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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Dünnschichttransistorarray-Substrat,
und spezieller betrifft sie ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
mit einem Strukturierungsprozess.
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BESCHREIBUNG
DER EINSCHLÄGIGEN
TECHNIK
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Im
Allgemeinen steuern Flüssigkristalldisplays
(LCDs) die Lichttransmission eines Flüssigkristallmaterials unter
Verwendung eines elektrischen Felds, um dadurch ein Bild anzuzeigen.
Das Flüssigkristalldisplay,
bei dem eine auf einem oberen Substrat ausgebildete gemeinsame Elektrode
und eine auf einem unteren Substrat ausgebildete Pixelelektrode einander
zugewandt zugeordnet sind, steuert einen Flüssigkristall entsprechend einem
elektrischen Feld an, das zwischen der gemeinsamen Elektrode und der
Pixelelektrode erzeugt wird.
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Ein
Flüssigkristalldisplay
verfügt über ein Dünnschichttransistorarray-Substrat
(oder ein unteres Substrat) und ein Farbfilterarray-Substrat (oder ein
oberes Substrat), die einander zugewandt sind und miteinander verbunden
sind, einen Abstandshalter zum gleichmäßigen Aufrechterhalten eines
Zellenzwischenraums zwischen den zwei Substraten, und einen Flüssigkristall,
der in den durch den Abstandshalter aufrecht erhaltenen Zellenzwischenraum
eingefüllt
ist. Das Dünnschichttransistorarray-Substrat
verfügt über eine
Vielzahl von Signalleitungen, eine Vielzahl von Dünnschichttransistoren sowie
einen Ausrichtungsfilm für
Flüssigkristallausrichtung
auf ihm. Das Farbfilterarray-Substrat verfügt über ein Farbfilter zum Repräsentieren
einer Farbe, eine Schwarzmatrix zum Verhindern eines Ausleckens
von Licht sowie einen Ausrichtungsfilm zur Flüssigkristallausrichtung auf
diesem.
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Die 1 ist eine Draufsicht zum
Veranschaulichen eines einschlägigen
Dünnschichttransistorarray-Substrats,
und die 2 ist eine Schnittansicht
des Dünnschichttransistorarray-Substrats
entlang einer Linie II-II' in
der 1.
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Gemäß den 1 und 2 verfügt das einschlägige Dünnschichttransistorarray-Substrat über eine
Gateleitung 2, eine Datenleitung 4 und einen dazwischen
ausgebildeten Gateisolierfilm 12 auf einem unteren Substrat 1,
wobei sich die Gateleitung 2 und die Datenleitung 4 einander
schneiden. An jeder Schnittstelle ist ein Dünnschichttransistor 30 ausgebildet,
und in einem durch die Schnittstelle gebildeten Pixelbereich 5 ist
eine Pixelelektrode 22 ausgebildet. In einem Überlappungsabschnitt
zwischen der Gateleitung 2 und einer Speicherelektrode 28 ist
ein Speicherkondensator 40 ausgebildet. Mit der Gateleitung 2 ist
ein Gate-Kontaktfleck 50 verbunden, und mit der Datenleitung 4 ist
ein Daten-Kontaktfleck 60 verbunden. Die Gateleitung 2,
die ein Gatesignal zuführt, und
die Datenleitung 4, die ein Datensignal zuführt, sind
mit einer Schnittstellenstruktur ausgebildet, um dadurch den Pixelbereich 5 zu
bilden. Der Dünnschichttransistor 30 reagiert
auf das Gatesignal auf der Gateleitung 2, so dass das Pixelsignal
auf der Datenleitung 4 in die Pixelelektrode 22 geladen
wird.
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Zu
diesem Zweck verfügt
der Dünnschichttransistor 30 über eine
mit der Gateleitung 2 verbundene Gateelektrode 6,
eine mit der Datenleitung 4 verbundene Sourceelektrode 8 und
eine mit der Pixelelektrode 22 verbundene Drainelektrode 10.
Ferner verfügt
der Flüssigkristall 30 über eine
aktive Schicht 14 in Überlappung
mit der Gateelektrode 6, wobei zwischen der aktiven Schicht 14 und
der Gateelektrode 6 ein Gateisolierfilm 12 positioniert
ist, um zwischen der Sourceelektrode 8 und der Drainelektrode 10 einen
Kanal zu bilden. Die aktive Schicht 14 ist in Überlappung
mit der Datenleitung 4, einer unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 und
der Speicherelektrode 28 ausgebildet. Auf der aktiven Schicht 14 ist
ferner eine ohmsche Kontaktschicht 16 zum Herstellen eines
ohmschen Kontakts zur Datenleitung 4, zur Sourceelektrode 8,
zur Drainelektrode 10, zur unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 und
zur Speicherelektrode 28 ausgebildet. Die Pixelelektrode 22,
die durch ein erstes Kontaktloch 20, das einen Passivierungsfilm 18 durchdringt,
mit der Drainelektrode 10 des Dünnschichttransistors 30 verbunden
ist, ist im Pixelbereich 5 ausgebildet.
