KR101186514B1 - Liquid crystal display device and method for fabricating thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액정표시소자의 제조방법 및 이에 의해 형성된 액정표시소자에 관한 것으로, 특히 사용되는 마스크 수를 줄이는 제조공정에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device and a liquid crystal display device formed thereby, and more particularly, to a manufacturing process for reducing the number of masks used.
본 발명은 제 1 마스크를 사용하여 게이트 라인 및 화소전극을 형성하고, 제 2 마스크를 사용하여 데이터 라인 및 액티브 패턴을 형성하고, 제 3 마스크를 사용하여 드레인 전극과 화소전극을 형성하므로써 단지 3개의 마스크 만을 사용하여 액정표시소자를 형성하는 방법을 제공함으로써 생산성 향상에 기여할 수 있다.The present invention uses only a first mask to form a gate line and a pixel electrode, a second mask to form a data line and an active pattern, and a third mask to form a drain electrode and a pixel electrode. By providing a method of forming a liquid crystal display device using only a mask, it can contribute to productivity improvement.
3 마스크, 비정질 실리콘, 액정표시소자, 연결 패턴 3 masks, amorphous silicon, liquid crystal display, connection pattern
Description
도 1은 일반적인 액정표시소자의 단위화소의 평면도.1 is a plan view of a unit pixel of a general liquid crystal display device.
도 2는 일반적인 액정표시소자의 절단면도.2 is a cross-sectional view of a general liquid crystal display device.
도 3a~3e는 종래의 일반적인 액정표시소자의 제조공정을 나타내는 수순도.3A to 3E are water flow diagrams illustrating a manufacturing process of a conventional general liquid crystal display device.
도 4는 본 발명의 액정표시소자의 단위화소를 나타내는 평면도.4 is a plan view showing a unit pixel of a liquid crystal display of the present invention.
도 5는 본 발명의 액정표시소자의 절단면도.5 is a cross-sectional view of the liquid crystal display device of the present invention.
도 6a~6g는 본 발명의 액정표시소자의 제조공정을 나타내는 수순도.6A to 6G are flowcharts showing the manufacturing process of the liquid crystal display device of the present invention.
**********도면의 주요부분에 대한 부호의 설명********************* Description of the symbols for the main parts of the drawings ***********
401:게이트 라인 402:데이터 라인401: gate line 402: data line
403:액티브 패턴 402s:소스 전극403:
402d:드레인 전극 401g:게이트 전극402d:
405:스토리지 전극 406,407:연결패턴405:
407a,406a:컨택홀 407a, 406a: Contact hole
본 발명은 3 마스크를 사용하여 제조되는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 비정질 실리콘을 채널층으로 사용하면서도 3 마스크를 사용하여 제조되는 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device manufactured using three masks and a method of manufacturing the same, and more particularly to a liquid crystal display device manufactured using three masks while using amorphous silicon as a channel layer.
표시소자들, 특히 액정표시소자(Liquid Crystal Display Device)와 같은 평판표시장치(Flat Panel Display)에서는 각각의 화소에 박막 트랜지스터와 같은 능동소자가 구비되어 표시소자를 구동한다. 이러한 방식의 표시소자의 구동방식을 흔히 액티브 매트릭스(Active Matrix) 구동방식이라 한다. 이러한 액티브 매트릭스방식에서는 상기한 능동소자가 매트릭스형식으로 배열된 각각의 화소에 배치되어 해당 화소를 구동하게 된다.In display devices, particularly flat panel displays such as liquid crystal display devices, active devices such as thin film transistors are provided in each pixel to drive the display devices. The driving method of the display device of this type is commonly referred to as an active matrix driving method. In such an active matrix system, the active elements are arranged in respective pixels arranged in a matrix form to drive the corresponding pixels.
도 1은 액티브 매트릭스방식의 액정표시소자를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 구조의 액정표시소자는 능동소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor;10)를 사용하는 박막트랜지스터 액정표시소자이다. 도면에 도시된 바와 같이, 종횡으로 N×M개의 화소가 배열되는 박막트랜지스터 액정표시소자의 각 화소는 외부의 구동회로로부터 주사신호가 인가되는 게이트라인(101)과 화상신호가 인가되는 데이터라인(102)의 교차영역에 형성된 박막트랜지스터(110)를 포함하고 있다. 1 is a view showing an active matrix type liquid crystal display element. The liquid crystal display device having the structure shown in the drawing is a thin film transistor liquid crystal display device using a thin film transistor 10 as an active device. As shown in the drawing, each pixel of a thin film transistor liquid crystal display device having N × M pixels arranged vertically and horizontally includes a
박막트랜지스터(110)는 상기 게이트라인(101)과 연결된 게이트 전극(106)과, 상기 게이트 전극(106) 위에 형성되어 게이트 전극(106)에 주사신호가 인가됨에 따라 활성화되는 반도체층(103)과, 상기 반도체층(103) 위에 형성된 소스전극(104) 및 드레인 전극(105)으로 구성된다. 상기 화소의 표시영역에는 상기 소스전극(104) 및 드레인 전극(105)과 연결되어 반도체층(103)이 활성화됨에 따라 상기 소스전극(104) 및 드레인 전극(105)을 통해 화상신호가 인가되어 액정(도면표시하지 않음)을 동작시키는 화소전극(120)이 형성되어 있다.The
도 2는 도 1의 I-I선의 단면도로서, 상기 도면을 참조하여 액정표시소자의 절단면 구조를 더욱 상세히 설명한다.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. 1 and will be described in more detail with reference to the drawings.
