KR100623987B1 - Thin film transistor array panels, and methods for manufacturing and repairing the same - Google Patents
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Abstract
먼저, 기판 위에 게이트선, 게이트 전극 및 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선과 게이트선과 나란하여 이중 구조를 가지는 공통 전극선 및 이중의 공통 전극선을 연결하는 연결부를 포함하는 공통 배선을 형성한다. 다음, 게이트 절연막, 반도체층, 저항성 접촉층을 각각 증착하고, 데이터선, 데이터선과 연결되어 있는 소스 전극, 데이터 패드 및 드레인 전극을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이어, 데이터 배선으로 가리지 않는 저항성 접촉층을 식각한 후, 보호막을 적층하고, 반도체층과 함께 패터닝하여, 게이트 패드 상부의 게이트 절연막, 드레인 전극 및 데이터 패드를 노출시키는 접촉 구멍을 형성한다. 이때, 보호막과 반도체층은 다수의 화소가 배열되어 있는 화소 영역에서는 데이터 배선의 모양을 따라 형성하며. 다수의 패드가 형성되어 있는 패드부에서는 대부분 남긴다. 다음, 기판의 상부에 낮은 유전율을 가지는 유기 절연막을 형성하고, 보호막과 반도체층과 함께 패터닝하여 드레인 전극 및 데이터 패드를 드러내는 접촉 구멍을 형성한다. 이때, 게이트 패드 상부의 게이트 절연막도 식각되어 게이트 패드를 드러내는 접촉 구멍이 게이트 절연막에 형성된다. 다음, ITO막을 적층하고 패터닝하여 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극, 게이트 패드 및 데이터 패드와 각각 연결되는 화소 전극, 보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드를 각각 형성한다. 이때, 보조 게이트 및 데이터 패드는 접촉 구멍에서 기판과 게이트 절연막의 상부만을 접하도록 형성하는 것이 바람직하다.First, a common wiring including a gate wiring including a gate line, a gate electrode, and a gate pad and a common wiring including a common electrode line having a dual structure and a connection part connecting the dual common electrode line are formed in parallel with the gate line. Next, a gate insulating film, a semiconductor layer, and an ohmic contact layer are deposited, respectively, and a data line including a data line, a source electrode connected to the data line, a data pad, and a drain electrode is formed. Subsequently, after the etching of the ohmic contact layer covered by the data line, the protective layer is laminated and patterned together with the semiconductor layer to form a contact hole exposing the gate insulating layer, the drain electrode, and the data pad on the gate pad. In this case, the passivation layer and the semiconductor layer are formed along the shape of the data line in the pixel area in which the plurality of pixels are arranged. Most of the pad portion is left in the pad portion in which a plurality of pads are formed. Next, an organic insulating film having a low dielectric constant is formed on the substrate and patterned together with the protective film and the semiconductor layer to form a contact hole exposing the drain electrode and the data pad. At this time, the gate insulating film on the gate pad is also etched to form a contact hole in the gate insulating film. Next, an ITO film is stacked and patterned to form pixel electrodes, auxiliary gate pads, and auxiliary data pads respectively connected to the drain electrodes, the gate pads, and the data pads through contact holes. In this case, the auxiliary gate and the data pad are preferably formed to contact only the upper portion of the substrate and the gate insulating layer in the contact hole.
개구율, 유기절연막, ITO, 알루미늄 Opening ratio, organic insulating film, ITO, aluminum
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조를 도시한 배치도이고,1 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor array substrate according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에서 II-II' 선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II 'of FIG. 1;
도 3은 도 1에서 III-III' 선을 따라 절단한 단면도이고,3 is a cross-sectional view taken along the line III-III 'of FIG. 1,
도 4a, 5a, 6a 및 7a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 배치도이고,4A, 5A, 6A, and 7A are layout views illustrating a method of manufacturing a thin film transistor array substrate according to a first embodiment of the present invention according to a process sequence thereof;
도 4b, 5b, 6b 및 7b는 도 4a, 5a, 6a 및 7a에서 각각 IVb-IVb', Vb-Vb', VIb-VIb' 및 VIIb-VIIb' 선을 따라 도시한 각각의 단면도이고,4B, 5B, 6B and 7B are respective cross-sectional views taken along lines IVb-IVb ', Vb-Vb', VIb-VIb 'and VIIb-VIIb' in FIGS. 4A, 5A, 6A and 7A, respectively;
도 4c, 5c, 6c 및 7c는 도 4a, 5a, 6a 및 7a에서 각각 IVc-IVc', Vc-Vc', VIc-VIc' 및 VIIc-VIIc' 선을 따라 도시한 각각의 단면도이고,4C, 5C, 6C and 7C are respective cross-sectional views taken along lines IVc-IVc ', Vc-Vc', VIc-VIc 'and VIIc-VIIc' in FIGS. 4A, 5A, 6A and 7A, respectively;
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조를 도시한 배치도이고,8 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor array substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 9는 도 8에서 IX-IX' 선을 따라 절단한 단면도이고,FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX 'of FIG. 8;
도 10은 도 8에서 X-X' 선을 따라 절단한 단면도이고, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line X-X 'of FIG. 8;
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 수리 방법을 도시한 배치도이다.11 is a layout view illustrating a repairing method of a thin film transistor array substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 박막 트랜지스터 어레이 기판, 그 제조 방법 및 그 수리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film transistor array substrate, a method for manufacturing the same, and a method for repairing the same.
