KR100386003B1

KR100386003B1 - 반사형 액정 표시장치 및 그 제조방법_

Info

Publication number: KR100386003B1
Application number: KR10-1998-0055053A
Authority: KR
Inventors: 이종훈; 이상걸
Original assignee: 엘지.필립스 엘시디 주식회사
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2003-10-17
Also published as: US6549252B1; KR20000039652A

Abstract

본 발명은 액정표시 장치에 있어서 그 제조공정을 단순화하고, 저 소비전력, 박형, 경량화, 저 가격화를 실현하는데 그 목적이 있다.

이에, 본 발명은 절연면을 갖는 기판과, 상기 절연면 상에 형성된 소스 및 드레인 영역과 상기 소스 및 드레인 영역 사이에 위치한 채널영역을 가지는 반도체층과, 상기 반도체층의 채널영역 상에 형성된 게이트 전극과, 상기 게이트 전극과 상기 반도체층의 채널영역 사이에 형성된 게이트 절연층과, 상기 게이트 전극과 상기 게이트 주변의 상기 반도체층의 소스 및 드레인 영역의 일부를 덮는 보호층과, 상기 반도체층의 소스 및 드레인 영역에 각각 접촉되고 상기 보호층과 소정의 길이로 옵셋된 옴익 콘택층과, 상기 반도체층의 상기 소스 및 드레인 영역에 위치한 옴익 콘택층 상에 각각 형성된 소스 및 드레인 전극과, 상기 드레인 전극에서 연장되어 형성된 반사전극을 포함하는 반사형 액정 표시장치를 개시하고 있다.

Description

반사형 액정 표시장치 및 그 제조방법

본 발명은 액정 표시장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 액정 표시장치의 스위칭 소자로서 동작하는 박막 트랜지스터에 관한 것이다.

최근 정보화 사회로 시대가 급진전함에 따라, 대량의 정보를 처리하고 이를 표시하는 디스플레이(display)분야가 발전하고 있다.

근대까지 브라운관(cathode-ray tube ; CRT)이 표시장치의 주류를 이루고 발전을 거듭해 오고 있다. 그러나, 최근 들어 소형화, 경량화, 저 소비전력화 등의 시대상에 부응하기 위해 평판 표시소자(plat panel display)의 필요성이 대두되었다. 이에 따라 색 재현성이 우수하고 박형인 박막 트랜지스터형 액정 표시소자(Thin film transistor-liquid crystal display ; 이하 TFT-LCD라 한다)가 개발되었다.

TFT-LCD의 동작을 살펴보면, 박막 트랜지스터에 의해 임의의 화소(pixel)가 스위칭 되면, 스위칭된 임의의 화소는 하부광원의 빛을 투과할 수 있게 한다.

상기 스위칭 소자는 반도체층을 비정질 실리콘으로 형성한, 비정질 실리콘 박막 트랜지스터(amorphous silicon thin film transistor ; a-Si:H TFT)가 주류를 이루고 있다. 이는 비정질 실리콘 박막이 저가의 유리기판과 같은 대형 절연기판 상에 저온에서 형성하는 것이 가능하기 때문이다.

그러나, 상기 비정질 실리콘 TFT를 사용하는 TFT-LCD는 CRT와 비교해서 저 소비전력의 우위를 가지고 있으나, 가격이 높은 단점이 있다. 이는 TFT-LCD를 구동하기 위해서는 구동회로가 사용되는데, 상기 구동회로의 가격이 높기 때문이다.

즉, 다시 말해, 현재 휴대용 컴퓨터 등에 널리 사용되고 있는 TFT-LCD는 일반적으로 비정질 실리콘으로 제작된 화소 배열(pixel array)기판에 단 결정 실리콘(single crystal silicon)으로 제작된 구동 고밀도 집적회로(Large scale integration ; 이하 LSI이라 한다)를 TAB(Tape automated bonding)등의 방법으로 연결하여 구동한다. 그러나 이와 같은 방식은 SXGA(super extended graphic array ; 1280×1024×3의 해상도를 가짐)와 같은 고해상도의 디스플레이를 구현함에 있어서 화소 배열 기판과 구동 LSI의 연결에 최소한 1280×3 + 1024 개의 리드(lead)가 필요함을 의미하고, 이는 제조 공정상의 어려움을 가져올 수 있을 뿐만 아니라, TFT-LCD의 신뢰성(reliability)과 수율을 저하시킬 수 있다.

