KR20120115837A - Fringe field switching type thin film transistor substrate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프린지 필드 스위칭 방식의 수평 전계형 액정표시장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 마스크 공정수가 비교적 많이 필요로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 수평 전계형 액정표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법에서 마스크 공정 수를 줄인 제조 방법 및 그 제조 방법에 의한 박막 트랜지스터 기판에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor substrate for a fringe field switching type horizontal field type liquid crystal display device and a method of manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor substrate for a fringe field switching type liquid crystal display device, which requires a relatively large number of mask steps, and to a method for manufacturing a thin film transistor substrate using the method and a method of manufacturing the same. will be.
액정표시장치(Liquid Crystal Display Device: LCD)는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시한다. 이러한 액정표시장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계형과 수평 전계형으로 구분한다.A liquid crystal display device (LCD) displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. Such liquid crystal displays are classified into a vertical electric field type and a horizontal electric field type according to the direction of the electric field for driving the liquid crystal.
수직 전계형 액정표시장치는 상하부 기판에 대향하게 배치된 화소전극과 공통전극 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twistred Nematic) 모드의 액정을 구동한다. 이러한 수직전계형 액정표시장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면, 시야각이 90도 정도로 좁은 단점이 있다.In the vertical field type liquid crystal display, a liquid crystal in TN (Twistred Nematic) mode is driven by a vertical electric field formed between a pixel electrode and a common electrode disposed to face up and down substrates. Such a vertical field type liquid crystal display device has an advantage of large aperture ratio, but has a disadvantage that the viewing angle is as narrow as 90 degrees.
수평 전계형 액정표시장치는 하부 기판에 평행하게 배치된 화소전극과 공통전극 사이에 수평 전계를 형성하여 인 플레인 스위치(In Plane Switching: IPS) 모드의 액정을 구동한다. 이러한 IPS 모드의 액정표시장치는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점이 있으나, 개구율 및 투과율이 낮은 단점이 있다. 구체적으로 IPS 모드의 액정표시장치는 인 플레인 필드(In Plane Field)를 형성하기 위해서 공통전극과 화소전극간의 간격을 상하부 기판의 간격보다 넓게 형성하고, 적정한 세기의 전계를 얻기 위해서 공통전극과 화소전극을 일정한 너비를 갖는 띠 형태로 형성한다. 이와 같은 IPS 모드의 화소전극 및 공통전극 사이에는 기판과 거의 평행한 전계가 형성되지만, 너비를 갖는 화소전극 및 공통전극들 상부의 액정에는 전계가 형성되지 않는다. 즉, 화소전극 및 공통전극 상부에 놓인 액정분자들은 구동되지 않고 초기 배열 상태를 유지한다. 초기상태를 유지하는 액정은 광을 투과시키지 못하여 개구율 및 투과율을 저하 시키는 요인이 된다.In a horizontal field type liquid crystal display, a horizontal electric field is formed between a pixel electrode and a common electrode disposed in parallel to a lower substrate to drive a liquid crystal in an in plane switching (IPS) mode. The IPS mode liquid crystal display device has a wide viewing angle of about 160 degrees, but has a disadvantage of low aperture ratio and low transmittance. Specifically, in the IPS mode liquid crystal display, the gap between the common electrode and the pixel electrode is formed to be wider than the gap between the upper and lower substrates in order to form an in-plane field, and the common electrode and the pixel electrode in order to obtain an electric field having an appropriate intensity. In the form of a strip having a constant width. An electric field substantially parallel to the substrate is formed between the pixel electrode and the common electrode in the IPS mode, but no electric field is formed in the liquid crystal on the pixel electrode having the width and the common electrodes. That is, the liquid crystal molecules on the pixel electrode and the common electrode are not driven and maintain their initial arrangement. Liquid crystals that maintain their initial state do not transmit light, which is a factor of lowering the aperture ratio and transmittance.
이러한 IPS 모드의 액정표시장치의 단점을 개선하기 위해 프린지 필드(Fringe Field)에 의해 동작되는 프린지 필드 스위칭(Fringe Field Switching: FFS) 타입의 액정표시장치가 제안되었다. FFS 타입의 액정표시장치는 각 화소 영역에 절연막을 사이에 둔 공통전극과 화소전극을 구비하고, 그 공통전극과 화소전극의 간격을 상하부 기판의 간격보다 좁게 형성하여 공통전극과 화소전극 상부에 포물선 형태의 프린지 필드를 형성하도록 만든다. 프린지 필드에 의해 상하부 기판 사이에 개재된 액정 분자들은 모두 동작함으로써 개구율 및 투과율이 향상된 결과를 얻을 수 있다.In order to improve the disadvantage of the IPS mode liquid crystal display device, a fringe field switching (FFS) type liquid crystal display device operated by a fringe field has been proposed. A FFS type liquid crystal display device has a common electrode and a pixel electrode with an insulating film interposed therebetween in each pixel region, and the gap between the common electrode and the pixel electrode is formed to be smaller than the gap between the upper and lower substrates, thereby forming a parabola on the common electrode and the pixel electrode. Make a fringe field of the shape. By operating the liquid crystal molecules interposed between the upper and lower substrates by the fringe field, it is possible to obtain a result of improved aperture ratio and transmittance.
도 1은 종래의 FFS 타입의 액정표시장치에 포함된 산화물 반도체 층을 갖는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT) 기판을 나타내는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.1 is a plan view illustrating a thin film transistor (TFT) substrate having an oxide semiconductor layer included in a conventional FFS type liquid crystal display device. FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′.
도 1 및 도 2에 도시된 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(1) 위에 게이트 절연막(11)을 사이에 두고 교차하는 게이트 배선(13) 및 데이터 배선(23)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(7)를 구비한다. 그리고 박막 트랜지스터 기판은 게이트 배선(13) 및 데이터 배선(23)의 교차 구조로 화소 영역을 정의한다. 이 화소 영역에는 프린지 필드를 형성하도록 보호막(11)을 사이에 두고 형성된 화소 전극(45)과 공통전극(55)을 구비한다. 화소 전극(45)은 화소 영역에 대응하는 대략 장방형의 모양을 갖고, 공통전극(55)은 평행한 다수 개의 띠 모양으로 형성한다.The thin film transistor substrate illustrated in FIGS. 1 and 2 includes a
공통전극(55)은 게이트 배선과 나란하게 배열된 공통 배선(53)과 접속된다. 공통전극(55)은 공통 배선(53)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(혹은 공통 전압)을 공급받는다.The
박막 트랜지스터(7)는 게이트 배선(13)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 배선(23)의 화소 신호가 화소전극(45)에 충전되어 유지하도록 한다. 이를 위해, 박막 트랜지스터(7)는 게이트 배선(13)에서 분기한 게이트 전극(15), 데이터 배선(23)에서 분기된 소스 전극(25), 소스 전극(25)과 대향하며 화소전극(45)과 접속된 드레인 전극(35), 그리고 게이트 절연막(11) 위에서 게이트 전극(15)과 중첩하며 소스 전극(25)과 드레인 전극(35) 사이에 채널을 형성하는 반도체 층(37)을 포함한다. 반도체 층(37)과 소스 전극(25) 사이에 그리고 반도체 층(37)과 드레인 전극(35) 사이에는 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층을 더 포함하기도 한다.The
특히, 반도체 층(37)을 산화물 반도체 물질로 형성하는 경우, 높은 전하 이동도 특성에 의해 충전 용량이 큰 대면적 박막 트랜지스터 기판에 유리하다. 그러나, 산화물 반도체 물질은 소자의 안정성을 확보하기 위해 상부 표면에 식각액으로부터 보호를 위한 에치 스토퍼(ES)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 소스 전극(25)과 드레인 전극(35) 사이의 분리된 부분을 통해 유입되는 식각액으로부터 반도체 층(37)을 보호하도록 에치 스토퍼(ES)가 형성되는 것이 바람직하다.In particular, when the
게이트 배선(13)의 일측 단부에는 외부로부터 게이트 신호를 인가 받기 위한 게이트 패드(17)를 포함한다. 게이트 패드(17)는 게이트 절연막(11)과 보호막(41)을 관통하는 게이트 패드 콘택홀(71)을 통해 게이트 패드 단자(19)와 접촉한다. 한편, 데이터 배선(23)의 일측 단부에는 외부로부터 화소 신호를 인가 받기 위한 데이터 패드(27)을 포함한다. 데이터 패드(27)는 보호막(41)을 관통하는 데이터 패드 콘택홀(73)을 통해 데이터 패드 단자(29)와 접촉한다.One end of the
화소전극(45)은 게이트 절연막(11) 위에서 드레인 전극(35)과 접속한다. 한편, 공통전극(55)은 화소전극(45)을 덮는 보호막(41)을 사이에 두고 화소전극(45)과 중첩되게 형성된다. 이와 같은 화소전극(45)과 공통전극(55) 사이에서 전계가 형성되어 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전한다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라져 계조를 구현한다.The
이하, 종래 기술에 의한 산화물 반도체를 포함하는 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 설명한다. 도 3a 내지 3g는, 도 1의 I-I'로 자른 단면도들로서, 종래 기술에 의한 FFS 타입 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 나타낸다.Hereinafter, the process of manufacturing the FFS type thin film transistor substrate containing the oxide semiconductor by a prior art is demonstrated. 3A to 3G are cross-sectional views taken along the line II ′ of FIG. 1, illustrating a process of manufacturing a conventional FFS type thin film transistor substrate.
