KR20130012741A - 트랜지스터 어레이 기판 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제1 마스크공정에서, 게이트라인, 제1 및 제2 게이트전극, 및 스토리지 하부전극을 형성하는 단계; 상기 기판 상의 전면에 게이트절연막을 형성하는 단계; 제2 마스크공정에서, 상기 게이트절연막 상에, 제1 및 제2 액티브층을 형성하는 단계; 제3 마스크공정에서, 제1 및 제2 에치스토퍼를 형성하는 단계; 제4 마스크공정에서, 데이터라인과 공통라인, 제1 및 제2 소스전극, 제1 및 제2 드레인전극, 및 스토리지 상부전극을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 상의 상기 화소영역에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 상의 전면에 보호막을 형성하는 단계; 제5 마스크공정에서, 제1 드레인전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제1 콘택홀, 상기 스토리지 하부전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막과 상기 게이트절연막을 관통하는 제2 콘택홀, 상기 스토리지 상부전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제3 콘택홀, 및 상기 보호막 상의 상기 화소영역에 상기 컬러필터의 적어도 일부와 오버랩하고, 상기 제3 콘택홀을 통해 상기 스토리지 상부전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 능동 매트릭스 구동방식의 평판표시장치, 특히, 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED)에 적용되어, 복수의 화소에 대응한 복수의 화소영역을 정의하고, 복수의 화소를 선택적으로 구동시키는 트랜지스터 어레이 기판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
최근, 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 전기적 정보신호를 시각적으로 표현하는 디스플레이(display)분야가 급속도로 발전해 왔고, 이에 부응하여 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 여러 가지 다양한 평판표시장치(Flat Display Device)가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)을 빠르게 대체하고 있다.
이 같은 평판표시장치의 구체적인 예로는 액정표시장치(Liquid Crystal Display device: LCD), 유기전계발광 표시장치(Organic Light Emitting Display: OLED), 전기영동표시장치(Electrophoretic Display: EPD, Electric Paper Display), 플라즈마표시장치(Plasma Display Panel device: PDP), 전계방출표시장치(Field Emission Display device: FED), 전기발광표시장치(Electro luminescence Display Device: ELD) 및 전기습윤표시장치(Electro-Wetting Display: EWD) 등을 들 수 있다. 이들은 공통적으로 영상을 구현하는 평판표시패널을 필수적인 구성요소로 하는데, 평판 표시패널은 고유의 발광물질 또는 편광물질층을 사이에 두고 대면 합착된 한 쌍의 기판을 포함하여 이루어진다.
한편, 평판 표시패널의 구동 방식은 크게 수동 매트릭스 구동 방식(Passive Matrix Driving Mode)과 능동 매트릭스 구동 방식(Active Matrix Driving Mode)으로 구분될 수 있다.
수동 매트릭스 구동 방식은 게이트라인과 데이터라인의 교차 영역에 복수의 화소를 형성시키고, 서로 교차하는 게이트라인과 데이터라인에 신호를 인가하여 각 화소를 구동시키는 방식이다. 이러한 수동 매트릭스 구동 방식은 간단하게 제어할 수 있다는 장점이 있는 반면, 게이트라인 및 데이터라인에 각각 인가된 신호가 그들에 대응하는 여러 개의 화소에 영향을 주어, 각 화소를 독립적으로 구동시키기 어려우므로, 낮은 선명도 및 긴 응답속도를 갖는 단점이 있고, 그로 인해 고해상도 실현이 어려운 단점이 있다.
능동 매트릭스 구동 방식은 복수의 화소에 각각 대응하는 복수의 스위칭소자를 포함한 트랜지스터 어레이를 이용하여, 복수의 화소를 선택적으로 구동시키는 방식이다. 이러한 능동 매트릭스 구동 방식은 복잡하게 제어해야 하는 단점이 있는 반면, 선택적으로 턴온-턴오프될 수 있는 복수의 트랜지스터를 통해 각 화소를 독립적으로 구동시킬 수 있어, 수동 매트릭스 구동 방식보다 높은 선명도 및 짧은 응답속도를 실현할 수 있는 장점, 및 이로 인해 고해상도에 유리한 장점이 있다.
일반적으로 트랜지스터 어레이는 복수의 화소에 각각 대응한 복수의 화소영역을 정의하도록 교차 배치되는 게이트라인(Gate Line)과 데이터라인(Data Line), 게이트라인과 데이터라인의 교차 영역에 배치되는 복수의 박막트랜지스터(Thin Film Transistor), 및 복수의 화소영역에 각각 형성되는 복수의 화소전극을 포함한다.
박막트랜지스터는 게이트라인과 연결되는 게이트전극, 데이터라인과 연결되는 소스전극, 각 화소에 대응한 화소전극과 연결되는 드레인전극, 게이트절연층을 사이에 두고 게이트전극과 적어도 일부 중첩하여, 게이트전극의 전압레벨에 따라 소스전극과 드레인전극 사이에 채널(channel)을 형성하는 액티브층을 포함한다.
이때, 액티브층은 비정질실리콘(amorphous silicon, a-Si) 및 결정질실리콘(poly silicon, p-Si)과 같은 실리콘반도체로 형성되는 것이 일반적이다.
그런데, 결정질실리콘의 액티브층은 비교적 높은 전하이동도(mobility) 및 안정적인 정전특성을 갖는 장점이 있다. 반면, 적층 시 고온분위기를 필요로 하여, 지지기판의 재료를 한정시키는 단점 및, 고온에 의한 결정결함 발생율이 높아 균일한 소자 특성을 확보하기 어려운 단점이 있고, 그로 인해 대형 트랜지스터 어레이에 적용 시 화질 저하를 야기하는 문제점이 있다.
비정질실리콘의 액티브층은 결정질실리콘에 비해 저온분위기에서 적층될 수 있어, 제조공정에 유리한 장점이 있다. 반면, 결정질실리콘보다 낮은 전하이동도 및 불안정한 정전특성을 갖는 단점이 있고, 이는 트랜지스터 어레이의 배선저항 및 기생용량을 임계치 이상으로 유지시키는 요인이 되므로, 대형 또는 고행상도 평판 표시장치에 적용되기에 한계가 있는 문제점이 있다.
한편, 최근 결정질실리콘에 비해 저온분위기에서 적층될 수 있으면서도, 비정질실리콘보다 높은 전하이동도 및 안정적인 정전특성을 갖는 산화물반도체가 새로운 액티브층의 재료로 제안되었다.
그런데, 산화물반도체는 광, 산소, 수분, 식각액 및 가스 등의 외부 환경요인에 의해 쉽게 열화(Degradation)되어, 박막트랜지스터의 문턱전압을 큰 오차로 변동시키는 단점이 있다. 그러므로, 산화물반도체의 액티브층을 포함하는 트랜지스터 어레이는, 기 형성된 액티브층이 다른 구성의 형성과정 중에 광, 산소, 수분, 식각액 및 가스 등에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 액티브층 중 채널영역을 포함한 일부 상을 커버하는 에치스토퍼를 반드시 포함하여야 한다.