또한, 구동 LSI의 가격이 높기 때문에, 전체적으로 TFT-LCD 가격의 상승 요인이 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 TFT-LCD에 사용되는 스위칭 소자의 반도체층을 다결정 실리콘(Poly-Si)으로 사용하는 연구가 진행되었다. 다결정 실리콘 TFT-LCD의 경우 화소 배열(pixel array)기판의 박막 트랜지스터와 구동회로를 동일 기판 상에서 모두 다결정 실리콘으로 제작함으로써 구동회로가 집적된 TFT-LCD를 제작할 수 있고, 따라서 비정질 실리콘 TFT-LCD와 같이 화소 배열(pixel array)기판과 구동회로를 연결하는 별도의 과정이 불필요하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 다결정 실리콘을 반도체층으로 사용한 TFT-LCD에 관해 설명한다.

일반적인 TFT-LCD는 하부의 백라이트(back light)와 하부 기판이라 불리는 박막 트랜지스터 배열 기판(TFT array substrate), 상부 기판이라 불리는 컬러필터 기판(color filter substrate)등으로 구성된다. 이하 설명될 내용은 하부 기판인 박막 트랜지스터 배열 기판에 관한 것으로, 도 1a 내지 도 1h를 참조하여 종래의 제조공정을 설명한다.

먼저 도 1a은 기판(1) 상에 제 1 마스크(mask)를 사용하여 소스/드레인의 데이터 라인(data line)(2)(4)(6)을 형성하는 단계를 도시한 것으로, 스퍼터(sputter)를 이용하여 제 1 금속층을 증착하고 패터닝(patterning)한다. 상기 제 1 금속층은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 주석(Sn), 텅스텐(W), 구리(Cu)등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄합금을 사용하는데 이는 저항이 작기 때문이다.

상기 제 1 금속층의 증착시에 생길 수 있는 힐락(hillock)이나, 소스/드레인 배선(2)(4)(6)의 패턴(pattern)시에 생길 수 있는 소스/드레인 배선(2)(4)(6)의 단선 등의 경우를 방지하지 위해 제 2 금속층(8)을 증착하고, 제 2 마스크를 사용하여 패터닝 한다. 상기 제 2 금속층은 주로 몰리브덴(Mo)이나, 몰리-텅스텐(MoW)을 사용한다(도 1b 참조).

도 1c는 제 1 절연막인 층간 절연막(inter layer insulator)(10)을 증착 하는 공정을 나타낸 도면으로, 상기 소스/드레인 배선(2)(4)(6)과 추후 형성될 액티브층(active layer)과 절연을 위해 형성한다. 또한 액티브층의 결정화에 사용될 비정질 실리콘(a-Si:H)(12)을 증착한다.

상기 제 1 절연막(10)은 상압 화학 기상 증착법(Atmospheric Pressure chemical vapor deposition ; APCVD)으로 증착하고, 상기 비정질 실리콘(12)은 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma enhanced chemical vapor deposition ; 이하 PECVD라 한다)으로 증착한다.

상기 비정질 실리콘(12) 증착 후에, 상기 비정질 실리콘(12) 내부에 결합되어 있는 수소(H)를 제거하는 탈수소화 공정을 거쳐서 상기 비정질 실리콘(12)을 결정화한다.

상기 탈수소화 공정은 상기 비정질 실리콘(12) 내부에 결합되어 있는 수소를 비정질 실리콘(12)의 결정화 공정에서 생성될 수 있는 보이드(void) 생성의 억제와 결정화된 다결정 실리콘의 전기적인 특성 향상을 목적으로 한다.

도 1d는 결정화된 다결정 실리콘을 패터닝하여 액티브층(14)의 아일랜드를 형성하는 단계를 도시한 것으로, 제 3 마스크 공정에 의해 형성된다.

