JP2005196172A - 半透過型液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハーフトーンマスクと回折露光を用いてマスク数を減らすことのできる半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】各画素領域が反射領域と透過領域とに定義される半透過型液晶表示装置において、基板上に形成された半導体パターンと、半導体パターンにゲート電極がオーバーラップするように基板上に形成されたゲートライン及びゲート電極と、ゲート電極の両側の半導体パターンに形成されたソース／ドレイン領域と、ソース／ドレイン領域にコンタクトホールを有し、ゲートラインを含む基板の全面に形成された層間絶縁膜と、画素領域の層間絶縁膜上に形成された透過電極と、ソース／ドレイン領域にコンタクトホールを有し、透過領域に透過ホールを有するように透過電極を含む基板の全面に形成された絶縁膜と、ソース領域に電気的に連結されるデータライン及びソース電極と、ドレイン領域と透過電極に電気的に連結されるように反射領域に形成されるドレイン電極及び反射電極とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特にハーフトーンと回折露光を用いた半透過型液晶表示装置及びその製造方法に関する。

一般的に、液晶表示装置は、バックライトを光源に用いた透過型液晶表示装置と、バックライトを光源に用いず、自然光及び人工光を用いた反射型液晶表示装置に分離することができる。この際、透過型液晶表示装置は、バックライトを光源に用いて暗い外部環境でも明るい画像を表現する。しかし、明るい所では使用不可能で、電力消耗が大きいという問題点がある。

その反面、反射型液晶表示装置はバックライトを使用しないため、消費電力を減らすことができるが、外部の自然光が暗い時には使用不可能になるという限界がある。このような限界を克服するための代案として考え出されたものが半透過型液晶表示装置である。前記半透過型液晶表示装置は、単位画素領域内に反射部と透過部とを備えて透過型液晶表示装置と反射型液晶表示装置の機能を同時に備えたもので、バックライトの光と外部の自然光源または人工光源を全て使用することができるため、周辺環境に制約を受けず、電力消費を減らすことができるという長所がある。

一方、前記液晶表示装置は、液晶の電荷維持能力を補助するために追加的なストレージキャパシタを構成する。ストリッジキャパシタを形成する構造のうち、前段ゲート配線と画素電極の間にキャパシタが形成される構造をストレージオンゲート（storage on gate）構造と言い、共通電極ラインと画素電極の間にキャパシタが形成される構造をストレージオンコモン（storage on common）構造と言う。

前記ストリッジキャパシタは対応する薄膜トランジスターのターンオフ区間で液晶キャパシタに充電された電圧を維持させる。これにより、前記薄膜トランジスターのターンオフ区間で液晶キャパシタを介して漏洩電流が発生するのを防止でき、フリッカーの発生による画質低下を解決することができる。

以下、図面を参照にして一般的な半透過型液晶表示装置について説明する。

図１は、一般的な半透過型カラー液晶表示装置を示す分解斜視図である。図１に示したように、一般的な半透過型液晶表示装置１１は、ブラックマトリックス１６を含むカラーフィルター１７と、そのカラーフィルター上に透明な共通電極１３が形成された上部基板１５と、画素領域Ｐに透過部Ａと反射部Ｃとが同時に形成された画素電極１９と、スイッチング素子Ｔとアレイ配線が形成された下部基板２１とで構成され、前記上部基板１５と下部基板２１の間には液晶２３が充填されている。

前記下部基板２１はＴＦＴアレイ基板ともいい、前記下部基板２１には、画素領域を定義するために複数個のゲート配線２５と、複数個のデータ配線２７とが互いに垂直に配列され、前記各ゲート配線２５とデータ配線２７とが交差する部分にスイッチング素子の薄膜トランジスターＴがマトリックス状に配置される。

かかる構成を有する半透過型液晶表示装置の動作特性を図２に基づいて説明する。

図２は、一般的な半透過型液晶表示装置を示す断面図である。図２に示したように、概略的な半透過型液晶表示装置１１は、共通電極１３が形成された上部基板１５と、透過部Ａを含む各画素領域全体に形成される透過電極１９ａと、前記透過部Ａを除いた画素領域Ｐに形成される反射電極１９ｂとを備えた画素電極１９が形成された下部基板２１と、前記上部基板１５と下部基板２１の間に充填された液晶２３と、前記下部基板２１の下部に位置したバックライト４１とで構成されている。

このような構成を有する半透過型液晶表示装置１１を反射モードで使用する場合、光の大部分は外部の自然光源または人工光源が使用される。

上述した構成を参照にして、反射モード、透過モード時における液晶表示装置の動作を説明する。反射モードである場合、液晶表示装置は、外部の自然光源または人工光源を使用し、前記液晶表示装置の上部基板１５に入射した光Ｂは前記反射電極１９ｂに反射され、前記反射電極と前記共通電極１３の電界によって配列された液晶２３を透過するようになり、前記液晶２３の配列に従って液晶を透過する光Ｂの量が調節され、イメージを表現する。

