KR0156179B1 - 액정표시 소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시 소자에 관한 것으로, 특히, 프로젝션 정렬기를 이용한 패터닝시에 이용되는 불투명층을 기판의 후면(Back side)에 형성하지 않고, 전면(Front side) 에지(Edge)부분에 형성하여 각층의 패터닝, 에칭 등의 공정을 수행하여 전면에 스크래치, 파티클 등의 결함발생을 막고, 특히, 게이트 절연막을 형성한 후에 활성층을 패터닝 하기 때문에 활성층의 오염을 방지하고, 활성층과 게이트 절연막의 개면특성을 좋게 하여 수율향상 및 소자의 특성을 향상시키고, 공정을 단순화 하는데 적당하도록 한 액정표시 소자의 제조방법에 관한 것이다.

Description

액정표시 소자의 제조방법

제1도 (a) 내지 (j)는 종래의 액정표시 소자의 공정단면도.

제2도 (a) 내지 (h)는 본 발명의 액정표시 소자의 공정단면도.

제3도 (a) 내지 (i)는 본 발명의 액정표시 소자의 다른 실시예를 나타낸 공정단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 절연성 기판 22 : 활성층

23 : 게이트 절연막 24 : 불투명층

25 : 포토 레지스트 26 : 게이트 전극

27 : 제1층간 절연막 28 : 콘택홀

29 : 금속전극 30 : 제2층간 절연막

31 : 화소전극용 콘택홀 32 : 화소전극

33 : 보호막

본 발명은 액정표시 소자에 관한 것으로, 특히 공정진행시에 정렬기(Aligner) 사용시 필요한 불투명층을 기판전면(Front side) 에지(Edge)부분에 형성하여, 활성층에 가해지는 손상을 줄여 소자의 특성을 향상시키고, 공정을 단순화 하는데 적당하도록 한 액정표시 소자의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 액정표시 소자의 제조방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

제1도 (a) 내지 (j)는 종래의 액정표시 소자의 공정단면도이다.

화소(Pixel)부분의 화소구동용 다결정 실리콘 박막트랜지스터(Poly si TFT) 제조공정을 나타낸 것으로 먼저, 제1도 (a)에서와 같이, 유리 또는 수정(Quartz) 등과 같은 투명한 절연성 기판(1)상에 다결정 실리콘(2)층을 형성한다.

이어, 제1도 (b)에서와 같이, 상기 다결정 실리콘(2)층을 패터닝(Patterning)하기 위하여 절연성 기판(1)의 후면(Back side)에 불투명층(3)을 형성한다.

상기 불투명층(3)으로는 보통 메탈(Metal)계통의 Cr, WSi, TiW 등이 사용되는데, 이때 패터닝을 하기 위하여 프로젝션 정열기(Projection Aligner)를 사용한다.

이 프로젝션 정열기에는 광센서가 부착되어 있어 투명한 절연성 기판(1)은 감지하지 못한다.

그래서 프로젝션 정렬기를 투명한 기판을 사용하는 LCD 제작분야에 이용할 경우에는 후면(Back side)에 불투명한 물질을 형성한 다음 PR 패터닝을 하고 에칭공정을 수행하고, 후면의 불투명 물질을 제거한 후에 다음공정을 진행해야 한다.

이어, 제1도 (c)에서와 같이, 포토 레지스트(4)를 절연성 기판(1)전면에 도포한 후 정렬기를 사용하여 상기 포토 레지스트(4)층을 패터닝 한다.

그리고 제1도 (d)에서와 같이, 상기 패터닝 되어진 포토 레지스트(4)층을 마스크로 하여 활성층으로 사용될 다결정 실리콘(2)층을 패터닝 한다.

이어, 제1도 (e)에서와 같이, 상기 활성층 패터닝시에 마스크로 사용된 포토 레지스트(4)층을 제거한 후, 후면에 증착한 불투명층(3)을 에칭공정(습식 또는 건식식각)으로 제거한다.

그리고 제1도 (f)에서와 같이, 상기 다결정 실리콘(2)층상에 게이트 절연막(5)을 형성한다.

이어, 제1도 (f)에서와 같이, 절연성 기판(1)상의 전면에 게이트 전극을 형성하기 위한 물질을 증착하고 게이트 전극(6) 패터닝 공정을 수행한다.

이때, 게이트 전극(6)의 패터닝 공정시에도 상기 활성층으로 이용될 다결정 실리콘(2)층을 패터닝 할 때와 동일하게 절연성 기판(1)의 후면(Back side)에 불투명층을 증착한 다음 포토 공정으로 포토 레지스트를 패터닝 하고 에칭공정을 통하여 게이트 전극 물질을 패터닝한 다음 절연성 기판(1)의 후면에 증착한 불투명층을 제거해야 한다.

