KR20070080638A - Manufacturing method of liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판에서 한 서브 화소를 도시한 평면도.1 is a plan view illustrating one sub-pixel in a thin film transistor substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 한 서브 화소의 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of one sub pixel taken along the line II-II 'shown in FIG. 1; FIG.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판에서 구동 회로에 포함되는 CMOS 박막 트랜지스터를 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view illustrating a CMOS thin film transistor included in a driving circuit in a thin film transistor substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들.4A to 4C are plan views and cross-sectional views illustrating a first mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 도 4b에 도시된 제1 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들. 5A through 5C are cross-sectional views illustrating in detail the first mask process illustrated in FIG. 4B.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제2 및 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들.6A to 6C are plan views and cross-sectional views illustrating second and third mask processes in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 도 6c에 도시된 제2 및 제3 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들.7A and 7B are cross-sectional views illustrating in detail the second and third mask processes illustrated in FIG. 6C.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제4 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들.8A through 8C are plan and cross-sectional views illustrating a fourth mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제5 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들.9A to 9C are plan views and cross-sectional views illustrating a fifth mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제6 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들.10A to 10C are plan views and cross-sectional views illustrating a sixth mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제7 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들.11A and 11B are plan and cross-sectional views illustrating a seventh mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제8 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들.12A and 12B are plan views and cross-sectional views illustrating an eighth mask process in a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 설명><Description of Main Parts of Drawing>
2 : 게이트 라인 4 : 스토리지 라인2: gate line 4: storage line
6, 46 : 게이트 전극 8, 48: 액티브층6, 46:
8S, 48S : 소스 영역 8D, 48D : 드레인 영역8S, 48S:
10 : 스토리지 하부 전극 12S, 12D, 52S, 52D, 20 : 컨택홀10: storage
14 : 데이터 라인 15, 25 : NMOS TFT14:
16, 56 : 소스 전극 18, 58 : 드레인 전극16, 56:
22 : 화소 전극 24 : 반사 전극22
30 : 절연 기판 32 : 버퍼막30: insulating substrate 32: buffer film
34 : 게이트 절연막 36 : 층간 절연막34 gate
38 : 유기 절연막 40 : 투과홀38: organic insulating film 40: through hole
60, 80 : 포토레지스트 패턴 70 : 회절 노광 마스크60, 80: photoresist pattern 70: diffraction exposure mask
72 : 마스크 기판 74 : 차단 패턴72
76 : 슬릿76: slit
본 발명은 저온 폴리 실리콘을 이용한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 공정수를 줄일 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device using low temperature polysilicon, and more particularly to a method of manufacturing a liquid crystal display device which can reduce the number of processes.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정 표시 패널(이하, 액정 패널)에 매트릭스 형태로 배열된 액정 서브 화소들 각각이 비디오 신호에 따라 광투과율을 조절하게 함으로써 화상을 표시한다. 액정 표시 장치는 액티브 매트릭스 구동을 위하여 스위치 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor; 이하 TFT)를 이용한다. TFT는 아몰퍼스 실리콘(Amorphous Silicon) 박막 또는 저온 폴리 실리콘(Low Temperature Poly Silicon; 이하 LTPS) 박막을 이용한다. LTPS 박막은 아몰퍼스 실리콘 박막을 레이저 어닐링(Laser Annealing) 방법으로 결정화한 박막으로 전자 이동도가 무척 빨라 회로의 고집적화가 가능하므로 화상 표시부의 구동 회로를 기판 상에 내장할 수 있는 장점이 있다. LTPS를 이용한 액정 패널에 내장된 구동 회로는 다수의 PMOS TFT, NMOS TFT, CMOS TFT를 포함하여 구성된다.A liquid crystal display (LCD) displays an image by causing each of the liquid crystal subpixels arranged in a matrix form on a liquid crystal display panel (hereinafter, referred to as a liquid crystal panel) to adjust light transmittance according to a video signal. The liquid crystal display uses a thin film transistor (TFT) as a switch element for driving an active matrix. The TFT uses an amorphous silicon thin film or a low temperature poly silicon (LTPS) thin film. The LTPS thin film is a thin film obtained by crystallizing an amorphous silicon thin film by a laser annealing method, so the electron mobility is very high, and the circuit is highly integrated, and thus, the driving circuit of the image display unit may be embedded on the substrate. The driving circuit incorporated in the liquid crystal panel using LTPS includes a plurality of PMOS TFTs, NMOS TFTs, and CMOS TFTs.
