KR19980063692A - 액정표시장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR19980063692A
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쿠오 오노키
토시키 카네코
요시아키 나카요시
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카나이 쯔또무
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Abstract

본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 액티브매트릭스 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 개구율의 저하를 해치지 않고서, 표시얼룩을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 과제로 한 것이며, 그 해결수단으로서, 투명절연기판면에 복수개의 게이트배선GL과 이들 각 게이트배선GL과 절연되고 또한 교차하도록 형성된 복수의 데이타배선DL이 형성되고, 이들 각 배선에 의해서 둘러싸이는 각영역에 게이트배선GL으로부터의 주사신호에 의해서 온되는 박막트랜지스터TFT와, 온된 박막트랜지스터TFT를 개재해서 데이타배선DL으로부터의 영상신호가 인가되는 화소전극ITO1을 구비한 것으로서, 상기 화소전극ITO1은, 상기 게이트배선GL, 데이타배선DL 및 박막트랜지스터TFT를 덮어서 형성되는 절연막의 상면에 형성되고, 또한 상기 절연막에 형성된 콘택트홀을 개재해서 상기 박막트랜지스터TFT의 한쪽의 전극에 접속되어 있는 액정표시장치에 있어서, 상기 화소전극의 윤곽을 구성하는 가장자리(近)부의 일부는, 상기 배선위에 자기정합적(自己整合的)으로 중첩되어서 형성되어 있는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

액정표시장치 및 그 제조방법
본 발명은 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 소위 액티브매트릭스형이라 호칭되는 액정표시장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액티브매트릭스형의 액정표시장치는, 액정을 개재해서 서로 대향배치되는 1쌍의 투명절연기판중 한쪽의 투명절연기판의 액정쪽의 면에 있어서, X방향으로 뻗어 있고 Y방향으로 병설되는 게이트배선과, 이 게이트배선과 절연되어서 Y방향으로 뻗어있고, X방향으로 병성되는 데이타배선이 형성되어 있다.
그리고, 이들 각 배선에 둘러싸이는 직4각형상의 영역(화소영역)에는, 각각 게이트배선으로부터의 주사신호(전압)를 개재해서 데이타배선으로부터의 영상신호(전압)가 인가되는 화소전극을 구비한 것으로 되어 있다.
그리고, 이와 같은 액정표시장치는, 밝은화면표시를 실현시키기 위하여, 그 화소영역에 있어서 화소전극을 가능한한 크게해서 소위 개구율을 향상시키는 연구가 이루어지고 있다.
이러한 일로, 화소전극은, 상기 게이트배선, 데이타배선 및 박막트랜지스터를 덮고 형성되는 절연막의 상면에 형성시키고, 또한 상기 절연막에 형성된 홀을 개재해서 상기 박막트랜지스터의 한쪽의 전극(소스전극)에 접속시킨 구성의 것이 알려지기에 이르렀다.
이와 같은 구성의 액정표시장치는, 예를 들면 데이타배선 등과의 접촉을 걱정하는 일없이 화소전극을 크게 형성할 수 있게 되기 때문이다.
그러나, 이와 같이 구성된 액정표시장치는, 그 화소전극이 예를 들면 데이타배선등과 절연막을 개재해서 중첩된 구성을 이루고, 또한 상기 화소전극은 그 표면쪽에 형성된 포토마스크에 의한 선택에칭에 의해서 가공되기 대문에, 데이타배선과의 중첩부에 있어서의 폭이 비교적 형성되고, 또한, 그 폭도 각화소사이에서 일정하지 않다는 폐해를 가져오게 된다.
이와 같은 경우, 게이트배선 또는 드레인배선에 공급되는 신호(전압)가 화소전극의 전위에 간섭해버리는 것으로되어, 결과로서 표시얼룩이 발생한다고하는 일이 지적되기에 이르렀다.
그러므로, 본 발명은, 이와 같은 사정에 의거해서 이루어진 것이며, 그 목적은, 개구율의 저하를 해치지 않게해서, 표시얼룩을 방지할 수 있는 액정표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1 은 본 발명에 의한 액정표시장치에 있어서의 TFT기판의 1화소와 그 주변부의 각층의 일실시예를 표시한 평면도
도 2 는 도 1 의 2-2절단선에 있어서의 단면도
도 3 은 도 1 의 3-3절단선에 있어서의 단면도
도 4 는 본 발명에 의한 액정표시장치의 제조방법의 일실시예를 표시한 전체순서도
도 5 는 도 4 에 있어서의 공정A에 대응한 단면도
도 6 은 도 4 에 있어서의 공정B에 대응한 단면도
도 7 은 도 4 에 있어서의 공정C에 대응한 단면도
도 8 은 도 4 에 있어서의 공정D에 대응한 단면도
도 9 은 도 4 에 있어서의 공정E에 대응한 단면도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
SUB1, SUB2 : 투명유리기판GL : 게이트배선
DL : 데이터배선GI : 게이트절연막
AS : i형반도체층SDI : 소스전극
ITO1 : 투명도전막TFT : 박막트랜지스터
TFTSUB : TFT기판OPSUB : 대향기판
PSV : 보호절연막SKD : 차광전극SKD
Cadd : 유지용량LC : 액정
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기본적으로는 이하의 수단과 같이 구성된 것이다.
