KR20060028519A - 박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법 - Google Patents

박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법 Download PDF

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양용호
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Abstract

본 발명에 따른 박막트랜지스터 표시판은 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 게이트 팬아웃선, 게이트선 및 게이트 팬아웃선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체, 반도체 및 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 데이터선 및 데이터 팬아웃선, 데이터선 및 데이터 팬아웃선 위에 형성되어 있으며, 데이터선의 일부를 노출하는 접촉 구멍을 가지고 있는 보호막, 보호막 위에 형성되어 있으며, 노출된 데이터선의 일부와 접촉 구멍을 통하여 연결되어 있는 화소 전극, 화소 전극과 동일한 층에 형성되어 있으며, 게이트 팬아웃선과 중첩하여 형성되어 있는 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃선과 중첩하여 형성되어 있는 데이터 팬아웃 보호선을 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 표시판은 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선을 형성함으로써 각각 게이트 팬아웃선 및 데이터 팬아웃선이 제조 공정 중이나 외부 환경에 의해 부식 및 오픈되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
팬아웃선, 부식

Description

박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법{THIN FILM TRANSISTOR ARRAY PANEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 IIa-IIa' 선 및 IIb-IIb'선에 대한 단면도이고,
도 3은 도 1 및 도 2의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 첫 단계에서의 배치도이고,
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 IIIa-IIIa' 및 IIIb-IIIb' 선에 대한 단면도이고,
도 5는 도 3 다음 단계에서의 박막트랜지스터 표시판의 배치도이고,
도 6a 및 도 6b는 각각 도 5의 VIa-VIa' 및 Vb-Vb' 선에 대한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110: 기판 121, 129: 게이트선
124: 게이트 전극 140: 게이트 절연막
151, 154: 반도체 161, 165: 저항성 접촉 부재
171, 179: 데이터선 173: 소스 전극
175: 드레인 전극 180: 보호막
181, 182, 185: 접촉 구멍 190: 화소 전극
81, 82: 접촉 보조 부재
본 발명은 박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전계 생성 전극이 형성되어 있는 두 장의 표시판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 액정층을 통과하는 빛의 투과율을 조절하는 표시 장치이다.
액정 표시 장치 중에서도 현재 주로 사용되는 것은 전계 생성 전극이 두 표시판에 각각 구비되어 있는 것이다. 이중에서도 한 표시판에는 복수의 화소 전극이 행렬의 형태로 배열되어 있고 다른 표시판에는 하나의 공통 전극이 표시판 전면을 덮고 있는 구조의 액정 표시 장치가 주류이다. 이 액정 표시 장치에서의 화상의 표시는 각 화소 전극에 별도의 전압을 인가함으로써 이루어진다. 이를 위해서 화소 전극에 인가되는 전압을 스위칭하기 위한 삼단자 소자인 박막 트랜지스터를 각 화소 전극에 연결하고 이 박막 트랜지스터를 제어하기 위한 신호를 전달하는 게이트선과 화소 전극에 인가될 전압을 전달하는 데이터선을 표시판에 설치한다.
이러한 액정 표시 장치용 표시판은 여러 개의 도전층과 절연층이 적층된 층 상 구조를 가진다. 게이트선, 데이터선 및 화소 전극은 서로 다른 도전층(이하 각각 게이트 도전체, 데이터 도전체 및 화소 도전체라 함)으로 만들어지고 절연층으로 분리되어 있는데, 아래에서부터 차례로 배치되는 것이 일반적이다.
이러한 박막 트랜지스터 표시판에서는 패드부의 오픈 불량뿐만 아니라 팬아웃부(fan out)의 배선 오픈 불량도 자주 발생한다.
이러한 팬아웃부의 배선 오픈 불량은 질화막(SiNx)으로 형성된 보호막에 여러 가지 이유로 인하여 발생된 홀(hole)을 통해 팬아웃부의 배선이 외부 환경에 노출되기 때문이다. 즉, 팬아웃부의 배선 위에 증착되어 있는 질화막의 자체 마이크로 핀홀(Micro-pinhole)이나, 보호막을 건식식각(dry etch)하는 경우, 보호막에 패턴을 형성하기 위해 보호막 위에 형성하는 감광막의 홀을 통해 보호막에 홀이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 홀이 식각액(etchant)이나 습기의 침투 경로로 작용하여 질화막 아래층에 형성되어 있는 게이트 팬아웃선 또는 데이터 팬 아웃선의 부식 및 단선을 유발하게 된다.