그리고 액정 패널의 화상 표시부에 매트릭스 형태로 배열된 액정 서브 화소 각각은 등가적으로 게이트 라인 및 데이터 라인과 접속된 TFT, TFT와 병렬 접속된 액정 커패시터 및 스토리지 커패시터를 포함한다. 액정 커패시터는 TFT와 접속되어 TFT 기판에 형성된 화소 전극이 액정을 사이에 두고 칼라 필터 기판에 형성된 공통 전극과 중첩되어 형성되고, 스토리지 커패시터는 TFT의 액티브층으로부터 신장된 액티브층이 절연막을 사이에 두고 스토리지 라인과 중첩되어 TFT 기판에 형성된다. 스토리지 커패시터를 구성하는 액티브층은 불순물 도핑으로 도전성을 갖게 된다.Each of the liquid crystal subpixels arranged in a matrix form in the image display portion of the liquid crystal panel includes a TFT connected to the gate line and the data line, and a liquid crystal capacitor and a storage capacitor connected in parallel with the TFT. The liquid crystal capacitor is connected to the TFT so that the pixel electrode formed on the TFT substrate overlaps with the common electrode formed on the color filter substrate with the liquid crystal interposed therebetween, and the storage capacitor has an active layer extended from the active layer of the TFT interposed between the insulating film. It overlaps with the storage line and is formed on the TFT substrate. The active layer constituting the storage capacitor becomes conductive by doping with impurities.
이로 인하여 종래의 액정 표시 장치는 TFT 및 스토리지 커패시터의 액티브층을 형성하는 마스크 공정과 스토리지 커패시터의 액티브층에 불순물을 도핑하기 위한 마스크 공정이 각각 필요함에 따라 공정수가 복잡하다는 문제점이 있다. Therefore, the conventional liquid crystal display device has a problem in that the number of processes is complicated as a mask process for forming an active layer of a TFT and a storage capacitor and a mask process for doping impurities in an active layer of a storage capacitor are required.
따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 공정수를 줄일 수 있는 액정 표시 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device that can reduce the number of steps to solve the conventional problems.
이를 위하여, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 절연 기판 상에 폴리 실리콘 박막을 형성하는 단계와; 상기 폴리 실리콘 박막 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 폴리 실리콘 박막을 패터닝하는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴의 일부 영역을 제거하 는 단계와; 상기 포토레지스트 패턴의 제거로 노출된 상기 폴리 실리콘 박막의 일부 영역에 불순물을 도핑하는 단계를 포함한다.To this end, the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention comprises the steps of forming a polysilicon thin film on an insulating substrate; Forming a photoresist pattern on the polysilicon thin film; Patterning the polysilicon thin film using the photoresist pattern as a mask; Removing a portion of the photoresist pattern; Doping impurities in a portion of the polysilicon thin film exposed by removing the photoresist pattern.
상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 회절 노광 마스크를 이용하여 두께 차이로 단차를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.Forming the photoresist pattern includes forming a photoresist pattern having a step with a thickness difference using a diffraction exposure mask.
상기 포토레지스트 패턴의 일부 영역을 제거하는 단계는 상기 단차를 갖는 포토레지스트 패턴에서 상대적으로 낮은 두께의 일부 영역을 제거하는 단계를 포함한다.Removing a portion of the photoresist pattern may include removing a region of a relatively low thickness from the stepped photoresist pattern.
상기 폴리 실리콘 박막의 패터닝으로 박막 트랜지스터의 액티브층과, 상기 액티브층과 연결된 스토리지 하부 전극이 형성되고; 상기 불순물은 상기 스토리지 하부 전극에 도핑된다.Patterning the polysilicon thin film to form an active layer of a thin film transistor and a storage lower electrode connected to the active layer; The impurities are doped to the storage lower electrode.