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Demgemäß wird zwischen
der Pixelelektrode 22, an die das Pixelsignal über den
Dünnschichttransistor 30 geliefert
wird, und einer gemeinsamen Elektrode, an die die Referenzspannung
geliefert wird, ein elektrisches Feld erzeugt. Darüber hinaus drehen
sich die zwischen dem Dünnschichttransistorarray-Substrat
und dem Farbfilterarray-Substrat angeordneten Flüssigkristallmoleküle aufgrund
des elektrischen Felds wegen der dielektrischen Anisotropie. Die
Lichttransmission des Pixelbereichs 5 differiert abhängig vom
Ausmaß der
Drehung der Flüssigkristallmoleküle, um dadurch
die Darstellung von Bildern zu ermöglichen.
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Der
Speicherkondensator 40 verfügt über eine Gateleitung 2,
eine Speicherelektrode 28 in Überlappung mit der Gateleitung 2,
wobei der Gateisolierfilm 12, die aktive Schicht 14 und die
ohmsche Kontaktschicht 16 dazwischen positioniert sind,
und eine Pixelelektrode 22, die über ein zweites im Passivierungsfilm 18 ausgebildetes
Kontaktloch 42 mit der Speicherelektrode 28 verbunden
ist. Der Speicherkondensator 40 ermöglicht es, ein in die Pixelelektrode 22 geladenes
Pixelsignal stabil bis zum Laden des nächsten Pixelsignals aufrecht
zu erhalten.
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Der
Gate-Kontaktfleck 50 ist mit einem Gatetreiber (nicht dargestellt)
verbunden, und er liefert ein Gatesignal an die Gateleitung 2.
Der Gate-Kontaktfleck 50 verfügt über eine untere Gate-Kontaktfleckelektrode 52,
die sich ausgehend von der Gateleitung 2 erstreckt, und
eine obere Gate-Kontaktfleckelektrode 54, die mit der unteren
Gate-Kontaktfleckelektrode 52 unter Verwendung eines dritten
Kontaktlochs 56 verbunden ist, das durch den Gateisolierfilm 12 und
den Passivierungsfilm 18 dringt.
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Der
Daten-Kontaktfleck 60 ist mit einem Datentreiber (nicht
dargestellt) verbunden und er liefert ein Datensignal an die Datenleitung 4.
Der Daten-Kontaktfleck 60 verfügt über eine untere Daten-Kontaktfleckelektrode 62,
die sich ausgehend von der Datenleitung 4 erstreckt, und
eine obere Daten-Kontaktfleckelektrode 64, die mit der
unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 unter Verwendung
eines den Passivierungsfilm 18 durchdringenden vierten
Kontaktlochs 66 verbunden ist.
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Nun
wird ein Verfahren zum Herstellen des Dünnschichttransistor-Substrats
mit dem oben genannten Aufbau unter Verwendung eines Prozesses mit
vier Masken unter Bezugnahme auf die 3A bis 3H detailliert beschrieben.
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Als
Erstes wird, wie es in der 3A dargestellt
ist, auf dem oberen Substrat 1 durch eine Abscheidungstechnik,
wie Sputtern, eine Gatemetallschicht 5 hergestellt. Dann
wird durch einen Fotolithografieprozess, wie einen Belichtungsprozess,
unter Verwendung einer ersten Maske 70, die einen Abschirmungsbereich
S2 und einen Belichtungsbereich S1 definiert, und einen Entwicklungsprozess
ein Fotoresistmuster 72 ausgebildet. Die Gatemetallschicht 5 wird
unter Verwendung des Fotoresistmusters 72 durch einen Ätzprozess
strukturiert, um dadurch eine erste Leitungsmustergruppe mit der
Gateleitung 2, der Gateelektrode 6 und der unteren
Gate-Kontaktfleckelektrode 52 auf dem unteren Substrat 1 auszubilden,
wie es in der 3B dargestellt
ist.
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Auf
dem unteren Substrat 1, das mit der ersten Leitungsmustergruppe
versehen ist, werden durch Abscheidungstechniken, wie plasmaverstärkte chemische
Dampfabscheidung (PECVD) und Sputtern usw., der Gateisolierfilm 12,
eine Schicht 15 aus amorphem Silicium, eine Schicht 17 aus
amorphem N+-Silicium sowie eine Datenmetallschicht 19 sequenziell
hergestellt, wie es in der 3C dargestellt ist.
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Dann
wird durch einen Fotolithografieprozess mit einem Belichtungsprozess
unter Verwendung einer zweiten Maske 74, die einen Belichtungsbereich
S1, einen Abschirmungsbereich S2 und einen Teilbelichtungsbereich
S3 bildet, und einen Entwicklungsprozess ein Fotoresistmuster 76 hergestellt.
In diesem Fall wird als zweite Maske 74 eine beugende Belichtungsmaske
mit einem beugenden Belichtungsbereich in einem Kanalbereich des
Dünnschichttransistors
verwendet, so dass das Fotoresistmuster 76 im Kanalbereich
eine niedrigere Höhe
als die Fotoresistmuster in anderen Bereichen aufweisen kann. Anschließend wird
eine Datenmetallschicht 19 durch einen Nassätzprozess
unter Verwendung des Fotoresistmusters 7G strukturiert,
um dadurch eine zweite Leitungsmustergruppe mit der Datenleitung 4,
der Sourceelektrode 8, der integral mit der Sourceelektrode 8 ausgebildeten
Drainelektrode 10 und der Speicherelektrode 28 auszubilden, wie
es in der 3D dargestellt
ist. Als Nächstes werden
die Schicht aus amorphem Silicium und die Schicht aus amorphem N+-Silicium gleichzeitig durch einen Trockenätzprozess
unter Verwendung desselben Fotoresistmusters strukturiert, um dadurch
die ohmsche Kontaktschicht 14 und die aktive Schicht 16 zu
bilden. Das Fotoresistmuster mit relativ niedriger Höhe wird
durch Veraschen aus dem Kanalbereich entfernt, und danach werden
die Datenmetallschicht und die ohmsche Kontaktschicht 16 im
Kanalbereich durch den Trockenätzprozess
geätzt.
