KR100978256B1 - 액정표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 액정표시소자 제조방법은 마스크수를 감소시켜 제조공정을 단순화하기 위한 것으로, 기판을 제공하는 단계; 결정화를 통해 상기 기판 위에 결정화된 실리콘 박막으로 이루어진 액티브층을 형성하는 단계; 일 측면이 상기 액티브층 측면과 접촉면이 일치하도록 구성되어 상기 액티브층의 측면과 직접 전기적으로 접속하도록 소오스/드레인전극을 형성하는 단계; 상기 소오스/드레인전극이 형성된 기판 전면에 게이트절연막을 형성하는 단계; 상기 게이트절연막이 형성된 액티브층 위에 게이트전극을 형성하는 단계; 상기 기판 위에 콘택홀이 형성된 층간절연막을 형성하는 단계; 및 상기 콘택홀을 통해 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.

다결정 실리콘 박막, 저마스크, 액티브층, 소오스/드레인전극

Description

액정표시소자 및 그 제조방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

도 1은 일반적인 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도.

도 2a 내지 도 2h는 도 1에 도시된 액정표시소자의 I-I'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도.

도 4a 내지 도 4h는 도 3에 도시된 액정표시소자의 III-III'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

10,110 : 어레이 기판 15a,115a : 게이트절연막

15b,15c,115b : 층간절연막 16,116 : 게이트라인

17,117 : 데이터라인 18,118 : 화소전극

21,121 : 게이트전극 22,122 : 소오스전극

23,123 : 드레인전극 24,124 : 액티브층

24a,124a : 소오스영역 24b,124b : 드레인영역

40a,40b,140 : 콘택홀 170 : 포토레지스트

180 : 포토 마스크

본 발명은 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 소오스/드레인전극을 콘택홀을 통하지 않고 액티브층의 측면과 직접 접촉하도록 형성함으로써 박막 트랜지스터의 제조에 사용되는 마스크수를 감소시킨 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근의 정보화 사회에서 디스플레이는 시각정보 전달매체로서 그 중요성이 더 한층 강조되고 있으며, 향후 주요한 위치를 점하기 위해서는 저소비전력화, 박형화, 경량화, 고화질화 등의 요건을 충족시켜야 한다. 현재 평판 디스플레이(Flat Panel Display; FPD)의 주력 제품인 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)는 디스플레이의 이러한 조건들을 만족시킬 수 있는 성능뿐만 아니라 양산성까지 갖추었기 때문에, 이를 이용한 각종 신제품 창출이 급속도로 이루어지고 있으며 기존의 브라운관(Cathode Ray Tube; CRT)을 점진적으로 대체할 수 있는 핵심부품 산업으로서 자리 잡았다.

일반적으로, 액정표시장치는 매트릭스(matrix) 형태로 배열된 액정셀들에 화상정보에 따른 데이터신호를 개별적으로 공급하여, 상기 액정셀들의 광투과율을 조절함으로써 원하는 화상을 표시할 수 있도록 한 표시장치이다.

이를 위하여 상기 액정표시장치는 크게 제 1 기판인 컬러필터(color filter) 기판과 제 2 기판인 어레이(array) 기판 및 상기 컬러필터 기판과 어레이 기판 사이에 형성된 액정층(liquid crystal layer)으로 구성된다.

이하, 도면을 참조하여 일반적인 액정표시장치의 구조에 대해서 자세히 살펴본다.

도 1은 일반적인 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도로써, 실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 NxM개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 단지 한 화소만을 나타내었다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 어레이 기판(10)은 화소영역 위에 형성된 화소전극(18), 상기 기판(10) 위에 종횡으로 배열된 게이트라인(16)과 데이터라인(17), 그리고 상기 게이트라인(16)과 데이터라인(17)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터로 이루어져 있다.

상기 박막 트랜지스터는 게이트라인(16)에 연결된 게이트전극(21), 데이터라인(17)에 연결된 소오스전극(22) 및 화소전극(18)에 연결된 드레인전극(23)으로 구성된다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 게이트전극(21)과 소오스/드레인전극(22, 23)의 절연을 위한 게이트절연막(미도시)과 제 1 절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(21)에 공급되는 게이트 전압에 의해 소오스전극(22)과 드레인전극(23) 간에 전도채널(conductive channel)을 형성하는 액티브층(24)을 포함한다.

