KR101358219B1 - Method of fabricating liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 화소전극 콘택홀을 형성할 때 하프-톤 마스크를 이용하여 데이터라인에 형성된 불량패턴을 상기 데이터라인으로부터 분리시킴으로써 마스크공정이나 레이저 리페어(repair)공정의 추가 없이 자동으로 데이터라인의 리페어를 진행하기 위한 것으로, 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 게이트전극과 게이트라인을 형성된 제 1 기판 위에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연막이 형성된 제 1 기판 위에 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 형성하며, 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인을 형성하는 단계; 상기 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인이 형성된 제 1 기판 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 2 절연막의 일부영역을 선택적으로 제거하여 상기 드레인전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하며, 상기 제 2 절연막과 상기 데이터라인의 측면에 형성된 불량패턴의 일부영역을 선택적으로 제거하여 상기 불량패턴을 상기 데이터라인으로부터 분리시켜 전기적으로 절연시키는 분리홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.In the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention, when the pixel electrode contact hole is formed, a defect pattern formed in the data line is separated from the data line by using a half-tone mask, without adding a mask process or a laser repair process. A method for automatically repairing a data line, the method comprising: providing a first substrate; Forming a gate electrode and a gate line on the first substrate; Forming a first insulating film on the first substrate on which the gate electrode and the gate line are formed; Forming an active pattern and a source / drain electrode on the first substrate on which the first insulating film is formed, and forming a data line crossing the gate line to define a pixel region; Forming a second insulating film on the first substrate on which the active pattern, the source / drain electrode, and the data line are formed; Selectively removing a portion of the second insulating layer to form a contact hole exposing a portion of the drain electrode, and selectively removing a portion of the defective pattern formed on a side of the second insulating layer and the data line Separating a pattern from the data line to form a separation hole for electrically insulating; Forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the contact hole; And bonding the first substrate and the second substrate to each other.
하프-톤 마스크, 콘택홀, 데이터라인, 리페어, 마스크수 Half-tone mask, contact hole, data line, repair, number of masks
Description
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.2A to 2E are sectional views sequentially showing a manufacturing process of an array substrate in the liquid crystal display device shown in Fig.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도.3 is a plan view illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선 및 IIIb-IIIb'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.4A to 4D are cross-sectional views sequentially showing manufacturing processes taken along lines IIIa-IIIa 'and IIIb-IIIb' of the array substrate shown in FIG.
도 5a 내지 도 5f는 도 4b에 도시된 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.5A to 5F are cross-sectional views illustrating the second mask process shown in FIG. 4B in detail.
도 6a 내지 도 6f는 도 4c에 도시된 제 3 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도.6A to 6F are cross-sectional views illustrating the third mask process illustrated in FIG. 4C in detail.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS
110 : 어레이 기판 116 : 게이트라인110: array substrate 116: gate line
117 : 데이터라인 117' : 불량패턴117: data line 117 ': bad pattern
118 : 화소전극 121 : 게이트전극118: pixel electrode 121: gate electrode
122 : 소오스전극 123 : 드레인전극122: source electrode 123: drain electrode
124 : 액티브패턴 140 : 콘택홀124: active pattern 140: contact hole
H : 분리홀H: Separation Hole
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하고 수율을 향상시키는 동시에 데이터라인의 리페어공정을 자동으로 진행할 수 있는 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal display device, and more particularly, to a method for manufacturing a liquid crystal display device capable of automatically performing a repair process of a data line while reducing the number of masks to simplify the manufacturing process and improve the yield. It is about.
최근 정보 디스플레이에 관한 관심이 고조되고 휴대가 가능한 정보매체를 이용하려는 요구가 높아지면서 기존의 표시장치인 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 대체하는 경량 박막형 평판표시장치(Flat Panel Display; FPD)에 대한 연구 및 상업화가 중점적으로 이루어지고 있다. 특히, 이러한 평판표시장치 중 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 액정의 광학적 이방성을 이용하여 이미지를 표현하는 장치로서, 해상도와 컬러표시 및 화질 등에서 우수하여 노트북이나 데스크탑 모니터 등에 활발하게 적용되고 있다.Recently, interest in information display has increased, and a demand for using portable information media has increased, and a light-weight flat panel display (FPD) that replaces a cathode ray tube (CRT) And research and commercialization are being carried out. Particularly, among such flat panel display devices, a liquid crystal display (LCD) is an apparatus for displaying an image using the optical anisotropy of a liquid crystal, and is excellent in resolution, color display and picture quality and is actively applied to a notebook or a desktop monitor have.