이어, 상기와 같은 공정으로 형성된 게이트 전극(6)을 마스크로 P 또는 B이온을 주입하여 활성층으로 이용되는 다결정 실리콘(2)층에 소오스, 드레인 영역을 정의한다.

이때, 화소구동용 TFT로 N채널 디바이스를 사용할 경우 P(Phosphorus)를, P채널 디바이스를 사용할 경우 B(Boron)을 이온주입 시킨후 열처리 공정을 통하여 주입된 불순불(P 또는 B)을 활성화(Activation) 시킨다.

그리고 제1도 (g)에서와 같이, 전면에 층간절연을 위한 제1절연막(7)을 형성하고 소오스영역 상측에 콘택홀(8)을 형성한다.

이때에도, 절연성 기판(1)의 후면에 불투명한 막을 증착한 후 포토에칭 공정을 통하여 패터닝 하고 불투명막을 제거한다(도면에 도시되지 않음).

이어, 제1도 (h)에서와 같이, 상기 콘택홀(8)에 금속(9)을 증착하고 패터닝 한다(이때에는 금속이 불투명하기 때문에 후면에 불투명층을 형성할 필요는 없다).

그리고 제1도 (i)에서와 같이, 전면에 층간절연을 위한 제2절연막(10)을 증착한 후 화소전극 콘택홀(11)을 형성한다.

상기 화소전극 콘택홀(11)의 형성시에도 절연성 기판(1) 후면에 불투명층을 형성해야 한다.

이어, 제1도 (j)에서와 같이, 상기 화소전극 콘택홀(11)을 포함하는 소정영역(화소영역)에 ITO 등을 증착하여 화소전극(12)을 형성하고 패터닝 한다.

그리고 전면에 보호막(13)을 증착하고 패드를 오픈하게 된다.

상기와 같은 공정으로 TFT-LCD의 하판 제조공정이 이루어진다.

그러나 상기와 같은 종래의 액정표시 소자의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 절연성 기판(1)의 후면에 불투명층을 형성하고 전면의 특정층을 패터닝 하게 되는데, 후면에 불투명층을 증착할 때 패널이 형성되는 기판의 전면(Front side)에 스크래치(Scratch)와 파티클(Particle)이 발생하게 된다.

그러므로 패널의 수율이 크게 저하되며, 제작된 디바이스의 특성저하로 인해 액정표시 장치의 품질(Quality)을 떨어뜨리게 된다.

둘째, 후면에 증착한 불투명층은 보통 습식식각(Wet Etching)으로 제거하게 되는데, 이때 활성층으로 이용되는 다결정 실리콘층이 에칭용액에 같이 노출되므로 상기 활성층이 오염되게 된다.

셋째, 일반적으로 다결정 실리콘 박막트랜지스터의 특성은 활성층인 다결정 실리콘층 자체의 품질과, 활성층과 게이트 절연막의 계면부분의 특성에 크게 좌우되는데, 종래의 기술에 있어서는 활성층 형성시에 포토 레지스트를 사용하여 패터닝을 하므로 포토 레지스트에 의한 활성층의 오염 및 패터닝 후의 포토 레지스트 제거공정에서 활성층에 가해지는 손상(Damage) 등으로 인해 소자의 특성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 액정표시 소자의 제조방법의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 특정층의 패터닝시에 이용되는 불투명층을 기판전면(Front side)에 형성하고, 게이트 절연막 형성후에 활성층을 패터닝하는 방법으로 활성층의 표면 손상을 줄여 소자의 특성을 향상시키는데 적당하도록 한 액정표시 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시 소자의 제조방법은 투명 절연기판의 전면에 다결정 실리콘층, 게이트 절연막층을 차례대로 형성하고, 상기 게이트 절연막층상에 불투명층을 형성한 후 기판의 에지(Edge)부분에만 남도록 식각하는 공정과, 기판전면에 포토 레지스트를 증착하여 액티브 영역의 상측에만 남도록 패터닝 한후, 상기 패터닝 되어진 포토 레지스트를 마스크로 산소이온을 주입하는 공정과, 상기 마스크로 이용된 포토 레지스트를 제거하고 채널영역의 게이트 절연막상에 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 활성층인 다결정 실리콘층에 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 공정과, 기판전면에 제1층간 절연막을 형성하고, 소오스 영역상의 제1층간 절연막, 게이트 절연막을 차례대로 일정영역 제거하여 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀에 금속전극을 형성하고, 전면에 제2층간 절연막을 형성하는 공정과, 드레인 영역상의 제2층간 절연막, 제1층간 절연막, 게이트 절연막을 차례대로 일정영역 식각하여 화소전극용 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 화소전극용 콘택홀에 화소전극을 형성하고 전면에 보호막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 반도체 소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도 (a) 내지 (h)는 본 발명의 액정표시 소자의 공정단면도이고, 제3도 (a) 내지 (i)는 본 발명의 액정표시 소자의 다른 실시예을 나타낸 공정단면도이다.

