KR100476049B1 - 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스토리지 커패시터의 축적용량을 증가시키고, 개구율을 향상시킬 수 있는 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법에 관한 것으로, TFT부와 스토리지 커패시터부가 정의된 기판에 복수개의 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극상에 제 1, 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 제 2 게이트 절연막상에 반도체층, n⁺ 반도체층을 증착한 후, 상기 제 2 게이트 절연막, 반도체층, n⁺ 반도체층을 선택적으로 식각하여 상기 TFT부에 액티브 패턴 형성하는 단계와, 상기 스토리지 커패시터부의 제 1 절연막상에 선택적으로 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 액티브 패턴상에 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소오스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막과 포토레지스트를 증착하는 단계와, 상기 TFT부의 소오스/드레인 전극 중 어느 하나가 노출되도록 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터부의 보호막이 선택적으로 노출되도록 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와, 상기 스토리지 커패시터부의 제 1 게이트 절연막이 노출되도록 보호막을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING OF STORAGE CAPACITOR OF LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법에 관한 것으로, 특히 스토리지 커패시터의 축적용량을 증가시키고, 개구율을 향상시킬 수 있는 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법에 관한 것이다.

근래에 고품위 TV(high definition TV : HDTV) 등의 새로운 첨단 영상기기가 개발됨에 따라 평판 표시기에 대한 요구가 대두되고 있다. LCD는 평판 표시기의 대표적인 기술로써 ELD(Electro Luminescence Display), VFD(Vacuum Fluorescence Display), PDP(Plasma Display Panel) 등이 해결하지 못한 저전력화, 고속화 등의 문제를 가지고 있지 않다.

이와 같은 LCD는 크게 수동형과 능동형의 두 가지 형태로 나누어지는데, 능동형 LCD는 각 화소 하나 하나를 박막트랜지스터와 같은 능동소자가 제어하도록 되어 있어 속도, 시야각 그리고 대조비(contrast)에 있어서, 수동형 LCD보다 훨씬 뛰어나 100만 화소 이상의 해상도를 필요로 하는 HDTV에 가장 적합한 표시기로 사용되고 있다. 이에 따라, TFT의 중요성이 부각되면서 이에 대한 연구개발이 심화되고 있다.

현재 LCD 등에서 화소전극의 선택적 구동을 위해 전기적 스위칭 소자로 사용되는 TFT에 대한 연구개발은 수율 향상 및 생산성 개선에 의한 제조 코스트의 절감에 초점을 맞추어 TFT의 구조개선, 비정질 또는 다결정 실리콘의 특성향상, 전극의 오옴성 접촉저항 및 단선/단락 방지 등에 집중되고 있다. 이중, 비정질 실리콘 TFT의 기술은 대면적, 저가격, 양산성을 이유로 더 많은 연구가 이루어지고 있다.

한편, 액정표시소자의 스토리지 커패시터는 하나의 화소셀에 전달된 영상신호를 다음 주사시에 영상신호가 들어올때까지 일정기간 동안 유지해주는 기능을 한다. 절연기판에 도전층을 형성하고, 층간절연막인 SiN를 증착하게 된다. 일반적으로 스토리지 커패시터의 축적용량 Cst는 ε×A/d로 표시할 수 있다.(ε: 유전율, A : 스토리지 커패시터의 두 전극의 중첩면적, d : 유전체 영역의 두께) 따라서, 유전체 영역의 축적용량은 두께에 반비례함을 알 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1e는 종래의 BCE 타입 TFT LCD의 스토리지 커패시터 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이 투명한 하부 절연 기판(10)에 TFT부 및 스토리지 커패시터부를 정의한 후, 제 1 마스크를 이용하여 복수개의 게이트 전극(11a,11b)을 형성한다. 이때, 상기 스토리지 커패시터부에 형성된 게이트 전극(11b)은 스토리지 커패시터의 제 1 전극이다.

