KR100760939B1 - 반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마스크의 수를 줄이어 원가절감 및 생산성을 향상시키도록 한 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 반사영역과 투과영역으로 정의된 기판, 상기 기판의 반사영역에 형성되는 액티브층, 상기 액티브층을 포함한 기판의 전면에 형성되는 게이트 절연막, 상기 액티브층과 대응된 게이트 절연막상에 일정한 간격을 갖고 형성되는 게이트 전극 및 스토리지 전극, 상기 게이트 전극 양측의 액티브층에 형성되는 소오스/드레인 불순물 영역, 상기 게이트 전극을 포함한 기판의 전면에 형성되는 제 1 절연막, 상기 스토리지 전극과 오버랩되고 상기 제 1 절연막상의 투과영역에 형성되는 투명전극, 상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 1 콘택홀을 갖고 상기 기판의 반사영역에 형성되는 제 2 절연막, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극에 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극, 상기 드레인 전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 콘택홀을 갖고 기판의 반사영역에 형성되는 제 3 절연막, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극 및 투명전극에 연결되고 상기 기판의 반사영역에 형성되는 반사전극을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
마스크, 반사투과, 투명전극, 반사전극, 스토리지, 액정표시장치

Description

반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법{semitransparent type LCD and method for manufacturing the same}
도 1은 종래의 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 평면도
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 종래의 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 구조 단면도
도 3a 내지 도 3h는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 4는 도 3g의 A 부분을 확대한 단면도
도 5는 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 평면도
도 6은 도 5의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 본 발명의 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 구조 단면도
도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 절연 기판 102 : 버퍼층
103 : 액티브층 104 : 게이트 절연막
105a : 게이트 전극 105b : 스토리지 전극
106 : 소오스/드레인 불순물 영역 107 : 제 1 절연막
108 : 투명 전극 109 : 제 2 절연막
110 : 제 1 콘택홀 111a : 소오스 전극
111b : 드레인 전극 112 : 제 3 절연막
113 : 제 2 콘택홀 114 : 반사 전극
본 발명은 액정표시장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 마스크 수를 줄이어 생산성을 향상시키는데 적당한 반사투과형 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
정보화 사회가 발전함에 따라 표시장치에 대한 요구도 다양한 형태로 점증하고 있으며, 이에 부응하여 근래에는 LCD(Liquid Crystal Display device), PDP(Plasma Display Panel), ELD(Electro Luminescent Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display) 등 여러 가지 평판 표시 장치가 연구되어 왔고, 일부는 이미 여러 장비에서 표시장치로 활용되고 있다.
그 중에, 현재 화질이 우수하고 경량, 박형, 저소비 전력의 장점으로 인하여 이동형 화상 표시장치의 용도로 CRT(Cathode Ray Tube)을 대체하면서 LCD가 가장 많이 사용되고 있으며, 노트북 컴퓨터의 모니터와 같은 이동형의 용도 이외에도 방송신호를 수신하여 디스플레이하는 텔레비전, 및 컴퓨터의 모니터 등으로 다양하게 개발되고 있다.
이와 같이 액정표시장치가 여러 분야에서 화면 표시장치로서의 역할을 하기 위해 여러 가지 기술적인 발전이 이루어 졌음에도 불구하고 화면 표시장치로서 화상의 품질을 높이는 작업은 상기 장점과 배치되는 면이 많이 있다.
따라서, 액정표시장치가 일반적인 화면 표시장치로서 다양한 부분에 사용되기 위해서는 경량, 박형, 저 소비전력의 특징을 유지하면서도 고정세, 고휘도, 대면적 등 고 품위 화상을 얼마나 구현할 수 있는가에 발전의 관건이 걸려 있다고 할 수 있다.
한편, 액정 표시장치는 유전율 이방성을 가지는 액정물질에 인가되는 전계를 제어하여 광을 투과 또는 차단하여 화상 또는 영상을 표시하게 된다.
그리고 액정 표시장치는 EL(Electro-luminescence), CRT(Cathode Ray Tube), LED(Light Emitting Diode) 등과 같이 스스로 광을 발생하는 표시소자들과는 달리, 스스로 광을 발생하지 않고 외부광을 이용한다.
