KR0156178B1 - 액정표시 소자의 제조방법 - Google Patents

액정표시 소자의 제조방법

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KR0156178B1 KR1019950036363A KR19950036363A KR0156178B1 KR 0156178 B1 KR0156178 B1 KR 0156178B1 KR 1019950036363 A KR1019950036363 A KR 1019950036363A KR 19950036363 A KR19950036363 A KR 19950036363A KR 0156178 B1 KR0156178 B1 KR 0156178B1
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Abstract

본 발명은 액정표시 소자에 관한 것으로, 투명 절연기판상의 스토리지 커패시터부와 활성영역에 각각 분리되어진 반도체 섬(Island)을 형성하는 공정과, 상기 반도체 섬 상측에 게이트 절연층을 형성하고, 채널영역상에 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인 영역과 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 공정과, 전면에 제1층간 절연막을 형성하고 소오스 영역 상측의 제1층간 절연막 및 게이트 절연막이 제거되도록 패터닝하여 금속 콘택홀을 형성하고, 금속을 증착하여 금속전극을 형성하는 공정과, 전면에 제2층간 절연막을 형성하고 스토리지 커패시터 영역상의 제1,2층간 절연막을 제거하는 공정과, 드레인 상부의 제1,2층간 절연막 및 게이트 절연막을 제거하여 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 드레인 영역의 콘택홀 및 커패시터 영역에 걸쳐 화소전극을 형성하고 전면에 보호막을 증착하는 공정으로 이루어져 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 부분을 투명하게 형성하여 개구율을 향상시키는데 적당하도록 한 액정표시 소자의 제조방법에 관한 것이다.

