KR20040040241A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 본 발명에 따른 액정표시장치는, 기판과; 상기 기판상에 증착된 실리콘층이 소정 패턴으로 형성된 엑티브층 및 더미 엑티브층과; 상기 결과물상에 증착된 게이트 절연막과; 상기 엑티브층이 형성된 게이트 절연막상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극 및 상기 더미 엑티브층상에 형성된 게이트 절연막상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 라인과; 상기 게이트 전극 및 게이트 라인상에 증착된 층간 절연막과; 상기 게이트 전극상에 증착된 층간 절연막과 상기 게이트 절연막에 소정 패턴으로 식각된 컨택홀에 형성된 소스-드레인 전극과; 상기 결과물상에 증착된 보호막과; 상기 보호막상에 증착된 화소 전극을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 더미 액티브층의 패턴은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에서 게이트 라인의 폭을 벗어난 양 외곽에 형성되는 점에 그 특징이 있다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법{DEVICE AND THE FABRICATION METHOD FOR LCD}
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 게이트 라인과 데이터 라인의 크로스오버 부분의 단차를 해결하고, 데이터 라인의 단선을 방지하기 위한 액정표시장치 및 그 제조방법에 대한 것이다.
일반적으로 액정표시장치는 제 1 기판(박막트랜지스터 기판)과 제 2 기판(칼라필터 기판)이 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 설치되어 있다. 액정표시장치에 대하여 더 구체적으로 설명하면 제 1 기판(박막트랜지스터 기판)은 한쪽의 투명기판의 내면에 매트릭스상으로 게이트버스선과 데이터버스선이 형성된다.
그리고, 상기 게이트버스선과 데이타버스선의 교차점에 스위칭 소자로 기능하는 TFT(Thin Film Transistor: TFT)가 각각 형성되고, 상기 TFT의 드레인 전극에 접촉되는 정방형의 화소전극은 게이트버스선과 데이타버스선에 의해 이루어지는 영역에 각각 형성된다.
상기 복수개의 화소전극이 형성된 투명기판과 대향하는 다른 한쪽의 제 2 기판(칼라필터 기판)은 투명기판의 내면에 BM(Black Matrix: BM), 칼라필터층과 공통전극이 형성되어 있다.
상기와 같이 구성된 액정표시장치의 게이트버스선과 데이터버스선을 각 1개씩 선택하여 전압을 인가하면 상기 전압이 인가된 TFT(Thin Film Transistor: TFT)만이 온(on)되고, 상기 온(on)된 TFT의 드레인 전극에 접속된 화소전극에 전하가 축적되어 공통 전극과의 사이의 액정분자의 배열을 변화시킨다.
한편, 상기 제 1 기판(박막 트랜지스터 기판)은 일반적으로 비정질 실리콘 TFT의 바텀 게이트(bottom gate)형과 폴리실리콘 TFT의 탑 게이트(top gate)형이 있다.
또한, 상기 폴리실리콘 TFT는 공정온도에 따라 저온공정과 고온공정으로 나뉜다. 고온 공정은 공정온도가 1000℃ 근처로 석영기판을 쓰고, 결정화는 고상 결정화를 이용하며, 결정화 전에 실리콘 이온을 주입하여 전기적 특성을 개선하기도 한다.
저온 공정은 유리기판을 사용하며 공정온도가 450℃ 이하이며, 레이저광을 쬐여서 결정을 만든다. 그리고, 상기 폴리실리콘 TFT는 비정질 실리콘 TFT에 비하여 온(on) 전류와 오프(off) 전류가 모두 크다.
도 1은 일반적인 폴리실리콘 액정표시장치의 레이아웃을 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 게이트 라인과 데이터 라인이 교차 배치되고, 각 교차부위마다 박막 트랜지스터와 화소 전극이 구비된다.
또한, 상기 박막 트랜지스터는 게이트 라인의 일부를 게이트 전극으로 사용하고, 데이터 라인의 일부를 소오스 전극 및 드레인 전극으로 사용한다.
도 2는 종래에 따른 상기 도 1의 액정표시장치의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역인 A-A' 단면도이고, 도 3은 종래에 따른 상기 도 1의 폴리실리콘 TFT의 B-B' 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기판과(201a,201b); 상기 기판(201a,201b)상에 실리콘층을 증착하여 소정 패턴으로 형성된 엑티브층(202)과; 상기 액티브층(202)상에 증착된 게이트 절연막(203a,203b)과; 상기 게이트 절연막(203a,203b)상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극(204) 및 게이트 라인(205)과; 상기 게이트 전극(204) 및 게이트 라인(205)상에 증착된 층간 절연막(206a,206b)과; 상기 층간 절연막(206a)상에 형성된 데이터 라인(207)과; 상기 층간 절연막(206b)과 상기 게이트 절연막(203b)에 형성된 소스-드레인 전극(208,209)과; 상기 결과물상에 증착된 보호막(210a,210b)과; 상기 보호막(210b)상에 증착된 화소 전극(211)을 포함하여 구성된다.