도 2를 참조하면, 박막트랜지스터(110)는 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제1기판(201) 위에 형성되어 어레이 기판(210)을 구성한다. 상기 박막트랜지스터(110)는 제1기판(201) 위에 형성된 게이트 전극(106)과, 상기 게이트 전극(106)이 형성된 제1기판(201) 전체에 걸쳐 적층된 게이트절연층(203)과, 상기 절연층(203)위에 형성된 반도체층(103)과, 상기 반도체층(103) 위에 형성된 소스전극(104) 및 드레인 전극(105)과, 상기 제1기판(201) 전체에 걸쳐 적층된 보호층(passivation layer;204)으로 구성된다. 상기 보호층(204) 위에는 보호층(204)에 형성된 컨택홀(107)을 통해 박막트랜지스터(106)의 드레인 전극(105)에 접속되는 화소전극(120)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, the
한편, 상기 어레이 기판(210)과 대향하는 컬러필터 기판(220)은 유리와 같은 투명한 물질로 이루어진 제2기판(202)과, 상기 제 2 기판(202)위에 형성되며 박막트랜지스터(110) 형성영역이나 화소와 화소 사이와 같은 화상 비표시영역에 형성되어 상기 화상비표시영역으로 광이 투과하는 것을 방지하는 블랙매트릭스(205)와, 적, 녹, 청색으로 이루어져 실제 컬러를 구현하는 컬러필터층(206)을 포함하여 구성된다. 상기 컬러필터 기판(220) 및 어레이 기판(210)이 합착되면 그 사이에 액정 층(240)이 채워져 액정표시소자가 완성된다. 한편, 상기 컬러필터층(206)위에는 상기 화소전극(120)과 더불어 액정층(240)에 전계를 제공하는 공통전극(207)이 더 형성될 수 있다.Meanwhile, the
이러한 액정표시소자는 주로 마스크를 이용한 포토리소그래피공정과 같은 복잡한 공정에 의해 제작되는데, 도 3을 참조하여 액정표시소자 제조방법을 살펴본다.The liquid crystal display device is mainly manufactured by a complex process such as a photolithography process using a mask, and a method of manufacturing the liquid crystal display device will be described with reference to FIG. 3.
도 3a를 참조하면, 제1기판(201) 위의 전체 면에 금속층을 적층한 후 그 위에 포토레지스트를 도포하고 포토리소그래피(photolithography)공정을 진행하여 게이트 라인(미도시) 및 상기 게이트 라인에 연결되는 게이트 전극(106)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, a metal layer is laminated on the entire surface of the
그후, 도 3b를 참조하면, 게이트 전극(106)이 형성된 제1기판(201) 전체에 걸쳐서 게이트절연층(203)과, 반도체층(103a)과, 오믹 컨택층(211)을 차례로 형성한다. 이어서, 상기 오믹 컨택층(211)상에 감광막(230)을 도포하고 포토리소그래피 공정을 진행하여 액티브 패턴을 형성한다. 이때 상기 액티브 패턴은 반도체층과 오믹 컨택층의 적층으로 이루어진다.3B, the
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1기판(201) 전체에 걸쳐서 도전층(212)을 적층한 후 소스 및 드레인 전극을 정의하는 감광막 패턴(231)을 형성하고 상기 감광막 패턴(231)을 식각 마스크로 사용하여 소스(104) 및 드레인 전극(105)를 형성한다. 도 3d를 참조하면, 상기 도전층이 패터닝되어 소스 및 드레인 전극이 형성될 때, 상기 액티브층(103)의 가운데 형성된 오믹 컨택층(211) 및 도전층(212)이 식각되어 액티브층 내에 채널 영역이 정의된다. 상기 공정을 통해 박막트랜지스터가 완성된다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, after the
한편, 도 3e에 도시된 바와 같이, 소스 전극(104) 및 드레인 전극(105)이 형성된 제1기판(201)에는 패시베이션층(204)이 더 형성되어 상기 박막트랜지스터를 보호한다. 이후, 상기 패시베이션층(204)상에 포토레지스트를 도포하고 포토리소그래피 공정을 더 진행하여 상기 드레인전극(105)을 노출시키는 컨택홀(contact hole;107)을 형성한다. 이어서, 상기 컨택홀(107)을 포함하는 패시베이션층(204) 상에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명물질을 적층한 후 포토리소그래피 공정에 의해 식각하여 상기 패시베이션(204) 위에 화소전극(120)을 형성한다. 이때, 상기 화소전극(120)은 패시베이션층(120)에 형성된 컨택홀(107)을 통해 박막트랜지스터의 드레인 전극(105)에 전기적으로 접속된다.Meanwhile, as illustrated in FIG. 3E, a
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 제2기판 상에 블랙매트릭스와 컬러필터층을 형성한 후, 상기 제1기판(201) 및 제2기판을 합착한 후 그 사이에 액정층을 충진하여 액정표시소자를 완성한다.Although not shown in the drawing, after forming the black matrix and the color filter layer on the second substrate, the
그런데, 반도체층을 채널층으로 사용하는 상기 액정표시소자를 형성하기 위해서는 다수의 마스크 공정을 진행하여야 한다. 상기에서 설명된 액정표시소자의 제조공정은 박막트랜지스터를 형성하기 위해 5개의 마스크 공정이 진행되며, 화소전극을 형성하기까지는 6개의 마스크공정이 진행된다. 그러나 액정표시소자의 제조에 사용되는 마스크는 고가의 장비이며, 하나의 마스크 공정이 추가됨에 따라 여러 부차적 공정들이 더 진행됨으로써 제조 단가를 상승시키는 문제를 유발한다. 뿐만 아니라, 마스크 공정은 환경 유해 물질을 배출하는 식각 공정을 포함하므로 제조공정이 친환경적이지 못한 문제가 있다. However, in order to form the liquid crystal display device using the semiconductor layer as a channel layer, a plurality of mask processes must be performed. In the manufacturing process of the liquid crystal display device described above, five mask processes are performed to form a thin film transistor, and six mask processes are performed until the pixel electrode is formed. However, the mask used in the manufacture of the liquid crystal display device is expensive equipment, and as one mask process is added, a number of secondary processes are further progressed, causing a problem of increasing manufacturing cost. In addition, since the mask process includes an etching process for discharging environmentally harmful substances, there is a problem that the manufacturing process is not environmentally friendly.
