KR20110061774A - Array substrate and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 어레이 기판에 관한 것이며, 특히 건식식각 진행에 의해 채널이 형성되는 부분의 액티브층의 표면손상 발생을 원천적으로 억제하며, 이동도 특성이 우수한 액티브층을 갖는 박막트랜지스터를 포함하는 어레이 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an array substrate, and in particular, an array substrate comprising a thin film transistor having an active layer excellent in mobility characteristics, which naturally inhibits the occurrence of surface damage of an active layer in a portion where a channel is formed by dry etching. It relates to a manufacturing method thereof.
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다.In recent years, as the society enters the information age, the display field for processing and displaying a large amount of information has been rapidly developed. In recent years, as a flat panel display device having excellent performance of thinning, light weight, and low power consumption, Liquid crystal displays or organic light emitting diodes have been developed to replace existing cathode ray tubes (CRTs).
액정표시장치 중에서는 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on)/오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 어레이 기판을 포함하는 액티 브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다.Among the liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device including an array substrate having a thin film transistor, which is a switching element capable of adjusting the on / off voltage of each pixel, has a resolution and a moving picture. Its outstanding implementation ability attracts the most attention.
또한, 유기전계 발광소자는 높은 휘도와 낮은 동작 전압 특성을 가지며, 스스로 빛을 내는 자체발광형이기 때문에 명암대비(contrast ratio)가 크고, 초박형 디스플레이의 구현이 가능하며, 응답시간이 수 마이크로초(㎲) 정도로 동화상 구현이 쉽고, 시야각의 제한이 없으며 저온에서도 안정적이고, 직류 5 내지 15V의 낮은 전압으로 구동하므로 구동회로의 제작 및 설계가 용이하므로 최근 평판표시장치로서 주목 받고 있다. In addition, the organic light emitting diode has a high brightness and low operating voltage characteristics, and because it is a self-luminous type that emits light by itself, it has a high contrast ratio, an ultra-thin display, and a response time of several microseconds ( Iii) It is easy to implement a moving image, there is no limit of viewing angle, it is stable even at low temperature, and it is attracting attention as a flat panel display device because it is easy to manufacture and design a driving circuit because it is driven at a low voltage of DC 5 to 15V.
이러한 액정표시장치와 유기전계 발광소자에 있어서 공통적으로 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제거하기 위해서 필수적으로 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판이 구비되고 있다. In such a liquid crystal display and an organic light emitting device, an array substrate including a thin film transistor, which is essentially a switching element, is provided to remove each pixel area on / off.
도 1은 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 것이다. FIG. 1 is a cross-sectional view of a pixel area including a thin film transistor in a conventional array substrate constituting a liquid crystal display device or an organic light emitting display device.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(11)에 있어 다수의 게이트 배선(미도시)과 데이터 배선(33)이 교차하여 정의되는 다수의 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에는 게이트 전극(15)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 전극(15) 상부로 전면에 게이트 절연막(18)이 형성되어 있으며, 그 위에 순차적으로 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(26)으로 구성된 반도체층(28)이 형성되어 있다. 상기 오믹콘택층(26) 위로는 상기 게이트 전극(15)에 대응하여 서 로 이격하며 소스 전극(36)과 드레인 전극(38)이 형성되어 있다. 이때 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층 형성된 게이트 전극(15)과 게이트 절연막(18)과 반도체층(28)과 소스 및 드레인 전극(36, 38)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다.As illustrated, the
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38)과 노출된 액티브층(22) 위로 전면에 상기 드레인 전극(38)을 노출시키는 드레인 콘택홀(45)을 포함하는 보호층(42)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(42) 상부에는 각 화소영역(P)별로 독립되며, 상기 드레인 콘택홀(45)을 통해 상기 드레인 전극(38)과 접촉하는 화소전극(50)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(33) 하부에는 상기 오믹콘택층(26)과 액티브층(22)을 이루는 동일한 물질로 제 1 패턴(27)과 제 2 패턴(23)의 이중층 구조를 갖는 반도체 패턴(29)이 형성되어 있다. In addition, a
전술한 구조를 갖는 종래의 어레이 기판(11)에 있어서 상기 스위칭 영역(TrA)에 구성된 박막트랜지스터(Tr)의 반도체층(28)을 살펴보면, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)은 그 상부로 서로 이격하는 오믹콘택층(26)이 형성된 부분의 제 1 두께(t1)와 상기 오믹콘택층(26)이 제거되어 노출된 된 부분의 제 2 두께(t2)가 달리 형성됨을 알 수 있다. 이러한 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2)는 제조 방법에 기인한 것이며, 상기 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2)에 의해 상기 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하가 발생하고 있다.Referring to the
도 2a 내지 도 2e는 종래의 어레이 기판의 제조 단계 중 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도이다. 도면에 있어서는 설명의 편의를 위해 게이트 전극과 게이트 절연막은 생략하였다. 2A through 2E are cross-sectional views illustrating a process of forming a semiconductor layer, a source, and a drain electrode during a manufacturing process of a conventional array substrate. In the drawings, the gate electrode and the gate insulating film are omitted for convenience of description.
우선, 도 2a에 도시한 바와 같이, 기판(11) 상에 순수 비정질 실리콘층(20)을 형성하고 그 상부로 불순물 비정질 실리콘층(24)과 금속층(30)을 순차적으로 형성한다. 이후 상기 금속층(30) 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 이를 노광 마스크를 이용하여 노광하고, 연속하여 현상함으로써 상기 소스 및 드레인 전극이 형성될 부분에 대응하여 제 3 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(91)을 형성하고, 동시에 상기 소스 및 드레인 전극 사이의 이격영역에 대응해서는 상기 제 3 두께보다 얇은 제 4 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(92)을 형성한다. First, as shown in FIG. 2A, the pure
다음, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(91, 92) 외부로 노출된 상기 금속층(도 2a의 30)과 그 하부의 불순물 및 순수 비정질 실리콘층(도 2a의 24, 20)을 식각하여 제거함으로써 최상부에 금속물질로서 소스 드레인 패턴(31)을 형성하고, 그 하부로 불순물 비정질 실리콘 패턴(25)과, 액티브층(22)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, the metal layer (30 of FIG. 2A) exposed to the outside of the first and second
다음, 도 2c에 도시한 바와 같이, 애싱(ashing)을 진행함으로써 상기 제 4 두께의 제 2 포토레지스트 패턴(도 2b의 92)을 제거한다. 이 경우 상기 제 3 두께의 제 1 포토레지스트 패턴(도 2b의 91)은 그 두께가 줄어든 상태로 제 3 포토레지스트 패턴(93)을 이루며 상기 소스 드레인 패턴(31) 상에 남아있게 된다. Next, as shown in FIG. 2C, the second
다음, 도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(93) 외부로 노출된 상기 소스 드레인 패턴(도 2c의 31)을 식각하여 제거함으로써 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(36, 38)을 형성한다. 이때 상기 소스 및 드레인 전극(36, 398) 사이로 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(25)이 노출되게 된다. Next, as illustrated in FIG. 2D, the source and
다음, 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 사이의 이격영역에 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 2d의 25)에 대해 건식식각을 실시함으로써 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 외부로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 2d의 25)을 제거함으로써 서로 이격하는 오믹콘택층(26)을 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 하부에 형성한다.Next, as shown in FIG. 2E, the source and drain electrodes are dry-etched on the impurity amorphous silicon pattern (25 of FIG. 2D) exposed to the separation region between the source and
이때, 상기 건식식각은 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38) 외부로 노출된 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 2d의 25)을 완전히 없애기 위해 충분히 오랜시간 지속되며, 이러한 과정에서 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 2d의 25) 하부에 위치한 액티브층(22)까지도 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 2d의 25)이 제거되는 부분에 대해서는 소정 두께 식각이 발생하게 된다. 따라서 액티브층(22)에 있어 그 상부에 오믹콘택층(26)이 형성된 부분과 노출된 부분에 있어 두께(t1 ≠ t2) 차이가 발생하게 된다. 상기 건식식각을 충분히 오랜시간 실시하지 않으면, 소스 및 드레인 전극(36, 38) 간의 이격영역에 있어 제거되어야 할 상기 불순물 비정질 실리콘 패턴(도 2d의 25)이 상기 액티브층(22) 상부에 남게되므로 이를 방지하기 위함이다. In this case, the dry etching is continued for a long time to completely remove the impurity amorphous silicon pattern (25 of FIG. 2D) exposed to the outside of the source and drain electrodes (36, 38), in this process the impurity amorphous silicon pattern (Fig. Even a portion of the
따라서, 전술한 종래의 어레이 기판(11)의 제조 방법에 있어서는 필연적으로 액티브층(22)의 두께 차이가 발생하게 되며, 이로 인해 박막트랜지스터(도 1의 Tr)의 특성 저하가 발생하게 된다. Therefore, in the above-described method of manufacturing the
또한, 액티브층(22)이 오믹콘택층(26) 형성을 위한 건식식각 진행 시 식각되 어 제거되는 두께까지 고려하여 1000Å보다 큰 두께를 갖도록 충분히 두껍게 상기 액티브층(22)을 이루는 순수 비정질 실리콘층(도 2a의 20)을 증착해야 하는 바, 증착시간이 늘어나 생산성을 떨어뜨리는 결과를 초래하고 있다. In addition, the pure amorphous silicon layer constituting the
한편, 어레이 기판에 있어서 가장 중요한 구성요소로는 각 화소영역별로 형성되며, 게이트 배선과 데이터 배선 및 화소전극과 동시에 연결됨으로써 선택적, 주기적으로 신호전압을 상기 화소전극에 인가시키는 역할을 하는 박막트랜지스터를 들 수 있다.On the other hand, the most important component of the array substrate is formed for each pixel region, and is connected to the gate wiring, the data wiring and the pixel electrode at the same time to selectively and periodically apply a signal voltage to the pixel electrode thin film transistor Can be mentioned.