So wird die aktive Schicht 16 im Kanalbereich freigelegt,
so dass die Sourceelektrode 8 von der Drainelektrode 10 getrennt
ist.
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Der
Passivierungsfilm 18 wird vollständig auf dem mit der zweiten
Leitungsmustergruppe versehenen Gateisolierfilm 12 durch
eine Abscheidungstechnik, wie plasmaverstärkte chemische Dampfabscheidung
(PECVD), ausgebildet, wie es in der 3E dargestellt
ist. Dann wird durch einen Fotolithografieprozess mit einem Belichtungsprozess
unter Verwendung einer dritten Maske 78, die einen Abschirmungsbereich
S2 und einen Belichtungsbereich S1 bildet und einen Entwicklungsprozess
auf dem Passivierungsfilm 18, ein Fotoresistmuster 80 ausgebildet.
Der Passivierungsfilm 18 wird unter Verwendung des Fotoresistmusters 80 durch Ätzen strukturiert, um
dadurch ein erstes bis viertes Kontaktloch 20, 42, 56 und 66 zu
schaffen, wie es in der 3F dargestellt
ist.
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Wie
es in der 3D dargestellt
ist, wird ein transparenter, leitender Film 23 durch eine
Abscheidungstechnik, wie Sputtern usw., auf den Passivierungsfilm 18 aufgetragen,
der über
das erste bis vierte Kontaktloch 20, 42, 56 und 66 verfügt. Dann
wird durch einen Fotolithografieprozess mit einem Belichtungsprozess
unter Verwendung einer vierten Maske 82, die einen Abschirmungsbereich
S2 und einen Belichtungsbe reich S1 bildet, und einen Entwicklungsprozess
ein Fotoresistmuster 84 ausgebildet. Der transparente,
leitende Film 23 wird durch Ätzen unter Verwendung des Fotoresistmusters
strukturiert, um dadurch eine dritte Leitungsmustergruppe mit der
Pixelelektrode 22, der oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 54 und
der oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 64 zu bilden.
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Wie
oben beschrieben, verfügt
bei diesem Dünnschichttransistorarray-Substrat
und dem Verfahren zu seiner Herstellung der Fotolithografieprozess über eine
Reihe von Fotoprozessen wie einen Beschichtungsprozess für einen
Fotoresist, einen Maskenanordnungsprozess, einen Belichtungsprozess,
einen Entwicklungsprozess und einen Abhebeprozess. Hierbei benötigt der
Fotolithografieprozess viel Verarbeitungszeit, eine Vergeudung einer
Abhebelösung
zum Entfernen eines Fotoresistmusters und eines Fotoresists sowie
eine teure Anlage wie eine Belichtungsanlage. Im Ergebnis wird die
Belichtungsanordnung zunehmend teuer, wenn die Substratgröße groß wird und
die Mustergröße klein
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist die
Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
gerichtet, das im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme aufgrund
von Einschränkungen
und Nachteilen der einschlägigen
Technik überwindet.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
zu schaffen, mit dem ein Strukturierprozess ohne Fotoprozess ausgeführt werden
kann.
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Zusätzliche
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
dargelegt, und sie gehen teilweise aus der Beschreibung hervor oder
ergeben sich durch Ausüben
der Erfindung. Die Ziele und andere Vorteile der Erfindung werden
durch die Struktur realisiert und erreicht, wie sie speziell in
der schriftlichen Beschreibung und den zugehörigen Ansprüchen sowie den beigefügten Zeichnungen
dargelegt ist.
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Um
diese und andere Vorteile zu erzielen und gemäß dem Zweck der Erfindung,
wie sie realisiert wurde und umfassend beschrieben wird, umfasst
ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
gemäß der Erfindung,
also ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats,
das Folgende: Herstellen einer ersten Leitungsmustergruppe auf einem Substrat
unter Verwendung eines ersten Ätzresists und
einer ersten weichen Form, wobei diese erste Leitungsmustergruppe über eine
Gateelektrode und eine Gateleitung verfügt; Herstellen eines Gateisolierfilms
auf dem Substrat und der ersten Leitungsmustergruppe; Herstellen
einer zweiten Leitungsmustergruppe und eines Halbleitermusters auf
dem Gateisolierfilm unter Verwendung eines zweiten Ätzresists
und einer zweiten weichen Form, wobei die zweite Leitungsmustergruppe über eine
Sourceelektrode, eine Drainelektrode und eine Datenleitung verfügt und wobei
das Halbleitermuster zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode
einen Kanalbereich bildet; Herstellen eines Passivierungsfilms auf
dem Gateisolierfilm, der zweiten Leitungsmustergruppe und dem Halbleitermuster
unter Verwendung eines dritten Ätzresists
und einer dritten weichen Form, wobei im Passivierungsfilm ein Kontaktloch
ausgebildet wird; und Herstellen einer dritten Leitungsmustergruppe
auf dem Passivierungsfilm unter Verwendung eines vierten Ätzresists
und einer vierten weichen Form, wobei diese dritte Leitungsmustergruppe über eine
Pixelelektrode verfügt.