逆に、透過モードで動作する場合には、光源として前記下部基板２１の下部に位置したバックライト４１の光Ｆを使用するようになる。前記バックライト４１から出射した光は前記透明電極１９ａ及び透過部Ａを介して前記液晶２３に入射し、前記透明電極１９ａと前記共通電極１３の電界によって配列された液晶２３によって前記下部バックライト４１から入射した光の量を調節してイメージを表現する。

以下、添付の図面を参照にして関連技術に係る半透過型液晶表示装置及びその製造方法について説明する。

一般的に、液晶表示装置は、下部基板と呼ばれる薄膜トランジスターアレイ基板と、上部基板と呼ばれるカラーフィルター基板と、前記両基板間に形成された液晶とを含んで構成されており、下記で説明する内容は下部基板である薄膜トランジスターアレイ基板に関する。

以下、従来の半透過型液晶表示装置の製造方法について説明する。

図３は、関連技術に係る半透過型液晶表示装置を示す断面図である。図３の構成を有する半透過型液晶表示装置は９個のマスクを用いて製造されるが、以下マスクによる製造方法について説明する。まず、基板５０上にバッファ絶縁膜５１を形成する。次に、非晶質シリコン層を蒸着した後、熱硬化及びレーザー硬化工程を進めてポリシリコン層に結晶化させる。以後、第１マスクを用いたフォト及び食刻工程でポリシリコン層をパターニングして、薄膜トランジスターが形成される部分及びストリッジキャパシタが形成される領域にかけて半導体パターン５２を形成する。

次いで、前記半導体パターン５２を含む全面にゲート絶縁膜５３と、導電性金属膜とを順次に蒸着した後、第２マスクを用いたフォト及び食刻工程で前記導電性金属膜を選択的に除去して、ゲートライン（図示せず）及び前記ゲートラインから突出するゲート電極５４ａを形成する。これと同時に、前記ゲートラインと平行した方向で前記半導体パターン５２にオーバーラップするよう共通ライン（図示せず）を形成する。この際、前記半導体パターン５２にオーバーラップした前記共通ラインの一部がストリッジ電極５４ｂとなる。

その後、前記ゲート電極５４ａをマスクに用いて前記半導体パターン５２にｎ型またはｐ型不純物イオンを注入して、ソース／ドレイン領域５２ａ、５２ｂを形成する。次に、前記ゲート電極５４ａを含む基板５０の全面に第１層間絶縁膜５５を７０００□程度の厚さで蒸着し、第３マスクを用いたフォト及び食刻工程で前記第１層間絶縁膜５５及びゲート絶縁膜５３をパターニングして、前記ソース／ドレイン領域５２ａ、５２ｂに第１、第２コンタクトホールを形成する。

そして、前記第１、第２コンタクトホールを含む全面に導電性金属膜を蒸着し、第４マスクを用いたフォト及び食刻工程で導電性金属膜をパターニングして、前記ソース／ドレイン領域５２ａ、５２ｂに電気的に連結されるようにソース／ドレイン電極５６ａ、５６ｂを形成する。

次に、シリコン窒化膜とＢＣＢ（Benzo Cyclo Butene）で構成された第２、第３層間絶縁膜５７、５８を順次蒸着した後に、第５マスクを用いて第３層間絶縁膜５８上に凸凹パターンを形成する。以後、第６マスクを用いたフォト及び食刻工程で第２、第３層間絶縁膜５７、５８を食刻して透過領域に第１ホールを形成し、ドレイン電極５６ｂ上に第３コンタクトホールを形成する。

次いで、前記第３コンタクトホールを介してドレイン電極５６ｂとコンタクトするように全面に反射金属を蒸着した後、第７マスクを用いたフォト及び食刻工程で反射領域にのみ残るように反射電極５９を形成する。

以後、全面にシリコン窒化膜で構成された第４層間絶縁膜６０を蒸着する。次に、第８マスクを用いたフォト及び食刻工程で第４層間絶縁膜６０を食刻して、反射電極５９の一領域と透過領域が現れるようにする。

次いで、前記反射電極５９と接触するように基板５０の全面に透明導電膜を蒸着し、第９マスクを用いたフォト及び食刻工程で透明導電膜をパターニングして、画素領域に透過電極６１を形成する。ここで、前記半導体パターン５２／ゲート絶縁膜５３／ストレージ電極５４ｂが積層された構造がストレージキャパシタを構成する。

しかしながら、上述したような関連技術に係る半透過型液晶表示装置は、９つのマスクを使用して製造しなければならないため、マスクの整列作業、露光及び現像作業などにより工程が複雑になる。また、上記のように工程が複雑なので、収率が低下して結局生産性が低下するという問題点があった。