하지만, 종래의 어레이 기판에서 일반적으로 구성하는 박막트랜지스터의 경우, 상기 액티브층은 비정질 실리콘을 이용하고 있음을 알 수 있다. 이러한 비정질 실리콘을 이용하여 액티브층을 형성할 경우, 상기 비정질 실리콘은 원자 배열이 무질서하기 때문에 빛 조사나 전기장 인가 시 준 안정 상태로 변화되어 박막트랜지스터 소자로 활용 시 안정성에 문제가 되고 있으며, 채널 내부에서 캐리어의 이동도가 0.1㎠/V·s∼1.0㎠/V·s로 낮아 이를 구동회로용 소자로 사용하는 데는 어려움이 있다.However, in the case of a thin film transistor generally constructed in a conventional array substrate, it can be seen that the active layer uses amorphous silicon. When the active layer is formed using the amorphous silicon, the amorphous silicon is changed to a quasi-stable state when irradiated with light or an electric field because the atomic arrangement is disordered, which causes a problem in stability when used as a thin film transistor element. The mobility of the carrier is low at 0.1
이러한 문제를 해결하고자 레이저 장치를 이용한 결정화 공정 진행에 의해 비정질 실리콘의 반도체층을 폴리실리콘의 반도체층으로 결정화함으로써 폴리실리콘을 액티브층으로 이용한 박막트랜지스터를 제조하는 방법이 제안되고 있다. In order to solve this problem, a method of manufacturing a thin film transistor using polysilicon as an active layer has been proposed by crystallizing a semiconductor layer of amorphous silicon into a semiconductor layer of polysilicon by a crystallization process using a laser device.
하지만 종래의 폴리실리콘을 반도체층으로 하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판에 있어 상기 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도인 도 3을 참조하면, 레이저 결정화 공정을 통한 폴리실리콘을 반도체층(55)으로 이용하는 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 어레이 기판(51) 제조에는 상기 폴리실리콘으로 이루어진 반도체층(55) 내에 고농도의 불순물을 포함하는 n+영역(55b) 또는 p+영역(미도시)의 형성을 필요로 한다. 따라서, 이들 n+ 영역(55b) 또는 p+ 형성을 위한 도핑 공정이 요구되며, 이러한 도핑공정 진행을 위해 이온 인플란트 장비가 추가적으로 필요하다. 이 경우, 제조 비용 상승을 초래하며, 신규 장비 추가에 의한 어레이 기판(51) 제조를 위해 제조 라인을 새롭게 구성해야 하는 문제가 발생하고 있다. However, referring to FIG. 3, which is a cross-sectional view of one pixel region including the thin film transistor in an array substrate having a thin film transistor including a polysilicon semiconductor layer, the polysilicon may be formed using a semiconductor layer ( In the fabrication of the
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 채널이 형성되는 부분의 액티브층이 건식식각에 노출되지 않음으로써 그 표면에 손상이 발생하지 않아 박막트랜지스터의 특성이 향상되는 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and thus, the active layer of the portion where the channel is formed is not exposed to dry etching, thereby preventing damage to the surface thereof, thereby providing a method of manufacturing an array substrate in which the characteristics of the thin film transistor are improved. It is for that purpose.
나아가, 반도체층을 폴리실리콘으로 형성하면서도 도핑 공정을 필요로 하지 않으며, 이동도 특성을 향상시킬 수 있는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an array substrate having a thin film transistor capable of improving a mobility property while forming a semiconductor layer using polysilicon, without requiring a doping process.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 어레이 기판은, 화소영역과 스위 칭 영역이 정의된 기판 상의 상기 스위칭 영역에 불순물 폴리실리콘으로 아일랜드 형태로 형성된 게이트 전극과; 상기 게이트 전극 상부에 상기 게이트 전극과 동일한 평면 형태를 가지며 형성된 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상부로 상기 게이트 절연막의 테두리부를 노출시키며 평면적으로 그 중앙부는 제 1 폭을 가지며 상기 중앙부를 기준으로 그 양측은 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 가져 H자 형태를 이루며 형성된 순수 폴리실리콘의 액티브층과; 상기 액티브층의 제 2 폭을 갖는 부분을 각각 노출시키는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 가지며, 상기 액티브층 외측에 위치하는 상기 게이트 전극에 대응하여 상기 게이트 절연막을 노출시키는 제 1 홀을 가지며, 상기 기판 전면에 형성된 층간절연막과; 상기 스위칭 영역에 상기 층간절연막 위로 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 상기 액티브층과 각각 접촉하며 이격하며 형성된 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층과; 상기 이격하는 상기 오믹콘택층 위로 각각 이격하며 형성된 소스 및 드레인 전극과; 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 소스 전극과 연결되며 형성된 데이터 배선과; 상기 데이터 배선 위로 상기 제 1 홀 내측으로 상기 게이트 전극을 노출시키는 게이트 콘택홀을 가지며 형성된 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 게이트 콘택홀을 통해 상기 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하며 형성된 게이트 배선과; 상기 게이트 배선 위로 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 가지며 형성된 제 2 보호층과; 상기 제 2 보호층 위로 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하며 상기 화소영역에 형성된 화소전극을 포함하며, 상기 제 1 폭을 갖는 액티브층의 중앙부에 대응해서 는 그 양측에 위치하는 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀 간 이격간격이 일정하게 형성된 것이 특징이다. According to an aspect of the present invention, an array substrate includes: a gate electrode formed in an island shape with impurity polysilicon in the switching region on a substrate on which a pixel region and a switching region are defined; A gate insulating film formed on the gate electrode and having the same planar shape as the gate electrode; A pure poly formed in an H-shape having an edge portion of the gate insulating film over the gate insulating film, the center portion having a first width in plan view, and both sides thereof having a second width larger than the first width based on the center portion. An active layer of silicon; First and second active contact holes exposing portions having a second width of the active layer, respectively, and first holes exposing the gate insulating layer corresponding to the gate electrode located outside the active layer, An interlayer insulating film formed on the entire surface of the substrate; An ohmic contact layer of impurity amorphous silicon formed in the switching region in contact with the active layer through the first and second active contact holes and spaced apart from each other; Source and drain electrodes spaced apart from each other on the spaced apart ohmic contact layer; A data line formed on a boundary of the pixel area over the interlayer insulating layer and connected to the source electrode; A first passivation layer having a gate contact hole exposing the gate electrode to the inside of the first hole over the data line; A gate wiring formed on the boundary of the pixel area over the first passivation layer, the gate wiring being in contact with the gate electrode and crossing the data wiring; A second protective layer having a drain contact hole exposing the drain electrode over the gate line; A pixel electrode formed in the pixel region in contact with the drain electrode through the drain contact hole on the second passivation layer and corresponding to a central portion of the active layer having the first width; The spacing between the first and second active contact holes is constant.
이때, 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀은 그 단축은 곡선형태를 가지며, 그 장축은 직선형태를 이루며 상기 제 1 액티브 콘택홀의 장축과 상기 제 2 액티브 콘택홀이 장축이 서로 마주하도록 형성된 것이 특징이다. In this case, the short axis of the first and second active contact holes has a curved shape, and the long axis has a straight shape, and the long axis of the first active contact hole and the second active contact hole are formed such that the long axes thereof face each other. to be.
또한, 상기 제 1 폭을 갖는 상기 액티브층의 중앙부는 곡선형태를 갖는 상기 제 1 액티브 콘택홀의 단축과 상기 제 2 액티브 콘택홀의 단축 사이의 이격영역에는 형성되지 않고, 상기 직선형태를 갖는 상기 제 1 액티브 콘택홀의 장축과 상기 제 2 액티브 콘택홀의 장축 사이의 이격영역에 형성된 것이 특징이다. In addition, the center portion of the active layer having the first width is not formed in the separation region between the short axis of the first active contact hole having a curved shape and the short axis of the second active contact hole, and the first shape having the straight shape. And a separation region between the long axis of the active contact hole and the long axis of the second active contact hole.
또한, 상기 게이트 절연막은 상기 제 1 홀이 형성된 부분이 그 외의 영역보다 얇은 두께를 가지며 형성되는 것이 특징이다. In addition, the gate insulating layer is characterized in that the portion in which the first hole is formed has a thickness thinner than other regions.
또한, 상기 액티브층과 상기 각 오믹콘택층 사이에는 순수 비정질 실리콘으로 이루어지며 상기 오믹콘택층과 동일한 평면형태를 가지며 완전 중첩하며 50Å 내지 300Å의 두께를 갖는 배리어패턴이 형성된 것이 특징이다. In addition, between the active layer and each of the ohmic contact layer is made of pure amorphous silicon, and has the same planar shape as the ohmic contact layer, it is characterized in that the barrier pattern having a thickness of 50 ~ 300 완전 completely overlapped.
