KR20130137058A - Array substrate and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 어레이 기판에 관한 것이며, 특히 소자 특성 안정성이 우수한 산화물 반도체층을 이용하고 게이트 전극과 소스 전극 간의 중첩에 기인하는 기생용량을 줄임으로써 박막트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있는 어레이 기판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an array substrate, and more particularly, to an array substrate capable of improving the characteristics of a thin film transistor by using an oxide semiconductor layer excellent in stability of a device characteristic and reducing a parasitic capacitance caused by overlapping between a gate electrode and a source electrode, ≪ / RTI >
근래에 들어 사회가 본격적인 정보화 시대로 접어듦에 따라 대량의 정보를 처리 및 표시하는 디스플레이(display) 분야가 급속도로 발전해 왔고, 최근에는 특히 박형화, 경량화, 저소비전력화의 우수한 성능을 지닌 평판표시장치로서 액정표시장치 또는 유기전계 발광소자가 개발되어 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube : CRT)을 대체하고 있다. Recently, the display field for processing and displaying a large amount of information has been rapidly developed as society has entered into a full-fledged information age. Recently, flat panel display devices having excellent performance such as thinning, light weight, and low power consumption have been developed A liquid crystal display or an organic electroluminescent device has been developed to replace a conventional cathode ray tube (CRT).
액정표시장치 중에서는 각 화소(pixel)별로 전압의 온(on), 오프(off)를 조절할 수 있는 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 구비된 어레이 기판을 포함하는 액티브 매트릭스형 액정표시장치가 해상도 및 동영상 구현능력이 뛰어나 가장 주목받고 있다. Among liquid crystal display devices, an active matrix liquid crystal display device including an array substrate having a thin film transistor, which is a switching device capable of controlling voltage on and off for each pixel, The ability is excellent and is getting the most attention.
이러한 액정표시장치에 있어서 화소영역 각각을 온(on)/오프(off) 제거하기 위해서 필수적으로 스위칭 소자인 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판이 구성된다. In such a liquid crystal display device, an array substrate including a thin film transistor, which is a switching element, is essentially constituted in order to turn on / off each pixel region.
도 1은 액정표시장치를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 부분에 대한 단면을 도시한 것이다. 1 is a cross-sectional view of a portion of a conventional array substrate constituting a liquid crystal display device in which one pixel region is cut including a thin film transistor.
도시한 바와 같이, 어레이 기판(11)에 있어 다수의 게이트 배선(미도시)과 다수의 데이터 배선(33)이 교차하여 정의되는 다수의 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에는 게이트 전극(15)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트 전극(15) 상부로 전면에 게이트 절연막(18)이 형성되어 있으며, 그 위에 순차적으로 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)과 불순물 비정질 실리콘의 오믹콘택층(26)으로 구성된 반도체층(28)이 형성되어 있다. As shown in the figure, in the switching region TrA in a plurality of pixel regions P in which a plurality of gate lines (not shown) and a plurality of
또한, 상기 오믹콘택층(26) 위로는 상기 게이트 전극(15)에 대응하여 서로 이격하며 소스 전극(36)과 드레인 전극(38)이 형성되어 있다. 이때 상기 스위칭 영역(TrA)에 순차 적층 형성된 게이트 전극(15)과 게이트 절연막(18)과 반도체층(28)과 소스 및 드레인 전극(36, 38)은 박막트랜지스터(Tr)를 이룬다. A
또한, 상기 소스 및 드레인 전극(36, 38)과 노출된 액티브층(22) 위로 전면에 상기 드레인 전극(38)을 노출시키는 드레인 콘택홀(45)을 포함하는 보호층(42)이 형성되어 있으며, 상기 보호층(42) 상부에는 각 화소영역(P)별로 독립되며, 상기 드레인 콘택홀(45)을 통해 상기 드레인 전극(38)과 접촉하는 화소전극(50)이 형성되어 있다. 이때, 상기 데이터 배선(33) 하부에는 상기 오믹콘택층(26)과 액티브층(22)을 이루는 동일한 물질로 제 1 패턴(27)과 제 2 패턴(23)의 이중층 구조를 갖는 반도체 패턴(29)이 형성되어 있다. A
전술한 구조를 갖는 종래의 어레이 기판(11)에 있어서 상기 스위칭 영역(TrA)에 구성된 박막트랜지스터(Tr)의 반도체층(28)을 살펴보면, 순수 비정질 실리콘의 액티브층(22)은 그 상부로 서로 이격하는 오믹콘택층(26)이 형성된 부분의 제 1 두께(t1)와 상기 오믹콘택층(26)이 제거되어 노출된 된 부분의 제 2 두께(t2)가 달리 형성됨을 알 수 있다. 이러한 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2)는 제조 방법에 기인한 것이며, 상기 액티브층(22)의 두께 차이(t1 ≠ t2), 더욱 정확히는 그 내부에 채널층이 형성되는 소스 및 드레인 전극 사이로 노출된 부분에서 그 두께가 줄어들게 됨으로써 상기 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하가 발생하고 있다. The
따라서, 최근에는 도 2(종래의 산화물 반도체층을 갖는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도)에 도시한 바와 같이, 오믹콘택층을 필요로 하지 않고 산화물 반도체 물질을 이용하는 박막트랜지스터가 개발되었다. Therefore, recently, as shown in Fig. 2 (sectional view of one pixel region of an array substrate including a conventional thin film transistor having an oxide semiconductor layer), a thin film using an oxide semiconductor material without requiring an ohmic contact layer Transistors have been developed.
산화물 반도체 물질을 이용한 박막트랜지스터(Tr)는 게이트 전극(73)과, 게이트 절연막(75)과, 산화물 반도체층(77)과, 소스 전극(81) 및 드레인 전극(83)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 드레인 전극(83)과 연결되는 화소전극(89)이 구비되며, 상기 드레인 전극(83)과 상기 화소전극(89) 사이에는 보호층(85)이 형성될 수 있다.The thin film transistor Tr using the oxide semiconductor material includes a
이러한 산화물 반도체층(77)은 오믹콘택층을 형성하지 않아도 되므로 종래의 비정질 실리콘으로 이루어진 반도체층을 구비한 어레이 기판에서와 같이 유사한 재질인 불순물 비정질 실리콘으로 이루어진 서로 이격하는 오믹콘택층을 형성하기 위해 진행하는 건식식각에 노출될 필요가 없으므로 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하를 방지할 수 있다. Since the
하지만, 이러한 산화물 반도체층(77)은 소스 전극(81) 및 드레인 전극(83)을 형성하기 위한 금속층의 패터닝에 이용되는 식각액에 노출되는 경우, 상기 금속층과 선택비가 없어 식각되어 제거되거나 또는 상기 식각액에 의해 손상됨으로써 박막트랜지스터(Tr)의 특성에 영향을 줄 수 있다. However, when the
따라서, 소스 및 드레인 전극(81, 83) 형성을 위한 패터닝 시 그 하부에 위치하는 상기 산화물 반도체층(77)이 상기 소스 및 드레인 전극(81, 83)을 이루는 금속물질과 반응하는 식각액에 노출되는 것을 방지하기 위해 상기 산화물 반도체층(77) 중앙부에 대응하여 에치스토퍼(79)를 형성한다. Therefore, when patterning for forming the source and drain
하지만, 이렇게 산화물 반도체층(77)과 그 상부에 에치스토퍼(79)를 구비한 박막트랜지스터(Tr)를 포함하는 종래의 어레이 기판(71)을 제조하기 위해서는 상기 에치스토퍼(79) 형성을 위해 1회의 마스크 공정이 추가로 필요하게 된다. However, in order to manufacture the
마스크 공정은 포토레지스트의 도포 공정, 노광 마스크를 이용한 노광 공정, 노광된 포토레지스트의 현상 공정, 식각 공정 및 스트립 공정을 포함하여 진행되므로 그 공정이 복잡하고 많은 약액이 사용되므로 마스크 공정 수가 증가하면 증가할수록 제조 시간이 길어져 단위 시간당 생산성이 전하되며, 불량 발생 빈도가 높아지며, 제조 비용이 상승한다. Since the mask process is performed including a coating process of a photoresist, an exposure process using an exposure mask, a development process of an exposed photoresist, an etching process, and a strip process, the process is complicated and many chemical solutions are used. The longer the manufacturing time is, the higher the productivity per unit time, the higher the occurrence frequency of defects, and the higher the manufacturing cost.
따라서, 도 2에 제시된 산화물 반도체층(77)과 에치스토퍼(79)를 구비한 종래의 어레이 기판(71)의 경우 마스크 공정을 줄여 제조 비용을 저감시키는 것이 요구되고 있는 실정이다. Therefore, in the case of the
그리고, 에치스토퍼(79)를 외곽에 위치하는 산화물 반도체층(77)이 소스 및 드레인 전극(81, 83) 패터닝을 위한 식각액에 노출되는 것을 방지하기 위해 소스 및 드레인 전극(81, 83)을 에치스토퍼(79)와 중첩하도록 형성해야 하므로 소스 및 드레인 전극(81, 83)과 게이트 전극(73) 간의 중첩 면적이 증가하여 기생용량(Cgs)이 증가하게 되어 박막트랜지스터(Tr)의 특성에 악영향을 주고 있는 실정이다. The source and drain
또한, 산화물 반도체층(77)과 에치스토퍼(79)를 구비한 종래의 어레이 기판(71)을 제조 시에 에치스토퍼(79) 공정 마진과 에치스토퍼(79), 산화물 반도체층(77), 소스 및 드레인 전극(81, 83)간의 패터닝 시 노광 미스 얼라인 마진을 고려해야 하기 때문에 박막트랜지스터(Tr)의 채널 길이가 증가하고 있다. 이에 따라 박막트랜지스터(Tr)의 크기가 증가하고 개구율이 저하되는 문제가 발생한다.The
이와 같이 박막트랜지스터(Tr)의 크기 증가에 따라 게이트 패드부에 형성되는 박막트랜지스터의 크기 역시 증가함에 따라 비표시영역인 베젤(bezel)의 폭이 증가하게 되므로 네로우 베젤의 실현에 어려움이 있다.
