CN1797157A - 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边缘电场转换型液晶显示器件的薄膜晶体管基板及其制造方法，其可以减少所需掩模工序的数量，并因此提高生产效率。该制造方法包括三轮掩模工序，其中所述掩模为局部透射掩模，并产生具有不同厚度的光刻胶图案。通过具有不同厚度的光刻胶层，通过根据其厚度逐步去除光刻胶以采用相同光刻胶图案的多次蚀刻步骤形成结构。所述薄膜晶体管基板具有直接形成于基板上的公共线、公共电极、栅线以及栅极。公共电极在像素区与像素电极重叠。

Description

液晶显示器件及其制造方法
本申请要求享有2004年12月31日在韩国递交的韩国专利申请P2004-118603号的权益，在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及一种用于显示器件的薄膜晶体管基板，尤其涉及一种具有简化制造工艺的边缘电场(fringe field)转换型薄膜晶体管基板。
背景技术
通常，液晶显示器(LCD)采用电场控制具有介电各向异性的液晶的透光率来显示图像。为此，LCD包括通过液晶单元矩阵显示图像的液晶显示面板以及用来驱动该液晶显示面板的驱动电路。
参见图1，现有技术的液晶显示面板包括彼此粘接的滤色片基板10和薄膜晶体管基板20，在两个基板之间设有液晶24。
滤色片基板10包括依次设置于上玻璃基板2上的黑矩阵4、滤色片6和公共电极8。黑矩阵4以矩阵形式设置于上玻璃基板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的单元区域，并且黑矩阵4防止相邻单元之间的光发生干扰以及外部光的反射。滤色片6设置于由黑矩阵4划分的单元区域中并且按照划分为红(R)、绿(G)和蓝(B)区域的方式设置，从而发出红、绿、蓝色光。公共电极8由整个涂敷在滤色片6上的透明导电层形成，并且该公共电极8提供用于驱动液晶24的基准电压的公共电压Vcom。此外，可以在滤色片6和公共电极8之间提供用于平滑滤色片6的涂敷层(未示出)。
薄膜晶体管基板20包括在下玻璃基板12上由栅线14与数据线16交叉限定的各单元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。
根据像素电极22和公共电极8上的公共电压Vcom之间的数据信号电压形成的电场将具有介电各向异性的液晶24旋转以控制液晶24的光透射比，从而实现灰度级值。
此外，液晶显示面板包括用于维持滤色片基板10和薄膜晶体管基板20之间恒定盒间隙的衬垫料(未示出)。
在液晶显示面板中，通过多轮掩模工序形成滤色片基板10和薄膜晶体管基板20。这里，一轮掩模工序包括诸如薄膜沉积(涂敷)、清洁、光刻、蚀刻、光刻胶剥离和检查工序等多个子工序。
特别地，由于薄膜晶体管基板包括半导体材料并需要多轮掩模工序，其制造方法比较复杂，这也是决定液晶显示面板制造成本的主要因素。因此，在制造薄膜晶体管基板时减少掩模工序的数量是降低制造成本的关键策略。
液晶显示面板通常根据驱动液晶的电场方向分为垂直电场型和水平电场型。
垂直电场型的实例为扭曲向列(TN)模式液晶显示器，其中在上下基板上彼此相对设置的像素电极和公共电极之间形成垂直电场。该垂直电场型液晶显示器具有具有大孔径比的优点，但是却具有大约90度的窄视角缺点。
水平电场型的实例为共平面开关(IPS)模式液晶显示器，其中在下基板上彼此平行设置的像素电极和公共电极之间产生该水平电场。水平电场型液晶显示器具有约160度宽视角的优点，但是其具有低孔径比和透光率的缺点。
为了克服水平电场型液晶显示面板的缺点，已经研制出边缘电场转换(FFS)型液晶显示面板，其通过边缘电场操作。该FFS型液晶显示面板包括位于各像素区的公共电极和像素电极，在二者之间具有绝缘膜。此外，该边缘电场可以操作所有形成于上、下基板之间各像素区处的液晶分子从而提高孔径比和透光率。
然而，包括在FFS型液晶显示面板的薄膜晶体管基板需要多轮掩模工序以及半导体工序，因此其具有制造工序复杂的缺点。
发明内容
因此，本发明提出一种边缘电场转换型薄膜晶体管基板及其制造方法，并且采用该薄膜晶体管基板的液晶显示面板及其制造方法，能够基本上消除由于现有技术的缺点和局限产生的一个或多个问题。通常，本发明通过提供减少所需掩模工序数量的结构和制造工序来实现这些优点。
本发明的一个优点在于减少边缘电场型液晶显示器的制造成本。
本发明的另一优点在于减少制造边缘电场型液晶显示器所需的时间。
以下要说明本发明的附加特征和优点，一部分可以从说明书中看出，或者是通过对本发明的实践来学习。采用说明书及其权利要求书和附图中具体描述的结构就能实现并达到本发明的优点。
通过液晶显示器件来实现本发明上述和其他的优点，该液晶显示器件包括：第一和第二基板；第一基板上的栅线；第一基板上的公共线；位于第一基板上的公共电极，其中公共电极连接到公共线；位于栅线、公共线和公共电极上的栅绝缘膜；位于栅绝缘膜上的数据线，其中数据线与栅线交叉；具有连接到栅线的栅极、连接到数据线的源极、漏极和在源极和漏极之间具有沟道的半导体层的薄膜晶体管；以及连接到漏极的像素电极。
