JP3717078B2 - 液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置に係り、特に写真工程の段階を省き素子の信頼性を向上させ得る薄膜トランジスタの液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置に関する。

情報表示装置は電気的な信号を視覚画像に変換させ、人間が直接に視覚体系により情報を解読するに用いられる電子システムの一種であって、電子光学的素子である。このような表示装置としては、液晶表示装置（ＬＣＤ）が一番広く用いられており、その外にもプラズマ放電を用いるプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）、最近多く研究されつつある電界放出表示装置（ＦＥＤ）、反射型として微小ミラーの動きを制御する可変ミラー素子（ＤＭＤ）などが開発されて急速に補給されつつある。

この内、液晶表示装置は電気場により分子の配列が変化する液晶の光学的な性質を用いる液晶技術と、微細パターンが形成できる半導体技術とを融合した表示装置であり、一番普遍化された平板表示装置のうちの一つである。液晶表示装置のうち、薄膜トランジスタを能動素子として用いる薄膜トランジスタ−液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）は低消費電力、低電圧駆動力、薄型、軽量の多様な長所を有している。

一方、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は一般トランジスタに比べて非常に薄いため、その製造工程は一般トランジスタの製造工程に比べて、更に複雑で生産性に劣り高コストである。従って、ＴＦＴの生産性を高め、低コストにするための方法が色々と研究されつつある。特に、製造工程に用いられるマスクの数を減らすための方法が広く研究されている。

以下、添付した図面に基づき従来の技術による液晶表示装置の製造方法を説明する。

図１Ａ乃至図２Ｄは従来の技術による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

図１Ａを参照すると、まず透明な基板１０の上にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着して金属膜を形成した後、１次写真蝕刻してゲート電極１１を形成する。次いで、通常の写真工程を用いてパッド部の基板上にフォトレジストパターン（図示せず）を形成した後、前記基板の全面を陽極酸化することにより、ＴＦＴ部のゲート電極上に陽極酸化膜１３を形成する。この際、パッド部は前記フォトレジストパターンにより陽極酸化が起こらない。その後、前記フォトレジストパターンを取り除く。

図１Ｂを参照すると、陽極酸化膜の形成された基板１０の全面に窒化膜などを蒸着して絶縁膜１５を形成する。次いで、前記絶縁膜１５の上に非晶質シリコン膜１７と不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１９を順次に積層して半導体膜を形成する。次に、前記半導体膜を３次写真蝕刻してＴＦＴ部に非晶質シリコン膜１７と不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１９からなる半導体膜パターン（１７＋１９）を形成する。

図２Ｃを参照すると、前記パッド部に形成されたゲート電極１１の上面の一部が露出されるように前記絶縁膜１５を４次写真蝕刻してゲート電極とパッド電極とを連結するためのコンタクトホールを形成する。次に、前記基板１０の全面にクロム（Ｃｒ）などの金属膜を積層した後、５次写真蝕刻してＴＦＴ部にはソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂを形成し、パッド部にはコンタクトホールを通じて前記ゲート電極１１と連結されるパッド電極２１ｃを形成する。前記ソース電極２１ａ及びドレイン電極２１ｂを形成するための５次写真蝕刻時に前記ゲート電極１１の上部の不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１９も一部蝕刻されて前記ゲート電極１１の上部に形成された非晶質シリコン膜１７が露出される。

図２Ｄを参照すると、ソース電極２１ｃ及びドレイン電極２１ｂの形成された基板のＴＦＴ部の全面に絶縁物質を蒸着して保護膜２３を形成した後、６次写真蝕刻を行い前記ドレイン電極２１ｂと画素電極とを連結させるためのコンタクトホールを形成する。この際、パッド部には保護膜を形成しない。

次いで、結果物の全面にインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）のような透明導電物質を蒸着した後、７次写真蝕刻して画素電極２５を形成する。従って、前記６次写真蝕刻時に前記ドレイン電極２１ｂの上の保護膜が一部取り除かれ形成された画素電極用のコンタクトホールにより前記ドレイン電極２１ｂと画素電極２５とが連結される。

前記従来の液晶表示装置の製造方法によると、ゲート電極をパターニングするための１次写真蝕刻、陽極酸化膜を形成するための２次写真蝕刻、半導体膜パターンを形成するための３次写真蝕刻、コンタクトホールを形成するための４次写真蝕刻、ソース電極及びドレイン電極をパターニングするための５次写真蝕刻、画素電極用のコンタクトホールを形成するための６次写真蝕刻、画素電極をパターニングするための７次写真蝕刻など最小限に７回の写真蝕刻工程が要求される。従って、製造に長時間がかかり必要なマスクの数が多すぎるため、高コストとなり製造収率も落ちる短所がある。