투명한 하부 기판(1) 위에 게이트 금속을 증착한다. 제1 마스크 공정으로 게이트 금속을 패턴하여 게이트 요소를 형성한다. 게이트 요소에는 게이트 배선(13), 게이트 배선(13)에서 분기하는 게이트 전극(15), 게이트 배선(13)의 일측 단부에 형성된 게이트 패드(17)를 포함한다. (도 3a)The gate metal is deposited on the transparent
게이트 물질들이 형성된 기판(1) 위에, 게이트 절연막(11)을 전면 도포한다. 이어서, 산화 반도체 물질과 절연물질을 연속으로 증착한다. 제2 마스크 공정으로, 절연물질을 패턴하여, 에치 스토퍼(ES)를 형성한다. 에치 스토퍼(ES)는 게이트 전극(15) 위에서 형성될 반도체 층의 중심부분에 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다. (도 3b)On the
제3 마스크 공정으로, 산화 반도체 물질을 패턴하여, 반도체 층(37)을 형성한다. 도면에 도시하지는 않았으나, 반도체 층(37)은 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 활성층과, 소스 전극 및 드레인 전극들이 활성층과 오믹접촉을 하도록 하는 오믹 접촉층을 포함한다. (도 3c)In a third mask process, the oxide semiconductor material is patterned to form the
반도체 층(37)이 형성된 기판(1) 위에 소스-드레인 금속을 증착한다. 제4 마스크 공정으로, 소스-드레인 금속을 패턴하여, 소스-드레인 요소를 형성한다. 소스-드레인 요소에는 게이트 배선(13)과 수직으로 교차하는 데이터 배선(23), 데이터 배선(23)의 일측 단부에 형성된 데이터 패드(27), 데이터 배선(23)에서 분기하고 반도체 층(37)의 일측변과 접촉하는 소스 전극(25), 그리고 반도체층(37)의 타측변과 접촉하고 소스 전극(25)와 대향하는 드레인 전극(35)를 포함한다. 특히, 소스 전극(25)과 드레인 전극(35)은 물리적으로 서로 분리되어있으나, 그 하부에서 게이트 절연막(11)을 사이에 두고 게이트 전극(15)과 중첩하는 반도체 층(37)을 통해 연결된 구조를 갖는다.A source-drain metal is deposited on the
에치 스토퍼(ES)가 없다면, 소스 전극(25)과 드레인 전극(35)을 패턴하는 과정에서 소스 전극(25)과 드레인 전극(35) 사이를 식각하는 식각액에 의해서 반도체 층(37)이 식각되는 백 에치(Back Etch) 현상이 발생한다. 반도체 층(37)이 아몰퍼스 반도체 물질을 포함하는 경우 백 에치가 발생하여도 소자의 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 그러나, 반도체 층(37)이 산화 반도체 물질을 포함하는 경우, 백 에치가 발생하면, 소자의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 산화 반도체 물질로 채널층을 형성하는 경우 에치 스토퍼(ES)를 포함하는 것이 바람직하다. (도 3d)If the etch stopper ES is not present, the
소스-드레인 요소가 형성된 기판(1) 전면에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착한다. 제5 마스크 공정으로, 투명 도전물질을 패턴하여 화소 전극(45)을 형성한다. 화소 전극(45)은 드레인 전극(35)의 일부를 덮으면서 접촉하도록 형성된다. 그리고, 화소 전극(45)은 게이트 배선(13)과 데이터 배선(23)이 교차하여 형성한 화소 영역 내에서 대략 장방형의 모양으로 형성하는 것이 바람직하다. (도 3e)A transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) is deposited on the entire surface of the
화소 전극(45)이 형성된 기판(1) 전면에 보호막(41)을 도포한다. 제6 마스크 공정으로, 보호막(41)을 패턴하여 데이터 패드(27) 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(73)을 형성한다. 이와 동시에, 보호막(41)과 게이트 절연막(11)을 패턴하여, 게이트 패드(17)의 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(71)을 형성한다. (도 3f)The
보호막(41) 위에 ITO와 같은 투명 도전물질을 다시 증착한다. 제7 마스크 공정으로, 투명 도전물질을 패턴하여, 공통 전극(55), 게이트 패드 단자(19) 및 데이터 패드 단자(29)를 형성한다. 공통 전극(55)은 보호막(41)을 사이에 두고 화소 전극(45)과 중첩하도록 형성한다. 특히, 일정 간격을 두고 평행하게 나열된 막대 모양으로 형성한다. 게이트 패드 단자(19)는 게이트 패드 콘택홀(71)을 통해 노출된 게이트 패드(17)와 접촉한다. 그리고, 데이터 패드 단자(29)는 데이터 패드 콘택홀(73)을 통해 노출된 데이터 패드(27)와 접촉한다. (도 3g)A transparent conductive material such as ITO is again deposited on the
이후, 도면으로 도시하지 않았으나, 화소전극(55)과 공통전극(55)이 형성된 박막트랜지스터 기판은 배향막 공정 챔버로 이송하여, 배향막을 도포한다. 그리고 액정층을 도포하고 칼라 필터 기판과 합착하여 액정표시패널을 완성한다.Subsequently, although not illustrated in the drawing, the thin film transistor substrate on which the
이와 같이 산화물 반도체를 포함하는 FFS 방식의 액정표시장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는데 7번의 마스크 공정을 사용한다. 에치 스토퍼(ES)가 필요 없는 아몰퍼스 반도체를 포함하는 FFS 방식의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 경우에도 적어도 6번의 마스크 공정이 필요하다. 마스크 공정이 많을수록 제조 공정이 복잡해지고, 불량 발생 가능성도 높아진다. 따라서, 액정표시장치에서 구성 요소를 가장 많이 포함하고 있는 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 단순화하는 것이 중요한 문제가 되고 있다.As described above, seven mask processes are used to fabricate a thin film transistor substrate for an FFS type liquid crystal display device including an oxide semiconductor. When manufacturing a thin film transistor substrate of the FFS method including an amorphous semiconductor that does not require an etch stopper (ES), at least six mask processes are required. The more the mask process, the more complicated the manufacturing process and the higher the possibility of defects. Therefore, it is an important problem to simplify the process of manufacturing the thin film transistor substrate which includes the largest number of components in the liquid crystal display device.
