JP4644179B2 - 液晶表示装置用アレイ基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置用アレイ基板を示す平面図であり、図2は、図1に示した液晶表示装置用アレイ基板のII−II´線及びIII−III´線に沿った矢視断面図である。
そして、ゲート配線221が形成された層に画素電極281が形成されている。
ゲート配線221及びゲート電極222は、配線抵抗を低減するための低抵抗の金属物質と、低抵抗の金属物質を保護するためのバリア金属物質とを含む2重または3重の配線構造により構成されてもよい。
第1透明金属層281aは、酸化インジウムスズ(Indium Tin Oxide:ITO)、または酸化インジウム亜鉛(Indium Zinc Oxide:IZO)のように、光の透過率が比較的優れた透明な導電性物質を使用して形成されてもよい。
ゲートパッド277は、第1透明金属層281a上に積層構造を有するゲート金属層222が形成されてなる。ゲートパッド277は、島形状に形成され、第1半導体層241及び第2半導体層243とデータ金属層260とが、ゲート絶縁膜230を挟んでゲートパッド277上に積層されている。そして、第1、2半導体層241、243及びデータ金属層260には、第1ゲート金属層222aを露出させるゲートパッドコンタクトホール253が形成されている。
ここで、非晶質シリコン(a−si)層からなる第1半導体層241と、不純物イオンが注入された第2半導体層243とが順次積層されて半導体層240が形成されている。
ソース電極262とドレイン電極263との間の第2半導体層243は除去され、第1半導体層241が露出されてチャネルを形成している。また、チャネル上には、第1半導体層241がプラズマ処理されて、チャネル保護膜244が形成されている。
第1半導体層241は、非晶質シリコン(a−si)層からなっており、第2半導体層243は、不純物イオンが注入されたシリコン層からなる。
このように、キャパシタの上部電極265と、ゲート配線221の延びた領域からなるキャパシタの下部電極255と、キャパシタの上部電極265および下部電極255の間のゲート絶縁膜230とによりストレージキャパシタCstが形成される。すなわち、互いに異なる電圧が印加されるキャパシタの上部電極265とキャパシタの下部電極255との間に、誘電体であるゲート絶縁膜230を挿入することにより、ストレージキャパシタCstが形成される。
ここで、データ配線261、データパッド278及びキャパシタの上部電極265は、絶縁基板210上にゲート絶縁膜230、第1半導体層241、第2半導体層243、及びデータ金属層260が順次積層されて形成される。
このとき、第1ゲート金属層222aとデータ金属層260とは、互いにエッチング特性が異なる金属を選択することが好ましい。
第2透明金属層291は、酸化インジウムスズ(ITO)、または酸化インジウム亜鉛(IZO)のように、光の透過率が比較的優れた透明な導電性物質を使用して形成されてもよい。
また、第2透明金属層291は、データ配線261、ソース電極262、及びドレイン電極263と直接接触するように形成される。
ここで、第2透明金属層291は、ゲート配線221上に形成され、ゲート配線221と直接接触するように形成されてもよい。
そのため、切断部を介してゲート配線221の第1ゲート金属層222aが部分的に露出される。
そして、第2透明金属層291は、データ配線261から延びたデータパッド278上にも形成され、上述のように、データパッドの上部電極298を形成する。
また、第2透明金属層291は、キャパシタの上部電極265上にも形成される。キャパシタの上部電極265上の第2透明金属層291は、画素電極281と接触して、画素電極281からの信号を受信できるように画素電極281に向けて延びている。
隔壁293は、ゲート絶縁膜230と第1半導体層241とが積層されて形成されてもよい。
隔壁293は、バー(−)形状、L形状、カギ(¬)形状及び逆コの字形状など多様な形状に形成できる。
また、隔壁293は、尖った角または丸い角を有していてもよい。
したがって、隔壁293は、画素電極281上の第2透明金属層291の隅がエッチング溶液により持ち上がることを防止できるように、第2透明金属層291に隣接して形成される。
図3A〜図3Eは、本発明の実施の形態1に係る液晶表示装置用アレイ基板の製造過程を示す説明図であって、図1のII−II´線及びIII−III´線に沿った矢視断面に該当する部分をそれぞれ示している。
その後、第1透明金属層281a及び第1、2ゲート金属層222a、222bをパターニングして、第1透明金属層281aと、第1、2ゲート金属層222a、222bとが順次積層されたゲート配線221及びゲート電極222を形成する。
また、絶縁基板210上の所定の部分に形成された第1、2ゲート金属層222a、222bは除去されて、透明な導電性物質からなる画素電極281が形成される。
また、第1、2ゲート金属層222a、222bは、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、ネオジムアルミニウム(AlNd)などのアルミニウム合金、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、タンタル(Ta)、及びモリブデンタングステン(MoW)などからなるグループから選択された金属物質を連続的に蒸着して形成される。