그리고 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 상기 액티브층 및 스토리지 하부 전극이 형성된 상기 절연 기판 상에 제1 절연막을 형성하는 단계와: 상기 제1 절연막 상에 상기 액티브층의 일부와 중첩된 게이트 전극 및 상기 게이트 전극과 접속된 게이트 라인, 상기 스토리지 하부 전극과 중첩된 스토리지 라인을 형성하는 단계와; 상기 액티브층 중 상기 게이트 전극과 비중첩된 영역에 불순물을 도핑하여 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극, 게이트 라인, 스토리지 라인이 형성된 제1 절연막 상에 제2 절연막을 형성하고 상기 액티브층의 소스 영역 및 드레인 영역을 각각 노출시키는 단계와; 상기 액티브층의 소스 영역 및 드레인 영역과 각각 접속된 소스 전극 및 드레인 전극, 상기 소스 전극과 접속된 데이터 라인을 형성하는 단계와; 상기 소스 전극, 드레인 전극, 데이터 라인이 형성된 상기 제2 절연막 상에 제3 절연막을 형성하고 상기 드레인 전극을 노출시키는 단계와; 상기 제2 절연막 상에 상기 드레인 전극과 접속된 화소 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.The method of manufacturing a liquid crystal display according to the present invention may include forming a first insulating film on the insulating substrate on which the active layer and the storage lower electrode are formed: a gate overlapping a portion of the active layer on the first insulating film. Forming an electrode, a gate line connected to the gate electrode, and a storage line overlapping the lower storage electrode; Forming a source region and a drain region by doping an impurity in a region not overlapped with the gate electrode in the active layer; Forming a second insulating film on the first insulating film on which the gate electrode, the gate line, and the storage line are formed, and exposing a source region and a drain region of the active layer, respectively; Forming a source electrode and a drain electrode connected to the source and drain regions of the active layer, respectively, and a data line connected to the source electrode; Forming a third insulating film on the second insulating film on which the source electrode, the drain electrode, and the data line are formed and exposing the drain electrode; And forming a pixel electrode connected to the drain electrode on the second insulating film.
상기 액티브층에 불순물을 도핑하는 단계는 다수의 액티브층에서 일부의 액티브층에는 제1 불순물을, 나머지 액티브층에는 상기 제2 불순물을 도핑하는 단계를 포함한다.Doping an impurity in the active layer includes doping a first impurity in some active layers and a second impurity in the remaining active layers in a plurality of active layers.
또한 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 상기 제3 절연막으로 유기 절연막을 형성하고 상기 유기 절연막을 관통하는 투과홀을 형성하는 단계와; 상기 화소 전극이 형성된 상기 제3 절연막 위에 상기 투과홀에 형성된 화소 전극을 노출시키는 반사 전극을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention comprises the steps of: forming an organic insulating film with the third insulating film and forming a through hole penetrating the organic insulating film; The method may further include forming a reflective electrode on the third insulating layer on which the pixel electrode is formed to expose the pixel electrode formed in the transmission hole.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부한 도면들을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other features and advantages of the present invention in addition to the above technical problem 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 예를 도 1 내지 도 12b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 12B.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반투과형 LTPS 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판에서 한 서브 화소를 도시한 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 한 서브 화소의 단면도이다.1 is a plan view illustrating one subpixel in a thin film transistor substrate of a transflective LTPS liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of one subpixel along a line II-II ′ of FIG. 1. to be.
본 발명에 따른 LTPS 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판은 다수의 서브 화소가 매트릭스 형태로 배열되어 화상을 표시하는 표시 영역과, 표시 영역을 구동 하는 구동 회로가 형성된 구동 회로 영역으로 구분된다. 박막 트랜지스터 기판의 구동 회로는 다수의 NMOS TFT들, PMOS TFT들, NMOS TFT 및 PMOS TFT가 병렬 접속된 CMOS TFT들과 다수의 신호 라인들로 구성된다.The thin film transistor substrate of the LTPS liquid crystal display according to the present invention is divided into a display area in which a plurality of sub pixels are arranged in a matrix form to display an image, and a drive circuit area in which a driving circuit for driving the display area is formed. The driving circuit of the thin film transistor substrate is composed of a plurality of signal lines and CMOS TFTs in which a plurality of NMOS TFTs, PMOS TFTs, NMOS TFTs, and PMOS TFTs are connected in parallel.
