KR20030018109A

KR20030018109A - 액정표시장치용 어레이기판 제조방법

Info

Publication number: KR20030018109A
Application number: KR1020010051671A
Authority: KR
Inventors: 송상무; 곽동영; 손세일
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-06
Also published as: US6917394B2; US7041521B2; US20030053005A1; US20050106770A1; KR100756251B1

Abstract

본 발명은 액정표시장치용 어레이기판에 관한 것으로, 특히 스토리지 온 게이트구조(storage on gate)의 액정표시장치에 관한 것이다.

종래에는 드레인전극이 구성된 영역과 게이트배선을 제 1 스토리지 전극으로 하는 스토리지 캐패시터가 구성된 영역은 게이트배선의 높이만큼 단차가 발생한다.

이와 같은 구성에서, 투명 유기 절연물질을 기판의 전면에 코팅하게 되면 상기 스토리지 캐패시터가 구성된 영역의 유기절연물질의 높이와 상기 드레인전극이 위치하는 영역의 상부에 구성된 유기절연물질의 높이에 차이가 발생하게 된다.

따라서, 상기 두 영역에서 상기 유기절연물질을 식각하여 콘택홀을 형성하는 공정을 동시에 진행하게 되면, 어느 한 영역에서는 과식각이 발생하여 하부의 구성층 까지 식각되는 문제가 발생한다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 목적으로 본 발명이 제안되었으며, 본 발명은 상기 드레인전극의 하부에 상기 게이트배선과 동일한 두께를 가지는 아일랜드 형상의 금속층을 추가적으로 구성함으로써, 상기 두 영역의 높이를 동일하게 하였다. 이와 같이 하면 식각비율을 맞출 수 있기 때문에 식각불량을 방지할 수 있으므로, 제품의 수율을 개선할 수 있다.

Description

액정표시장치용 어레이기판 제조방법{method for fabricating liquid crystal display device}

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 스토리지 캐패시터(Storage Capacitor)가 게이트 배선(Gate line)의 상부에 구성된 액정표시장치용 어레이기판에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이다

도시한 바와 같이, 일반적인 액정표시장치(51)는 블랙매트릭스(6)와 서브컬러필터(7)가 구성되고, 상기 서브컬러필터(7)와 블랙매트릭스(6)상부에 증착된 투명전극인 공통전극(9)이 형성된 상부기판(5)과, 화소영역(P)과 화소영역 상에 형성된 화소전극(46)과 스위칭소자(T)를 포함한 어레이배선이 형성된 하부기판(52)으로 구성되며, 상기 상부기판(5)과 하부기판(52) 사이에는 액정(11)이 충진되어 있다.

상기 하부기판(52)은 어레이기판이라고도 하며, 스위칭 소자인 박막트랜지스터(T)가 매트릭스형태(matrix type)로 위치하고, 이러한 다수의 박막트랜지스터를 교차하여 지나가는 게이트배선(12)과 데이터배선(24)이 형성된다.

상기 화소(P)영역은 상기 게이트배선(12)과 데이터배선(24)이 교차하여 정의되는 영역이다. 상기 화소영역(P)상에 형성되는 화소전극(46)은 인듐-틴-옥사이드(indium-tin-oxide : ITO)와 같이 빛의 투과율이 비교적 뛰어난 투명도전성 금속을 사용한다.

전술한 바와 같이 구성되는 액정표시장치는 상기 박막트랜지스터(T)와 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극(46)이 매트릭스 내에 존재함으로써 영상을 표시한다.

상기 게이트배선(12)은 상기 박막트랜지스터(T)의 제 1 전극인 게이트전극을 구동하는 펄스전압을 전달하며, 상기 데이터배선(24)은 상기 박막트랜지스터(T)의 제 2 전극인 소스전극을 구동하는 신호전압을 전달하는 수단이다.

전술한 바와 같은 구성을 가지는 액정패널의 구동은 액정의 전기광학적 효과에 기인한 것이다.

자세히 설명하면, 상기 액정층(11)은 자발분극(Spontaneous Polarization)특성을 가지는 유전이방성 물질이며, 전압이 인가되면 자발분극에 의해 쌍극자(Bipolar)를 형성함으로써 전계의 인가방향에 따라 분자의 배열방향이 바뀌는 특성을 갖는다.