상기 액정표시장치는 크게 컬러필터(color filter) 기판과 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.The liquid crystal display comprises a color filter substrate, an array substrate, and a liquid crystal layer formed between the color filter substrate and the array substrate.
상기 액정표시장치에 주로 사용되는 구동 방식인 능동 매트릭스(Active Matrix; AM) 방식은 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(Amorphous Silicon Thin Film Transistor; a-Si TFT)를 스위칭소자로 사용하여 화소부의 액정을 구동하는 방식이다.The active matrix (AM) method, which is a driving method mainly used in the liquid crystal display device, uses an amorphous silicon thin film transistor (a-Si TFT) as a switching device to drive the liquid crystal in the pixel portion. to be.
상기 액정표시장치의 제조공정은 기본적으로 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제작에 다수의 마스크공정(즉, 포토리소그래피(photolithography)공정)을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.Since the manufacturing process of the liquid crystal display device basically requires a plurality of mask processes (that is, a photolithography process) to fabricate an array substrate including thin film transistors, a method of reducing the number of masks in terms of productivity is required ought.
이하, 도 1을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of a typical liquid crystal display device will be described in detail with reference to FIG.
도 1은 일반적인 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.1 is an exploded perspective view schematically showing a general liquid crystal display device.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 액정표시장치는 크게 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 및 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10) 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)(30)으로 구성된다.As shown in the figure, the liquid crystal display comprises a color filter substrate 5, an
상기 컬러필터 기판(5)은 적(Red; R), 녹(Green; G) 및 청(Blue; B)의 색상을 구현하는 다수의 서브-컬러필터(7)로 구성된 컬러필터(C)와 상기 서브-컬러필터(7) 사이를 구분하고 액정층(30)을 투과하는 광을 차단하는 블랙매트릭스(black matrix)(6), 그리고 상기 액정층(30)에 전압을 인가하는 투명한 공통전극(8)으로 이루어져 있다.The color filter substrate 5 includes a color filter C composed of a plurality of
또한, 상기 어레이 기판(10)은 종횡으로 배열되어 복수개의 화소영역(P)을 정의하는 복수개의 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 상기 게이트라인(16)과 데이 터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터(T) 및 상기 화소영역(P) 위에 형성된 화소전극(18)으로 이루어져 있다.In addition, the
이와 같이 구성된 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트(sealant)(미도시)에 의해 대향하도록 합착되어 액정표시패널을 구성하며, 상기 컬러필터 기판(5)과 어레이 기판(10)의 합착은 상기 컬러필터 기판(5) 또는 어레이 기판(10)에 형성된 합착키(미도시)를 통해 이루어진다.The color filter substrate 5 and the
도 2a 내지 도 2e는 도 1에 도시된 액정표시장치에 있어서, 어레이 기판의 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.2A to 2E are cross-sectional views sequentially showing the steps of manufacturing an array substrate in the liquid crystal display device shown in Fig.
