KR100193653B1

KR100193653B1 - 축적 캐패시터를 구비한 스태거 tft-lcd 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR100193653B1
Application number: KR1019950042298A
Authority: KR
Inventors: 신재학; 박해성
Original assignee: 김영환; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 1999-06-15
Also published as: CN1161464A; JPH1091085A; CN1097207C; GB9624131D0; DE19648083A1; GB2307326A; US5929501A; DE19648083B4; GB2307326B; JP3218322B2

Abstract

본 발명은 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD 및 그의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 화소 전극에 인가되는 전압을 일정시간동안 유지시켜 주기 위한 캐패시터 전극을 갖는 축적 캐패시터를 구비한 TFT-LCD의 제조방법으로서, 절연기판 상에 길게 연장된 바디 부분과 바디 부분으로부터 돌출된 돌출부를 갖는 광차폐막을 형성하는 단계와, 상기 광차폐막을 포함하는 기판상부에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 광차폐막의 바디 부분을 따라 길게 연장된 데이터 라인과 상기 광차폐막의 바디 부분과 일부 오버랩된 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 결과물 상부에 비정질 실리콘층과 게이트 절연막과 게이트 라인용 금속막을 순차적으로 적층하는 단계와, 상기 광차폐막의 상기 돌출 부분 상부의 상기 절연막 상에 존재하도록 비정질 실리콘층과 게이트 절연막 및 게이트 라인용 금속막을 순차적으로 적층하여, 데이터 라인과 화소 전극에 연결되는 반도체층과 게이트 절연막과 게이트 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD 및 그의 제조 방법

제1a도는 종래의 박막 트랜지스터 제조공정에 사용되는 마스크 패턴의 레이아웃을 도시한 평면도.

제1b도는 제1a도의 마스크 패턴을 이용하여 제조된 박막 트랜지스터의 개략적 단면도.

제2a도는 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터 제조공정에 사용되는 마스크 패턴의 레이아웃을 도시한 평면도.

제2b도는 본 발명의 실시예에 따른 제2a도의 마스크 패턴을 이용하여 제조된 박막 트랜지스터의 개략적 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 광차폐층용 제1마스크 패턴

32 : 데이터 라인 및 화소전극용 제2마스크 패턴

32a : 데이터 라인 패턴 32b : 화소전극 패턴(32b)

33 : 게이트 라인용 제3마스크 패턴 40 : 유리기판

41 : 광차폐막 42 : 절연막

43 : 데이터 라인 44 : 화소전극

45 : 반도체층 46 : 게이트 절연막

47 : 게이트 라인

본 발명은 축적 캐패시터를 구비한 스태거(stagger) TFT-LCD(thin filmtransistor -liquid crystal display device) 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 광차폐막을 화소전극에 인가되는 전압을 축적하기 위한 축적 캐패시터의 전극으로 이용하는 스태거 TFT-LCD 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 액정표시소자의 스위칭소자로서 박막 트랜지스터는 스태거구조와 역스태거 구조가 있다. 스태거구조의 박막 트랜지스터는 역스태거구조의 박막 트랜지스터에 비하여 게이트 배선의 저저항화가 가능하고, 제조공정시 마스크의 수를 절감할 수 있는 장점을 가지고 있지만, 박막 트랜지스터의 특성이 열화되는 것을 방지하기 위한 별도의 광차폐막이 구비되어야 한다.

박막 트랜지스터를 스위칭소자로서 이용한 액티브 매트릭스 액정표시장치에 있어서, 스태거 구조의 박막 트랜지스터 어레이를 제작하는 방법 중 게이트 라인용 마스크패턴, 데이터 라인용 마스크 패턴 및 광차폐막용 마스크 패턴의 3개의 마스크 패턴을 이용한 기술이 실용화되고 있다.

통상적인 박막 트랜지스터를 제조하는 데 이용한 마스크 패턴의 레이아웃이 제1a도에 도시되었다. 참조번호 1은 광차폐막용 마스크 패턴, 2는 데이터 라인용 마스크패턴, 3은 화소전극용 마스크 패턴, 4는 게이트 라인용 마스크 패턴을 각각 나타낸다. 이때, 데이터 라인용 마스크 패턴을 이용하는 공정과 화소전극용 마스크 패턴(2)을 이용하는 공정은 동시에 이루어진다.