かつ、ゲート電極を形成する物質として純粋アルミニウムを用いるため、ゲート電極の形成後、窒化膜、非晶質シリコン層及び不純物のドーピングされた非晶質シリコン層の３層膜を形成するための高温熱処理中にゲート電極にヒロック（ｈｉｌｌｏｃｋ）が発生する可能性が増大する。

そこで、本出願人は前記問題点を解決するために、アルミニウム合金をゲート電極に採用しゲート電極の上部あるいは下部に耐火金属を用いてキャッピング金属膜を形成し、保護膜の形成工程とコンタクトホールの形成工程を同時に施すことにより、マスクの数を従来の７枚から５枚に減らせる方法を提案してある。

図３は５枚のマスクを用いるＴＦＴ−ＬＣＤの製造方法の一例を説明するための断面図であり、韓国特許出願９５−４２６１８号に開示されている。参照符号３０は基板を、３２はアルミニウム合金膜を、３４は耐火金属からなるキャッピング膜を、３６は窒化膜のような絶縁膜を、３８は非晶質シリコン膜を、４０ａは不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜を、４２ａはソース電極を、４２ｂはドレイン電極を、４４は保護膜を、４６は画素電極をそれぞれ示す。

図３を参照すると、ＴＦＴ部及びパッド部に形成されたゲート電極はアルミニウムあるいはアルミニウム−ネオジウム（Ａｌ−Ｎｄ）あるいはアルミニウム−タンタル（Ａｌ−Ｔａ）のようなアルミニウム合金からなる第１金属膜３２と、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはチタン（Ｔｉ）のような耐火金属からなる第２金属膜３４が順次に積層された二重構造からなっている。

かつ、ＴＦＴ部では保護膜４４が蝕刻され形成されたコンタクトホールを通じて画素電極４６とドレイン電極４２ｂとが連結されている。パッド部では、第２金属膜３４の上に形成された保護膜４４及び絶縁膜３６が同時に蝕刻され第２金属膜３４の一部を露出させるコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールを通じてゲート電極（３２＋３４）とＩＴＯからなる画素電極４６とが連結されている。

前記方法によると、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる第１金属膜３２の上にキャッピング膜として第２金属膜３４を形成することにより陽極酸化膜の形成工程を省くことができ、絶縁膜３６及び保護膜４４を同時に蝕刻することにより写真工程の数を減らすことができる。

図４は本出願人により提案された５枚のマスクを用いたＴＦＴ−ＬＣＤ製造方法の他の例を説明するための断面図であり、韓国特許出願９５−６２１７０号に開示されている。参照符号５０は基板を、５１は耐火金属からなる第１金属膜を、５３はアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる第２金属膜を、５５は絶縁膜を、５７は非晶質シリコン膜を、５９は不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜を、６１ａはソース電極を、６１ｂはドレイン電極を、６１ｃはパッド電極を、６３は保護膜を、６７は画素電極をそれぞれ示す。

図４を参照すると、ＴＦＴ部及びパッド部に形成されたゲート電極がクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはチタン（Ｔｉ）のような耐火金属からなる第１金属膜５１と、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる第２金属膜５３が順番に積層された二重構造からなっている。

ＴＦＴ部では保護膜６３が蝕刻され形成されたコンタクトホールを通じて画素電極６７とドレイン電極６１ｂとが連結され、パッド部では第１金属膜５１及び第２金属膜５３からなるゲート電極とパッド電極６１ｃとが画素電極６７を通じて連結されている。前記パッド部に形成されたゲート電極は画素電極６７と接触する部分の第２金属膜５３が蝕刻されている。

前記方法によるとマスクの数を減らすことができ、耐火性金属膜とその上部に積層されるアルミニウム膜の二重膜にてゲート電極を形成することによりアルミニウム膜のヒロック成長を抑制することができる。かつ、パッド部に画素電極を形成する前にゲート電極を構成するアルミニウム膜を蝕刻することにより後続工程で形成される画素電極とアルミニウム膜の間の接触抵抗を減らすことができる。

しかしながら、前記二つの方法は次のような問題点を有しており、次の図５を通して説明する。図５は図３及び図４の液晶表示装置を製造するためのレイアウト図であり、パッド部のみを示した。参照符号Ｍ１はパッド電極をパターニングするためのマスクパターンを、Ｍ２は画素電極とパッド電極を連結させるコンタクトホールを形成するためのマスクパターンを、Ｍ３は画素電極をパターニングするためのマスクパターンをそれぞれ示す。

第１、前記第１方法のようにパッド部に形成されるパッド電極を耐火金属／アルミニウム（あるいはアルミニウム合金）の構造から形成する場合、図５に示したように‘Ａ’部分でアルミニウムとＩＴＯとが直接接触するようになる。このようにアルミニウムとＩＴＯが接触すると、ＩＴＯをパターニングするための写真工程時に現像液による電池反応のためにＩＴＯが現像液に解けたり、ＬＣＤ駆動時に駆動電流により酸化膜が形成される問題点がある。