본 발명의 기술적 과제는 게이트 팬아웃선 또는 데이터 팬아웃선이 부식되는 것을 방지하는 박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 박막트랜지스터 표시판은 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 게이트 팬아웃선, 상기 게이트선 및 게이트 팬아웃선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체, 상기 반도체 및 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 데이터선 및 데이터 팬아웃선, 상기 데이터선 및 데이터 팬아웃선 위에 형성되어 있으며, 상기 데이터선의 일부를 노출하는 접촉 구멍을 가지고 있는 보호막, 상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 노출된 상기 데이터선의 일부와 상기 접촉 구멍을 통하여 연결되어 있는 화소 전극, 상기 화소 전극과 동일한 층에 형성되어 있으며, 상기 게이트 팬아웃선과 중첩하여 형성되어 있는 게이트 팬아웃 보호선 및 상기 데이터 팬아웃선과 중첩하여 형성되어 있는 데이터 팬아웃 보호선을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선의 폭은 각각 상기 게이트 팬아웃선 및 데이터 팬아웃선의 폭보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선은 상기 화소 전극과 동일한 물질로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선은 IZO 또는 ITO로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트 팬아웃선 및 상기 게이트 팬아웃 보호선과 중첩하고 있는 보조 게이트 팬아웃 보호선을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 팬아웃선은 표시부에 형성되어 있는 상기 게이트선과 주변부에 형성되어 있는 상기 게이트선의 확장부를 연결하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 데이터 팬아웃선은 표시부에 형성되어 있는 상기 데이터선과 주변부에 형성되어 있는 상기 데이터선의 확장부를 연결하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선에는 신호가 인가되지 않는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 박막트랜지스터 표시판의 제조 방법은 절연 기판 위에 게이트선 및 게이트 팬아웃선을 형성하는 단계, 상기 게이트선 및 게이트 팬아웃선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 위에 반도체를 형성하는 단계, 상기 반도체 및 게이트 절연막 위에 데이터선 및 데이터 팬아웃선을 형성하는 단계, 상기 데이터선 및 데이터 팬아웃선 위에 보호막을 형성하는 단계, 상기 보호막 위에 화소 전극, 상기 게이트 팬아웃선과 중첩하는 게이트 팬아웃 보호선 및 상기 데이터 팬아웃선과 중첩하는 데이터 팬아웃 보호선을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 팬아웃 보호선 및 상기 게이트 팬아웃 보호선과 중첩하는 보조 게이트 팬아웃 보호선을 상기 게이트 절연막 위에 형성하는 것이 바람직하다.
그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한 다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
구체적으로는 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 실시예는 박막 트랜지스터 표시판의 표시 영역에 위치한 박막 트랜지스터, 화소 전극 및 신호선과, 주변영역에 위치한 팬아웃선 및 신호선의 확장부를 포함하며, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 IIa-IIa' 선 및 IIb-IIb'선에 대한 단면도이다.
도 1 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 게이트 신호를 전달하며, 주로 가로 방향으로 뻗어 있는 복수의 게이트선(121)이 형성되어 있다.
각 게이트선(121)의 일부는 복수의 게이트 전극(124)을 이룬다. 또한 각 게이트선(121)은 외부 장치와의 접속을 위하여 폭이 확장되어 있는 확장부(129)를 포함한다. 게이트선(121)의 대부분은 표시 영역에 위치하지만, 게이트선(121)의 확장부(129)는 주변 영역에 위치한다.
그리고, 이러한 게이트선(121)은 외부 장치(도시하지 않음)와의 접속을 위해 게이트선의 확장부(129)는 좁은 영역에 밀집해 있다. 이에 비하여 표시 영역의 게이트선(121)은 화소 크기에 따라 정해지는 간격을 유지해야 하므로 게이트선의 확장부(129)에 비하여 선간 간격이 더 크다. 그러므로 표시 영역의 게이트선(121)과 게이트선의 확장부(129) 사이에서는 게이트선들(121) 사이의 간격이 부챗살 모양으 로 점점 넓어지는(또는 좁아지는) 게이트 팬아웃선(fan-out line)(122)이 존재한다. 그리고, 이러한 게이트 팬아웃선(122) 중 중앙 부근에 위치한 게이트 팬아웃선들(122)은 방향 변화 없이 거의 직진하지만, 가장자리에 위치하는 게이트 팬아웃선(122)일수록 게이트 팬아웃선들(122)이 꺾이는 각도가 커진다.
