KR20110066809A - Method of fabricating the array substrate for liquid crystal display device using a oxidized semiconductor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device is provided to reduce the manufacturing costs by reducing the number of parts. CONSTITUTION: A method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprises steps of: forming a gate electrode, a storage capacitor lower patter, a common electrode patter, a pixel electrode patter, and a first pattern for a gate pad using a first mask process; forming a gate insulation pattern and a second oxidized semiconductor pattern on the substrate through a second mask process; forming a source electrode, a drain electrode, a storage capacitor upper electrode, a data line, a data pad, and a second pattern for a gate pad through a third mask process; forming a protective layer on the substrate; and forming a first and a second contacnnt hole which exposes the gate pad, and a data pad.

Description

산화물 반도체층을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법{Method of fabricating the array substrate for liquid crystal display device using a oxidized semiconductor}Method of fabricating the array substrate for liquid crystal display device using a oxidized semiconductor}

본 발명은 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화물 반도체층을 이용한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, and more particularly, to a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device using an oxide semiconductor layer.

최근, 평판표시장치(FPD: Flat Panel Display)는 멀티미디어의 발달과 함께 그 중요성이 증대되고 있다. 이에 부응하여 액정표시장치(Liquid Crystal display: LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display: FED), 전계발광표시장치(Light Emitting Device) 등과 같은 여러 가지의 평면형 디스플레이가 실용화되고 있다. Recently, the importance of flat panel displays (FPDs) has increased with the development of multimedia. In response, various liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), field emission displays (FEDs), light emitting devices (Light Emitting Devices), etc. Flat panel displays have been put into practical use.

이들 중, 액정표시장치는 음극선관에 비하여 시인성이 우수하고, 평균소비전력 및 발열량이 작으며, 또한, 전계 발광표시장치는 응답속도가 1ms 이하로서 고속의 응답속도를 가지며, 소비 전력이 낮고, 자체 발광이므로 시야각에 문제가 없어서, 차세대 평판 표시 장치로 주목받고 있다. Among them, the liquid crystal display device has better visibility than the cathode ray tube, the average power consumption and the heat generation amount are small, and the electroluminescent display device has a high response time with a response speed of 1 ms or less, low power consumption, Since it is self-luminous, there is no problem in viewing angle, and thus, it is attracting attention as a next-generation flat panel display.

평판표시장치를 구동하는 방식에는 수동 매트릭스(passive matrix) 방식과 박막 트랜지스터(thin film transistor)를 이용한 능동 매트릭스(active matrix) 방식이 있다. 수동 매트릭스 방식은 양극과 음극을 직교하도록 형성하고 라인을 선택하여 구동하는데 비해, 능동 매트릭스 방식은 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 연결된 커패시터 용량에 의해 유지된 전압에 따라 구동하는 방식이다. There are two methods of driving a flat panel display device: a passive matrix method and an active matrix method using a thin film transistor. The passive matrix method forms the anode and the cathode to be orthogonal and selects and drives the lines, whereas the active matrix method connects the thin film transistors to each pixel electrode and drives them according to the voltage maintained by the capacitor capacitance connected to the gate electrode of the thin film transistor. That's the way it is.

평판표시장치를 구동하기 위한 박막 트랜지스터는 이동도, 누설전류 등과 같은 기본적인 박막 트랜지스터의 특성뿐만 아니라, 오랜 수명을 유지할 수 있는 내구성 및 전기적 신뢰성이 매우 중요하다. 여기서, 박막 트랜지스터의 반도체층은 주로 비정질 실리콘 또는 다결정 실리콘으로 형성되는데, 비정질 실리콘은 성막 공정이 간단하고 생산 비용이 적게 드는 장점이 있지만 전기적 신뢰성이 확보되지 못하는 문제가 있다. 또한 다결정 실리콘은 높은 공정 온도로 인하여 대면적 응용이 매우 곤란하며, 결정화 방식에 따른 균일도가 확보되지 못하는 문제점이 있다.In the thin film transistor for driving the flat panel display device, not only the characteristics of the basic thin film transistor such as mobility and leakage current, but also durability and electrical reliability for maintaining a long life is very important. Here, the semiconductor layer of the thin film transistor is mainly formed of amorphous silicon or polycrystalline silicon, the amorphous silicon has the advantage that the film forming process is simple and the production cost is low, but the electrical reliability is not secured. In addition, polycrystalline silicon is very difficult to apply a large area due to the high process temperature, there is a problem that the uniformity according to the crystallization method is not secured.