[수단 1]
투명절연기판면에 복수개의 게이트배선과 이들 각 게이트배선과 절연되고 또한 교차하도록 형성된 복수의 데이타배선이 형성되고, 이들 각 배선에 의해서 둘러싸이는 각영역에 게이트배선으로부터의 주사신호에 의해서 온되는 박막트랜지스터와, 온된 박막트랜지스터를 개재해서 데이타배선으로부터의 영상신호가 인가되는 화소전극을 구비한 것으로서, 상기 화소전극은, 상기 게이트배선, 데이타배선 및 박막트랜지스터를 덮어서 형성되는 절연막의 상면에 형성되고, 또한 상기 절연막에 형성된 콘택트홀을 개재해서 상기 박막트랜지스터의 한쪽의 전극에 접속되어 있는 액정표시장치에 있어서, 상기 화소전극의 윤곽을 구성하는 가장자리(近)부의 일부는, 상기 배선위에 자기정합적(自己整合的)으로 중첩되어서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
[수단 2]
수단 1 의 액정표시장치에서, 데이타배선을 따르고, 또한, 데이타배선보다도 폭이 넓고 상기 게이트배선과 동시에 형성되는 차광전극을 구비한 것으로서, 상기 화소전극의 윤곽을 구성하는 가장자리부의 일부는, 상기 차광전극위에 자기정합적으로 중첩되어서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
수단 1 과 같이 구성한 액정표시장치는, 그 화소전극의 윤곽을 구성하는 가장자리부의 일부가 예를 들면, 데이타배선위에 자기정합적으로 중첩되어서 형성된 것이다. 여기서, 데이타배선위에 자기정합적으로 중첩되어 있다라는 것은, 화소전극이 상기 데이타배선을 포토마스크로하는 사진평탄(photolithography)기술에 의한 선택에칭에 의해서 가공되어 있는 것을 의미한다.
이와 같이 했을 경우, 가공된 화소전극은, 데이타배선에 대해서 큰폭으로 중첩되는 일은 없고, 또한, 그 폭은 일정한 값으로서 형성되게 된다.
이 때문에, 데이타배선에 있어서의 신호(전압)가 화소전극에 간섭하는 일이 없어지고, 표시의 얼룩을 방지할 수 있게 된다.
또, 수단 2 와 같이 구성한 액정표시장치는, 소의 블랙매트릭스의 일부로하는 차광전극이 형성된 것이며, 이와 같은 구성의 경우에 있어서도, 상기 차광전극위에 자기정합적으로 중첩되어 있는 화소전극은 상기한 효과를 나타내게 된다. 이와 관련하여, 상기 차광전극은 후술하는 바와 같이 개구율을 향상시키는 것을 하나의 목적으로서 형성된 것이며, 각 배선 및 박막트랜지스터를 덮어서 형성하는 절연막위에 화소전극을 형성하는 기술과 더불어, 개구율의 대폭적인 향상을 도모할 수 있게 된다.
또한, 화소전극을 선택에칭할때의 포토레지스터로서 포지티브형레지스트를 사용함으로써, 포토마스크로한 배선 등으로부터의 광의 돌아들기에 의해서, 상기 화소전극의 윤곽을 구성하는 주변부의 일부는, 상기 배선과 약간이나마 중첩하도록 형성되고, 그 폭은 매우 작고 또한 일정하므로, 상기 배선에 있어서의 신호(전압)가 화소전극에 간섭하는 일이 없고, 표시얼룩을 방지할 수 있게 된다.
또, 이와 같은 포지티브형 레지스트를 사용함으로써, 그 성질상, 레지스트에 부착한 먼지에 영향받는 일없이 패턴화된 레지스트마스크를 형성할 수 있게 된다. 이 때문에, 수율의 향상을 도모할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 액정표시장치 및 그 제조방법의 일실시예에 대해서 도면을 사용해서 설명한다.
도 2 에 본 실시예의 액티브매트릭스액정표시장치에 있어서 매트릭스부(표시부)의 단변구조를 표시한다. 표시패널은 투명유리기판SUB1의 한쪽의 표면에 박막트랜지스터나 화소전극ITO1, 각종 배선등을 형성한 TFT기판 TFTSUB와, 이것과 별도의 투명유리기판SUB2의 한쪽의 표면에 공통전극ITO2나 컬러필터FIL등을 형성한 대향기판OPSUB과, 양기판을 대향시켜서 그 간격을 충전한 액정측LC로 구성된다.
화소전극ITO1과 공통전극ITO2와의 사이세 화상신호전압을 인가해서 양전극사이의 액정층LC의 전기광학적상태를 제어하고, 표시패널의 이부분의 광투과상태를 변화시켜, 소정의 화상을 표시한다.
액정패널의 대향기판OPSUB 또는 TFT기판 TFTSUB쪽에는 백라이트가 설치되고, ㅐ의 화소부를 투과하는 광을 각각 백라이트와 반대쪽으로부터 관찰한다.