본 발명의 목적은 상기 문제점들을 극복하기 위해 고안된 것으로, 산화물 반도체 층을 포함하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판을 6 마스크 공정으로 제조하는 방법 및 그 방법에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is designed to overcome the above problems, a method of manufacturing a fringe field switching thin film transistor substrate comprising an oxide semiconductor layer in a six-mask process and a fringe field switching comprising an oxide semiconductor layer by the method The present invention provides a thin film transistor substrate.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판은, 기판 위에 투명 도전층과 금속층이 적층된 게이트 배선, 그리고 상기 투명 도전층이 노출된 공통 전극; 상기 게이트 전극 및 상기 공통 전극을 덮는 게이트 절연막; 상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 배선과 직교하는 데이터 배선; 상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선이 교차하는 영역에 형성된 박막 트랜지스터; 상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막; 상기 보호막을 관통하는 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터에 연결되고, 상기 보호막 위에서 일정 간격으로 배치된 다수 개의 막대 형상으로 상기 공통 전극과 중첩하는 화소 전극; 그리고 상기 보호막 위에 형성되며, 상기 데이터 배선을 중첩하여 덮는 쉴드 배선을 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, a fringe field switching type thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer according to the present invention, the gate wiring in which a transparent conductive layer and a metal layer are laminated on the substrate, and the transparent conductive layer is exposed Common electrode; A gate insulating layer covering the gate electrode and the common electrode; A data line orthogonal to the gate line on the gate insulating film; A thin film transistor formed on a portion of the gate insulating layer where the gate line and the data line cross each other; A passivation layer covering the thin film transistor; A pixel electrode connected to the thin film transistor through a drain contact hole penetrating through the passivation layer and overlapping the common electrode in a plurality of bar shapes disposed at predetermined intervals on the passivation layer; And a shield line formed on the passivation layer and overlapping the data line.
상기 공통 전극의 중앙부를 가로지르며, 상기 게이트 배선과 평행하게 진행하고, 상기 투명 도전층과 상기 금속층이 적층된 공통 배선; 그리고, 상기 게이트 절연막과 상기 보호막을 관통하여 상기 공통 배선의 일부를 노출하는 쉴드 배선 콘택홀을 더 포함하고, 상기 쉴드 배선은 상기 쉴드 배선 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결되는 것을 특징으로 한다.A common wiring crossing the central portion of the common electrode and traveling in parallel with the gate wiring, wherein the transparent conductive layer and the metal layer are stacked; And a shield wiring contact hole penetrating the gate insulating film and the passivation layer to expose a portion of the common wiring, wherein the shield wiring is connected to the common wiring through the shield wiring contact hole.
상기 게이트 배선의 일측 단부에 형성된 게이트 패드; 상기 데이터 배선의 일측 단부에 형성된 데이터 패드; 상기 게이트 패드를 덮는 상기 게이트 절연막 및 상기 보호막을 관통하여 상기 게이트 패드의 일부분을 노출하는 게이트 패드 콘택홀; 상기 데이터 패드를 덮는 상기 보호막을 관통하여 상기 데이터 패드의 일부분을 노출하는 데이터 패드 콘택홀; 상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드와 접촉하는 게이트 패드 단자; 그리고 상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드와 접촉하는 데이터 패드 단자를 더 포함하는 것으로 특징으로 한다.A gate pad formed on one end of the gate wiring; A data pad formed at one end of the data line; A gate pad contact hole penetrating the gate insulating layer and the passivation layer covering the gate pad and exposing a portion of the gate pad; A data pad contact hole penetrating the passivation layer covering the data pad and exposing a portion of the data pad; A gate pad terminal contacting the gate pad through the gate pad contact hole; And a data pad terminal contacting the data pad through the data pad contact hole.
상기 박막 트랜지스터는, 상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극; 상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 전극과 중첩되는 반도체 층; 상기 데이터 배선에서 분기하여 상기 반도체 층의 일측면과 접촉하는 소스 전극, 그리고 상기 반도체 층의 타측면과 접촉하며 상기 소스 전극과 일정 가격 이격되며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 화소 전극과 연결되는 드레인 전극; 그리고 상기 반도체 층과 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 개재된 에치 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 한다.The thin film transistor may include a gate electrode branched from the gate line; A semiconductor layer overlapping the gate electrode on the gate insulating layer; A source electrode branched from the data line and in contact with one side of the semiconductor layer, and a drain electrode contacting the other side of the semiconductor layer and spaced apart from the source electrode at a predetermined price and connected to the pixel electrode through the drain contact hole. ; And an etch stopper interposed between the semiconductor layer, the source electrode, and the drain electrode.
상기 반도체 층은 산화 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다.The semiconductor layer is characterized in that it comprises an oxide semiconductor material.
또한, 본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은, 기판 위에 투명 도전층과 게이트 금속층을 연속으로 증착하고 하프톤 마스크로 패턴하여 상기 투명 도전층과 상기 게이트 금속층이 적층된 게이트 요소 그리고 상기 투명 도전층이 노출된 공통 전극을 형성하는 제1 마스크 공정; 상기 게이트 요소와 공통 전극 위에 게이트 절연막, 반도체 물질, 절연물질을 연속으로 증착하고, 상기 절연물질을 패턴하여 에치 스토퍼를 형성하는 제2 마스크 공정; 상기 반도체 물질을 패턴하여 반도체 층을 형성하는 제3 마스크 공정; 상기 에치 스토퍼와 상기 반도체 층이 형성된 기판 위에 소스-드레인 금속층을 증착하고 패턴하여 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 제4 마스크 공정; 상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 위에 보호막을 증착하고 패턴하여 상기 드레인 전극을 노출하는 드레인 콘택홀을 형성하는 제5 마스크 공정; 그리고 상기 보호막 위에 투명 도전물질을 증착하고 패턴하여 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되고, 일정 간격으로 배치된 다수 개의 막대 형상으로 상기 공통 전극과 중첩하는 화소 전극을 형성하는 제6 마스크 공정을 포함한다.In addition, in the method of manufacturing a fringe field switching thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer according to the present invention, a transparent conductive layer and a gate metal layer are continuously deposited on a substrate and patterned with a halftone mask to form the transparent conductive layer and the A first mask process of forming a gate element on which a gate metal layer is stacked and a common electrode to which the transparent conductive layer is exposed; A second mask process of sequentially depositing a gate insulating film, a semiconductor material, and an insulating material on the gate element and the common electrode, and patterning the insulating material to form an etch stopper; A third mask process of patterning the semiconductor material to form a semiconductor layer; A fourth mask process of forming a thin film transistor including a source electrode and a drain electrode by depositing and patterning a source-drain metal layer on the substrate on which the etch stopper and the semiconductor layer are formed; A fifth mask process of depositing and patterning a passivation layer on the substrate on which the thin film transistor is formed to form a drain contact hole exposing the drain electrode; A sixth mask process of depositing and patterning a transparent conductive material on the passivation layer to form a pixel electrode connected to the drain electrode through the drain contact hole and overlapping the common electrode in a plurality of bar shapes disposed at predetermined intervals; It includes.