도 2a에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(10) 위에 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 이용하여 도전성 금속물질로 이루어진 게이트전극(21)을 형성한다.2A, a
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(21)이 형성된 어레이 기판(10) 전면(全面)에 차례대로 제 1 절연막(15a)과 비정질 실리콘 박막 및 n+ 비정질 실리콘 박막을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 이용하여 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막을 선택적으로 패터닝함으로써 상기 게이트전극(21) 위에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(24)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, a first
이때, 상기 액티브패턴(24) 위에는 상기 액티브패턴(24)과 동일한 형태로 패터닝된 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴(25)이 형성되게 된다.At this time, an n + amorphous silicon
이후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(10) 전면에 도전성 금속물질을 증착한 후 포토리소그래피공정(제 3 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패 터닝함으로써 상기 액티브패턴(24) 상부에 소오스전극(22)과 드레인전극(23)을 형성한다. 이때, 상기 액티브패턴(24) 위에 형성되어 있는 n+ 비정질 실리콘 박막 패턴은 상기 제 3 마스크공정을 통해 소정영역이 제거되어 상기 액티브패턴(24)과 소오스/드레인전극(22, 23) 사이에서 오믹-콘택(ohmic contact)층(25')을 형성하게 된다.Thereafter, as illustrated in FIG. 2C, a conductive metal material is deposited on the entire surface of the
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 소오스전극(22)과 드레인전극(23)이 형성된 어레이 기판(10) 전면에 제 2 절연막(15b)을 증착한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 통해 상기 제 2 절연막(15b)의 일부 영역을 제거하여 상기 드레인전극(23)의 일부를 노출시키는 콘택홀(40)을 형성한다.2d, a second
마지막으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 투명한 도전성 금속물질을 어레이 기판(10) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 5 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(40)을 통해 드레인전극(23)과 전기적으로 접속하는 화소전극(18)을 형성한다.Finally, as shown in FIG. 2E, a transparent conductive metal material is deposited on the entire surface of the
상기에 설명된 바와 같이 박막 트랜지스터를 포함하는 어레이 기판의 제조에는 게이트전극, 액티브패턴, 소오스/드레인전극, 콘택홀 및 화소전극 등을 패터닝하는데 총 5번의 포토리소그래피공정을 필요로 한다.As described above, the fabrication of the array substrate including the thin film transistor requires five photolithography processes in total for patterning the gate electrode, the active pattern, the source / drain electrode, the contact hole, and the pixel electrode.
상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어지며, 다수의 포토리소그래피공정은 생산 수율을 떨어뜨리는 단점이 있다.The photolithography process is a series of processes for transferring a pattern drawn on a mask onto a substrate on which a thin film is deposited to form a desired pattern. The photolithography process includes a plurality of processes such as a photoresist application, an exposure, and a development process. There is a drawback that it drops.
특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가이어서, 공정에 적용되는 마스크수가 증가하면 액정표시장치의 제조비용이 이에 비례하여 상승하게 된다.In particular, the mask designed to form the pattern is very expensive, so that the manufacturing cost of the liquid crystal display device increases proportionally as the number of masks applied to the process increases.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작하도록 한 액정표시장치의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a liquid crystal display device, which is to produce an array substrate by four mask processes.
본 발명의 다른 목적은 데이터라인에 형성된 불량패턴을 자동으로 리페어 할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display and a method of manufacturing the same, which can automatically repair a defective pattern formed on a data line.
본 발명의 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.Other objects and features of the present invention will be described in the following description of the invention and claims.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시장치의 제조방법은 제 1 기판을 제공하는 단계; 상기 제 1 기판 위에 게이트전극과 게이트라인을 형성하는 단계; 상기 게이트전극과 게이트라인을 형성된 제 1 기판 위에 제 1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 1 절연막이 형성된 제 1 기판 위에 액티브패턴과 소오스/드레인전극을 형성하며, 상기 게이트라인과 교차하여 화소영역을 정의하는 데이터라인을 형성하는 단계; 상기 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인이 형성된 제 1 기판 위에 제 2 절연막을 형성하는 단계; 상기 제 2 절연막의 일부영역을 선택적으로 제거하여 상기 드레인전극의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하며, 상기 제 2 절연막과 상기 데이터라인의 측면에 형성된 불량패턴의 일부영역을 선택적으로 제거하여 상기 불량패턴을 상기 데이터라인으로부터 분리시켜 전기적으로 절연시키는 분리홀을 형성하는 단계; 상기 콘택홀을 통해 상기 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention comprises the steps of providing a first substrate; Forming a gate electrode and a gate line on the first substrate; Forming a first insulating film on the first substrate on which the gate electrode and the gate line are formed; Forming an active pattern and a source / drain electrode on the first substrate on which the first insulating film is formed, and forming a data line crossing the gate line to define a pixel region; Forming a second insulating film on the first substrate on which the active pattern, the source / drain electrode, and the data line are formed; Selectively removing a portion of the second insulating layer to form a contact hole exposing a portion of the drain electrode, and selectively removing a portion of the defective pattern formed on a side of the second insulating layer and the data line Separating a pattern from the data line to form a separation hole for electrically insulating; Forming a pixel electrode electrically connected to the drain electrode through the contact hole; And bonding the first substrate and the second substrate to each other.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 개략적으로 나타내는 평면도로써, 설명의 편의를 위해 화소부의 박막 트랜지스터를 포함하는 하나의 화소를 나타내고 있다.FIG. 3 is a plan view schematically illustrating a portion of an array substrate of a liquid crystal display according to an exemplary embodiment of the present invention, and for convenience of description, illustrates one pixel including a thin film transistor of a pixel unit.