또한, 이하에서 설명하는 도면에서는, 동일기능을 가진 부분에 동일부호를 부여한다.
TFT기판
도 1 은 TFT기판 TFTSUB를 구성하는 각층의 평면패턴을 표시한 도면이며, 1화소와 그 주변의 영역을 표시한다. 도 2 는 도 1 의 2-2절단선의 단면도, 도 3 은 도 1 의 3-3절단선에 있어서의 단면도이다.
다음에, 도 1~ 도 3 을 사용해서 TFT기판 TFTSUB의 구조를 상세히 설명한다. TFT기판의 표면에는 서로 평행의 복수의 게이트배선(주사신호선 또는 수평신호선)GL과, 게이트배선과 교차하도록 형성된 서로 평행의 복수의 데이타배선(영상신호선 도는 수직신호선)DL이 배설되어 있다. 인접하는 2개의 게이트배선GL과, 인접하는 2개의 데이타배선DL로 둘러싸인 영역이 화소영역으로 되며, 이 영역에 거의 전체면에 화소전극ITO1이 형성되어 있다. 스위칭소자로서 박막트랜지스터(도 1 의 파선으로 표시한 영역)는 각 화소전극에 대응해서 게이트배선의 볼록형부분(도 1 에서는, 위쪽으로 볼록형의 부분)에 형성되고, 그 소스전극SDI은 화소전극에 접속된다. 게이트배선GL에 인가된 주사전압은 게이트배선의 일부에 의해 구성되는 TFT의 게이트전극에 인가되어서 TFT가 ON상태로 되고, 이때 데이타배선DL에 공급된 화소신호가 소스전극SDI을 개재해서 화소전극ITO1에 기록된다.
박막트랜지스터
도 3 에 표시한 바와 같이, 투명유리기판SUB1위에는 도전막으로 이루어진 게이트배선GL이 형성되고, 그 위에 후술한 바와 같이 절연막, 반도체층 등이 형성되어 박막트랜지스터TFT가 구성된다. 박막트랜지스터는, 게이트배선GL에 바이서스전압을 인가하면, 소스드레인(데이타배선DL)사이의 채널저항이 작아지고, 바이어스 전압을 영(zero)로 하면, 채널저항은 커지도록 동작한다. 게이트배선GL의 일부인 게이트전극위에 질화실리콘으로 이루어진 게이트절연막GI를 형성하고, 그 위헤 불순물을 첨가하지 않는 비정질실리콘으로 이루어진 i형반도체층AS 및 분순물을 첨가한 비정질실리콘으로 이루어진 N형 반도체층d0를 형성한다. i형반도체층AS가 박막트랜지스터의 능동층을 구성한다. 또, 그 위에 소스전극SDI, 드레인전극(실시예에서는 데이타배선DL의 일부가 드레인전극을 구성한다. 이하 특별히 명기하지 않는 경우, 드레인전극은 데이타배선DL라 부름.)을 형성하여 박막트랜지스터로 한다.
게이트배선GL로서는, 예를 들면, 플라즈마CVD에 의해서 형성된 질화실리콘막이 선택되고, 2000~5000Å의 두께로(본 실시예에서는, 3500Å정도)형성된다.
i형반도체층AS는 500~2500Å의 두께(본 실시예에서는, 2000Å정도)로 형성된다. N형 반도체층d0는, 500Å이하의 두께로 얇게 형성되며, i형반도체층AS와 오믹콘택트를 형성하기 위하여 형성되고, 인(P)을 도프한 비정질실리콘반도체에 의해 형성된다.
소스전극, 드레인전극의 호칭은 본래 그 사이의 바이어스의 극성에 의해서 결정된다. 본 발명의 액정표시장치에서는, 동작중에 그 극성이 반전함으로, 소스전극, 드레인전극이 교대되나, 이하의 설명에서는, 편의상 한쪽을 소스전극, 다른쪽을 드레인전극으로 고정해서 부르기로 한다.
소스전극
도 3 에 표시한 바와 같이, 소스전극SDI은 N형 반도체층d0위에 형성되고, 드레인전극DL과 기본적으로 동일공정, 재료에 의해 형성된다. 소스전극SDI은 두께 600~3000Å(본 실시예에서는, 200Å정도)의 크롬(Cr)막으로 형성된다. 소스전극SDI은, Cr이외의 고융점금속 (Ti, Ta, W, Mo)에 의해 형성되어도 되고, 이들 금속의 합금으로 형성되어도 된다.
상기 소스전극SDI은, 도 1, 도 3 에 표시한 바와 같이, 1 화소영역의 안쪽에 형성된 i형반도체층AS 및 N형 반도체층d0상부에 형성되고, 또한, 적어도, 채널길방향에 있어서, 소스전극SDI의 끝부분은, i형반도체층AS의 끝부분에서부터 연장해 있도록 가공되어 있다. 또, 그 상부에 있는 화소전극ITO1은, 보호절연막PSV1에 형성된 개구부CN(이하, 콘택트홀라 부름)를 통해서 소스전극SDI과 접속되어, 보호절연막PSV1위에 형성되어 있다.
