KR100227137B1 - 액정 표시 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

(목적) 본 발명은 반사형 액정 광 벌브를 사용한 투사형 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 하위 화소의 개구율을 향상시키고 표시 휘도를 향상시킨 액정 표시 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(구성) 반도체 기판(1)상에 광 흡수층(26)을 형성하고, 광 흡수층 (26)상에 절연막(28)을 거쳐서 복수의 광 반사막(32)을 형성하고, 전면에 절연막(36)을 형성하고, 절연막(36)상 전면에 포지티브 포토레지스트를 도포하고, 레지스트층(64)을 형성하고, 레지스트층 (64)을 상면에서 노광해서 현상함으로써 자기 정렬적으로 복수의 광 반사막(32)간의 영역 상부에만 레지스트층(64)을 남기고, 마스크를 형성하여 절연막(36)을 에칭하고, 복수의 광 반사막(32)간 위에 주상 스페이서(34)를 형성하도록 구성한다.

Description

액정 표시 장치 및 그 제조 방법
제1도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 도면.
제2도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 도면.
제3도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 구조를 도시한 도면.
제4도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면.
제5도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면.
제6도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면.
제7도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면.
제8도는 본 발명의 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면.
제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면.
제10도는 종래의 액정 표시 장치의 구조를 도시한 도면.
제 11(a) 도 및 제 11(b)는 종래의 액정 표시 장치의 제조 방법을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 실리콘 기판 2 : 게이트 절연막
3 : 게이트 전극 6 : 드레인 영역
8 : 소스 영역 10 : 채널 영역
12 : 필드 산화막 14 : 실리콘 산화막
16 : 축적 용량선 18 : 실리콘 산화막
20 : 데이터선 22 : 소스 전극
24 : 실리콘 산화막 26 : 광 흡수층
28 : 실리콘 질화막 30 : 스터드
34 : 스페이서 36 : 액정층
38 : 대향 전극 40 : 유리 보호 기판
42 : 광원 44 : 편광 빔 스플리터
46 : 색분할 프리즘 48 : 반사형 액정 라이트 벌브
50 : 반사형 액정 라이트 벌브 52 : 반사형 액정 라이트 벌브
54 : 투사 렌즈 56 : 스크린
60 : 실리콘 산화막 62 : 실리콘 산화막
64 : 포토레지스트 66 : 마스크
68 : 레지스트 패터닝 마스크 70 : 스페이서
72 : 스페이서 74 : 스페이서
100 : 실리콘 기판 102 : 실리콘 산화막
104 : 트랜지스터 106 : 광흡수층
108 : 실리콘 질화막 110 : 스터드
112 : 광 반사막 114 : 대향 전극
116 : 유리 보호 기판 118 : 스페이서
120 : 액정층 130 : 실리콘 산화막
132 : 레지스트층
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은 액정 표시 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 보다 구체적으로는, 반사형 액정 라이트 벌브를 이용한 투사형 액정 표시 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[배경 기술]
최근, 초고해상도 표시 장치로서 CRT를 대신할 수 있는 투사형 액정 표시 장치(projection liquid crystal)가 주목을 받고 있다. 투사형 액정 표시 장치는 이미 HDTV 및 OHP 표시 장치에 사용되고 있다.
투사형 액정 표시 장치의 투사 광 시스템은 광원(light source), 광 벌브(light bulb), 스크린(screen), 광학 필터(optical filter) 및 투사 렌즈(projection lens)를 구비하고 있다. 액정 표시 패널(liquid crystal panel)은 광원으로 이용되며, 광원은 상기 광원으로부터의 빛을 투과하여 스크린에 이미지를 투사하는 투과형 액정 광 벌브(transmission liquid crystal light bulb)와, 상기 광원으로부터의 빛을 반사하여 스크린에 이미지를 투사하는 반사형 액정 광 벌브(reflection liquid crystal light bulb)를 구비하고 있다.
활성 매트릭스형 액정 표시 장치(active matrix liquid crystal device)는, 스위치 소자와, 스위치 소자에 접속된 표시 전극(display electrode)이 형성된 어레이 기판(array substrate)과, 대향 전극이 소정의 간격(셀 간극)으로 어레이 기판과 대향하여 제공된 대향 기판을 구비하며, 어레이 기판과 대향 기판사이의 영역에는 액정이 봉지된다.
