KR100653467B1 - 박막 트랜지스터-액정표시소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제조 공정 단계를 감소시킬 수 있는 박막 트랜지스터-액정 표시 장치의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 절연 기판 상부에 금속막을 증착하고, 제 1 사진 식각 공정으로 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 배선이 형성된 절연 기판 상부에 게이트 절연막, 채널용 비정질 실리콘층, 도핑된 반도체층 및 소오스, 드레인용 금속막을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 소오스, 드레인용 금속막 및 도핑된 반도체층을 제 2 사진 식각 공정에 의하여, 소정 부분 패터닝하여 소오스, 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소오스, 드레인 전극이 형성된 절연 기판 상부에 패시베이션막을 증착하는 단계; 상기 드레인 전극의 소정 부분이 노출됨과 동시에, 상기 비정질 실리콘층이 박막 트랜지스터의 액티브 영역의 형태를 갖추도록, 제 3 사진 식각 공정을 통하여, 패시베이션막 및 패시베이션막, 비정질 실리콘층 및 게이트 절연막을 식각하여, 비어홀 및 박막 트랜지스터의 액티브 영역을 구축하는 단계; 상기 노출된 드레인 전극과 콘택되도록 투명 도전 물질을 증착하는 단계; 및 상기 투명 도전 물질을 제 4 사진 식각 공정을 통하여 패터닝하여, 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
도 1a 내지 도 1e는 종래의 박막 트랜지스터 액정 표시 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 제조 공정별 단면도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
11: 절연 기판 12a : 게이트 전극
13 : 게이트 절연막 14 : 비정질 실리콘층
15 : 도핑된 반도체층 16a : 소오스 전극
16b : 드레인 전극 17 : 패시베이션막
18 : 화소 전극
본 발명은 박막 트랜지스터-액정 표시 소자(이하, TFT-LCD)의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 제조 공정을 감축할 수 있는 TFT-LCD의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액정 표시 소자에 있어서, 액티브 매트릭스형 액정 표시 소자는 고속 응답성을 갖고, 많은 화소의 갯수를 갖는다. 이에 따라, 디스플레이 화면의 고 화질화, 대형화, 컬러 화면화등을 실현하는 특성을 지니며, 휴대형 TV, 노트북 PC, 자동차 항법 장치등에 이용된다.
이러한 액티브 매트릭스형 액정 표시 소자에서, 화소 전극을 선택적으로 온/ 오프시키기 위하여 게이트 라인과 데이타 라인이 교차하는 점에 다이오드나 박막 트랜지스터와 같은 스위칭 소자가 배치,설계된다.
이러한 박막 트랜지스터를 포함하는 종래의 액정 표시 소자의 제조방법을 도 1a 내지 1e를 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 절연 기판(1) 표면에 게이트 전극 배선용 금속층을 소정 두께로 증착한다. 그리고나서, 제 1 사진 식각 공정을 통하여, 금속막을 소정 부분 패터닝하여, 게이트 전극(2a) 및 스토리지 전극(2b)을 형성한다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 이어서, 게이트 전극(2a) 및 스토리지 전극(2b)이 형성된 절연 기판(1) 상부에 게이트 절연막(3)을 소정 두께로 증착한다음, 박막 트랜지스터의 채널 역할을 하는 비정질 실리콘층(4)과 도핑된 반도체층(5)을 순차적으로 증착한다. 그후, 제 2 사진 식각 공정으로, 도핑된 반도체층(5) 및 비정질 실리콘층(4)을 박막 트랜지스터 예정 영역에 존재하도록 패터닝한다.
다음으로, 도 1c에 도시된 바와 같이, 절연 기판(1)의 결과물 상부에 소오스, 드레인용 금속막을 증착한다음, 금속막을 비정질 실리콘층(4) 양측에 존재하도 록 제 3 사진 식각 공정을 통하여 패터닝하여, 소오스, 드레인 전극(6a,6b)을 형성한다. 이때, 소오스, 드레인 전극(6a,6b)의 패터닝 공정시, 그 하부의 도핑된 반도체층(5)또한 소오스, 드레인 전극(6a,6b)의 형태로 패터닝된다.