As the size of the thin film transistor formed in the gate pad portion also increases with the increase of the size of the thin film transistor Tr, the width of the bezel which is a non-display region increases, so that it is difficult to realize the narrow bezel.
본 발명은 산화물 반도체 물질을 이용하여 형성되는 박막트랜지스터에 있어서, 산화물 반도체층의 손상 방지를 위해 형성되는 에치스토퍼에 의한 마스크 공정 증가 문제를 방지하고자 한다.The present invention relates to a thin film transistor formed using an oxide semiconductor material to prevent an increase in mask process due to an etch stopper formed for preventing damage to an oxide semiconductor layer.
또한, 에치스토퍼에 의한 채널 길이 증가 및 기생 용량 증가에 의한 박막트랜지스터의 특성 저하 및 개구율 저하의 문제를 방지하고자 한다.
It is also intended to prevent the problem of deterioration of the characteristics of the thin film transistor and lowering of the aperture ratio due to an increase in channel length and an increase in parasitic capacitance caused by the etch stopper.
위와 같은 과제의 해결을 위해, 본 발명은 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극과; 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과; 상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극과; 상기 게이트 절연막 상에 위치하며, 상기 게이트 배선과 교차하고, 상기 소스 전극으로부터 연장되는 하부층과 저저항 금속물질의 상부층으로 이루어지는 데이터 배선과; 상기 게이트 전극에 대응하여 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 위치하는 산화물 반도체층을 포함하고, 상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극과, 상기 화소전극 및 상기 데이터 배선의 하부층 각각은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.
In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor device comprising: a gate wiring; A gate electrode connected to the gate wiring; A gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode; A source electrode and a drain electrode located on the gate insulating film and spaced apart from each other corresponding to the gate electrode; A pixel electrode located on the gate insulating film and extending from the drain electrode; A data line disposed on the gate insulating film, the data line comprising a lower layer extending from the source electrode and an upper layer of a low-resistance metal material intersecting the gate wiring; And an oxide semiconductor layer disposed on the source electrode and the drain electrode in correspondence with the gate electrode, wherein each of the source electrode, the drain electrode, and the lower layer of the pixel electrode and the data line includes indium-tin-oxide Or indium-zinc-oxide. The present invention also provides an array substrate for a liquid crystal display device.
다른 관점에서, 본 발명은 게이트 배선과; 상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극과; 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과; 상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과; 상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극과; 상기 게이트 전극에 대응하여 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 위치하는 산화물 반도체층과; 상기 산화물 반도체층을 덮으며 상기 소스 전극을 노출하는 소스 콘택홀을 갖는 제 1 보호층과; 상기 제 1 보호층 상에 위치하며 상기 소스 콘택홀을 통해 상기 소스 전극에 연결되고, 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선을 포함하고, 상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a semiconductor device comprising: a gate wiring; A gate electrode connected to the gate wiring; A gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode; A source electrode and a drain electrode located on the gate insulating film and spaced apart from each other corresponding to the gate electrode; A pixel electrode located on the gate insulating film and extending from the drain electrode; An oxide semiconductor layer located on the source electrode and the drain electrode corresponding to the gate electrode; A first passivation layer covering the oxide semiconductor layer and having a source contact hole exposing the source electrode; And a data line which is located on the first passivation layer and is connected to the source electrode through the source contact hole and crosses the gate line, the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode are formed of indium tin -Oxide or indium-zinc-oxide. The present invention also provides an array substrate for a liquid crystal display.
상기 산화물 반도체층은 인듐-갈륨-징크-옥사이드(indium-gallium-zinc-oxide, IGZO), 징크-틴-옥사이드(zinc-tin-oxide, ZTO) 또는 징크-인듐-옥사이드(zinc-indium-oxide, ZIO) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The oxide semiconductor layer may include at least one of indium-gallium-zinc-oxide (IGZO), zinc-tin-oxide (ZTO), or zinc- , And ZIO).
상기 산화물 반도체층을 덮는 보호층을 포함하는 것이 특징이다.And a protective layer covering the oxide semiconductor layer.
상기 보호층 상에 위치하는 공통 전극을 포함하는 것이 특징이다.And a common electrode located on the protective layer.
상기 데이터 배선과 상기 제 1 보호층을 덮는 제 2 보호층을 포함하는 것이 특징이다.And a second protective layer covering the data line and the first protective layer.
상기 제 2 보호층 상에 위치하는 공통 전극을 포함하는 것이 특징이다.And a common electrode located on the second protective layer.
상기 화소전극 및 상기 공통전극 각각은 판 형상을 갖고, 상기 화소전극 및 상기 공통전극 중 어느 하나는 개구를 갖는 것이 특징이다.Each of the pixel electrode and the common electrode has a plate shape, and any one of the pixel electrode and the common electrode has an opening.
상기 화소전극과 상기 공통 전극 각각은 바 형상을 갖고 서로 교대로 배열되는 것이 특징이다.
The pixel electrodes and the common electrodes are bar-shaped and are alternately arranged.
또 다른 관점에서, 본 발명은 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되는 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에, 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극 및 상기 소스 전극으로부터 연장되는 하부 데이터 배선층을 형성하는 단계와; 상기 하부 데이터 배선층 상에 저저항 금속물질로 이루어지는 상부 데이터 배선층을 형성하는 단계와; 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 상기 게이트 전극에 대응하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극과, 상기 화소전극 및 상기 하부데이터 배선층 각각은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate wiring and a gate electrode connected to the gate wiring; Forming a gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode; Forming a lower data wiring layer extending from the source electrode and the drain electrode, the pixel electrode extending from the drain electrode, and the source electrode, the source electrode and the drain electrode being spaced apart from each other in correspondence to the gate electrode; Forming an upper data wiring layer made of a low-resistance metal material on the lower data wiring layer; And forming an oxide semiconductor layer corresponding to the gate electrode on the source electrode and the drain electrode, wherein each of the source electrode, the drain electrode, the pixel electrode, and the lower data wiring layer includes an indium-tin- Oxide or indium-zinc-oxide. The present invention also provides a method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device.
또 다른 관점에서, 본 발명은 게이트 배선과 상기 게이트 배선에 연결되는 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 상에, 상기 게이트 전극에 대응하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극을 형성하는 단계와; 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 상기 게이트 전극에 대응하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 산화물 반도체층을 덮으며 상기 소스 전극을 노출하는 소스 콘택홀을 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 보호층 상에, 상기 소스 콘택홀을 통해 상기 소스 전극에 연결되고 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gate wiring and a gate electrode connected to the gate wiring; Forming a gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode; Forming a source electrode and a drain electrode corresponding to the gate electrode and spaced apart from each other on the gate insulating film and a pixel electrode extending from the drain electrode; Forming an oxide semiconductor layer corresponding to the gate electrode on the source electrode and the drain electrode; Forming a first passivation layer covering the oxide semiconductor layer and having a source contact hole exposing the source electrode; And forming a data line on the first passivation layer, the data line being connected to the source electrode through the source contact hole and intersecting the gate line, wherein the source electrode, the drain electrode, The present invention provides a method for manufacturing an array substrate for a liquid crystal display, the method comprising the steps of:
상기 게이트 절연막 상에, 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극 및 상기 소스 전극으로부터 연장되는 하부 데이터 배선층을 형성하는 단계와 상기 하부 데이터 배선층 상에 저저항 금속물질로 이루어지는 상부 데이터 배선층을 형성하는 단계는 하프톤 마스크 공정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.Forming a lower data wiring layer extending from the source electrode and the drain electrode corresponding to the gate electrode, pixel electrodes extending from the drain electrode and the source electrode, on the gate insulating film; The step of forming the upper data wiring layer made of the low resistance metal material is characterized by being performed by a halftone mask process.
상기 하프톤 마스크 공정은, 상기 게이트 절연막 상에 투명 도전성 물질층을 적층하는 단계와; 상기 투명 도전성 물질층 상에 금속물질층을 적층하는 단계와; 상기 금속물질층 상에 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극에 대응하여 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트층과 상기 데이터 배선에 대응하여 상기 제 1 두께보다 큰 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트층을 형성하고 상기 반도체층에 대응하는 영역의 상기 금속물질층을 노출시키는 단계와; 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 노출된 금속물질층과 그 하부의 상기 투명 도전성 물질층을 식각하는 단계와; 애싱 공정을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하고 상기 제 2 포토레지스트 패턴으로부터 상기 제 2 두께보다 작은 제 3 포토레지스트 패턴을 형성하며 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극에 대응하는 상기 금속물질층을 노출시키는 단계와; 상기 제 3 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 노출된 금속물질층을 제거하는 단계와; 상기 제 3 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.The halftone mask process may include: depositing a layer of a transparent conductive material on the gate insulating layer; Depositing a metal material layer on the transparent conductive material layer; A first photoresist layer having a first thickness corresponding to the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode on the metal material layer; and a second photoresist layer having a second thickness corresponding to the data line, Forming a photoresist layer and exposing the metal material layer in a region corresponding to the semiconductor layer; Etching the exposed metal material layer and the underlying transparent conductive material layer using the first and second photoresist patterns as an etching mask; Forming a third photoresist pattern smaller than the second thickness from the second photoresist pattern by performing an ashing process to remove the first photoresist pattern and forming a third photoresist pattern of the source electrode and the drain electrode, Exposing a layer of metal material; Removing the exposed metal material layer using the third photoresist pattern as an etching mask; And removing the third photoresist pattern.
