KR100796936B1 - 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

절연 기판 위에 게이트선, 제1 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있고, 그 위에 게이트 절연막, 반도체층 및 저항성 접촉층이 차례로 형성되어 있다. 게이트 절연막 및 저항성 접촉층 위에 제1 및 제2 데이터선, 제1 및 제2 소스 전극, 제1 및 제2 드레인 전극, 데이터 연결부를 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선 위에 요철 모양의 표면을 가지며 감광성의 유기 절연막으로 이루어진 보호막이 형성되어 있으며, 그 위에 제1 및 제2 드레인 전극과 각각 연결되어 있으며 반사율이 우수한 금속으로 이루어진 제1 및 제2 화소 전극이 형성되어 있다. 여기서, 보호막을 형성하기 위해 노광할 때 데이터 배선에서 반사되는 빛에 의해 데이터 배선 상부의 보호막으로 노광량이 많아지므로 현상했을 때 다른 부분보다 보호막의 잔량이 적어지는 문제가 있는데, 이를 방지하기 위하여 마스크에서 데이터 배선에 대응하는 투명 부분의 선폭을 작게 한다. 이와 같이, 보호막의 표면이 요철 모양이므로 그 위에 형성되는 화소 전극도 요철 모양으로 형성되어 반사율을 높일 수 있다. 또한, 제1 및 제2 화소 전극이 형성되어 있는 좌우 영역에서 한 쪽 영역에서 사용한 마스크를 180°회전시키거나 반전시켜 다른 한 쪽 영역에 사용하여 보호막의 요철 모양을 균일하게 하여 균일한 반사율을 얻을 수 있다.
감광성, 유기 절연막, 화소 전극, 반사율, 요철

Description

액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법{thin film transistor array panel for liquid crystal display and manufacturing method thereof}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고,
도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ 선에 대한 단면도이고,
도 3a는 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고,
도 3b는 도 3a에서 Ⅲb-Ⅲb 선에 대한 단면도이고,
도 4a는 도 3a 다음 단계에서의 배치도이고,
도 4b는 도 4a에서 Ⅳb-Ⅳb 선에 대한 단면도이고,
도 5a는 도 4a 다음 단계에서의 배치도이고,
도 5b는 도 5a에서 Ⅴb-Ⅴb 선에 대한 단면도이고,
도 6은 도 5b 다음 단계에서의 단면도이고,
도 7a는 도 6 다음 단계에서의 배치도이고,
도 7b는 도 7a에서 Ⅶb-Ⅶb 선에 대한 단면도이고,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기 판을 도시한 배치도이고,
도 9는 도 8에서 Ⅸ-Ⅸ 선에 대한 단면도이고,
도 10a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고,
도 10b는 도 10a에서 Ⅹb-Ⅹb 선에 대한 단면도이고,
도 11a는 도 10a 다음 단계에서의 배치도이고,
도 11b는 도 11a에서 XⅠb-XⅠb 선에 대한 단면도이고,
도 12a는 도 11a 다음 단계에서의 배치도이고,
도 12b는 도 12a에서 XⅡb-XⅡb 선에 대한 단면도이고,
도 13은 도 12b 다음 단계에서의 단면도이고,
도 14a는 도 13 다음 단계에서의 배치도이고,
도 14b는 도 14a에서 XⅣb-XⅣb선에 대한 단면도이다.
본 발명은 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사율을 높이는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층 으로 이루어져 있으며, 두 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시켜 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.
이러한 액정 표시 장치는 빛을 발광하는 백 라이트(back light)가 부착되어 있는 투과형, 자연광을 이용하는 반사형 및 투과형과 반사형을 겸용할 수 있는 반투과형으로 나눌 수가 있는데, 이 중에서 반사형 액정 표시 장치는 각각의 화소에 박막 트랜지스터와 반사막이 형성되어 있는 제1 기판과 반사막 이외의 부분을 가려주는 블랙 매트릭스와 색 필터가 형성되어 있는 제2 기판으로 이루어져 있다.
이러한 반사형 액정 표시 장치에서는 제2 기판의 바깥면에서 빛이 입사하여 색 필터 및 액정층을 차례로 통과하고, 입사한 빛은 제1 기판의 반사막에서 반사되어 다시 액정층 및 제2 기판의 색 필터를 통과하여 화상을 표시한다.