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Gemäß einer
anderen Erscheinungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum
Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
das Folgende: Herstellen mindestens eines Dünnfilms einer leitenden Schicht,
einer Halbleiterschicht und einer Isolierschicht auf einem Substrat;
Herstellen eines Ätzresists
auf dem mindestens einen Dünnfilm;
Kontaktherstellung einer weichen Form unter Druck auf dem Ätzresist
und gleichzeitiges Erwärmen
des Substrats zum Erzeugen eines Ätzresistmusters; Trennen der
weichen Form vom Ätzresistmuster;
und Ätzen
des Dünnfilms
unter Verwendung des Ätzresistmusters
als Maske, um ein leitendes Muster, ein Halbleitermuster und/oder
ein Isoliermuster auszubilden.
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Es
ist zu beachten, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung
als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und
erläuternd
sind und dazu vorgesehen sind, für
eine weitere Erläuterung
der beanspruchten Erfindung zu sorgen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der
Erfindung zu sorgen, und die in dieser Beschreibung enthalten sind
und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen
der Erfindung und sie dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu,
die Prinzipien derselben zu erläutern.
In den Zeichnungen ist Folgendes dargestellt:
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1 ist
eine Draufsicht zum Veranschaulichen eines einschlägigen Dünnschichttransistorarray-Substrats;
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2 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II' in der 1 zum Veranschaulichen
des Dünnschichttransistorarray-Substrats;
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3A bis 3H sind
Schnittansichten zum sequenziellen Veranschaulichen eines Verfahrens
zum Herstellen des in der 2 dargestellten Dünnschichttransistorarray-Substrats;
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4A und 4B sind
eine Draufsicht und eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer durch
einen ersten Weichformungsprozess bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats erzeugten
ersten Leitungsmustergruppe;
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5A und 5C sind
Schnittansichten zum Erläutern
des ersten Weichformungsprozesses beim erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen des beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats;
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6A und 6B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines
Halbleitermusters und einer zweiten Leitungsmustergruppe, wie durch
einen zweiten Weichformungsprozess beim erfindungsgemäßen Verfahren zum
Herstellen eines beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats
gebildet;
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7A und 7D sind
Schnittansichten zum Erläutern
des zweiten Weichformungsprozesses beim erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen des beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats;
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8A und 8B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines
Passivierungsfilms mit einem Kontaktloch, wie durch einen dritten
Weichformungsprozess beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen
eines beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats gebildet;
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9A und 9C sind
Schnittansichten zum Erläutern
des drit ten Weichformungsprozesses beim erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen des beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats;
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10A und 10B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer durch
einen vierten Weichformungsprozess beim erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats geschaffenen
dritten Leitungsmustergruppe; und
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11A und 11C sind
Schnittansichten zum Erläutern
des vierten Weichformungsprozesses beim erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen des beispielhaften Dünnschichttransistorarray-Substrats.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht
sind.
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Nachfolgend
werden die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 4A bis 11C detailliert beschrieben.
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Die 4A und 4B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen einer durch
einen ersten Weichformungsprozess bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
gebildeten ersten Leitungsmustergruppe.
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Wie
es in den 4A und 4B dargestellt ist,
ist auf einem unteren Substrat 101 ein erstes Leitungsmuster
mit einer ein Gatesignal zuführenden Gateleitung 102,
eine mit der Gateleitung verbundene Gateelektrode 106 und
eine sich ausgehend von der Gateleitung erstreckende untere Gate-Kontaktfleckelektrode 152 ausgebildet.
Die Gateleitung 102 liefert das Gatesignal von der unteren
Gate-Kontaktfleckelektrode 152 an die Gateelektrode 106.
Um die erste Leitungsmustergruppe herzustellen, wird eine Gatemetallschicht 208 durch
eine Abscheidungstechnik, wie Sputtern, auf dem unteren Substrat 101 hergestellt,
und auf der Gatemetallschicht wird eine Ätzresistlösung 204 durch einen
Beschichtungsprozess, wie Düsensprüh- oder
Schleuderbeschichten, hergestellt, wie es in der 5A dargestellt
ist. Hierbei enthält
die Gatemetallschicht 208 ein Metall, wie ein solches des
Aluminium(Al)systems mit einer Aluminium/Neodym-Legierung (AlNd),
Molybdän
(Mo), Kupfer (Cu), Chrom (Cr), Tantal (Ta) oder Titan (Ti). Selbstverständlich können nach
Wunsch andere Materialien verwendet werden. Die Ätzresistlösung 204 enthält eine
Substanz mit Wärmebeständigkeit
und chemischer Beständigkeit,
z.B. eine Lösung
wie eine Ethanollösung,
der ein Novolakharz mit ungefähr
5 Gewichts% bis 30 Gewichts% zugesetzt ist.
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Anschließend wird
eine erste weiche Form 200 mit einem Graben 202a und
einem Vorsprung 202b auf einem oberen Teil der Ätzresistlösung 204 angeordnet.
