KR101212169B1 - 광 센서를 구비한 액정 표시소자 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 외부 광의 세기에 따른 광 센서의 센싱 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자는 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 2 기판에 형성되어 외부 광을 검출하는 광 센서를 가지는 액정패널을 포함하며, 상기 광 센서는 n+형 이온주입영역과 비이온주입영역 및 저농도 도핑영역을 가지도록 상기 제 2 기판에 형성되는 반도체층; 상기 반도체층을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 절연막; 상기 절연막을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 보호막; 상기 절연막과 상기 보호막을 관통하여 상기 반도체층의 소스/드레인 영역을 노출시키는 제 1 콘택홀; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 반도체층의 소스/드레인 영역에 접속되는 소스/드레인 전극; 상기 비이온주입영역과 중첩되도록 상기 절연막에 형성되는 이온주입 방지막; 및 상기 비이온주입영역에 대응되는 상기 보호막과 상기 이온주입 방지막을 관통하도록 형성되어 상기 외부 광이 상기 비이온주입영역에 조사되도록 하는 제 2 콘택홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
광 센서, 외부 광, 이온주입 방지막, 소스/드레인, 액정 표시소자
Description
본 발명은 액정 표시소자에 관한 것으로, 특히 외부 광의 세기에 따른 광 센서의 센싱 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
근래, 핸드폰(Mobile Phone), PDA, 노트북 컴퓨터와 같은 각종 휴대용 전자기기가 발전함에 따라 이에 적용할 수 있는 경박단소용의 평판표시장치(Flat Panel Display Device)에 대한 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 평판표시장치로는 LCD(liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display)등이 활발히 연구되고 있지만, 양산화 기술, 구동수단의 용이성, 고화질의 구현이라는 이유로 인해 현재에는 액정 표시소자(LCD)가 각광을 받고 있다.
상기 액정 표시소자는 투과형 표시소자로써, 액정분자의 굴절율 이방성에 의해 액정층을 투과하는 광을 조절함으로써, 원하는 화상을 화면상에 표시한다. 따라서, 액정 표시소자로서 화소의 표시를 위해 액정층을 투과하는 광원인 백 라이트(back light)가 설치된다. 따라서, 액정 표시소자는 크게 액정패널과 상기 액정 패널의 후면에 설치된 백 라이트로 이루어진다.
이와 같은 백 라이트는 항상 일정한 밝기의 광을 액정패널에 조사하게 되지만, 주위환경의 밝기가 어두워서 상대적으로 인식도가 높은 장소에서는 많은 광량이 요구되지 않음에도 불구하고, 액정패널은 일정한 밝기를 유지하고 있기 때문에 백 라이트의 소비전력이 증가하게 된다. 실제, 액정 표시소자의 구동을 위해 소비되는 소비전력의 80%이상을 백 라이트가 차지하므로, 저소비전력형 액정 표시소자를 만들기 위해서는 백 라이트의 소비전력을 줄일 수 있는 방안들이 모색되고 있다.
따라서, 상기와 같이 백 라이트의 소비전력을 줄일 수 있는 방안으로써, 외부환경의 밝기를 센싱할 수 있는 광 센서를 구비한 액정 표시소자가 제공되고 있다.
이와 같이 외부환경의 밝기를 센싱할 수 있는 광 센서를 구비한 액정 표시소자(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 액정층(130)을 사이에 두고, 서로 대향하는 상부기판(110) 및 하부기판(120)으로 구성된 액정패널(150)과, 상기 하부기판(120) 하부에 설치되어, 상기 액정패널(150)에 광을 조사하는 백 라이트(200)로 구성된다. 상기 액정패널(150)은 실제 화상을 구현하는 표시영역과, 화상이 표시되지 않는 비표시영역과, 비표시영역과 표시영역 사이에 빛이 차단되는 블랙 매트릭스 영역으로 구분된다.
상기 상부기판(110)은 칼라필터기판으로써, 화소영역에는 칼라를 구현하는 R, G, B 칼라필터(101)가 형성되고, 블랙 매트릭스 영역에는 빛샘을 방지하기 위한 블랙 매트릭스(105)가 형성되어 있다. 도면에 상세하게 도시하진 않았지만, 실제로, 블랙 매트릭스(105)는 화소의 경계영역(미도시)에도 형성되어, 화소간의 빛샘을 막아준다. 상기 칼라필터(101)는 염료나 혹은 안료를 포함하는 수지막이며, 상기 칼라필터(101)의 평탄화를 위해 오버코트층(미도시)이 형성되기도 한다. 그리고, 상기 오버코트층 위에는 액정층(130)에 전압을 인가하기 위해 공통전극(103)이 형성되어 있다.
상기 하부기판(120)에는 종횡으로 배열되어 화소를 정의하는 복수의 게이트라인(125)과 데이터라인(127)이 형성되어 있으며, 상기 게이트라인(125)과 데이터라인(127) 교차영역에는 각각의 화소를 스위칭하기 위한 스위칭 소자가 형성되어 있다. 상기 스위칭 소자는 박막 트랜지스터(121)이며, 상기 박막 트랜지스터(121)는 게이트 전극, 반도체층 및 소스/드레인전극으로 구성된다. 그리고, 상기 게이트라인(125) 및 데이터라인(127)의 일측에는 신호인가를 위한 게이트/데이터 패드(125a, 127a)가 각각 형성되어 있으며, 각 화소에는 상기 공통전극(103)의 상대전극인 화소전극(123)이 형성되어 있다. 상기 공통전극(103) 및 화소전극(123)은 투명한 전도성 물질로 형성되어 백 라이트(200)의 광을 투과시키게 된다.