그러나, 이러한 반사형 액정 표시 장치는 반사막에 의한 반사율이 낮거나 화소마다 균일한 반사율을 얻지 못하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 액정 표시 장치에서 균일한 반사율을 얻는 것이다.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 보호막을 형성할 때 사용하는 마스크에서 데이터 배선에 대응하는 투명 부분의 선폭을 작게 한다.
본 발명에 따르면, 제1 영역과 제2 영역으로 이루어진 절연 기판이 있고, 기판 위에 게이트선, 게이트선의 일부이면서 제1 영역 및 제2 영역에 각각 형성되어 있는 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트선과 절연되어 교차하며 제1 영역 및 제2 영역의 경계선에 인접하여 있는 제1 데이터선 및 제2 데이터선, 제1 데이터선 및 제2 데이터선의 각각의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극 및 제1 데이터선과 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부를 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 가지며 표면이 요철 모양으로 이루어진 보호막이 형성되어 있고, 제1 영역 및 제2 영역에 각각 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극과 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극이 형성되어 있다. 여기서, 제1 게이트 전극, 제1 소스 전극 및 제1 드레인 전극과 제2 게이트 전극, 제2 소스 전극 및 제2 드레인 전극은 제1 영역 및 제2 영역의 경계선과 화소 전극을 상하로 이등분하는 선과의 교차점에 대하여 점대칭인 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 영역과 제2 영역으로 이루어진 절연 기판이 있고, 기판 위에 게이트선, 게이트선의 일부이면서 제1 영역 및 제2 영역에 각각 형성되어 있는 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트선과 절연되어 교차하며 제1 영역 및 제2 영역의 경계선에 인접하여 있는 제1 데이터선 및 제2 데이터선, 제1 데이터선 및 제2 데이터선의 각각의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극, 제1 데이터선 및 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부, 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극과 각각 연결되어 있으며 제1 영역 및 제2 영역에 각각 형성되어 있는 제1 더미 배선 및 제2 더미 배선을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 가지며 표면이 요철 모양으로 이루어진 보호막이 형성되어 있다. 제1 영역 및 제2 영역에 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극과 각각 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극이 형성되어 있다. 이때, 제1 게이트 전극, 제1 소스 전극, 제1 드레인 전극 및 제1 더미 배선은 각각 제2 게이트 전극, 제2 소스 전극, 제2 드레인 전극 및 제2 더미 배선과 거울상 대칭인 것이 바람직하다.
여기서, 보호막은 감광성의 유기 절연막으로 이루어지며, 제1 및 제2 화소 전극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 및 은 또는 은 합금 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
한편, 제1 및 제2 화소 전극은 ITO 또는 IZO 중의 어느 하나로 이루어진 하부의 투명 도전막과 은 또는 은 합금 및 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중의 어느 하나로 이루어진 상부의 불투명 도전막으로 이루어지며, 투명 도전막은 불투명 도전막 면적의 20% 내지 30%를 노출시키는 개구부를 통해 노출되어 있는 것이 바람직하다.
이러한 본 발명에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때 먼저, 절연 기판 위에 게이트선, 게이트선의 일부인 제1 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성한다. 다음, 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하고, 반도체층 위에 제1 및 제2 데이터선, 제1 데이터선 및 제2 데이터선의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극 및 제1 및 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 다음, 요철 모양의 표면을 가지며 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 갖는 보호막을 형성하고, 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 통해 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극과 각각 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 형성한다 여기서, 보호막을 형성할 때 제1 화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역에서 사용한 마스크를 180°회전시켜 제2 화소 전극이 형성되어 있는 제2 영역에서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때 먼저, 절연 기판 위에 게이트선, 게이트선의 일부인 제1 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성한다. 다음, 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하고, 반도체층 위에 제1 및 제2 데이터선, 제1 데이터선 및 제2 데이터선의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극, 제1 및 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부 및 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극과 각각 연결되어 있는 제1 더미 배선 및 제2 더미 배선을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 다음, 요철 모양의 표면을 가지며 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 갖 는 보호막을 형성한다. 다음, 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 통해 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극과 각각 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 형성한다. 여기서, 보호막을 형성할 때 제1 화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역에서 사용한 마스크를 반전시켜 제2 화소 전극이 형성되어 있는 제2 영역에서 사용하는 것이 바람직하다.