액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판과 그 사이에 삽입되어 있는 액정층으로 이루어져, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하는 장치이다.The liquid crystal display is one of the most widely used flat panel display devices. The liquid crystal display includes two substrates on which electrodes are formed and a liquid crystal layer interposed therebetween, and rearranges the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer by applying a voltage to the electrode. Device to display an image by adjusting the amount of transmitted light.
여기서, 배선은 신호가 전달되는 수단으로 사용되므로 신호 지연을 최소화하는 것이 요구된다. 이때, 신호 지연을 방지하기 위하여 배선은 저저항을 가지는 금속 물질, 특히 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy) 등과 같은 알루미늄 계열의 금속 물질을 사용하는 것이 일반적이다. 그러나, 알루미늄 계열의 배선은 물리적 또는 화학적인 특성이 약하기 때문에 접촉부에서 다른 도전 물질과 연결될 때 부식이 발생하여 반도체 소자의 특성을 저하시키는 문제점을 가지고 있다. 특히, 액정 표시 장치에서와 같이 패드부에서 ITO(indium tin oxide)를 사용하여 패드부의 접촉 특성을 보강하는 경우 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 ITO의 접촉 특성이 좋지 않아 다른 금속을 개재할 수 있으나, 다층의 배선을 형성하기 위해서는 서로 다른 식각액이 필요할 뿐 아니라 여러 번의 식각 공정이 필요하게 되어 제조 공정이 복잡해진다.Here, since the wiring is used as a means for transmitting a signal, it is required to minimize the signal delay. In this case, in order to prevent signal delay, the wiring is generally made of a metal material having a low resistance, particularly an aluminum-based metal material such as aluminum (Al) or aluminum alloy (Al alloy). However, since aluminum-based wiring is weak in physical or chemical properties, corrosion occurs when connected to other conductive materials at the contact portion, thereby degrading the characteristics of the semiconductor device. In particular, in the case of reinforcing contact characteristics of the pad portion by using indium tin oxide (ITO) in the pad portion, as in the liquid crystal display device, aluminum or aluminum alloy and ITO may have poor contact characteristics, and may interpose other metals. In order to form the wiring, not only different etching liquids are required but also several etching processes are required, which makes the manufacturing process complicated.
한편, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 어레이 기판을 제조함에 있어서 공정 수율을 향상시키기 위해 배선의 단선 또는 단락을 수리할 수 있는 배선 구조를 가지는 것이 바람직하다. On the other hand, in manufacturing a thin film transistor array substrate for a liquid crystal display device in which a thin film transistor is formed, it is desirable to have a wiring structure capable of repairing disconnection or short circuit of the wiring in order to improve process yield.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개구율을 확보할 수 있는 동시에 패드부의 접촉 특성을 확보할 수 있는 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 thin film transistor array substrate and a method of manufacturing the same, which can secure an aperture ratio and secure contact characteristics of a pad portion.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법을 단순화하는 것이다.Another technical problem to be solved by the present invention is to simplify a method of manufacturing a thin film transistor array substrate.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 박막 트랜지스터 어레이 기판의 수리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of repairing a thin film transistor array substrate.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 배선과 화소 전극 사이에 유기 절연막을 개재하고, 반도체 패턴을 형성할 때 보호막을 식각하여 다른 층으로 형성하는 도전층과 서로 연결하기 위해 도전층을 드러내는 접촉 구멍을 함께 형성하여 제조 방법을 단순화한다.In order to achieve the above object, in the present invention, a contact hole exposing a conductive layer for interconnecting a conductive layer formed by forming an organic insulating layer between the wiring and the pixel electrode and etching the protective film to form another layer when forming a semiconductor pattern is formed. Formed together to simplify the manufacturing process.
우선, 절연 기판 위에 가로 방향으로 뻗어 있는 게이트선 및 게이트선에 연결되어 있는 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막을 적층한다. 이어, 게이트 절연막 상부에 반도체층을 적층하고, 반도체층 상부에 저항성 접촉층과, 서로 분리되어 있는 소스 및 드레인 전극과 소스 전극과 연결되어 있고 게이트선과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선을 포함하는 데이터 배선을 형성한다. 이어, 데이터 배선 및 반도체층을 덮는 보호막을 적층하고, 보호막을 반도체층과 함께 패터닝한 다음, 보호막 및 반도체층을 덮는 절연막을 형성한다. 이어, 보호막, 반도체층 및 절연막을 패터닝한다. First, a gate wiring including a gate line extending in the horizontal direction and a gate electrode connected to the gate line is formed on an insulating substrate, and a gate insulating film covering the gate wiring is laminated. Next, the semiconductor layer is stacked on the gate insulating layer, and the data includes a resistive contact layer on the semiconductor layer, a data line connected to the source and drain electrodes separated from each other, and the source electrode and crossing the gate line to define a pixel. Form the wiring. Subsequently, a protective film covering the data wiring and the semiconductor layer is laminated, the protective film is patterned together with the semiconductor layer, and then an insulating film covering the protective film and the semiconductor layer is formed. Next, a protective film, a semiconductor layer, and an insulating film are patterned.
