KR100355866B1 - 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

먼저, 게이트 전극과 반도체 패턴, 소스 전극 및 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 웨이퍼 상부에 형성한다. 이어, 절연막을 증착하고 패터닝하여 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 형성한다. 이어, 얇은 배리어 금속층을 증착하고 그 위에 텅스텐층을 증착하고, 절연막이 노출될 때까지 평탄화 공정을 실시하여 접촉 구멍 내부에만 배리어 금속층 및 텅스텐층을 남긴다. 이어, 티타늄 타겟(target)이 장착되어 있는 증착실에 질소 기체를 넣고 반응성 스퍼터링법을 이용하여 질화 티타늄막을 증착한다. 이어, 알루미늄 타겟(target)이 장착되어 있는 증착실에서 스퍼터링법을 이용하여 알루미늄을 적층하여 질화 티타늄막의 상부에 반사막을 형성한다. 이때, 반사막의 반사율을 90% 이상으로 만들어주기 위하여 알루미늄은 150℃ 이하의 범위에서 적층해야만 한다. 이를 위하여 증착시 웨이퍼의 증착 온도를 증가시키기 위한 아르곤 기체를 차단함으로써 증착 온도의 변경 없이 반사막의 반사율을 90% 이상으로 얻을 수 있다.

Description

반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법{a method manufacturing a panel for a reflective-type micro-liquid crystal display}

본 발명은 반사형 마이크로(micro) 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사율을 높이는 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 기판, 두 기판 사이의 액정층으로 이루어지며, 전극에 전압을 인가하여 액정층의 액정 분자들을 재배열시킴으로써 투과되는 빛의 양을 조절하는 표시 장치이다.

이러한 액정 표시 장치는 빛을 발광하는 백 라이트(back light)가 부착되어 있는 투과형과 자연광을 이용하는 반사형으로 나눌 수가 있는데, 이 중에서 반사형 액정 표시 장치는 반사막으로 이루어진 화소 전극과 화소 전극에 전달되는 화상 신호를 제어하는 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자가 형성되어 있는 제1 기판과 컬러 필터가 형성되어 있는 제2 기판으로 이루어져 있다.

액정 표시 장치의 제조 방법, 특히 반도체 제조 공정에서 웨이퍼의 상부에 반사막을 형성하는 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다. 우선, 규소로 이루어진 기판인 웨이퍼 위에 게이트 전극, 반도체 패턴, 소스 전극, 드레인 전극을 포함하는 스위칭 소자를 형성한다. 이어, 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 가지는 절연막을 형성하고 그 상부에 높은 반사율을 가지는 알루미늄을 포함하는 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 접촉 구멍을 통하여 드레인 전극과 연결되는 화소 전극으로 반사막을 형성한다.

이러한 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판에서 반사막은 200~300℃의 범위에서 알루미늄 타겟(target)이 장착되어 있는 증착실에서 스퍼터링 방법을 통하여 증착한다. 하지만, 이때 알루미늄으로 이루어진 반사막의 반사율은 일반적인 가시광선 파장 대역(436-700nm)에서 87-89%로서 90% 이하로 얻어진다.

이러한 반사형 마이크로 액정 표시 장치의 광효율을 높이기 위해 반사막의 반사율을 90% 이상으로 높이는 것이 바람직하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사형 마이크로 액정 표시 장치의 반사막의 반사율을 높이는 것이다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법 중 반사막을 형성하는 증착실의 구조를 개략적으로 도시한 구성도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에서 박막의 반사율을 파장 대열에 따라 도시한 도면이고,

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에서 가시광선의 파장 대역에서 증착 온도와 반사율의 관계를 도시한 도면이다.

이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 알루미늄을 150℃ 이하에서 적층하고 패터닝하여 반사막을 형성한다.

더욱 상세하게 본 발명에서는, 규소로 이루어진 웨이퍼의 상부에 게이트 전극과 반도체 패턴, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성한다. 이어, 웨이퍼 위에 절연막을 증착하고 패터닝하여 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 형성하고, 배리어 금속층과 텅스텐층을 차례로 증착한다. 이어, 절연막이 드러나도록 텅스텐층과 배리어 금속층을 평탄화고 절연막 및 텅스텐층 상부에 질화 티타늄막을 증착한다. 이어, 증착 온도에 상관 없이 질화 티타늄막 위에 알루미늄막을 증착하여 반사막을 형성한다.

여기서, 알루미늄막 증착 단계는 히터를 가지는 증착실을 이용하여 스퍼터링으로 이루어지며, 히터에서 웨이퍼를 열을 전달하는 기체를 차단한 상태에서 이루어진다.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1d를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1a에서와 같이, 전면 위에 절연막(20)을 증착하고 패터닝하여 웨이퍼의 상부에 형성되어 있는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터의 드레인 전극(10)을 드러내는 접촉 구멍(21)을 형성한다.

이어, 도 1b에서와 같이 얇은 배리어 금속층을 증착하고 그 위에 텅스텐층을 증착하고, 절연막(20)이 노출될 때까지 평탄화 공정을 실시하여 접촉 구멍(21) 내부에 배리어 금속층(30) 및 텅스텐층(40)을 남긴다.

이어, 도 1c에서와 같이 티타늄 타겟(target)이 장착되어 있는 증착실에 질소 기체를 넣고 반응성 스퍼터링법을 이용하여 질화 티타늄막(50)을 증착한다.

이어, 도 1d에서와 같이 알루미늄 타겟(target)이 장착되어 있는 증착실에서 스퍼터링법을 이용하여 알루미늄을 적층하여 질화 티타늄막(50) 상부에 반사막(60)을 형성한다. 이때, 반사막(60)의 반사율을 90% 이상으로 만들어주기 위하여 알루미늄 증착시 웨이퍼에 열을 전달하는 기체를 차단한 상태에서 공정을 실시한다.

