KR20050036544A - 반투과형 액정표시소자의 제조방법 - Google Patents

반투과형 액정표시소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저마스크 기술을 적용한 반투과형 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 반투과형 액정표시소자는 기판 상에 교차 배치되어 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 부위에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터의 반도체층과 동시에 형성되는 요철씨드패턴과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 접속되고 상기 요철씨드패턴에 의해 반사요철을 가지는 반사전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

반투과형 액정표시소자의 제조방법{Method For Fabricating Transflective Type Liquid Crystal Display Device}
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로 특히, 저마스크 기술을 적용한 반투과형 액정표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근들어, 평판표시장치에 대한 연구가 활발한데, 그 중에서 각광받고 있는 것으로 LCD(Liquid Crystal Displays), FED(Feild Emission Displays), ELD(Electroluminescence Device), PDP(Plasma Display Panels) 등이 있다.
이중, 상기 액정표시소자는 콘트라스트(contrast) 비가 크고, 계조 표시나 동화상 표시에 적합하며 전력소비가 적다는 특징 때문에 평판 디스플레이 중에서도 그 비중이 증대되고 있다.
이러한 액정표시소자는 백라이트를 광원으로 이용하는 투과형 액정표시소자와 백라이트를 광원으로 이용하지 않고 외부 자연광을 이용하는 반사형 액정표시소자의 두 종류로 분류할 수 있는데, 상기 투과형 액정표시소자는 어두운 외부환경에서도 밝은 화상 구현이 가능하지만, 전력소모가 크다는 문제점이 있고, 반사형 액정표시소자는 백라이트를 사용하지 않기 때문에 소비전력이 감소하지만, 외부 자연광이 어두울 때에는 사용이 불가능하다는 한계가 있다.
따라서, 시계나 계산기와 같이 전력 소모를 최소화해야 하는 전자 기기에서는 반사형 액정표시소자를 많이 사용하고, 대화면 고품위의 화상표시를 요구하는 노트북 컴퓨터에는 투과형 액정표시소자를 많이 사용하는 것이 일반적이다.
최근에는 상기 반사형 액정표시소자와 투과형 액정표시소자의 단점을 보완한 반투과형 액정표시소자에 대한 연구가 활발한데, 이는 단위 화소영역 내에 반사부와 투과부를 동시에 가지므로 필요에 따라 반사형 및 투과형의 양용이 가능하다.
즉, 백라이트를 사용하지 않고도 표시기능이 가능할 만큼 외부 자연광이 밝을 때에는 상부기판을 통해 입사하는 외부 광을 반사 전극에 의해 반사시켜 반사형 액정표시소자로서 동작하고, 외부 광이 밝지 않을 때에는 백라이트를 사용하며 반사전극의 개방부를 통해 백라이트의 빛이 액정층으로 입사하여 투과형 액정표시소자로서 동작한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술의 반투과형 액정표시소자를 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술의 일실시예에 의한 반투과형 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
일반적으로, 반투과형 액정표시소자는 각 화소내에 반사부와 투과부가 공존하는 박막트랜지스터 기판과, 컬러필터층이 형성된 컬러필터 기판과, 상기 두 기판 사이에 형성된 액정층으로 구성된다.
소정의 박막트랜지스터 기판은 투명기판 상에 매트릭스 형태로 형성되어 단위 화소영역을 구분짓는 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 부위에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터와 전기적으로 연결되어 상기 단위 화소영역의 대부분을 차지하는 투과전극으로 구성된다.
이 때, 상기 박막트랜지스터는 게이트 전극, 반도체층, 소스/드레인 전극으로 구성된다.
우선, 도 1a에서와 같이, 유리 또는 석영의 투명기판(11) 상에 저저항의 도전성 있는 금속을 스퍼터링 방법으로 증착한 후, 제 1 마스크를 이용한 포토식각기술을 통하여 게이트 배선(도시하지 않음) 및 게이트 전극(12)을 형성한다.