보호막 및 반도체층과 보호막, 반도체층 및 절연막을 패터닝하는 단계에서 보호막 및 절연막에 드레인 전극을 드러내는 제1 및 제2 접촉 구멍을 형성하며, 절연막 상부에 제1 및 제2 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 연결되어 있는 화소 전극을 형성할 수 있다.In the patterning of the passivation layer and the semiconductor layer, the passivation layer, the semiconductor layer, and the insulating layer, first and second contact holes exposing the drain electrode are formed in the passivation layer and the insulating layer, and the drain electrode is formed through the first and second contact holes on the insulating layer. The pixel electrodes connected to each other may be formed.
게이트 배선과 동일한 층에 화소 전극과 중첩되어 유기 용량을 형성하는 공통 배선을 형성할 수 있으며, 공통 배선은 게이트선과 나란한 이중 구조의 공통 전극선과 이중의 공통 전극선을 서로 연결하는 연결부를 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 보호막과 반도체 패턴은 공통 전극선의 상부까지 연장되도록 형성할 수 있으며, 절연막, 보호막 및 반도체층 패터닝 단계에서 공통 전극선 상부의 게이트 절연막을 드러내는 개구부를 형성할 수 있다.The common wiring may be formed on the same layer as the gate wiring to form an organic capacitance, and the common wiring may include a connection portion connecting the common electrode line having a dual structure parallel to the gate line and the dual common electrode line to each other. Do. In this case, the passivation layer and the semiconductor pattern may be formed to extend to the upper portion of the common electrode line, and the opening may be formed to expose the gate insulation layer over the common electrode line in the insulating layer, the passivation layer, and the semiconductor layer patterning step.
데이터 배선 형성 단계에서 양단이 게이트선과 공통 전극선과 중첩하는 수리용 도전막을 형성할 수 있다.In the data line forming step, a repair conductive film may be formed in which both ends overlap the gate line and the common electrode line.
여기서, 제2 접촉 구멍은 제1 접촉 구멍의 안쪽에 형성하는 것이 바람직하다. Here, it is preferable to form a 2nd contact hole in the inside of a 1st contact hole.
게이트 배선은 게이트선과 연결되어 있으며 외부로부터 주사 신호를 전달받아 게이트선으로 전달하는 게이트 패드를 포함하며, 데이터 배선은 데이터선과 연결되어 있으며 외부로부터 영상 신호를 전달받을 데이터선으로 전달하는 데이터 패드를 포함할 수 있다. 이때, 게이트 절연막과 절연막, 반도체 패턴 및 보호막은 게이트 패드를 드러내는 제3 및 제4 접촉 구멍을 가지며, 절연막과 보호막 또는 반도체 패턴은 데이터 패드를 드러내는 제5 및 제6 접촉 구멍을 가지는 것이 바람직하다. 화소 전극과 동일한 물질로 이루어져 있으며, 제3 및 제4 접촉 구멍과 제5 및 제6 접촉 구멍을 통하여 게이트 패드 및 데이터 패드와 각각 연결되는 보조 게이트 패드 및 보조 데이터 패드를 더 형성할 수 있다.The gate wiring includes a gate pad connected to the gate line and receiving a scan signal from the outside, and transmitting the scan signal to the gate line. The data wiring includes a data pad connected to the data line and transferring the image signal from the outside to the data line. can do. In this case, the gate insulating film, the insulating film, the semiconductor pattern, and the protective film may have third and fourth contact holes exposing the gate pad, and the insulating film, the protective film, or the semiconductor pattern may have fifth and sixth contact holes exposing the data pad. The auxiliary gate pad and the auxiliary data pad may be further formed of the same material as the pixel electrode and connected to the gate pad and the data pad through the third and fourth contact holes and the fifth and sixth contact holes, respectively.
여기서, 제3 접촉 구멍은 보호막 및 반도체층 패터닝 단계에서 제3 접촉 구멍에 대응하는 제7 접촉 구멍을 형성하여 게이트 절연막을 드러내고, 보호막, 절연막 및 반도체층 패터닝 단계에서 게이트 절연막을 식각하여 형성하는 것이 바람직하다. 제3 접촉 구멍은 제4 접촉 구멍보다 작게 형성할 수 있으며, 제3 및 제4 접촉 구멍은 게이트 패드보다 크게 형성할 수 있으며, 보조 게이트 패드는 제3 접촉 구멍을 덮고 제4 접촉 구멍의 경계 안쪽으로 형성하는 것이 바람직하다.The third contact hole may be formed by forming a seventh contact hole corresponding to the third contact hole in the protective film and the semiconductor layer patterning step to expose the gate insulating film, and etching the protective film, insulating film and the semiconductor layer patterning step to form the gate insulating film. desirable. The third contact hole can be formed smaller than the fourth contact hole, and the third and fourth contact holes can be formed larger than the gate pad, and the auxiliary gate pad covers the third contact hole and is inside the boundary of the fourth contact hole. It is preferable to form.