本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、その目的は、ハーフトーンマスクと回折露光を用いてマスクの数を減らすことのできる半透過型液晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る半透過型液晶表示装置は、各画素領域が反射領域と透過領域とに定義される半透過型液晶表示装置において、基板上に形成された半導体パターンと、前記半導体パターンにゲート電極がオーバーラップするように前記基板上に形成されたゲートライン及びゲート電極と、前記ゲート電極の両側の前記半導体パターンに形成されたソース／ドレイン領域と、前記ソース／ドレイン領域にコンタクトホールを有し、前記ゲートラインを含む基板の全面に形成された層間絶縁膜と、前記画素領域の前記層間絶縁膜上に形成された透過電極と、前記ソース／ドレイン領域にコンタクトホールを有し、前記透過領域に透過ホールを有するように前記透過電極を含む基板の全面に形成された絶縁膜と、前記ソース領域に電気的に連結されるデータライン及びソース電極と、前記ドレイン領域と前記透過電極に電気的に連結されるように前記反射領域に形成されるドレイン電極及び反射電極とを含むことを特徴とする。

ここで、前記ゲートラインと同一層に前記データラインに平行し、且つ前記半導体パターンにオーバーラップするように形成された共通ラインを更に含むことを特徴とする。

前記反射電極が凸凹状に形成されるように前記絶縁膜はその表面に凸凹部を有することを特徴とする。

前記データライン、ソース電極、ドレイン電極及び反射電極は同一層に同一の物質で形成されることを特徴とする。

前記ドレイン電極と反射電極とが一体に形成されることを特徴とする。

前記反射電極は前記透過ホールの部分で前記透過電極と直接コンタクトすることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る半透過型液晶表示装置の製造方法は、各画素領域が反射領域と透過領域とに定義される液晶表示装置の製造方法において、基板上に半導体パターンを形成する第１段階と、前記半導体パターンにゲート電極がオーバーラップするように前記基板上にゲートライン及びゲート電極を形成すると同時に、前記ゲートラインと平行に配列され、前記半導体パターンにオーバーラップするように共通ラインを形成する第２段階と、前記ゲート電極の両側の前記半導体パターンにソース／ドレイン領域を形成する第３段階と、前記ゲートラインを含む基板の全面に層間絶縁膜の透明導電層を形成する第４段階と、第１ハーフトーンマスクを用いて前記層間絶縁膜及び透明導電層を選択的に除去して、前記ソース／ドレイン領域に第１、第２コンタクトホールを形成し、前記画素領域に透過電極を形成する第５段階と、前記透過電極を含む基板の全面に絶縁膜を蒸着する第６段階と、第２ハーフトーンマスクを用いて前記絶縁膜を選択的に除去して、前記ソース／ドレイン領域にソース／ドレインコンタクトホールを形成し、前記透過領域に透過ホールを形成し、前記反射領域の前記絶縁膜の表面に凸凹構造を形成する第７段階と、前記絶縁膜上に金属層を蒸着し、選択的に除去して前記ソース領域に電気的に連結されるデータライン及びソース電極を形成し、前記ドレイン領域と前記透過電極とに電気的に連結されるように前記反射領域にドレイン電極及び反射電極を形成する第８段階とを含むことを特徴とする。

ここで、前記半導体パターンを形成する段階は、前記基板上に非晶質シリコン層を蒸着する段階と、前記非晶質シリコンをポリシリコン層に結晶化する段階と、前記ポリシリコン層を選択的に除去する段階とを含むことを特徴とする。

前記第１ハーフトーンマスクは、画素領域に相応する遮光部と、前記第１、第２コンタクトホールに相応する透過部と、前記遮光部と透過部を除いた領域に相応する半透過部とを備えて構成されることを特徴とする。

前記第５段階は、前記透明導電層上にフォトレジストを蒸着する段階と、前記第１ハーフトーンマスクを用いた露光及び現像工程で前記遮光部に相応する部分は残っており、前記透過部に相応する部分は前記透明導電層が露出するように除去され、前記半透過部に相応する部分は一定の厚さが除去されるように前記フォトレジストをパターニングする段階と、前記パターニングされたマスクを用いて、露出された前記透明導電膜及び層間絶縁膜を選択的に除去して、前記第１、第２コンタクトホールを形成する段階と、前記遮光部にのみ残るように前記フォトレジストをアッシングする段階と、前記アッシングされたフォトレジストをマスクに用いて前記透明導電膜を選択的に除去して、前記透過電極を形成する段階とを含むことを特徴とする。

前記第１、第２コンタクトホールの形成時、前記透明導電膜は湿式食刻で除去し、前記層間絶縁膜は乾式食刻工程で除去することを特徴とする。

前記透過電極の形成時、前記透明導電層は湿式食刻工程で除去することを特徴とする。

前記透明導電膜はインジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）、スズーオキサイド（ＴＯ）、インジウム−ジンクーオキサイド（ＩＺＯ）、またはインジウム−スズ−ジンクーオキサイド（ＩＴＺＯ）で形成することを特徴とする。

前記第２ハーフトーンマスクは、前記ソース／ドレインコンタクトホールに対応する透過部と、前記反射領域の凹部及び前記透過ホールに対応する半透過部と、前記反射領域の凸部に対応する遮光部とを含むことを特徴とする。