액정 재료의 특정한 전자 광학적 특성을 얻도록, 상기 패널의 표면 전부에는 특정한 셀 간극이 균일하게 제공되어야 한다. 따라서, 다수의 직경 수 미크론의 유리 또는 플라스틱 볼들을 스페이서로서 산포함으로써 균일한 셀 간극을 제공한다. 그러나, 상기한 스페이서 이용 방법은, 균일한 직경의 볼을 제공하는 것과 스페이서 볼들을 패널에 균일하게 분배하는 것이 매우 곤란하다는 단점을 가지며, 화소(pixel) 위에 위치한 스페이서가 빛의 손실을 야기한다는 단점도 가진다.
상기 스페이서 분배 방법을 대신하여, 셀 간극 안에 절연막(insulating film)으로 된 기둥을 형성하고 이를 스페이서로 이용하는 방법이 제안된다. 이 방법은 반도체 장치의 제조 공정으로 널리 이용되는 포토리소그래피 공정(photolithographic process)을 채용함으로써, 셀 간극 안의 실리콘 산화막(silicon oxide film)의 기둥을 스페이서로 형성한다. 이 방법은 종래의 스페이서 볼 이용 방법과 비교할 때 스페이서들의 위치, 수 및 높이를 자유로이 제어할 수 있다는 장점을 가진다.
제10도는 실리콘 산화막의 기둥을 스페이서로 이용한 종래의 반사형 액정 광 벌브의 개략적인 단면도이다.
상세한 도시를 생략한 트랜지스터(104)는 실리콘 기판(100)상에 형성된다. 약 2㎛ 두께의 실리콘 산화막(102)은 실리콘 기판(100) 및 트랜지스터(104) 위에 형성되고, 광 흡수층(optical absorbing layer)(106)은 실리콘 산화막(102) 위에 형성된다. 5000Å 두께의 실리콘 질화막(silicon nitride film)(108)은 광 흡수층(106) 위에 형성되고, 1500Å 두께의 Al 광 반사막(Al light reflecting film)(112)은 실리콘 질화막(108) 위에 형성된다.
광 반사막(112)은 실리콘 산화막(102) 및 실리콘 질화막(108)을 관통하도록 형성된 관통공 안에 매립된 텅스텐 스터드(tungsten stud)(110)를 거쳐 트랜지스터(104)의 소스 전극(source electrode)(도시 생략)에 접속되어 액정을 구동하는 표시 전극으로 기능한다. 하나의 광 반사막(112)은 하나의 하위 화소(subpixel)를 구성한다. 인접한 광 반사막들(112) 사이의 영역(거리 약 1.7㎛)에는 Al층이 형성되지 않고, 광 반사막들(112) 사이의 특정한 영역내에는 실리콘 산화막의 약 5㎛ 높이의 주상 스페이서(pillar-shape spacer)(118)가 형성된다. 제10도의 단면에서, 주상 스페이서(118)는 주상 스페이서(118)의 양측부가 광반사막(112) 위로 약 1㎛ 길이만큼 얹히도록 형성된다. 대향 기판으로 작용하는 유리 보호 기판(glass protect substrate)(116)은 스페이서(118)을 거쳐 형성된다. 대향 전극(114)은 유리 보호 기판(116)의 광 반사막측 전체에 형성된다. 액정은 스페이서(118)에 의해 발생된 약 5㎛ 두께의 셀 간극내에 봉지되어 액정층(120)을 형성한다.
트랜지스터(104)는 소스 전극과, 데이터 선(data line)에 접속된 드레인 전극(drain electrode)과, 주사선(scan line)에 접속된 게이트 전극(gate electrode)(상기 전극들은 도시되어 있지 않음)이 형성된 FET(전계 효과 트랜지스터)이며, 게이트가 턴 온(turn on)될 때 데이터 선에 인가된 전압을 표시 전극인 광 반사막(112)에 인가하는 스위칭 소자로 기능한다.
디스플레이는, 유리 보호 기판(116)으로부터의 입사광을 광 반사막(112)을 향해 진행하게 한 후 반사에 의해 유리 보호 기판(116)을 나가게 하거나, 트랜지스터(104)가 턴 온(turn on)될 때 표시 전극인 광 반사막(112)과 대향 전극(114) 사이에 인가되는 전압에 따라 액정 분자(liquid crystal particle)(122)의 방향을 변화시켜 입사광의 투과를 방지하고 광 투과율(light transmission factor)을 변화시킴으로써 실행된다.
[발명이 해결하고자 하는 기술적 과제]
대형 스크린상에 고해상도 표시를 제공하는 투사형 액정 표시 장치를 위해 표시 휘도(display brightness)를 향상시키는 방법은 중요하다.