제1a도에 도시된 바와 같은 마스크 패턴을 이용한 박막 트랜지스터의 단면 구조가 제2도에 개략적으로 도시되었다. 먼저, 투명한 절연기판(10)상에 불투광성 금속막, 예를 들면 크롬이나 알루미늄 등을 약 1000Å 정도의 두께로 형성하고, 제1a도의 광차폐막용 마스크 패턴(1)을 이용하여 상기 불투광성 금속막을 식각하여 광차폐막(11)을 형성한다.

광차폐막(11)을 포함한 유리기판(10)상에 절연막(12)을 형성한다. 절연막(12) 상에투명도전막인 ITO(Indium Tin Oxide)를 약 1000Å의 두께로 형성하고, 제1a도의 데이터 라인 및 화소전극용 마스크 패턴(2,3)을 이용하여 ITO를 식각하여 데이터 라인(13)과 화소전극(14)을 형성한다.

비정질 실리콘막을 기판(10)상에 약 1000Å의 두께로 형성하고, 그 위에 실리콘 산화막과 같은 절연막을 약 3000Å의 두께로 형성한다. 그 위에 게이트 전극용 알루미늄막을 약 5000Å의 두께로 형성한 다음 제1도의 게이트 라인용 마스크 패턴(3)을 이용하여 상기 알루미늄막, 절연막 및 비정질 실리콘막을 순차 식각하여 반도체층(15), 게이트절연막(16) 및 게이트 라인(17)을 형성한다. 이로써 스태거구조를 갖는 박막 트랜지스터가 제조된다. 이때, 반도체층(15)과 오버랩되는 데이터 라인(13) 부분이 소오스 전극이 되고, 반도체층(15)과 오버랩되는 화소 전극(14) 부분이 드레인 전극이 된다.

상기한 바와 같은 종래의 방법은 3가지 마스크 패턴을 이용한 비교적 간단한 공정으로 박막 트랜지스터를 제조할 수 있어 원가절감의 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 종래의 박막 트랜지스터는 박막 트랜지스터를 통해 화소전극에 인가되는 전압이 일정시간동안 유지되지 않아 액정표시소자에 잔상이 발생되는 문제점이 있었다.

잔상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 박막 트랜지스터를 통해 화소전극에 인가되는 전압을 일정시간동안 유지시켜 주기 위한 축적 캐패시터가 사용된 TFT-LCD가 제안되었다. 그러나, 축적 캐패시터를 채택한 박막 트랜지스터를 제조하기 위해서는 3개 이상의 마스크 패턴을 이용한 공정을 수행되어야 하므로, 공정이 복잡할 뿐만 아니라 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 광차폐막을 축적 캐패시터 전극으로 이용하여, 공정을 단순화시킬 수 있는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 3개의 마스크 패턴을 이용하여 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 축적 캐패시터를 채택하여 잔상 문제를 해결할 수 있는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 화소전극에 인가되는 전압을 일정기간동안 유지시켜 주기 위한 캐패시터 전극을 갖는 축적 캐패시터를 구비한 TFT-LCD 에 있어서, 절연기판 상에 일정간격을 두고 병렬 배열된 복수의 데이터 라인과, 상기 절연기판 상에 일정간격을 두고 병렬 배열되고, 상기 데이터라인과 교차하여 복수개의 화소영역을 한정하는 복수의 게이트 라인과, 상기 복수개의 화소영역에 각각 형성된 복수개의 화소전극과, 각각 상기 데이터라인과 화소전극에 연결되어 상기 각 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 각각 형성된 복수개의 박막 트랜지스터와, 상기 데이터 라인을 따라 길게 연장되어 상기 화소전극과 오버랩되는 일정 폭을 갖는 바디부분과 바디부분부터 상기 각 박막트랜지스터까지 돌출된 다수의 돌출부로 이루어진 불투명도전막을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 화소전극에 인가되는 전압을 일정시간동안 유지시켜 주기 위한 캐패시터 전극을 갖는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD 에 있어서, 절연기판 상에 길게 연장된 바디부분과 바디부분으로부터 돌출된 복수개의 돌출부를 갖는 광차폐막을 형성하는 단계와, 광차폐막을 포함한 기판 상에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 광차폐막의 바디부분을 따라 길게 연장된 데이터 라인과 상기 광차폐막의 바디부분과 일부 오버랩된 화소전극을 형성하는 단계와, 상기 광차폐막의 상기 돌출부분상부의 층간 절연막 상에 데이터라인과 화소전극에 연결되는 반도체층을 형성하는 단계와, 반도체층 상에 게이트 절연막과 게이트 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.