아울러, 블랙 매트릭스영역에는 외부 광의 밝기를 감지하여 백 라이트의 밝기를 조절할 수 있는 광 센서(140)가 형성되어 있으며, 상기 광 센서(140)와 대응하는 상부기판(110)에는 상기 광 센서(140)가 주위 환경에 노출되어, 외부 광을 감지할 수 있도록 블랙매트릭스의 일부가 제거되어야 한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부기판(120)에 형성된 광 센서(140)는 상부 기판(110)의 블랙 매트릭스 영역에 형성된 블랙 매트릭스(105)의 일부를 제거하여, 외부에 노출되도록 형성해야 한다. 이때, 상기 광 센서는 추가공정 없이 박막트랜지스터(121)와 동시에 형성된다.
도 3은 종래의 액정 표시소자에 구비되는 박막트랜지스터 및 광 센서의 구조를 도시한 단면도이고, 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 기판(120)에는 p형 이온주입영역에 의한 채널(Channel)을 갖는 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ); n형 이온주입영역에 의한 채널을 갖는 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ); 및 광 센서 형성영역(Ⅲ)로 구성된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 버퍼층(162)이 형성된 기판(120) 상에는 p형 반도체층(163), n형 반도체층(164), n형 및 p형 반도체층(165)이 일정 간격 서로 이격되어 형성된다.
그리고, p형 반도체층(163), n형 반도체층(164), n형 및 p형 반도체층(165) 상부에는 게이트 절연막(166)이 형성되고, p형 반도체층(163) 및 n형 반도체층(164) 상에 형성된 게이트 절연막(166) 상에는 게이트 전극(168)이 형성된다.
또한, 게이트 전극(168) 상부에는 반도체층 콘택홀을 포함하는 층간 절연막(170)이 형성되고, 상기 층간 절연막(170) 상부에는 반도체층을 노출하는 콘택홀을 통해 각각 p형 반도체층(163), n형 반도체층(164), n형 및 p형 반도체층(165)과 연결되는 소스 및 드레인전극(172)이 형성되고, 상기 소스 및 드레인 전극 상부에는 기판 전면에 걸쳐 보호막(174)이 형성된다.
상기 n형 반도체층(164)은 소스/드레인 전극(172)와 접촉하는 영역을 n+형 이온주입영역(164a)으로 하고, 상기 게이트 절연막(166)과 접촉하는 영역을 비이온주입영역(164b)으로 하고, 그 사이 영역을 n-형 LDD층(164c)으로 구성한다.
상기 p형 반도체층(163)은 별도의 LDD층을 구성하지 않고, 소스/드레인 전극(172)과 접촉하는 영역을 p형 이온주입영역(163a)으로 하고, 게이트 절연막(166)과 접촉하는 영역을 비이온주입영역(163b)으로 구성한다.
상기 n형 및 p형 반도체층(165)은 소스/드레인 전극(172)과 접촉하는 영역을 p형 및 n형 이온주입영역(165a, 165b)으로 하고, 게이트 절연막(166)과 접촉하는 영역을 이온주입영역(165c)으로 구성한다.
한편, 상기 n+형 반도체층(164)의 n-형 LDD층(164c)은 LDD층 형성을 위한 이온주입 공정시 포토레지스트 패턴 등의 마스크 없이 게이트 절연막 상에 형성된 게이트 전극을 이온주입 마스크로 사용하여 형성된다. 그러나, 광 센서 형성영역(Ⅲ)에는 LDD층 형성을 위한 이온주입 공정시 포토레지스트 패턴 등의 마스크뿐만 아니라 게이트 전극 또한 형성되어 있지 않으므로, n+형 이온주입영역(165a)과 p+형 이온주입영역(165b) 사이에 위치된 이온주입영역(165c)에는 n-형 이온이 도핑되어 있다.
이와 같이 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 있어서, n+형 이온주입영역(165a)과 p형 이온주입영역(165b) 사이에 이온주입영역(165c)이 형성되면, 외부 광의 세기에 따른 광 센서 형성영역의 전류세기를 확인할 수 없게 되는 문제점이 있다.
다시 말해, 외부 광의 세기가 강해지면 포토 다이오드의 소스/드레인 전극 즉, p형 및 n+형 이온주입영역(165a, 165b)을 통해 흐르는 전류세기가 강해지고, 외부 광의 세기가 약해지면, 소스/드레인 전극을 통해 흐르는 전류세기가 약해지게 됨으로써, 외부 광의 세기에 따라 광 센서 형성영역의 전류세기를 확인할 수 있었다.