화소전극
화소전극ITO1의 산화인듐주석(Indum-Tin-Oxide ; 이하 ITO라 부름)등의 투명전도막에 의해 형성된다. 이것은, 박막트랜지스터의 소스전극SDI에 접속된다. 화소전극ITO1은 ITO의 스퍼터링막에 의해서 형성되고, 그 두께는 300~3000Å(본 실시예에서는 1400Å정도)이다.
본 발명의 제 1 의 특징은, 소스전극SDI위에 형성된 화소전극ITO1의 패턴에 있다. 본 패턴의 효과에 의해, 개구율이 높고, 박은 액정표시장치를 얻게 된다. 먼저, 도 1 을 사용해서 화소전극ITO1의 평면패턴의 특징을 표시한다. 동도면의 화소전극ITO1의 끝부분 즉 윤곽선으, 투명면에 있어서의 불투명영역(게이트배선, 드레인배선 및 이들의 재료에 의해 형성된 금속전극영역)에 대해서, 적어도 중첩폭L1, L2, L3으로 금속전극과 중첩되어 있다. 여기서, 유지용량Cadd를 구성하는 중첩폭L2 및 절연막에 뚫린 콘택트홀CN이 형성된 소스전극SDI의 중첩폭L3은, 다른 영역에서의 중첩폭L1보다크다. 차광전극SKD와의 중첩폭L1은, 상세한 것은 제조방법속에서 표시하나, 상기 차광전극SKD나 게이트 및 드레인배선에 대해서, 매우 작은 폭(본 실시예에서는 0.5㎛)이다. 또, 이 중첩폭L1은, 포토공정에 있어서의 얼라이먼트펀차의 영향을 받지않고, 항상, 화면내에서 일정한 상기의 작은 값으로 되어 있다. 이것은, 이 화소전극ITO1의 끝부분의 중첩폭L1의 윤곽선을 결정하는 포토레지스터는 네거티브형이고, 또한 노광은 상기 차광전극SKD, 게이트배선 및 드레인배선DL을 마스로한 이면노광에 의해 형성되어 있기 때문에, 자기정합적으로 작게 설정되어 있다. 본래, 유지용량Cadd 부의 중첩폭L2나 소스전극SDI의 중첩폭L3을 제외하고 전극위의 중첩폭은 작고, 또한 인접하는 배선사이에서는 동일값으로 설정되어야 할 것이다. 이것이, 큰 값이나 일정치가 아니며, 게이트 혹은 드레인배선의 전압이 화소전극의 전위에 간섭하여, 표시얼룩으로 된다. 본 발명의, 화소전극ITO1은 상히 효과를 얻게되는 구성으로 되어 있을 뿐만아니라, 광이 투과하지 않는 금속배선부이외의 모두 개구부로 되어 있어, 개구율이 높고 밝은 표시장치를 얻게 된다. 단면구조에 있어서의 차광전극SKD, 게이트배선GL과의 화소전극ITO1과의 중첩폭L1, L2의 관계는 도 2 에, 소스전극SDI위에서 화소전극과의 중첩폭L3의 관계른 도 3 에 표시되어 있다.
게이트배선GL
도 2, 도 3 에 표시한 바와 같이, 게이트배선GL은 두께 600~300Å(본 실시예에서는, 1800Å)의 스퍼터터링에 의해 형성된 크롬(Cr)막이 사용된다. 이것도, 소스전극SDI과 마찬가지로, 다른 고융점금속 또는 합금이라도 된다.
데이타배선DL
도 2 , 도 3 에 표시한 바와 같이, 데이타배선DL은, 투명유리기판SUB1 위의 게이트배선GL 및 그 상부에 있는 반도체층AS, d0위에 형성되고, 그 단면구조에 있어서, i형반도체층AS, N형 반도체층d0의 대략 동일패턴을 가진 적층구조로 되어 있다. 대략 동일 평면패턴으로 되는 것은, 나중의 제조방법에서 표시하는 바와 같이, 이 부분에서 상기 i형반도체층AS를 데이타배선DL을 마스크로해서 가공하기 때문의 특징이다.
유지용량Cadd , 기생용량Cgs
유지용량Cadd 은 TFT가 형성된 게이트배선GL과는 다른 앞단계의 게이트배선GL과 게이트절연막GI 및 보호절연막PSV1의 적층막을 사이에 두고서 화소전극ITO1과의 교차영역의 용량에 의해 구성된다. 이 유지용량Cadd 는 액정층LC의 용량의 감쇠나 TFT의 오픈시의 전압저하를 방지하는 작용이 있다. 이 용량의 크기는 액정표시장치의 화면의 크기나 해상도에서 다른다. 그 때문에, 도 1 에 있어서의 화소전극ITO1의 게이트배선과의 중첩폭L2는 임의의 폭으로 설정할 수 있을 필요가 있다. 이 때문에, 이 중첩폭L2를 결정하는 포토레지스트의 노광의 TFT기판 위로부터의 통상의 얼라이먼트를 사용한 포토마스크를 사용해서 행하여 진다.