第２、パッド電極を前記第２方法のようにアルミニウム（あるいはアルミニウム合金）／耐火金属の構造から形成する場合、保護膜及び絶縁膜を蝕刻した後にパッド電極上部のアルミニウム（あるいは合金）を蝕刻すると図５の‘Ｂ’部位でアルミニウムとＩＴＯとが接触するようになる。

第３、パッド部のＩＴＯはカラーフィルターが形成される上部基板のＩＴＯとオーバラップするように形成されるが、この場合には両者間の導電性粒子により両ＩＴＯ電極の間に短絡が発生しやすい。

第４、パッド部のゲート電極とパッド電極とを連結するために絶縁膜と保護膜を同時に蝕刻するため、絶縁膜及び保護膜の蝕刻された部分が基板とほとんど垂直に形成されるので、後続工程でＩＴＯ膜を蒸着する時ステップカバレージが不良になる。

第５、保護膜及び絶縁膜が数個のパッドにかけて一つの箱状にオープンされるため、保護膜及び絶縁膜を乾式蝕刻する際にパッドの間の基板が蝕刻される恐れがある。
韓国特許出願９５−４２６１８号 韓国特許出願９５−６２１７０号

本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであり、パッド部でのアルミニウムとＩＴＯとの接触を防止して素子の信頼性を向上させ得る液晶表示装置の製造方法及び液晶表示装置を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するために本発明による液晶表示装置の製造方法は、膜トランジスタ部及びパッド部を有する液晶表示装置の製造方法において、基板上に耐火金属からなる第１金属膜及びアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第２金属膜を順番に積層した後、１次写真蝕刻して前記薄膜トランジスタ部及びパッド部の基板上にゲート電極及びゲートパッドをそれぞれ形成する段階と、前記ゲート電極及びゲートパッドの形成された基板の全面に絶縁膜及び半導体膜を順番に形成する段階と、前記半導体膜を２次写真蝕刻して前記薄膜トランジスタ部に半導体膜パターンを形成する段階と、前記半導体膜パターンの形成された基板の全面に第３金属膜を形成する段階と、前記第３金属膜を３次写真蝕刻して前記薄膜トランジスタ部にソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、前記ソース電極及びドレイン電極の形成された基板の全面に保護膜を形成する段階と、前記保護膜、前記絶縁膜及び前記第２金属膜を選択的に４次写真蝕刻して前記ドレイン電極の表面と、前記ゲートパッドの第１金属膜を露出させるコンタクトホールを形成し、前記ゲートパッドの表面を露出させるコンタクトホールが前記ゲートパッドより大きくオープンされるように形成する段階と、前記コンタクトホールの形成された基板の全面にＩＴＯ膜を形成する段階と、前記ＩＴＯ膜を５次写真蝕刻して、前記ドレイン電極と接続される第１画素電極パターンと、ゲートパッドと接続される第２画素電極パターンとを形成する段階と、を含むことを特徴とする。

前記目的を達成するために本発明による液晶表示装置は、基板上に形成され、クロム、モリブデン及びチタンよりなる群から選択された耐火金属のうちの一つからなる第１金属膜と、前記第１金属膜上に形成され、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第２金属膜よりなるゲート電極及びゲートパッドと、前記ゲート電極及びゲートパッドが形成された基板上に、前記ゲートパッドの表面を露出させるホールを有する絶縁膜と、前記ゲート電極上の前記絶縁膜上に形成された半導体膜と、前記半導体膜上に形成され、前記ゲート電極上で分離しているドーピングされた半導体膜と、前記ドーピングされた半導体膜上に第３金属膜で形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及びドレイン電極上に形成され、前記ドレイン電極上に形成された第１コンタクトホール、及び少なくとも前記ゲートパッド部で前記ゲートパッドを覆う前記絶縁膜の前記ホールと連通された第２コンタクトホールを有する保護膜と、前記第１コンタクトホールを通じて前記ドレイン電極と接触するＩＴＯ膜よりなる第１画素電極パターンと、前記第２コンタクトホールを通じて前記ゲートパッドと接触するＩＴＯ膜よりなる第２画素電極パターンと、を具備し、前記第２コンタクトホールと連通される前記絶縁膜の前記ホールの境界面のうち少なくとも１面は前記ゲートパッド部の外側に位置し、前記ゲートパッドの第２金属膜は前記第２コンタクトホール内で食刻され、前記第１金属膜と前記第２画素電極パターンが電気的に接触されることを特徴とする薄膜トランジスタ基板を有する液晶表示装置。

本発明によると、ゲート電極の構造とパッド部のパターンを変更することにより、写真工程の数を減らし、かつアルミニウムとＩＴＯの間の接触を防止し素子の信頼性を向上させることができる。