그러나, 종래의 광 센서 형성영역은 상기 n+형 이온주입영역(165a)과 p형 이온주입영역(165b) 사이에 형성된 n-형 이온주입영역(165c)은 p형 및 n+형 이온주입영역을 통해 흐르는 전류 세기에 영향을 주게 되어 외부 광의 세기에 따른 광 센서 형성영역의 전류세기를 확인할 수 없게 되어 광 센서 형성영역의 센싱 능력이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 광 센서 형성영역은 드레인-소스 전압(Vds)에 따른 드레인 전류(Id)가 비선형적인 특성을 갖기 때문에 외부 광의 세기에 따른 전류의 차이를 정확하게 확인할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 외부 광의 세기에 따른 광 센서의 센싱 능력을 향상시킬 수 있도록 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자는 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 2 기판에 형성되어 외부 광을 검출하는 광 센서를 가지는 액정패널을 포함하며, 상기 광 센서는 n+형 이온주입영역과 비이온주입영역 및 저농도 도핑영역을 가지도록 상기 제 2 기판에 형성되는 반도체층; 상기 반도체층을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 절연막; 상기 절연막을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 보호막; 상기 절연막과 상기 보호막을 관통하여 상기 반도체층의 소스/드레인 영역을 노출시키는 제 1 콘택홀; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 반도체층의 소스/드레인 영역에 접속되는 소스/드레인 전극; 상기 비이온주입영역과 중첩되도록 상기 절연막에 형성되는 이온주입 방지막; 및 상기 비이온주입영역에 대응되는 상기 보호막과 상기 이온주입 방지막을 관통하도록 형성되어 상기 외부 광이 상기 비이온주입영역에 조사되도록 하는 제 2 콘택홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자는 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 2 기판에 형성되어 외부 광을 검출하는 광 센서를 가지는 액정패널을 포함하며, 상기 광 센서는 n+형 이온주입영역과 비이온주입영역 및 저농도 도핑영역을 가지도록 상기 제 2 기판에 형성되는 반도체층; 상기 반도체층을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 절연막; 상기 반도체층에 인접하도록 상기 절연막 상에 형성되는 제 1 및 제 2 보조 패턴; 상기 제 1 및 제 2 보조 패턴과 상기 절연막을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 보호막; 상기 절연막과 상기 보호막을 관통하여 상기 반도체층의 소스/드레인 영역을 노출시키는 제 1 콘택홀; 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 반도체층의 소스/드레인 영역에 접속됨과 아울러 상기 제 1 및 제 2 보조 패턴 각각에 중첩되는 소스/드레인 전극; 상기 소스/드레인 전극과 상기 제 1 및 제 2 보조 패턴 각각의 중첩영역에 형성되는 제 1 및 제 2 보조 커패시터; 상기 비이온주입영역과 중첩되도록 상기 절연막에 형성되는 이온주입 방지막; 및 상기 비이온주입영역에 대응되는 상기 소스/드레인 전극과 상기 보호막을 관통함과 아울러 상기 이온주입 방지막의 일부 또는 전체가 제거되도록 형성되어 상기 외부 광이 상기 비이온주입영역에 조사되도록 하는 제 2 콘택홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 이온주입 방지막의 중심부분은 상기 제 2 콘택홀의 형성시 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 n+형 이온주입영역에 대응되는 상기 이온주입 방지막의 하부 일측 에지부분 이외의 에지부분은 상기 제 2 콘택홀 형성시 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 이온주입 방지막 및 상기 소스/드레인 전극은 동일한 재질인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법은 컬러필터층을 포함하는 제 1 기판을 마련하는 단계; 박막 트랜지스터 영역과 광 센서 영역을 포함하는 제 2 기판을 마련하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 제 2 기판을 마련하는 단계는, 상기 제 2 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계; 상기 버퍼층 상의 상기 박막 트랜지스터 영역 및 상기 광 센서 영역 각각에 반도체층을 형성하는 단계; 상기 반도체층을 덮도록 상기 제 2 기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 반도체층들 각각에 중첩되도록 상기 박막 트랜지스터 영역의 상기 절연막 상에 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 광 센서 영역의 절연막 상에 이온주입 방지막을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 및 이온주입 방지막을 이용하여 상기 박막 트랜지스터 영역의 반도체층에 n+형 및 p+형 중 적어도 하나의 도전형 이온주입영역을 형성함과 동시에 상기 광 센서 영역의 반도체층에 n+형 및 p+형 중 적어도 하나의 도전형 이온주입영역과 비이온주입영역 및 저농도 도핑영역을 형성하는 단계; 상기 제 2 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계; 상기 박막 트랜지스터 영역의 반도체층의 소스/드레인 영역 및 상기 광 센서 영역의 반도체층의 소스/드레인 영역이 노출되도록 제 1 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 광 센서 영역의 상기 비이온주입영역에 대응되는 상기 보호막을 관통함과 아울러 상기 이온주입 방지막을 노출시키거나 상기 이온주입 방지막의 일부 또는 전체가 제거하여 제 2 콘택홀을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 콘택홀이 형성된 상기 제 2 기판 상에 금속막을 형성한 후, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터 영역의 반도체층에 접속되는 소스/드레인 전극과 상기 광 센서 영역의 반도체층에 접속되는 소스/드레인 전극을 동시에 패터닝하여 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 광 센서 영역의 상기 반도체층에 인접한 상기 절연막 상에 상기 소스/드레인 전극과 중첩되는 제 1 및 제 2 보조 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 이온주입 방지막은 상기 제 2 콘택홀 형성시 모두 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 이온주입 방지막은 상기 제 2 콘택홀 형성시 노출되며, 상기 소스/드레인 전극의 패터닝과 동시에 모두 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 이온주입 방지막의 중심부분은 상기 제 2 콘택홀 형성시 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 n+형 이온주입영역에 대응되는 상기 이온주입 방지막의 하부 일측 에지부분 이외의 에지부분은 상기 제 2 콘택홀 형성시 제거되는 것을 특징으로 한다.
상기 이온주입 방지막 및 상기 소스/드레인 전극은 동일한 재질인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자 및 그의 제조방법은 박막 트랜지스터의 게이트 전극 형성공정시 광 센서 형성영역에 이온주입 방지막을 형성함으로써, 이온주입 방지막을 이용하여 광 센서 형성영역의 반도체층에 이온주입이 되지 않은 비이온주입영역을 형성함으로써 광 센서의 센싱능력을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 제 1 및 제 2 보조 커패시터를 이용하여 광 센서의 플로팅 게이트 전극에 유기되는 전압의 변동을 방지함과 아울러 이온주입 방지막을 이용하여 광 센서 형성영역의 반도체층에 이온주입이 되지 않은 비이온주입영역을 형성함으로써 광 센서의 센싱능력을 증대시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면 및 실시 예를 통해 본 발명의 실시 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자에 있어서, 광 센서 및 박막 트랜지스터 형성영역을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 기판(300)에는 p형 이온주입영역에 의한 채널(Channel)을 갖는 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ); n형 이온주입영역에 의한 채널을 갖는 제2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ)이 형성된다.
제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ)에는 버퍼층(302)상에 형성된 두 개의 p형 이온주입영역(312a) 및 이들 사이에 형성된 비이온주입영역이 구비된 p형 반도체층과, p형 반도체층이 포함된 기판 상에 형성된 게이트 절연막(306)과, 상기 비이온주입영역에 대응되는 게이트 절연막(306) 상에 형성되는 게이트 전극(308a)과, 상기 게이트 전극(308a)가 포함된 기판 전면에 형성된 보호막(320)과, 제 1 콘택홀(322a)을 통해 상기 p형 이온주입영역(312a) 각각에 접촉하는 소스/드레인전 극(324)이 구비된다.