이에 따라, 산화물반도체의 액티브층을 포함하는 트랜지스터 어레이를 제조 시에, 에치스토퍼의 형성에 필요한 마스크공정을 더 포함해야 하므로, 실리콘반도체의 액티브층을 포함하는 기존의 트랜지스터 어레이의 제조방법보다 마스크공정 개수를 줄이는 데에 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 산화물반도체의 액티브층 및 액티브층의 적어도 일부를 커버하는 에치스토퍼를 포함하면서도, 마스크공정을 절감할 수 있는 트랜지스터 어레이 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 기판; 상기 기판 상에 형성되는 제1 방향의 게이트라인; 상기 기판 상의 전면에 형성되어, 상기 게이트라인을 커버하는 게이트절연막; 상기 게이트라인과 함께 각 화소에 대응한 화소영역을 정의하도록, 상기 게이트절연막 상에, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 서로 평행하게 형성되는 공통라인과 데이터라인; 상기 게이트라인과 상기 공통라인에 연결되는 제1 트랜지스터; 상기 데이터라인에 연결되는 제2 트랜지스터; 상기 게이트절연막 상의 상기 화소영역에 형성되어, 각 파장영역의 광을 선택적으로 투과하는 컬러필터; 상기 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터 및 상기 컬러필터를 포함한 상기 게이트절연막 상의 전면에 형성되는 보호막; 상기 제1 트랜지스터의 적어도 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제1 관통홀과, 상기 제2 트랜지스터의 적어도 일부에 대응하여 상기 보호막과 상기 게이트절연막을 관통하는 제2 관통홀과, 상기 보호막 상에 상기 제1 및 제2 관통홀과 접하도록 형성되는 트랜치를 포함하여, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터를 연결하는 커넥션; 및 상기 보호막 상의 상기 화소영역에 형성되어 상기 컬러필터와 적어도 일부 오버랩하고, 상기 보호막을 관통하는 제3 관통홀을 통해 상기 제2 트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함하는 트랜지스터 어레이 기판을 제공한다.
이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 마스크공정에서, 기판 상의 제1 금속막을 패터닝하여, 제1 방향의 게이트라인, 상기 게이트라인에서 분기된 제1 게이트전극, 상기 게이트라인과 상기 제1 게이트전극에서 절연된 스토리지 하부전극, 및 상기 스토리지 하부전극에서 연장된 제2 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 기판 상의 전면에, 상기 게이트라인, 상기 제1 및 제2 게이트전극 및 상기 스토리지 하부전극을 커버하는 게이트절연막을 형성하는 단계; 제2 마스크공정에서, 상기 게이트절연막 상에, 상기 제1 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하는 제1 액티브층, 및 상기 제2 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하는 제2 액티브층을 형성하는 단계; 제3 마스크공정에서, 상기 제1 액티브층 중 제1 채널영역을 포함한 일부 상의 제1 에치스토퍼, 및 상기 제2 액티브층 중 제2 채널영역을 포함한 일부 상의 제2 에치스토퍼를 형성하는 단계; 제4 마스크공정에서, 상기 게이트절연막 상의 제2 금속막을 패터닝하여, 상기 게이트라인과 함께 각 화소에 대응하는 화소영역을 정의하도록 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 데이터라인과 공통라인, 상기 공통라인에서 분기되어 상기 제1 액티브층 상의 일측에 접하는 제1 소스전극, 상기 제1 채널영역을 사이에 두고 상기 제1 소스전극과 이격하여 상기 제1 액티브층 상의 다른 일측에 접하는 제1 드레인전극, 상기 데이터라인에서 분기되어 상기 제2 액티브층 상의 일측에 접하는 제2 소스전극, 상기 제2 채널영역을 사이에 두고 상기 제2 소스전극과 이격하여 상기 제2 액티브층 상의 다른 일측에 접하는 제2 드레인전극, 및 상기 제2 드레인전극에서 연장되어 상기 스토리지 하부전극의 적어도 일부와 오버랩하는 스토리지 상부전극을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 상의 상기 화소영역에, 각 파장영역의 광을 선택적으로 투과하는 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 게이트절연막 상의 전면에, 상기 데이터라인, 상기 공통라인, 상기 제1 및 제2 소스전극, 상기 제1 및 제2 드레인전극, 상기 스토리지 상부전극 및 상기 컬러필터를 커버하는 보호막을 형성하는 단계; 제5 마스크공정에서, 제1 드레인전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제1 콘택홀, 상기 스토리지 하부전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막과 상기 게이트절연막을 관통하는 제2 콘택홀, 상기 스토리지 상부전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제3 콘택홀, 및 상기 보호막 상의 상기 화소영역에 배치되고 상기 컬러필터와 적어도 일부 오버랩하며 상기 제3 콘택홀을 통해 상기 스토리지 상부전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 제공한다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 트랜지스터 어레이 기판 및 그의 제조방법은, 게이트절연막 상의 화소영역에 컬러필터와 컬러필터를 커버하는 오버코트층을 형성한 다음, 게이트절연막 상의 전면에 보호막을 형성한다. 이와 같이, 컬러필터와 그 상부의 오버코트층이 보호막에 의해 커버되므로, 별도의 보호막을 더 포함하지 않고서도, 화소전극을 리프트오프 방식으로 형성할 수 있다.
즉, 보호막을 관통하는 제1 내지 제3 콘택홀을 형성하기 위한 마스크공정에 이어서, 화소전극을 리프트 오프 방식으로 형성하여 전체 마스크공정 개수를 줄일 수 있으면서도, 리프트 오프 방식에 별도의 절연막이 아닌 보호막을 적용함으로써, 제조 공정 및 제조 비용이 감소될 수 있으므로, 수율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시한 "제1 내지 제3 콘택홀, 브릿지 및 픽셀전극을 형성하는 단계"를 나타낸 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c, 도 6, 도 7a와 도 7b, 도 8a와 도 8b, 도 9a 내지 도 9c, 도 10, 도 11 및 도 12a 내지 도 12e는 도 3 및 도 4에 도시한 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 각 단계 별 I-I'를 나타낸 공정단면도이다.
도 2는 도 1의 I-I'를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시한 "제1 내지 제3 콘택홀, 브릿지 및 픽셀전극을 형성하는 단계"를 나타낸 순서도이다.
도 5a 내지 도 5c, 도 6, 도 7a와 도 7b, 도 8a와 도 8b, 도 9a 내지 도 9c, 도 10, 도 11 및 도 12a 내지 도 12e는 도 3 및 도 4에 도시한 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 각 단계 별 I-I'를 나타낸 공정단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판 및 그의 제조방법에 대하여, 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판을 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1의 I-I'를 나타낸 단면도이다. 여기서, 도 1은 편의상 트랜지스터 어레이 기판에 의해 정의되는 복수의 화소 중 하나의 화소에 대해서만 나타낸 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판은 제1 방향(도 1에서 "가로방향"으로 도시함)의 게이트라인(GL: Gate Line), 게이트라인(GL)에 교차하는 제2 방향(도 1에서 "세로방향"으로 도시함)의 데이터라인(DL: Data Line), 데이터라인(DL)에 평행한 제2 방향의 공통라인(CL: Common Line), 게이트라인(GL)과 공통라인(CL)이 교차하는 영역에 배치되는 스위치 박막트랜지스터(TFT1: Thin Film Transistor_1, 이하 "제1 트랜지스터"라 함), 및 게이트라인(GL)과 데이터라인(DL)이 교차하는 영역에 배치되는 구동 박막트랜지스터(TFT2, 이하 "제2 트랜지스터"라 함)을 포함한다. 이때, 데이터라인(DL)과 공통라인(CL)은 게이트라인(GL)에 교차 배치되어, 각 화소에 대응한 화소영역을 정의한다. 도 1에 별도로 도시되어 있지 않으나, 트랜지스터 어레이 기판은 게이트라인(GL)의 종단에 형성되는 게이트패드, 데이터라인(DL)의 종단에 형성되는 데이터패드, 및 공통라인(CL)의 종단에 형성되는 공통패드를 더 포함하고, 게이트패드, 데이터패드 및 공통패드는 각 라인(GL, DL, CL)을 외부와 연결시키는 단자로 이용된다.
트랜지스터 어레이 기판은 제1 트랜지스터(TFT1)와 제2 트랜지스터(TFT2)를 연결하는 제1 커넥션(C1: Connection_1), 각 화소영역에 형성되는 화소전극(PE), 및 제2 트랜지스터(TFT2)와 화소전극(PE)을 연결하는 제2 커넥션(C2)을 더 포함한다.