또한, 상기 게이트 절연막은 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 것이 특징이다. In addition, the gate insulating film is made of silicon oxide (SiO 2 ).
본 발명에 따른 어레이 기판의 제조 방법은, 화소영역과 스위칭 영역이 정의된 기판 상에 무기절연물질로 이루어진 버퍼층을 형성하는 단계와; 상기 버퍼층 위로 상기 스위칭 영역에 아일랜드 형태로서 게이트 전극 및 산화실리콘으로 이루어진 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막의 테두리부를 노출시키며 평면적으로 그 중앙부는 제 1 폭을 가지며 상기 중앙부를 기준으로 그 양측은 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 가져 H자 형태를 이루도록 순수 폴리실리콘의 액티브층을 형성하는 단계와; 상기 액티브층 위로 전면에 무기절연물질을 증착하고 패터닝함으로써 상기 액티브층 중 제 1 폭을 갖는 부분을 각각 노출시키며 이격하는 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 갖는 층간절연막을 형성하는 단계와; 상기 층간절연막 위로 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 각각 상기 액티브층과 접촉하며 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층 위로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성하고, 동시에 상기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 소스 전극과 연결된 데이터 배선을 형성하는 단계와; 상기 데이터 배선과 상기 소스 및 드레인 전극 위로 전면에 상기 게이트 전극을 노출시키는 게이트 콘택홀을 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 보호층 위로 상기 화소영역의 경계에 제 1 금속물질로서 상기 게이트 콘택홀을 통해 상기 게이트 전극과 접촉하며 상기 데이터 배선과 교차하는 게이트 배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 위로 상기 기판 전면에 상기 드레인 전극을 노출시키는 드레인 콘택홀을 갖는 제 2 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 보호층 위로 상기 화소영역에 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 접촉하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating an array substrate, the method including: forming a buffer layer made of an inorganic insulating material on a substrate in which a pixel region and a switching region are defined; A gate insulating film formed of a gate electrode and silicon oxide in an island shape in the switching region over the buffer layer, and an edge portion of the gate insulating film, the center portion having a first width in plan view, and both sides of the first portion with respect to the center portion; Forming an active layer of pure polysilicon to form an H shape with a second width greater than the width; Depositing and patterning an inorganic insulating material over the active layer on the entire surface to form an interlayer insulating film having first and second active contact holes spaced apart from each other to expose portions having a first width of the active layer; Forming an ohmic contact layer of impurity amorphous silicon that is in contact with the active layer and spaced apart from each other through the first and second active contact holes, and a source and drain electrode spaced apart from each other on the ohmic contact layer, Simultaneously forming a data line connected to the source electrode on a boundary of the pixel area over the interlayer insulating film; Forming a first passivation layer having a gate contact hole exposing the gate electrode over the data line and the source and drain electrodes; Forming a gate wiring on the boundary of the pixel area over the first passivation layer, the gate wiring contacting the gate electrode through the gate contact hole and crossing the data wiring; Forming a second protective layer having a drain contact hole exposing the drain electrode on the entire surface of the substrate over the gate wiring; Forming a pixel electrode on the second protective layer in contact with the drain electrode through the drain contact hole in the pixel area.
이때, 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 갖는 층간절연막을 형성하는 단계는 상기 액티브층 외측의 상기 게이트 절연막을 노출시키는 제 1 홀을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 오믹콘택층을 형성하기 전에 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택 홀을 통해 노출된 상기 액티브층 표면의 산화막 제거와 상기 제 1 홀을 통해 노출된 상기 게이트 절연막의 두께를 줄이기 위해 BOE(Buffered Oxide Etchant) 세정을 실시하는 단계를 포함하며, 상기 게이트 콘택홀은 상기 제 1 홀 내측으로 형성되도록 하는 것이 특징이다. In this case, the forming of the interlayer insulating film having the first and second active contact holes may include forming a first hole exposing the gate insulating film outside the active layer, and before forming the ohmic contact layer. Performing a buffered oxide etchant (BOE) cleaning to remove an oxide layer on the surface of the active layer exposed through the first and second active contact holes and reduce a thickness of the gate insulating layer exposed through the first hole. The gate contact hole may be formed inside the first hole.
또한, 상기 데이터 배선과 상기 소스 및 드레인 전극 위로 전면에 상기 게이트 전극을 노출시키는 게이트 콘택홀을 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계는, 상기 데이터 배선과 상기 소스 및 드레인 전극 위로 전면에 무기절연물질을 증착하여 상기 제 1 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 홀 내측에 위치하는 상기 제 1 보호층 및 그 하부로 두께가 얇아진 상기 게이트 절연막을 건식식각을 진행하여 제거함으로써 상기 게이트 콘택홀을 형성하는 단계를 포함한다. The forming of the first passivation layer having a gate contact hole exposing the gate electrode over the data line and the source and drain electrodes may include an inorganic insulating material over the data line and the source and drain electrodes. Depositing to form the first protective layer; And forming the gate contact hole by performing dry etching on the first passivation layer located inside the first hole and the gate insulating layer having a thin thickness thereunder.
또한, 상기 버퍼층 위로 상기 스위칭 영역에 아일랜드 형태로서 게이트 전극 및 산화실리콘으로 이루어진 게이트 절연막과, 상기 게이트 절연막의 테두리부를 노출시키며 평면적으로 그 중앙부는 제 1 폭을 가지며 상기 중앙부를 기준으로 그 양측은 상기 제 1 폭보다 큰 제 2 폭을 가져 H자 형태를 이루도록 순수 폴리실리콘의 액티브층을 형성하는 단계는, 상기 버퍼층 위로 불순물 비정질 실리콘층과 제 1 무기절연층과 순수 비정질 실리콘층을 순차 적층시키는 단계와; 고상 결정화 공정을 진행하여 상기 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층을 각각 순수 폴리실리콘층과 불순물 폴리실리콘층으로 결정화하는 단계와; 상기 순수 폴리실리콘층 위로 상기 스위칭 영역에 상기 H자 형태의 액티브층이 형성되는 부분에 대응해서는 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 액티브층 외측으 로 노출되는 상기 게이트 전극의 테두리부에 대응해서는 상기 제 1 두께보다 얇은 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 및 2 포토레지스트 패턴 외측으로 노출된 상기 순수 폴리실리콘층과 그 하부의 상기 제 1 무기절연층 및 상기 불순물 폴리실리콘층을 순차적으로 제거하여 상기 스위칭 영역에 순차 적층된 형태로 상기 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극과 게이트 절연막과 순수 폴리실리콘 패턴을 형성하는 단계와; 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴을 제거함으로써 상기 제 1 포토레지스트 패턴 외측으로 상기 순수 폴리실리콘의 패턴의 테두리부를 노출시키는 단계와; 상기 제 1 포토레지스트 패턴 외측으로 노출된 상기 순수 폴리실리콘 패턴을 제거함으로써 상기 H자 형태의 액티브층을 형성하고, 동시에 상기 게이트 절연막의 테두리부를 노출시키는 단계와; 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다. In addition, a gate insulating film made of a gate electrode and silicon oxide in an island shape in the switching region over the buffer layer, and an edge portion of the gate insulating film are exposed, and a center portion thereof has a first width and both sides thereof are referred to as the center portion. Forming an active layer of pure polysilicon to have an H-shape having a second width greater than the first width may include sequentially depositing an impurity amorphous silicon layer, a first inorganic insulating layer, and a pure amorphous silicon layer on the buffer layer. Wow; Performing a solid phase crystallization process to crystallize the pure amorphous silicon layer and the impurity amorphous silicon layer into a pure polysilicon layer and an impurity polysilicon layer, respectively; A first photoresist pattern having a first thickness is formed on the pure polysilicon layer to correspond to a portion where the H-shaped active layer is formed in the switching region, and the gate electrode is exposed to the outside of the active layer. Forming a second photoresist pattern having a second thickness thinner than the first thickness corresponding to the edge portion; The impurity poly is formed by sequentially removing the pure polysilicon layer exposed to the outside of the first and second photoresist patterns, the first inorganic insulating layer, and the impurity polysilicon layer below and sequentially stacked in the switching region. Forming a pure polysilicon pattern with a gate electrode and a gate insulating film of silicon; Exposing the edges of the pattern of the pure polysilicon outside the first photoresist pattern by ashing to remove the second photoresist pattern; Forming the H-shaped active layer by removing the pure polysilicon pattern exposed to the outside of the first photoresist pattern, and simultaneously exposing an edge of the gate insulating layer; Removing the first photoresist pattern.
또한, 상기 불순물 폴리실리콘으로 이루어진 게이트 전극은 500Å 내지 1000Å 정도의 두께를 갖도록 형성하고, 상기 H자 형태의 순수 폴리실리콘의 액티브층은 300Å 내지 1000Å 정도의 두께를 갖도록 형성하는 것이 특징이다. In addition, the gate electrode made of impurity polysilicon is formed to have a thickness of about 500 kPa to 1000 kPa, and the active layer of the H-shaped pure polysilicon is formed to have a thickness of about 300 kPa to 1000 kPa.
또한, 상기 고상 결정화 공정은 600℃ 내지 800℃의 열처리를 통한 결정화 또는 교번자장 결정화(Alternating Magnetic Field Crystallization : AMFC) 장치를 이용한 교번자장 결정화인 것이 특징이다. In addition, the solid phase crystallization process is characterized in that the alternating magnetic field crystallization using the crystallization or alternating magnetic field crystallization (AMFC) device through a heat treatment of 600 ℃ to 800 ℃.