また、第2ゲート金属層222bは、例えばモリブデン(Mo)などのように、第1ゲート金属層222aを保護することができるバリア金属物質を選択して形成されてもよい。
まず、第1マスク工程は、回折マスクまたはハーフトーンマスクを使用して実行される。第1透明金属層281aと、第1、2ゲート金属層222a、222bとが順次積層された絶縁基板210上に第1フォトレジスト膜を形成した後、回折マスクまたはハーフトーンマスクが絶縁基板210の上部に配置される。
したがって、回折マスクまたはハーフトーンマスクを利用して、第1フォトレジスト膜を露光及び現像することにより、段差を有する第1フォトレジストパターンが形成される。
このとき、ゲート配線221の一部は、キャパシタの下部電極255を形成する。
ここで、第1半導体層241は、非晶質シリコン層からなる半導体層であり、第2半導体層243は、不純物イオンが注入されたシリコン層からなる半導体層である。
このとき、ゲート絶縁膜230、半導体層240、データ金属層260が形成された絶縁基板210上に第2フォトレジストパターンが形成される。
ここで、第2フォトレジストパターンを利用してゲート絶縁膜230、第1、2半導体層241、243、及びデータ金属層260をパターニングすることにより、島形状に形成され、ゲートパッド277の一部を露出させるゲートパッドコンタクトホール253が形成される。
これにより、後に形成される第2透明金属層をパターニングする際に、マスクのミスアライメントによるショートを防止することができる。
隔壁293は、バー(−)形状、L形状、カギ(¬)形状及び逆コの字形状など多様な形状に形成でき、これにより、ドレイン電極263と画素電極281との間の電気的接触性が向上される。
そして、第2透明金属層291は、データ配線261に接触するとともに、データ配線261の端部に形成されたデータパッド278まで延びて、データパッドの上部電極298を形成する。
さらに、第2透明金属層291は、ゲート配線221とデータ配線261とが交差する箇所において、ゲート配線221の一部を露出する切断部を有している。これにより、ゲート配線221とデータ配線261とのショートを防止することができる。
さらに、第2透明金属層291は、データ配線261から延びて、互いに離隔されていないソース電極262及びドレイン電極263上にも形成される。ここで、ソース電極262上の第2透明金属層291は、ドレイン電極263上の第2透明金属層291から離隔されてチャネル層が形成される。
したがって、第2透明金属層291は、ドレイン電極263と直接接触するだけでなく、画素電極281とも直接接触し、これにより、コンタクトホールを追加することなく信号を伝達することができる。
その理由は、第1透明金属層281aと第2透明金属層291とが同じ物質で形成されたとしても、第1透明金属層281aのエッチング特性が第2透明金属層291のエッチング特性とは異なるからである。詳細には、第1透明金属層281aは、パターニング工程に後続する高温工程を経ることにより多結晶(polycrystal)化され、第2透明金属層291とは全く異なるエッチング特性を有することとなる。そのため、第2透明金属層291をエッチングする溶液に対して、第1透明金属層281aはエッチングされない。
このとき、エッチング溶液が基板の移動に応じて方向性をもって噴射されるので、噴射方向に沿って第2透明金属層291の隅が持ち上がるという問題が発生する恐れがある。これは、ドレイン電極263と画素電極281とを互いに電気的に接続するために小さなパターンで形成された第2透明金属層291を持ち上げて、画素に致命的な不良を引き起こす。
しかしながら、本発明に係る隔壁293により、画素電極281上に形成された第2透明金属層291がエッチング溶液によって持ち上がることを防止することができる。
さらに具体的に説明すれば、薄膜トランジスタ領域において、ゲート絶縁膜230、第1、2半導体層241、243、ソース及びドレイン電極262、263が接続されたデータ金属層260は、連続的に蒸着されて形成されている。ソース及びドレイン電極262、263上には、互いに所定間隔を隔てて設けられた第2透明金属層291がそれぞれ形成されている。よって、第2透明金属層291をマスクとしてデータ金属層260及び第2半導体層243をエッチングすることにより、チャネル層が形成される。
ここで、データ金属層260と第2ゲート金属層222bとは、互いにエッチング特性が異なるので、データ金属層260のエッチング時にも第2ゲート金属層222bはエッチングされない。
このチャネル保護膜244は、チャネル層の損傷を防止する。
また、チャネル保護膜244は、製品の不良(例えば、チャネル不良)を防止し、画質を向上させるという効果がある。
図4は、本発明の実施の形態2に係るIPS方式の液晶表示装置用アレイ基板を示す平面図である。
ここで、説明していない符号は、図1及び図2において示した符号と同様である。
所定の方向に延びる複数のゲート配線321は、互いに所定間隔を隔てて平行に配置されている。共通配線382は、ゲート配線321に近接して所定の方向に配置されている。データ配線361は、ゲート配線321及び共通配線382と交差し、データ配線361とゲート配線321とが互いに交差して画素領域Pを画定する。