그리고, 트랜지스터 어레이 기판은 화소전극(PE)과 공통전극(CE) 사이의 전압차를 일정시간동안 유지시키는 스토리지 커패시터(Cst)를 더 포함한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 트랜지스터(TFT1)는 기판(110) 상에 게이터라인(도 1의 "GL"에 해당함)에서 분기되어 형성된 제1 게이트전극(121), 기판(110) 상의 전면에 형성되어 제1 게이트전극(121)을 커버하는 게이트절연막(130), 게이트절연막(130) 상에 산화물반도체로 형성되고 제1 게이트전극(121)의 적어도 일부와 오버랩하며 제1 채널영역을 포함하는 제1 액티브층(141), 제1 액티브층(141) 중 제1 채널영역을 포함한 일부 상에 형성되는 제1 에치스토퍼(151, Etch Stoper), 게이트절연막(130) 상에 공통라인(도 1의 "CL"에 해당함)에서 분기되어 제1 액티브층(141) 상의 일측에 접하도록 형성되는 제1 소스전극(161), 및 게이트절연막(130) 상에 제1 채널영역을 사이에 두고 제1 소스전극(161)과 이격하여 제1 액티브층(141) 상의 다른 일측에 접하도록 형성되는 제1 드레인전극(162)을 포함한다.
제2 트랜지스터(TFT2)는 기판(110) 상에 스토리지 하부전극(122)에서 연장되어 형성되는 제2 게이트전극(123), 기판(110) 상의 전면에 형성되어 제2 게이트전극(123)을 커버하는 게이트절연막(130), 게이트절연막(130) 상에 산화물반도체로 형성되고 제2 게이트전극(123)의 적어도 일부와 오버랩하며 제2 채널영역을 포함하는 제2 액티브층(142), 제2 액티브층(142) 중 제2 채널영역을 포함한 일부 상에 형성되는 제2 에치스토퍼(152), 게이트절연막(130) 상에 데이터라인(도 1의 "DL"에 해당함)에서 분기되어 제2 액티브층(142) 상의 일측에 접하도록 형성되는 제2 소스전극(163), 및 게이트절연막(130) 상에 제2 채널영역을 사이에 두고 제2 소스전극(163)과 이격하여 제2 액티브층(142) 상의 다른 일측에 접하도록 형성되는 제2 드레인전극(164)을 포함한다.
제1 및 제2 액티브층(141, 142)은 실리콘반도체보다 높은 전하이동도 및 안정적인 정전특성을 갖는 것으로 알려진 AxByCzO(x, y, z ≥ 0)의 산화물반도체로 형성된다. 이때, A, B 및 C 각각은 Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf 및 Zr 중에서 선택된다. 특히, 제1 및 제2 액티브층(141, 142)은 ZnO, InGaZnO4, ZnInO, ZnSnO, InZnHfO, SnInO 및 SnO 중 어느 하나일 수 있으나, 본 발명은 이에 국한되지 않는다.
게이트절연막(130)은 질화물계 절연물질 및 산화물계 절연물질 중 어느 하나를 포함하는 단일층 또는 서로 다른 둘 이상을 적층한 복수층으로 형성될 수 있다.
질화물계 절연물질의 대표적인 예로는 질화규소(SiNx)를 들 수 있다. 질화규소(SiNx)는 비교적 높은 유전율을 가져서, 비교적 얇은 두께로도 적정 수준의 커패시턴스를 확보할 수 있는 장점이 있는 반면, 적층 시에 질소와 규소의 조성비를 일정하게 유지할 수 없어, 각 영역 별로 다른 유전율을 띄게 하는 단점이 있다.
그리고, 게이트절연막(130)이 질화규소(SiNx)의 단일층 또는 질화규소(SiNx)의 제2 게이트절연막(132)을 포함하여 이루어진 경우, 질화규소(SiNx)을 구성한 질소(N)와 규소(Si)의 조성비가 각 영역 별로 일정하게 유지되는 것이 어렵기 때문에, 일부 영역에서 부족한 질소의 보충물로 제1 및 제2 액티브층(141, 142)을 구성한 산화물반도체의 산소가 포획(capture)되는 문제점이 있다. 이에, 산화물반도체의 제1 및 제2 액티브층(141, 142)과 게이트절연막(130) 사이의 계면에서 산화물반도체의 산소가 밀집되면서, 산소의 부족으로 인한 제1 및 제2 액티브층(141, 142)의 결정성 저하, 및 그로 인한 전하이동도 저하가 발생된다.
이에 따라, 주위의 유전율에 민감하게 반응하는 산화물반도체를 고려하여, 제1 및 제2 액티브층(141, 142)의 상, 하부에 인접하게 배치된 게이트절연막(130)과 보호막(170)은 질화물계 절연물질보다 안정된 조성비로 적층될 수 있는 산화물계 절연물질로 선택된다. 이때, 산화물계 절연물질의 대표적인 예로는 산화규소(SiO2)를 들 수 있다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트절연막(130)은 기판(110) 상의 전면에 형성되는 SiNx의 제1 게이트절연막(131), 및 제1 게이트절연막(131) 상의 전면에 형성되는 SiO2의 제2 게이트절연막(132)의 적층 구조로 이루어지고, 보호막(170)은 SiO2로 형성될 수 있다. 이와 같이, 제2 게이트절연막(132) 및 보호막(170)을 질화물계 절연물질보다 규소(Si)와 산소(O)의 조성비를 안정적으로 유지할 수 있는 SiO2로 형성함으로써, 각 영역 별 유전율 변동을 최소화할 수 있고, 산화물반도체의 산소 이탈 문제도 방지할 수 있다. 이로써, 제1 및 제2 트랜지스터(TFT1, TFT2)의 정전특성이 더욱 안정될 수 있고, 특성 균일도가 높아질 수 있어, 고해상도 또는 대형 평판표시장치의 트랜지스터 어레이 기판으로 적절히 적용될 수 있다.
스토리지 커패시터(Cst)는 기판(110) 상에 게이트라인(도 1의 "GL"에 해당함) 및 제1 게이트전극(121)에 절연되도록 형성되고 제1 커넥션(C1)을 통해 제1 트랜지스터(TFT1)의 제1 드레인전극(162)과 연결되는 스토리지 하부전극(122), 및 게이트절연막(130) 상에 제2 트랜지스터(TFT2)의 제2 드레인전극(164)에서 연장되어, 스토리지 하부전극(122)의 적어도 일부와 오버랩하는 스토리지 상부전극(165)을 포함한다. 이때, 스토리지 커패시터(Cst)는 게이트절연막(130)을 사이에 둔 스토리지 하부전극(122)과 스토리지 상부전극(165)의 오버랩 영역에서 발생된다.
그리고, 트랜지스터 어레이 기판은 게이트절연막(130) 상의 각 화소영역에 형성되어, 각 파장영역의 광을 선택적으로 투과하는 컬러필터(CF), 및 컬러필터(CF) 상에 형성되어 컬러필터(CF)를 커버하는 오버코트(OC)를 더 포함한다. 이러한 컬러필터(CF)를 통해, 평판표시장치의 컬러 표현이 가능해진다.
이와 같이 구성된 제1 및 제2 트랜지스터(TFT1, TFT2), 스토리지 커패시터(Cst)의 스토리지 상부전극(165), 컬러필터(CF) 상의 오버코트(OC)는 게이트절연막(130) 상의 전면에 형성된 보호막(170)으로 커버된다.
화소전극(181, 도 1의 "PE"에 해당함)은 보호막(170) 상의 각 화소영역에 형성된다. 즉, 화소전극(181)은 보호막(170) 및 오버코트층(OC)을 사이에 두고 컬러필터(CF)의 적어도 일부와 오버랩한다.