첨부한 도면 제2a도는 본 발명의 실시예에 따른 TFT-LCD 제조공정에 사용되는 마스크 패턴의 레이아웃을 도시한 평면도이고, 제2b도는 본 발명의 실시예에 따른 제2a도의 마스크 패턴을 이용하여 제조된 TFT-LCD의 개략적 단면도이다.

먼저, 제2a도를 참조하면, 축적 캐패시터를 갖는 TFT-LCD를 제조하는데 사용된 3개의 마스크 패턴, 광차폐층용 제1마스크 패턴(31), 데이터 라인 및 화소전극용 제2마스크 패턴(32)과 게이트 라인용 제3마스크 패턴(33)이 제공된다. 제2마스크 패턴(32)은 행방향으로 길게 연장된 데이터 라인 패턴(32a)과, 게이트 라인용 마스크 패턴(33)과 데이터 라인용 패턴에 의해 정의된 화소영역에 배열된 화소전극 패턴(32b)으로 이루어진다. 게이트 라인용 제3마스크 패턴(33)은 열방향으로 길게 연장되어 상기 제2마스크 패턴(32)의 데이터 라인패턴(32a)과 크로스되어 화소영역을 정의한다.

광차폐용 제1마스크 패턴(31)은 제2마스크 패턴(32)의 화소전극패턴(32b)과 일부분 오버랩되면서 데이터 라인 패턴(32a)을 따라 길게 연장된 소정의 폭을 갖는 바디부분(31a)과, 바디부분(31a)으로부터 제2마스크 패턴(32)의 데이터 라인패턴(32a)과 제3마스크 패턴(33)이 교차하는 부분으로 돌출된 다수의 돌출부(31b)를 갖는다.

본 발명의 TFT-LCD의 단면도가 도시된 제2b도를 참조하면, 투명한 절연기판, 예를 들면 유리기판(40)상에 불투광성 금속막, 예를 들면 크롬이나 탄탈륨 등을 약 800-1000Å의 두께로 형성하고, 제2a도의 광차폐막용 마스크 패턴(31)을 이용하여 상기 불투광성 금속막을 식각하여 광차폐막(41)을 형성한다.

광차폐막(41)을 포함한 유리기판(40)상에 3500-4500Å의 두께로 실리콘 산화막과 같은 절연막(42)을 형성한다. 절연막(42)상에 투명도전막인 ITO(Indium Tin Oxide)를 약800-1200Å의 두께로 스퍼터링법으로 형성하고, 제2a도의 데이터 라인 및 화소전극용 제2마스크 패턴(32a,32b)을 이용하여 ITO를 식각하여 데이터 라인(43)과 화소전극(44)을 형성한다.

이어, 비정질 실리콘막을 약 800-1200Å의 두께로 형성하고, 그 위에 실리콘 산화막과 같은 절연막을 약 2000-4000Å의 두께로 형성한다. 그 위에 게이트 전극용 알루미늄막을 약 3000-5000Å의 두께로 형성한 다음 제2a도의 게이트 라인용 제3마스크패턴(33)을 이용하여 상기 알루미늄막, 절연막 및 비정질 실리콘막을 순차 식각하여 반도체층(45), 게이트 절연막(46) 및 게이트 라인(47)을 형성한다. 이로써 스태거 구조를 갖는 TFT-LCD가 제조된다. 이때, 게이트 라인(47)의 형성시 게이트 라인에 연결되는 게이트 전극이 형성된다.