도 1 및 도 2에 도시된 한 서브 화소는 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(14)과 접속된 NMOS TFT(15)와, NMOS TFT(15)와 접속되고 서브 화소 영역에 형성된 화소 전극(22)과, NMOS TFT(15)와 접속되고 서브 화소 영역의 반사 영역(RA)과 투과 영역(TA)을 정의하는 반사 전극(24)을 구비한다.1 and 2 illustrate an NMOS TFT 15 connected to a
게이트 라인(2)과 데이터 라인(14)은 층간 절연막(36)을 사이에 두고 교차하여 화소 전극(22)이 형성되는 서브 화소 영역을 정의한다. 스토리지 라인(4)은 게이트 라인(2)과 함께 나란하게 형성되어 층간 절연막(36)을 사이에 두고 데이터 라인(14)과 교차하게 형성된다.The
NMOS TFT(15)는 게이트 라인(2)의 게이트 신호에 응답하여 데이터 라인(14)의 비디오 신호를 화소 전극(22)에 공급한다. 이를 위하여 NMOS TFT(15)는 게이트 라인(2)과 접속된 게이트 전극(6), 데이터 라인(14)과 접속된 소스 전극(16), 화소 전극(22)과 접속된 드레인 전극(18), 소스 전극(16) 및 드레인 전극(18) 사이에 채널을 형성하는 액티브층(8)을 구비한다. 액티브층(8)은 버퍼막(32)을 사이에 두고 절연 기판(30) 위에 형성된다. 액티브층(8)은 LTPS 박막으로 형성된 것으로 게이트 절연막(34)을 사이에 두고 게이트 전극(6)과 중첩된 채널 영역(8C)과, 채널 영역(8C)을 사이에 두고 n+ 불순물이 도핑핀 소스 영역(8S) 및 드레인 영역(8D)을 구비한다. 액티브층(8)의 소스 영역(8S) 및 드레인 영역(8D)은 층간 절연막(36) 및 게이트 절연막(34)을 관통하는 콘택홀(12S, 12D) 각각을 통해 소스 전극(16) 및 드레인 전극(18)과 각각 접속된다. 액티브층(8)은 오프 전류를 감소시키기 위하여 채널 영역(8C)과 소스 영역(8S) 및 드레인 영역(8D) 사이에 n- 불순물이 주입된 LDD(Lightly Doped Drain) 영역(미도시)을 더 구비하기도 한다.The NMOS TFT 15 supplies the video signal of the
NMOS TFT(15) 위에 형성된 유기 절연막(38)은 드레인 전극(18)을 노출시키는 제3 컨택홀(20)과 함께 투과 영역(TA)에 형성된 투과홀(40)을 구비한다. 투과홀(40)은 반사 영역(RA)에서 액정층을 2회 경유하여 출사되는 외부광과, 투과 영역(TA)에서 액정층을 1회 경유하여 출사되는 내부광의 광 경로 차이를 보상한다. 투과홀(40)은 유기 절연막(38) 및 층간 절연막(36)을 관통하여 게이트 절연막(34)이 노출되게 하거나, 게이트 절연막(34)까지 관통하여 형성되기도 한다. 유기 절연막(38)의 상부 및/또는 하부에는 무기 절연막이 추가로 형성되기도 한다.The organic insulating
화소 전극(22)은 각 서브 화소 영역에 유기 절연막(38)과 투과홀(40)을 경유하여 형성되고 컨택홀(20)을 통해 드레인 전극(18)과 접속된다. 화소 전극(22)은 투과율이 높은 투명 도전 물질로 형성되어 백라이트 유닛으로부터의 내부광을 투과시킨다. 반사 전극(24)은 각 서브 화소 영역의 반사 영역(RA)에 형성되고 그 아래의 화소 전극(22)을 통해 드레인 전극(18)과 접속된다. 각 서브 화소 영역에서 반사 전극(24)이 형성된 영역은 반사 영역(RA)으로 반사 전극(24)이 형성되지 않은 영역, 즉 반사 전극(24)의 관통홀을 통해 화소 전극(22)이 노출된 영역은 투과 영역(TA)으로 정의된다. 반사 전극(24)은 반사율이 높은 도전 물질로 형성되어 외부광을 반사시킨다. 반사 효율을 높이기 위해 반사 전극(24)이 엠보싱 표면을 갖도 록 유기 절연막(38)의 표면이 엠보싱 표면을 갖도록 형성되기도 한다. 반사 전극(22)의 외곽부는 게이트 라인(2) 및 데이터 라인(14)의 일측부와 중첩되도록 형성되고 NMOS TFT(15) 및 스토리지 커패시터(Cst)를 덮도록 형성된다. 화소 전극(22) 및 반사 전극(24)은 NMOS TFT(15)를 통해 공급된 데이터 신호를 충전하여 도시하지 않은 칼라 필터 기판에 형성된 공통 전극과 전위차를 발생시키게 된다. 이 전위차에 의해 박막 트랜지스터 기판과 칼라 필터 기판 사이에 채워진 액정이 유전 이방성에 의해 회전함으로써 칼라 필터 기판을 경유하여 반사 영역으로 입사되는 외부광의 반사량이 조절되고, 백라이트 유닛으로부터 화소 전극(22)을 경유하여 입사되는 내부광의 투과량이 조절된다.The
스토리지 커패시터(Cst)는 스토리지 라인(4)이 액티브층(8)으로부터 연장되고 n+ 불순물이 도핑된 LTPS 박막으로 이루어진 스토리지 하부 전극(10)과 게이트 절연막(34)을 사이에 두고 중첩되어 형성된다. 스토리지 커패시터(Cst)는 NMOS TFT(15)의 오프 누설 전류를 보상하여 화소 전극(22) 및 반사 전극(24)이 일정한 전압을 유지할 수 있게 한다. The storage capacitor Cst is formed so that the
도 3은 본 발명에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 구동 회로 영역에 형성된 CMOS TFT, 즉 NMOS 및 PMOS TFT를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a CMOS TFT, that is, an NMOS and a PMOS TFT, formed in a driving circuit region of an LTPS thin film transistor substrate according to the present invention.