그러므로 오늘날 액정표시소자의 제조공정에 있어 사용되는 마스크 수를 줄이는 노력이 활발히 진행되고 있다.Therefore, efforts are being actively made to reduce the number of masks used in the manufacturing process of liquid crystal display devices.
본 발명은 액정표시소자를 제조함에 있어 사용되는 마스크 수를 줄이는 것을 목적으로 한다. 또한, 적은 수의 마스크를 사용하여 액정표시소자를 제조함으로써 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce the number of masks used in manufacturing a liquid crystal display device. Moreover, it aims at improving productivity by manufacturing a liquid crystal display element using a small number of masks.
상기 목적을 위해 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 제 1 기판 상에 투명전극층과 제 1 도전층을 차례로 형성하는 단계; 상기 투명전극층 및 제 1 도전층을 패터닝하여 상기 투명전극층과 제 1 도전층의 적층된 게이트 라인 및 상기 투명전극층으로 구성되는 화소전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 라인 및 화소전극이 형성된 제 1 기판 상에 제 1 절연층을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연층 상에 반도체층과 오믹 컨택층과 제 2 도전층을 차례로 형성하는 단계; 상기 반도체층과 오믹 컨택층과 제 2 도전층을 패터닝하여 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 전극 및 액티브 패턴을 형성하는 단계; 상기 소스 전극, 드레인 전극, 스토리지 전극 및 액티브 패턴을 덮는 제 2 절연층을 형성하는 단계; 상기 제 2 절연층 상에 제 1 감광막을 도포하는 단계; 상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여, 상기 드레인 전극과 그와 인접한 화소전극을 노출시키는 제 1 컨택홀 및 상기 스토리지 전극과 그와 인접한 화소전극을 노출시키는 제 2 컨택홀을 형성하는 단계; 상기 제 1 감광막 패턴이 남아있는 상태에서 상기 제 1 기판 상에 제 3 도전층을 형성하는 단계; 상기 제 3 도전층 상에 제 2 감광막을 도포하는 단계; 상기 제 1 컨택홀 및 제 2 컨택홀 내에만 상기 제 2 감광막이 남아있도록 상기 제 2 감광막을 에이싱 하여 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 감광막 패턴에 의해 노출되는 제 3 도전층을 제거하여 상기 드레인 전극과 화소전극을 전기적으로 연결시키는 제 1 연결 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.For the above purpose, the method of manufacturing a liquid crystal display device of the present invention comprises the steps of sequentially forming a transparent electrode layer and a first conductive layer on the first substrate; Patterning the transparent electrode layer and the first conductive layer to form a pixel electrode including a stacked gate line of the transparent electrode layer and the first conductive layer and the transparent electrode layer; Forming a first insulating layer on a first substrate on which the gate line and the pixel electrode are formed; Sequentially forming a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a second conductive layer on the first insulating layer; Patterning the semiconductor layer, the ohmic contact layer, and the second conductive layer to form a source electrode, a drain electrode, a storage electrode, and an active pattern; Forming a second insulating layer covering the source electrode, the drain electrode, the storage electrode, and the active pattern; Applying a first photosensitive film on the second insulating layer; Exposing and developing the first photoresist layer to form a first contact hole exposing the drain electrode and a pixel electrode adjacent thereto and a second contact hole exposing the storage electrode and a pixel electrode adjacent thereto; Forming a third conductive layer on the first substrate with the first photoresist pattern remaining; Applying a second photosensitive film on the third conductive layer; Acing the second photoresist film to form a second photoresist pattern so that the second photoresist film remains only in the first contact hole and the second contact hole; And removing the third conductive layer exposed by the second photosensitive film pattern to form a first connection pattern electrically connecting the drain electrode and the pixel electrode.
