CN1794077A - 液晶显示器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于简化工序的薄膜晶体管基板及其制造方法。在根据本发明的液晶显示器件中,栅线设置在基板上。数据线与栅线交叉并在其间具有栅绝缘膜以限定像素区。薄膜晶体管包括连接到栅线的栅极、连接到数据线的源极、与源极相对的漏极以及用于限定源极和漏极之间沟道的半导体层。像素电极连接到漏极并且设置在所述像素区。在这里,所述数据线、所述源极和所述漏极具有在其上构建有源/漏金属图案和透明导电图案的双层结构。通过延伸漏极的透明导电图案形成所述像素电极。保护膜与透明导电图案接界并设置在其剩余区域。
Description
本申请要求享有2004年12月24日在韩国递交的申请号为P2004-112586的韩国专利申请的权益,在此引用其全部内容作为参考。
技术领域
本发明涉及到一种液晶显示器,特别是涉及到一种适用于简化工序的薄膜晶体管基板及其制造方法。
背景技术
通常,液晶显示器(LCD)利用电场控制具有介电各向异性的液晶的光透过率从而显示图像。为此,LCD包括通过液晶单元矩阵显示图像的液晶显示板,以及用于驱动液晶显示板的驱动电路。
参照图1,现有技术的液晶显示板包括彼此粘接在一起其间具有液晶24的滤色片基板10和薄膜晶体管基板20。
滤色片基板10包括依次设置在上玻璃基板2上的黑矩阵4、滤色片6以及公共电极8。黑矩阵4以矩阵形式设置在上玻璃基板2上。黑矩阵4将上玻璃基板2的区域划分为多个设置有滤色片6的单位区域,并且防止相邻单元之间的光干扰以及外部光的反射。滤色片6通过划分为红(R)、绿(G)和蓝(B)单元的方式设置在由黑矩阵4划分的单位区域中,从而透射红光、绿光和蓝光。公共电极8由整体涂覆在滤色片上的透明导电层形成,并且提供公共电压Vcom作为用于驱动液晶24的参考电压。另外,可以在滤色片6和公共电极8之间设置用于平滑滤色片6的涂覆层(未示出)。
薄膜晶体管基板20包括为由下玻璃基板12上的栅线14与数据线16的交叉限定的各单位区域设置的薄膜晶体管18和像素电极22。薄膜晶体管18响应来自栅线14的栅信号,向像素电极22提供来自数据线16的数据信号。由透明导电层形成的像素电极22提供来自薄膜晶体管18的数据信号以驱动液晶24。
根据由来自像素电极22的数据信号以及来自公共电极8的公共电压Vcom所形成的电场,具有介电各向异性的液晶24发生旋转以控制透光率,从而实现了灰度级。
另外,液晶显示板包括用于恒定地保持滤色片基板10和薄膜晶体管基板20之间盒间隙的衬垫料(未示出)。
在该液晶显示板中,滤色片基板10以及薄膜晶体管基板20通过多轮掩模工序形成。其中,一轮掩模工序包括大量工序如薄膜沉积(涂覆)、清洗、光刻、刻蚀、光刻胶剥离以及检查工序等。
特别是,因为薄膜晶体管基板包括半导体工序并且需要多轮掩模工序,所以其具有复杂的制造过程,这是增加液晶显示板制造成本的主要因素。因而,薄膜晶体管基板已经向减少掩模工序的数量发展。
应当理解,上述的概括性描述和下面的详细描述都是示例性和解释性的,意在对本发明的权利要求作进一步的解释。
发明内容
因此,本发明的优点是提供了一种适用于简化工序的薄膜晶体管基板及其制造方法。
为了实现本发明的这些和其它的优点,根据本发明一个方面的一种液晶显示器件包括:栅线,位于基板上;数据线,与栅线交叉并在其间具有栅绝缘膜以限定像素区;薄膜晶体管,包括栅极、源极、漏极以及用于限定源极和漏极之间沟道的半导体层;以及连接到漏极的像素电极,其中,数据线、源极和漏极包括具有源漏金属图案以及透明导电图案的双层结构,通过漏极的透明导电图案的延伸形成像素电极;以及保护膜,与透明导电图案接界并位于其余区域。
根据本发明另一方面的一种液晶显示器件的制造方法包括:在基板上形成栅线和连接到栅线的栅极的第一掩模工序;在栅线和栅极上形成栅绝缘膜以及形成半导体图案和源漏金属图案的第二掩模工序;以及在源漏金属图案上形成透明导电层并且形成与透明导电图案形成接界(border)的保护膜的第三掩模工序,其中,数据线与栅线相交以限定像素区,源极和漏极包括具有源极/漏极金属图案和透明导电图案的双层结构,并且在像素区中设置从漏极的透明导电图案延伸出的像素电极。