도 3에 도시된 구동 회로의 NMOS TFT(25)는 도 2에 도시된 표시 영역의 NMOS TFT(15)와 동일한 구성을 갖는다. PMOS TFT(45)는 절연 기판(30) 위의 버퍼막(32) 상에 형성된 액티브층(48)과, 게이트 절연막(34)을 사이에 두고 액티브층(48)의 채널 영역(48C)과 중첩된 게이트 전극(46)과, 층간 절연막(36)을 관통하는 컨택홀 (52S, 52D) 각각을 통해 액티브층(48)의 소스 영역(48S) 및 드레인 영역(48D)과 각각 접속된 소스 전극(56) 및 드레인 전극(58)을 구비한다. PMOS TFT(45)의 액티브층(48)의 소스 영역(46S) 및 드레인 영역(48)은 p 불순물이 도핑되어 형성된다.The
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 반투과형 LTPS 액정 표시 장치에서는 액티브층(8, 48) 및 스토리지 하부 전극(10)을 형성하는 LTPS 박막의 패터닝 공정과, 스토리지 하부 전극(10)에만 n+ 불순물을 도핑하는 공정을 회절 노광 마스크를 이용하여 하나의 마스크 공정으로 수행한다. 이에 따라 본 발명은 마스크 공정수가 감소되므로 공정이 단순화되어 제조 원가를 절감할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 반투과형 LTPS 액정 표시 장치의 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 구체적으로 살펴보기로 한다.In the transflective LTPS liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention, the patterning process of the LTPS thin film forming the
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제1 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이고, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제1 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.4A to 4C are plan views and cross-sectional views illustrating a first mask process in a method of manufacturing an LTPS thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5C specifically illustrate a first mask process of the present invention. It is sectional drawing for description.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 절연 기판(30) 상에 버퍼막(32)이 형성되고 버퍼막(32) 위에 제1 마스크 공정으로 표시 영역 및 구동 회로 영역의 액티브층(8, 48)과, 표시 영역의 액티브층(8)과 일체화된 스토리지 하부 전극(10)이 형성된다. 4A through 4C, the
구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이 버퍼막(32)과 LTPS 박막(7)이 절연 기판(30) 상에 적층된다. 버퍼막(32)은 산화 실리콘 등과 같은 무기 절연 물질이 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등의 증착 방법으로 절연 기판(30) 상에 전면 증착되어 형성된다. LTPS 박막(7)은 버퍼막(32) 상에 PECVD 등의 방법으로 아몰퍼스 실리콘 박막을 형성한 다음 레이저 어닐링 등의 방법으로 결정화하여 LTPS 박막(7)을 형성한다. 레이저 결정화 이전에 아몰퍼스 실리콘 박막 내에 존재하는 수소 원자를 제거하기 위한 탈수소화(Dehydrogenation) 공정을 더 진행하기도 한다. 이어서 회절 노광 마스크인 제1 마스크(70)를 이용한 포토리소그래피 공정으로 LTPS 박막(7) 위에 단차를 갖는 포토레지스트 패턴(60)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(60)은 마스크(70)의 기판(72)에 차단 패턴(74)이 형성된 차단부에 대응하는 제1 포토레지스트 패턴(60A)과, 차단 패턴(74) 내에 다수의 슬릿(76)이 형성된 회절 노광부에 대응하여 제1 포토레지스트 패턴(60A) 보다 얇은 두께의 제2 포토레지스트 패턴(60B)으로 구성된다. 이러한 포토레지스트 패턴(60)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 LTPS 박막(7)을 패터닝함으로써 도 5b에 도시된 바와 같이 액티브층(8) 및 스토리지 하부 전극(10)이 형성된다. 그리고 포토레지스트 패턴(60)을 애싱하여 제2 포토레지스트 패턴(60B)은 제거되고 제1 포토레지스트 패턴(60A)의 두께가 감소되게 하여 도 5c에 도시된 바와 같이 스토리지 하부 전극(10)을 노출시킨 다음, n+ 불순물을 도핑하여 스토리지 하부 전극(10)이 도전성을 갖게 한다. 그 다음 두께가 감소된 제1 포토레지스트 패턴(60A)은 스트립 공정으로 제거된다.Specifically, as shown in FIG. 5A, the