상기 제조방법에 의해 형성되는 본 발명의 액정표시소자는 기판 상에 형성되며, 투명전극층과 그 위에 적층되는 제 1 도전층으로 구성되는 게이트 라인; 상기 기판 상에 형성되며, 상기 투명전극층으로 구성되는 화소전극; 상기 게이트 라인과 화소전극이 형성된 기판 상에 형성된 제 1 절연층; 상기 제 1 절연층 상에 형성되며, 상기 게이트 라인과 수직 교차하는 데이터 라인; 상기 제 1 절연층 상에 형성되며, 반도체로 구성되는 액티브 패턴; 상기 액티브 패턴 상에 형성되며, 상기 데이터 라인으로부터 분기하는 소스 전극 및 상기 소스 전극과 대응되는 드레인 전극; 상기 제 1 절연층 상에 형성되며, 상기 게이트 라인과 화소전극에 중첩하는 스토리지 전극; 상기 소스 전극, 드레인 전극 및 스토리지 전극 상에 형성되는 제 2 절연층; 및 상기 드레인 전극과 화소전극을 전기적으로 연결하는 제 1 연결 패턴 및 상기 스토리지 전극과 화소전극을 전기적으로 연결하는 제 2 연결 패턴을 포함한다.The liquid crystal display device of the present invention formed by the manufacturing method comprises: a gate line formed on a substrate, the gate line comprising a transparent electrode layer and a first conductive layer stacked thereon; A pixel electrode formed on the substrate and composed of the transparent electrode layer; A first insulating layer formed on the substrate on which the gate line and the pixel electrode are formed; A data line formed on the first insulating layer and vertically crossing the gate line; An active pattern formed on the first insulating layer and formed of a semiconductor; A source electrode formed on the active pattern and branching from the data line and a drain electrode corresponding to the source electrode; A storage electrode formed on the first insulating layer and overlapping the gate line and the pixel electrode; A second insulating layer formed on the source electrode, the drain electrode, and the storage electrode; And a first connection pattern electrically connecting the drain electrode and the pixel electrode and a second connection pattern electrically connecting the storage electrode and the pixel electrode.
본 발명은 액정표시소자를 제조함에 있어 사용되는 마스크의 수를 줄이는 것을 목적으로 한다. 본 발명에서는 단지 3개의 마스크를 사용함으로써 종래에 비해 마스크의 수를 크게 줄인다.An object of the present invention is to reduce the number of masks used in manufacturing a liquid crystal display device. In the present invention, by using only three masks, the number of masks is greatly reduced compared to the conventional one.
본 발명은 회절 마스크인 제 1 마스크를 사용하여 게이트 라인과 화소전극을 형성한다. 상기 게이트 라인 및 화소전극을 하나의 마스크를 사용하여 형성하기 위해 기판상에 투명전극층과 제 1 도전층을 차례로 증착하고 회절 마스크인 제 1 마스크를 사용하여 감광막 패턴을 만들고, 상기 감광막 패턴을 통해 게이트 라인을 먼저 형성하며, 상기 감광막 패턴을 에이싱하여 화소영역을 노출시키고 화소 영역의 제 1 도전층을 에이싱하여 화소전극을 형성한다.The present invention forms a gate line and a pixel electrode using a first mask which is a diffraction mask. In order to form the gate line and the pixel electrode using one mask, a transparent electrode layer and a first conductive layer are sequentially deposited on a substrate, and a photoresist pattern is formed using a first mask, which is a diffraction mask, and a gate is formed through the photoresist pattern. A line is first formed, and the photoresist pattern is aced to expose the pixel region, and the first conductive layer of the pixel region is aceed to form a pixel electrode.
또한, 제 2 마스크를 사용하여 액정표시소자의 스위칭 소자인 박막트랜지스터의 액티브 패턴과 데이터 라인과 소스 및 드레인 전극을 형성한다.In addition, an active pattern, a data line, a source, and a drain electrode of the thin film transistor, which is a switching element of the liquid crystal display, are formed using the second mask.
상기 제 2 마스크를 사용하는 공정은 다음과 같다.The process of using the second mask is as follows.
즉, 상기 게이트 라인 및 화소전극을 덮고 있는 제 1 절연층상에 반도체층과 오믹 컨택층과 제 2 도전층을 차례로 증착한다. 이어서, 상기 제 2 도전층 상에 감광막을 도포하고 회절 마스크인 제 2 마스크를 적용하여 회절노광을 한다.That is, a semiconductor layer, an ohmic contact layer, and a second conductive layer are sequentially deposited on the first insulating layer covering the gate line and the pixel electrode. Subsequently, a photosensitive film is coated on the second conductive layer and diffraction exposure is performed by applying a second mask which is a diffraction mask.
이어서, 상기 회절노광에 의해 형성된 제 2 감광막 패턴을 이용하여 상기 제 2 도전층과 오믹 컨택층과 반도체층을 식각하여 액티브 패턴을 형성한다. 이때, 게이트 라인과 일부 겹치는 스토리지 전극이 단위화소 영역 내에 더 형성된다.Subsequently, the second conductive layer, the ohmic contact layer, and the semiconductor layer are etched using the second photosensitive film pattern formed by the diffraction exposure to form an active pattern. In this case, a storage electrode partially overlapping the gate line is further formed in the unit pixel area.