제3 접촉 구멍은 게이트 패드보다 작게, 제4 접촉 구멍은 게이트 패드보다 크게 형성할 수 있으며, 보조 게이트 패드는 제4 접촉 구멍의 경계 안쪽 게이트 절연막의 상부에만 형성하는 것이 바람직하다.The third contact hole may be formed smaller than the gate pad, the fourth contact hole may be formed larger than the gate pad, and the auxiliary gate pad may be formed only on the upper portion of the gate insulating layer inside the boundary of the fourth contact hole.
제5 및 제6 접촉 구멍은 데이터 패드보다 크게 형성할 수 있으며, 절연막, 보호막 및 반도체층 패터닝 단계에서 제5 및 제6 접촉 구멍을 통하여 게이트 절연 막을 드러내며, 보조 데이터 패드는 게이트 절연막 상부에만 형성하는 것이 바람직하다. The fifth and sixth contact holes may be formed larger than the data pad, and the gate insulating film is exposed through the fifth and sixth contact holes in the insulating layer, the protective layer, and the semiconductor layer patterning step, and the auxiliary data pad is formed only on the gate insulating layer. It is preferable.
그러면, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판, 그 제조 방법 및 수리 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Next, a thin film transistor substrate, a manufacturing method, and a repair method thereof according to 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 perform the same. .
먼저, 도 1 내지 도 3을 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.First, the structure of the thin film transistor substrate according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 기판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에서 II-II' 및 III-III' 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다. 1 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor substrate according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views taken along lines II-II 'and III-III' of FIG. 1.
먼저, 절연 기판(10)의 상부에 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy), 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 구리(Cu) 또는 구리 합금(Cu alloy) 등의 금속 또는 도전체로 만들어진 게이트 배선고 유지 배선 또는 공통 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 뻗어 있는 주사 신호선 또는 게이트선(22), 게이트선(22)에 주사 신호 또는 게이트 신호를 외부로부터 전달하기 위한 게이트 패드(24) 및 게이트선(22)의 일부인 박막 트랜지스터의 게이트 전극(26)을 포함한다. 또한, 공통 배선은 게이트선(22)과 나란하게 형성되어 있으며, 이중 구조를 가지는 공통 전극선(23, 25) 및 두 개의 공통 전극선(23, 25)을 연결하는 공통 전극선 연결부(27)를 포함한다. 여기서, 유지 배선(23, 25, 27)은 후술할 화소 전극(82)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상 시키는 기능을 가지며, 게이트선(22)이 단선 또는 단락되는 경우에 후술할 수리용 도전막(67)과 함께 게이트선(22)에 전달되는 신호를 우회시키는 기능을 가진다. 게이트 배선(22, 24, 26)이 화소 전극(82)과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 확보하는 경우에 공통 배선은 생략할 수 있다. First, aluminum (Al) or aluminum alloy (Al alloy), molybdenum (Mo) or molybdenum-tungsten (MoW) alloy, chromium (Cr), tantalum (Ta), copper (Cu) or Gate wirings made of metal or a conductor such as a copper alloy, and holding wirings or common wirings are formed. The gate wiring is formed of a scan signal line or
기판(10) 위에는 질화 규소(SiNx) 따위로 이루어진 게이트 절연막(30)이 형성되어 게이트 배선(22, 24, 26) 및 공통 배선(23, 25, 27)을 덮고 있으며, 게이트 절연막(30)에는 게이트 패드(24)보다 크게 형성되어 게이트 패드(24) 및 그 주변의 기판(10)을 드러내는 접촉 구멍(34)이 형성되어 있다.A
게이트 절연막(30) 상부에는 수소화 비정질 규소(hydrogenated amorphous silicon) 따위의 반도체로 이루어진 박막 트랜지스터의 반도체 패턴(42, 47)이 형성되어 있다. 반도체 패턴(42, 47) 위에는 인(P) 따위의 n형 불순물로 고농도로 도핑되어 있는 비정질 규소 또는 미세 결정화된 규소 또는 금속 실리사이드 따위를 포함하는 저항성 접촉층(ohmic contact layer)(55, 56, 57)이 분리되어 형성되어 있다.The
저항성 접촉층(55, 56) 위에는 저저항을 가지는 알루미늄 계열 또는 구리 계열 또는 은 계열의 도전 물질 또는 접촉 특성이 좋은 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 등의 도전 물질로 이루어진 데이터 배선이 형성되어 있으며, 저항성 접촉층(57) 위에는 데이터 배선과 동일한 물질로 이루어진 수리용 도전막(67)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(22)과 단위 화소를 정의하는 데이터선(62), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 외부로부터의 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(68), 그리고 데이터선(62)과 연결되어 있으며 저항성 접촉층(55) 위에 위치하는 박막 트랜지스터의 소스 전극(65)을 포함하며 저항성 접촉층(55) 상부에 형성되어 있는 데이터선부(62, 65, 68) 및 데이터선부(62, 65, 68)와 분리되어 있으며 게이트 전극(26)에 대하여 소스 전극(65)의 반대쪽의 저항성 접촉층(56)의 상부에 위치하는 박막 트랜지스터의 드레인 전극(66)을 포함한다. 저항성 접촉층(57) 상부에 형성되어 있는 수리용 도전막(67)의 양단은 게이트선(22)과 공통 전극선(25)과 중첩한다.On the
데이터 배선(62, 65, 66, 68)도 게이트 배선(22, 24, 26)과 마찬가지로 저저항을 가지는 도전 물질의 단일층으로 형성될 수도 있지만, 이중층이나 삼중층으로 형성될 수도 있다. 물론, 이중층 이상으로 형성하는 경우에는 한 층은 저항이 작은 물질로 형성하고 다른 층은 다른 물질과의 접촉 특성이 좋은 물질로 만드는 것이 바람직하다.The data lines 62, 65, 66, and 68 may be formed of a single layer of a conductive material having a low resistance like the gate lines 22, 24, and 26, but may be formed of a double layer or a triple layer. Of course, when forming more than two layers, it is preferable that one layer is made of a material having a low resistance and the other layer is made of a material having good contact properties with other materials.
