JP4991277B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は液晶表示装置の製造方法に関し、より詳しくは、マスク数を減少させて製造工程を単純化して収率(生産効率)を向上し得る液晶表示装置の製造方法に関する。
最近の情報化社会でディスプレイは視覚情報の伝達媒体として重要性がより強調されており、今後主要な位置を占めるためには低消費電力化、薄型化、軽量化、高画質化などの要件を充足させなければならない。現在、フラットパネルディスプレイ(Flat Panel Display;FPD)の主力製品である液晶表示装置(Liquid Crystal Display;LCD)はディスプレイのこのような各条件を満たし得る性能だけではなく、量産性まで備えたために、これを利用した各種新製品の創出が急速に行われていて従来のブラウン管(Cathode Ray Tube;CRT)を漸進的に代替し得る核心部品産業として定着した。
一般に、液晶表示装置はマトリクス状に配列された各液晶セルに画像情報によるデータ信号を個別的に供給し、前記各液晶セルの光透過率を調節することによって所望の画像を表示し得るようにした表示装置である。
前記液晶表示装置に主に使用される駆動方式の能動マトリクス(Active Matrix;AM)方式は非晶質シリコン薄膜トランジスタ(Amorphous Silicon Thin Film Transistor;a-Si TFT)をスイッチング素子として使用して画素部の液晶を駆動する方式である。
前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ技術は1979年英国のLeComberなどによって概念が確立されて1986年に3以上(液晶携帯用テレビとして実用化されて最近は50)の大面積薄膜トランジスタ液晶表示装置が開発された。特に、前記非晶質シリコン薄膜トランジスタは低温工程が可能で低価の絶縁基板を使用し得るため、活発に利用されている。
しかし、前記非晶質シリコン薄膜トランジスタの電気的移動度(〜1cm/Vsec)では1MHz以上の高速動作を要求する周辺回路に利用するには限界がある。従って、電界効果移動度(field effect mobility)が前記非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて大きい多結晶シリコン(Polycrystalline Silicon;poly-Si)薄膜トランジスタを利用してガラス基板上に画素部と駆動回路部とを同時に集積する研究が活発に行われている。
多結晶シリコン薄膜トランジスタ技術は1982年に液晶カラーテレビが開発された後、カムコーダなどの小型モジュールに適用されており、低い感光度と高い電界効果移動度を有していて駆動回路を基板に直接製作し得るという利点がある。
移動度の増加は駆動画素数を決定する駆動回路部の動作周波数を向上し得ることで、表示装置の高精細化が容易になる。また、画素部の信号電圧の充電時間の減少により伝達信号の歪みが減って画質向上を期待することができる。
また、多結晶シリコン薄膜トランジスタは高い駆動電圧(〜25V)を有する非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて10V未満で駆動が可能であるため、電力消費を減少し得るという利点がある。
以下、図7を参照して液晶表示装置の構造について詳細に説明する。図7は一般的な液晶表示装置の構造を概略的に示す平面図であり、アレイ基板に駆動回路部を集積させた駆動回路一体型液晶表示装置を示している(例えば、特許文献1参照)
図7に示すように、液晶表示装置は大きくカラーフィルタ基板5とアレイ基板10及び前記カラーフィルタ基板5とアレイ基板10の間に形成された液晶層(図示せず)からなる。
前記アレイ基板10は各単位画素がマトリクス状に配列された画像表示領域である画素部35と、該画素部35の外郭に位置するデータ駆動回路部31と、ゲート駆動回路部32から構成された駆動回路部30と、からなる。ここで、図示していないが、前記アレイ基板10の画素部35は前記基板10上に縦横に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートラインとデータラインと、これらゲートラインとデータラインとの交差領域に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタ及び前記画素領域に形成された画素電極と、から構成される。
前記薄膜トランジスタは画素電極に信号電圧を印加して遮断するスイッチング素子で電界によって電流の流れを調節する一種の電界効果トランジスタ(Field Effect Transistor;FET)である。
前記アレイ基板10の駆動回路部30は前記カラーフィルタ基板5より突出したアレイ基板10の画素部35の外郭に位置するが、前記突出したアレイ基板10の長辺側にデータ駆動回路部31が位置し、前記突出したアレイ基板10の短辺側にゲート駆動回路部32が位置する。
ここで、前記データ駆動回路部31とゲート駆動回路部32は入力される信号を適切に出力させるためにインバータであるCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)構造の薄膜トランジスタを使用する。
なお、前記CMOSは高速信号処理が要求される駆動回路部薄膜トランジスタに使用されるMOS構造からなる集積回路の一種であり、nチャネル薄膜トランジスタとpチャネル薄膜トランジスタを全て必要とし、速度と密度の特性はNMOSとPMOSの中間形態を示す。
前記ゲート駆動回路部32とデータ駆動回路部31はそれぞれゲートラインとデータラインを介して画素電極に走査信号及びデータ信号を供給するための装置であり、外部信号入力端(図示せず)と連結されていて該外部信号入力端から入った外部信号を調節して前記画素電極に出力する役割を果たす。
また、前記カラーフィルタ基板5の画素部35にはカラーを実現するカラーフィルタ(図示せず)と前記アレイ基板10に形成された画素電極の対向電極の共通電極(図示せず)が形成されている。
このように構成された前記カラーフィルタ基板5とアレイ基板10はスペーサ(図示せず)により一定に離隔するようにセルギャップが備えられ、前記画素部35の外郭に形成されたシールパターン(図示せず)により貼り合されて単位液晶表示パネルをなす。ここで、前記2基板5、10の貼り合わせはカラーフィルタ基板5又はアレイ基板10に形成された貼り合わせキーにより行われる。