상기 투명 도전성 물질층 상에 금속물질층을 적층하는 단계는 상온 또는 200℃ 이하의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wherein the step of laminating the metal material layer on the transparent conductive material layer is performed at room temperature or at a temperature of 200 DEG C or less.
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 상기 게이트 전극에 대응하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계 이전에, 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극에 대하여 열처리하는 공정을 포함하는 것이 특징이다.And a step of heat-treating the source electrode and the drain electrode before forming the oxide semiconductor layer corresponding to the gate electrode on the source electrode and the drain electrode.
상기 열처리 공정은 200~500℃의 온도 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.The heat treatment process is performed at a temperature of 200 to 500 ° C.
상기 산화물 반도체층 상에 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을특징으로 한다. And forming a protective layer on the oxide semiconductor layer.
상기 보호층 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.And forming a common electrode on the protective layer.
상기 데이터 배선과 상기 제 1 보호층 상에 제 2 보호층을 형성하는단계를 포함하는 것이 특징이다.And forming a second passivation layer on the data line and the first passivation layer.
상기 제 2 보호층 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
And forming a common electrode on the second passivation layer.
본 발명은 산화물 반도체층을 이용하면서 에치스토퍼를 필요로 하지 않기 때문에, 마스크 공정의 증가를 방지할 수 있다. 따라서, 제조 공정이 단순해지고 제조 원가를 절감할 수 있다.Since the present invention does not require an etch stopper while using the oxide semiconductor layer, it is possible to prevent an increase in the mask process. Therefore, the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.
또한, 종래 에치스토퍼를 포함하는 구조에서 발생하는 채널 길이의 증가 및 기생 용량의 증가 문제를 방지함으로써, 박막트랜지스터의 특성 저하와 기생용량에 기인한 수직 크로스 토크와 잔상을 억제하여 화상 품질을 향상시키는 효과가 있으며 개구율 저하를 방지할 수 있다.Further, by preventing the increase of the channel length and the increase of the parasitic capacitance occurring in the structure including the conventional etch stopper, it is possible to suppress the vertical crosstalk and the residual image due to the characteristic deterioration of the thin film transistor and the parasitic capacitance, And it is possible to prevent a decrease in the aperture ratio.
또한, 데이터 배선을 저저항 금속물질로 형성하면서 산화물 반도체층이 저저항 금속물질이 아닌 투명 도전성 금속물질로 접촉하도록 함으로써, 산화물 반도체층과 저저항 금속물질의 접촉에 의한 접촉 저항 증가 문제를 방지할 수 있다.Further, since the oxide semiconductor layer is made of a transparent conductive metal material rather than a low-resistance metal material while the data line is formed of a low-resistance metal material, the contact resistance increase due to the contact between the oxide semiconductor layer and the low- .
또한, 산화물 반도체층의 손상을 방지하기 위해 소스 전극 및 드레인 전극 상부로 산화물 반도체층을 형성할 때 발생할 수 있는, 산화물 반도체층의 단선 문제를 방지할 수 있다.
In addition, it is possible to prevent the problem of disconnection of the oxide semiconductor layer, which may occur when the oxide semiconductor layer is formed on the source electrode and the drain electrode to prevent damage to the oxide semiconductor layer.
도 1은 액정표시장치를 구성하는 종래의 어레이 기판에 있어 하나의 화소영역을 박막트랜지스터를 포함하여 절단한 단면을 도시한 도면.
도 2는 종래의 산화물 반도체층을 갖는 박막트랜지스터를 구비한 어레이 기판의 하나의 화소영역에 대한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판일부의 단면도.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 일부의 평면도.
도 5는 도 4의 절단선 V-V에 따른 단면도.
도 6a 내지 도 6g는 도 5에서 보여지는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 보여주는 단면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 일부의 평면도.
도 8은 도 7의 절단선 VIII-VIII에 따른 단면도.
도 9a 내지 도 9g는 도 8에서 보여지는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 보여주는 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross-sectional view of a conventional array substrate constituting a liquid crystal display device, in which one pixel region is cut including a thin film transistor; Fig.
2 is a cross-sectional view of a pixel region of an array substrate including a conventional thin film transistor having an oxide semiconductor layer.
3 is a cross-sectional view of a part of an array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention.
4 is a plan view of a part of an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention.
5 is a sectional view taken along line VV in Fig.
6A to 6G are cross-sectional views showing a manufacturing process of the array substrate for a liquid crystal display shown in FIG. 5;
7 is a plan view of a part of an array substrate for a liquid crystal display according to a third embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in Fig. 7;
9A to 9G are cross-sectional views showing a manufacturing process of the array substrate for a liquid crystal display shown in FIG. 8;
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판일부의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a part of an array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 기판(101)과, 상기 기판(101) 상에 형성되는 게이트 배선(미도시)과, 데이터 배선(120)과, 박막트랜지스터(Tr)와, 공통전극(150) 및 화소전극(170)을 포함한다.As shown, the array substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 101, gate wirings (not shown) formed on the substrate 101, data wirings 120, A thin film transistor Tr, a
상기 게이트 배선과 상기 데이터 배선(120)은 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선 및 상기 데이터 배선(120)과 연결되며 상기 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에 위치한다. The gate line and the
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 기판(101) 상의 게이트 전극(114)과, 상기 게이트 전극(114)을 덮는 게이트 절연막(116)과, 상기 게이트 절연막(116) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(124) 및 드레인 전극(126)과, 상기 소스 및 드레인 전극(124, 126) 상에서 상기 게이트 전극(114)과 중첩하는 산화물 반도체층(130)으로 이루어진다. 이때, 상기 게이트 전극(114)은 상기 게이트 배선에 연결되고, 상기 소스 전극(124)은 상기 데이터 배선(120)에 연결된다.The thin film transistor Tr includes a
상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮으며 제 1 보호층(140)이 형성되고, 상기 제 1 보호층(140) 상에는 판 형상의 공통 전극(150)이 형성된다. 또한, 상기 공통 전극(150)을 덮으며 제 2 보호층(160)이 형성되고, 상기 제 2 보호층(160) 상에 화소 전극(170)이 형성된다.A
이때, 상기 제 1 및 제 2 보호층(140, 160)에는 박막트랜지스터(Tr)의 드레인 전극(126)을 노출시키는 드레인 콘택홀이 형성되며, 상기 화소 전극(170)은 상기 드레인 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(126)과 연결된다. 또한, 상기 화소 전극(170)은 개구(172)를 가지며 상기 공통 전극(160)과 함께 프린지 필드를 형성하게 된다.A drain contact hole exposing the
이러한 구조의 어레이 기판에서는, 산화물 반도체 물질을 이용하기 때문에 박막트랜지스터(Tr)의 특성이 향상시키고 소스 전극(124) 및 드레인 전극(126)의 패턴 후에 산화물 반도체층(130)이 형성되기 때문에 에치스토퍼 없이도 산화물 반도체층(130)의 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 에치스토퍼에 의한 마스크 공정 수의 증가, 채널 길이의 증가 및 기생 용량 증가의 문제를 방지할 수 있다.In the array substrate having such a structure, since the oxide semiconductor material is used, the characteristics of the thin film transistor Tr are improved and the oxide semiconductor layer 130 is formed after the pattern of the
그런데, 데이터 배선(120)으로부터 연장되는 소스 전극(124) 및 이와 이격하는 드레인 전극(126)은 알루미늄, 몰리브덴 등과 같은 저저항 금속물질로 이루어지며, 상기 산화물 반도체층(130)은 이러한 저저항 금속물질과의 콘택 저항이 매우 높기 때문에 양호한 특성의 박막트랜지스터(Tr)를 얻을 수 없다.The source electrode 124 extending from the
또한, 상기 소스 전극(124) 및 드레인 전극(126)은 수천 Å 두께로 형성되는데, 그 상부에 수백 Å 두께의 산화물 반도체층(130)이 형성되는 경우 소스 전극 (124) 및 드레인 전극(126)의 단차부에서 산화물 반도체층(130)의 단선 문제가 발생하게 된다.