한편, 산화물로 반도체층을 형성할 경우, 낮은 온도에서 성막하여도 높은 이동도를 얻을 수 있으며 산소의 함량에 따라 저항의 변화가 커서 원하는 물성을 얻기가 매우 용이하기 때문에 최근 박막 트랜지스터로의 응용에 있어 큰 관심을 끌고 있다. 특히, 아연 산화물(ZnO), 인듐 아연 산화물(InZnO) 또는 인듐 갈륨 아연 산화물(InGaZnO4) 등을 그 예로 들 수 있다.On the other hand, when the semiconductor layer is formed of oxide, high mobility can be obtained even when the film is formed at a low temperature, and since the resistance change is large according to the oxygen content, it is very easy to obtain the desired physical properties. It's attracting great attention. In particular, zinc oxide (ZnO), indium zinc oxide (InZnO), indium gallium zinc oxide (InGaZnO4), or the like is exemplified.

이와 같은 산화물 반도체층을 이용한 박막 트랜지스터 기판은 다수의 마스크 공정을 통해 형성된다. 하나의 마스크공정은 박막증착공정, 세정 공정, 포토리소그 래피공정, 식각공정, 스트립공정, 검사공정 등과 같은 다수의 공정을 포함한다. The thin film transistor substrate using the oxide semiconductor layer 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, and an inspection process.

그러나, 다수의 마스크공정이 요구됨에 따라 제조 공정이 복잡하여 평판표시장치 제조 단가 상승의 주요 원인이 되고 있다. However, as a large number of mask processes are required, the manufacturing process is complicated, which is a major cause of an increase in manufacturing cost of a flat panel display.

이에 따라 산화물 반도체층을 이용한 박막 트랜지스터 기판의 제조공정시에는 주로 소스/드레인전극 형성용 제1 마스크, 반도체층형성용 제2 마스크, 게이트형성용 제3 마스크, 콘택홀 형성용 제4 마스크, 화소전극 형성용 제5 마스크공정과 같이 총 5마스크 공정이 사용되는 데, 상기 5 마스크공정에서 마스크 공정수를 더 줄이는 방향이 요구되고 있다. Accordingly, in the manufacturing process of the thin film transistor substrate using the oxide semiconductor layer, the first mask for forming source / drain electrodes, the second mask for forming a semiconductor layer, the third mask for forming a gate, the fourth mask for forming a contact hole, and the pixel A total of five mask processes are used as in the fifth mask process for forming electrodes, and a direction for further reducing the number of mask processes is required in the five mask processes.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 마스크 수를 저감하여 제조 단가를 낮출 수 있는 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법을 제공함에 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer that can reduce the manufacturing cost by reducing the number of masks.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법은 제1 마스크공정을 이용하여 기판 상에 게이트 전극, 스토리지 커패시터 하부패턴, 공통전극 패턴, 화소전극 패턴, 게이트 패드용 제1 패턴을 형성하는 단계와, 제2 마스크공정을 이용하여 상기 제1 마스크공정이 완료된 기판상에 게이트 절연패턴 및 제2 산화물 반도체 패턴을 형성하는 단계와, 제3 마스크공정을 이용하여 상기 제2 마스크공정이 완료된 기판 상에 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인, 데이터 패드, 게이트 패드, 공통전극 및 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 제3 마스크공정이 완료된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 패드 및 상기 데이터 패드가 형성된 보호막에 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 수행하여 상기 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 노출하는 제1 및 제2 콘택홀을 형성하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to the present invention includes a gate electrode, a storage capacitor lower pattern, a common electrode pattern, a pixel electrode pattern, Forming a first pattern for a gate pad, forming a gate insulating pattern and a second oxide semiconductor pattern on the substrate on which the first mask process is completed using a second mask process, and using a third mask process Forming a source electrode, a drain electrode, a storage capacitor upper electrode, a data line, a data pad, a gate pad, a common electrode, and a pixel electrode on the substrate on which the second mask process is completed, and the substrate on which the third mask process is completed. Forming a passivation layer on the passivation layer; And by performing a dry etching process and forming a first and second contact holes respectively exposing the gate pad and a data pad.

상기 게이트 전극, 스토리지 커패시터 하부패턴, 공통전극 패턴, 화소전극 패턴, 게이트 패드용 제1 패턴, 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인, 데이터 패드, 게이트 패드용 제2 패턴, 공통전극 패턴 및 화소 전극 패턴은 제1 금속층 및 제2 금속층이 적층된 구조로 형성된다. The gate electrode, the storage capacitor lower pattern, the common electrode pattern, the pixel electrode pattern, the first pattern for the gate pad, the source electrode, the drain electrode, the storage capacitor upper electrode, the data line, the data pad, the second pattern for the gate pad, and the common electrode. The pattern and the pixel electrode pattern are formed in a structure in which the first metal layer and the second metal layer are stacked.