本発明による液晶表示装置の製造方法によると、ソース／ドレイン電極用の金属膜と半導体膜を同時にパターニングすることにより、写真工程の段階が省かれる。

また、ゲートパターンをアルミニウムあるいはアルミニウム合金と耐火金属膜を用いた二重構造から形成することにより、ゲート配線の低抵抗化をなすことができ、耐火金属によりＩＣ接続時にゲートパッドの接続信頼性を向上させることができる。

また、保護膜をパターニングする際にマスクとしてブラックフォトレジスト用いる場合には、ブラックフォトレジスト膜をそのまま用いることができる。即ち、上部基板に別途のブラックマトリックスを形成する必要がないでの、工程が更に単純化される上に、低コストになる。

以下、本発明を添付した図面に基づき更に詳細に説明する。

図６は本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図である。

図６を参照すると、横方向に複数のゲートライン１が形成されており、各ゲートライン１の一端には複数のゲートパッド２が設けられている。前記ゲートライン１に薄膜トランジスタ５と画素電極６とが連結されている。かつ、縦方向には複数のデータライン３が形成されており、各データライン３の一端に複数のデータパッド４が設けられている。前記単位ゲートライン１とデータライン３により取り囲まれる部分が一つの画素電極６になる。

図７は本発明の第１参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための概略平面図であり、パッド部を示す。参照符号Ｐ１はパッド電極を形成するためのマスクパターンを、Ｐ２は絶縁膜及び保護膜を蝕刻して画素電極とパッド電極とを連結するコンタクトホールを形成するためのマスクパターンを、Ｐ３は画素電極をパターニングするためのマスクパターンをそれぞれ示す。

図７を参照すると、パッド部の保護膜及び絶縁膜はゲートパッドパターンより内側で蝕刻されるようにレイアウトされている。従って、アルミニウム膜が露出されることにより発生するアルミニウム膜とＩＴＯ膜との接触を防止することができる。かつ、画素電極は前記保護膜及び絶縁膜の蝕刻された部分より大きく形成されるので、ＩＴＯにより第２金属膜が保護され得る。

図８Ａ乃至図９Ｅは本発明の第１参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

図８Ａを参照すると、まず透明な基板７０上にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を蒸着して第１金属膜７２を形成した後、前記第１金属膜７２上に耐火性金属を蒸着して第２金属膜７４を順次に形成する。次いで、前記第２金属膜７４及び第１金属膜７２を１次写真蝕刻してＴＦＴ部及びパッド部の基板上にゲート電極及びゲートパッドをそれぞれ形成する。

図８Ｂを参照すると、ゲート電極及びゲートパッドの形成された前記基板７０の全面に窒化膜を蒸着して絶縁膜７６を形成する。次に、前記絶縁膜７６の上に非晶質シリコン膜７８と不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜８０とからなる半導体膜を形成した後、前記半導体膜を２次写真蝕刻してＴＦＴ部に半導体膜パターン（７８＋８０）を形成する。

図９Ｃを参照すると、半導体膜パターン（７８＋８０）の形成された前記基板７０の全面にクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはチタン（Ｔｉ）などの金属を蒸着して第３金属膜を形成した後、前記第３金属膜を３次写真蝕刻してＴＦＴ部にソース電極８２ａ及びドレイン電極８２ｂを形成する。この際、ＴＦＴのチャンネルの形成される領域の不純物がドーピングされた非晶質シリコン膜８０も蝕刻されて前記非晶質シリコン膜７８の一部が露出される。

図９Ｄを参照すると、ソース電極８２ａ及びドレイン電極８２ｂの形成された前記基板の全面に窒化膜などを蒸着して保護膜を形成した後、前記保護膜を４次写真蝕刻して保護膜パターン８４を形成する。この際、ＴＦＴ部にはドレイン電極８２ｂ上の保護膜が蝕刻されて前記ドレイン電極８２ｂの一部が露出されて第１コンタクトホール８５ａが形成され、パッド部には第２金属膜７４上の保護膜パターン８４と絶縁膜７６とが同時に蝕刻されて第２金属膜７４が露出されて第２コンタクトホール８５ｂが形成される。この際、パッド部の前記絶縁膜７６及び保護膜パターン８４は図７に示されたように、パッド部に形成されたゲートパッドパターンより内側でオープンされるようにパターニングする。このようにすると、アルミニウム膜が露出されないので後続工程で形成されるＩＴＯ膜と接触しなくなる。かつ、前記保護膜パターン８４及び絶縁膜７６のオープンされる部位がカラーフィルターが形成される上部基板のＩＴＯ膜（図示せず）とオーバラップされないように所定間隔（参照符号ｄ）を隔てて保護膜パターン８４と絶縁膜７６をパターニングする。このようにすると、後続工程で形成される画素電極用のＩＴＯ膜とカラーフィルター基板のＩＴＯ膜間の導電性粒子による電気的な短絡が防止される。

