KR20120008863A - Mathod of manufacturing in 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 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액정표시장치에 사용되는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly, to a method for manufacturing a thin film transistor array substrate used in a liquid crystal display device.
최근 액정표시장치에는 상하 기판 중 하나의 기판에 전극들이 교대로 배치되고 기판들 사이에 액정이 배치되어 영상을 표시하는 횡전계방식 액정표시장치가 개발되고 있다. Recently, transverse electric field type liquid crystal displays have been developed in which electrodes are alternately disposed on one of upper and lower substrates, and liquid crystals are disposed between the substrates to display an image.
통상적으로 횡전계방식 액정 표시 장치는 전계를 이용하여 유전 이방성을 갖는 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하고, 주로 칼라 필터 어레이가 형성된 칼라 필터 기판과 박막 트랜지스터 어레이가 형성된 박막 트랜지스터 기판이 액정을 사이에 두고 합착되어 형성된다. In general, a transverse electric field type liquid crystal display device displays an image by adjusting a light transmittance of a liquid crystal having dielectric anisotropy using an electric field, and a color filter substrate on which a color filter array is formed and a thin film transistor substrate on which a thin film transistor array is formed are used. It is formed by being put together in between.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판 상에 게이트라인과 데이터라인의 교차로 정의된 셀영역마다 형성된 박막 트랜지스터와 화소전극, 공통전극을 구비한다. 박막 트랜지스터(thin film transistor: 이하는 TFT라 지칭함)는 게이트라인으로부터의 게이트신호에 응답하여 데이터라인으로부터의 데이터 신호를 화소전극으로 공급한다. 화소전극은 TFT로부터의 데이터신호를 공급하여 액정이 구동되게 하고, 공통전극은 액정구동시 기준이 되는 공통전압이 공급된다. 액정은 화소전극의 데이터 신호와 공통전극의 공통전압에 의해 형성된 전계에 따라 회전하여 광투과율을 조절함으로써 계조가 구현된다. The thin film transistor array substrate includes a thin film transistor, a pixel electrode, and a common electrode formed in each cell region defined by an intersection of a gate line and a data line on the substrate. A thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) supplies a data signal from the data line to the pixel electrode in response to the gate signal from the gate line. The pixel electrode supplies a data signal from the TFT to drive the liquid crystal, and the common electrode is supplied with a common voltage which is a reference for driving 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.
이러한 횡전계 액정표시장치의 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 transverse electric field liquid crystal display device 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 횡전계 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 회절노광 마스크를 이용하여 마스크 공정을 줄인 6 마스크 공정이 대두되고 있다. 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. As a result, a six-mask process for reducing the mask process by using a diffraction exposure mask is on the thin film transistor array substrate of the transverse electric field liquid crystal display device.
그러나, 상기 6 마스크 공정 역시 제조 공정이 복잡하여 원가 절감에 한계가 있으므로 제조 공정을 더욱 단순화하여 제조 단가를 더욱 줄일 수 있는 방안이 요구된다. However, the six mask process also has a limitation in cost reduction because the manufacturing process is complicated, there is a need for a method to further simplify the manufacturing process to further reduce the manufacturing cost.
따라서, 본 발명의 목적은 제조 공정을 더욱 단순화하여 제조단가를 더욱 줄일 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor array substrate, which can further simplify the manufacturing process and further reduce manufacturing costs.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법은 제1 마스크공정을 수행하여 게이트 전극, 게이트 라인 및 게이트 패드를 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 제2 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 소스 및 드레인 전극, 반도체 패턴, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계와, 제3 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 화소전극 및 버퍼막을 형성하는 단계와, 상기 기판 상에 보호막을 형성하는 단계와, 제4 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 게이트 패드용 콘택홀 및 데이터 패드용 콘택홀을 형성하는 단계와, 제5 마스크공정을 수행하여 상기 공통전극, 데이터 패드용 전극 및 게이트 패드용 전극을 형성하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a gate electrode, a gate line and a gate pad by performing a first mask process, forming a gate insulating film on the substrate; Performing a second mask process to form source and drain electrodes, semiconductor patterns, data lines, and data pads on the substrate; and performing a third mask process to form pixel electrodes and buffer films on the substrate. And forming a passivation layer on the substrate, performing a fourth mask process to form a gate pad contact hole and a data pad contact hole on the substrate, and performing a fifth mask process. Forming an electrode, an electrode for a data pad, and an electrode for a gate pad.