附图说明
附图意在提供对本发明的进一步理解,结合在此并构成本说明书的一部分,示出了本发明的实施方式并和说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中:
图1所示为现有技术的液晶显示板结构的示意性透视图;
图2所示为根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板的一部分的平面图;
图3所示为沿图2中II-II’、III-III’和IV-IV’线提取的薄膜晶体管基板的截面图;
图4A和图4B所示分别为说明根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板制造方法中的第一掩模工序的平面图和截面图;
图5A和图5B所示分别为说明根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板制造方法中的第二掩模工序的平面图和截面图;
图6A到图6F所示为详细说明第二掩模工序的截面图;
图7A和图7B所示分别为说明根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板制造方法中的第三掩模工序的平面图和截面图;以及
图8A到图8E所示为详细说明第三掩模工序的截面图。
具体实施方式
现在将对本发明实施方式做出详细说明,其实施例在附图中示出。
在下文中,将参照图2到图8E详细说明本发明的示例性实施方式。
图2所示为说明根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板的一部分的平面图,并且图3所示为沿图2中II-II’、III-III’和IV-IV’线提取的薄膜晶体管基板的截面图。
参照图2和图3,薄膜晶体管基板包括:在下基板150上按照彼此交叉并在其间具有栅绝缘膜152并且限定了像素区的方式设置的栅线102和数据线104,连接到栅线102和数据线104的薄膜晶体管TFT,连接到薄膜晶体管TFT的像素电极118,以及设置在像素电极118和前级栅线102之间的重叠部分的存储电容Cst。另外,薄膜晶体管基板包括连接到栅线102、数据线104和公共线的焊盘。
栅线102提供来自栅驱动器(未示出)的扫描信号,而数据线104提供来自数据驱动器(未示出)的视频信号。栅线102和数据线104彼此交叉并在其间具有栅绝缘膜152以限定像素区。
栅线102以具有至少两层栅金属层构造的多层结构形成在基板150上。例如,如图3所示,栅线102具有其中构造有第一栅金属层101和第二栅金属层,103的双层结构。数据线104以具有包括透明导电层的至少两层的多层结构形成在栅绝缘膜152上。例如,如图3所示,数据线104具有透明导电图案113设置在源/漏金属图案111上的双层结构。在这里,透明导电图案113以包覆源/漏图案111的方式设置,从而防止由于源/漏图案111的暴露而引起的照度问题(illumination problem)。
薄膜晶体管TFT响应施加在栅线102上的扫描信号,使得数据线104上的像素信号充入像素电极118中并且保持。为此,薄膜晶体管TFT包括连接到栅线102的栅极,连接到数据线104的源极110,与源极110位置相对以连接到像素电极118的漏极112,以及与栅线102相重叠其间具有栅绝缘膜152以限定源极110和漏极112之间的沟道的半导体图案115。在这里,源极110和漏极112具有其中构造有源/漏金属图案111和透明导电图案113的双层结构。半导体图案115包括形成源极110和漏极112之间沟道的有源层114,以及形成在有源层114上除沟道部分外其它区域以形成源极110和漏极112之间欧姆接触的欧姆接触层116。