또한, 상기 층간절연막 위로 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀을 통해 각각 상기 액티브층과 접촉하며 서로 이격하는 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층과, 상기 오믹콘택층 위로 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극을 형성하고, 동시에 상 기 층간절연막 위로 상기 화소영역의 경계에 상기 소스 전극과 연결된 데이터 배선을 형성하는 단계는, 상기 제 1 및 제 2 액티브 콘택홀 각각의 내측으로 상기 액티브층과 상기 오믹콘택층 사이에 순수 비정질 실리콘으로 이루어지며 상기 오믹콘택층과 동일한 평면형태를 가지며 완전 중첩하며 50Å 내지 300Å의 두께를 갖는 배리어 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, an ohmic contact layer of impurity amorphous silicon contacting the active layer and spaced apart from each other through the first and second active contact holes, respectively, is formed on the interlayer insulating layer, and source and drain electrodes are spaced apart from each other on the ohmic contact layer. At the same time, forming a data line connected to the source electrode at the boundary of the pixel region over the interlayer insulating layer may include forming the data line between the active layer and the ohmic contact layer inside each of the first and second active contact holes. And forming a barrier pattern made of pure amorphous silicon, having the same planar shape as the ohmic contact layer, completely overlapping, and having a thickness of 50 μs to 300 μs.
본 발명에 따른 어레이 기판 제조방법에 의해 채널이 형성되는 영역의 액티브층이 건식식각에 노출되지 않음으로써 그 표면 손상이 발생하지 않아 박막트랜지스터 특성이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.By the method of manufacturing the array substrate according to the present invention, the active layer in the region where the channel is formed is not exposed to dry etching, and thus, surface damage does not occur, thereby preventing the thin film transistor characteristic from deteriorating.
액티브층이 건식식각에 영향을 받지 않게 되므로 식각되어 없어지는 두께를 고려하지 않아도 되므로 상기 액티브층의 두께를 줄임으로써 증착 시간을 단축시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다. Since the active layer is not affected by dry etching, it is not necessary to consider the thickness lost by etching, thereby reducing the thickness of the active layer, thereby reducing the deposition time, thereby improving productivity.
본 발명에 따른 제조 방법에 의해 제조된 어레이 기판은 비정질 실리콘층을 결정화 공정에 의해 폴리실리콘층으로 결정화하고 이를 반도체층으로 하여 박막트랜지스터를 구성함으로써 비정질 실리콘층의 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판 대비 이동도 특성을 수십 내지 수 백배 향상시키는 효과가 있다.The array substrate manufactured by the manufacturing method according to the present invention comprises a thin film transistor including a semiconductor layer of an amorphous silicon layer by crystallizing an amorphous silicon layer into a polysilicon layer by a crystallization process and forming a thin film transistor using the semiconductor layer as a semiconductor layer. There is an effect of improving the mobility characteristics by several tens to several hundred times compared to one array substrate.
폴리실리콘의 액티브층을 박막트랜지스터의 반도체층으로 이용하면서도 불순물의 도핑은 필요로 하지 않으므로 도핑 공정 진행을 위한 신규 장비 투자를 실시 하지 않아도 되므로 초기 투자 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.Since the active layer of polysilicon is used as a semiconductor layer of the thin film transistor, doping of impurities is not required, and thus, the initial investment cost can be reduced because new equipment investment for the doping process is not required.
게이트 전극을 노출시키는 게이트 콘택홀을 형성 시, 이전단계에서 공정시간의 증가없이 층간절연막과 게이트 절연막의 일부를 제거한 제 1 홀이 구비되며, 상기 게이트 콘택홀이 상기 제 1 홀 내측에 구비되도록 함으로서, 제 1 보호층과 두께가 얇아진 게이트 절연막 및 게이트 전극에 대해서만 식각이 진행되도록 하여 건식식각 시간을 단축시키는 장점이 있다. In forming the gate contact hole exposing the gate electrode, a first hole is formed in which the interlayer insulating film and the part of the gate insulating film are removed without increasing the process time in the previous step, and the gate contact hole is provided inside the first hole. In addition, the etching process may be performed only on the first insulating layer and the gate insulating layer and the gate electrode, the thickness of which is thin, thereby reducing the dry etching time.
또한, 폴리실리콘의 액티브층을 소스 및 드레인 전극과 접촉하는 양측 부분은 평면적으로 상대적으로 넓은 폭을 갖도록, 그리고 채널이 형성되는 중앙부는 좁은 폭을 갖도록 형성함으로서 채널 길이가 일정하도록 하여 박막트랜지스터의 특성이 위치별로 차이가 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다. In addition, both sides of the polysilicon active layer in contact with the source and drain electrodes have a relatively wide width in plan view, and a central portion where the channel is formed has a narrow width so that the channel length is constant so that the characteristics of the thin film transistor There is an effect of preventing a difference from occurring at each position.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 4a 내지 도 4o는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도이며, 도 5a 내지 도 5o는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 하나의 화소영역내의 박막트랜지스터가 형성되는 부분에 대한 제조 단계별 평면도이다. 이때, 설명의 편의를 위해 각 화소영역(P) 내의 게이트 및 데이터 배선과 연결되는 박막트랜지스터(Tr)가 형성될 부분을 스위칭 영역(TrA)이라 정의한다. 4A to 4O are cross-sectional views illustrating manufacturing processes of one pixel area including a thin film transistor of an array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5O illustrate one of the array substrates according to an exemplary embodiment of the present invention. A plan view of manufacturing steps for a portion where a thin film transistor is formed in the pixel region of FIG. In this case, for convenience of description, a portion in which the thin film transistor Tr connected to the gate and the data line in each pixel region P is to be formed is defined as a switching region TrA.
우선, 도 4a와 도 5a에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(101) 상에 무기절연 물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 2000Å 내지 3000Å 정도의 두께를 갖는 버퍼층(103)을 형성한다. 본 발명의 특징 상 추후 공정에서 고상 결정화 공정을 진행하는데, 이러한 고상 결정화 공정을 600℃ 내지 800℃의 고온의 분위기가 요구되고 있다. 이 경우 상기 기판(101)이 고온의 분위기에 노출되면 기판 표면으로부터 알카리 이온이 용출되어 폴리실리콘으로 이루어진 구성요소의 특성을 저하시킬 수 있으므로 이러한 문제를 방지하기 위해 상기 버퍼층(103)을 형성하는 것이다. First, as shown in FIGS. 4A and 5A, a buffer layer having a thickness of about 2000 Pa to 3000 Pa by depositing an inorganic insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx) on the
다음, 상기 버퍼층(103) 위로 불순물 비정질 실리콘을 증착함으로써 500Å 내지 1000Å 정도의 두께를 갖는 제 1 불순물 비정질 실리콘층(105)을 형성한다. 이후 연속하여 상기 제 1 불순물 비정질 실리콘층(105) 위로 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2)을 증착하여 500Å 내지 4000Å 정도의 두께를 갖는 제 1 무기절연층(108)을 형성하고, 그 상부로 순수 비정질 실리콘을 증착함으로써 300Å 내지 1000Å 정도의 두께를 갖는 순수 비정질 실리콘층(111)을 형성한다. Next, the impurity amorphous silicon is deposited on the
이 경우, 상기 버퍼층(103)과 제 1 불순물 비정질 실리콘층(105)과 상기 제 1 무기절연층(108)과 상기 순수 비정질 실리콘층(111)의 형성은 모두 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition : CVD) 장비(미도시)를 통해 이루어진다. 따라서, 이들 4개의 층(103, 105, 108, 110)은 상기 화학기상증착(CVD) 장비(미도시)의 챔버(미도시)내에 주입되는 반응 가스만을 바꿈으로써 연속적으로 형성되는 것이 특징이다. 이때, 상기 순수 비정질 실리콘층(111)은, 종래의 경우 건식식각에 노출됨 으로써 식각되어 그 표면으로부터 일부 두께가 제거되는 것을 고려하여 1000Å 보다 큰 두께를 갖도록 형성하였다. In this case, the formation of the
