이터배선 형성 공정시 반도체층의 형성을 생략하게 되고, 기존의 데이터 배선 외부로 돌출된 반도체층 테일의 형성을 방지할 수 있게 된다. 이로 인해, 백라이트(Back light, B/L)의 온/오프시 발생하는 웨이비 노이즈(wavy noise)를 방지할 수 있는 효과가 있다. In the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention, the formation of the semiconductor layer in the data wiring formation process is omitted by performing a three-mask process of a new concept, and the formation of the semiconductor layer tail protruding outside the existing data wiring is performed. It becomes possible to prevent it. As a result, there is an effect of preventing a wavy noise generated when the backlight (B / L) is turned on or off.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이기판의 제조방법은 데이터 배선의 하부에 반도체층의 형성이 생략됨으로써, 기존의 데이터 배선 외부로 돌출된 반도체층 테일 영역만큼의 개구율 저하를 막을 수 있는 효과가 있다. 따라서, 빛샘방지 역할을 하는 블랙 매트릭스 크기도 줄일 수 있다. In addition, in the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the present invention, since the formation of the semiconductor layer is omitted below the data line, the opening ratio of the semiconductor layer tail projecting outside the existing data line can be prevented from being lowered. . Therefore, it is possible to reduce the size of the black matrix, which acts as a light leakage prevention.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이기판의 제조방법은 반도체층 테일에 의한 포토 커런트(photo current)로 인하여 소자의 오프 커런트(off current)가 높아지는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. In addition, the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the present invention has an effect of preventing the off current of the device from being increased due to the photo current caused by the semiconductor layer tail.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이기판의 제조방법은 기존의 3 마스크공정에서 사용되는 고난이도의 리프트 오프공정을 사용하지 않음으로써, 리프트 오프공정시 발생하는 포인트 디펙(point defect)를 감소시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, the manufacturing method of the thin film transistor array substrate according to the present invention does not use a high-lift lift off process used in the conventional three mask process, it is possible to reduce the point defects generated during the lift off process It works.
또한, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이기판의 제조방법은 기존의 3 마스크공정에서 사용되는 고가의 4개 이상의 서로 다른 투과율을 갖는 멀티톤(multi-tone) 마스크를 사용하지 않음으로써, 제조비용의 증대를 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, the manufacturing method of the thin film transistor array substrate according to the present invention does not use expensive multi-tone masks having four or more different transmittances used in the conventional three mask process, thereby increasing the manufacturing cost. There is an effect that can be prevented.
또한, 특정 파장의 레이저를 이용하여 금속층 위의 보호막(31)만 선택적으로 식각할 수 있으므로, 게이트 패드(20h)를 노출하는 콘택홀을 마스크 공정없이 형성 할 수 있고, 이로 인해 기존의 4 마스크 공정과 비교할 때 택트 타임(tact time)을 줄일 수 있다. 또한, 게이트 패드(21h)부 콘택시 직접적인 콘택이 가능하기 때문에 화소전극의 저항에 기인한 잔상 및 응답속도 저하를 개선시킬 수 있다.In addition, since only the
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ', Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다. 2 is a plan view showing a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a thin film transistor substrate shown in Figure 2 I-I ', II-II', III-III ', IV-IV A cross-sectional view taken along the line ', V-V'.