먼저, 제2도 (a)에서와 같이, 유리 또는 수정(Quartz) 등과 같은 절연성 기판(21)상에 다결정 실리콘을 형성하여 활성층(22)을 형성한다.

이어, 제2도 (b)에서와 같이, 상기 활성층(22)상에 CVD나 열산화 공정(Thermal Oxidation)을 통하여 게이트 절연막(23)을 형성한다.

그리고 제2도 (c)에서와 같이, 기판의 전면(Front side)에 Cr 또는 WSi 또는 TiW등의 불투명 물질을 증착하여 불투명층(24)을 형성한 다음, 포토에칭 공정을 통하여 절연성 기판(21)의 에지(Edge)부분으로 부터 약 5~8㎜ 정도 불투명층(24)이 남도록 패터닝 한다(프로젝션 정렬기(Projection Aligner)는 일반적으로 기판의 에지부분으로 부터 약 5~8㎜ 정도에서 광센서로 기판을 감지하기 때문에 불투명층(24)을 상기와 같이 남기면 된다).

이어, 제2도 (d)에서와 같이, 절연성 기판(21) 상측전면에 포토 레지스트(25)층을 형성한다.

그후 포토공정(정렬, 노광, 현상)을 통하여 액티브 영역상에만 포토 레지스트(25)층이 섬 형태로만 남도록 패터닝을 한다(Island Patterning).

그리고 이온주입기(Implanter)를 사용하여 산소이온 주입공정(Oxygen Ion Implantation)을 하여 박막트랜지스터(TFT)에서 액티브 영역(Active Layer)으로 사용되는 영역와 그렇지 않은 부분를 정의한다(후공정에서 산소이온(Oxygen Ion)이 주입된 영역는 고온 열처리 공정으로 실리콘 산화막(Silicon Oxide)으로 변하게 된다).

이어, 제2도 (e)에서와 같이, 산소이온 주입공정에서 마스크로 사용된 포토 레지스트(25)층을 제거하고, 채널영역상에 게이트 전극(26)을 형성한다.

그리고 상기 게이트 전극(26)을 마스크로 하여 불순물 이온주입 공정을 실시하여 소오스/드레인 영역을 정의한다.

이때, 화소구동용 TFT를 N채널로 할 경우 P(Phosphorus)를 이온 주입하고, P채널로 할 경우 B(Boron)을 이온 주입한다.

이어, 상기 소오스/드레인 영역의 불순물을 활성화(Activation) 시키기 위하여 열처리를 실시한다.

그리고, 제2도 (f)에서와 같이, 층간 절연을 위하여 전면에 제1절연막(27)을 형성하고, 소오스영역 상측의 제1절연막(27)과 게이트 절연막(23)을 제거하여 콘택홀(28)을 형성한다.

이어, 제2도 (g)에서와 같이, 금속(Metal)을 증착한 다음 패터닝 하여 상기 콘택홀(28)에 금속전극(29)을 형성하고, 전면에 제2절연막(30)을 증착한다.

그리고 드레인 영역상의 제2절연막(30), 제1절연막(27), 게이트 절연막(23)을 차례대로 식각하여 화소전극용 콘택홀(31)을 형성한다.

이어, 제2도 (h)에서와 같이, 상기 화소전극용 콘택홀(31)과 화소영역(도면에 도시되지 않음)상에 화소전극 형성을 위한 물질(ITO 등)을 도포하여 화소전극(32)을 형성한다.

그리고, 전면에 소자보호를 위한 보호막(33)을 형성하고 패드 오픈공정을 진행하게 된다.

그리고 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액정표시 소자의 제조방법의 다른 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제3도 (a)에서와 같이, 유리 또는 수정(Quartz) 등과 같은 절연성 기판(21)상에 다결정 실리콘을 형성하여 활성층(22)을 형성한다.

그리고 상기 활성층(22)상에 CVD나 열산화 공정(Thermal Oxidation)을 통하여 게이트 절연막(23)을 형성한다.

이어, 제3도 (b)에서와 같이, 기판의 전면에 포토 레지스트(25)층을 형성하고, 절연성 기판(21)에 에지(Edge 부분)의 포토 레지스트만을 제거한다(일반적으로 포토 레지스트를 도포하는 장비를 사용하여 에지부분의 포토 레지스트는 용이하게 제거할 수 있다. 물론, 현재 반도체 생산라인에서 평이한 공정으로 사용되고 있다).