이 때, 상기 게이트절연막과 제 1 절연막에 형성된 제 1 콘택홀(40a)을 통해 상기 소오스전극(22)은 액티브층(24)의 소오스영역과 전기적으로 접속하며 상기 드 레인전극(23)은 액티브층(24)의 드레인영역과 전기적으로 접속하게 된다. 또한, 상기 드레인전극(23) 위에는 제 2 콘택홀(40b)이 형성된 제 2 절연막(미도시)이 있어, 상기 제 2 콘택홀(40b)을 통해 상기 드레인전극(23)과 화소전극(18)이 전기적으로 접속되게 된다.

이하, 도 2a 내지 도 2h를 참조하여 종래의 액정표시소자의 제조공정을 자세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2h는 도 1에 도시된 액정표시소자의 I-I'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도로써, 도시되어 있는 박막 트랜지스터는 액티브층으로 다결정 실리콘을 이용한 다결정 실리콘 박막 트랜지스터로 게이트전극과 소오스전극 및 드레인전극이 상기 액티브층의 동일 평면에 위치하는 코플라나 구조로 되어있다.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(10) 위에 포토리소그래피(photolithography) 공정을 이용하여 다결정 실리콘으로 이루어진 액티브층(24)을 형성한다.

이후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(24)이 형성된 기판(10) 전면에 게이트절연막(15a)을 증착한다.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 액티브층(24) 위에 게이트절연막(15a)이 개재된 게이트전극(21)을 형성한다.

이후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(21) 패턴을 마스크로 액티브층(24)의 소정영역에 고농도의 불순물 이온을 주입하여 p+ 또는 n+의 소오스/ 드레인영역(24a, 24b)을 형성한다.

상기 소오스/드레인영역(24a, 24b)은 소오스/드레인전극과의 오믹-콘택(ohmic contact)을 위해 형성하게 된다.

다음으로, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(21)이 형성된 기판(10) 전면에 제 1 절연막(15b)을 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통해 상기 게이트절연막(15a)과 제 1 절연막(15b)을 일부 제거하여 소오스/드레인영역(24a, 24b)의 일부를 노출시키는 제 1 콘택홀(40a)을 형성한다.

한편, 상기 제 1 콘택홀(40a)을 형성하는 공정 즉, 상기 절연막(15a, 15b)을 식각하는 공정 중에 상기 액티브층(24)(즉, 소오스/드레인영역(24a, 24b))의 표면이 식각액 등에 손상 받게 되는 문제점이 있었다. 이와 같이 손상된 소오스/드레인영역(24a, 24b) 표면은 접촉저항이 증가하게 되어 나중에 형성되는 소오스/드레인전극과의 접촉시 문제를 발생시키게 된다.

이 후, 도 2f에 도시된 바와 같이, 도전성 금속을 기판(10) 전면에 증착한 후 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 제 1 콘택홀(40a)을 통해 소오스영역(24a)과 연결되는 소오스전극(22) 및 드레인영역(24b)과 연결되는 드레인전극(23)을 형성한다.

이 때, 상기 소오스전극(22)을 구성하는 도전성 금속의 일부는 구동회로부(미도시)로부터 화상신호를 인가 받는 데이터라인(17)을 구성하게 된다.

다음으로, 도 2g에 도시된 바와 같이, 상기 기판(10) 전면에 제 2 절연막(15c)을 증착한 후 포토리소그래피 공정을 이용하여 드레인전극(23)의 일부 를 노출시키는 제 2 콘택홀(40b)을 형성한다.

마지막으로, 도 2h에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 절연막(15c)이 형성된 기판(10) 전면에 인듐-틴-옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO)와 같은 투명 도전성 물질을 증착한 후 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 제 2 콘택홀(40b)을 통해 드레인전극(23)과 연결되는 화소전극(18)을 형성한다.

상기에 설명된 바와 같이 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 포함하는 액정표시소자의 제조에는 다수의 마스크공정(즉, 포토리소그래피공정)을 필요로 하므로 생산성 면에서 상기 마스크공정의 수를 줄이는 방법이 요구되어지고 있다.