상기 제2 마스크공정을 이용하여 기판상에 게이트 절연패턴 및 제2 산화물 반도체 패턴을 형성하는 단계는 상기 기판상에 게이트 절연막 및 산화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 산화물 반도체층 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 산화물 반도체층 및 게이트 절연막을 식각하여 제1 산화물 반도체 패턴 및 상기 게이트 절연패턴을 형성하는 단계와, 상기 제1 포토레지스트 패턴에 에싱공정을 수행하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 제1 산화물 반도체 패턴을 식각하여 상기 제2 산화물 반도체 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. Forming a gate insulating pattern and a second oxide semiconductor pattern on the substrate using the second mask process may include sequentially forming a gate insulating layer and an oxide semiconductor layer on the substrate, and forming a gate insulating pattern and an oxide semiconductor layer on the oxide semiconductor layer. Forming a first oxide semiconductor pattern and the gate insulating pattern by etching the oxide semiconductor layer and the gate insulating layer using the first photoresist pattern as an etch mask; Forming a second photoresist pattern by performing an ashing process on the resist pattern, and etching the first oxide semiconductor pattern using the second photoresist pattern as an etch mask to form the second oxide semiconductor pattern. .

상기 산화물 반도체층은 ZnO, CdO, GaO, InO, InO, SnO 중 어느 하나로 형성한다. 상기 제2 마스크는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용한다. The oxide semiconductor layer is formed of any one of ZnO, CdO, GaO, InO, InO, and SnO. The second mask uses a mask having three different transmittances.

상기 제1 포토레지스트 패턴 및 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 산화물 반도체층의 식각 공정시 습식식각을 수행하고, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 게이트 절연막의 식각 공정시 건식식각을 수행한다. Performing wet etching during the etching process of the oxide semiconductor layer using the first photoresist pattern and the second photoresist pattern as an etching mask, and performing dry etching during the etching process of the gate insulating layer using the first photoresist pattern as an etching mask. Perform.

상기 제2 금속층 및 제1 금속층으로 적층된 공통전극 패턴 및 화소전극 패턴은 상기 제3 마스크공정을 통해 상기 제2 금속층이 제거되어 상기 공통전극 및 화소전극을 형성한다. In the common electrode pattern and the pixel electrode pattern stacked on the second metal layer and the first metal layer, the second metal layer is removed through the third mask process to form the common electrode and the pixel electrode.

본 발명에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제 조방법은 3마스크 공정을 통해 수행됨으로써, 5마스크공정 보다 마스크 수를 저감하여 제조 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다. The method of manufacturing the thin film transistor array substrate using the oxide semiconductor layer according to the present invention is performed through a three mask process, thereby reducing the manufacturing cost by reducing the number of masks than the five mask process.

이하에서는 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법에 대한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명히 설명하고자 한다. Hereinafter, an embodiment of a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제1 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 1A and 1B are plan views and cross-sectional views illustrating a first mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an embodiment of the present invention.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 제1 마스크공정을 통해 기판(10)상에 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극패턴(20c), 화소전극 패턴(20d), 게이트 패드용 제1 패턴(20e)이 형성된다. 1A and 1B, a gate electrode 20a, a storage capacitor lower pattern 20b, a common electrode pattern 20c, and a pixel electrode pattern 20d are formed on a substrate 10 through a first mask process. The first pattern 20e for the gate pad is formed.

한편, 상기 기판(10)은 게이트 패드가 형성되는 영역(G-Pad), 데이터 패드가 형성되는 영역(D-Pad), 데이터 라인이 형성되는 영역(D-line), 화소영역(PXL), 게이트 라인이 형성되는 영역(G-line), 커패시터가 형성되는 영역(Cst), 박막 트랜지스터가 형성되는 영역(TFT)으로 구분 정의되어 있다. 여기서, 게이트 라인이 형성되는 영역(G-line)과 커패시터가 형성되는 영역(Cst)의 구조가 동일하므로, 게이트라인이 형성되는 영역(G-line, Cst)로 통합하여 설명한다. The substrate 10 may include a region G-Pad in which a gate pad is formed, a region D-Pad in which a data pad is formed, a region D-line in which a data line is formed, a pixel region PXL, The gate line is formed into a region G-line, a capacitor is formed Cst, and a thin film transistor region TFT is defined. Here, since the structure of the region G-line in which the gate line is formed and the region Cst in which the capacitor is formed is the same, it will be described by integrating into the regions G-line and Cst in which the gate line is formed.