다음으로 도 1e는 제 2 절연막(16)과 제 3 금속층을 증착하는 단계를 도시한 것으로, 상기 제 2 절연막(16)은 PECVD방법으로 증착하고, 상기 제 3 금속층은 스퍼터(sputter)방법으로 증착한다. 그 후, 제 4 마스크로 제 3 금속층을 패터닝 하여 게이트 전극(18)(20)(22)을 형성한다. 또한, 게이트 전극(18)(20)(22)의 패터닝 후에 제 2 절연막(16)을 증착 두께의 약 절반 정도를 건식식각(dry etching)한다. 상기 제 2 절연막을 완전히 식각하지 않는 이유는 추후 공정에서 액티브층인 다결정 실리콘(14)의 막질 보호에 있다.

다음 공정으로 도 1f에 도시된 바와 같이 게이트 전극(18)(20)(22)의 하부를 제외한 부분, 즉 소스/드레인 전극부(28)(30)의 다결정 실리콘(14)층에 이온도핑(ion doping)을 하는 단계와 보호층(24)(26)을 증착하는 단계이다.

이후, 제 5 마스크 공정에 의해 도 1g와 같이 소스/드레인 배선부(2)(4)(6)와 소스/드레인 전극부(28)(30)를 연결하기 위한 콘택홀(contact hole)(28')(30')(32)을 형성한다.

박막 트랜지스터의 배열 기판인 하판(100) 공정의 마지막 단계인 연결 배선의 형성은 투명한 도전성물질을 증착하고 패터닝하여 도 1h에 도시된 바와 같이 제 6 마스크 공정에 의해 형성된다. 즉 구동 회로부(A)의 연결은 구동회로부의 소스전극(34)을 매개로 소스배선(2)과 소스전극부(28)가 콘택홀(32)(28)을 통하여 연결된다. 또한 구동회로측(A)의 드레인 전극과 드레인 배선 및 스위칭부(B)도 동일한 방법으로 연결된다.

즉, 최종적으로 회로부의 소자(A)와 화소 부의 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(B), 스토리지 캐패시터(storage capacitor, C), 화소전극부(D)로 구성된다.

그러나, TFT-LCD는 백라이트에 의해 입사된 빛의 3∼8%만 투과하는 매우 비효율적인 광 변조기이다. 만일 두 장의 편광의 투과도는 45%, 하판과 상판의 유리 두 장의 투과도는 94%, TFT어레이 및 화소의 투과도는 약 65%, 컬러필터 외의 투과도는 27%라고 가정하면 TFT-LCD의 광 투과도는 약 7.4%이다. 표 1은 백라이트에서 나온 빛의 각 층별 투과도를 도식적으로 나타낸 그래프이다.

[표 1] TFT-LCD의 백라이트에서 나온 빛이 각층을 통과할 때의 투과도

상술한 바와 같이 실제로 TFT-LCD를 통해 보는 빛의 양은 약 7%정도이므로 고휘도의 TFT-LCD에서는 백라이트의 밝기가 밝아야 하고, 상기 백라이트에 의한 전력 소모가 크다. 따라서 백라이트의 전원 공급을 위해서는 전원 공급 장치의 용량을 크게 하여, 무게가 많이 나가는 배터리(battery)를 사용해 왔다.

또한, 콘택홀(28')(30')(32)을 통해 소스/드레인 배선(2)(4)(6)과 소스/드레인 전극(34)(36)(38)(40)과의 연결 시에 콘택 저항이 크기 때문에, 이로 인한 신호 지연으로 화질 저하의 문제점이 있을 수 있다.

그리고, TFT-LCD의 하판(100)을 만들기 위해서는 약 여섯 번의 마스크 공정을 거쳐야 하기 때문에, 이로 인한 미스 얼라인(miss align) 문제로 수율이 감소하는 단점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자연광을 사용하는 TFT-LCD를 실현하는데 그 목적이 있다.

그리고, 소스/드레인 배선과 소스/드레인 전극부와의 접촉으로 인한 접촉 저항을 줄이는데 그 목적이 있다.

또한, 제작 공정의 단순화를 통해 저 가격의 TFT-LCD를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1h는 종래의 다결정 실리콘을 사용한 TFT-LCD의 제작공정을 나타낸 공정도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제작된 반사형 TFT-LCD의 한 픽셀에 해당하는 평면도.