즉, 상기 포토리소그래피공정은 마스크에 그려진 패턴(pattern)을 박막이 증착된 기판 위에 전사시켜 원하는 패턴을 형성하는 일련의 공정으로 감광액 도포, 노광, 현상공정 등 다수의 공정으로 이루어져 있다. 그 결과 다수의 포토리소그래피공정은 생산수율을 떨어뜨리며 형성된 박막 트랜지스터에 결함이 발생될 확률을 높이게 하는 등 문제점이 있었다.

특히, 패턴을 형성하기 위하여 설계된 마스크는 매우 고가이어서, 공정에 적용되는 마스크수가 증가하면 액정표시소자의 제조비용이 이에 비례하여 상승하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 소오스/드레인전극을 콘택홀을 통하지 않고 액티브층의 측면과 직접 접촉하도록 형성함으로써 박막 트랜지스터의 제조에 사용되는 마스크수가 감소되어 제조공정이 단순화되고 제조비용이 감 소된 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적 및 특징들은 후술되는 발명의 구성 및 특허청구범위에서 설명될 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 액정표시소자는 기판; 상기 기판 위에 결정화된 실리콘 박막으로 형성된 액티브층; 일 측면이 상기 액티브층의 측면과 접촉면이 일치하도록 구성되어 상기 액티브층의 측면과 직접 전기적으로 접속하며, 상기 액티브층과 동일한 층에 형성된 소오스/드레인전극, 상기 소오스/드레인전극이 형성된 기판 전면에 형성된 게이트절연막, 상기 액티브층 위에 게이트절연막을 개재하여 형성된 게이트전극, 상기 기판 위에 콘택홀을 포함하여 형성된 층간절연막 및 상기 기판 위에 형성되며, 상기 콘택홀을 통해 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 포함한다.

또한, 본 발명의 액정표시소자의 제조방법은 기판을 제공하는 단계; 결정화를 통해 상기 기판 위에 결정화된 실리콘 박막으로 이루어진 액티브층을 형성하는 단계; 일 측면이 상기 액티브층 측면과 접촉면이 일치하도록 구성되어 상기 액티브층의 측면과 직접 전기적으로 접속하도록 소오스/드레인전극을 형성하는 단계, 상기 소오스/드레인전극이 형성된 기판 전면에 게이트절연막을 형성하는 단계, 상기 게이트절연막이 형성된 액티브층 위에 게이트전극을 형성하는 단계, 상기 기판 위에 콘택홀이 형성된 층간절연막을 형성하는 단계 및 상기 콘택홀을 통해 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함한다.

이 때, 상기 액티브층은 결정화된 실리콘 박막으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 소오스/드레인전극을 형성하는 단계는 상기 액티브층이 형성된 기판 전면에 도전성 금속물질을 증착하는 단계, 상기 기판 전면에 포토레지스트를 도포하는 단계, 소오스/드레인전극이 패턴된 포토 마스크를 적용하여 상기 포토레지스트를 노광 및 현상하는 단계 및 상기 현상된 포토레지스트 패턴에 따라 도전성 금속물질을 패터닝하는 단계를 포함할 수 있다.

이 때, 상기 소오스/드레인전극은 일 측면이 액티브층의 측면과 접촉면이 일치하도록 형성될 수 있다.

한편, 게이트전극을 형성한 후에 상기 게이트전극을 마스크로 상기 액티브층의 소정 영역에 불순물 이온을 주입하여 소오스영역과 드레인영역을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 불순물 이온은 인과 같은 5족 원소 또는 붕소와 같은 3족 원소일 수 있다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

액정표시장치에 주로 사용되는 구동 방식인 능동 매트릭스(Active Matrix; AM)방식은 박막 트랜지스터를 스위칭소자로 사용하여 화소부의 액정을 구동하는 방식이다.

여기서, 상기 박막 트랜지스터의 채널층으로는 비정질 실리콘 박막 또는 다결정 실리콘 박막을 사용할 수 있다.

비정질 실리콘 박막 트랜지스터 기술은 1979년 영국의 LeComber 등에 의하여 개념이 확립되어 1986년에 3" 액정 휴대용 텔레비전으로써 실용화되었고 최근에는 50" 이상의 대면적 박막 트랜지스터 액정표시장치가 개발되었다.