제1 커넥션(C1)은 제1 드레인전극(162) 상의 일부에 대응하여 보호막(170)을 관통하는 제1 콘택홀(도 1의 "CT1"에 해당함), 제1 드레인전극(162)의 일부에 인접한 스토리지 하부전극(122)의 일부에 대응하여 보호막(170)과 게이트절연막(130)을 관통하는 제2 콘택홀(도 1의 "CT2"에 해당함), 및 보호막(170) 상에 제1 및 제2 콘택홀(CT1, CT2)에 모두 접하도록 형성되는 트랜치(182)를 포함한다. 이러한 제1 커넥션(C1)은 제2 트랜지스터(TFT2)의 제2 게이트전극(123)에 이어진 스토리지 하부전극(122)을 제1 트랜지스터(TFT1)의 제1 드레인전극(162)에 연결하므로, 제1 트랜지스터(TFT1)의 제1 드레인전극(162)의 전압레벨에 대응하여 제2 트랜지스터(TFT2)가 턴온-턴오프한다.
제2 커넥션(C2)은 제2 트랜지스터(TFT2)의 제2 드레인전극(164)에 이어진 스토리지 상부전극(165)의 일부에 대응하여 보호막(170)을 관통하는 제3 콘택홀(도 1의 "CT3"에 해당함)을 포함한다. 이때, 화소전극(181)은 보호막(170) 상부 중 제3 콘택홀(CT3)을 포함한 화소영역에 형성되어, 제2 커넥션(C2)의 제3 콘택홀(CT3)을 통해 제2 트랜지스터(TFT2)의 제2 드레인전극(164)에 이어진 스토리지 상부전극(165)에 연결된다. 이로써, 턴온한 제2 트랜지스터(TFT2)는 데이터라인(도 1의 "DL"에 해당함)의 데이터신호를 화소전극(181)으로 인가한다.
다음, 도 3, 도 4, 도 5a 내지 도 5c, 도 6, 도 7a와 도 7b, 도 8a와 도 8b, 도 9a 내지 도 9c, 도 10, 도 11 및 도 12a 내지 도 12e를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 4는 도 3에 도시한 "제1 내지 제3 콘택홀, 브릿지 및 픽셀전극을 형성하는 단계"를 나타낸 순서도이다. 그리고, 도 5a 내지 도 5c, 도 6, 도 7a와 도 7b, 도 8a와 도 8b, 도 9a 내지 도 9c, 도 10, 도 11 및 도 12a 내지 도 12e는 도 3 및 도 4에 도시한 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 있어서, 각 단계 별 I-I'를 나타낸 공정단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 제1 마스크공정에서, 기판 상의 제1 금속막을 패터닝하여, 제1 방향의 게이트라인, 게이트라인에서 분기된 제1 게이트전극, 및 게이트라인과 제1 게이트전극에서 절연된 스토리지 하부전극, 및 스토리지 하부전극에서 연장된 제2 게이트전극을 형성하는 단계(S100), 기판 상의 전면에, 게이트라인, 제1 및 제2 게이트전극 및 스토리지 하부전극을 커버하는 게이트절연막을 형성하는 단계(S200), 제2 마스크공정에서, 게이트절연막 상에, 제1 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하는 제1 액티브층, 및 제2 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하는 제2 액티브층을 형성하는 단계(S300), 제3 마스크공정에서, 제1 액티브층 중 제1 채널영역을 포함한 일부 상의 제1 에치스토퍼, 및 제2 액티브층 중 제2 채널영역을 포함한 일부 상의 제2 에치스토퍼를 형성하는 단계(S400), 제4 마스크공정에서, 게이트절연막 상의 제2 금속막을 패터닝하여, 게이트라인과 함께 각 화소에 대응하는 화소영역을 정의하도록 제1 방향에 수직한 제2 방향의 데이터라인과 공통라인, 공통라인에서 분기되어 제1 액티브층 상의 일측에 접하는 제1 소스전극, 제1 채널영역을 사이에 두고 제1 소스전극과 이격하여 제1 액티브층 상의 다른 일측에 접하는 제1 드레인전극, 데이터라인에서 분기되어 제2 액티브층 상의 일측에 접하는 제2 소스전극, 제2 채널영역을 사이에 두고 제2 소스전극과 이격하여 제2 액티브층 상의 다른 일측에 접하는 제2 드레인전극, 및 제2 드레인전극에서 연장되어 스토리지 하부전극의 적어도 일부와 오버랩하는 스토리지상부전극을 형성하는 단계(S500)를 포함한다.
그리고, 게이트절연막 상의 화소영역에 각 파장영역의 광을 선택적으로 투과하는 컬러필터, 및 컬러필터를 커버하는 오버코트층을 형성하는 단계(S600), 게이트절연막 상의 전면에 데이터라인, 공통라인, 제1 및 제2 소스전극, 제1 및 제2 드레인전극, 스토리지 상부전극 및 컬러필터 상의 오버코트층을 커버하는 보호막을 형성하는 단계(S700), 제5 마스크공정에서, 제1 드레인전극 상의 일부에 대응하여 보호막을 관통하는 제1 콘택홀, 제1 드레인전극 상의 일부에 인접한 스토리지 하부전극 상의 일부에 대응하여 보호막과 게이트절연막을 관통하는 제2 콘택홀, 화소영역에 인접한 스토리지 상부전극 상의 일부에 대응하여 보호막을 관통하는 제3 콘택홀, 보호막 상의 화소영역에 배치되고 컬러필터와 적어도 일부 오버랩하며 제3 콘택홀을 통해 스토리지 상부전극과 연결되는 화소전극, 및 제1 콘택홀과 제2 콘택홀을 연결하는 트랜치를 형성하는 단계(S800)를 더 포함한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 콘택홀, 화소전극 및 트랜치를 형성하는 단계(S800)는 보호막 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계(S810), 포토레지스트층을 패터닝하여, 제1 패턴을 형성하는 단계(S820)를 포함한다. 이때, 제1 패턴은 제1 드레인전극 상의 일부, 스토리지 하부전극 상의 일부 및 스토리지 상부전극 상의 일부에 각각 대응하는 제1 영역에서, 포토레지스트층을 관통하여 보호막을 노출하는 홀을 포함하고, 제1 드레인전극 상의 일부와 스토리지 하부전극 상의 일부 사이, 및 화소영역에 각각 대응하는 제2 영역에서, 제1 두께의 포토레지스트층을 포함하고, 제1 및 제2 영역을 제외한 나머지에 대응하는 제3 영역에서, 제1 두께보다 큰 제2 두께의 포토레지스트층을 포함한다.
그리고, 제1 패턴을 마스크로 이용하여, 제1 영역에서 보호막의 일부들을 제거하여 제1 및 제3 콘택홀을 형성하고, 보호막의 다른 일부와 그에 이어지는 게이트절연막의 일부를 제거하여 제2 콘택홀을 형성하는 단계(S830), 제1 패턴에 애싱처리(ashing treatment)를 실시하여, 제1 및 제2 영역에서 포토레지스트층을 제거하고, 제3 영역에서 제2 두께보다 낮은 제3 두께의 포토레지스트층을 포함하는 제2 패턴을 형성하는 단계(S840), 제2 패턴을 포함한 보호막 상의 전면에 제3 금속막을 적층하여, 제1 콘택홀과 제2 콘택홀을 연결하는 트랜치, 및 화소영역 상의 화소전극을 형성하는 단계(S850), 및 제3 영역에서 보호막 상에 잔존하는 제2 패턴을 제거하는 단계(S860)를 포함한다.