이때, 마스크는 불투명 부분과 위치에 따라 선폭이 다른 투명 부분으로 이루어지며, 투명 부분의 선폭은 제1 선폭의 제1 부분, 제1 선폭보다 좁은 제2 선폭을 갖는 제2 부분, 제1 선폭과 제2 선폭 사이의 값을 갖는 제3 선폭의 제3 부분으로 나누어지고, 제1 부분을 제1 및 제2 접촉 구멍에 대응하도록 하며, 제2 부분을 데이터 배선에 대응하도록 하고, 제3 부분을 제1 및 제2 부분을 제외한 나머지 부분에 대응하도록 한다.
이러한 본 발명에서는 보호막의 표면을 요철 모양으로 형성하여 그 위에 형성되는 화소 전극의 반사율을 높이며, 제1 및 제2 화소 전극이 형성되어 있는 좌우 영역에서 한 쪽 영역에서 사용한 마스크를 180°회전시키거나 반전시켜 다른 한 쪽 영역에 사용하여 보호막의 요철 모양을 균일하게 하여 균일한 반사율을 얻을 수 있다.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장 치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 도시한 배치도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ 선에 대한 단면도이다.
도 1 및 도 2에서와 같이, 절연 기판(10) 위에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐 합금(MoW), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 게이트 배선(21, 22, 221)과 유지 용량선(25)이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(21), 게이트선(21)의 일부인 제1 및 제2 박막 트랜지스터(TFT1, TFT2)의 제1 및 제2 게이트 전극(22, 221)을 포함하며, 게이트선(21)의 끝에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 인가받아 게이트선(21)으로 전달하는 게이트 패드(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
게이트 배선(21, 22, 221) 및 유지 용량선(25)은 단일층으로 형성할 수도 있지만, 이중층이나 삼중층으로 형성할 수도 있다. 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 형성하고 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 만드는 것이 바람직하며, 그 예로 Cr/Al(또는 Al 합금)의 이중층 또는 Al(또는 Al 합금)/Mo의 이중층을 들 수 있다.
게이트 배선(21, 22, 221) 및 유지 용량선(25) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 게이트 전극(22, 221) 상부의 게이트 절연막(30) 위에는 비정질 규소 따위의 반도체로 이루어진 제1 및 제2 반도체층(41, 411)이 각각 섬 모양으로 형성되어 있다. 제1 반도체층(41) 위에는 인(P)과 같은 n형 불순물이 도핑되어 있는 비정질 규소 따위의 반도체로 이루어진 저항성 접촉층이 제1 게이트 전극(22)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 형성되어 있으며, 제2 반도체층(411) 위에도 저항성 접촉층(521, 531)이 제2 게이트 전극(221)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 형성되어 있다.
저항성 접촉층(521, 531) 위에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴-텅스텐 합금, 크롬, 탄탈륨 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 뻗어 있는 제1 및 제2 데이터선(61, 611), 제1 및 제2 데이터선(61, 611)의 각각의 일부인 제1 및 제2 소스 전극(62, 621), 제1 게이트 전극(22)을 중심으로 제1 소스 전극(62)과 마주하는 제1 드레인 전극(63), 제2 게이트 전극(221)을 중심으로 제2 소스 전극(621)과 마주하는 제2 드레인 전극(631) 및 제1 데이터선(61)과 제2 데이터선(611)을 연결하고 있는 데이터 연결부(65)를 포함하며, 데이터선(61, 611)에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 인가받아 데이터선(61, 611)에 전달하는 데이터 패드(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 게이트 전극(22), 제1 반도체층(41), 제1 소스 전극(62) 및 제1 드레인 전극(63)은 제1 박막 트랜지스터(TFT1)를 이루며, 제2 게이트 전극(221), 제2 반도체층(411), 제2 소스 전극(621) 및 제2 드레인 전극(631)은 제2 박막 트랜지스터(TFT2)를 이룬다.
데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65)도 게이트 배선(21, 22, 221)과 마찬가지로 단일층으로 형성할 수 있지만, 이중층이나 삼중층으로 형성할 수도 있다. 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 형성하고 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 형성하는 것이 바람직하다.
