KR100623976B1 - 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

절연 기판의 상부에 게이트선, 게이트 전극, 게이트 패드를 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막과 반도체층, 저항성 접촉층을 차례로 증착한 후 사진 식각 공정을 실시하여 게이트 패드를 드러낸다. 이어, 저항성 접촉층의 상부에 도전체층을 증착한 후 사진 식각 공정을 실시하여 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 소스 및 드레인 전극, 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과 드레인 전극과 연결되어 있는 반사막을 화소 영역에 형성한다. 이어, 데이터 배선과 반사막으로 가리지 않는 영역의 저항성 접촉층을 반도체층이 드러나도록 식각한다. 이어, 데이터 배선 및 반사막으로 가리지 않는 영역에 일정 두께로 남아 있는 반도체층의 상부에 유기 블랙 매트릭스를 형성하여 반도체층에 빛이 입사되어 나타나는 광 누설 전류를 방지하고 박막 트랜지스터 부분을 보호한다. 여기서, 저항성 접촉층과 반도체층 패턴을 형성하기 위한 사진 식각 공정을 실시하지 않으며, 데이터 배선과 반사막을 하나의 마스크로 형성함으로써, 종래에 비해 마스크 수를 2개 줄일 수 있다.

반사형 액정 표시 장치, 반사막, 광 누설 전류, 유기 블랙 매트릭스

Description

반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법{thin film transistor substrate used in reflection type liquid crystal display and manufacturing method thereof}

도 1은 종래의 기술에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터기판의 배치도이고,

도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 단면도이고,

도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 제조하는 첫 단계에서의 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 5b는 도 5a에서 Ⅴb-Ⅴb 선을 따라 절단한 단면도이고,

도 6a는 도 5a 다음 단계에서의 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 6b는 도 6a에서 Ⅵb-Ⅵb 선을 따라 절단한 단면도이고,

도 7a는 도 6a 다음 단계에서의 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고,

도 7b는 도 7a에서 Ⅶb-Ⅶb 선을 따라 절단한 단면도이다.

본 발명은 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사형 액정 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치는 현재 가장 널리 사용되고 있는 평판 표시 장치 중의 하나로서, 전극이 형성되어 있는 두 장의 유리 기판, 두 유리 기판 사이의 액정층, 각각의 유리 기판의 바깥 면에 부착되어 빛을 편광시키는 두 장의 편광판으로 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 각각의 화소에 박막 트랜지스터와 반사막이 형성되어 있는 제1 기판과 반사막 이외의 부분을 가려주는 블랙 매트릭스와 화소에 컬러 필터가 형성되어 있는 제2 기판으로 형성되어 있다.

이러한 반사형 액정 표시 장치에서는, 제2 기판의 바깥면에서 빛이 입사하여 컬러 필터 및 액정층을 차례로 통과하고, 입사한 빛은 제1 기판의 반사막에서 반사되어 다시 액정층 및 상부 기판의 컬러 필터를 통과하여 화상을 표시한다.

이때, 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 제1 기판은 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 통하여 제조하는 것이 일반적인데, 생산 비용을 줄이기 위해서는 마스크의 수를 적게 하는 것이 바람직하며, 현재는 통상 5장의 마스크가 사용되고 있다.

그러면, 첨부한 도면을 참조하여 종래의 기술에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 2는 도 1에서 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절단한 단면도이다.

먼저, 절연 기판(10)의 상부에 도전체층을 증착하고 제1 마스크를 사용하여 사진 식각 공정을 실시하여, 게이트 배선을 형성한다. 게이트 배선은 가로 방향으로 형성되어 있는 게이트선(20), 게이트선(20)의 분지인 게이트 전극(22) 및 게이트선(20)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터 주사 신호를 인가받아 게이트선(20)으로 전달하는 게이트 패드(24), 그리고 게이트선(20)과 평행하며 유지 축전기의 한 전극을 이루는 유지 전극선(26)을 포함한다. 유지 전극선(26)은 후술할 유지 축전기용 도전체 패턴과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이룬다.

그 다음, 게이트 배선(20, 22, 24, 26)의 상부에 질화 규소 등으로 이루어진 게이트 절연막(30)과 비정질 규소 등으로 이루어진 반도체층(40), 그리고 인(P)과 같은 n형 불순물로 도핑되어 있는 비정질 규소 등으로 이루어진 저항성 접촉층(ohmic contact layer)을 증착한 후, 제2 마스크를 사용하여 사진 식각 공정을 실시하여, 반도체 패턴(40) 및 그 하부의 저항성 접촉층 패턴을 형성한다.