하지만, 본 발명의 실시예의 경우, 상기 순수 비정질 실리콘층(111)을 통해 최종적으로 구현되는 폴리실리콘의 액티브층(도 4o의 115)은 건식식각에 노출되지 않으므로 상기 건식식각에 의해 그 두께가 얇아지게 되는 등의 문제는 발생하지 않는다. 따라서, 상기 순수 비정질 실리콘층(111)은 액티브층으로서의 역할을 할 수 있는 두께인 300Å 내지 1000Å로 형성해도 무방하며, 이 경우 재료비 저감 및 단위 공정 시간 단축의 효과를 얻을 수 있는 것이 특징이다. However, in the exemplary embodiment of the present invention, the active layer of polysilicon (115 of FIG. 4O) finally implemented through the pure
다음, 도 4b 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 순수 비정질 실리콘층(도 4a의 111)의 이동도 특성 등을 향상시키기 위해 고상 결정화(Solid Phase Crystallization : SPC) 공정을 진행함으로써 상기 순수 비정질 실리콘층(도 4a의 111)이 결정화되어 순수 폴리실리콘층(112)을 이루도록 한다. 이때, 상기 고상 결정화(SPC)는 일례로 600℃ 내지 800℃의 분위기에서 열처리를 통한 결정화 또는 교번자장 결정화(Alternating Magnetic Field Crystallization : AMFC) 장치를 이용한 600℃ 내지 700℃의 온도 분위기에서의 교번자장 결정화인 것이 바람직하다. Next, as shown in FIGS. 4B and 5B, the pure amorphous silicon is subjected to a solid phase crystallization (SPC) process to improve mobility characteristics of the pure amorphous silicon layer (111 of FIG. 4A). The layer (111 in FIG. 4A) is crystallized to form
한편, 이러한 고상 결정화 공정 진행에 의해 상기 순수 비정질 실리콘층(도 4a의 111) 뿐만 아니라 상기 제 1 무기절연층(도 4a의 108) 하부에 위치한 상기 불순물 비정질 실리콘층(도 4a의 105) 또한 결정화되어 불순물 폴리실리콘층(106)을 이루게 된다. Meanwhile, as a result of the solid phase crystallization process, not only the pure amorphous silicon layer (111 of FIG. 4A) but also the impurity amorphous silicon layer (105 of FIG. 4A) positioned below the first inorganic insulating layer (108 of FIG. 4A) may also be crystallized. As a result, the
다음, 도 4c 및 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 순수 폴리실리콘(112) 위로 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고, 상기 포토레지스트층(미도시)에 대해 빛의 투과영역과 차단영역(미도시), 그리고 슬릿형태로 구성되거나, 또는 다중의 코팅막을 더욱 구비하여 통과되는 빛량을 조절함으로써 그 빛 투과도가 상기 투과영역(미도시)보다는 작고 상기 차단영역(미도시)보다는 큰 반투과영역(미도시)으로 구성된 노광 마스크(미도시)를 이용하여 회절노광 또는 하프톤 노광을 실시한다. Next, as shown in FIGS. 4C and 5C, a photoresist is applied on the
이후, 노광된 포토레지스트층(미도시)을 현상함으로써 상기 순수 폴리실리콘(112) 위로 상기 스위칭 영역(TrA)에 대응하여 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극(도 4o의 107)이 형성되어야 할 부분 중 일부(추후 형성되는 순수 폴리실리콘의 액티브층(도 4o의 115)과 중첩하지 않는 부분)에 대응해서는 제 1 두께를 갖는 제 1 및 2 포토레지스트 패턴(191a, 191b)을 형성하고, 상기 게이트 전극(도 4o의 107)이 형성되어야 할 부분 중 액티브층(도 4o의 115)이 형성되어야 할 부분에 대응해서는 상기 제 1 두께보다 더 두꺼운 제 2 두께를 갖는 제 3 포토레지스트 패턴(191c)을 형성한다. Subsequently, by developing the exposed photoresist layer (not shown), a part of the portion where the gate electrode (107 of FIG. 4O) of the impurity polysilicon should be formed on the
따라서, 전술한 공정진행에 의해 게이트 전극(도 4o의 107)이 형성될 부분 중 상기 액티브층(도 4o의 115)과 중첩하며 형성되는 부분에 대응해서는 제 2 두께의 제 3 포토레지스트 패턴(191c)이 형성되고, 상기 게이트 전극(도 4o의 107)이 형성될 부분 중 액티브층(도 4o의 115)이 형성되지 않는 영역은 상기 제 1 두께의 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(191a, 191b)이 형성되며, 상기 게이트 전극(도 4o의 107)이 형성되지 않는 기판(101)상의 모든 영역에 대해서는 상기 포토레지스트 층(미도시)이 제거됨으로써 상기 순수 폴리실리콘층(112)을 노출시킨 상태를 이룬다.Accordingly, the
이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c) 외측으로 상기 제 1 및 2 포토레지스트 패턴(191a, 191b)은 그 폭을 달리하는 것이 특징이다. 이는 추후에 패터닝 되어 형성되는 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극(도 4o의 107)과 그 상부의 게이트 절연막(도 4o의 110) 및 순수 폴리실리콘의 액티브층(도 4o의 115)의 테두리부가 계단 형태를 이루도록 하여 이후 형성되는 층간절연막(도 4o의 122)의 끊김 또는 들뜸을 방지하고, 나아가 추후 형성되는 게이트 배선(도 4o의 145)과 상기 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극(도 4o의 107)과의 접촉을 위한 게이트 콘택홀(도 4o의 142)을 형성할 면적을 확보하기 위함이다. In this case, the first and
또한, 본 발명에 있어 특징적인 것으로서 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c)은 평면으로는 "H"자 형태를 갖는 것이 특징이다. 이렇게 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c)을 H자 형태로 형성하는 것은 추후 패터닝되어 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c) 하부에 남게되는 순수 폴리실리콘의 액티브층(도 4o의 115) 형태가 소스 및 드레인 전극(도 4o의 133, 136)과 접촉하는 부분은 넓은 폭을 갖도록 그리고 캐리어의 이동 통로가 되는 채널이 형성되는 영역은 작은 폭을 갖도록 하여 상기 소스 및 드레인 전극(도 4o의 133, 136) 사이의 액티브층(도 4o의 115) 내부에서의 채널 길이를 일정하게 하기 위함이다.In addition, as a characteristic feature of the present invention, the
이렇게 액티브층(도 4o의 115)에 있어서 소스 및 드레인 전극(도 4o의 133, 136)과 접촉하는 부분의 폭과 캐리어가 이동하는 통로가 되는 채널영역의 길이를 달리하는 것은 추후 상세히 설명한다. As described above, the widths of the portions in contact with the source and drain
다음, 도 4d 및 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 2 및 3 포토레지스트 패턴(191a, 191b, 191c) 외부로 노출된 상기 순수 폴리실리콘층(도 4c의 112)과 상기 제 1 무기절연층(도 4c의 108)과 상기 제 1 불순물 폴리실리콘층(도 4c의 104)을 순차적으로 식각하여 제거함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에 상기 버퍼층(102) 위로 아일랜드 형태로서 순차 적층된 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극(107)과 게이트 절연막(110)과 순수 폴리실리콘 패턴(113)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 4D and 5D, the
이때, 상기 스위칭 영역(TrA) 이외의 영역에 대해서는 상기 순수 폴리실리콘층(도 4d의 112)과 제 1 무기절연층(도 4d의 108) 및 상기 불순물 폴리실리콘층(도 4d의 104)이 모두 제거되어 상기 버퍼층(103)이 노출된 상태가 된다. At this time, for the regions other than the switching region TrA, both the pure polysilicon layer (112 in FIG. 4D), the first inorganic insulating layer (108 in FIG. 4D), and the impurity polysilicon layer (104 in FIG. 4D) are all The
다음, 도 4e 및 도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극(107)과 게이트 절연막(110)과 순수 폴리실리콘 패턴(113)이 형성된 기판(101)에 대해 애싱(ashing)을 진행하여 상기 제 1 두께를 갖는 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴(도 4d의 191a, 191b)을 제거함으로써 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c) 외측으로 상기 순수 폴리실리콘 패턴(113)의 테두리부를 노출시킨다. 이때, 상기 애싱(ashing) 진행에 의해 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c) 또한 그 두께가 줄어들지만, 여전히 상기 순수 폴리실리콘 패턴(113) 상부에 남아있게 된다. Next, ashing is performed on the
다음, 도 4f 및 도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c) 외부로 노출된 상기 순수 폴리실리콘 패턴(도 4e의 113)을 식각하여 제거 함으로써 상기 게이트 절연막(110)의 테두리부를 노출시킨다. 이때, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c)에 의해 식각되지 않고 남아있게 되는 상기 순수 폴리실리콘 패턴(도 4e의 113)은 상기 제 3 포토레지스트 패턴(191c)의 평면형태 대로 "H" 자 형태를 갖는 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)을 이룬다. Next, as shown in FIGS. 4F and 5F, the edge of the
이때, 공정적인 특징에 의해 본 발명에 따른 실시예의 경우, 상기 게이트 절연막(110)과 그 하부에 위치하는 상기 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극(107)은 동일한 평면 형태와 크기를 가지며 중첩 형성되는 것이 특징이다.At this time, in the case of the embodiment according to the present invention, the
또한, "H" 자 형태를 갖는 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)의 외측으로 노출된 상기 게이트 절연막(110) 부분 중 일측(추후 게이트 전극이 형성되는 부분)의 폭이 타측(게이트 전극이 형성되는 부분 이외의 영역)의 폭보다 상기 넓게 형성됨으로써 추후 제 1 홀(도 4o의 124) 및 게이트 콘택홀(도 4o의 142)을 형성할 수 있도록 하고 있는 것이 특징이다. In addition, one side of the
다음, 도 4g 및 도 5g에 도시한 바와 같이, 스트립(strip)을 진행하여 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 상부에 남아있는 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 4f 및 도 5f의 191c)을 제거함으로써 상기 "H"자 형태를 갖는 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)을 노출시킨다.Next, as shown in FIGS. 4G and 5G, a strip is applied to the third photoresist pattern (191c of FIGS. 4F and 5F) remaining on the
다음, 도 4h 및 도 5h에 도시한 바와 같이, 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 위로 무기절연물질 예를들면 질화실리콘(SiNx)을 증착하여 제 2 무기절연층(121)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 4H and 5H, an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiNx) is deposited on the
이때, 상기 제 2 무기절연층(121)은 상기 게이트 전극(107)과 그 상부에 위 치하는 게이트 절연막(110)의 두께를 합한 두께와 같거나 더 큰 두께를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이는 서로 중첩하며 동일한 형태를 가지며 형성된 상기 게이트 전극(107) 및 게이트 절연막(110)의 끝단에서 상기 버퍼층(103)과 이루는 단차로 인해 상기 제 2 무기절연층(121)의 끊김 등의 발생을 억제하기 위함이다. In this case, the second inorganic insulating