게이트선(121)은 단일막으로 형성될 수도 있으며, 물리적 성질이 다른 두 개의 막으로 형성될 수도 있다. 상부막은 게이트 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진다. 이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등으로 이루어진다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬(Cr)/알루미늄-네오디뮴(AlNd) 합금을 들 수 있다.
또한 게이트선(121)의 측면은 각각 경사져 있으며 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30 내지 80도를 이룬다.
게이트선(121) 및 게이트 팬아웃선(122) 위에는 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon)(비정질 규소는 약칭 a-Si로 씀) 등으로 이루어진 복수의 반도체(150)가 형성되어 있다. 반도체(150)는 주로 게이트 전극(124) 위에 형성되어 있으며, 반도체(150)는 게이트 전극(124)보다 넓은 면적을 덮고 있다.
반도체(150)의 상부에는 실리사이드(silicide) 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 복수의 섬형 저항성 접촉 부재(163, 165)가 형성되어 있다. 섬형 저항성 접촉 부재는 둘로 나뉘어져 있으며, 서로 쌍을 이루어 반도체 위에 위치한다.
반도체(150)와 저항성 접촉 부재(163, 165)의 측면 역시 경사져 있으며 경사각은 30 내지 80도를 이룬다.
저항성 접촉 부재(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 각각 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)이 형성되어 있다.
데이터선(171)은 주로 세로 방향으로 뻗어 게이트선(121)과 교차하며 데이터 전압을 전달한다. 각 데이터선(171)은 외부 장치와의 접속을 위하여 폭이 확장되어 있는 확장부(179)를 포함한다. 데이터선(171)의 대부분은 표시영역에 위치하지만, 데이터선(171)의 확장부(179)는 주변 영역에 위치한다.
이러한 데이터선(171)은 외부 장치(도시하지 않음)와의 접속을 위해 데이터선의 확장부(179)는 좁은 영역에 밀집해 있다. 이에 비하여 표시 영역의 데이터선(171)은 화소 크기에 따라 정해지는 간격을 유지해야 하므로 데이터선의 확장부(179)에 비하여 선간 간격이 더 크다. 그러므로 표시 영역의 데이터선(171)과 데이터선의 확장부(179) 사이에서는 데이터선들(171) 사이의 간격이 부챗살 모양으로 점점 넓어지는(또는 좁아지는) 데이터 팬아웃선(fan-out line)(172)이 존재한다. 그리고, 이러한 데이터 팬아웃선(172) 중 중앙 부근에 위치한 데이터 팬아웃선들(172)은 방향 변화 없이 거의 직진하지만, 가장자리에 위치하는 데이터 팬아웃선 (172)일수록 데이터 팬아웃선들(172)이 꺾이는 각도가 커진다.
각 데이터선(171)에서 드레인 전극(175)을 향하여 뻗은 복수의 가지가 소스 전극(173)을 이룬다. 한 쌍의 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)은 서로 분리되어 있으며 게이트 전극(124)에 대하여 서로 반대쪽에 위치한다. 게이트 전극(124), 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)은 반도체(150)와 함께 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)를 이루며, 박막 트랜지스터의 채널은 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)사이의 반도체(150)에 형성된다.
그리고, 게이트 팬아웃선(122)의 부식 및 단선을 방지하기 위해 데이터선(171)과 동일한 층에 보조 게이트 팬아웃 보호선(176)이 형성되어 있다. 보조 게이트 팬아웃 보호선(176)은 게이트 팬아웃선(122)과 중첩되어 있으며, 게이트 팬아웃선(122)의 폭보다 넓은 폭을 가지도록 형성되어 있다. 이러한 보조 게이트 팬아웃 보호선(176)은 신호가 인가되지 않도록 플로팅(Floating)되어 있다. 즉, 보조 게이트 팬아웃 보호선(176)은 신호 전달선이 아니며, 상부로부터의 식각액 또는 습기의 침투나, 질화막의 핀홀을 통해 게이트 팬아웃선(122)이 부식 또는 침식되는 것을 방지한다.