상기 제1 마스크 공정은, 상기 기판의 가로 방향으로 진행하는 게이트 배선, 상기 게이트 배선에서 분기하는 게이트 전극, 상기 게이트 배선의 일측 단부에 연결된 게이트 패드, 그리고 상기 공통 전극의 중앙부를 가로지르며 상기 게이트 배선과 평행하게 진행하는 공통 배선를 포함하는 상기 게이트 요소를 형성하고; 상기 제4 마스크 공정은 상기 소스 전극을 연결하며 상기 기판의 세로 방향으로 진행하는 데이터 배선 그리고 상기 데이터 배선의 일측 단부에 연결되는 데이터 패드를 더 형성하고; 상기 제6 마스크 공정은 상기 보호막 위에서 상기 데이터 배선을 중첩하며 덮는 쉴드 배선을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.The first mask process may include a gate wiring running in a horizontal direction of the substrate, a gate electrode branching from the gate wiring, a gate pad connected to one end of the gate wiring, and a center portion of the common electrode. Form the gate element comprising common wiring running in parallel with the gate; The fourth mask process may further include forming a data line connecting the source electrode and running in the longitudinal direction of the substrate and a data pad connected to one end of the data line; The sixth mask process may further include a shield line overlapping and covering the data line on the passivation layer.
상기 제3 마스크 공정은, 하프 톤 마스크를 사용하여 상기 반도체 물질만을 식각하여 상기 반도체 층을 형성하고, 상기 반도체 물질과 상기 게이트 절연막을 식각하여 상기 게이트 패드 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀과 상기 공통 배선의 일부를 노출하는 쉴드 배선 콘택홀을 형성하고; 상기 제5 마스크 공정은, 상기 보호막을 패턴하여 상기 게이트 패드 일부를 다시 노출하는 게이트 패드 콘택홀, 상기 공통 배선의 일부를 다시 노출하는 쉴드 배선 콘택홀, 그리고 상기 데이터 패드 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 것을 특징으로 한다.The third mask process may be performed by etching only the semiconductor material using a halftone mask to form the semiconductor layer, and etching the semiconductor material and the gate insulating layer to expose a portion of the gate pad. Forming a shield wiring contact hole exposing a portion of the wiring; The fifth mask process may include a gate pad contact hole exposing a portion of the gate pad by patterning the passivation layer, a shield wire contact hole exposing a portion of the common wiring again, and a data pad contact exposing a portion of the data pad. It is characterized by forming a hole.
상기 제5 마스크 공정은, 상기 보호막을 패턴하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 상기 드레인 콘택홀을 형성할 때 상기 데이터 패드 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀을 더 형성하고; 연속으로 상기 게이트 절연막을 패턴하여 상기 게이트 패드 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀과 상기 공통 배선의 일부를 노출하는 쉴드 배선 콘택홀을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.The fifth mask process may further include forming a data pad contact hole exposing a portion of the data pad when the protective layer is patterned to form the drain contact hole exposing a portion of the drain electrode; The gate insulating layer may be successively patterned to further form a gate pad contact hole exposing a part of the gate pad and a shield wiring contact hole exposing a part of the common wiring.
상기 제3 마스크 공정에서 패턴하는 상기 반도체 물질은 산화 반도체 물질을 포함하는 것으로서 상기 반도체 층은 산화 반도체 층을 포함하는 것을 특징으로 한다.The semiconductor material patterned in the third mask process may include an oxide semiconductor material, and the semiconductor layer may include an oxide semiconductor layer.
본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판은 6개의 마스크 공정으로 이루어진다. 종래의 기술에 비해서 마스크 공정의 수가 줄어들어 제조 비용이 저렴하고, 제조 시간이 단축된다. 또한, 최상층에 형성하는 화소 전극을 형성할 때, 데이터 배선을 차폐하는 쉴드 층을 같이 형성하고, 콘택 홀을 통해 쉴드 층을 하부에 배치된 공통 배선과 연결할 수 있다. 이로써, 본 발명은 데이터 배선과 화소 전극 사이에서 발생하는 기생 용량에 의한 빛 샘이 발생하지 않는 우수한 화질을 갖는 산화물 반도체 층을 포함하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판을 제공한다.The fringe field switching thin film transistor substrate including the oxide semiconductor layer according to the present invention comprises six mask processes. Compared with the prior art, the number of mask processes is reduced, so that manufacturing cost is low and manufacturing time is shortened. In addition, when forming the pixel electrode formed on the uppermost layer, the shield layer for shielding the data line may be formed together, and the shield layer may be connected to the common line disposed below through the contact hole. Accordingly, the present invention provides a fringe field switching thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer having excellent image quality in which light leakage due to parasitic capacitance generated between the data line and the pixel electrode does not occur.
도 1은 종래의 FFS 타입의 액정표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 I-I'선을 따라 자른 단면도.
도 3a 내지 3g는 종래 기술에 의한 FFS 타입 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 나타내는, 도 1의 I-I'로 자른 단면도들.
도 4는 본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 FFS 타입의 액정표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도.
도 5는 도 4에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 II-II'선을 따라 자른 단면도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 FFS 타입 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 나타내는 단면도들로 도 4의 II-II' 및 III-III'으로 자른 단면도들이다.1 is a plan view showing a thin film transistor substrate included in a conventional FFS type liquid crystal display device.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II ′.
3A to 3G are cross-sectional views taken along line II ′ of FIG. 1, illustrating a process of manufacturing a FFS type thin film transistor substrate according to the prior art.
4 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate included in an FFS type liquid crystal display device including an oxide semiconductor layer according to the present invention;
FIG. 5 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 4 taken along the line II-II ′.
6A to 6F are cross-sectional views taken along line II-II 'and III-III' of FIG. 4 to illustrate cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a FFS type thin film transistor substrate including an oxide semiconductor layer according to the present invention.
이하, 첨부한 도면 도 4 내지 5f를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 실질적으로 동일한 구성 요소들을 의미한다. 이하의 설명에서, 본 발명과 관련된 공지 기술 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like numbers refer to like elements throughout. In the following description, when it is determined that the detailed description of the known technology or configuration related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 4는 본 발명에 의한 산화물 반도체 층을 포함하는 FFS 타입의 액정표시장치에 포함된 박막 트랜지스터 기판을 나타내는 평면도이다. 도 5는 도 4에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 절취선 II-II'선을 따라 자른 단면도이다.4 is a plan view illustrating a thin film transistor substrate included in an FFS type liquid crystal display device including an oxide semiconductor layer according to the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 4 taken along the line II-II ′.
도 4 및 5를 참조하면, 본 발명에 의한 박막 트랜지스터 기판은 하부 기판(SUB) 위에 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 교차하는 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(T)를 구비한다. 그리고 박막 트랜지스터 기판은 게이트 배선(GL) 및 데이터 배선(DL)의 교차 구조로 화소 영역을 정의한다. 이 화소 영역에는 프린지 필드를 형성하도록 게이트 절연막(GI) 및 보호막(PAS)을 사이에 두고 형성된 화소전극(PXL)과 공통전극(COM)을 구비한다. 여기서는, 공통전극(COM)은 화소 영역에 대응하는 대략 장방형의 모양을 갖고, 화소 전극(PXL)은 평행한 다수 개의 띠 모양으로 형성한다.4 and 5, the thin film transistor substrate according to the present invention includes a gate line GL and a data line DL intersecting each other with a gate insulating layer GI interposed therebetween on a lower substrate SUB, and each intersection thereof. The formed thin film transistor T is provided. In addition, the thin film transistor substrate defines a pixel area with a cross structure of the gate line GL and the data line DL. The pixel region includes the pixel electrode PXL and the common electrode COM formed with the gate insulating film GI and the protective film PAS interposed therebetween so as to form a fringe field. Here, the common electrode COM has a substantially rectangular shape corresponding to the pixel region, and the pixel electrode PXL is formed in a plurality of parallel band shapes.
공통전극(COM)은 게이트 배선(GL)과 나란하게 배열된 공통 배선(CL)에서 분기한다. 공통전극(COM)은 공통 배선(CL)을 통해 액정 구동을 위한 기준 전압(혹은 공통 전압)을 공급받는다.The common electrode COM branches from the common line CL arranged in parallel with the gate line GL. The common electrode COM receives a reference voltage (or a common voltage) for driving the liquid crystal through the common line CL.