이때, 상기 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ)에는 p형의 이온주입영역이 형성되는 바에 대해서만 개시되어 있는데, n형 이온주입영역이 형성될 수도 있다.
그리고, 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ)에는 버퍼층(302)상에 형성된 두 개의 n형 이온주입영역(316a), 이들 사이에 형성된 비이온주입영역 및 n형 이온주입영역(316a)과 비이온주입영역 사이에 형성된 LDD영역(318a)이 구비된 n형 반도체층과, n형 반도체층이 포함된 기판 상에 형성된 게이트 절연막(306)과, 상기 비이온주입영역에 대응되는 게이트 절연막(306) 상에 형성되는 게이트 전극(308b)과, 상기 게이트 전극(308b)가 포함된 기판 전면에 형성된 보호막(320)과, 제 1 콘택홀(322a)을 통해 상기 n형 이온주입영역(316a) 각각에 접촉하는 소스/드레인전극(324)이 구비된다.
이때, 상기 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ)에는 n형의 이온주입영역이 형성되는 바에 대해서만 개시되어 있는데, p형 이온주입영역이 형성될 수도 있다.
그리고, 광 센서 형성영역(Ⅲ)에는 버퍼층(302)상에 형성된 p형 및 n형 이온주입영역(312b, 316b), 이들 사이에 형성된 비이온주입영역(319) 및 n형 이온주입영역(316b)과 비이온주입영역(319) 사이에 형성된 LDD영역(318b)이 구비된 반도체층과, 반도체층이 포함된 기판 상에 형성된 게이트 절연막(306)과, 상기 게이트 절연막(306) 상에 형성된 보호막(320)과, 상기 비이온주입영역(319)에 상응하는 보호막(320)이 제거되어 형성된 제 2 콘택홀(322b)과, 제 2 콘택홀(322b)을 통해 p형 및 n형 이온주입영역(312b, 316b) 각각에 접촉하는 소스/드레인전극(324)이 구비된 다.
이때, 상기 광 센서 형성영역(Ⅲ)에는 p형 및 n형 이온주입영역(312b, 316b)과 같이 서로 상이한 이온주입영역이 형성되는 바에 대해서만 개시되어 있으나, 동일한 이온주입영역이 형성될 수도 있다.
이와 같이, 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 비이온주입영역(319)을 형성하여, 외부 광의 세기에 따른 광 센서의 전류 세기를 확인할 수 있게 된다.
한편, 광 센서 형성영역(Ⅲ)은 종래에서와 같이 블랙 매트릭스와 중첩되는 영역에 형성될 수 있다. 나아가, 광 센서 형성영역(Ⅲ)은 액정패널의 표시영역의 화소 내에 형성되거나 표시영역에 인접한 비표시영역에 형성될 수 있다. 이 경우, 백 라이트로부터의 조사되는 광이 광 센서에 조사되는 것을 방지하기 위하여 광 센서 형성영역의 하부에 광차단층(미도시)이 형성됨이 바람직하다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이다.
도 6a 내지 도 6f를 참조하여, 상기와 같은 광 센서를 구비한 액정표시장치의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 6a에 도시된 바와 같이, 기판(300) 상에 버퍼층(302)을 형성한다. 상기 버퍼층(302)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx)과 같은 무기절연막이 주로 사용된다.
이어, 버퍼층(302)의 소정영역에 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ)과, 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ) 각각에 반도체층(304a, 304b, 304c)을 형성한다.
보다 상세히 설명하면, 버퍼층(302)이 형성된 기판(300) 상에 PECVD법, 스퍼터링(Sputtering) 등의 증착방법을 통해 비정질 실리콘층을 전면 증착한다. 이어, 상기 비정질 실리콘층에 혼입된 수소에 의해 추후에 진행되는 결정화 공정의 효율저하를 방지하기 위하여 상기 비정질 실리콘층을 약 400℃의 온도로 가열하는 탈수소공정이 진행된다. 이 탈수소공정에 의해 비정질 실리콘층에 혼입된 수소는 제거된다. 상기 수소가 제거된 비정질 실리콘층이 레이저 등의 광에 의해 결정화되어 폴리 실리콘막이 된다. 이 폴리 실리콘막 상에 사진식각공정을 통해 반도체층으로 패터닝하기 위한 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 폴리 실리콘막을 식각하여 상기 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ)과, 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ) 각각에 반도체층(304a, 304b, 304c)을 형성한다.
이어, 상기 반도체층(304a, 304b, 304c)이 형성된 기판(300) 상에 게이트 절연막(306)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(306)은 SiO2와 같은 무기절연물질로 이루어진다.
이어, 게이트 절연막(306)상의 각 반도체층(304a, 304b, 304c)의 중앙부분에 대응되도록 게이트 전극(308a, 308b) 및 이온주입 방지막(308c) 각각을 형성한다.
상기 게이트 전극(308a, 308b) 및 이온주입 방지막(308c)은 상기 게이트 절연막(306) 상에 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄 탈륨(Ta), 알루미늄 합금(Al alloy), 구리(Cu)합금, 몰리브덴(Mo)합금, 텅스텐(W)계 금속 중 어느 하나를 형성한 후 사진식각공정과 같은 패터닝 공정을 통해 형성된다.
이어, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 일부 영역이 노출되도록 사진공정을 통해 제 1 포토레지스트 패턴(310)을 형성한다. 그런 다음, 제 1 포토레지스트 패턴(310)을 이온주입용 마스크로 하여 p+형 이온을 주입하여, 상기 제 1 박막 트랜지스터 형성영역의 반도체층(304a) 및 광 센서 형성영역의 반도체층(304c) 각각에 p+형 이온주입영역(312a, 312b)을 형성한다.