실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 MxN개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 하나의 화소를 나타내고 있다.In an actual liquid crystal display device, N number of gate lines and M number of data lines intersect to form MxN pixels, but one pixel is shown in the figure for simplicity.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 어레이 기판(110)에는 상기 어레이 기판(110) 위에 종횡으로 배열되어 화소영역을 정의하는 게이트라인(116)과 데이터라인(117)이 형성되어 있다. 또한, 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)의 교차영역에는 스위칭소자인 박막 트랜지스터가 형성되어 있으며, 상기 화소영역 내에는 상기 박막 트랜지스터에 연결되어 컬러필터 기판(미도시)의 공통전극과 함께 액정(미도시)을 구동시키는 화소전극(118)이 형성되어 있다.As shown in the figure, a
상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트라인(116)에 연결된 게이트전극(121), 상기 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 상기 화소전극(118)에 연결된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 상기 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브패턴(미도시)을 포함한다.The thin film transistor includes a
상기 소오스전극(122)의 일부는 일방향으로 연장되어 상기 데이터라인(117)의 일부를 구성하며, 상기 드레인전극(123)의 일부는 화소영역 쪽으로 연장되어 제 2 절연막(미도시)에 형성된 콘택홀(140)을 통해 상기 화소전극(118)에 전기적으로 접속하게 된다.A portion of the
이때, 전단 게이트라인(116')의 일부는 제 1 절연막(미도시)과 상기 제 2 절연막을 사이에 두고 그 상부의 화소전극(118)의 일부와 중첩되어 스토리지 커패시터(storage capacitor)(Cst)를 형성하게 된다. 상기 스토리지 커패시터(Cst)는 액정 커패시터에 인가된 전압을 다음 신호가 들어올 때까지 일정하게 유지시키는 역할을 한다. 즉, 상기 어레이 기판(110)의 화소전극(118)은 컬러필터 기판의 공통전극과 함께 액정 커패시터를 이루는데, 일반적으로 상기 액정 커패시터에 인가된 전압은 다음 신호가 들어올 때까지 유지되지 못하고 누설되어 사라진다. 따라서, 인가된 전압을 유지하기 위해서는 스토리지 커패시터(Cst)를 액정 커패시터에 연결해서 사용해야 한다.In this case, a part of the
이러한 스토리지 커패시터(Cst)는 신호 유지 이외에도 계조(gray scale) 표시의 안정과 플리커(flicker) 및 잔상(afterimage) 감소 등의 효과를 가진다.The storage capacitor Cst has effects such as stabilization of gray scale display and reduction of flicker and afterimage in addition to signal retention.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치는 하프-톤 마스크 또는 회절마스크(이하, 하프-톤 마스크를 지칭하는 경우에는 회절마스크를 포함하는 것으로 한다)를 이용하여 한번의 마스크공정으로 액티브패턴과 소오스/드레인전극 및 데이터라인을 형성함으로써 총 4번의 마스크공정으로 어레이 기판을 제작할 수 있게 되는데, 이를 다음의 액정표시장치의 제조방법을 통해 상세히 설명한다.Here, the liquid crystal display according to the exemplary embodiment of the present invention uses a half-tone mask or a diffraction mask (hereinafter, referred to as a half-tone mask to include a diffraction mask) in an active pattern in one mask process. By forming a source / drain electrode and a data line, an array substrate can be manufactured by a total of four mask processes, which will be described in detail with the following manufacturing method of the liquid crystal display.