The
이하에서는, 위와 같은 문제를 방지할 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판에 대하여 설명한다.Hereinafter, an array substrate for a liquid crystal display device capable of preventing the above problems will be described.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 일부의 평면도이고, 도 5는 도 4의 절단선 V-V에 따른 단면도이다.Fig. 4 is a plan view of a part of an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a sectional view taken along the line V-V in Fig.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 기판(201)과, 상기 기판(201) 상에 형성되는 게이트 배선(212)과, 데이터 배선(220)과, 박막트랜지스터(Tr)와, 화소전극(230) 및 공통전극(270)을 포함한다.4 and 5, an array substrate for a liquid crystal display according to a second embodiment of the present invention includes a substrate 201, a
상기 게이트 배선(212)과 상기 데이터 배선(220)은 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의한다. 즉, 상기 게이트 배선(212)은 제 1 방향으로 연장되고, 상기 데이터 배선(220)은 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 연장된다. 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(212) 및 상기 데이터 배선(220)과 연결되며 상기 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에 위치한다. The
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 기판(201) 상의 게이트 전극(214)과, 상기 게이트 전극(214)을 덮는 게이트 절연막(216)과, 상기 게이트 절연막(216) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(224) 및 드레인 전극(226)과, 상기 소스 및 드레인 전극(224, 226) 상에서 상기 게이트 전극(214)과 중첩하는 산화물 반도체층(240)으로 이루어진다. 이때, 상기 소스 전극(224) 및 상기 드레인 전극(226)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지며, 상기 산화물 반도체층(240)은 인듐-갈륨-징크-옥사이드(indium-gallium-zinc-oxide, IGZO), 징크-틴-옥사이드(zinc-tin-oxide, ZTO) 또는 징크-인듐-옥사이드(zinc-indium-oxide, ZIO)와 같은 산화물 반도체 물질로 이루어진다. 상기 게이트 전극(214)은 상기 게이트 배선(212)에 연결되고, 상기 소스 전극(224)은 상기 데이터 배선(220)에 연결된다.The thin film transistor Tr includes a
상기 화소영역(P)에는 상기 드레인 전극(226)에 연결되는 판 형상의화소전극(230)이 형성된다. 상기 화소전극(230)은 상기 드레인 전극(226)과 동일물질로 이루어지며 동일층에 위치한다. 즉, 상기 화소전극(230)은 ITO, IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지며 상기 드레인 전극(226)으로부터 연장된다.In the pixel region P, a plate-shaped
상기 박막트랜지스터(Tr)와 상기 화소전극(230)을 덮으며 제 1 보호층(250)이 형성된다. 이때, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 소스 전극(224)의 일부를 노출시키는 소스 콘택홀(252)을 포함한다. 상기 제 1 보호층(250)이 상기 화소전극(230)을 덮고 있으나, 이와 달리 상기 박막트랜지스터(Tr)만을 덮으며 상기 화소전극(230)을 노출시킬 수도 있다.A
상기 데이터 배선(220)은 상기 제 1 보호층(250) 상에서 상기 소스 콘택홀(252)을 통해 상기 소스 전극(224)과 접촉하며 형성된다. 상기 데이터 배선(220)은 구리(Cu), 구리 합금(AlNd), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi)과 같은 저저항 금속물질로 이루어진다.The
도 5에서는 소스 전극(224)이 스위칭 영역(Tr)에만 형성되고, 데이터 배선(220)이 단일층 구조를 갖는 구성이 보여진다. 이와 달리, 상기 소스 전극(224)이 상기 데이터 배선(220) 하부로 연장됨으로써 이중층의 데이터 배선(220)을 구성할 수도 있다.5, the
상기 데이터 배선(220)을 덮으며 제 2 보호층(260)이 형성되고, 상기 제 2 보호층(260) 상에는 공통전극(270)이 형성된다. 상기 공통전극(270)은 상기 화소전극(230)에 대응하여 개구(272)를 가짐으로써 상기 화소전극(230)과 프린지 필드를 형성하게 된다. 도 5에서, 박막트랜지스터(Tr)에 대한 공통전극(270)의 영향을 최소화하기 위하여 상기 공통전극(270)이 상기 박막트랜지스터(Tr)에 대응하여 제거되어 있으나, 상기 박막트랜지스터(Tr)를 덮을 수도 있다.A second
한편, 도 4 및 도 5에서는 화소전극(230)이 판 형상을 갖고 공통전극(270)이 개구를 갖는 구성이 보여지고 있으나, 이와 달리 화소전극(230)이 개구를 갖고 공통전극(270)이 화소역역(P) 전체를 덮을 수도 있다. 또한, 상기 화소전극(230)과 상기 공통전극(270)이 바 형상을 갖고 서로 교번 배열되는 횡전계 구조를 이룰 수도 있다. 또한, 도 4 및 도 5에서 화소전극(230)과 공통전극(270)이 하나의 기판(201) 상에 모두 구성되어 횡전계 또는 프린지 필드를 형성하는 구조가 보여지고 있으나, 이와 달리 공통전극(270)은 별도의 기판에 형성됨으로써 수직 전계를 형성하는 구조일 수도 있다.4 and 5, the
전술한 액정표시장치용 어레이 기판에서는, 산화물 반도체층(240)을 이용함으로써 박막트랜지스터(Tr)의 특성을 향상시킬 수 있으며 오믹콘택층을 필요로 하지 않기 때문에 오믹 콘택층의 형성 시에 발생할 수 있는 반도체층의 두께 불균일 문제를 방지할 수 있다.In the above-described array substrate for a liquid crystal display, the characteristics of the thin film transistor Tr can be improved by using the
또한, 산화물 반도체층(240)이 소스 전극 및 드레인 전극(224, 226)을 패턴한 후 형성되고 제 1 보호층(250)에 의해 덮여진 상태에서 데이터 배선(220)이 패턴되기 때문에, 에치스토퍼 없이도 데이터 배선(220)을 패턴하기 위한 식각액에 의해 산화물 반도체층(240)이 제거되거나 손상되는 문제를 방지할 수 있다.Since the
또한, 에치스토퍼에 의한 채널 길이의 증가 및 기생 용량 증가에 따른 개구율 저하와 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하 문제를 방지할 수 있다. 채널 길이의 감소로 인해 박막트랜지스터의 크기가 감소하여 네로우 베젤을 구현할 수 있게 된다.In addition, it is possible to prevent the problem of the decrease of the aperture ratio and the characteristic deterioration of the thin film transistor Tr due to the increase of the channel length and the parasitic capacitance by the etch stopper. The size of the thin film transistor is reduced due to the reduction of the channel length, thereby realizing the narrow bezel.
또한, 산화물 반도체층(240)과 접촉하는 소스 전극(224) 및 드레인 전극(226)은 산화물 반도체 물질과 특성이 유사한 ITO, IZO와 같은 물질로 이루어지기 때문에, 콘택 저항의 상승을 방지할 수 있다.Since the
그리고, ITO 또는 IZO로 이루어지는 소스 전극(224) 및 드레인 전극(226)은 수백 Å의 두께를 갖기 때문에, 그 단차부에서 산화물 반도체층(240)의 단선이 발생하지 않는다. 즉, 도 3에서 보여지는 구조에서는 산화물 반도체층(240)이 수천 Å의 두께를 갖는 저저항 금속물질로 이루어지는 소스 전극(124) 및 드레인 전극(126) 상부에 형성되기 때문에 그 단차부에서 산화물 반도체층(240)의 단선이 발생할 수 있지만, 제 2 실시예의 어레이 기판에서는 수백 Å 두께를 갖는 ITO, IZO로 소스 및 드레인 전극(224, 226)을 형성함으로써 이러한 문제를 해결할 수 있다.
Since the
이하, 도 5에서 보여지는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 보여주는 단면도인 도 6a 내지 도 6g를 참조하여, 어레이 기판Hereinafter, referring to Figs. 6A to 6G, which are cross-sectional views showing a manufacturing process of the array substrate for a liquid crystal display shown in Fig. 5,
의 제조 공정을 설명한다. 설명의 편의를 위해, 화소영역(P)과 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터(Tr)가 위치하는 스위칭 영역(TrA)을 기판(201) 상에 정의한다.Will be described. A switching region TrA in which the thin film transistor Tr is located in the pixel region P and the pixel region P is defined on the substrate 201 for convenience of explanation.