상기 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ)의 p+형 이온주입영역(312a)은 p형 박막 트랜지스터의 소스/드레인 영역이 되고, 상기 광 센서 형성영역의 p+형 이온주입영역(312b)은 소스 또는 드레인 영역이 된다.
이어, p+형 이온주입영역을 정의하기 위해 형성된 제 1 포토레지스트 패턴(310)을 스트립공정을 통해 제거한다.
이어, 도 6c에 도시된 바와 같이, p+형 이온주입영역(312a, 312b)이 형성된 기판(300)에 상기 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 일부영역이 노출되도록 사진공정을 통해 제 2 포토레지스트 패턴(314)을 형성한다. 그런 다음, 제 2 포토레지스트 패턴(314)을 이온주입용 마스크로 하여 고농도의 n+형 이온을 주입하여, 상기 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ)의 반도체층(304b) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 반도체층(304c) 각각에 n+형 이온주입영역(316a, 316b) 을 형성한다.
상기 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ)의 n+형 이온주입영역(316a)은 n형 박막 트랜지스터의 소스/드레인 영역이 형성되고, 상기 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 n+형 이온주입영역(316b)은 소스 또는 드레인 영역이 된다.
그런 다음, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(314)을 스트립공정을 통해 제거한다.
이어, 도 6d에 도시된 바와 같이, 기판(300) 전면에 저농도의 n-형 이온을 주입하여, 상기 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ)의 반도체층(304b) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 반도체층(304c)에 LDD층(318a, 318b)을 형성한다.
상기 LDD층(318a, 318b)의 형성시에는 게이트 전극(308b) 및 이온주입 방지막(308c)을 각각 이온주입 마스크로 사용하고, 상기 n+형 이온주입영역(316a, 316b) 형성시 사용되는 고농도의 n+이온보다 저농도의 n-이온을 사용한다.
한편, 상기 저농도의 n-형으로 주입되는 이온이 상기 기판 전면에 도핑됨에도 불구하고, 이온주입이 되지 않은 반도체층에만 도핑층이 형성될 뿐, 이미 p+형 이온이 주입된 p+형 이온주입영역(312a, 312b)과 n+형 이온이 주입된 n+형 이온주입영역(316a, 316b)에는 도핑층이 형성되지 않는다.
또한, 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 LDD층(318b)을 형성하기 위한 이온주입공정시, 반도체층(304c)에는 이온주입 방지막(308c)으로 인해 이온주입이 되지 않은 비이온주입영역(319)이 형성된다.
이와 같이 비이온주입영역(319)이 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 형성됨으로써, 종 래의 이온주입영역이 형성된 광 센서 형성영역(Ⅲ)에서의 광 센서의 특성보다 더 나은 특성을 확인할 수 있게 된다. 즉, 종래의 이온주입영역이 형성된 광 센서의 특성 즉, 광의 세기에 따른 전류들간의 차이가 명확하지 않은 반면, 비이온주입영역(319)이 형성된 광 센서의 특성 즉, 광의 세기에 따른 전류들간의 차이가 명확함을 알 수 있다.
이어, 도 6e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 전면에 보호막(320)을 형성한 후 이를 패터닝하여, 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ) 및 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 각각의 소스/드레인 영역(312a, 316a)의 반도체층을 노출하는 제 1 콘택홀(322a)을 형성함과 동시에, 광 센서 형성영역의 소스/드레인 영역(312b, 316b)의 반도체층을 노출하는 제 2 콘택홀(322b)를 형성한다. 이때, 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 형성된 이온주입 방지막(308c)은 상기 제 2 콘택홀(322b)의 형성시 보호막(320) 및 게이트 물질을 동시에 제거할 수 있는 일괄 식각액에 의해 제거된다. 여기서, 상기 제 2 콘택홀(322b)은 회로영역(미도시)의 게이트 전극과 소스/드레인 전극을 전기적으로 연결시키기 위한 부분에도 형성될 수 있다. 그러나, 제 2 콘택홀(322b)은 회로영역의 콘택홀(미도시)은 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 형성되는 보다 크기가 작기 때문에 회로영역에 형성된 게이트 전극(미도시)는 제거되지 않는다.
이어, 도 6f에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(322a, 322b)이 형성된 기판(300) 전면에 금속막을 증착한 후 패터닝하여, 소스/드레인 영역(312a, 316a, 312b, 316b)과 접촉하는 소스/드레인 전극(324)을 형성함으로써 본 공정을 완료한다.
이와 같은, 본 발명에 따른 제 1 실시 예에 따른 광 센서는 외부 광의 세기가 강해지면, 광 센서의 p형 및 n+형 이온주입영역을 통해 흐르는 전류세기가 강해지고, 외부 광의 세기가 약해지면, 소스/드레인 전극을 통해 흐르는 전류세기가 약해지게 됨으로써, 도 7에 도시된 바와 같이, 외부 광의 세기에 따른 광 센서의 전류세기가 선형적인 특성을 갖게 되어 광 센서의 센싱능력이 증가됨을 알 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 제 1 실시 예에서는 이온주입 방지막(308c)이 콘택홀 형성공정시 제거되는 것을 제시하지만, 이하에서 설명될 본 발명의 제 2 실시 예에서는 이온주입 방지막(308c)이 소스/드레인 전극 형성 공정시 제거되도록 하는 것을 제시한다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 도시한 공정순서도이다.
먼저, 본 발명의 제 2 실시 예는 본 발명의 제 1 실시 예에서 제시된 도 6a 내지 도 6d의 공정단계를 통해 LDD층(318a, 318b)을 형성한다.
이어, 도 8a에 도시된 바와 같이, 상기 LDD층(318a, 318b)이 형성된 기판(300) 전면에 보호막(320)을 형성한 후, 이를 패터닝하여 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ) 및 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 각각의 소스/드레인 영역(312a, 316a)의 반도체층을 노출하는 제 1 콘택홀(322a)을 형성함과 동시에, 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 이온주입 방지막(308c)을 노출하는 제 2 콘택홀(322c)을 형성한다.