도 4a 내지 도 4d는 도 3에 도시된 어레이 기판의 IIIa-IIIa'선 및 IIIb-IIIb'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 데이터라인부를 포함하는 화소부의 어레이 기판을 제조하는 공정을 순차적으로 나타내고 있다.4A through 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a manufacturing process along lines IIIa-IIIa 'and IIIb-IIIb' of the array substrate illustrated in FIG. 3, wherein a process of manufacturing an array substrate including a data line unit is performed. It is shown sequentially.
도 4a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 어레이 기판(110)의 화소부에 게이트전극(121)과 게이트라인(116')을 형성한다.As shown in FIG. 4A, the
이때, 상기 도면부호 116'은 해당화소에 대한 전단의 게이트라인을 의미하며, 해당화소의 게이트라인과 상기 전단 게이트라인(116')은 동일한 방식으로 형성된다.In this case, reference numeral 116 'denotes a gate line of the front end of the corresponding pixel, and the gate line of the corresponding pixel and the front gate line 116' are formed in the same manner.
이때, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116')은 제 1 도전막을 상기 어레이 기판(110) 전면에 증착한 후 포토리소그래피공정(제 1 마스크공정)을 통해 선택적으로 패터닝하여 형성하게 된다.In this case, the
여기서, 상기 제 1 도전막으로 알루미늄(aluminium; Al), 알루미늄 합금(Al alloy), 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(molybdenum; Mo) 등과 같은 저저항 불투명 도전물질을 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 도전막은 상기 저저항 도전물질이 두 가지 이상 적층된 다층구조로 형성할 수도 있다.The first conductive layer may include aluminum (Al), aluminum alloy (Al alloy), tungsten (W), copper (Cu), chromium (Cr), molybdenum (Mo), or the like. The same low resistance opaque conductive material can be used. In addition, the first conductive film may be formed in a multilayer structure in which two or more low-resistance conductive materials are stacked.
다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116')이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 1 절연막(115a), 비정질 실리콘 박막, n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 2 마스크공정)을 통해 선택적으로 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성하며, 상기 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 전기적으로 접속하는 소오스/드레인전극(122, 123)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 4B, the first insulating
또한, 상기 제 2 마스크공정을 통해 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)을 형성한다.In addition, a
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 소오스/드레인전극(122, 123)과 동일한 형태로 패터닝된 오믹-콘택층(125)이 형성되게 된다.In this case, an
또한, 상기 데이터라인(117) 하부에는 각각 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 데이터라인(117)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 비정질 실리콘 박막패턴(120')과 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(130")이 형성되게 된다.In addition, the first amorphous silicon
참고로, 도면부호 117'은 상기 데이터라인(117)을 형성하는 과정에서 상기 데이터라인(117)의 일측에 형성된 불량패턴을 나타내며, 상기 불량패턴(117')의 하부에는 각각 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 불량패턴(117')과 동일한 형태로 패터닝된 제 2 비정질 실리콘 박막패턴(120")과 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(130'")이 형성되게 된다.For reference, reference numeral 117 'represents a defect pattern formed on one side of the
상기 불량패턴(117')은 그 위에 형성되는 화소전극과 오버랩되어 기생 커패시터를 형성함에 따라 상기 어레이 기판(110)의 제조공정 중에 상기 데이터라인(117)으로부터 분리되어야 한다.The
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 액티브패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123) 및 데이터라인(117)은 하프-톤 마스크를 이용하여 한번의 마스크공정(제 2 마스크공정)으로 동시에 형성하게 되는데, 이하 도면을 참조하여 상기 제 2 마스크공정을 상세히 설명한다.The
도 5a 내지 도 5f는 도 4b에 도시된 제 2 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.5A through 5F are cross-sectional views illustrating the second mask process illustrated in FIG. 4B in detail.