상기 게이트 배선은 소정 간격으로 이격시켜 일직선상으로 형성하며, 상기 게이트 전극(12)은 상기 게이트 배선으로부터 분기되도록 형성한다.
한편, 상기 포토식각기술(photolithography)은 기판 상에 패턴을 형성하기 위해 사용되는 기술 중 일반적인 것인데, 패턴이 형성될 기판에 자외선을 감광하는 재료인 포토 레지스트를 코팅하는 단계와, 마스크에 형성된 패턴을 포토 레지스트 위에 노광하여 현상하는 단계와, 패터닝된 포토 레지스트를 마스크로 활용하여 원하는 물질층을 식각한 후 포토 레지스트를 스트립핑하는 단계를 포함하여 일련의 복잡한 과정으로 이루어진다.
다음, 상기 게이트 전극(12)배선을 포함한 전면에 실리콘 질화물질(SiNx) 또는 실리콘 산화물질(SiOx)을 PECVD 방법으로 증착하여 게이트 절연막(13)을 형성한다.
이어서, 상기 게이트 절연막(13)을 포함한 전면에 비정질 실리콘(armophous silicon)층 및 n+로 도핑된 비정질 실리콘층을 차례로 증착하고 제 2 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 반도체층(14)을 형성한다. 이때, n+로 도핑된 상기 비정질 실리콘층은 후공정을 통해 형성될 소스/드레인 전극과의 오믹 콘택(Ohmic Contact)을 이루기 위함이다.
상기 반도체층(14)은 상기 게이트 전극(12a) 상부의 상기 게이트 절연막(13) 상에 섬(island) 모양으로 형성한다.
이후, 도 1b에서와 같이, 상기 반도체층(14)을 포함한 전면에 다시 저저항의 금속을 증착하여 제 3 마스크를 포토식각기술로 패터닝하여 데이터 배선(도시하지 않음) 및 소스/드레인 전극(15a/15b)을 형성한다.
이 때, 상기 데이터 배선은 상기 게이트 배선과 교차되도록 형성하여 단위 화소영역을 정의하고, 상기 소스/드레인 전극(15a/15b)은 상기 반도체층(14) 양끝에 형성하여 게이트 전극(12a), 반도체층(14) 및 소스/드레인 전극(15a,15b)으로 적층된 박막트랜지스터를 구성한다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았지만 상기 소스/드레인 전극(15a, 15b) 형성 후, 채널 영역의 상기 오믹 콘택층을 제거한다.
계속하여, 도 1c에서와 같이, 상기 박막트랜지스터를 포함한 전면에 감광특성의 유기절연물질을 스핀-코팅 방법으로 도포하여 보호막(16)을 소정 두께로 형성한다.
상기 보호막(16)을 포함한 전면에 포토아크릴 수지를 도포한 후, 제 4 마스크를 이용한 포토식각기술로 일정한 간격의 포토 아크릴 수지 패턴을 복수개 형성하고, 상기 포토아크릴 수지 패턴을 리플로우(reflow)시켜 구형의 요철패턴(90)을 형성한다.
다음, 제 5 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 보호막(16)의 소정 부위를 제거하여 상기 드레인 전극(15b)이 노출되는 콘택홀(Contact Hole)(18)을 형성한다.
그리고, 도 1d에서와 같이, 상기 요철패턴(90)이 탑재된 보호막(16)을 포함한 전면에 투명한 도전 물질인 산화인듐(ITO: Indium Tin Oxide)을 증착한 후, 제 6 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 상기 드레인 전극(15b)과 접속하는 투과전극(17)을 형성한다.
다음, 상기 화소전극(17)을 포함한 전면에 층간절연막(24)을 증착한 후, 제 7 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 콘택홀(18) 위치의 층간절연막(24) 물질을 제거한다. 즉, 상기 콘택홀(18)을 통해 드레인 전극(15b) 또는 투과전극(17)의 일부를 노출시킨다.
이어서, 상기 층간절연막(24)을 포함한 전면에 고반사율의 금속 일예로 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 등을 스퍼터링 방법으로 증착한후, 제 8 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 반사전극(19)을 형성한다.