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시 예에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제2 및 제3 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이고, 도 7a 및 도 7b는 제2 및 제3 마스크 공정을 구체적으로 설명하기 위한 단면도들이다.6A to 6C are plan views and cross-sectional views illustrating second and third mask processes in a method of manufacturing an LTPS thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 7A and 7B illustrate second and third mask processes. Sectional drawing for demonstrating concretely.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 액티브층(8, 48) 및 스토리지 하부 전극(10)이 형성된 버퍼막(32) 상에 게이트 절연막(34)이 형성되고 게이트 절연막(34) 위에 제2 및 제3 마스크 공정으로 게이트 라인(2), 게이트 전극(6, 46), 스토리지 라인(4)을 포함하는 게이트 금속 패턴과, 액티브층(8)에 n+ 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역(8S, 8D)이, 액티브층(48)에 p 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역(48S, 48D)이 형성된다.6A through 6C, a
게이트 절연막(34)은 액티브층(8, 48) 및 스토리지 하부 전극(10)이 형성된 버퍼막(32) 상에 산화 실리콘 등과 같은 무기 절연 물질이 PECVD 등의 방법으로 전면 증착되어 형성된다. 이어서 게이트 절연막(34) 위에 게이트 금속층이 스퍼터링 방법 등의 증착 방법을 통해 게이트 금속층이 형성된다. 게이트 금속층으로는 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 등과, 이들의 합금이 단일층 또는 복층 구조로 적층되어 이용된다. 그 다음 제2 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 게이트 금속층이 패터닝됨으로써 게이트 라인(2) 및 게이트 전극(6, 46)과 스토리지 라인(10)을 포함하는 게이트 금속 패턴이 형성된다. 이때 구동 회로 영역의 액티브층(48)과 중첩되는 게이트 전극(46)은 도 7a에 도시된 바와 같이 액티브층(48)을 완전히 덮도록 넓은 면적으로 형성된다. 그리고 게이트 금속 패턴을 마스크로 하여 게이트 전극(6)과 비중첩된 액티브층(8)에 N+ 불순물을 도핑함으로써 N+ 불순물이 도핑된 액티브층(8)의 소스 영역(8S) 및 드레인 영역(8D)을 형성한다. 이때 N+ 불순물은 게이트 금속 패턴 위에 포토레지스트 패턴이 남아있는 상태에서 도핑되기도 한다.The
그 다음 제3 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정으로 도 7b에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(80)을 형성하여 구동 회로 영역의 게이트 전극(46)을 다시 패터닝한 다음 게이트 전극(46)과 비중첩된 액티브층(46)에 P 불순물을 도핑함으로써 불순물이 도핑된 소스 영역(48S) 및 드레인 영역(48D)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(80)은 스트립 공정으로 제거된다. Next, a
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시 예에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제4 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.8A through 8C are plan views and cross-sectional views illustrating a fourth mask process in a method of manufacturing an LTPS thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 제4 마스크 공정으로 다수의 컨택홀(12S, 12D, 52S, 52D)을 포함하는 층간 절연막(36)이 형성된다. 층간 절연막(36)은 게이트 금속 패턴이 형성된 게이트 절연막(34) 위에 산화 질리콘, 질화 실리콘 등과 같은 무기 절연 물질이 PECVD 등의 증착 방법으로 전면 증착되어 형성된다. 이어서 제4 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 층간 절연막(36) 및 게이트 절연막(34)을 관통하여 액티브층(8, 48)의 소스 영역(8S, 48S)과 드레인 영역(8D, 48D)을 각각 노출시키는 다수의 컨택홀(12S, 12D, 52S, 52D)이 형성된다. 8A to 8C, an