그리고, 제3도 (c)에서와 같이, 스퍼터링(Sputtering) 공정으로 Cr 또는 WSi 또는 TiW 등을 사용하여 불투명층(24)을 약 1000~2500Å의 두께로 증착한다.

이때, 상기 스퍼터링 공정으로 형성된 불투명층(24)은 포토 레지스트가 없는 에지부분과 포토 레지스트(25)층 상에만 형성되어 두영역간(에지부분과 포토 레지스트(25)층)의 불투명층(24)은 서로 연결되지 않는다.

왜냐하면, 포토 레지스트(25)층의 두께는 약 1.5~3㎛이고, 불투명층(24)의 두께는 1000~2500Å이기 때문에 포토 레지스트(25)층의 수직벽에는 불투명층(24)이 거의 증착되지 않기 때문이다.

이어, 제3도 (d)에서와 같이, 습식식각(Wet Etching) 방법으로 포토 레지스트(25)층을 제거하여 상기 불투명층(24)이 에지(Edge)부분에만 남도록 한다.

그리고, 제3도 (e)에서와 같이, 다시 액티브 영역상에만 포토 레지스트(25)층을 형성하고, 산소이온 주입공정(Oxygen Ion Implantation)을 하여 박막트랜지스터(TFT)에서 액티브 영역(Active Layer)으로 사용되는 영역와 그렇지 않은 부분를 정의한다.

그리고 이후의 공정(제3도 (f)에서 제3도 (i))은 상기에서 설명한 본 발명의 제1실시예와 동일하게 진행된다.

상기와 같은 본 발명의 액정표시 소자의 제조방법은 프로젝션 정렬기를 이용한 패터닝시에 이용되는 불투명층을 기판의 후면에 형성하지 않고 전면(Front side) 에지부분에 형성하여 각층의 패터닝, 에칭 등의 공정을 수행하므로, 전면의 스크래치, 파티클 등의 결함발생을 막고, 특히, 게이트 절연막을 형성한 후에 활성층을 패터닝하기 때문에 활성층의 오염을 방지하고, 활성층과 게이트 절연막의 개면특성을 향상시켜 수율향상 및 소자의 특성을 향상시키고, 공정을 단순화 하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 투명 절연기판의 전면에 다결정 실리콘층, 게이트 절연막층을 차례대로 형성하고, 상기 게이트 절연막층상에 불투명층을 형성한 후 기판의 에지(Edge)부분에만 남도록 식각하는 공정과, 기판전면에 포토 레지스트를 증착하여 액티브 영역의 상측에만 남도록 패터닝 한 후, 상기 패터닝 되어진 포토 레지스트를 마스크로 산소이온을 주입하는 공정과, 상기 마스크로 이용된 포토 레지스트를 제거하고 채널영역의 게이트 절연막상에 게이트 전극을 형성하는 공정과, 상기 게이트 전극을 마스크로 하여 활성영역의 다결정 실리콘층에 불순물 이온을 주입하여 소오스/드레인 영역을 형성하는 공정과, 기판전면에 제1층간 절연막을 형성하고, 소오스 영역상의 제1층간 절연막, 게이트 절연막을 차례대로 일정영역 제거하여 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀에 금속전극을 형성하고, 전면에 제2층간 절연막을 형성하는 공정과, 드레인 영역상의 제2층간 절연막, 제1층간 절연막, 게이트 절연막을 차례대로 일정영역 식각하여 화소전극용 콘택홀을 형성하는 공정과, 상기 화소전극용 콘택홀에 화소전극을 형성하고 전면에 보호막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 불투명층은 상기 게이트 절연막층상에 포토 레지스트를 도포하여 에지(Edge)부분만 제거되도록 패터닝하는 공정과, 상기 포토 레지스트를 포함하여 절연기판의 전면에 불투명층을 증착하는 공정과, 상기 포토 레지스트 및 포토 레지스트 상측의 불투명층을 제거하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 불투명층은 Cr 또는 WSi 또는 TiW등을 증착하여 이루어짐을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 불투명층이 형성되는 에지부분이 폭이 5~8㎜가 되도록 함을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 포토 레지스트층의 두께가 1.5~3㎛가 되도록 함을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
6. 제2항에 있어서, 불투명층은 1000~2500Å의 두께로 형성함을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.
7. 제2항에 있어서, 포토 레지스트 및 포토 레지스트 상측의 불투명층을 습식식각으로 제거함을 특징으로 하는 액정표시 소자의 제조방법.