이때, 저항성 접촉층(55, 56)은 데이터 배선(62, 65, 66, 68)과 동일한 모양을 가진다. In this case, the
데이터 배선(62, 65, 66, 68) 및 데이터 배선으로 가리지 않는 반도체 패턴(42) 위에는 보호막(70)이 형성되어 있으며, 보호막(70)은 드레인 전극(66)을 드러내는 접촉 구멍(76)을 가지고 있으며, 보호막(70)은 질화 규소나 산화 규소로 이루어질 수 있다. 또한, 보호막(70)에는 데이터 패드(68)를 드러내는 접촉 구멍(78)이 형성되어 있다. 또한, 보호막(70)은 반도체 패턴(42)과 단위 화소의 게이트 절연막(30)을 드러내도록 데이터 배선(62, 65, 66, 68)을 따라 형성되어 있으며, 공통 배선(23, 25) 상부까지 연장되어 형성되어 있다. The
이때, 보호막(70)은 반도체 패턴(42)과 유사한 모양으로 형성되어 있다. 구체적으로, 접촉 구멍(76, 68)을 제외한 보호막(70)은 반도체 패턴(40)과 동일한 모양으로 형성되어 있다. In this case, the
보호막(70) 및 게이트 절연막(30)의 상부에는 낮은 유전율을 가지며 평탄화가 우수한 유기 물질로 이루어진 유기 절연막(90)이 형성되어 있다. 유기 절연막(90)에는 드레인 전극(66)과 데이터 패드(68)를 드러내는 접촉 구멍(96, 98)이 형성되어 있으며, 보호막(70) 및 반도체 패턴(42)과 함께 게이트 패드(24)와 접촉 구멍(34) 둘레의 게이트 절연막(30)을 드러내는 접촉 구멍(94) 및 유지 전극(23, 25) 상부의 게이트 절연막(30)을 드러내는 개구부(92)를 가진다. 여기서, 유기 절연막(90)의 접촉 구멍(96)은 보호막(70)의 접촉 구멍(76)보다 작지만, 동일한 크기로 형성할 수도 있다. An organic insulating
화소의 유기 절연막(90)과 개구부(92)를 통하여 드러난 게이트 절연막(30) 상부에는 박막 트랜지스터로부터 화상 신호를 받아 상판의 전극과 함께 전기장을 생성하는 화소 전극(82)이 형성되어 있다. 화소 전극(82)은 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 따위의 투명한 도전 물질로 만들어지며, 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 물리적·전기적으로 연결되어 화상 신호를 전달받는다. 한편, 접촉 구멍(94)의 안에는 화소 전극(82)과 동일한 물질로 이루어져 있으며 접촉 구멍(34)을 통하여 게이트 패드(24)와 연결되어 있는 보조 게이 트 패드(84)가 형성되어 있으며, 데이터 패드(68) 위에는 접촉 구멍(78)을 통하여 이와 연결되는 보조 데이터 패드(88)가 형성되어 있으며, 이들(84, 88)은 패드(24, 68)와 외부 회로 장치와의 접착성을 보완하고 패드를 보호하는 역할을 하는 것으로 필수적인 것은 아니며, 이들의 적용 여부는 선택적이다.A
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에서는 게이트선(22) 및 데이터선(62) 상부에 유전율을 가지는 유기 절연막(90)이 형성되어 있어 게이트선(22)과 데이터선(62)과 가장자리 부분이 중첩되도록 화소 전극(82)이 형성될 수 있다. 따라서 높은 개구율을 확보할 수 있는 동시에 화소 전극(82)은 개구부(92)를 통하여 드러난 게이트 절연막(30)을 사이에 두고 중첩되어 있어 유지 용량을 충분히 확보할 수 있다. In the thin film transistor array substrate according to the first exemplary embodiment of the present invention, an organic insulating
그러면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법에 대하여 도 4a 내지 7c와 앞서의 도 1 및 도 3을 참고로 하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4A to 7C and FIGS. 1 and 3.