図９Ｅを参照すると、保護膜パターン８４の形成された基板の全面に透明導電膜のＩＴＯ膜を形成した後、５次写真蝕刻を行うことにより、ＴＦＴ部のドレイン電極８２ｂと連結される第１画素電極パターン８６ａを形成し、パッド部のゲートパッド部のゲートパッド（７２＋７４）と連結される第２画素電極パターン８６ｂを形成する。

前述した本発明の第１参考例によると、ゲート電極を耐火金属／アルミニウム（あるいはアルミニウム合金）の二重構造から形成することにより、マスクの数を減らすと共に、アルミニウム膜のヒロック成長を抑制することができる。かつ、絶縁膜及び保護膜を同時に蝕刻して画素電極とゲートパッドとを連結するためのコンタクトホールを形成する時、ゲートパッドパターンの境界内で絶縁膜と保護膜をオープンさせることによりアルミニウムとＩＴＯの間の接触を防止することができる。なお、パッド部に形成される画素電極を前記保護膜及び絶縁膜がオープンされる部位より大きく形成されるようにパターニングすることにより、第２金属膜はＩＴＯ膜により保護される。

図１０は本発明の第２参考例による液晶表示装置を製造するための概略平面図であり、図１１は本発明の第２参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

図１０のＰ４は保護膜及び絶縁膜が蝕刻される部分のステップカバレージを改善させるための第１物質層の形成された部分を限るマスクパターンである。

図１１を参照すると、ゲート電極が耐火金属／アルミニウム（あるいはアルミニウム合金）の二重構造から形成され、パッド部に位置するゲートパッドパターンの境界内で絶縁膜及び保護膜がオープンされるようにパターニングされる。かつ、パッド部の保護膜及び絶縁膜が蝕刻される部位の絶縁膜上にステップカバレージを改善するための第１物質層８８が形成されている。前記第１物質層８８は半導体膜をパターニングする時、保護膜及び絶縁膜が蝕刻される境界部位に半導体膜が残るようにパターニングしたり、ソース電極８２ａ及びドレイン電極８２ｂをパターニングする時、クロム膜が残るようにパターニングすることにより形成される。従って、別途の写真工程を加えなくても画素電極用のＩＴＯのステップカバレージを向上させ得る。

図１２は本発明の第１実施例による液晶表示装置の概略レイアウト図であり、パッド部のみを示す。

保護膜及び絶縁膜がゲートパッドパターンより大きくオープンされるようにレイアウトされており、ＩＴＯ膜は前記保護膜及び絶縁膜がオープンされる部分より大きく形成されるようにレイアウトされている。従って、ゲートパッドパターン以外の部分の基板は最小限に蝕刻される一方、Ｃ部位のみのアルミニウムあるいはアルミニウム合金膜を露出させる。

図１３Ａ乃至図１５は本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するために工程の手順により示した断面図である。

図１３Ａを参照すると、まず透明な基板９０上に例えばクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）あるいはチタン（Ｔｉ）のような耐火金属を蒸着して第１金属膜９２を形成した後、前記第１金属膜９２上にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を蒸着して第２金属膜９４を形成する。次いで、前記第１金属膜及び第２金属膜を１次写真蝕刻してＴＦＴ部及びパッド部にゲート電極及びゲートパッドを形成する。

図１３Ｂを参照すると、ゲート電極が形成された前記基板の全面に、例えば窒化膜を蒸着して絶縁膜９６を形成する。次いで、窒化膜が形成された基板の全面に非晶質シリコン膜９８と不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１００から構成された半導体膜を形成する。次に、前記半導体膜を２次写真蝕刻してＴＦＴ部に活性領域として用いられる半導体膜パターンを形成する。

図１４Ｃを参照すると、半導体膜パターンの形成された基板の全面にクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）などの金属を蒸着して第３金属膜を形成した後、前記第３金属膜を３次写真蝕刻してＴＦＴ部にソース電極１０２ａとドレイン電極１０２ｂを形成する。この際、ゲート電極の上部の不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１００も一緒に蝕刻されてその下部の非晶質シリコン膜９８の表面が露出される。

図１４Ｄを参照すると、前記ソース電極１０２ａとドレイン電極１０２ｂの形成された基板の全面に窒化膜を蒸着して保護膜を形成した後、４次写真蝕刻して保護膜パターン１０４を形成する。この際、ＴＦＴ部のドレイン電極１０２ｂ上の保護膜が一部蝕刻されてドレイン電極１０２ｂの一部が露出され、パッド部に位置したゲートパッド、即ち第２金属膜９４の絶縁膜が蝕刻されてゲートパッドの表面が露出される。