따라서, 이러한 배열상태에 따라 광학적특성이 바뀜으로써 전기적인 광변조가 생기게 된다.

이러한 액정의 광변조 현상에 의해, 빛을 차단 또는 통과시키는 방법으로 이미지를 구현하게 된다.

도 2는 도 1의 구성 중 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 확대평면도이다.

전술한 구성 중 상기 액정(도 1의 11)을 구동하기 위해 필요한 요소들은 주사신호(scanning signal, 게이트전압)를 전달하는 게이트배선(12)과, 영상신호(Image signal, 데이터전압)를 전달하는 데이터배선(24)과, 상기 게이트배선과 데이터배선에 각각 연결되고, 상기 게이트배선(12)과 데이터배선(24)이 교차하는 지점에 위치하는 스위칭소자인 박막트랜지스터(T)와, 상기 박막트랜지스터에 연결된 화소전극(pixel electrode)(46)이다.

이때, 상기 게이트배선(12)의 일 끝단에는 투명한 게이트패드 단자(48)와 접촉하여 외부의 게이트 신호를 받는 게이트 패드(16)가 형성되고, 상기 데이터배선(24)의 일 끝단에는 투명한 데이터패드 단자(50)와 접촉하여 외부의 데이터신호를 받는 데이터패드(30)가 형성된다.

상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트배선(12)과 연결된 게이트전극(14)과, 상기 게이트전극(14)상부에 위치하고, 상기 게이트전극(14)과 소정면적 겹쳐 형성되는 소스전극(26)및 드레인전극(28)으로 구성된다.

이때, 상기 소스전극(26)과 드레인전극(28)은 반도체층(이하 "액티브층 ; active layer"이라함)(20)을 사이에 두고 서로 이격되어 형성된다.

상기 액티브층(20)은 일반적으로 비정질실리콘(a-Si:H)을 사용하여 형성하며, 경우에 따라서는 폴리실리콘(poly silicon)으로 형성할 수 있다.

이때, 상기 소스전극(26)은 데이터배선(24)과 연결되어 형성되고, 상기 드레인전극(28)은 상기 화소영역(P)상에 위치한 화소전극(46)과 연결된다.

여기서, 상기 화소전극(46)의 일부는 상기 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(12)의 상부까지 연장되어, 상기 게이트배선과 함께 스토리지 캐패시터(C)를 이룬다.(경우에 따라 스토리지 캐패시터의 구성은 다양하게 변형할 수 있다.)

전술한 구성에서, 상기 액정패널은 상기 게이트배선(12)에 접속된 게이트전극(14)에 주사신호(게이트전압)를 인가하여 스위칭소자를 온상태(on state)로 하고, 상기 주사신호에 의해 동기 되어 드레인전극으로부터 진폭이 변조된 영상신호가 화소전극에 전달되면, 상기 전달된 신호에 의해 화소전극 상에 분포한 액정(도 1의 11)이 분극하여 재배열하게 된다.

만약, 게이트전극(14)이 선택되지 않으면 오프상태(off state)가 되고, 박막트랜지스터(T)를 통하여 화소영역(P)에 축적된 전하가 오프상태에서 박막트랜지스터(T)및 액정(도 1의11)에 상기 데이터전압이 계속 방전하게 된다.

이러한 현상을 방지하기 위해, 상기 스토리지 캐패시터(C)는 상기 화소전극(46)에 회로적으로 병렬로 연결하여 사용하게 되며, 상기 스토리지 캐패시터(C)는 방전된 전하를 보충하여 데이터전압을 유지하는 역할을 하게 된다.

상기 스토리지 캐패시터(C)는 상기 화소영역(P)을 정의하는 일부 게이트배선(12)을 제 1 스토리지 전극으로 하고, 상기 화소전극(46)과 연결된 아일랜드 형상의 스토리지 금속층(32)을 제 2 스토리지 전극으로 한다.

상기 게이트배선(12)과 상기 화소전극(46)사이에 스토리지 금속층(32)을 삽입하는 구조는, 상기 게이트배선(12)과 화소전극(46)사이에 구성되었던 절연막(미도시)의 두께보다는 훨씬 얇은 절연막을 스토리지 캐패시터의 유전체로 사용할 수 있기 때문에 스토리지 용량을 크게 할 수 있는 장점이 있다.