도 3a 내지 도 3d는 도 2의 절단선인 Ⅲ-Ⅲ'으로 자른 단면의 공정을 나타내는 공정도.

도 4a 및 도 4b는 도 3c 및 도 3d의 다른 형태를 나타내는 단면도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 기판 (Glass) 52 : 게이트 배선

54 : 게이트 전극 56 : 액티브층

58 : 데이터 배선 60 : 소스 전극

62 : 드레인 전극 64 : 화소 전극

66 : 스토리지 전극 70 : 버퍼층(buffer layer)

74 : 게이트 절연막 80 : 보호층

80': 돌기부

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기판을 구비하는 단계와; 상기 기판 상의 전면에 완충층을 형성하는 단계와; 상기 완충층 상에 반도체층을 증착하고 패터닝하여 아일랜드 형상의 액티브층으로 형성하는 단계와; 상기 액티브층 및 노출된 기판 상에 절연막 및 제 1 금속층을 순차적으로 증착하고 패터닝 하여, 상기 액티브층의 폭 보다 작게 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계와; 상기 게이트 전극 상에 보호층을 증착하고, 상기 게이트 전극과 상기 액티브층중 상기 게이트 전극 주변의 일부분을 덮도록 패터닝 하는 단계와; 상기 기판의 전면에 걸쳐 불순물층과 제 2 금속층을 순차적으로 증착하고, 상기 보호막과 소정의 간격을 두고 상기 액티브층과 겹치도록 패터닝하여 소스/드레인 전극을 형성하고, 상기 드레인 전극에서 연장된 반사전극을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 액정 표시장치 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 반사형 액정표시 장치를 개시하고 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 구성과 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

이해를 돕기 위해 본 발명에 의한 다결정 실리콘 TFT-LCD의 한 화소에 해당하는 기판의 평면도인 도 2와, 도 2의 절단선 Ⅲ-Ⅲ'로 자른 단면으로 나타낸 공정 단면도인 도 3a∼3d를 참조하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이 N 번째의 게이트 배선(50)이 행방 향으로 배열되어 있고, 열 방향으로는 소스 배선(58, 이하 데이터 배선이라 한다)이 배열되어 있다. 그리고 상기 N번째 게이트 배선(50)의 소정의 위치에 게이트 전극(54)이 형성되어 있고, 상기 데이터 배선(58)의 소정의 위치에 소스 전극(60)이 형성되어 있고, 화소 전극(64)이 드레인 전극(62)과 함께 픽셀(200)의 소정의 위치에 형성되어 있다. 또한, N+1 번째 게이트 배선(52)의 소정의 위치에 스토리지 전극(66)이 형성되어 한 픽셀(200)은 구성된다.

액티브층으로 사용되는 다결정 실리콘(56)은 상기 게이트 전극(54)과 상기 소스/드레인 전극(60)(62)의 하부에 형성되어 있다.

일반적으로 액티브층(56)을 기준으로 한쪽 면에 상기 게이트 전극(54)과 상기 소스/드레인 전극(60)(62)이 형성된 구조의 박막 트랜지스터를 코플라나형 박막 트랜지스터(coplanar type TFT)라 불린다.

더욱더 상세하게 설명하기 위해 도 2의 절단선인 Ⅲ-Ⅲ'로 자른 단면의 공정도인 도 3a-3d를 참조하여 설명한다.

먼저 도 3a에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는 기판(1) 상에 제 1 절연물질(70)을 증착하는 단계로부터 시작한다. 일반적으로 기판 상에 바로 증착하는 상기 제 1 절연물질(70)을 버퍼층(Buffer layer) 또는 언더-코우트층(Under coat layer) 이라고 한다.

상기 기판(1)은 알칼리(akaly)물질이 거의 없는 무알카리 유리가 사용된다. 이는 유리 기판으로부터의 알칼리 물질의 용출은 박막소자의 특성을 열화 시키기 때문에 능동행렬(active matrix)소자에 쓰이는 유리기판은 알칼리 물질이 적지 않으면 안 된다.