데이터선(171, 173), 드레인 전극(175) 및 데이터 팬아웃선(172)은 단일막으로 형성될 수도 있으며, 물리적 성질이 다른 두 개의 막으로 형성될 수도 있다. 상부막은 데이터 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열 또는 은 계열의 금속으로 이루어진다. 그리고, 하부막은 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금, 크롬-몰리브덴(CrMo) 합금, 몰리브덴-티타늄(MoTi) 합금, 몰리브덴-네오디뮴(MoNb), 몰리브덴-바나듐(MoV)], 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한 데이터선(171)의 측면은 각각 경사져 있으며 그 경사각은 기판(110)의 표면에 대하여 약 30 내지 80도를 이룬다.
저항성 접촉 부재(161, 165)는 그 하부의 반도체(150)와 그 상부의 데이터선(171) 및 드레인 전극(175) 사이에만 존재하며 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 한다. 반도체(150)는 소스 전극(173) 및 드레인 전극(175)에 가리지 않고 노출된 부분을 가지고 있다.
데이터선(171), 드레인 전극(175), 데이터 팬아웃선(172) 및 노출된 반도체(150) 부분의 위에는 무기 물질인 질화규소(SiNx) 따위로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다.
보호막(180)에는 드레인 전극(175) 및 데이터선(171)의 확장부(179)를 각각 드러내는 복수의 접촉 구멍(185, 182)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트선(121)의 확장부(129)를 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)이 형성되어 있다.
보호막(180) 위에는 복수의 화소 전극(190), 복수의 접촉 보조 부재(81, 82) , 게이트 팬아웃 보호선(192a) 및 데이터 팬아웃 보호선(192b)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 이루어지 며, 화소 전극(190)은 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 각각 물리적, 전기적으로 연결되어 드레인 전극(175)으로부터 데이터 전압을 인가 받는다.
데이터 전압이 인가된 화소 전극(190)은 공통 전압을 인가 받는 다른 표시판(도시하지 않음)의 공통 전극(도시하지 않음)과 함께 전기장을 생성함으로써 두 전극사이의 액정층(도시하지 않음)의 액정 분자들을 재배열시킨다.
또한, 화소 전극(190)과 공통 전극은 축전기[이하 "액정 축전기"라 함]를 이루어 박막 트랜지스터가 턴 오프된 후에도 인가된 전압을 유지하는데, 액정 축전기의 전압 유지 능력을 강화하기 위해서 액정 축전기와 병렬로 연결된 다른 축전기를 두는 경우도 있다.
화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다.
접촉 보조 부재(81, 82)는 접촉 구멍(181, 182)을 통하여 게이트선의 확장부(129) 및 데이터선의 확장부(179)와 각각 연결된다. 접촉 보조 부재(81, 82)는 게이트선(121) 및 데이터선(171)의 각 확장부(129, 179)와 외부 장치와의 접착성을 보완하고 이들을 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용여부는 선택적이다. 이러한 접촉 보조 부재(81, 82)는 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)로 이루어진다.
게이트 팬아웃 보호선(192a) 및 데이터 팬아웃 보호선(192b)은 모두 화소 전극(190)과 동일한 층에 형성되어 있으며, 게이트 팬아웃 보호선(192a)은 게이트 팬아웃선(122)과 중첩하여 형성되어 있고, 데이터 팬아웃 보호선(192b)은 데이터 팬 아웃선(172)과 중첩하여 형성되어 있다.
그리고, 게이트 팬아웃 보호선(192a)의 폭은 게이트 팬아웃선(122)의 폭보다 크고, 데이터 팬아웃 보호선(192b)의 폭은 데이터 팬아웃선(172)의 폭보다 큰 것이 바람직하다.
따라서, 게이트 팬아웃 보호선(192a) 및 데이터 팬아웃 보호선(192b)은 중첩되어 하부에 각각 위치하는 게이트 팬아웃선(122) 및 데이터 팬아웃선(172)에 침투하는 습기 등을 막아줌으로써 게이트 팬아웃선(122) 및 데이터 팬아웃선(172)의 부식 및 침식 등을 방지한다.