그후, 도 1d에 도시된 바와 같이, 소오스, 드레인 전극(6a,6b)이 형성된 절연 기판(1) 상부에 실리콘 질화막으로 패시베이션막(7)을 형성한다. 그리고나서, 드레인 전극(6b)의 소정 부분이 오픈되도록, 제 4 사진 식각 공정을 통하여 패시베이션막(7)을 식각하여, 비아홀(h)을 형성한다.
이어서, 도 1e에 도시된 바와 같이, 비아홀(h)을 통하여 노출된 드레인 전극(6b)과 콘택되도록 패시베이션막(7) 상부에 ITO(indium tin oxide)막을 증착한다음, 제 5 사진 식각 공정을 통하여, ITO막을 소정 부분 식각하여, 화소 전극(8)을 형성한다.
그러나, 상기한 종래의 TFT-LCD의 하부 기판 구조물을 형성하는데에는 상술한 바와 같이 적어도 5번의 사진 식각 공정이 요구된다.
이때, 상기 사진 식각 공정이라 함은 공지된 바와 같이 포토리소그라피 공정으로, 그 자체 공정만으로도 레지스트 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정, 식각 공정, 레지스트 제거공정을 포함한다. 이에따라, 한 번의 마스크 공정을 진행하는데 장시간이 소요된다.
이로 인하여, 5번의 마스크 공정을 포함하는 TFT-LCD를 제조하는데 매우 긴 시간이 요구되고, 제조 비용이 상승하게 되어, 수율이 저하된다.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은, 사진 식각 공정 스텝을 감소시켜, 제조 시간 및 비용을 감소할 수 있는 TFT-LCD의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 절연 기판 상부에 금속막을 증착하고, 제 1 사진 식각 공정으로 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계; 상기 게이트 전극 배선이 형성된 절연 기판 상부에 게이트 절연막, 채널용 비정질 실리콘층, 도핑된 반도체층 및 소오스, 드레인용 금속막을 순차적으로 적층하는 단계; 상기 소오스, 드레인용 금속막 및 도핑된 반도체층을 제 2 사진 식각 공정에 의하여, 소정 부분 패터닝하여 소오스, 드레인 전극을 형성하는 단계; 상기 소오스, 드레인 전극이 형성된 절연 기판 상부에 패시베이션막을 증착하는 단계; 상기 드레인 전극의 소정 부분이 노출됨과 동시에, 상기 비정질 실리콘층이 박막 트랜지스터의 액티브 영역의 형태를 갖추도록, 제 3 사진 식각 공정을 통하여, 패시베이션막 및 패시베이션막, 비정질 실리콘층 및 게이트 절연막을 식각하여, 비어홀 및 박막 트랜지스터의 액티브 영역을 구축하는 단계; 상기 노출된 드레인 전극과 콘택되도록 투명 도전 물질을 증착하는 단계; 및 상기 투명 도전 물질을 제 4 사진 식각 공정을 통하여 패터닝하여, 화소 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 투명 전도 물질은 ITO(indium tin oxide)를 사용함이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 드레인 전극과 화소 전극을 콘택시키기 위한 비아홀 형성 공정과 동시에, 비정질 실리콘층을 박막 트랜지스터의 액티브 형태로 패터닝하므로써, 1 단계의 사진 식각 공정을 줄일 수 있다.
(실시예)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
첨부한 도면 도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 액정 표시 소자의 제조방법을 설명하기 위한 각 제조 공정별 단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 절연 기판(11) 예를들어, 투명 유리 기판 상부에 게이트 전극용 금속막을 소정 두께로 증착한다. 이어서, 제 1 사진 식각 공정 즉, 금속막 상부에 포토레지스트막을 도포한다음, 게이트 전극 배선을 한정하기 위한 마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성하고, 이 포토레지스트 패턴의 형태로 금속막을 식각하는 일련의 공정을 진행하여, 게이트 전극(12a) 및 스토리지 전극(12b)을 형성한다.