按照本发明的另一方面，通过液晶显示器件的制造方法来实现上述和其他优点，该方法包括：提供第一和第二基板；在第一基板上采用第一掩模形成栅线、连接到栅线的栅极、与栅线平行的公共线以及连接到公共线的公共电极；采用第二掩模形成栅绝缘膜和半导体层，其中像素孔贯穿半导体层，并且在像素孔内形成与公共电极重叠的像素电极；采用第三掩模形成包括与栅线交叉的数据线、连接到数据线的源极和连接到像素电极的漏极的源/漏金属图案，以及位于源极和漏极之间的沟道。
应该意识到，以上对本发明的概述和下文的详细说明都是解释性的和示例性的，旨在进一步解释所要求保护的本发明。
附图说明
所包括的用来进一步理解本发明并且引入作为说明书一个组成部分的附图表示了本发明的实施方式，连同说明书一起用来解释本发明的原理。
在附图中：
图1示出了现有技术液晶显示面板结构的示意性透视图；
图2示出了根据本发明第一实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板结构的平面图；
图3A到图3D示出了沿图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4示出了采用如图3所示的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的液晶显示面板的数据焊盘区域的截面图；
图5A示出了在根据本发明的边缘电场转换型LCD的薄膜晶体管基板制造方法中的第一掩模工序的平面图；
图5B到图5D进一步示出了图5A所示的第一掩模工序的截面图；
图6A至图6I示出了用于说明第一掩模工序的截面图；
图7A示出了用于说明根据本发明实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的制造方法中的第二掩模工序的平面图；
图7B到图7D进一步示出用于说明根据本发明实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的制造方法中的第二掩模工序的截面图；
图8A至图8L示出了用于说明第二掩模工序的截面图；
图9A示出了用于说明根据本发明实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的制造方法中的第三掩模工序的平面图；
图9B到图9D示出了用于说明根据本发明实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的制造方法中的第三掩模工序的截面图；
图10A至图10L示出了用于说明第三掩模工序的截面图；
图11示出了根据本发明第二实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的部分平面图；
图12A到图12C示出了沿图11中II-II’、III-III’和IV-IV’线提取的薄膜晶体管基板的截面图；
图13示出了根据本发明第三实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的部分平面图；
图14A到图14C示出了沿图13中II-II’、III-III’和IV-IV’线提取的薄膜晶体管基板的截面图；
图15示出了根据本发明第四实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的部分平面图；
图16A到16C示出了沿图15中II-II’、III-III’和IV-IV’线提取的薄膜晶体管基板的截面图；
图17A到图17F示出了用于说明根据本发明另一实施方式的保护膜的制造方法的截面图；以及
图18A和图18B示出了用于说明采用根据本发明实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的液晶显示面板的制造方法中保护膜的制造方法的截面图。
具体实施方式
将详细参考附图所示的实施例来说明本发明的实施方式。以下将通过参考图2到图18B详细说明本发明的实施方式。
图2示出了根据本发明第一实施方式的边缘电场转换型薄膜晶体管基板示意性结构的平面图，以及图3A到图3C示出了分别沿图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3A到图3D，边缘电场转换型薄膜晶体管基板包括设置在下基板142上彼此交叉并其间具有栅绝缘膜144的栅线102和数据线104，其中交叉的栅线102和数据线104限定像素区。FFS型薄膜晶体管基板包括连接到各交叉点的薄膜晶体管106；设置在像素区的像素电极118；与像素电极118一起设置于像素区以形成边缘电场的公共电极122；以及连接到公共电极122的公共线120。而且，薄膜晶体管基板包括连接到栅线102的栅焊盘126以及连接到数据线104的数据焊盘134。
栅线102从栅驱动器(未示出)提供扫描信号，同时数据线104从数据驱动器(未示出)提供视频信号。
栅线102以具有至少双层栅金属层的多层结构形成在基板142上。例如，栅线102可以具有包括透明导电层的第一导电层101和由不透明金属形成的第二导电层103的双层结构。第一导电层101由诸如ITO、TO、IZO或ITZO等透明金属形成，而第二导电层由Cu、Mo、Al、Cu合金、Mo合金和Al合金等形成。可选地，栅线102可仅由第二导电层103形成。