도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(201) 상에 구리(Cu), 구리 합금(AlNd), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi)과 같은 저저항 금속물질을 증착하여 제 1 금속물질층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 게이트 배선(도 4의 212)과 게이트 전극(214)을 형성한다. 상기 게이트 배선(212)의 화소영역(P)의 경계를 따라 연장되고, 상기 게이트 전극(214)은 상기 게이트 배선(212)으로부터 연장되어 상기 스위칭 영역(TrA)에 위치한다.(Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), titanium (Ti), or molybdenum-titanium alloy (FIG. 4) 212 and the
다음, 상기 게이트 배선(212)과 상기 게이트 전극(214) 위로 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착하여 게이트 절연막(216)을 형성한다.Next, an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride is deposited on the
다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전성 물질을 증착하여 상기 게이트 절연막(216) 상에 제 1 투명 도전성 물질층(미도시)을 증착한 후, 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 소스 전극(224)과 드레인 전극(226)을 형성한다. 상기 소스 전극(224) 및 상기 드레인 전극(226)은 상기 스위칭 영역(TrA)에 위치하며 서로 이격된다. 동시에, 상기 드레인 전극(226)으로 연장되는 판 형태의 화소전극(230)을 형성한다. 한편, 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 경우, 상기 화소전극(230)은 서로 이격되는 다수의 바 형상을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 소스 전극(224)이 스위칭 영역(TrA)을 넘어 데이터 배선(도 4의 220) 하부로 연장될 수도 있다.Next, as shown in FIG. 6B, a transparent conductive material such as ITO or IZO is deposited to deposit a first layer of a transparent conductive material (not shown) on the
다음, 도 6c에 도시된 바와 같이, 인듐-갈륨-징크-옥사이드(indium-gallium-zinc-oxide, IGZO), 징크-틴-옥사이드(zinc-tin-oxide, ZTO) 또는 징크-인듐-옥사이드(zinc-indium-oxide, ZIO)와 같은 산화물 반도체 물질을 증착하여 산화물 반도체 물질층(미도시)을 형성하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 스위칭 영역(TrA)에 상기 게이트 전극(214)에 대응하는 산화물 반도체층(240)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 6C, an indium-gallium-zinc-oxide (IGZO), a zinc-tin-oxide (ZTO) or a zinc- corresponding to the
상기 게이트 전극(214), 게이트 절연막(216), 소스 전극(324), 드레이 전극(326) 및 산화물 반도체층(340)은 박막트랜지스터(Tr)를 구성한다.The
이때, ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지는 상기 소스 전극(224), 상기 드레인 전극(226) 및 상기 화소 전극(230)은 수백 Å의 두께를 갖기 때문에, 그 단차부에서 산화물 반도체층(240)의 단선은 발생하지 않는다. 즉, 수천 Å 두께의 종래 소스 전극 상에 수백 Å 두께, 예를 들어 500 Å 두께의 산화물 반도체층(240)이 형성되면 단선이 발생하게 되지만, 본 발명에서는 소스 전극(224) 및 드레인 전극(226)이 수백 Å의 두께를 갖기 때문에 이와 같은 문제는 발생하지 않는다.At this time, since the
또한, 에치스토퍼를 형성하지 않기 때문에, 에치스토퍼로 인한 채널 길이의 증가를 방지할 수 있다. 그리고, 에치스토퍼를 덮기 위하여 소스 전극 및 드레인 전극의 면적이 증가하여 발생하는 기생 용량의 증가 역시 발지된다.In addition, since the etch stopper is not formed, an increase in the channel length due to the etch stopper can be prevented. An increase in the parasitic capacitance caused by an increase in the area of the source electrode and the drain electrode in order to cover the etch stopper is also provided.
상기 산화물 반도체 물질층의 식각 공정은 옥살산을 이용한다. 이때, 상기 산화물 반도체 물질층은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(224), 드레인 전극(226) 및 화소전극(230) 상에 증착되어 있기 때문에, 산화물 반도체 물질층을 식각하기 위한 옥살산에 의해 소스 전극(224), 드레인 전극(226) 및 화소전극(230) 역시 식각되어 제거되는 문제가 발생할 수 있다.The etching of the oxide semiconductor material layer uses oxalic acid. At this time, since the oxide semiconductor material layer is deposited on the
이러한 문제를 방지하기 위해 옥살산을 이용한 식각 공정 전에 상기 소스 전극(224), 드레인 전극(226) 및 화소전극(230)을 결정화하기 위한 열처리 공정을 진행한다. ITO, IZO와 같은 투명 도전성 물질을 결정화하면 옥살산에 대하여 선택비를 갖게 되며, 산화물 반도체 물질층의 식각 공정에서의 손상을 방지할 수 있다. 상기 열처리 공정은 상기 소스 전극(224), 상기 드레인 전극(226) 및 상기 화소전극(230)을 형성한 후 상기 산화물 반도체 물질층을 증착하기 전에 진행되거나 상기 산화물 반도체층을 증착한 후 패터닝하기 전에 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 공정은 약 200~500℃로 진행될 수 있다.In order to prevent such a problem, a heat treatment process for crystallizing the
다음, 도 6d에 도시된 바와 같이, 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착하여 제 1 보호층(250)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 상기 제 1 보호층(250)을 패터닝함으로써 상기 소스 전극(252)을 노출시키는 소스 콘택홀(252)을 형성한다. 즉, 상기 제 1 보호층(250)은 상기 산화물 반도체층(240)을 덮으며 상기 소스 전극(224)을 노출시키는 소스 콘택홀(252)을 갖는다. 상기 제 1 보호층(250)은 상기 화소전극(230)을 덮고 있으나, 상기 소스 콘택홀(252)의 형성 공정에서 상기 화소전극(230)이 노출되도록 상기 제 1 보호층(250)을 패턴할 수도 있다.Next, as shown in FIG. 6D, an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride is deposited to form the
다음, 도 6e에 도시된 바와 같이, 구리(Cu), 구리 합금(AlNd), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi)과 같은 저저항 금속물질을 증착하여 상기 제 1 보호층(250) 상에 제 2 금속물질층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써 데이터 배선(220)을 형성한다. 상기 데이터 배선(220)은 상기 소스 콘택홀(252)을 통해 상기 소스 전극(224)에 연결되며 상기 게이트 배선(212)과 교차하여 상기 화소영역(P)을 정의한다.Next, as shown in FIG. 6E, a layer of copper (Cu), a copper alloy (AlNd), aluminum (Al), aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), titanium (Ti) or molybdenum- A second metal material layer (not shown) is formed on the
이때 상기 산화물 반도체층(240)은 상기 제 1 보호층(250)에 의해 덮여 있기 때문에, 상기 제 2 금속물질층을 패턴하기 위한 식각액에 노출되지 않는다. 즉, 별도의 에치 스토퍼를 형성하지 않더라도 습식 식각 공정에 의한 산화물 반도체층(240)의 손상을 방지할 수 있다.At this time, since the
수직 전계를 이용하는 TN모드의 경우에는 상기 데이터 배선(220)의 형성 공정으로 어레이 기판을 얻게 된다. In the case of the TN mode using a vertical electric field, an array substrate is obtained in the process of forming the data lines 220. [
다음, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 배선(220)이 형성된 기판(201) 상부로 제 2 보호층(260)을 형성한다. 상기 제 2 보호층(260)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어지거나 포토아크릴 또는 벤조사이클로부텐과 같은 유기절연물질로 이루어질 수 있다.Next, as shown in FIG. 6F, a
다음, 도 6g에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 보호층(260) 상에 ITO 또는 IZO와 같은 제 2 투명 도전성 물질층(미도시)을 증착하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 화소전극(230)에 대응하여 개구(272)를 갖는 공통전극(270)을 형성하여 프린지 필드 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 얻게 된다. 한편, 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 경우, 상기 화소전극(230)과 상기 공통전극(270)은 바 형상을 갖고 서로 교대로 위치하게 된다.Next, as shown in FIG. 6G, a second transparent conductive material layer (not shown) such as ITO or IZO is deposited on the
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 경우 산화물 반도체층을 이용함으로써 박막트랜지스터의 특성을 향상시키고 에치스토퍼 없이도 산화물 반도체층이 금속층의 식각 공정에 이용되는 식각액에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에치스토퍼에 의한 채널 길이 증가 및 기생 용량 증가의 문제를 방지하여 개구율이 증가되고 및 박막트랜지스터의 특성이 향상되는 장점을 갖는다.
As described above, in the case of the array substrate for a liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention, the characteristics of the thin film transistor are improved by using the oxide semiconductor layer, and the oxide semiconductor layer is used in the etching process of the metal layer It is possible to prevent damage from being caused. Therefore, it is advantageous in that the aperture ratio is increased and the characteristics of the thin film transistor are improved by preventing the problem of the channel length increase and the parasitic capacitance increase by the etch stopper.