상기와 같은 액정표시장치는 사용하는 광원에 따라 투과형(transmission type)과 반사형(reflection type)으로 나눌 수 있으며, 상기 투과형 액정표시장치는 액정패널의 뒷면에 부착된 배면광원인 백 라이트(back light)로부터 나오는 인위적인 빛을 액정에 입사시켜 액정의 배열에 따라 빛의 양을 조절하여 색을 표시하는 형태이다.
따라서, 상기 투과형 액정표시장치는 인위적인 배면광원을 사용하므로 전력소비(power consumption)가 큰 단점이 있는 반면, 반사형 액정표시장치는 빛의 대 부분을 외부의 자연광이나 인조광원에 의존하는 구조를 하고 있으므로, 상기 투과형 액정표시장치에 비해 전력소비가 적다.
그러나, 상기 반사형 액정표시장치는 어두운 장소나, 날씨가 흐릴 경우에는 외부광을 이용할 수 없다는 제약이 있다.
따라서, 상기 두 가지 모드를 필요한 상황에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있는 장치의 필요성으로, 반사투과형 액정표시장치가 제안되고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 하부 기판(10)상에 화소영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(11)이 배열되고, 상기 게이트 라인(11)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(12)이 배열된다.
한편, 상기 게이트 라인(11)과 동일한 방향으로 일정한 간격을 갖고 상기 화소영역 및 액티브층(14)을 가로지르면서 스토리지 라인(19)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 라인(11)과 데이터 라인(12)이 교차되어 정의된 각 화소영역(P)에는 매트릭스 형태로 형성되는 투명전극(16)과, 상기 게이트 라인(11)의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인(12)의 신호를 상기 투명전극(16)에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인(11)으로부터 돌출되어 형 성되는 게이트 전극(13)과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과 상기 게이트 전극(13) 상측의 게이트 절연막위에 형성되는 액티브층(14)과, 상기 데이터 라인(12)으로부터 돌출되어 형성되는 소오스 전극(15a)과, 상기 소오스 전극(15a)에 대향되도록 드레인 전극(15b)을 구비하여 구성된다.
여기서, 상기 드레인 전극(15b)은 상기 투명전극(16)과 콘택홀(17)을 통해 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 화소영역의 소정부분에는 상기 투명전극(16)과 오버랩되도록 반사전극(18)이 형성된다.
한편, 상기와 같이 구성된 하부 기판(10)은 일정한 공간을 갖고 상부 기판(도시되지 않음)과 합착된다.
여기서, 상기 상부 기판에는 하부 기판(10)에 형성된 화소영역과 각각 대응되는 개구부를 가지며 광 차단 역할을 수행하는 블랙 매트릭스(black matrix)층과, 칼라 색상을 구현하기 위한 적/녹/청(R/G/B)의 컬러 필터층 및 상기 투명전극(반사전극)(16)과 함께 액정을 구동시키는 공통전극을 포함하여 구성되어 있다.
이와 같은 하부 기판(10)과 상부 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착된 두 기판 사이에 액정이 주입된다.
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 종래의 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 구조 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 반사영역과 투과영역으로 정의된 절연 기판(21)상 에 형성되는 버퍼층(22)과, 상기 버퍼층(22)상의 소정영역에 형성되는 액티브층(23)과, 상기 액티브층(23)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 형성되는 게이트 절연막(25)과, 상기 액티브층(23)과 대응된 상기 게이트 절연막(25)상에 일정한 간격을 갖고 형성되는 게이트 전극(26a) 및 스토리지 전극(26b)과, 상기 게이트 전극(26a) 양측의 액티브층(23)에 형성되는 소오스/드레인 불순물 영역(27)과, 상기 소오스/드레인 불순물 영역(27)의 표면이 소정부분 노출되도록 제 1 콘택홀을 갖고 상기 절연 기판(21)의 반사영역에 형성되는 층간 절연막(28)과, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역(27)에 연결되어 형성되는 소오스 전극(30a) 및 드레인 전극(30b)과, 상기 드레인 전극(30b)의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 콘택홀을 갖고 절연 기판(21)의 반사영역에 형성되는 보호막(31)과, 상기 보호막(31)상의 일정영역에 형성되는 반사전극(32)과, 상기 반사전극(32)과 오버랩되고 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(30b)에 연결되어 상기 절연 기판(21)의 투과영역에 형성되는 투명전극(34)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 투명전극(34)은 상기 반사전극(32)을 오버랩하면서 상기 게이트 라인(도 1의 11)과 데이터 라인(도 1의 12)이 교차하는 화소영역에 형성된다.