도 1b에 도시한 바와 같이 상기 게이트 전극(11a,11b)을 포함한 기판(10) 전면에 제 1 게이트 절연막(12)과 제 2 게이트 절연막(13)을 형성한 후, 상기 제 2 게이트 절연막(13)상에 비정질 실리콘 재질의 반도체층(14)과 n⁺ 반도체층(예컨대, n⁺ 비정질 실리콘층이나 미세 결정질 실리콘층)(15)을 순차적으로 증착한다. 이때, 상기 제 1 게이트 절연막(12)은 양극 산화막이고, 상기 제 2 게이트 절연막(13)은 SiN_X이다. 그리고 상기 제 2 게이트 절연막(13)의 두께는 450∼550Å이며, 상기 반도체층(14)의 두께는 1900∼2100Å이다.

그리고 제 2 마스크를 이용한 식각공정을 통해 상기 n⁺ 반도체층(15)과, 반도체층(14) 그리고 상기 제 2 게이트 절연막(13)을 선택적으로 식각하여 TFT부에 액티브 패턴을 형성한다.

도 1c에 도시한 바와 같이 상기 결과물 상부에 ITO을 증착한 후, 제 3 마스크를 이용하여 상기 스토리지 커패시터부의 제 1 게이트 절연막(12)상에 스토리지 커패시터의 제 2 전극인 픽셀 전극(16)을 형성한다.

도 1d에 도시한 바와 같이 상기 결과물 상부에 금속층(17)을 증착한 후, 제 4 마스크를 이용하여 상기 반도체층(14)이 소정부분 노출되도록 n⁺ 반도체층(15) 및 상기 금속층(17)을 선택적으로 식각하여 상기 TFT부에만 소오스/드레인 전극(17a)을 형성한다.

도 1e에 도시한 바와 같이 상기 소오스/드레인 전극(17a)을 포함한 기판(10) 전면에 보호층(18)을 증착한 후, 제 5 마스크를 이용하여 상기 소오스/드레인 전극(17a)중 어느 하나가 소정부분 노출되도록 상기 보호층(18)을 제거하여 콘택홀(19)을 형성한다. 이때, 상기 보호층(18)의 두께는 2400∼2600Å이다. 이때, 상기 스토리지 커패시터부의 절연막 즉, 제 1 게이트 절연막(12)과 보호막(18)의 총두께는 5900∼6100Å이다.

그러나 상기와 같은 종래의 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 양극 산화막 형성은 다음 공정인 절연막 증착시 절연막이 스토리지 커패시터의 제 1 전극의 모서리 부분에서 취약하게 증착되기 때문에 이후 형성되는 제 2 전극 형성시 발생되는 단선(open)이나 숏트(short)현상을 방지할 수 있다.

그러나 양극 산화막을 증착함으로써 그 만큼의 두께가 증가하여 축적용량을 오히려 감소시켰다.