기생용량Cgs는 TFT가 형성된 게이트배선GL인 다음 단계의 게이트배선GL과 게이트절연막GI 및 보호절연막PSV1의 적층막을 사이에 두고서 화소전극ITO1과의 교차영역의 용량에 의해 구성된다. 또, 상기 Cadd와 Cgs는 도 2 에 표시한 바와 같이, 게이트배선GL위에서 인접한 화소전극ITO1과의 간격이 소정의 값으로 되도록 설정되어 있다.
이와 같이, 기생용량Cgs를 형성함으로써, 다음 단계의 게이트배선GL과 화소전극ITO1을 중첩하지 않는 구조에 비해, 게이트배선GL과 화소전극ITO1을 중첩하지 않는 구조에 비해, 게이트배선GL과 화소전극ITO1의 간격을 대향기판OPSUB에 형성하는 블랙매트릭스BM에 의해 덮어 음폐할 피요가 없고, 개구율이 향상된다.
단, 이 기생용량Cgs는 본래 게이트배선GL과의 커플링용량으로되므로, 본래, 이 값은 작게설정할 필요가 있다. 따라서, 이용량치를 결정하는 게이트배선과의 중첩폭은 최소의 값L1과 동일하게 할 필요가 있다. 따라서, 이 값도 상기한 바와 같이 이면노광에 의해 설정할 필요가 있다.
차광전극SKD
도 1, 도 2 에 표시한 바와 같이, 차광전극SKD는 TFT기판 TFTSUB의 투명유리기판SUB1위에 게이트배선GL을 구성하는 금속재료에 의해 형성된다.
이 차광전극SKD는 평면구조상으로는 도 1 에 표시한 바와 같이 드레인배선DL을 따라서 화소전극ITO1과 중첩하고, 또한, 데이타배선DL의 하부를 막도록 형성되어 있다. 한편, 단면구조적으로 도 2 에 표시한 바와 같이, 차광전극SKD는 데이타배선DL과 게이트절연막GI 및 반도체층AS, d0에 의해서 절연분리되어 있다. 이 때문에, 차광전극SKD와 데이타배선DL이 단락되는 가능성은 작다. 또, 화소전극ITO1과 차광전극SKD는 게이트배선GL 및 보호절연막PSV1에 의해 절연분리되어 있다.
차광전극SKD는, 상기 기생용량Cgs와 마찬가지로, 1화소의 화소에 대한 화소전극의 투과부의 면적, 즉 개구율을 향상시키고, 표시패널의 밝기를 향상시키는 기능을 가진다. 도도 1 에 표시한 표시패널에 있어서, 백라이트는 TFT기판 SUB1을 가진 TFTSUB쪽의 한쪽에 설정된다. 이하에서는, 편의상 백라이트가 TFT기판 SUB1로부터 조사되어, 대향기판OPSUB쪽으로부터 관찰하는 경우를 표시한다. 조사광은 대향기판의 유지기판SUV1이 투과하고, 이 유지기판SUB1의 한쪽의 표면에 스퍼터링에 의해 형성된 배선의 크롬(Cr)이 형성되어 있지 않는 부분으로부터의 액정층LC에 들어간다. 이 광은 대향기판에 형성된 투명공통전극ITO2와 TFT기판에 형성된 화소전극ITO1사이에 인가된 전압에 의해 제어된다.
표시패널이 노멀리화이트모드에서는, 본 실시예와 같이 차광전극SKD나 기생용량Cgs가 형성되어 있지 않는 경우, 대향기판OPSUB에는 블랙매트릭스BM이 넓게 필요하게 되고, 이것이 없으면, 데이타배선DL 또는 게이트배선GL과 화소전극ITO1의 틈새로부터 전압에 의해 제어되지 않는 누설광이 통과하여, 표시의 콘트라스타가 저하한다. 또, 상하, 즉 대향기판OPSUB와 TFT기판 TFTSUB는 액정을 사이에 끼워서 맞붙여져 있으며, 합계 마진을 크게 잡을 필요가 있고, TFT기판위에서만 차광전극구조로 하는 본 실시예에 비해서 개구율이 작아진다.
본 실시예에 있어서의 데이타배선DL하부의 반도체는, 데이타배선DL을 마스크로해서 가공하고 있기 때문에, 데이타배선DL은 반도체층의 단차를 가로지르는 일이 없으며, 단선불량을 저감하는 효과가 있다.
[보호막]
도 1, 도 3 에 표시한 바와 같이, TFT기판 TFTSUB의 박막트랜지스터TFT를 형성한 쪽의 표면은, 소스전극SDI과 화소전극을 접속하는 콘택트홀CN등을 제외하고 보호절연막PSB1에 의해 덮혀진다.
본 보호막은, 통상 플라즈마CVD에 의해 형성된 질화실리콘막이 선택되나, 이것은 유기계의 재료인 폴리이미드나 아클리계의 수지재료를 사용해도 된다.