데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65) 및 게이트 절연막(30) 위에는 감광성이 있는 유기 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 요철 모양으로 형성되어 있으며, 보호막(70)에는 드레인 전극(63, 631)을 각각 드러내는 접촉 구멍(72, 721)이 형성되어 있다.
보호막(70) 위에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 및 은 또는 은 합금과 같이 반사율이 좋은 금속으로 이루어진 제1 및 제2 화소 전극(80, 81)이 형성되어 있는데, 화소 전극(80, 81)이 보호막(70)의 표면 모양을 따라 요철 모양으로 형성되어 반사율이 높아진다.
제1 및 제2 화소 전극(80, 81)은 각각 접촉 구멍(72, 721)을 통하여 제1 및 제2 드레인 전극(63, 631)과 연결되어 화상 신호를 전달받으며, 데이터 연결부(65)를 통해 제1 및 제2 데이터선(61, 611)이 연결되어 있으므로 제1 및 제2 화소 전극(80, 81)은 같은 화상 신호를 전달받는다.
한편, 제1 게이트 전극(22), 제1 소스 전극(62) 및 제1 드레인 전극(63)과 제2 게이트 전극(221), 제2 소스 전극(621) 및 제2 드레인 전극(631)은 제1 화소 전극(80)과 제2 화소 전극(81)의 경계선과 화소 전극(80, 81)을 상하로 이등분하는 선과의 교차점에 대하여 점대칭을 이루고 있다.
그러면, 도 3a 내지 도 7b를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 절연 기판(10) 위에 게이트 배선용 도전체 또는 금속을 스퍼터링(sputtering) 따위의 방법으로 1,000Å 내지 3,000Å의 두께로 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트선(21, 211), 게이트 전극(22, 221)을 포함하는 게이트 배선과 유지 용량선(25)을 형성한다.
다음, 도 4a 및 도 4b에서와 같이, 질화 규소막(30), 비정질 규소층 및 n형 불순물이 도핑된 비정질 규소층을 화학 기상 증착법(CVD : chemical vapor deposition) 따위를 이용하여 각각 1,500Å 내지 5,000Å, 500Å 내지 1,500Å 및 300Å 내지 600Å의 두께로 차례로 증착하고, 세 층을 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트 절연막(30), 반도체층(41, 411) 및 저항성 접촉층(51, 511)을 형성한다.
다음, 도 5a 및 도 5b에서와 같이, 데이터 배선용 도전체 또는 금속을 스퍼터링 따위의 방법으로 1,500Å 내지 3,000Å의 두께로 증착하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 데이터선(61, 611), 소스 전극(62, 621), 드레인 전극(63, 631) 및 데이터 연결부(65)를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 다음, 소스 전극(62, 621)과 드레인 전극(63, 631)으로 가리지 않은 저항성 접촉층(51, 511)을 제거하여 게이트 전극(22, 221)을 중심으로 두 부분(52, 53, 521, 531)으로 분리하고 반도체층(41, 411)을 노출시킨다.
다음, 도 6에서와 같이, 감광성의 유기 절연막을 사용하여 수 ㎛의 두께로 보호막(70)을 도포한 후, 마스크(100)를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 드레인 전극(63, 631)을 각각 드러내는 접촉 구멍(72, 721)을 형성함과 동시에 보호막(70)의 표면을 요철 모양으로 만든다.
이때, 사용하는 마스크(100)는 크롬 따위로 이루어진 불투명 부분(110)과 투명 부분(111)으로 이루어지는데, 접촉 구멍(72, 721)을 형성하는 부분은 투명 부분(111)에 대응하도록 하고 보호막(70) 표면의 요철을 형성하기 위해 불투명 부분(110)과 투명 부분(111)을 교차로 대응하도록 한다. 이때, 보호막(70) 하부에 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65)이 형성되어 있는 부분은 마스크(100)를 통해 빛을 조사할 때 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65)으로부터 반사되는 빛에 의해 보호막(70)에 조사되는 노광량이 많아져 현상했을 때 보호막(70)의 잔량이 적어지므로 보호막(70)의 요철 모양이 불균일하게 된다. 따라서, 보호막(70) 하부에 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65)이 형성되어 있는 부분의 투명 부분(111)은 선폭을 작게 하여 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65)이 형성되어 있지 않은 부분에 비해 노광량을 줄이는 것이 바람직하다.