薄膜晶体管106响应施加到栅线102上的扫描信号允许施加到数据线104上的像素信号电压充入像素电极118并保持。为此，薄膜晶体管106包括栅线102中所包含的栅极、连接到数据线104的源极110、与源极110相对设置并且连接到像素电极118的漏极112、与栅线102重叠并其间具有栅绝缘膜144以提供源极110与漏极112之间的沟道的有源层114以及形成在除沟道部分的有源层114上以与源极110和漏极112欧姆接触的欧姆接触层116。
而且，如图3C所示，包括有源层114和欧姆接触层116的半导体层115沿数据线104重叠。
公共线120和公共电极122将用于驱动液晶的基准电压，即公共电压提供到各像素。
为此，公共线120包括在显示区域中平行于栅线102设置的内部公共线120A，以及在非显示区域中连接到内部公共线120A的外部公共线120B。公共线120由类似于栅线102的第一和第二导电层101和103的多层结构形成。可选地，公共线120可仅由第二导电层103形成。
平板形公共电极122设置在像素区域内，并连接到内部公共线120A。该公共电极122可以从内部公共线120A的第一导电层101延伸到各像素区域并形成平板形状。换句话说，公共电极122可以由与公共线120的第一导电层101形成整体的透明导电层形成。
在像素区像素电极118与公共电极122重叠，并且在其中间具有栅绝缘膜144，从而形成边缘电场。而且，像素电极118设置于栅绝缘膜144上并且连接到从重叠部分突出的漏极112。半导体层115可以形成为不在漏极112和像素电极118之间重叠。该像素电极118与公共线120A重叠。像素电极118包括与栅线102平行的第一水平部分118A、与公共线120A重叠的第二水平部分118B，以及连接到第一和第二水平部分118A和118B之间的多个垂直部分118C。如果视频信号经由薄膜晶体管106施加给像素电极118，则该像素电极118与施加有公共电压的平板形公共电极122形成边缘电场。沿水平方向设置于薄膜晶体管阵列基板和滤色片阵列基板之间的液晶分子由于其介电各向异性而通过该边缘电场旋转。通过像素区的透光率根据液晶分子的旋转程度而不同，从而实现灰度级值。
而且，在公共电极122和像素电极118的重叠部分设置有用于稳定维持施加给像素电极118的视频信号的存储电容。
栅线102经由栅焊盘126从栅驱动器接收扫描信号。栅焊盘126包括从栅线102延伸的下栅焊盘电极128，以及设置在贯穿栅绝缘膜144的第一接触孔130内以连接到下栅焊盘电极128的上栅焊盘电极132。这里，上栅焊盘电极132和像素电极118一起由透明导电层形成，并且与包围第一接触孔130的栅绝缘膜144的边缘形成接触面。
公共线120经由公共焊盘160从公共电压源接收公共电压。公共焊盘160具有与栅焊盘126相同的垂直结构。换句话说，公共焊盘160包括从公共线120延伸的下公共焊盘电极162，以及设置在贯穿栅绝缘膜144的第二接触孔164内以连接到下公共焊盘电极162的上公共焊盘电极166。这里，上公共焊盘电极166与像素电极118一起由透明导电层形成，并且与包围第二接触孔164的栅绝缘膜144的边缘形成接触面。
数据线104经由数据焊盘134从数据驱动器接收像素信号。如图3C所示，数据焊盘134由贯穿栅绝缘膜144的第二接触孔138内的透明导电层形成。设置有数据焊盘134的第二接触孔138延伸以与部分数据线104重叠。因此，数据线104从其与半导体层115之间的重叠部分突出以连接到数据焊盘134的延伸部分。图3D示出了可供选择的另一数据焊盘134的结构，其中该数据焊盘134在栅绝缘膜144上由透明导电层形成，并延伸以与数据线104重叠。因此，数据线104从其与半导体层115之间的重叠部分突出以邻接于数据焊盘134的延伸部分。
在这种情况下，数据线104因缺少保护膜而暴露。为了防止数据线104被暴露并且氧化，如图4所示，将数据焊盘134的延伸部分以及数据线104的连接部分设置在由密封剂320密封的区域内。设置在由密封剂320密封的区域内的数据线104由形成于薄膜晶体管基板上的下定向膜312保护。
参照图4，通过密封剂320将形成有下定向膜312的薄膜晶体管基板与涂敷有上定向膜310的滤色片基板300彼此粘接，通过密封剂320密封的两个基板之间的盒间隙形成有液晶。上、下定向膜310和312在两个基板的图像显示区域由有机绝缘材料形成。为了保护密封剂的粘合性，密封剂320预留一定间隔以不与上、下定向膜310和312接触。因此，设置于薄膜晶体管基板上的数据线104连同源极110和漏极112一起位于由密封剂320密封的区域内，使得数据线104可以通过涂敷于其上的下定向膜312以及形成在密封区域内的液晶得到充分的保护。
在根据本发明第一实施方式的示例性薄膜晶体管基板中，如上所述，通过采用限定有贯穿栅绝缘膜144的接触孔130、164和138的光刻胶图案的掀离工序形成包括像素电极118、上栅焊盘电极132、上公共焊盘电极166和数据焊盘134的透明导电图案。因此，透明导电图案形成在栅绝缘膜144上或相应的孔内以与栅绝缘膜144形成接触面。
