KR20120115020A - Fabricating method of array substrate for lcd - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 액정표시장치의 어레이 기판(array substrate)에 관한 것으로, 액정표시장치의 어레이 기판에 신호배선 패턴형성시 발생하는 액티브 테일(active tail)을 제거하여 액정패널의 투과율을 개선한 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
휴대폰(Mobile Phone), 노트북컴퓨터와 같은 각종 포터플기기(potable device) 및, HDTV 등의 고해상도, 고품질의 영상을 구현하는 정보전자장치가 발전함에 따라, 이에 적용되는 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 수요가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display) 및 OLED(Organic Light Emitting Diodes) 등이 활발히 연구되었지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현, 대면적 화면의 실현이라는 이유로 인해 현재에는 액정표시장치(LCD)가 각광을 받고 있다. 특히, 스위치 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)가 이용되는 액티브 매트릭스(active matrix)방식의 액정표시장치는 동적인 영상을 표시하기에 적합하다. Various portable devices such as mobile phones and laptop computers, and information electronic devices that realize high resolution and high quality images such as HDTVs, have been applied to flat panel display devices. The demand for) is increasing. Such flat panel displays include liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), field emission displays (FEDs), and organic light emitting diodes (OLEDs), but mass production technologies, ease of driving, Liquid crystal displays (LCDs) are currently in the spotlight for their realization and realization of large-area screens. In particular, an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor as a switch element is suitable for displaying a dynamic image.
전술한 액정표시장치는 구동방식에 따라, 수직전계(Twisted Nematic; TN)방식 및 횡전계(In Plane Switching, IPS mode)방식이 있으며, 특히 횡전계 방식은 수직전계방식에 비해 시야각이 넓다는 장점이 있어 현재 많은 액정표시장치에 적용되고 있다. According to the driving method, the liquid crystal display includes a twisted nematic (TN) method and a transverse electric field (In Plane Switching, IPS mode) method. In particular, the transverse electric field method has a wider viewing angle than the vertical electric field method. As a result, it is currently applied to many liquid crystal display devices.
도 1는 종래 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판에서 하나의 화소를 나타내는 평면도이고, 도 2는 도 1의 I-I'부분을 절단한 단면도이다. FIG. 1 is a plan view illustrating one pixel in a conventional transverse electric field type liquid crystal display array substrate, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1.
도시된 바와 같이, 횡전계방식 액정표시장치의 어레이 기판(10)에는 상기 투명한 어레이 기판(10) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트 배선(16) 및 데이터 배선(17)이 형성되며, 이의 교차영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터가 형성된다. As shown in the drawing, a
전술한 박막 트랜지스터는 게이트 배선(16)에 연결된 게이트전극(21), 데이터 배선(17)에 연결된 소스전극(22) 및 화소전극(18)에 연결된 드레인전극(23)으로 구성된다. 또한, 박막 트랜지스터는 게이트전극(21)과 소스 및 드레인전극(22, 23) 사이의 절연을 위한 게이트 절연막(15a)과, 게이트전극(21)에 공급되는 게이트전압에 의해 상기 소스전극(22)과 드레인전극(23) 사이에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브 패턴(24)과, 오믹 콘택을 위한 n+ 비정질 실리콘 패턴(25)과, 상부를 덮는 보호막(15b)을 포함한다. The above-described thin film transistor includes a
여기서, 화소영역 내에는 횡전계를 발생시키기 위한 공통전극(8)과 화소전극(18)이 데이터 배선(17)에 대해 평행한 방향으로 교대로 배치된다. 이때, 화소전극(18)은 보호막에 형성된 콘택홀(40)을 통해 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하며, 공통전극(8)은 게이트 배선(16)에 대해 평행하게 배치된 공통배선(8l)과 연결된다. Here, the
이러한 구조의 횡전계 방식 액정표시장치 어레이기판(10)은 현재 4개의 마스크를 이용한 포토 리소그래피공정을 통해 제조하게 되는데, 4-마스크 공정에서는 기존의 5-마스크 공정과는 달리 감광막 패턴을 이용하여 액티브 패턴(24)과 소스/드레인전극(22,23)을 동시에 패터닝함으로서 하나의 마스크를 생략할 수 있는 장점이 있다. The transverse electric field type liquid crystal
그러나, 4-마스크 공정에 따라 제조된 어레이 기판(10)은, 데이터 배선(17)의 하부로 비정질 실리콘 박막패턴(24') 및 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(25')이 액티브 패턴(24) 및 소스/드레인전극(22,23)과 동시에 형성되는 데, 동일 물질인 액티브 패턴(24) 및 비정질 실리콘 박막패턴(24')의 측면에는 식각특성에 의해 어레이 기판(10)의 투과율을 저하하는 액티브 테일(active tail, AT)이 발생하는 단점이 있다. However, in the
상세하게는, 전술한 4-마스크공정 중, 제2 마스크 공정에서 감광막 패턴의 패터닝 이후 습식식각(wet etching) 및 건식식각(dry etching)을 순차적으로 진행하게 되는 데, 먼저 습식식각의 등방성에 따라 감광막 패턴의 하부 소스/드레인 전극(22,23) 및 데이터 배선(17)을 형성하기 위한 금속층에 언더 컷(under cut)이 발생하게 되고, 다음으로 진행되는 진공건식식각의 이방성에 따라 언더 컷된 상부의 금속층 보다 덜 식각되어 1차 액티브 테일(AT)이 발생하게 된다. In detail, during the above-described 4-mask process, wet etching and dry etching are sequentially performed after patterning of the photoresist pattern in the second mask process. First, in accordance with the isotropy of the wet etching. An under cut is generated in the metal layer for forming the lower source /
또한, 감광막 패턴의 애싱(ashing)공정 이후, 2차 습식식각(wet etching) 및 건식식각(wet etching)에 의해, 보다 넓은 폭을 가지는 2차 액티브 테일(AT)이 발생하게 된다. In addition, after the ashing process of the photoresist pattern, secondary active tails AT having a wider width are generated by secondary wet etching and wet etching.