표시 휘도를 향상시키는 일례로, 하위 화소의 개구율을 증가시킬 수 있다. 그러나, 제10도에 도시된 반사형 액정 광 벌브에서, 주상 스페이서(118)의 양측부가 광 반사막(112) 위에 얹혀있으므로, 광 반사막(112)의 광 반사 면적이 감소되어 하위 화소의 개구율은 저감된다.
제11도는 종래의 스페이서(118)가 광 반사막(112) 위에 얹혀있도록 형성된 이유를 설명하는데 이용된다. 약 5㎛ 두께의 실리콘 산화막은 실리콘 질화막(108) 및 실리콘 질화막(108) 위에 형성된 광 반사막(112) 위에 침착된다. 레지스트는 상기 표면 전체에 코팅된 후 노광 및 패턴화되어, 광 반사막들(112)사이의 경계내에 형성될 스페이서의 위치에 있는 레지스트층(resist layer)(132)을 마스크로 형성한다(제11(a)도). 레지스트층(132)을 마스크로 이용하여 실리콘 산화막(130)을 에칭함으로써 목적한 주상 스페이서(118)를 얻는다(제11(b)도).
본 포토레지스트 공정에서, 레지스트층(132)의 패턴화에 사용되는 노광 장치(exposure device)의 정렬 정확도(alignment accuracy)는 불충분하여 패턴화를 위한 위치 설정이 지나치게 엄격하면 아니되므로, 레지스트층(132)의 노광에는 다소 큰 패턴화 마스크를 사용해야 한다. 이로써, 패턴화된 레지스트층의 폭은 광 반사막들(112) 사이의 간격인 약 1.7㎛보다 크게된다. 예컨데, 상기 폭은 4㎛로 될 수 있다. 상기 패턴화된 레지스트층을 마스크로 이용하여 스페이서(118)를 형성할 때, 스페이서(118)는 광 반사막들(112) 사이의 간격보다 넓은 약 4㎛의 폭을 가지며, 따라서, 광 반사막(112) 위에 얹힌 스페이서(118)의 양측부는 약 5.3㎛2의 면적을 가진다. 그 결과, 하위 화소의 개구율은 약 5% 만큼 감소된다.
본 발명의 목적은, 하위 화소의 개구율을 증가시킴으로써 표시 휘도가 향상된 액정 표시 장치와, 상기 액정 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
[발명의 요약]
상기 목적은, 입사광을 반사하고 표시 전극으로 기능하는 복수의 광 반사막과, 상기 광 반사막에 대향하여 상기 광 반사막의 광 입사측에 설치된 대향 전극과, 상기 광 반사막과 상기 대향 전극 사이에 봉지된 액정층과, 소정의 셀 간극을 유지하도록 상기 액정층내에 형성된 주상 스페이서와, 적어도 상기 복수의 광 반사막 사이의 아래에 형성된 광 흡수층을 구비한 액정 표시 장치에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은, 약 100Å 두께의 Ti와, 약 1000Å 두께의 Al과, 약 500Å 두께의 TiN이 순차로 적층되어 형성되는 광 흡수층에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은, 반도체 기판상에 광 흡수층을 형성하고, 상기 광 흡수층을 커버하는 제1절연막을 형성하며, 상기 제1절연막상에 복수의 광 반사막을 형성하고, 상기 광 반사막을 커버하는 제2절연막을 형성하고, 레지스트층을 형성하도록 상기 제2절연막 전체에 포지티브 포토레지스트를 코팅하며, 상측으로부터의 투광 조사(flood light illumination)을 이용하여 상기 레지스트층을 노광시키되, 상기 광 반사막 위에 놓인 상기 레지스트층의 부분들을 직사광 및 반사광으로 노광시키고, 상기 광 반사막 위에 놓이지 않은 상기 레지스트층의 부분들을 실질적으로 직사광으로만 노광시키며, 상기 노광된 레지스트층을 현상시킴으로써 상기 레지스트층이 상기 복수의 광 반사막들 사이에 있는 영역들 위에서만 잔존하는 자기 정렬된 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 사용하여 제2절연막을 에칭함으로써 상기 복수의 광 반사막들 사이에 있는 영역들 위에 주상 스페이서를 형성함에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은, 반도체 기판상에 복수의 스위칭 소자들을 형성하고, 상기 스위칭 소자들을 커버하는 제1절연막을 형성하며, 상기 제1절연막상에 광 흡수층을 형성하고, 상기 광 흡수층을 커버하는 제2절연막을 형성하며, 상기 광 흡수층으로부터 전기적으로 절연되고 상기 복수의 스위칭 소자들에 각각 전기적으로 접속된 복수의 스터드(stud)들을 형성하고, 상기 스터드들에 전기적으로 접속되고 상기 복수의 스위칭 소자들에 각각 대응하는 복수의 도전성 광 반사막들을 상기 제2절연막상에 형성하며, 상기 도전성 광 반사막들을 커버하는 제3절연막을 형성하고, 상기 제3절연막 전체에 포지티브 포토레지스트를 코팅하여 레지스트층을 형성하며, 상기 레지스트층을 상측으로부터 노광 및 현상시킴으로써 상기 레지스트층이 복수의 광 반사막들 사이에 있는 영역 위에서만 자기 정렬식으로 잔류하도록 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 사용하여 상기 제3절연막을 에칭함으로써 상기 복수의 광 반사막들 사이에 있는 영역 위에 주상 스페이서를 형성하며, 상기 스페이서에 의해 지지되는 대향 전극이 형성되는 대향 기판에 상기 기판을 고착시키고, 상기 스페이서에 의해 형성된 셀 간극내에 액정을 봉지함에 의해 달성된다.