제1 항에 있어서, 상기 제3 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 화소전극 및 버퍼막을 형성하는 단계는 상기 소스 및 드레인 전극, 반도체 패턴, 데이터 라인 및 데이터 패드가 형성된 기판 상에 투명 금속막을 형성하는 단계와, 상기 투명 금속막 상에 포토레지스트를 형성한 후 상기 제3 마스크를 이용한 사진공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 투명 금속막을 식각하여 상기 화소전극 및 버퍼막을 형성하는 단계와, O2 플라즈마를 이용한 스트립공정을 통해 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다. The method of
상기 버퍼막은 상기 O2 플라즈마를 이용한 스트립 공정시 상기 데이터 패드의 산화방지용 막이다. The buffer layer is the O 2 It is an anti-oxidation film of the data pad during the strip process using plasma.
상기 제2 마스크는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용한다. The second mask uses a mask having three different transmittances.
본 발명은 5장의 마스크를 사용하여 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조함으로써, 공정단계감소의 효과를 얻을 수 있게 된다. According to the present invention, by manufacturing a thin film transistor array substrate using five masks, it is possible to obtain an effect of reducing process steps.
그리고, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 기판의 제조방법은 화소전극 형성 공정시, 데이터 패드 상부에 버퍼막을 형성함으로써, 화소전극 형성용 포토레지스트 패턴의 스트립공정시 사용되는 O2플라즈마로 인해 데이터 패드가 산화되는 것을 방지하고, 이후 형성되는 데이터 패드용 전극과의 콘택불량을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다. In the method for manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention, a buffer layer is formed on the data pad during the pixel electrode forming process, and thus the data pad is oxidized due to the O 2 plasma used during the stripping process of the photoresist pattern for forming the pixel electrode. There is an effect that can be prevented, and to prevent a bad contact with the data pad electrode to be formed later.
도 1a 및 도 1b 내지 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이기판 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도들
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제3 마스크공정을 설명하기 위한 공정순서도들1A and 1B to 5A and 5B are process flowcharts illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display according to the present invention.
6A through 6C are process flowcharts for describing a third mask process of the present invention.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and embodiments.
도 1a 및 도 1b 내지 도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 액정표시장치의 박막트랜지스터 어레이기판 제조방법을 설명하기 위한 공정 순서도들이다. 1A and 1B to 5A and 5B are flowcharts illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array substrate of a liquid crystal display according to the present invention.