건식식각 공정은, 도 3에 도시한 바와 같이 진공챔버(1)내 상부전극(2) 및 하부전극(3)을 구비하고, 상부전극(2)에 RF전압을 인가하여 접지된 하부전극(3)간에 유입된 불소가스를 플라즈마 상태를 이루도록 하여 하부전극(3)상의 기판(6)과 화학반응으로 형성된 SiFx 가스를 펌프(4)를 통해 배출하는 공정으로써, 특히 비정실 실리콘의 식각시 널리 이용되는 방식이다. 그러나, 4-마스크 공정시 2번에 걸친 습식식각 및 건식식각공정에 의해 그 폭이 매우 넓어짐에 따라 투과율에 영향을 주게 되며, 특히 데이터 배선(17) 부근에서 빛의 투과율을 현저하게 저하시켜 액정표시장치의 화상 품질을 떨어뜨리는 주요한 원인이 된다. As shown in FIG. 3, the dry etching process includes an
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 4-마스크 공정에서 데이터 배선의 하부에 형성되는 비정질 실리콘 박막패턴에 의한 액티브 테일(active tail)을 제거하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device which removes an active tail due to an amorphous silicon thin film pattern formed under a data line in a 4-mask process. The purpose is to provide.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법은, 기판을 제공하는 단계; 제1 마스크를 이용하여 통해, 상기 기판에 게이트전극, 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계; 상기 기판상에 제1 절연막, 비정질 실리콘 박막, 제1 도전막 및 감광막을 순차적으로 형성하는 단계; 제2 마스크를 이용하여 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 통해 1차 식각(etching)공정을 진행하되, 상기 비정질 실리콘 박막의 패턴이 적어도 상기 제1 도전막의 패턴보다 적은 폭을 가지도록 오버식각(over etching)하는 단계; 상기 감광막 패턴을 에싱(ashing)공정 및 2차 식각공정을 진행하여 액티브 패턴, 소스전극, 드레인전극 및 데이터 배선을 형성하는 단계; 기판 상부로 보호막을 형성하는 단계; 제3 마스크를 이용하여 상기 드레인전극의 일 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및, 상기 기판상에 제2 도전막을 형성하고, 제4 마스크를 이용하여 상기 드레인전극과 상기 콘택홀을 통해 직접 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다. In order to achieve the above object, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to a preferred embodiment of the present invention, providing a substrate; Forming a gate electrode, a gate wiring and a common wiring on the substrate by using a first mask; Sequentially forming a first insulating film, an amorphous silicon thin film, a first conductive film, and a photosensitive film on the substrate; Selectively patterning the photoresist layer using a second mask to form a photoresist pattern, and performing a first etching process through the photoresist pattern, wherein the pattern of the amorphous silicon thin film is at least greater than that of the first conductive layer. Over etching to have a small width; Performing an ashing process and a second etching process on the photoresist pattern to form an active pattern, a source electrode, a drain electrode, and a data line; Forming a protective film over the substrate; Forming a contact hole exposing a region of the drain electrode by using a third mask; And forming a second conductive layer on the substrate, and forming a pixel electrode directly connected to the drain electrode through the contact hole by using a fourth mask.
상기 1차 식각공정은, 상기 제1 도전막을 습식식각하는 단계; 및, 상기 비정질 실리콘 박막을 건식식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The first etching process may include: wet etching the first conductive layer; And dry etching the amorphous silicon thin film.
상기 비정질 실리콘 박막을 건식식각하는 단계는, 상압 플라즈마 건식식각 방식으로 진행되는 것을 특징으로 한다. Dry etching the amorphous silicon thin film may be performed using an atmospheric pressure plasma dry etching method.