도 3a 내지 도 3h는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ'선에 따른 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(21)상에 버퍼층(22)을 형성하고, 상기 버퍼층(22)상에 비정질 실리콘층을 형성한다.
이어, 상기 비정질 실리콘층에 레이저 등의 열을 가하여 결정하여 다결정 실 리콘층을 형성하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 다결정 실리콘층을 선택적으로 제거하여 액티브층(23)을 형성한다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(23)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 포토레지스트(24)를 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 포토레지스트(24)를 패터닝하여 캐패시터 영역을 정의한다.
이어, 상기 패터닝된 포토레지스트(24)를 마스크로 이용하여 상기 노출된 액티브층(23)내에 도전성 불순물 이온을 주입한다.
여기서, 상기 불순물 이온을 주입하는 이유는 상기 액티브층(23) 즉 다결정 실리콘층이 도전성을 갖지 않고 있기 때문에 불순물 이온을 주입하여 이후 도전성을 갖고 스토리지 캐패시터의 하부전극으로 사용하기 위해서이다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(24)를 제거하고, 상기 액티브층(23)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 게이트 절연막(25)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(25)상에 저저항의 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 액티브층(23)과 대응된 게이트 절연막(25)상에 일정한 간격을 갖는 게이트 전극(26a) 및 스토리지 전극(26b)을 형성한다.
여기서, 상기 게이트 절연막(25)은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 둥에 의하여 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘을 증착하여 형성하고, 상기 금속막은 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)등의 도전성 금속막을 스퍼터링(sputtering)법으로 증착하여 형성한다.
이어, 상기 게이트 전극(26a)을 마스크로 하여 상기 절연 기판(21)의 전면에 n형 또는 p형 불순물 이온을 선택적으로 도핑하여 상기 게이트 전극(26a) 양측의 액티브층(23)에 소오스/드레인 불순물 영역(27)을 형성한다.
도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(26a)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 층간 절연막(28)을 형성하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역(27)이 소정부분 노출되도록 상기 층간 절연막(28)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(29)을 형성한다.
여기서, 상기 층간 절연막(28)은 질화 실리콘 또는 산화 실리콘 등의 무기절연물질 또는 아크릴계의 유기화합물, 테프론, BCB, 사이토프 또는 PFCB 등의 유전상수가 작은 유기절연물로 형성한다.
도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀(29)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 금속막을 증착한 후, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 콘택홀(29)을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역(27)에 전기적으로 연결되는 소오스 전극(30a) 및 드레인 전극(30b)을 형성한다.
여기서, 상기 금속막은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)의 금속이나, MoW, MoTa 또는 MoNb의 몰리브덴 합금(Mo alloy) 등을 CVD 또는 스퍼터링법으로 증착하여 형성한다.
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 투과영역에 해당하는 상기 층간 절연막(28)을 선택적으로 제거한다.
도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 소오스 전극(30a) 및 드레인 전극(30b)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 유기 절연막인 보호막(31)을 형성한다.
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 투과영역에 해당하는 부분의 상기 보호막(31)을 선택적으로 제거한다.
한편, 상기 보호막(31)의 복수개의 요철을 형성하기 위해 포토 및 식각 공정을 통해 상기 보호막(31)을 표면으로부터 소정깊이만큼 선택적으로 제거할 수도 있다.
그리고 상기 보호막(31)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 불투명 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 반사전극(32)을 형성한다.
도 3g에 도시한 바와 같이, 상기 드레인 전극(30b)의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 보호막(31)을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(33)을 형성한다.
도 3h에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 콘택홀(33)을 포함한 절연 기판(21)의 전면에 투명 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 드레인 전극(30b)과 전기적으로 연결되면서 상기 반사전극(32)을 완전히 덮는 투명전극(34)을 형성한다.
여기서 상기 금속막은 ITO(Indium-Tin-Oxide), IZO(Indium-Zinc-Oxide) 또는 ITZO(Indium-Tin-Zinc-Oxide), Al, AlNd, Cr, Mo 등을 CVD 방법 또는 스퍼터링 방법으로 증착한다.