상기 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 화소전극 패턴(20c), 공통전극패턴(20d), 게이트 패드용 제1 패턴(20e)은 제1 금속층(21a) 및 제2 금속층(21b)이 적층된 구조로 형성되고, 제1 금속층(21a)은 MoTi를 사용하고, 제2 금속층(21b)은 Cu를 사용한다. The gate electrode 20a, the storage capacitor lower pattern 20b, the pixel electrode pattern 20c, the common electrode pattern 20d, and the first pattern 20e for the gate pad may include a first metal layer 21a and a second metal layer ( 21b) is laminated, the first metal layer 21a uses MoTi, and the second metal layer 21b uses Cu.

상기 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 화소전극 패턴(20c), 공통전극 패턴(20d) 및 게이트 패드용 제1 패턴(20e)은 기판(10)상에 제1 금속층, 제2 금속층 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하고, 상기 포토 레지스트에 제1 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 제1 포토레지스트 패턴(미도시)를 형성하고, 이를 식각 마스크로 제1 금속층 및 제2 금속층을 식각함으로써 형성된다. The gate electrode 20a, the storage capacitor lower pattern 20b, the pixel electrode pattern 20c, the common electrode pattern 20d, and the gate pad first pattern 20e may be formed of a first metal layer and a first layer on the substrate 10. 2 a metal layer and a photoresist are sequentially formed, and a photo process using a first mask is performed on the photoresist to form a first photoresist pattern (not shown), and the first metal layer and the second metal layer are formed using an etching mask. It is formed by etching.

그리고, 상기 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극 패턴(20d), 화소전극 패턴(20c) 및 게이트패드용 제1 패턴(20e)의 형성이 완료된 기판(10)에 스트립공정을 수행하여 제1 포토레지스트 패턴(미도시)을 제거한다. The strip is formed on the substrate 10 on which the gate electrode 20a, the storage capacitor lower pattern 20b, the common electrode pattern 20d, the pixel electrode pattern 20c and the gate pad first pattern 20e are formed. The process is performed to remove the first photoresist pattern (not shown).

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제2 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이고, 도 3a 내지 도 3d는 상기 제2 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 2A and 2B are plan and cross-sectional views illustrating a second mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3A to 3D illustrate the second mask process. Sectional drawing for demonstrating concretely.

도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극패턴(20c), 화소전극 패턴(20d), 게이트 패드용 제1 패턴(20e)이 형성된 기판(10)상에 제2 마스크공정을 통해 게이트 절연패턴(22b) 및 제2 산화물 반도체 패턴(24c)이 형성된다. As shown in FIGS. 2A and 2B, the gate electrode 20a, the storage capacitor lower pattern 20b, the common electrode pattern 20c, the pixel electrode pattern 20d, and the gate pad first pattern 20e are formed. The gate insulating pattern 22b and the second oxide semiconductor pattern 24c are formed on the substrate 10 through a second mask process.

구체적으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(20a), 스토리지 커패시터 하부패턴(20b), 공통전극패턴(20c), 화소전극 패턴(20d), 게이트 패드용 제1 패턴(20e)이 형성된 기판(10)상에 게이트 절연막(22a), 산화물 반도체층(24a)을 형성 한 후, 산화물 반도체층(24a) 상에 제2 포토레지스트 패턴(100a)을 형성한다. Specifically, as shown in FIG. 3A, a gate electrode 20a, a storage capacitor lower pattern 20b, a common electrode pattern 20c, a pixel electrode pattern 20d, and a gate pad first pattern 20e are formed. After the gate insulating layer 22a and the oxide semiconductor layer 24a are formed on the substrate 10, the second photoresist pattern 100a is formed on the oxide semiconductor layer 24a.

상기 산화물 반도체층(24a)은 ZnO, CdO, GaO, InO, InO, SnO 중 어느 하나로 형성한다. The oxide semiconductor layer 24a is formed of any one of ZnO, CdO, GaO, InO, InO, and SnO.

상기 제2 포토레지스트 패턴(100a)은 산화물 반도체층(24a) 상에 포토레지스트를 형성하고, 상기 포토레지스트에 제2 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 형성한다. The second photoresist pattern 100a is formed by forming a photoresist on the oxide semiconductor layer 24a and performing a photolithography process using the second mask on the photoresist.

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, 투과영역은 게이트 패드가 형성되는 영역(G-Pad), 화소영역(PXL)에 배치되고, 반투과영역은 차단영역 및 투과영역이 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에 모두 배치된다. Therefore, the blocking region is disposed in the region corresponding to the gate electrode of the region TFT in which the thin film transistor is formed, and the transmission region is disposed in the region G-Pad and pixel region PXL in which the gate pad is formed, and The transmission region is disposed in all of the remaining regions except the region in which the blocking region and the transmission region are disposed.