그러나, 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터의 전기적 이동도(∼1cm²/Vsec)로는 1MHz 이상의 고속 동작을 요구하는 주변회로에 이용하는데는 한계가 있다. 이에 따라 전계효과 이동도가 상기 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 큰 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 이용하여 유리기판 위에 화소부와 구동회로부를 동시에 집적하는 연구가 활발히 진행되고 있다.

다결정 실리콘 박막 트랜지스터 기술은 1982년에 액정 컬러 텔레비전이 개발된 이후로 캠코더 등의 소형 모듈에 적용하고 있으며, 낮은 감광도와 높은 전계효과 이동도를 가지고 있어 구동회로를 기판에 직접 제작할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 이동도의 증가는 구동 화소수를 결정하는 구동회로부의 동작 주파수를 향상시킬 수 있으며 이로 인한 표시장치의 고정세화가 용이해진다. 또한, 화소부의 신호 전압의 충전 시간의 감소로 전달 신호의 왜곡이 줄어들어 화질 향상을 기대할 수 있다.

또한, 다결정 실리콘 박막 트랜지스터는 높은 구동 전압(∼25V)을 갖는 비정질 실리콘 박막 트랜지스터에 비해 10V 미만에서 구동이 가능하므로 전력 소모를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

그러나, 상기 다결정 실리콘 박막 트랜지스터를 포함하는 액정표시소자의 제조에는 많은 수의 포토리소그래피공정을 필요로 하며, 다수의 포토리소그래피공정은 제조공정 및 제조비용을 증가시키는 문제점을 발생시킨다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서는 박막 트랜지스터의 제조공정을 개선 하여 특히 포토리소그래피공정의 수, 즉 사용되는 마스크수를 줄이도록 하는 것이 중요하다.

이 때, 종래의 박막 트랜지스터에서는 액티브층과 소오스/드레인전극이 콘택홀을 통해 전기적으로 접속되도록 구성되어있으며, 상기 콘택홀을 형성하는데 한번의 포토리소그래피공정을 필요로 하였다.

한편, 상기 콘택홀을 형성하는 과정에서 상기 액티브층(즉, 소오스/드레인영역)의 표면이 절연막의 식각 중에 손상 받게 되는 문제점이 있었다. 이와 같이 손상된 소오스/드레인영역 표면은 접촉저항이 증가하게 되어 나중에 형성되는 소오스/드레인전극과의 접촉시 문제를 발생시키게 된다.

이에 따라, 본 발명에서는 소오스/드레인전극을 콘택홀을 통하지 않고 액티브층의 측면과 직접 접촉하도록 형성함으로써 박막 트랜지스터의 제조에 사용되는 마스크수를 감소시킨 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공한다.

즉, 본 발명에서는 액티브층을 형성한 후 바로 도전성 금속으로 상기 액티브층의 측면과 직접 접촉하는 소오스/드레인전극을 형성함으로써 콘택홀 형성공정을 생략할 수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액정표시장치의 어레이 기판 일부를 나타내는 평면도로써, 실제의 액정표시장치에서는 N개의 게이트라인과 M개의 데이터라인이 교차하여 NxM개의 화소가 존재하지만 설명을 간단하게 하기 위해 도면에는 단지 한 화소만을 나타내었다.

도면에 도시된 바와 같이, 어레이 기판(110)은 화소영역 위에 형성된 화소전극(118), 상기 기판(110) 위에 종횡으로 배열된 게이트라인(116)과 데이터라인(117), 그리고 상기 게이트라인(116)과 데이터라인(117)의 교차영역에 형성된 스위칭소자인 박막 트랜지스터로 이루어져 있다.

상기 박막 트랜지스터는 게이트라인(116)에 연결된 게이트전극(121), 데이터라인(117)에 연결된 소오스전극(122) 및 화소전극(118)에 연결된 드레인전극(123)으로 구성되어 있다. 또한, 상기 박막 트랜지스터는 게이트전극(121)과 소오스/드레인전극(122, 123)의 절연을 위한 게이트절연막(미도시)과 층간절연막(미도시) 및 상기 게이트전극(121)에 공급되는 게이트 전압에 의해 소오스전극(122)과 드레인전극(123) 간에 전도채널을 형성하는 액티브층(124)을 포함한다.

이 때, 도면에 도시된 바와 같이 상기 소오스/드레인전극(122, 123)은 일 측면이 액티브층(124)의 측면과 접촉면이 일치하도록 형성되는 있다.