Der Graben 202a der ersten weichen Form entspricht einem
Gebiet, in dem die erste Leitungsmustergruppe ausgebildet wird.
Die erste weiche Form 200 verfügt über einen Kautschuk mit großer Elastizität, z.B.
Polydimethylsiloxan (PDMS), Polyurethan oder ein vernetztes Novolakharz.
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Die Ätzresistlösung 204 wird
durch die erste weiche Form 200 während einer spezifizierten
Zeit, z.B. ungefähr
10 Minuten bis 2 Stunden, mit einem Belastungsgewicht so unter Druck
gesetzt, dass eine Fläche
eines Vorsprungs 202b der ersten weichen Form 200 mit
der Gatemetallschicht 208 in Kontakt tritt. Dabei wird
das Substrat 101 bei ungefähr 130°C oder weniger gebrannt. Dann
bewegt sich die Ätzresistlösung 204 durch
eine Kapillarkraft, die durch den Druck zwischen der ersten weichen
Form 200 und dem Substrat 101 erzeugt wird, sowie
eine Abstoßungskraft,
die zwischen der ersten weichen Form 200 und der Ätzresistlösung 204 erzeugt
wird, in den Graben 202a der ersten weichen Form. Im Ergebnis werden
der Graben 202a der ersten weichen Form 200 und
ein umgekehrt übertragenes Ätzresistmuster 206 gebildet,
wie es in der 5B dargestellt ist.
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Danach
wird die erste weiche Form 200 vom Substrat 101 getrennt,
und dann wird die Gatemetallschicht 208 durch einen Ätzprozess
unter Verwendung des Ätzresistmusters 206 als
Maske strukturiert. Demgemäß wird eine
erste Leitungsmustergruppe mit einer Gateleitung 102, einer
Gateelektrode 106 und einer unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 gebildet,
wie es in der 5C dargestellt ist. Ferner wird
der Rest des auf der ersten Leitungsmustergruppe verbliebenen Ätzresistmusters 206 durch
einen Abhebeprozess unter Verwendung einer Abhebeflüssigkeit,
vorzugsweise eines umweltfreundlichen Alkoholsystems, entfernt.
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Die 6A und 6B sind
eine Draufsicht und eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines zweiten
Weichformungsprozesses bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen
eines Dünnschichttransistorarray-Substrats.
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Wie
es in den 6A und 6B dargestellt ist,
wird eine zweite Leitungsmustergruppe hergestellt, die Folgendes
aufweist: ein Halbleitermuster mit einer auf einem Gateisolierfilm 112 und
eine ohmsche Kontaktschicht 116 geschichteten aktiven Schicht 114,
eine Datenleitung 104, eine mit der Datenleitung 104 verbundene
Sourceelektrode 108, eine der Sourceelektrode 108 zugewandte
Drainelektrode 110, wobei dazwischen ein Kanal positioniert
ist, eine sich ausgehend von der Datenleitung 104 erstreckende
untere Daten-Kontaktfleckelektrode 162, und eine Speicherelektrode 128,
die einen Speicherkondensator bildet. Hierbei bilden die Halbleitermuster 114 und 116 einen
Kanal zwischen der Sourceelektrode 108 und der Drainelektrode 110.
Die Datenleitung 104 liefert ein Datensignal von der unteren
Daten-Kontaktfleckelektrode 162 an die Sourceelektrode 108,
und sie schneidet die Gateleitung 102, um einen Pixelbereich 105 zu
bilden.
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Um
das Halbleitermuster und die zweite Leitungsmustergruppe herzustellen,
werden der Gateisolierfilm 112, eine erste Halbleiterschicht 215,
eine zweite Halbleiterschicht 217 und eine Datenmetallschicht 219 sequenziell
durch Abscheidungstechniken, wie ein plasmaverstärktes chemisches Dampfabscheidungs(PECVD)verfahren
und ein Sputterverfahren, auf dem mit der ersten Leitungsmustergruppe versehenen
unteren Substrat 101 hergestellt, wie es in der 7A dargestellt
ist. Hierbei besteht der Gateisolierfilm 112 aus einem
anorganischen, isolierenden Material, wie Siliciumoxid SiOx und Siliciumnitrid SiNx,
die erste Halbleiterschicht 215 besteht aus amorphem Silicium,
in das kein Fremdstoff dotiert ist, und die zweite Halbleiterschicht 217 besteht
aus amorphem Silicium, das mit einem Fremdstoff vom n- oder p-Typ
dotiert ist. Die Datenmetallschicht 219 besteht aus einem
Metall, wie einem Aluminium(Al)system, Molybdän (Mo) und Kupfer (Cu).
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Danach
wird durch einen Beschichtungsprozess wie Düsensprühen und Schleuderbeschichten eine Ätzresistlösung 214 auf
die Datenmetallschicht 219 aufgetragen, wie es in der 7A dargestellt
ist. Auf der Ätzresistlösung 214 wird
eine weiche Form 210, vorzugsweise aus einem Material,
das mit dem der ersten weichen Form identisch ist, angeordnet. Die
zweite weiche Form 210 verfügt über einen ersten Vorsprung 212a und
eine zweiten Vorsprung 212b mit voneinander ver schiedenen
Höhen d1
und d2 sowie einen zwischen dem ersten Vorsprung 212a und
dem zweiten Vorsprung 212b und zwischen den ersten Vorsprüngen 212a ausgebildeten
Graben 212c. Hierbei ist der Vorsprung 212b in
einem einem Kanalbereich eines Dünnschichttransistors 130 entsprechenden
Gebiet ausgebildet, und der Graben 212a ist entsprechend
in einem Gebiet ausgebildet, in dem die zweite Leitungsmustergruppe
hergestellt wird.