그리고, 게이트 팬아웃 보호선(192a) 및 데이터 팬아웃 보호선(192b)에는 신호가 인가되지 않도록 플로팅되어 있으며, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)으로 형성하는 것이 바람직하다.
종래에는 데이터 팬아웃선(172)은 보호막(180)만으로 보호되고 있기 때문에 게이트 절연막(140) 및 보호막(180)으로 보호되고 있는 게이트 팬아웃선(122)보다 더 취약한 상부 단면 구조를 가지고 있었고, 보호막(180)의 증착 공정 조건도 박막 트랜지스터 특성에 관련된 부분이 크지 않아 게이트 절연막(140)보다 치밀하게 형성되지 않기 때문에 취약점은 더욱 더 컸었다. 따라서, 데이터 팬아웃 보호선(192b)은 더욱 데이터 팬아웃선(172)의 보호를 위해 필요하다.
그러면 도 1 및 도 2에 도시한 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 본 발명의 한 실시예에 따라 제조하는 방법에 대하여 도 3 내지 도 6b 및 도 1과 도 2를 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 3은 도 1 및 도 2의 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 표시판을 제조하는 첫 단계에서의 배치도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 3의 IIIa-IIIa' 및 IIIb-IIIb' 선에 대한 단면도이고, 도 5는 도 3 다음 단계에서의 박막트랜지스터 표시판의 배치도이고, 도 6a 및 도 6b는 각각 도 5의 VIa-VIa' 및 Vb-Vb' 선에 대한 단면도이다.
먼저, 도 3 내지 도 4b에 도시한 바와 같이, 투명한 유리등으로 만들어진 절연 기판(110) 위에 스퍼터링(sputtering) 등으로 게이트 금속막을 형성한다. 이러한 게이트 금속막은 단일막으로 형성할 수도 있으며, 물리적 성질이 다른 두 개의 막으로 형성할 수도 있다. 상부막은 게이트 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 형성한다. 이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등으로 형성한다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬(Cr)/알루미늄-네오디뮴(AlNd) 합금을 들 수 있다.
그리고, 게이트 금속막을 패터닝하여 복수의 게이트 전극(124)을 포함하는 게이트선(121) 및 게이트 팬아웃선(122)을 형성한다.
다음으로, 도 5 내지 6b에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(140)을 형성한다. 게이트 절연막(140)의 재료로는 질화규소(SiNx)가 바람직하며 적층 온도는 250-500℃, 두께는 2,000-5,000Å 정도인 것이 바람직하다.
그리고, 게이트 절연막(140) 위에 반도체층 즉, 진성 비정질 규소층(intrinsic amorphous silicon)(150) 및 불순물 비정질 규소층(extrinsic amorphous silicon)(160)을 연속하여 적층하다.
그리고, 불순물 비정질 규소층 및 진성 비정질 규소층을 사진식각하여 진성 반도체(150) 및 복수의 불순물 반도체(160)를 형성한다.
그리고, 게이트 절연막(140) 위에 스퍼터링(sputtering) 등으로 데이터 금속막을 형성한다. 이러한 데이터 금속막은 단일막으로 형성할 수도 있으며, 물리적 성질이 다른 두 개의 막으로 형성할 수도 있다. 상부막은 게이트 신호의 지연이나 전압 강하를 줄일 수 있도록 낮은 비저항의 금속, 예를 들면 알루미늄(Al)이나 알루미늄 합금 등 알루미늄 계열의 금속으로 형성한다. 이와는 달리, 하부막은 다른 물질, 특히 ITO(indium tin oxide) 및 IZO(indium zinc oxide)와의 물리적, 화학적, 전기적 접촉 특성이 우수한 물질, 이를테면 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 합금[보기: 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금], 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti) 등으로 형성한다. 하부막과 상부막의 조합의 예로는 크롬(Cr)/알루미늄-네오디뮴(AlNd) 합금을 들 수 있다.
그리고, 데이터 금속막을 패터닝하여 데이터선(171, 173), 드레인 전극(175) 및 데이터 팬아웃선(172)을 형성한다. 즉, 금속막을 습식 식각 또는 건식 식각으로 패터닝하여 복수의 소스 전극(173)을 각각 포함하는 복수의 데이터선(171)과 복수의 드레인 전극(175)을 형성하고, 데이터선의 확장부(179)와 데이터선(171) 사이에 데이터 팬아웃선(172)을 형성한다.