상기 도 2와 상기 도 3에 도시된 구성을 참조로 하여 종래에 따른 폴리실리콘 TFT의 액정표시장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4d는 종래에 따른 폴리실리콘 TFT의 액정표시장치의 제조방법의 순서도이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 기판(201a,201b)위에 실리콘층을 증착하고, 상기 증착된 실리콘층은 식각 공정을 이용하여 액티브층(202)이 형성될 위치를 패터닝하게 된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(202)을 형성한 기판상에 게이트 절연막(203a,203b)을 형성하게 된다.
그리고, 상기 게이트 절연막(203a,203b)상에 게이트 금속막을 증착하고, 패터닝하여 게이트 전극(204) 및 게이트 라인(205)을 형성하게 된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(204)과 게이트 라인(205)의 형성 후, 상기 게이트 전극(204)상에 이온을 주입하여 채널을 형성하고, 상기 게이트 전극(204)과 상기 게이트 라인(205)상에 층간 절연막(206a,206b)을 증착하게 된다.
그리고, 상기 게이트 절연막(203b)과 층간 절연막(206b)을 식각하여 콘택홀을 형성하게 된다.
도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀에 이온을 주입하여, 소스-드레인 부분을 형성하고, 상기 결과물상에 메탈층을 증착한 후, 패터닝하여 소스-드레인 전극(208,209) 및 데이터 라인(207)을 형성하게 된다.
그리고, 상기 형성된 소스-드레인 전극(208,209) 및 데이터 라인(207)상에 보호막(210a,210b)을 증착한 후, 상기 보호막(210b)상에 화소 전극(211)을 형성한다.
한편, 도 5는 종래에 따른 액정표시장치의 게이트 라인과 데이터 라인의 크로스오버 부분을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 방법으로제조된 폴리실리콘 TFT의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차부분은 게이트 라인의 두께에 의한 단차와 층간 절연막의 스텝 커버리지(STEP COVERAGE)에 의해 데이터 라인 식각시 데이터 라인이 끊어지는 문제점이 발생된다.
본 발명은 게이트 라인과 데이터 라인의 크로스오버 부분의 단차를 해결하고, 데이터 라인의 단선을 방지하기 위한 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 폴리실리콘 액정표시장치의 레이아웃을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 종래에 따른 상기 도 1의 액정표시장치의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역의 A-A' 단면도.
도 3은 종래에 따른 상기 도 1의 폴리실리콘 TFT의 B-B' 단면도.
도 4a 내지 도 4d는 종래에 따른 폴리실리콘 TFT의 액정표시장치의 제조방법의 순서도.
도 5는 종래에 따른 액정표시장치의 게이트 라인과 데이터 라인의 크로스오버 부분을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 상기 도 1의 액정표시장치의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역의 A-A' 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 상기 도 1의 폴리실리콘 TFT의 B-B' 단면도.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 더미 액티브층이 게이트 라인의 폭을 벗어난 위치에 형성되는 것을도시한 도면.
도 10은 본 발명에 따른 액정표시장치에 있어서, 게이트 라인의 교차 영역에 더미 액티브층이 형성된 후, 데이터 라인이 형성된 것을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호>
601a, 601b --- 기판 602a --- 더미 액티브층
602b --- 액티브층 603a, 603b --- 게이트 절연막
604 --- 게이트 전극 605 --- 게이트 라인
606a, 606b --- 층간 절연막 607 --- 데이터 라인
608, 609 --- 소스, 드레인 전극 610 --- 보호막
611 --- 화소전극
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치는,
기판과;
상기 기판상에 증착된 실리콘층이 소정 패턴으로 형성된 엑티브층 및 더미 엑티브층과;
상기 결과물상에 증착된 게이트 절연막과;
상기 엑티브층이 형성된 게이트 절연막상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극 및 상기 더미 엑티브층상에 형성된 게이트 절연막상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 라인과;
상기 게이트 전극 및 게이트 라인상에 증착된 층간 절연막과;
상기 게이트 전극상에 증착된 층간 절연막과 상기 게이트 절연막에 소정 패턴으로 식각된 컨택홀에 형성된 소스-드레인 전극과;
상기 결과물상에 증착된 보호막과;
상기 보호막상에 증착된 화소 전극을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 더미 액티브층의 패턴은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에서 게이트 라인의 폭을 벗어난 양 외곽에 형성되는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법은,
