KR19980703742A - 화상 투영 스크린용의 액티브 박막 매트릭스 제조 방법 - Google Patents

화상 투영 스크린용의 액티브 박막 매트릭스 제조 방법 Download PDF

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KR19980703742A
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니콜라스 스지드로
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장-미첼 비그놀레
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요트.게.아.롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

액정 디스플레이 액티브 매트릭스를 마스킹하는 방법은 4개의 마스킹 단계로 실현되며, 제어 트랜지스터는 탑-게이트형이다. 결과적인 액정 디스프레이는 특히 투영 디스플레이 시스템에 적합하다. 상기 방법은 투명 절연판(2)상의 제1불투명층(1)을 용착 및 에칭하는 단계; 절연 투명층(3)을 용착하는 단계; 오믹 접촉부를 선택적으로 용착하고 그후 내인성 반도체 재료(7) 및 게이트 절연 재료(8)를 용착하며 상기 조합체를 제1에칭하는 단계; 불투명 도전층(9)을 용착 및 에칭하는 단계; 및 불투명 도전층(9)의 마스크를 이용하여 반도체층(7) 및 게이트 절연층(8)을 제2에칭하는 단계를 포함한다.

Description

화상 투영 스크린용의 액티브 박막 매트릭스 제조 방법
액정디스플레이 스크린 투영 또는 직접-시청(direct-vision)은 그 교차부에 위치된 트랜지스터를 통해 상기 행들에 접속된 픽셀 전극을 가진 행(선택 행) 및 칼럼(데이터 행)으로 구성되다. 이들 트랜지스터들의 게이트는 선택 행에 접속되고 주변 제어 회로에 의해 제어되는데, 이 제어회로는 또 다른 주변 제어 회로에 접속된 데이터 행에 의해 전극이 바이어스된 각 행의 트랜지스터를 온하고 행을 스캔하며, 이들 전극과 대향 전극(또는 기준 전극)간의 액정의 광학 특성은 화상이 스크린상에 형성되도록 수정된다.
투영 시스템에서 사용된 액정 디스플레이 스크린은 최대한 300mW/cm2까지의 백색광의 전력으로 인하여 상당한 압력을 받게 된다. 적절한 경우에 있어서, 액티브 매트릭스가 탑-게이트 박막 트랜지스터로 구성되며, 상기 트랜지스터가 이 압력을 견디어 낸다면, 광도전 실리콘이 불투명 마스크에 의한 빔으로부터 투영되는 것이 필수적이다. 더욱이, 픽셀의 액정의 용량에 병렬인 저장 용량이 바람직해진다.
그러나, 이러한 투영 시스템에 적합한 액정 디스플레이 스크린에서, ITO 칼럼의 고 저항 또는 ITO 파손(예로, 기울기상으로)의 위험 등의 심각한 결함이 남아 있다.
본 발명의 목적은 4단계의 마스킹 단계로 이루어진 간단하고 신뢰할 만한 제조 방법을 제공한다. 즉, 상기 압력을 고려하고 기존의 해결책의 단점을 극복한 아몰퍼스 실리콘(a-Si)으로 액티브 계단형 박막 트랜지스터(TFT)를 제조하게 된다.
본 발명은 액정 디스플레이 스크린용의 액티브 매트릭스를 4단계로 제조하는 방법에 관한 것이며, 여기서, 제어 트랜지스터들은 탑-게이트 형이다. 상기 방법에 의해 실현된 액정 디스플레이 스크린은 특히 화상 투영 시스템에서 사용하기가 적합하다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 실시예의 도면.
도 2a는 도 1a 내지 도 1d에 관련하여 설명된 방법에 의해 얻어진 픽셀의 평면도.
도 2b는 여분의 옵션을 이용하여 본 발명에 따른 방법에 의해 얻어진 픽셀의 평면도.