또한, 상기 목적은, 상기 레지스트층이 노광될 때, 상기 스페이서가 형성될 위치는 노광전에 마스크되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법에 의해 달성된다.
[작용]
본 발명은, 절연막의 전표면에 포지티브 포토레지스트(positive photoresist) 코팅하여 레지스트층을 형성하고, 상기 레지스트층을 위로부터 노광 및 현상하여 복수의 광 반사막들 사이의 영역 위에서만 상기 레지스트층이 마스크로 잔존하게 하므로, 상기 마스크를 이용하여 상기 절연막을 에칭하여 복수의 광 반사막들 사이의 영역 위에서만 주상 스페이서를 형성할 수 있다.
[실시예]
본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치는 제1 내지 제3도를 참조하여 설명된다.
제1도는 본 실시예에 따른 액정 표시 장치의 반사형 액정 광 벌브의 부분 단면도이다. 전계 효과 트랜지스터(FET)는 예컨데 실리콘 기판(1)과 같은 반도체 기판상의 필드 산화막(12)으로 한정된 각각의 복수의 영역들 안에 형성된다. FET는 다음과 같은 구조를 가진다. 예컨데 150-500Å 두께의 SiO2게이트 절연막(2)은 실리콘 기판(1) 위에 형성되고, 예컨데 0.44㎛ 두께의 폴리실리콘 게이트 전극(4)은 상기 SiO2게이트 절연막(2) 위에 형성된다. 드레인 영역(6) 및 소스 영역(8)은 실리콘 기판(1) 안에서 게이트 전극(4)의 양측에 위치하도록 형성된다. 채널 영역(10)은 실리콘 기판(1) 안에서 게이트 전극(4) 아래에 형성된다.
그 후, 축적 용량선(16)은 실리콘 산화막(14)을 거쳐 형성된다. 알루미늄(Al)을 함유한 0.7㎛ 두께의 데이터선(20) 및 소스 전극(22)은 실리콘 산화막(14) 위에 형성되고, 데이터선(20)은 FET의 드레인 영역(6)에 접속되며, 소스 전극(22)은 소스 영역(8)에 접속된다.
그 후, 광흡수층(26)은 층간 절연막으로 작용하는 실리콘 산화막(24)을 거쳐 형성된다. 광 흡수층(26)은 100Å 두께의 티타늄(Ti)층과, 1000Å두께의 Al층과, 500Å두께의 타탄니트라이드(TiN)층이 순차적으로 적층되고, 160nm 두께를 가지는 것이 바람직하다. 상기 두께로 상기 재료들을 적층함으로써, 광 흡수층(26)으로 입사하는 빛(파장 : 380-700Å)이 반사되는 것을 방지하고(25%의 반사율 성취), 상기 빛이 FET으로 전송되는 것을 방지(0%의 투과율 성취)할 수 있다. 광 흡수층(26)은 이미지의 콘트라스트(contrast)를 향상하고 FET내의 누설전류(leakage current)를 억제 한다.
400-500nm 두께의 실리콘 질화막(28)은 광 흡수층(26) 위에 형성되며, 150nm 두께의 Al 광 반사막(32)은 실리콘 질화막(28) 위에 형성된다. FET의 소스전극(22)과 광 반사막(32)는 CVD법에 의해 관통공내에 형성된 텅스텐(W) 스터드(30)를 거쳐 상호 접속되어 실리콘 산화막(24) 및 실리콘 질화막(28)을 통과한다. 광 흡수층(26)은 텅스텐 스터드(30)와 전기적으로 접속되지 않도록 텅스텐 스터드(30)의 주변에서는 개방된다.