이 때, 후속 공정에서 게이트 팬아웃선(122)의 부식 및 단선을 방지하기 위해 데이터선(171)과 동일한 층에 보조 게이트 팬아웃 보호선(176)을 형성한다.
보조 게이트 팬아웃 보호선(176)은 게이트 팬아웃선(122)과 중첩되어 형성하며, 게이트 팬아웃선(122)의 폭보다 넓은 폭을 가지도록 형성한다. 이러한 보조 게이트 팬아웃 보호선(176)은 신호가 인가되지 않도록 플로팅(Floating)되어 형성하므로 신호 전달선이 아니며, 후속 공정에서 식각액 또는 습기의 침투나, 질화막의 핀홀을 통해 게이트 팬아웃선(122)이 부식 또는 침식되는 것을 방지한다.
이어, 데이터선(171) 및 드레인 전극(175)으로 덮이지 않고 노출된 불순물 반도체(160) 부분을 제거함으로써 복수의 저항성 접촉 부재(160)를 완성하는 한편, 그 아래의 진성 반도체(150) 부분을 노출시킨다. 노출된 진성 반도체(150) 부분의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라스마를 뒤이어 실시하는 것이 바람직하다.
다음으로, 도 1 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 질화막으로 보호막(180)을 적층하고 그 위에 감광막을 코팅한 후, 광마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사한 후 현상한다. 그 후 애싱 공정 등 식각 단계를 통하여 복수의 접촉 구멍(182, 185, 189)을 형성한다.
그리고, ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide)을 각각 스퍼터링으로 적층하고 그 위에 감광막을 코팅한 후, 광마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사한 후 현상한다. 그리고, 감광막을 식각마스크로 하여 ITO 또는 IZO를 식각함으로써 접촉 구멍(185)을 통해 드레인 전극(175)과 연결되는 복수의 화소 전극(190), 접촉 구멍(181, 182)을 통해 게이트선 및 데이터선의 확장부(129, 179)와 각각 연결되는 복수의 접촉 보조 부재(81, 82)를 형성한다. 또한, 게이트 팬아웃선(122)과 중첩하여 게이트 팬아웃 보호선(192a)을 형성하며, 데이터 팬아웃선(172)과 중첩하여 데이터 팬아웃 보호선(192b)을 형성한다.
이 때, 게이트 팬아웃 보호선(192a)의 폭은 게이트 팬아웃선(122)의 폭보다 크고, 데이터 팬아웃 보호선(192b)의 폭은 데이터 팬아웃선(172)의 폭보다 크도록 형성한다. 그리고, 게이트 팬아웃 보호선(192a) 및 데이터 팬아웃 보호선(192b)은 플로팅되도록 형성하여 신호가 인가되지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 게이트 팬아웃선(122) 및 데이터 팬아웃선(172)에 중첩되어 상부에 각각 위치하는 게이트 팬아웃 보호선(192a) 및 데이터 팬아웃 보호선(192b)을 ITO(Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zinc Oxide) 식각 공정으로 형성하는 경우게이트 팬아웃선(122) 및 데이터 팬아웃선(172) 상부에 위치하는 보호막은 식각액에 노출되지 않기 때문에 보호막(180)에 핀홀이 발생하지 않는다. 따라서, 식각액이 보호막(180)을 관통하여 게이트 팬아웃선(122) 및 데이터 팬아웃선(172)을 부식 또는 단선시키지 않게 된다.
특히, 몰리브덴은 초순수액(Deionized water, DI)에 노출되어도 침식이 쉽게 발생할 정도로 내화학성이 취약한 금속이므로, 몰리브덴을 이용하여 데이터선을 형성한 경우에는 더욱 게이트 팬아웃 보호선(192a) 및 데이터 팬아웃 보호선(192b)의 형성이 바람직하다.
