KR0172880B1 - 액정표시장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다결정 실리콘 박막트랜지스터를 채용한 액정표시장치의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 절연성 투명기판위에 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층 전면에 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부 소정영역에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 활성층에 불순물을 주입하여 소오스와 드레인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 단계, 기판 전면에 제1층간절연막을 형성하는 단계, 상기 제1층간절연막 및 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 소오스를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 스토리지 커패시터가 형성될 부분의 상기 제1층간절연막을 선택적으로 식각하는 단계, 상기 제1층간절연막상에 도전층을 형성하는 단계, 상기 도전층을 패터닝하여 상기 콘택홀을 통해 소오스에 접속되는 전극을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터 하부전극상의 상기 절연막위에 스토리지 커패시터 상부전극을 형성하는 단계, 기판 전면에 제2층간절연막을 형성하는 단계, 상기 제2층간절연막 및 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 드레인을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 제2층간절연막상에 상기 콘택홀을 통해 드레인과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계, 및 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계로 이루어지는 액정표시장치의 제조방법을 제공한다.

Description

액정표시장치의 제조방법

제1도는 종래 기술에 의한 TFT-LCD의 화소 구성도 및 이의 등가회로도를 나타낸 도면.

제2도는 종래 기술에 의한 TFT-LCD 제조방법을 도시한 공정순서도.

제3도는 본 발명에 의한 TFT-LCD화소 구성도 및 이의 등가회로도를 나타낸 도면.

제4도는 본 발명에 의한 TFT-LCD제조방법을 도시한 공정순서도.

제5도는 본 발명에 의한 게이트 절연막 형성방법을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 절연성 기판 2 : 활성층

3 : 게이트 절연막 4 : 게이트전극

5 : 제1층간절연막 6, 6': 콘택홀

7 : 금속전극 7': 스토리지 커패시터 상부전극

8 : 제2층간절연막 9 : 화소전극

10 : 보호막 11, 11': 포토레지스트

본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 다결정실리콘 박막트랜지스터를 채용한 액정표시장치(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display : 이하, TFT-LCD라 함)의 제조방법에 관한 것이다.

종래 기술에 의한 TFT-LCD의 화소 구성도 및 이의 등가회로도를 제1도 (a)와 (b)에 각각 나타내었으며, 이의 제조방법을 제1도 (a)의 A-A'선에 따른 단면도에 의해 공정순서대로 제2도에 나타내었다. 제1도 및 제2도를 참조하여 종래 기술에 의한 TFT-LCD의 하판 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제2도 (a)에 도시된 바와 같이 유리나 수정과 같은 절연성 투명기판(1)위에 활성층으로서 다결정 실리콘층(2)을 형성한 후, 이를 사진식각공정에 의해 섬(island) 모양으로 패터닝한다.

다음에 제2도(b)에 도시된 바와 같이 포토레지스트(11)를 이용하여 스토리지 커패시터를 형성할 영역을 패터닝한 다음, 화소 구동용 TFT를 p 채널 TFT로 할 경우에는 보론(boron)을, n채널 TFT로 할 경우에는 포스포러스(phosphrus)를 사용하여 이온주입을 행하여 스토리지 캐퍼시터영역(2')을 정의한다. 이온주입된 상기 스토리지 커패시터영역(2')이 스토리지 커패시터의 하부전극이 된다.

이어서 제2도(c)에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트를 제거한 후, 열산화 공정을 통해 게이트산화막(3)을 상기 활성층(2) 전면에 형성한다. 이때, 형성되는 산화막(3)은 상기 스토리지 커패시터영역(2')상에서는 스토리지 커패시터절연층이 된다.

다음에 제2도(d)에 도시된 바와 같이 상기 게이트산화막(3) 상부에 도전층을 형성한 후, 이를 사진식각공정을 통해 소정패턴으로 패터닝하여 TFT영역에는 게이트전극(4)을, 스토리지 커패시터영역(2')에는 스토리지 커패시터 상부전극(4)을 형성한다.