이 때, 상기 반사전극(19)은 상기 콘택홀(18)을 통해 드레인 전극(15b) 또는 투과전극(17)과 접속하도록 하고, 단위 화소영역의 반사부 영역에 한정해서만 형성한다.
즉, 각 단위 화소의 반사부에는 고반사율의 금속을 사용하여 반사전극(19)을 형성하고, 투과부에는 투명한 도전물질을 사용하여 투과전극(17)을 형성함으로써 반사형과 투과형의 기능을 겸하는 액정표시소자를 형성한다.
상기의 박막트랜지스터 기판은 도 1f에서와 같이, 컬러필터층이 형성된 대향기판(33)과 스페이서를 그 사이에 두고 실란트(sealant)에 의해 접착된다. 그리고, 두 기판 사이에 액정을 주입하여 액정층(40)을 형성하고 액정주입구를 봉지함으로써 액정표시소자를 완성한다.
이와 같이 비정질 실리콘 반도체층을 포함하는 박막트랜지스터 기판은 통상, 게이트 배선, 반도체층, 데이터 배선, 보호막의 콘택홀, 투과전극, 층간절연막의 콘택홀, 요철패턴, 반사전극을 형성함으로써 총 8 번의 마스크를 사용하여 포토식각기술을 적용한다.
한편, 반도체층으로 비정질 실리콘 대신, 폴리실리콘을 사용할 수 있다.
폴리실리콘 재질의 반도체층을 포함하는 폴리실리콘 박막트랜지스터는 비정질실리콘 박막트랜지스터보다 이동도가 높아 기판 위에 구동회로를 만들 수 있으므로, 고해상도 패널의 스위칭소자로 유리하다.
이하에서, 폴리실리콘 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터 기판의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2g는 종래의 폴리실리콘 박막트랜지스터의 반투과형 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
우선, 도 2a에서와 같이, 유리 또는 석영의 투명기판(111) 전면에 실리콘산화물을 재료로 한 버퍼층(152)을 형성한다.
다음, 상기 버퍼층(152) 상에 비정질 실리콘층을 형성한 뒤, 상기 비정질 실리콘층에 레이저를 조사하여 비정질실리콘을 폴리실리콘으로 결정화하여 폴리실리콘층(144)을 형성한다.
비정질 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화하는 방법은 다양한데, 그 중에서 촉매 금속을 이용한 저온 결정화 방법인 FEMIC(Feild Enhanced Metal Induced Crystallization) 기술을 주로 이용한다. 이 기술은 결정화 속도가 빠르고 비용이 적게 들며 대면적 유리기판에 적용이 가능하다는 장점이 있다.
결정화 과정 이후, 도 2b에서와 같이 결정화된 폴리실리콘층(114)을 제 1 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 활성 반도체층(154)을 형성한다.
그리고, 도 2c에서와 같이, 상기 반도체층(154)을 포함한 전면에 실리콘질화물(SiNx) 또는 실리콘산화물(SiOx) 등의 무기절연막을 증착하여 게이트 절연막(113)을 형성한다.
이 후, 상기 게이트 절연막(113) 상에 알루미늄(Al) 또는 Al합금 등의 금속막을 증착하고 제 2 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 게이트전극(112)을 형성하고, 상기 게이트 전극(112)을 마스크로 하여 상기 반도체층(154)에 n형 불순물을 이온주입함으로써 소스/드레인 영역(115a,115b)을 형성한다.
이 때, 상기 소스 영역(115a)과 드레인 영역(115b) 사이의 경로는 채널층(114)이 되고, 도시하지는 않았으나 상기 게이트 전극(112)과 함께 게이트 배선이 형성된다.
그리고, 도 2d에서와 같이 상기 게이트 전극(112)을 포함한 전면에 SiNx 또는 SiOx 등의 무기절연막을 증착하여 제 1 층간절연막(123)을 형성하고, 제 3 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 제 1 층간절연막(123) 및 게이트 절연막(113)을 선택적으로 제거하여 상기 소스/드레인 영역(115a,115b)이 노출되는 제 1 콘택홀(181)을 형성한다.