즉, 상기 소오스/드레인전극(122, 123)은 액티브층(124)의 측면과 직접 접촉하도록 구성되어 있어 종래와 같이 콘택홀을 통하지 않고 직접 전기적으로 접속되게 된다.

또한, 상기 게이트절연막과 층간절연막에는 상기 드레인전극(123)의 일부를 노출시키는 콘택홀(140)이 형성되어 있어, 상기 콘택홀(140)을 통해 드레인전극(123)과 화소전극(118)을 전기적으로 접속되게 된다.

이와 같이 소오스/드레인전극(122, 123)과 액티브층(124)은 직접 접촉되어 전기적으로 접속되게되므로 종래와 같은 콘택홀이 필요 없게 되며, 이에 따라 상기 콘택홀을 형성하는데 필요한 마스크공정을 생략할 수 있게 되는데, 이를 다음의 액정표시소자 제조공정에서 자세히 설명한다.

도 4a 내지 도 4h는 도 3에 도시된 액정표시소자의 III-III'선에 따른 제조공정을 순차적으로 나타내는 단면도이다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 유리와 같은 투명한 절연물질로 이루어진 기판(110) 위에 채널층으로 사용할 액티브층(124)을 형성한다.

이 때, 상기 기판(110) 위에 실리콘산화막(SiO₂)으로 구성되는 버퍼층을 형성한 후 상기 버퍼층 위에 액티브층(124)을 형성할 수도 있다. 상기 버퍼층은 유리기판(110) 내에 존재하는 나트륨(natrium; Na) 등의 불순물이 공정(특히, 결정화공정) 중에 상부층으로 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기 액티브층(124)은 비정질 실리콘 박막 또는 결정화된 실리콘 박막으로 형성할 수 있으나, 본 실시예에서는 결정화된 다결정 실리콘 박막을 이용하여 박막 트랜지스터를 구성하였다. 상기 다결정 실리콘 박막은 기판(110) 위에 비정질 실리콘 박막을 증착한 후 여러 가지 결정화방식을 이용하여 형성할 수 있으며, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 비정질 실리콘 박막은 여러 가지 방법으로 증착하여 형성할 수 있으며, 상기 비정질 실리콘 박막을 증착하는 대표적인 방법으로는 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD)방법과 플라즈마 화학 기상 증 착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; PECVD)방법이 있다.

이후, 상기 비정질 실리콘 박막 내에 존재하는 수소원자를 제거하기 위한 탈수소화(dehydrogenation)공정을 진행한 뒤 결정화를 실시하게 된다. 이 때, 비정질 실리콘 박막을 결정화하는 방법으로는 크게 비정질 실리콘 박막을 고온 요로(furnace)에서 열처리하는 고상 결정화(Solid Phase Crystallization; SPC)방법과 레이저를 이용하는 엑시머 레이저 어닐링(Eximer Laser Annealing; ELA)방법이 있다.

다음으로, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(124) 위에 소오스/드레인전극을 구성하기 위한 알루미늄, 알루미늄 합금, 텅스텐(tungsten; W), 구리(copper; Cu), 크롬(chromium; Cr), 몰리브덴(Molybdenum; Mo) 등과 같은 도전성 금속(130)물질을 증착한다.

이 때, 상기 도전성 금속(130)은 알루미늄, 알루미늄-네오디미늄(Aluminum Neodyminum; AlNd) 등의 저저항 금속에 캡핑(capping), 부식방지 및 접착력(adhesion) 강화 등의 목적으로 몰리브덴, 티타늄(Titanium; Ti ), 크롬 등의 금속을 적용하여 Mo/AlNd, Cr/AlNd/Cr, Cu/Ti, Ti/AlNd/Ti 등과 같은 다층 구조로 형성할 수도 있다.

이후, 상기 도전성 금속(130)이 증착된 기판(110) 전면에 포토레지스트(photoresist; PR)(170)와 같은 감광성물질을 도포한다.

상기 포토레지스트(170)는 광원에 노광된 영역이 현상액과 반응하여 용해되는 노블락계 레진(Novolak based resin) 계열의 포지티브(positive) 포토레지스트 와 노광 영역이 현상액과 반응하지 않는 아크릴계 모노머(Acryl based monomer) 계열의 네거티브(negative) 포토레지스트가 있다.