前記第７段階は、前記絶縁膜上にフォトレジストを形成する段階と、前記第２ハーフトーンマスクを用いた露光及び現像工程で前記遮光部に相応する部分は残っており、前記透過部に相応する部分は前記有機絶縁膜が露出するように除去され、前記半透過部に相応する部分は一定の厚さが除去されるように前記フォトレジストをパターニングする段階と、前記パターニングされたフォトレジストをマスクに用いて、前記露出した絶縁膜を選択的に除去して前記ソース／ドレインコンタクトホールを形成する段階と、前記透過電極及びソース／ドレイン領域が現れるまでパターニングしたフォトレジストと前記絶縁膜とを同時に食刻して透過領域に透過ホールを形成し、前記反射領域の絶縁膜の表面に凸凹部を形成する段階とを含むことを特徴とする。

前記パターニングしたフォトレジストと前記絶縁膜とを同時に食刻する段階は、乾式食刻で食刻することを特徴とする。

前記凸凹部が曲線型の凸凹となるようにリフローする段階を更に含むことを特徴とする。

前記絶縁膜はフォトアクリルのような有機物質で形成することを特徴とする。

前記金属層はＡｌまたはＡｌネオジムまたはＡｇのような金属を使用するか、或いは抵抗の小さい第１金属と、反射度の高い第２金属とを積層して形成することを特徴とする。

前記第１金属はＭｏを使用し、前記第２金属はＡｌまたはＡｌネオジムまたはＡｇのような金属を使用することを特徴とする。

前記層間絶縁膜はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜で形成することを特徴とする。

本発明の半透過型液晶表示装置及びその製造方法には次のような効果がある。

第一に、ハーフトーンマスクと回折露光を用いてマスクの数を減らすことができるので、工程を単純化することができ、これによって生産競争力を向上させることが可能である。
第二に、反射領域に凸凹構造を有するように別途の熱処理工程を進めなくて良いため、熱処理によってフォトアクリルで構成された有機絶縁膜の特性が悪くなるという問題を防止できる。
第三に、反射電極が透過電極の上部に形成されるので、従来対比反射電極が透過電極の下部に形成され、反射効率が落ちるという問題を防止できる。

以下、本発明の好ましい実施の形態に係る半透過型液晶表示装置及びその製造方法について説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の構成について述べる。
図４は、本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の平面図で、図５は、本発明の実施の形態に係る図４のＩ−Ｉ´線上の半透過型液晶表示装置の構造断面図である。

本発明の一実施の形態に係る半透過型液晶表示装置は、各画素領域が反射領域と透過領域とに定義された半透過型液晶表示装置として、図４及び図５に示したように、透明な基板１００上にバッファ絶縁膜１０１が形成されており、前記バッファ絶縁膜１０１上の薄膜トランジスター形成領域及びストレージキャパシタ形成領域にかけて半導体パターン１０４が形成される。

そして、前記半導体パターン１０４を含む前記基板１００の全面にゲート絶縁膜１０５が形成され、前記ゲート絶縁膜１０５上で一方向にゲートライン１０６が配列され、前記半導体パターン１０４にオーバーラップするよう前記ゲートライン１０６から突出したゲート電極１０６ａが形成されている。また、前記ゲート絶縁膜１０５上に前記ゲートライン１０６と平行に共通ライン１０６ｂが配列される。この際、前記共通ライン１０６ｂは前記半導体パターン１０４と一部分がオーバーラップし、そのオーバーラップした領域がストレージ電極１０６ｃとして使用される。

そして、前記ゲート電極１０６ａとストレージ電極１０６ｃの下側を除いた前記ゲート電極１０６ｂの両側の前記半導体パターン１０４には不純物イオン注入によってソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂが形成され、前記ゲートライン１０６及び共通ライン１０６ａを含む前記基板１００の全面に第１層間絶縁膜１０７が形成され、前記第１層間絶縁膜１０７の画素領域に透過電極１０８ａが形成される。ここで、前記第１層間絶縁膜１０７はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜で構成されている。

前記透過電極１０８ａを含む前記第１層間絶縁膜１０７上に有機絶縁膜１１２が形成され、前記ソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂが露出するように前記有機絶縁膜１１２、第１層間絶縁膜１０７及びゲート絶縁膜１０５が除去され、第１、第２コンタクトホール１１５ａ、１１５ｂが形成され、前記画素領域のうち透過部に相応する前記有機絶縁膜１１２が除去され、透過ホール１１５ｃが形成され、前記反射領域の前記有機絶縁膜１１２の表面は凸凹構造を有する。

前記第１コンタクトホール１１５ａを介して前記ソース領域１０４ａに連結され、前記ゲートライン１０６に垂直になるようにデータライン１１６及びソース電極１１６ａが形成され、前記第２コンタクトホール１１５ｂを介して前記ドレイン領域１０４ｂに連結され、前記透過ホール１１５ｃを介して前記透過電極１０８ａに連結されるようにドレイン電極１１６ｂ及び反射電極１１６ｃが一体に形成される。この際、前記反射電極１１６ｃは凸凹構造で形成されており、ソース電極１１６ａはデータライン１１６の一方から突出して形成されている。