이를 해결하기 위해 커패시터 상단의 중앙부분에 임의의 패턴형상을 가지는 포토레지스트를 형성하여 제 1 전극의 측면과 모서리 일부분에만 형성하는 기술을 사용하였으나 이는 마스크 공정이 추가된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 할프톤 마스크를 이용하여 제 1 전극부의 중앙부를 다른 영역보다 더 많이 식각시킴으로써 절연막의 두께를 얇게 형성하여 축적용량을 증가시키고, 축적용량 보상에 따른 스토리지 커패시터의 면적을 줄일 수 있는 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액정표시소자의 스토??지 커패시터 제조방법은 TFT부와 스토리지 커패시터부가 정의된 기판에 복수개의 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극상에 제 1, 제 2 게이트 절연막을 형성하고, 상기 제 2 게이트 절연막상에 반도체층, n⁺ 반도체층을 증착한 후, 상기 제 2 게이트 절연막, 반도체층, n⁺ 반도체층을 선택적으로 식각하여 상기 TFT부에 액티브 패턴 형성하는 단계와, 상기 스토리지 커패시터부의 제 1 절연막상에 선택적으로 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 액티브 패턴상에 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소오스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막과 포토레지스트를 증착하는 단계와, 상기 TFT부의 소오스/드레인 전극 중 어느 하나가 노출되도록 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터부의 보호막이 선택적으로 노출되도록 상기 포토레지스트를 제거하는 단계와, 상기 스토리지 커패시터부의 제 1 게이트 절연막이 노출되도록 보호막을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 TFT부의 소오스/드레인 전극 중 어느 하나가 노출되도록 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터부의 보호막이 선택적으로 노출되도록 상기 포토레지스트를 제거하는 단계는 상기 소오스/드레인 전극을 포함한 전면에 포토레지스트를 증착하고, 소오스/드레인 전극 중 어느 하나가 노출되도록 정상적인 마스크를 사용하여 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터부는 할프톤 마스크를 이용하여 상기 보호막이 노출되도록 포토레지스트를 제거하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스토리지 커패시터부의 포토레지스트를 제거할 때 산소 가스등의 주입에 의해 포토레지스트를 제거하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 콘택홀은 건식식각 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 BCE 타입 TFT LCD의 스토리지 커패시터 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이 투명한 하부 절연 기판(100)에 TFT부 및 스토리지 커패시터부를 정의한 후, 제 1 마스크를 이용하여 복수개의 게이트 전극(101a,101b)을 형성한다. 이때, 상기 스토리지 커패시터부에 형성된 게이트 전극(101b)은 스토리지 커패시트의 제 1 전극이다.

도 2b에 도시한 바와 같이 상기 게이트 전극(101a,101b)을 포함한 기판(100) 전면에 제 1 게이트 절연막(102)과 제 2 게이트 절연막(103)을 형성한 후, 상기 제 2 게이트 절연막(103)상에 비정질 실리콘 재질의 반도체층(104)과 n⁺ 반도체층(예컨대, n⁺ 비정질 실리콘층이나 미세 결정질 실리콘층)(105)을 순차적으로 증착한다. 이때, 상기 제 2 게이트 절연막(103)은 SiN_X이고, 두께는 450∼550Å이다. 그리고 상기 반도체층(104)의 두께는 1900∼2100Å이다.

그리고 제 2 마스크를 이용한 식각공정을 통해 상기 n⁺ 반도체층(105)과, 반도체층(104) 그리고 상기 제 2 게이트 절연막(103)을 선택적으로 식각하여 TFT부에 액티브 패턴을 형성한다.

도 2c에 도시한 바와 같이 상기 결과물 상부에 ITO을 증착한 후, 제 3 마스크를 이용하여 상기 스토리지 커패시터부의 제 1 게이트 절연막(102)상에 스토리지 커패시터의 제 2 전극인 픽셀 전극(106)을 형성한다.

도 2d에 도시한 바와 같이 상기 결과물 상부에 금속층(107)을 증착한 후, 제 4 마스크를 이용하여 상기 반도체층(104)이 소정부분 노출되도록 n⁺ 반도체층(105) 및 상기 금속층(107)을 선택적으로 식각하여 상기 TFT부에만 소오스/드레인 전극(107a)을 형성한다.

도 2e에 도시한 바와 같이 상기 소오스/드레인 전극(107a)을 포함한 기판(100) 전면에 보호층(108)과 포토레지스트(109)를 증착한 후, 상기 TFT부는 정상적인 마스크를 이용하여 상기 소오스/드레인 전극(107a)중 어느 하나가 소정부분 노출되도록 패터닝하여 상기 포토레지스트 패턴(109a)를 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터부는 할프톤 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트(109b) 일부를 식각한다.