또한 상기 기판(1)은 유리 이외에도 다양한 절연 물질이 쓰일 수 있는데, 주로 연구되고 있는 물질은 고분자 화합물질의 플라스틱이다. 이 물질은 고강도, 내열성, 플렉시블한 장점이 있고 가공성도 우수하다.

또한, 상기 버퍼층으로 쓰이는 절연물질(70)은 일반적으로 실리콘 산화막(SiO₂)이 쓰이는데, 이는 추후의 TFT-LCD공정에서 사용되는 봉인재료(seal)가 기판(1)에 포함되어 있는 알칼리 성분에 영향을 주어 봉인재료에 대한 용착력(adhesion)의 저하를 방지하기 위함이다.

상기 버퍼층(70)의 증착이후 기판(1) 상에 비정질 실리콘(a-Si:H)을 증착 하는 단계를 거쳐, 비정질 실리콘 내부에 함유되어 있는 수소(H)를 제거하는 탈수소화 공정으로 진행한다.

상기 탈수소화 공정은 다결정 실리콘의 막질에 큰 영향을 준다. 만일 비정질 실리콘의 수소를 제거하지 않으면, 이후 형성될 다결정 실리콘의 막질은 보이드(void)의 형성으로 그의 전기적인 성질은 크게 저하된다.

상기 탈수소화 공정이후 비정질 실리콘의 다결정 실리콘화를 위한 결정화공정을 거쳐야 된다. 상기 결정화의 방법에는 다음과 같은 방법이 있다.

다결정 실리콘의 박막의 성장은 비정질 실리콘 박막에 기판온도를 약 250℃ 정도로 가열하면서 엑시머 레이저를 가해서 형성하는 레이저 열처리 결정화(Laser Annealing Crystallization ; ELA) 방법과 비정질 실리콘 상에 금속을 증착하여 다결정 실리콘을 형성하는 금속 유도 결정화(Metal Induced Crystallization : MIC) 방법, 그리고 비정질 실리콘을 고온에서 장시간 열처리하여 형성하는 고상결정화(Solid Phase Crystallization : SPC) 방법, 기판 상에 직접 다결정 실리콘을 증착하는 증착 방법 등이 주로 사용된다.

상기 고상결정화 방법은 고온에서 장시간동안 이루어지는 공정이기 때문에 고가의 석영기판(Quartz substrate)을 사용해야 하는 단점은 있으나, 그의 막질 특성이 우수하다. 또한 레이저 열처리 방법은 저가의 유리기판을 사용할 수 있기 때문에 현재 많은 연구가 진행중이다.

비정질 실리콘의 결정화 이후 다결정 실리콘(Poly-Si ; 이후 폴리 실리콘이라 한다)의 아일랜드인 액티브층(72)을 제 1 마스크 패턴을 사용하여 형성한다.

폴리 실리콘 박막은 결정영역과 비정질 영역이 혼재하는 실리콘 박막으로서 박막 트랜지스터에 적용할 경우에 비정질 실리콘 박막에 비해 100 ∼ 200배 높은 전계효과 이동도를 가진다. 이러한 전계효과 이동도는 폴리 실리콘 박막내의 결정영역을 크게 하면, 즉 결정입자 크기가 커질수록 커진다. 또, 이 결정 영역을 균일한 크기로 형성시킴으로써, 폴리 실리콘 박막 내에 혼재하는 비정질 영역을 줄일 수 있기 때문에, 높은 전계효과 이동도를 가질 수 있다.

이후, 절연물질과 제 1 금속층을 증착하고, 도 3b에서와 같이 상기 액티브층(72)의 중간에 상기 액티브층(72)보다 작게 제 2 마스크를 사용하여 소정의 크기로 게이트 절연막(74)과 게이트 전극(76)으로 패터닝 한다. 또한 기판(1) 상의 소정의 위치에 스토리지 전극(78)을 동시에 형성한다. 상기 스토리지 전극(78)은 상기 제 1 금속층으로 형성되며, 그의 하부에는 절연물질(74a)이 위치한다.

다음 공정은 보호막(80)을 형성하는 단계로 도 3c와 같이 상기 게이트 절연막(74)의 수직부와 △L 정도의 옵셋(offset)을 갖도록 제 3 마스크를 사용하여 패터닝을 한다(도 3c 참조).