전술한 바와 같은 구성으로 제작되는 종래의 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 이하, 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3e는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단하여 종래의 공정순서에 따라 도시한 공정 단면이다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 기판(10)상에 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등의 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여, 게이트배선(12)과 상기 게이트배선에서 소정면적으로 일 방향으로 돌출 연장된 게이트전극(14)과, 상기 게이트배선(12)의 일 끝단에 소정면적을 가지는 게이트 패드(16)를 형성한다.

상기 게이트패드(16)는 외부의 신호를 상기 게이트배선(12)에 전달하는 역할을 한다.

다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트배선(12)과 게이트전극(14)과 게이트패드(16)등이 형성된 기판(10)의 전면에 산화실리콘(SiO₂), 질화실리콘(SiN_X)등의 무기 절연물질과 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)와 같은 투명한 유기절연물질을 증착 또는 도포하여 게이트 절연막(18)을 형성한다.

연속하여, 상기 게이트 절연막(18) 상부에 순수 비정질실리콘(a-Si:H)과 상기 순수 비정질실리콘층의 표면에 불순물(n형 또는 p형)을 도핑하여, 불순물 비정질실리콘층(n+ 또는 p+a-Si:H)을 형성하고 패턴하여 박막트랜지스터 영역(T)에 액티브층(active layer)(20)과 오믹콘택층(ohmic layer)(22)을 형성한다.

다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(20)과 오믹콘택층(22)이 형성된 기판(10)의 전면에 전술한 바와 같은 도전성금속 중 선택된 하나를 증착하여 도전성 금속층(미도시)을 형성한다.

상기 도전성 금속층을 패터닝하여, 상기 게이트배선(12)과 수직으로 교차하여 화소영역(P)을 정의하는 데이터배선(24)과, 상기 게이트배선(12)에서 상기 게이트전극(14)의 상부로 돌출 연장된 소스전극(26) 및 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(28)과, 상기 데이터배선(24)의 일 끝단에는 외부의 신호를 인가 받는 소정면적의 데이터패드(30)를 형성한다.

또한, 상기 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(12)의 일부 상부에 아일랜드 형상(Island type)의 금속층(32)을 더욱 형성한다.

상기 소스전극 및 드레인전극(26,28)을 패턴한 후, 연속하여 상기 소스전극과 드레인전극의 이격된 사이에 노출된 오믹콘택층(22)을 제거하고 그 하부의 일부 액티브층인 액티브채널(active channel)(CH)을 노출시킨다.

다음으로, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 소스전극 및 드레인전극 등(26, 28)이 형성된 기판(10)의 전면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)등이 포함된 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 보호막(34)을 형성한다.

이때, 상기 보호막(34)은 증착(deposition)이 아닌 코팅(coating)의 형태로두텁게 형성되며, 표면으로부터 안으로 들어간 부분은 더 많은 양의 유기물질이 채워지는 형태가 된다.

따라서, 유기물질로 형성된 보호막(34)의 표면은 하부의 구성으로 인한 돌출 형상 없이 평평하게 형성된다.

다음으로, 상기 보호막(34)을 패턴하여, 상기 드레인전극(28)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(36)과, 상기 스토리지 금속층(32)의 일부를 노출하는 스토리지 콘택홀(38)과, 상기 게이트패드(16)의 일부를 노출하는 게이트패드 콘택홀(40)과, 상기 데이터패드(30)의 일부를 노출하는 데이터패드 콘택홀(42)을 형성한다.

다음으로, 도 3e에 도시한 바와 같이 상기 각 콘택홀이 형성된 기판(10)의 상부에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)를 포함하는 투명 도전성 금속그룹 중 선택된 하나를 증착하고 패턴하여, 상기 드레인전극(28)과 접촉하면서 상기 화소영역(P)상에 연장되고, 상기 연장된 일 끝단이 상기 노출된 스토리지 금속층(32)과 접촉하는 화소전극(46)을 형성한다.