그후에, 도 2b를 참조하여, 게이트 전극(12a) 및 스토리지 전극(12b)이 형성된 절연 기판(11) 상부에 게이트 절연막(13), 채널용 비정질 실리콘막(14), 도핑된 반도체층(15) 및 소오스, 드레인용 금속막을 순차적으로 적층한다. 이때, 게이트 절연막(13)은 막질 특성이 우수하며, 절연 특성이 좋은 실리콘 질화막이 이용될 수 있으며, 또는 실리콘 산화막과 실리콘 질화막의 적층막이 이용될 수 있다. 또한, 비정질 실리콘막(14)을 채널층으로 이용하게 되면, 오프 전류가 우수한 장점이 있다. 그후, 제 2 사진 식각 공정으로, 소오스, 드레인용 금속막을 상기 게이트 전극(12a)을 중심으로 양측에 존재하도록 소정 부분 패터닝하여, 소오스, 드레인 전극(16a,16b)을 형성한다. 이때, 채널층(14)은 박막 트랜지스터의 형태를 갖추지 못한 상태이고, 도핑된 반도체층(15)은 상기 소오스, 드레인 전극(16a,16b)을 마스크로 하여 패터닝된다.
그후, 도 2c에 도시된 바와 같이, 소오스, 드레인 전극(16a,16b)이 형성된 절연 기판(11) 상부에 실리콘 질화막으로 패시베이션막(17)을 형성한다. 그리고나서, 드레인 전극(16b)의 소정 부분을 오픈시키면서, 비정질 실리콘층(14)이 박막 트랜지스터의 채널 형태를 갖추도록, 제 3 사진 식각 공정을 진행한다. 이에따라, 패시베이션막(17)의 소정 부분을 식각하여, 비아홀(H)을 형성함과 동시에, 패시베이션막(17), 비정질 실리콘층(14) 및 게이트 절연막(13)을 소정 부분 식각하여, 박막 트랜지스터의 액티브 영역을 한한다. 이와같은 박막 트랜지스터의 액티브 영역 한정으로, 절연 기판(11)의 소정 부분이 노출된다.
그후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 비아홀(H)을 통하여 노출된 드레인 전극(16b)과 콘택되도록 패시베이션막(17) 및 절연 기판(11)상부에 투명 전도 물질, 예를들어 ITO막을 증착한다음, 제 4 사진 식각 공정을 통하여, ITO막을 소정 부분 식각하여, 화소 전극(18)을 형성한다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 드레인 전극과 화소 전극을 콘택시키기 위한 비아홀 형성공정과 동시에, 비정질 실리콘층을 박막 트랜지스터의 액티브 형태로 패터닝하므로써, 1 단계의 사진 식각 공정을 줄일 수 있 다.
이와같이, 4번의 사진 식각 공정만으로 박막 트랜지스터를 형성하므로써, 제조 단계 및 제조 공정 시간이 감소된다. 아울러, 4개의 마스크만으로 박막 트랜지스터가 형성되므로, 제조 비용또한 감소된다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (2)
- 절연 기판 상부에 금속막을 증착하고, 제 1 사진 식각 공정으로 게이트 전극 및 스토리지 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극 배선이 형성된 절연 기판 상부에 게이트 절연막, 채널용 비정질 실리콘층, 도핑된 반도체층 및 소오스, 드레인용 금속막을 순차적으로 적층하는 단계;상기 소오스, 드레인용 금속막 및 도핑된 반도체층을 제 2 사진 식각 공정에 의하여, 소정 부분 패터닝하여 소오스, 드레인 전극을 형성하는 단계;상기 소오스, 드레인 전극이 형성된 절연 기판 상부에 패시베이션막을 증착하는 단계;상기 드레인 전극의 소정 부분이 노출됨과 동시에, 상기 비정질 실리콘층이 박막 트랜지스터의 액티브 영역의 형태를 갖추도록, 제 3 사진 식각 공정을 통하여, 패시베이션막의 소정 부분을 식각하여 비아홀을 형성함과 동시에, 패시베이션막, 비정질 실리콘층 및 게이트 절연막을 식각하여 박막 트랜지스터의 액티브 영역을 구축하는 단계;상기 노출된 드레인 전극과 콘택되도록 투명 도전 물질을 증착하는 단계; 및상기 투명 도전 물질을 제 4 사진 식각 공정을 통하여 패터닝하여, 화소 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 투명 전도 물질은 ITO(indium tin oxide)인 것을 특징으로 하는 TFT-LCD의 제조방법.
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