한편, 상기 투명전극(34)과 반사전극(32) 사이에 절연 물질을 증착할 수도 있다.
도 4는 도 3g의 A 부분을 확대한 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 보호막(31)의 표면에는 복수개의 요철(凹凸)이 형성되어 있고, 상기 요철을 갖는 보호막(31)상에 반사전극(32)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 반사전극(32)은 하부의 보호막(31)상에 형성된 요철에 의하여 표면에 요철을 갖게 되어 외부에서 입사하는 광이 다시 반사되어 출사할 경우 상기 요철에 여러 각도로 입사한 빛을 일정한 각도로 결집하여 출사할 수 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 스토리지 캐패시터의 하부전극으로 사용될 액티브층에 도전성을 갖기 위해 이온 주입시 마스크가 추가로 사용되어 제조 비용이 증가한다.
둘째, 드레인 전극의 표면을 노출시키기 위해 층간 절연막을 선택적으로 제거하기 위한 마스크와 투과영역을 정의하기 위해 층간 절연막을 선택적으로 제거하는 마스크가 사용됨으로써 전체적인 마스크 수가 증가하여 제조 비용이 증가한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스토리지 캐패시턴스(storage capacitance)를 확보하면서 전체적인 마스크 수를 줄이도록 한 반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치는 반사영역과 투과영역으로 정의된 기판, 상기 기판의 반사영역에 형성되는 액티브층, 상기 액티브층을 포함한 기판의 전면에 형성되는 게이트 절연막, 상기 액티 브층과 대응된 게이트 절연막상에 일정한 간격을 갖고 형성되는 게이트 전극 및 스토리지 전극, 상기 게이트 전극 양측의 액티브층에 형성되는 소오스/드레인 불순물 영역, 상기 게이트 전극을 포함한 기판의 전면에 형성되는 제 1 절연막, 상기 스토리지 전극과 오버랩되고 상기 제 1 절연막상의 투과영역에 형성되는 투명전극, 상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 1 콘택홀을 갖고 상기 기판의 반사영역에 형성되는 제 2 절연막, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극에 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극, 상기 드레인 전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 콘택홀을 갖고 기판의 반사영역에 형성되는 제 3 절연막, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극 및 투명전극에 연결되고 상기 기판의 반사영역에 형성되는 반사전극을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치의 제조방법은 반사영역과 투과영역으로 정의된 기판을 준비하는 단계, 상기 기판의 반사영역에 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층을 포함한 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계, 상기 액티브층에 대응된 상기 게이트 절연막상에 일정한 간격을 갖는 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극 양측의 액티브층에 소오스/드레인 불순물 영역을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극을 포함한 기판의 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계, 상기 스토리지 전극과 오버랩하도록 상기 제 1 절연막상의 투과영역에 투명전극을 형성하는 단계, 상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 1 콘택홀을 갖는 제 2 절연막을 기판의 반사영역에 형성하는 단계, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역과 투명전극에 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 투명전극 및 드레인 전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 콘택홀을 갖는 제 3 절연막을 기판의 반사영역에 형성하는 단계, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 투명전극 및 드레인 전극에 연결되는 반사전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 평면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 하부 기판(50)상에 화소영역을 정의하기 위하여 일정한 간격을 갖고 일방향으로 복수개의 게이트 라인(51)이 배열되고, 상기 게이트 라인(51)에 수직한 방향으로 일정한 간격을 갖고 복수개의 데이터 라인(52)이 배열된다.
한편, 상기 게이트 라인(51)과 동일한 방향으로 일정한 간격을 갖고 상기 화소영역 및 액티브층(54)을 가로지르면서 스토리지 라인(59)이 형성되어 있다.
또한, 상기 게이트 라인(51)과 데이터 라인(52)이 교차되어 정의된 각 화소영역(P)에는 매트릭스 형태로 형성되는 투명전극(56)과, 상기 게이트 라인(51)의 신호에 의해 스위칭되어 상기 데이터 라인(52)의 신호를 상기 투명전극(56)에 전달하는 복수개의 박막 트랜지스터가 형성된다.