대향기판
도 2 에 표시한 바와 같이, 투명유리기판SUB2의한쪽의 면에는 적, 녹, 청의 컬러필터FIL, 보호절연막PSV2, 공통투명화소전극ITO2 및 배향막ORI2가 순차적층해서 형성되어 있다. 또, 투명유리기판SUB2의 다른쪽의 면위에는 편광판POL2가 맞붙여져 있으며, 이것과 TFT기판 TFTSUB의 TFT가 형성되어 있지 않는 다른쪽의 면에 있는 편광판POL1에 의해 투과광을 편광한다.
동도면의 유리기판SUB2에는 블랙매트릭스BM을 형성되어 있지 않으나, 실제로는, 도 1 의 TFT부분에 광이 조사하여, TFT의 누설전류가 증가하지 않는 정도의 면적, Cr의 스퍼터링막 또는 Cr산화물과 Cr의 적층, 혹은 또 수지재료에 의해 형성되어 있다.
TFT기판 TFTSUB의 제조방법
다음에, 상기한 액정표시장치의 TFT기판 TFTSUB의 제조방법을 도 4 ~도 15를 사용해서 설명한다. 도 4 는 제조공정의 흐름을 각공정의 명칭을 사용해서 순서도로서 종합한 것이다. 각 공정을 어떤 서브단위로 정리해서, 그것에 (A), (B), (C)등과 같이 기호를 부여하고 있다. 이 (A)에서 (E)까지의 각각의 서브공정에서의 단면구조가 도 5~도 9 에 대응한다. 각 단면구조는, 각공정에서 박막을 에칭가공한 직후 의 단면구조이며, 설명상, 각 단면에는 마스크로서 사용한 포토레지스트가 박막위에 박리하지 않고 남겨놓고 있다. 이들 도면은, 도 1 에 있어서 TFT기판의 차광전극SKD를 하부에 가진 드레인배선DL르보투 기생용량Cgs 및 유지용량Cadd가 형성된 게이트배선GL을 가로지른(도 2 의 단면도와 대응)단면도이다. 또한, 도 4 의 (E)의 최종공정에서의 대응하는 단면구조는 도 2 이다. 공정(A), (C), (D), (E)의 서브공정에는, 각각 기본적으로 사진(photo)처리공정이 포함되어 있다. 여기서, 포토처리공정이란 본 발명에서는 포토레지스트의 도포에서부터 마스크를 사용한 선택노광을 거쳐서 그것을 현상할 때까지의 일련의 작업을 표시하는 것으로 한다. 도 4 로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에서는 TFT기판을 5회의 포토처리공정을 거쳐서 제조된다.
이하, 각 공정을 순서를 따라서 설명한다.
투명의 유리기판으,ㄹ 준비하고, 그 한쪽면위전체면에 Cr막을 스퍼터링에 의해 형성한다. 이 Cr막위에 포터처리(제 1 포트)에 의해서 소정패턴의 마스크를 포토레지스터PRES에 의해 형성한 후, Cr막을 선택적으로 에칭하여, 소정패턴의 차광전극SKD나 게이트배선GL을 형성한다(공정(A), 도 5).
다음에, 투명유리기판SUB1의 한쪽면위에 형성한 전극이나 배선위에, 플라즈마CVD장치에 의해 질화Si막 GI, i형 비정질Si막AS, N형 비정질Si막 d0를 순차 형성한다. 또, 계속해서, 스퍼터링법에 의해 Cr막을 형성, 이것이 가공되었을 경우, 소스전극이나 드레인배선을 구성한다. 여기서, 반도체층AS, d0를 포토레지스트공정을 사용하지않고 연속적으로 행하기 때문에, 레지스트에 의한 반도체의 표면산호를 저감할 수 있고, N형 반도체층d0와 소스전극이나 배선을 하는 금속전극의 콘택트저항을 저감하여, 박막트랜지스터의 이동도(移動渡)를 향상할 수 있다.
포터처리(제 2 포토)에 의해서 소정패턴의 마스크를 포토레지스트PRES에 의해 형성한 후, Cr막을 선택적으로 에칭해서, 소정패턴의 도전막d1을 형성한다. 계속하여, 상기 포토레지스트PRES를 사용해서, N형 반도체층d0를 드라이에칭제거한다(공정(B), 도 6).
다음에, 포터처리(제 3 포토)에 의해서 소정패턴의 마스크를 포토레지스트PRES에 의해 형성한 후, i형반도체층AS를 게이트절연막GI위에서 선택적으로 에칭제거한다.