上記でデータライン１１６とソース電極１１６ａとドレイン電極１１６ｂと反射電極１１６ｃは同一層に反射金属で形成される。この際、前記反射金属はＡｌまたはＡｌネオジムまたはＡｇのように抵抗値が小さく、反射率に優れた単層構造で形成するか、抵抗の小さい第１金属と反射度の高い第２金属とを積層して形成できる。この際、第１金属はＭｏを使用し、第２金属はＡｌまたはＡｌネオジム（例えばＡｌＮｄ）またはＡｇを使用する。

上述した構成によって、前記ゲートライン１０６とデータライン１１６との交差部分には薄膜トランジスターＴＦＴが形成されるが、このようなＴＦＴは基板１００の一領域に形成された半導体パターン１０４と、その半導体パターン１０４を含む前記基板１００の全面に形成されたゲート絶縁膜１０５と、前記半導体パターン１０４の一領域上に形成されたゲート電極１０６ａと、そのゲート１０６ａ両側の前記半導体パターン１０４に形成されたソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂと、前記ソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂにコンタクトしたソース／ドレイン電極１１６ａ、１１６ｂとで構成されている。

また、ストレージキャパシタは半導体パターン１０４／ゲート絶縁膜１０５／ストレージ電極１０６ｃまたは／及びストレージ電極１０６ｃ／第１層間絶縁膜１０７／透過電極１０８ａに形成される。

次に、上記構成を有する本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の製造方法について説明する。

図６Ａ乃至図６Ｊは、本発明の実施の形態に係る図４のＩ−Ｉ´線上の工程断面図である。 図６Ａに示したように、各画素領域が透過領域と反射領域とに定義される基板１００上にバッファ絶縁膜１０１と、非晶質シリコン層を蒸着した後、熱硬化やレーザーアニリング工程で非晶質シリコン層を結晶化してポリシリコン層１０２とを形成する。

図６Ｂに示したように、前記ポリシリコン層１０２上に第１フォトレジスト１０３を蒸着し、第１マスクを用いたフォトリソグラフィ工程で前記ポリシリコン層１０２上の薄膜トランジスター形成領域と、ストレージキャパシタ形成領域にのみ残るように前記第１フォトレジスト１０３をパターニングする。そして、前記パターニングされた第１フォトレジスト１０３をマスクに用いて前記ポリシリコン層１０２を食刻して半導体パターン１０４を形成する。

図６Ｃに示したように、前記半導体パターン１０４を含む基板の全面にゲート絶縁膜１０５を蒸着し、そのゲート絶縁膜１０５上に導電性金属のアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、または前記金属のネオジム層を蒸着する。その後、第２フォトレジスト及び第２マスク（図示せず）を用いたフォトリソグラフィ工程と食刻工程で前記導電性金属をパターニングして、一方向に延びたゲートライン１０６と、前記半導体パターン１０４にオーバーラップするように前記ゲートライン１０６から突出したゲート電極１０６ａを形成する。これと同時に、前記ゲートライン１０６に平行して配列され、前記半導体パターン１０４にオーバーラップするように共通ライン１０６ｂを形成する。この際、前記半導体パターン１０４とオーバーラップする共通ライン１０６ｂの一領域はストレージ電極１０６ｃに用いられる。

そして、前記ゲート電極１０６ａ及び共通ライン１０６ｂをマスクとして用いて前記半導体パターン１０４内に不純物イオンを注入して、ゲート電極１０６ａ両側の半導体パターン１０４にソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂを形成する。

図６Ｄに示したように、前記ゲート電極１０６ａを含む基板１００の全面に層間絶縁膜１０７と透明導電膜１０８及び第３フォトレジスト１１０を順次蒸着する。この際、前記層間絶縁膜１０７はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を蒸着して形成し、前記透明導電膜１０８はインジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）、スズーオキサイド（ＴＯ）、インジウム−ジンクーオキサイド（ＩＺＯ）、またはインジウム−スズ−ジンクーオキサイド（ＩＴＺＯ）で形成する。

そして、第３マスク１０９を用いた露光及び現像工程で透明導電膜１０８上に互いに異なる厚さを有するように前記第３フォトレジスト１１０をパターニングする。この際、前記第３マスク１０９はハーフトーンマスクとして、第１領域１０９ａと第２領域１０９ｂと第３領域１０９ｃの３領域に分けられる。

前記マスク１０９の第１領域１０９ａは、画素領域に相応する遮光領域として、露光及び現像後に前記第３フォトレジスト１１０はそのまま残っている。前記マスクの第２領域１０９ｂはソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂにコンタクトホールを形成するための透過領域に対応する領域として、露光及び現像後に第３フォトレジスト１１０は全部除去される。前記第３マスクの第３領域１０９ｃは、前記第１、第２領域を除いた部分に相応する部分投光領域として、露光及び現像後に前記第３フォトレジスト１１０は半分程度の厚さのみ残る。

図６Ｅに示したように、前記パターニングされた第３フォトレジスト１１０をマスクとして用いて前記第２領域に当たる前記透明導電膜１０８及び層間絶縁膜１０７を選択的に除去する。この際、前記透明導電膜１０８は湿食食刻で除去し、その後、前記層間絶縁膜１０７は乾式食刻工程で除去する。