상기 상압 플라즈마 건식식각은, 15 lpm 의 CF4, 550 lpm 의 공기 및, 400 lpm 의 O2 인 가스조건에서 진행되는 것을 특징으로 한다. The atmospheric plasma dry etching may be performed under a gas condition of 15 lpm of CF4, 550 lpm of air, and 400 lpm of O2.
상기 상압 플라즈마 건식식각은, 4.5m/min 미만 3.15m/min 이상의 속도로 진행되는 것을 특징으로 한다. The atmospheric plasma dry etching is characterized in that the progress at a speed of less than 3.15m / min less than 4.5m / min.
상기 상압 플라즈마 건식식각은, 7개 이하의 가스공급수단을 통해 진행되는 것을 특징으로 한다. The atmospheric pressure plasma dry etching may be performed through seven or less gas supply means.
상기 비정질 실리콘 박막은, 두께가 2000Å 인 것을 특징으로 한다. The amorphous silicon thin film has a thickness of 2000 kPa.
상기 비정질 실리콘 박막은, n+ 비정질 실리콘 박막을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The amorphous silicon thin film may further include an n + amorphous silicon thin film.
상기 제1 도전막은, MoTi층 및, 상기 MoTi층의 상부로 적층된 Cu층의 복층구조인 것을 특징으로 한다. The first conductive film is a multilayer structure of a MoTi layer and a Cu layer laminated on the MoTi layer.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 4-마스크 공정에서 비정질 실리콘 박막패턴의 식각시, 이방성의 진공건식 식각공정을 대체하여 등방성의 상압 플라즈마 건식식각공정을 적용함으로서 데이터 배선의 하부에 형성되는 액티브 테일을 제거하여 투과율을 개선한 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있는 효과가 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, when etching the amorphous silicon thin film pattern in the 4-mask process, by applying an isotropic atmospheric pressure plasma dry etching process to replace the anisotropic vacuum dry etching process, the active tail is formed on the lower portion of the data wiring There is an effect of manufacturing the array substrate for the liquid crystal display device having improved transmittance by removing the.
도 1는 종래 횡전계 방식 액정표시장치용 어레이 기판에서 하나의 화소를 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'부분을 절단한 단면도이다.
도 3은 진공 건식식각장비를 개략적으로 도시한 구조도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시에에 따른 어레이 기판 제조방법에 적용되는 상압 플라즈마 식각장치를 도시한 구조도이다.
도 6a 내지 도 6h는 도 4에 도시된 어레이 기판의 일부에 대한 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다. 1 is a plan view illustrating one pixel in a conventional array substrate for a transverse electric field type liquid crystal display device.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 1.
3 is a schematic structural diagram of a vacuum dry etching apparatus.
4 is a plan view showing a part of an array substrate for a liquid crystal display device manufactured by a manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a structural diagram illustrating an atmospheric pressure plasma etching apparatus applied to an array substrate manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
6A through 6H are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of a part of the array substrate illustrated in FIG. 4.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판을 상세히 설명한다. 이하의 실시예에 대하여 참조된 도면은 구성요소의 연결형태 및 배치가 도시된 형태로 한정하도록 의도된 것이 아니며, 특히 도면에서는 본 발명의 기술적 구조 및 형상의 이해를 돕기 위해 일부 구성요소의 스케일을 과장하거나 축소하여 표현하였다. Hereinafter, an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings referred to with respect to the following embodiments are not intended to limit the connection form and arrangement of the components to the illustrated forms, and in particular, the scale of some components to aid in understanding the technical structure and shape of the present invention. Exaggerated or reduced.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조된 액정표시장치용 어레이 기판의 일부를 도시한 평면도이다. 이하의 설명에서는 편의상 게이트패드부와 데이터패드부 및 화소부의 박막 트랜지스터를 포함하는 일 화소의 예로서 본 발명의 기술적 사상을 설명하며, 실제의 어레이 기판에서는 N(N은 1이상의 자연수)개의 게이트 배선과 M(M은 1이상의 자연수)개의 데이터 배선이 교차하여 MxN개의 화소가 존재한다. 4 is a plan view showing a part of an array substrate for a liquid crystal display device manufactured by a manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention. In the following description, the technical concept of the present invention is described as an example of one pixel including a thin film transistor including a gate pad portion, a data pad portion, and a pixel portion for convenience. In an actual array substrate, N (N is one or more natural numbers) gate wirings And M (M is one or more natural numbers) data wires intersect, and there are MxN pixels.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판(110)에는 기판상에 위에 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 게이트 배선(116) 및 데이터 배선(117)이 형성된다. 또한, 게이트 배선(116)과 데이터 배선(117)의 교차영역에는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(T)가 형성되며, 화소내에는 횡전계를 발생시켜 액정(미도시)을 구동시키는 공통전극(108)과 화소전극(118)이 교대로 형성된다. As shown in the drawing, a