동시에, 상기 노출된 게이트패드(16)와 접촉하는 투명전극인 게이트패드 단자(48)와, 상기 노출된 데이터패드(30)와 접촉하는 투명전극인 데이터패드 단자(50)를 형성한다.

전술한 바와 같은 공정으로 어레이기판(52)을 제작할 수 있다.

상기 어레이기판(52)의 구성에서, 상기 게이트배선(12)을 제 1 스토리지 전극으로 하고 상기 화소전극(46)과 접촉하여 신호를 받는 스토리지 금속층(32)을 제 2 스토리지 전극으로 하고, 상기 두 전극 사이에 개제(介在)된 게이트 절연막(18)을 유전체로 하는 스토리지 캐패시터(C)가 구성된다.

전술한 바와 같은 방법으로 종래의 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 구성의 어레이기판을 제작하는 공정 중, 상기 드레인 콘택홀(36)이 형성되는 드레인 영역(D)의 구성층은 게이트절연막(18)과 드레인전극(28)과 보호막(34)으로 구성되며, 상기 스토리지 콘택홀(38)이 형성되는 상기 스토리지 영역(S)은 게이트배선(12)과 게이트 절연막(18)과 스토리지 금속층(32)과 보호막(34)으로 구성된다.

따라서, 상기 두 영역(D,S)의 높이를 비교하여 보면, 상기 드레인 영역(D)에 비해 상기 스토리지 영역(S)이 상기 게이트배선(12)의 높이만큼 더 높다.

이와 같은 상태에서, 상기 보호막(34)은 상기 구성층의 상부에 평탄하게 형성된다.

결과적으로, 상기 드레인 영역(D)의 상부에 위치하는 보호막(34)의 두께는 상기 스토리지 영역(S)의 상부에 위치하는 보호막의(34) 두께보다 상기 게이트배선(12)의 높이만큼 낮게 된다.

이와 같은 상태에서, 상기 보호막(34)에 콘택홀을 형성하는 식각공정을 행하게 되면, 드레인 영역(D)에 콘택홀을 형성하는 동안, 상기 스토리지 영역(S)에 과식각(over etching)이 발생하게 된다.

심하면 하부의 게이트배선을 노출하는 경우도 있다.

결과적으로, 상기 투명 화소전극(46)을 형성하는 공정에서, 상기 스토리지 금속층(32)에만 접촉해야한 하는 투명 화소전극은 하부의 게이트배선(12)과 접촉하는 상태가 된다.

이와 같은 경우는, 제 1 스토리지 전극과 유전체와 제 2 스토리지 전극으로 구성된 스토리지 캐패시터 구조에서 제 1 스토리지 전극과 제 2 스토리지 전극이 단락된 것과 같으며, 이것은 액정패널의 이상동작의 원인이 된다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 드레인전극의 하부에 상기 게이트배선(12)과 동일한 높이의 아일랜드 형상의 금속층을 더 구성하는 방법을 제안한다.

이러한 제안은 상기 콘택홀이 형성되는 드레인 영역(D)의 보호막(34)의 높이와 상기 스토리지 영역(S)의 보호막(34)의 높이를 동일하게 함으로써, 콘택홀을 형성하는 공정 중 식각불량이 발생하지 않도록 하여 액정패널의 수율을 개선하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 도시한 평면도이고,

도 2는 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 도시한 평면도이고,

도 3a 내지 도 3e는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ,Ⅳ-Ⅳ,Ⅴ-Ⅴ를 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이고,

도 5a 내지 도 5f는 도 4의 Ⅵ-Ⅵ,Ⅶ-Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ을 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

112 : 게이트배선 114 : 게이트전극

116 : 게이트패드 117 : 게이트 금속층

120a : 액티브라인 120b : 액티브층

124 : 데이터배선 126 : 소스전극

128 : 드레인전극 130 : 데이터패드

132 : 스토리지 금속층 138 : 스토리지 콘택홀

142 : 게이트패드 146 : 화소전극

150 : 데이터패드

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기판과; 상기 기판 상에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과; 상기 게이트배선과 데이터배선의 교차부에 형성되고, 게이트전극과 반도체층과 소스전극과 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터와;

상기 드레인전극의 일 측 하부에 형성된 섬 형상의 금속층과; 상기 드레인전극과 접촉하면서 화소영역에 형성된 화소전극과; 상기 화소전극에 보조 용량을 공급하는 보조 용량부를 포함한다.