図６Ｆに示したように、前記第３領域１０９ｃの透明導電膜１０８が現れるように前記第３フォトレジスト１１０をアッシング処理する。これにより第１領域１０９ａにのみ前記第３フォトレジスト１１０が残る。

前記第１領域の第３フォトレジストパターン１１０をマスクとして用いた湿式食刻工程で前記第３領域の透明導電膜１０８を除去し、第２領域のゲート絶縁膜１０５を除去する。したがって、第１領域に透過電極１０８ａを形成し、前記ソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂが現れるようにコンタクトホール１１１ａ、１１１ｂを形成する。その後に第３フォトレジストパターン１１０を除去する。

上記の工程によって、ストレージキャパシタは半導体パターン１０４／ゲート絶縁膜１０５／ストレージ電極１０６Ｃまたは／及びストレージ電極１０６Ｃ／層間絶縁膜１０７／透過電極１０８ａによって形成される。

図６Ｇに示したように、基板１００の全面にフォトアクリルのような有機絶縁膜１１２と、第４フォトレジスト１１４とを順次に形成する。そして、第４マスク１１３を用いた露光及び現像工程で段差を有するように前記第４フォトレジスト１１４をパターニングする。ここで、前記第４マスク１１３は透過層１１３ａ上に半透過層１１３ｂ、半透過層１１３ｂ上に遮光層１１３ｃの３層構造で構成されているが、透過層１１３ａは水晶で構成されており、半透過層１１３ｂはモリブデンシリサイドで構成されており、遮光層１１３ｃはクロム（Ｃｒ）で構成されている。

上記で半透過層１１３ｂは厚さによって３０〜５０％程度の光を透過させ、遮光層１１３ｃは反射電極の凸凹の大きさによって幅及び間隔が変わることがある。

上記の構成を有する第４マスク１１３は大きく透過領域、半透過領域及び遮光領域に分けられる。前記透過領域は、前記ソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂのコンタクトホール１１１ａ、１１１ｂに対応する領域として、前記透過層１１３ａのみで構成される。そして、前記半透過領域は透過層１１３ａ上に半透過層１１３ｂが形成されたもので、反射領域の凹部が形成される第１領域と、画素領域の透過ホール及びドレインコンタクト部分が形成される第２領域として分けられる。前記遮光領域は、透過層１１３ａ、半透過層１１３ｂと遮光層１１３ｃとが積層して形成されたもので、反射領域の凸部が形成される領域に当たる。

上記のように構成された第４マスク１１３を用いて前記第４フォトレジスト１１４を露光及び現像すると、厚さが異なるようにパターニングされる。即ち、前記投光領域に対応する部分の第４フォトレジスト１１４は有機絶縁膜１１２が現れるように全部除去され、前記半透過領域の第４フォトレジスト１１４は一定の厚さだけ残るように除去され、前記遮光領域の第４フォトレジスト１１４は全部残っている。

この際、前記部分透過領域のうち、前記反射領域の凹部が形成される第１領域より前記画素領域の透過ホールが形成される第２領域の前記第４フォトレジスト１１４が更に薄い厚さを有する。その理由は、前記第１領域では遮光層１１３ｃ間の間隔が狭く、第２領域では遮光層１１３ｃの間隔が大きいため、半透過領域と言えども遮光層の間隔の広い部分で光の干渉及び回折現像によって更に多くの光が透過されるためである。

図６Ｈに示したように、前記パターニングされた第４フォトレジスト１１４をマスクとして用いた乾式食刻工程で前記第４マスク１１３の透過領域に対応する有機絶縁膜１１２を除去する。

図６Ｉに示したように、乾式食刻工程によって透明導電膜１０８で構成された透過電極１０８ａ及びソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂが現れるまで第４フォトレジストパターン１１４と有機絶縁膜１１２とを同時に食刻する。この際、透明導電膜１０８は食刻ストップ層として使用される。

上記工程によってソース／ドレイン領域１０４ａ、１０４ｂの上部にソース／ドレインコンタクトホール１１５ａ、１１５ｂが形成され、半透過領域の第１領域は有機絶縁膜１１２の一定の厚さが食刻され凹部を形成し、半透過領域の第２領域には透過ホール１１５ｃが形成される。これによって反射領域は凸凹構造となり、透過ホール１１５ｃには透過電極１０８ａが現れる。その後に反射領域の凸凹構造が曲線型の凸凹となるようにリフロー工程を進める。

図６Ｊに示したように、ソース／ドレインコンタクトホール１１５ａ、１１５ｂと透過ホール１１５ｃを含む凸凹構造を有する基板１００の全面にＡｌまたはＡｌネオジムまたはＡｇのような抵抗値が小さく、反射率に優れた反射金属を蒸着する。