이후, 전술한 장점을 가지면서 마스크 공정을 감소시킬 수 있는 액정표시장치용 어레이 기판에 대하여 설명한다.Hereinafter, an array substrate for a liquid crystal display device capable of reducing the mask process while having the above-described advantages will be described.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판 일부의 평면도이고, 도 8은 도 7의 절단선 VIII-VIII에 따른 단면도이다.FIG. 7 is a plan view of a part of an array substrate for a liquid crystal display according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view taken along a line VIII-VIII in FIG.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판은 기판(301)과, 상기 기판(301) 상에 형성되는 게이트 배선(312)과, 데이터 배선(320)과, 박막트랜지스터(Tr)와, 화소전극(330) 및 공통전극(370)을 포함한다.7 and 8, the array substrate for a liquid crystal display according to the second embodiment of the present invention includes a substrate 301, a
상기 게이트 배선(312)과 상기 데이터 배선(320)은 서로 교차하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 게이트 배선(312) 및 상기 데이터 배선(320)과 연결되며 상기 화소영역(P) 내의 스위칭 영역(TrA)에 위치한다. The
상기 박막트랜지스터(Tr)는 상기 기판(301) 상의 게이트 전극(314)과, 상기 게이트 전극(314)을 덮는 게이트 절연막(316)과, 상기 게이트 절연막(316) 상에서 서로 이격하는 소스 전극(324) 및 드레인 전극(326)과, 상기 소스 및 드레인 전극(324, 326) 상에서 상기 게이트 전극(314)과 중첩하는 산화물 반도체층(340)으로 이루어진다. 이때, 상기 소스 전극(324) 및 상기 드레인 전극(326)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide, ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(indium-zinc-oxide, IZO)와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지며, 상기 산화물 반도체층(340)은 인듐-갈륨-징크-옥사이드(indium-gallium-zinc-oxide, IGZO), 징크-틴-옥사이드(zinc-tin-oxide, ZTO) 또는 징크-인듐-옥사이드(zinc-indium-oxide, ZIO)와 같은 산화물 반도체 물질로 이루어진다. 상기 게이트 전극(314)은 상기 게이트 배선(312)에 연결되고, 상기 소스 전극(324)은 상기 데이터 배선(320)에 연결된다.The thin film transistor Tr includes a
상기 데이터 배선(320)은 상기 소스 전극(324)으로부터 연장되는 하부층(320a)과 저저항 금속 물질로 이루어지는 상부층(320b)의 이중층 구조를 갖는다. 즉, 상기 소스 전극(324) 및 드레인 전극(326)은 ITO, IZO와 같은 투명 도전성 물질의 단일층으로 구성되는 반면, 상기 데이터 배선(320)은 ITO, IZO와 같은 투명 도전성 물질의 하부층(320a)과 저저항 금속 물질의 상부층(320b)으로 이루어지는 이중층 구조를 갖는다. The
상기 화소영역(P)에는 상기 드레인 전극(326)에 연결되는 판 형상의화소전극(330)이 형성된다. 상기 화소전극(330)은 상기 드레인 전극(326)과 동일물질로 이루어지며 동일층에 위치한다. 즉, 상기 화소전극(330)은 ITO, IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지며 상기 드레인 전극(326)으로부터 연장된다.In the pixel region P, a plate-shaped
상기 박막트랜지스터(Tr)와 상기 화소전극(330)을 덮으며 보호층(250)이 형성되고, 상기 보호층(270) 상에는 공통전극(270)이 형성된다. 상기 공통전극(370)은 상기 화소전극(330)에 대응하여 개구(372)를 가짐으로써 상기 화소전극(330)과 프린지 필드를 형성하게 된다.A
도 7 및 도 8에서는 화소전극(330)이 판 형상을 갖고 공통전극(370)이 개구를 갖는 구성이 보여지고 있으나, 이와 달리 화소전극(330)이 개구를 갖고 공통전극(370)이 화소역역(P) 전체를 덮을 수도 있다. 또한, 상기 화소전극(330)과 상기 공통전극(370)이 바 형상을 갖고 서로 교번 배열되는 횡전계 구조를 이룰 수도 있다. 또한, 도 7 및 도 8에서 화소전극(330)과 공통전극(370)이 하나의 기판(301) 상에 모두 구성되어 횡전계 또는 프린지 필드를 형성하는 구조가 보여지고 있으나, 이와 달리 공통전극(370)은 별도의 기판에 형성됨으로써 수직 전계를 형성하는 구조일 수도 있다.7 and 8 show a configuration in which the
전술한 액정표시장치용 어레이 기판에서는, 산화물 반도체층(340)을 이용함으로써 박막트랜지스터(Tr)의 특성을 향상시킬 수 있으며 오믹콘택층을 필요로 하지 않기 때문에 오믹 콘택층의 형성 시에 발생할 수 있는 반도체층의 두께 불균일 문제를 방지할 수 있다.In the above-described array substrate for a liquid crystal display device, the characteristics of the thin film transistor Tr can be improved by using the
또한, 산화물 반도체층(340)이 소스 전극 및 드레인 전극(324, 326)과 데이터 배선(320)을 패턴한 후 형성되기 때문에, 에치스토퍼 없이도 식각액에 의해 산화물 반도체층(240)이 제거되거나 손상되는 문제를 방지할 수 있다.In addition, since the
또한, 에치스토퍼에 의한 채널 길이의 증가 및 기생 용량 증가에 따른 개구율 저하와 박막트랜지스터(Tr)의 특성 저하 문제를 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the problem of the decrease of the aperture ratio and the characteristic deterioration of the thin film transistor Tr due to the increase of the channel length and the parasitic capacitance by the etch stopper.
또한, 산화물 반도체층(340)과 접촉하는 소스 전극(324) 및 드레인 전극(326)은 산화물 반도체 물질과 특성이 유사한 ITO, IZO와 같은 물질로 이루어지기 때문에, 콘택 저항의 상승을 방지할 수 있다.Since the
그리고, ITO 또는 IZO로 이루어지는 소스 전극(324) 및 드레인 전극(326)은 수백 Å의 두께를 갖기 때문에, 그 단차부에서 산화물 반도체층(340)의 단선이 발생하지 않는다.
Since the
이하, 도 8에서 보여지는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 공정을 보여주는 단면도인 도 9a 내지 도 9g를 참조하여, 어레이 기판의 제조 공정을 설명한다. 설명의 편의를 위해, 화소영역(P)과 화소영역(P) 내에 박막트랜지스터(Tr)가 위치하는 스위칭 영역(TrA)을 기판(301) 상에 정의한다.Hereinafter, a manufacturing process of the array substrate will be described with reference to FIGS. 9A to 9G, which are cross-sectional views showing the manufacturing steps of the array substrate for a liquid crystal display shown in FIG. The switching region TrA in which the thin film transistor Tr is located in the pixel region P and the pixel region P is defined on the substrate 301 for convenience of explanation.
도 9a에 도시된 바와 같이, 기판(301) 상에 구리(Cu), 구리 합금(AlNd), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi)과 같은 저저항 금속물질을 증착하여 제 1 금속물질층(미도시)을 형성하고, 마스크 공정을 진행하여 패터닝함으로써 게이트 배선(도 7의 312)과 게이트 전극(314)을 형성한다. 상기 게이트 배선(312)의 화소영역(P)의 경계를 따라 연장되고, 상기 게이트 전극(314)은 상기 게이트 배선(312)으로부터 연장되어 상기 스위칭 영역(TrA)에 위치한다.(Al), an aluminum alloy (AlNd), molybdenum (Mo), titanium (Ti), or a molybdenum-titanium alloy (FIG. 7) 312 and the
다음, 상기 게이트 배선(312)과 상기 게이트 전극(314) 위로 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질을 증착하여 게이트 절연막(316)을 형성한다.Next, an inorganic insulating material such as silicon oxide or silicon nitride is deposited on the
다음, 도 9b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 절연막(216) 상에 제 1 투명 도전성 물질층(317)과 제 2 금속물질층(318)을 적층한다. 상기 제 1 투명 도전성 물질층(317)은 ITO 또는 IZO로 이루어지고, 상기 제 2 금속물질층(318)은 구리(Cu), 구리 합금(AlNd), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 몰리브덴-티타늄 합금(MoTi)과 같은 저저항 금속물질로 이루어진다.Next, as shown in FIG. 9B, a first transparent
이때, 상기 제 2 금속물질층(318)은 약 200~500℃의 온도 조건에서 증착됨으로써, 하부의 상기 제 1 투명 도전성 물질층(317)이 결정화될 수 있다. 그러나, 패터닝 공정 전에 제 1 투명 도전성 물질층(317)이 결정화되면 상기 제 1 투명 도전성 물질층(317)의 식각 공정이 어렵게 될 수 있다. 즉, 식각액의 선택이 어렵거나 또는 식각 속도가 늦어져 공정 효율이 저하될 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해서는, 상기 제 2 금속물질층(318)은 상온 또는 200 ℃이하의 온도 조건에서 증착하고 이후 열처리 공정을 진행하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 투명 도전성 물질층(317)은 수백 Å의 두께, 예를 들어 400~600Å의 두께를 가지며, 상기 제 2 금속물질층(318)은 수천 Å의 두께를 갖는다.At this time, the second
다음, 상기 제 2 금속물질층(318) 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층(미도시)을 형성하고 그 상부에 투과부(TA), 차단부(BA) 및 반투과부(HTA)를 갖는 노광 마스크(M)를 위치시킨다. 상기 투과부(TA)는 소스 전극(도 8의 324)과 드레인 전극(도 8의 326) 사이 공간에 대응되며, 상기 반투과부(HTA)는 소스 전극(324)과 드레인 전극(326) 및 화소전극(도 8의 330)에 대응된다.Next, a photoresist is applied on the second
이후, 상기 노광 마스크(M)를 이용하여 상기 포토레지스트층을 노광하고 현상함으로써, 상기 투과부(TA)에 대응하는 포토레지스트층을 완전히 제거하여 상기 제 2 금속물질층(318)을 노출시키고, 상기 반투과부(HTA)에 대응하여 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트 패턴(191)과 상기 차단부(BA)에 대응하여 상기 제 1 두께보다 큰 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트 패턴(192)을 형성한다.Thereafter, the photoresist layer is exposed and developed using the exposure mask M to completely remove the photoresist layer corresponding to the transmissive portion TA to expose the second
다음, 도 9c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(도 9b의 191) 및 제 2 포토레지스트 패턴(도 9b의 192)를 식각 마스크로 하여 노출된 제 2 금속물질층(318) 및 그 하부의 제 1 투명 도전성 물질층(도 9b의 317)을 식각한다. 따라서, 상기 게이트 절연막(316) 상에는 소스 전극(324)과 드레인 전극(326)이 스위칭 영역(TrA)에 형성되고 화소전극(330)이 화소영역(P)에 형성된다. 상기 화소전극(330)은 상기 드레인 전극(326)으로부터 연장된다.Next, as shown in FIG. 9C, the exposed second
다음, 에싱 공정을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴(도 9b의 191)을 제거됨으로써, 상기 소스 전극(324)과 상기 드레인 전극(326) 및 상기 화소전극(330) 상의 상기 제 2 금속물질층(318)이 노출된다. 이때, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(도 9b의 192)은 그 두께가 감소하여 제 3 두께의 포토레지스트 패턴(193)을 이루게 된다.Next, an ashing process is performed to remove the first photoresist pattern (191 in FIG. 9B), thereby forming the
다음, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(193)을 식각 마스크로 하여 노출된 제 2 금속물질층(도 9c의 318)을 식각함으로써, 상기 소스 전극(324)과 상기 드레인 전극(326) 및 상기 화소전극(330)을 노출시킨다. 이때, 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 9c의 193) 하부에는 제 2 금속물질층(도 9c의 317)이 남게 되어 하부층(320a)과 상부층(320b)의 이중층 구조를 갖는 데이터 배선(320)을 형성하게 된다.Next, by etching the exposed second metal material layer 318 (FIG. 9C) using the
다음, 애싱 또는 스트립 공정을 진행하여 상기 제 3 포토레지스트 패턴(도 9c의 193)을 제거한다.Next, the third photoresist pattern (193 in FIG. 9C) is removed by an ashing or stripping process.