이어서 제2도 (e)에 도시된 바와 같이 n채널 TFT일 경우에는 포스포러스를, p채널 TFT일 경우에는 보론을 이온주입하여 소오스영역(S) 및 드레인 영역(D)을 활성층에 형성한다.

다음에 제2도 (f)에 도시된 바와 같이 기판 전면에 제1층간절연막(5)을 형성한다.

이어서 제2도 (g)에 도시된 바와 같이 상기 제1층간절연막(5) 및 게이트산화막(3)을 선택적으로 식각하여 상기 소오스 영역(s)을 노출시키는 콘택홀(6)을 형성한 후, 금속을 증착하고 패터닝하여 상기 콘택홀(6)을 통해 소오스 영역에 접속되는 전극(7)을 형성한다.

다음에 제2도 (h)에 도시된 바와 같이 기판 전면에 제2층간절연막(8)을 형성한 후, 제2층간절연막(8) 및 상기 제1층간절연막(5)과 게이트산화막(3)을 선택적으로 식각하여 화소전극 접속을 위한 콘택홀(6')을 형성한 다음, 화소전극용 도전층으로서, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)를 증착하고 패터닝하여 상기 콘택홀(6')을 통해 드레인영역과 접속되는 화소전극(9)을 형성한다.

이어서 제2도 (i)에 도시된 바와 같이 기판 전면에 보호막(passivation layer)(10)을 형성한 후, 패드부분을 오픈시킴으로써(도시하지 않음) TFT-LCD의 하판 제조공정을 완료한다.

이와같이 이루어지는 종래의 TFT-LCD 제조방법에는 다음과 같은 문제점이 있다.

제2도 (b)에 도시된 바와 같이 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하기 위하여 포토레지스트를 사용하여 패터닝하고 이온주입을 행한 다음 포토레지스트를 제거하게 되는데, 이온 주입 공정을 거친 포토레지스트는 완전히 제거하기가 어려우며, 완전히 제거하기 위해서는 여러 가지 약품 처리와 활성층의 다결정실리콘을 약간 식각하여 제거해야 한다. 이로 인해 다결정실리콘 TFT에 있어서 가장 중요한 부분인 활성층이 오염되며, 특히 다결정실리콘층이 약간 식각됨으로 인해 표면 평탄도가 크게 나빠져 소자를 제작했을 때 그 특성(문턱 전압, 누설전류, 이동도등)이 현저히 저하될 수 있다.