而且，以类似栅绝缘膜144的方式对半导体层115构图，然后在形成包括数据线104、源极110、漏极112的源/漏金属图案时去除暴露部分。该源/漏金属图案基本上覆盖半导体层115。此外，在形成源/漏金属图案时，暴露有源层114以限定薄膜晶体管106的沟道。因此，半导体层115具有形成在源极110和漏极112之间的沟道部分和源/漏金属图案与栅绝缘膜144之间重叠部分上不存在透明导电图案部分的结构。这是因为透明导电图案形成于去除半导体层115的部分。暴露的有源层114的表面层124容易通过等离子体进行表面处理，因此有源层114的沟道部分可以通过氧化为SiO2的表面层124得到保护。
具有所述结构的按照本发明第一实施方式的示例性FFS型薄膜晶体管基板可以按以下三轮掩模工序形成。
图5A和图5B到图5D分别示出了在根据本发明的边缘电场转换型薄膜晶体管基板的制造方法中的第一掩模工序的平面图和截面图，以及图6A至图6I示出了用于说明第一掩模工序的截面图。
通过第一掩模工序在下基板142上形成包括栅线102、下栅焊盘电极128、公共线120、公共电极122以及下公共焊盘电极162的第一掩模图案组。这里，除了公共电极122的第一掩模图案组具有至少两个导电层构成的多层结构。然而，为了简化说明，这里仅说明具有第一和第二导电层101和103的双层结构。公共电极122具有透明导电层的第一导电层101的单层结构。采用诸如衍射曝光掩模或半色调掩模的局部透射掩模的单掩模工序形成具有单层结构和多层结构的第一掩模图案组。
参照图6A到图6C，通过诸如溅射等沉积技术在下基板142上形成第一和第二导电层101和103，该第一导电层101由诸如ITO、TO、IZO或ITZO等透明导电材料形成。第二导电层103可以包括由诸如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金或Al合金形成的单层结构，或者可以包括诸如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)的至少双层的层叠结构。
随后，通过采用局部透射掩模的光刻工艺形成包括具有不同厚度的光刻胶图案220A和220B的第二光刻胶图案220。该局部透射掩模包括用于遮挡紫外光线的遮挡部，采用狭缝图案衍射紫外光线或者采用移相材料局部透射紫外光线的局部透射部，以及用于完全透射紫外光线的完全透射部。通过采用局部透射掩模的光刻工序形成包括光刻胶图案220A和220B以及孔径部分的第一光刻胶图案220。在这种情况下，相对较厚的第一光刻胶图案220A形成在与局部透射掩模的遮挡部分重叠的遮挡区P1；光刻胶图案220B形成在与局部透射部重叠的局部曝光区P2；并且孔径部分设置于与完全透射部重叠的完全曝光区P3。
此外，采用第一光刻胶图案220作为掩模的蚀刻工序蚀刻第一和第二导电层101和103的暴露部分，从而提供包括双层结构的栅线102、下栅焊盘电极126、公共线120、公共电极122和下公共焊盘电极162的第一掩模图案组。
参照图6D到6F，通过采用氧气(O2)等离子体的灰化工序减少光刻胶图案220A的厚度并去除光刻胶图案220B。然后，通过采用灰化后的光刻胶图案220A作为掩模的蚀刻工序去除公共电极122上的第二导电层103。在这种情况下，围绕构图的第二导电层102的区域根据灰化后的光刻胶图案220A被再次蚀刻，从而使得第一掩模图案组的第一和第二导电层101和103具有基本恒定的厚度和阶梯形状。因此，当第一和第二导电层101和103的侧面具有非常陡峭的斜面时，则可以防止在栅绝缘膜中可能产生的阶梯覆层缺陷。
参照图6G到6I，通过剥离工序去除剩余在图6B中第一掩模图案组上的光刻胶图案220A。
图7A和图7B到图7D分别示出了在根据本发明的FFS型薄膜晶体管基板的制造方法中的第二掩模工序的平面图和截面图，以及图8A至图8L示出了用于说明第一掩模工序的截面图。
在设置有第一掩模图案组的下基板142上沉积栅绝缘膜144以及包括有源层114和欧姆接触层116的半导体层115。通过第二掩模工序限定贯穿半导体层115的像素孔170以及贯穿栅绝缘膜144的第一到第三接触孔130、164和138。而且，包括像素电极118、上栅焊盘电极132、上公共焊盘电极166和数据焊盘134的透明导电图案形成在相对应的孔内。这里，通过应用诸如衍射曝光掩模或半色调掩模的局部透射掩模的单掩模工序限定具有不同深度的像素孔170和第一到第三接触孔130、164和138。
参照图8A到图8C，通过诸如PECVD等沉积技术将栅绝缘膜144，以及包括有源层114和欧姆接触层116的半导体层115依次沉积在具有第一掩模图案组的下基板142上。这里，栅绝缘膜144由诸如氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的无机绝缘材料形成，而有源层114和欧姆接触层116可以由非晶硅或掺杂有n+或p+杂质的非晶硅。
随后，通过采用局部透射掩模的光刻工序在欧姆接触层116上形成包括具有不同厚度的光刻胶图案200A和200B的第二光刻胶图案200。该局部透射掩模包括用于遮挡紫外光线的遮挡部，采用狭缝图案衍射紫外光线或者通过移相材料局部透射紫外光线的局部透射部，以及用于完全透射紫外光线的完全透射部。通过采用局部透射掩模的光刻工序形成包括具有不同厚度的光刻胶图案200A和200B以及孔径部分的第二光刻胶图案200。在这种情况下，相对较厚的光刻胶图案220A设置于与局部透射掩模的遮挡部分相对应的遮挡区P1；比光刻胶图案220A薄的光刻胶图案220B设置于与局部透射部相对应的局部曝光区P2；并且该孔径部分设置于与完全透射部相对应的完全曝光区P3。