상기 반도체층은 순수한 비정질 실리콘으로 형성된 액티브층과, 불순물이 함유된 오믹 콘택층으로 이루어진다.

상기 오믹콘택층은 상기 액티브층과 상기 소스전극과 드레인전극 사이에 형성한다.

상기 액티브층과 오믹콘택층은 상기 데이터배선의 하부로 연장 형성한다.

상기 섬형상의 금속층은 상기 게이트배선 및 게이트전극과 동일층, 동일물질, 동일 두께로 형성한다.

상기 보조 용량부는 상기 제 1 전극인 상기 게이트배선의 일부와, 상기 게이트배선의 일부 상부에 형성된 금속층인 제 2 전극으로 형성하며, 상기 제 2 전극의 하부에 액티브층과 상기 오믹콘택층을 더욱 포함한다.

본 발명의 특징에 따른 액정표시장치용 어레이기판은 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 스위칭 영역과 화소영역을 정의하는 단계와; 상기 스위칭영역에 게이트 전극과, 이와는 소정간격 이격된 섬 형상의 금속층을, 상기 게이트전극과 연결되어 화소영역의 일측을 따라 연장된 게이트배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극과 연결되고, 상기 화소영역의 일측을 따라 연장하여 게이트배선을 형성하는 단계와; 상기 게이트전극의 상부에 제 1 절연막을 사이에 두고 반도체층을 형성하는 단계와; 상기 반도체층 상부에 소스전극과 이와는 소정간격 이격하여 상기 금속층의 상부에 드레인전극과, 상기 소스전극과 연결된 데이터배선을 형성하는 단계와; 상기 소스전극 및 드레인전극과 데이터배선의 상부에 상기 드레인전극의 일부를 노출하는 제 2 절연막을 형성하는 단계와; 상기 노출된 드레인전극과 접촉하면서 상기 화소영역에 위치하도록 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

-- 실시예 --

본 발명은 어레이기판의 구성 중 드레인 콘택홀이 형성되는 드레인 영역에 별도의 아일랜드 형상의 금속층을 더욱 형성하는 것을 특징으로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 일부를 개략적으로 도시한 평면도이다.

도시한 바와 같이, 게이트배선(112)과 데이터배선(124)이 직교하여 화소영역(P)을 정의하며, 상기 게이트배선(112)과 데이터배선(124)의 직교 점에 스위칭소자인 박막트랜지스터(T)가 위치한다.

상기 게이트배선(112)의 끝단에는 외부로부터 신호를 입력받는 투명한 게이트 패드단자(142)와 접촉한 게이트패드(116)가 형성되며, 상기 데이터배선(124)의 끝단에는 투명한 데이터 패드단자(150)와 접촉한 데이터패드(130)가 형성된다.

상기 박막트랜지스터(T)는 상기 게이트배선(112)과 연결되어 주사신호를 인가받는 게이트전극(114)과, 상기 데이터배선(124)과 연결되어 데이터신호를 인가받는 소스전극(126) 및 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(128)으로 구성한다.

이때, 상기 드레인전극(128)의 하부에는 상기 게이트배선(112)과 같은 높이로 동일 층에 구성된 아일랜드 형상의 게이트 금속층(117)을 더욱 구성한다.

또한, 상기 박막트랜지스터(T)는 게이트전극(114) 상부에 구성되고 상기 소스전극(126)및 드레인전극(128)과 접촉하는 액티브층(120b)을 포함한다.

상기 액티브층(120b)은 상기 데이터배선(124)의 하부로 연장 형성된 액티브라인(120a)에서 상기 게이트전극(114)의 상부로 돌출된 형태이다.

이때, 상기 액티브층(120b)의 돌출된 상태는 상기 드레인영역(D)까지 연장된다.

상기 데이터배선(124)의 하부에 액티브라인(120a)을 구성하는 이유는 금속재질인 데이터배선(124)의 접착특성을 개선하기 위함이다.