그 다음, 저항성 접촉층 패턴의 상부에 도전체층을 증착하고 제3 마스크를 사용하여 사진 식각 공정을 실시하여, 데이터 배선을 형성한다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 있는 데이터선(60) 및 데이터선(60)의 분지인 소스 전극(61), 소스 전극(61)과 마주보고 위치하는 드레인 전극(62), 데이터선(60)의 끝에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(64), 드레인 전극(62)과 연결부(63)로 연결되어 있는 유지 축전기용 도전체 패턴(66)을 포함한다. 이어, 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되면서 드러난 저항성 접촉층 패턴을 식각하여 저항성 접촉층(51, 52)을 분리한다.

그 다음, 보호막(70)을 전면에 증착한 후, 제4 마스크를 사용하여 사진 식각 공정을 실시하여, 드레인 전극(62)을 노출시키는 접촉 구멍(72)과 데이터 패드(64)를 노출시키는 접촉 구멍(73), 그리고 게이트 패드(24)를 노출시키는 접촉 구멍(71)을 게이트 절연막(30)과 함께 식각하여 형성한다. 이때, 게이트 패드(24)를 노출시키는 접촉 구멍(71)을 형성할 때, 보호막(70) 및 도전체층(62, 64)은 식각되지 않고 게이트 절연막(30)만이 식각되는 조건에서 행하는 것이 바람직하며, 이를 위해서는 보호막(70)과 게이트 절연막(30)을 서로 다른 물질로 형성하는 것이 좋다.

그 다음, 보호막(70)의 상부에 높은 반사도를 가지는 알루미늄 또는 알루미늄-네오디뮴 합금 등의 도전체로 이루어진 반사막(80)을 증착한 후, 제5 마스크를 사용한 사진 식각 공정으로 화소 영역에 반사막(80)을 형성한다. 여기서, 반사막(80)의 가장 자리 둘레는 게이트선(20) 및 데이터선(60)과 중첩되어 있지만, 그렇지 않을 수도 있다.

그러나, 종래의 5장의 마스크를 이용한 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 생산 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때 마스크 수를 줄이는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 데이터 배선과 반사막을 하나의 마스크를 사용하여 형성한다.

본 발명에 따르면, 먼저 절연 기판의 상부에 게이트선과 게이트선에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 전달받는 게이트 패드, 게이트선의 분지인 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하고, 게이트 배선을 덮는 게이트 절연막과 반도체층 및 저항성 접촉층을 차례로 증착한 후, 이들을 패터닝하여 게이트 패드를 드러낸다. 이어, 반사도를 갖는 도전체층을 증착한 후 사진 식각 공정을 실시하여 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선과 데이터선의 분지인 소스 전극, 게이트 전극을 중심으로 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 데이터선에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 전달받는 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선을 형성하고, 드레인 전극이 연장되어 동일한 층으로 이루어진 반사막을 화소 영역에 형성한다. 이어, 데이터 배선과 반사막으로 가리지 않는 저항성 접촉층을 반도체층이 드러날 때까지 식각한다. 이어, 드러난 반도체층과 데이터 배선을 덮는 유기 블랙 매트릭스를 형성한다.

이러한 본 발명에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에서는 반도체층과 저항성 접촉층 패턴을 형성하기 위한 마스크를 사용하지 않으며 데이터 배선과 반사막을 하나의 마스크로 형성하여 마스크의 수가 줄어든다.

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

먼저, 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 구조에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 배치도이고, 도 4는 도 3에 도시한 박막 트랜지스터 기판을 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절단한 단면도이다.

도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 절연 기판(100)의 상부에 도전체층으로 이루어진 게이트 배선이 형성되어 있다. 게이트 배선은 가로 방향으로 형성되어 있는 게이트선(200), 게이트선(200)의 분지인 게이트 전극(220), 게이트선(200)의 끝에 연결되어 있어 외부로부터 주사 신호를 인가받아 게이트선(200)으로 전달하는 게이트 패드(240), 그리고 게이트선(200)과 평행하며 유지 축전기의 한 전극을 이루는 유지 전극선(260)을 포함한다. 유지 전극선(260)은 후술할 반사막과 중첩되어 화소의 전하 보존 능력을 향상시키는 유지 축전기를 이룬다.