이하에서는, 도 5a 내지 도 5c, 도 6, 도 7a와 도 7b, 도 8a와 도 8b, 도 9a 내지 도 9c, 도 10, 도 11 및 도 12a 내지 도 12e에 도시한 공정단면도를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상의 전면에 제1 금속막(120)을 적층하고, 제1 마스크공정으로 제1 금속막(120) 상에 제1 금속막패턴(211)을 형성한다. 다음, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제1 금속막패턴(211)을 마스크로 이용하여, 제1 금속막(120)을 패터닝함으로써, 게이트라인(미도시, 도 1의 "GL"에 해당함), 게이트라인(GL)에서 분기된 제1 게이트전극(121), 게이트라인(GL)과 제1 게이트전극(121)에서 절연된 스토리지 하부전극(122), 스토리지 하부전극에서 연장된 제2 게이트전극(123)이 형성된다 (S100).
이때, 기판(110) 상의 제1 금속막(120)은 Al, Cu, Mo, Nd, Ti, Pt, Ag, Nb, Cr, W 및 Ta 중 적어도 하나의 단일층, 또는 적어도 둘 이상의 복수층 또는 합금으로 선택될 수 있다.
이후, 도 5c에 도시한 바와 같이, 게이트라인(GL), 제1 및 제2 게이트라인(121, 123), 및 스토리지 하부전극(122) 각각 상에 잔존하는 제1 금속막패턴(도 5b의 211)을 제거한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 기판(110) 상의 전면에 게이트절연막(130)을 형성한다 (S200). 이때, 기판(110) 상에 형성된 게이트라인(GL), 제1 및 제2 게이트라인(121, 123), 및 스토리지 하부전극(122)은 그 상부의 게이트절연막(130)으로 커버된다.
특히, 게이트절연막(130)을 형성하는 단계(S200)는 기판(110) 상의 전면에 산화물계 절연물질을 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 게이트절연막(130)을 형성하는 단계(S200)는 질화물계 절연물질의 제1 게이트절연막(131)을 형성하는 단계, 및 제1 게이트절연막(131) 상의 전면에 산화물계 절연물질의 제2 게이트절연막(132)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
질화물계 절연물질은 질소(N)를 포함한 조성을 갖고, 산화물계 절연물질보다 높은 유전율을 갖는 절연물질로 선택되는데, 특히, 질화규소(SiNx)로 선택될 수 있다.
산화물계 절연물질은 산소(O)를 포함한 조성을 갖고, 질화물계 절연물질보다 안정된 조성비를 유지할 수 있는 절연물질로 선택되는데, 특히, 산화규소(SiNx), 더욱 바람직하게는 SiO2로 선택될 수 있다.
더불어, 본 발명의 실시예에 따르면, 게이트절연막(130) 상에 형성될 제1 및 제2 액티브층(141, 142)이 비교적 안정된 조성비로 적층될 수 있는 산화물계 절연물질 상에 인접하게 배치되도록, 제1 및 제2 액티브층(141, 142)에 직접 접하는 층인 제2 게이트절연막(132)을 산화물계 절연물질로 선택한다.
그러나, 본 발명의 실시예는 이에 국한되지 않고, 게이트절연막(130)을 산화물계 절연물질의 단일층으로 형성하거나, 또는 산화물계 절연물질의 최상층을 포함한 2개층 이상의 복수층으로 형성할 수도 있다.
이어서, 도 7a에 도시한 바와 같이, 게이트절연막(130) 상의 전면에 산화물반도체의 박막(미도시)을 적층하고, 제2 마스크공정으로 산화물반도체의 박막 상에 액티브패턴(221)을 형성한 다음, 액티브패턴(2210을 마스크로 이용하여 산화물반도체의 박막을 패터닝함으로써, 제1 및 제2 액티브층(141, 142)을 형성한다. (S300)
이때, 제1 액티브층(141)은 게이트절연막(130)을 사이에 두고 제1 게이트전극(121)의 적어도 일부와 오버랩하고, 제2 액티브층(142)은 게이트절연막(130)을 사이에 두고 제2 게이트전극(123)의 적어도 일부와 오버랩한다.
이때, 산화물반도체는 AxByCzO(x, y, z ≥ 0)로써, 이때의 A, B 및 C 각각은 Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf 및 Zr 중에서 선택된다. 특히, 산화물반도체은 ZnO, InGaZnO4, ZnInO, ZnSnO, InZnHfO, SnInO 및 SnO 중 어느 하나일 수 있다.
이후, 도 7b에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 액티브층(141, 142) 상에 잔존하는 액티브패턴(도 7a의 221)을 제거한다.
도 8a에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 액티브층(141, 142)을 포함한 게이트절연막(130) 상의 전면에 재료막(미도시)을 적층하고, 제3 마스크공정으로 재료막 상에 에치스토퍼패턴(231)을 형성한 다음, 에치스토퍼패턴(231)을 마스크로 이용하여 재료막을 패터닝함으로써, 제1 및 제2 에치스토퍼(151, 152)를 형성한다. (S400)
이때, 재료막(미도시)은 이후 제1 및 제2 소스/드레인전극을 형성하기 위한 단계(S500)에 이용되는 식각액 또는 식각가스에 비교적 높은 식각비를 갖는 재료로 선택된다. 예를 들어, 재료막은 SiOx, SiNx, SiOCx 및 SiONx 중 적어도 하나의 무기물, 또는 유기물과 고분자유기물 중 적어도 하나로 선택될 수 있고, 특히, SiOx로 선택될 수 있다.
이후, 도 8b에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 에치스토퍼(151, 152) 상에 잔존하는 에치스토퍼패턴(도 8a의 231)을 제거한다.
도 9a에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 액티브층(141, 142) 및 제1 및 제2 에치스토퍼(151, 152)를 포함한 게이트절연막(130) 상의 전면에 제2 금속막(160) 및 포토레지스트층(240)을 순차적으로 적층하고, 도 9b에 도시한 바와 같이, 제4 마스크공정으로 제2 금속막(160) 상에 제2 금속막패턴(241)을 형성한 다음, 제2 금속막패턴(241)을 마스크로 이용하여, 제2 금속막(160)을 패터닝함으로써, 제1 및 제2 소스전극(161, 163), 제1 및 제2 드레인전극(162, 164), 및 스토리지 상부전극(165)을 형성한다. (S500)
이때, 제1 소스전극(161)과 제1 드레인전극(162)은 제1 채널영역을 사이에 두고 서로 이격하여, 제1 액티브층(141) 상의 양측에 각각 배치된다. 이에, 제1 액티브층(141)의 상면은 제1 에치스토퍼(151) 및 제1 소스/드레인전극(161, 162)에 의해 모두 커버된다.
제2 소스전극(163)과 제2 드레인전극(164)은 제2 채널영역을 사이에 두고 서로 이격하여, 제2 액티브층(142) 상의 양측에 각각 배치된다. 이에, 제2 액티브층(142)의 상면은 제2 에치스토퍼(152) 및 제2 소스/드레인전극(163, 164)에 의해 모두 커버된다.
스토리지 상부전극(165)은 제2 드레인전극(164)에 이어져서, 게이트절연막(130)을 사이에 두고 스토리지 하부전극(122)과 적어도 일부 오버랩한다.
또한, 게이트절연막(130) 상의 제2 금속막(160)은, 제1 금속막(120)과 마찬가지로, Al, Cu, Mo, Nd, Ti, Pt, Ag, Nb, Cr, W 및 Ta 중 적어도 하나의 단일층, 또는 적어도 둘 이상의 복수층 또는 합금으로 선택될 수 있다.
이후, 도 9c에 도시한 바와 같이, 제1 소스/드레인전극(161, 162), 제2 소스/드레인전극(163, 164) 및 스토리지 상부전극(165) 상에 잔존하는 제2 금속막패턴(도 5b의 241)을 제거한다.