이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 형성된 제2 포토레지스트 패턴(100a)을 식각 마스크로 산화물 반도체층(24a) 및 게이트 절연막(22a)을 식각하여 제1 산화물 반도체 패턴(24b) 및 게이트 절연패턴(22b)을 형성한다. 3B, the oxide semiconductor layer 24a and the gate insulating layer 22a are etched using the second photoresist pattern 100a formed on the substrate 10 as an etch mask. 24b) and the gate insulating pattern 22b are formed.

이때, 제2 포토레지스트 패턴(100a)을 이용한 산화물 반도체층(24a)의 식각공정시 습식식각을 수행하고, 제2 포토레지스트 패턴(100a)을 이용한 게이트 절연 막(22a)의 식각공정시 건식식각을 수행한다. At this time, the wet etching is performed during the etching process of the oxide semiconductor layer 24a using the second photoresist pattern 100a, and the dry etching is performed during the etching process of the gate insulating film 22a using the second photoresist pattern 100a. Do this.

그리고, 제2 포토레지스트 패턴(100a)을 식각 마스크로 식각하여 제1 산화물 반도체 패턴(24b) 및 게이트 절연패턴(22b)을 형성할 때, 게이트 패드용 제1 패턴(20e), 공통전극패턴(20c), 화소전극 패턴(20d)이 노출된다. When the first oxide semiconductor pattern 24b and the gate insulating pattern 22b are formed by etching the second photoresist pattern 100a with an etching mask, the first pattern 20e for the gate pad and the common electrode pattern ( 20c), the pixel electrode pattern 20d is exposed.

도 3c에 도시된 바와 같이, 제2 포토레지스트 패턴(100a) 및 제1 산화물 반도체 패턴(24b) 및 게이트 절연패턴(22b)이 형성된 기판(10)상에 에싱공정을 수행하여 제3 포토레지스트 패턴(100b)을 형성한다. As shown in FIG. 3C, the third photoresist pattern is formed by performing an ashing process on the substrate 10 on which the second photoresist pattern 100a, the first oxide semiconductor pattern 24b, and the gate insulation pattern 22b are formed. To form 100b.

이어, 상기 제3 포토레지스트 패턴(100b)을 식각 마스크로 제1 산화물 반도체 패턴(24b)을 식각하여 제2 산화물 반도체 패턴(24c)을 형성한다. Subsequently, the first oxide semiconductor pattern 24b is etched using the third photoresist pattern 100b as an etch mask to form a second oxide semiconductor pattern 24c.

이때, 제3 포토레지스트 패턴(100b)을 이용한 제2 산화물 반도체 패턴(24c)의 식각공정시 습식식각공정을 수행한다. In this case, a wet etching process may be performed during the etching process of the second oxide semiconductor pattern 24c using the third photoresist pattern 100b.

그리고, 도 3d에 도시된 바와 같이, 제2 산화물 반도체 패턴(24c)의 형성이 완료된 기판(10)에 스트립공정을 수행하여 제3 포토레지스트 패턴(100b)를 제거함으로써, 게이트 절연 패턴(22b) 및 제2 산화물 반도체 패턴(24c)의 형성공정을 완료한다. As shown in FIG. 3D, the gate insulating pattern 22b is removed by performing a strip process on the substrate 10 on which the second oxide semiconductor pattern 24c is formed to remove the third photoresist pattern 100b. And forming the second oxide semiconductor pattern 24c.

다음으로, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제3 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도이고, 도 5a 내지 도 5b는 상기 제3 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다. 4A and 4B are plan and cross-sectional views illustrating a third mask process in the method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 are cross-sectional views illustrating the mask process in detail.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연 패턴(22b) 및 제2 산화물 반도체 패턴(24c)이 형성된 기판(10)상에 제3 마스크공정을 통해 소스 전극(30a), 드레인 전극(30b), 스토리지 커패시터 상부전극(30c), 데이터 라인(30d), 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f), 공통전극(20cf), 화소전극(20df)이 형성된다. As shown in FIGS. 4A and 4B, the source electrode 30a and the drain electrode 30b are formed on the substrate 10 on which the gate insulating pattern 22b and the second oxide semiconductor pattern 24c are formed through a third mask process. ), The storage capacitor upper electrode 30c, the data line 30d, the data pad 30e, the gate pads 20e / 30f, the common electrode 20cf, and the pixel electrode 20df are formed.