前述したように構成される駆動回路一体型液晶表示装置は多結晶シリコン薄膜トランジスタを利用するため、素子特性が卓越しており、画像品質が優秀で、高精細化が可能で電力の消費が少ないという利点を有する。
韓国公開特許第10−2004−106794号公報
しかし、前記駆動回路一体型液晶表示装置は同一基板上にnチャネル薄膜トランジスタとpチャネル薄膜トランジスタを共に形成しなければならないために、単一タイプのチャネルのみを形成する非晶質シリコン薄膜トランジスタ液晶表示装置に比べて製造工程がより複雑であるという欠点がある。
このように前記薄膜トランジスタを含むアレイ基板の製造には複数回のフォトリソグラフィ工程を必要とする。
該フォトリソグラフィ工程はマスクに描かれたパターンを薄膜が蒸着された基板上に転写させて所望のパターンを形成する一連の工程であり、感光液の塗布、露光、現像工程などの複数の工程からなる。その結果、複数のフォトリソグラフィ工程は収率を低下させ、形成された薄膜トランジスタに欠陥が発生する確率を向上させるなど多くの問題点があった。
特に、パターンを形成するために設計されたマスクは非常に高価で、工程に適用されるマスク数が増加すると、液晶表示装置の製造コストがこれに比例して上昇するという問題点があった。
前記問題を解決するために、本発明はマスク数を減少させて製造工程を単純化して収率(生産効率)を向上させ得る液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明による液晶表示装置の製造方法は、画素部TFT領域及び回路部がそれぞれ定義され、前記回路部はnチャネルTFT領域とpチャネルTFT領域とに区分されている基板を準備し、前記基板上に同一レベルで形成され、前記画素部TFT領域、前記nチャネルTFT領域及びpチャネルTFT領域を覆うそれぞれの第1、第2、及び第3活性層を形成し、前記第1、第2、及び第3活性層が形成された基板にゲート絶縁膜を形成し、前記第3活性層上部のゲート絶縁膜上に回路部第1ゲート電極を形成し、該回路部第1ゲート電極両側の第3活性層に回路部第1ソース領域及び回路部第1ドレイン領域を同時に形成し、前記第1、第2活性層上にそれぞれ画素部ゲート電極及び回路部第2ゲート電極を形成し、前記画素部TFT領域の画素部ゲート電極の両側第1活性層に画素部ソース領域及び画素部ドレイン領域を形成し、これと同時に前記回路部の第2ゲート電極両側の第2活性層に回路部第2ソース領域及び回路部第2ドレイン領域を形成し、該基板上に前記画素部ソース領域及び画素部ドレイン領域、前記回路部第2ソース領域及び回路部第2ドレイン領域、及び前記回路部第1ソース領域及び回路部第1ドレイン領域をそれぞれ露出させる第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールを有する保護膜を形成し、前記保護膜上と前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部壁面及び下面にバリア金属膜を形成し、前記保護膜上と前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部に感光膜を形成し、前記感光膜をアッシングして前記保護膜上部のバリア金属膜を露出させ、前記露出したバリア金属膜をパターニングして前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部壁面及び下面にバリア金属パターンを形成し、前記保護膜上と前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールのバリア金属パターンの上部に透明導電膜を形成した後、前記保護膜上の透明導電膜の上及び当該透明導電膜が形成された前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部に金属膜を形成し、前記金属膜の上部に絶縁膜を形成し、前記絶値膜が形成された基板上に感光膜を積層してスリットマスクにより感光膜パターンを形成し、前記感光膜パターンにより前記透明導電膜、金属膜及び絶縁膜をエッチングした後、前記感光膜パターンをアッシングして露出した前記絶縁膜及び金属膜を前記アッシングされた感光膜パターンによりエッチングし、前記第1、第3、及び第5コンタクトホールのバリア金属パターンの上部及び前記保護膜上の一部領域に透明な画素部ソース電極パターン、透明な回路部第2ソース電極パターン、及び透明な回路部第1ソース電極パターンを形成し、前記保護膜上の画素部ソース電極パターン、回路部第2ソース電極パターン、及び回路部第1ソース電極パターンの上部と前記第1、第3、及び第5コンタクトホールの内部にそれぞれ画素部ソース電極、回路部第2ソース電極、及び回路部第1ソース電極を形成し、これと同時に前記第2、第4、及び第6コンタクトホールのバリア金属パターンの上部及び前記保護膜上の一部領域に透明な画素部ドレイン電極パターン、透明な回路部第2ドレイン電極パターン、及び透明な回路部第1ドレイン電極パターンを形成し、前記保護膜上の画素部ドレイン電極パターン、回路部第2ドレイン電極パターン、及び回路部第1ドレイン電極パターンの上部と前記第2、第4、及び第6コンタクトホールの内部にそれぞれ画素部ドレイン電極、回路部第2ドレイン電極、及び回路部第1ドレイン電極を形成し、画素部ソース電極、画素部ドレイン電極、回路部第2ソース電極、回路部第2ドレイン電極、回路部第1ソース電極、回路部第1ドレイン電極上にそれぞれ画素部第1絶縁パターン、画素部第2絶縁パターン、回路部第1絶縁パターン、回路部第2絶縁パターン、回路部第3絶縁パターン、回路部第4絶縁パターンを形成し、前記バリア金属パターンは、前記画素部ソース領域、画素部ドレイン領域、回路部第1ソース領域、回路部第1ドレイン領域、回路部第2ソース領域、及び回路部第2ドレイン領域と接触して、前記画素部ソース領域、画素部ドレイン領域、回路部第1ソース領域、回路部第1ドレイン領域、回路部第2ソース領域、及び回路部第2ドレイン領域の活性層と前記画素部ソース電極パターン、画素部ドレイン電極パターン、回路部第1ソース電極パターン、回路部第1ドレイン電極パターン、回路部第2ソース電極パターン、及び回路部第2ドレイン電極パターン間のコンタクト抵抗を改善させることを特徴とする。