이후, 상기 제 2 무기절연층(121)에 대해 포토레지스트의 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성한 후, 상기 포토레지스트층(미도시)에 대해 노광 마스크를 이용한 노광, 노광된 포토레지스트의 현상을 진행하여 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 중 상기 넓은 폭을 가지며 형성된 부분의 중앙부와 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 외측의 상기 불순물 폴리실리콘의 게이트 전극(107)에 대응하여 그 중앙부에 대응하여 상기 제 2 무기절연층(121)을 노출시키는 홀(hl)을 갖는 제 4 포토레지스트 패턴(194)을 형성한다. 이때, 상기 액티브층(115)에 각각 대응하는 홀(hl)은 평면적으로 직사각형 형태를 이루도 형성하는 것이 바람직하다. 하지만, 포토레지스트층(미도시)에 대해 노광을 실시하고 현상하는 과정에서 평면적으로 직사각형 형태의 홀(hl)을 형성하도록 한다 하여도 완전한 직사각형 형태를 이루지 못하고 도면에서와 같이 단측부에서 곡선 형태로 나타나게 된다. 이러한 현상은 특히, 네가티브 타입의 패터닝 즉, 홀(hl) 등을 형성하는 과정에서 잘 나타나게 된다. Subsequently, a photoresist layer (not shown) is formed by applying photoresist to the second inorganic insulating
다음, 도 4i 및 도 5i에 도시한 바와 같이, 상기 제 4 포토레지스트 패턴(194) 사이로 노출된 상기 제 2 무기절연층(도 4h의 121)에 대해 건식식각을 진행함으로써 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)의 중앙부를 기준으로 그 양측의 표면을 노출시키는 액티브 콘택홀(123)과, 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 외측으로 노출된 상기 게이트 절연막(110)에 대응해서도 이를 노출시키는 제 1 홀(124)을 갖는 층간절연막(122)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 4I and 5I, dry etching of the second inorganic insulating layer (121 of FIG. 4H) exposed between the
이때 상기 층간절연막(122)은 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)의 중앙부에 대응해서는 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)을 덮어 에치스토퍼로서의 역할을 하며, 그 외의 영역에 대응해서는 절연층의 역할을 하게 된다. At this time, the
한편, 상기 층간절연막(122)에 상기 게이트 전극(107) 상부에 위치하는 상기 게이트 절연막(110)을 노출시키는 제 1 홀(124)을 형성한 것은 추후 상기 게이트 전극(107)을 노출시키기 위한 게이트 콘택홀(도 4o의 142)을 조금 더 빠른 시간 내에 형성하기 위함이다. Meanwhile, the
전술한 공정 진행에 의해 상기 층간절연막(122) 내에 형성된 상기 액티브 콘택홀(123)을 평면구성을 살펴보면, 직사각형 형태를 이루지 못하고 그 단측변이 곡선형태를 이루게 됨을 알 수 있다. 상기 액티브 콘택홀(123)은 그 설계에 있어서 직사각형 형태를 이루도록 하고 있지만, 실질적으로 액티브 콘택홀(123)을 형성하는 단계에서는 평면적으로 완벽한 직사각형 형태를 이루지 못하고, 특히 단측면이 곡선 형태로서 반원 형태를 이루게 된다.Looking at the planar configuration of the
도 6은 비교예에 따른 직사각형 형태의 액티브층을 구비한 어레이 기판의 스위칭 영역에 대한 설계도이며, 도 7은 도 6에 제시된 설계도를 바탕으로 공정 진행하여 완성된 실제 어레이 기판의 스위칭 영역에 대한 사진이며, 도 8은 도 7에 있어 액티브 콘택홀이 형성된 부분을 확대한 사진이다. 이때, 설명의 편의를 위해 본 발명의 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 100을 더하여 도면 부호를 부여하였다. FIG. 6 is a schematic view of a switching area of an array substrate having a rectangular active layer according to a comparative example, and FIG. 7 is a photograph of a switching area of an actual array substrate completed by a process based on the schematic diagram shown in FIG. 8 is an enlarged photograph of a portion in which an active contact hole is formed in FIG. 7. In this case, for the convenience of description, the same reference numerals are given to the same components as in the exemplary embodiment of the present invention.
도시한 바와같이, 설계도에 있어서는 액티브층(215)을 노출시키는 액티브 콘택홀(223)이 직사각형 형상을 하고 있지만, 실제 제작된 어레이 기판을 살펴보면 상기 액티브 콘택홀(223)은 그 단측부가 직선형상을 갖지 않고 반원형이 되어 완전한 직사각형 형태를 이루지 못함을 알 수 있다.As shown in the drawing, the
이러한 형태로 액티브 콘택홀(223)이 형성되는 경우, 상기 액티브 콘택홀(223)을 통해 추후 공정 진행에 의해 소스 및 드레인 전극(233, 236)이 상기 액티브 콘택홀(223)을 통해 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(215)과 각각 접촉하며 형성되는 경우, 채널 길이가 상기 액티브 콘택홀(223)의 위치별로 달라지게 됨을 알 수 있다. When the
즉, 도시한 바와같이 각 액티브 콘택홀(223)의 중앙부에 대해서는 각 액티브 콘택홀(223)간 제 1 거리(d1)를 갖는 반면 곡선 형태로 형성된 상기 각 액티브 콘택홀(223)의 끝단 부분으로 갈수록 상기 액티브 콘택홀(223) 간 거리는 상기 제 1 거리(d1) 보다 큰 거리(d2 : 가변적임)를 갖게됨을 알 수 있다.That is, as shown in the figure, the center portion of each
이 경우, 상기 액티브층(215) 내에 형성되는 채널 길이 또한 상기 액티브 콘택홀(223)의 위치별로 달라지게 됨을 알 수 있다. 이렇게 채널 길이가 달라지는 경우 액티브층(215) 내에서의 저항값이 달라서 디바이스 파라미터 값의 산포 원인이 되며, 이를 구성요소로 하는 박막트랜지스터의 특성을 변화시키게 된다. In this case, it can be seen that the channel length formed in the
따라서, 이러한 문제를 해결하고자 도 4i 및 도 5i에 도시한 바와같이, 본 발명에 따른 어레이 기판 및 이의 제조 방법에 있어서는 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)을 "H"자 형태가 되도록 형성한 것이다. Therefore, in order to solve this problem, as shown in FIGS. 4I and 5I, in the array substrate and the manufacturing method thereof according to the present invention, the
상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)을 노출시키는 액티브 콘택홀(123)의 단측이 곡선 형태를 이루며 형성된다 하더라도 이후 공정 진행에 의해 형성될 소스 및 드레인 전극(도 4o 및 도 5o의 133, 136)이 상기 액티브 콘택홀(123)을 통해 오믹콘택층(도 4o의 127)을 개재하여 상기 액티브층(115)과 접촉하여 상기 액티브층(115) 내에 캐리어의 이동 통로가 되는 채널영역을 형성한다 하더라도 상기 채널영역 내에서의 채널 길이는 일정하게 형성되는 것이 특징이다.Although the short side of the
즉, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 제조 특성상 "H"자 형태를 갖도록 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)을 형성함으로써 상기 액티브 콘택홀(123)의 곡선 형태로 형성된 부분에 대응해서는 서로 이격하는 상기 액티브 콘택홀(123) 사이에 액티브층(115)이 존재하지 않고, 서로 마주하여 직선 형태로 형성된 액티브 콘택홀(123) 부분에 대응해서만이 상기 액티브층(115)이 존재하기 때문이다. That is, by forming the
따라서, 상기 액티브 콘택홀(123)의 단측면이 평면적으로 반원형의 곡선 형태를 갖도록 형성된다 할지라도 이들 액티브 콘택홀(123) 사이의 액티브층(115) 내부에 형성되는 채널영역의 채널길이는 일정하게 형성되며, 채널길이가 위치별로 변경됨으로서 발생되는 디바이스 산포 문제는 원천적으로 방지할 수 있는 것이 특징이다. Therefore, even if the short side surface of the
다음, 도 4j 및 도 5j에 도시한 바와 같이, 상기 액티브 콘택홀(123)과 제 1 홀(124)을 갖는 층간절연막(122) 상에 남아있는 상기 제 4 포토레지스트 패턴(도 4i의 194)을 스트립(strip)을 진행하여 제거함으로서 상기 층간절연막(122)을 노출시킨다. Next, as shown in FIGS. 4J and 5J, the fourth photoresist pattern (194 of FIG. 4I) remaining on the
이후, 상기 액티브 콘택홀(123)과 제 1 홀(124)을 갖는 층간절연막(122)이 형성된 기판(101)에 대해 BOE(buffered oxide etchant)를 이용한 세정(이하 BOE세정이라 칭함)을 실시함으로써 상기 액티브 콘택홀(123)을 통해 노출된 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 표면에 자연적으로 형성된 산화막(미도시)을 제거하는 동시에 상기 제 1 홀(124)을 통해 노출된 산화실리콘(SiO2)으로 이루어진 상기 게이트 절연막(110)을 식각함으로써 상기 제 1 홀(124)에 대응되는 부분의 게이트 절연막(110)의 두께를 줄인다. 즉, 상기 게이트 절연막(110)의 표면에 홈을 형성한다.Subsequently, the
이렇게 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 표면에 산화막(미도시)을 제거하는 동시에 상기 제 1 홀을 통해 노출된 상기 게이트 절연막(110)까지 함께 식각되도록 할 수 있는 것은 상기 게이트 절연막(110)을 산화실리콘(SiO2)으로 형성하였기 때문이다. The oxide film (not shown) may be removed from the surface of the
상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)의 표면에는 고상 결정화 전에 순수 비정질 실리콘층(도 4a의 111) 상에 아무런 물질층이 형성되지 않은 상태에서 600℃ 내지 800℃의 온도 분위기를 갖는 상기 고상 결정화(SPC) 공정에 노출됨으로써 자연적으로 산화막(미도시)이 형성되며, 이러한 산화막(미도시)은 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)과 추후 형성되는 오믹콘택층(또는 배리어패턴)과의 접촉 시 오믹 특성을 저하시키는 요소로 작용한다. 따라서, 상기 액티브 콘택홀(123)을 통해 노 출된 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 표면의 산화막(미도시)은 반드시 제거되는 것이 바람직하며, 이를 제거하기 위해 상기 BOE세정을 실시하는 것이다. The solid phase crystallization having a temperature atmosphere of 600 ° C. to 800 ° C. in a state in which no material layer is formed on the pure amorphous silicon layer (111 in FIG. 4A) prior to solid phase crystallization on the surface of the
다음, 도 4k 및 도 5k에 도시한 바와 같이, 상기 BOE세정이 완료된 후, 상기 층간절연막(122) 위로 전면에 불순물 비정질 실리콘을 증착하여 100Å 내지 300Å 정도의 두께를 갖는 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 4K and 5K, after the BOE cleaning is completed, a second impurity amorphous silicon layer having a thickness of about 100 μs to 300 μs is deposited by depositing impurity amorphous silicon on the entire surface of the interlayer insulating layer 122 ( Not shown).