이어서, 상기 제 2 감광막 패턴을 에이싱하고 채널 영역의 제 2 도전층 및 오믹 컨택층을 제거함으로써 소스 및 드레인 전극을 형성한다.Subsequently, the second photoresist pattern is ashed and the source and drain electrodes are formed by removing the second conductive layer and the ohmic contact layer in the channel region.
그러므로 본 발명은 제 2 마스크 공정에서 박막트랜지스터의 액티브 패턴과 소스 및 드레인 전극이 하나의 마스크에 의해 형성되는 것이 특징이다.Therefore, the present invention is characterized in that the active pattern and the source and drain electrodes of the thin film transistor are formed by one mask in the second mask process.
또한, 본 발명은 제 3 마스크를 사용하여 드레인 전극과 화소전극 및 화소전극과 스토리지 전극을 전기적으로 연결시키는 연결패턴을 형성한다.In addition, the present invention forms a connection pattern for electrically connecting the drain electrode, the pixel electrode, and the pixel electrode and the storage electrode by using a third mask.
상기 제 3 마스크를 사용하는 공정은 컨택홀 내에 도전 물질 패턴을 형성하는 것으로 컨택 홀 필링(Contact Hole Filling, CHF)공정이라 칭한다.The process of using the third mask is to form a conductive material pattern in the contact hole, which is called a contact hole filling (CHF) process.
상기 제 3 마스크를 사용하는 공정은 컨택홀 필링 공정을 포함하는 공정으로 박막트랜지스터를 덮는 제 2 절연층상에 포토리소그래피 공정을 통해 컨택홀을 형성하는 공정과, 컨택홀 필링 공정을 통해 이루어 진다.The process of using the third mask is a process including a contact hole filling process, and a process of forming a contact hole through a photolithography process on a second insulating layer covering the thin film transistor and a contact hole filling process.
제 3 마스크를 사용하여 연결패턴을 형성하는 공정은 소스 및 드레인 전극이 형성된 제 1 기판상에 제 2 절연층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 절연층상에 제 1 감광막을 형성하고 포토리소그래피 공정을 통해 드레인 전극과 이와 인접하는 화소 전극의 일부 및 화소전극과 상기 화소전극의 상부에서 화소전극과 중첩되고 있는 스토리지 전극의 일부를 노출시키는 컨택홀을 형성하는 공정과, 제 2 절연층상에 남겨지는 제 1 감광막 패턴과 상기 컨택홀 내에 제 3 도전층을 증착하는 공정과, 상기 제 3 도전층상에 제 2 감광막을 도포하는 공정과, 상기 제 2 감광막을 에이싱하여 컨택홀에 형성되는 제 3 도전층을 제외한 나머지 영역의 제 3 도전층을 노출시키는 공정과, 상기 제 3 도전층을 제거하는 단계 및 남겨진 제 2 감광막 패턴 및 제 1 감광막 패턴을 제거하는 공정을 통해 이루어 진다.The process of forming the connection pattern using the third mask includes forming a second insulating layer on the first substrate on which the source and drain electrodes are formed, forming a first photosensitive film on the second insulating layer, and performing a photolithography process. Forming a contact hole through the drain electrode, a portion of the pixel electrode adjacent to the pixel electrode, and a portion of the pixel electrode and a storage electrode overlapping the pixel electrode on the pixel electrode; Depositing a third conductive layer in the first photosensitive film pattern and the contact hole, applying a second photosensitive film on the third conductive layer, and a third conductive layer formed in the contact hole by acing the second photosensitive film. Exposing the third conductive layer in the remaining region except for the above, removing the third conductive layer, and removing the remaining second photoresist pattern and the first photoresist pattern. It will be achieved through the process.
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 단지 3개의 마스크만을 사용하여 형성되는 액정표시소자의 평면 구조 및 단면 구조를 살펴 본다.Hereinafter, a planar structure and a cross-sectional structure of a liquid crystal display device formed using only three masks will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
도 4는 본 발명의 단위화소를 나타내는 단면도이며, 도 5는 도 4의 절단선I-I의 절단면도이다. 도 4를 참조하면, 유리등의 투명한 제 1 기판 상에는 복수의 게이트 라인(401)과 상기 게이트 라인(401)과 수직 교차하는 복수의 데이터 라인(402)에 단위화소 영역이 정의된다.4 is a cross-sectional view illustrating a unit pixel of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of the cutting line I-I of FIG. 4. Referring to FIG. 4, a unit pixel area is defined on a plurality of
도 5를 참조하면, 상기 게이트 라인(401)은 유리등의 투명한 제 1 기판(501)상에 형성되는 투명전극층(401a)과 실질적으로 게이트 라인(401)을 이루는 제 1 도전층(401b)의 2중 층이다.Referring to FIG. 5, the
상기 단위화소 영역 내에는 제 1 기판(501)상에 형성되는 투명전극층으로 구성되는 화소전극(410)이 형성된다. 그러므로 상기 게이트 라인을 구성하는 투명전극층(401a)과 화소전극은 제 1 기판(501) 상에 직접 형성된다.In the unit pixel area, a
도 5를 참조하면, 상기 데이터 라인(402)은 액티브 패턴(403)을 구성하는 반 도체층과 실질적인 데이터 라인을 구성하는 제 2 도전층의 2중층이다.Referring to FIG. 5, the
한편, 상기 단위화소 영역에는 단위화소를 구동시키는 스위칭 소자와, 단위화소에 제공되는 화상신호를 유지시키는 스토리지 커패시터가 더 형성된다.In the unit pixel area, a switching element for driving the unit pixel and a storage capacitor for holding an image signal provided to the unit pixel are further formed.