本発明によれば、回折露光工程により1つのマスクを利用して画素電極及びソース電極/ドレイン電極を形成する。従って、薄膜トランジスタの製造に使用されるマスク数を減らし製造工程及びコストを低減できるという効果がある。
また本発明においては、ゲートパッド部だけでなく、シールとライン部の外郭まで透明導電膜パターンを形成する。従って、腐食による損傷を最小化し得るという効果がある。
以下、添付図面を参照して本発明による液晶表示装置及びその製造方法について詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態1による液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図であり、特に、画素部の薄膜トランジスタを含む1つの画素を示している。
実際の液晶表示装置においては、N個のゲートラインとM個のデータラインとが交差してM×N個の画素が存在するが、説明を簡単にするために図面には1つの画素を示している。
図1に示すように、実施の形態1のアレイ基板110には該アレイ基板110上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン116とデータライン117が形成されている。また、これらゲートライン116とデータライン117との交差領域にはスイッチング素子である薄膜トランジスタが形成されており、前記画素領域内には前記薄膜トランジスタに連結されてカラーフィルタ基板(図示せず)の共通電極と共に液晶(図示せず)を駆動させる画素電極118が形成されている。
前記薄膜トランジスタはゲートライン116に接続されたゲート電極121、データライン117に連結されたソース電極122及び画素電極118に連結されたドレイン電極123から構成される。また、前記薄膜トランジスタはゲート電極121に供給されるゲート電圧によりソース電極122とドレイン電極123の間に伝導チャネル(conductive channel)を形成する活性層124’を含む。
ここで、該実施の形態1の活性層124’は多結晶シリコン薄膜からなり、活性層124’はその一部が画素領域に延長されて共通ライン108と共に第1ストレージキャパシタを構成するストレージパターン124’’に連結されている。すなわち、前記画素領域内にはゲートライン116と実質的に同一方向に共通ライン108が形成されており、該共通ライン108は第1絶縁膜(図示せず)を介してその下部のストレージパターン124’’と重なって第1ストレージキャパシタを構成する。ここで、前記実施の形態1のストレージパターン124''は活性層124’を構成する多結晶シリコン薄膜に別のマスク工程によるストレージドーピングにより形成される。
ソース電極122及びドレイン電極123は前記第1絶縁膜と第2絶縁膜(図示せず)に形成された第1コンタクトホール140a及び第2コンタクトホール140bを介して活性層124’のソース領域及びドレイン領域と電気的に接続する。また、ソース電極122の一部は一方向に延長されてデータライン117の一部を構成し、ドレイン電極123の一部は画素領域方向に延長されて第3絶縁膜(図示せず)に形成された第3コンタクトホール140cを介して画素電極118と電気的に接続する。
ここで、前記画素領域に延長されたドレイン電極123の一部は前記第2絶縁膜を介してその下部の共通ライン108と重なって第2ストレージキャパシタを構成する。
以下、このように構成された前記アレイ基板の製造工程について図面を参照して詳細に説明する。
図2A〜図2Iは図1に示すアレイ基板のII-II’線による製造工程を順次示す断面図であり、nチャネルのTFTが形成される画素部のアレイ基板を製造する過程を示している。
図2Aに示すように、ガラスのような透明な絶縁物質からなる基板110上にシリコン薄膜を形成した後、該シリコン薄膜を結晶化して多結晶シリコン薄膜を形成する。ここで、基板110にはnチャネルTFT領域とストレージ領域とに区分される画素部及びnチャネルTFT領域とpチャネルTFT領域とに区分される回路部(図示せず)がそれぞれ定義されている。その後、前記多結晶シリコン薄膜をエッチングして活性層とストレージパターンを構成する多結晶シリコン薄膜パターン124を形成する(第1マスク工程)。ここで、基板110と多結晶シリコン薄膜パターン124の間はバッファ層111を介在させることができる。
図2Bに示すように、別のマスク(図示せず)を利用して多結晶シリコン薄膜パターン124の一部を遮った後、ドーピングを行ってストレージパターン124’’を形成する。ここで、フォトレジストで遮られた多結晶シリコン薄膜パターン124の一部は活性層124’を形成する(第2マスク工程)。
図2Cに示すように、基板110の全面に順に第1絶縁膜115aと第1導電膜を形成した後、該第1導電膜を選択的にエッチングして活性層124’上に前記第1導電膜からなるゲート電極121を形成すると同時に、ストレージパターン124''上に前記第1導電膜からなる共通ライン108を形成する(第3マスク工程)。
ここで、前記第1導電膜はゲート電極121と共通ライン108を構成するためにアルミニウム(Al)、アルミニウム合金、タングステン(W)、銅(Cu)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)などのような低抵抗の不透明導電性物質からなる。ここで、共通ライン108は画素領域内で第1絶縁膜115aを介してその下部のストレージパターン124''と重なって第1ストレージキャパシタを構成する。
図2Dに示すように、ゲート電極121と共通ライン108を有する基板上に第1感光膜パターン170を形成する。該第1感光膜パターン170は前記画素部アレイ基板の全面と回路部のnチャネルTFT領域を覆って回路部のpチャネルTFT領域を露出するようにパターニングされる(前記回路部は図示せず)。第1感光膜パターン170をマスクとして前記回路部のpチャネルTFT領域に高濃度のp+イオンを注入してp+ソース領域とドレイン領域(図示せず)を形成する(第4マスク工程)。