이어, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(322a, 322c)이 형성된 기판(300) 전면에 금속막(324)을 형성하고, 상기 금속막(324) 상에 소스 드레인 전극용 포토레지스트 패턴(340)을 형성한다. 이때, 금속막은 게이트 전극물질과 동일한 재질로 형성됨이 바람직하다.
이어, 상기 소스 드레인 전극용 포토레지스트 패턴(340)을 마스크로 사용하여 상기 금속막(324)을 패터닝하여, 도 8c에 도시된 바와 같이, 각 형성영역(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)의 소스/드레인 영역(312a, 316a, 312b, 316b)과 접촉하는 소스/드레인 전극(324)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다. 이때, 광 센서 형성영역(Ⅲ)에는 패터닝 공정에 의해 금속막(324) 및 이온주입 방지막(308c)이 동시에 패터닝되어 제 2 콘택홀(322c)이 형성된다.
이와 같은, 본 발명에 따른 제 2 실시 예에 따른 광 센서는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예와 동일한 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 실시 예에서는 이온주입 방지막(308c)이 완전히 제거되는 바에 대해 기재되어 있으나, 이하에서 설명될 본 발명의 제 3 실시 예에서는 이온주입 방지막(308c)의 중심부분만이 제거되도록 하는 것을 제시한다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 도시한 공정순서도이다.
먼저, 본 발명의 제 3 실시 예는 본 발명의 제 1 실시 예에서 제시된 도 6a 내지 도 6d의 공정단계를 통해 LDD층(318a, 318b)을 형성한다.
이어, 도 9a에 도시된 바와 같이, 상기 LDD층(318a, 318b)이 형성된 기 판(300) 전면에 보호막(320)을 형성한 후, 이를 패터닝하여 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ) 및 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 각각의 소스/드레인 영역(312a, 316a)의 반도체층을 노출하는 제 1 콘택홀(322a)을 형성함과 동시에, 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 이온주입 방지막(308c)의 중심부만이 제거되도록 제 2 콘택홀(322d)을 형성한다. 이때, 제 2 콘택홀(322d)의 하부 에지부분에는 이온주입 방지막(308c)이 남겨져 있는데, 이는 제 2 콘택홀(322d)의 하부에 위치된 반도체층의 손상을 방지하기 위함이다.
다시 말해, 상기 본 발명의 제 1 및 제 2 실시 예와 같이 이온주입 방지막이 모두 제거될 경우 홀의 형성 공정시 게이트 절연막까지 식각되어 하부에 위치된 반도체층이 손상을 받을 수 있게 되는데, 제 2 콘택홀(322d)의 하부 에지부분에 이온주입 방지막(308c)을 남겨 둠으로써, 제 2 콘택홀(322d)의 하부에 위치된 반도체층의 손상을 방지할 수 있게 된다.
이어, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(322a, 322d)이 형성된 기판(300) 전면에 금속막을 증착한 후, 이를 패터닝하여, 도 9b에 도시된 바와 같이, 각 형성영역(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)의 소스/드레인 영역(312a, 316a, 312b, 316b)과 접촉하는 소스/드레인 전극(324)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
이와 같은, 본 발명에 따른 제 3 실시 예에 따른 광 센서는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예와 동일한 효과를 갖는다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 도시한 공정순서도이다.
먼저, 본 발명의 제 4 실시 예는 이온주입 방지막(308c)의 패터닝을 제외하고는 본 발명의 제 3 실시 예와 동일한 공정단계를 갖는다.
구체적으로, 본 발명의 제 3 실시 예에서는 제 2 콘택홀(322d) 형성시 이온주입 방지막(308c)의 중심부분만을 제거하였으나, 본 발명의 제 4 실시 예에서는, 도 10a에 도시된 바와 같이, 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 n+형 이온주입영역(316b)에 대응되는 제 2 콘택홀(322d)의 하부 일측 에지부분에 이온주입 방지막(308c)이 남겨지도록 보호막(320) 및 이온 주입 방지막(308c)을 패터닝한다.
이어, 상기 제 1 및 제 2 콘택홀(322a, 322d)이 형성된 기판(300) 전면에 금속막을 증착한 후, 이를 패터닝하여, 도 10b에 도시된 바와 같이, 각 형성영역(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)의 소스/드레인 영역(312a, 316a, 312b, 316b)과 접촉하는 소스/드레인 전극(324)을 형성함으로써, 본 공정을 완료한다.
한편, 상기 실시 예에서는 p형 및 n형 이온주입영역이 각각 구비된 광 센서에 대해서만 기재하고 있으나, n형 이온주입영역들이 형성된 광 센서 및 p형 이온주입영역들이 형성된 광 센서를 형성하는 바에 대해서도 변경가능하다.
그리고, 상기 실시 예의 제 1 박막 트랜지스터 형성영역에 p형 이온주입영역이 형성된 것만 개시되어 있으나, n형 이온주입영역이 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 실시 예의 제 2 박막 트랜지스터 형성영역에 n형 이온주입영역이 형성된 것만 개시되어 있으나, p형 이온주입영역이 형성될 수도 있다.
도 11은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자에 있어서, 광 센서 및 박막 트랜지스터 형성영역을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자는 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 형성되는 광 센서가 플로팅 게이트 구조를 가지는 것을 제외하고는 상술한 본 발명의 제 1 실시 예와 동일한 구조를 갖는다.
구체적으로, 본 발명의 제 5 실시 예는 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 소스/드레인 전극(324)과 중첩되도록 게이트 절연막(306) 상에 형성되어 제 1 및 제 2 보조 커패시터(Cgs, Cgd)를 형성하는 제 1 및 제 2 보조 패턴(309a, 309b)을 포함하여 구성된다.