박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(116)에 연결된 게이트전극(121), 데이터 배선(117)에 연결된 소스전극(122) 및 화소전극(118)에 전기적으로 접속된 드레인전극(123)을 포함한다. 또한, 박막 트랜지스터(T)는 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 소스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널을 형성하는 액티브 패턴(미도시)을 포함한다. The thin film transistor T includes a
소스전극(122)의 일부는 일 방향으로 연장되어 데이터 배선(117)의 일부를 구성하며, 드레인전극(123)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 보호막(미도시)에 형성된 제1 콘택홀(140a)을 통해 화소전극배선(118l)과 화소전극(118)에 전기적으로 접속하게 된다. A portion of the
전술한 바와 같이, 화소내에는 횡전계를 발생시키기 위한 공통전극(108)과 화소전극(118)이 교대로 배치된다. 이때, 공통전극(108) 및 공통전극배선(108')은 게이트 절연막 및 보호막에 형성된 제 2 콘택홀(140b)을 통해 게이트 배선(116)에 대해 평행하게 배치된 상/하부의 공통배선(108l, 108l') 중, 상부의 공통배선(108l')과 전기적으로 접속하게 된다. As described above, the
전술한 공통전극(108)은 공통전극배선(108')과 동일한 불투명한 도전물질로 이루어지며, 또한 화소전극(118) 및 화소전극배선(118l)과 동일한 투명한 도전물질로 이루어질 수 있다. The
이때, 화소전극배선(118l)의 일부는 게이트 절연막과 보호막을 사이에 두고 그 하부의 공통배선(108l)의 일부와 중첩되어 스토리지 커패시터(storage capacitor)를 형성하게 된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터에 인가된 전압을 다음 신호가 들어올 때까지 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 이러한 스토리지 커패시터는 신호 유지 이외에도 계조(gray scale) 표시의 안정과 플리커(flicker) 및 잔상(afterimage) 감소 등의 역할을 한다. In this case, a portion of the pixel electrode wiring 118l overlaps a portion of the common wiring 108l below the gate insulating layer and the passivation layer to form a storage capacitor. The storage capacitor Cst keeps the voltage applied to the liquid crystal capacitor constant until the next signal comes in. In addition to signal retention, these storage capacitors play a role in stabilizing gray scale display and reducing flicker and afterimage.
이와 같이 구성된 상기 어레이 기판(110)의 가장자리 영역에는 게이트 배선(116)과 데이터 배선(117)에 각각 전기적으로 접속하는 게이트패드전극(126p)과 데이터패드전극(127p)이 형성되며, 이는 외부의 구동 회로부로부터 인가 받은 주사신호와 데이터신호를 각각 게이트 배선(116)과 데이터 배선(117)에 전달하게 된다. The
즉, 게이트 배선(116)과 데이터 배선(117)은 구동 회로부 방향으로 연장되어 각각 게이트패드 배선(116p)과 데이터패드 배선(117p)에 연결되고, 게이트패드 배선(116p)과 데이터패드 배선(117p)은 게이트패드 배선(116p)과 데이터패드 배선(117p)에 각각 전기적으로 접속된 게이트패드 전극(126p)과 데이터패드 전극(127p)을 통해 구동 회로부로부터 각각 주사신호와 데이터신호를 인가받게 된다. That is, the
또한, 데이터패드 전극(127p)은 제3 콘택홀(140c)을 통해 데이터패드 배선(117p)과 전기적으로 접속하고, 게이트패드 전극(126p)은 제4 콘택홀(140d)을 통해 게이트패드 배선(116p)과 전기적으로 접속하게 된다. In addition, the
또한, 도 4에 도시된 화소의 구조는 공통전극(108)과 화소전극(118) 및 데이터 배선(117)이 꺾임 구조를 가지는 2-도메인(domain)구조로서, 액정분자가 2방향으로 배열되어 통상의 모노-도메인에 비해 시야각이 더욱 향상되게 된다. 다만, 본 발명이 상기 2-도메인 구조의 횡전계 방식 액정표시장치에 한정되는 것은 아니다. 이와 같이, 공통전극(108)과 화소전극(118) 및 데이터 배선(117)을 꺾임 구조로 형성하여 액정분자의 구동방향이 대칭성을 가지는 멀티-도메인 구조를 형성하게 되면 액정의 복굴절(birefringence) 특성에 의한 이상 광을 서로 상쇄시켜 줌으로써 색전이(color shift) 현상을 최소화할 수 있다. In addition, the structure of the pixel illustrated in FIG. 4 is a two-domain structure in which the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 어레이 기판은 회절마스크 또는 하프-톤 마스크(이하, 회절마스크를 지칭하는 경우에는 하프-톤 마스크를 포함하는 것으로 한다)를 이용하여 한번의 마스크공정으로 액티브 패턴과 소스/드레인전극 및 데이터 배선을 형성함으로써 4-마스크공정으로 제조된다. Here, the array substrate according to the embodiment of the present invention uses a diffraction mask or a half-tone mask (hereinafter referred to as a half-tone mask in the case of referring to a diffraction mask) and an active pattern and a single mask process. It is manufactured in a four-mask process by forming source / drain electrodes and data wirings.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 4-마스크 공정을 통한 액정표시장치용 어레이기판 제조방법은, 제2 마스크 공정시 감광막 패턴의 패터닝 이후 진행되는 건식식각(dry etching)에서 종래의 진공건식 식각방식이 아닌 상압 플라즈마 식각방식이 적용되는 것을 특징으로 한다. In addition, the method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device using a four-mask process according to an embodiment of the present invention, the conventional vacuum dry etching method in the dry etching proceeds after the patterning of the photosensitive film pattern during the second mask process It is characterized in that the atmospheric pressure plasma etching method is applied.