또한, 상기 화소영역(P)상에는 상기 드레인전극(128)과 접촉하는 투명한 화소전극(146)을 구성하며, 상기 투명한 화소전극(146)의 일부는 상기 게이트배선(112)의 상부로 연장하여 구성한다.

상기 게이트배선(112)의 상부에는 아일랜드 형상의 스토리지 금속층(132)을 구성하고, 상기 스토리지 금속층의 상부에는 콘택홀(138)이 형성되어, 화소전극(146)과 상기 스토리지 금속층(132)과 접촉하도록 한다.

이때, 상기 게이트배선(112)의 일부는 제 1 스토리지 전극의 기능을 하고, 상기 화소전극(146)과 연결된 스토리지 금속층(132)이 제 2 스토리지 전극의 기능을 하며, 상기 제 1 스토리지 전극과 상기 제 2 스토리지 전극 사이에 위치한 게이트 절연막(미도시)이 유전체의 역할을 하는 스토리지 캐패시터(C)가 된다.

이때, 본 발명의 특징은 상기 드레인 콘택홀(138)이 형성된 드레인 영역(D)에 상기 게이트배선(112)과 동일층에 아일랜드 형상의 게이트 금속층(117)을 더욱 형성하는 것이다.

이와 같이 하면, 상기 드레인 영역(D)의 상부에 위치하는 보호막(미도시)의 두께와 상기 스토리지 영역(S)의 상부에 위치하는 보호막(미도시)의 두께를 일정하게 할 수 있다.

따라서, 콘택홀을 형성하기위한 상기 보호막의 식각 공정 중 식각비율에 차이가 발생하지 않아 식각불량이 발생하지 않는다.

이하, 도 5a 내지 도 5f를 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판의 제조공정을 설명한다.

도 5a 내지 도 5f는 도 4의 Ⅵ-Ⅵ,Ⅶ-Ⅶ,Ⅷ-Ⅷ를 따라 절단하여 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.

도 5a에 도시한 바와 같이, 기판(100)상에 화소영역과(P) 스위칭영역(T)과 스토리지 영역(S)을 정의한 후, 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr)등의 도전성 금속을 증착하고 패터닝하여, 게이트배선(112)과 상기 게이트배선에서 일 방향으로 소정면적 돌출 연장된 게이트전극(114)을 형성한다.

상기 게이트배선(112)의 끝단에는 소정면적으로 게이트패드(116)가 구성된다.

동시에, 상기 스위칭 영역(T)의 일부인 드레인영역(D)에 아일랜드 형상의 게이트 금속층(117)을 더욱 형성하여 준다.

다음으로, 도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트배선(112)등이 형성된 기판(100)의 전면에 산화 실리콘(SiO₂), 질화 실리콘(SiN_X)등의 무기 절연물질과 경우에 따라서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)와 같은 유기절연물질을 증착하여 게이트 절연막(118)을 형성한다.

연속하여, 상기 게이트 절연막(118) 상부에 순수 비정질 실리콘(a-Si:H)의 표면에 불순물(n형 또는 p형)을 도핑하여, 순수 비정질 실리콘층(119a)과 불순물 비정질 실리콘층(119b)을 형성한다.

도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 순수 비정질 실리콘층과 불순물 비정질 실리콘층은 데이터배선과 동일한 형상으로 일 방향으로 형성된 액티브라인(120a), 상기 액티브라인에서 상기 게이트전극(114)상부로 돌출 연장된 액티브층(120b)으로 형성한다.

물론, 상기 액티브라인(120a)과 액티브층(120b)상부에 오믹콘택층(122)이 평면적으로 겹쳐 구성된다.

또한, 상기 게이트배선(112)의 상부에 아일랜드 패턴(123)을 형성한다.

상기 액티브라인(120a)과 상기 아일랜드 패턴(123)을 형성하는 이유는 이후 증착되는 금속층의 접촉특성을 개선하기 위함이다.

다음으로, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 액티브라인(120a)이 형성된 기판(100)의 전면에 전술한 바와 같은 도전성금속 중 선택된 하나를 증착하여 도전성 금속층(미도시)을 형성된다.