도 9b 내지 도 9d에서는 제 1 투명 도전성 물질층(317)과 제 2 금속물질층(318)을 하나의 마스크 공정에 의해 패터닝하는 하프톤 마스크 공정이 보여지고 있다. 이와 달리, 제 1 투명 도전성 물질층(317)을 하나의 마스크 공정에 의해 패턴하여 소스 전극(324)과, 드레인 전극(326)과 화소전극(330) 및 데이터 배선(320)의 하부층(320a)을 형성한 후, 제 2 금속물질층(318)을 적층하고 다른 마스크 공정에 의해 패턴하여 데이터 배선(320)의 상부층(320b)을 형성할 수도 있다.9B to 9D, a halftone mask process for patterning the first transparent
다음, 도 9e에 도시된 바와 같이, 인듐-갈륨-징크-옥사이드(indium-gallium-zinc-oxide, IGZO), 징크-틴-옥사이드(zinc-tin-oxide, ZTO) 또는 징크-인듐-옥사이드(zinc-indium-oxide, ZIO)와 같은 산화물 반도체 물질을 증착하여 산화물 반도체 물질층(미도시)을 형성하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 스위칭 영역(TrA)에 상기 게이트 전극(314)에 대응하는 산화물 반도체층(340)을 형성한다. 상기 산화물 반도체층(340)의 일단은 상기 소스 전극(324)과 접촉하고 타단은 상기 드레인 전극(326)과 접촉한다.Next, as shown in FIG. 9E, an indium-gallium-zinc-oxide (IGZO), a zinc-tin-oxide (ZTO) or a zinc- corresponding to the
상기 게이트 전극(214), 게이트 절연막(216), 소스 전극(324), 드레이 전극(326) 및 산화물 반도체층(340)은 박막트랜지스터(Tr)를 구성한다.The
전술한 바와 같이, ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지는 상기 소스 전극(324), 상기 드레인 전극(326) 및 상기 화소 전극(330)은 수백 Å의 두께를 갖기 때문에, 그 단차부에서 산화물 반도체층(340)의 단선은 발생하지 않는다.As described above, since the
또한, 에치스토퍼를 형성하지 않기 때문에, 에치스토퍼로 인한 채널 길이의 증가를 방지할 수 있다. 그리고, 에치스토퍼를 덮기 위하여 소스 전극 및 드레인 전극의 면적이 증가하여 발생하는 기생 용량의 증가 역시 발지된다.In addition, since the etch stopper is not formed, an increase in the channel length due to the etch stopper can be prevented. An increase in the parasitic capacitance caused by an increase in the area of the source electrode and the drain electrode in order to cover the etch stopper is also provided.
상기 산화물 반도체 물질층의 식각 공정은 옥살산을 이용한다. 이때, 상기 산화물 반도체 물질층은 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전성 물질로 이루어지는 소스 전극(324), 드레인 전극(326) 및 화소전극(330)과 저저항 금속물질로 이루어지는 데이터 배선(320)의 상부층(320b) 상에 증착되기 때문에, 산화물 반도체 물질층을 식각하기 위한 식각액에 소스 전극(324), 드레인 전극(326), 화소전극(330) 및 데이터 배선(320)의 상부층(320b)이 손상될 수 있다. 특히, 상기 소스 전극(324), 드레인 전극(326) 및 화소전극(330)은 산화물 반도체 물질과 유사한 특성을 갖는 ITO 또는 IZO로 이루어지기 때문에, 식각 선택비를 갖지 못한다.The etching of the oxide semiconductor material layer uses oxalic acid. At this time, the oxide semiconductor material layer may include a
따라서, 본 발명에서는 산화물 반도체 물질층의 식각 공정 전에 상기 소스 전극(224), 드레인 전극(226) 및 화소전극(230)을 결정화하기 위한 열처리 공정을 진행하고 옥살산을 이용하여 산화물 반도체 물질층을 식각한다. ITO, IZO와 같은 투명 도전성 물질을 결정화하면 옥살산에 대하여 선택비를 갖게 되며, 옥살산은 데이터 배선(320)의 상부층(320b)을 이루는 저저항 금속물질에 대하여도 선택비를 갖는다. 따라서, 산화물 반도체 물질층의 식각 공정에서의 손상을 방지할 수 있다. 상기 열처리 공정은 상기 소스 전극(224), 상기 드레인 전극(226), 상기 화소전극(230) 및 데이터 배선(320)을 형성한 후 상기 산화물 반도체 물질층을 증착하기 전에 진행되거나 상기 산화물 반도체층을 증착한 후 패터닝하기 전에 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 공정은 약 200~500℃로 진행될 수 있다.Accordingly, in the present invention, a heat treatment process for crystallizing the
다음, 도 9f에 도시된 바와 같이, 상기 산화물 반도체층(340)이 형성된 기판(301) 상부로 보호층(350)을 형성한다. 상기 보호층(350)은 산화실리콘 또는 질화실리콘과 같은 무기절연물질로 이루어질 수 있다.Next, as shown in FIG. 9F, a
수직 전계를 이용하는 TN모드의 경우에는 상기 보호층(350)의 형성 공정으로 어레이 기판을 얻게 된다. 산화물 반도체층(340)의 보호를 위한 보호층(350) 없이 TN 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 얻을 수도 있다.In the case of a TN mode using a vertical electric field, an array substrate is obtained by a process of forming the
다음, 도 9g에 도시된 바와 같이, 상기 보호층(350) 상에 ITO 또는 IZO와 같은 제 2 투명 도전성 물질층(미도시)을 증착하고 마스크 공정에 의해 패터닝함으로써, 상기 화소전극(330)에 대응하여 개구(372)를 갖는 공통전극(370)을 형성하여 프린지 필드 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 얻게 된다. 한편, 횡전계형 액정표시장치용 어레이 기판의 경우, 상기 화소전극(330)과 상기 공통전극(370)은 바 형상을 갖고 서로 교대로 위치하게 된다.Next, as shown in FIG. 9G, a second transparent conductive material layer (not shown) such as ITO or IZO is deposited on the
전술한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 액정표시장치용 어레이 기판의 경우 산화물 반도체층을 이용함으로써 박막트랜지스터의 특성을 향상시키고 에치스토퍼 없이도 산화물 반도체층이 금속층의 식각 공정에 이용되는 식각액에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 에치스토퍼에 의한 채널 길이 증가 및 기생 용량 증가의 문제를 방지하여 개구율이 증가되고 및 박막트랜지스터의 특성이 향상되는 장점을 갖는다.As described above, in the case of the array substrate for a liquid crystal display according to the third embodiment of the present invention, the characteristics of the thin film transistor are improved by using the oxide semiconductor layer and the oxide semiconductor layer is used for the etching process of the metal layer It is possible to prevent damage from being caused. Therefore, it is advantageous in that the aperture ratio is increased and the characteristics of the thin film transistor are improved by preventing the problem of the channel length increase and the parasitic capacitance increase by the etch stopper.
또한, 에치스토퍼의 형성 공정을 필요로 하지 않기 때문에, 5 마스크 공정에 의해 프린지 필드 모드 액정표시장치용 어레이 기판을 제조할 수 있다.
Further, since the step of forming the etch stopper is not required, the array substrate for the fringe field mode liquid crystal display can be manufactured by the 5-mask process.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 기술자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It can be understood that
201, 301 : 기판 212, 312: 게이트 배선
214, 314 : 게이트 전극 220, 320: 데이터 배선
224, 324: 소스 전극 226, 326: 드레인 전극
230, 330: 화소전극 240, 340: 산화물 반도체층
270, 370: 공통전극201, 301:
214, 314:
224, 324:
230, 330:
270, 370: common electrode
Claims (20)
상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극과;
상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과;
상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과;
상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극과;
상기 게이트 절연막 상에 위치하며, 상기 게이트 배선과 교차하고, 상기 소스 전극으로부터 연장되는 하부층과 저저항 금속물질의 상부층으로 이루어지는 데이터 배선과;
상기 게이트 전극에 대응하여 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 위치하는 산화물 반도체층을 포함하고,
상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극과, 상기 화소전극 및 상기 데이터 배선의 하부층 각각은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판.
A gate wiring;
A gate electrode connected to the gate wiring;
A gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode;
A source electrode and a drain electrode located on the gate insulating film and spaced apart from each other corresponding to the gate electrode;
A pixel electrode located on the gate insulating film and extending from the drain electrode;
A data line disposed on the gate insulating film, the data line comprising a lower layer extending from the source electrode and an upper layer of a low-resistance metal material intersecting the gate wiring;
And an oxide semiconductor layer disposed on the source electrode and the drain electrode in correspondence with the gate electrode,
Wherein each of the source electrode, the drain electrode, the pixel electrode, and the lower layer of the data line is made of indium-tin-oxide or indium-zinc-oxide.