이후, 상기 제 1 콘택홀(181)이 매립되도록 상기 제 1 층간절연막(123) 상에 Al 또는 Al합금 등의 금속막을 증착한 후, 제 4 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 상기 소스/드레인 영역(115a,115b)에 각각 연결되는 소스/드레인 전극(115c,115d)을 형성한다.
이 때, 상기 게이트 전극(112), 소스/드레인 전극(115c,115d)은 그 물리적 특성을 보강하기 위해 상기 알루미늄 단일금속막에 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 텅스텐(W) 등의 금속을 더 적층하여 이중금속막으로 하여도 무방하다.
이로써, 게이트 전극, 폴리실리콘 재질의 반도체층, 소스/드레인 전극으로 구성되는 폴리실리콘 박막트랜지스터(도 2e의 ''poly-TFT")가 완성된다.
다음, 도 2e에서와 같이, 상기 폴리실리콘 박막트랜지스터(poly-TFT)를 포함한 전면에 실리콘 질화물질 등의 무기절연물질 또는 BCB 등의 유기절연물질을 증착 또는 도포하여 보호막(116)을 형성한다.
그리고, 상기 보호막(116)을 포함한 전면에 감광특성의 포토아크릴 수지를 도포하고, 제 5 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 포토아크릴 수지를 패터닝하고 리플로우(reflow)시켜 일정한 간격의 요철패턴(190)을 복수개 형성한다. 상기 요철패턴(190)은 반사부를 포함한 임의의 영역에 형성하여 후공정을 통해 반사전극이 그 표면을 따라 형성되도록 한다. 따라서, 반사전극에 요철이 형성되는데, 상기 반사전극의 요철은 외부 자연광의 반사광을 산란시켜 시야각을 확보시켜준다.
다음, 상기 드레인 전극(115b)이 노출되도록 제 6 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 보호막(116)의 소정 부위를 제거하여 제 2 콘택홀(191)을 형성한다.
이후, 도 2f에서와 같이, 상기 요철패턴(190)을 포함한 전면에 투명한 도전 물질인 산화인듐(ITO: Indium Tin Oxide)을 증착한 후, 제 7 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 상기 드레인 전극(115b)과 접속하는 투과전극(117)을 화소 영역에 형성한다.
다음, 도 2g에서와 같이, 상기 투과전극(117)을 포함한 전면에 제 2 층간절연막(124)을 증착한 후, 제 8 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 제 2 콘택홀(191) 위치의 제 2 층간절연막(124) 물질을 제거한다. 즉, 상기 제 2 콘택홀(191)을 통해 상기 드레인 전극(115b) 또는 투과전극(117)의 일부가 노출된다.
이어서, 상기 제 2 층간절연막(124)을 포함한 전면에 고반사율의 금속 일예로 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag) 등을 스퍼터링 방법으로 증착한후, 제 9 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 반사전극(119)을 형성한다.
이 때, 상기 반사전극(119)은 상기 제 2 콘택홀(119)을 통해 드레인 전극(115b) 또는 투과전극(117)의 일부와 접속하도록 하고, 단위 화소영역의 반사부 영역에 한정해서만 형성한다.
즉, 각 단위 화소의 반사부에는 고반사율의 금속을 사용하여 반사전극(119)을 형성하고, 투과부에는 투명한 도전물질을 사용하여 투과전극(117)을 형성함으로써 반사형과 투과형의 기능을 겸한다.
이와 같이, 폴리실리콘 반도체층을 포함하는 반투과형 액정표시소자의 박막트랜지스터 기판은 통상, 반도체층, 게이트 배선, 제 1 콘택홀, 데이터 배선, 보호막의 제 2 콘택홀, 요철패턴, 투과전극, 제 2 층간절연막의 제 2 콘택홀, 반사전극을 형성함으로써 총 9번의 마스크를 사용하여 포토식각기술을 적용한다.