参照图8D到8F，通过采用第二光刻图案200的蚀刻工序形成贯穿半导体层115的像素孔170，以及贯穿栅绝缘膜144的第一到第三接触孔130、164和138。
例如，通过干法蚀刻工序蚀刻通过第二光刻胶200暴露的半导体层115和栅绝缘膜144从而限定第一到第三接触孔130、164和138。在这种情况下，可以通过干法蚀刻工序灰化第二光刻胶图案200使得光刻胶图案200A变薄并且使光刻胶图案200B和其下的半导体层115一起被去除，从而限定像素孔170。可以通过各向同性的干法蚀刻工序相对于灰化的光刻胶图案200A对半导体图案115和栅绝缘膜144进行过蚀刻。这样，像素孔170以及第一到第三接触孔130、164和138的边缘位于灰化后的光刻胶图案200A的下表面。
可选的，可以通过采用第二光刻胶图案200作为掩模的干法蚀刻工序形成第一到第三接触孔130、164和138，然后通过灰化工序减少光刻胶图案200A的厚度并去除光刻胶图案200B。接着，通过采用灰化后的光刻胶图案200A的湿法蚀刻工序形成贯穿半导体层115的像素孔170。在这种情况下，半导体层115的蚀刻速率大于栅绝缘膜144的蚀刻速率，使得半导体层115相对于灰化后的光刻胶图案200A被过蚀刻。
因此，像素孔170暴露与公共电极重叠的栅绝缘膜144；第三接触孔138暴露基板142；并且第一和第二接触孔130和164分别暴露下栅焊盘电极128和下公共焊盘电极162及其周围的基板142。这里，所形成的第一和第二接触孔130和164可以仅暴露下栅焊盘电极128和下公共焊盘电极162。另一方面，当通过类似于像素孔170的局部曝光掩模形成第三接触孔138时，该第三接触孔可以具有半导体层115被去除的结构以暴露栅绝缘膜144。
参照图8G到图8I，通过诸如溅射的沉积技术在具有光刻胶图案200A的基板142上整体地形成透明导电层117。该透明导电层117由诸如ITO、TO、IZO或ITZO的透明导电材料形成。在像素孔170内形成像素电极118；在第一接触孔130和第二接触孔164内形成上栅焊盘电极132和上公共焊盘电极166。并在第三接触孔138内形成数据焊盘134。透明导电图案由于其形成在光刻胶图案200A上而具有开口结构或不连续性。该开口结构由孔170、130、164和138边缘与光刻胶图案边缘之间的偏移距离引起。此外，像素电极118与包围像素孔170的半导体层115接触或分隔开以使其形成在像素孔170内。像素电极118与公共电极122和公共线120A重叠，在像素电极118和公共电极122以及公共线120A之间具有栅绝缘膜144。在第一到第三接触孔130、164和138内形成上栅焊盘电极132、上公共焊盘电极166和数据焊盘134以与栅绝缘膜144形成接触面。这里，如图8G所示，当第三接触孔138通过局部曝光仅贯穿半导体层115设置时，数据焊盘134以与半导体层115接触或分隔开的方式形成在栅绝缘膜144上。因此，在光刻胶200A和欧姆接触层116之间剥离器渗透便于用于去除涂敷有透明导电膜117的光刻胶图案200A的掀离工序执行，从而提高了掀离工序的效率。
参照图8J到8L，通过掀离工序去除图8G到8I所示的涂敷有透明导电层117的光刻胶图案200A。
图9A和图9B到图9D分别示出了在根据本发明的FFS型薄膜晶体管基板的制造方法中的第三掩模工序的平面图和截面图，以及图10A至图10L示出了用于说明第三掩模工序的截面图。
在已经形成有半导体层115和透明导电图案的下基板142上形成包括数据线104、源极110和漏极112的源/漏金属图案。去除没有与源/漏金属图案重叠的半导体层115，并且暴露源极110和漏极112之间的有源层114，从而限定薄膜晶体管106的沟道。通过采用诸如衍射曝光掩模或半色调掩模的局部透射掩模的单掩模工序形成源/漏金属图案和薄膜晶体管106的沟道。
参照图10A到图10C，通过诸如溅射的沉积技术在已经形成有半导体层115和透明导电图案的下基板142上形成源/漏金属层。该源/漏金属层可以具有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，或者该源/漏金属层可以具有诸如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)等的至少双层的层叠结构。
随后，通过采用局部透射掩模的光刻工序在源/漏金属层上形成包括具有不同厚度光刻胶图案210A和210B的第三光刻胶图案210。该局部透射掩模包括用于遮挡紫外光线的遮挡部，采用狭缝图案衍射紫外光线或者通过移相材料局部透射紫外光线的局部透射部，以及用于完全透射紫外光线的完全透射部。通过采用局部透射掩模的光刻工序形成包括光刻胶图案210A和210B以及孔径部分的第三光刻胶图案210。在这种情况下，相对较厚的光刻胶图案210A设置于与局部透射掩模的遮挡部相对应的遮挡区P1；比光刻胶图案210A薄的光刻胶图案210B设置于与局部透射部相对应的局部曝光区P2，即，要设置沟道的区域；并且该孔径部分设置于与完全透射部相对应的完全曝光区P3。