먼저, 도 4a 내지 4c에 도시한 바와 같이, 이어, 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy), 또는 구리 또는 구리 합금 또는 은 계열 등과 같이 저저항을 가지는 도전 물질을 단일막 또는 다층막을 차례로 스퍼터링 따위의 방법으로 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 건식 또는 습식 식각하여, 기판(10) 위에 게이트선(22), 게이트 전극(26) 및 게이트 패드(24)를 포함하는 게이트 배선과 게이트선(22)과 나란하며 이중 구조를 가지는 공통 전극선(23, 25) 및 이중 구조의 공통 전극선(23, 25)을 서로 연결하는 공통 전극선 연결부(27)를 포함하는 공통 배선을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 게이트 배선(22, 24, 26) 및 공통 배선(23, 25, 27)을 크롬의 하부막과 알루미늄 계열의 금속으로 이루어진 상부막으로 형성하였다.First, as shown in Figs. 4A to 4C, molybdenum (Mo) or molybdenum-tungsten (MoW) alloys, chromium (Cr), tantalum (Ta), aluminum (Al) or aluminum alloys (Al alloys), or A conductive material having a low resistance, such as copper or a copper alloy or silver series, is deposited by a method such as sputtering in a single layer or a multilayer film in turn, and dry or wet etching by a photolithography process using a mask to form a gate line on the
다음, 도 5a 내지 5c에 도시한 바와 같이, 게이트 절연막(30), 반도체층(40), 저항성 접촉층(50)을 화학 기상 증착법을 이용하여 각각 증착하고, 몰리브덴(Mo) 또는 몰리브덴-텅스텐(MoW) 합금, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy), 또는 구리 또는 구리 합금 또는 은 계열 등과 같은 도전 물질을 적층한 후, 마스크를 이용한 사진 공정으로 건식 또는 습식 식각으로 패터닝하여 게이트선(22)과 교차하여 매트릭스 형태의 화소를 정의하는 데이터선(62), 데이터선(62)과 연결되어 게이트 전극(26) 상부까지 연장되어 있는 소스 전극(65), 데이터선(62)의 한쪽 끝에 연결되어 있는 데이터 패드(68) 및 소스 전극(65)과 분리되어 있으며 게이트 전극(26)을 중심으로 소스 전극(65)과 마주하는 드레인 전극(66)을 포함하는 데이터 배선과 수리용 도전막(67)을 형성한다. 본 발명의 실시예에서 데이터 배선(62, 65, 66, 68) 및 수리용 도전막(67)은 크롬의 하부막과 알루미늄 계열의 상부막으로 형성하였다. Next, as shown in FIGS. 5A to 5C, the
이어, 데이터 배선(62, 65, 66, 68)으로 가리지 않는 도핑된 비정질 규소층(50)을 식각하여 게이트 전극(26)을 중심으로 양쪽으로 분리시키는 한편, 양쪽의 도핑된 비정질 규소층(55, 56) 사이의 반도체층(40)을 노출시킨다. 이때, 수리용 도전막(67)의 하부에도 도핑된 비정질 규소층(57)이 남게 된다.
Subsequently, the doped amorphous silicon layer 50 not covered by the data lines 62, 65, 66, and 68 is etched and separated from both sides around the
다음으로, 도 6a 내지 도 6c에 도시한 바와 같이, 질화 규소 또는 산화 규소와 같은 절연 물질로 이루어진 보호막(70)을 적층한 후 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 반도체층(40)과 함께 건식 식각으로 패터닝하여, 게이트 패드(24), 드레인 전극(66) 및 데이터 패드(68)를 노출시키는 접촉 구멍(74, 76, 78)을 가지는 반도체 패턴(42) 및 보호막(70)을 형성한다. 이때, 다수의 화소가 매트릭스 모양으로 배열되어 있는 화소 영역에서 보호막(70)과 반도체 패턴(42)은 데이터 배선(62, 65, 66)을 따라 패터닝하여 도 6a 및 도 6b에서 보는 바와 같이 반도체 패턴(42)은 데이터 배선(62, 65, 66)과 유사한 모양으로 가지며, 대부분의 게이트 절연막(30)은 드러나고, 수리용 도전막(67)의 하부에는 도 6c에서 보는 바와 같이 반도체 패턴(47)이 식각되지 않고 남게 되고, 도 6a에서 보는 바와 같이 반도체 패턴(42)은 유지 배선(23, 25)의 상부까지 연장되도록 형성한다. 또한, 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)가 형성되어 있는 패드부에서 도 6c에서 보는 바와 같이 반도체 패턴(42)과 보호막(90)은 접촉 구멍(74, 78)을 제외하고 대부분 남도록 형성한다. 화소 영역에서 반도체 패턴(42)은 접촉 구멍(76)을 제외한 보호막(70)과 동일한 모양을 가지며, 패드부에서 보호막(70)은 데이터 패드(68)의 하부를 제외한 반도체 패턴(42)과 동일한 모양을 가진다. 이때, 패드부에서 반도체 패턴(42)과 보호막(70)을 모두 제거할 수도 있으며, 두 개의 접촉 구멍(74, 78) 모두 패드(24, 69)보다 넓게 형성할 수 있으며, 작게 형성할 수도 있다. Next, as shown in FIGS. 6A to 6C, the
이때, 본 발명의 실시예와 같이, 하부막을 크롬으로 상부막을 알루미늄 계열의 금속으로 데이터 배선(62, 65, 66, 68)을 형성할 때, 이후에 형성하는 ITO의 화 소 전극(82) 및 보조 데이터 패드(88)와 드레인 전극(66) 및 데이터 패드(68)의 접촉 특성을 향상시키기 위해 알루미늄 전면 식각을 실시하여 접촉 구멍(76, 78)을 통하여 드러난 드레인 전극(66) 및 데이터 패드(68)에서 알루미늄 계열의 금속을 제거하는 것이 바람직하다.At this time, as in the embodiment of the present invention, when forming the data wirings 62, 65, 66, and 68 as the lower film as chromium and the upper film as aluminum-based metal, the