구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제2 산화물 반도체 패턴(24c)이 형성된 기판(10)상에 제3 금속층(26a), 제4 금속층(28a)을 형성한 후, 제4 금속층(28a) 상에 제4 포토레지스트 패턴(100c)을 형성한다. Specifically, as shown in FIG. 5A, after the third metal layer 26a and the fourth metal layer 28a are formed on the substrate 10 on which the second oxide semiconductor pattern 24c is formed, the fourth metal layer 28a is formed. ) A fourth photoresist pattern 100c is formed.

이때, 소스 및 드레인전극용 금속층은 제3 금속층(26a) 및 제4 금속층(28a)이 적층된 구조로 형성되고, 제3 금속층(26a)은 MoTi를 사용하고, 제4 금속층(28a)은 Cu를 사용한다. In this case, the metal layer for the source and drain electrodes is formed in a structure in which the third metal layer 26a and the fourth metal layer 28a are stacked, and the third metal layer 26a uses MoTi, and the fourth metal layer 28a is Cu. Use

그리고, 제4 포토레지스트 패턴(100c)은 제4 금속층(28a)이 형성된 기판(10)상에 포토레지스트를 형성하고, 상기 포토레지스트에 제3 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 형성한다. 이때, 상기 제3 마스크는 광을 투과시키는 투과영역과, 광을 차단시키는 차단영역을 포함하는 2개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용한다. 따라서, 차단영역은 게이트 패드용 제1 패턴을 노출시키는 영역, 데이터 패드가 형성되는 영역(D-Pad), 데이터 라인이 형성되는 영역(D-line), 스토리지 커패시터가 형성되는 영역(Cst), 박막 트랜지스터가 형성되는 영역(TFT)의 소스 및 드레인전극에 상응하는 영역에 배치되고, 투과영역은 상기 차단영역이 배치되는 영역을 제외한 나머지 영역에 모두 배치된다. The fourth photoresist pattern 100c is formed by forming a photoresist on the substrate 10 on which the fourth metal layer 28a is formed, and performing a photolithography process using the third mask on the photoresist. In this case, the third mask uses a mask having two different transmittances including a transmission region for transmitting light and a blocking region for blocking light. Therefore, the blocking region may be a region exposing the first pattern for the gate pad, a region D-Pad on which the data pad is formed, a region D-line on which the data line is formed, a region Cst on which the storage capacitor is formed, The thin film transistor is disposed in a region corresponding to the source and drain electrodes of the region TFT in which the thin film transistor is formed, and the transmission region is disposed in all regions except for the region in which the blocking region is disposed.

이어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 형성된 제4 포토레지스트 패턴(100c)을 식각 마스크로 소스 및 드레인전극용 금속층(26a, 28a)을 식각하여 소 스 전극(30a), 드레인 전극(30b), 스토리지 커패시터 상부전극(30c), 데이터 라인(30d), 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 5B, the source and drain electrode metal layers 26a and 28a are etched using the fourth photoresist pattern 100c formed on the substrate 10 to etch the source electrode 30a, A drain electrode 30b, a storage capacitor upper electrode 30c, a data line 30d, a data pad 30e, and a gate pad 20e / 30f are formed.

이때, 소스 및 드레인전극용 금속층(26a, 28a)의 식각공정시 제1 금속층(21a) 및 제2 금속층(21b)가 적층 형성된 화소전극패턴(20c), 공통전극패턴(20d)에서 제2 금속층(21b)을 제거하여 공통전극(20cf), 화소전극(20df)의 형성을 완료한다. At this time, during the etching process of the source and drain electrode metal layers 26a and 28a, the pixel electrode pattern 20c in which the first metal layer 21a and the second metal layer 21b are stacked, and the second metal layer in the common electrode pattern 20d are formed. 21b is removed to form the common electrode 20cf and the pixel electrode 20df.

그리고, 게이트 패드용 제2 패턴(30f)은 노출된 게이트 패드용 제1 패턴(20e)와 접촉하여 게이트 패드를 형성한다. The second pattern 30f for the gate pad contacts the exposed first pattern 20e for the gate pad to form a gate pad.

이어, 제4 포토레지스트 패턴(100c)에 스트립공정을 수행하여 제4 포토레지스트 패턴(100c)를 제거한다. Subsequently, the fourth photoresist pattern 100c is removed by performing a strip process on the fourth photoresist pattern 100c.

다음으로, 도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 마스크공정없이 형성된 콘택홀을 설명하기 위한 단면도들이다. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a contact hole formed without a mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 6a에 도시된 바와 같이, 소스 전극(30a), 드레인 전극(30b), 스토리지 커패시터 상부전극(30c), 데이터 라인(30d), 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f), 공통전극(20cf), 화소전극(20df)이 형성된 기판(10)상에 보호막(32)을 형성한다. As shown in FIG. 6A, the source electrode 30a, the drain electrode 30b, the storage capacitor upper electrode 30c, the data line 30d, the data pad 30e, the gate pads 20e / 30f, and the common electrode 20cf, a protective film 32 is formed on the substrate 10 on which the pixel electrode 20df is formed.