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 실시 예에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제5 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.9A to 9C are plan views and cross-sectional views illustrating a fifth mask process in the method of manufacturing the LTPS thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 9a 내지 도 9c를 참조하면, 제5 마스크 공정으로 층간 절연막(36) 상에 데이터 라인(14), 소스 전극(16, 56), 드레인 전극(18, 58)을 포함하는 소스/드레인 금속 패턴이 형성된다. 소스/드레인 금속 패턴은 층간 절연막(36) 상에 스퍼터링 등의 증착 방법으로 소스/드레인 금속층을 형성한 다음 제5 마스크를 이용한 포 토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 소스/드레인 금속층을 패터닝함으로써 형성된다. 소스 전극(16) 및 드레인 전극(18)은 컨택홀(12S, 12D) 각각을 통해 액티브층(8)의 소스 영역(8S) 및 드레인 영역(8D)과 각각 접속되어 표시 영역과 구동 회로 영역의 NMOS TFT(15, 25)를 형성한다. 그리고 소스 전극(56) 및 드레인 전극(58)은 컨택홀(52S, 52D) 각각을 통해 액티브층(48)의 소스 영역(48S) 및 드레인 영역(48D)과 각각 접속되어 구동 회로 영역의 PMOS TFT(45)를 형성한다.9A through 9C, a source / drain metal pattern including a
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 실시 예에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제6 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.10A to 10C are plan views and cross-sectional views illustrating a sixth mask process in the method of manufacturing the LTPS thin film transistor substrate according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 제6 마스크 공정으로 소스/드레인 금속 패턴이 형성된 층간 절연막(38) 상에 컨택홀(20) 및 투과홀(40)을 포함하는 유기 절연막(38)이 형성된다. 유기 절연막(38)은 아크릴(acryl)계 유기 화합물, BCB 또는 PFCB 등과 같은 유기 절연 물질이 스핀 코팅(Spin Coating), 스핀리스 코팅(Spinless Coating) 등의 방법으로 코팅됨으로써 형성된다. 이어서 제6 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 유기 절연막(38)을 관통하는 컨택홀(20) 및 투과홀(40)이 형성된다. 이때, 유기 절연막(38)의 상부 및/또는 하부에 무기 절연막이 추가로 형성되기도 하고 이때 컨택홀(20) 및 투과홀(40)은 추가된 무기 절연막을 관통하도록 형성된다. 나아가 투과홀(40)은 층간 절연막(34) 또는 게이트 절연막(32)까지 관통하도록 연장되기도 한다.10A through 10C, an organic insulating
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 실시 예에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제7 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.11A and 11B are plan views and cross-sectional views illustrating a seventh mask process in a method of manufacturing an LTPS thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11a 및 도 11b를 참조하면, 제7 마스크 공정으로 유기 절연막(38)과 투과홀(40)을 경유하는 화소 전극(22)이 형성되어 컨택홀(20)을 통해 드레인 전극(8)과 접속된다. 화소 전극(22)은 유기 절연막(38) 및 게이트 절연막(32) 위에 투명 도전층을 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성한 다음 제7 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 각 서브 화소 영역에 형성된다. 투명 도전층으로는 ITO(Indium Tin Oxide), TO(Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide), ITZO 등이 이용된다. 11A and 11B, the