또한, 제1 화소 전극(80)이 형성된 왼쪽 영역과 제2 화소 전극(81)이 형성된 오른쪽 영역에서 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65)의 모양은 180°회전시켰을 때 좌우의 모양이 동일하므로 오른쪽 영역에서 사용할 마스크는 왼쪽 영역에서 사용한 마스크를 180°회전시켜 배치하여 사용하면 된다.
다음, 앞서의 도 1 및 도 2에서와 같이, 보호막(70) 위에 알루미늄 또는 알 루미늄 합금 및 은 또는 은 합금과 같은 반사율이 높은 금속을 스퍼터링 따위의 방법으로 400Å 내지 500Å의 두께로 증착하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 제1 및 제2 화소 전극(80, 81)을 형성한다.
이와 같이, 보호막(80)의 표면을 균일한 요철 모양으로 형성하여 그 위에 형성되는 화소 전극(80, 81)의 반사율을 높일 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 보호막의 균일한 요철 모양을 얻기 위하여 왼쪽 영역의 마스크를 180°회전시켜 오른쪽 영역에 배치하였으나, 데이터 배선의 모양에 따라 다른 방법으로 마스크를 배치할 수도 있다. 이에 대하여 도 8 내지 도 14b를 참조하여 본 발명의 제2 실시예로 설명한다.
먼저, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 설명한다.
도 8 및 도 9에서와 같이, 절연 기판(10) 위에 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴-텅스텐 합금, 크롬, 탄탈륨 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 게이트선(21), 제1 및 제2 게이트 전극(22, 221)을 포함하는 게이트 배선과 유지 용량선(25)이 형성되어 있다. 게이트 배선은 본 발명의 제1 실시예와 동일한 형태를 갖는다.
게이트 배선(21, 22, 221) 및 유지 용량선(25) 위에는 질화 규소 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 있다.
제1 및 제2 게이트 전극(22, 221) 상부의 게이트 절연막(30) 위에는 제1 및 제2 반도체층(41, 411)이 섬모양으로 형성되어 있고, 제1 반도체층(41) 위에는 저 항성 접촉층이 제1 게이트 전극(22)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 형성되어 있으며, 제2 반도체층(411) 위에도 저항성 접촉층(521, 531)이 제2 게이트 전극(221)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 형성되어 있다.
저항성 접촉층(521, 531) 위에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴-텅스텐 합금, 크롬, 탄탈륨 등의 금속 또는 도전체로 이루어진 제1 및 제2 데이터선(61, 611), 제1 및 제2 데이터선(61, 611)의 각각의 일부인 제1 및 제2 소스 전극(62, 621), 제1 게이트 전극(22)을 중심으로 제1 소스 전극(62)과 마주하는 제1 드레인 전극(63), 제2 게이트 전극(221)을 중심으로 제2 소스 전극(621)과 마주하는 제2 드레인 전극(631) 및 제1 데이터선(61)과 제2 데이터선(611)을 연결하고 있는 데이터 연결부(65)를 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 또한, 데이터 배선은 제1 소스 전극(62) 및 제1 드레인 전극(63)과 동일한 모양을 가지며 이후 설명하는 제2 화소 전극(81)의 영역에 반전되어 위치하는 제2 더미 배선(661), 제2 소스 전극(621) 및 제2 드레인 전극(631)과 동일한 모양을 가지며 이후 설명하는 제1 화소 전극(80)의 영역에 반전되어 위치하는 제1 더미 배선(66)을 포함한다.
여기서, 제1 게이트 전극(22), 제1 반도체층(41), 제1 소스 전극(62) 및 제1 드레인 전극(63)은 제1 박막 트랜지스터(TFT1)를 이루며, 제2 게이트 전극(221), 제2 반도체층(411), 제2 소스 전극(621) 및 제2 드레인 전극(631)은 제2 박막 트랜지스터(TFT2)를 이룬다.