한편, 게이트선(121)의 한쪽 끝부분은 게이트 구동 회로(도시하지 않음)로부터 전달되는 신호를 전달받기 위해 사용되며 게이트선(121) 폭보다 넓은 폭을 가질 수 있다. 그리고, 보호막(180)은 게이트선(121)의 끝 부분을 드러내는 복수의 접촉 구멍(181)을 가지고 있으며, 접촉 구멍(81)에는 게이트선(121)의 끝 부분과 접촉하는 복수의 접촉 보조 부재(81)를 형성할 수 있다. 이러한 접촉 보조 부재(81) 및 접촉 구멍(181)은 게이트선(121)에 신호를 공급하는 게이트 구동 회로(도시하지 않음)가 칩의 형태로 표시판 또는 가요성 회로 기판(도시하지 않음) 위에 장착되는 경우에 필요하다. 반면, 게이트 구동 회로가 기판(110) 위에 직접 박막 트랜지스터 등으로 만들어지는 경우에는 접촉 구멍 및 접촉 보조 부재가 필요하지 않다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에 따른 박막트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법은 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선을 형성함으로써 각각 게이트 팬아웃선 및 데이터 팬아웃선이 제조 공정 중이나 외부 환경에 의해 부식 및 오픈되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

Claims (10)

  1. 절연 기판 위에 형성되어 있는 게이트선 및 게이트 팬아웃선,
    상기 게이트선 및 게이트 팬아웃선 위에 형성되어 있는 게이트 절연막,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 반도체,
    상기 반도체 및 게이트 절연막 위에 형성되어 있는 데이터선 및 데이터 팬아웃선,
    상기 데이터선 및 데이터 팬아웃선 위에 형성되어 있으며, 상기 데이터선의 일부를 노출하는 접촉 구멍을 가지고 있는 보호막,
    상기 보호막 위에 형성되어 있으며, 노출된 상기 데이터선의 일부와 상기 접촉 구멍을 통하여 연결되어 있는 화소 전극,
    상기 화소 전극과 동일한 층에 형성되어 있으며, 상기 게이트 팬아웃선과 중첩하여 형성되어 있는 게이트 팬아웃 보호선 및 상기 데이터 팬아웃선과 중첩하여 형성되어 있는 데이터 팬아웃 보호선
    를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  2. 제1항에서,
    상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선의 폭은 각각 상기 게이트 팬아웃선 및 데이터 팬아웃선의 폭보다 큰 박막 트랜지스터 표시판.
  3. 제1항에서,
    상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선은 상기 화소 전극과 동일한 물질로 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  4. 제3항에서,
    상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선은 IZO 또는 ITO로 형성되어 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  5. 제3항에서,
    상기 게이트 절연막 위에 형성되어 있으며, 상기 게이트 팬아웃선 및 상기 게이트 팬아웃 보호선과 중첩하고 있는 보조 게이트 팬아웃 보호선을 포함하는 박막 트랜지스터 표시판.
  6. 제1항에서,
    상기 게이트 팬아웃선은 표시부에 형성되어 있는 상기 게이트선과 주변부에 형성되어 있는 상기 게이트선의 확장부를 연결하고 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  7. 제1항에서,
    상기 데이터 팬아웃선은 표시부에 형성되어 있는 상기 데이터선과 주변부에 형성되어 있는 상기 데이터선의 확장부를 연결하고 있는 박막 트랜지스터 표시판.
  8. 제1항에서,
    상기 게이트 팬아웃 보호선 및 데이터 팬아웃 보호선에는 신호가 인가되지 않는 박막 트랜지스터 표시판.
  9. 절연 기판 위에 게이트선 및 게이트 팬아웃선을 형성하는 단계,
    상기 게이트선 및 게이트 팬아웃선 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계,
    상기 게이트 절연막 위에 반도체를 형성하는 단계,
    상기 반도체 및 게이트 절연막 위에 데이터선 및 데이터 팬아웃선을 형성하는 단계,
    상기 데이터선 및 데이터 팬아웃선 위에 보호막을 형성하는 단계,
    상기 보호막 위에 화소 전극, 상기 게이트 팬아웃선과 중첩하는 게이트 팬아웃 보호선 및 상기 데이터 팬아웃선과 중첩하는 데이터 팬아웃 보호선을 형성하는 단계
    를 포함하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 게이트 팬아웃 보호선 및 상기 게이트 팬아웃 보호선과 중첩하는 보조 게이트 팬아웃 보호선을 상기 게이트 절연막 위에 형성하는 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법.
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