図１５を参照すると、画素電極とゲートパッド間のコンタクト抵抗を減らすためにパッド部に位置する前記保護膜パターン１０４によりオープンされた第２金属膜９４を蝕刻する。次いで、第２金属膜９４の一部が蝕刻された結果物の全面に透明導電膜のＩＴＯ膜を形成した後、前記ＩＴＯ膜を５次写真蝕刻して画素電極１０６ａ及び１０６ｂを形成する。従って、ＴＦＴ部にはドレイン電極１０２ｂと連結された第１画素電極パターン１０６ａが形成され、パッド部には第１金属膜９２及び第２金属膜９４から構成されたゲートパッドと連結された第２画素電極パターン１０６ｂが形成される。

前述した本発明の第１実施例によると、５枚のマスクのみを以って液晶表示装置を製造することができる。かつ、耐火金属膜とその上部に積層されるアルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜の二重膜構造からゲート電極を形成することにより、アルミニウム膜のヒロック成長を抑制することができる。なお、パッド部に画素電極を形成する前にゲートパッドを構成するアルミニウム膜を蝕刻することにより後続工程で形成される画素電極とアルミニウム膜間の接触抵抗を減らすことができる。更に、保護膜及び絶縁膜を各ゲートパッドパターンより大きくオープンさせることによりゲートパッドのパターニング時に基板の蝕刻が最少化され、前記保護膜及び絶縁膜がオープンされる部位より大きく画素電極を形成することによりオープン部位のゲートパッドが保護される。

図１６は本発明の第２実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための概略平面図である。ゲートパッドの一側を図示されたように複数の配線から形成することにより、保護膜及び絶縁膜がオープンされてアルミニウムと画素電極が接触される部分を最少化することができ、その上に冗長配線として活用できる。

図１７は本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図である。

図１７を参照すると、第１実施例のように、ゲート電極はアルミニウム（あるいはアルミニウム合金）／耐火金属の二重構造から形成され、ゲートパッドパターンより大きく絶縁膜及び保護膜がオープンされ、画素電極は前記絶縁膜及び保護膜がオープンされる部位より大きく形成されている。かつ、パッド無の保護膜及び絶縁膜が蝕刻される部位に、画素電極用のＩＴＯ膜の形成時にステップカバレージを向上させるための第１物質層を形成するためのマスクパターンＰ５が示されている。

前記第１物質層Ｐ５は第２参考例で説明したように、半導体膜をパターニングする時に保護膜及び絶縁膜が蝕刻される境界部位に半導体膜が残るようにパターニングしたり、第３金属膜にてソース電極及びドレイン電極を形成する時に第３金属膜の一部が残るようにパターニングすることにより形成され得る。従って、別途の写真工程を加えず画素電極用のＩＴＯのステップカバレージを向上させることができる。

図１８は本発明の第４実施例による液晶表示装置を製造するための方法を説明するためのパッド部の概略平面図である。

図１９Ａ乃至図２２Ａ及び図１９Ｂ乃至図２２Ｂはそれぞれ本発明の第３参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図と断面図である。

図１９Ａ乃至図２２Ａ及び図１９Ｂ乃至図２２Ｂはそれぞれ本発明の第５実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図と断面図である。

図１９Ａ及び図１９Ｂを参照すると、まず透明な基板１１０上にＣｒ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏなどを２０００Å〜４０００Åの厚さで蒸着して第１金属膜を形成した後、前記第１金属膜を１次写真蝕刻してゲートパターン１１２を形成する。前記ゲートパターン１１２は薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極、ゲート配線、ゲートパッド電極、付加容量電極として用いられる。

図２０Ａ及び図２０Ｂを参照すると、ゲートパターン１１２の形成された基板１１０の全面に窒化膜あるいは酸化膜を３０００Å〜４０００Åの厚さで蒸着して絶縁膜１１４を形成する。次に、絶縁膜１１４の形成された前記基板１１０の上に非晶質シリコン膜１１６と不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１１８をそれぞれ２０００Åと５００Å程度の厚さで順番に蒸着して半導体膜を形成する。かつ、前記不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１１８の上にＣｒ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ及びＴｉのうち何れか一つを蒸着して第２金属膜１２０を形成する。次いで、前記第２金属膜１２０、不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１１８及び非晶質シリコン膜１１６を２次写真蝕刻して第２金属膜パターン及び半導体膜パターンを形成する。

図２１Ａ及び図２１Ｂを参照すると、前記第２金属膜パターン及び半導体膜パターンの形成された前記基板１１０の全面にＩＴＯのような透明導電膜を形成する。次いで、前記透明導電膜、第２金属膜１２０及び不純物のドーピングされた非晶質シリコン膜１１８を３次写真蝕刻してデータ線１２３、ソース電極１２０ａ、ドレイン電極１２０ｂ及び画素電極１２２を形成する。この際、前記ゲートパターン１１２の上部の非晶質シリコン膜１１６の一部が露出される。