이러한, 제 1 및 제 2 보조 패턴(309a, 309b)은 보호막(320)을 사이에 두고 소스/드레인 전극(324)과 중첩되어 제 1 및 제 2 보조 커패시터(Cgs, Cgd)를 형성함으로써 소스/게이트간의 기생 커패시턴스 및 드레인/게이트간의 기생 커패시턴스에 의해 게이트 전극에 유기되는 전압의 변동을 방지한다. 이때, 제 1 및 제 2 보조 커패시터(Cgs, Cgd)의 커패시턴스는 기생 커패시턴스보다 크게 형성된다.
본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자는 광 센서를 플로팅 게이트 구조로 형성함과 아울러 제 1 및 제 2 보조 커패시터(Cgs, Cgd)를 이용하여 게이트 전극에 유기되는 전압의 변동을 방지함으로써 광 센서의 센싱능력을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자는 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 반도체층에 이온주입이 되지 않은 비이온주입영역(319)을 형성함으로써 광 센서의 센싱능력을 증대시킬 수 있다.
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액 정 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 공정단면도이다.
도 12a 내지 도 12f를 참조하여, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 12a에 도시된 바와 같이, 기판(300) 상에 버퍼층(302)을 형성한다. 상기 버퍼층(302)은 실리콘 질화막(SiNx)이나 실리콘 산화막(SiOx)과 같은 무기절연막이 주로 사용된다. 이어, 버퍼층(302)의 소정영역에 제 1 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅰ)과, 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ) 각각에 반도체층(304a, 304b, 304c)을 형성한다.
이어, 상기 반도체층(304a, 304b, 304c)이 형성된 기판(300) 상에 게이트 절연막(306)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(306)은 SiO2와 같은 무기절연물질로 이루어진다.
이어, 게이트 절연막(306)상의 각 반도체층(304a, 304b, 304c)의 중앙부분에 대응되도록 게이트 전극(308a, 308b) 및 이온주입 방지막(308c) 각각을 형성함과 동시에, 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 반도체층(304c)에 인접한 게이트 절연막(306)상에 제 1 및 제 2 보조 패턴(309a, 309b)을 형성한다.
상기 게이트 전극(308a, 308b), 이온주입 방지막(308c), 제 1 및 제 2 보조 패턴(309a, 309b)은 상기 게이트 절연막(306) 상에 알루미늄(Al), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 알루미늄 합금(Al alloy), 구리(Cu)합금, 몰리브덴(Mo)합금, 텅스텐(W)계 금속 중 어느 하나를 형성한 후 사진식각공 정과 같은 패터닝 공정을 통해 형성된다.
이어, 도 12b 내지 도 12f에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 박막 트랜지스터 형성영역의 반도체층(304a) 및 광 센서 형성영역의 반도체층(304c) 각각에 p+형 이온주입영역(312a, 312b); 상기 제 2 박막 트랜지스터 형성영역(Ⅱ)의 반도체층(304b) 및 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 반도체층(304c) 각각에 n+형 이온주입영역(316a, 316b); LDD층(318a, 318b), 제 1 및 제 2 콘택홀(322a, 322b), 소스/드레인 전극(324) 각각을 단계적으로 형성한다. 여기서, 도 12b 내지 도 12f에 도시된 각각의 공정은 상술한 도 6b 내지 도 6f 각각의 공정과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 상술한 설명으로 대신하기로 한다.
다만, 도 12f에서와 같이, 광 센서 형성영역(Ⅲ)에 형성되는 소스/드레인 전극(324)은 제 1 및 제 보조 패턴(309a, 309b)에 중첩되도록 형성된다.
이와 같은, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법은 제 1 및 제 2 보조 커패시터(Cgs, Cgd)를 이용하여 게이트 전극에 유기되는 전압의 변동을 방지함과 아울러 이온주입 방지막(308c)을 이용하여 광 센서 형성영역(Ⅲ)의 반도체층에 이온주입이 되지 않은 비이온주입영역(319)을 형성함으로써 광 센서의 센싱능력을 증대시킬 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 공정단면도이다.
이러한, 본 발명의 제 6 실시 예는 도 12a 내지 도 12d, 그리고 도 8a 내지 도 8c를 조합한 것이므로 본 발명의 제 6 실시 예에 대한 상세한 설명은 상술한 본 발명의 제 2 및 제 5 실시 예에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 공정단면도이다.
이러한, 본 발명의 제 7 실시 예는 도 12a 내지 도 12d, 그리고 도 9a 및 도 9b를 조합한 것이므로 본 발명의 제 7 실시 예에 대한 상세한 설명은 상술한 본 발명의 제 3 및 제 5 실시 예에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 공정단면도이다.
이러한, 본 발명의 제 8 실시 예는 도 12a 내지 도 12d, 그리고 도 10a 및 도 10b를 조합한 것이므로 본 발명의 제 8 실시 예에 대한 상세한 설명은 상술한 본 발명의 제 4 및 제 5 실시 예에 대한 설명으로 대신하기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1은 일반적인 광 센서를 구비한 액정 표시소자를 나타낸 분해사시도이고;
도 2는 도 1에 도시된 액정패널을 개략적으로 나타낸 평면도이고;
도 3은 종래의 액정패널에 구비된 광 센서 및 박막 트랜지스터를 나타내는 단면도이고;
도 4는 종래의 광 센서의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이고;
도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자에 있어서, 광 센서 및 박막 트랜지스터 형성영역을 개략적으로 나타내는 단면도이고;
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이고;
도 7은 본 발명에 따른 광 센서의 전류-전압 특성을 나타내는 그래프이고;
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이고;
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이고;
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이고;
도 11은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자에 있어서, 광 센서 및 박막 트랜지스터 형성영역을 개략적으로 나타내는 단면도이고;
도 12a 내지 도 12f는 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액 정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이고;
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 제 6 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이고;
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 7 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이고; 및
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 8 실시 예에 따른 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법을 나타내는 공정 순서도이다.