도 5는 본 발명의 실시에에 따른 어레이기판 제조방법에 적용되는 상압 플라즈마 식각장치의 일 예를 도시한 도면으로서, 도시한 바와 같이 0.8mm ~ 0.1mm의 이격거리를 가지도록 배치된 상부전극(102) 및 하부전극(103)을 구비한 챔버(100)내에서, 상부전극(102)에 RF전압을 인가하여 접지된 하부전극(103)간에 불소가스를 플라즈마 상태를 이루도록 하고, 플라즈마 상태의 가스를 상압에서 스테이지상의 기판(106)과 접촉시켜 이에 따른 화학반응으로 형성된 SiFx 가스를 배출하는 공정이다. 5 is a view showing an example of an atmospheric pressure plasma etching apparatus applied to the array substrate manufacturing method according to an embodiment of the present invention, as shown in the upper electrode disposed to have a separation distance of 0.8mm ~ 0.1mm ( In the
이때, 식각 레시피(recipe)에 따라 감광성 패턴 하부의 비정질 실리콘 층에 대하여 오버식각(over etching)이 가능하여 액티프 테일(active tail)을 제거할 수 있으며, 그 식각 레시피(recipe)대한 보다 상세한 수치는 이하의 어레이 기판 제조방법에서 후술하도록 한다. At this time, according to the etching recipe, the over-etching of the amorphous silicon layer under the photosensitive pattern is possible, so that the active tail can be removed and more detailed numerical values for the etching recipe can be obtained. The following will be described later in the array substrate manufacturing method.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 6a 내지 도 6h는 도 4에 도시된 어레이 기판의 일부에 대한 제조공정을 순차적으로 나타내는 평면도이다. 6A through 6H are plan views sequentially illustrating a manufacturing process of a part of the array substrate illustrated in FIG. 4.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 화소부에 게이트 전극(121)과, 게이트 배선 및 공통배선(108l) 을 형성하며, 어레이 기판(110)의 게이트 패드부에 게이트패드 배선(116p)을 형성한다. 이때, 공통배선(108l)은 게이트 배선(116)에 대해 실질적으로 평행한 방향으로 화소영역의 상, 하부에 형성되게 된다. First, as shown in FIG. 6A, a
본 단계는 제1 마스크 공정으로서, 게이트 전극(121), 게이트 배선, 공통배선(108l) 및 게이트패드 배선(116p)은 제1 도전막을 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후 제1 마스크를 통해 선택적으로 패터닝하여 형성된다. This step is a first mask process, in which the
여기서, 제1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 및 몰리브덴 합금 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 제1 도전막은 전술한 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성될 수 있으며, MoTi층 및 이의 상부로 적층된 Cu층의 복층구조인 것이 바람직하다. Here, aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and molybdenum are used as the first conductive films. Low resistance opaque conductive materials such as alloys can be used. In addition, the first conductive film may be formed in a multilayer structure in which two or more low-resistance conductive materials are stacked. The first conductive film may be a multilayer structure of a MoTi layer and a Cu layer stacked thereon.