상기 목적을 위해, 본 발명은 그 소스 및 드레인이 칼럼 또는 픽셀 전극을 구성하고 그 게이트가 선택 행들을 구성하는 트랜지스터들에 의해 제어된 픽셀로 구성된 액티브 매트릭스 스크린을 제조하는 방법에 관련하며, 상기 방법은, 실현될 트랜지스터의 반도체층을 마스킹하기 위해 투명 절연판상에 제1의 불투명층을 용착 및 에칭하는 단계와; 절연 투명층을 용착하는 단계와; 픽셀 전극, 소스 및 드레인 및 외부 출력 트랙을 실현하기 위해 투명 도전체를 용착 및 에칭하는 단계와; 오믹 접촉을 허용하는 소스 및 드레인상의 도핑된 영역을 선택적으로 용착하고, 그후 내인성 반도체 재료 및 게이트 재료를 용착하며, 액티브 매트릭스가 커버되지 않게 조합체를 제1에칭하는 단계와; 트랜지스터들의 게이트 뿐만 아니라 액티브 매트릭스의 행들을 실현하는 불투명 반도체층을 용착 및 에칭하는 단계; 및 불투명 도전층의 마스크를 사용하여 반도체층 및 게이트 절연층을 제2에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
액티브 매트릭스의 반도체 부분을 마스킹하는 불투명 마스크는 대향 전극상에서 에칭된다.
상기 방법은 반도체층 및 게이트 절연층의 조합체를 에칭하는 제1단계에서, 어퍼쳐가 상기 조합된 층에 제공되어 투명 도전층과 상기 불투명 도전층간에 접촉부를 설정하도록 개선된 것이다.
금속 마스크 등의 절연층을 용착함으로써 조합체를 패시베이팅하는 단계와, 이로써 액티브 매트릭스를 제어하는데 요구된 접촉부너머로 통과하는 단계로 이루어진 보충 단계가 부가된다.
본 발명은 상기 방법에 의해 얻어진 평면 스크린에 관련한 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 양상은 후술된 실시예를 참조로 설명될 것이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 탑 게이트 TFT를 제조하는 제1 및 제2제조 단계는 글래스로된 투명 기판(2)상에 캐소드 스퍼터링에 의해 약 100 내지 200nm 정도의 두께로 티탄늄 Ti, 크롬 Cr, 몰리브데늄 Mb, 또는 알루미늄 Al 등의 금속으로 제조된 불투명층(1)을 용착 및 연속 에칭하는 단계를 포함한다(제1 마스킹 단계). 이 불투명층의 기능은 이 층이 도전될 때, 투영 시스템의 입사광으로부터 트랜지스터의 반도체 부분을 마스킹하고 픽셀 전극과 이 불투명층에 의해 형성된 저장 용량에 대한 접속부로 역할하는 것이다. 이때 얻어진 그리드는 불투명 접지면을 구성하고 주변의 트랙을 통해 바이어스될 수 있다. 이 저장 용량을 개선하기 위해, 투명 도전층이 불투명층(1) 전후에 기판의 집합체상에 용착된다(중간 단계).
제3단계에서, 투명 절연 재료층(실리콘 SiO2또는 실리콘 질화물 등의 절연체)(3)이 용착되어 이전의 단계에서 실현된 도전 불투명 그리드의 조합체를 커버한다. 이 층은 상기 언급된 저장 용량을 절연한다. 상기 그리드가 바이어스되는 경우에, 도전층(1)의 최후 트랙만이 커버된다. 이 용착 단계는 약 0.5 내지 1μm정도의 두께로 PECVD(chemical plasma vapor deposition) 또는 APCVD(vapor deposition under atmospheric pressure)에 의해 실현될 수 있다.
본 발명에 따른 제4 및 제5제조 방법은 상기 절연층(3)상의 ITO(Indium Tin Oxide)의 투명 도전층을 약 1500 내지 2500Å의 두께로 캐소드 스퍼터링에 의해 용착 및 에칭하는 단계를 포함한다. 스퀘어 저항은 가능한한 작아야 한다. 상기 층은 액티브 매트릭스의 외부 접속을 위해 출력 트랙(6), 픽셀 드레인 전극(5), 소스 칼럼(4)를 실현하도록 에칭되어야만 한다. 이 단계는 포토-에칭을 위한 제2마스킹 단계를 필요로한다.