다음, 도 7a 내지 도 7c에서 보는 바와 같이, 기판(10)의 상부에 4 이하의 낮은 유전율을 가지며 평탄화 특성이 우수한 유기 물질의 절연막(90)을 형성하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 식각하여 드레인 전극(66), 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)를 드러내는 접촉 구멍(96, 94, 98)을 형성하고 공통 배선(23, 25) 상부의 게이트 절연막(30)을 드러내는 개구부(92)를 형성한다. 이때, 게이트 절연막(30)이 드러날 때까지 식각하면, 도 6c에서 접촉 구멍(74)을 게이트 패드(24)보다 크게 형성하는 경우에 접촉 구멍(74)에 대응하는 부분에서는 게이트 절연막(30)이 식각되어 게이트 패드(24)를 드러내는 접촉 구멍(34)이 형성되고 접촉 구멍(94)의 가장자리 둘레에서는 게이트 절연막(30)의 일부가 드러나게 된다. 여기서, 보호막(70) 및 반도체 패턴(40)을 함께 패터닝하는 공정에서 데이터 패드(68)를 드러내는 접촉 구멍(78)도 데이터 패드(68)보다 넓게 형성하고, 보호막(70)의 접촉 구멍(78)보다 유기 절연막(90)의 접촉 구멍(98)을 크게 형성하는 경우에는 데이터 패드(68)의 주변에도 기판(10)과 게이트 절연막(30)이 드러나도록 유기 절연막(90)의 접촉 구멍(98)을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 보호막(70) 및 반도체 패턴(40)을 함께 패터닝하는 공정에서 보호막(70)의 접촉 구멍(74, 78)을 패드(24, 68)보다 작게 형성하고, 유기 절연막(90)의 접촉 구멍(94, 98)을 패드(24, 68)보다 크게 형성하는 경우에는 패드(24, 68)의 주변에 게이트 절연막(30)이 드러나도록 접촉 구멍(94, 98)을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 패드(24, 68)의 주변에 기판(10) 또는 게이트 절연막(30)을 드러내기 위해서는 유기 절연막(90)의 접촉 구멍(94, 98)은 패드(24, 68)보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.Next, as shown in FIGS. 7A to 7C, an insulating
여기서도, 본 발명의 실시예와 같이, 하부막을 크롬으로 상부막을 알루미늄 계열의 금속으로 게이트 배선(22, 24, 26)을 형성할 때, 이후에 형성하는 ITO의 보조 게이트 패드(84)와 게이트 패드(28)의 접촉 특성을 향상시키기 위해 알루미늄 전면 식각을 실시하여 접촉 구멍(34, 94)을 통하여 드러난 게이트 패드(24)에서 알루미늄 계열의 금속을 제거하는 것이 바람직하다.Here, as in the embodiment of the present invention, when the gate wirings 22, 24, and 26 are formed of the lower layer of chromium and the upper layer of aluminum-based metal, the
다음, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, ITO 또는 IZO막을 적층하고 마스크를 이용한 패터닝을 실시하여 접촉 구멍(76)을 통하여 드레인 전극(66)과 연결되는 화소 전극(82)과 접촉 구멍(94, 98)을 통하여 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)와 각각 연결되는 보조 게이트 패드(84) 및 보조 데이터 패드(88)를 각각 형성한다. 이때, 화소 전극(82)은 게이트선(22) 및 데이터선(62)과 중첩되도록 형성하여 개구율을 향상시킨다.Next, as shown in FIGS. 1 to 3, an ITO or IZO film is stacked and patterned using a mask to connect the
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에서는 반도체 패턴과 함께 패드부를 드러내는 접촉 구멍(74, 78)을 함께 형성하여 5매의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 박막 트랜지스터 어레이 기판을 완성하여 제조 공정을 단순화할 수 있다. 또한, 패드(74, 78)와 연결되는 ITO 의 보조 게이트 및 데이터 패드(84, 88)를 기판(10)과 보호막(70)의 상부에만 접하도록 형성할 수 있어 패드들의 접촉 특성을 향상시킬 수 있다. In the thin film transistor array substrate and the method of manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention, the thin film transistor array is formed by a photolithography process using five masks by forming contact holes 74 and 78 exposing the pad portion together with the semiconductor pattern. The substrate can be completed to simplify the manufacturing process. In addition, the auxiliary gate and
또한, 본 발명의 제1 실시예에서는 공통 배선(23, 25)의 상부에 개구부(92)를 형성하여 화소 전극(82)과 공통 배선(23, 25)이 게이트 절연막(30)만을 사이에 두고 중첩되어 있어 유지 용량을 충분히 확보할 수 있다. 유지 용량이 충분한 경우에 개구부를 형성하지 않을 수도 있으며, 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.In the first embodiment of the present invention, the
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조를 도시한 배치도이고, 도 9 및 도 10은 도 8에서 IX-IX' 및 X-X' 선을 따라 각각 절단한 단면도이다.8 is a layout view illustrating a structure of a thin film transistor array substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views taken along the lines IX-IX 'and X-X' of FIG. 8, respectively.