박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 배선(DL)의 화소 신호가 화소전극(PXL)에 충전되어 유지하도록 한다. 이를 위해, 박막 트랜지스터(T)는 게이트 배선(GL)에서 분기한 게이트 전극(G), 데이터 배선(DL)에서 분기된 소스 전극(S), 소스 전극(S)과 대향하며 화소전극(PXL)과 접속된 드레인 전극(D), 그리고 게이트 절연막(GI) 위에서 게이트 전극(G)과 중첩하며 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이에 채널을 형성하는 산화물 반도체 층(A)을 포함한다. 반도체 층(T)과 소스 전극(S) 사이에 그리고 반도체 층(A)과 드레인 전극(D) 사이에는 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층을 더 포함하기도 한다.The thin film transistor T keeps the pixel signal of the data line DL charged in the pixel electrode PXL in response to the gate signal of the gate line GL. To this end, the thin film transistor T faces the gate electrode G branched from the gate line GL, the source electrode S branched from the data line DL, and the source electrode S, and faces the pixel electrode PXL. And an oxide semiconductor layer A overlapping the gate electrode G on the gate insulating layer GI and forming a channel between the source electrode S and the drain electrode D on the gate insulating layer GI. . It may further include an ohmic contact layer for ohmic contact between the semiconductor layer (T) and the source electrode (S) and between the semiconductor layer (A) and the drain electrode (D).
특히, 반도체 층(A)을 산화물 반도체 물질로 형성하는 경우, 높은 전하 이동도 특성에 의해 충전 용량이 큰 대면적 박막 트랜지스터 기판에 유리하다. 그러나, 산화물 반도체 물질은 소자의 안정성을 확보하기 위해 상부 표면에 식각액으로부터 보호를 위한 에치 스토퍼(ES)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이의 분리된 부분을 통해 유입되는 식각액으로부터 산화물 반도체 층(A)을 보호하도록 에치 스토퍼(ES)가 형성되는 것이 바람직하다.In particular, when the semiconductor layer A is formed of an oxide semiconductor material, it is advantageous for a large area thin film transistor substrate having a large charge capacity due to its high charge mobility property. However, the oxide semiconductor material preferably further includes an etch stopper (ES) on the upper surface for protection from the etchant to ensure the stability of the device. Specifically, the etch stopper ES is formed so as to protect the oxide semiconductor layer A from the etching liquid flowing through the separated portion between the source electrode S and the drain electrode D. FIG.
게이트 배선(GL)의 일측 단부에는 외부로부터 게이트 신호를 인가 받기 위한 게이트 패드(GP)가 형성된다. 게이트 패드(GP)는 게이트 절연막(GI)과 보호막(PAS)을 관통하는 게이트 패드 콘택홀(GPH)을 통해 게이트 패드 단자(GP)와 접촉한다. 한편, 데이터 배선(DL)의 일측 단부에는 외부로부터 화소 신호를 인가 받기 위한 데이터 패드(DP)을 포함한다. 데이터 패드(DP)는 보호막(PAS)을 관통하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 데이터 패드 단자(DPT)와 접촉한다.A gate pad GP for receiving a gate signal from the outside is formed at one end of the gate line GL. The gate pad GP contacts the gate pad terminal GP through the gate pad contact hole GPH passing through the gate insulating layer GI and the passivation layer PAS. Meanwhile, one end of the data line DL includes a data pad DP for receiving a pixel signal from the outside. The data pad DP contacts the data pad terminal DPT through the data pad contact hole DPH passing through the passivation layer PAS.
화소전극(PXL)은 보호막(PAS) 위에서 드레인 콘택홀(DH)를 통해 드레인 전극(D)과 접속한다. 한편, 공통전극(COM)은 화소전극(PXL)을 덮는 게이트 절연막(GI) 및 보호막(PAS)을 사이에 두고 화소전극(PXL)과 중첩되게 형성된다. 이와 같은 화소전극(PXL)과 공통전극(COM) 사이에서 전계가 형성되어 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판 사이에서 수평 방향으로 배열된 액정분자들이 유전 이방성에 의해 회전한다. 그리고, 액정 분자들의 회전 정도에 따라 화소 영역을 투과하는 광 투과율이 달라져 계조를 구현한다.The pixel electrode PXL is connected to the drain electrode D through the drain contact hole DH on the passivation layer PAS. The common electrode COM is formed to overlap the pixel electrode PXL with the gate insulating layer GI and the passivation layer PAS covering the pixel electrode PXL interposed therebetween. An electric field is formed between the pixel electrode PXL and the common electrode COM, and the liquid crystal molecules arranged in the horizontal direction between the thin film transistor substrate and the color filter substrate rotate by dielectric anisotropy. In addition, the light transmittance through the pixel region is changed according to the degree of rotation of the liquid crystal molecules to implement gray scale.
이하, 본 발명에 의한 산화물 반도체를 포함하는 FFS 타입의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 설명한다. 도 6a 내지 6f는, 도 4의 II-II' 및 III-III'로 자른 단면도들로서, 본 발명에 의한 FFS 타입 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 공정을 나타낸다.Hereinafter, the process of manufacturing the FFS type thin film transistor substrate containing the oxide semiconductor by this invention is demonstrated. 6A through 6F are cross-sectional views taken along the line II-II 'and III-III' of FIG. 4, illustrating a process of manufacturing an FFS type thin film transistor substrate according to the present invention.