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Die Ätzresistlösung 214 wird
durch die zweite weiche Form 210 während einer spezifizierten
Zeit, z.B. ungefähr
10 Minuten bis 2 Stunden, mit einem Belastungsgewicht so unter Druck
gesetzt, dass eine Fläche
eines Vorsprungs 212b der zweiten weichen Form 210 mit
der Datenmetallschicht 219 in Kontakt tritt. Dabei wird
das Substrat 101 bei ungefähr 130 °C oder weniger gebrannt. Dann
bewegt sich die Ätzresistlösung 214 durch
eine Kapillarkraft, die durch den Druck zwischen der zweiten weichen
Form 210 und dem Substrat 101 erzeugt wird, und
eine Abstoßungskraft,
die zwischen der zweiten weichen Form 210 und der Ätzresistlösung 214 erzeugt
wird, in den Graben 212c der zweiten weichen Form 210.
Im Ergebnis werden der Graben 212c der zweiten weichen Form 210 und
ein umgekehrt übertragenes Ätzresistmuster 216 mit
gestuftem Teil ausgebildet, wie es in der 7B dargestellt
ist. Anders gesagt, verfügt
das in einem dem zweiten Vorsprung 212b entsprechenden
Gebiet ausgebildete Ätzresistmuster 216 über eine
zweite Höhe
h2, die niedriger als eine erste Höhe h1 des Ätzresistmusters 126 ist,
das in einem dem Graben 212c entsprechenden Gebiet ausgebildet
wird.
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Danach
wird die zweite weiche Form 210 vom Substrat 101 getrennt,
und dann wird die Datenmetallschicht durch einen Nassätzprozess
unter Verwendung des Ätzresistmusters 216 als
Maske strukturiert. Demgemäß wird eine
zweite Leitungsmustergruppe mit der Speicherelektrode 128,
der Datenleitung 104, der Sourceelektrode 108 und
der mit der Datenleitung 104 verbundenen Drainelektrode 110 sowie
der sich ausgehend von der Datenleitung 104 erstreckenden
unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 162 gebildet, wie es
in der 7C dargestellt ist. Hierbei
wird die Datenleitung 104 die Gateleitung 102 schneidend
ausgebildet, um einen Pixelbereich 105 zu bilden.
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Anschließend werden
die erste und die zweite Halbleiterschicht 215 und 217 durch
einen Trockenätzprozess
unter Verwendung des Ätzresistmusters 216 als
Maske strukturiert. Demgemäß werden
die aktive Schicht 114 und die ohmsche Kontaktschicht 116 entlang
der zweiten Leitungsmustergruppe ausgebildet.
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Als
Nächstes
wird das Ätzresistmuster 216 mit
der zweiten Höhe
h2 durch einen Veraschungsprozess unter Verwendung eines Sauerstoff(O2)plasmas entfernt, wodurch das Ätzresistmuster 216 mit der
ersten Höhe
h1 ungefähr
so niedrig wie die zweite Höhe
h2 wird. D.h., dass das Resistmuster 216 eine Höhe aufweist,
die um die zweite Höhe
h2 niedriger als die erste Höhe
h1 ist. Die Datenmetallschicht und die ohmsche Kontaktschicht 116,
die in einem Kanalbereich des Dünnschichttransistors
ausgebildet sind, werden durch einen Ätzprozess unter Verwendung
des Ätzresistmusters 216 entfernt,
und daher wird die Drainelektrode 110 von der Sourceelektrode 108 getrennt,
wie es in der 7D dargestellt ist. Ferner wird
der Rest des auf der zweiten Leitungsmustergruppe verbliebenen Ätzresistmusters 216 durch
einen Abhebeprozess unter Verwendung einer Abhebeflüssigkeit,
vorzugsweise eines umweltfreundlichen Alkoholsystems, entfernt.
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Die 8A und 8B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines
dritten Weichformungsprozesses bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats.
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Auf
dem mit der zweiten Leitungsmustergruppe versehenen Gateisolierfilm 112 wird
ein Passivierungsfilm 118 mit einem ersten bis vierten
Kontaktloch 120, 142, 156 und 166 hergestellt,
wie es in den 8A bis 8B dargestellt
ist. Um den Passivierungsfilm 118 mit dem ersten bis vierten
Kontaktloch 120, 142, 156 und 166 herzustellen,
wird der Passivierungsfilm 118 durch eine Abscheidungstechnik,
wie plasmaverstärkte
chemische Dampfabscheidung (PECVD) auf dem Gateisolierfilm 112 hergestellt,
und eine Ätzresistlösung 224 wird
durch einen Beschichtungsprozess, wie Düsensprühen und Schleuderbeschichten,
auf dem Passivierungsfilm 118 hergestellt, wie es in der 9A dargestellt
ist. Hierbei verfügt
der Passivierungsfilm 118 über ein anorganisches, isolierendes
Material, wie den Gateisolierfilm 112, oder ein organisches,
isolierendes Material mit kleiner Dielektrizitätskonstante, wie eine organische
Acrylverbindung, BCB (Benzocyclobuten) oder PFCB (Perfluorcyclobutan)
und dergleichen. Die Ätzresistlösung 224 verfügt über eine
Substanz mit Wärmebeständigkeit
und chemischer Beständigkeit,
z.B. eine Ethanollösung,
der ein Novolakharz mit ungefähr
5 Gewichts% bis 30 Gewichts% zugesetzt ist.
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Anschließend wird
eine dritte weiche Form 220 mit einem Graben 222a und
einem Vorsprung 222b auf einem oberen Teil der Ätzresistlösung 224 angeordnet.