共通電極383は、共通配線382から垂直に延びた複数の垂直部と、各垂直部を1つに接続する水平部とで構成される。
そして、画素電極381は、共通電極383の垂直部の間で、垂直部と交互に垂直なパターンで形成されている。
その後、第2マスク工程を利用して、ゲート絶縁膜、半導体層340、及びデータ金属層360を全面的にパターニングすることにより、ゲート配線321と交差するデータ配線361と、データ配線361から延びたソース電極362及びドレイン電極363と、ドレイン電極363から延びたキャパシタの上部電極365が形成される。キャパシタの上部電極365は、ゲート絶縁膜を挟んで、キャパシタの下部電極355上に形成される。
そして、データ配線361は、所定の方向に延びてデータパッド378を形成している。ゲート絶縁膜、第1、2半導体層、及びデータ金属層360は、ゲートパッド377上に島形状に形成され、ゲートパッド377の一部を露出させるゲートパッドコンタクトホール353が形成されている。
第2透明金属層391は、データ配線361及びデータパッド378と直接接触するように形成されるとともに、ゲート配線321及びゲートパッド377と直接接触するように形成される。
そのため、切断部によって露出されるゲート配線321の第2ゲート金属層がエッチングされ、第1ゲート金属層322aが露出される。
そして、共通電極382は、切断部によって露出される第2ゲート金属層がエッチングされて、第1ゲート金属層322aが露出されるように形成される。
ここで、ソース電極362上の第2透明金属層391は、ドレイン電極363上の第2透明金属層391から離隔されて形成され、ソース電極362及びドレイン電極363の間にチャネル層が形成される。チャネル層上には、シリコン窒化物またはシリコン酸化物からなるチャネル保護膜が形成される。
隔壁393は、バー(−)形状、L形状、カギ(¬)形状及び逆コの字形状など多様な形状に形成できる。
隔壁393は、第2透明金属層391のパターニング時に、ウェットエッチングの方向に沿って第2透明金属層391のパターンが持ち上がり、接触不良が発生することを防止する。
また、第2透明金属層391は、ゲートパッド377上においてゲートパッドの上部電極397として形成され、ゲートパッドコンタクトホール353と接触される。
上記のように形成されるIPS方式の液晶表示装置は、3枚のマスクを使用したマスク工程により製造される。
Claims (19)
- 基板上に形成されたゲート配線、及び前記ゲート配線から延びたゲート電極と、
前記ゲート配線と交差し、ゲート絶縁膜、半導体層及びデータ金属層からなるデータ配線と、
前記ゲート配線と前記データ配線との交差箇所に画定された画素に、第1透明金属層で形成された画素電極と、
前記データ配線から延びたソース電極、及び前記ソース電極から所定間隔を隔てて設けられたドレイン電極と、
前記データ配線、前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記ゲート配線上に形成され、前記ドレイン電極と前記画素電極とを接続するとともに、前記ゲート配線上において所定の切断部を有する第2透明金属層のパターンと、
前記画素電極と前記ドレイン電極とを連結する前記第2透明金属層に隣接して形成された隔壁と
を備え、
前記ゲート配線及び前記ゲート電極は、前記第1透明金属層、第1ゲート金属層及び第2ゲート金属層が前記基板上に順次蒸着されて形成され、
前記第1透明金属層、前記第1ゲート金属層及び前記第2ゲート金属層は、1つのマスクを用いて形成されることを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板。 - 前記ゲート配線の一部には、キャパシタ電極が設けられ、
前記キャパシタ電極は、
前記ゲート配線からなるキャパシタの下部電極と、
前記キャパシタの下部電極上に誘電体で形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記半導体層、前記データ金属層と前記画素電極とを連結する前記第2透明金属層からなるキャパシタの上部電極と
を有することを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用アレイ基板。 - 前記データ配線は、前記データ配線と前記ゲート配線との交差箇所において、前記半導体層を露出するように前記ゲート配線方向に突出していることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記隔壁は、前記ゲート絶縁膜及び前記半導体層が積層されて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用アレイ基板。
- 前記隔壁は、バー形状、カギ形状及び逆コの字形状のうち、少なくとも1つの形状からなることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置用アレイ基板。
- 第1マスクを用いて、基板上の一方向に第1透明金属層、第1ゲート金属層及び第2ゲート金属層が積層されたゲート配線と、前記ゲート配線から延びたゲート電極と、前記第1透明金属層からなる画素電極とを形成するステップと、
前記基板上にゲート絶縁膜、半導体層及びデータ金属層を蒸着するステップと、