此外，通过采用第三光刻胶图案210作为掩模的蚀刻工序对源/漏金属层构图从而提供包括数据线104和在该阶段与源极110形成整体的漏极112的源/漏金属图案。例如，可以通过湿法蚀刻工序对源/漏金属层构图使得源/漏金属图案与第三光刻胶图案210相比具有过蚀刻结构。源/漏金属图案的漏极112从漏极112和半导体层115的重叠部分凸出以连接到像素电极118。如图10A到10C所示，数据线104以与设置于第三接触孔138内的数据焊盘134重叠的方式连接到像素电极118。
参照图10D到10F，蚀刻通过第三光刻胶图案210暴露的半导体层115，使得该半导体层115仅存在于其与第三光刻胶图案210之间的重叠部分。例如，可以通过采用第三光刻胶图案210作为掩模的线性干法蚀刻工序蚀刻暴露的半导体层115。因此，该半导体层115仅存在于其与用于形成源/漏金属图案的第三光刻胶图案210之间的重叠部分，并且具有半导体层115的边缘比源/漏金属图案的边缘凸出更多的结构。因此，源/漏金属图案和半导体层115具有阶梯形状的阶梯覆层，使得半导体层115具有比源/漏金属图案稍大的面积。参照图10G到10I，通过采用氧气(O2)等离子体的灰化工艺减薄如图10D所示的光刻胶210A，并去除光刻胶图案210B。该灰化工艺可以包括用于蚀刻暴露的半导体层115的干法蚀刻工序并在同一腔室中执行。接着，通过采用灰化后的光刻胶图案210A的蚀刻工序去除暴露的源/漏金属图案和欧姆接触层116。因此，源极110和漏极112彼此断开连接，并实现具有用于暴露源极110和漏极112之间有源层114的沟道的薄膜晶体管106。
此外，通过采用氧气(O2)等离子体的表面处理工序使暴露的有源层114的表面被氧化为SiO2，形成表面层124。因此，限定薄膜晶体管106沟道的有源层114可以通过氧化为SiO2的表面层124保护。
参照图10J到10L，通过剥离工序去除如图10G到10I所示的光刻胶图案210A。
如上所述，根据本发明第一实施方式的FFS型薄膜晶体管基板的制造方法可以通过采用示例性的三轮掩模工艺来减少工艺数量。
图11示出了根据本发明第二实施方式的FFS型薄膜晶体管基板的部分平面图，并且图12A到图12C示出了沿图11中II-II’、III-III’和IV-IV’线分别提取的薄膜晶体管基板的截面图；
图11和图12A到图12C所示的薄膜晶体管基板除了数据焊盘234具有与栅焊盘126基本相同的垂直结构外，具有基本上与图2和图3A到3D所示的薄膜晶体管基板相同的元件。数据焊盘234进一步包括用于将从数据焊盘234延伸的数据连接线(link)250连接到数据线104上的接触电极252。因此，将省略关于相同元件的说明。
参照图11和图12A到12C，数据焊盘234包括设置于基板142上的下数据焊盘电极236，以及设置于贯穿栅绝缘膜144以暴露下数据焊盘电极236的第三接触孔238内的上数据焊盘电极240，使得上数据焊盘电极240以与栅焊盘电极126相同的方式连接到下数据焊盘电极236。
数据连接线250以与数据线104重叠的方式从数据焊盘234的下数据焊盘电极236延伸并通过贯穿栅绝缘膜144的第四接触孔254暴露。数据连接线250经由设置于第四接触孔254内的接触电极252连接到数据线104。
这里，下数据焊盘电极236和数据连接线250连同下栅焊盘电极128一起在第一掩模工序中形成。第三和第四接触孔238和254与第一接触孔130一起通过第二掩模工序形成。在第二掩模工序中，上数据焊盘电极240和接触电极252连同上栅焊盘电极132一起分别形成于第三和第四接触孔238和254内。在这种情况下，上数据焊盘电极240和接触电极252与包围第二和第三接触孔238和254的栅绝缘膜144的边缘形成接触面。
此外，数据线104位于由密封剂密封的区域内使得其可以由涂敷于其上的定向膜或形成于密封区域内的液晶保护。为此，用于将数据线104连接到数据连接线250的接触电极252位于密封区域内。
图13示出了根据本发明第三实施方式的FFS型薄膜晶体管基板的部分平面图，并且图14A到图14C示出了分别沿图13中II-II’、III-III’和IV-IV’线提取的薄膜晶体管基板的截面图。
图13和图14A到图14C所示的薄膜晶体管基板除了上数据焊盘电极240与接触电极252在沿数据连接线250延伸的第三接触孔238内形成整体以外，具有基本上与图11和图12A到12C所示的薄膜晶体管基板相同的元件。因此，将省略关于相同元件的说明。
参照图13和14A到图14C，数据焊盘234的第三接触孔238以与数据线104重叠的方式沿数据连接线250延伸。因此，上数据焊盘电极240与接触电极252在第三接触孔238内形成整体结构以连接到数据线104。该上数据焊盘电极240和接触电极252与围绕第三接触孔238的栅绝缘膜144的边缘形成接触面。
图15示出了根据本发明第四实施方式的FFS型薄膜晶体管基板的部分平面图，并且图16A到16C示出了分别沿图15中II-II’、III-III’和IV-IV’线提取的薄膜晶体管基板的截面图。
图15和图16A到图16C所示的薄膜晶体管基板除了该基板还包括在栅焊盘126和数据焊盘234所在的焊盘区域以外的其余区域设置保护膜以外，具有基本上与图13和图14A到14C所示的薄膜晶体管基板相同的元件。因此，将省略关于相同元件的说明。