우선, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(10)상에 제1 마스크 공정을 수행하여 게이트 전극(12a), 게이트 라인(12b), 게이트 패드(12c)가 형성된다. First, as shown in FIGS. 1A and 1B, a
상기 게이트 전극(12a), 게이트 라인(12b), 게이트 패드(12c)는 기판(10) 상에 제1 금속층 및 포토 레지스트를 순차적으로 형성하고, 상기 포토 레지스트에 제1 마스크를 이용한 사진공정을 수행하여 제1 포토 레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 이를 식각 마스크로 금속막을 식각함으로써 형성된다. The
이어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(12a), 게이트 라인(12b) 및 게이트 패드(12c)가 형성된 기판(10) 상에 게이트 절연막(14)을 형성하고, 제2 마스크 공정을 수행하여 상기 게이트 절연막(14) 상에 소스/드레인 전극(18g, 18f), 반도체 패턴(16f), 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e)이 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIGS. 2A and 2B, a
이때, 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e) 각각은 소스/드레인 전극용 금속 및 반도체패턴용 금속이 적층 형성된다. At this time, each of the
다음은 제2 마스크를 이용한 사진공정을 이용한 소스/드레인 전극(18g, 18f), 반도체 패턴(16f), 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e) 형성공정을 보다 상세히 설명하고자 한다. Next, a process of forming the source /
먼저, 게이트 절연막(14)이 형성된 기판(10)상에 반도체층, 제2 금속층을 순차적으로 형성한 후, 제2 포토레지스트 패턴을 형성한다. First, a semiconductor layer and a second metal layer are sequentially formed on the
상기 제2 포토레지스트 패턴은 제2 금속층 상에 포토레지스트를 형성한 후, 제2 마스크를 이용한 사진공정으로 형성된다. 이때, 상기 마스크는 광을 투과시키는 투과영역과, 광의 일부분은 투과시키고 일부분은 차단시키는 반투과영역과, 광을 차단시키는 차단영역을 포함하는 3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용한다. The second photoresist pattern is formed by a photoresist using a second mask after forming a photoresist on the second metal layer. In this case, the mask uses a mask having three different transmittances, including a transmissive region for transmitting light, a transflective region for transmitting a portion of light and blocking a portion of the light, and a blocking region for blocking light.
이어, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 반도체층, 제2 금속층을 식각하여, 게이트 절연막(14) 상에 TFT용 패턴, 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e)를 각각 형성한다. Subsequently, the semiconductor layer and the second metal layer are etched using the second photoresist pattern as an etching mask, and the TFT pattern, the
다음으로, 상기 TFT용 패턴, 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e)가 형성된 기판(10)상에 제3 포토레지스트 패턴을 형성한다. Next, a third photoresist pattern is formed on the
제3 포토레지스트 패턴은 상기 제2 포토레지스트 패턴에 에싱공정을 수행하여 제2 포토레지스트 패턴의 두께 일부를 제거함으로써 형성되고, 제3 포토레지스트 패턴이 형성됨으로써, 박막 트랜지스터의 채널이 형성되는 영역에서의 포토레지스트는 모두 제거되어, 이 영역의 최상층 즉, 제2 금속층이 노출된다. The third photoresist pattern is formed by performing an ashing process on the second photoresist pattern to remove a part of the thickness of the second photoresist pattern, and in the region where the channel of the thin film transistor is formed by forming the third photoresist pattern. All photoresist of is removed, exposing the uppermost layer of this area, ie, the second metal layer.
이어, 상기 제3 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 식각하여 TFT용 패턴 중에서 박막 트랜지스터의 채널이 형성되는 영역에 상응하는 제2 금속층 및 반도체층의 일부를 제거하여 소스/드레인 전극(18g, 18f) 및 반도체 패턴(16f)을 형성한다. Subsequently, the third photoresist pattern is etched using an etching mask to remove portions of the second metal layer and the semiconductor layer corresponding to the region where the channel of the thin film transistor is formed in the TFT pattern, thereby removing the source /
이때, 반도체층는 비정질 실리콘층 및 n+ 비정질 실리콘층으로 형성되는 데, 상기 반도체층의 일부가 패터닝되는 공정에서는 n+ 비정질 실리콘층만 제거되고, 비정질 실리콘층은 잔존한다. In this case, the semiconductor layer is formed of an amorphous silicon layer and an n + amorphous silicon layer. In the process of patterning a part of the semiconductor layer, only the n + amorphous silicon layer is removed and the amorphous silicon layer remains.