図2Eに示すように、第1感光膜パターンを除去する。次いで、前記p+ソース領域とドレイン領域を有する基板上に第2感光膜パターン170’を形成する。該第2感光膜パターン170’は前記回路部のpチャネルTFT領域と前記画素部/回路部のnチャネルTFT領域の一部及びストレージ領域を覆うようにパターニングされる。第2感光膜パターン170’をマスクとして画素部活性層124’に高濃度のn+イオンを注入する。その結果、画素部活性層124’にn+の画素部ソース領域124aと画素部ドレイン領域124bが形成される(第5マスク工程)。
図2Fに示すように、第2感光膜パターン170’を除去する。次いで、該第2感光膜パターンが除去された基板の全面に低濃度のn−イオンを注入してLDD(Lightly Doped Drain)領域124lを形成する。図2Fにおいて、未説明の図面符号124cは画素部ソース領域124aと画素部ドレイン領域124bの間に伝導チャネルを形成するチャネル領域を示す。具体的に説明すると、LDD領域124lは画素部ソース領域124aとチャネル領域124c及び画素部ドレイン領域124bとチャネル領域124cの間に形成される。一方、図に示していないが、前記画素部のnチャネルTFT領域にLDD領域124lを形成する間、前記回路部のnチャネルTFT領域にもn−イオンが注入されてLDD領域が形成される。
次いで、LDD領域124lを有する基板の全面に第2絶縁膜115bを蒸着した後、第1絶縁膜115aと第2絶縁膜115bの一部領域を除去して画素部ソース領域124aの一部を露出させる第1コンタクトホール140aと画素部ドレイン領域124bの一部を露出させる第2コンタクトホール140bを形成する(第6マスク工程)。
図2Gに示すように、基板110の全面に第2導電膜を形成して該第2導電膜を選択的にエッチングして第1コンタクトホール140aを介して画素部ソース領域124aと電気的に接続する画素部ソース電極122を形成し、第2コンタクトホール140bを介して画素部ドレイン領域124bと電気的に接続する画素部ドレイン電極123を形成する(第7マスク工程)。
ここで、画素部ソース電極122の一部は一方向に延長されてデータライン117を形成し、画素部ドレイン電極123の一部は画素領域に延長されて第2絶縁膜115bを介してその下部の共通ライン108と重なって第2ストレージキャパシタを構成する。
図2Hに示すように、基板110の全面に第3絶縁膜115cを蒸着した後、該第3絶縁膜115cを選択的にエッチングして画素部ドレイン電極123の一部を露出させる第3コンタクトホール140cを形成する(第8マスク工程)。
図2Iに示すように、第3絶縁膜115cが形成された基板110の全面に第3導電膜を形成した後、該第3導電膜を選択的にエッチングして第3コンタクトホール140cを介して画素部ドレイン電極123と電気的に接続する画素電極118を形成する(第9マスク工程)。
ここで、第3導電膜は画素電極118を構成するためにインジウムスズ酸化物(Indium Tin Oxide;ITO)又はインジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide;IZO)などのように透過率に優れた透明導電物質を使用することができる。
前述したように、本発明による実施の形態1においては、多結晶シリコン薄膜に活性層とストレージ電極を形成して別のマスク工程により前記ストレージパターンにストレージドピングを行うことによって全9個のマスク工程により画素部と回路部のTFTを製作することができる。
図3は本発明の実施の形態2による液晶表示装置のアレイ基板を概略的に示す平面図である。また、図5はパッド部を示す平面図である。
図3に示すように、絶縁基板201には縦横に画素領域を定義するゲートライン213Gとデータライン240が形成されている。ここで、絶縁基板201はアレイ基板に該当する。ゲートライン213Gとデータライン240との交差領域にはスイッチング素子であるTFTが形成されている。前記画素領域内には前記TFTに連結されてカラーフィルタ基板(図示せず)の共通電極(図示せず)と共に液晶(図示せず)を駆動させる画素電極である画素部ドレイン電極パターン219P2が形成されている。
前記TFTはゲートライン213Gに連結された画素部ゲート電極213G2、データライン240に連結された画素部ソース電極221S1及び画素部ドレイン電極221D1から構成される。また、前記TFTは画素部ゲート電極213G2に供給されるゲート電圧により画素部ソース電極221S1及び画素部ドレイン電極221D1の間に伝導チャネルを形成する第1活性層205P1Aを含む。該第1活性層205P1Aは画素部ソース領域205P1AS及び画素部ドレイン領域205P1ADに区分される。第1活性層205P1Aは一部が画素領域(正確には、ストレージ領域)方向に延長され、該画素領域方向に延長された第1活性層205P1A部位にはストレージ電極205Sが形成されている。
前記画素領域内にはゲートライン213Gが実質的に同一方向に共通ライン213Cが形成されている。該共通ライン213Cはゲート絶縁膜(図示せず)を介してストレージ電極205Sと重なってストレージキャパシタを構成する。共通ライン213Cは前記画素部ゲート電極213Gと同一膜でパターニングすることができる。
共通ライン213Cを有する基板上には保護膜(図示せず)が配置される。該保護膜及びゲート絶縁膜には第1活性層205P1Aの画素部ソース領域205P1ASを露出する第1コンタクトホール215H1及び画素部ドレイン領域205P1ADを露出する第2コンタクトホール215H2が形成される。画素部ソース電極221S1及び画素部ドレイン電極221D1は第1コンタクトホール215H1及び第2コンタクトホール215H2を介してそれぞれ第1活性層205P1Aの画素部ソース領域205P1AS及び画素部ドレイン領域205P1ADと電気的に接続される。
画素部ソース電極221S1と画素部ソース領域205P1ASの間には画素部ソース電極パターン219P1が介在される(以下一部、後述の図4A〜4K等参照)。また、ドレイン電極221D1と画素部ドレイン領域205P1ADの間には画素部ドレイン電極パターン219P2が介在される。該画素部ドレイン電極パターン219P2は一部が画素領域方向に延長されるように配置される。ここで、画素部ドレイン電極パターン219P2は画素電極に該当する。