광 반사막(32)은 복수의 FET 각각에 대해 형성되며, 하나의 광 반사막(32)은 하나의 하위 화소(subpixel)를 구성한다. 광 반사막(32)은 약 1.5-1.7㎛의 간격만큼 이격되며, 소정의 셀 간극에 따라 결정된 2-5㎛ 두께의 예컨데 SiO2의 주상 스페이서(34)는 도시된 바와 같이 형성되어 있다.
스페이서(34)는 그 양측부가 광 반사막(32) 위에 얹혀있지 않게끔 광 반사막(32) 사이에 위치하며, 광 반사막들(32) 사이의 거리와 거의 같은 폭을 갖는다. 이로써, 주상 스페이서(34)로 인한 하위 화소의 개구율의 저하는 방지된다. 복수의 스페이서(34)는 특정한 간격으로 기판 전체에 제공되어 소정의 셀 간극들을 유지한다.
인듐 티타늄 옥사이드(ITO) 투명 전극인 대향 전극(38)이 형성된 유리 보호 기판(glass protect substrate)(40)은 주상 스페이서(34) 위에 위치한다. 액정 물질이 봉지된 액정층(36)은 광 반사막(32)과 대향 전극(38) 사이의 영역(셀간극)내에 형성된다. 액정 분자들은 배향막(orienting film)(도시 생략)에 의해 배향된다.
제2도는 본 실시예에 따른 반사형 액정 광 벌브를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 주상 스페이서들(34)은 특정한 간격으로 광 반사막들(32) 사이의 영역 안에 형성된다. 본 실시예에서, 하위 화소를 구성하는 광 반사막(32)은 한 변의 길이가 17㎛인 정사각형이 되도록 형성된다. 하위 화소들은 1280행, 1600열의 매트릭스로 배열되어 광 벌브를 형성한다.
본 실시예에 따른 반사형 액정 광 벌브에서, 광 반사막(32)은 유리 보호기판(40)으로부터 입사된 빛을 반사하고, 액정층(36)에 전압을 인가하는 표시 전극(display electrode)으로서 기능한다. 게이트(4)가 턴 온(turn on)될 때, FET는 데이터선(20)에 공급된 신호 전압을 표시 전극인 광 반사막(32)에 인가하는 스위칭 소자로 기능한다. 디스플레이(display)는, 유리 보호 기판(40)으로부터 입사한 빛을 광 반사막(32)으로 진행시킨 후 반사시켜 유리 보호 기판(40)을 나가거나, FET가 턴 온(turn on)될 때, 표시 전극으르 작용하는 광 반사막(32)과 대향 전극사이에 인가된 전압에 따라 액정 분자들(도시 생략)의 방향을 변화시켜 빛의 전송을 방해함으로써, 광 투과율이 변화되어 실행된다.
제3도는 본 실시예에 따른 반사형 액정 광 벌브를 사용한 투사형 액정표시 장치의 개략도이다.
광원(42)으로부터 방사된 후 선형 편광된(lineary polarized) 빛은 광빔스플리터(light beam splitter)(44)에 의해 반사되어 색분할 프리즘(color separation prism)(46) - 여기서, 빛은 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 3원색으로 분리된다 - 으로 입사한 후, 반사형 액정 광 벌브들(48, 50, 52)에 각기 입사한다. 빛의 휘도는 각 반사형 액정 광 벌브에 의해 각 하위 화소에 따라 변조되며, 그 후, 빛은 반사되어 색분할 프리즘(46)으로 재차 입사한다. 그 후, 빛은 최초의 방향에 수직하게 선형 편광되고, 편광 빔 스플리터(44)로 입사한다. 반사형 액정 광 벌브들(48, 50, 52)에 의해 반사된 빛은 편광 빔 스플리터(44)를 통과하고 투사 렌즈(projection lens)(54)로 입사한다. 그 후, 빛은 확대되어 스크린(56)상에 투사된다.
이제부터, 본 발명의 일 실시예에 의한 액정 표시 장치의 제조 방법을 제4 내지 제8도를 참조하여 설명하겠다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치의 제조 방법은 주상 스페이서(34)를 제조하는 공정을 특징으로 하므로, 선행 공정들은 간략하게 설명하겠다. 먼저, 필드산화막(12)은 실리콘 기판(1)상에 형성되어 FET를 위한 복수의 소자 형성 영역들을 한정한다. 실리콘 산화막은 실리콘 기판(1)의 소자 형성 영역내에 형성되며, 폴리실리콘막은 CVD법에 의해 상기 실리콘 산학막 위에서 성장된다. 그 후, 패턴화가 수행되어 게이트 절연막(2) 및 게이트 전극(4)이 형성된다.