이어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f)가 형성된 보호막(32) 상에 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 수행하여 게이트 패드(20e/30f) 및 데이터 패드(30e) 각각을 노출하는 제1 및 제2 콘택홀(34a, 34b)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다. 6B, a dry etching process using plasma is performed on the passivation layer 32 on which the data pad 30e and the gate pads 20e / 30f are formed, thereby performing the gate pads 20e / 30f and the data pad. This process is completed by forming the first and second contact holes 34a and 34b exposing each of the 30e.

이와 같은 게이트 패드(20e/30f) 및 데이터 패드(30e) 상부의 보호막(22)을 제거하는 플라즈마를 이용한 건식식각공정에 대해 도 7a 및 7b를 참조하여 설명한다. A dry etching process using a plasma for removing the gate pads 20e / 30f and the protective layer 22 on the data pads 30e will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.

먼저, 플라즈마를 이용한 건식식각 공정은, 도 7a에 도시한 것처럼 빔 타입 상압 플라즈마(beam type AP plasma) 방식 및 도 7b에 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. 7A and a bar type AP plasma method as shown in FIG. 7B. have.

상기 건식 공정들에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. The dry processes will be described with reference to the drawings.

도 7a에 도시한 바와 같이, 빔 타입 상압 플라즈마 방식은 플라즈마 건(plasma gun)(170)에서 방출된 플라즈마 빔(plasma beam)을 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f) 각각에 선택적으로 주사(selective scanning)하는 것이다. 이로 인해, 도 6b에 도시된, 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f)에 형성된 보호막(32)이 제거된다. As shown in FIG. 7A, the beam type atmospheric pressure plasma method selectively applies a plasma beam emitted from the plasma gun 170 to each of the data pads 30e and the gate pads 20e / 30f. Selective scanning. For this reason, the protective film 32 formed in the data pad 30e and the gate pads 20e / 30f shown in FIG. 6B is removed.

도 7b에 도시한 바와 같이, 바 타입 상압 플라즈마 방식은 바 형태의 길다란 플라즈마 건(172)에서 방출된 플라즈마 빔을 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f) 각각에 선택적으로 주사하는 것이다. 도 6b에 도시된, 데이터 패드(30e), 게이트 패드(20e/30f)에 형성된 보호막(32)이 제거된다. As shown in FIG. 7B, the bar type atmospheric pressure plasma method selectively scans the plasma beam emitted from the bar-shaped long plasma gun 172 to the data pad 30e and the gate pad 20e / 30f, respectively. The protective film 32 formed in the data pad 30e and the gate pads 20e / 30f shown in FIG. 6B is removed.

이로써, 게이트 패드 또는 데이터 패드를 노출하는 콘택홀을 마스크 공정없이 형성할 수 있다. As a result, a contact hole exposing the gate pad or the data pad can be formed without a mask process.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also within the scope of the present invention.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제1 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view for explaining a first mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제2 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도2A and 2B are plan views and cross-sectional views illustrating a second mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3d는 상기 제2 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들3A to 3D are cross-sectional views for describing the second mask process in detail.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 제3 마스크공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도4A and 4B are plan and cross-sectional views illustrating a third mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5b는 상기 제3 마스크공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들5A through 5B are cross-sectional views for describing the third mask process in detail.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법 중 마스크공정없이 형성된 콘택홀을 설명하기 위한 단면도들6A and 6B are cross-sectional views illustrating a contact hole formed without a mask process in a method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer according to an embodiment of the present invention.

도 7a 및 7b는 게이트 패드 및 데이터 패드 상부의 보호막을 제거하는 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 도시한 도면7A and 7B illustrate a dry etching process using plasma to remove the protective layer on the gate pad and the data pad.

Claims (7)