이후, 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 위로 제 1 금속물질 예를들면, 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr) 및 몰리티타늄(MoTi) 중 어느 하나를 증착함으로써 제 1 금속층(미도시)을 형성한다. Thereafter, a first metal layer (not shown) is deposited on the second impurity amorphous silicon layer (not shown), for example, by depositing any one of molybdenum (Mo), chromium (Cr), and molybdenum (MoTi). To form.
한편, 변형예로서 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 형성하기 전에 상기 층간절연막(122) 위로 우선적으로 순수 비정질 실리콘을 증착하여 50Å 내지 300Å 정도 두께의 배리어층(미도시)을 형성할 수도 있다. 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 배리어층(미도시)을 형성하는 이유는 상기 배리어층(미도시)이 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)과 상기 불순물 비정질 실리콘층(미도시)의 사이에 개재됨으로써 이들 두 층(115, 미도시)간의 접합력을 향상시키기 위함이다. 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)과의 접합력은 불순물 비정질 실리콘보다는 순수 비정질 실리콘이 더욱 우수하기 때문이다. 하지만, 상기 배리어층(미도시)은 반드시 형성할 필요는 없으며 실시예와 같이 생략될 수도 있다. On the other hand, prior to forming the second impurity amorphous silicon layer (not shown), a pure amorphous silicon is first deposited on the
다음, 상기 제 1 금속층(미도시)과 그 하부에 위치한 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)(상기 배리어층을 형성한 경우 상기 배리어층도 포함)을 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 층간절연막(122) 위로 각 화소영역(P)의 경계 에 데이터 배선(130)을 형성하며, 동시에 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 층간절연막(122) 상부에 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성하고, 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)의 하부에 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 오믹콘택층(127)을 형성한다. 이때, 변형예에서와 같이 상기 배리어층(미도시)을 형성한 경우는 상기 오믹콘택층(127) 하부로 순수 비정질 실리콘의 배리어패턴(미도시)을 형성한다. 이때, 상기 오믹콘택층(배리어패턴(미도시)이 형성된 경우는 배리어패턴(미도시))은 각각 상기 액티브 콘택홀(123)을 통해 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)과 접촉하도록 한다. Next, the interlayer insulating film is patterned by patterning the first metal layer (not shown) and the second impurity amorphous silicon layer (not shown) (including the barrier layer in the case of forming the barrier layer) under the mask process. Source and
또한, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 상기 소스 전극(133)과 상기 데이터 배선(130)은 서로 연결되도록 형성한다. 이때, 상기 서로 이격하는 소스 및 드레인 전극(133, 136) 각각의 하부에 형성되는 상기 오믹콘택층(127)(배리어패턴(미도시)이 형성된 경우 배리어패턴(미도시)도 포함)은 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 각각과 동일한 형태 및 면적으로 가지며 형성되는 것이 특징이다. In addition, the
또한, 전술한 바와 같은 공정 진행에 의해 상기 데이터 배선(130)의 하부에도 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 제 1 더미패턴(128)과 배리어패턴(미도시)이 형성되는 경우 순수 비정질 실리콘으로 이루어진 제 2 더미패턴(미도시)이 형성되게 된다. In addition, when the first dummy pattern 128 made of impurity amorphous silicon and the barrier pattern (not shown) are formed under the
이렇게 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 오믹콘택층(127)을 형성하는 과정에서 본 발명의 실시예의 경우, 채널영역을 이루는 작은 폭을 가지며 형성된 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)의 중앙부에 대응해서는 에치 스토퍼의 역할을 하는 층간절연막(122)이 형성되어 있으므로 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 형성 시 더욱 정확히는 상기 오믹콘택층(127)의 패터닝을 위한 식각, 예를들면 건식식간 진행 시 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)은 전혀 영향을 받지 않게 된다. In the process of forming the
따라서 종래기술에서 언급한 문제인 건식식각 진행에 의한 액티브층(115)의 표면 손상 등은 발생하지 않음을 알 수 있다. 즉, 상기 제 1 금속층(미도시)을 패터닝하여 상기 데이터 배선(130)과 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136)을 형성한 후, 상기 데이터 배선(130)과 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 외부로 노출된 상기 불순물 비정질 실리콘층(미도시)과 그 하부의 순수 비정질 실리콘층(배리어패턴이 형성된 경우)의 제거는 건식식각(dry etching)에 의해 이루어진다. 이 경우 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어서는 상기 소스 및 드레인 전극(133, 136) 사이에 층간절연막(122)이 형성되어 있으므로 상기 건식식각에 의해 채널영역에 대응하는 부분의 상기 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)은 전혀 영향을 받지 않는다. Therefore, it can be seen that the surface damage of the
그러므로, 종래의 어레이 기판 제조와는 달리 불순물 비정질 실리콘층(미도시) 및 순수 비정질 실리콘층(미도시)을 패터닝하여 오믹콘택층(127) 및 배리어패턴(미도시) 형성 시 건식식각에 의한 채널영역을 이루는 부분의 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)의 표면 손상이 발생하지 않는 것이 특징이다. Therefore, unlike conventional array substrate fabrication, a channel by dry etching when forming an
이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 있어 순차 적층된 상기 불순물 폴리실리콘(또는 소정의 두께를 갖는 특정 금속물질)의 게이트 전극(107)과, 게이트 절연막(110)과, "H"자 형태로 형성된 순수 폴리실리콘의 액티브층(115)과, 층간절연 막(122)과, 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(127)과, 소스 및 드레인 전극(133, 136)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. 순수 비정질 실리콘의 배리어패턴(미도시)을 형성하는 경우 이 또한 박막트랜지스터(Tr)를 이루는 구성요소가 된다. In this case, the
한편, 소스 및 드레인 전극(133, 136) 형성 후, 상기 오믹콘택층(127)을 패터닝하는 과정 즉, 상기 제 2 불순물 비정질 실리콘층(미도시)을 건식식각을 진행하여 제거하는 단계에서 상기 제 1 홀(124)이 형성된 부분도 상기 건식식각에 노출되게 된다. Meanwhile, after the source and drain
이 경우, 본 발명의 특성상 상기 BOE 세정 진행 시 상기 제 1 홀(124) 내부에서 게이트 절연막(110)을 완전히 제거되지 않도록 하였으므로, 상기 게이트 절연막(110)에 의해 상기 게이트 전극(107)이 상기 건식식각에 노출되지 않고 보호될 수 있다.In this case, since the
한편, 도면에 나타나지는 않았지만, 전술한 어레이 기판을 유기전계 발광소자용 어레이 기판으로 이용하는 경우, 상기 데이터 배선(130)과 나란하게 상기 데이터 배선(130)이 형성된 동일한 층에 상기 데이터 배선(130)과 소정간격 이격하며 전원배선(미도시)이 더욱 형성될 수 있으며, 각 화소영역(P) 내에는 상기 데이터 배선(130) 및 게이트 배선(도 4o의 145)과 연결된 상기 박막트랜지스터(Tr) 이외에 이와 동일한 구조를 갖는 다수의 구동 박막트랜지스터(미도시)가 더욱 형성될 수도 있다. On the other hand, although not shown in the drawings, in the case where the above-described array substrate is used as the array substrate for the organic light emitting device, the data wiring 130 is formed on the same layer in which the data wiring 130 is formed in parallel with the data wiring 130. Power wirings (not shown) may be further formed to be spaced apart from each other, and in addition to the thin film transistors Tr connected to the
다음, 도 4l 및 도 5l에 도시한 바와 같이, 상기 데이터 배선(130)과 소스 및 드레인 전극(133, 136)과 오믹콘택층(127)이 형성된 기판(101)에 대해 상기 소 스 및 드레인 전극(133, 136)과 데이터 배선(130) 위로 무기절연물질 예를들어 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 제 1 보호층(140)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 4L and 5L, the source and drain electrodes of the
이후, 마스크 공정을 진행하여 상기 제 1 홀(124)에 대응하여 상기 제 1 보호층(140)과 비교적 얇은 두께를 가지며 남아있는 상기 게이트 전극(107)을 제거함으로서 상기 순수 비정질 실리콘의 액티브층(115) 외측으로 노출된 상기 게이트 전극(107)을 노출시키는 게이트 콘택홀(142)을 형성한다. 이 경우, 본 발명의 특성 상, 층간절연막(122)에 대해서는 상기 액티브 콘택홀(123) 형성 시 이와 동시에 제 1 홀(124)을 형성하여 미리 제거된 상태이고, BOE 세정시 게이트 절연막(110)의 두께를 상당부분 줄인 상태가 되므로 상기 게이트 전극(107)을 노출시키기 위한 상기 게이트 콘택홀(142) 형성 시간이 단축되는 것이 특징이다.Subsequently, a mask process is performed to remove the