次に、第５フォトレジスト及び第５マスク（図示せず）を用いたフォトリソグラフィー工程で前記反射金属を選択的に除去して、前記ゲートライン１０６と交差配列され、画素領域を定義するデータライン１１６と前記ソース領域１０４ａには反射金属で構成されたソース電極１１６ａを形成する。これと同時に、反射領域には前記ドレイン領域１０４ｂと前記透過電極１０８ａに連結されるようにドレイン電極１１６ｂと反射電極１１６ｃを形成する。この際、前記反射電極１１６ｃは凸凹構造を有するように形成され、反射効率が向上する。前記ソース電極１１６ａはデータライン１１６の一方から突出している。

この際、前記反射金属は単層構造よりは抵抗の小さい第１金属と、反射度の高い第２金属とを積層して形成することができ、前記第１金属はＭｏを使用し、第２金属はＡｌまたはＡｌネオジム（ＡｌＮｄ）またはＡｇを使用する。上記のように形成する理由は、Ｍｏと透明電極（ＩＴＯ）とが直接コンタクトすると、ＡｌまたはＡｌＮｄが透明電極とコンタクトする時よりコンタクト抵抗を低めることができ、Ａｌ、ＡｌＮｄとＩＴＯが直接接すると、その界面でＡｌ_２Ｏ_３が形成され、ガルバニック（galvanic）腐食問題が発生するが、これを防止するためである。

以上に説明した内容を通じて当業者であれば本発明の技術思想を離脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能なことが分かる。したがって、本発明の技術範囲は上記実施の形態に記載された内容に限られるものではなく、特許請求の範囲によって定められるべきである。

一般的な半透過型液晶表示装置の一部を示した分解斜視図である。 一般的な半透過型液晶表示装置の断面図である。 関連技術に係る半透過型液晶表示装置の構造断面図である。 本発明の実施の形態に係る半透過型液晶表示装置の平面図である。 本発明の実施の形態に係る図４のＩ−Ｉ´線上の半透過型液晶表示装置の構造断面図である。 本発明の実施の形態に係る図４のＶ−Ｖ´線上の半透過型液晶表示装置の工程断面図である。 図６Ａに続く工程断面図である。 図６Ｂに続く工程断面図である。 図６Ｃに続く工程断面図である。 図６Ｄに続く工程断面図である。 図６Ｅに続く工程断面図である。 図６Ｆに続く工程断面図である。 図６Ｇに続く工程断面図である。 図６Ｈに続く工程断面図である。 図６Ｉに続く工程断面図である。

符号の説明

１００ 基板、１０１ バッファ絶縁膜、１０２ ポリシリコン層、１０３ 第１フォトレジストパターン、１０４ アクティブパターン、１０４ａ、１０４ｂ ソース、ドレイン領域、１０５ ゲート絶縁膜、１０６ ゲートライン、１０６ａ ゲート電極、１０７ 第１層間絶縁膜、１０８ 透明導電膜、１０８ａ 透過電極、１０９ 第３マスク、１１０ 第３フォトレジストパターン、１１１ａ、１１１ｂ 第１、第２コンタクトホール、１１２ 有機絶縁膜、１１３ 第４マスク、１１３ａ 透過層、１１３ｂ 半透過層、１１３ｃ 遮光層、１１４ 第４フォトレジストパターン、１１５ａ、１１５ｂ ソース、ドレインコンタクトホール、１１５ｃ 透過ホール、１１６ データライン、１１６ａ ソース電極、１１６ｂ ドレイン電極、１１６ｃ 反射電極。

Claims (21)