도 4 및 5를 참조하면, 상기 게이트 라인(401)을 덮는 제 1 절연층(502) 상에 데이터 라인의 일부를 구성하는 반도체층과 동일한 반도체로 구성되는 액티브 패턴(403)이 형성되어 있다. 상기 액티브 패턴(403) 상에는 오믹 컨택을 위한 오믹 컨택층(미도시)를 개재한 채, 소스 및 드레인 전극(402s,402d)이 형성되어 있다.4 and 5, an
상기 드레인 전극(402d)은 상기 액티브 패턴(403)과 그 끝단이 서로 일치되도록 구성된다. 즉, 드레인 전극(402d) 또는 액티브 패턴(403)이 돌출되지 않고 서로 끝단일 일치되도록 패터닝되어 있다. 상기와 같은 구조는 액티브 패턴이 드레인 전극보다 돌출되어 발생하는 웨이비 노이즈(wavy noise)의 발생을 억제하는 데 유리하다.The
본 발명은 단위화소에 제공되는 화상신호를 유지시키기 위해 별도의 스토리지 전극(405)를 더 형성하는 데, 상기 스토리지 전극(405)은 단위화소 전단의 게이트 라인 및 단위화소내의 화소전극과 각각 중첩되어 있다.According to the present invention, an
도 4 및 5를 참조하면, 스토리지 전극(405)은 단위화소 전단의 게이트 라인(401c) 및 화소전극(410)과 중첩되며 게이트 라인(401)을 절연시키는 제 1 절연층(502) 위에 반도체층을 개재한 채 형성되어 있다.4 and 5, the
본 발명은 화소전극(410)이 제 1 기판위에 직접 형성되기 때문에 드레인 전극(402d) 및 스토리지 전극(405)와 서로 절연되어 있는데, 상기 스토리지 전극 (405) 및 드레인 전극(402d)와 화소전극(410)을 서로 연결시키기 위해 연결 패턴이 더 형성되어 있다.In the present invention, since the
상기 연결 패턴들(406,407)은 드레인 전극(402d) 및 그와 인접하는 화소전극(410)의 일부와, 스토리지 전극(406) 및 그와 인접하는 화소전극(405)의 일부를 각각 노출시키는 제 1 컨택홀(407a) 및 제 2 컨택홀(406a)내에 형성되어 드레인 전극(402d) 및 스토리지 전극(406)을 각각 화소전극(410)과 연결시킨다.The
이하, 도 6a~6g를 참조하여 본 발명의 액정표시소자의 제조방법을 살펴본다.Hereinafter, a manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A to 6G.
도 6a를 참조하면, 제 1 기판(501)상에 ITO등의 투명한 전극층(401a)과 제 1 도전층(401b)를 차례로 형성한다. 상기 투명전극층(401a)과 제 1 도전층(401b)은 스퍼터링 방법에 의해 증착될 수 있다.Referring to FIG. 6A, a
이어서, 제 1 마스크(602)를 적용하여 게이트 라인과 화소전극을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정을 진행한다.Subsequently, a photolithography process for forming a gate line and a pixel electrode is performed by applying the
상기 게이트 라인과 화소전극을 하나의 마스크를 사용하여 형성하기 위해 회절마스크를 사용한다.A diffraction mask is used to form the gate line and the pixel electrode using one mask.
상기 공정을 더 자세히 살펴본다.Let's look at the process in more detail.
먼저, 제 1 도전층(401b)상에 제 1 감광막을 도포하고 회절 마스크인 제 1 마스크를 적용하여 포토공정을 진행한다. 그 결과, 화소전극이 형성되는 화소영역은 회절노광이 되어 게이트 라인이 형성될 영역보다 얇은 포토레지스트 패턴이 형성된다.First, a first photosensitive film is coated on the first
상기 도 6a는 노광되는 영역의 포토레지스트가 남는 포지티브 형의 포토레지 스트를 사용하는 포토공정을 예시한 것이다. 6A illustrates a photo process using a positive photoresist in which photoresist of an exposed area remains.
제 1 마스크(602)를 적용한 포토공정 결과, 제 1 도전층(401b)상에는 게이트 라인 및 화소전극을 정의하는 제 1 감광막 패턴(601)이 형성된다. 상기 제 1 마스크 패턴(601)은 화소전극을 정의하는 부분이 회절노광된 것이다.As a result of applying the
이어서, 상기 제 1 감광막 패턴(601)을 식각 마스크로 적용하고 제 1 도전층(401b) 및 투명전극층(401a)을 각각 식각하여 게이트 라인을 형성한다. 이때, 상기 화소 영역은 투명전극층(401a)과 제 1 도전층(401b)의 2중층이기 때문에 화소영역의 제 1 도전층(401b)를 제거하는 공정이 더 진행되어야 한다.Subsequently, the
그러므로 상기 제 1 도전층(401b)을 제거하기 위해, 제 1 감광막 패턴(601)을 에이싱하여 화소영역 상부의 감광막 패턴을 제거한다.Therefore, in order to remove the first
에이싱은 감광막 패턴에 산소가스를 불어 넣어 산화시킴으로써 제거하는 공정을 회절 노광된 감광막 패턴의 일부를 제거하는 데 유용하다.The ashing is useful for removing a part of the photosensitive film pattern subjected to diffraction exposure by removing oxygen gas by blowing and oxidizing the photosensitive film pattern.