도 2 및 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판(10)상에 서로 교차하게 형성된 게이트 라인(20b) 및 데이터 라인(30d), 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(T), 그 교차 구조로 마련된 화소 영역에 수평 전계를 형성하도록 형성된 화소 전극(20g) 및 공통 전극(20f), 그리고 공통 전극(20f)과 접속된 공통 라인(20i)을 구비한다. The thin film transistor array substrate shown in FIGS. 2 and 3 includes a
그리고, 박막 트랜지스터 기판은 게이트 라인(20b)과 스토리지 커패시터 상부전극(30c)과의 중첩부에 형성된 스토리지 캐패시터(Cst), 및 상기 게이트 라인(20b)과 접속된 게이트 패드(20h)를 추가로 구비한다. The thin film transistor substrate further includes a storage capacitor Cst formed at an overlapping portion of the
그리고, 도면에는 도시되지 않았지만, 데이터 라인(30d)과 접속된 데이터 패드(미도시), 및 상기 공통 라인(20i)과 접속된 공통 패드(미도시)를 더 구비한다. Although not shown in the drawing, a data pad (not shown) connected to the
게이트 신호를 공급하는 게이트 라인(20b)과 데이터 신호를 공급하는 데이터 라인(30d)은 교차 구조로 형성되어 화소 영역을 정의한다. 여기서, 게이트 라인(20b)은 제1 금속층(12a), 제2 금속층(14a) 및 제3 금속층(16a)이 적층된 구조로 형성되고, 데이터 라인(30d)은 패터닝된 제4 금속층(26b) 및 제5 금속층(28b)이 적층된 구조로 형성된다. The
공통 라인(20i) 및 공통 전극(20f)은 액정 구동을 위한 기준 전압을 공급한다. 공통 라인(20i)은 표시 영역에서 데이터 라인(30d)과 평행하게 형성된 제1 공통 라인과, 표시 영역에서 게이트 라인(20b)과 평행하게 형성된 제2 공통라인으로 구성된다. 공통 전극(20f)은 핑거(finger) 형상으로 제2 공통 라인으로부터 화소 영역 쪽으로 신장된다. 이러한 공통 라인(20i) 및 공통 전극(20f)은 제1 금속층(12a), 제2 금속층(14a)이 적층된 구조로 형성된다. The common line 20i and the
박막 트랜지스터(T)는 게이트 라인(20b)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(30d)의 화소 신호가 화소 전극(20g)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(T)는, 게이트 라인(20b)과 접속된 게이트 전극(20a), 데이터 라인(30d)과 접속된 소스 전극(30a), 소스 전극(30a)과 대향된 드레인 전극(30b), 그리고 게이트 전극(20b)과 게이트 절연패턴(22b)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(30a)과 드레인 전극(30b) 사이에 채널을 형성하는 반도체 패턴(24d)을 구비한다. 또한, 상기 박막 트랜지스터(T)는, 소스 전극(30a) 및 드레인 전극(30b)과의 오믹 접촉을 위하여 채널을 제외한 반도체 패턴(24d) 위에 형성된 오믹 접촉층(미도시)을 더 구비한다. The thin film transistor T keeps the pixel signal of the
그리고, 소스 전극(30a) 및 드레인 전극(30b)은 패터닝된 제4 금속층(26b) 및 제5 금속층(28b)이 적층된 구조로 형성된다. The
화소 전극(20g)은 화소 영역에서 상기 공통 전극(20f)과 수평 전계를 형성하며, 박막 트랜지스터(T)의 드레인 전극(30b)과 일체형으로 형성된 스토리지 커패시터의 상부전극(30c)과 접촉되고, 데이터 라인(30d)과 평행하게 형성된다. The
이 결과, 박막 트랜지스터(T)를 통해 화소 신호가 공급된 화소 전극(20g)과, 공통 라인(20i)을 통해 기준 전압이 공급된 공통 전극(20f) 사이에는 수평 전계가 형성된다. 이러한 수평 전계에 의해 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정 분자들이 유전 이방성에 의해 회전하게 된다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라지게 됨으로써 계조를 구현하게 된다. As a result, a horizontal electric field is formed between the
스토리지 커패시터는 게이트 절연패턴(22b)을 사이에 두고 스토리지 커패시터의 하부 전극 역할을 하는 전단 게이트 라인(20b)의 일부분과, 스토리지 커패시터 상부전극(30c)으로 구성된다. 이때, 스토리지 커패시터 상부전극(30c)은 제4 금속층(26b) 및 제5 금속층(28b)이 적층된 구조로 형성되고, 화소 전극(20g)쪽으로 돌출되어 화소 전극(20g)과 접속된다. 이러한 스토리지 캐패시터는 화소 전극(20g)에 충전된 화소 신호가 다음 화소 신호가 충전될 때까지 안정적으로 유지되게 한다. The storage capacitor includes a portion of the
게이트 라인(20b)은 게이트 패드(20h)를 통해 게이트 드라이버(미도시)와 접속되고, 데이터 라인(30d)는 데이터 패드(미도시)를 통해 데이터 드라이버(미도시)와 접속된다. The
이때, 상기 게이트 패드(20h) 및 데이터 패드(미도시)는 보호막(31)에 형성된 콘택홀(32)을 통해 게이트 패드(20h) 및 데이터 패드(미도시)가 노출된다. In this case, the
이와 같은 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 3 마스크공정을 적용함으로써, 반도체층 테일의 형성을 방지할 수 있게 된다. Such a thin film transistor array substrate according to the present invention can prevent the formation of the semiconductor layer tail by applying a three-mask process.