그리고 스토리지 커패시터의 하부전극(2')을 형성하기 위하여 활성층(2)에 이온주입을 했을 때 이온주입된 부분과 이온주입되지 않은 부분(TFT부)의 산화속도가 다르기 때문에 게이트 절연층의 두께와 스토리지 커패시터영역의 절연층 두께를 동시에 조절하기가 어려워 설계가 곤란하게 된다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해 게이트절연층을 형성한 후, 스토리지 커패시터부의 하부전극을 형성할 수도 있으나, 이럴 경우에는 TFT 특성에 큰 영향을 미치는 게이트절연층이 오염되고, 포토레지스트 제거시 게이트절연층이 약간 식각되게 되므로 두께 조절이 어렵게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 특성이 우수하고 신뢰성 높은 TFT-LCD을 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 TFT-LCD 제조방법은 절연성 투명기판위에 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층 전면에 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부 소정영역에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 활성층에 불순물을 이온 주입하여 소오스와 드레인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 단계, 기판 전면에 제1층간절연막을 형성하는 단계, 상기 제1층간절연막 및 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 소오스를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 스토리지 커패시터가 형성될 부분의 상기 제1층간절연막을 선택적으로 식각하는 단계, 상기 제1층간절연막상에 도전층을 형성하는 단계, 상기 도전층을 패터닝하여 상기 콘택홀을 통해 소오스에 접속되는 전극을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터 하부전극상의 상기 절연막위에 스토리지 커패시터 상부전극을 형성하는 단계, 기판 전면에 제2층간절연막을 형성하는 단계, 상기 제2층간절연막 및 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 드레인을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 제2층간절연막상에 상기 콘택홀을 통해 드레인과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계, 및 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 의한 TFT-LCD의 화소 구성도 및 이의 등가회로도를 제3도 (a)와 (b)에 각각 나타내었으며, 이의 제조방법을 제3도 (a)의 A-A'선에 따른 단면도에 의해 공정순서대로 제4도에 나타내었다. 제3도 및 제4도를 참조하여 본 발명에 의한 TFT-LCD의 하판 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제4도 (a)에 도시된 바와 같이 유리나 수정(quartz)과 같은 절연성 투명 기판(1)위에 활성층으로서 다결정실리콘층(2)을 형성한 후, 이를 사진식각공정에 의해 섬(island) 모양으로 패터닝한 다음, 그 전면에 ONO(Oxid/Nitride/Oxide)를 형성하여 게이트절연막(3)을 형성한다. 이때, ONO막 형성방법을 제5도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 상기 활성층(2)의 다결정실리콘을 약 50-200Å 열산화하여 산화막을 형성한 후, 이 산화막위에 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)나 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 등의 방법을 이용하여 질화막을 형성하고, 이어서 상기 질화막을 열산화하여 산화막/질화막/산화막(ONO) 구조의 게이트 절연막을 형성한다. 이때, 게이트절연막으로 활성층의 다결정실리콘(2)을 열산화시켜 형성한 산화막을 사용할 수도 있고, CVD 방법으로 증착하여 형성한 산화막을 사용할 수도 있다.

다음에 제4도 (b)에 도시된 바와 같이 상기 게이트절연막(3) 상부에 도전층으로서, 예컨대 다결정실리콘이나 금속 실리사이드를 증착한 후, 이를 사진식각 공정을 통해 소정 패턴으로 패터닝하여 TFT 영역상에 게이트전극(4)을 형성한다.

이어서 제4도 (c)에 도시된 바와 같이 n채널 TFT일 경우에는 포스포러스를, p채널 TFT일 경우에는 보론을 이온주입하여 소오스영역(S)과 드레인영역(D) 및 스토리지 커패시터의 하부전극(드레인영역(d)의 일부가 된다)을 활성층에 형성한다.

다음에 제4도 (d)에 도시된 바와 같이 기판 전면에 예컨대 실리콘산화막을 증착하여 제1층간절연막(5)을 형성한다. 이때, 제1층간절연막으로 PECVD나 LPCVD를 이용하여 형성한 질화막을 사용할 수도 있다.

이어서 제4도 (e)에 도시된 바와 같이 포토레지스트(11)를 이용한 사진식각공정을 통해 상기 제1층간절연막(5) 및 게이트절연막(3)을 선택적으로 식각하여 상기 소오스영역(S)을 노출시키는 콘택홀(6)을 형성한다.

다음에 제4도 (f)에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트(11)를 제거한 후, 기판 전면에 다시 포토레지스트(11')를 도포하고 이를 사진공정에 의해 소정패턴으로 만든다음, 이 포토레지스트패턴(11')을 마스크로 이용하여 스토리지 커패시터가 형성될 부분의 상기 제1층간절연막(5)을 선택적으로 식각한다. 이때, 게이트절연막으로 ONO를 형성하고, 제1층간절연막으로 산화막을 형성하였기 때문에 쉽게 제1층간절연막을 식각하여 제거할 수 있다.

이어서, 제4도 (g)에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트패턴을 제거한 후, 기판 상부에 금속을 증착하고 이를 패터닝하여 TFT부에는 상기 콘택홀(6)을 통해 TFT의 소오스(S)에 접속되는 금속전극(7)을 형성하고, 스토리지 커패시터부에는 스토리지 커패시터 상부전극(7')을 형성한다. 이와같이하여 스토리지 커패시터부에는 이온주입에 의해 불순물이 도핑된 활성층영역인 스토리지 커패시터 하부전극(d)-절연막(게이트절연막)(3)-상부전극(7')의 구조로 이루어지는 스토리지 커패시터가 형성된다.