이때의 포토레지스트PRES패턴은 도 3 에 표시한 소스전극SDI끝부분에서는 소스전극보다 폭넓게해서, 나중에 형성되는 화소전극이 소스전극끝부분에서 단선되지 않도록 패턴화하고, 데이타배선DL부에 대해서는 포토레지스트PRES는, 도 1 의 점선테두리에 의해 둘러싸인 TFT영역에 대해서는 형성하지 않고, 데이타배선DL자신을 마스크로해서 가공한다. 이에 의해 상기 포토레지스트PRES를 형성하고 있지 않는 데이타배선DL부근에서는, i형반도체층AS가 데이타배선으로부터 비어져 나오지 않아, 고정밀도의 가공을 할 수 있어, 개구율의 향상이나 게이트배선의 지연시간저감에 피룡한 게이트용량을 저감할 수 있는 효과가 있다(공정(C), 도 7)
다음에, 플라즈마CVD장치에 의해 질화Si막으로 이루어진 보호절연막PSV1을 형성한다. 포토처리(제 4 포토)에의해서 포토레지스트PRES의 마스크를 형성후, 보호절연막PSV1을 에칭하여, 콘택트홀CN이나 배선단자부의 보호막PSV1을 제거한다(공정(D), 도 8 ). 단, 이 도면의 영역에서는, 콘택트홀은 형성되지 않기 때문에, 포토레지스트는 이 영역에는 전체면에 체적되어 있다.
다음에, ITO막을 스퍼터링에 의해 형성한다. 포토처리(제 5 포토)에 의해서 포토레지스트PRES에 의해 마스크형성후, ITO막을 선택적으로 에칭하여, 화소전극ITO1등에 ITO패턴을 남긴다(공정(E), 도 9). 본 공정은 본 발명의 특징인, 수율을 개선할 수 있는 효과와 관련이 있으므로 도 9 를 사용해서 상세한 것을 설명한다. 본 공정에 있어서의 포토레지스트는, 이제까지의 4회의 포토레지스트가 포지티브형의 레지스트(노광된 영역의 포토레지스트가 형성처리로 제거되는 것)에 대해서, 네거티브형 포토레지스트(노광되지 않는 영역의 포토레지스트가 현상처리를 제거된다)를 사용해서 TFT기판을 제조한다. 도 9 에 있어서 차광전극SKD와 게이트배선GL에 의해 둘러싸인 영역의 화소전극ITO1의 레지스트PRES는 2 회의 노광에 의해 그 패턴이 확장되고, 기타의 영역에서는 현상시 레지스트는 제거된다.
먼저, 제 1 회째의 노광은 유리기판상부로부터, 통상의 포토마스크에 의해 노광된다. 이것은, 통상, 포토공정에 있어서의 제 1 공정(게이트배선재료의 형성)에서 형성된, 맞춤마크를 기준으로해서 행하여진다. 그 때문에, 맞춤오차를 포함한 맞겹침량이 표시화면내에서 어긋나는 일이 있다.
다음에, 제 2 회째의 노광은, 기판 SUB1위에 형성된 금속전극, 즉, 도 9 에 있어서는, 차광전극SKD 및 게이트배선GL을 마스크로서 사용한다. 노광은 기판 SUB1의 이면으로부터 행한다. 이 노광은, 노광량을 조절하여, 다소 과잉노광을 함으로써, 기판위에 형성된 네거티브형의 포토레지스트가 배선내부에 올라타도록, 즉, 차광전극SKD나 게이트배선의 Cgs용량을 구성하는 최소의 중첩폭L1이 되도록 노광한다. 따라서, 이 중첩폭은 포토마스크를 사용하지 않고 최소의 값으로서, 표시화면내부에서 균일한 폭으로해서 자기정합적으로 형성된다. 또, 유지용량Cadd 를 구성하는 게이트배선과의 중첩폭L2는, 기판표면으로부터 포토마스크를 사용한 노광에 의해 그 폭이 결정되기 때문에, 그 치수L2는, 임의로 설정할 수 있다. 또, 네거티브형 레지스트의 경우 드레인배선DL위에는, 노광이 없고, 만약 포토레지스트위에 먼지등이 있어도 노광되지 않고 현상제거됨으로, 단락불량을 일으키지 않는다. 또, 차광전극SKD와 게이트배선GL과의 사이의 대부분의 화소전극영역은, 포토레지스트위에 먼지 등이 있고, 그 패턴이 제 1 회의 노광시에 형성되지 않아도, 이면으로부터의 제 2 회째의 노광에 의해 확정할 수 있으므로, 화소전극ITO1의 결락이 없고 점결합불량이 발생하지 않아 수율이 향상된다. 물론, 금속이외의 부분은 모두 개구부이며, 개구율을 향상할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 고개율이고 밝은 액정표시장치를 실현할 수 있다.
또, 드레인배선DL위에서 간격을 두고서 형성된 인접하는 화상전극이 단락하는 일도 없고, 또 화소전극이 결락하는 일없으므로, 제조시의 수율을 향상할 수 있다.
이상 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의한 액정표시장치 및 그 제조방법에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
화소전극의 배선에 대한 중첩부의 폭을 매우 작게할 수 있으므로, 이 배선의 신호의 화소전극에 대한 간섭을 작게할 수 있어, 표시얼룩을 방지할 수 있다.
화소전극형성의 포토레지스트가 네거티브형의 레지스트를 사용하고 있기 때문에, 게이트 및 드레인배선위에서는, 화소전극의 간격을 두기 위한 노광시에, 포토레지스트에 광이 조사되지 않기 때문에, 만약 광을 투과하지 않는 먼지가 있어도, 포토레지스트의 현상, 화소전극의 에칭나머지가 발생하지 않고, 인접하는 화소전극사이가 단락하는 일이 없어진다.