하지만, 포토식각기술을 적용하는 공정횟수가 늘어나면 공정 비용과 공정 오류의 확률이 증가하여 생산성을 크게 떨어뜨린다. 따라서, 최근 포토식각기술의 적용하는 공정 횟수를 최소한으로 줄여 생산성을 높이고 공정 마진을 확보하고자 하는"저마스크 기술"에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
본 발명은 마스크의 사용횟수를 줄임으로써 공정 단가를 절감하고 공정시간을 단축하는 반투과형 액정표시소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반투과형 액정표시소자는, 기판 상에 교차 배치되어 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선과, 상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 부위에 형성된 박막트랜지스터와, 상기 박막트랜지스터의 반도체층과 동시에 형성되는 요철씨드패턴과, 상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 접속되고 상기 요철씨드패턴에 의해 반사요철을 가지는 반사전극을 포함하여 구성됨에 그 특징으로 한다.
이 때, 상기 요철 씨드 패턴은 버퍼층 및 폴리실리콘층의 적층막으로 반도체층 형성시 동시에 형성된다.
상기 요철 씨드 패턴에 의해 상기 반사전극에 요철이 형성되는데, 상기 반사요철과 상기 요철씨드패턴 사이에 복수의 절연막이 더 구성되므로 상기 절연막에 의해 요철씨드패턴의 곡률이 제어된다.
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반투과형 액정표시소자의 제조방법은, 기판 상에 버퍼층 및 반도체층을 형성하는 단계와, 상기 버퍼층 및 반도체층을 패터닝하여 박막트랜지스터의 활성층 및 요철 씨드 패턴을 동시에 형성하는 단계와, 전면에 게이트 절연막을 형성하고, 상기 활성층 상의 상기 게이트 절연막위에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극을 마스크로 이용한 불순물 이온주입으로 상기 활성층에 소스/드레인 영역을 형성하는 단계와, 전면에 층간 절연막을 증착하고 상기 소스/드레인 영역에 연결되도록 소스/드레인 전극을 형성하는 단계와, 상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막 상에서 상기 드레인 전극과 접속하는 제 1 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 화소전극 또는 상기 드레인 전극에 접속하는 제 2 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
이와 같이 상기 활성층 형성 시, 요철 패턴을 동시에 형성함으로써 요철패턴 형성을 위한 별도의 공정을 추가하지 않아도 된다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 반투과형 액정표시소자의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 의한 반투과형 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
이하 서술될 내용은 주로 박막트랜지스터 기판에 관한 것이다.
우선, 도 3a에서와 같이, 절연기판(211) 상에 실리콘 산화물(SiOx)과 같은 절연물질을 화학기상증착법 등으로 증착하여 3000Å의 버퍼층(253)을 형성한다.
상기 버퍼층(253)은 후속 공정에서 이물질이 폴리실리콘층(244)으로 침투하는 것을 방지하고, 비정질 실리콘층의 결정화 과정에서의 고온으로부터 절연기판(211)을 보호하며, 절연기판(211)에 대한 폴리실리콘층(244)의 접촉특성을 개선시키는 역할을 하며, 특히 후공정을 통해 요철 씨드 패턴(도 3의 "290")의 일부분이 된다.
계속하여, 상기 버퍼층(253) 상에 500Å의 폴리실리콘층(244)을 형성한다.
상기 폴리실리콘층(244)을 형성하는 방법은 다결정실리콘을 직접 증착하는 방법과, 비정질 실리콘(Amorphous Silicon)을 증착한 후 다결정으로 결정화하는 방법이 있다.
전자의 방법으로는 550℃이상의 고온상태에서 증착하여야 하는 저압화학기상증착법(LPCVD법 : Low Pressure Chemical Vapor Deposition)과, 400℃이하에서 SiF4/SiH4/H2 혼합가스를 사용하여 증착하는 플라즈마 화학기상증착(PECVD법 : Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등이 있으며, 후자의 방법으로는 고온에서 장시간 열처리하여 결정화하는 고상결정화법(SPC법 : Solid Phase Crystallization), 250℃ 정도로 가열하면서 엑시머 레이저를 가하여 결정화하는 엑시머 레이저 어닐링법(ELA법 : Eximer Lazer Annealing), 비정질 실리콘층 상부에 금속을 증착하여 결정화를 유도하는 금속유도결정화법(Metal Induced Crystallization) 등이 있다.