다시 말해서, 상기 게이트 배선부와 연결된 상기 게이트 전극(76)과 상기 스토리지 전극(78)을 △L 정도의 옵셋(offset)이 되도록 보호층(80)을 형성한다.

그리고, 도 4a에서와 같이 상기 보호층(80)을 이용하여 화소 부분에 다수개의 돌출부(80', bump)를 형성할 수 있다.

일반적인 반사형 TFT-LCD는 백라이트가 없는 구조이며, 상기 TFT-LCD가 영상을 만들기 위해서는 외부의 광원, 즉 자연광이 필요하다. 상기와 같은 이유로 해서 박막 트랜지스터 어레이 기판(array substrate) 하부에 외부의 광을 반사시키는 반사판을 설치하거나, 또는 화소전극을 반사성이 뛰어난 금속으로 형성하는 경우가 있다.

그러나 상기와 같이 외부 광을 반사시킬 때에 상기 반사형 TFT-LCD자체가 거울과 같은 효과로 인해 화면의 계조가 떨어질 수 있다. 이러한 이유로 해서 상기 돌출부(80')를 형성하여, 외부 빛의 반사시 난 반사를 일으켜 화질을 개선할 수 있다는 내용이 미국특허 제 5610741호에 개시되어 있다.

상기 보호층(80)(80')은 무기질의 실리콘 산화막(SiO₂), 실리콘 질화막(SiN_X) 또는 유기질의 BCB(benzocyclobutene), 아크릴 등을 사용할 수 있고, 본 발명의 실시예에서는 유기질의 절연막을 사용한다.

다음 공정은 도 3d와 같이 추후 생성될 전극의 오믹 접촉(Ohmic contact)을 위한 도핑(doping)층(82a)(82b)을 형성하는 공정이다. 상기 도핑층(82a)(82b)의 형성은 플라즈마 화학 기상 증착법(Plasma enhanced chemical vapor deposition ; PECVD)과 이온 주입법(ion shower)등이 있으나, 본 발명의 실시예에서는 화학 기상 증착법을 따른다.

그리고 상기 도핑층(82a)(82b)의 증착은 비정질 실리콘의 증착시 3족 원소인 미량의 보론(B₂H₆) 또는 5족 원소의 포스핀(PH₃)을 첨가하여 형성한다. 상기 보론이 첨가된 도핑층은 p-형의 반도체로서 동작하고, 상기 포스핀이 첨가되면 n-형 반도체로서 동작하게 된다. 상기 제시된 도핑 가스이외에도 용도에 따라 다른 종류의 가스를 사용할 수 있다.

상기 도핑층 증착 후에 제 2 금속층을 증착하고, 제 4 마스크 공정으로 소스/드레인 전극(84)(86)과 화소 전극(88)을 패터닝한다. 상기 소스/드레인 전극(84)(86)의 형성시 상기 보호층(80)의 수직부로부터 △S 만큼의 거리를 두고 형성한다. 이는 포토 리소그래피(photo lithography) 공정상 레지스터 노광시에 패턴과 레지스터를 일치시키기 위해서는 공정상의 채널 마진(ΔS)이 필요하기 때문이다. 이러한 채널 마진(ΔS)이 크면 클수록 박막 트랜지스터의 전계효과 이동도는 감소하고, 일정한 채널 마진은 일정한 전계효과 이동도를 가진다.

본 발명에 따른 반사형 TFT-LCD에서는 상기 화소 전극(88)이 반사판의 역할을 하고있다. 즉 화소 전극(88)은 반사 전극인 것이다.

그리고, 상기 소스/드레인 전극(84)(86)을 마스크로 이용해서 상기 소스/드레인 전극(84)(86)의 하부 도핑층(82a)(82b)을 제외한 부분의 도핑층을 식각한다. 이후 실리사이드(silicide)공정을 거쳐 TFT-LCD의 하판인 박막 트랜지스터 어레이 기판은 완성된다. 상기 실리사이드는 금속과 실리콘의 합금으로 접촉저항(contact resistance)이 매우 낮은 장점이 있다. 즉, 신호의 소실(loss)이 적다는 의미가 된다.