이와 같은 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Looking at the manufacturing method of such a thin film transistor array substrate in detail as follows.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제1 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a first mask process in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 마스크공정을 통해 기판(10) 상에 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 화소전극 패턴(20c), 공통전극 패턴(20d) 및 게이트패드용 패턴(20e)이 형성된다. As shown in FIGS. 4A and 4B, the
상기 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 화소전극 패턴(20c), 공통전극 패턴(20d) 및 게이트패드용 패턴(20e)은 제1 금속층(12a), 제2 금속층(14a) 및 제3 금속층(16a)이 적층된 구조로 형성되고, 제1 금속층은 MoTi를 사용하고, 제2 금속층은 ITO와 같은 투명도전막을 사용하고, 제3 금속층은 Cu를 사용한다. The
상기 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극 패턴(20d), 화소전극 패턴(20c) 및 게이트 패드용 패턴(20e)은 기판(10)상에 제1 금속층, 제2 금속층, 제3 금속층 및 포토 레지스트를 순차적으로 형성하고, 상기 포토 레지스트에 제1 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 제1 포토레지스트 패턴 (미도시)을 형성하고, 이를 식각 마스크로 제1 금속층, 제2 금속층, 제3 금속층을 습식 식각함으로써 형성된다. The
또한, 스토리지 커패시터 하부패턴(20b)은 전단 게이트 라인(20b)의 일부분이다. In addition, the storage capacitor
그리고, 상기 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극 패턴(20d), 화소전극 패턴(20c) 및 게이트패드 패턴(20e)의 형성이 완료된 기판(10)에 스트립공정을 수행하여 제1 포토레지스트 패턴(미도시)을 제거한다. The strip process is performed on the
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제2 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이고, 도 6a 내지 도 6d는 상기 제2 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 5A and 5B are plan views and cross-sectional views illustrating a second mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 6A to 6D illustrate the second mask process in detail. These are cross-sectional views.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극 패턴(20c), 화소전극 패턴(20d) 및 게이트 패드 패턴(20e)이 형성된 기판(10) 상에 제2 마스크공정을 통해 게이트 절연 패턴(22b) 및 제2 반도체 패턴(24c)이 형성된다. 5A and 5B, the
구체적으로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극 패턴(20d), 화소전극 패턴(20c) 및 게이트 패드용 패턴(20e)이 형성된 기판(10) 상에 게이트 절연막(22a), 반도체층(24a)을 순차적으로 형성한 후, 반도체층(24a) 상에 제2 포토레지스트 패턴(100a)을 형성한다. Specifically, as shown in FIG. 6A, a substrate on which the
상기 제2 포토레지스트 패턴(100a)은 반도체층(24a) 상에 포토레지스트를 형성하고, 상기 포토레지스트에 제2 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 형성한다. The
이때, 상기 마스크는 광을 투과시키는 투과영역과, 광의 일부분을 투과시키고 일부분은 차단시키는 반투과영역과, 광을 차단시키는 차단영역을 포함하는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용한다. 이때, 반투과영역은 차단영역보다 투과율이 높은 영역으로써, 사진공정을 통해 형성되는 반투과영역에서의 포토레지스트 패턴의 두께는 차단영역에서의 포토레지스트 패턴의 두께보다 낮게 형성된다. In this case, the mask uses a mask having three different transmittances, including a transmissive region for transmitting light, a transflective region for transmitting and blocking a portion of the light, and a blocking region for blocking the light. In this case, the semi-transmissive region is a region having a higher transmittance than the blocking region, and the thickness of the photoresist pattern in the semi-transmissive region formed through the photolithography process is lower than the thickness of the photoresist pattern in the blocking region.