参照图15和图16A到图16C，在具有源/漏金属图案的基板上以在设置有栅焊盘126和数据焊盘234的焊盘区域具有开口的方式形成保护膜150。该保护膜由与栅绝缘膜144相同的无机绝缘材料形成。可选的，该保护膜150由丙烯酸有机化合物、BCB(苯并环丁烯)或PFCB(全氟环丁烷)等形成。
可以在第四掩模工序中形成保护膜150，或通过类似于在最上层形成定向膜的橡胶刻板印刷(rubber stamp printing)系统形成。而且，保护膜150可以完全形成在基板142上然后通过采用定向膜作为掩模的蚀刻工序，或在基板142和滤色片基板粘接后，通过采用滤色片基板作为掩模的蚀刻工序在焊盘区域形成开口。
如果应用第四掩模工序，保护膜150完全形成于设置有源/漏金属图案的基板142上。在这种情况下，通过PECVD、旋转涂敷或非旋转涂敷等工序形成保护膜150。而且，通过采用第四掩模的光刻和蚀刻工序对保护膜150构图以在焊盘区域形成开口。
可选的，可以通过橡胶刻板印刷技术在除焊盘区域以外的其余阵列区域印刷保护膜150，该技术包括在其上设置定向膜的方法，从而在焊盘区域形成开口。换句话说，可以通过在设置有源/漏金属图案的基板142上对准橡胶掩模，然后通过橡胶刻板印刷技术仅在除焊盘区域以外的阵列区域印刷绝缘材料来形成保护膜150。
可选的，通过采用设置于其上的定向膜的蚀刻工序在焊盘区域使保护膜150形成开口。例如，如图17A到17C所示，保护膜150完全形成在基板142上，通过橡胶刻板印刷方法在保护膜150上形成定向膜152。随后，如图17D到17F所示，通过采用定向膜152作为掩模的蚀刻工序使保护膜150在焊盘区域形成开口。
此外，可以通过采用滤色片基板作为掩模的蚀刻工序使保护膜150在焊盘区域形成开口。例如，如图18A所示，通过密封剂320将设置有保护膜150并且在其上设置有下定向膜312的薄膜晶体管基板粘接到设置有上定向膜310的滤色片基板。接着，如图18B所示，通过采用滤色片基板300作为掩模的蚀刻工序使保护膜150在焊盘区域形成开口。在这种情况下，通过采用等离子体的蚀刻工序使保护膜150在焊盘区域形成开口或者可以通过将薄膜晶体管基板与滤色片基板粘接的液晶显示面板浸渍于装有蚀刻剂的蚀刻容器内的浸渍技术在焊盘区域形成开口。
如上所述，根据本发明，通过第一局部透射掩模，单层公共电极连同多层第一掩模图案组一起形成。
此外，根据本发明，通过采用第二局部透射掩模的单掩模工序对半导体层和栅绝缘膜同时构图以提供多个具有不同深度的孔并且通过在掩模工序中使用的光刻胶图案的掀离工序在多个孔内提供透明导电图案。
而且，根据本发明，在形成源/漏金属图案时与栅绝缘膜同时构图的半导体层再一次构图以去除其暴露部分，并且暴露源极与漏极之间的有源层以限定薄膜晶体管的沟道。因此，半导体层仅存在于薄膜晶体管的沟道以及源/漏金属图案与栅绝缘膜之间的重叠部分。
此外，根据本发明，通过印刷技术、第四掩模工序、采用定向膜作为掩模的蚀刻工序或者采用滤色片基板作为掩模的蚀刻工序等进一步提供具有开口的焊盘区域的保护膜。
因此，通过三轮掩模工序或四轮掩模工序可以简化根据本发明的FFS型薄膜晶体管的制造方法，可以减少材料成本和设备投资成本等，并且提高生产率。
尽管已经通过上述附图所示的实施方式解释本发明，但对于熟悉本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明做出各种变型和改进。因此，本发明的范围由所附权利要求及其等效物所限定的范围决定。

Claims (27)

1.一种液晶显示器件，包括：
第一和第二基板；
第一基板上的栅线；
第一基板上的公共线；
位于第一基板上的公共电极，其中公共电极连接到公共线；
位于栅线、公共线和公共电极上的栅绝缘膜；
位于栅绝缘膜上的数据线，其中数据线与栅线交叉；
具有连接到栅线的栅极、连接到数据线的源极、漏极以及在源极和漏极之间具有沟道的半导体层的薄膜晶体管；以及
连接到漏极的像素电极，其中漏极与部分像素电极重叠。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述公共线包括：
具有透明导电材料的第一层；以及
具有金属的第二层。
3.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述第一层包括氧化铟锡。
4.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述第二层包括钼。
5.根据权利要求2所述的器件，其特征在于，所述公共电极通过公共线的透明导电材料的延伸形成。
6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述像素电极与公共电极重叠。
7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括连接到栅线的栅焊盘，所述栅焊盘包括：
第一基板上的下焊盘电极；以及
位于贯穿栅绝缘膜以暴露下焊盘电极的接触孔内的上焊盘电极，
其中上焊盘电极连接到下焊盘电极。
8.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括连接到数据线的数据焊盘，其中所述数据焊盘包括：
设置于第一基板上的下焊盘电极；以及