데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65, 66, 661) 및 게이트 절연막(30) 위에는 감광성이 있는 유기 절연막으로 이루어진 보호막(70)이 요철 모양으로 형성되어 있으며, 보호막(70)에는 드레인 전극(63, 631)을 각각 드러내는 접촉 구멍(72, 721)이 형성되어 있다.
보호막(70) 위에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 및 은 또는 은 합금과 같이 반사율이 좋은 금속으로 이루어진 제1 및 제2 화소 전극(80, 81)이 형성되어 있는데, 화소 전극(80, 81)이 보호막(70)의 표면 모양을 따라 요철 모양으로 형성되어 반사율이 높아진다.
제1 및 제2 화소 전극(80, 81)은 각각 접촉 구멍(72, 721)을 통하여 제1 및 제2 드레인 전극(63, 631)과 연결되어 화상 신호를 전달받는다.
한편, 제1 게이트 전극(22), 제1 소스 전극(62), 제1 드레인 전극(63) 및 제1 더미 배선(66)은 각각 제2 게이트 전극(221), 제2 소스 전극(621), 제2 드레인 전극(631) 및 제2 더미 배선(661)과 거울상 대칭이다.
그러면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 10a 내지 도 14b, 앞서의 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 10a 및 도 10b에서와 같이, 절연 기판(10) 위에 게이트 배선용 도전체 또는 금속을 스퍼터링 따위의 방법으로 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트선(21, 211), 게이트 전극(22, 221)을 포함하는 게이트 배선과 유지 용량선(25)을 형성한다.
다음, 도 11a 및 도 11b에서와 같이, 질화 규소막(30), 비정질 규소층 및 n 형 불순물이 도핑된 비정질 규소층을 화학 기상 증착법 따위를 이용하여 차례로 증착하고, 세 층을 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트 절연막(30), 반도체층(41, 411) 및 저항성 접촉층(51, 511)을 형성한다.
다음, 도 12a 및 도 12b에서와 같이, 데이터 배선용 도전체 또는 금속을 스퍼터링 따위의 방법으로 증착하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 데이터선(61, 611), 소스 전극(62, 621), 드레인 전극(63, 631) 및 데이터 연결부(65)를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 다음, 소스 전극(62, 621)과 드레인 전극(63, 631)으로 가리지 않은 저항성 접촉층(51, 511)을 제거하여 게이트 전극(22, 221)을 중심으로 두 부분(52, 53, 521, 531)으로 분리하고 반도체층(41, 411)을 노출시킨다.
다음, 도 13에서와 같이, 감광성의 유기 절연막을 사용하여 보호막(70)을 형성한 후, 마스크(100)를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 드레인 전극(63, 631)을 각각 드러내는 접촉 구멍(72, 721)을 형성함과 동시에 보호막(70)의 표면을 요철 모양으로 만든다.
이때, 사용하는 마스크(100)는 크롬 따위로 이루어진 불투명 부분(110)과 투명 부분(111)으로 이루어지는데, 접촉 구멍(72, 721)을 형성하는 부분은 투명 부분(111)에 대응하도록 하고 보호막(70) 표면의 요철을 형성하기 위해 불투명 부분(110)과 투명 부분(111)을 교차로 대응하도록 한다. 이때, 보호막(70) 하부에 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65, 66, 661)이 형성되어 있는 부분은 마스크(100)를 통해 빛을 조사할 때 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65, 66, 661)으로부터 반사되는 빛에 의해 보호막(70)에 조사되는 노광량이 많아져 현상했을 때 보호막(70)의 잔량이 적어지므로 보호막(70)의 요철 모양이 불균일하게 된다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에서와 같이, 보호막(70) 하부에 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65, 66, 661)이 형성되어 있는 부분의 투명 부분(111)은 선폭을 작게 하여 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65, 66, 661)이 형성되어 있지 않은 부분에 비해 노광량을 줄이는 것이 바람직하다.
또한, 화소 전극(80)이 형성된 왼쪽의 화소 영역과 화소 전극(81)이 형성된 오른쪽 화소 영역에서 데이터 배선(61, 611, 62, 621, 63, 631, 65, 66, 661)의 모양은 반전시켰을 때 좌우의 모양이 동일하므로 오른쪽 화소 영역에서 사용할 마스크는 왼쪽 화소 영역에서 사용한 마스크를 반전시켜 배치하여 사용하면 된다.