상기 도전성 금속층을 패터닝하여, 상기 게이트배선(112)과 교차하여 화소영역(P)을 정의하고 상기 액티브라인(120a)과 평면적으로 겹쳐 형성되는 데이터배선(124)과, 상기 데이터배선(124)에서 상기 게이트전극(114)의 일측 상부로 돌출 연장된 소스전극(126)과, 이와는 소정간격 이격된 드레인전극(128)과, 상기 데이터배선(124)의 일끝 단에, 상기 데이터배선 보다 큰 너비를 가지는 데이터패드(130)를 형성한다.

이때, 상기 데이터배선(124) 하부의 액티브라인(120a)과, 상기 스토리지 금속층(132)하부의 아일랜드 패턴(123)은 공정조건에 따라 형성하지 않아도 좋다.

도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 소스전극 및 드레인전극(126,128) 등이 형성된 기판(100)의 전면에 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin)등을 포함하는 투명한 유기절연물질 그룹 중 선택된 하나를 증착하여 보호막(134)을 형성한다.

다음으로, 상기 보호막(134)을 패턴하여, 상기 드레인전극(128)의 일부를 노출하는 드레인 콘택홀(136)과, 상기 스토리지 금속층(132)의 일부를 노출하는 스토리지 콘택홀(138)과, 상기 게이트패드(116)의 일부를 노출하는 게이트 패드 콘택홀(140)과, 상기 데이터패드(130)를 노출하는 데이터 패드 콘택홀(141)을 형성한다.

이때, 상기 드레인영역(D) 상부의 보호막(134)의 높이는 상기 스토리지 영역(S)의 보호막(134)의 높이(H)와 동일하기 때문에, 상기 두 콘택홀을 형성하는 식각공정은 동일한 시간 안에 완료된다.

도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 다수의 콘택홀을 포함하는 보호막(134)이 형성된 기판(100)의 전면에 인듐-틴-옥사이드(ITO)와 인듐-징크-옥사이드(IZO)와 같은 투명 도전성금속을 증착하여, 일 측은 상기 드레인 콘택홀(136)을 통해 상기 드레인전극(128))과 전기적으로 접촉하고 타측은 상기 스토리지 콘택홀(138)을 통해 상기 스토리지 금속층(132)과 전기적으로 접촉하는 화소전극(146)과, 상기 노출된 게이트패드(116)와 접촉하는 투명전극인 게이트패드 단자(142)와, 상기 노출된 데이터패드(130)와 접촉하는 투명전극인 데이터패드 단자(150)를 형성한다.

이때, 상기 화소영역(P)을 정의하는 게이트배선(112)의 일부는 제 1 스토리지 전극의 기능을 하고, 상기 화소전극(146)과 접촉하는 스토리지 금속층은 제 2 스토리지 전극의 기능을 하고, 상기 두 전극의 사이에 개재된 게이트 절연막(118)과 아일랜드 패턴(123)은 유전체의 기능을 하는 스토리지 캐패시터(C)가 구성된다.

전술한 바와 같은 본 발명의 특징은, 상기 박막트랜지스터의 구성 중 상기 드레인 전극과 상기 화소전극을 연결하도록 하는 콘택홀이 형성되는 상기 드레인 영역(D)에 게이트 금속층(117)을 더욱 형성하여 주었다.

그러므로, 상기 두 영역에 코팅된 보호막의 높이(두께)가 동일하게 되는 결과를 얻을 수 있으므로, 상기 드레인 콘택홀(136)과 상기 스토리지 콘택홀(138)을 동시에 식각하는 공정 중 상기 어떤 영역에서도 과식각이 발생하지 않게 된다.

전술한 바와 같은 공정으로 본 발명에 따른 액정표시장치용 어레이기판을 제작할 수 있다.

스토리지 온 게이트구조의 어레이 기판을 제작할 경우, 드레인전극이 위치하는 드레인 영역과, 게이트배선의 일부를 제 1 스토리지 전극으로 사용하는 스토리지 캐패시터가 구성되는 스토리지 영역의 상부에 위치하는 보호막의 두께를 동일하게 하기 위해, 상기 드레인전극의 하부에 상기 게이트배선과 동일한 높이를 가지는 아일랜드 형상의 금속층을 더욱 형성한다.