도 8 내지 도 10에서 보는 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조 대부분은 제1 실시예와 동일하다.8 to 10, most of the structure of the thin film transistor array substrate according to the second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment.
단, 유기 절연막(90)은 공통 배선(23, 25) 상부의 게이트 절연막(30)을 드러내는 개구부를 가지고 있지 않으며, 드레인 전극(66)이 제1 실시예보다 공통 배선(23, 25)을 따라 가로 방향으로 연장되어 있으며, 드레인 전극(66)을 드러내는 접촉 구멍(76, 96) 또한 가로 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 또한, 게이트 패드(24)를 드러내는 게이트 절연막(30)의 접촉 구멍(34)은 게이트 패드(24)보다 작게 형성되어 있으며, 유기 절연막(90)에는 보호막(70) 및 반도체 패턴(42)과 함께 게이트 패드(24)를 드러내는 접촉 구멍(94)이 게이트 패드(24)보다 넓게 형성되어 있다. 또한, 유기 절연막(90)에는 보호막(70) 및 반도체 패턴(42)과 함께 데이터 패드(68)를 드러내는 접촉 구멍(98)이 데이터 패드(24)보다 넓게 형성되어 있다. 이때, 게이트 및 데이터 패드(24, 68)를 덮는 각각의 보조 게이트 및 데이터 패드(84, 88)는 접촉 구멍(94, 98)을 통하여 드러난 게이트 절연막(30)의 상부에 형성되어 있다.However, the organic insulating
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 제조 방법에서는 도 6a 내지 도 6c에서와 같이 보호막(70)과 반도체층(40)을 패터닝하는 공정에서 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)를 드러내는 접촉 구멍을 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)보다 작게 형성하고, 유기 절연막(90)을 패터닝하여 접촉 구멍(94, 98)을 형성할 때 게이트 패드(24) 및 데이터 패드(68)보다 크게 접촉 구멍(94, 98)을 형성하여 패드(24, 68)의 주변 둘레에 게이트 절연막(30)이 드러나도록 형성한다. 이어, 화소 전극(82)을 형성할 때, 패드(24, 68)의 주변 둘레에 게이트 절연막(30) 상부에만 보조 게이트 및 데이터 패드(84, 88)를 형성한다.In the method of manufacturing the thin film transistor array substrate according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 6A to 6C, the
한편, 이러한 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판의 구조에서는 수리용 도전막(67)을 이용하여 게이트선(22)의 단선을 수리할 수 있으며, 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.Meanwhile, in the structure of the thin film transistor array substrate according to the first and second embodiments of the present invention, the disconnection of the
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판에서 게이트선의 단선을 수리하는 방법을 도시한 배치도이다.11 is a layout view illustrating a method of repairing disconnection of a gate line in a thin film transistor array substrate according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 11에서 보는 바와 같이, A 부분에서 게이트선(22)이 단선되는 경우에는 A 부분의 양쪽에 위치하는 B1, B2, B3, B4 부분에 레이저를 조사하여 수리용 도전막(67)과 게이트선(22) 및 공통 전극선(25)을 단락시켜, 게이트선(22)에 전달 되는 신호를 B2와 B3 사이의 공통 전극선(25)을 이용하여 우회시킨다. 이때, 공통 배선(23, 25, 27) 전체에 게이트선(22)의 신호가 전달되는 것을 방지하기 위해 B2 및 B3에 인접한 공통 배선(25, 27)의 C 부분을 레이저를 이용하여 단선시킨다. As shown in Fig. 11, in the case where the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 어레이 기판 및 그 제조 방법에서 낮은 유전율을 가지는 유기 절연막을 사이에 두고 화소 전극과 게이트선 및 데이터선을 중첩하도록 형성함으로써 개구율을 확보할 수 있으며, 패드부에서 게이트 및 데이터 패드와 연결되는 ITO의 보조 패드들을 기판 또는 보호막 상부에 형성하여 패드들의 접촉 특성을 확보할 수 있다. 또한, 반도체 패턴과 보호막 또는 유기 절연막을 함께 패터닝하여 접촉 구멍을 함께 형성하여 제조 공정을 단순화할 수 있다. As described above, in the thin film transistor array substrate and the method of manufacturing the same according to the embodiment of the present invention, the aperture ratio may be secured by forming the pixel electrode, the gate line, and the data line to overlap each other with an organic insulating layer having a low dielectric constant therebetween. Auxiliary pads of ITO connected to the gate and the data pad may be formed on the substrate or the passivation layer to secure contact characteristics of the pads. In addition, the semiconductor pattern and the passivation layer or the organic insulating layer may be patterned together to form contact holes together to simplify the manufacturing process.
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