투명한 기판(SUB) 위에 투명 도전물질(100)과 게이트 금속(200)을 연속으로 증착한다. 투명 도전물질(100)은 ITO(Indium Tin Oxide) 혹은 IZO(Indium Zinc Oxide)를 포함한다. 그리고, 게이트 금속(200)은 알루미늄(Al) 혹은 구리(Cu)와 같은 저저항성 금속 물질을 포함한다. 제1 마스크 공정으로 투명 도전물질(100)과 게이트 금속(200)을 패턴하여 공통 전극(COM) 및 게이트 요소를 형성한다. 특히, 공통 전극(COM)은 투명 도전물질(100)만 포함하도록 형성하고, 게이트 요소는 투명 도전물질(100)과 게이트 금속(200)이 적층된 구조를 갖도록 형성한다. 식각하는 두께가 다르므로, 제1 마스크 공정에서는 하프 톤(Half-ton) 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 게이트 요소에는 게이트 배선(GL), 게이트 배선(GL)에서 분기하는 게이트 전극(G), 게이트 배선(GL)의 일측 단부에 형성된 게이트 패드(GP) 그리고, 공통 전극(COM)의 중심부를 가로지르며 게이트 배선과 평행하게 진행하는 공통 배선(CL)을 포함한다. (도 6a)The transparent
공통 전극(COM)과 게이트 요소가 형성된 기판(SUB) 위에, 게이트 절연막(GI)을 전면 도포한다. 이어서, 산화 반도체 물질(SEM)과 절연물질을 연속으로 증착한다. 제2 마스크 공정으로, 절연물질을 패턴하여, 에치 스토퍼(ES)를 형성한다. 에치 스토퍼(ES)는 게이트 전극(G) 위에서 형성될 반도체 층(A)의 중심부분에 위치하도록 형성하는 것이 바람직하다. (도 6b)The gate insulating film GI is entirely coated on the substrate SUB on which the common electrode COM and the gate element are formed. Subsequently, an oxide semiconductor material (SEM) and an insulating material are deposited successively. In the second mask process, the insulating material is patterned to form an etch stopper ES. The etch stopper ES is preferably formed at a central portion of the semiconductor layer A to be formed on the gate electrode G. (Fig. 6B)
제3 마스크 공정으로, 산화 반도체 물질(SEM)을 패턴하여, 반도체 층(A)을 형성한다. 이와 동시에, 게이트 패드(GP)를 덮는 게이트 절연막(GI)을 계속 패턴하여 게이트 패드(GP)를 노출시키는 게이트 패드 콘택홀(GPH)을 형성한다. 또한, 공통 배선(CL)의 일부분을 노출하는 쉴드 배선 콘택홀(SSH)을 형성한다. 이와 같이, 제3 마스크 공정에서도 산화 반도체 물질(SEM)과 게이트 절연막(GI)을 선택적으로 모두 혹은 하나만을 식각하기 때문에 하프톤 마스크를 사용하는 것이 바람직하다. 도면에 도시하지는 않았으나, 반도체 층(A)은 소스 전극과 드레인 전극 사이에 채널을 형성하는 활성층과, 소스 전극 및 드레인 전극들이 활성층과 오믹접촉을 하도록 하는 오믹 접촉층을 포함할 수 있다. (도 6c)In a third mask process, an oxide semiconductor material (SEM) is patterned to form a semiconductor layer (A). At the same time, the gate insulating layer GI covering the gate pad GP is continuously patterned to form the gate pad contact hole GPH exposing the gate pad GP. In addition, a shield wiring contact hole SSH exposing a part of the common wiring CL is formed. As described above, since the oxide semiconductor material SEM and the gate insulating film GI are selectively etched in the third mask process, only a halftone mask is preferably used. Although not shown in the drawings, the semiconductor layer A may include an active layer forming a channel between the source electrode and the drain electrode, and an ohmic contact layer that allows the source electrode and the drain electrodes to make ohmic contact with the active layer. (FIG. 6C)
반도체 층(A)이 형성된 기판(SUB) 위에 소스-드레인 금속을 증착한다. 제4 마스크 공정으로, 소스-드레인 금속을 패턴하여, 소스-드레인 요소를 형성한다. 소스-드레인 요소에는 게이트 배선(GL)과 수직으로 교차하는 데이터 배선(DL), 데이터 배선(DL)의 일측 단부에 형성된 데이터 패드(DP), 데이터 배선(DL)에서 분기하고 반도체 층(A)의 일측변과 접촉하는 소스 전극(S), 그리고 반도체층(A)의 타측변과 접촉하고 소스 전극(S)와 대향하는 드레인 전극(D)을 포함한다. 특히, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)은 물리적으로 서로 분리되어있으나, 그 하부에서 게이트 절연막(GI)을 사이에 두고 게이트 전극(G)과 중첩하는 반도체 층(A)을 통해 연결된 구조를 갖는다. 또한, 공통 배선(CL)은 게이트 배선(GL)과 평행하게 진행하므로, 데이터 배선(DL)은 공통 배선(CL)과도 게이트 절연막(GI)를 사이에 두고 교차하는 구조를 갖는다.The source-drain metal is deposited on the substrate SUB on which the semiconductor layer A is formed. In a fourth mask process, the source-drain metal is patterned to form the source-drain element. The source-drain element includes a data line DL perpendicularly intersecting with the gate line GL, a data pad DP formed at one end of the data line DL, and a branch from the data line DL, and the semiconductor layer A. A source electrode S in contact with one side of the substrate, and a drain electrode D in contact with the other side of the semiconductor layer A and facing the source electrode S. In particular, the source electrode S and the drain electrode D are physically separated from each other, but are connected to each other through a semiconductor layer A overlapping the gate electrode G with the gate insulating layer GI therebetween. Has In addition, since the common wiring CL runs in parallel with the gate wiring GL, the data wiring DL has a structure in which the common wiring CL intersects with the gate insulating film GI therebetween.
에치 스토퍼(ES)가 없다면, 소스 전극(S)과 드레인 전극(D)을 패턴하는 과정에서 소스 전극(S)과 드레인 전극(D) 사이를 식각하는 식각액에 의해서 반도체 층(A)이 식각되는 백 에치(Back Etch) 현상이 발생한다. 반도체 층(A)이 아몰퍼스 반도체 물질을 포함하는 경우 백 에치가 발생하여도 소자의 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 그러나, 반도체 층(A)이 산화 반도체 물질을 포함하는 경우, 백 에치가 발생하면, 소자의 안정성에 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 산화 반도체 물질로 채널층을 형성하는 경우 에치 스토퍼(ES)를 포함하는 것이 바람직하다. (도 6d)If the etch stopper ES is not present, the semiconductor layer A is etched by an etchant that etches the source electrode S and the drain electrode D in the process of patterning the source electrode S and the drain electrode D. FIG. Back etch occurs. When the semiconductor layer (A) contains an amorphous semiconductor material, even if a back etch occurs, the characteristics of the device are not greatly affected. However, in the case where the semiconductor layer A includes the oxide semiconductor material, if back etching occurs, a problem may arise in the stability of the device. Therefore, when the channel layer is formed of an oxide semiconductor material, it is preferable to include an etch stopper (ES). (FIG. 6D)
소스-드레인 요소가 형성된 기판(SUB) 전면에 질화 실리콘(SiNx) 혹은 산화 실리콘(SiOx)과 같은 보호막(PAS)을 증착한다. 제5 마스크 공정으로 보호막(PAS)을 패턴하여, 드레인 전극(D)을 노출하는 드레인 콘택홀(DH), 게이트 패드(GP)를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(GPH) 그리고, 데이터 패드(DP)를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 형성한다. 또한, 공통 배선(CL)의 일부분을 노출하는 쉴드 배선 콘택홀(SSH)를 형성한다. (도 6e)A passivation layer (PAS) such as silicon nitride (SiNx) or silicon oxide (SiOx) is deposited on the entire surface of the substrate SUB on which the source-drain element is formed. The passivation layer PAS is patterned by a fifth mask process to expose the drain electrode D, the drain contact hole DH exposing the drain electrode D, the gate pad contact hole GPH exposing the gate pad GP, and the data pad DP. A data pad contact hole DPH is formed to expose A. In addition, a shield wiring contact hole SSH exposing a part of the common wiring CL is formed. (Fig. 6E)
콘택홀들이 형성된 기판(SUB) 위에, ITO(Indium Tin Oxide) 혹은 IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명 도전 물질을 증착한다. 제6 마스크 공정으로, 투명 도전물질을 패턴하여 화소 전극(PXL)을 형성한다. 화소 전극(PXL)은 드레인 콘택홀(DH)을 통해 드레인 전극(D)과 접촉한다. 그리고, 화소 전극(PXL)은 게이트 배선(GL)과 데이터 배선(DL)이 교차하여 형성한 화소 영역 내에서 서로 평행한 여러개의 막대 모양의 전극들이 일정 간격으로 배열된 형상을 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 동시에, 게이트 패드 콘택홀(GPH)을 통해 게이트 패드(GP)와 접촉하는 게이트 패드 단자(GPT)와 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 통해 데이터 패드(DP)와 접촉하는 데이터 패드 단자(DPT)를 형성한다. 그리고, 데이터 배선(DL)을 덮는 보호막(PAS) 위에 데이터 배선(DL)과 완전 중첩하는 쉴드 배선(SH)을 형성한다. 쉴드 배선(SH)은 쉴드 배선 콘택홀(SSH)을 통해 공통 배선(CL)과 연결된다. 이로써, 쉴드 배선(SH)에는 공통 전압이 인가되고, 데이터 배선(DL)을 차폐하는 기능을 한다. (도 6f)
A transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) or indium zinc oxide (IZO) is deposited on the substrate SUB on which the contact holes are formed. In a sixth mask process, the transparent conductive material is patterned to form the pixel electrode PXL. The pixel electrode PXL contacts the drain electrode D through the drain contact hole DH. The pixel electrode PXL is preferably formed to have a shape in which a plurality of rod-shaped electrodes parallel to each other are arranged at regular intervals in a pixel region formed by crossing the gate line GL and the data line DL. Do. At the same time, the gate pad terminal GPT contacts the gate pad GP through the gate pad contact hole GPH and the data pad terminal DPT contacts the data pad DP through the data pad contact hole DPH. To form. Then, a shield wiring SH completely overlapping with the data wiring DL is formed on the passivation film PAS covering the data wiring DL. The shield wiring SH is connected to the common wiring CL through the shield wiring contact hole SSH. As a result, the common voltage is applied to the shield wiring SH, and serves to shield the data wiring DL. (Fig 6f)
앞에서 도면으로 설명한 제조 공정에서는, 게이트 패드(GP)를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(GPH)과 공통 배선(CL)의 일부를 노출하는 쉴드 배선 콘택홀(SSH)을 제3 마스크 공정과 제5 마스크 공정 두 번에 걸쳐서 형성하였다. 즉, 제3 마스크 공정에서는 게이트 절연막(GI)을 패턴하여 게이트 패드 콘택홀(GPH)과 쉴드 배선 콘택홀(SSH)을 형성하였다. 제3 마스크 공정에서는 반도체 층(A)을 형성하는 단계이므로, 하프 톤 마스크를 사용하여 반도체 층(A)과 콘택홀들(GPH, SSH)를 함께 형성하였다. 그리고 제5 마스크 공정에서는 보호막(PAS)을 패턴하여 데이터 패드(DP)를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(DPH)을 형성할 때, 다시 한 번 더 게이트 패드 콘택홀(GPH)과 쉴드 배선 콘택홀(SSH)을 형성하였다.In the manufacturing process described above with reference to the drawings, a third mask process and a fifth mask may be performed using the gate pad contact hole GPH exposing the gate pad GP and the shield wiring contact hole SSH exposing a part of the common wiring CL. The process was formed twice. That is, in the third mask process, the gate insulating layer GI is patterned to form the gate pad contact hole GPH and the shield wiring contact hole SSH. In the third mask process, since the semiconductor layer A is formed, the semiconductor layer A and the contact holes GPH and SSH are formed together using a half tone mask. In the fifth mask process, when the passivation layer PAS is patterned to form the data pad contact hole DPH exposing the data pad DP, the gate pad contact hole GPH and the shield wiring contact hole are once again formed. SSH).
그러나, 편의에 따라서는, 제3 마스크 공정에서는 반도체 물질(SEM)만을 실각하여 반도체 층(A)만을 형성하고, 제5 마스크 공정에서 데이터 패드 콘택홀 (DPH), 게이트 패드 콘택홀(GPH), 그리고 쉴드 배선 콘택홀(SSH)을 형성할 수도 있다. 어떤 방법을 선택할 것인지는 제조자의 편의에 따라서 결정할 수 있다.
However, for convenience, in the third mask process, only the semiconductor material (SEM) is dismissed to form only the semiconductor layer (A), and in the fifth mask process, the data pad contact hole (DPH), the gate pad contact hole (GPH), In addition, the shield wiring contact hole SSH may be formed. Which method to choose may be decided at the convenience of the manufacturer.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 6번의 마스크 공정으로 에치 스토퍼(ES)로 산화물 반도체 층(A)을 보호하는 FFS 방식의 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 제공한다. 또한, 데이터 배선(DL)을 공통 배선(CL)과 동일한 전압을 갖는 쉴드 배선(SH)으로 차폐하는 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 방법을 제공한다.As described above, the present invention provides a method of manufacturing a thin film transistor substrate of the FFS type to protect the oxide semiconductor layer (A) with an etch stopper (ES) in six mask processes. Further, a method of manufacturing a thin film transistor substrate for shielding the data line DL with a shield line SH having the same voltage as the common line CL is provided.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해 정해져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the present invention should not be limited to the details described in the detailed description but should be defined by the claims.
7, T: 박막트랜지스터 1, SUB: 기판
13, GL: 게이트 라인 53, CL: 공통 라인
23, DL: 데이터 라인 45, PXL: 화소 전극
55, COM: 공통 전극 17, GP: 게이트 패드
27, DP: 데이터 패드 19, GPT: 게이트 패드 단자
29, DPT: 데이터 패드 단자 71, GPH: 게이트 패드 콘택홀
73, DPH: 데이터 패드 콘택홀 SSH: 콘택홀
15, G: 게이트전극 25, S: 소스전극
35, D: 드레인전극 37, A: 반도체 층
11, GI: 게이트 절연막 41, PAS: 보호막
DH: 드레인 콘택홀 ES: 에치 스토퍼
SEM: 산화 반도체 물질
100: 투명 도전 물질 200: 게이트 금속 물질7, T:
13, GL:
23, DL:
55, COM:
27, DP:
29, DPT:
73, DPH: Data pad contact hole SSH: Contact hole
15, G:
35,
11, GI:
DH: Drain contact hole ES: Etch stopper
SEM: Oxide Semiconductor Material
100: transparent conductive material 200: gate metal material
Claims (10)
상기 게이트 전극 및 상기 공통 전극을 덮는 게이트 절연막;
상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 배선과 직교하는 데이터 배선;
상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선이 교차하는 영역에 형성된 박막 트랜지스터;
상기 박막 트랜지스터를 덮는 보호막;
상기 보호막을 관통하는 드레인 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터에 연결되고, 상기 보호막 위에서 일정 간격으로 배치된 다수 개의 막대 형상으로 상기 공통 전극과 중첩하는 화소 전극; 그리고
상기 보호막 위에 형성되며, 상기 데이터 배선을 중첩하여 덮는 쉴드 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판.
A gate wiring in which a transparent conductive layer and a metal layer are stacked on a substrate, and a common electrode to which the transparent conductive layer is exposed;
A gate insulating layer covering the gate electrode and the common electrode;
A data line orthogonal to the gate line on the gate insulating film;
A thin film transistor formed on a portion of the gate insulating layer where the gate line and the data line cross each other;
A passivation layer covering the thin film transistor;
A pixel electrode connected to the thin film transistor through a drain contact hole penetrating through the passivation layer and overlapping the common electrode in a plurality of bar shapes disposed at predetermined intervals on the passivation layer; And
And a shield line formed on the passivation layer and overlapping the data line to cover the data line.
상기 공통 전극의 중앙부를 가로지르며, 상기 게이트 배선과 평행하게 진행하고, 상기 투명 도전층과 상기 금속층이 적층된 공통 배선; 그리고,
상기 게이트 절연막과 상기 보호막을 관통하여 상기 공통 배선의 일부를 노출하는 쉴드 배선 콘택홀을 더 포함하고,
상기 쉴드 배선은 상기 쉴드 배선 콘택홀을 통해 상기 공통 배선과 연결되는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판.
The method of claim 1,
A common wiring crossing the central portion of the common electrode and traveling in parallel with the gate wiring, wherein the transparent conductive layer and the metal layer are stacked; And,
A shield wiring contact hole penetrating the gate insulating film and the protective film to expose a portion of the common wiring;
The shield wiring is fringe field switching thin film transistor substrate, characterized in that connected to the common wiring through the shield wiring contact hole.
상기 게이트 배선의 일측 단부에 형성된 게이트 패드;
상기 데이터 배선의 일측 단부에 형성된 데이터 패드;
상기 게이트 패드를 덮는 상기 게이트 절연막 및 상기 보호막을 관통하여 상기 게이트 패드의 일부분을 노출하는 게이트 패드 콘택홀;
상기 데이터 패드를 덮는 상기 보호막을 관통하여 상기 데이터 패드의 일부분을 노출하는 데이터 패드 콘택홀;
상기 게이트 패드 콘택홀을 통해 상기 게이트 패드와 접촉하는 게이트 패드 단자; 그리고
상기 데이터 패드 콘택홀을 통해 상기 데이터 패드와 접촉하는 데이터 패드 단자를 더 포함하는 것으로 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판.