이때, 제1 게이트전극(121), 제1 액티브층(141), 제1 에치스토퍼(151), 및 제1 소스/드레인전극(161, 162)을 포함한 제1 트랜지스터(TFT1)가 형성되고, 제2 게이트전극(123), 제2 액티브층(142), 제2 에치스토퍼(152), 및 제2 소스/드레인전극(163, 164)을 포함한 제2 트랜지스터(TFT2)가 형성된다. 그리고, 스토리지 하부전극(122)과 스토리지 상부전극(165)이 서로 오버랩하는 영역에서, 각 화소에 대응한 스토리지 커패시터(Cst)가 형성된다.
다음, 도 10에 도시한 바와 같이, 게이트절연막(130) 상의 화소영역에 컬러필터(CF: Color Filter) 및 컬러필터(CF) 상의 오버코트층(OC: Over Coat layer)을 형성한다. (S600)
이때, 컬러필터(CF)는 각 파장영역의 광을 선택적으로 투과하는 염료 또는 형광물질을 포함하여 이루어진다. 예를 들어, 컬러필터(CF)는 각 화소영역에 대응하여, 적색, 녹색 및 청색(RGB) 중 어느 하나의 색상에 해당하는 광을 투과하도록 형성될 수 있다.
더불어, 컬러필터(CF)를 형성하는 단계는 각 색상 별로 염료 또는 형광물질을 포함한 액상 재료를 잉크젯 방식으로 해당 화소영역마다 분사하여 형성되거나, 또는 염료 또는 형광물질을 포함한 재료의 박막을 노광방식으로 패터닝하여 형성될 수도 있다. 그러나, 이 같은 컬러필터(CF)의 형성 공정은 단순히 예시일 뿐이며, 본 발명의 실시예의 전체적인 취지에 어긋나지 않는 범위 내에서, 컬러필터(CF)의 형성단계에 다양한 방법들이 적용될 수 있음은 당연하다.
오버코트층(OC)은 컬러필터(CF)를 보호하면서, 이후 화소영역에 형성될 화소전극(도 1의 PE에 해당함)이 평평하게 형성될 수 있도록 컬러필터(CF) 상부를 평평하게 하기 위한 것이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 게이트절연막(130) 상의 전면에 보호막(170)을 형성한다. (S700). 이때, 게이트절연막(130) 상에 기 형성된 제1 및 제2 트랜지스터(TFT1, TFT2), 스토리지 커패시터(Cst), 컬러필터(CF) 상의 오버코트층(OC)은 보호막(170)으로 커버된다.
이어서, 제1 내지 제3 콘택홀, 픽셀전극 및 브릿지를 형성하는 단계(S800)는 다음과 같다.
도 12a에 도시한 바와 같이, 보호막(170) 상에 포토레지스트층(250)을 형성한다. (S810)
이때, 포토레지스트층(250)은 특정 파장영역의 광에 의해서 물성이 변화하는 고분자물질인 감광성(感光性)재료로 선택된다. 감광성 재료는 광에 노출된 영역이 용매에 용해되는 포지티브타입(Positive Type)과 광에 노출된 영역이 용매에 용해되지 않는 네거티브타입(Negative Type)으로 분류되는데, 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트층(250)은 네거티브타입의 감광성재료로 선택될 수 있다.
그리고, 도 12b에 도시한 바와 같이, 제5 마스크공정으로, 포토레지스트층(250) 상에 선택적으로 광을 조사하고, 이를 현상하여, 포토레지스트층(도 12a의 250)을 패터닝함으로써, 제1 패턴(251)을 형성한다. (S820)
이때, 제1 패턴(251)은 제1 드레인전극(162) 상의 일부, 이에 인접한 스토리지 하부전극(122) 상의 일부, 및 화소영역에 인접한 스토리지 상부전극(165) 상의 일부에 각각 대응하는 제1 영역(P1: Part 1)에서, 포토레지스트층(도 12a의 250)을 관통하는 홀을 포함한다. 그리고, 제1 드레인전극(162) 상의 일부와 이에 인접한 스토리지 하부전극(122) 상의 일부 사이, 및 화소영역에 각각 대응하는 제2 영역(P2)에서, 제1 두께의 포토레지스트층을 포함하고, 제1 및 제2 영역을 제외한 나머지인 제3 영역(P3)에서, 제1 두께보다 큰 제2 두께의 포토레지스트층을 포함한다.
이때, 제5 마스크공정은 하프톤마스크(미도시)를 이용한다. 예를 들어, 포토레지스트층(250)이 네거티브타입의 감광성재료인 경우, 하프톤마스크는 제1 영역(P1)에 대응하여 광을 차단하는 차폐부, 제2 영역(P2)에 대응하여 제1 투과율로 광을 투과하는 제1 투과부 및 제3 영역(P3)에 대응하여 제1 투과율보다 높은 제2 투과율로 광을 투과하는 제2 투과부를 포함한 것일 수 있다. 이러한 하프톤마스크에 의해, 포토레지스트층에 차등적으로 광량이 조사될 수 있어, 3 개의 영역으로 구분되는 제1 패턴(251)이 형성될 수 있다.
다만, 이상의 설명은 단지 포토레지스트층(250)을 3개 영역을 포함하도록 패터닝하여 제1 패턴(251)을 형성하는 단계의 일예를 나타낸 것일 뿐이므로, 본 발명의 실시예는 그에 국한되지 않음은 물론이다. 예를 들면, 포토레지스트층(250)이 포지티브타입인 경우에는 다른 하프톤마스크를 적용할 수 있고, 포토레지스트층(250)의 패터닝은 다른 방식으로도 실시될 수 있다.
그리고, 도 12b에 도시한 바와 같이, 제1 패턴(251)을 마스크로 이용하여, 제1 영역(P1)에서, 홀을 통해 보호막(170)의 일부들을 노출시킨 상태에서, 식각공정을 실시한다. 이로써, 홀을 통해 노출되는 보호막(170)의 일부를 제거하여, 제1 및 제3 콘택홀(CT1, CT3)이 형성되고, 보호막(170)의 다른 일부 및 그에 이어지는 게이트절연막(130)의 일부를 제거하여, 제2 콘택홀(CT2)이 형성된다. (S830)
이때, 보호막(170)과 제2 게이트절연막(132)은 SiO2로 선택되어, 습식식각을 이용하여 패터닝하고, 제1 게이트절연막(131)은 SiNx로 선택되어 건식식각을 이용하여 패터닝한다.
도 12c에 도시한 바와 같이, 제1 패턴(도 12b의 251)에 애싱처리(Ashing Treatment)를 실시하여, 제2 패턴(252)을 형성한다. (S840)
즉, 애싱처리를 통해, 제1 패턴의 두께가 전체적으로 감소되어, 제1 및 제2 영역(P1, P2)에서 포토레지스트층을 제거하고, 나머지 제3 영역(P3)에서 제2 두께보다 낮은 제3 두께의 포토레지스트층을 포함하는 제2 패턴(252)이 형성된다.
더불어, 애싱처리 이후에, 제2 패턴(252)을 마스크로 이용하여, 제1 및 제2 영역(P1, P2)에서 노출되는 보호막(170)에 대해 건식식각을 실시하여, 제3 영역(P3)의 보호막(170)보다 얇은 두께로 형성한다. 이와 같이 하면, 이후 실시할 제3 금속막(180)의 적층이, 제1 및 제2 영역(P1, P2) 내에만 실시되고, 제3 영역(P3)으로 퍼지는 것을 방지할 수 있어, 리프트오프 방식의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
다음, 도 12d에 도시한 바와 같이, 제2 패턴(252)을 포함한 보호막 상의 전면에 제3 금속막(180)을 적층하여, 화소전극(181) 및 트랜치(182)를 형성한다. (S850)
이때, 제2 패턴(252)으로 가려지는 제3 영역(P3)의 보호막(170) 상에는 제3 금속막(180)이 형성될 수 없고, 제1 및 제2 영역(P1, P2)에만 제3 금속막(180)이 형성됨으로써, 보호막(170) 상의 화소영역에 화소전극(181)이 형성되고, 제1 및 제2 콘택홀(CT1, CT2)을 연결하는 트랜치(182)가 형성된다.