Claims (12)
- 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 2 기판에 형성되어 외부 광을 검출하는 광 센서를 가지는 액정패널을 포함하며,상기 광 센서는,n+형 이온주입영역과 비이온주입영역 및 저농도 도핑영역을 가지도록 상기 제 2 기판에 형성되는 반도체층;상기 반도체층을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 절연막;상기 절연막을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 보호막;상기 절연막과 상기 보호막을 관통하여 상기 반도체층의 소스/드레인 영역을 노출시키는 제 1 콘택홀;상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 반도체층의 소스/드레인 영역에 접속되는 소스/드레인 전극;상기 비이온주입영역과 중첩되도록 상기 절연막에 형성되는 이온주입 방지막; 및상기 비이온주입영역에 대응되는 상기 보호막과 상기 이온주입 방지막을 관통하도록 형성되어 상기 외부 광이 상기 비이온주입영역에 조사되도록 하는 제 2 콘택홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자.
- 액정층을 사이에 두고 대향 합착된 제 1 및 제 2 기판과 상기 제 2 기판에 형성되어 외부 광을 검출하는 광 센서를 가지는 액정패널을 포함하며,상기 광 센서는,n+형 이온주입영역과 비이온주입영역 및 저농도 도핑영역을 가지도록 상기 제 2 기판에 형성되는 반도체층;상기 반도체층을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 절연막;상기 반도체층에 인접하도록 상기 절연막 상에 형성되는 제 1 및 제 2 보조 패턴;상기 제 1 및 제 2 보조 패턴과 상기 절연막을 덮도록 상기 제 2 기판에 형성되는 보호막;상기 절연막과 상기 보호막을 관통하여 상기 반도체층의 소스/드레인 영역을 노출시키는 제 1 콘택홀;상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 반도체층의 소스/드레인 영역에 접속됨과 아울러 상기 제 1 및 제 2 보조 패턴 각각에 중첩되는 소스/드레인 전극;상기 소스/드레인 전극과 상기 제 1 및 제 2 보조 패턴 각각의 중첩영역에 형성되는 제 1 및 제 2 보조 커패시터;상기 비이온주입영역과 중첩되도록 상기 절연막에 형성되는 이온주입 방지막; 및상기 비이온주입영역에 대응되는 상기 소스/드레인 전극과 상기 보호막을 관통함과 아울러 상기 이온주입 방지막의 일부 또는 전체가 제거되도록 형성되어 상기 외부 광이 상기 비이온주입영역에 조사되도록 하는 제 2 콘택홀을 포함하여 구 성되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 이온주입 방지막의 중심부분은 상기 제 2 콘택홀의 형성시 제거되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 n+형 이온주입영역에 대응되는 상기 이온주입 방지막의 하부 일측 에지부분 이외의 에지부분은 상기 제 2 콘택홀 형성시 제거되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 이온주입 방지막 및 상기 소스/드레인 전극은 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자.
- 컬러필터층을 포함하는 제 1 기판을 마련하는 단계;박막 트랜지스터 영역과 광 센서 영역을 포함하는 제 2 기판을 마련하는 단계; 및상기 제 1 및 제 2 기판 사이에 액정층을 형성하는 단계를 포함하며,상기 제 2 기판을 마련하는 단계는,상기 제 2 기판 상에 버퍼층을 형성하는 단계;상기 버퍼층 상의 상기 박막 트랜지스터 영역 및 상기 광 센서 영역 각각에 반도체층을 형성하는 단계;상기 반도체층을 덮도록 상기 제 2 기판 상에 절연막을 형성하는 단계;상기 반도체층들 각각에 중첩되도록 상기 박막 트랜지스터 영역의 상기 절연막 상에 게이트 전극을 형성함과 동시에 상기 광 센서 영역의 절연막 상에 이온주입 방지막을 형성하는 단계;상기 게이트 전극 및 이온주입 방지막을 이용하여 상기 박막 트랜지스터 영역의 반도체층에 n+형 및 p+형 중 적어도 하나의 도전형 이온주입영역을 형성함과 동시에 상기 광 센서 영역의 반도체층에 n+형 및 p+형 중 적어도 하나의 도전형 이온주입영역과 비이온주입영역 및 저농도 도핑영역을 형성하는 단계;상기 제 2 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계;상기 박막 트랜지스터 영역의 반도체층의 소스/드레인 영역 및 상기 광 센서 영역의 반도체층의 소스/드레인 영역이 노출되도록 제 1 콘택홀을 형성함과 동시에 상기 광 센서 영역의 상기 비이온주입영역에 대응되는 상기 보호막을 관통함과 아울러 상기 이온주입 방지막을 노출시키거나 상기 이온주입 방지막의 일부 또는 전체가 제거하여 제 2 콘택홀을 형성하는 단계; 및상기 제 1 및 제 2 콘택홀이 형성된 상기 제 2 기판 상에 금속막을 형성한 후, 상기 제 1 콘택홀을 통해 상기 박막 트랜지스터 영역의 반도체층에 접속되는 소스/드레인 전극과 상기 광 센서 영역의 반도체층에 접속되는 소스/드레인 전극을 동시에 패터닝하여 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 광 센서 영역의 상기 반도체층에 인접한 상기 절연막 상에 상기 소스/드레인 전극과 중첩되는 제 1 및 제 2 보조 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 이온주입 방지막은 상기 제 2 콘택홀 형성시 모두 제거되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 이온주입 방지막은 상기 제 2 콘택홀 형성시 노출되며, 상기 소스/드레인 전극의 패터닝과 동시에 모두 제거되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 이온주입 방지막의 중심부분은 상기 제 2 콘택홀 형성시 제거되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 n+형 이온주입영역에 대응되는 상기 이온주입 방지막의 하부 일측 에지부분 이외의 에지부분은 상기 제 2 콘택홀 형성시 제거되는 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,상기 이온주입 방지막 및 상기 소스/드레인 전극은 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 광 센서를 구비한 액정 표시소자의 제조방법.
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