이어서 제4도 (h)에 도시된 바와 같이 기판 전면에 제2층간 절연막(8)을 형성한 후, 제2층간절연막(8) 및 게이트절연막(3)을 선택적으로 식각하여 드레인영역(d)상에 화소전극 접속을 위한 콘택홀(6')을 형성한다.

다음에 제4도 (i)에 도시한 바와 같이 화소전극용 도전층으로서, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)를 증착하고 패터닝하여, 상기 콘택홀(6')을 통해 드레인 영역과 접속되는 화소전극(9)을 형성한 다음, 기판 전면에 보호막(passivation layer)(10)을 형성한 후, 패드 오프닝공정(도시하지 않음)을 행함으로써 TFT-LCD의 하판 제조공정을 완료한다.

상기 실시예에서 게이트절연막으로 ONO를 사용하고, 제1층간절연막으로 산화막을 사용하였는데, 서로 물질을 바꾸어 게이트절연막으로 산화막을 사용하고 제1층간절연막으로 ONO 혹은 산화물(SiO₂)를 사용할 수도 있다.

상기한 본 발명에 의한 얻어지는 효과는 다음과 같다.

스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하기 위하여 이온주입을 행할 때 포토레지스트를 사용하지 않으므로 활성층을 오염시키거나 그 표면을 손상시키지 않는다. 따라서 우수한 특성을 갖는 소자를 재현성있고 신뢰성있게 형성할 수 있다.

또한, 게이트절연막을 형성한 후, 스토리지 커패시터의 하부전극 형성을 위하여 활성층에 불순물을 이온주입하므로 게이트절연막 및 스토리지 커패시터를 구성하는 절연막의 두께를 정확하게 조절할 수 있다.

또한, TFT-LCD에 있어서 제1층간 절연막의 두께는 4000-8000Å이고, 제2층간절연막의 두께는 4000-8000Å정도인데, 종래 방법에 의하면 화소전극의 스텝 커버리지(step coverage)가 제1층간절연막 및 제2층간절연막을 합한 두께를 만족시켜야 하지만 본 발명에 의하면 제2층간 절연막의 두께만 만족시키면 된다. 따라서 화소전극의 스텝커버리지가 크게 향상되며, 제품 적용시 수율을 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 절연성 투명기판위에 활성층을 형성하는 단계와, 상기 활성층 전면에 절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트 절연막 상부 소정영역에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 활성층에 불순물을 이온주입하여 소오스와 드레인 및 스토리지 커패시터의 하부전극을 형성하는 단계, 기판 전면에 제1층간절연막을 형성하는 단계, 상기 제1층간절연막 및 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 소오스를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 스토리지 커패시터가 형성될 부분의 상기 제1층간절연막을 선택적으로 식각하는 단계, 상기 제1층간절연막상에 도전층을 형성하는 단계, 상기 도전층을 패터닝하여 상기 콘택홀을 통해 소오스에 접속되는 전극을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터 하부전극상의 상기 절연막위에 스토리지 커패시터 상부전극을 형성하는 단계, 기판 전면에 제2층간절연막을 형성하는 단계, 상기 제2층간절연막 및 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 드레인을 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계, 상기 제2층간절연막상에 상기 콘택홀을 통해 드레인과 접속되는 화소전극을 형성하는 단계, 및 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시 장치의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 박막트랜지스터부에서 게이트절연막으로 사용되고, 스토리지 커패시터부에서 커패시터 절연막으로 사용되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 ONO로 형성하고, 상기 제1층간절연막은 실리콘 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 절연막은 실리콘 산화막으로 형성하고, 상기 제1층간절연막은 ONO로 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.