기판(100)의 전면에는 질화 규소 등으로 이루어진 게이트 절연막(300)과 비정질 규소 등으로 이루어진 반도체층(400)이 차례로 형성되어 게이트 배선(200, 220, 260)을 덮고 있으며, 반도체층(400) 상부에는 인과 같은 n형 불순물로 도핑되어 있는 비정질 규소 등으로 이루어진 저항성 접촉층 패턴(500, 510, 520)이 형성되어 있다. 이때, 게이트 패드(240)가 형성되어 있는 패드부에는 저항성 접촉층(500)과 반도체층(400), 게이트 절연막(300)이 식각되어 게이트 패드(240)는 드러나 있다. 또한, 저항성 접촉층 패턴(510, 520)은 게이트 전극(220)을 중심으로 양쪽으로 분리되어 마주하고 있다.

저항성 접촉층(500, 510, 520)의 상부에는 데이터 배선(600, 610, 620, 640)과 반사막(650)이 형성되어 있다. 데이터 배선은 세로 방향으로 형성되어 게이트선(200)과 교차하여 화소를 정의하는 데이터선(600)과 데이터선(600)의 분지인 소스 전극(610), 게이트 전극(220)을 중심으로 소스 전극(610)과 마주보고 위치하는 드레인 전극(620), 데이터선(600)의 끝에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 인가받는 데이터 패드(640)를 포함하며, 화소 영역에는 드레인 전극(620)으로부터 연장되어 있는 반사막(650)이 형성되어 있다. 데이터 패드(640)를 제외한 데이터 배선(600, 610, 620, 640)과 반사막(650)은 저항성 접촉층 패턴(500, 510, 520)과 동일한 모양으로 형성되어 있다. 이때, 패드부에는 저항성 접촉층(500)과 반도체층(400), 게이트 절연막(300)이 제거되어 데이터 패드(640)는 기판(100) 상부에 직접 형성되어 있다.

데이터 배선(600, 610, 620, 640)과 반사막(650)으로 가리지 않는 영역의 반 도체층(400)은 일부분이 식각되어 1000ű500Å의 두께로 남아 있는데, 이 부분의 반도체층(400)과 게이트 전극(220), 소스 전극(610) 및 드레인 전극(620)으로 이루어진 박막 트랜지스터, 데이터선의 상부에는 유기 물질로 이루어진 블랙 매트릭스(700)가 형성되어 반도체층(400)으로 입사하는 빛을 차단한다.

그러면, 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법에 대하여 도 5a 내지 도 7b와 앞서의 도 3 및 도4를 참조하여 상세히 설명한다.

도 5a 및 도 5b 내지 도 6a 및 6b, 도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 도면으로서, 도 5a 및 도 6a, 도 7a는 배치도이고, 도 5b 및 도 6b, 도 7b는 도 5a 및 도 6a, 도 7a에서 Ⅴb-Ⅴb 선 및 Ⅵb-Ⅵb 선, Ⅶb-Ⅶb 선을 따라 각각 절단한 단면도이다.

먼저, 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이 절연 기판(100)의 상부에 알루미늄 또는 알루미늄 합금, 몰리브덴 또는 몰리브덴-텅스텐 합금, 크롬, 탄탈륨 등의 금속 또는 도전체층을 증착하고, 제1 마스크를 사용한 사진 식각 공정을 실시하여 게이트선(200), 게이트 전극(220), 게이트 패드(240) 및 유지 전극선(260)을 포함하는 게이트 배선을 형성한다.

그 다음, 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 게이트 절연막(300), 반도체층(400), 저항성 접촉층(500)을 차례로 증착한 후, 제2 마스크를 사용한 사진 식각 공정을 실시하여 패드부의 저항성 접촉층(500)과 반도체층(400), 게이트 절연막(300)을 제거하여 게이트 패드(240)를 드러낸다.

그 다음, 도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이 높은 반사도를 가지는 금속 또는 도전체층을 증착한 다음, 제3 마스크를 사용한 사진 식각 공정을 실시하여 데이터선(600), 소스 전극(610), 드레인 전극(620), 데이터 패드(640)를 포함하는 데이터 배선과 반사막(650)을 형성한다.

이어, 데이터 배선(600, 610, 620, 640) 및 반사막(650)으로 가리지 않는 저항성 접촉층(500)과 반도체층(400)을 식각한다. 앞에서는 감광막 패턴을 도전체층을 식각한 후 제거하였지만, 감광막 패턴은 도전체층과 저항성 접촉층(500), 반도체층(400)의 일부를 식각한 다음 제거할 수도 있다.

여기서, 반사막(650)은 게이트선(200)과 중첩될 수 있으나, 반사막(650)이 데이터선(600)과 동일한 층으로 형성되어 있으므로 데이터선(600)과 중첩될 수 없다. 이때, 게이트선(200)과 반사막(650)이 중첩되어 유지 용량이 충분히 확보되는 경우에는 유지 전극선(260)을 생략할 수 있으며, 도 4에서 보는 바와 같이 게이트 패드(240) 상부에 보조 게이트 패드(660)를 추가로 형성할 수도 있다.