位于贯穿栅绝缘膜以暴露所述下焊盘电极的接触孔内的上焊盘电极，
其中上焊盘电极连接到下焊盘电极。
9.根据权利要求8所述的器件，其特征在于，进一步包括：
从所述下焊盘电极延伸的数据连接线，其中该数据连接线与数据线重叠；以及
位于贯穿栅绝缘膜以暴露数据连接线的接触孔内的接触电极，其中该接触电极将数据连接线连接到数据线。
10.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括位于贯穿栅绝缘膜的接触孔内由透明导电层形成的数据焊盘，其中该数据焊盘连接到数据线，并且该数据焊盘与围绕所述接触孔的栅绝缘膜形成接触面。
11.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，位于所述源极与漏极之间的沟道包括氧化的表面。
12.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，进一步包括位于所述第一基板上的保护膜。
13.根据权利要求12所述的器件，其特征在于，进一步包括位于所述保护膜上的定向膜。
14.一种液晶显示器件的制造方法，该方法包括：
提供第一和第二基板；
采用第一掩模，在第一基板上形成栅线、连接到栅线的栅极、与栅线平行的公共线以及连接到公共线的公共电极；
采用第二掩模形成栅绝缘膜和半导体层，其中像素孔贯穿半导体层，并且在像素孔内形成与公共电极重叠的像素电极；
采用第三掩模形成包括与栅线交叉的数据线、连接到数据线的源极和连接到像素电极的漏极的源/漏金属图案，以及位于源极和漏极之间的沟道。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述形成栅线包括：形成具有透明导电材料的第一层；以及
形成具有金属的第二层。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述形成公共线和公共电极包括：
形成具有透明导电材料的第一层以限定所述公共线和公共电极；以及
在限定有所述公共线的第一层上形成具有金属的第二层。
17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述采用第一掩模包括：在所述第一基板上形成第一导电层和第二导电层；
形成具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分的光刻胶图案；
执行第一蚀刻工序以去除对应于所述光刻胶图案的第一导电层和第二导电层的一部分；
去除所述光刻胶图案的第一部分；以及
执行第二蚀刻工序以去除对应于所述光刻胶图案的第二部分的第二导电层的第二部分。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述去除光刻胶图案的一部分包括采用氧气等离子体的灰化工序。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述形成第一导电层和第二导电层包括：
形成具有氧化铟锡的第一导电层；以及
形成具有钼的第二导电层。
20.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述采用第三掩模包括：形成源/漏金属层；
在源/漏金属层上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案具有第一厚度的第一部分和具有第二厚度的第二部分；
形成对应于光刻胶图案的源/漏金属图案；
执行第一蚀刻以去除通过源/漏金属图案暴露的半导体层；
去除所述光刻胶图案的第一部分；以及
采用光刻胶图案的第二部分作为掩模执行第二蚀刻。
21.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括：
采用第一掩模形成连接所述栅线和数据线至少其中之一的下焊盘电极；
采用第二掩模形成用于暴露所述下焊盘电极的接触孔；以及
采用第二掩模在接触孔内形成连接到所述下焊盘电极的上焊盘电极。
22.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在所述第一基板上形成保护层；以及
在所述保护层上形成定向膜。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，通过采用定向膜作为掩模的蚀刻使所述保护膜在焊盘区域形成开口。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述保护膜与定向膜具有相同的图案。
25.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，通过采用第二基板作为掩模的蚀刻使所述保护膜在焊盘区域形成开口。
26.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述保护膜与第二基板具有相同的图案。
27.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述第一基板和第二基板之间形成液晶层。
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