따라서, 차단영역은 박막 트랜지스터가 형성되는 영역(TFT)의 게이트 전극에 상응하는 영역에 배치되고, 반투과영역은 차단영역이 배치되는 영역을 제외한 박막 트랜지스터가 형성되는 영역(TFT) 및 스토리지 커패시터가 형성되는 영역(Cst)에 배치되고, 투과영역은 화소영역(PXL), 데이터 라인이 형성되는 영역(D-line), 게이트 패드가 형성되는 영역(G-Pad)에 배치된다. Accordingly, the blocking region is disposed in a region corresponding to the gate electrode of the region TFT in which the thin film transistor is formed, and the transflective region is a region in which the thin film transistor is formed except for the region in which the blocking region is disposed and the storage capacitor. The transmissive region is disposed in the pixel region PXL, the region D-line in which the data line is formed, and the region G-Pad in which the gate pad is formed.
도 6b에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 형성된 제2 포토레지스트 패턴(100a)을 식각 마스크로 반도체층(24a) 및 게이트 절연막(22a)을 식각하여 제1 반도체 패턴(24b) 및 게이트 절연패턴(22b)을 형성한다. As shown in FIG. 6B, the
도 6c에 도시된 바와 같이, 제2 포토레지스트 패턴(100a) 및 제1 반도체 패턴(24b) 및 게이트 절연패턴(22b)이 형성된 기판(10)상에 에싱공정을 수행하여 제3 포토레지스트 패턴(100b)을 형성하고, 상기 제3 포토레지스트 패턴(100b)을 식각 마스크로 제1 반도체 패턴(24b)을 건식식각하여 제2 반도체 패턴(24c)을 형성한다. As illustrated in FIG. 6C, an ashing process may be performed on the
그리고, 도 6d에 도시된 바와 같이, 제2 반도체 패턴(24c)의 형성이 완료된 기판(10)에 스트립공정을 수행하여 제3 포토레지스트 패턴(100b)을 제거함으로써, 게이트 절연 패턴(22b) 및 제2 반도체 패턴(24c)의 형성공정을 완료한다. As shown in FIG. 6D, the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레기판의 제조방법 중 제3 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이고, 도 8a 내지 도 8d는 제3 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 7A and 7B are plan views and cross-sectional views illustrating a third mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 8A to 8D illustrate a third mask process in detail. Cross-sectional views.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 반도체 패턴(24c) 및 게이트 절연패턴(22b)이 형성된 기판(10)상에 제3 마스크공정을 통해 제3 반도체 패턴(24d) 및 소스/드레인 전극(30a, 30b), 스토리지 커패시터 상부전극(30c), 데이터 라인(30d) 및 보호막(31)이 형성된다. As shown in FIGS. 7A and 7B, the
구체적으로, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제2 반도체 패턴(24c)이 형성된 기판(10)상에 제4 금속층(26a) 및 제5 금속층(28a)을 순차적으로 형성하고, 제5 금속층(28a) 상에 제4 포토레지스트 패턴(100c)을 형성한다. Specifically, as shown in FIG. 8A, the
이때, 제4 포토레지스트 패턴(100c)은 포토레지스트를 형성하고, 상기 포토 레지스트에 제3 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 형성된다. In this case, the
이때, 제5 금속층(28a)는 Cu를 사용하고, 제4 금속층(26a)은 Mo를 사용한다. At this time, Cu is used for the
이어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 제4 포토레지스트 패턴(100c)을 식각 마스크로 제4 금속층(26a) 및 제5 금속층(28a)을 습식식각하여 소스/드레인 전극(30a, 30b), 스토리지 커패시터 상부전극(30c), 데이터 라인(30d)이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 8B, the