기판위에 실리콘층을 증착한 후, 증착된 실리콘층은 포토레지스트를 이용한 식각 공정을 통해 액티브층 및 더미 액티브층을 형성하는 단계와;
상기 액티브층 및 더미 액티브층 위에 게이트 절연막을 증착하는 단계와;
상기 게이트 절연막상에 메탈층을 증착한 후, 패터닝하여 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성하는 단계와;
상기 게이트 전극상에 이온을 주입하여 상기 엑티브층에 채널을 형성한 후, 결과물상에 층간 절연막을 증착하는 단계와;
상기 게이트 절연막과 상기 층간 절연막의 소정 영역에 대하여 상기 액티브층이 노출되도록 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계와;
상기 콘택홀에 소스-드레인 부분을 형성하는 단계와;
상기 결과물상에 메탈층을 증착한 후, 패터닝하여 소스-드레인 전극 및 데이터 라인을 형성하는 단계와;
상기 소스-드레인 전극상에 보호막 및 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 액티브층 및 더미 액티브층을 형성하는 단계에서 상기 더미 액티브층은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 더미 액티브층의 패턴은 게이트 라인이 형성된 폭을 벗어난 외곽에 형성되는 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 발명에 의하면, 게이트 라인과 데이터 라인의 크로스오버 부분의 단차를 해결하고, 데이터 라인의 단선을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 액정표시장치의 상기 도 1의 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역의 A-A' 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 폴리실리콘 TFT의 상기 도 1의 B-B' 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기판(601a,601b)과; 상기 기판(601a,601b)상에 증착된 실리콘층이 소정 패턴으로 형성된 엑티브층(602b) 및 더미 엑티브층(602a)과; 상기 결과물상에 증착된 게이트 절연막(603a,603b)과; 상기 게이트 절연막(603a,603b)상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극(604) 및 게이트 라인(605)과; 상기 게이트 전극(604) 및 게이트 라인(605)상에 증착된 층간 절연막(606a,606b)과; 상기 층간 절연막(606a)상에 형성된 데이터 라인(607)과; 상기 층간 절연막(606b)과 상기 게이트 절연막(603b)에 소정 패턴으로 식각된 컨택홀에 형성된 소스-드레인 전극(608,609)과; 상기 결과물상에 증착된 보호막(610a, 610b)과; 상기 보호막(610b)상에 증착된 화소 전극(611)을 포함하여 구성된다.
또한, 도 8a 내지 도 8d는 본 발명에 따른 액정표시장치의 제조방법을 도시한 도면이다. 상기 도 6 및 도 7에 도시된 구성을 참조하여 액정표시장치의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 상기 도 8a에 도시된 바와 같이, 기판(601a,601b)위에 실리콘층을 증착한 후, 증착된 실리콘층은 식각 공정을 이용하여 액티브층(602b) 및 더미 액티브층(601a)을 형성하게 된다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 실리콘층은 증착온도가 높으면 유리 기판이 변형되므로, 증착온도가 낮은 플라즈마 CVD로 증착 후 400℃ 정도의 열처리로 수소를 이탈시키는 탈수소화 공정을 거치거나, 다이사일렌(Si2H6)을 이용하여 400 ~ 450℃ 정도에서 LPCVD법으로 실리콘을 증착한다. 그리고, 기판온도를 400℃ 정도로 유지하면서 레이저 빛을 조사하여 결정화 시킨 후, 포토레지스트를 이용한 식각 공정을 통해 액티브층(602b) 및 더미 액티브층(602a)의 패턴을 형성한다.
여기서, 상기 더미 액티브층(602a)의 패턴은 후에 상기 데이터 라인(608)과 교차되도록 형성될 게이트 라인(605)의 폭보다 넓게 형성된다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 액티브층(602b) 및 더미 액티브층(602a) 위에 PECVD 등의 방법으로 게이트 절연막(603a,603b)을 증착하게 된다. 여기서, 상기 게이트 절연막(603a,603b)은 결정성과 더불어 TFT의 특성에 영향을 주므로, 실리콘층과 절연막 사이의 계면상태를 최소로 한다.
그리고, 상기 게이트 절연막(603a,603b)상에 메탈층을 증착한 후, 패터닝하여 게이트 전극(604) 및 게이트 라인(605)을 형성하게 된다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(604) 형성 후, 이온을 주입하여 소스-드레인 부분을 형성하고, 상기 결과물상에 층간 절연막(606a,606b)을 증착하게 된다.
보다 상세하게는, 주입하는 이온에 따라 p형 TFT를 만들려면 보론을 도핑하고, n형 TFT를 만들려면 인을 도핑한다. 이때 주입 에너지를 산화막 두께에 따라서 달라진다.
그리고, 상기 이온 주입후 레이저를 이용하거나, 450℃ 정도의 열처리나 순간열처리 등을 이용하여 주입이온을 활성화시킨다.