Description

액정표시 소자의 제조방법
제1도 (a) 내지 (h)는 종래의 액정표시 소자의 공정단면도.
제2도 (a)(b)는 종래의 액정표시 소자의 레이아웃도 및 그에 따른 회로구성도.
제3도 (a) 내지 (h)는 본 발명의 액정표시 소자의 공정단면도.
제4도 (a) 내지 (c)는 본 발명의 액정표시 소자의 다른 실시예를 나타낸 공정단면도.
제5도 (a)(b)는 본 발명의 액정표시 소자의 레이아웃도 및 그에 따른 회로구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 투명 절연기판 31 : 반도체층
32 : 게이트 절연막 33 : 게이트 전극
34 : 제1층간 절연막 35 : 메탈 콘택홀
36 : 금속전극 37 : 제2층간 절연막
38 : 화소전극 콘택홀 39 : 투명한 화소전극
40 : 보호막
본 발명은 액정표시 소자에 관한 것으로, 특히 스토리지 커패시터(Storage Capacitor) 부분을 투명하게 형성하여 개구율을 향상시키는데 적당하도록 한 액정표시 소자의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 액정표시 소자에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제1도 (a) 내지 (h)는 종래의 액정표시 소자의 공정단면도이고, 제2도 (a)(b)는 종래의 액정표시 소자의 레이아웃도 및 그에 따른 회로구성도이다.
먼저, 유리나 수정(Quartz)등의 투명 절연기판(1)상에 제1도 (a)에서와 같이, 다결정 실리콘을 형성하고 섬모양으로 패터닝하여 반도체층(2)을 형성한다.
이어, 제1도 (b)에서와 같이, 상기 투명 절연기판(1)의 전면(全面)에 포토 레지스트(3)를 증착한 후 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)의 하부전극을 형성하기 위하여 일정영역의 포토 레지스트(3)가 제거되도록 패터닝한다.
그리고 상기 포토 레지스트(3)를 마스크로 하여 P 또는 B 이온을 주입한다(화소구동용 TFT로 N채널 디바이스를 사용할 경우 P(Phosphorus)를, P채널 디바이스를 사용할 경우 B(Boron)을 이온주입 시킨다.)
이어, 제1도 (c)에서와 같이, 상기 공정에서 마스크로 이용되었던 포토 레지스트(3)를 제거하고, 상기 반도체층(2)상에 게이트 절연막(4)을 형성한다.
그리고 상기 게이트 절연막(4)상에 게이트 전극물질을 증착하고 채널영역과 스토리지 커패시터가 형성될 부분에만 남도록 패터닝한다.
이때, 스토리지 커패시터부에는 게이트 전극 패턴이 형성되는데 이 게이트 전극(5)이 스토리지 커패시터의 상부전극이 된다.
그리고 제1도 (d)에서와 같이, 상기 게이트 전극(5)을 마스크로 하여 P 또는 B 이온을 주입하고 열처리 공정으로 상기 주입되어진 불순물을 활성화시켜 다결정 실리콘 박막트랜지스터(Poly-si TFT)의 소오스/드레인 영역을 정의한다.
이어, 제1도 (e)에서와 같이, 투명 절연기판(1)의 전면에 층간 절연을 위한 제1층간 절연막(6)을 증착한 후 데이타 버스라인으로 이용될 금속전극을 형성하기 위하여 소오스 영역상의 게이트 절연막(4) 제1층간 절연막(6)을 식각하여 메탈 콘택홀(7)을 형성한다.
그리고 제1도 (f)에서와 같이, 상기 메탈 콘택홀(7)상에 금속(8)을 증착하고 패터닝한다.
이어, 제1도 (g)에서와 같이, 투명 절연기판(1)의 전면에 제2층간 절연막(9)층을 형성하고 화소전극을 형성하기 위하여 드레인 영역상의 게이트 절연막(4) 제1,2층간 절연막(6)(9)을 식각하여 화소전극 콘택홀(10)을 형성한다.
그리고 제1도 (h)에서와 같이, 상기 화소전극 콘택홀(10) 및 화소영역상에 ITO와 같은 투명전극 물질을 증착하고 패터닝하여 화소전극(11)을 형성하고 전면에 보호막(12)을 형성한다.
그리고 도면에 도시하지 않았지만, 패드오픈 공정을 수행하여 액정표시 소자의 하부 패널을 완성하게 된다.
그러나 상기와 같은 종래의 액정표시 소자에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 스토리지 커패시터가 반도체층-게이트 절연막-게이트 전극으로 구성되어 있기때문에 개구율이 크게 떨어진다( 게이트 전극이 불투명하기 때문에 스토리지 커패시터가 차지하는 면적만큼(화소 면적의 20~30%) 개구율이 떨어진다).
둘째, 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하기 위하여 반도체층에 불순물을 이온주입하는데, 이온주입후 마스크로 사용된 포토 레지스트 제거공정이 어려우며, 이로인해 TFT가 형성되는 다결정 실리콘(2)의 표면부분이 손상이 되어 제작된 디바이스의 특성이 크게 저하되며, 제각된 패널의 품질이 떨어진다.
셋째, 화소전극이 게이트 절연막 + 제1층간 절연막 + 제2층간 절연막에 의해 발생한 스텝 커버리지(Step Coverage)를 만족시켜야 하는데, 보통 이 두께가 1.5㎛로써, 화소전극이 이 스텝 커버리지를 만족시키기는 어렵다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 액정표시 소자의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 스토리지 커패시터부를 투명하게 제작하여 현재의 개구율을 향상시키고, 소자의 특성을 향상시키는데 적당하도록 한 액정표시 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시 소자의 제조방법은 투명 절연기판 상의 스토리지 커패시터부와 박막트랜지스터의 활성층으로 각각 분리되어진 반도체 섬(Island)을 형성하는 공정과, 상기 반도체 섬 상측에 게이트 절연층을 형성하고, 채널영역상에 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인 영역과 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 공정과, 전면에 제1층간 절연막을 형성하고 소오스 영역 상측의 제1층간 절연막 및 게이트 절연막이 제거되도록 패터닝하여 금속 콘택홀을 형성하고, 금속을 증착하여 금속전극을 형성하는 공정과, 전면에 제2층간 절연막을 형성하고 스토리지 커패시터 영역 상부의 제1,2층간 절연막을 제거하는 공정과, 드레인 영역 상부의 제1,2층간 절연막 및 게이트 절연막을 제거하여 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 드레인 영역 및 커패시터 영역의 콘택홀에 걸쳐 화소전극을 형성하고 전면에 보호막을 증착하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 액정표시 소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도 (a) 내지 (h)는 본 발명의 액정표시 소자의 공정단면도이고, 제4도 (a) 내지 (c)는 본 발명의 액정표시 소자의 다른 실시예를 나타낸 공정단면도이고, 제5도 (a)(b)는 본 발명의 액정표시 소자의 레이아웃도 및 그에 따른 회로구성도이다.