상기 박막 트랜지스터 어레이 기판과 상판이 컬러필터 기판을 소정의 두께로 합치고, 그후에 액정을 주입하면 반사형 TFT-LCD가 구성된다.

다시 말해, 금속과 도핑층의 접촉저항은 소스/드레인 전극(84)(86)인 금속의 일함수(work function)와 도핑층의 도핑 레벨(doping level)에 의존한다. 상기 실리사이드 공정은 열처리(annealing) 온도에 따라서 M₂Si -> MSi -> MSi₂로의 상이 변하게 되고, 낮은 온도(약 200℃ 정도)에서 M₂Si상을 형성하여 실리사이드와 액티브층(72)인 폴리 실리콘의 계면에서의 접촉저항을 줄여준다(M은 금속의 원소기호).

또한, 도 4a와 같이 보호층(80)으로 다수개의 돌출부(80')를 형성할 경우에는 도 4b와 같이 반사 전극부인 화소전극(88')에 상기 돌출부(80')와 같은 형태의 돌출부가 존재한다.

상술한 본 발명의 실시예는 도 3d의 도핑층(82a)(82b)을 증착에 의한 방법으로 형성하여, 옵셋 구조방식으로 형성하였으나, 이온 주입(ion implant)에 의한 저도핑 드레인(lightly doped drain)방법으로도 형성할 수 있다.

즉, 도 3b에서 상기 게이트 전극(76)을 이온 스토퍼(ion stopper)로 사용하여 상기 액티브층(72)의 소스/드레인 영역을 이온 주입한다. 이 때, 사용되는 가스는 n-형의 포스핀 가스가 사용된다. 즉 이온 주입에 의해 n-형으로 도핑된 영역(71)이 형성된다.

이후, 도 3c에 도시된 바와 같이 보호층(80)을 형성하고, 다시, 이온 주입에 의해 도핑 영역(73)을 형성한다. 이 때는 n⁺이온 주입시 사용한 n-형 가스가 아닌 p-형 가스로써 이온 주입을 한다. 이 때, 상기 n-형 도핑층(71)의 이온 주입 농도보다 작은 이온 농도로 p-형 이온 주입을 한다.

즉, 다시 설명하면, 도 3c의 n-형 도핑영역(71)과 p-형 이온 주입이 실시된 영역(73)은 그 전도성은 같으나, 이온 도즈량(density of state ; DOS)은 다르게 형성된다.

이후, 도 3d에서와 같이 증착에 의해 형성된 도핑층(82a)(82b)을 제외한 공정은 같기 때문에 생략한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 따라 반사형 TFT-LCD를 제작 할 경우에 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 옵셋 구조의 스위칭 소자를 TFT-LCD에 적용함으로써 소스/드레인 전극과 게이트 전극의 기생 정전용량을 줄일 수 있어서 안정적인 영상을 표현할 수 있는 TFT-LCD를 제작할 수 있다.

둘째, TFT-LCD의 스위칭 소자에서 반도체층을 다결정 실리콘으로 형성함으로써, 높은 전계효과 이동도로 인해 고속의 스위칭 동작이 가능해 구동회로의 일체화가 가능한 장점이 있다.

셋째, 신호 배선과 소자간의 접촉을 위한 콘택홀을 형성하지 않음으로 인해 제작 공정 수를 줄일 수 있는 장점이 있다.

넷째, 저항성 접촉층(ohmic contact layer)을 증착(deposition)에 의한 방법으로 형성하여 소자와 전극간의 접촉 저항을 줄일 수 있는 장점이 있다.

다섯째, 금속 전극과 실리콘간의 합금인 실리사이드(silicide)를 형성하여 접촉 저항의 개선으로 인한 신호 지연시간이 줄어들어 선명한 화질의 영상을 표현할 수 있는 장점이 있다.

여섯째, 백라이트를 사용하지 않음으로 인해 TFT-LCD의 소비전력을 줄일 수 있고, 그에 따라 전력을 대폭 삭감함으로써 전원 공급장치의 무게를 줄일 수 있으며, 초박형, 경량화, 사용 수명의 장기화를 꾀할 수 있는 장점이 있다.

