KR20080048685A - Thin film transistor array substrate and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래 수평전계인가형 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조공정을 단계적으로 나타내는 단면도. 1A to 1E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional horizontal field applied thin film transistor array substrate in stages.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평전계인가형 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 평면도.2 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a horizontal field application type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 선을 절취하여 도시한 단면도. 3 is a cross-sectional view taken along line II ′, II-II ′, and III-III ′ of FIG. 2.
도 4a 내지 도 4e는 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조공정을 단계적으로 나타내는 평면도.4A to 4E are plan views showing the manufacturing process of the thin film transistor array substrate shown in FIG.
도 5는 4마스크 공정에 의해 형성된 박막 트랜지스터 어레이 기판을 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view showing a thin film transistor array substrate formed by a four mask process.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
102 : 게이트 라인 4, 104 : 데이터 라인102:
6, 106 : 박막 트랜지스터 8, 108 : 게이트 전극6, 106
10, 110 : 소스 전극 12, 112 : 드레인 전극10, 110:
14, 114 : 활성층 17,117 : 제1 컨택홀14, 114:
18, 118 : 화소전극 26, 126 : 게이트 패드부 18, 118:
28, 128 : 게이트 패드 하부 전극 32,132 : 게이트 패드 상부 전극28, 128: gate pad lower electrode 32,132: gate pad upper electrode
30,130 : 제2 컨택홀 40,140 : 데이터 패드 상부 전극 30,130:
36,136 : 데이터 패드 하부전극 18,118 : 공통전극36,136: data pad lower electrode 18,118: common electrode
38,138 : 제3 컨택홀 44, 144 : 게이트 절연막 38,138:
49,149 : 반도체 패턴 49,149: Semiconductor Pattern
본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로, 비용을 절감할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device, and to a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same, which can reduce cost.
액정 표시 장치는 전계를 이용하여 액정의 광투과율을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 이러한 액정 표시 장치는 액정을 구동시키는 전계의 방향에 따라 수직 전계형과 수평 전계형으로 대별된다.The liquid crystal display device displays an image by adjusting the light transmittance of the liquid crystal using an electric field. Such liquid crystal display devices are classified into vertical electric field types and horizontal electric field types according to the direction of the electric field for driving the liquid crystal.
수직 전계 인가형 액정 표시 장치는 상부기판 상에 형성된 공통전극과 하부기판 상에 형성된 화소전극이 서로 대향되게 배치되어 이들 사이에 형성되는 수직 전계에 의해 TN(Twisted Nemastic) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수직 전계형 액정 표시 장치는 개구율이 큰 장점을 가지는 반면 시야각이 90도 정도로 좁 은 단점을 가진다.In the vertical field applying liquid crystal display, the common electrode formed on the upper substrate and the pixel electrode formed on the lower substrate are disposed to face each other, and drive the liquid crystal of TN (Twisted Nemastic) mode by a vertical electric field formed therebetween. . The vertical field type liquid crystal display device has an advantage of large aperture ratio, but has a disadvantage of having a narrow viewing angle of about 90 degrees.
수평 전계 인가형 액정 표시 장치는 하부 기판에 나란하게 배치된 화소 전극과 공통 전극 간의 수평 전계에 의해 인 플레인 스위치(In Plane Switch; 이하, IPS라 함) 모드의 액정을 구동하게 된다. 이러한 수평 전계 인가형 액정 표시 장치는 시야각이 160도 정도로 넓은 장점을 가진다. 이하, 수평 전계 인가형 액정 표시 장치에 대하여 상세히 살펴보기로 한다. In the horizontal field application type liquid crystal display, a liquid crystal in an in-plane switch (hereinafter referred to as IPS) mode is driven by a horizontal electric field between a pixel electrode and a common electrode arranged side by side on a lower substrate. Such a horizontal field application liquid crystal display device has an advantage that a viewing angle is about 160 degrees. Hereinafter, the horizontal field application liquid crystal display will be described in detail.
수평 전계 인가형 액정표시장치는 서로 대향하여 합착된 박막 트랜지스터 어레이 기판(하부 기판) 및 칼러 필터 어레이 기판(상부 기판)과, 두 기판 사이에서 셀갭을 일정하게 유지시키기 위한 스페이서와, 스페이서에 의해 마련된 액정공간에 채워진 액정을 구비한다. The horizontal field application type liquid crystal display device includes a thin film transistor array substrate (lower substrate) and a color filter array substrate (upper substrate) bonded to each other, a spacer for maintaining a constant cell gap between the two substrates, and a spacer provided by the spacer. A liquid crystal filled in the liquid crystal space is provided.
박막 트랜지스터 어레이 기판은 화소 단위의 수평 전계 형성을 위한 다수의 신호 라인들 및 박막 트랜지스터와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. 칼라 필터 어레이 기판은 칼러 구현을 위한 칼라 필터 및 빛샘 방지를 위한 블랙 매트릭스와, 그들 위에 액정 배향을 위해 도포된 배향막으로 구성된다. The thin film transistor array substrate is composed of a plurality of signal lines and thin film transistors for forming a horizontal electric field in pixels, and an alignment film coated thereon for liquid crystal alignment. The color filter array substrate is composed of a color filter for color implementation, a black matrix for preventing light leakage, and an alignment film coated thereon for liquid crystal alignment.
도 1a 내지 도 1e는 수평 전계 인가형 액정표시장치의 박막 트랜지스터 기판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 단면도들이다. 도 1a 내지 도 1e는 게이트 패드영역, 데이터 패드영역, 화소전극 및 공통전극이 위치하는 화소영역을 중심으로 나타내었다.1A through 1E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a thin film transistor substrate of a horizontal field application liquid crystal display device. 1A to 1E illustrate a pixel area in which a gate pad area, a data pad area, a pixel electrode, and a common electrode are located.
도 1a를 참조하면, 하부기판(42) 상에 게이트 패턴들이 형성된다. Referring to FIG. 1A, gate patterns are formed on the lower substrate 42.
하부기판(42) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 제1 및 제2 금속층으로 이루어지는 게이트 금속층이 형성된다.A gate metal layer formed of the first and second metal layers is formed on the lower substrate 42 through a deposition method such as a sputtering method.
제1 금속층은 알루미늄 네오듐(AlNd)으로 이루어지고, 제2 금속층은 몰리브덴(Mo)으로 이루어진다. 이어서, 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 포토레지스트 패턴이 형성된다. 포토레지스트 패턴을 마스로 이용한 습식 식각 공정이 실시됨에 따라 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 게이트 라인(2), 게이트 전극(8), 공통전극(16) 및 게이트 패드 하부전극(28)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. 게이트 패턴들은 알루미늄 네오듐(AlNd)으로 이루어지는 제1 금속패턴(62)과, 몰리브덴(Mo)으로 이루어지며 제1 금속패턴(62)과 중첩되는 제2 금속패턴(64)으로 구성된다. The first metal layer is made of aluminum neodium (AlNd), and the second metal layer is made of molybdenum (Mo). Subsequently, a photoresist pattern is formed by a photolithography process using the first mask. As the wet etching process using the photoresist pattern as a mask is performed, the gate metal layer is patterned to form gate patterns including the gate line 2, the
도 1b를 참조하면, 게이트 패턴들이 형성된 하부기판(42) 상에 게이트 절연막(44), 활성층(14)과 오믹접촉층(48)으로 이루어지는 반도체 패턴(49)이 형성된다. Referring to FIG. 1B, a
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(42) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(44), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성된다. The
이어서, 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각공정으로 n+ 비정질 실리콘층과 비정질 실리콘층이 동시에 패터닝됨으로써 오믹접촉층(48)과 활성층(14)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다. 게이트 절연막(44)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다. Subsequently, the n + amorphous silicon layer and the amorphous silicon layer are simultaneously patterned by a dry etching process using a photoresist pattern to form a semiconductor pattern including the
도 1c를 참조하면, 반도체 패턴(49)이 형성된 하부 기판(42) 상에 데이터 라인(4), 소스 전극(10), 드레인 전극(12) 및 데이터 패드 하부전극(36)을 포함하는 소스 드레인 패턴이 형성됨과 동시에 게이트 전극(8), 반도체 패턴(49), 소스 전극(10) 및 드레인 전극(12)으로 구성되는 박막 트랜지스터(6)가 형성된다. Referring to FIG. 1C, a source drain including a
반도체 패턴이 형성된 하부 기판(42) 상에 제3 내지 제5 금속층으로 구성되는 소스 드레인 금속층이 형성된다. 제3 금속층은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지고, 제4 금속층은 알루미늄 네오듐(AlNd)으로 이루어지고, 제4 금속층은 다시 몰리브덴(Mo)으로 이루어진다. 이후, 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정이 실시됨으로써 포토레지스트 패턴이 형성된다. 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 습식 식각 공정이 실시됨에 따라 제1 내지 제3 금속층이 패터닝됨에 따라 데이터 라인(4), 소스 전극(10), 그 소스 전극(10), 드레인 전극(12) 및 데이터 패드 하부전극(36)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. 이후, 건식 식각이 실시됨에 따라 채널부의 오믹접촉층(48)이 식각된다. 이에 따라, 채널부의 활성층(14)이 노출됨으로써 박막 트랜지스터(6)가 형성된다. A source drain metal layer including the third to fifth metal layers is formed on the lower substrate 42 on which the semiconductor pattern is formed. The third metal layer is made of molybdenum (Mo), the fourth metal layer is made of aluminum neodium (AlNd), and the fourth metal layer is made of molybdenum (Mo) again. Thereafter, a photolithography process using a third mask is performed to form a photoresist pattern. As the wet etching process using the photoresist pattern as a mask is performed, as the first to third metal layers are patterned, the
소스/드레인 패턴들은 몰리브덴(Mo)으로 이루어지며 제3 금속패턴(36a), 알루미늄 네오듐(AlNd)으로 이루어지며 제3 금속패턴(36a) 위에 형성된 제4 금속패턴(36b)과, 몰리브덴(Mo)으로 이루어지며 제4 금속패턴(36b) 위에 형성된 제5 금속패턴(36c)으로 구성된다.The source / drain patterns are made of molybdenum (Mo), made of a
도 1d를 참조하면, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(44) 상에 제1 내지 제3 콘택홀들(17, 30, 38)을 포함하는 보호막(50)이 형성된다. Referring to FIG. 1D, a
소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(44) 상에 PECVD 등의 증착방법으로 보호막(50)이 전면 형성된다. 보호막(50)은 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 제1 내지 제3 컨택홀들(17, 30, 38)이 형성된다. 제1 컨택홀(17)은 보호막(50)을 관통하여 드레인 전극(12)이 노출되게 형성되고, 제2 컨택홀(30)은 보호막(50) 및 게이트 절연막(44)을 관통하여 게이트 패드 하부전극(28)이 노출되게 형성된다. 제4 컨택홀(38)은 보호막(50)을 관통하여 데이터 패드 하부전극(36)이 노출되게 형성된다. The
보호막(50)의 재료로는 게이트 절연막(44)과 같은 무기 절연물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연물질이 이용된다.As the material of the
도 1e를 참조하면, 보호막(50) 상에 투명전극 패턴들이 형성된다.Referring to FIG. 1E, transparent electrode patterns are formed on the
보호막(50) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 투명전극 물질이 전면 증착된다. 이어서 제5 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정을 통해 투명전극 물질이 패텅님됨으로써 화소전극(18), 게이트 패드 상부전극(32), 데이터 패드 상부전극(40)을 포함하는 투명전극 패턴들이 형성된다. 화소 전극(18)은 제1 컨택홀(17)을 통해 드레인 전극(12)과 전기적으로 접속된다. 게이트 패드 상부전극(32)은 제2 컨택홀(30)을 통해 게이트 패드 하부전극(28)과 전기적으로 접속된다. 데이터 패드 상부 전극(40)은 제3 컨택홀(38)을 통해 데이터 패드 하부전극(36)과 전기적으로 접속된다. 투명전극 물질로는 인듐주석산화물(Indium Tin Oxide : ITO)가 이용된다.The transparent electrode material is entirely deposited on the
한편, 이러한 종래의 박막 트랜지스터 어레이 기판은 게이트 패턴, 소스 드레인 패턴 및 투명전극 패턴 물질이 각각 다르기 때문에 다양한 금속물질을 마련해야 함에 따른 비용이 증가되는 문제가 있다. 뿐만 아니라, 특히, 화소전극 물질과 게이트 및 소스 드레인 금속들은 서로 전혀 다른 물질로 형성됨으로써 전혀 별개의 습식 식각액에 의해 패터닝된다. 이에 따라, 제조공정이 복잡해지고 비용이 증가되는 문제가 있다.On the other hand, the conventional thin film transistor array substrate has a problem in that the cost of having to provide a variety of metal materials because the gate pattern, the source drain pattern and the transparent electrode pattern materials are different from each other. In addition, in particular, the pixel electrode material and the gate and source drain metals are formed of completely different materials, thereby being patterned by completely separate wet etchant. Accordingly, there is a problem that the manufacturing process is complicated and the cost is increased.
따라서, 본 발명의 목적은 공정을 단순화하고 제조비용을 절감할 수 있는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same, which can simplify the process and reduce the manufacturing cost.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판은 기판 위에 형성된 게이트 라인, 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 전극 및 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 패드 하부전극을 포함하는 게이트 패턴과; 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접속된 소스전극, 상기 소스전극과 마주보는 드레인 전극 및 상기 데이터 라인과 접속된 데이터 패드 하부전극을 포함하는 소스 드레인 패턴과; 상기 드레인 전극과 접속된 화소전극, 상기 게이트 패드 하부전극과 접촉된 게이트 패드 상부전극 및 상기 데이터 패드 하부전극과 접촉된 데이터 패드 상부전극을 포함하는 도전성 금속패턴을 포함하고, 상기 게이트 패턴 및 상기 데이터 패턴은 상기 도전성 금속패턴과 동일물질인 제1 금속패턴과, 상기 제1 금속패턴 위에 중첩된 제2 금속패턴을 포함한다.In order to achieve the above object, the thin film transistor array substrate according to the present invention includes a gate pattern including a gate line formed on the substrate, a gate electrode connected to the gate line and a gate pad lower electrode connected to the gate line; A source drain pattern including a data line crossing the gate line, a source electrode connected to the data line, a drain electrode facing the source electrode, and a data pad lower electrode connected to the data line; A conductive metal pattern including a pixel electrode connected to the drain electrode, a gate pad upper electrode in contact with the gate pad lower electrode, and a data pad upper electrode in contact with the data pad lower electrode, wherein the gate pattern and the data The pattern includes a first metal pattern which is the same material as the conductive metal pattern, and a second metal pattern superimposed on the first metal pattern.
상기 게이트 패턴은 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극과; 상기 공통전극과 접속되며 상기 게이트 라인과 나란한 공통라인을 더 포함한다.The gate pattern may include a common electrode forming a horizontal electric field with the pixel electrode; And a common line connected to the common electrode and parallel to the gate line.
상기 제1 금속패턴은 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금을 포함하고 상기 제2 금속패턴은 구리(Cu)를 포함한다.The first metal pattern includes molybdenum titanium (Mo-Ti) alloy and the second metal pattern includes copper (Cu).
상기 소스 전극 및 드레인 전극 아래에 위치하는 반도체 패턴을 더 구비한다.The semiconductor pattern may further include a semiconductor pattern positioned below the source electrode and the drain electrode.
상기 소스 드레인 패턴 아래에 위치하며 소스 드레인 패턴과 중첩되는 반도체 패턴을 더 구비한다.The semiconductor pattern may further include a semiconductor pattern positioned below the source drain pattern and overlapping the source drain pattern.
본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 기판 위에 게이트 전극, 상기 게이트 전극과 접속된 게이트 라인 및 상기 게이트 라인과 접속된 게이트 패드 하부전극을 포함하는 게이트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 게이트 패턴을 덮도록 게이트 절연막을 형성하는 단계와; 상기 게이트 절연막 위에 상기 게이트 라인과 교차되는 데이터 라인, 상기 데이터 라인과 접속된 소스전극, 상기 소스전극과 마주보는 드레인 전극 및 상기 데이터 라인과 접속된 데이터 패드 하부전극을 포함하는 소스 드레인 패턴을 형성하는 단계와; 상기 소스 드레인 패턴을 덮도록 형성되며 상기 드레인 전극을 노출시키는 제1 접촉홀, 상기 게이트 패드 하부 전극을 노출시키는 제2 접촉홀 및 상기 데이터 패드 하부전극을 노출시키는 제3 접촉홀을 가지는 보호막을 형성하는 단계와; 상기 제1 접촉홀을 통해 상기 드레인 전 극과 접촉되는 화소전극, 상기 제2 접촉홀을 통해 상기 게이트 패드 하부전극과 접촉되는 게이트 패드 상부전극 및 상기 제3 접촉홀을 통해 상기 데이터 패드 하부 전극과 접촉되는 데이터 패드 상부전극을 포함하는 도성전 금속 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 게이트 패턴을 형성하는 단계 및 상기 데이터 패턴을 형성하는 단계는 상기 도전성 금속패턴과 동일물질인 제1 금속층 및 상기 제1 금속층 위에 제2 금속층을 형성하는 단계와; 상기 제1 및 제2 금속층을 습식식각 공정에 의해 패터닝하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the present invention includes forming a gate pattern on a substrate, the gate pattern including a gate electrode, a gate line connected to the gate electrode, and a gate pad lower electrode connected to the gate line; Forming a gate insulating film to cover the gate pattern; Forming a source drain pattern on the gate insulating layer including a data line crossing the gate line, a source electrode connected to the data line, a drain electrode facing the source electrode, and a data pad lower electrode connected to the data line; Steps; A passivation layer may be formed to cover the source drain pattern and may include a first contact hole exposing the drain electrode, a second contact hole exposing the gate pad lower electrode, and a third contact hole exposing the data pad lower electrode. Making a step; A pixel electrode contacting the drain electrode through the first contact hole, a gate pad upper electrode contacting the gate pad lower electrode through the second contact hole, and a lower electrode of the data pad through the third contact hole; And forming a conductive metal pattern including a data pad upper electrode in contact, wherein forming the gate pattern and forming the data pattern include: a first metal layer and the same material as the conductive metal pattern; Forming a second metal layer over the first metal layer; Patterning the first and second metal layers by a wet etching process.
상기 제1 금속층은 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금을 포함하고 상기 제2 금속층은 구리(Cu)를 포함한다.The first metal layer includes molybdenum titanium (Mo-Ti) alloy and the second metal layer includes copper (Cu).
상기 습식 식각공정에서 이용되는 식각액은 과산화수소산인 것을 특징으로 한다.The etchant used in the wet etching process is characterized in that the hydrogen peroxide.
상기 게이트 절연막과 소스 전극 및 드레인 전극 사이에 위치하는 반도체 패턴을 형성하는 단계를 더 포함한다.The method may further include forming a semiconductor pattern positioned between the gate insulating layer, the source electrode, and the drain electrode.
상기 소스 드레인 패턴을 형성하는 단계는 상기 소스 드레인 패턴 아래에 위치하며 상기 소스 드레인 패턴과 중첩되는 반도체 패턴을 형성하는 단계를 더 포함한다.The forming of the source drain pattern may further include forming a semiconductor pattern under the source drain pattern and overlapping the source drain pattern.
상기 게이트 패턴을 형성하는 단계는 상기 화소전극과 수평전계를 이루는 공통전극 및 상기 공통전극과 접속되며 상기 게이트 라인과 나란한 공통라인을 형성하는 단계를 더 포함한다.The forming of the gate pattern may further include forming a common electrode forming a horizontal electric field with the pixel electrode and a common line connected to the common electrode and parallel to the gate line.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발 명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will become apparent from the description of the preferred embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수평 전계 인가형 액정표시장치의 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에 Ⅰ-Ⅰ', Ⅱ-Ⅱ' 및 Ⅲ-Ⅲ' 선을 절취하여 도시한 단면도이다. 2 is a plan view illustrating a thin film transistor array substrate of a horizontal field application type liquid crystal display device according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a line II-I ', II-II' and III-III 'of FIG. 2. It is sectional drawing cut out.
도 2 및 도 3에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판은 하부 기판(142) 상에 교차되게 형성된 게이트 라인(102) 및 데이터 라인(104)과, 그 교차부마다 형성된 박막 트랜지스터(106)와, 그 교차 구조로 마련된 화소 영역(105)에 수평 전계를 이루도록 형성된 화소 전극(118) 및 공통 전극(116)과, 공통 전극(116)들이 공통으로 접속된 공통 라인(115)을 구비한다. The thin film transistor array substrate illustrated in FIGS. 2 and 3 includes a
게이트 라인(102)은 박막 트랜지스터(106)의 게이트 전극(108)에 게이트신호를 공급한다. 데이터 라인(104)은 박막 트랜지스터(106)의 드레인전극(112)을 통해 화소전극(118)에 화소신호를 공급한다. 게이트 라인(102)과 데이터 라인(104)은 교차구조로 형성되어 화소영역(105)을 정의한다. The
게이트 라인(102)은 게이트 패드부(126)를 통해 게이트 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 게이트 패드부(126)는 게이트 라인(102)으로부터 연장되는 게이트 패드 하부전극(128)과, 게이트 절연막(146) 및 보호막(152)을 관통하는 제1 컨택홀(130)을 통해 게이트 패드하부전극(128)에 접속된 게이트 패드 상부전극(132)으로 구성된다. The
데이터 라인(104)은 데이터 패드부(134)를 통해 데이터 드라이버(도시하지 않음)와 접속된다. 데이터 패드부(134)는 데이터 라인(104)으로부터 연장되는 데이터 패드하부전극(136)과, 보호막(152)을 관통하는 제2 컨택홀(138)을 통해 데이터 패드하부전극(136)과 접속된 데이터 패드 상부전극(140)으로 구성된다.The
공통라인(116)은 화소영역(105)을 사이에 두고 게이트라인(102)과 나란하게 형성되며 액정 구동을 위한 기준전압을 공통전극(118)에 공급한다.The
박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(104)의 화소 신호가 화소 전극(114)에 충전되어 유지되게 한다. 이를 위하여, 박막 트랜지스터(106)는 게이트 라인(102)에 접속된 게이트 전극(108)과, 데이터 라인(104)에 접속된 소스 전극(110)과, 화소 전극(114)에 접속된 드레인 전극(112)을 구비한다. 또한, 박막 트랜지스터(106)는 게이트 전극(108)과 게이트 절연막(144)을 사이에 두고 중첩되면서 소스 전극(110)과 드레인 전극(112) 사이에 채널을 형성하는 활성층(114)을 포함하는 반도체 패턴(149)이 더 구비된다. 반도체 패턴(149)에는 활성층(114)위에 위치하여 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 드레인 전극(112)과 오믹 접촉을 위한 오믹 접촉층(148)이 더 포함된다. The thin film transistor 106 keeps the pixel signal of the
화소 전극(118)은 박막 트랜지스터(106)의 드레인 전극(112)과 제1 접촉홀(117)을 통해 접속되며 화소 영역(105)에 형성된다. 특히, 화소 전극(118)은 드레인 전극(112)과 접속되고 인접한 게이트 라인(102)과 나란하게 형성된 수평부(118a)와, 수평부(118a)에서 신장되며 공통전극(116)과 나란하게 형성된 핑거부(118b)를 구비한다. The
공통 전극(116)은 공통 라인(115)과 접속되어 화소 영역(105)에 게이트 라인(102) 및 게이트 전극(108)과 동일금속으로 형성된다. 특히, 공통 전극(116)은 화소 영역(105)에서 화소 전극(118)의 핑거부(118b)와 나란하게 형성된다. The
본원발명에서는 게이트 전극(108), 게이트 라인(102), 게이트 패드 하부전극(128), 공통라인(115) 및 공통전극(116)을 포함하는 게이트 패턴은 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금으로 이루어지는 제1 금속패턴(162)과, 구리(Cu)로 이루어지며 제1 금속패턴(162)과 중첩되는 제2 금속패턴(164)으로 구성된다. In the present invention, the gate pattern including the
뿐만 아니라 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 드레인 전극(112) 및 데이터 패드 하부전극(136)을 포함하는 소스/드레인 패턴 또한 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금으로 이루어지는 제1 금속패턴(162)과, 구리(Cu)로 이루어지며 제1 금속패턴(162)과 중첩되는 제2 금속패턴(164)으로 구성된다. In addition, a source / drain pattern including the
그리고, 화소전극(118), 게이트 패드 상부전극(132) 및 데이터 패드 상부전극(140)을 포함하는 투명전극 패턴은 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금으로 이루어지는 제1 금속패턴(162)으로 구성된다. The transparent electrode pattern including the
위에 열거한 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금, 구리(Cu)는 모두 동일한 습식 식각액에 의해 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금, 구리(Cu)는 과산화수소산에 의해 모두 식각될 수 있는 금속이다.The molybdenum titanium (Mo-Ti) alloy and copper (Cu) listed above may all be patterned by the same wet etching solution. For example, molybdenum titanium (Mo-Ti) alloy and copper (Cu) are all metals that can be etched by hydrogen peroxide.
이에 따라, 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금 및 구리(Cu) 만으로 게이트 패턴, 소스 드레인 패턴 및 투명전극 패턴을 모두 형성할 수 있게 됨과 동시에 동일한 식각 액을 이용하여 패터닝 할 수 있게 됨으로써 재료가 단순해지게 됨과 아울러 비용이 절감될 수 있게 된다. Accordingly, the gate pattern, the source drain pattern, and the transparent electrode pattern can be formed using only molybdenum titanium (Mo-Ti) alloy and copper (Cu), and at the same time, the material can be patterned using the same etching solution. In addition, the cost can be reduced.
이하, 도 3 및 도 4a 내지 도 4e를 참조하여 본 발명에 따른 수평전계인가형 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a horizontal field applied thin film transistor array substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4A to 4E.
도 4a를 참조하면, 하부기판(142) 상에 게이트 패턴들이 형성된다. Referring to FIG. 4A, gate patterns are formed on the lower substrate 142.
하부기판(142) 상에 스퍼터링 방법 등의 증착방법을 통해 제1 및 제2 금속층이 순차적으로 증착된다. The first and second metal layers are sequentially deposited on the lower substrate 142 through a deposition method such as a sputtering method.
제1 금속층은 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금으로 이루어지고, 제2 금속층은 구리(Cu)로 이루어진다. 이어서, 제1 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정에 의해 포토레지스트 패턴이 형성된다. 포토레지스트 패턴을 마스로 이용한 습식 식각 공정이 실시됨에 따라 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 게이트 라인(102), 게이트 전극(108), 공통라인(115), 공통전극(116) 및 게이트 패드 하부전극(128)을 포함하는 게이트 패턴들이 형성된다. The first metal layer is made of molybdenum titanium (Mo-Ti) alloy, and the second metal layer is made of copper (Cu). Subsequently, a photoresist pattern is formed by a photolithography process using the first mask. The gate metal layer is patterned as a wet etching process using a photoresist pattern as a mask, thereby forming a
게이트 패턴들은 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금으로 이루어지는 제1 금속패턴(162)과, 구리(Cu)로 이루어지며 제1 금속패턴(162)과 중첩되는 제2 금속패턴(164)으로 구성된다. The gate patterns include a
도 4b를 참조하면, 게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 게이트 절연막(144), 활성층(114)과 오믹접촉층(148)으로 이루어지는 반도체 패턴(149)이 형성된다. Referring to FIG. 4B, a
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층이 순차적으로 형성된다. The
이어서, 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정을 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이후, 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 건식 식각 공정이 실시됨에 따라 n+ 비정질 실리콘층과 비정질 실리콘층이 동시에 패터닝된다. 이에 따라, 오믹접촉층(148)과 활성층(114)을 포함하는 반도체 패턴이 형성된다. 게이트 절연막(144)의 재료로는 산화 실리콘(SiOx) 또는 질화 실리콘(SiNx) 등의 무기 절연물질이 이용된다. Next, a photoresist pattern is formed using a photolithography process using a second mask. Thereafter, as the dry etching process using the photoresist pattern as a mask is performed, the n + amorphous silicon layer and the amorphous silicon layer are simultaneously patterned. As a result, a semiconductor pattern including the
도 4c를 참조하면, 반도체 패턴(149)이 형성된 하부 기판(142) 상에 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 드레인 전극(112) 및 데이터 패드 하부전극(136)을 포함하는 소스 드레인 패턴이 형성됨과 동시에 게이트 전극(108), 반도체 패턴(149), 소스 전극(110) 및 드레인 전극(112)으로 구성되는 박막 트랜지스터(106)가 형성된다. Referring to FIG. 4C, a source drain including a
반도체 패턴(149)이 형성된 하부 기판(142) 상에 게이트 금속층들과 동일한 금속층들이 형성된다. 즉, 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금으로 이루어지는 제1 금속층과 구리(Cu)로 이루어지는 제2 금속층이 형성된다. The same metal layers as the gate metal layers are formed on the lower substrate 142 on which the
이후, 제3 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정이 실시됨으로써 포토레지스트 패턴이 형성된다. 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용한 습식 식각 공정이 실시됨에 따라 제1 및 제2 금속층이 패터닝됨에 따라 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 그 소스 전극(110), 드레인 전극(112) 및 데이터 패드 하부전극(136)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다. 여기서, 습식 식각 공정은 게이트 패턴 시 이용되는 식각 액이 그대로 이용될 수 있게 된다. 즉, 과산화수소산이 이용된다. Thereafter, a photolithography process using a third mask is performed to form a photoresist pattern. As the wet etching process using the photoresist pattern as a mask is performed, as the first and second metal layers are patterned, the
이후, 건식 식각이 실시됨에 따라 채널부의 오믹접촉층(148)이 식각된다. 이에 따라, 채널부의 활성층(114)이 노출됨으로써 박막 트랜지스터(106)가 형성된다. Thereafter, as the dry etching is performed, the
소스/드레인 패턴은 게이트 패턴과 동일하게 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금으로 이루어지는 제1 금속패턴(162)과, 구리(Cu)로 이루어지며 제1 금속패턴(162)과 중첩되는 제2 금속패턴(164)으로 구성된다. The source / drain pattern is the
도 4d를 참조하면, 소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 제1 내지 제3 콘택홀들(117, 130, 138)을 포함하는 보호막(150)이 형성된다. Referring to FIG. 4D, a
소스/드레인 패턴들이 형성된 게이트 절연막(144) 상에 PECVD 등의 증착방법으로 보호막(150)이 전면 형성된다. 보호막(150)은 제4 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 식각공정으로 패터닝됨으로써 제1 내지 제3 컨택홀들(117, 130, 138)이 형성된다. 제1 컨택홀(117)은 보호막(150)을 관통하여 드레인 전극(112)이 노출되게 형성되고, 제2 컨택홀(130)은 보호막(150) 및 게이트 절연막(144)을 관통하여 게이트 패드 하부전극(128)이 노출되게 형성된다. 제4 컨택홀(138)은 보호막(150)을 관통하여 데이터 패드 하부전극(136)이 노출되게 형성된다. The
보호막(150)의 재료로는 게이트 절연막(144)과 같은 무기 절연물질이나 유전상수가 작은 아크릴(acryl)계 유기화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연물질이 이용된다.As the material of the
도 4e를 참조하면, 보호막(150) 상에 화소전극을 포함하는 도전성금속패턴들이 형성된다.Referring to FIG. 4E, conductive metal patterns including pixel electrodes are formed on the
보호막(150) 상에 스퍼터링 등의 증착방법으로 게이트 패턴 및 소스 드레인 패턴시 이용된 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금층이 형성된다. 이어서 제5 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정과 습식 식각공정을 통해 몰리브덴티타늄(Mo-Ti)합금층이 패터닝된다. 여기서, 습식 식각 공정은 게이트 패턴 및 소스 드레인 패턴시 이용되는 식각 액이 그대로 이용될 수 있게 된다. 즉, 과산화수소산이 이용된다. 이에 따라, 게이트 패턴 및 소스 드레인 패턴의 제1 금속패턴(162)과 동일물질의 화소전극(118), 게이트 패드 상부전극(132), 데이터 패드 상부전극(140)을 포함하는 도성성금속패턴들이 형성된다. 화소 전극(118)은 게이트 라인(102) 및 공통라인(115)와 나란하여 제1 컨택홀(117)을 통해 드레인 전극(112)과 전기적으로 접속되는 수평부(118a)와, 수평부(118a)에서 신장되어 공통라인(116)과 나란한 핑거부(118b)로 구성된다. 게이트 패드 상부전극(132)은 제2 컨택홀(130)을 통해 게이트 패드 하부전극(128)과 전기적으로 접속된다. 데이터 패드 상부 전극(140)은 제3 컨택홀(138)을 통해 데이터 패드 하부전극(136)과 전기적으로 접속된다. The molybdenum titanium (Mo-Ti) alloy layer used in the gate pattern and the source drain pattern is formed on the
이와 같이, 본 발명에 따른 수평전계인가형 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조방법은 게이트 패턴 및 소스 드레인 패턴이 동일물질로 이루어지며 동일식각액에 의해 패터닝된다. 그리고, 화소전극 등의 도전성 금속패턴 또한 게이트 패턴 및 소스 드레인 패턴의 제1 금속패턴(162)와 동일한 금속으로 형성되며 동일한 식각액에 의해 패터닝된다. 그 결과, 재료가 단순해지게 됨과 아울러 비용이 절감될 수 있게 된다. As described above, in the method of manufacturing the horizontal field applied thin film transistor array substrate according to the present invention, the gate pattern and the source drain pattern are made of the same material and are patterned by the same etching solution. The conductive metal pattern such as the pixel electrode is also formed of the same metal as the
한편, 상술한 바와 같이 게이트 패턴, 소스 드레인 패턴 및 화소전극 등을 동일물질로 형성하며 동일 식각액을 이용하여 패터닝하는 방법은 5마스크 공정에 의한 제조방법 뿐만 아니라 4마스크 공정 및 3마스크 공정 등 마스크 수에 관계 없이 이용될 수 있다.Meanwhile, as described above, the gate pattern, the source drain pattern, the pixel electrode, and the like are formed of the same material and are patterned using the same etching solution, as well as the manufacturing method using the 5 mask process, as well as the number of masks such as 4 mask process and 3 mask process. Can be used regardless.
예를 들어, 4마스크에 의해 형성되는 수평전계인가형 박막 트랜지스터 어레이 기판을 도 5에 나타내었다.For example, a horizontal field applied thin film transistor array substrate formed by four masks is shown in FIG. 5.
도 5에 도시된 바와 트랜지스터 어레이 기판은 도 2 및 3에 도시된 박막 트랜지스터 어레이 기판과 비교하여 반도체 패턴 및 소스 드레인 패턴이 제2 마스크 공정에 의해 형성되는 것을 제외하고 동일한 방식에 의해 형성된다.The transistor array substrate as shown in FIG. 5 is formed in the same manner except that the semiconductor pattern and the source drain pattern are formed by the second mask process as compared with the thin film transistor array substrates shown in FIGS. 2 and 3.
그 결과, 도 5에 도시된 바와 같이 반도체 패턴(149)이 데이터 라인(104), 소스전극(110), 드레인 전극(112) 및 데이터 패드 하부전극(136)을 포함하는 소스 드레인 패턴 하부에 모두 위치하게 된다. As a result, as shown in FIG. 5, the
반도체 패턴과 소스 드레인 패턴이 동시에 형성되는 공정을 이하 간단히 설명하면 다음과 같다.A process of simultaneously forming a semiconductor pattern and a source drain pattern will be described below.
게이트 패턴들이 형성된 하부기판(142) 상에 PECVD, 스퍼터링 등의 증착방법을 통해 게이트 절연막(144), 비정질 실리콘층, n+ 비정질 실리콘층, 그리고 소스/드레인 금속층이 순차적으로 형성된다.The
소스/드레인 금속층 위에 제2 마스크를 이용한 포토리쏘그래피 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성하게 된다. 이 경우 제2 마스크로는 박막 트랜지스터의 채 널부에 회절 노광부를 갖는 회절 노광 마스크 또는 하프톤 마스크를 이용함으로써 채널부의 포토레지스트 패턴이 다른 소스/드레인 패턴부 보다 낮은 높이를 갖게 한다.A photoresist pattern is formed on the source / drain metal layer by a photolithography process using a second mask. In this case, the photoresist pattern of the channel portion has a lower height than the other source / drain pattern portions by using a diffraction exposure mask or a halftone mask having a diffraction exposure portion in the channel portion of the thin film transistor as the second mask.
이어서, 포토레지스트 패턴을 이용한 습식 식각공정으로 소스/드레인 금속층이 패터닝됨으로써 데이터 라인(104), 소스 전극(110), 그 소스 전극(110)과 일체화된 드레인 전극(112), 데이터 패드 하부전극(136)을 포함하는 소스/드레인 패턴들이 형성된다.Subsequently, the source / drain metal layer is patterned by a wet etching process using a photoresist pattern, so that the
그 다음, 동일한 포토레지스트 패턴을 이용한 건식 식각공정으로 n+ 비정질 실리콘층과 비정질 실리콘층이 동시에 패터닝됨으로써 오믹접촉층(148)과 활성층(114)으로 구성되는 반도체 패턴(149)이 형성된다.Next, the n + amorphous silicon layer and the amorphous silicon layer are simultaneously patterned by a dry etching process using the same photoresist pattern to form a
그리고, 채널부에서 상대적으로 낮은 높이를 갖는 포토레지스트 패턴이 애싱(Ashing) 공정으로 제거된 후 건식 식각공정으로 채널부의 소스/드레인 패턴 및 오믹접촉층(148)이 식각된다. 이에 따라, 채널부의 활성층(114)이 노출되어 소스 전극(110)과 드레인 전극(112)이 분리된다.The photoresist pattern having a relatively low height in the channel portion is removed by an ashing process, and then the source / drain pattern and the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조방법은 게이트 패턴 및 소스 드레인 패턴이 동일물질로 이루어지며 동일식각액에 의해 패터닝된다. 그리고, 화소전극 등의 도전성 금속패턴 또한 게이트 패턴 및 소스 드레인 패턴의 제1 금속패턴와 동일한 금속으로 형성되며 동일한 식각액에 의해 패터닝된다. 그 결과, 재료가 단순해지게 됨과 아울러 비용이 절감될 수 있게 된다. As described above, in the thin film transistor array substrate and the method of manufacturing the same, the gate pattern and the source drain pattern are made of the same material and are patterned by the same etching solution. The conductive metal pattern such as the pixel electrode is also formed of the same metal as the first metal pattern of the gate pattern and the source drain pattern and patterned by the same etching solution. As a result, the material can be simplified and costs can be reduced.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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