상기한 바와 같은 방법으로 제조된 축적 캐패시터를 갖는 TFT-LCD 의 레이아웃을 보면, 복수개의 데이터 라인(43)이 절연기판(40)상에 병렬로 배열되고, 각 데이터 라인(43)은 소정의 폭을 갖는다. 복수개의 게이트 라인은 절연기판(40)상에 병렬로 배열되어 데이터 라인(43)과 크로스되어 복수개의 화소영역을 정의한다.

복수개의 화소전극은 각 화소영역에 형성되고, 게이트 라인(47)과 데이터 라인(43)의 교차점에는 복수개의 TFT가 형성되고, 각 TFT의 소오스/드레인 전극은 각각 데이터라인(43) 및 화소전극(44)에 각각 연결되며 , 게이트는 게이트 라인(47)에 연결된다.

불투명 금속층으로 된 복수개의 광차폐막(41)은 절연유리기판(40)상에 형성되고, 각 광차폐층(41)은 바디 부분과 돌출 부분으로 이루어지고, 바디부분은 화소전극의 일부분과 오버랩되어 각 데이터 라인을 따라 길게 연장되고, 돌출부는 보디부분으로부터 TFT가 형성된 부분까지 돌출된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 종래와 마찬가지로 3개의 마스크 패턴을 이용하면서도, 광차폐막을 화소 전극과 오버랩되도록 연장시키어, 축적 캐패시터의 역할을 하도록 한다. 이에 따라, TFT-LCD의 잔상문제를 해결하여 질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라TFT-LCD를 제조하는데 종래와 마찬가지로 3번의 마스크 공정이 요구되므로 수율 향상 및 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims

화소전극에 인가되는 전압을 일정시간동안 유지시켜 주기 위한 캐패시터 전극을 갖는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD에 있어서, 절연기판 상에 일정 간격을 두고 병렬 배열된 데이터 라인과, 상기 절연기판 상에 일정간격을 두고 병렬 배열되고, 상기 데이터 버스 라인과 교차하여, 화소 영역을 한정하는 게이트 라인과, 상기 화소 영역 내에 각각 형성되는 화소 전극과, 게이트 라인과 데이터 라인의 교차점에 각각 배치되며, 상기 데이터 라인 및 화소 전극과 연결되는 박막 트랜지스터와, 상기 박막 트랜지스터 하부에 광을 차단하기 위하여 형성되는 광차폐막으로, 상기 광차폐막은 데이터 라인을 따라 길게 연장되며 상기 화소 전극과 소정 부분 오버랩되는 일정 폭을 갖는 바디 부분과, 상기 바디 부분부터 상기 각 박막 트랜지스터까지 돌출된 돌출부를 갖는 광차폐막을 포함하는 것을 특징으로 하는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD.
제1항에 있어서, 상기 광차폐막은 화소 전극의 보조 용량의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD.
화소 전극에 인가되는 전압을 일정시간동안 유지시켜 주기 위한 캐패시터 전극을 갖는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD의 제조방법으로서, 절연기판 상에 길게 연장된 바디 부분과 바디 부분으로부터 돌출된 돌출부를 갖는 광차폐막을 형성하는 단계와, 상기 광차폐막을 포함하는 기판상부에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 광차폐막의 바디 부분을 따라 길게 연장된 데이터 라인과 상기 광차폐막의 바디부분과 일부 오버랩된 화소 전극을 형성하는 단계와, 상기 결과물 상부에 비정질 실리콘층과 게이트 절연막과 게이트 라인용 금속막을 순차적으로 적층하는 단계와, 상기 광차폐막의 상기 돌출 부분 상부의 상기 절연막 상에 존재하도록 비정질 실리콘층과 게이트 절연막 및 게이트 라인용 금속막을 순차적으로 적층하여, 데이터 라인과 화소 전극에 연결되는 반도체층과 게이트 절연막과 게이트 라인을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 광차폐막은 크롬, 탄탈륨, 알루미늄 중 어느 하나의 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 데이터 라인은 화소 전극 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 축적 캐패시터를 구비한 스태거 TFT-LCD의 제조방법.