Der Vorsprung 222b der dritten weichen Form 220 entspricht
einem Gebiet, in dem das erste bis vierte Kontaktloch hergestellt
werden. Die Ätzresistlösung 224 wird
durch die dritte weiche Form 220 während einer spezifizierten
Zeit, z.B. ungefähr
10 Minuten bis 2 Stunden, mit einem Belastungsgewicht unter Druck
gesetzt, so dass eine Fläche
des Vorsprungs 222b der dritten weichen Form 220 mit
dem Passivierungsfilm 118 in Kontakt tritt. Dabei wird
das Substrat 101 bei ungefähr 130°C oder weniger gebrannt. Dann
bewegt sich die Ätzresistlösung 224 durch
eine Kapillarkraft, die durch den Druck zwischen der dritten weichen
Form 220 und dem Substrat 101 erzeugt wird, und
eine Abstoßungskraft,
die zwischen der dritten weichen Form 220 und der Ätzresistlösung 224 erzeugt
wird, in den Graben 222a der dritten weichen Form 220.
Im Ergebnis werden der Graben 222a der dritten weichen
Form 220 und ein umgekehrt übertragenes Ätzresistmuster 226 gebildet,
wie es in der 9B dargestellt ist.
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Danach
wird die dritte weiche Form 220 vom Substrat 110 getrennt,
und dann wird der Passivierungsfilm 118 durch einen Ätzprozess
unter Verwendung des Ätzresistmusters 226 als
Maske strukturiert. Demgemäß werden
das erste bis vierte Kontaktloch 120, 142, 156 und 166 gebildet,
wie es in der 9C dargestellt ist. Das erste
Kontaktloch 120 durchdringt den Passivierungsfilm 118,
um die Drainelektrode 110 des Dünnschichttransistors freizulegen.
Das zweite Kontaktloch 142 durchdringt den Passivierungsfilm,
um die Speicherelektrode 128 freizulegen. Das dritte Kontaktloch 156 durchdringt den
Passivierungsfilm 118 und den Gateisolierfilm 112,
um die untere Gate-Kontaktfleckelektrode 152 freizulegen.
Das vierte Kontaktloch 166 durchdringt den Passivierungsfilm 118,
um die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 162 freizulegen.
Ferner wird ein auf dem Passivierungsfilm 118 verbliebener Rest
des Ätzresistmusters 226 durch
einen Abhebeprozess unter Verwendung einer Abhebelösung, vorzugsweise
eines umweltfreundlichen Alkoholsystems, entfernt.
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Die 10A und 10B sind
eine Draufsicht und eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines
vierten Weichformungsprozesses bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats.
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Wie
es in den 10A und 10B dargestellt
ist, wird auf dem Passivierungsfilm 118 eine dritte Leitungsmustergruppe
mit einer Pixelelektrode 122, einer oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 154 und
einer oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 164 hergestellt.
Hierbei wird die Pixelelektrode 122 über das erste Kontaktloch 120 mit
der Drainelektrode 110 des Dünnschichttransistors 130 verbunden,
um den Pixelbereich 105 zu bilden. Auch wird die Pixelelektrode 122 durch
das zweite Kontaktloch 142 mit der Speicherelektrode verbunden,
um einen Speicherkondensator 140 zu bilden. D.h., dass
der Speicherkondensator 140 über die Gateleitung 102,
die Speicherelektrode 128 in Überlappung mit der Gateleitung 102,
wobei der Gateisolierfilm 120, die aktive Schicht 114 und
die ohmsche Kontaktschicht 116 dazwischen positioniert
sind, und die Pixelelektrode 122 verfügt, die durch das im Passivierungsfilm 118 ausgebildete
zweite Kontaktloch 142 mit der Speicherelektrode 128 verbunden
ist. Der Speicherkondensator 140 ermöglicht es, ein in die Pixelelektrode 122 geladenes
Pixelsignal stabil aufrecht zu erhalten, bis das nächste Pixelsignal
geladen wird. Die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 154 ist
durch das dritte Kontaktloch 156 mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 verbunden,
um einen Gate-Kontaktfleck 150 zu
bilden. Der Gate-Kontaktfleck 150 ist mit einem Gatetreiber
(nicht dargestellt) verbunden, und er liefert ein von diesem bereitgestelltes
Gatesignal an die Gateleitung 102. Die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 164 ist
durch das vierte Kontaktloch 156 mit der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 162 verbunden,
um einen Daten-Kontaktfleck 160 zu bilden. Der Daten-Kontaktfleck 160 ist
mit einem Datentreiber (nicht dargestellt) verbunden, und er liefert
ein von diesem bereitgestelltes Datensignal an die Datenleitung 104.