상기 제 1 홀(124)을 형성하지 않은 상태에서 상기 게이트 콘택홀(142)을 형성하는 경우, 제 1 보호층(140)과, 층간절연막(122)과, 게이트 절연막(110)을 합한 두께만큼의 무기물질층에 대해 건식시각이 진행되어야 하므로 건식식각 시간이 상대적으로 매우 길어지게 되어 단위 시간당 생산성을 저하시킬 수 있다. When the
하지만, 본 발명에 실시예에 따른 제조 방법에 의해서는 액티브 콘택홀(123) 형성 시 동시에 별도의 공정시간의 증가없이 순수 폴리실리콘의 액티브층(115) 외측으로 노출된 상기 게이트 전극(107) 상부에 위치하는 층간절연막(122)을 제거하여 제 1 홀(124)을 형성하였으며, BOE 세정을 통해 상기 제 1 홀(124)을 통해 노출된 게이트 절연막(110)의 두께 일부를 줄임으로서 최종적으로 게이트 콘택홀(142) 형성 시 건식시각을 통해 제거되어야 할 물질층 수 및 두께를 줄여 공정시간을 단 축시킨 것이 특징이다.However, in the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, the upper portion of the
한편, 이러한 공정적 특성에 의해 상기 게이트 전극(107)을 노출시키는 게이트 콘택홀(142) 외측으로 제 1 콘택홀(124)이 형성됨으로써 평면적으로는 이중의 홀이 형성된 형태를 이루게 되는 것이 특징이다. Meanwhile, the
다음, 도 4m 및 도 5m에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 홀(124) 내측으로 게이트 콘택홀(142)을 갖는 제 1 보호층(140) 위로 제 2 금속물질 예를들면 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 구리합금, 몰리브덴(Mo) 및 크롬(Cr)을 증착하여 제 2 금속층(미도시)을 형성하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 게이트 콘택홀(142)을 통해 노출된 상기 게이트 전극(107)과 접촉하며 각 화소영역(P)의 경계에 상기 데이터 배선(130)과 교차하는 게이트 배선(145)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 배선(145)은 전술한 제 2 금속물질 중 하나의 금속물질만으로 이루어져 단일층 구조를 이룰 수도 있으며, 또는 서로 다른 2개 이상의 제 2 금속물질을 증착함으로서 이중층 또는 3중층 구조를 이룰 수도 있다. 일례로 이중층 구조의 경우 알루미늄 합금(AlNd)/몰리브덴(Mo)로 이루어질 수 있으며, 3중층의 경우 몰리브덴(Mo)/알루미늄 합금(AlNd)/몰리브덴(Mo)로 이루어질 수 있다. 도면에 있어서는 단일층 구조를 갖는 게이트 배선(145)을 도시하였다.Next, as shown in FIGS. 4M and 5M, a second metal material such as aluminum (Al), over the first
다음, 도 4n 및 5n에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 배선(145) 위로 상기 기판(101) 전면에 무기절연물질 예를들면 산화실리콘(SiO2) 또는 질화실리콘(SiNx)을 증착함으로써 제 2 보호층(150)을 형성한다. 이후, 마스크 공정을 진행하여 상 기 제 2 보호층(150)과 그 하부의 제 1 보호층(140)을 패터닝함으로써 상기 각 스위칭 영역(TrA)에 상기 드레인 전극(136)을 노출시키는 드레인 콘택홀(152)을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 4N and 5N, the second protection may be performed by depositing an inorganic insulating material, such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiNx), on the entire surface of the
다음, 도 4o 및 도 5o에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 콘택홀(152)을 구비한 상기 제 2 보호층(150) 위로 상기 기판(101) 전면에 투명 도전성 물질 예를들면 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 증착하고, 이를 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 상기 화소영역(P)에 상기 드레인 콘택홀(152)을 통해 상기 드레인 전극(136)과 접촉하는 화소전극(170)을 형성함으로써 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(101)을 완성한다. Next, as shown in FIGS. 4O and 5O, a transparent conductive material, such as indium-tin-oxide, is formed on the entire surface of the
한편, 도면에 나타나지 않았지만, 상기 각 화소영역(P)에 구동 박막트랜지스터(미도시)를 형성하는 경우, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성되는 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 화소전극(170)과 접촉하지 않고, 대신 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)이 상기 화소전극(170)과 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)의 드레인 전극(미도시)을 노출시키며 형성된 드레인 콘택홀(미도시)을 통해 접촉하여 전기적으로 연결되도록 형성한다. 이때, 상기 스위칭 영역(TrA)에 형성된 박막트랜지스터(Tr)는 상기 드레인 콘택홀(152)이 형성되지 않고 상기 제 1 및 제 2 보호층(140, 150)에 의해 완전히 덮힌 형태가 된다. 또한, 상기 스위칭 영역(TrA)의 박막트랜지스터(Tr)와 상기 구동 박막트랜지스터(미도시)는 서로 전기적으로 연결되도록 구성한다. 이렇게 스위칭 영역(TrA)에 상기 게이트 및 데이터 배선(145, 130)과 연결된 박막트랜지스터(Tr)와 화소영역(P)에 구동 박막트랜지스터 (미도시)가 형성되는 어레이 기판의 경우 유기전계 발광 소자용 어레이 기판을 이루게 된다. Although not shown in the drawings, when a driving thin film transistor (not shown) is formed in each pixel region P, the thin film transistor Tr formed in the switching region TrA is connected to the
도 1은 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 도면.1 is a cross-sectional view of a pixel region including a thin film transistor in a conventional array substrate constituting a liquid crystal display device or an organic light emitting device.
도 2a 내지 도 2e는 종래의 어레이 기판의 제조 단계 중 반도체층과 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계를 도시한 공정 단면도.2A through 2E are cross-sectional views illustrating a step of forming a semiconductor layer, a source and a drain electrode during a manufacturing step of a conventional array substrate;
도 3은 종래의 폴리실리콘을 반도체층으로 하는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판에 있어 상기 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 단면도.3 is a cross-sectional view of one pixel area including the thin film transistor in an array substrate having a thin film transistor having a polysilicon semiconductor layer in the related art.
도 4a 내지 도 4o는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 박막트랜지스터를 포함하는 하나의 화소영역에 대한 제조 단계별 공정 단면도.4A through 4O are cross-sectional views illustrating manufacturing steps of one pixel area including a thin film transistor of an array substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5o는 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판의 박막트랜지스터가 형성되는 부분에 대한 제조 단계별 공정 평면도.5A through 5O are plan views of manufacturing steps for a portion in which a thin film transistor of an array substrate is formed according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 비교예에 따른 직사각형 형태의 액티브층을 구비한 어레이 기판의 스위칭 영역에 대한 설계도.6 is a schematic view of a switching area of an array substrate having an active layer of a rectangular shape according to a comparative example.
도 7은 도 6에 제시된 설계도를 바탕으로 공정 진행하여 완성된 실제 어레이 기판의 스위칭 영역에 대한 사진.FIG. 7 is a photograph of a switching region of an actual array substrate completed by processing based on the schematic shown in FIG. 6. FIG.
도 8은 도 7에 있어 액티브 콘택홀이 형성된 부분을 확대한 사진.FIG. 8 is an enlarged photograph of a portion where an active contact hole is formed in FIG. 7; FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
101 : 기판 107 : 게이트 전극 101
115 : 순수 폴리실리콘의 액티브층115: active layer of pure polysilicon
123 : 액티브 콘택홀 124 : 제 1 홀123: active contact hole 124: first hole
133 : 소스 전극 136 : 드레인 전극133: source electrode 136: drain electrode
142 : 게이트 콘택홀 150 : 제 2 보호층142: gate contact hole 150: second protective layer
152 : 드레인 콘택홀152: drain contact hole
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- 2009-12-02 KR KR1020090118282A patent/KR20110061774A/en not_active Application Discontinuation
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