제1 마스크공정을 이용하여 기판 상에 게이트 전극, 스토리지 커패시터 하부패턴, 공통전극 패턴, 화소전극 패턴, 게이트 패드용 제1 패턴을 형성하는 단계와, Forming a gate electrode, a storage capacitor lower pattern, a common electrode pattern, a pixel electrode pattern, and a gate pad first pattern on the substrate using a first mask process; 제2 마스크공정을 이용하여 상기 제1 마스크공정이 완료된 기판상에 게이트 절연패턴 및 제2 산화물 반도체 패턴을 형성하는 단계와, Forming a gate insulating pattern and a second oxide semiconductor pattern on the substrate on which the first mask process is completed using a second mask process; 제3 마스크공정을 이용하여 상기 제2 마스크공정이 완료된 기판 상에 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인, 데이터 패드, 게이트 패드, 공통전극 및 화소전극을 형성하는 단계와, Forming a source electrode, a drain electrode, a storage capacitor upper electrode, a data line, a data pad, a gate pad, a common electrode, and a pixel electrode on the substrate on which the second mask process is completed using a third mask process; 상기 제3 마스크공정이 완료된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계와, Forming a protective film on the substrate on which the third mask process is completed; 상기 게이트 패드 및 상기 데이터 패드가 형성된 보호막에 플라즈마를 이용한 건식식각공정을 수행하여 상기 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 노출하는 제1 및 제2 콘택홀을 형성하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. Fabricating a thin film transistor array substrate comprising performing a dry etching process using plasma on the passivation layer on which the gate pad and the data pad are formed to form first and second contact holes respectively exposing the gate pad and the data pad. Way. 제1 항에 있어서, 상기 게이트 전극, 스토리지 커패시터 하부패턴, 공통전극 패턴, 화소전극 패턴, 게이트 패드용 제1 패턴, 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 커패시터 상부전극, 데이터 라인, 데이터 패드, 게이트 패드용 제2 패턴, 공통전극 패턴 및 화소전극 패턴은The method of claim 1, wherein the gate electrode, the storage capacitor lower pattern, the common electrode pattern, the pixel electrode pattern, the first pattern for the gate pad, the source electrode, the drain electrode, the upper storage capacitor, the data line, the data pad, and the gate pad. The second pattern, the common electrode pattern, and the pixel electrode pattern are 제1 금속층 및 제2 금속층이 적층된 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 산 화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법. A method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer, characterized in that the first metal layer and the second metal layer is laminated structure. 제1 항에 있어서, 상기 제2 마스크공정을 이용하여 기판상에 게이트 절연패턴 및 제2 산화물 반도체 패턴을 형성하는 단계는 The method of claim 1, wherein the forming of the gate insulating pattern and the second oxide semiconductor pattern on the substrate using the second mask process is performed. 상기 기판상에 게이트 절연막 및 산화물 반도체층을 순차적으로 형성하는 단계와, Sequentially forming a gate insulating film and an oxide semiconductor layer on the substrate; 상기 산화물 반도체층 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, Forming a first photoresist pattern on the oxide semiconductor layer; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 산화물 반도체층 및 게이트 절연막을 식각하여 제1 산화물 반도체 패턴 및 상기 게이트 절연패턴을 형성하는 단계와, Etching the oxide semiconductor layer and the gate insulating layer using the first photoresist pattern as an etch mask to form a first oxide semiconductor pattern and the gate insulating pattern; 상기 제1 포토레지스트 패턴에 에싱공정을 수행하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, Performing an ashing process on the first photoresist pattern to form a second photoresist pattern; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 제1 산화물 반도체 패턴을 식각하여 상기 제2 산화물 반도체 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법. And etching the first oxide semiconductor pattern by using the second photoresist pattern as an etch mask to form the second oxide semiconductor pattern. 제3 항에 있어서, 상기 산화물 반도체층은 The method of claim 3, wherein the oxide semiconductor layer ZnO, CdO, GaO, InO, InO, SnO 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법. A method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer, characterized in that formed of any one of ZnO, CdO, GaO, InO, InO, SnO. 제3 항에 있어서, 상기 제2 마스크는 The method of claim 3, wherein the second mask is 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법. A method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer, characterized by using three different transmittance masks. 제3항에 있어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴 및 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 산화물 반도체층의 식각 공정시 습식식각을 수행하고, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 게이트 절연막의 식각 공정시 건식식각을 수행하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법. The method of claim 3, wherein the wet etching is performed during the etching process of the oxide semiconductor layer using the first photoresist pattern and the second photoresist pattern as an etch mask, and the first photoresist pattern is etched as a etch mask. A method of manufacturing a thin film transistor array substrate using an oxide semiconductor layer, characterized in that for performing the dry etching during the etching process. 제2 항에 있어서, 상기 제2 금속층 및 제1 금속층으로 적층된 공통전극 패턴 및 화소전극 패턴은 The pixel electrode pattern of claim 2, wherein the common electrode pattern and the pixel electrode pattern stacked with the second metal layer and the first metal layer are formed. 상기 제3 마스크공정을 통해 상기 제2 금속층이 제거되어 상기 공통전극 및 화소전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 산화물 반도체층을 이용한 박막트랜지스터 어레이기판의 제조방법. And the second metal layer is removed through the third mask process to form the common electrode and the pixel electrode.
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