다음으로, 6b에 도시된 바와 같이, 게이트전극(121), 게이트 배선, 공통배선(108l) 및 게이트패드 배선(116p)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 게이트 절연막(115a), 비정질 실리콘 박막(120), n+ 비정질 실리콘 박막(125) 및 제 2 도전막(130)을 순차적으로 형성된다. Next, as shown in FIG. 6B, the
다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이 제2 마스크 공정으로서, 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트(photo resist)와 같은 감광성물질로 이루어진 감광막(170)을 형성한 후, 본 발명의 실시예에 따른 회절마스크(180)를 통해 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다. Next, as shown in FIG. 6C, as a second mask process, a
전술한 회절마스크(180)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제1 투과영역(I)과 슬릿패턴이 적용되어 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 형성되어 있으며, 이러한 구조에 따라 회절마스크(180)를 투과한 광만이 감광막(170)에 조사되게 된다. The above-described
이어서, 회절마스크(180)를 통해 노광된 감광막(170)을 현상하고 나면, 도 6d에 도시된 바와 같이, 마스크의 차단영역(III)과 제2 투과영역(II)을 통과하여 조사된 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제1 감광막패턴(170a) 내지 제5 감광막패턴(170e)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제1 투과영역(I)에는 감광막(170)이 완전히 제거되어 제2 도전막(130) 표면이 노출되게 된다. Subsequently, after the
이때, 전술한 차단영역(III)에 형성된 제1 감광막패턴(170a) 내지 제4 감광막패턴(170d)은 제2 투과영역(II)을 통해 형성된 제5 감광막패턴(170e)보다 두껍게 형성된다. 또한, 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 상기 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 포토레지스트를 사용할 수도 있다. In this case, the
다음으로, 도 6e에 도시된 바와 같이, 전술한 형태의 제1 감광막패턴(170a) 내지 제5 감광막패턴(170e)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 제2 도전막(130)을 1차 습식 식각을 통해 선택적으로 제거하고, 이후 도 5에 도시한 상압 플라즈마 건식식각을 통해 비정질 실리콘 박막(120) 및 n+ 비정질 실리콘 박막(125)을 선택적으로 제거한다. Next, as shown in FIG. 6E, the first
이때, 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막은 약 2000Å의 두께를 가지며, 15 lpm 의 CF4, 550 lpm 의 공기 및, 400 lpm 의 O2 인 가스조건에서 3.15m/min의 스캔 속도(scan speed)로 식각을 수행한다. At this time, the amorphous silicon thin film and the n + amorphous silicon thin film have a thickness of about 2000 μs, and are etched at a scan speed of 3.15 m / min under a gas condition of 15 l of CF4, 550 lpm of air, and 400 lpm of O2. Do this.
이는, 전술한 가스조건에서 4.5m/min 스캔 속도로 식각을 진행하는 경우 이방 식각되며, 그 이하의 속도로 스캔 속도를 낮추는 경우 측면식각이 진행되어 감광막 패턴(170a' 내지 170d')의 내측으로 비정질 실리콘 박막(120) 및 n+ 비정질 실리콘 박막(125)을 오버식각(over etching) 할 수 있다(e). 여기서, 액티브 테일을 효과적으로 하기 위한 최적의 오버식각 폭은 편측 0.7 ~ 0.8 um 정도이고, 오버식각의 최대비율은 종래 대비 70% 로서, 4.5m/min 미만 3.15m/min 이상의 속도로 상압 플라즈마 건식식각을 진행하여 오버식각을 진행한다. 이때 이용되는 상압 플라즈마 식각장치 헤드(head), 즉 기판상에 가스를 공급하는 수단의 갯수는 7개인 것이 적당하다. It is anisotropically etched when the etching is performed at the scan rate of 4.5 m / min under the above-described gas conditions, and when the scan rate is lowered at a speed lower than that, the side etching proceeds to the inside of the
이러한 상압 플라즈마 식각공정은 게이트 절연막(115a)에 대하여 식각도가 없어, 증가되는 식각시간에 따른 절연막의 파손이 발생되지 않는다는 특징이 있다. The atmospheric plasma etching process is characterized in that the
전술한 상압 플라즈마 식각공정에 따라, 어레이 기판(110)의 화소부에는 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브 패턴(124)이 형성되며, 어레이 기판(110)의 데이터 배선부에는 제2 도전막으로 이루어진 데이터 배선(117)이 형성된다. 또한, 어레이 기판(110)의 데이터 패드부에는 제2 도전막으로 이루어진 데이터패드 배선(117p)이 형성되게 된다. According to the above-described atmospheric pressure plasma etching process, an
또한, 액티브 패턴(124) 상부에는 각각 상기 n+ 비정질 실리콘 박막과 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 액티브 패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(125')과 제 2 도전막 패턴(130')이 형성되게 된다. In addition, the first n + amorphous silicon
그리고, 데이터 배선(117) 및 데이터패드 배선(117p) 하부에도 각각 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 데이터 배선(117) 및 데이터패드 배선(117p)과 동일한 형태로 패터닝된 제1 비정질 실리콘 박막 패턴(120')과 제2 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(125") 및 제2 비정질 실리콘 박막 패턴(120")과 제3 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(125'")이 형성되게 된다. 이는 모두 상압 플라즈마 건식식각에 의해 오버식각되게 된다(e). The first amorphous silicon is formed of an amorphous silicon thin film and an n + amorphous silicon thin film under the