由栅线102和数据线104之间的各个交叉限定的像素区设置有连接到漏极112的像素电极118。具体地说,像素电极118从漏极112的透明导电图案113延伸出来。该像素电极118充入由薄膜晶体管TFT施加的像素信号,从而产生相对于设置在滤色片基板上的公共电极的电势差。由于介电各向异性该电势差旋转位于薄膜晶体管基板和滤色片基板之间的液晶,并通过像素电极118控制从光源(未示出)入射的光量,从而将其传播到滤色片基板。
通过将像素电极118与前级栅线102相重叠并在其间具有栅绝缘膜152从而形成存储电容Cst。在这里,像素电极118从像素区延伸出来以包覆前级栅线102。存储电容Cst使充入像素电极118的视频信号保持稳定,直到充入下一信号。
栅线102、数据线104和公共线120通过连接到各自的焊盘124从驱动电路接收相应的驱动信号。焊盘124具有相同的结构。更具体地说,焊盘124包括下焊盘电极126,以及通过贯穿栅绝缘膜152的第一接触孔128连接到下焊盘电极126的上焊盘电极130。在这里,下焊盘电极126和栅线102以及公共线120一样具有在其中构建了第一栅极金属层101和第二栅极金属层103的的双层结构,而上焊盘电极130具有透明导电图案113。
因此,各栅线102和公共线通过设置在基板150上具有相同结构的下焊盘电极126连接到对应的焊盘124。另一方面,设置在栅绝缘膜152上的数据线104通过接触电极160连接到从相应的下焊盘电极126延伸出的数据连接线135。在这里,延伸接触电极160,使得数据线104的透明导电图案113与数据连接线135相重叠。接触电极160通过贯穿栅绝缘膜152的第二接触孔148,连接到数据连接线135。接触电极160沿数据连接线135的方向延伸以集与相应的上焊盘电极130成为一体。
保护膜154包括像素电极118、上焊盘电极130以及接触电极160。保护膜154与包括在数据线104、源极110和漏极112中的透明导电图案113接界。这是由于保护膜154形成在留有在透明导电图案113的形成中使用的光刻胶图案的状态下,并随后通过剥离光刻胶层对其构图。
因此,通过下面三轮掩模工序形成根据本发明实施方式的具有上述结构的薄膜晶体管基板。
图4A和图4B所示分别为说明根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板制造方法中的第一掩模工序的平面图和截面图。
通过第一掩模工序在下基板150上形成包括栅线102、栅极108、下焊盘电极126和数据连接线135在内的第一掩模图案。该第一掩模图案组具有其中至少构建有两层导电层的多层结构。但是,为了便于解释,这里仅描述具有构建有第一栅金属层和第二栅金属层的双层结构。
更具体地说,通过如溅射等的沉积方法,在下基板150上,形成第一栅金属层101和第二栅金属层103。第一栅金属层101和第二栅金属层103中的每一个都由如Mo、Ti、Cu、Al、Cr、Mo合金、Cu合金或Al合金等的金属材料形成。例如,第一栅金属层101和第二栅金属层103的构成的层结构采用Al/Cr、Al/Mo、Al(Nd)/Al、Al(Nd)/Cr、Cu/Mo、Mo/Al、Cu合金/Mo、Cu合金/Al、Cu合金/Mo合金、Cu合金/Al合金、Al/Mo合金、Mo合金/Al、Al合金/Mo合金、Mo合金/Al合金或Mo/Al合金等。此外,也可以采用三层构建结构,如Ti/Al(Nd)/Ti或Mo/Ti/Al(Nd)等。然后,利用第一掩模通过光刻法和刻蚀工序对第一栅金属层101和第二栅金属层103进行构图,从而设置其中每一个均具有双层结构的包括栅线102、栅极108、下焊盘电极126和数据连接线135的第一掩模图案组。
图5A和图5B所示分别为说明根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板制造方法中的第二掩模工序的平面图和截面图,并且图6A到图6F所示为详细说明第二掩模工序的截面图。