제6단계는 도 1c에 도시되며 세개의 층을 용착하는 단계를 포함한다. 제1층은 예를 들어 PH3의 플라즈마 플래시로부터의 붕소 이온(P+)충격에 의해 오믹 소스-드레인 접촉을 생성한다. 제2의 용착된 층은 약 500Å 두께의 아몰퍼스 실리콘 a-Si으로 된 실리콘 층(7)이며, 3층은 약 2000 내지 4000Å 두께의 실리콘 질화물 SiN으로 된 절연층(8)이다. 이들 세개의 층은 ITO 표면을 열화시키지 않도록 약 200 내지 250℃ 정도의 최대 온도에서 PECVD법과 동일하게 용착된다.
제7단계에서, 상기 제3츤은 여분의 옵션, 즉, ITO층(4,5,6)과 금속층(9)간의 접속부가 실현되는 경우에 출력 트랙 및 칼럼에 대해 억세스하기 위한 어퍼쳐(바이어스)를 형성하기 위해 에칭된다(제3마스킹 단계). 상기 단계는 어퍼쳐(바이어스)의 점진적인 기울기를 얻기 위해 반응성 이온 에칭(RIE, Reactive Ion Etching)에 의해 실행된다.
제8단계는 도 1d에 도시되며, 약 2000 내지 4000Å두께로 캐소드 스퍼터링에 의해 알루미늄 Al, 몰리브데늄 Mo, 티탄늄 Ti, 크롬 Cr등의 도전층(9)을 용착하는 단계를 포함하며 도전층(9)은 트랜지스터의 게이트 및 매트릭스의 행을 형성하기 위해 포토리소그래픽 단계(제4마스킹 단계) 및 에칭 단계를 거친다.
상기 도전층은 선택된 어드레스 형에 따라 출력 트랙의 ITO에 접촉하여 남겨지거나 남겨지지 않게 된다. 여분의 옵션이 선택될 때, 상기 층은 ITO 행의 일부와 접촉하게 된다.
제9단계는 도전층(9)을 마스크로 사용하여 오믹 접촉층, 반도체층(7), 절연층(8)으로 이루어진 3층을 에칭하는 단계를 포함하는데, 이 3층은 수지, 양호하게는 건식 에칭(RIE)에 의해 커버된다.
마지막으로, 제10단계는 예를 들어, SiN 또는 SiO로 된 절연층(도시 않됨)을 가진 조합체를 약 2000 내지 5000Å의 두께로 에칭하는 단계를 포함한다. 포토 리소-에칭되지 않은 상기 최종 층이 요구되는 것은 아니지만, 픽셀 또는 행과 대향 전극간의 가능한 단락 회로가 없도록 보장한다. 상기 층은 포토리소-에칭되거나 에칭되지 않을 수도 있다. 이 경우 및 이러한 형태의 기술에 있어서, TFT 영역에 대한 억세스는 폴리이미드 에칭 및 SiN의 패시베이팅에 의해 설정되는데, 셀은 어셈블링되어 액정으로 채워지며, 차폐되며, 여기서, 대향 전극이 마스크로서 역할한다.
도 2a 및 도 2b에서, 본 발명에 따른 방법의 실시예에 얻어진 픽셀의 평면도로서, 도 1a 내지 도 1d에서 사용된 도면 부호가 다시 사용된다. 도 1d는 도 2a 및 도 2b에서 라인 AA'A을 따라 취해진다. 직각 형태의 불투명층(12)은 대향 전극의 측면에서 나오는 광으로부터 제어 트랜지스터의 반도체 부분만을 마스킹하기 위해 대향 전극상에서 에칭된다. 상기 층은 원형 또는 임의의 다른 형태일 수 있다. 칼럼(3)은 전극(5)의 스트립(11)주위에 돌기부(10)를 가져서, 트랜지스터의 드레인을 구성하고 그 효율을 개선시킨다. 더욱 분명히 말하면, 상기 돌기부는 도 1a 내지 도 1d에서는 도시되어 있지 않으며, 도 1b 내지 도 1d의 출력 트랙(6)은 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있지 않다. 행들은 반도체층(7), 게이트 절연층(8), 및 금속층(9)으로 구성된 층들의 스택에 의해 실현된다.
도 2b는 ITO층(4)과 금속층(9)을 접촉시키기 위해 제7단계의 방법에서 반도체층(7) 및 게이트 절연층(8)내에 어퍼쳐(13)(바이어스)를 에칭하는 단계를 포함하는 여분의 옵션을 나타낸다는 점외에는 도 2a와 동일하다. 상기 접촉은 칼럼 저항(ITO 저항이 몰리브데늄 또는 알루미늄보다 높다)의 감소 및 두 어퍼쳐(바이어스)간에 ITO가 부서질 때 칼럼(4)의 연속성을 보장한다는 2가지 장점을 갖는다.
본 발명은 액티브 매트릭스가 톱-게이트 형의 트랜지스터에 의해 구성된 임의의 액정 디스플레이 스크린에 응용가능하며, 특히, 화상 투영 시스템에서 사용된 스크린에 적합하다.