第2マスクを用いて、前記ゲート絶縁膜、前記半導体層及び前記データ金属層をパターニングして、前記ゲート配線と交差するデータ配線と、前記データ配線から延び、前記ゲート電極の上部で互いに接続されたソース電極及びドレイン電極とを形成し、隔壁を形成するステップと、
前記基板上に第2透明金属層を形成するステップと、
第3マスクを用いて、前記第2透明金属層をパターニングして、前記データ配線、前記ソース電極、前記ドレイン電極及び一部の前記画素電極上に第2透明金属層のパターンを形成するステップと、
前記第2透明金属層のパターンをマスクとして、前記データ金属層をエッチングすることにより、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記半導体層を露出するステップと
を含み、
前記隔壁は、前記画素電極と前記ドレイン電極とを連結する前記第2透明金属層のパターンに隣接して形成され、前記ゲート絶縁膜及び前記半導体層が積層されて形成されることを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記第2透明金属層は、前記ゲート配線の上部に切断部を有するように形成されることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記画素電極上に形成された前記第2透明金属層は、前記ドレイン電極と前記画素電極とを電気的に接続することを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記切断部は、前記第1ゲート金属層を露出することを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記切断部は、前記ゲート配線と前記データ配線との交差箇所に形成されることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第2透明金属層のパターンをマスクとして、前記データ金属層をエッチングすることにより、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記半導体層を露出するステップの後に、
前記半導体層をプラズマガスに露出して、酸化膜又は窒化膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記第1透明金属層からなる前記画素電極を形成するステップの後に、
前記第1透明金属層が結晶化されることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 前記第2透明金属層と前記第1透明金属層とは、互いに異なるエッチング特性を有することを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。
- 前記第2透明金属層のパターンをマスクとして、前記データ金属層をエッチングすることにより、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の前記半導体層を露出するステップにおいて、
前記第2ゲート金属層がエッチングされることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置用アレイ基板の製造方法。 - 基板上に形成されたゲート配線、及び前記ゲート配線から延びたゲート電極と、
前記ゲート配線と平行に形成された共通配線、及び前記共通配線から分岐した複数の共通電極と、
前記ゲート配線と交差し、ゲート絶縁膜及び半導体層の積層パターン上にデータ金属層で形成されたデータ配線と、
前記ゲート配線と前記データ配線との交差箇所に画定された画素に、前記共通電極と交互に、かつ第1透明金属層で形成された複数の画素電極と、
前記データ配線から延びたソース電極、及びチャネルを露出するように前記ソース電極から所定間隔を隔てて設けられたドレイン電極と、
前記データ配線、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に形成され、前記ドレイン電極と前記複数の画素電極とを接続する第2透明金属層と、
前記画素電極と前記ドレイン電極とを連結する前記第2透明金属層に隣接して形成された隔壁と、
を備え、
前記ゲート配線及び前記共通配線は、前記第1透明金属層、第1ゲート金属層及び第2ゲート金属層が前記基板上に順次蒸着されて形成され、
前記第1透明金属層、前記第1ゲート金属層及び前記第2ゲート金属層は、1つのマスクを用いて形成されることを特徴とする液晶表示装置用アレイ基板。 - 前記第2透明金属層は、前記ゲート配線及び前記共通配線上に形成されることを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記第2透明金属層は、前記ゲート配線及び前記共通配線上において所定の切断部を有することを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記ドレイン電極と前記複数の画素電極とは、前記第2透明金属層を介して互いに電気的に接続されることを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置用アレイ基板。
- 前記画素電極上で前記第2透明金属層の近傍に形成された隔壁をさらに備えたことを特徴とする請求項15に記載の液晶表示装置用アレイ基板。
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