通过第二掩模工序,在设置有第一掩模图案群的下基板150上,形成具有第一接触孔128和第二接触孔148的栅绝缘膜152、半导体图案115和源极/漏极图案111。这些通过采用了衍射曝光掩模或半色调掩模的一轮掩模工序形成。在下文中,将详细说明使用半色调掩模作为第二掩模的情况。
参照图6A,通过如PECVD等的沉积方法,在设置有第一掩模图案组的下基板150上,依次形成栅绝缘膜152、非晶硅层105、掺有n+和p+杂质的非晶硅层107和源/漏金属层109。在这里,栅绝缘膜152由如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的绝缘材料形成。源/漏金属层109采用由如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金或Al合金等金属材料形成的单层结构,或是采用由如Al/Cr、Al/Mo、Al(Nd)/Al、Al(Nd)/Cr、Mo/Al(Nd)/Mo、Cu/Mo、Ti/Al(Nd)/Ti、Mo/Al、Mo/Ti/Al(Nd)、Cu合金/Mo、Cu合金/Al、Cu合金/Mo合金、Cu合金/Al合金、Al/Mo合金、Mo合金/Al、Al合金/Mo合金、Mo合金/Al合金、Mo/Al合金、Cu/Mo合金或Cu/Mo(Ti)等的至少两层的结构。
参照图6B,利用半色调掩模通过光刻法,形成具有阶梯覆盖的第一光刻胶图案168。半色调掩模包括用于遮蔽紫外线的遮蔽部分、利用移相材料(phase-shifting)部分地透射紫外线的半色调透光部分、以及用于透射紫外线的全透射部分。利用半色调掩模通过光刻法,设置具有不同厚度的光刻胶图案168A和168B的第一光刻胶图案168;并且设置了孔部分(aperture part)。相对较厚的光刻胶图案168A设置在与半色调掩模遮蔽部分重叠的第一光刻胶的遮蔽区P1;比光刻胶图案168A薄的光刻胶图案168B设置在与半色调透射部分重叠的半色调曝光区P2;而孔部分设置在与全透射部分重叠的全曝光区P3。
参照图6C,利用第一光刻胶图案168作为掩模通过刻蚀工序,形成了贯穿从源/漏金属层109延伸到栅绝缘层152区域的第一接触孔128和第二接触孔148。第一接触孔128暴露出下焊盘电极126,而第二接触孔148暴露出数据连接线135。
参照图6D,利用氧(O2)等离子体通过灰化工序,将光刻胶图案168A的厚度变薄并将光刻胶图案168B去除。
参照图6E,利用灰化的光刻胶图案168A作为掩模,通过刻蚀工序对源/漏金属层109、掺杂非晶硅层107以及非晶硅层105构图,从而设置具有有源层114和欧姆接触层116的半导体图案115以及在其上重叠的源/漏金属图案111。
参照图6F,通过剥离工序,去除图6E中保留在源/漏金属图案111上的光刻胶图案168A。
另外,可以用单一工序代替利用第一光刻胶图案168作为掩模,形成第一接触孔128和第二接触孔148以及包括有源层114和欧姆接触层116的半导体图案115的工序。
图7A和图7B所示分别为说明根据本发明实施方式的薄膜晶体管基板制造方法中的第三掩模工序的平面图和截面图,并且图8A到图8E所示为详细说明第三掩模工序的截面图。
通过第三掩模工序形成覆盖在源/漏金属图案111的透明导电图案113,以及与透明导电图案113接界的保护层154。这样,设置数据线104、具有其中构建有源/漏金属图案111和透明导电图案113的双层结构的源极110和漏极112,并在同时设置具有透明导电图案113的单层结构的像素电极118、上焊盘电极130以及接触电极160。
更具体地说,如图8A所示,透明导电层117形成在设置有源/漏金属图案111的栅绝缘层152上。透明导电层117由ITO、TO、IZO或ITZO等形成。
参照图8B,利用第三掩模通过光刻法在透明导电层117上形成光刻胶图案182。