이온 주입에 의한 불순물의 첨가 및 확산으로 드레인 영역(drain region)(6) 및 소스 영역(source region)(8)을 형성한다. CVD법을 이용하여 층간 절연막으로 작용하는 실리콘 산화막(14)을 형성하고, 실리콘 산화막(14) 위에 축적 용량선(16)을 형성한 후, 실리콘 산화막(18)을 층간 절연막으로서 침착한다. 접촉공을 개방한 후, 데이터선(20) 및 소스 전극(22)을 형성한다.
전표면상에 실리콘 산화막(24)을 침착한 후, 약 100Å 두께의 티타늄(Ti)층, 약 1000Å 두께의 Al층 및 약 500Å 두께의 티탄늄 니트라이드(TiN)층을 순차로 적층하여 실리콘 산화막(24) 위에 약 160nm 두께의 광 흡수층(26)을 형성한다. 광 흡수층(26)의 특정한 영역에는, 나중에 형성될 스터드(stud)(30)가 광흡수층(26)을 접촉하지 않고 통과할 만큼의 크기를 갖는 관통공들을 형성한다. 그 후, 예컨데 400-500nm 두께의 실리콘 질화막(28)이 전표면상에 형성된다.
접촉공들은 실리콘 산화막(24) 및 실리콘 질화막(28)을 관통하도록 광 흡수층(26)의 개방된 영역내에 형성되며, 텅스텐(W) 스터드들(30)은 CVD 법을 사용하여 형성된다. 그 후, Al은 전표면상에 침착된 후, 각각의 스터드들(30)에 접속되고 예컨데 1,280행, 1,600열의 매트릭스로 배열된 두께 약 150nm, 폭 약 17㎛의 정방형 광 반사막들(32)을 형성하도록 패턴화된다. 본 실시예에서, 광 반사막들(32) 사이의 간격은 1.7㎛이다(제4도).
그 후, 목적한 셀 간극을 얻도록 플라즈마 CVD법을 사용하여 실리콘 산화막(60)을 2-5㎛ 두께로 침착한다(제4도). 그 후, 화학·기계적 연마(CMP)법을 사용하여 실리콘 산화막(60)의 상부 표면을 예컨데 약 0.5㎛ 연마하여 평활화한다(제5도).
그 후, 실리콘 산화막(62)이 예컨데 0.5㎛ 두께로 재차 침착된 후, 포지티브 포토레지스트(positive photoresist)는 약 3.7㎛ 두께로 코팅되어 포토레지스트막(photoresist film)(64)을 형성한다. 그 후, 포토레지스트막(64)의 전표면은 노광된다(제6도).
유리 마스크상의 이미지의 크기와 레지스트 이미지의 크기가 동일하고(1:1 노광; Eop) 노광시에 320-450Å의 노광 파장(exposure wavelength)이 사용되는 노광을 기준으로 이의 60%인 부족 노광(underexposure)이라면, 기판의 콘트라스트차-즉 광 반사막(32)의 반사율(80-90%)과 광 반사막(32) 아래에 위치한 광 흡수층(26)의 반사율(10-20%)간의 차이에서 비롯된, 광 반사막(32) 위에 있는 포토레지스트막(64)의 부분의 노광량(exposure)과 광 반사막들(32) 사이에 있는 영역의 위에 있는 포토레지스트막(64)의 부분의 노광량간의 현저한 차이 - 가 발생된다. 이와 같은 노광량의 차이로 인해, 광 반사막(32) 위에 있는 포토레지스트막(64)은 노광되고, 광 반사막들(32) 사이의 포토레지스트막(64)은 노광되지 않으므로(그 표면만 노광됨), 자기 정렬적으로 노광된다.
그 후, 약 1:1 노광량을 얻도록 제9도의 A에 도시된 레지스트 패턴닝 마스크(resist patterning mask)(68)를 사용하여 포토레지스트막(64)을 재노광한다. 제9도는 광 반사막(32)측에서 기판(1)을 바라본 평면도이다. 상기 재노광이 있은 후, 광 반사막들(32) 사이의 영역의 위에 있는 포토레지스트막(64)을 상기 영역의 길이 방향으로 패턴화하도록 현상(development)이 실행되며, 이로써, 특정한 길이를 갖는 스페이서들(34)을 형성하기 위한 마스크(66)가 광 반사막들(32) 사이의 특정한 영역에 형성된다. 형성된 마스크(66)의 폭은 광 반사막들(32) 사이의 거리와 동일한 약 1.7㎛로 한정된다.