이후, 제1 감광막패턴(170a) 내지 제5 감광막패턴(170e)의 일부를 제거하는 애싱(ahing)공정을 진행하게 되면, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 제2 투과영역(II)의 제5 감광막패턴이 완전히 제거된다. Subsequently, when an ashing process of removing a portion of the
이때, 제1 감광막패턴 내지 제4 감광막패턴은 제5 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제6 감광막패턴(170a') 내지 제9 감광막패턴(170d')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소스전극영역과 드레인전극영역 및 상기 데이터 배선(117)과 데이터패드 배선(117p) 상부에만 남아있게 된다. In this case, the first photoresist pattern to the fourth photoresist pattern may include the
이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 남아있는 제 6 감광막패턴(170a') 내지 제 9 감광막패턴(170d')을 마스크로 하여 어레이 기판(110)의 화소부에 제2 도전막을 2차 습식식각을 통해 소스전극(122)과 드레인 전극(123)을 형성하고, 제1 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴과 제2 도전막 패턴의 일부를 제거하는 2차 건식식각을 진행한다. 이때, 액티브 패턴(124) 상부에는 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 액티브 패턴(124)의 소스/드레인영역과 소스/드레인전극(122, 123) 사이를 오믹 콘택(ohmic contact)시키는 오믹-콘택층(125n)이 형성되게 된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 6F, the second conductive layer is subjected to the second wet etching process using the remaining
또한, 전술한 1차 건식식각시 데이터 배선(117) 하부의 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(120') 및 비정질 실리콘 박막 패턴(125'')은 오버식각되어 있으므로, 이미 액티브 테일이 제거되어 있다. In addition, since the n + amorphous silicon thin film pattern 120 'and the amorphous silicon thin film pattern 125' 'under the first dry
이와 같이, 본 발명의 실시예서는 회절마스크를 이용함으로써 상기 액티브 패턴(124)과 소스/드레인전극(122, 123) 및 데이터 배선(117)을 한번의 마스크공정을 통해 형성할 수 있게 된다. As described above, in the exemplary embodiment of the present invention, the
이후, 6g에 도시된 바와 같이, 제3 마스크 공정으로서, 액티브 패턴(124)과 소스/드레인 전극(122, 123) 및 데이터 배선(117)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 보호막(115b'~115b")을 형성하고, 마스크를 통해 제1 내지 제4 콘택홀(140a, 도4의 140b, 140c, 140d)을 형성한다. 이때, 보호막(115b'~115b")은 실리콘 질화막과 같은 무기절연막으로 이루어진 제1 보호막(115b') 하나의 층으로만 이루어지거나, 또는 이의 상부로 포토아크릴과 같은 유기절연막으로 이루어진 제 2 보호막(115b")을 포함하는 복층구조를 가지도록 이루어질 수 있다. Thereafter, as shown in 6g, as a third mask process, the
이는, 제1 보호막(115b')을 무기절연막으로 형성하여 액티브 패턴(124)의 백 채널(back channel)을 보호하고, 제2 보호막(115b")을 포토아크릴과 같은 낮은 유전상수를 갖는 유기절연막으로 형성하여 데이터 배선(117)과 공통전극(108)과의 중첩을 가능하게 하여 고개구율 구조를 구현하기 위함이다. This protects the back channel of the
다음으로, 도 6h에 도시된 바와 같이 제 4 마스크 공정으로서, 전술한 보호막(115b'~115b") 및 제1 내지 제4 콘택홀(140a, 도4의 140b, 140c, 140d)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 투명한 도전물질로 이루어진 제 3 도전막을 형성한 후, 마스크를 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 제1 콘택홀(140a)을 통해 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극 배선(118l)을 형성하고, 제2 콘택홀(도 4의 140b)을 통해 공통배선(도 4의 108l')과 전기적으로 접속하는 공통전극배선(도 4의 108')을 형성한다. Next, as shown in FIG. 6H, as the fourth mask process, the array substrate on which the above-described
또한, 제4 마스크공정을 통해 제3 도전막을 선택적으로 패터닝함으로써 화소영역 내에 교대로 배치되어 횡전계를 발생시키는 복수의 공통전극(108) 및 화소전극(118)을 형성하며, 상기 제3 콘택홀(140c) 및 제4 콘택홀(140d)을 통해 각각 상기 데이터패드 배선(117p) 및 게이트패드 배선(116p)에 전기적으로 접속하는 데이터패드 전극(127p) 및 게이트패드 전극(126p)을 형성하게 된다. Further, by selectively patterning the third conductive layer through a fourth mask process, a plurality of
이때, 복수의 공통전극(108)들은 공통전극배선(도 4의 108')에 연결되며, 화소전극(118)은 화소전극 배선(118l)에 연결되게 된다. In this case, the plurality of
여기서, 전술한 제3 도전막은 공통전극(108) 및 화소전극(118)을 형성하기 위해 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO)와 같은 투과율이 뛰어난 투명한 도전물질을 포함한다. The third conductive layer may be formed of indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) to form the
이러한 단계에 따라 제조된 본 발명의 액정표시장치용 어레이 기판은 4-마스크 공정에 따라 형성되는 데이터 배선의 하부 액티브 테일이 효과적으로 제거됨으로서, 액정표시장치의 투과율이 개선된다. The array substrate for a liquid crystal display device of the present invention manufactured according to this step is effectively removed the lower active tail of the data line formed by the 4-mask process, thereby improving the transmittance of the liquid crystal display device.
전술한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다. Many details are set forth in the foregoing description but should be construed as illustrative of preferred embodiments rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.