前述した本発明の第３参考例によると、４回の写真工程が適用されて、低コストになる上に、製造収率を更に向上させることができる。

一方、前記第３参考例ではゲートパターンを単一金属膜にて形成する場合についで説明したが、前記ゲートパターンをアルミニウム（あるいはアルミニウム合金）／耐火性金属あるいは耐火性金属／アルミニウム（あるいはアルミニウム合金）などの二重金属膜を用いて形成することができる。

図２３は本発明の第４参考例を説明するための断面図であり、ゲートパターン１１２が耐火性金属／アルミニウムから形成されたことを示す。この場合、ゲートパッドを構成する金属のうち上部のアルミニウムを蝕刻して、アルミニウムを大気中に露出させないことにより、酸化膜の形成が防止される。

図２４は本発明の第５参考例を説明するための断面図であり、ゲートパターン１１２がアルミニウム／耐火性金属から構成された場合を示す。

図２４は本発明の第７実施例を説明するための断面図であり、ゲートパターン１１２がアルミニウム／耐火性金属から構成された場合を示す。

図２５は本発明の第６参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するためのものであり、完成された液晶表示装置の断面を示している。

図２５を参照すると、第３参考例と同一な方法にて画素電極をパターニングする段階まで経た結果物の全面に、窒化膜などで保護膜を形成した後、前記保護膜をパターニングするための写真工程を施す。この際、前記保護膜をパターニングするためのマスクとして通常的に用いるフォトレジストの代りにブラック粒子を含むブラックフォトレジスト１２６を用いる。前記保護膜パターニング工程を終えた後、前記ブラックフォトレジスト１２６を取り除かずそのままおいてその上にポリイミドをコーティングして配向膜１２８ａを形成し、後続工程を施して液晶表示装置を完成する。このようにすると、前記ブラックフォトレジスト１２６自体が光を遮断する役割を果たすため、後続工程で上部基板に光を遮断するためのブラックマトリックスを別途に形成する必要がなくなる。従って、工程が単純化され、低コストになる。未説明の参照符号１２８ｂは配向膜を、１３０は上部基板を、１３２はカラーフィルターを、１３４は共通電極を、１３６は液晶をそれぞれ示す。

図２５を参照すると、第５実施例と同一な方法にて画素電極をパターニングする段階まで経た結果物の全面に、窒化膜などで保護膜を形成した後、前記保護膜をパターニングするための写真工程を施す。この際、前記保護膜をパターニングするためのマスクとして通常的に用いるフォトレジストの代りにブラック粒子を含むブラックフォトレジスト１２６を用いる。前記保護膜パターニング工程を終えた後、前記ブラックフォトレジスト１２６を取り除かずそのままおいてその上にポリイミドをコーティングして配向膜１２８ａを形成し、後続工程を施して液晶表示装置を完成する。このようにすると、前記ブラックフォトレジスト１２６自体が光を遮断する役割を果たすため、後続工程で上部基板に光を遮断するためのブラックマトリックスを別途に形成する必要がなくなる。従って、工程が単純化され、低コストになる。未説明の参照符号１２８ｂは配向膜を、１３０は上部基板を、１３２はカラーフィルターを、１３４は共通電極を、１３６は液晶をそれぞれ示す。

なお、本発明は以上説明した各実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能であることは明白である。

従来技術による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図１に続く従来技術による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 ５枚のマスクを用いる従来のＴＦＴ−ＬＣＤ製造方法を例を説明するための断面図である。 ５枚のマスクを用いる従来のＴＦＴ−ＬＣＤ製造方法を例を説明するための断面図である。 図３及び図４に示された５枚のマスクの液晶表示装置を製造するためのパッド部の概略平面図である。 本発明による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するためのものであり、パッド部に対する概略平面図である。 本発明の第１参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 図８に続く本発明の第１参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第２参考例による液晶表示装置を製造するための概略平面図である。 本発明の第２参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第１実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するために工程の手順により示した断面図である。 図１３に続く第１実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するために工程の手順により示した断面図である。 図１４に続く第１実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するために工程の手順により示した断面図である。 本発明の第２実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第３実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第４実施例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図である。 本発明の第３参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図及び断面図である。 本発明の第３参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図及び断面図である。 本発明の第３参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図及び断面図である。 本発明の第３参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための平面図及び断面図である。 本発明の第４参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第５参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の第６参考例による液晶表示装置の製造方法を説明するための断面図である。

符号の説明

１…ゲートライン、
２…ゲートパッド、
３…データライン、
４…データパッド、
６，１２２…画素電極、
７０，９０，１１０…基板、
７２，９２…第１金属膜、
７４，９４，１２０…第２金属膜、
７６，９６，１１４…絶縁膜、
７８，８０，９８，１００，１１６，１１８…非晶質シリコン膜、
８２ａ，１０２ａ，１２０ａ…ソース電極、
８２ｂ，１０２ｂ，１２０ｂ…ドレイン電極、
８４…保護膜パターン、
８５ａ…第１コンタクトホール、
８５ｂ…第２コンタクトホール、
８６ａ，１０６ａ…第１画素電極パターン、
８６ｂ，１０６ｂ…第２画素電極パターン、
８８…第１物質層、
１１２…ゲートパターン、
１２４…保護膜、
１２６…ブラックフォトレジスト、
１２８ａ…配向膜。