여기서, 상기 박막 트랜지스터는 상기 게이트 라인(51)으로부터 돌출되어 형 성되는 게이트 전극(53)과, 전면에 형성된 게이트 절연막(도면에는 도시되지 않음)과 상기 게이트 전극(53) 상측의 게이트 절연막위에 형성되는 액티브층(54)과, 상기 데이터 라인(52)으로부터 돌출되어 형성되는 소오스 전극(55a)과, 상기 소오스 전극(55a)에 대향되도록 드레인 전극(55b)을 구비하여 구성된다.
여기서, 상기 드레인 전극(55b)은 상기 투명전극(56)과 콘택홀(57)을 통해 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 화소영역의 소정부분에는 상기 투명전극(56)과 오버랩되도록 반사전극(58)이 형성된다.
한편, 상기와 같이 구성된 하부 기판(50)은 일정한 공간을 갖고 상부 기판(도시되지 않음)과 합착된다.
여기서, 상기 상부 기판에는 하부 기판(50)에 형성된 화소영역과 각각 대응되는 개구부를 가지며 광 차단 역할을 수행하는 블랙 매트릭스(black matrix)층과, 칼라 색상을 구현하기 위한 적/녹/청(R/G/B)의 컬러 필터층 및 상기 투명전극(반사전극)(16)과 함께 액정을 구동시키는 공통전극을 포함하여 구성되어 있다.
이와 같은 하부 기판(50)과 상부 기판은 스페이서(spacer)에 의해 일정 공간을 갖고 액정 주입구를 갖는 실(seal)재에 의해 합착된 두 기판 사이에 액정이 주입된다.
도 6은 도 5의 Ⅳ-Ⅳ'선에 따른 본 발명의 반사투과형 액정표시장치를 나타낸 구조 단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 반사영역과 투과영역으로 정의한 절연 기판(101) 의 전면에 형성되는 버퍼층(102)과, 상기 버퍼층(102)상의 반사영역에 형성되는 액티브층(103)과, 상기 액티브층(103)을 포함한 절연 기판(101)의 전면에 형성되는 게이트 절연막(104)과, 상기 액티브층(103)과 대응된 게이트 절연막(104)상에 일정한 간격을 갖고 형성되는 게이트 전극(105a) 및 스토리지 전극(105b)과, 상기 게이트 전극(105a) 양측의 액티브층(103)에 형성되는 소오스/드레인 불순물 영역(106)과, 상기 게이트 전극(105a)을 포함한 기판의 전면에 형성되는 제 1 절연막(107)과, 상기 스토리지 전극(105b)과 오버랩되고 상기 제 1 절연막(107)상의 투과영역에 형성되는 투명전극(108)과, 상기 소오스/드레인 불순물 영역(106) 및 투명전극(108)의 표면이 소정부분 노출되도록 제 1 콘택홀을 갖고 상기 절연 기판(101)의 반사영역에 형성되는 제 2 절연막(109)과, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역(106) 및 투명전극(108)에 연결되는 소오스 전극(111a) 및 드레인 전극(111b)과, 상기 드레인 전극(111b)의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 콘택홀을 갖고 절연 기판(101)의 반사영역에 형성되는 제 3 절연막(112)과, 상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극(111b) 및 투명전극(108)에 연결되고 상기 절연 기판(101)의 반사영역에 형성되는 반사전극(114)을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 제 3 절연막(112)의 표면에는 복수개의 요철이 형성되어 있다.
도 7a 내지 도 7g는 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 절연 기판(101)상에 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물을 재료로 하는 버퍼층(102)을 형성하고, 상기 버퍼층(102)상에 비정질 실리콘층을 형성한다.
여기서, 상기 비정질 실리콘층은 상기 버퍼층(102)상에 실란 가스를 사용하는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), LPCVD(Low Pressure CVD), 스퍼터(sputter) 등의 방법을 이용하여 300 ~ 400℃에서 비정질 실리콘(Amorphous Silicon)을 증착하여 형성한다.
이어, 상기 비정질 실리콘층에 레이저 등의 에너지를 조사하여 다결정화하여 다결정 실리콘층을 형성한다.
여기서, 상기 다결정화 공정을 진행하기 전에 탈수소 처리를 진행한다. 즉, 플라즈마 CVD법으로 형성된 비정질 실리콘층에는 대량(약 10%)의 수소가 함유되어 있기 때문에 약 430℃의 온도에서 2시간 정도에서 진행하여 비정질 실리콘층에 함유된 수소를 제거한다.