또한, 이온 주입 도중의 패턴간 방전 파괴를 막기 위하여 게이트 라인(605)의 면적이 큰 차이가 나지 않도록 설계한다.
그리고, 상기 층간 절연막(606a,606b)은 평탄화를 고려하여 TEOS 기체원을 이용한 PECVD방법으로 증착한다. 이때, 상기 층간 절연막(606a,606b) 위쪽으로 메탈 배선이 형성되므로 신뢰성 향상과 크로스 토그를 줄이기 위해 6000Å 이상 두껍게 증착한다.
여기서, 좋은 단차피복성(step coverage)을 위하여 BPSG나 BSG 등을 사용할 수 있는데, 너무 두꺼우면 스트레스에 의하여 막이 깨질 수가 있다.
그 다음, 상기 게이트 절연막(603b)과 상기 층간 절연막(606b)의 일부를 상기 액티브층이 노출되도록 식각하여 콘택홀을 형성하게 된다.
도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 콘택홀에 이온을 주입하여 소스-드레인 부분을 형성하고, 상기 결과물상에 메탈층을 증착한 후 패터닝하여 소스-드레인 전극(608,609) 및 데이터 라인(607)을 형성하게 된다.
그리고, 상기 소스-드레인 전극(608,609)상에 보호막(610a,610b) 및 화소 전극(611)을 형성하게 된다.
한편, 도 9는 본 발명에 따른 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 더미 액티브층이 게이트 라인의 넓이를 벗어난 위치에 형성되는 것을 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 게이트 라인의 교차 영역에 더미 액티브층이 형성된 후, 데이터 라인이 형성된 것을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 더미 액티브층은 게이트 라인과 데이터 라인이 교차되는 영역에 게이트 라인의 형성된 넓이의 양쪽 외곽에 형성되어 게이트 라인과 데이터 라인의 크로스 오버(CROSS OVER) 영역의 단차를 2단에 걸쳐 커버함으로써 스텝 커버리지(STEP COVERAGE) 문제가 있더라도 데이터 라인이 끊어지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 액정표시장치 및 그 제조방법은, 게이트 라인과 데이터 라인의 크로스오버 부분의 단차를 해결하고, 데이터 라인의 단선을 방지할 수 있다.
또한, 추가적인 공정 스텝 및 개구율 저하 없이 게이트 라인과 데이터 라인 크로스 부분의 기생 용량을 줄여 동작 속도를 증가시킬 수 있고, 데이터 라인이 끊어지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.

Claims (5)

  1. 기판과;
    상기 기판상에 증착된 실리콘층이 소정 패턴으로 형성된 엑티브층 및 더미 엑티브층과;
    상기 결과물상에 증착된 게이트 절연막과;
    상기 엑티브층이 형성된 게이트 절연막상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 전극 및 상기 더미 엑티브층상에 형성된 게이트 절연막상에 마련되며, 패터닝하여 형성된 게이트 라인과;
    상기 게이트 전극 및 게이트 라인상에 증착된 층간 절연막과;
    상기 게이트 전극상에 증착된 층간 절연막과 상기 게이트 절연막에 소정 패턴으로 식각된 컨택홀에 형성된 소스-드레인 전극과;
    상기 결과물상에 증착된 보호막과;
    상기 보호막상에 증착된 화소 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 더미 액티브층의 패턴은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에서 게이트 라인의 폭을 벗어난 양 외곽에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 기판위에 실리콘층을 증착한 후, 증착된 실리콘층은 포토레지스트를 이용한 식각 공정을 통해 액티브층 및 더미 액티브층을 형성하는 단계와;
    상기 액티브층 및 더미 액티브층 위에 게이트 절연막을 증착하는 단계와;
    상기 게이트 절연막상에 메탈층을 증착한 후, 패터닝하여 게이트 전극 및 게이트 라인을 형성하는 단계와;
    상기 게이트 전극상에 이온을 주입하여 상기 엑티브층에 채널을 형성한 후, 결과물상에 층간 절연막을 증착하는 단계와;
    상기 게이트 절연막과 상기 층간 절연막의 소정 영역에 대하여 상기 액티브층이 노출되도록 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계와;
    상기 콘택홀에 소스-드레인 부분을 형성하는 단계와;
    상기 결과물상에 메탈층을 증착한 후, 패터닝하여 소스-드레인 전극 및 데이터 라인을 형성하는 단계와;
    상기 소스-드레인 전극상에 보호막 및 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 액티브층 및 더미 액티브층을 형성하는 단계에서 상기 더미 액티브층은 게이트 라인과 데이터 라인의 교차 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 더미 액티브층의 패턴은 게이트 라인이 형성된 폭을 벗어난 외곽에 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
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