에이싱 결과, 화소영역 상부의 감광막 패턴은 제거되고 제 1 도전층이 노출된다. 이어서, 상기 제 1 도전층을 식각하여 화소영역의 투명전극층을 노출시켜 화소전극(410)을 완성한다. As a result, the photoresist pattern on the pixel region is removed and the first conductive layer is exposed. Subsequently, the first conductive layer is etched to expose the transparent electrode layer of the pixel region, thereby completing the
화소전극(410)이 형성된 후, 감광막 패턴을 제거한 결과가 도 6b에 도시되어 있다.After the
도 6b를 참조하면, 제 1 마스크 공정에서 투명전극층과 제 1 도전층의 2중층인 게이트 라인과, 투명전극층으로만 구성되는 화소전극을 동시에 형성할 수 있다.Referring to FIG. 6B, in the first mask process, the gate electrode, which is a double layer of the transparent electrode layer and the first conductive layer, and the pixel electrode including only the transparent electrode layer may be simultaneously formed.
이어서, 상기 게이트 라인(401) 및 화소전극(410) 상에 제 1 절연층(502)을 증착한다.Subsequently, a first insulating
이어서, 도 6c를 참조하면, 제 1 절연층(502)상에 반도체층(403a)과 오믹 컨택층(411)과 제 2 도전층(402a)를 차례로 증착한다. 상기 반도체층(403a) 및 오믹 컨택층(411)은 비정질실리콘 또는 폴리실리콘과 같은 반도체성의 물질일 수 있다. 특히, 상기 오믹 컨택층(411)은 상기 반도체층(403a)에 3족 또는 5족과 같은 고농도의 불순물 이온을 도핑하여 형성할 수 있다.6C, a
상기 반도체층 및 오믹 컨택층은 화학기상증착 방법 등에 의해 형성할 수 있으며, 상기 제 2 도전층은 스퍼터링 방법에 의해 형성할 수 있다.The semiconductor layer and the ohmic contact layer may be formed by a chemical vapor deposition method, and the second conductive layer may be formed by a sputtering method.
이어서, 상기 제 2 도전층(402a) 상에 감광막을 도포하고 제 2 마스크를 적용하여 제 1 감광막 패턴(603)을 형성한다. 상기 제 1 감광막 패턴(603)은 노광 및 현상 공정에 의해 형성되며, 회절노광에 의해 박막트랜지스터의 채널영역이 정의되는 회절노광영역(604)을 구비한다. 상기 회절노광영역(604)은 채널 영역을 정의한다.Subsequently, a photosensitive film is coated on the second
또한, 상기 제 1 감광막 패턴(603)은 단위화소의 전단 게이트 라인 근처에서 스토리지 전극을 정의하는 감광막 패턴을 포함한다.In addition, the first
상기 제 1 감광막 패턴(603)을 마스크로 적용하여 상기 제 2 도전층(402a)과 오믹 컨택층(411) 및 반도체층(403a)을 차례로 적용하여 액티브 패턴(403) 및 스토리지 전극(405)를 형성한다. Applying the
이어서, 상기 제 1 감광막 패턴(603)을 에이싱하여 상대적으로 얇은 두께로 도포된 회절노광영역(604)의 감광막을 제거하여 채널 영역의 제 2 도전층을 노출시 킨다. 이때, 상기 채널 영역의 양 측으로는 제 1 감광막 패턴(603)이 에이싱되어 형성되는 제 2 감광막 패턴(미도시)가 형성된다. 상기 제 2 감광막 패턴은 소스 및 드레인 전극을 정의한다.Subsequently, the first
이어서, 상기 제 2 감광막 패턴을 식각 마스크로 적용하여 채널 영역의 제 2 도전층 및 오믹 컨택층을 차례로 식각하여 소스 및 드레인 전극(402s,402d)을 형성한다.Subsequently, the second conductive layer and the ohmic contact layer of the channel region are sequentially etched by applying the second photoresist pattern as an etch mask to form source and
상기 공정을 통해 단위화소의 스위칭 소자인 박막트랜지스터가 완성된다.Through this process, a thin film transistor which is a switching element of a unit pixel is completed.