이어, 제3 포토레지스트 패턴을 스트립공정을 통해 제거함으로써, 소스/드레인 전극(18g, 18f), 반도체 패턴(16f), 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e)의 형성공정을 완료한다. Subsequently, the third photoresist pattern is removed through the stripping process to form the source /
이어, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 전극(18g, 18f), 반도체 패턴(16f), 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e)가 형성된 기판(10)상에 제3 마스크공정을 수행하여 화소전극(20a), 버퍼막(20b, 20c)이 형성된다. 3A and 3B, the
이때, 버퍼막(20c)은 상기 스트립 공정의 O2 플라즈마로 인해 노출된 데이터 패드(18e)가 산화되어 이후 형성될 데이터 패드용 전극(26b)와의 콘택불량을 야기하는 것을 방지하기 위해 형성되는 막이다. At this time, the
다음은 제3 마스크를 이용한 사진공정을 이용한 화소전극(20a), 버퍼막(20b, 20c)의 형성공정을 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 보다 상세히 설명하고자 한다. Next, a process of forming the
도 6a에 도시된 바와 같이, 소스/드레인 전극(18g, 18f), 반도체 패턴(16f), 데이터 라인(18d, 16d), 데이터 패드(18e, 16e)가 형성된 기판(10)상에 제3 금속층(20)을 형성하고, 제3 금속층(20) 상에 포토레지스트를 형성한 후 제3 마스크를 이용한 사진 공정을 통해 제4 포토레지스트 패턴(100)을 형성한다. 한편, 상기 제3 금속막(20)은 ITO, IZO등과 같은 투명 금속막으로 형성된다. As shown in FIG. 6A, a third metal layer on the
도 6b에 도시된 바와 같이, 제4 포토레지스트 패턴(100)을 식각 마스크로 제3 금속층(20)을 습식 식각하여 화소전극(20a), 버퍼막(20b, 20c)을 형성한다. As illustrated in FIG. 6B, the
도 6c에 도시된 바와 같이, 제4 포토레지스트 패턴(100)을 스트립 공정을 통해 제거함으로써, 화소전극(20a), 버퍼막(20b, 20c)의 형성공정을 완료한다. As illustrated in FIG. 6C, the
상기 스트립 공정은 O2 플라즈마를 이용하여 수행된다. The strip process is performed using an O 2 plasma.
이때, 버퍼막(20c)은 상기 스트립 공정의 O2 플라즈마로 인해 노출된 데이터 패드(18e)가 산화되어 이후 형성될 데이터 패드용 전극(도 5a 및 도 5b의 26b)와의 콘택불량을 방지하기 위해 형성되는 막이다. 상기 ITO, IZO등과 같은 투명 금속막으로 형성된 버퍼막(20c)은 상기 스트립공정의 O2 플라즈마로 인해 발생되는 산화공정에 잘 반응하지 않게 되어, 데이터 패드가 산화되는 것을 방지할 수 있고, 이후 형성될 데이터 패드용 전극과의 콘택불량을 방지할 수 있다. At this time, the
이와 같이, 화소전극(20a) 형성 공정시, 데이터 패드(18e) 상부에 버퍼막(20c)을 형성함으로써, 화소전극 형성용 포토레지스트 패턴의 스트립공정시 사용되는 O2 플라즈마로 인해 데이터 패드가 산화되는 것을 방지하고, 이후 형성되는 데이터 패드용 전극과의 콘택불량을 방지할 수 있게 된다. As described above, in the
이어, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 화소전극(20a), 버퍼막(20b, 20c)이 형성된 기판(10)상에 보호막(22)을 형성하고, 제4 마스크공정을 수행하여 게이트 패드용 콘택홀(24a), 데이터 패드용 콘택홀(24b)이 형성된다. Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
게이트 패드용 콘택홀(24a)은 게이트 패드(12c)를 노출하도록 보호막(22), 게이트 절연막(14)을 제거하여 형성되고, 데이터 패드용 콘택홀(24b)은 데이터 패드(12c)와 접촉하는 버퍼막(20c)을 노출하도록 보호막(22)을 제거하여 형성된다. The gate
게이트 패드용 콘택홀(24a), 데이터 패드용 콘택홀(24b)은 보호막(22)이 형성된 기판(10)상에 포토레지스트를 형성한 후, 제4 마스크를 이용한 사진공정을 통해 제5 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 제5 포토레지스트 패턴(미도시)을 식각 마스크로 보호막(22)을 식각함으로써 형성된다. The gate
다음으로, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 게이트 패드용 콘택홀(24a), 데이터 패드용 콘택홀(24b)이 형성된 기판(10)상에 제5 마스크공정을 수행하여 공통전극(26a), 데이터 패드용 전극(26b), 게이트 패드용 전극(26c)이 형성됨으로써, 본 공정을 완료한다. Next, as illustrated in FIGS. 5A and 5B, a
공통전극(26a), 데이터 패드용 전극(26b), 게이트 패드용 전극(26c)은 기판(10)상에 제4 금속층을 형성하고, 제4 금속층상에 포토레지스트를 형성한 후 제3 마스크를 이용한 사진공정을 통해 제4 포토레지스트 패턴을 형성하고, 제6 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 제4 금속막을 식각하여 형성된다. The