Claims (8)

1. 薄膜トランジスタ部及びパッド部を有する液晶表示装置の製造方法において、
   基板上に耐火金属からなる第１金属膜及びアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第２金属膜を順番に積層した後、１次写真蝕刻して前記薄膜トランジスタ部及びパッド部の基板上にゲート電極及びゲートパッドをそれぞれ形成する段階と、
   前記ゲート電極及びゲートパッドの形成された基板の全面に絶縁膜及び半導体膜を順番に形成する段階と、
   前記半導体膜を２次写真蝕刻して前記薄膜トランジスタ部に半導体膜パターンを形成する段階と、
   前記半導体膜パターンの形成された基板の全面に第３金属膜を形成する段階と、
   前記第３金属膜を３次写真蝕刻して前記薄膜トランジスタ部にソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、
   前記ソース電極及びドレイン電極の形成された基板の全面に保護膜を形成する段階と、
   前記保護膜、前記絶縁膜及び前記第２金属膜を選択的に４次写真蝕刻して前記ドレイン電極の表面と、前記ゲートパッドの第１金属膜を露出させるコンタクトホールを形成し、前記ゲートパッドの表面を露出させるコンタクトホールが前記ゲートパッドより大きくオープンされるように形成する段階と、
   前記コンタクトホールの形成された基板の全面にＩＴＯ膜を形成する段階と、
   前記ＩＴＯ膜を５次写真蝕刻して、前記ドレイン電極と接続される第１画素電極パターンと、ゲートパッドと接続される第２画素電極パターンとを形成する段階と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記第２画素電極パターンを形成する段階で、
   前記第２画素電極パターンは前記パッド部の保護膜及び絶縁膜のオープンされる部分より大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記半導体膜パターンを形成する段階及びソース電極及びドレイン電極を形成する段階のうち少なくとも何れか一段階で前記パッド部に形成されるコンタクトホールの縁の第２金属膜の上に、前記半導体膜あるいは第３金属膜のうち少なくとも何れか一つが残るようにパターニングすることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記ゲート電極及びゲートパッドを形成する段階で、前記ゲートパッドの一側を複数の配線から形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 基板上に形成され、クロム、モリブデン及びチタンよりなる群から選択された耐火金属のうちの一つからなる第１金属膜と、前記第１金属膜上に形成され、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第２金属膜よりなるゲート電極及びゲートパッドと、
   前記ゲート電極及びゲートパッドが形成された基板上に、前記ゲートパッドの表面を露出させるホールを有する絶縁膜と、
   前記ゲート電極上の前記絶縁膜上に形成された半導体膜と、
   前記半導体膜上に形成され、前記ゲート電極上で分離しているドーピングされた半導体膜と、
   前記ドーピングされた半導体膜上に第３金属膜で形成されたソース電極及びドレイン電極と、
   前記ソース電極及びドレイン電極上に形成され、前記ドレイン電極上に形成された第１コンタクトホール、及び少なくとも前記ゲートパッド部で前記ゲートパッドを覆う前記絶縁膜の前記ホールと連通された第２コンタクトホールを有する保護膜と、
   前記第１コンタクトホールを通じて前記ドレイン電極と接触するＩＴＯ膜よりなる第１画素電極パターンと、
   前記第２コンタクトホールを通じて前記ゲートパッドと接触するＩＴＯ膜よりなる第２画素電極パターンと、を具備し、
   前記第２コンタクトホールと連通される前記絶縁膜の前記ホールの境界面のうち少なくとも１面は前記ゲートパッド部の外側に位置し、
   前記ゲートパッドの第２金属膜は前記第２コンタクトホール内で蝕刻され、前記第１金属膜と前記第２画素電極パターンが電気的に接触されることを特徴とする薄膜トランジスタ基板を有する液晶表示装置。
6. 前記第２コンタクトホールと連通される前記絶縁膜の前記ホールの境界面のうちいずれか１面が前記ゲートパッドの外郭より内側に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ基板を有する液晶表示装置。
7. 前記ゲートパッドの一側縁に前記第３金属膜よりなる金属パターンが備わり、
   前記第２画素電極パターンで前記ゲートパッドと前記金属パターンが電気的に連結されることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ基板を有する液晶表示装置。
8. 前記第２コンタクトホールと連通される前記絶縁膜の前記ホールの少なくとも一つの境界面は前記ゲートパッドより大きいことを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタ基板を有する液晶表示装置。

Images