1. 各画素領域が反射領域と透過領域とに定義される半透過型液晶表示装置において、
   基板上に形成された半導体パターンと、
   前記半導体パターンにゲート電極がオーバーラップするように前記基板上に形成されたゲートライン及びゲート電極と、
   前記ゲート電極の両側の前記半導体パターンに形成されたソース／ドレイン領域と、
   前記ソース／ドレイン領域にコンタクトホールを有し、前記ゲートラインを含む基板の全面に形成された層間絶縁膜と、
   前記画素領域の前記層間絶縁膜上に形成された透過電極と、
   前記ソース／ドレイン領域にコンタクトホールを有し、前記透過領域に透過ホールを有するように前記透過電極を含む基板の全面に形成された絶縁膜と、
   前記ソース領域に電気的に連結されるデータライン及びソース電極と、
   前記ドレイン領域と前記透過電極に電気的に連結されるように前記反射領域に形成されるドレイン電極及び反射電極と
   を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
2. 前記ゲートラインと同一層に前記データラインに平行し、且つ前記半導体パターンにオーバーラップするように形成された共通ラインを更に含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
3. 前記反射電極が凸凹状に形成されるように前記絶縁膜はその表面に凸凹部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
4. 前記データライン、ソース電極、ドレイン電極及び反射電極は同一層に同一の物質で形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
5. 前記ドレイン電極と反射電極とが一体に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
6. 前記反射電極は、前記透過ホールの部分で前記透過電極と直接コンタクトする
   ことを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶表示装置。
7. 各画素領域が反射領域と透過領域とに定義される液晶表示装置の製造方法において、
   基板上に半導体パターンを形成する第１段階と、
   前記半導体パターンにゲート電極がオーバーラップするように前記基板上にゲートライン及びゲート電極を形成すると同時に、前記ゲートラインと平行に配列され、前記半導体パターンにオーバーラップするように共通ラインを形成する第２段階と、
   前記ゲート電極の両側の前記半導体パターンにソース／ドレイン領域を形成する第３段階と、
   前記ゲートラインを含む基板の全面に層間絶縁膜の透明導電層を形成する第４段階と、
   第１ハーフトーンマスクを用いて前記層間絶縁膜及び透明導電層を選択的に除去して、前記ソース／ドレイン領域に第１、第２コンタクトホールを形成し、前記画素領域に透過電極を形成する第５段階と、
   前記透過電極を含む基板の全面に絶縁膜を蒸着する第６段階と、
   第２ハーフトーンマスクを用いて前記絶縁膜を選択的に除去して、前記ソース／ドレイン領域にソース／ドレインコンタクトホールを形成し、前記透過領域に透過ホールを形成し、前記反射領域の前記絶縁膜の表面に凸凹構造を形成する第７段階と、
   前記絶縁膜上に金属層を蒸着し、選択的に除去して前記ソース領域に電気的に連結されるデータライン及びソース電極を形成し、前記ドレイン領域と前記透過電極とに電気的に連結されるように前記反射領域にドレイン電極及び反射電極を形成する第８段階と
   を含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置の製造方法。
8. 前記半導体パターンを形成する段階は、
   前記基板上に非晶質シリコン層を蒸着する段階と、
   前記非晶質シリコンをポリシリコン層に結晶化する段階と、
   前記ポリシリコン層を選択的に除去する段階とを含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
9. 前記第１ハーフトーンマスクは、
   画素領域に相応する遮光部と、
   前記第１、第２コンタクトホールに相応する透過部と、
   前記遮光部と透過部を除いた領域に相応する半透過部とを備えて構成される
   ことを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
10. 前記第５段階は、
    前記透明導電層上にフォトレジストを蒸着する段階と、
    前記第１ハーフトーンマスクを用いた露光及び現像工程で前記遮光部に相応する部分は残っており、前記透過部に相応する部分は前記透明導電層が露出するように除去され、前記半透過部に相応する部分は一定の厚さが除去されるように前記フォトレジストをパターニングする段階と、
    前記パターニングされたマスクを用いて、露出された前記透明導電膜及び層間絶縁膜を選択的に除去して、前記第１、第２コンタクトホールを形成する段階と、
    前記遮光部にのみ残るように前記フォトレジストをアッシングする段階と、
    前記アッシングされたフォトレジストをマスクに用いて前記透明導電膜を選択的に除去して、前記透過電極を形成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項９に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
11. 前記第１、第２コンタクトホールの形成時、前記透明導電膜は湿式食刻で除去し、前記層間絶縁膜は乾式食刻工程で除去する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
12. 前記透過電極の形成時、前記透明導電層は湿式食刻工程で除去する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
13. 前記透明導電膜は、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）、スズーオキサイド（ＴＯ）、インジウム−ジンクーオキサイド（ＩＺＯ）、またはインジウム−スズ−ジンクーオキサイド（ＩＴＺＯ）で形成する
    ことを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
14. 前記第２ハーフトーンマスクは、
    前記ソース／ドレインコンタクトホールに対応する透過部と、
    前記反射領域の凹部及び前記透過ホールに対応する半透過部と、
    前記反射領域の凸部に対応する遮光部とを含む
    ことを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
15. 前記第７段階は、
    前記絶縁膜上にフォトレジストを形成する段階と、
    前記第２ハーフトーンマスクを用いた露光及び現像工程で前記遮光部に相応する部分は残っており、前記透過部に相応する部分は前記有機絶縁膜が露出するように除去され、前記半透過部に相応する部分は一定の厚さが除去されるように前記フォトレジストをパターニングする段階と、
    前記パターニングされたフォトレジストをマスクに用いて、前記露出した絶縁膜を選択的に除去して前記ソース／ドレインコンタクトホールを形成する段階と、
    前記透過電極及びソース／ドレイン領域が現れるまでパターニングしたフォトレジストと前記絶縁膜とを同時に食刻して透過領域に透過ホールを形成し、前記反射領域の絶縁膜の表面に凸凹部を形成する段階と
    を含むことを特徴とする請求項１４に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
16. 前記パターニングしたフォトレジストと前記絶縁膜とを同時に食刻する段階は、乾式食刻で食刻する
    ことを特徴とする請求項１５に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
17. 前記凸凹部が曲線型の凸凹となるようにリフローする段階を更に含む
    ことを特徴とする請求項１５に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
18. 前記絶縁膜は、フォトアクリルのような有機物質で形成する
    ことを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
19. 前記金属層はＡｌまたはＡｌネオジムまたはＡｇのような金属を使用するか、或いは抵抗の小さい第１金属と、反射度の高い第２金属とを積層して形成する
    ことを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
20. 前記第１金属はＭｏを使用し、前記第２金属はＡｌまたはＡｌネオジムまたはＡｇのような金属を使用する
    ことを特徴とする請求項１９に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
21. 前記層間絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜で形成する
    ことを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶表示装置の製造方法。
    

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