상기 제 2 마스크 공정을 통해 형성되는 소스 및 드레인 전극(402s,402d)과, 스토리지 전극(405)은 도 6d에서 확인된다.Source and
도 6d를 참조하면, 단위화소 내의 화소전극(410)은 드레인 전극(402d) 및 스토리지 전극(405)과 각각 연결되지 않아 있다. 그러므로 화소전극(410)과 드레인 전극(402d) 및 스토리지 전극(405)를 각각 연결하는 공정이 더 필요하다.Referring to FIG. 6D, the
상기 공정에 앞서, 상기 소스, 드레인 전극 및 화소전극(405)을 절연시키는 제 2 절연층(503)을 플라즈마화학기상증착 방법등에 의해 제 1 기판 상에 형성한다.Prior to the process, a second insulating
이어서, 도 6e를 참조하면, 본 발명은 제 3 마스크를 적용하여 드레인 전극(402d)과 그와 인접한 화소전극(410)을 노출시키는 제 1 컨택홀(610)과 단위화소 전단의 게이트 라인(401c)상에 형성되는 스토리지 전극(405)과 화소전극(410)을 노출시키는 제 2 컨택홀(620)을 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 6E, the present invention applies a third mask to expose the
상기 컨택홀들은 포토리소그래피 공정에 의해 형성된다. 즉, 상기 제 2 절연 층(503) 상에 제 1 감광막을 도포하고 제 3 마스크(미도시)를 적용하여 노광하고 현상하여 컨택홀 형성 영역을 포함하는 제 1 감광막 패턴(430)을 형성한다.The contact holes are formed by a photolithography process. That is, a first photoresist film is coated on the second insulating
이어서, 상기 제 1 감광막 패턴(430) 식각 마스크로 적용하여 컨택홀 영역의 절연층들을 제거하여 드레인 전극(402d), 화소전극(410) 및 스토리지 전극(405)의 일부분을 각각 노출시킨다.Subsequently, the insulating layers of the contact hole region are removed by using the
이어서, 상기 제 1 감광막 패턴(430)을 제거하지 않은 채, 상기 컨택홀들이 형성된 제 1 기판상에 제 3 도전층(407a)을 증착한다. 상기 제 3 도전층(407a)은 드레인 전극 및 스토리지 전극을 각각 화소전극과 연결시키기 위한 것으로 도전성을 가지는 임의의 금속일 수 있다.Subsequently, the third
그러므로 도 6f를 참조하면, 상기 제 3 도전층(407a)은 상기 제 1 감광막 패턴(430) 상과 컨택홀들 내에 형성된다.Therefore, referring to FIG. 6F, the third
이어서, 상기 제 3 도전층(407a)상에 제 2 감광막(440)을 더 도포한다. 그 결과, 상기 제 2 감광막은 컨택홀들을 채우면서 상기 제 3 도전층(407a)상에 형성된다. Subsequently, a second
이때, 상기 제 2 감광막은 상대적으로 컨택홀에 더 두껍게 형성된다.In this case, the second photoresist film is relatively thicker in the contact hole.
이어서, 컨택홀을 제외한 상기 제 3 도전층(407a)상의 제 2 감광막을 에이싱하여 제거한다. 상기 에이싱 공정에서 상기 제 2 감광막은 컨택홀 내에서 더 두껍게 형성되기 때문에 컨택홀 내에는 남게 되고 나머지 영역에서는 제거되어 제 3 도전층을 노출시킨다. Subsequently, the second photoresist film on the third
이어서, 에이싱되어 형성된 제 2 감광막의 패턴을 마스크로 사용하여 컨택홀 을 제외한 나머지 영역의 제 3 도전층(407a)을 제거한다. Subsequently, the third
상기 공정에서 드레인 전극(402d) 및 스토리지 전극(405)를 각각 화소전극(410)과 연결하는 연결 패턴들(406,407)이 형성된다.In the process,
이어서, 컨택홀들을 형성할 때 사용된 제 1 감광막 패턴(430)과 컨택홀 내의 제 2 감광막 패턴을 스트립 공정을 통해 완전히 제거하여 드레인 전극(402d)과 화소전극(410)을 연결하는 제 1 연결 패턴(407)과, 스토리지 전극(406)과 화소전극(410)을 연결하는 제 2 연결 패턴(406)을 완성한다.Subsequently, a first connection connecting the
상기 공정결과 완성된 본 발명의 액정표시소자의 단면을 도 6g를 통해 확인할 수 있다.The cross section of the liquid crystal display device of the present invention completed as a result of the above process can be confirmed through Figure 6g.
상기에서 살핀 바와 같이, 본 발명은 단지 3개의 마스크 만을 사용하여 액정표시소자를 제조함으로써 종래의 5개 또는 4개의 마스크를 사용하는 액정표시소자 제조방법에 비해 마스크 수를 줄일 수 있다. 또한, 고가의 마스크의 사용을 줄임으로써 생산단가를 줄일 수 있다. 또한 마스크 사용을 줄임으로써 그에 부수하는 여러 부수공정을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention can reduce the number of masks compared to the conventional method for manufacturing a liquid crystal display device using five or four masks by manufacturing the liquid crystal display device using only three masks. In addition, the production cost can be reduced by reducing the use of expensive masks. Reducing the use of masks also reduces the number of additional processes associated with it, resulting in increased productivity.
뿐만 아니라, 제 2 마스크 공정에서 액티브 패턴과 드레인 전극을 동시에 형성함으로서 드레인 전극과 액티브 패턴의 끝단이 어긋나 발생할 수 있는 웨이비 노이즈의 발생을 줄여 박막트랜지스터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, by simultaneously forming the active pattern and the drain electrode in the second mask process, it is possible to improve the reliability of the thin film transistor by reducing the generation of wave noise, which may occur due to misalignment of the ends of the drain electrode and the active pattern.
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