이때, 소스 전극 및 드레인전극(30a, 30b), 스토리지 커패시터 상부전극(30c), 데이터 라인(30d) 각각은 패터닝된 제4 금속층(26b) 및 제5 금속층(28b)이 적층된 구조로 형성된다. In this case, each of the source and
한편, 상기 습식 식각 공정시, 3중막으로 적층된 게이트 패드용 패턴(20e), 공통전극 패턴(20c) 및 화소전극 패턴(20d) 각각의 최상층인 제3 금속층(16a)들이 각각 제거된다. 이로써, 게이트 패드(20h), 공통전극(20f), 화소전극(20g)의 형성이 완료된다. Meanwhile, in the wet etching process, the
이어, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 제4 포토레지스트 패턴(100c)을 식각 마스크로 제2 반도체 패턴(24c)의 일부를 건식 식각하여 제3 반도체 패턴(24d)이 형성된다. 그리고, 상기 제3 반도체 패턴(24d)이 형성된 기판(10)에 스트립공정을 수행하여 제4 포토레지스트 패턴(100c)을 제거한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 8C, a portion of the
다음으로, 도 8d에 도시된 바와 같이, 제3 반도체 패턴(24d)이 형성된 기판(10) 전면에 보호막(31)을 형성하고, 게이트 패드(20h)가 형성된 보호막(31)에 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 수행하여 게이트 패드(20h)를 노출하는 콘택홀(32)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다. Next, as shown in FIG. 8D, the
이와 같은 게이트 패드(20h) 상부의 보호막을 제거하는 플라즈마를 이용한 건식식각공정에 대해 도 9a 및 9b를 참조하여 설명한다. A dry etching process using a plasma for removing the protective layer on the
먼저, 플라즈마를 이용한 건식식각 공정은, 도 9a에 도시한 것처럼 빔 타입 상압 플라즈마(beam type AP plasma) 방식 및 도 9b에 도시한 것처럼 바 타입 상압 플라즈마(bar type AP plasma) 방식 등을 예로 들 수 있다. First, the dry etching process using plasma may include, for example, a beam type AP plasma method as shown in FIG. 9A and a bar type AP plasma method as shown in FIG. 9B. have.
상기 건식 공정들에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. The dry processes will be described with reference to the drawings.
도 9a에 도시한 바와 같이, 빔 타입 상압 플라즈마 방식은 플라즈마 건(plasma gun)(170)에서 방출된 플라즈마 빔(plasma beam)을 게이트 패드(164)에 선택적으로 주사(selective scanning)하는 것이다. 이로 인해, 도 8d에 도시된, 게 이트 패드(20h)에 형성된 보호막(31)이 제거된다. 도면에 도시되지 않았지만, 데이터 패드(162)에 대해서도 상기와 같은 공정을 행한다. As shown in FIG. 9A, the beam type atmospheric pressure plasma method selectively scans the plasma beam emitted from the
도 9b에 도시한 바와 같이, 바 타입 상압 플라즈마 방식은 바 형태의 길다란 플라즈마 건(172)에서 방출된 플라즈마 빔을 게이트 패드(164)에 선택적으로 주사하는 것이다. 도 8d에 도시된, 게이트 패드(20h)에 형성된 보호막(31)이 제거된다. 도면에 도시되지 않았지만, 데이터 패드(162)에 대해서도 상기와 같은 공정을 행한다. 상기 플라즈마 건(172)은 도 9a에 도시한 플라즈마 건(170)을 바 형태로 길다랗게 형성하거나 상기 플라즈마 건(170)을 병렬적으로 연결하여 바 형태로 형성할 수 있다. As shown in FIG. 9B, the bar type atmospheric pressure plasma method selectively scans the plasma beam emitted from the bar-shaped
이로써, 게이트 패드를 노출하는 콘택홀을 마스크 공정없이 형성할 수 있다. As a result, a contact hole exposing the gate pad can be formed without a mask process.