이와 같이 하면, 상기 드레인영역과 상기 스토리지 영역에 위치하는 보호막의 두께가 같게 되어, 상기 보호막을 식각하여 드레인전극과 상기 스토리지 금속층을 노출하는 공정 중 식각불량이 발생하지 않기 때문에 액정패널의 수율을 개선할 수 있다.

Claims

기판과;

상기 기판 상에 서로 수직하게 교차하여 화소영역을 정의하는 게이트배선 및 데이터배선과;

상기 게이트배선과 데이터배선의 교차부에 형성되고, 게이트전극과 반도체층과 소스전극과 드레인전극으로 이루어진 박막트랜지스터와;

상기 드레인전극의 일 측 하부에 형성된 섬 형상의 금속층과;

상기 드레인전극과 접촉하면서 화소영역에 형성된 화소전극과;

상기 화소전극에 보조 용량을 공급하는 보조 용량부를

을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 반도체층은 순수한 비정질 실리콘으로 형성된 액티브층과, 불순물이 함유된 오믹 콘택층으로 이루어진 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오믹콘택층은 상기 액티브층과 상기 소스전극과 드레인전극 사이에 형성된 액정표시장치용 어레이기판.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 액티브층과 오믹콘택층은 상기 데이터배선의 하부로 연장 형성된 액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 섬형상의 금속층은 상기 게이트배선 및 게이트전극과 동일층, 동일물질, 동일 두께로 형성된

액정표시장치용 어레이기판.
제 1 항에 있어서,

상기 보조 용량부는 상기 제 1 전극인 상기 게이트배선의 일부와, 상기 게이트배선의 일부 상부에 형성된 금속층인 제 2 전극으로 형성된 액정표시장치용 어레이기판.
제 6 항에 있어서,

제 2 전극의 하부에 액티브층과 상기 오믹콘택층을 더욱 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.
기판을 준비하는 단계와;

상기 기판 상에 스위칭 영역과 화소영역을 정의하는 단계와

상기 스위칭영역에 게이트 전극과, 이와는 소정간격 이격된 섬 형상의 금속층을, 상기 게이트전극과 연결되어 화소영역의 일측을 따라 연장된 게이트배선을 형성하는 단계와;

상기 게이트 전극과 연결되고, 상기 화소영역의 일측을 따라 연장하여 게이트배선을 형성하는 단계와;

상기 게이트전극의 상부에 제 1 절연막을 사이에 두고 반도체층을 형성하는 단계와;

상기 반도체층 상부에 소스전극과 이와는 소정간격 이격하여 상기 금속층의 상부에 드레인전극과, 상기 소스전극과 연결된 데이터배선을 형성하는 단계와;

상기 소스전극 및 드레인전극과 데이터배선의 상부에 상기 드레인전극의 일부를 노출하는 제 2 절연막을 형성하는 단계와;

상기 노출된 드레인전극과 접촉하면서 상기 화소영역에 위치하도록 화소전극을 형성하는 단계

를 포함하는 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 8 항에 있어서,

상기 반도체층은 순수한 비정질 실리콘으로 형성된 액티브층과, 불순물이 함유된 오믹콘택층이 평면적으로 겹쳐 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
제 9 항에 있어서,

상기 오믹콘택층은 상기 액티브층과 상기 소스전극과 드레인전극 사이에 형성된 액정표시장치용 어레이기판 제조방법.
화소영역과 스위칭 영역이 정의된 기판과;

상기 스위칭 영역에 형성된 게이트전극과, 이와는 소정간격 이격된 섬형상의 금속층과;

상기 게이트전극과 연결된 게이트배선과;

상기 게이트 전극과 상기 게이트 배선 및 금속층의 상부에 형성된 게이트 절연막과;

상기 게이트 전극 상부의 게이트 절연막 상부에 형성된 반도체층과;

상기 반도체층의 상부에 형성된 소스전극과, 이와는 소정간격 이격하여 상기 금속층의 상부에 형성된 드레인전극과;

상기 소스전극과 연결된 데이터 배선과;

상기 소스전극 및 드레인전극과 데이터 배선의 상부에 형성되고 상기 드레인전극의 일부를 노출하는 제 2 절연막과;

상기 노출된 드레인전극과 접촉하면서 화소영역 상에 형성된 화소전극을 포함하는 액정표시장치용 어레이기판.