이와 같이, 화소전극(20a) 형성 공정시, 데이터 패드(18e) 상부에 버퍼막(20c)을 형성함으로써, 화소전극 형성용 포토레지스트 패턴의 스트립공정시 사용되는 O2플라즈마로 인해 데이터 패드가 산화되는 것을 방지하고, 이후 형성되는 데이터 패드용 전극과의 콘택불량을 방지할 수 있게 된다. As described above, in the process of forming the
Claims (4)
상기 기판 상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와,
제2 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 소스 및 드레인 전극, 반도체 패턴, 데이터 라인 및 데이터 패드를 형성하는 단계와,
제3 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 화소전극 및 버퍼막을 형성하는 단계와,
상기 기판 상에 보호막을 형성하는 단계와,
제4 마스크공정을 수행하여 상기 기판 상에 게이트 패드용 콘택홀 및 데이터 패드용 콘택홀을 형성하는 단계와,
제5 마스크공정을 수행하여 상기 공통전극, 데이터 패드용 전극 및 게이트 패드용 전극을 형성하는 단계를 포함하는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. Performing a first mask process to form a gate electrode, a gate line, and a gate pad;
Forming a gate insulating film on the substrate;
Performing a second mask process to form source and drain electrodes, semiconductor patterns, data lines, and data pads on the substrate;
Forming a pixel electrode and a buffer film on the substrate by performing a third mask process;
Forming a protective film on the substrate;
Forming a gate pad contact hole and a data pad contact hole on the substrate by performing a fourth mask process;
And forming a common electrode, a data pad electrode, and a gate pad electrode by performing a fifth mask process.
상기 소스 및 드레인 전극, 반도체 패턴, 데이터 라인 및 데이터 패드가 형성된 기판 상에 투명 금속막을 형성하는 단계와,
상기 투명 금속막 상에 포토레지스트를 형성한 후 상기 제3 마스크를 이용한 사진공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,
상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 투명 금속막을 식각하여 상기 화소전극 및 버퍼막을 형성하는 단계와,
O2 플라즈마를 이용한 스트립공정을 통해 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. The method of claim 1, wherein the forming of the pixel electrode and the buffer film on the substrate by performing the third mask process is performed.
Forming a transparent metal film on the substrate on which the source and drain electrodes, the semiconductor pattern, the data line, and the data pad are formed;
Forming a photoresist pattern through a photo process using the third mask after forming the photoresist on the transparent metal film;
Etching the transparent metal layer using the photoresist pattern as an etching mask to form the pixel electrode and the buffer layer;
And removing the photoresist pattern through a strip process using an O 2 plasma.
상기 O2 플라즈마를 이용한 스트립 공정시 상기 데이터 패드의 산화방지용 막인 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. The method of claim 2, wherein the buffer film
O 2 above The method of manufacturing a thin film transistor array substrate, characterized in that the anti-oxidation film of the data pad during the strip process using plasma.
3개의 서로 다른 투과율을 갖는 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 박막트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the second mask is
A method of manufacturing a thin film transistor array substrate, characterized by using three different transmittance masks.
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