상기 게이트 배선과 연결되는 게이트 전극과;
상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막과;
상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과;
상기 게이트 절연막 상에 위치하며 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극과;
상기 게이트 전극에 대응하여 상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 위치하는 산화물 반도체층과;
상기 산화물 반도체층을 덮으며 상기 소스 전극을 노출하는 소스 콘택홀을 갖는 제 1 보호층과;
상기 제 1 보호층 상에 위치하며 상기 소스 콘택홀을 통해 상기 소스 전극에 연결되고, 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선을 포함하고,
상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판.
A gate wiring;
A gate electrode connected to the gate wiring;
A gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode;
A source electrode and a drain electrode located on the gate insulating film and spaced apart from each other corresponding to the gate electrode;
A pixel electrode located on the gate insulating film and extending from the drain electrode;
An oxide semiconductor layer located on the source electrode and the drain electrode corresponding to the gate electrode;
A first passivation layer covering the oxide semiconductor layer and having a source contact hole exposing the source electrode;
And a data line that is located on the first passivation layer and is connected to the source electrode through the source contact hole and crosses the gate line,
Wherein the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode are made of indium-tin-oxide or indium-zinc-oxide.
상기 산화물 반도체층은 인듐-갈륨-징크-옥사이드(indium-gallium-zinc-oxide, IGZO), 징크-틴-옥사이드(zinc-tin-oxide, ZTO) 또는 징크-인듐-옥사이드(zinc-indium-oxide, ZIO) 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판.
3. The method according to claim 1 or 2,
The oxide semiconductor layer may include at least one of indium-gallium-zinc-oxide (IGZO), zinc-tin-oxide (ZTO), or zinc- , ZIO) formed on the substrate (10).
상기 산화물 반도체층을 덮는 보호층을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
The method according to claim 1,
And a protective layer covering the oxide semiconductor layer.
상기 보호층 상에 위치하는 공통 전극을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
5. The method of claim 4,
And a common electrode located on the protective layer.
상기 데이터 배선과 상기 제 1 보호층을 덮는 제 2 보호층을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
3. The method of claim 2,
And a second protective layer covering the data line and the first protective layer.
상기 제 2 보호층 상에 위치하는 공통 전극을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
The method according to claim 6,
And a common electrode located on the second passivation layer.
상기 화소전극 및 상기 공통전극 각각은 판 형상을 갖고, 상기 화소전극 및 상기 공통전극 중 어느 하나는 개구를 갖는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
The method according to claim 5 or 7,
Wherein each of the pixel electrode and the common electrode has a plate shape, and any one of the pixel electrode and the common electrode has an opening.
상기 화소전극과 상기 공통 전극 각각은 바 형상을 갖고 서로 교대로 배열되는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판.
The method according to claim 5 or 7,
Wherein each of the pixel electrode and the common electrode has a bar shape and is alternately arranged.
상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
상기 게이트 절연막 상에, 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극 및 상기 소스 전극으로부터 연장되는 하부 데이터 배선층을 형성하는 단계와;
상기 하부 데이터 배선층 상에 저저항 금속물질로 이루어지는 상부 데이터 배선층을 형성하는 단계와;
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 상기 게이트 전극에 대응하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극과, 상기 화소전극 및 상기 하부데이터 배선층 각각은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
Forming a gate wiring and a gate electrode connected to the gate wiring;
Forming a gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode;
Forming a lower data wiring layer extending from the source electrode and the drain electrode, the pixel electrode extending from the drain electrode, and the source electrode, the source electrode and the drain electrode being spaced apart from each other in correspondence to the gate electrode;
Forming an upper data wiring layer made of a low-resistance metal material on the lower data wiring layer;
And forming an oxide semiconductor layer corresponding to the gate electrode on the source electrode and the drain electrode,
Wherein each of the source electrode, the drain electrode, the pixel electrode, and the lower data wiring layer is made of indium-tin-oxide or indium-zinc-oxide.
상기 게이트 배선 및 상기 게이트 전극을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계와;
상기 게이트 절연막 상에, 상기 게이트 전극에 대응하며 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극을 형성하는 단계와;
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 상기 게이트 전극에 대응하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계와;
상기 산화물 반도체층을 덮으며 상기 소스 전극을 노출하는 소스 콘택홀을 갖는 제 1 보호층을 형성하는 단계와;
상기 제 1 보호층 상에, 상기 소스 콘택홀을 통해 상기 소스 전극에 연결되고 상기 게이트 배선과 교차하는 데이터 배선을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 소스 전극과, 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
Forming a gate wiring and a gate electrode connected to the gate wiring;
Forming a gate insulating film covering the gate wiring and the gate electrode;
Forming a source electrode and a drain electrode corresponding to the gate electrode and spaced apart from each other on the gate insulating film and a pixel electrode extending from the drain electrode;
Forming an oxide semiconductor layer corresponding to the gate electrode on the source electrode and the drain electrode;
Forming a first passivation layer covering the oxide semiconductor layer and having a source contact hole exposing the source electrode;
Forming a data line on the first passivation layer, the data line being connected to the source electrode through the source contact hole and intersecting the gate line,
Wherein the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode are made of indium-tin-oxide or indium-zinc-oxide.
상기 게이트 절연막 상에, 상기 게이트 전극에 대응하여 서로 이격하는 소스 전극 및 드레인 전극과 상기 드레인 전극으로부터 연장되는 화소전극 및 상기 소스 전극으로부터 연장되는 하부 데이터 배선층을 형성하는 단계와 상기 하부 데이터 배선층 상에 저저항 금속물질로 이루어지는 상부 데이터 배선층을 형성하는 단계는 하프톤 마스크 공정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
Forming a lower data wiring layer extending from the source electrode and the drain electrode corresponding to the gate electrode, pixel electrodes extending from the drain electrode and the source electrode, on the gate insulating film; Wherein a step of forming an upper data wiring layer made of a low resistance metal material is performed by a halftone mask process.
상기 하프톤 마스크 공정은,
상기 게이트 절연막 상에 투명 도전성 물질층을 적층하는 단계와;
상기 투명 도전성 물질층 상에 금속물질층을 적층하는 단계와;
상기 금속물질층 상에 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극에 대응하여 제 1 두께를 갖는 제 1 포토레지스트층과 상기 데이터 배선에 대응하여 상기 제 1 두께보다 큰 제 2 두께를 갖는 제 2 포토레지스트층을 형성하고 상기 반도체층에 대응하는 영역의 상기 금속물질층을 노출시키는 단계와;
상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 노출된 금속물질층과 그 하부의 상기 투명 도전성 물질층을 식각하는 단계와;
애싱 공정을 진행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하고 상기 제 2 포토레지스트 패턴으로부터 상기 제 2 두께보다 작은 제 3 포토레지스트 패턴을 형성하며 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 및 상기 화소전극에 대응하는 상기 금속물질층을 노출시키는 단계와;
상기 제 3 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 노출된 금속물질층을 제거하는 단계와;
상기 제 3 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
13. The method of claim 12,
In the halftone mask process,
Depositing a layer of a transparent conductive material on the gate insulating layer;
Depositing a metal material layer on the transparent conductive material layer;
A first photoresist layer having a first thickness corresponding to the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode on the metal material layer; and a second photoresist layer having a second thickness corresponding to the data line, Forming a photoresist layer and exposing the metal material layer in a region corresponding to the semiconductor layer;
Etching the exposed metal material layer and the underlying transparent conductive material layer using the first and second photoresist patterns as an etching mask;
Forming a third photoresist pattern smaller than the second thickness from the second photoresist pattern by performing an ashing process to remove the first photoresist pattern and forming a third photoresist pattern of the source electrode and the drain electrode, Exposing a layer of metal material;
Removing the exposed metal material layer using the third photoresist pattern as an etching mask;
And removing the third photoresist pattern. A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device,
상기 투명 도전성 물질층 상에 금속물질층을 적층하는 단계는 상온 또는 200℃ 이하의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the step of laminating the metal material layer on the transparent conductive material layer is performed at room temperature or at a temperature of 200 DEG C or less.
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극 상에 상기 게이트 전극에 대응하는 산화물 반도체층을 형성하는 단계 이전에,
상기 소스 전극 및 상기 드레인 전극에 대하여 열처리하는 공정을 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
The method according to any one of claims 10, 11, and 14,
Before forming the oxide semiconductor layer corresponding to the gate electrode on the source electrode and the drain electrode,
And a step of heat-treating the source electrode and the drain electrode.
상기 열처리 공정은 200~500℃의 온도 조건에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the heat treatment step is performed at a temperature of 200 to 500 占 폚.
상기 산화물 반도체층 상에 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 것을특징으로 하는 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
And forming a protective layer on the oxide semiconductor layer. The method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to claim 1,
상기 보호층 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
18. The method of claim 17,
And forming a common electrode on the protective layer. A method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display device,
상기 데이터 배선과 상기 제 1 보호층 상에 제 2 보호층을 형성하는단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.
12. The method of claim 11,
And forming a second protective layer on the data line and the first protective layer. The method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to claim 1,
상기 제 2 보호층 상에 공통 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것이 특징인 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법.20. The method of claim 19,
And forming a common electrode on the second protective layer. The method of manufacturing an array substrate for a liquid crystal display according to claim 1,
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KR19980077006A (en) * | 1997-04-16 | 1998-11-16 | 구자홍 | LCD and its manufacturing method |
KR20100051560A (en) * | 2008-11-07 | 2010-05-17 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
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