먼저, 제3도 (a)에서와 같이, 유리 또는 수정과 같은 투명 절연기판(30)상에 다결정 실리콘을 증착하고 활성영역에만 남도록 패터닝하여 반도체층(31)을 형성한다.
이때, 상기 반도체층(31)의 패터닝은 디바이스가 실제 제작되는 부분과 스토리지 커패시터가 형성되는 부분이 완전히 분리된다.
이어, 제3도 (b)에서와 같이, 상기 투명 절연기판(30)의 전면(全面)에 게이트 절연을 위한 게이트 절연막(32)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(32)상에 게이트 전극을 형성하기 위한 전극 물질층을 형성하고, 채널영역상에만 남도록 패터닝한다.
이때, 스토리지 커패시터(Storage Capacitor)가 형성될 영역에는 게이트 전극물질이 남아 있지 않게 해야 한다.
그리고 제3도 (c)에서와 같이, 소자의 소오스, 드레인영역 그리고 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하기 위하여 P(Phosphorus) 또는 B(Boron)을 상기 반도체층(31)에 이온주입 한후 열처리 공정을 통하여 주입된 불순불(P or B)을 활성화 시킨다.
이어, 제3도 (d)에서와 같이, 층간절연을 위하여 게이트 절연막(32), 게이트 전극(33)상에 제1층간 절연막(34)층을 형성하고, 금속콘택을 위해 소오스 영역상의 게이트 절연막(32), 제1층간 절연막(34)을 식각하여 금속 콘택홀(Metal Contact Hole)(35)을 형성한다.
그리고 제3도 (e)에서와 같이, 상기 제1층간 절연막(34)상에 금속(Metal)을 증착하고 패터닝하여 금속전극(36)을 형성한다.
이어, 제3도 (f)에서와 같이, 전면에 제2층간 절연막(37)을 증착한후 패터닝을 하여 스토리지 커패시터를 형성할 부분의 제1층간 절연막(34) 및 제2층간 절연막(37)을 제거한다.
그리고 제3도 (g)에서와 같이, 소자의 드레인 영역상에 화소 전극용 콘택홀(38)을 형성하고, 투명 절연기판(30)의 전면에 ITO 등의 화소전극용 물질을 도포한다.
이어, 제3도 (h)에서와 같이, 상기 화소전극용 콘택홀(38) 및 스토리지 커패시터부에 걸쳐 화소영역에만 남도록 패터닝하여 화소전극(39)을 형성한다.
그리고 전면에 보호막(40)을 형성한 후에 패드(PAD) 오픈공정을 진행하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시 소자의 제조방법에 있어서, 화소전극의 스텝 커버리지를 좋게 하기 위해서는 제1층간 절연막(34) 및 제2층간 절연막(37)을 패터닝 할때 제4도 (a) 내지 (c)에서와 같이 TFT의 드레인 부분의 일부분이 같이 제거되도록 한후, 화소전극 콘택홀(38)을 형성한다.
본 발명의 제조공정에 있어서는 제1층간 절연막, 제2층간 절연막의 패터닝 공정이 중요한데, 게이트 절연막(32)으로 실리콘 산화막을 사용하고, 제1,2층간 절연막(34)(37)으로도 실리콘 산화막으로 하면 식각공정시에 선택성이 사라져 본 발명을 구현할 수 없게 된다.
그러므로 게이트 절연막(32)과 제1,2층간 절연막(34)(37)은 서로 식각 선택비가 다르게 형성해야 한다.
예를들면 게이트 절연막(32)으로 실리콘 산화막을 사용할 경우 제1층간 절연막으로 질화막을 사용하면 되고, 게이트 절연막(32)으로 질화막을 사용할 경우 제1층간 절연막으로 실리콘 산화막을 사용하면 된다.
상기와 같은 본 발명의 액정표시 소자의 제조방법은 스토리지 커패시터를 투명하게 제작하기 때문에 개구율을 향상시켜 고화질의 화면을 구현할 수 있게 한다.
또한, 화소전극의 스텝 커버리지 문제를 해결하여 수율을 향상시킬수 있다.
그리고 소자의 제조공정 진행중에 반도체층의 표면손상을 없애서 소자의 특성을 향상시킨다.

Claims (2)

  1. 투명 절연기판상의 스토리지 커패시터부와 활성영역에 각각 분리되어진 반도체 섬(Island)을 형성하는 공정과, 상기 반도체 섬 상측에 게이트 절연층을 형성하고, 채널영역상에 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인 영역과 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 공정과, 전면에 제1층간 절연막을 형성하고 소오스 영역 상측의 제1층간 절연막과 게이트 절연막을 제거하여 금속 콘택홀을 형성하고, 금속을 증착하여 금속전극을 형성하는 공정과, 전면에 제2층간 절연막을 형성하고 스토리지 커패시터 영역 상측의 제1,2층간 절연막을 제거하는 공정과, 드레인 영역 상측의 제1,2층간 절연막과 게이트 절연막을 제거하여 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 드레인 영역의 콘택홀 및 커패시터 영역에 걸쳐 화소전극을 형성하고 전면에 보호막을 증착하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 화소전극의 형성시에 드레인 영역 및 스토리지 커패시터 영역 모두의 제1,2층간 절연막을 제거하고, 드레인 영역 상측의 일정영역의 게이트 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 드레인 영역 및 스토리지 커패시터 영역상의 게이트 절연막, 드레인 영역의 콘텍홀상에 화소전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
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