또한, 이와 같은 게이트 패드(20h) 상부의 보호막(31)을 제거하기 위해 특정 파장의 레이저를 이용한 건식식각공정에 대해서 설명하기로 한다.In addition, a dry etching process using a laser having a specific wavelength to remove the
상기 특정 파장의 레이저를 이용하여 금속층 위의 보호막(31)만 선택적으로 식각할 수 있다. 즉, 특정 파장의 레이저를 주사하여 금속층 위의 보호막(31)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 노출할 수 있다. 따라서, 게이트 패드(20h)를 노출하는 콘택홀을 마스크 공정없이 형성할 수 있으므로, 4 마스크 공정과 비교할 때 공정 단계를 줄일 수 있으므로 택트 타임(tact time)을 줄일 수 있다. Only the
상기 레이저의 특정 파장은 532 nm일 수 있다. 또한, 상기 레이저의 파장에 따라 보호막(31)의 두께에 따른 식각 정도를 조절할 수 있고, 상기 레이저의 강도에 따라서도 식각 두께를 조절할 수 있다. 도 10은 532 nm 파장의 레이저에 의해 선택적으로 식각한 정도를 나타낸 도면이다. The specific wavelength of the laser may be 532 nm. In addition, the degree of etching according to the thickness of the
결국, 상기와 같은 특정 파장의 레이저를 이용한 식각 공정으로, 상기 게이트 패드(21h)부 콘택시 직접적인 콘택이 가능하기 때문에 화소전극의 저항에 기인한 잔상 및 응답속도 저하를 개선시킬 수 있다.As a result, in the etching process using the laser having the specific wavelength as described above, since the direct contact is possible when the gate pad 21h contacts, the afterimage and the response speed due to the resistance of the pixel electrode can be improved.
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.
도 1은 종래의 데이터배선과 반도체층을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional data wiring and a semiconductor layer.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이다.2 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판을 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ', Ⅲ-Ⅲ', Ⅳ-Ⅳ', Ⅴ-Ⅴ'선을 따라 절단하여 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 2 taken along lines II ′, II-II ′, III-III ′, IV-IV ′, and V-V ′.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제1 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.4A and 4B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a first mask process in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제2 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.5A and 5B are plan views and cross-sectional views illustrating a second mask process in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6a 내지 도 6d는 상기 제2 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.6A to 6D are cross-sectional views for describing the second mask process in detail.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터 어레기판의 제조방법 중 제3 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.7A and 7B 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 embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8d는 제3 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도이다.8A to 8D are cross-sectional views for describing the third mask process in detail.
도 9a 및 9b는 게이트 패드 상부의 보호막을 제거하는 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 도시한 도면이다.9A and 9B illustrate a dry etching process using a plasma for removing a passivation layer on a gate pad.
도 10은 금속층 위의 보호막을 532 nm 파장의 레이저에 의해 선택적으로 식각한 정도를 나타낸 도면이다.10 is a view showing the degree of selectively etching the protective film on the metal layer by a laser of 532 nm wavelength.
Claims (10)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20210064430A (en) * | 2017-03-17 | 2021-06-02 | 보에 테크놀로지 그룹 컴퍼니 리미티드 | Array substrate and manufacturing method therefor, display panel and display apparatus |
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2009
- 2009-12-10 KR KR1020090122469A patent/KR20110013159A/en not_active Application Discontinuation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20210064430A (en) * | 2017-03-17 | 2021-06-02 | 보에 테크놀로지 그룹 컴퍼니 리미티드 | Array substrate and manufacturing method therefor, display panel and display apparatus |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |