KR100848104B1 - Thin film transistor array substrate and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
먼저, 기판의 상부에 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 기판 위에 게이트선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 가로 방향의 게이트 배선을 형성한다. 다음, 게이트 절연막을 질화 규소를 적층하여 형성하고, 그 상부에 비정질 규소층 및 도핑된 비정질 규소의 저항성 접촉층을 적층한 다음, 반도체층과 저항성 접촉층을 패터닝한다. 이어, 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 게이트선과 교차하는 데이터선, 소스 전극, 드레인 전극 및 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이어, 데이터 배선으로 가리지 않는 저항성 접촉층을 식각하여 반도체층을 노출시킨 다음, 레이저를 조사하여 드러난 반도체층을 다결정 규소로 결정화하고, 열처리를 통한 금속 유도와 결정 공정을 실시하여 데이터 배선 하부의 비정질 규소를 다결정 규소로 결정화한다. 이어, 질화 규소 또는 유기 물질을 적층하여 보호막을 형성하고 건식 식각으로 패터닝하여 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드를 각각 드러내는 접촉 구멍을 형성한다. 이어, 투명 도전 물질 또는 반사 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드와 각각 전기적으로 연결되는 화소 전극, 보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드를 형성한다. First, a conductive material is stacked and patterned on an upper portion of a substrate to form a horizontal gate wiring including a gate line, a gate electrode, and a gate pad on the substrate. Next, a gate insulating film is formed by laminating silicon nitride, and an amorphous silicon layer and an ohmic contact layer of doped amorphous silicon are laminated thereon, and then the semiconductor layer and the ohmic contact layer are patterned. Subsequently, the conductive material is stacked and patterned to form a data line including a data line, a source electrode, a drain electrode, and a data pad crossing the gate line. Subsequently, the resistive contact layer, which is not covered by the data wiring, is etched to expose the semiconductor layer. Then, the semiconductor layer exposed by laser irradiation is crystallized with polycrystalline silicon, and metal conduction and crystallization are performed through heat treatment to form an amorphous layer under the data wiring. Silicon is crystallized into polycrystalline silicon. Subsequently, silicon nitride or an organic material is stacked to form a protective film and patterned by dry etching to form contact holes that expose the drain electrode, the gate pad, and the data pad, respectively. Subsequently, the transparent conductive material or the reflective conductive material is stacked and patterned to form a pixel electrode, an auxiliary gate pad, and an auxiliary data pad electrically connected to the drain electrode, the gate pad, and the data pad, respectively.
비정질규소, 다결정규소, 박막트랜지스터, MICAmorphous Silicon, Polycrystalline Silicon, Thin Film Transistor, MIC
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 배치도이고, 1 is a layout view of a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention;
도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II-II ',
도 3a, 5a, 6a 및 7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조하는 중간 과정을 그 공정 순서에 따라 도시한 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,3A, 5A, 6A, and 7A are layout views of a thin film transistor substrate illustrating an intermediate process of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention, in the order of the steps thereof;
도 3b는 도 3a에서 IIIb-IIIb' 선을 따라 절단한 단면도이고,3B is a cross-sectional view taken along the line IIIb-IIIb ′ in FIG. 3A;
도 4b는 도 4a에서 IVb-IVb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 도 3b의 다음 단계를 도시한 단면도이고, 4B is a cross-sectional view taken along the line IVb-IVb ′ in FIG. 4A and is a cross-sectional view showing the next step in FIG. 3B;
도 5b는 도 5a에서 Vb-Vb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 도 4의 다음 단계를 도시한 단면도이고, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line Vb-Vb ′ in FIG. 5A and illustrating the next step of FIG. 4;
도 6은 도 5a에서 Vb-Vb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 도 5b의 다음 단계를 도시한 단면도이고, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line Vb-Vb 'of FIG. 5A and illustrating the next step of FIG. 5B;
도 7b는 도 7a에서 VIIb-VIIb' 선을 따라 잘라 도시한 도면으로서 도 6의 다음 단계를 도시한 단면도이고, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line VIIb-VIIb ′ of FIG. 7A and illustrating the next step of FIG. 6;
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 배치도이고,8 is a layout view of a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 9 및 도 10은 도 8에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 IX-IX' 선 및 X-X'선을 따라 잘라 도시한 단면도이고,9 and 10 are cross-sectional views of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 8 taken along lines IX-IX 'and X-X',
도 11a는 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 박막 트랜지스터 어레이 기판의 배치도이고,11A is a layout view of a thin film transistor array substrate at a first stage of manufacture in accordance with a second embodiment of the present invention;
도 11b 및 11c는 각각 도 11a에서 XIb-XIb' 선 및 XIc-XIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며,11B and 11C are cross-sectional views taken along the lines XIb-XIb 'and XIc-XIc' of FIG. 11A, respectively.
도 12a 및 12b는 각각 도 11a에서 XIb-XIb' 선 및 XIc-XIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 도 11b 및 도 11c 다음 단계에서의 단면도이고,12A and 12B are cross-sectional views taken along the lines XIb-XIb 'and XIc-XIc' of FIG. 11A, respectively, and are cross-sectional views of the next steps of FIGS. 11B and 11C;
도 13a는 도 12a 및 12b 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 어레이 기판의 배치도이고,FIG. 13A is a layout view of a thin film transistor array substrate in FIGS. 12A and 12B next steps; FIG.
도 13b 및 13c는 각각 도 13a에서 XIIIb-XIIIb' 선 및 XIIIc-XIIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이며,13B and 13C are cross-sectional views taken along the lines XIIIb-XIIIb 'and XIIIc-XIIIc' of FIG. 13A, respectively.
도 14a, 15a, 16a와 도 14b, 15b, 16b는 각각 도 13a에서 XIIIb-XIIIb' 선 및 XIIIc-XIIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서 도 13b 및 13c 다음 단계들을 공정 순서에 따라 도시한 것이고,14A, 15A, 16A and 14B, 15B, 16B are cross-sectional views taken along the lines XIIIb-XIIIb 'and XIIIc-XIIIc' in FIG. 13A, respectively, illustrating the following steps in the order of the process. ,
도 17a 및 도 17b는 도 13a에서 XIIIb-XIIIb' 선 및 XIIIc-XIIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서 도 16a 및 16b 다음 단계들을 공정 순서에 따라 도시한 단면도이고,17A and 17B are cross-sectional views taken along the lines XIIIb-XIIIb 'and XIIIc-XIIIc' in FIG. 13A, which illustrate the following steps in the order of a process, FIGS. 16A and 16B;
도 18a는 도 17a 및 도 17b의 다음 단계에서의 박막 트랜지스터 어레이 기판의 배치도이고,FIG. 18A is a layout view of a thin film transistor array substrate in the next step of FIGS. 17A and 17B;
도 18b 및 18c는 각각 도 18a에서 XVIIIb-XVIIIb' 선 및 XVIIIc-XVIIIc' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 18B and 18C are cross-sectional views taken along the lines XVIIIb-XVIIIb 'and XVIIIc-XVIIIc', respectively, in FIG. 18A.
본 발명은 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체층으로 다결정 규소를 사용하는 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a thin film transistor array substrate using a polycrystalline silicon as a semiconductor layer and a method of manufacturing the same.
현재 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서 액정 표시 장치는 전기장을 생성하는 다수의 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 두 기판 사이에 주입되어 있는 액정층, 각각의 기판의 바깥 면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판으로 이루어지며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다. 이는 액정이 갖는 여러 가지 성질 중에서 전압을 가하면 분자의 배열이 변하는 성질을 이용한 것인데, 빛의 투과 또는 반사를 이용하는 액정 표시 장치에서 액정은 자체 발광을 하지 않아 자체적으로 또는 외부적으로 광원이 필요하다. As one of the flat panel display devices which are widely used at present, a liquid crystal display device has two substrates on which a plurality of electrodes for generating an electric field are formed, a liquid crystal layer injected between the two substrates, and is attached to the outer surface of each substrate to emit light. 2. A display device including two polarizing plates for polarizing and controlling the amount of light transmitted by rearranging liquid crystal molecules of a liquid crystal layer by applying a voltage to an electrode. This is because the arrangement of molecules changes when a voltage is applied among various properties of the liquid crystal. In a liquid crystal display device using light transmission or reflection, the liquid crystal does not emit light and thus requires a light source on its own or externally.
이때, 박막 트랜지스터 어레이 기판(thin firm transistor array panel)은 액정 표시 장치에서 각 화소를 독립적으로 구동하기 위한 회로 기판으로써 사용된다. 박막 트랜지스터 어레이 기판은 주사 신호를 전달하는 주사 신호 배선 또는 게이트 배선과 화상 신호를 전달하는 화상 신호선 또는 데이터 배선이 형성되어 있고, 게이트 배선 및 데이터 배선과 연결되어 있는 박막 트랜지스터, 박막 트랜지스터를 통하여 배선과 연결되어 화상을 표시하는데 사용하는 화소 전극을 포함한다.In this case, a thin firm transistor array panel is used as a circuit board for driving each pixel independently in a liquid crystal display. The thin film transistor array substrate includes a scan signal wiring or a gate wiring for transmitting a scan signal and an image signal line or data wiring for transmitting an image signal, and a thin film transistor and a thin film transistor connected to the gate wiring and the data wiring. It includes a pixel electrode connected to and used to display an image.
이때, 박막 트랜지스터는 비정질 규소 또는 다결정 규소로 이루어진 반도체층을 가지며, 게이트 전극과 반도체층의 상대적인 위치에 따라 탑 게이트(top gate) 방식과 바텀 게이트(bottom gate) 방식으로 나눌 수 있다. 이때, 비정질 규소 박막 트랜지스터 기판의 경우에는 게이트 절연막을 중심으로 게이트 전극이 반도체층의 하부에 위치하는 바텀 게이트 방식이 주로 이용되며, 다결정 규소 박막 트랜지스터 기판의 경우에는 게이트 절연막을 중심으로 게이트 전극이 반도체층의 상부에 위치하는 탑 게이트 방식이 주로 이용되며, 이들 모두 박막 트랜지스터의 채널부는 반도체층과 게이트 절연막의 계면에 형성된다. In this case, the thin film transistor has a semiconductor layer made of amorphous silicon or polycrystalline silicon, and may be divided into a top gate method and a bottom gate method according to a relative position of the gate electrode and the semiconductor layer. In this case, in the case of the amorphous silicon thin film transistor substrate, a bottom gate method in which the gate electrode is positioned below the semiconductor layer is mainly used, and in the case of the polysilicon thin film transistor substrate, the gate electrode is the semiconductor around the gate insulating film. The top gate method located above the layer is mainly used, and both of them are formed at the interface between the semiconductor layer and the gate insulating film.
하지만, 높은 전자 이동도를 확보할 수 있는 다결정 규소 박막 트랜지스터를 탑 게이트 방식으로 제조하는 방법에서는 반도체층을 다결정 규소층으로 결정화 한 다음 그 위에 게이트 절연막을 적층하여, 제조 공정시 반도체층의 채널부가 외부로 노출되는 경우가 발생하여 박막 트랜지스터의 특성을 균일하게 확보하기 어렵다는 단점을 가지고 있다.However, in the method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor capable of securing high electron mobility in a top gate method, the semiconductor layer is crystallized into a polycrystalline silicon layer and then a gate insulating film is laminated thereon, whereby the channel portion of the semiconductor layer is Occurs when exposed to the outside it is difficult to uniformly secure the characteristics of the thin film transistor.
한편, 액정 표시 장치를 제조 방법 중에서, 박막 트랜지스터가 형성되어 있 는 기판은 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통하여 제조하는 것이 일반적이다. 이때, 생산 비용을 줄이기 위해서는 마스크의 수를 적게 하는 것이 바람직하다. On the other hand, among the manufacturing method of the liquid crystal display device, the substrate on which the thin film transistor is formed is generally manufactured through a photolithography process using a mask. At this time, it is preferable to reduce the number of masks in order to reduce the production cost.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 박막 트랜지스터의 특성을 균일하게 확보할 수 있는 다결정 규소 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a polycrystalline silicon thin film transistor array substrate capable of uniformly securing characteristics of a thin film transistor and a method of manufacturing the same.
또한, 본 발명의 다른 과제는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법을 단순화하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to simplify the manufacturing method of the thin film transistor array substrate.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 게이트 절연막과 비정질 규소층을 차례로 적층하고 소스 및 드레인 전극을 금속 유도화 결정(MIC : Metal Induced Crystallization)용 금속으로 형성한 다음, 레이저 조사 및 어닐링을 통한 금속 유도화 공정을 통하여 비정질 규소층을 다결정 규소층으로 결정화한다.In order to solve this problem, in the present invention, the gate insulating film and the amorphous silicon layer are sequentially stacked, and the source and drain electrodes are formed of a metal for metal induced crystallization (MIC), and then a metal induction process through laser irradiation and annealing. Through the crystallization of the amorphous silicon layer into a polycrystalline silicon layer.
더욱 상세하게, 본 발명에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에서는, 기판의 상부에 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 게이트선 및 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이어, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 적층한 다음, 비정질 규소층의 반도체층과 도핑된 비정질 규소의 저항성 접촉층을 형성한다. 게이트 절연막 또는 반도체층 상부에 금속 유도화 결정용 도전 물질의 도전막을 적층하고 패터닝하여 데이터선, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성한 다음, 레이저를 조사하여 데이터 배선으로 가리지 않는 반도 체층을 다결정 규소로 결정화하고, 금속 유도화 결정 공정을 실시하여 데이터 배선 하부의 반도체층 및 저항성 접촉층을 다결정 규소로 결정화한다.More specifically, in the thin film transistor array substrate and the method of manufacturing the same, a conductive material is stacked and patterned on the substrate to form a gate wiring including a gate line and a gate electrode. Subsequently, a gate insulating film covering the gate wiring is stacked, and then a resistive contact layer of the doped amorphous silicon and the semiconductor layer of the amorphous silicon layer is formed. A data layer including a data line, a source electrode, and a drain electrode is formed by stacking and patterning a conductive layer of a conductive material for metal induction crystallization on the gate insulating layer or the semiconductor layer, and then irradiating a laser to irradiate a semiconductor layer not covered by the data line. Crystallization is made of polycrystalline silicon, and a metal induction crystallization process is performed to crystallize the semiconductor layer and the ohmic contact layer under the data wirings with polycrystalline silicon.
이때, 데이터 배선과 연결되는 화소 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 데이터 배선과 화소 전극 사이에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, the method may further include forming a pixel electrode connected to the data line, and may further include forming a passivation layer between the data line and the pixel electrode.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
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 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification. When a portion of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on top" of another part, this includes not only when the other part is "right on" but also another part in the middle. On the contrary, when a part is "just above" another part, there is no other part in the middle.
이제 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다. First, a structure of a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기 판의 배치도이고, 도 2는 도 1에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 II-II' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a layout view of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin film transistor substrate illustrated in FIG. 1 taken along the line II-II ′.
절연 기판(110) 위에 은 또는 은 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등과 같이 저저항을 가지는 단일막 또는 이를 포함하는 다층막으로 이루어져 있는 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선(121), 게이트선(121)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터의 게이트 신호를 인가받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드(125) 및 게이트선(121)에 연결되어 있는 박막 트랜지스터의 게이트 전극(123)을 포함한다. 여기서, 게이트 배선(121. 125. 123)이 다층막인 경우에는 다른 물질과 접촉 특성이 우수한 패드용 물질을 포함할 수 있다.On the insulating
기판(110) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 게이트 배선(121, 125, 123)을 덮고 있다.On the
게이트 전극(125)의 게이트 절연막(140) 상부에는 다결정 규소의 반도체로 이루어진 반도체층(150)이 형성되어 있으며, 반도체층(150)의 상부에는 실리사이드 또는 n형 불순물이 고농도로 도핑되어 있는 n+ 수소화 비정질 규소 따위의 물질로 만들어진 저항성 접촉층(163, 165)이 각각 형성되어 있다.A
저항 접촉층(163, 165) 및 게이트 절연막(140) 위에는 크롬 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 니켈 또는 팔라듐 등과 같은 금속 유도화 결정(MIC : Metal Induced Crystallization)용 금속으로 이루 어진 도전막을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(121)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(171), 데이터선(171)의 분지이며 저항 접촉층(163)의 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 데이터선(171)의 한쪽 끝에 연결되어 있으며 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(179), 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽 저항 접촉층(165) 상부에 형성되어 있는 드레인 전극(175)을 포함한다. 또한, 데이터 배선은 유지 용량을 향상시키기 위해 게이트선(121)과 중첩되어 있는 유기 축전기용 도전체 패턴(177)을 포함할 수 있다. 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)이 다층막인 경우에 MIC용 금속의 도전막은 하부의 반도체층(150) 또는 저항성 접촉층(163, 165)과 접하는 것이 바람직하며, 이는 제조 공정에서 하부의 반도체층(150) 또는 저항성 접촉층(163, 165)을 다결정 규소로 결정화하기 위함이다. The conductive contact layers 163 and 165 and the
데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179) 및 이들이 가리지 않는 반도체층(150) 상부에는 산화 규소 또는 질화 규소 또는 유기 물질로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다. A
보호막(180)에는 드레인 전극(175), 유기 축전기용 도전체 패턴(177) 및 데이터 패드(179)를 각각 드러내는 접촉 구멍(185, 187, 189)이 형성되어 있으며, 게이트 절연막(140)과 함께 게이트 패드(125)를 드러내는 접촉 구멍(182)이 형성되어 있다. In the
보호막(180) 상부에는 접촉 구멍(185, 187)을 통하여 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 및 드레인 전극(175)과 전기적으로 연결되어 있으며 화소에 위치하는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 또한, 층간 절연막(180) 위에는 접촉 구멍(182, 189)을 통하여 각각 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)와 연결되어 있는 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있다. 여기서, 화소 전극(190)과 보조 게이트 및 데이터 패드(92, 97)는 투명한 도전 물질인 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 등으로 이루어져 있다. 하지만, 반사형의 액정 표시 장치인 경우에 화소 전극(190)은 은 또는 은 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등과 같이 반사도를 가지는 도전 물질로 이루어질 수도 있으며, 반투과형인 경우에 화소 전극은 반사도를 가지는 도전 물질의 반사막과 투명한 도전 물질의 투명 전극으로 이루어질 수 있다. 반사형 또는 반투과형인 경우에 화소 전극에 요철 패턴을 유도하여 반사 전극의 반사율을 극대화하기 위해 보호막(180)의 표면은 요철 패턴을 가지는 것이 바람직하다. A
여기서, 화소 전극(190)과 연결된 유지 축전기용 도전체 패턴(177)은 게이트선(121)과 중첩되어 유지 축전기를 이루며, 유지 용량이 부족한 경우에는 게이트 배선(121, 125, 123)과 동일한 층에 유지 용량용 배선을 추가할 수도 있다.Here, the
그러면, 이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 1 및 도 2와 도 3a 내지 도 7b를 참고로 하여 상세히 설명한다. Next, a method of manufacturing the thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 and FIGS. 3A to 7B.
먼저, 도 3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 절연 기판(110)에 위에 저저항을 가지는 은 또는 은 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 단일막 또 는 이러한 단일막을 포함하며 크롬, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 티타늄 또는 탄탈륨 등과 같이 다른 물질과 접촉 특성이 우수한 도전 물질을 포함하는 다층막을 적층하고 패터닝하여 게이트선(121), 게이트 전극(123) 및 게이트 패드(125)를 포함하는 가로 방향의 게이트 배선을 형성한다. First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a single film made of silver or a silver alloy or aluminum or an aluminum alloy having a low resistance on the insulating
다음, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(140), 비정질 규소로 이루어진 반도체층(150), 도핑된 비정질 규소층(160)의 삼층막을 연속하여 적층하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 반도체층(150)과 도핑된 비정질 규소층(160)을 패터닝하여 게이트 전극(123)과 마주하는 게이트 절연막(140) 상부에 반도체층(150)과 저항 접촉층(160)을 형성한다. 이때, 반도체층(150)은 이후에 형성되는 데이터선(171)을 따라 형성하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, a three-layer film of a
이때, 도핑된 비정질 규소층(160)이 p형 박막 트랜지스터 영역에 위치하는 경우에는 감광막 패턴을 사용하는 사진 식각 공정으로 p형 불순물이 도핑된 비정질 규소층(160)만을 남기고, n 형 박막 트랜지스터 영역에 위치하는 경우에는 다른 감광막을 사용하는 사진 식각 공정으로 n형 불순물이 주입되어 있는 비정질 규소층(160)만을 남긴다. n형 및 p형 박막 트랜지스터 영역의 형성 공정은 순서가 바뀌어도 무방하다.In this case, when the doped
다음, 도 5a 내지 도 5b에 도시한 바와 같이, 기판(110)의 상부에 크롬 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 또는 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 또는 니켈 또는 팔라듐 등과 같은 금속 유도화 결정(MIC : Metal Induced Crystallization)용 금속 으로 이루어진 도전막을 적층한 후, 마스크를 이용한 사진 공정으로 패터닝하여 게이트선(121)과 교차하는 데이터선(171), 데이터선(171)과 연결되어 게이트 전극(123) 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(173), 데이터선(171)은 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(179), 소스 전극(173)과 분리되어 있으며 게이트 전극(123)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주하는 드레인 전극(175) 및 게이트선(121)과 중첩하는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. Next, as shown in FIGS. 5A to 5B, a metal for metal induced crystallization (MIC) such as chromium or aluminum or an aluminum alloy or molybdenum or molybdenum alloy or nickel or palladium may be formed on the
이어, 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 170)으로 가리지 않는 도핑된 비정질 규소층 패턴(160)을 식각하여 게이트 전극(123)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양쪽의 도핑된 비정질 규소층(163, 165) 사이의 반도체층 패턴(150)을 노출시킨다. 이어, 노출된 반도체층(150)의 표면을 안정화시키기 위하여 산소 플라스마를 실시하는 것이 바람직하다.Next, the doped amorphous
이어, 도 5b에서 보는 바와 같이, 기판(110)의 상부에서 레이저를 조사하여 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 170)으로 가리지 않는 반도체층(150)의 비정질 규소를 다결정 규소로 결정화한다.Subsequently, as shown in FIG. 5B, the laser is irradiated from the upper portion of the
이어, 도 6에서 보는 바와 같이, 열 처리 공정으로 어닐링(annealing)을 실시하여 금속 유도 결정화 공정을 실시하여 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 170)과 접촉하는 비정질 규소층의 저항성 접촉층(163, 165)과 그 하부의 반도체층(150)을 다결정 규소로 결정화한다.Next, as shown in FIG. 6, an ohmic contact layer of the amorphous silicon layer in contact with the
이어, 도 7a 및 도 7b에서 보는 바와 같이, 질화 규소 또는 산화 규소 또는 낮은 유전율을 가지는 유기 물질 등의 절연 물질을 적층하여 보호막(180)을 형성한다. 이어, 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 게이트 절연막(140)과 함께 건식 식각으로 패터닝하여, 게이트 패드(125), 드레인 전극(175), 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 및 데이터 패드(179)를 드러내는 접촉 구멍(183, 185, 187, 189)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIGS. 7A and 7B, an insulating material such as silicon nitride, silicon oxide, or an organic material having a low dielectric constant is stacked to form the
다음, 마지막으로 도 1 및 2에 도시한 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 적층하고 마스크를 이용한 패터닝을 실시하여 접촉 구멍(185, 187)을 통하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 연결되는 화소 전극(190)과 접촉 구멍(182, 189)을 통하여 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179)와 각각 연결되는 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)를 각각 형성한다.Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the ITO or IZO film is laminated and patterned using a mask to conduct the
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법에서는 게이트 절연막(140)을 적층한 다음 차례로 반도체층(150)을 적층함으로써 게이트 절연막(140)과 반도체층(150) 사이의 계면에 형성되는 박막 트랜지스터의 채널부가 제조 공정시 외부 환경에 노출되지 않아 박막 트랜지스터의 채널부 특성을 균일하게 확보할 수 있다. 또한, 바텀 게이트 구조의 박막 트랜지스터를 다결정 규소로 형성함으로써 바텀 게이트 박막 트랜지스터의 특성을 향상시킬 수 있다. In the method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to the first exemplary embodiment of the present invention, an interface between the
이러한 방법은 앞에서 설명한 바와 같이, 반도체층과 데이터 배선을 서로 다른 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 형성하는 제조 방법에 본 발명의 실시예를 적용하여 설명하였지만, 제조 비용을 최소화하기 위하여 반도체층과 데이터 배선을 하나의 감광막 패턴을 이용한 사진 식각 공정으로 형성하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서도 동일하게 적용할 수 있다. 이에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.As described above, although the embodiment of the present invention has been applied to the manufacturing method of forming the semiconductor layer and the data wiring by a photolithography process using different masks, the semiconductor layer and the data wiring are minimized in order to minimize the manufacturing cost. The same applies to the method of manufacturing a thin film transistor substrate for a liquid crystal display device, which is formed by a photolithography process using one photosensitive film pattern. This will be described in detail with reference to the drawings.
먼저, 도 8 내지 도 10을 참고로 하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 단위 화소 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the unit pixel structure of the thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to the second exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 10.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 9 및 도 10은 각각 도 8에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 IX-IX' 선 및 X-X' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.8 is a layout view of a thin film transistor substrate for a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are along the IX-IX 'and XX' lines of the thin film transistor substrate shown in FIG. It is sectional drawing cut out.
먼저, 절연 기판(110) 위에 저저항의 도전 물질로 이루어진 도전막을 포함하는 게이트선(121), 게이트 패드(125) 및 게이트 전극(123)을 포함하는 게이트 배선이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 배선은 기판(110) 상부에 게이트선(121)과 평행하며 상판의 공통 전극에 입력되는 공통 전극 전압 따위의 전압을 외부로부터 인가받는 유지 전극(131)을 포함한다. 유지 전극(131)은 후술할 화소 전극(190)과 연결된 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이루며, 후술할 화소 전극(190)과 게이트선(121)의 중첩으로 발생하는 유지 용량이 충분할 경우 형성하지 않을 수도 있다.First, a
게이트 배선(121, 125, 123, 28) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 게이트 배선(121, 125, 123, 28)을 덮고 있다.A
게이트 절연막(140) 위에는 다결정 규소로 이루어진 반도체 패턴(152, 157) 이 형성되어 있으며, 반도체 패턴(152, 157) 위에는 인(P) 따위의 n형 또는 p형 불순물로 고농도로 도핑되어 있는 비정질 규소 따위로 이루어진 저항성 접촉층(ohmic contact layer) 패턴 또는 중간층 패턴(163, 165, 167)이 형성되어 있다.
저항성 접촉층 패턴(163, 165, 167) 위에는 제1 실시예와 같이 금속 유도화 결정용 도전 물질로 이루어진 도전막을 포함하는 데이터 배선이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 있는 데이터선(171), 데이터선(171)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(179), 그리고 데이터선(171)의 분지인 박막 트랜지스터의 소스 전극(173)으로 이루어진 데이터선부를 포함하며, 또한 데이터선부(171, 179, 173)와 분리되어 있으며 게이트 전극(123) 또는 박막 트랜지스터의 채널부(C)에 대하여 소스 전극(173)의 반대쪽에 위치하는 박막 트랜지스터의 드레인 전극(175)과 유지 전극(131) 위에 위치하고 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(177)도 포함한다. 유지 전극(131)을 형성하지 않을 경우 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 또한 형성하지 않는다.On the ohmic
접촉층 패턴(163, 165, 167)은 그 하부의 반도체 패턴(152, 157)과 그 상부의 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)의 접촉 저항을 낮추어 주는 역할을 하며, 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)과 완전히 동일한 형태를 가진다. 즉, 데이터선부 중간층 패턴(163)은 데이터선부(171, 179, 173)와 동일하고, 드레인 전극용 중간층 패턴(163)은 드레인 전극(173)과 동일하며, 유지 축전기용 중간층 패턴(167)은 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 동일하다.The
한편, 반도체 패턴(15, 157)은 박막 트랜지스터의 채널부(C)를 제외하면 데 이터 배선(171, 173, 175, 177, 179) 및 저항성 접촉층 패턴(163, 165, 167)과 동일한 모양을 하고 있다. 구체적으로는, 유지 축전기용 반도체 패턴(157)과 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 및 유지 축전기용 접촉층 패턴(167)은 동일한 모양이지만, 박막 트랜지스터용 반도체 패턴(152)은 데이터 배선 및 접촉층 패턴의 나머지 부분과 약간 다르다. 즉, 박막 트랜지스터의 채널부(C)에서 데이터선부(171, 179, 173), 특히 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 분리되어 있고 데이터선부 중간층(163)과 드레인 전극용 접촉층 패턴(165)도 분리되어 있으나, 박막 트랜지스터용 반도체 패턴(152)은 이곳에서 끊어지지 않고 연결되어 박막 트랜지스터의 채널을 생성한다.The
데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179) 및 데이터 배선으로 가리지 않는 반도체층(152) 상부에는 질화 규소 또는 산화 규소 또는 낮은 유전율을 가지는 유기 물질로 이루어진 보호막(180)이 형성되어 있다.A
보호막(180)은 드레인 전극(175), 데이터 패드(179) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 드러내는 접촉구멍(185, 189, 187)을 가지고 있으며, 또한 게이트 절연막(140)과 함께 게이트 패드(125)를 드러내는 접촉 구멍(182)을 가지고 있다.The