다음, 도 3b에서와 같이, 제 1 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 버퍼층(253) 및 폴리실리콘층(244)을 일괄 패터닝하여 소정의 폭과 두께의 반도체층(254) 및 요철 씨드 패턴(290)을 형성한다.
상기 요철 씨드 패턴(290)은 반사요철의 씨드(seed)가 된다.
이 때, 상기 폴리실리콘층(244)은 전부 식각되고, 상기 버퍼층(252)은 소정 깊이만 식각되는 언더 식각(under-etch)이 된다.
계속하여, 도3c에서와 같이, 상기 반도체층(254) 및 요철씨드패턴(290)을 포함한 전면에 실리콘 산화물(SiOx) 또는 실리콘 질화물(SiNx)등의 무기 절연물질을 PECVD 방법으로 증착하여 게이트 절연막(213)을 형성한다.
그 후, 상기 게이트 절연막(213) 상부에 저저항 금속층 일예로, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등을 증착한 후, 제 2 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 게이트 전극(212)을 형성한다.
이 때, 상기 게이트 전극(212)은 도시하지는 않았으나, 주사신호를 전달하는 게이트 배선과 동시에 형성한다.
상기의 게이트 전극용 저저항 금속층을 식각하기 위해서는 습식식각을 주로 이용하는데, 습식식각은 HF(Hydrofluoric Acid), BOE(Buffered Oxide Etchant), NH4F 또는 이들의 혼합용액 등을 이용하여 식각한다.
상기 습식식각 방법에는 화학용액이 차있는 용액조에 기판을 담그는 딥핑방식과 화학용액을 기판 상에 뿌려주는 스프레이 방식이 있다.
계속하여, 상기 게이트 전극(212)을 마스크로 하여 상기 반도체층(254)에 고농도의 n형 불순물을 이온주입하고, 이온 주입한 영역을 활성화시킨다.
즉, 인(P) 이온 또는 비소(As) 이온을 상기 반도체층(254)에 도핑함으로써, n형 도핑층인 제 1 ,제 2 소스/드레인 영역(215a, 215b)을 형성한다.
이 때, n형 이온이 주입되지 않은 반도체층(254)은 채널층(214)이 된다.
그리고, 게이트 전극(212)에 인접한 n+도핑층인 제 1 ,제 2 소스/드레인 영역(215a,215b) 내측에 LDD도핑층을 형성하여, 접합부위에 걸리는 전기장을 감소시켜 오프 전류를 줄일 수도 있다.
다음, 도 3d에서와 같이, 상기 게이트 전극(212)을 포함한 전면에 제 1 층간절연막(223)을 형성하고, 제 3 마스크를 사용한 포토식각기술로 상기 게이트 절연막(213) 및 제 1 층간절연막(223)의 소정 부위를 제거하여 소스/드레인 영역(215a,215b)이 노출되는 제 1 콘택홀(281)을 형성한다.
이후, 상기 제 1 콘택홀(281)이 매립되도록 상기 제 1 층간절연막(223)을 포함한 전면에 저저항 금속층 일예로, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등을 증착한 후, 제 4 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 소스/드레인 전극(215c,215d)을 형성한다.
이 때, 상기 소스/드레인 전극(215c,215d)은 상기 제 1 콘택홀(281)을 통해 상기 소스/드레인 영역(215a,215b)와 접속하며, 상기 소스/드레인 전극(215c,215d)은 도시하지는 않았으나, 데이터 신호를 전달하는 데이터 배선과 동시에 형성된다.