参照图8C,利用光刻胶图案182作为掩模,通过刻蚀工序,即湿刻工序,对透明导电层117进行构图,从而设置包覆源/漏金属图案111上的透明导电图案113。这时,透明导电图案113在某部分是开口的以设置薄膜晶体管TFT的沟道。因此,利用透明导电图案113作为掩模,通过刻蚀工序,即干刻工序,去除暴露出的源/漏金属图案111及其下的欧姆接触层116,从而使有源层114具有暴露的结构。结果是,设置具有双层结构的数据线104、源极110和漏极112。另外,设置从漏极112的透明导电图案113延伸出的像素电极118,和从数据线104的透明导电图案113延伸出的接触电极160,同时,设置连接到下焊盘电极126的上焊盘电极130。与光刻胶图案182相比透明导电图案113为过刻蚀。
参照图8D,一体地形成了覆盖在光刻胶图案182上的保护膜154。在这种情况下,通过光刻胶图案182的边缘与透明导电图案113的边缘之间的间隔距离,设置在不存在光刻胶图案182的基板上的保护膜154,具有相对于设置在光刻胶图案182上的保护膜154的开口结构。这样,渗透到光刻胶图案182和透明导电图案113之间的剥离剂有利于接下来的掀离工序,从而提高掀离效率。保护膜154由和栅绝缘膜152相同的无机绝缘材料形成。通过如PECVD或溅射等的沉积技术形成该保护膜154。但是,优选的是,保护膜154通过溅射形成以避免高温下光刻胶图案182的硬化。可选择的,保护膜154可以由有机绝缘材料如丙烯酸有机化合物、BCB或PFCB等形成。
参照图8E,通过掀离工序去除图8A中所示的光刻胶图案182和设置在其上的保护膜154,从而对保护膜154构图。构图后的保护膜154与透明导电图案113接界。换句话说,与透明导电图案113接界的保护膜154留在了除设置有透明导电图案113之外的其余区域。
因此,光刻胶图案182和透明导电图案113之间的剥离剂渗透,有利于去除覆盖有保护膜154的光刻胶图案182的剥离工序,从而提高了掀离效率。
如上所述,根据本发明,在第二掩模工序,通过利用半色调(或衍射曝光)掩模形成了半导体图案、源/漏金属图案以及接触孔。
同样,根据本发明,在第三掩模工序,形成了透明导电图案,并且通过掀离在透明导电图案的形成中使用的光刻胶图案对保护膜构图。该透明导电图案和保护膜保护了其下部分的金属层,从而防止了照度问题。
因此,根据本发明,通过三轮掩模工序可以简化工序,因此可能降低材料成本和设备投资成本等,同时提高生产力。
虽然通过上述附图中所示实施方式对本发明进行了说明,但是应当理解,对于熟悉本领域的普通技术人员来说,本发明并不限于这些实施方式,而是在不脱离本发明精神的情况下可以具有各种变型和改进。因此,本发明的范围仅有所附的权利要求及其等效物所限定。
Claims (20)
1、一种液晶显示器件,包括:
栅线,位于基板上;
数据线,与所述栅线交叉并在其间具有栅绝缘膜以限定像素区;
薄膜晶体管,包括栅极、源极、漏极和用于限定所述源极和所述漏极之间沟道的半导体层;以及
像素电极,连接到所述漏极,
其中,所述数据线、所述源极和所述漏极包括具有源漏金属图案以及透明导电图案的双层结构,通过延伸所述漏极的透明导电图案形成所述像素电极;并且保护膜与所述透明导电图案接界并位于其余区域。
2、根据权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于,还包括:
存储电容,通过所述像素电极与所述栅线重叠并在其间具有栅绝缘膜形成。
3、根据权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于,所述栅线和所述栅极具有至少具有两金属层的多层结构。
4、根据权利要求1所述的液晶显示器件,其特征在于,还包括:
焊盘,连接到所述栅线和所述数据线,
其中所述焊盘包括:
下焊盘电极,位于具有所述栅线的基板上;
接触孔,贯穿所述栅绝缘膜以暴露出所述下焊盘电极;以及
上焊盘电极,通过所述接触孔连接到所述下焊盘电极并且由所述透明导电图案形成。
5、根据权利要求4所述的液晶显示器件,其特征在于,还包括:
数据连接线,延伸自所述焊盘的下焊盘电极;
第二接触孔,贯穿所述栅绝缘膜以暴露出所述数据连接线;以及
接触电极,延伸自所述数据线的透明导电图案以通过所述第二接触孔和所述数据连接线相连接。