한편, 상기 비정질 실리콘층의 결정화 방법은 다음과 같은 방법으로 행해진다.
먼저, 엑시머 레이저 어닐(Excimer Laser Annealing : ELA) 방법은 비정질 실리콘층을 증착한 후 전면에 엑시머 레이저를 가해서 다결정 실리콘을 형성하는 방법이다.
이어, 고상 결정화(solid phase crystallization : 이하 SPC라 칭한다) 방법은 비정질 실리콘층을 증착한 후 고온에서 장시간 열처리하여 다결정 실리콘을 형성하는 방법이다.
그리고 금속유도 결정화(metal induced crystallization : MIC) 방법은 비정질 실리콘층 상에 금속을 선택적으로 증착한 후 열처리하여 다결정 실리콘을 형성하는 방법으로, 대면적의 유리기판을 사용할 수 있다.
또한, 상기 비정질 실리콘층에 니켈 등의 전이금속 입자를 입사시킨 후 자외선(UV)을 조사시키면서 전계를 인가하여 비정질 실리콘층을 다결정 실리콘층으로 결정화하여 박막의 특성을 향상시킬 수도 있다.
즉, 니켈 등의 금속이 포함된 비정질 실리콘층에 자외선 및 전계를 동시에 인가할 경우 상기 금속유도 결정화 방법보다도 결정화 시간 및 결정화 온도를 낮출 수 있다.
그리고 포토 및 식각공정을 통해 상기 다결정 실리콘층을 선택적으로 제거하여 액티브층(103)을 형성한다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 액티브층(103)을 포함한 절연 기판(101)의 전면에 게이트 절연막(104)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(104)상에 저저항의 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 일정한 간격을 갖는 게이트 전극(105a) 및 스토리지 전극(105b)을 형성한다.
여기서, 상기 게이트 절연막(104)은 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 둥에 의하여 산화 실리콘 혹은 질화 실리콘 등이 포함된 무기절연 물질 또는 경우에 따라서서는 벤조사이클로부텐(BCB)과 아크릴(Acryl)계 수지(resin) 등이 포함된 유기절연물질 중 어느 하나를 증착하여 형성한다.
또한, 상기 금속막은 알루미늄(Al), 알루미늄합금(AlNd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)등의 도전성 금속막을 스퍼터링(sputtering)법으로 증착하여 형성한다.
이러한 게이트 전극(105a)의 물질은 액정표시장치의 동작에 중요하기 때문에 RC 딜레이(delay)를 작게 하기 위하여 저항이 작은 알루미늄(Al)이 주류를 이루고 있으나, 순수 알루미늄은 화학적으로 내식성이 약하고, 후속의 고온 공정에서 힐락(hillock)형성에 의한 배선 결함문제를 야기하므로, 알루미늄 배선의 경우는 전술한 바와 같이 합금의 형태로 쓰이거나 적층 구조가 적용된다.
이어, 상기 게이트 전극(105a)을 마스크로 하여 상기 절연 기판(101)의 전면에 n형 또는 p형 불순물 이온을 선택적으로 도핑하여 상기 게이트 전극(105a) 양측의 액티브층(103)에 소오스/드레인 불순물 영역(106)을 형성한다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(105a)을 포함한 절연 기판(101)의 전면에 제 1 층간 절연막(107)을 형성하고, 상기 제 1 층간 절연막(107)상에 투명 금속막을 증착한다.
여기서, 상기 투명 금속막은 인듐-틴-옥사이드(ITO) 또는 인듐-징크-옥사이드(IZO) 등의 투명한 도전성 금속 중에서 어느 하나를 사용한다.
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 투명 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 스토리지 전극(105b)과 겹쳐지는 투명 전극(108)을 형성한다.
여기서, 상기 스토리지 전극(105b), 제 1 층간 절연막(107), 투명 전극(108)에 의해 스토리지 캐패시터가 형성된다.
도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 투명 전극(108)을 포함한 절연 기판(101)의 전면에 제 2 층간 절연막(109)을 형성하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역(106)과 투명전극(108)이 소정부분 노출되도록 상기 제 2 층간 절연막(109), 제 1 층간 절연막(107), 게이트 절연막(104)을 선택적으로 제거하여 제 1 콘택홀(110)을 형성한다.