다음, 앞서의 도 8 및 도 9에서와 같이, 보호막(70) 위에 알루미늄 또는 알루미늄 합금 및 은 또는 은 합금과 같은 반사율이 높은 금속을 스퍼터링 따위의 방법으로 증착하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 제1 및 제2 화소 전극(80, 81)을 형성한다.
본 발명의 제1 및 제2 실시예에서는 제1 및 제2 화소 전극(80, 81)이 형성되어 있는 좌우 영역의 반사율을 동일하게 하기 위하여 보호막(70)을 형성할 때 한 쪽 영역에서 사용한 마스크를 180°회전시키거나 반전시켜 다른 한 쪽 영역에 사용하였지만, 이는 좌우 영역에 형성되어 있는 데이터 배선의 모양에 따라 달라질 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에서는 화소 전극(80, 81)을 반사율이 우 수한 금속으로 형성하여 백 라이트를 사용하지 않고 자연광을 이용하여 화상을 표시하는 반사형 액정 표시 장치에 대하여 설명하였으나, 자연광이 충분한 경우에는 자연광을 이용하고 자연광이 충분하지 않은 경우에는 백 라이트를 사용하여 화상을 표시할 수 있는 반투과형 액정 표시 장치에도 적용할 수 있다. 이때는 화소 전극(80, 81)을 반사와 투과가 동시에 일어나도록 형성해야 한다. 이를 위해 보호막(70)을 형성한 후 그 위에 ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질로 화소 전극(80, 81)을 패터닝하여 형성하고, 투명 화소 전극(80, 81) 위에 반사율이 우수한 금속을 투명 부분이 20% 내지 30% 노출되도록 패터닝하여 형성한다.
이와 같이 본 발명에서는 보호막의 표면을 요철 모양으로 형성하여 그 위에 형성되는 화소 전극의 반사율을 높이며, 제1 및 제2 화소 전극이 형성되어 있는 좌우 영역에서 한 쪽 영역에서 사용한 마스크를 180°회전시키거나 반전시켜 다른 한 쪽 영역에 사용하여 보호막의 요철 모양을 균일하게 하여 균일한 반사율을 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 제1 영역과 제2 영역으로 이루어진 절연 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선의 일부이면서 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 각각 형성되어 있는 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선,
    상기 게이트선과 절연되어 교차하며 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계선에 인접하여 형성되어 있는 제1 데이터선 및 제2 데이터선, 상기 제1 데이터선 및 상기 제2 데이터선의 각각의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 상기 제1 소스 전극 및 상기 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극 및 상기 제1 데이터선 및 상기 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부를 포함하는 데이터 배선,
    상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 가지며 표면이 요철 모양으로 이루어진 보호막,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 형성되어 있으며 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극과 각각 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극
    을 포함하며,
    상기 제1 영역 위에 존재하는 상기 보호막의 요철은 상기 제2 영역 위에 존재하는 상기 보호막의 요철과 점대칭을 이루며, 상기 제1 게이트 전극, 상기 제1 소스 전극 및 상기 제1 드레인 전극과 상기 제2 게이트 전극, 상기 제2 소스 전극 및 상기 제2 드레인 전극은 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계선과 상기 화소 전극을 상하로 이등분하는 선과의 교차점에 대하여 점대칭인 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  2. 제1 영역과 제2 영역으로 이루어진 절연 기판,
    상기 기판 위에 형성되어 있는 게이트선, 상기 게이트선의 일부이면서 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 각각 형성되어 있는 제1 게이트 전극 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선,
    상기 게이트선과 절연되어 교차하며 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역의 경계선에 인접하여 형성되어 있는 제1 데이터선 및 제2 데이터선, 상기 제1 데이터선 및 상기 제2 데이터선의 각각의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 상기 제1 소스 전극 및 상기 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극, 상기 제1 데이터선 및 상기 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부, 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극과 각각 연결되어 있으며 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 각각 형성되어 있는 제1 더미 배선 및 제2 더미 배선을 포함하는 데이터 배선,
    상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극을 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 가지며 표면이 요철 모양으로 이루어진 보호막,
    상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 형성되어 있으며 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극과 각각 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극
    을 포함하며,
    상기 제1 영역 위에 존재하는 상기 보호막의 요철은 상기 제2 영역 위에 존재하는 상기 보호막의 요철과 거울상 대칭을 이루며, 상기 제1 게이트 전극, 상기 제1 소스 전극, 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제1 더미 배선은 각각 상기 제2 게이트 전극, 상기 제2 소스 전극, 상기 제2 드레인 전극 및 상기 제2 더미 배선과 거울상 대칭인 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 보호막은 감광성의 유기 절연막으로 이루어진 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  4. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 제1 및 제2 화소 전극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 및 은 또는 은 합금 중 어느 하나로 이루어진 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  5. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 제1 및 제2 화소 전극은 ITO 또는 IZO 중의 어느 하나로 이루어진 하부의 투명 도전막과 은 또는 은 합금 및 알루미늄 또는 알루미늄 합금 중의 어느 하나로 이루어진 상부의 불투명 도전막으로 이루어지며, 상기 투명 도전막은 상기 불투명 도전막 면적의 20% 내지 30%를 노출시키는 개구부를 통해 노출되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판.