이 때, 상기 포토레지스트는 점도 조정 역할을 하는 솔벤트, 감광을 일으키는 포토 액티브(photo active)계 화합물(compound), 화학적 결합 물질인 레진 등으로 구성된다.

한편, 본 실시예에서는 도시된 바와 같은 패턴을 가진 포토 마스크(180)를 이용하여 상기 액티브층(124)의 측면과 직접 접촉하도록 상기 도전성 금속(130)을 패터닝하게 된다.

이 때, 상기 포토 마스크(180)는 광원을 차단하는 제 1 영역(I)과 광원을 투과시키는 제 2 영역(II)으로 구성되며, 상기 제 1 영역(I)이 바로 소오스/드레인전극 패턴과 대응되는 부분이다. 이와 같이 구성된 포토 마스크(180)로 원하는 소오스/드레인전극 패턴을 얻기 위해서는 포토레지스트(170)로 포지티브 포토레지스트(170)를 사용하여야하나, 상기 포토 마스크(180)의 제 1 영역(I)과 제 2 영역(II)의 패턴을 반전시켜 구성하여 네거티브 포토레지스트(170)를 사용할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 포토 마스크(180)를 적용하여 포토레지스트(170) 표면에 UV와 같은 광을 조사하면, 광원에 노출된 포지티브 포토레지스트(170) 부분(즉, 마스크(180)의 제 2 영역(II)에 대응하는 포토레지스트(170)의 빗금친 부분)이 현상과정을 거치면서 제거되게 된다.

이후, 상기 현상된 포토레지스트(170) 패턴을 이용하여 도전성 금속(130)물 질을 패터닝 하면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 액티브 패턴(124) 양 측면에 직접 접촉하는 소오스전극(122) 및 드레인전극(123)이 형성되게 된다.

이 때, 상기 소오스/드레인전극(123, 124)은 일 측면이 액티브층(124)의 측면과 접촉면이 일치하도록 형성될 수 있다.

한편, 상기와 같이 소오스/드레인전극(122, 123)을 콘택홀을 통하지 않고 액티브층(124)의 측면과 바로 접촉하도록 구성하는 경우에는 기존의 액정표시소자의 콘택홀 형성공정에서 발생하는 액티브층(124)(즉, 소오스/드레인영역) 표면의 손상을 방지할 수 있게 되어 소자의 특성 향상에도 기여하게 된다.

이 때, 상기 소오스전극(122)의 일부는 화상신호를 인가 받는 데이터라인(117)을 구성하게 된다.

다음으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 전면에 제 1 절연막인 게이트절연막(115a)을 증착한다.

이후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(124) 위에 게이트절연막(115a)이 개재된 게이트전극(121)을 형성한 후, 도 4f에 도시된 바와 같이 상기 게이트전극(121)을 마스크로 상기 액티브층(124)의 소정 영역에 불순물 이온을 주입하여 오믹-콘택층인 소오스영역(124a)과 드레인영역(124b)을 형성한다. 이 때, 상기 게이트전극(121)은 액티브 패턴(124)의 채널영역에 도펀트(dopant)가 침투하는 것을 방지하는 이온-스타퍼(ion stopper)의 역할을 하게 된다.

한편, 상기 액티브층(124)의 전기적 특성은 주입되는 도펀트의 종류에 따라 바뀌게 되며, 상기 주입되는 도펀트가 붕소(B) 등의 3족 원소에 해당하면 P-타입 박막 트랜지스터로 인(P) 등의 5족 원소에 해당하면 N-타입 박막 트랜지스터로 동작을 하게 된다.

이 때, 상기 이온 주입공정 후에 주입된 도펀트를 활성화하는 공정을 진행할 수도 있다.

다음으로, 도 4g에 도시된 바와 같이, 상기 게이트전극(121)이 형성된 기판 (110) 전면에 제 2 절연막인 층간절연막(115b)을 증착한 후 포토리소그래피 공정을 통해 상기 게이트절연막(115a)과 층간절연막(115b)을 일부 제거하여 드레인전극(123)과 화소전극(118)간의 전기적 접속을 위한 콘택홀(140)을 형성한다.