한편, 본 발명에서는 상기 제 1 콘택홀(110)을 형성할 때 상기 제 2 층간 절연막(109)을 선택적으로 제거하여 투과영역을 정의한다.
도 7e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 콘택홀(110)을 포함한 절연 기판(101)의 전면에 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 콘택홀(110)을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역(106) 및 투명 전극(108)에 연결되는 소오스 전극(111a) 및 드레인 전극(111b)을 형성한다.
여기서, 상기 드레인 전극(111b)은 상기 소오스/드레인 불순물 영역(106)과 함께 투명 전극(108)에 연결되어 있다.
도 7f에 도시한 바와 같이, 상기 소오스 전극(111a) 및 드레인 전극(111b)을 포함한 절연 기판(101)의 전면에 보호막(112)을 형성한다.
여기서 상기 보호막(112)은 유기 절연막으로서, 아크릴 수지, 폴리이미드, BCB(Benzo Cyclo Butene), 산화막, 질화막 중에서 어느 하나를 사용할 수 있고, 그 두께는 1 ~ 5㎛로 형성한다.
이어, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 드레인 전극(111b)의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 보호막(112)을 선택적으로 제거하여 제 2 콘택홀(113)을 형성한 다.
여기서, 상기 제 2 콘택홀(113)을 형성할 때 투과영역에 해당하는 투명 전극(108)의 표면이 노출되도록 상기 보호막(112)을 선택적으로 제거한다.
한편, 상기 보호막(112)상에 실리콘 질화막(SiNx)을 증착하고, 상기 보호막(112)과 함께 투과영역에 해당하는 부분을 선택적으로 제거할 수도 있다.
도 7h에 도시한 바와 같이, 상기 절연 기판(101)의 전면에 불투명 금속막을 증착하고, 포토 및 식각 공정을 통해 상기 금속막을 선택적으로 제거하여 상기 액티브층(103)을 포함하여 상기 투명전극(108)과 소정부분 오버랩하는 반사전극(114)을 형성한다.
여기서 상기 불투명 금속막으로서, 예를 들면, Al막, Ag막, MoW막, Al-Nd 합금막, Cr막 중에서 어느 하나의 막을 선택하여 형성할 수 있다.
한편, 상기 반사전극(114)을 제 1, 제 2 반사전극이 차례로 적층된 이중층으로 형성할 때 제 1 반사전극은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti)으로 구성된 내식성이 강한 도전성 금속그룹 중 하나를 선택하여 형성한다.
그리고 상기 제 1 반사전극을 크롬(Cr)으로 형성하였다면, 식각용액은 세릭암모늄 니트레이트(Ceric Ammonium nitrate)와 질산(HNO3)의 혼합용액을 사용한다.
또한, 상기 이중층의 반사전극 중 제 2 반사전극은 반사율이 뛰어나고 저항 값이 작은 알루미늄과 알루미늄합금으로 구성된 도전성 금속그룹 중 하나를 선택하여 형성한다.
여기서, 상기 제 2 반사전극을 패턴하기 위한 식각용액은 인산(H3PO4)과 초산(CH3COOH)과 질산(HNO3)의 혼합용액을 사용한다.
이때, 상기 제 1 반사전극이 몰리브덴(Mo)일 경우에는 상기 알루미늄을 식각하는 식각용액인 인산(H3PO4)과 초산(CH3COOH)과 질산(HNO3)의 혼합용액을 사용하여, 상기 알루미늄으로 구성된 제 2 반사전극층과 동시에 식각할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 재질인 제 2 반사전극은 상기 에칭용액으로 습식식각하고, 상기 제 1 반사전극은 건식식각하는 방식을 사용하여 상기 이중층의 반사전극을 구성할 수 있다.
이때, 상기 제 1 반사전극은 전술한 바와 같이 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti)등의 금속을 사용하여 형성할 수 있다.
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 반사투과형 액정표시장치 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 스토리지 도핑을 위한 마스크 및 투과홀을 오픈하기 위한 마스크를 생략할 수 있어 가격 경쟁력 확보 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 층간 절연막의 상부에 투명전극을 형성함으로서 스토리지 캐패시턴스(storage capacitance)를 확보할 수 있다.