  6. 절연 기판 위에 게이트선, 상기 게이트선의 일부인 제1 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계,
    상기 반도체층 위에 제1 및 제2 데이터선, 상기 제1 데이터선 및 상기 제2 데이터선의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 상기 제1 소스 전극 및 상기 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극 및 상기 제1 및 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부를 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 배선과 상기 제1 및 제2 데이터선으로 구획되어 있는 복수의 화소 영역 위에 형성되어 있으며 수평 방향으로 인접하는 화소에서 점 대칭을 이루는 요철 모양의 표면을 가지며 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 갖는 보호막을 형성하는 단계,
    상기 제1 접촉 구멍 및 상기 제2 접촉 구멍을 통해 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극과 각각 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 보호막을 형성할 때 상기 제1 화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역에서 사용한 마스크를 180°회전시켜 상기 제2 화소 전극이 형성되어 있는 제2 영역에서 사용하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  7. 절연 기판 위에 게이트선, 상기 게이트선의 일부인 제1 및 제2 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 반도체층을 형성하는 단계,
    상기 반도체층 위에 제1 및 제2 데이터선, 상기 제1 데이터선 및 상기 제2 데이터선의 일부인 제1 소스 전극 및 제2 소스 전극, 상기 제1 소스 전극 및 상기 제2 소스 전극과 각각 분리되어 있는 제1 드레인 전극 및 제2 드레인 전극, 상기 제1 및 제2 데이터선을 연결하는 데이터 연결부 및 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극과 각각 연결되어 있는 제1 더미 배선 및 제2 더미 배선을 포함하는 데이터 배선을 형성하는 단계,
    상기 게이트 배선과 상기 제1 및 제2 데이터선으로 구획되어 있는 복수의 화소 영역 위에 형성되어 있으며 수평 방향으로 인접하는 화소에서 거울 대칭을 이루는 요철 모양의 표면을 가지며 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극을 각각 노출시키는 제1 접촉 구멍 및 제2 접촉 구멍을 갖는 보호막을 형성하는 단계,
    상기 제1 접촉 구멍 및 상기 제2 접촉 구멍을 통해 상기 제1 드레인 전극 및 상기 제2 드레인 전극과 각각 연결되는 제1 화소 전극 및 제2 화소 전극을 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 보호막을 형성할 때 상기 제1 화소 전극이 형성되어 있는 제1 영역에서 사용한 마스크를 반전시켜 상기 제2 화소 전극이 형성되어 있는 제2 영역에서 사용하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에서,
    상기 마스크는 불투명 부분과 위치에 따라 선폭이 다른 투명 부분으로 이루어지며, 상기 투명 부분의 선폭은 제1 선폭의 제1 부분, 상기 제1 선폭보다 좁은 제2 선폭을 갖는 제2 부분, 상기 제1 선폭과 상기 제2 선폭 사이의 값을 갖는 제3 선폭의 제3 부분으로 나누어지고, 상기 제1 부분을 상기 제1 및 제2 접촉 구멍에 대응하도록 하며, 상기 제2 부분을 상기 데이터 배선에 대응하도록 하고, 상기 제3 부분을 상기 제1 및 제2 부분을 제외한 나머지 부분에 대응하도록 하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
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