도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)과 게이트라인(116')이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 1 절연막(115a), 비정질 실리콘 박막(120), n+ 비정질 실리콘 박막(130) 및 제 2 도전막(150)을 형성한다.As shown in FIG. 5A, the first insulating
이때, 상기 제 2 도전막(150)은 소오스전극과 드레인전극 및 데이터라인을 구성하기 위해 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐, 구리, 크롬, 몰리브덴 등과 같은 저저항 불투명 도전물질로 이루어질 수 있다.In this case, the second
그리고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 제 1 감광막(170)을 형성한 후, 본 발명의 실시예에 따른 제 1 하프-톤 마스크(180)를 통해 상기 제 1 감광막(170)에 선택적으로 광을 조사한다.And, as shown in Figure 5b, after forming the first
이때, 상기 제 1 하프-톤 마스크(180)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제 2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 제 1 하프-톤 마스크(180)를 투과한 광만이 제 1 감광막(170)에 조사되게 된다.In this case, the first half-
이어서, 상기 제 1 하프-톤 마스크(180)를 통해 노광된 제 1 감광막(170)을 현상하고 나면, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 4 감광막패턴(170d)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 제 1 감광막이 완전히 제거되어 상기 제 2 도전막(150) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after developing the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 3 감광막패턴(170c)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 4 감광막패턴(170d)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 제 1 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.At this time, the first to
다음으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 4 감광막패턴(170d)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막 및 제 2 도전막을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)이 형성되며, 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인부에 상기 제 2 도전막으로 이루어진 데이터라인(117)이 형성되게 된다.Next, as illustrated in FIG. 5D, the amorphous silicon thin film, the n + amorphous silicon thin film, and the second formed on the lower portion of the first
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 각각 상기 n+ 비정질 실리콘 박막과 제 2 도전막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(130')과 제 2 도전막패턴(150')이 형성되게 된다.In this case, the n + amorphous silicon
또한, 상기 데이터라인(117) 하부에는 각각 상기 비정질 실리콘 박막과 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 데이터라인(117)과 동일한 형태로 패터닝된 제 1 비정질 실리콘 박막패턴(120')과 제 2 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(130")이 형성되게 된다.In addition, the first amorphous silicon
이후, 상기 제 1 감광막패턴(170a) 내지 제 4 감광막패턴(170d)의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 4 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.Subsequently, when the ashing process of removing a portion of the
이때, 상기 제 1 감광막패턴 내지 제 3 감광막패턴은 상기 제 4 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 5 감광막패턴(170a') 내지 제 7 감광막패턴(170c')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소오스전극영역과 드레인전극영역 및 데이터라인(117) 상부에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern to the third photoresist pattern correspond to the blocking region III by the
이후, 도 5f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 5 감광막패턴(170a') 내지 제 7 감광막패턴(170c')을 마스크로 하여 상기 n+ 비정질 실리콘 박막과 제 2 도전막의 일부를 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 비정질 실리콘 박막으로 이루어진 액티브패턴(124)을 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 5F, the array is removed by removing a portion of the n + amorphous silicon thin film and the second conductive film using the remaining
이때, 상기 액티브패턴(124) 상부에는 상기 n+ 비정질 실리콘 박막으로 이루어지며 상기 액티브패턴(124)의 소오스/드레인영역과 상기 소오스/드레인전극(122, 123)을 오믹-콘택시키는 오믹-콘택층(125)이 형성되게 된다.In this case, an ohmic contact layer formed of the n + amorphous silicon thin film on the
이와 같이 본 발명의 실시예는 하프-톤 마스크를 이용함으로써 상기 액티브 패턴(124)과 소오스/드레인전극(122, 123) 및 데이터라인(117)을 한번의 마스크공정을 통해 형성할 수 있게 된다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the
여기서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 데이터라인(117)을 형성하는 과정에서 상기 데이터라인(117)의 일측에 불량패턴(117')이 형성될 수 있으며 이때에는 상기 불량패턴(117')을 상기 데이터라인(117)으로부터 분리시켜야 한다.As shown in FIG. 4B, in the process of forming the
이를 위해 레이저를 이용하여 상기 불량패턴을 데이터라인으로부터 분리시키는 레이저 리페어공정이 일반적으로 이용되고 있으나, 상기 레이저 리페어공정은 고가의 레이저 리페어장비를 요구하며 상기 레이저 리페어를 검사자가 직접 실시하여야하기 때문에 생산 손실(loss)이 발생하는 단점이 있다.For this purpose, a laser repair process for separating the defective pattern from a data line using a laser is generally used, but the laser repair process requires expensive laser repair equipment and is produced because an inspector must perform the laser repair directly. There is a disadvantage that loss occurs.