이후, 도 12e에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 영역(P1, P2)에 잔존하는 제2 패턴(252)을 제거한다. (S860)
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 화소전극(181)과 트랜치(182)의 형성에 별도의 마스크공정을 적용하는 것이 아니라, 제1 내지 제3 콘택홀(CT1, CT2, CT3)의 형성을 위한 제5 마스크공정을 이어서 이용하므로, 전체 마스크공정 개수를 줄일 수 있다. 이로써, 트랜지스터 어레이 기판의 제조에 요구되는 공정시간 및 제조비용이 감소될 수 있어, 수율이 향상될 수 있다.
더불어, 본 발명의 실시예에 따르면, 컬러필터(CF) 및 오버코트층(OC)을 형성한 다음, 보호막(170)을 형성함으로써, 화소전극(181)과 트랜치(182)의 형성을 위한 리프트오프 공정에 보호막(170)을 이용할 수 있다. 그러므로, 리프트오프 공정에 이용되는 별도의 절연막을 적층할 필요가 없어, 공정이 더욱 용이해지므로, 공정시간 및 제조비용의 불필요한 증가를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
GL: 게이트라인 CL: 공통라인
DL: 데이터라인
TFT1, TFT2: 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터
Cst: 스토리지 커패시터 PE, 181: 화소전극
121, 123: 제1 게이트전극, 제2 게이트전극
122: 스토리지 하부전극 130: 게이트절연막
141, 142: 제1 액티브층, 제2 액티브층
151, 152: 제1 에치스토퍼, 제2 에치스토퍼
161, 163: 제1 소스전극, 제2 소스전극
162, 164: 제1 드레인전극, 제2 드레인전극
165: 스토리지 상부전극 CF: 컬러필터
OC: 오버코트층 170: 보호막
DL: 데이터라인
TFT1, TFT2: 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터
Cst: 스토리지 커패시터 PE, 181: 화소전극
121, 123: 제1 게이트전극, 제2 게이트전극
122: 스토리지 하부전극 130: 게이트절연막
141, 142: 제1 액티브층, 제2 액티브층
151, 152: 제1 에치스토퍼, 제2 에치스토퍼
161, 163: 제1 소스전극, 제2 소스전극
162, 164: 제1 드레인전극, 제2 드레인전극
165: 스토리지 상부전극 CF: 컬러필터
OC: 오버코트층 170: 보호막
Claims (20)
- 기판;
상기 기판 상에 형성되는 제1 방향의 게이트라인;
상기 기판 상의 전면에 형성되어, 상기 게이트라인을 커버하는 게이트절연막;
상기 게이트라인과 함께 각 화소에 대응한 화소영역을 정의하도록, 상기 게이트절연막 상에, 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 서로 평행하게 형성되는 공통라인과 데이터라인;
상기 게이트라인과 상기 공통라인에 연결되는 제1 트랜지스터;
상기 데이터라인에 연결되는 제2 트랜지스터;
상기 게이트절연막 상의 상기 화소영역에 형성되어, 각 파장영역의 광을 선택적으로 투과하는 컬러필터;
상기 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터 및 상기 컬러필터를 포함한 상기 게이트절연막 상의 전면에 형성되는 보호막;
상기 제1 트랜지스터의 적어도 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제1 관통홀과, 상기 제2 트랜지스터의 적어도 일부에 대응하여 상기 보호막과 상기 게이트절연막을 관통하는 제2 관통홀과, 상기 보호막 상에 상기 제1 및 제2 관통홀과 접하도록 형성되는 트랜치를 포함하여, 상기 제1 트랜지스터와 상기 제2 트랜지스터를 연결하는 커넥션; 및
상기 보호막 상의 상기 화소영역에 형성되어 상기 컬러필터와 적어도 일부 오버랩하고, 상기 보호막을 관통하는 제3 관통홀을 통해 상기 제2 트랜지스터에 연결되는 화소전극을 포함하는 트랜지스터 어레이 기판. - 제1항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터는
상기 기판 상에, 상기 게이트라인에서 분기되어 형성되는 제1 게이트전극;
상기 게이트절연막 상에 산화물반도체로 형성되고, 상기 제1 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하며, 제1 채널영역을 포함하는 제1 액티브층;
상기 제1 액티브층 중 상기 제1 채널영역을 포함한 일부 상에 형성되는 제1 에치스토퍼;
상기 게이트절연막 상에 상기 공통라인에서 분기되어, 상기 제1 액티브층 상의 일측에 접하도록 형성되는 제1 소스전극; 및
상기 게이트절연막 상에, 상기 제1 채널영역을 사이에 두고 상기 제1 소스전극과 이격하여, 상기 제1 액티브층 상의 다른 일측에 접하도록 형성되는 제1 드레인전극을 포함하는 트랜지스터 어레이 기판. - 제2항에 있어서,
상기 기판 상에 상기 게이트라인 및 상기 제1 게이트전극과 절연되도록 형성되고, 상기 커넥션을 통해 상기 제1 드레인전극과 연결되는 스토리지 하부전극; 및
상기 게이트절연막 상에, 상기 스토리지 하부전극의 적어도 일부와 오버랩하여 형성되는 스토리지 하부전극을 더 포함하고,
상기 각 화소에 대응하여, 상기 게이트절연막을 사이에 두고 상기 스토리지 상부전극과 상기 스토리지 하부전극이 서로 오버랩하는 영역에서 발생되는 스토리지 커패시터를 더 포함하는 트랜지스터 어레이 기판. - 제3항에 있어서,
상기 제2 트랜지스터는
상기 기판 상에, 상기 스토리지 하부전극에서 연장되어 형성되는 제2 게이트전극;
상기 게이트절연막 상에 상기 산화물반도체로 형성되고, 상기 제2 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하며, 제2 채널영역을 포함하는 제2 액티브층;
상기 제2 액티브층 중 상기 제2 채널영역을 포함한 일부 상에 형성되는 제2 에치스토퍼;
상기 게이트절연막 상에 상기 데이터라인에서 분기되어, 상기 제2 액티브층 상의 일측에 접하도록 형성되는 제1 소스전극; 및
상기 게이트절연막 상에, 상기 제2 채널영역을 사이에 두고 상기 제2 소스전극과 이격하여, 상기 제2 액티브층 상의 다른 일측에 접하도록 형성되고, 상기 스토리지 하부전극과 연결되는 제2 드레인전극을 포함하는 트랜지스터 어레이 기판. - 제2항 또는 제4항에 있어서,
상기 산화물반도체는 AxByCzO(x, y, z ≥ 0)이고, 상기 A, B 및 C 각각은 Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf 및 Zr 중에서 선택되는 트랜지스터 어레이 기판. - 제5항에 있어서,
상기 산화물반도체는 ZnO, InGaZnO4, ZnInO, ZnSnO, InZnHfO, SnInO 및 SnO 중 어느 하나인 트랜지스터 어레이 기판. - 제1항에 있어서,
상기 컬러필터와 상기 보호막 사이에 형성되는 오버코트층을 더 포함하는 트랜지스터 어레이 기판. - 제1항에 있어서,
상기 게이트절연막은
상기 기판 상의 전면에 질화물계 절연물질로 형성되는 제1 게이트절연막; 및
상기 제1 게이트절연막 상의 전면에 산화물계 절연물질로 형성되는 제2 게이트절연막을 포함하는 트랜지스터 어레이 기판. - 제1항에 있어서,
상기 보호막은 산화물계 절연물질로 선택되는 트랜지스터 어레이 기판. - 제1 마스크공정에서, 기판 상의 제1 금속막을 패터닝하여, 제1 방향의 게이트라인, 상기 게이트라인에서 분기된 제1 게이트전극, 상기 게이트라인과 상기 제1 게이트전극에서 절연된 스토리지 하부전극, 및 상기 스토리지 하부전극에서 연장된 제2 게이트전극을 형성하는 단계;
상기 기판 상의 전면에, 상기 게이트라인, 상기 제1 및 제2 게이트전극 및 상기 스토리지 하부전극을 커버하는 게이트절연막을 형성하는 단계;
제2 마스크공정에서, 상기 게이트절연막 상에, 상기 제1 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하는 제1 액티브층, 및 상기 제2 게이트전극의 적어도 일부와 오버랩하는 제2 액티브층을 형성하는 단계;
제3 마스크공정에서, 상기 제1 액티브층 중 제1 채널영역을 포함한 일부 상의 제1 에치스토퍼, 및 상기 제2 액티브층 중 제2 채널영역을 포함한 일부 상의 제2 에치스토퍼를 형성하는 단계;