또, 화소전극의 중앙부에 있어서도, 기판의 표면 및 이면의 양쪽으로부터 노광되므로, 예를 들면 반도체등의 먼지가 존재해도, 이에 의해서 화소전극이 결손되는 일은 없고, 수율의 향상을 도모할 수 있게 된다.
또, 게이트배선, 드레인배선 및 드레인배선의 하부에 게이트배선과 동일공정에 의해 형성된 차광전극에 대해서, 화소전극이 자기정합적으로 중첩되고, 개구율이 크게되어 화면이 밝아진다.

Claims (8)

  1. 투명절연기판면에 복수개의 게이트배선과 이들 각 게이트배선과 절연되고 또한 교차하도록 형성된 복수의 데이타배선이 형성되고, 이들 각 배선에 의해서 둘러싸이는 각영역에 게이트배선으로부터의 주사신호에 의해서 온되는 박막트랜지스터와, 온된 박막트랜지스터를 개재해서 데이타배선으로부터의 영상신호가 인가되는 화소전극을 구비한 것으로서,
    상기 화소전극은, 상기 게이트배선, 데이타배선 및 박막트랜지스터를 덮어서 형성되는 절연막의 상면에 형성되고, 또한 상기 절연막에 형성된 콘택트홀을 개재해서 상기 박막트랜지스터의 한쪽의 전극에 접속되어 있는 액정표시장치에 있어서,
    상기 화소전극의 윤곽을 구성하는 가장자리(近)부의 일부는, 상기 배선위에 자기정합적(自己整合的)으로 중첩되어서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 데이타배선을 따르고, 또한, 데이타배선보다도 폭이 넓고 상기 게이트배선과 동시에 형성되는 차광전극을 구비한 액정표시장치로서, 상기 화소전극의 윤곽을 구성하는 가장자리부의 일부는, 상기 차광전극위에 자기정합적으로 중첩되어서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 제 1 항 및 제 2 항의 어느 한항에 있어서, 상기 화소전극의 윤곽을 구성하는 가장자리부의 일부는 게이트배선과 중첩되고, 이 중첩부에 있어서 유지용량소자를 구비하는 액정표시장치로서, 자기정합적 배선과 중첩된 부분의 화소전극의 폭은, 상기 유지용량소자의 중첩부에 있어서의 폭보다도 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항의 어느 한 항에 있어서, 자기정합적으로 배선과 중첩된 부분의 화소전극의 폭은, 화소전극의 박막트랜지스터와 접속되는 한쪽의 전극과의 중첩부에 있어서의 폭보다도 작은 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 투명절연기판면에 복수개의 게이트배선과 이들 각 게이트배선과 절연되고 또한 교차하도록 형성된 복수의 데이타배선이 형성되고, 이들 각 배선에 의해서 둘러싸이는 각영역에 게이트배선으로부터의 주사신호에 의해서 온되는 박막트랜지스터와, 온된 박막트랜지스터를 개재해서 데이타배선으로부터의 영상신호가 인가되는 화소전극을 구비한 것으로서,
    상기 화소전극은, 상기 게이트배선, 데이타배선 및 박막트랜지스터를 덮어서 형성되는 절연막의 상면에 형성되고, 또한 상기 절연막에 형성된 콘택트홀을 개재해서 상기 박막트랜지스터의 한쪽의 전극에 접속되어 있는액정표시장치 및 그 제조방법에 있어서,
    상기 화소전극을 형성하는 포토레지스트는 네거티브형 레지스트를 사용하고, 또한, 이 레지스트에 의한 마스크패턴의 형성은, 투명절연기판의 표면으로부터의 포토마스크를 사용한 노광과 상기 투명절연막의 이면으로부터 미리 형성되어 있는 배선을 마스크로하여 행하는 노광과 쌍방을 거치므로써 행하는 것을 특직으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 데이타배선을 따르고, 또한, 데이타배선보다도 폭이 넓고 상기 게이트배선과 동시에 형성되는 차광전극을 구비한 액정표시장치의 제조방법으로서, 상기 투명절연막의 이면으로부터 행하는 노광은 상기 차광전극까지도 마스크로하는 것을 특징으호 하는 액정표시장치의 제조방법.
  7. 제 5 항 및 제 6 항의 어느 한 항에 있어서, 화소전극의 네거티브형 포토레지스트에 대한 각각의 노광은, 먼저, 투명절연기판의 표면으로부터 포토마스크를 사용해서 행하고, 이어서 투명절연기판의 이면으로부터 미리 형성되어 있는 배선등을 마스크로하여 행하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치의 제조방법.
  8. 제 5 항 및 제 6 항의 어느 한 항에 있어서, 화소영역의 네거티브형 포토레지스트에 대한 포토마스크를 사용한 노광은, 그 노광영역으로서, 유지용량을 형성하는 영역 및 박막트랜지스터의 한쪽의 전극을 제외하고, 각 배선과 중첩하지 않는 영역으로 한 것을 특징으호 하는 액정표시장치의 제조방법.
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JPH10161154A (ja) 1998-06-19

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