Claims (18)

  1. 반사영역과 투과영역으로 정의된 기판;
    상기 기판의 반사영역에 형성되는 액티브층;
    상기 액티브층을 포함한 기판의 전면에 형성되는 게이트 절연막;
    상기 액티브층과 대응된 게이트 절연막상에 일정한 간격을 갖고 형성되는 게이트 전극 및 스토리지 전극;
    상기 게이트 전극 양측의 액티브층에 형성되는 소오스/드레인 불순물 영역;
    상기 게이트 전극을 포함한 기판의 전면에 형성되는 제 1 절연막;
    상기 스토리지 전극과 오버랩되고 상기 제 1 절연막상의 투과영역에 형성되는 투명전극;
    상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 1 콘택홀을 갖고 상기 기판의 반사영역에 형성되는 제 2 절연막;
    상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극에 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극;
    상기 드레인 전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 콘택홀을 갖고 기판의 반사영역에 형성되는 제 3 절연막;
    상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 드레인 전극 및 투명전극에 연결되고 상기 기판의 반사영역에 형성되는 반사전극을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 액티브층과 기판 사이에 형성되는 버퍼층을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 버퍼층은 질화 실리콘 또는 산화 실리콘인 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트 전극과 스토리지 전극은 동일 물질인 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 반사전극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 투명전극은 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드로 구성된 투명한 금속 중 어느 하나인 것을 특징으로 반사투과형 액정표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 액티브층은 다결정 실리콘층인 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치.
  8. 반사영역과 투과영역으로 정의된 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판의 반사영역에 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층을 포함한 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 액티브층에 대응된 상기 게이트 절연막상에 일정한 간격을 갖는 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극 양측의 액티브층에 소오스/드레인 불순물 영역을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 포함한 기판의 전면에 제 1 절연막을 형성하는 단계;
    상기 스토리지 전극과 오버랩하도록 상기 제 1 절연막상의 투과영역에 투명전극을 형성하는 단계;
    상기 소오스/드레인 불순물 영역 및 투명전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 1 콘택홀을 갖는 제 2 절연막을 기판의 반사영역에 형성하는 단계;
    상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 소오스/드레인 불순물 영역과 투명전극에 연결되는 소오스 전극 및 드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 투명전극 및 드레인 전극의 표면이 소정부분 노출되도록 제 2 콘택홀을 갖는 제 3 절연막을 기판의 반사영역에 형성하는 단계;
    상기 제 2 콘택홀을 통해 상기 투명전극 및 드레인 전극에 연결되는 반사전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 액티브층을 형성하는 단계는
    상기 버퍼층상에 비정질 실리콘층을 형성하는 단계와,
    상기 비정질 실리콘층내의 수소를 제거하는 단계와,
    상기 비정질 실리콘층을 결정화시키어 다결정 실리콘층을 형성하는 단계와,
    상기 다결정 실리콘층을 선택적으로 제거하여 액티브층을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 다결정 실리콘층은 절연 기판상에 비정질 실리콘층을 증착한 후 레이저를 가해서 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 다결정 실리콘층은 절연 기판상에 비정질 실리콘층을 증착한 후 고온에서 장시간 열처리하는 고상 결정화로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 다결정 실리콘층은 절연 기판상에 비정질 실리콘층을 증착한 후 비정질 실리콘층상에 금속을 증착하고 열처리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 다결정 실리콘층은 절연 기판상에 비정질 실리콘층 을 형성한 후 전면에 자외선 및 전계를 인가하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 반사전극은 Al막, Ag막, MoW막, Al-Nd 합금막, Cr막 중에서 어느 하나의 금속막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  15. 제 8 항에 있어서, 상기 반사전극은 제 1 반사전극과 제 2 반사전극이 적층되게 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 반사전극은 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti)으로 구성된 내식성이 강한 도전성 금속그룹 중 하나를 선택하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 반사전극은 반사율이 뛰어나고 저항 값이 작은 알루미늄과 알루미늄합금으로 구성된 도전성 금속그룹 중 하나를 선택하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 반사전극은 습식식각하고, 상기 제 1 반사전극은 건식 식각하는 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 반사투과형 액정표시장치 의 제조방법.
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