상기 데이터 배선은 상기 게이트 배선과 직교하여 단위 화소영역을 정의하며, 상기 게이트 전극(212), 폴리실리콘 재질의 반도체층(254), 소스/드레인 전극(215c,215d)은 폴리실리콘 박막트랜지스터(도 3e의 ''poly-TFT")를 이룬다.
이어서, 도 3e에서와 같이, 상기 poly-TFT를 포함한 전면에 실리콘 질화물질 또는 실리콘 산화물질의 무기절연 물질을 증착하거나, BCB(Benzocyclobutene) 또는 아크릴 수지(Acrylic resin)의 유기절연물질을 도포하여 보호막(216)을 형성한다.
다음, 상기 드레인 전극(215b)이 노출되도록 제 5 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 보호막(216)의 소정 부위를 제거하여 제 2 콘택홀(291)을 형성한다.
이후, 상기 보호막(216)을 포함한 전면에 투명한 도전 물질인 ITO( Indium Tin Oxide) 또는 IZO(Indium Zin Oxide)를 증착한 후, 제 6 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 상기 드레인 전극(215b)과 전기적으로 연결되도록 화소 영역에 투과전극(217)을 형성한다.
상기 투과전극(217)은 투과부에만 형성하거나 또는 화소부 전역에 형성하여도 무방하다.
다음, 도 3f에서와 같이, 상기 화소저극(217)을 포함한 전면에 실리콘 질화물질 또는 실리콘 산화물질의 무기절연 물질을 증착하여 제 2 층간절연막(224)을 증착한 후, 제 7 마스크를 이용한 포토식각기술로 상기 제 2 콘택홀(291) 위치의 제 2 층간절연막(224) 물질을 제거한다. 즉, 상기 제 2 콘택홀(291)을 통해 상기 드레인 전극(215b) 또는 투과전극(217)의 일부가 노출된다.
이어서, 상기 제 2 층간절연막(124)을 포함한 전면에 고반사율의 금속 일예로 알루미늄(Al), 알루미늄 합금(AlNd), 구리(Cu), 은(Ag), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 몰리브덴-텅스텐(MoW) 등을 스퍼터링 방법으로 증착한후, 제 8 마스크를 이용한 포토식각기술로 패터닝하여 반사전극(219)을 형성한다.
상기 반사전극(219)은 하부의 상기 요철 씨드 패턴(290)에 의해 반사요철을 가지게 된다. 상기 요철 씨드 패턴이 씨드가 되어 상부층인 게이트 절연막(213), 제 1 층간절연막(223), 보호막(216) 및 제 2 층간 절연막(224)에 요철형태의 곡률이 형성되는데, 요철을 가지는 제 2 층간절연막(224)의 표면을 따라 반사전극(219)이 형성하므로 반사전극도 요철을 가지게 되는 것이다.
이와 같은, 상기의 반사전극의 반사요철은 외부 자연광을 광원으로 사용할 경우, 외부 자연광의 반사각을 국부적으로 변화시켜 시야각을 넓혀주는 역할을 한다.
이 때, 상기 반사전극(219)은 상기 제 2 콘택홀(219)을 통해 드레인 전극(215b) 또는 투과전극(217)의 일부와 접속하도록 하고, 빛샘 방지를 위해 게이트 배선, 데이터 배선 및 박막트랜지스터와 서로 오버랩되도록 하며, 단위 화소영역의 반사부 영역에 한정해서만 형성한다.
즉, 각 단위 화소의 반사부에는 고반사율의 금속을 사용하여 반사전극을 형성하고, 투과부에는 투명한 도전물질을 사용하여 투과전극을 형성함으로써 반사형과 투과형의 기능을 겸한다.
이 때, 상기 반사전극 또는 투과전극전극 중 어느 하나는 폴리실리콘 박막트랜지스터에 접속되어야 하고, 상기 반사전극과 투과전극은 어느 한 지점에서 콘택되어야 한다. 이로써, 반사전극 및 투과전극에 박막트랜지스터의 신호를 동시에 전달할 수 있게 된다.