6、根据权利要求5所述的液晶显示器件,其特征在于,所述接触电极与所述上焊盘电极成为一体。
7、根据权利要求5所述的液晶显示器件,其特征在于,所述透明导电图案包覆所述源漏金属图案。
8、根据权利要求5所述的液晶显示器件,其特征在于,所述上焊盘电极和所述接触电极与所述保护膜接界。
9、一种液晶显示器件的制造方法,包括:
第一掩模工序,在基板上形成栅线和连接到栅线的栅极;
第二掩模工序,在所述栅线和所述栅极上形成栅绝缘膜,并且在所述栅绝缘膜上形成半导体图案和源漏金属图案;以及
第三掩模工序,在所述源漏金属图案上形成透明导电层,并且形成与所述透明导电图案接界的保护膜,
其中,数据线与所述栅线交叉以限定像素区,源极和漏极包括具有所述源/漏金属图案和所述透明导电图案的双层结构,并且在所述像素区设置延伸自所述漏极的透明导电图案的像素电极。
10、根据权利要求9所述的方法,其特征在于:
所述第一掩模工序还包括形成下焊盘电极,以连接所述栅线和所述数据线至少之一,
所述第二掩模工序还包括形成贯穿所述栅绝缘膜的接触孔,以暴露出所述下焊盘电极,以及
所述第三掩模工序还包括形成上焊盘电极,所述上焊盘电极通过所述接触孔连接到所述下焊盘电极,所述上焊盘电极由所述透明导电图案形成。
11、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,
所述第一掩模工序包括形成延伸自所述下焊盘电极的数据连接线,以连接到所述数据线,
所述第二掩模工序包括形成第二接触孔以暴露出所述数据连接线,以及
所述第三掩模工序包括形成延伸自所述数据线的透明导电图案的接触电极,所述接触电极通过所述第二接触孔连接到所述数据连接线。
12、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述接触电极与所述上焊盘电极成为一体。
13、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述上焊盘电极和所述接触电极与所述保护膜接界。
14、根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述栅线、所述栅极、所述下焊盘电极和所述数据连接线包括具有至少两金属层的多层结构。
15、根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述透明导电图案包覆所述源漏金属图案。
16、根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述第二掩模工序包括:
基本上依次形成覆盖所述第一掩模图案组的栅绝缘膜、非晶硅层、掺杂非晶硅层以及源漏金属层;
利用半色调掩模和衍射曝光掩模至少之一,通过光刻法形成具有不同厚度的光刻胶图案;以及
利用所述光刻胶图案,通过刻蚀工序形成贯穿所述源漏金属层和所述栅绝缘膜的第一接触孔、第二接触孔以及所述源漏金属图案和所述半导体图案。
17、根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述第三掩模工序包括:
在所述栅绝缘膜上形成透明导电层;
通过光刻法形成光刻胶图案;
利用所述光刻胶图案,通过刻蚀工序形成所述透明导电图案;
去除由所述透明导电图案暴露出的所述源漏金属图案和所述半导体图案的欧姆接触层;
基本上一体地形成覆盖所述光刻胶图案的保护膜;以及
去除具有所述保护膜的所述光刻胶图案。
18、根据权利要求17所述的方法,其特征在于,通过溅射形成所述保护膜。
19、根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述透明导电图案比所述光刻胶图案过刻蚀。
20、根据权利要求9所述的方法,其特征在于,还包括:
所述像素电极与所述栅线重叠并在其间具有所述栅绝缘膜以此形成存储电容。
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