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 실시 예에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법 중 제8 마스크 공정을 설명하기 위한 평면도 및 단면도들이다.12A and 12B are plan views and cross-sectional views illustrating an eighth mask process in a method of manufacturing an LTPS thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 12a 및 도 12b를 참조하면, 제8 마스크 공정으로 화소 전극(22)이 형성된 유기 절연막(38) 위에 반사 전극(24)이 형성된다. 반사 전극(24)은 화소 전극(22) 및 유기 절연막(38) 위에 반사율이 좋은 금속층을 스퍼터링 등의 증착 방법으로 형성한 다음 제8 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정으로 패터닝함으로써 각 서브 화소 영역에 형성되어 반사 영역(RA) 및 투과 영역(TA)을 정의한다.12A and 12B, the
이와 같이 본 발명에 따른 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 회절 노광 마스크를 이용하여 액티브층(8, 48) 및 스토리지 하부 전극(10)을 형성하는 LTPS 박막 패터닝 공정과, 스토리지 하부 전극(10)에 N+ 불순물을 도핑하는 공정을 하나의 마스크 공정으로 수행함으로써 마스크 공정수를 8매의 마스크 공정으로 감소시킬 수 있게 된다. 이러한 본 발명의 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법은 반사 전극(24) 및 유기 절연막(38)의 투과홀(40)이 적용되지 않는 투과형 LTPS 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에도 동일하게 적용된다. As described above, the method for manufacturing the LTPS thin film transistor substrate according to the present invention includes the LTPS thin film patterning process of forming the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 회절 노광 마스크를 이용하여 LTPS 박막 패터닝 공정과 N+ 불순물을 도핑하여 스토리지 하부 전극을 형성하는 공정을 하나의 마스크 공정으로 수행함으로써 마스크 공정수를 전체 마스크 공정수를 기존의 9매의 마스크 공정에서 8매의 마스크 공정으로 감소시킬 수 있게 된다. 이 결과, 공정수 감소로 공정을 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있음과 아울러 제조 원가를 시킬 수 있게 된다.As described above, in the method of manufacturing the liquid crystal display according to the present invention, a mask process is performed by performing a LTPS thin film patterning process using a diffraction exposure mask and a process of forming a storage lower electrode by doping N + impurities in one mask process. The total number of mask processes can be reduced from the existing nine mask processes to eight mask processes. As a result, it is possible to simplify the process by reducing the number of processes to improve productivity and to increase the manufacturing cost.
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.
Claims (7)
Priority Applications (1)
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KR1020060011932A KR20070080638A (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Manufacturing method of liquid crystal display |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020060011932A KR20070080638A (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Manufacturing method of liquid crystal display |
Publications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020060011932A KR20070080638A (en) | 2006-02-08 | 2006-02-08 | Manufacturing method of liquid crystal display |
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-
2006
- 2006-02-08 KR KR1020060011932A patent/KR20070080638A/en not_active Application Discontinuation
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