마스크(66)는, 주상 스페이서들(34)을 완성하도록 활성 이온 에칭(RIC)에 의한 실리콘 산화막들(60, 62)의 에칭에 사용된다(제8도). 주상 스페이서(34)는 광반사막들(32) 사이에 위치하고, 광 반사막들(32) 사이의 간격과 거의 동일한 폭을 갖도록 형성된다.
그 후, 상기 기판은 종래 공정에 의해 대향 전극(38)이 형성된 유리 보호기판(40)에 밀착되고, 액정은 셀 간극내에 봉지되어, 반사형 액정 광 벌브가 완성된다.
상술한 바와 같이, 스페이서 형성을 위해 포토리소그래피 공정에서, 본 실시예에 따른 제조 방법은 기판의 콘트라스트차를 이용한 자기 정렬적 프로세스를 사용하므로, 주상 스페이서(34)는 광 반사막들(32) 사이에 위치하고 광 반사막들(32) 사이의 간격과 거의 동일하게끔 형성될 수 있다.
비록 상기 실시예에서는 특정한 길이의 스페이서(34)가 광 반사막들(32)사이의 영역내에 형성되더라도, 다른 실시예에서는 목적한 스페이서(34)가 제9도의 B 및 C에 도시된 마스크(68)를 사용하여 임의 영역내에 형성될 수 있다.
제9도의 B는 횡방향 및 종방향으로 배열된 광 반사막들(32)에 의해 형성된 교차부내에 마스크(66)가 형성되는 경우를 도시한다.
기판(1)상의 모든 광 반사막들(32) 사이의 영역들 위에 남아있는 포토레지스트막(64)은 예컨데 제9도의 B에 도시된 정방형의 레지스트 패터닝 마스크(68)를 사용하여 과노광(over-exposed) 및 과현상(over-developed)되며, 이로써, 광 반사막들(32) 사이의 포토레지스트막(64)은 패턴화되어 상기 교차부에는 정방형의 마스크(66)가 형성된다.
제9도의 C는, 정방형의 레지스트 패터닝 마스크(68)를 사용하여 십자형 저부를 갖는 마스크를 형성하도록 제9도의 A에 대한 조건과 유사한 노광 조건하에서 패턴화를 수행함으로써, 횡방향 및 종방향으로 배열된 광 반사막들에 의해 형성된 교차부 위에 정방향의 마스크(66)가 형성되는 것을 도시한다.
제9도의 B 및 C를 사용하여 형성된 스페이서(34)는 넓은 면적 및 큰 체적을 가지며, 따라서, 향상된 내가중 성능을 가진다.
상기 마스크(66)를 사용하여 형성된 스페이서는 제2도에 도시되어 있다. 제2도에서, 스페이서들(70, 72, 74)은 제9도의 A, B 및 C의 마스크들(66)를 사용하여 형성된다.
상기 실시예에서, 포토레지스트막(64)은 자기 정렬적으로 패턴화하는 단계 및 레지스트 패터닝 마스크를 이용하여 패턴화하는 단계의 2단계로 나뉘어 패턴화되며, 포토레지스트막(64)이 형성된 후, 주상 스페이서들(34)이 형성될 광 반사막들(32) 사이의 영역들은 상기 스페이서가 광 반사막(32) 위에 위치하지 않도록 제9도에 도시된 레지스트 패터닝 마스크(68)을 동시 사용함으로써 일반적인 1:1 노광에 비해 160%의 노광을 얻도록 과노광(over-exposed)되고, 상기 노광된 레지스트를 그 저부까지 제거하는데 필요한 현상 시간(Top)에 비해 400%의 비율로 과현상(over-developed)될 수 있다.
이로써, 포토리소그래피 공정의 단계의 수는 감소될 수 있다.
[발명의 효과]
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 복수의 광 반사막들 사이의 영역상에만 주상 스페이서가 형성되어 반사형 액정 광 벌브의 하위 화소의 개구율이 향상된다.