상기 층간절연막(115b)은 고개구율을 위한 벤조사이클로부텐(Benzocyclobutene; BCB) 또는 아크릴계 수지(resin)와 같은 투명 유기절연물질로 형성할 수 있으며, 무기절연막과 유기절연막의 이중층으로 형성할 수도 있다.

마지막으로, 도 4h에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110) 전면에 인듐-틴-옥사이드 또는 인듐-징크-옥사이드(Indium Zinc Oxide; IZO) 등과 같은 투과율이 뛰어난 투명 도전성물질을 증착한 후 포토리소그래피 공정을 이용하여 상기 콘택홀(140)을 통해 드레인전극(123)과 전기적으로 접속되는 화소전극(118)을 형성한다.

이와 같이 본 실시예에 따른 액정표시소자의 제조공정은 종래의 제조공정에 비해 소오스/드레인전극이 액티브층과 직접 접속하도록 구성함으로써 상기 소오스/ 드레인전극과 액티브층을 접속시키기 위한 콘택홀 형성공정 즉, 한번의 마스크공정 및 한번의 절연막 증착공정을 줄일 수 있게 된다. 그 결과 제조공정의 단순화에 따른 수율의 증가 및 제조비용의 감소 등의 효과를 제공한다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자 및 그 제조방법은 소오스/드레인전극을 콘택홀을 통하지 않고 액티브층의 측면과 직접 접촉하도록 형성함으로써 박막 트랜지스터의 제조에 사용되는 마스크수를 줄여 제조공정 및 제조비용을 절감시키는 효과를 제공한다.

이 때, 상기 본 발명과 같이 소오스/드레인전극을 콘택홀이 없이 액티브층과 직접 접속되도록 구성하는 경우에는 기존의 액정표시소자의 콘택홀 형성공정에서 발생하는 액티브층의 손상을 방지할 수 있게 되어 소자의 특성 향상에도 기여하게 된다.

Claims (9)

1. 기판을 제공하는 단계;

   결정화를 통해 상기 기판 위에 결정화된 실리콘 박막으로 이루어진 액티브층을 형성하는 단계;

   일 측면이 상기 액티브층 측면과 접촉면이 일치하도록 구성되어 상기 액티브층의 측면과 직접 전기적으로 접속하도록 소오스/드레인전극을 형성하는 단계;

   상기 소오스/드레인전극이 형성된 기판 전면에 게이트절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트절연막이 형성된 액티브층 위에 게이트전극을 형성하는 단계;

   상기 기판 위에 콘택홀이 형성된 층간절연막을 형성하는 단계; 및

   상기 콘택홀을 통해 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 액정표시소자의 제조방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 소오스/드레인전극을 형성하는 단계는

   상기 액티브층이 형성된 기판 전면에 도전성 금속물질을 증착하는 단계;

   상기 기판 전면에 포토레지스트를 도포하는 단계;

   소오스/드레인전극이 패턴된 포토 마스크를 적용하여 상기 포토레지스트를 노광 및 현상하는 단계; 및

   상기 현상된 포토레지스트 패턴에 따라 도전성 금속물질을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서, 게이트전극을 형성한 후에 상기 게이트전극을 마스크로 상기 액티브층에 불순물 이온을 주입하여 소오스영역과 드레인영역을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 소오스/드레인전극은 상기 액티브층의 소오스/드레인영역과 접촉하여 오믹-콘택을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 불순물 이온은 인과 같은 5족 원소인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 불순물 이온은 붕소와 같은 3족 원소인 것을 특징으로 하는 액정표시소자의 제조방법.
9. 기판;

   상기 기판 위에 결정화된 실리콘 박막으로 형성된 액티브층;

   일 측면이 상기 액티브층의 측면과 접촉면이 일치하도록 구성되어 상기 액티브층의 측면과 직접 전기적으로 접속하며, 상기 액티브층과 동일한 층에 형성된 소오스/드레인전극;

   상기 소오스/드레인전극이 형성된 기판 전면에 형성된 게이트절연막;

   상기 액티브층 위에 게이트절연막을 개재하여 형성된 게이트전극;

   상기 기판 위에 콘택홀을 포함하여 형성된 층간절연막; 및

   상기 기판 위에 형성되며, 상기 콘택홀을 통해 드레인전극과 전기적으로 접속하는 화소전극을 포함하는 액정표시소자.

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