すなわち、画素部ソース電極パターン219P1及び画素部ドレイン電極パターン219P2はそれぞれ画素部ソース電極221S1及び画素部ドレイン電極221D1の下部に配置される。ここで、画素部ドレイン電極パターン219P2及び画素部ソース電極パターン219P1は同一膜でパターニングされる。画素部ドレイン電極パターン219P2及び画素部ソース電極パターン219P1は透明導電膜でパターニングすることができる。
一方、図5に示すように、前述した構成を有する基板201の縁部にドライブIC(図示せず)が集積されており、システムから基板201に最初に信号が入るドライブIC部分にはパッド部が定義されている。
前記パッド部は、順次積層された第1金属膜パターン213G4及び透明導電膜パターン219P7から構成されたパッド260を含む(以下一部、後述の図6A〜6F等参照)。第1金属膜パターン213G4は、画素部ゲート電極213G2と同一膜でパターニングされる。前記パッド部は、第1金属膜パターン213G4を一部露出する開口部215Oを有する保護膜215をさらに含む。また、保護膜215上には、開口部215Oを介して第1金属膜パターン213G4に接続される透明導電膜パターン219P7が形成される。透明導電膜パターン219P7は、画素部ソース電極パターン219P1及び画素部ドレイン電極パターン219P2と同一膜でパターニングされる。
図4A〜図4Kは図3のIII−III’線の切断面を示す工程別断面図であり、また、図6A〜図6Fは図5のIV−IV’線の切断面を示す工程別断面図である。以下、図4A〜図4K及び図6A〜図6Fを参照して本発明の実施の形態2による液晶表示装置の製造方法について説明する。
図4A及び図6Aに示すように、絶縁基板201を提供する。該絶縁基板201には画素部、回路部、ゲートパッド部及びシールライン部がそれぞれ定義されている。前記画素部はnチャネル(又はpチャネル)TFT領域とストレージ領域とに区分され、回路部はnチャネルTFT領域とpチャネルTFT領域とに区分される。ここで、前記画素部はnチャネルTFT又はpチャネルTFTが全て形成可能で、以下、便宜上nチャネルTFT領域で説明する。また、前記回路部はnチャネルTFTとpチャネルTFTが全て形成されてCMOS形態をなす。
次いで、絶縁基板201上にバッファ層203及び多結晶シリコン膜205を順次形成する。該多結晶シリコン膜205は非晶質シリコン膜を蒸着してから該非晶質シリコン膜を結晶化して形成する。次いで、多結晶シリコン膜205を有する基板上に第1感光膜パターン231を形成する。ここで、第1感光膜パターン231は前記画素部のnチャネルTFT領域、前記回路部のnチャネルTFT領域、及び前記回路部のpチャネルTFT領域にそれぞれ形成される活性層の形成部位を覆うように形成される。
図4Bに示すように、前記第1感光膜パターンをマスクとして前記多結晶シリコン膜をエッチングして前記画素部のnチャネルTFT領域、前記回路部のnチャネルTFT領域、及び前記回路部のpチャネルTFT領域に多結晶シリコン膜からなるそれぞれの第1、第2及び第3多結晶シリコンパターン205P1、205P2、205P3を形成する(第1マスク工程)。
図4Cに示すように、前記第1感光膜パターンを除去する。次いで、前記第1、第2及び第3多結晶シリコンパターンを有する基板上に第2感光膜パターン233を形成する。ここで、第2感光膜パターン233は第1、第2及び第3多結晶シリコンパターン205P1、205P2、205P3を覆うが、ストレージ領域の第1多結晶シリコンパターン部位を露出させるように形成される。次いで、第2感光膜パターン233をマスクとして前記基板に不純物をドーピングしてストレージ電極205Sを形成する。ここで、該ストレージ電極205Sを除いた第1多結晶シリコンパターン205P1Aは前記画素部のnチャネルTFT領域の活性層に該当し、第2多結晶シリコンパターン205P2は回路部nチャネルTFT領域の活性層に該当し、第3多結晶シリコンパターンは回路部pチャネルTFT領域の活性層に該当する。ここで、各活性層を区分するために、以下、前記画素部のnチャネルTFT領域の活性層を第1活性層に、前記回路部nチャネルTFT領域の活性層を第2活性層に、そして前記第3多結晶シリコンパターンは回路部pチャネルTFT領域の活性層を第3活性層という(第2マスク工程)。
図4Dに示すように、前記第2感光膜パターンを除去する。次いで、第1、第2及び第3活性層205P1A、205P2、205P3を有する基板上にゲート絶縁膜207、第1金属膜213及び第3感光膜パターン235を順次形成する。ここで、ゲート絶縁膜207はシリコン酸化膜(SiO)であり得る。また、第3感光膜パターン235は前記画素部の全体、前記回路部のnチャネルTFT領域の全体、及びpチャネルTFT領域のうち一部を覆うように形成される。その後、第3感光膜パターン235をマスクとして前記第1金属膜をエッチングして前記回路部のpチャネルTFT領域に回路部第1ゲート電極213G1を形成する(第3マスク工程)。ここで、画素部の全体及び回路部nチャネルTFT領域は第2感光膜パターン233によりマスキングされた状態であるため、前記第1金属膜がパターニングせずにそのまま残留される。また、前記第1金属膜は湿式エッチング方法で行う。これで、回路部第1ゲート電極213G1は側面に過度エッチングされる。
次に、前記第3感光膜パターンを除去する。次いで、回路部第1ゲート電極213G1を有する基板にp+ドーピングを行う。その結果、第3活性層205P3には回路部第1ソース領域及び回路部ドレイン領域205P3S、205P3Dが形成される。
図4Eに示すように、これら回路部第1ソース領域及び回路部ドレイン領域205P3S、205P3Dを有する基板上に第4感光膜パターン237を形成する。ここで、第4感光膜パターン237は前記画素部でそれぞれの画素部ゲート電極及び共通ラインが形成される部位、前記回路部のnチャネルTFT領域で回路部第2ゲート電極が形成される部位、そして前記pチャネルTFT領域の全体を覆うように形成される。
図4F及び図6Aに示すように、第4感光膜パターン237を利用して前記残留された第1金属膜をエッチングして画素部ゲート電極213G2が備えられたゲートライン(図示せず)及び共通ライン213Cを形成する。ここで、これらゲートライン(図示せず)及び共通ライン213Cの形成と同時に前記回路部のn型TFT領域に回路部第2ゲート電極213G3及びパッド部に第1金属膜パターン213G4を形成する(第4マスク工程)。ここで、前記残留された第1金属膜エッチング工程は湿式エッチングにより行うことができる。その結果、画素部ゲート電極213G2、共通ライン213C及び回路部第2ゲート電極213G3は側面に過度エッチングされることができる。