도 2f에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴(109a)를 제 5 마스크로 이용하여 보호층(108)을 선택적으로 건식식각하여 콘택홀(110)을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터부는 상기 보호막층(108)이 선택적으로 노출되도록 잔존하는 포토레지스트(109b)를 제거한다. 이때, 상기 보호층(108)의 두께는 1900∼2000Å이고, 상기 잔존하는 포토레지스트(109b) 및 포토레지스트 패턴(109a)는 산소가스 등의 주입에 의해 제거한다.

그리고 상기 스토리지 커패시터부의 픽셀 전극(106)이 노출되도록 상기 보호층(108)을 선택적으로 식각 제거한다. 이때, 상기 스토리지 커패시터부는 제 1 게이트 절연막(102) 및 보호층(108) 두께를 3000∼4000Å 정도로 조절할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 액정표시소자의 스토리지 커패시터의 제조방법에 의하면, 스토리지 커패시터부의 절연막 두께를 종래에 비해 얇게 형성할 수 있어 보다 많은 축적용량을 갖는 액정 디스플레이를 제작할 수 있다.

또한, 종래의 양극 산화막 형성공정과 마스크 추가 공정을 제거할 수 있고, 축적용량이 증가하면 그 만큼의 스토리지 커패시터부의 면적을 감소시킬 수 있다.

따라서, 디스플에이 장치의 개구율 및 휘도를 증가시킬 수 있고, 소비전력 감소 등의 디스플레이 특성 마진을 확보할 수 있다.

도 1a 내지 도 1e는 종래의 BCE 타입 TFT LCD의 스토리지 커패시터 제조방법을 나타낸 공정 단면도

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 BCE 타입 TFT LCD의 스토리지 커패시터 제조방법을 나타낸 공정 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 절연기판 101a,101b : 게이트 전극

102 : 제 1 게이트 절연막 103 : 제 2 게이트 절연막

104 : 반도체층 105 : n⁺ 반도체층

106 : 픽셀 전극 107a : 소오스/드레인 전극

108 : 보호층 109 : 포토레지스트

110 : 콘택홀

Claims (4)

1. TFT부와 스토리지 커패시터부가 정의된 기판 위에 제 1마스크를 이용하여 복수개의 게이트 전극을 형성하는 단계와;

   상기 게이트 전극 상에 제 1, 제 2 게이트 절연막, 반도체층, n⁺ 반도체층을 차례로 증착한 후, 제 2마스크를 이용하여 상기 n⁺ 반도체층, 반도체층 및 제 2 게이트 절연막을 선택적으로 식각하여 상기 TFT부에 액티브 패턴 형성하는 단계와;

   상기 결과물 위에 투명금속막을 증착하고 나서, 제 3마스크를 이용하여 상기 금속막을 선택적으로 식각하여 상기 제 1게이트절연막 상의 스토리지 커패시터부에 화소전극을 형성하는 단계와;

   상기 화소전극을 포함한 기판 위에 금속막을 증착하고 나서, 제 4마스크를 이용하여 상기 금속막을 식각하여 액티브 패턴상에 소오스/드레인 전극을 형성하는 단계와;

   상기 소오스/드레인 전극을 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계와,

   상기 보호막 위에 상기 TFT부는 상기 소오스/드레인전극 중 어느하나가 노출되도록 패터닝하고 동시에 할프톤 마스크를 이용하여 상기 스토리지 커패시터부는일부가 식각된 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 포토레지스트 패턴을 제 5마스크로 이용하여, 상기 보호막을 식각하여 TFT부는 소오스/드레인 전극 중 어느 하나가 노출되도록 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 스토리지 커패시터부는 선택적으로 노출되도록 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와;

   상기 스토리지 커패시터부의 화소전극이 노출되도록 상기 보호막을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스토리지 커패시터부의 포토레지스트를 제거할 때 산소 가스등의 주입에 의해 포토레지스트를 제거하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 콘택홀은 건식식각 공정을 이용하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 스토리지 커패시터 제조방법.