The method of claim 1,
A gate pad formed on one end of the gate wiring;
A data pad formed at one end of the data line;
A gate pad contact hole penetrating the gate insulating layer and the passivation layer covering the gate pad and exposing a portion of the gate pad;
A data pad contact hole penetrating the passivation layer covering the data pad and exposing a portion of the data pad;
A gate pad terminal contacting the gate pad through the gate pad contact hole; And
And a data pad terminal contacting the data pad through the data pad contact hole.
상기 게이트 배선에서 분기된 게이트 전극;
상기 게이트 절연막 위에서 상기 게이트 전극과 중첩되는 반도체 층;
상기 데이터 배선에서 분기하여 상기 반도체 층의 일측면과 접촉하는 소스 전극, 그리고 상기 반도체 층의 타측면과 접촉하며 상기 소스 전극과 일정 가격 이격되며 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 화소 전극과 연결되는 드레인 전극; 그리고
상기 반도체 층과 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 사이에 개재된 에치 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판.
The thin film transistor according to claim 1,
A gate electrode branched from the gate wiring;
A semiconductor layer overlapping the gate electrode on the gate insulating layer;
A source electrode branched from the data line and in contact with one side of the semiconductor layer, and a drain electrode contacting the other side of the semiconductor layer and spaced apart from the source electrode at a predetermined price and connected to the pixel electrode through the drain contact hole. ; And
And a etch stopper interposed between the semiconductor layer, the source electrode, and the drain electrode.
상기 반도체 층은 산화 반도체 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판.
The method of claim 4, wherein
The semiconductor layer is a fringe field switching thin film transistor substrate comprising an oxide semiconductor material.
상기 게이트 요소와 공통 전극 위에 게이트 절연막, 반도체 물질, 절연물질을 연속으로 증착하고, 상기 절연물질을 패턴하여 에치 스토퍼를 형성하는 제2 마스크 공정;
상기 반도체 물질을 패턴하여 반도체 층을 형성하는 제3 마스크 공정;
상기 에치 스토퍼와 상기 반도체 층이 형성된 기판 위에 소스-드레인 금속층을 증착하고 패턴하여 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 제4 마스크 공정;
상기 박막 트랜지스터가 형성된 기판 위에 보호막을 증착하고 패턴하여 상기 드레인 전극을 노출하는 드레인 콘택홀을 형성하는 제5 마스크 공정; 그리고
상기 보호막 위에 투명 도전물질을 증착하고 패턴하여 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극과 연결되고, 일정 간격으로 배치된 다수 개의 막대 형상으로 상기 공통 전극과 중첩하는 화소 전극을 형성하는 제6 마스크 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
A first mask process of sequentially depositing a transparent conductive layer and a gate metal layer on a substrate and patterning with a halftone mask to form a gate element on which the transparent conductive layer and the gate metal layer are stacked and a common electrode to which the transparent conductive layer is exposed;
A second mask process of sequentially depositing a gate insulating film, a semiconductor material, and an insulating material on the gate element and the common electrode, and patterning the insulating material to form an etch stopper;
A third mask process of patterning the semiconductor material to form a semiconductor layer;
A fourth mask process of depositing and patterning a source-drain metal layer on the substrate on which the etch stopper and the semiconductor layer are formed to form a thin film transistor including a source electrode and a drain electrode;
A fifth mask process of depositing and patterning a passivation layer on the substrate on which the thin film transistor is formed to form a drain contact hole exposing the drain electrode; And
Depositing and patterning a transparent conductive material on the passivation layer to form a pixel electrode connected to the drain electrode through the drain contact hole and overlapping the common electrode in a plurality of bar shapes disposed at predetermined intervals; A fringe field switching thin film transistor substrate manufacturing method comprising a.
상기 제1 마스크 공정은, 상기 기판의 가로 방향으로 진행하는 게이트 배선, 상기 게이트 배선에서 분기하는 게이트 전극, 상기 게이트 배선의 일측 단부에 연결된 게이트 패드, 그리고 상기 공통 전극의 중앙부를 가로지르며 상기 게이트 배선과 평행하게 진행하는 공통 배선를 포함하는 상기 게이트 요소를 형성하고;
상기 제4 마스크 공정은 상기 소스 전극을 연결하며 상기 기판의 세로 방향으로 진행하는 데이터 배선 그리고 상기 데이터 배선의 일측 단부에 연결되는 데이터 패드를 더 형성하고;
상기 제6 마스크 공정은 상기 보호막 위에서 상기 데이터 배선을 중첩하며 덮는 쉴드 배선을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
The method according to claim 6,
The first mask process may include a gate wiring running in a horizontal direction of the substrate, a gate electrode branching from the gate wiring, a gate pad connected to one end of the gate wiring, and a center portion of the common electrode. Form the gate element comprising common wiring running in parallel with the gate;
The fourth mask process may further include forming a data line connecting the source electrode and running in the longitudinal direction of the substrate and a data pad connected to one end of the data line;
In the sixth mask process, a shield line covering the data line and overlapping the data line is further formed on the passivation layer.
상기 제3 마스크 공정은, 하프 톤 마스크를 사용하여 상기 반도체 물질만을 식각하여 상기 반도체 층을 형성하고, 상기 반도체 물질과 상기 게이트 절연막을 식각하여 상기 게이트 패드 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀과 상기 공통 배선의 일부를 노출하는 쉴드 배선 콘택홀을 형성하고;
상기 제5 마스크 공정은, 상기 보호막을 패턴하여 상기 게이트 패드 일부를 다시 노출하는 게이트 패드 콘택홀, 상기 공통 배선의 일부를 다시 노출하는 쉴드 배선 콘택홀, 그리고 상기 데이터 패드 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
The method of claim 7, wherein
The third mask process may be performed by etching only the semiconductor material using a halftone mask to form the semiconductor layer, and etching the semiconductor material and the gate insulating layer to expose a portion of the gate pad. Forming a shield wiring contact hole exposing a portion of the wiring;
The fifth mask process may include a gate pad contact hole exposing a portion of the gate pad by patterning the passivation layer, a shield wire contact hole exposing a portion of the common wiring again, and a data pad contact exposing a portion of the data pad. A method of manufacturing a thin film transistor substrate having a fringe field switching method, wherein holes are formed.
상기 보호막을 패턴하여 상기 드레인 전극의 일부를 노출하는 상기 드레인 콘택홀을 형성할 때 상기 데이터 패드 일부를 노출하는 데이터 패드 콘택홀을 더 형성하고;
연속으로 상기 게이트 절연막을 패턴하여 상기 게이트 패드 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀과 상기 공통 배선의 일부를 노출하는 쉴드 배선 콘택홀을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.
The method of claim 7, wherein the fifth mask process,
Forming a data pad contact hole exposing a portion of the data pad when the protective layer is patterned to form the drain contact hole exposing a portion of the drain electrode;
A method of manufacturing a fringe field switching thin film transistor substrate, further comprising forming a gate pad contact hole exposing a portion of the gate pad and a shield wiring contact hole exposing a portion of the common wiring by sequentially patterning the gate insulating layer. .
상기 제3 마스크 공정에서 패턴하는 상기 반도체 물질은 산화 반도체 물질을 포함하는 것으로서 상기 반도체 층은 산화 반도체 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프린지 필드 스위칭 방식의 박막 트랜지스터 기판 제조 방법.The method according to claim 6,
The semiconductor material patterned in the third mask process includes an oxide semiconductor material, wherein the semiconductor layer comprises an oxide semiconductor layer.
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