통상적인 반도체의 제조 공정에서 알루미늄 적층 단계는 웨이퍼의 상부에 알루미늄이 200~300℃ 정도의 온도 범위에서 적층되도록 증착실의 공정 조건을 설정하고 진행한다. 이는 알루미늄 박막의 스텝 커버리지(step coverage)를 향상시키고, 결정의 그레인(grain) 크기를 적절하게 형성하여 알루미늄 박막의 저항을 최소화하는 등의 효과를 부여하기 위함이다. 이때, 웨이퍼(400)는 도 2에서 보는 바와같이, 증착실(100)의 내부에 알루미늄 표적(200)의 맞은 편에 설치되어 있는 히터(heater)(300) 상부에 올려지게 되며, 박막의 증착 온도를 200~300℃ 정도로 만들어주기 위해서는 히터(300)로 웨이퍼(400)를 가열하는 동시에 히터(300)에 의해 가열되어 있는 기체, 예를 들어 불활성 기체인 아르곤(Ar) 등을 웨이퍼(400)로 흐르도록 한다. 하지만, 본 발명의 실시예에서는 반사막(60, 도 1d 참조)의 반사율을 90% 이상으로 만들어주기 위하여 알루미늄은 기존의 증착 온도는 변경하기 않는 상태에서 증착이 가능하다. 이를 위해서 본 발명의 실시예에서는 히터(300)에서 웨이퍼(400)로 흐르는 아르곤 기체를 차단한다. 이렇게, 아르곤 기체를 차단하면, 히터(300)를 통상적인 공정 조건을 변화시키지 않고 200-300℃ 범위에서 가열하더라도 히터(300)에서 웨이퍼(400)로 열을 전달하는 아르곤이 차단되어 있으므로 웨이퍼(400)의 증착 온도가 상승하는데는 한계가 있으며, 이때 히터(300)와 웨이퍼(400)의 온도는 100℃ 정도 차이를 가지게 된다. 따라서, 알루미늄 박막을 증착하는 공정 조건을 변경하지 않으면서 용이하게 반사막(60)의 증착 온도를 150℃ 이하인 100-120℃ 범위로 낮출 수 있다.

이러한 방법으로 제조된 알루미늄 박막의 반사율을 측정하여 도 3에 나타내었다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에서 박막의 반사율을 파장 대열에 따라 도시한 도면이다.

도 3에서 x축은 알루미늄 박막에 입사된 빛의 파장으로서 가시광선 파장 대역(300-800nm)이며, y축은 반사율이다. 이때, 측정 장비로는 'NANOSPEC8000X'를사용하였으며, 아르곤 기체를 차단한 경우(A)와 아르곤 기체를 흐르도록 한 경우(B)에 대하여 각각 측정하였다.

도 3에서와 같이, 적(700nm), 녹(546nm), 청(436nm)의 파장을 포함하는 436-700nm의 파장 대역에서 아르곤 기체를 차단하고 형성한 경우(A)의 알루미늄 박막의 반사율은 90-92%를 나타내고 있어, 아르곤 기체를 흐르도록 하고 형성한 경우(B)의 반사율 88-89%보다 높다. 이를 통하여 웨이퍼(400)에 전달되는 열을 줄이기 위해 아르곤 기체를 차단하여 150℃ 이하의 범위에서 알루미늄막(60)을 형성하면 알루미늄막(60)은 반사율이 향상되는 것을 알 수 있다.

다음은, 도 4 및 도 5를 통하여 증착 온도 따른 반사율의 변화에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에서 가시광선의 파장 대역에서 증착 온도와 반사율의 관계를 도시한 도면이다. 도 4는 전력이 10.6KW POWER에서 반사율을 측정한 것이고, 도 5는 전력이 13KW POWER에서 반사율을 측정한 것이다.

도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 가시광선의 파장 대역에서 알루미늄 박막은 증착 온도가 200℃ 및 225℃인 경우에 90% 이하의 낮은 반사율을 가지는 것으로 나타났다. 하지만, 알루미늄 박막의 증착 온도가 150℃인 경우에는 90-92% 범위에서 증착 온도가 200℃ 및 225℃인 경우보다 반사율이 높은 것으로 나타났다. 따라서, 알루미늄 박막의 증착 온도는 150℃ 이하인 것이 좋다.

이와 같이 본 발명에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에서는 통상적인 증착 온도는 변경하지 않은 상태에서 증착시 열을 전달하는 기체를 차단함으로써 150℃ 이하의 온도 범위에서 알루미늄막이 증착되도록 하여 반사막을 형성함으로써 90% 이상의 반사율을 가지는 반사막을 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. (정정)

   규소로 이루어진 웨이퍼의 상부에 게이트 전극과 반도체 패턴, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,

   상기 웨이퍼 위에 절연막을 증착하고 패터닝하여 상기 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 형성하는 단계,

   배리어 금속층을 증착하는 단계,

   상기 배리어 금속층 위에 텅스텐층을 증착하는 단계,

   상기 절연막이 드러나도록 상기 텅스텐층을 평탄화하는 단계,

   상기 절연막 및 상기 텅스텐층 상부에 질화 티타늄막을 증착하는 단계,

   상기 질화 티타늄막 위에 알루미늄막을 증착하여 반사막을 형성하되, 히터를 가지는 증착실을 이용하여 스퍼터링으로 상기 알루미늄막을 증착하며, 상기 히터에서 상기 웨이퍼로 열을 전달하는 기체를 차단한 상태에서 증착 온도 150℃ 이하로 상기 알루미늄막을 증착하는 단계

   를 포함하는 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법.
2. (삭제)