제4 마스크공정에서, 상기 게이트절연막 상의 제2 금속막을 패터닝하여, 상기 게이트라인과 함께 각 화소에 대응하는 화소영역을 정의하도록 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향의 데이터라인과 공통라인, 상기 공통라인에서 분기되어 상기 제1 액티브층 상의 일측에 접하는 제1 소스전극, 상기 제1 채널영역을 사이에 두고 상기 제1 소스전극과 이격하여 상기 제1 액티브층 상의 다른 일측에 접하는 제1 드레인전극, 상기 데이터라인에서 분기되어 상기 제2 액티브층 상의 일측에 접하는 제2 소스전극, 상기 제2 채널영역을 사이에 두고 상기 제2 소스전극과 이격하여 상기 제2 액티브층 상의 다른 일측에 접하는 제2 드레인전극, 및 상기 제2 드레인전극에서 연장되어 상기 스토리지 하부전극의 적어도 일부와 오버랩하는 스토리지 상부전극을 형성하는 단계;
상기 게이트절연막 상의 상기 화소영역에, 각 파장영역의 광을 선택적으로 투과하는 컬러필터를 형성하는 단계;
상기 게이트절연막 상의 전면에, 상기 데이터라인, 상기 공통라인, 상기 제1 및 제2 소스전극, 상기 제1 및 제2 드레인전극, 상기 스토리지 상부전극 및 상기 컬러필터를 커버하는 보호막을 형성하는 단계;
제5 마스크공정에서, 제1 드레인전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제1 콘택홀, 상기 스토리지 하부전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막과 상기 게이트절연막을 관통하는 제2 콘택홀, 상기 스토리지 상부전극 상의 일부에 대응하여 상기 보호막을 관통하는 제3 콘택홀, 및 상기 보호막 상의 상기 화소영역에 배치되고 상기 컬러필터와 적어도 일부 오버랩하며 상기 제3 콘택홀을 통해 상기 스토리지 상부전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제10항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 콘택홀 및 상기 화소전극을 형성하는 단계는
상기 보호막 상에 포토레지스트층을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트층을 패터닝하여, 상기 제1 드레인전극 상의 일부, 상기 스토리지 하부전극 상의 일부 및 상기 스토리지 상부전극 상의 일부에 각각 대응하는 제1 영역에서 상기 포토레지스트층을 관통하는 홀을 포함하고, 상기 제1 드레인전극 상의 일부와 상기 스토리지 하부전극 상의 일부 사이 및 상기 화소영역에 각각 대응하는 제2 영역에서 제1 두께의 포토레지스트층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 영역을 제외한 나머지에 대응하는 제3 영역에서 상기 제1 두께보다 큰 제2 두께의 포토레지스트층을 포함하는 제1 패턴을 형성하는 단계;
상기 제1 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 제1 영역에서 보호막의 일부들을 제거하여 상기 제1 및 제3 콘택홀을 형성하고, 상기 보호막의 다른 일부와 그에 이어지는 게이트절연막의 일부를 제거하여 상기 제2 콘택홀을 형성하는 단계;
상기 제1 패턴에 애싱처리(ashing treatment)를 실시하여, 상기 제1 및 제2 영역에서 포토레지스트층을 제거하고, 상기 제3 영역에서 상기 제2 두께보다 낮은 제3 두께의 포토레지스트층을 포함하는 제2 패턴을 형성하는 단계;
상기 제2 패턴을 포함한 상기 보호막 상의 전면에 제3 금속막을 적층하여, 상기 제1 콘택홀과 상기 제2 콘택홀을 연결하는 트랜치, 및 상기 화소영역 상의 화소전극을 형성하는 단계; 및
상기 제2 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 제2 패턴을 형성하는 단계는
상기 제1 패턴에 두께 애싱처리를 실시한 후, 상기 제1 및 제2 영역의 상기 보호막에 건식식각을 실시하여, 상기 제3 영역의 보호막보다 얇은 두께로 형성하는 단계를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 제1 영역에 대응하여 광을 차단하는 차폐부, 상기 제2 영역에 대응하여 제1 투과율로 광을 투과하는 제1 투과부, 및 상기 제3 영역에 대응하여 상기 제1 투과율보다 높은 제2 투과율로 광을 투과하는 제2 투과부를 포함하는 하프톤마스크를 이용하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제11항에 있어서,
상기 제1 및 제2 액티브층을 형성하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 액티브층 각각은 AxByCzO(x, y, z ≥ 0)의 산화물반도체이고, 상기 A, B 및 C 각각은 Zn, Cd, Ga, In, Sn, Hf 및 Zr 중에서 선택되는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 제1 재료층은 ZnO, InGaZnO4, ZnInO, ZnSnO, InZnHfO, SnInO 및 SnO 중에서 선택되는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 에치스토퍼를 형성하는 단계에서, 상기 에치스토퍼는 산화물계 절연물질로 선택되는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 보호막을 형성하는 단계에서, 상기 보호막은 산화물계 절연물질로 선택되는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 게이트절연막을 형성하는 단계에서, 상기 게이트절연막은 산화물계 절연물질로 선택되는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제14항에 있어서,
상기 게이트절연막을 형성하는 단계는,
상기 기판 상의 전면에 질화물계 절연물질로 선택되는 제1 게이트절연막을 형성하는 단계; 및
상기 제1 게이트절연막 상의 전면에 산화물계 절연물질로 선택되는 제2 게이트절연막을 형성하는 단계를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법. - 제19항에 있어서,
상기 제1 패턴을 마스크로 이용하여, 상기 제1 내지 제3 콘택홀을 형성하는 단계는,
습식식각 처리를 이용하여, 상기 스토리지 하부전극 상의 일부에 대응하는 상기 보호막 및 상기 제2 게이트절연막을 제거하는 단계; 및
건식식각 처리를 이용하여, 상기 스토리지 하부전극 상의 일부에 대응하는 상기 제1 게이트절연막을 제거하는 단계를 포함하는 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110074088A KR20130012741A (ko) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | 트랜지스터 어레이 기판 및 그의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020110074088A KR20130012741A (ko) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | 트랜지스터 어레이 기판 및 그의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130012741A true KR20130012741A (ko) | 2013-02-05 |
Family
ID=47893356
Family Applications (1)
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| KR1020110074088A KR20130012741A (ko) | 2011-07-26 | 2011-07-26 | 트랜지스터 어레이 기판 및 그의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20130012741A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9209313B2 (en) | 2013-11-28 | 2015-12-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Thin film transistor array panel having double-layered oxide semiconductor structure and method for manufacturing the same |
-
2011
- 2011-07-26 KR KR1020110074088A patent/KR20130012741A/ko not_active Application Discontinuation
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