보호막(180) 위에는 박막 트랜지스터로부터 화상 신호를 받아 상판의 전극과 함께 전기장을 생성하는 화소 전극(190)이 형성되어 있다. 화소 전극(190)은 ITO 또는 IZO 따위의 투명한 도전 물질로 만들어지며, 접촉 구멍(185)을 통하여 드레인 전극(175)과 물리적·전기적으로 연결되어 화상 신호를 전달받는다. 화소 전극(190)은 또한 이웃하는 게이트선(121) 및 데이터선(171)과 중첩되어 개구율을 높이고 있으나, 중첩되지 않을 수도 있다. 또한 화소 전극(190)은 접촉 구멍(187)을 통하여 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과도 연결되어 도전체 패턴(177)으로 화상 신호를 전달한다. 한편, 게이트 패드(125) 및 데이터 패드(179) 위에는 접촉 구멍(182, 189)을 통하여 각각 이들과 연결되는 보조 게이트 패드(92) 및 보조 데이터 패드(97)가 형성되어 있으며, 이들은 패드(125, 179)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패드를 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다.A
그러면, 도 8 내지 도 10의 구조를 가지는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판을 제조하는 방법에 대하여 상세하게 도 8 내지 도 10과 도 11a 내지 도 18c를 참조하여 설명하기로 한다.Next, a method of manufacturing a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device having the structure of FIGS. 8 to 10 will be described with reference to FIGS. 8 to 10 and FIGS. 11A to 18C.
먼저, 도 11a 내지 11c에 도시한 바와 같이, 제1 실시예와 같이 은 또는 은 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 도전 물질을 포함하는 도전막을 적층하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 게이트선(121), 게이트 패드(125), 게이트 전극(123) 및 유지 전극(131)을 포함하는 게이트 배선을 형성한다.First, as shown in FIGS. 11A to 11C, as in the first embodiment, a conductive film including a conductive material of silver or silver alloy or aluminum or aluminum alloy is laminated and patterned by a photolithography process using a mask to form a
다음, 도 12a 및 12b에 도시한 바와 같이, 질화 규소로 이루어진 게이트 절연막(140), 도핑되지 않은 비정질 규소의 반도체층(150), 도핑된 비정질 규소의 중간층(160)을 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 1,500 Å 내지 5,000 Å, 500 Å 내지 2,000 Å, 1400 Å 내지 600 Å의 두께로 연속 증착한다. 이어, 금속 유도화 결정화용 도전 물질의 도전체층(170)을 스퍼터링 등의 방법으로 1,500 Å 내지 3,000 Å의 두께로 증착한 다음 그 위에 감광막(210)을 1 μm 내지 2 μm의 두께로 도포한다. Next, as shown in FIGS. 12A and 12B, the
그 후, 마스크를 통하여 감광막(210)에 빛을 조사한 후 현상하여 도 13b 및 13c에 도시한 바와 같이, 감광막 패턴(212, 214)을 형성한다. 이때, 감광막 패턴(212, 214) 중에서 박막 트랜지스터의 채널부(C), 즉 소스 전극(173)과 드레인 전극(175) 사이에 위치한 제1 부분(214)은 데이터 배선부(A), 즉 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)이 형성될 부분에 위치한 제2 부분(212)보다 두께가 작게 되도록 하며, 기타 부분(B)의 감광막은 모두 제거한다. 이 때, 채널부(C)에 남아 있는 감광막(214)의 두께와 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막(212)의 두께의 비는 후에 후술할 식각 공정에서의 공정 조건에 따라 다르게 하여야 하되, 제1 부분(214)의 두께를 제2 부분(212)의 두께의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 4,000 Å 이하인 것이 좋다.Thereafter, the
이와 같이, 위치에 따라 감광막의 두께를 달리하는 방법으로 여러 가지가 있을 수 있으며, A 영역의 빛 투과량을 조절하기 위하여 주로 슬릿(slit)이나 격자 형태의 패턴을 형성하거나 반투명막을 사용한다.As such, there may be various methods of varying the thickness of the photoresist layer according to the position. In order to control the light transmittance in the A region, a slit or lattice-shaped pattern is mainly formed or a translucent film is used.
이때, 슬릿 사이에 위치한 패턴의 선 폭이나 패턴 사이의 간격, 즉 슬릿의 폭은 노광시 사용하는 노광기의 분해능보다 작은 것이 바람직하며, 반투명막을 이용하는 경우에는 마스크를 제작할 때 투과율을 조절하기 위하여 다른 투과율을 가지는 박막을 이용하거나 두께가 다른 박막을 이용할 수 있다.In this case, the line width of the pattern located between the slits or the interval between the patterns, that is, the width of the slits, is preferably smaller than the resolution of the exposure machine used for exposure, and in the case of using a translucent film, the transmittance is different in order to control the transmittance when fabricating a mask. A thin film having a thickness or a thin film may be used.
이와 같은 마스크를 통하여 감광막에 빛을 조사하면 빛에 직접 노출되는 부 분에서는 고분자들이 완전히 분해되며, 슬릿 패턴이나 반투명막이 형성되어 있는 부분에서는 빛의 조사량이 적으므로 고분자들은 완전 분해되지 않은 상태이며, 차광막으로 가려진 부분에서는 고분자가 거의 분해되지 않는다. 이어 감광막을 현상하면, 고분자 분자들이 분해되지 않은 부분만이 남고, 빛이 적게 조사된 중앙 부분에는 빛에 전혀 조사되지 않은 부분보다 얇은 두께의 감광막이 남길 수 있다. 이때, 노광 시간을 길게 하면 모든 분자들이 분해되므로 그렇게 되지 않도록 해야 한다. When the photosensitive film is irradiated with light through such a mask, the polymers are completely decomposed in the part directly exposed to the light, and the polymers are not completely decomposed because the amount of light is small in the part where the slit pattern or the translucent film is formed. In the part covered by the light shielding film, the polymer is hardly decomposed. Subsequently, when the photoresist film is developed, only a portion where the polymer molecules are not decomposed is left, and a thin photoresist film may be left at a portion where the light is not irradiated at a portion less irradiated with light. In this case, if the exposure time is extended, all molecules are decomposed, so it should not be so.
이러한 얇은 두께의 감광막(214)은 리플로우가 가능한 물질로 이루어진 감광막을 이용하고 빛이 완전히 투과할 수 있는 부분과 빛이 완전히 투과할 수 없는 부분으로 나뉘어진 통상적인 마스크로 노광한 다음 현상하고 리플로우시켜 감광막이 잔류하지 않는 부분으로 감광막의 일부를 흘러내리도록 함으로써 형성할 수도 있다.The
이어, 감광막 패턴(214) 및 그 하부의 막들, 즉 도전체층(170), 중간층(160) 및 반도체층(150)에 대한 식각을 진행한다. 이때, 데이터 배선부(A)에는 데이터 배선 및 그 하부의 막들이 그대로 남아 있고, 채널부(C)에는 반도체층만 남아 있어야 하며, 나머지 부분(B)에는 위의 3개 층(170, 160, 150)이 모두 제거되어 게이트 절연막(140)이 드러나야 한다.Subsequently, etching is performed on the
먼저, 도 14a 및 14b에 도시한 것처럼, 기타 부분(B)의 노출되어 있는 도전체층(170)을 제거하여 그 하부의 중간층(160)을 노출시킨다. 이 과정에서는 건식 식각 또는 습식 식각 방법을 모두 사용할 수 있으며, 이때 도전체층(170)은 식각되 고 감광막 패턴(212, 214)은 거의 식각되지 않는 조건하에서 행하는 것이 좋다. 그러나, 건식 식각의 경우 도전체층(170)만을 식각하고 감광막 패턴(212, 214)은 식각되지 않는 조건을 찾기가 어려우므로 감광막 패턴(212, 214)도 함께 식각되는 조건하에서 행할 수 있다. 이 경우에는 습식 식각의 경우보다 제1 부분(214)의 두께를 두껍게 하여 이 과정에서 제1 부분(214)이 제거되어 하부의 도전체층(170)이 드러나는 일이 생기지 않도록 한다.First, as shown in FIGS. 14A and 14B, the exposed
이렇게 하면, 도 14a 및 도 14b에 나타낸 것처럼, 채널부(C) 및 데이터 배선부(B)의 도전체층, 즉 소스/드레인용 도전체 패턴(178)과 유지 축전기용 도전체 패턴(177)만이 남고 기타 부분(B)의 도전체층(170)은 모두 제거되어 그 하부의 중간층(50)이 드러난다. 이때 남은 도전체 패턴(178, 177)은 소스 및 드레인 전극(173, 175)이 분리되지 않고 연결되어 있는 점을 제외하면 데이터 배선(171, 177, 173, 175, 179)의 형태와 동일하다. 또한 건식 식각을 사용한 경우 감광막 패턴(212, 214)도 어느 정도의 두께로 식각된다.In this way, as shown in Figs. 14A and 14B, only the conductor layer of the channel portion C and the data wiring portion B, that is, the
이어, 도 15a 및 15b에 도시한 바와 같이, 기타 부분(B)의 노출된 중간층(160) 및 그 하부의 반도체층(150)을 감광막의 제1 부분(214)과 함께 건식 식각 방법으로 동시에 제거한다. 이 때의 식각은 감광막 패턴(212, 214)과 중간층(160) 및 반도체층(150)(반도체층과 중간층은 식각 선택성이 거의 없음)이 동시에 식각되며 게이트 절연막(140)은 식각되지 않는 조건하에서 행하여야 하며, 특히 감광막 패턴(212, 214)과 반도체층(150)에 대한 식각비가 거의 동일한 조건으 로 식각하는 것이 바람직하다. 예를 들어, SF6과 HCl의 혼합 기체나, SF6과 O2
의 혼합 기체를 사용하면 거의 동일한 두께로 두 막을 식각할 수 있다. 감광막 패턴(212, 214)과 반도체층(150)에 대한 식각비가 동일한 경우 제1 부분(214)의 두께는 반도체층(150)과 중간층(160)의 두께를 합한 것과 같거나 그보다 작아야 한다.Subsequently, as shown in FIGS. 15A and 15B, the exposed
이렇게 하면, 도 15a 및 15b에 나타낸 바와 같이, 채널부(C)의 제1 부분(214)이 제거되어 소스/드레인용 도전체 패턴(178)이 드러나고, 기타 부분(B)의 중간층(160) 및 반도체층(150)이 제거되어 그 하부의 게이트 절연막(140)이 드러난다. 한편, 데이터 배선부(A)의 제2 부분(212) 역시 식각되므로 두께가 얇아진다. 또한, 이 단계에서 반도체 패턴(152, 157)이 완성된다. 도면 부호 168과 167은 각각 소스/드레인용 도전체 패턴(178) 하부의 중간층 패턴과 유지 축전기용 도전체 패턴(177) 하부의 중간층 패턴을 가리킨다.This removes the
이어 애싱(ashing)을 통하여 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(178) 표면에 남아 있는 감광막 찌꺼기를 제거한다.Subsequently, ashing of the photoresist film remaining on the surface of the source /
다음, 도 16a 및 16b에 도시한 바와 같이 채널부(C)의 소스/드레인용 도전체 패턴(178) 및 그 하부의 소스/드레인용 중간층 패턴(168)을 식각하여 제거한다. 이 때, 식각은 소스/드레인용 도전체 패턴(178)과 중간층 패턴(168) 모두에 대하여 건식 식각만으로 진행할 수도 있으며, 소스/드레인용 도전체 패턴(178)에 대해서는 습식 식각으로, 중간층 패턴(168)에 대해서는 건식 식각으로 행할 수도 있다. 전 자의 경우 소스/드레인용 도전체 패턴(178)과 중간층 패턴(168)의 식각 선택비가 큰 조건하에서 식각을 행하는 것이 바람직하며, 이는 식각 선택비가 크지 않을 경우 식각 종점을 찾기가 어려워 채널부(C)에 남는 반도체 패턴(152)의 두께를 조절하기가 쉽지 않기 때문이다. 중간층 패턴(168) 및 반도체 패턴(152)을 식각할 때 사용하는 식각 기체의 예로는 앞에서 언급한 CF4와 HCl의 혼합 기체나 CF4와 O2
의 혼합 기체를 들 수 있으며, CF4와 O2를 사용하면 균일한 두께로 반도체 패턴(152)을 남길 수 있다. 이때, 도 16b에 도시한 것처럼 반도체 패턴(152)의 일부가 제거되어 두께가 작아질 수도 있으며 감광막 패턴의 제2 부분(212)도 이때 어느 정도의 두께로 식각된다. 이때의 식각은 게이트 절연막(140)이 식각되지 않는 조건으로 행하여야 하며, 제2 부분(212)이 식각되어 그 하부의 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)이 드러나는 일이 없도록 감광막 패턴이 두꺼운 것이 바람직함은 물론이다.Next, as illustrated in FIGS. 16A and 16B, the source /
이렇게 하면, 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 분리되면서 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)과 그 하부의 접촉층 패턴(163, 165, 167)이 완성된다.In this way, the
마지막으로 데이터 배선부(A)에 남아 있는 감광막 제2 부분(212)을 제거한다. 그러나, 제2 부분(212)의 제거는 채널부(C) 소스/드레인용 도전체 패턴(178)을 제거한 후 그 밑의 중간층 패턴(168)을 제거하기 전에 이루어질 수도 있다.Finally, the photosensitive film
앞에서 설명한 것처럼, 습식 식각과 건식 식각을 교대로 하거나 건식 식각만 을 사용할 수 있다. 후자의 경우에는 한 종류의 식각만을 사용하므로 공정이 비교적 간편하지만, 알맞은 식각 조건을 찾기가 어렵다. 반면, 전자의 경우에는 식각 조건을 찾기가 비교적 쉬우나 공정이 후자에 비하여 번거로운 점이 있다.As mentioned earlier, wet and dry etching can be alternately used, or only dry etching can be used. In the latter case, since only one type of etching is used, the process is relatively easy, but it is difficult to find a suitable etching condition. On the other hand, in the former case, the etching conditions are relatively easy to find, but the process is more cumbersome than the latter.
이어, 도 17a 및 도 17b에서 보는 바와 같이, 제1 실시예와 같이 레이저를 이용한 결정화 공정을 실시하여 드러난 반도체층(152)의 채널부(C)를 다결정 규소로 결정화한 다음, 어닐링 공정을 통하여 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)의 하부의 저항성 접촉층(163, 165, 167) 및 반도체층(152)을 다결정 규소로 결정화한다. 이렇게 하면 반도체층(152)의 채널부(C)는 레이저 공정을 통하여 형성된 다결정 규소이며, 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)의 하부는 금속 유도화 결정을 통하여 형성된 다결정 규소이다. Next, as shown in FIGS. 17A and 17B, the channel portion C of the
이와 같이 하여 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)을 형성하고 반도체층(152) 및 저항성 접촉층(163, 165, 167)을 결정화한 후, 도 18a 내지 18c에 도시한 바와 같이 유기 절연 물질 또는 질화 규소 등을 증착하여 보호막(180)을 형성하고, 마스크를 이용하여 보호막(180)을 게이트 절연막(140)과 함께 식각하여 드레인 전극(175), 게이트 패드(125), 데이터 패드(179) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)을 각각 드러내는 접촉 구멍(185, 182, 189, 187)을 형성한다. In this way, the data wirings 171, 173, 175, 177, and 179 are formed, and the
마지막으로, 도 13 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 400 Å 내지 500 Å 두께의 IZO 또는 ITO를 증착하고 마스크를 사용하여 식각하여 드레인 전극(175) 및 유지 축전기용 도전체 패턴(177)과 연결된 화소 전극(190), 게이트 패드(125)와 연결된 보조 게이트 패드(92) 및 데이터 패드(179)와 연결된 보조 데이터 패드(97)를 형성한다. Finally, as shown in FIGS. 13 to 15, 400 Å to 500 Å thick IZO or ITO is deposited and etched using a mask to be connected to the
이러한 본 발명의 제2 실시예에서는 제1 실시예에 따른 효과뿐만 아니라 데이터 배선(171, 173, 175, 177, 179)과 그 하부의 접촉층 패턴(163, 165, 167) 및 반도체 패턴(152, 157)을 하나의 마스크를 이용하여 형성하고 이 과정에서 소스 전극(173)과 드레인 전극(175)이 분리하여 제조 공정을 단순화할 수 있다.In the second embodiment of the present invention, the data wirings 171, 173, 175, 177, and 179, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 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.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
이와 같이, 본 발명에서는 게이트 절연막을 적층한 다음 비정질 규소층을 적층하고 결정화하여 반도체층을 형성하여 반도체층의 채널부가 제조 공정시 외부 환경에 노출되지 않도록 제조 공정을 바텀 게이트 방식으로 진행함으로써 박막 트랜지스터의 특성을 균일하게 확보할 수 있다. As described above, in the present invention, a thin film transistor is formed by stacking a gate insulating film, then stacking and crystallizing an amorphous silicon layer to form a semiconductor layer so that the channel portion of the semiconductor layer is exposed to the external environment during the manufacturing process. The characteristics of can be secured uniformly.
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