이에 본 발명의 실시예의 경우에는 화소전극과 드레인전극 사이의 전기적 접속을 위한 콘택홀을 형성하는 과정에서 하프-톤 마스크를 이용하여 상기 불량패턴을 데이터라인으로부터 분리시킴으로써 마스크공정이나 레이저 리페어공정의 추가 없이 자동으로 상기 데이터라인의 리페어를 진행할 수 있게 되는데, 이하 상기 제 3 마스크공정을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, a mask process or a laser repair process is added by separating the defective pattern from a data line using a half-tone mask in forming a contact hole for electrical connection between the pixel electrode and the drain electrode. The repair of the data line can be automatically performed without the above description. Hereinafter, the third mask process will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6a 내지 도 6f는 도 4c에 도시된 제 3 마스크공정을 구체적으로 나타내는 단면도이다.6A to 6F are cross-sectional views illustrating the third mask process illustrated in FIG. 4C in detail.
도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 액티브패턴(124)이 형성된 어레이 기판(110) 전면에 제 2 절연막(115b)을 증착한다.As illustrated in FIG. 6A, a second insulating
그리고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 포토레지스트와 같은 감광성물질로 이루어진 제 2 감광막(270)을 형성한 후, 본 발명의 실 시예에 따른 제 2 하프-톤 마스크(280)를 통해 상기 제 2 감광막(270)에 선택적으로 광을 조사한다.6B, a second half-tone mask according to an exemplary embodiment of the present invention is formed after forming the
이때, 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)에는 조사된 광을 모두 투과시키는 제 1 투과영역(I)과 광의 일부만 투과시키고 일부는 차단하는 제 2 투과영역(II) 및 조사된 모든 광을 차단하는 차단영역(III)이 마련되어 있으며, 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)를 투과한 광만이 제 2 감광막(270)에 조사되게 된다.In this case, the second half-
이어서, 상기 제 2 하프-톤 마스크(280)를 통해 노광된 제 2 감광막(270)을 현상하고 나면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 차단영역(III)과 제 2 투과영역(II)을 통해 광이 모두 차단되거나 일부만 차단된 영역에는 소정 두께의 제 1 감광막패턴(270a) 및 제 2 감광막패턴(270b)이 남아있게 되고, 모든 광이 투과된 제 1 투과영역(I)에는 상기 제 2 감광막이 완전히 제거되어 상기 제 2 절연막(115b) 표면이 노출되게 된다.Subsequently, after the
이때, 상기 차단영역(III)에 형성된 제 1 감광막패턴(270a)은 제 2 투과영역(II)을 통해 형성된 제 2 감광막패턴(270b)보다 두껍게 형성된다. 또한, 상기 제 1 투과영역(I)을 통해 광이 모두 투과된 영역에는 제 2 감광막이 완전히 제거되는데, 이것은 포지티브 포토레지스트를 사용했기 때문이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 네거티브 포토레지스트를 사용하여도 무방하다.In this case, the first
다음으로, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 형성된 제 1 감광막패턴(270a) 및 제 2 감광막패턴(270b)을 마스크로 하여, 그 하부에 형성된 제 2 비정질 실리콘 박막패턴(120"), 제 3 n+ 비정질 실리콘 박막패턴(130'"), 불량패 턴(117') 및 제 2 절연막(115b)의 일부영역을 선택적으로 제거하게 되면, 상기 어레이 기판(110)의 데이터라인부에 상기 데이터라인(117)과 불량패턴(117')을 분리시켜 전기적으로 절연시키는 분리홀(H)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 6D, the second amorphous silicon
이후, 상기 제 1 감광막패턴(270a) 및 제 2 감광막패턴(270b)의 일부를 제거하는 애싱공정을 진행하게 되면, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 투과영역(II)의 제 2 감광막패턴이 완전히 제거되게 된다.Subsequently, when an ashing process of removing a portion of the
이때, 상기 제 1 감광막패턴은 상기 제 2 감광막패턴의 두께만큼이 제거된 제 3 감광막패턴(270a')으로 상기 차단영역(III)에 대응하는 소정영역에만 남아있게 된다.In this case, the first photoresist pattern is a
이후, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 남아있는 제 3 감광막패턴(270a')을 마스크로 하여 상기 제 2 절연막(115b)의 일부를 제거함으로써 상기 어레이 기판(110)의 화소부에 상기 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 콘택홀(140)을 형성하게 된다.Thereafter, as shown in FIG. 6F, a portion of the second
이때, 상기 분리홀(H) 아래의 제 1 절연막(115a)의 일부가 제거될 수도 있다.In this case, a portion of the first insulating