한편, 상기 반사부와 투과부를 화소영역의 상,하부에 각각 배치하거나 또는, 반사부를 화소영역의 외곽부에 배치하고 투과부를 화소영역의 가운데 부분에 배치할 수도 있다.
이와 같이, 폴리실리콘 반도체층을 포함하는 반투과형 액정표시소자의 박막트랜지스터 기판은 반도체층과 요철패턴을 동시에 형성함으로써, 종래의 9회 마스크 사용에서 8회 마스크 사용으로 마스크 사용 횟수를 저감할 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.
즉, 반사요철을 가지는 반사전극을 형성하는 본 발명의 특징은 반투과형 액정표시소자 이외에도, 반사형 액정표시소자에도 적용가능할 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 반투과형 액정표시소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 반도체층 및 요철 씨드 패턴을 동시에 형성함으로써 요철 씨드패턴 형성을 위한 별도의 공정을 추가하지 않아도 된다.
둘째, 폴리실리콘 반도체층을 포함하는 반투과형 액정표시소자의 박막트랜지스터 기판은 종래의 9회 마스크 사용에서 8회 마스크 사용으로 마스크 사용 횟수가 줄어들게 된다.
도 1a 내지 도 1f는 종래 기술의 일실시예에 의한 반투과형 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도.
도 2a 내지 도 2g는 종래 기술의 또다른 실시예에 의한 반투과형 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 의한 반투과형 액정표시소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명
211 : 기판 212 : 게이트 전극
213 : 게이트 절연막 216 : 보호막
217 : 투과전극 214 : 채널층
215a,215b : 소스/드레인 영역 215c,215d : 소스/드레인 전극
219 : 반사전극 223,224 : 제 1 ,제 2 층간절연막
244 : 폴리실리콘층 253 : 버퍼층
254 : 반도체층 281,291 : 제 1 ,제 2 콘택홀
290 : 요철 씨드 패턴

Claims (12)

  1. 기판 상에 교차 배치되어 화소영역을 정의하는 복수개의 게이트 배선 및 데이터 배선;
    상기 게이트 배선과 데이터 배선의 교차 부위에 형성된 박막트랜지스터;
    상기 폴리실리콘 박막트랜지스터의 반도체층과 동일층의 화소 영역에 형성되는 요철 씨드 패턴;
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극에 접속되고 상기 요철 씨드 패턴에 의해 반사요철을 가지는 반사전극을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 요철 씨드 패턴은 버퍼층 및 폴리실리콘층의 적층막인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 무기절연물질인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사요철은 상기 요철 씨드 패턴을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사요철과 상기 요철 씨드 패턴 사이에 복수의 절연막이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반사전극과 절연막 사이에 더 구성되는 투과전극을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 박막트랜지스터의 드레인 전극과 반사전극이 상기 투과전극에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자.
  8. 기판 상에 버퍼층 및 반도체층을 형성하는 단계;
    상기 버퍼층 및 반도체층을 패터닝하여 박막트랜지스터의 활성층 및 요철 씨드 패턴을 동시에 형성하는 단계;
    전면에 게이트 절연막을 형성하고, 상기 활성층 상의 상기 게이트 절연막위에 게이트 전극을 형성하는 단계;
    상기 게이트 전극을 마스크로 이용한 불순물 이온주입으로 상기 활성층에 소스/드레인 영역을 형성하는 단계;
    전면에 층간 절연막을 증착하고 상기 소스/드레인 영역에 연결되도록 소스/드레인 전극을 형성하는 단계;
    상기 소스/드레인 전극을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막 상에서 상기 드레인 전극과 접속하는 제 1 화소전극을 형성하는 단계;
    상기 제 1 화소전극 또는 상기 드레인 전극에 접속하는 제 2 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 버퍼층은 무기절연물질을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 화소전극과 제 2 화소전극 사이에 절연막을 더 형성하는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 화소전극 또는 제 2 화소전극 중 어느 하나는 반사전극인 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 반사전극은 상기 요철 씨드 패턴에 의해 반사요철을 가지는 것을 특징으로 하는 반투과형 액정표시소자의 제조방법.
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