Claims (7)

  1. 입사광을 반사하고 표시 전극으로 기능하는 복수의 광 반사막(light reflecting films)과, 상기 광 반사막에 대향하여 상기 광 반사막의 광 입사측에 설치된 대향 전극(opposing electrodes)과, 상기 광 반사막과 상기 대향 전극 사이에 봉지된 액정층(liquid crystal layers)과, 소정의 셀 간극을 유지하도록 상기 액정층내에 형성된 주상 스페이서(pillar-shape spacers)와, 적어도 상기 복수의 광 반사막 사이의 아래에 형성된 광 흡수층(optical absorbing layer)을 구비한 액정 표시 장치에 있어서,
    ① 상기 스페이서는 상기 광 반사막 사이의 영역 위에 형성되고 상기 광 반사막의 연직 위에는 형성되지 않으며,
    ② 상기 광 흡수층은 실질적으로 100Å 두께의 Ti와, 실질적으로 1000Å 두께의 Al과, 실질적으로 500Å 두께의 TiN이 순차로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    ① 반도체 기판상에 광 흡수층을 형성하는 단계와,
    ② 상기 광 흡수층을 커버하는 제1절연막을 형성하는 단계와,
    ③ 상기 제1절연막상에 복수의 광 반사막을 형성하는 단계와,
    ④ 상기 광 반사막을 커버하는 제2절연막을 형성하는 단계와,
    ⑤ 레지스트층을 형성하도록 상기 제2절연막 전체에 포지티브 포토레지스트를 코팅하는 단계와,
    ⑥ 상측으로부터의 투광 조사(flood light illumination)을 이용하여 상기 레지스트층을 노광시키되, 상기 광 반사막 위에 놓인 상기 레지스트층의 부분들은 직사광 및 반사광으로 노광시키며, 상기 광 반사막 위에 놓이지 않은 상기 레지스트층의 부분들은 실질적으로 직사광으로만 노광시키는 레지스트층 노광 단계와,
    ⑦ 상기 노광된 레지스트층을 현상시킴으로써, 상기 레지스트층이 상기 복수의 광 반사막들 사이에 있는 영역들 위에서만 잔존하는 자기 정렬된 마스크를 형성하는 노광된 레지스트층 현상 단계와,
    ⑧ 상기 마스크를 사용하여 제2절연막을 에칭함으로써, 상기 복수의 광반사막들 사이에 있는 영역들 위에 주상 스페이서를 형성하는 마스크 사용 단계를 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  3. 액정 표시 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    ① 반도체 기판상에 복수의 스위칭 소자들을 형성하는 단계와,
    ② 상기 스위칭 소자들을 커버하는 제1절연막을 형성하는 단계와,
    ③ 상기 제1절연막상에 광 흡수층을 형성하는 단계와,
    ④ 상기 광 흡수층을 커버하는 제2절연막을 형성하는 단계와,
    ⑤ 상기 광 흡수층으로부터 전기적으로 절연되고 상기 복수의 스위칭 소자들에 각각 전기적으로 접속된 복수의 스터드(stud)들을 형성하는 단계와,
    ⑥ 상기 제2절연막상에, 상기 스터드들에 전기적으로 접속되고 상기 복수의 스위칭 소자들에 각각 대응하는 복수의 도전성 광 반사막들을 형성하는 단계와,
    ⑦ 상기 도전성 광 반사막들을 커버하는 제3절연막을 형성하는 단게와,
    ⑧ 상기 제3절연막 전체에 포지티브 포토레지스트를 코팅하여 레지스트층을 형성하는 포지티브 포토레지스트·코팅 단계와,
    ⑨ 상기 레지스트층을 상측으로부터 노광 및 현상시킴으로써, 상기 레지스트층이 복수의 광 반사막들 사이에 있는 영역 위에서만 자기 정렬식으로 잔류하도록 마스크를 형성하는 레지스트층의 노광 및 현상 단계와,
    ⑩ 상기 마스크를 사용하여 상기 제3절연막을 에칭함으로써 상기 복수의 광 반사막들 사이에 있는 영역 위에 주상 스페이서를 형성하는 마스크 사용 단계와,
    ⑪ 상기 스페이서에 의해 지지되는 대향 전극이 형성되는 대향 기판에 상기 기판을 고착시키는 단계와,
    ⑫ 상기 스페이서에 의해 형성된 셀 간극내에 액정을 봉지하는 단계를 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 광 흡수층은 실질적으로 100Å 두께의 Ti와, 실질적으로 1000Å 두께의 Al과, 실질적으로 500Å 두께의 TiN이 순차로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 레지스트층이 노광될 때, 상기 스페이서가 형성될 위치는 노광전에 마스크되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    ① 상기 스페이서에 의해 지지되는 대향 전극이 형성되는 대향 기판에 상기 기판을 고착시키는 단계와,
    ② 상기 스페이서에 의해 형성된 셀 간극(cell gap)내에 액정을 봉지하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 광 흡수층은 실질적으로 100Å 두께의 Ti와, 실질적으로 1000Å 두께의 Al과, 실질적으로 500Å 두께의 TiN이 순차로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
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