Claims (14)

  1. 그 소스 및 드레인이 칼럼 또는 픽셀 전극을 구성하고 그 게이트가 선택 행들을 구성하는 트랜지스터들에 의해 제어된 픽셀로 구성된 액티브 매트릭스 스크린을 제조하는 방법에 있어서,
    실현될 트랜지스터의 반도체층(7)을 마스킹하기 위해 투명 절연판(2)상에 제1의 불투명층(1)을 용착 및 에칭하는 단계와;
    투명 절연층(3)을 용착하는 단계와;
    픽셀 전극(5), 소스 및 드레인(4) 및 외부 출력 트랙(6)을 실현하기 위해 투명 도전체(7)를 용착 및 에칭하는 단계와;
    오믹 접촉을 허용하는 소스 및 드레인상의 도핑된 영역을 선택적으로 용착하고, 그후 내인성 반도체 재료 및 게이트 재료(8)을 용착하며, 액티브 매트릭스의 외부 트랙(6)이 커버되지 않게 조합체를 제1에칭하는 단계와;
    트랜지스터들의 게이트 뿐만 아니라 액티브 매트릭스의 행들을 실현하는 불투명 반도체층(9)을 용착 및 에칭하는 단계; 및
    불투명 도전층(9)의 마스크를 사용하여 반도체층(7) 및 게이트 절연층(8)을 제2에칭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스의 반도체 부분을 마스킹하는 불투명 마스크(12)는 대향 전극상에서 에칭되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조 방법.
  3. 제1항 또는 2항에 있어서, 상기 제1불투명층은 저장 용량을 실현하도록 도전되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 불투명 도전 재료는 외부 회로에 의해 바이어스될 그리드를 실현하기 위해 에칭되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조방법.
  5. 제3항 또는 4항에 있어서, 상기 투명 도전층은 상기 제1불투명층(1) 전후에 용착되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1에칭 단계 동안, 반도체층(7), 게이트 절연층(8), 어퍼쳐(2)의 조합체가 상기 조합된 층내에 제공되어 투명 도전층(4,5,6)과 불투명 도전층(9) 사이에 접촉부(12)를 설정하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조방법.
  7. 제1항 내지 6항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 액티브 매트릭스를 제어하도록 요구된 접촉부너머로 통과하여 절연층을 용착함으로써 상기 조합체를 패시베이팅하는 보충 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조방법.
  8. 제1항 내지 7항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 제1투명 재료는 100 내지 200mm 두께의 티탄늄, 크롬, 몰리브데늄, 알루미늄으로 실현되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조방법.
  9. 제1항 내지 8항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 투명 절연층은 0.5 내지 1μm 두께의 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조 방법.
  10. 제1항 내지 9항중의 어느 한 항에 잇어서, 상기 투명 도전 재료는 1500 내지 2500Å 두께의 ITO로 실현되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조 방법.
  11. 제1항 내지 10항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체는 약 500Å 두께의 아몰퍼스 실리콘으로 실현되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조 방법.
  12. 제1항 내지 11항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트 절연층은 약 2000 내지 4000Å 두께의 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물로 실현되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조 방법.
  13. 제1항 내지 12항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트 금속은 약 2000 내지 4000Å 두께의 몰리브데늄, 알루미늄, 티탄늄, 크롬으로 실현되는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조 방법.
  14. 청구항 제1항 내지 13항중의 어느 한 항에 청구된 액정 스크린을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 액티브 매트릭스 스크린 제조방법.
KR1019970707142A 1995-04-07 1996-04-05 화상 투영 스크린용의 액티브 박막 매트릭스 제조 방법 KR19980703742A (ko)

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