次いで、前記第4感光膜パターンを有する基板にn+イオンドーピングを行う。その結果、画素部ゲート電極213G2の両側下部の第1活性層205P1Aに画素部ソース領域205P1AS及び画素部ドレイン領域205P1ADが形成され、回路部第2ゲート電極213G3の両側下部活性層205P2に回路部第2ソース領域205P2S及び回路部第2ドレイン領域205P2Dが形成される。
図4Fに示すように、前記第4感光膜パターンを除去する。次いで、画素部ゲート電極213G2及び回路部第2ゲート電極213G3をマスクとして基板の全面にLDDドーピング(n−)を行う。その結果、第1活性層205P1Aに第1LDD領域205P1ALが形成され、第2活性層205P2に第2LDD領域205P2Lが形成される。これら第1、第2LDD領域205P1AL、205P2Lは湿式CDバイアスだけ形成され、別のマスクがない状態で基板の全体にドーピング処理して得ることができる。
図4G及び図6Bに示すように、第1、第2LDD領域205P1AL、205P2Lを有する基板上に保護膜215を形成する。該保護膜215は順次積層されたシリコン酸化膜(SiO)及びシリコン窒化膜(SiNx)を利用することができる。ここで、保護膜215は、(1)前記シリコン酸化膜を蒸着して活性化熱処理した後、前記シリコン窒化膜を蒸着して水素化熱処理を行うか、又は(2)前記シリコン酸化膜(SiO)及びシリコン窒化膜(SiNx)を順次形成してからこれら膜を熱処理して形成する。ここで、(2)方法で保護膜215を形成する場合、1回の熱処理により前記シリコン酸化膜(SiO)の活性化及びシリコン窒化膜(SiNx)の水素化を同時に行うことができる。
一方、保護膜215に単一のシリコン窒化膜(SiNx)を利用することができる。このように、本発明においては、保護膜215としてシリコン窒化膜(SiNx)を含む構造を採択する。ここで、前記シリコン窒化膜(SiNx)は水素化に寄与し得る水素ソースの役割を果たす。
しかし、前述したように、保護膜215にシリコン酸化膜(SiO)/シリコン窒化膜(SiNx)構造又は単一のシリコン窒化膜(SiNx)構造を採択する場合、シリコン窒化膜(SiNx)は誘電常数が6.5〜7.0であり、誘電常数が3.9であるシリコン酸化膜(SiO)と比較して同一積層の厚さに対して単位面積当たり、キャパシタンスが大きい。従って、保護膜215の上部及び下部にそれぞれ配列されたゲートラインとデータラインの間に電気的影響が大きくなり信号ディレイが増加する。これで、高速動作や高解像度の実現において問題となる。
このような問題点を補完するために、保護膜215に前記シリコン窒化膜(SiNx)上に誘電常数が低いシリコン酸化膜(SiO)を積層したシリコン酸化膜(SiO)/シリコン窒化膜(SiNx)/シリコン酸化膜(SiO)の3重構造を採択することができる。このように、保護膜215にシリコン酸化膜(SiO)/シリコン窒化膜(SiNx)/シリコン酸化膜(SiO)の3重構造を採択する場合、シリコン酸化膜(SiO)/シリコン窒化膜(SiNx)構造又はシリコン窒化膜(SiNx)構造と比較して同一積層の厚さに対して単位面積当たりキャパシタンスを小さくすることができる。これで、ゲートラインとデータラインの間に電気的影響が減少してディレイ要素を減らすことができる。その結果、高速動作や高解像度を実現することができる。
次いで、別のマスク(図示せず)を利用して前記保護膜及びゲート絶縁膜をエッチングして第1、第2、第3、第4、第5及び第6コンタクトホール215H1、215H2、215H3、215H4、215H5、215H6、並びに開口部215Oを形成する(第5マスク工程)。ここで、第1コンタクトホール215H1と第2コンタクトホール215H2は画素部ソース領域205P1AS及び画素部ドレイン領域205P1ADを露出する。また、第3コンタクトホール221H3及び第4コンタクトホール221H4は回路部第2ソース領域205P2S及び回路部第2ドレイン領域205P2Dを露出する。第5コンタクトホール221H5及び第6コンタクトホール221H6は回路部第1ソース領域205P3S及び回路部第1ドレイン領域205P3Dを露出する。開口部215Oは第1金属膜パターン213G4を露出する。
次いで、各コンタクトホールは215H1、215H2、215H3、215H4、215H5、215H6、並びに開口部215Oを有する基板上にバリア金属膜217を形成する。ここで、バリア金属膜217としてはモリブデン膜を利用する。また、該バリア金属膜217は300〜700Å、好ましくは500Åの厚さに形成する。次いで、該バリア金属膜217を有する基板上に感光膜239を塗布する。ここで、保護膜215の厚さが1.5〜2.5μm、好ましくは2.0μmである場合、感光膜239は0.5〜1.0μm、好ましくは0.8μmの厚さに塗布する。
図4H及び図6Cに示すように、前記感光膜をアッシングして第5感光膜パターン239Pを形成する。ここで、第5感光膜パターン239Pは第1、第2、第3、第4、第5及び第6コンタクトホール215H1、215H2、215H3、215H4、215H5、215H6、並びに開口部215O内にのみ残留されて保護膜215の上部表面を露出するように形成される。次いで、第5感光膜パターン239Pを有する基板に湿式エッチング工程を行って保護膜215上部表面上のバリア金属膜を選択的に除去する。その結果、第1、第2、第3、第4、第5及び第6コンタクトホール215H1、215H2、215H3、215H4、215H5、215H6、並びに開口部215Oを覆うバリア金属膜パターン217Pが形成される。ここで、バリア金属膜パターン217Pは、保護膜215の厚さ(>2.0μm)により、第1、第2、第3、第4、第5及び第6コンタクトホール215H1、215H2、215H3、215H4、215H5、215H6の底面を覆うように形成することもできる。バリア金属膜パターン217Pは以後に形成される透明導電膜と画素部ソース領域205PA1Sと画素部ドレイン領域205PA1D、回路部第2ソース領域205P2Sと回路部第2ドレイン領域205P2S及び回路部第1ソース領域205P3Sと回路部第1ドレイン領域205P3Dの間のコンタクト抵抗を改善する役割を果たす。