그리고, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(110) 전면에 제 3 도전막을 형성한 후, 포토리소그래피공정(제 4 마스크공정)을 이용하여 선택적으로 패터닝함으로써 상기 콘택홀(140)을 통해 드레인전극(123)과 전기적으로 접속하는 화소전극(118)을 형성한다.As shown in FIG. 4D, a third conductive film is formed on the entire surface of the
이때, 상기 화소전극(118)은 상기 불량패턴(117') 위에 일부가 오버랩되도록 형성되나 상기 불량패턴(117')이 데이터라인(117)과 전기적으로 절연되어 있어 전술한 문제가 발생하지 않게 된다.In this case, the
이와 같이 구성된 상기 본 발명의 실시예의 어레이 기판은 화상표시 영역의 외곽에 형성된 실런트에 의해 컬러필터 기판과 대향하여 합착되게 되는데, 이때 상기 컬러필터 기판에는 상기 박막 트랜지스터와 게이트라인 및 데이터라인으로 빛이 새는 것을 방지하는 블랙매트릭스와 적, 녹 및 청색의 컬러를 구현하기 위한 컬러필터가 형성되어 있다.The array substrate of the above-described embodiment of the present invention configured as described above is adhered to and opposed to the color filter substrate by a sealant formed on the outer periphery of the image display area. At this time, light is emitted from the color filter substrate to the thin film transistor, A black matrix for preventing leakage and a color filter for realizing red, green and blue colors are formed.
이때, 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판의 합착은 상기 컬러필터 기판 또는 어레이 기판에 형성된 합착키를 통해 이루어진다.At this time, the color filter substrate and the array substrate are bonded together through a covalent key formed on the color filter substrate or the array substrate.
전술한 바와 같이 상기 본 발명의 실시예는 액티브패턴으로 비정질 실리콘 박막을 이용한 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명은 상기 액티브패턴으로 다결정 실리콘 박막을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터에도 적용된다.As described above, the amorphous silicon thin film transistor using the amorphous silicon thin film as the active pattern is described as an example of the present invention. However, the present invention is not limited to this, Is also applied to a polycrystalline silicon thin film transistor.
또한, 본 발명은 액정표시장치뿐만 아니라 박막 트랜지스터를 이용하여 제작하는 다른 표시장치, 예를 들면 구동 트랜지스터에 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes; OLED)가 연결된 유기전계발광 디스플레이장치에도 이용될 수 있다.In addition, the present invention can be applied not only to a liquid crystal display device but also to other display devices manufactured using thin film transistors, for example, organic electroluminescent display devices in which organic light emitting diodes (OLEDs) have.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.While a great many are described in the foregoing description, it should be construed as an example of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the invention should not be construed as limited to the embodiments described, but should be determined by equivalents to the appended claims and the claims.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 박막 트랜지스터 제조에 사용되는 마스크수를 줄여 제조공정 및 비용을 절감시키는 효과를 제공한다.As described above, the manufacturing method of the liquid crystal display device according to the present invention provides an effect of reducing the number of masks used for manufacturing the thin film transistor and reducing the manufacturing process and cost.
또한, 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은 데이터라인의 리페어를 자동으로 진행할 수 있게 되어, 화질이 향상되는 동시에 불량 제거를 통한 수율이 향상되는 효과를 제공한다.In addition, the manufacturing method of the liquid crystal display according to the present invention can automatically proceed with the repair of the data line, thereby improving the image quality and at the same time provides the effect of improving the yield through the removal of defects.
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