110 : 어레이기판 115a : 게이트 절연막
116p : 게이트 패드배선 117 : 데이터 배선
117p : 데이터패드전극 121 : 게이트전극
120'', 120'' 124, : 비정질 실리콘 박막패턴
125', 125'', 125''' : n+ 비정질 실리콘 박막패턴
170a', 170b', 170c' : 감광막 패턴 110:
116p: Gate Pad Wiring 117: Data Wiring
117p: data pad electrode 121: gate electrode
120 '', 120 '' 124,: Amorphous Silicon Thin Film Pattern
125 ', 125'',125''': n + amorphous silicon thin film pattern
170a ', 170b', 170c ': photosensitive film pattern
Claims (9)
제1 마스크를 이용하여 통해, 상기 기판에 게이트 전극, 게이트 배선 및 공통배선을 형성하는 단계;
상기 기판상에 제1 절연막, 비정질 실리콘 박막, 제1 도전막 및 감광막을 순차적으로 형성하는 단계;
제2 마스크를 이용하여 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 감광막 패턴을 형성하고, 상기 감광막 패턴을 통해 1차 식각(etching)공정을 진행하되, 상기 비정질 실리콘 박막의 패턴이 적어도 상기 제1 도전막의 패턴보다 적은 폭을 가지도록 오버식각(over etching)하는 단계;
상기 감광막 패턴을 에싱(ashing)공정 및 2차 식각공정을 진행하여 액티브 패턴, 소스전극, 드레인전극 및 데이터 배선을 형성하는 단계;
기판 상부로 보호막을 형성하는 단계;
제3 마스크를 이용하여 상기 드레인전극의 일 영역을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계; 및,
상기 기판상에 제2 도전막을 형성하고, 제4 마스크를 이용하여 상기 드레인전극과 상기 콘택홀을 통해 직접 연결되는 화소전극을 형성하는 단계
를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법. Providing a substrate;
Forming a gate electrode, a gate wiring, and a common wiring on the substrate by using a first mask;
Sequentially forming a first insulating film, an amorphous silicon thin film, a first conductive film, and a photosensitive film on the substrate;
Selectively patterning the photoresist layer using a second mask to form a photoresist pattern, and performing a first etching process through the photoresist pattern, wherein the pattern of the amorphous silicon thin film is at least greater than that of the first conductive layer. Over etching to have a small width;
Performing an ashing process and a second etching process on the photoresist pattern to form an active pattern, a source electrode, a drain electrode, and a data line;
Forming a protective film over the substrate;
Forming a contact hole exposing a region of the drain electrode by using a third mask; And,
Forming a second conductive layer on the substrate and forming a pixel electrode directly connected to the drain electrode through the contact hole by using a fourth mask;
Method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising a.
상기 1차 식각공정은,
상기 제1 도전막을 습식식각하는 단계; 및,
상기 비정질 실리콘 박막을 건식식각하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법. The method of claim 1,
The first etching process,
Wet etching the first conductive layer; And,
Dry etching the amorphous silicon thin film
Method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device comprising a.
상기 비정질 실리콘 박막을 건식식각하는 단계는,
상압 플라즈마 건식식각 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법. The method of claim 2,
Dry etching the amorphous silicon thin film,
A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, characterized in that it is carried out by an atmospheric plasma dry etching method.
상기 상압 플라즈마 건식식각은,
15 lpm 의 CF4, 550 lpm 의 공기 및, 400 lpm 의 O2 인 가스조건에서 진행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법. The method of claim 3, wherein
The atmospheric plasma dry etching,
15 lpm CF4, 550 lpm air, 400 lpm O2 gas conditions for producing an array substrate for a liquid crystal display device.
상기 상압 플라즈마 건식식각은,
4.5m/min 미만 3.15m/min 이상의 속도로 진행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법. The method of claim 3, wherein
The atmospheric plasma dry etching,
A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, characterized in that the speed is less than 4.5m / min 3.15m / min or more.
상기 상압 플라즈마 건식식각은,
7개 이하의 가스공급수단을 통해 진행되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법. The method of claim 3, wherein
The atmospheric plasma dry etching,
A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device, characterized in that it is carried out through seven or less gas supply means.
상기 비정질 실리콘 박막은, 두께가 2000Å 인 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이기판의 제조방법. The method of claim 1,
The amorphous silicon thin film has a thickness of 2000 kPa, the method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
상기 비정질 실리콘 박막은, n+ 비정질 실리콘 박막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어레이기판의 제조방법. The method of claim 1,
The amorphous silicon thin film, the manufacturing method of the array substrate further comprises an n + amorphous silicon thin film.
상기 제1 도전막은 MoTi층 및, 상기 MoTi층의 상부로 적층된 Cu층의 복층구조인 것을 특징으로 하는 어레이기판의 제조방법.
The method of claim 1,
And the first conductive film has a multi-layered structure of a MoTi layer and a Cu layer stacked on top of the MoTi layer.
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