図4I及び図6Dに示すように、前記第5感光膜パターンを除去する。次いで、バリア金属膜パターン217Pを有する基板上に透明導電膜219、第2金属膜221及び絶縁膜223を形成する。次いで、該絶縁膜223を有する基板上にスリット又はハーフトーンマスク(図示せず)を利用して第6感光膜パターン241を形成する。ここで、第6感光膜パターン241はそれぞれの第1、第2、第3、第4、第5及び第6コンタクトホール215H1、215H2、215H3、215H4、215H5、215H6、並びに開口部215Oと対応した部位を覆うが、前記回路部のnチャネルTFT領域、回路部pチャネルTFT領域及び画素部のnチャネルTFT領域が前記画素部のストレージ領域及び及びゲートパッド部より相対的に厚く形成される。
図4J及び図6Eに示すように、前記第6感光膜パターンをマスクとして絶縁膜、第2金属膜及び透明導電膜を湿式エッチングする。次いで、前記第6感光膜パターンをアッシングした後、該アッシングされた第6感光膜パターン241Pにより露出した絶縁膜及び第2金属膜をエッチングする(第6マスク工程)。その結果、前記画素部nチャネルTFT領域には第1コンタクトホール215H1及び第2コンタクトホール215H2を覆って順次積層された画素部ソース電極パターン219P1/画素部ソース電極221S1/画素部第1絶縁パターン223P1及び画素部ドレイン電極パターン219P2/画素部ドレイン電極221D1/画素部第2絶縁パターン223P2が形成されると同時に、第3コンタクトホール215H3及び第4コンタクトホール215H4を覆って順次積層された回路部第2ソース電極パターン219P3/回路部第2ソース電極221S2/回路部第1絶縁パターン223P3及び回路部第2ドレイン電極パターン219P4/回路部第2ドレイン電極221D/回路部第2絶縁パターン223P4が形成される。また、これと同時に、回路部pチャネルTFT領域には第5コンタクトホール215H5及び第6コンタクトホール215H6を覆って順次積層された回路部第1ソース電極パターン219P5/回路部第1ソース電極221S3/回路部第3絶縁パターン223P35及び回路部第1ドレイン電極パターン219P6/回路部第1ドレイン電極221D3/回路部第4絶縁パターン223P6が形成される。ここで、画素部ドレイン電極パターン219P2は画素電極であり得る。一方、前記ゲートパッド部には開口部215Oを介して第1金属膜パターン213G4に接続されるパッド部透明導電膜パターン219P7が形成される。ここで、前記順次積層された第1金属膜パターン213G4及びパッド部透明導電膜パターン219P7は、パッド260に該当する。
一方、図6Eにおいて、符号221Pは画素部に延びたパッド部第2金属膜パターンに該当し、パッド部第2金属膜パターン221Pは、画素部ソース電極/ドレイン電極221S1、221D1及び回路部第1、第2ソース電極221S3、221S2/第1、第2ドレイン電極221D3、221Dと同一膜でパターニングされる。また、図6Eにおいて、符号223P7はパッド部第5絶縁パターンに該当し、パッド部第5絶縁パターン223P7は、画素部第1、第2絶縁パターン223P1、223P2、並びに回路部第1、第2、第3、及び第4絶縁パターン223P3、223P4、223P5、223P6と同一膜でパターニングされる。
一方、画素部第1絶縁パターン223P1、画素部第2絶縁パターン223P2、回路部第1絶縁パターン223P3、回路部第2絶縁パターン223P4、回路部第3絶縁パターン223P35及び回路部第4絶縁パターン223P6は以後のセル貼り合わせ工程時にカラーフィルタ基板との共通電極キャパシタンスを減らすための役割を果たす。これで、液晶ディレイを防止することができる。
図4K及び図6Fに示すように、アッシングされた第6感光膜パターンを除去する。次いで、シールライン部にシールライン225を形成する。
前述したように、本発明の実施の形態2においては、活性層形成(第1マスク工程)、ストレージ電極形成(第2マスク工程)、回路部pチャネルTFT領域に回路部第1ゲート電極形成(第3マスク工程)、画素部ゲート電極、共通電極及び回路部第2ゲート電極形成(第4マスク工程)、保護膜に各コンタクトホール及び開口部形成(第5マスク工程)、順次積層された画素部ソース電極パターン/画素部ソース電極、画素部ドレイン電極パターン/画素部ドレイン電極、回路部第2ソース電極パターン/回路部第2ソース電極、回路部第2ドレイン電極パターン/回路部第2ドレイン電極、回路部第1ソース電極パターン/回路部第1ソース電極、回路部第1ドレイン電極パターン/回路部第1ドレイン電極パターン形成(第6マスク工程)工程順に行う。従って、このような一連の工程を経て高開口率6マスクCMOS構造を実現することができる。
本発明の実施の形態1による液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図である。 図1に示すアレイ基板のII-II’線に沿った製造工程を順次示す断面図である。 図2Aに続く製造工程を順次示す断面図である。 図2Bに続く製造工程を順次示す断面図である。 図2Cに続く製造工程を順次示す断面図である。 図2Dに続く製造工程を順次示す断面図である。 図2Eに続く製造工程を順次示す断面図である。 図2Fに続く製造工程を順次示す断面図である。 図2Gに続く製造工程を順次示す断面図である。 図2Hに続く製造工程を順次示す断面図である。 本発明の実施の形態2による液晶表示装置のアレイ基板を概略的に示す平面図である。 図3のIII−III’線の切断面を示す工程別断面図である。 図4Aに続く工程別断面図である。 図4Bに続く工程別断面図である。 図4Cに続く工程別断面図である。 図4Dに続く工程別断面図である。 図4Eに続く工程別断面図である。 図4Fに続く工程別断面図である。 図4Gに続く工程別断面図である。 図4Hに続く工程別断面図である。 図4Iに続く工程別断面図である。 図4Jに続く工程別断面図である。 本発明の実施の形態2による液晶表所装置のパッド部を示す平面図である。 図5のIV−IV’線の切断面を示す工程別断面図である。 図6Aに続く工程別断面図である。 図6Bに続く工程別断面図である。 図6Cに続く工程別断面図である。 図6Dに続く工程別断面図である。 図6Eに続く工程別断面図である。 一般的な駆動回路一体型液晶表示装置の構造を概略的に示す平面図である。