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Um
die dritte Leitungsmustergruppe herzustellen, wird ein transparenter,
leitender Film 233 durch eine Abscheidungstechnik, wie
Sputtern, auf dem Passivierungsfilm 118 herge stellt, und
eine Ätzresistlösung 234 wird
durch einen Beschichtungsprozess, wie Düsensprühen oder Schleuderbeschichten,
auf dem transparenten, leitenden Film 233 hergestellt,
wie es in der 11A dargestellt ist. In diesem
Zusammenhang kann der transparente, leitende Film 233 aus
Indiumzinnoxid (ITO), Zinnoxid (TO), Indiumzinkoxid (IZO), Indiumzinnzinkoxid
(ITZO) oder einem anderen geeigneten Material hergestellt werden.
Die Ätzresistlösung 234 verfügt über eine
Substanz mit Wärmebeständigkeit
und chemischer Beständigkeit,
z.B. eine Ethanollösung,
zu der ein Novolakharz mit ungefähr
5 Gewichts% bis 30 Gewichts zugesetzt ist.
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Anschließend wird
auf einem oberen Teil der Ätzresistlösung 234 eine
vierte weiche Form 230 mit einem Graben 232a und
einem Vorsprung 232b angeordnet. Der Graben 232a der
vierten weichen Form 230 entspricht einem Gebiet, in dem
die dritte Leitungsmustergruppe hergestellt wird. Die Ätzresistlösung 234 wird
durch die vierte weiche Form 230 für eine spezifizierte Zeit,
z.B. ungefähr
10 Minuten bis 2 Stunden, durch ein Belastungsgewicht unter Druck gesetzt.
Dabei wird das Substrat 101 bei ungefähr 130°C oder weniger gebrannt. Dann
bewegt sich die Ätzresistlösung 234 durch
eine Kapillarkraft, die durch den Druck zwischen der vierten weichen
Form 230 und dem Substrat 101 erzeugt wird, und
eine Abstoßungskraft,
die zwischen der vierten weichen Form 230 und der Ätzresistlösung 234 erzeugt
wird, in den Graben 232a der vierten weichen Form 230. Im
Ergebnis werden der Graben 232a der vierten weichen Form 230 und
ein umgekehrt übertragenes Ätzresistmuster 236 gebildet,
wie es in der 11B dargestellt ist.
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Danach
wird die vierte weiche Form 230 vom Substrat 101 getrennt,
und dann wird der transparente, leitende Film 233 durch
einen Ätzprozess
unter Verwendung des Ätzresistmusters 236 als
Maske strukturiert. Demgemäß wird eine
dritte Lei tungsmustergruppe mit der Pixelelektrode 122,
der oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 154 und der oberen
Daten-Kontaktfleckelektrode 164 gebildet, wie es in der 11C dargestellt ist.
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zweite
Kontaktloch 142. Die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 154 ist
durch das dritte Kontaktloch 156 elektrisch mit der unteren
Gate-Kontaktfleckelektrode 152 verbunden. Die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 164 ist
durch das vierte Kontaktloch 166 elektrisch mit der unteren
Daten-Kontaktfleckelektrode 162 verbunden. Darauf folgend
wird ein Rest des auf der dritten Leitungsmustergruppe verbliebenen Ätzresistmusters 236 durch einen
Abhebeprozess unter Verwendung einer Abhebeflüssigkeit, vorzugsweise eines
umweltfreundlichen Alkoholsystems, entfernt.
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Von
der ersten bis vierten weichen Form gemäß der Erfindung wird jede vom
Substrat getrennt und dann unter Verwendung von Ultraviolett UV
und O3 gereinigt. Von der ersten bis vierten
gereinigten weichen Form wird jede für einen Strukturierprozess der
anderen Dünnfilme
verwendet.
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Obwohl
das erfindungsgemäße Verfahren für ein Dünnschichttransistorarray-Substrat
als solches für
das Dünnschichttransistorarray-Substrat
eines Flüssigkristalldisplays
als Beispiel beschrieben wurde, kann es bei allen durch Fotolithografie
unter Verwendung einer Maske hergestellten Dünnfilmen verwendet werden.
Z.B. können
Dünnfilme
eines Elektrolumineszenzbauteils, eines Plasmadisplays, eines Feldemissionsdisplays
sowie ein in einem Flüssigkristalldisplay
enthaltenes Farbfilterarray-Substrat durch einen Strukturierprozess
unter Verwendung eines Ätzresists
und einer weichen Form gemäß der Erfindung
hergestellt werden.
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Wie
oben beschrieben, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Ver fahren
zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
ein Dünnfilm des
Dünnschichttransistorarray-Substrats
unter Verwendung der weichen Form und des Ätzresists ohne Verwendung eines
Fotoprozesses strukturiert werden. Demgemäß ist keine teure Belichtungsanlage erforderlich,
der gesamte Herstellprozess wird einfacher, und die Genauigkeit
des Herstellprozesses ist verbessert. So wird die Bearbeitungszeit
verkürzt,
die Herstellausbeute wird verbessert, und die Kosten werden gesenkt.
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Der
Fachmann erkennt, dass am erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen
eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
verschiedene Modifizierungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne
vom Grundgedanken oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. So
soll die Erfindung die Modifizierungen und Variationen derselben abdecken,
vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und
deren Äquivalente
fallen.