일곱째, 옵셋구조 또는 LDD구조의 박막 트랜지스터를 반사형 액정표시 장치에 적용함으로써 열전자효과를 줄일 수 있어, 안정성 면에서 우수한 액정표시장치를 제작할 수 있다.

Claims

절연면을 갖는 기판과,

상기 절연면 상에 형성되고, 소스 및 드레인 영역과 상기 소스 및 드레인 영역 사이에 위치한 채널영역을 가지는 반도체층과,

상기 반도체층의 채널영역 상에 형성된 게이트 전극과,

상기 게이트 전극과 상기 반도체층의 채널영역 사이에 형성된 게이트 절연층과,

상기 게이트 전극과 상기 게이트 전극 주변의 상기 반도체층의 소스 및 드레인 영역의 일부를 덮는 보호층과,

상기 반도체층의 소스 및 드레인 영역에 각각 접촉되고 상기 보호층과 소정의 길이로 옵셋된 옴익 콘택층과,

상기 반도체층의 상기 소스 및 드레인 영역에 위치한 옴익 콘택층 상에 각각 형성된 소스 및 드레인 전극과,

상기 드레인 전극에서 연장되어 형성된 반사전극

을 포함하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 옴익 콘택층은 상기 반도체층의 상기 소스 및 드레인 영역에 불순물층을 증착해서 형성한 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 보호층은 유기 절연막의 BCB, 아크릴, 폴리이미드로 구성된 집단에서 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 반도체층은 다결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 2에 있어서,

상기 불순물층은 화학 기상 증착법으로 증착된 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 소스 및 드레인 전극과 옴익 콘택층은 실리사이드(silicide)로써 전기적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 옴익 콘택층은 이온 주입에 의해 상기 보호층 하부의 소스/드레인 영역의 제 1 도핑 영역과, 바깥쪽의 제 2 도핑 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 7에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 도핑 영역은 그 전도성은 같고, 상기 제 2 도핑 영역은 상기 제 1 도핑 영역보다 낮은 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 반사 전극은 다수개의 돌출된 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
소스 및 드레인 영역과 상기 소스 및 드레인 영역 사이에 위치한 채널 액티브층과,

상기 채널 액티브층을 활성화하는 게이트 전극과,

상기 액티브층의 소스 및 드레인 영역 상에 형성된 옴익 콘택층과,

상기 소스 및 드레인 영역 위치의 옴익 콘택층 상에 각각 형성된 소스 및 드레인 전극과,

상기 드레인 전극과 연결되고 상기 드레인 전극으로부터 신호를 인가 받고 외부의 빛을 반사시키는 반사 전극

을 포함하는 반사형 액정 표시장치
청구항 10에 있어서,

상기 게이트 전극 및 액티브층을 보호하고 상기 소스 및 드레인 전극과 소정의 간격으로 이격된 보호층을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 10에 있어서,

상기 반사 전극은 상기 드레인 전극과 동일 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
청구항 11에 있어서,

상기 보호막은 유기 절연막인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치.
기판을 구비하는 단계와;

상기 기판 상의 전면에 완충층을 형성하는 단계와;

상기 완충층 상에 반도체층을 증착하고 패터닝하여 아일랜드 형상의 액티브층으로 형성하는 단계와;

상기 액티브층 및 노출된 기판 상에 절연막 및 제 1 금속층을 순차적으로 증착하고 패터닝하여, 상기 액티브층의 폭 보다 작게 게이트 절연막 및 게이트 전극을 형성하는 단계와;

상기 게이트 전극 상에 보호층을 증착하고, 상기 게이트 전극과 상기 액티브층중 상기 게이트 전극 주변의 일부분을 덮도록 패터닝 하는 단계와;

상기 기판의 전면에 걸쳐 불순물층과 제 2 금속층을 순차적으로 증착하고, 상기 보호막과 소정의 간격을 두고 상기 액티브층과 겹치도록 패터닝하여 옴익 콘택층 및 옴익 콘택층과 겹치는 소스/드레인 전극을 형성하고, 상기 드레인 전극에서 연장된 반사전극을 형성하는 단계

를 포함하는 반사형 액정 표시장치 제조방법.
청구항 14에 있어서,

상기 액티브층은 다결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 반사형 액정 표시장치 제조방법.