符号の説明
110 アレイ基板、116 ゲートライン、117 データライン、118 画素電極、121 ゲート電極、122 ソース電極、123 ドレイン電極、124’ 活性層、140a 第1コンタクトホール、140b 第2コンタクトホール、140c 第3コンタクトホール。

Claims (3)

  1. 画素部TFT領域及び回路部がそれぞれ定義され、前記回路部はnチャネルTFT領域とpチャネルTFT領域とに区分されている基板を準備し、
    前記基板上に同一レベルで形成され、前記画素部TFT領域、前記nチャネルTFT領域及びpチャネルTFT領域を覆うそれぞれの第1、第2、及び第3活性層を形成し、
    前記第1、第2、及び第3活性層が形成された基板にゲート絶縁膜を形成し、
    前記第3活性層上部のゲート絶縁膜上に回路部第1ゲート電極を形成し、
    該回路部第1ゲート電極両側の第3活性層に回路部第1ソース領域及び回路部第1ドレイン領域を同時に形成し、
    前記第1、第2活性層上にそれぞれ画素部ゲート電極及び回路部第2ゲート電極を形成し、
    前記画素部TFT領域の画素部ゲート電極の両側第1活性層に画素部ソース領域及び画素部ドレイン領域を形成し、これと同時に前記回路部の第2ゲート電極両側の第2活性層に回路部第2ソース領域及び回路部第2ドレイン領域を形成し、
    該基板上に前記画素部ソース領域及び画素部ドレイン領域、前記回路部第2ソース領域及び回路部第2ドレイン領域、及び前記回路部第1ソース領域及び回路部第1ドレイン領域をそれぞれ露出させる第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールを有する保護膜を形成し、
    前記保護膜上と前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部壁面及び下面にバリア金属膜を形成し、
    前記保護膜上と前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部に感光膜を形成し、
    前記感光膜をアッシングして前記保護膜上部のバリア金属膜を露出させ、
    前記露出したバリア金属膜をパターニングして前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部壁面及び下面にバリア金属パターンを形成し、
    前記保護膜上と前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールのバリア金属パターンの上部に透明導電膜を形成した後、前記保護膜上の透明導電膜の上及び当該透明導電膜が形成された前記第1、第2、第3、第4、第5、及び第6コンタクトホールの内部に金属膜を形成し、
    前記金属膜の上部に絶縁膜を形成し、前記絶値膜が形成された基板上に感光膜を積層してスリットマスクにより感光膜パターンを形成し、前記感光膜パターンにより前記透明導電膜、金属膜及び絶縁膜をエッチングした後、前記感光膜パターンをアッシングして露出した前記絶縁膜及び金属膜を前記アッシングされた感光膜パターンによりエッチングし、前記第1、第3、及び第5コンタクトホールのバリア金属パターンの上部及び前記保護膜上の一部領域に透明な画素部ソース電極パターン、透明な回路部第2ソース電極パターン、及び透明な回路部第1ソース電極パターンを形成し、前記保護膜上の画素部ソース電極パターン、回路部第2ソース電極パターン、及び回路部第1ソース電極パターンの上部と前記第1、第3、及び第5コンタクトホールの内部にそれぞれ画素部ソース電極、回路部第2ソース電極、及び回路部第1ソース電極を形成し、これと同時に前記第2、第4、及び第6コンタクトホールのバリア金属パターンの上部及び前記保護膜上の一部領域に透明な画素部ドレイン電極パターン、透明な回路部第2ドレイン電極パターン、及び透明な回路部第1ドレイン電極パターンを形成し、前記保護膜上の画素部ドレイン電極パターン、回路部第2ドレイン電極パターン、及び回路部第1ドレイン電極パターンの上部と前記第2、第4、及び第6コンタクトホールの内部にそれぞれ画素部ドレイン電極、回路部第2ドレイン電極、及び回路部第1ドレイン電極を形成し、画素部ソース電極、画素部ドレイン電極、回路部第2ソース電極、回路部第2ドレイン電極、回路部第1ソース電極、回路部第1ドレイン電極上にそれぞれ画素部第1絶縁パターン、画素部第2絶縁パターン、回路部第1絶縁パターン、回路部第2絶縁パターン、回路部第3絶縁パターン、回路部第4絶縁パターンを形成し、
    前記バリア金属パターンは、前記画素部ソース領域、画素部ドレイン領域、回路部第1ソース領域、回路部第1ドレイン領域、回路部第2ソース領域、及び回路部第2ドレイン領域と接触して、前記画素部ソース領域、画素部ドレイン領域、回路部第1ソース領域、回路部第1ドレイン領域、回路部第2ソース領域、及び回路部第2ドレイン領域の活性層と前記画素部ソース電極パターン、画素部ドレイン電極パターン、回路部第1ソース電極パターン、回路部第1ドレイン電極パターン、回路部第2ソース電極パターン、及び回路部第2ドレイン電極パターン間のコンタクト抵抗を改善させる
    ことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記バリア金属パターンの形成は、前記保護膜上に前記第1ないし第6コンタクトホールを覆うようにバリア金属膜を形成し、該バリア金属膜を有する基板上に感光膜を塗布し、該感光膜をアッシングして前記バリア金属膜を露出するが、前記第1ないし第6コンタクトホールの内部に残留する感光膜パターンを形成し、該感光膜パターンにより露出したバリア金属膜をエッチングし、前記感光膜パターンを除去することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 前記バリア金属膜はモリブデン膜を300〜700Åの厚さに形成することを特徴とする請求項に記載の液晶表示装置の製造方法。
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