여기서, 데이터 배선(600, 610, 620, 640)과 반사막(650)이 형성되지 않은 영역에 드러나 있는 반도체층(400)이 1000ű500Å의 두께가 되도록 하는 것이 바람직하고, 도 7a에서 빗금친 부분이 이에 해당된다.

그 다음, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 드러난 반도체층(400)과 게이트 전극(220), 소스 전극(610) 및 드레인 전극(620)을 포함하는 박막 트랜지스터와 데이터선(600)을 가리며 화소에 개구부를 가지는 유기 블랙 매트릭스(700)를 형성한 다. 이러한 유기 블랙 매트릭스(700)는 박막 트랜지스터 부분을 보호하고 반도체층(400)으로 입사되는 빛을 차단하는 기능을 가진다.

또한, 블랙 매트릭스를 상판에 형성하는 것보다 하판의 박막 트랜지스터와 노출된 반도체층의 상부에 직접 형성하면 반도체층으로 입사되는 빛을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.

이와 같이 본 발명에서는 반도체층과 저항성 접촉층 패턴을 형성하기 위한 사진 식각 공정을 실시하지 않고, 데이터 배선과 반사막을 하나의 마스크를 사용하여 형성함으로써, 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판을 제조할 때 공정을 단순화할 수 있다.

Claims (5)

1. 절연 기판의 상부에 도전체층을 증착하고 패터닝하여 게이트선 및 상기 게이트선에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 전달받는 게이트 패드, 상기 게이트선의 분지인 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선을 형성하는 단계,

   게이트 절연막과 반도체층, 저항성 접촉층을 차례로 증착하는 단계,

   상기 게이트 패드 상부의 상기 저항성 접촉층, 상기 반도체층, 상기 게이트 절연막을 패터닝하여 상기 게이트 패드를 노출시키는 단계,

   상기 저항성 접촉층의 상부에 반사도를 가지는 도전체층을 증착하는 단계,

   상기 도전체층을 사진 식각하여 상기 게이트선과 교차하여 화소 영역을 정의하는 데이터선, 상기 데이터선의 분지인 소스 전극, 상기 게이트 전극을 중심으로 상기 소스 전극과 서로 분리되어 마주하는 드레인 전극, 상기 데이터선에 연결되어 외부로부터 화상 신호를 전달받는 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선과 상기 화소 영역에 상기 드레인 전극과 연결된 반사막을 형성하는 단계,

   상기 데이터 배선 및 반사막으로 가리지 않는 상기 저항성 접촉층과 상기 반도체층의 일부까지 식각하는 단계

   를 포함하는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
2. 제1항에서,

   상기 드러난 반도체층과 상기 데이터선의 상부에 유기 블랙 매트릭스를 형성 하는 단계를 더 포함하는 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
3. 제1항에서,

   상기 데이터 배선 및 반사막은 하나의 마스크를 사용하여 형성하는 반사형 액정 표시 장치용 박막 트랜지스터 기판의 제조 방법.
4. 삭제
5. 절연 기판,

   상기 절연 기판의 상부에 형성되어 있는 게이트선과 상기 게이트선에 연결되어 외부로부터 주사 신호를 전달 받는 게이트 패드, 상기 게이트선의 분지인 게이트 전극을 포함하는 게이트 배선,

   상기 게이트 패드가 형성되어 있는 패드부를 제외한 상기 게이트 배선의 상부에 차례로 형성되어 있는 게이트 절연막,

   상기 게이트 절연막 상부에 형성되어 있으며 상기 게이트 절연막과 동일한 모양으로 형성되어 있는 반도체층,

   상기 반도체층 상부에 형성되어 있는 저항성 접촉층 패턴,

   상기 게이트선과 교차하며 화소 영역을 정의하는 데이터선과 상기 데이터선의 분지인 소스 전극, 상기 게이트 전극을 중심으로 상기 소스 전극과 마주하는 드레인 전극, 상기 데이터선에 연결되어 화상 신호를 전달 받는 데이터 패드를 포함하는 데이터 배선,

   상기 드레인 전극으로부터 연장되어 화소 영역의 상기 저항성 접촉층 패턴 상부에 형성되어 있는 반사막,

   상기 데이터 배선과 상기 데이터 배선으로 가리지 않는 상기 반도체층 상부에 형성되어 있는 유기 블랙 매트릭스를 포함하는 반사형 액정 표시 장치.

Images