(57)【要約】 【課題】  ブラックマトリックスを別途に形成する必要がなく、高い開口率を確保すると同時に高い対比比を確保する。【解決手段】クロムの金属膜と酸化クロムの酸化金属膜とを積層してパターニングして、基板の上に、ゲート線、ゲート電極、及びゲートパッドを含むゲート配線を形成する。次に、ゲート絶縁膜、半導体層、及び抵抗接触層を順に形成し、クロムの金属膜と酸化クロムの酸化金属膜とを順に積層してパターニングして、ゲート線と交差するデータ線、ソース電極、ドレーン電極、及びデータパッドを含むデータ配線を形成する。次に、保護膜を積層してパターニングして、ドレーン電極、ゲートパッド、及びデータパッドを各々露出する接触孔を形成する。その後、透明な導電物質又は反射度を有する導電物質を積層してパターニングして、ドレーン電極、ゲートパッド、及びデータパッドと各々電気的に連結される画素電極、補助ゲートパッド、及び補助データパッドを形成する。
2005515497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電物質からなる金属膜と、前記金属膜の上に形成されており、酸化した導電物質からなる酸化金属膜とを含む、走査信号又はデータ信号が伝達される表示装置用配線。
【請求項２】
前記表示装置用配線は、液晶表示装置のゲート線又はデータ線として用いられる、請求項１に記載の表示装置用配線。
【請求項３】
前記金属膜は、クロム、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金のうちの１つからなる、請求項１に記載の表示装置用配線。
【請求項４】
前記酸化金属膜は、酸化クロム、酸化モリブデン、及び酸化モリブデン合金のうちの１つからなる、請求項１に記載の表示装置用配線。
【請求項５】
前記金属膜の導電物質と前記酸化金属膜の導電物質とは互いに同一である、請求項１に記載の表示装置用配線。
【請求項６】
絶縁基板の上に形成されており、ゲート線及び前記ゲート線に連結されているゲート電極を含むゲート配線と、
前記ゲート配線を覆っているゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されている半導体層と、
前記ゲート絶縁膜又は前記半導体層の上に形成されており、データ線、前記データ線に連結されており、前記半導体層の上に形成されているソース電極及び前記ゲート電極を中心に前記ソース電極の対向側の前記半導体層の上に形成されているドレーン電極を含むデータ配線と、
前記データ配線を覆っている保護膜と、
透明な導電物質又は反射度を有する導電物質からなり、前記ドレーン電極に連結されている画素電極と、
を含む薄膜トランジスタアレイ基板において、前記ゲート配線又は前記データ配線は、導電物質からなる金属膜と、酸化した導電物質からなる酸化金属膜とを含む、薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項７】
前記金属膜は、クロム、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム及びアルミニウム合金のうちの１つからなる、請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項８】
前記酸化金属膜は、クロム、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム及びアルミニウム合金のうちのいずれかの酸化物からなる、請求項６に記載の表示装置用配線。
【請求項９】
前記金属膜の導電物質と前記酸化金属膜の導電物質とは互いに同一である、請求項６に記載の表示装置用配線。
【請求項１０】
前記ゲート配線は、前記ゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、
前記データ配線は、前記データ線に連結されているデータパッドをさらに含み、
前記画素電極と同一の層に、前記ゲートパッド及び前記データパッドに各々連結される補助ゲートパッド及び補助データパッドを含む、請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項１１】
前記保護膜は、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、窒化ケイ素又は有機絶縁物質からなる、請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項１２】
前記ソース電極と前記ドレーン電極との間のチャンネル部を除く前記半導体層及び前記データ配線は、同一のパターンからなる、請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項１３】
前記画素電極は、前記保護膜の上に形成されており、前記画素電極と前記ドレーン電極とは、前記保護膜に形成されている第１接触孔を介して互いに連結されている、請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置用配線及びこれを含む薄膜トランジスタアレイ基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、電極が形成されている上部及び下部基板と、その間に注入されている液晶物質とから構成されている。このような液晶表示装置は、２つの基板の間に注入されている液晶物質に電極を用いて電界を印加し、この電界の強さを調節して基板に透過する光の量を調節することによって画像を表示する。
【０００３】
このような液晶表示装置の１つの基板には、ゲート信号又は画像信号を伝達する配線、画像信号が伝達される画素電極及びゲート信号により各画素の画素電極に伝達される画像信号を制御する薄膜トランジスタなどが形成されており、他の１つの基板には、様々な色の画像を実現するためのカラーフィルター及び画素間で漏洩する光漏れを遮断したりコントラスト比の低下を防止するためのブラックマトリックスが形成されている。
【０００４】
しかし、ブラックマトリックスは、２つの基板の整列誤差を考慮して広い幅で形成しなければならないため、画素の開口率を減少させる原因となるので、ブラックマトリックスを除去する方法が開発されている。しかし、この場合には、ブラック輝度が上昇してコントラスト比が減少する問題点が発生するため、開口率が減少するのを防止しつつ高いコントラスト比を確保する技術が必要である。
【０００５】
一方、液晶表示装置の製造方法のうち、薄膜トランジスタが形成されている基板は、マスクを用いた写真エッチング工程によって製造するのが一般的である。この時、生産費用を減少させるためにはマスクの数を減少させるのが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が目的とする技術的課題は、開口率が減少するのを防止しつつ高いコントラスト比を確保する表示装置用配線、これを含む薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法、そしてその基板を含む液晶表示装置を提供することである。
【０００７】
また、本発明が目的とする他の技術的課題は、薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を単純化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような問題点を解決するために、本発明による表示装置用配線は、金属膜と、金属膜の上に形成されている酸化金属膜とを含む。
【０００９】
このような表示装置用配線は、液晶表示装置のゲート線又はデータ線として利用することができる。この時、金属膜は、クロム、モリブデン、モリブデン合金、アルミニウム及びアルミニウム合金のうちの１つから形成することができ、酸化金属膜は、酸化クロム、酸化モリブデン及び酸化モリブデン合金のうちの１つから形成することができる。また、金属膜の導電物質と酸化金属膜の導電物質とは互いに同一であるのが好ましく、製造方法において、金属膜と酸化金属膜とは互いに同一のエッチング方法を用いても異なるエッチング方法を用いてもよい。
【００１０】
このような表示装置用配線は、液晶表示装置用信号線として用いられる。
【００１１】
より詳細に、本発明による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板は、絶縁基板の上に、ゲート線及びゲート線に連結されているゲート電極を含むゲート配線が形成されており、その上には、ゲート配線を覆っているゲート絶縁膜が形成されている。ゲート絶縁膜の上には半導体層が形成されており、これらの上には、データ線、データ線に連結されており、半導体層の上まで延びているソース電極及びゲート電極を中心にソース電極の対向側の半導体層の上に形成されているドレーン電極を含むデータ配線が形成されている。データ配線を覆っている保護膜の上には、透明な導電物質又は光を反射する導電物質からなり、ドレーン電極に連結されている画素電極が形成されている。この時、ゲート配線又はデータ配線は、導電物質からなる金属膜と酸化した導電物質からなる酸化金属膜とを含む。
【００１２】
ゲート配線は、ゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、データ配線は、データ線に連結されているデータパッドをさらに含み、画素電極と同一の層に、ゲートパッド及びデータパッドに各々連結される補助ゲートパッド及び補助データパッドを含むことができる。
【００１３】
また、保護膜は、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、窒化ケイ素又は有機絶縁物質から構成でき、ソース電極とドレーン電極との間のチャンネル部を除く半導体層及びデータ配線は同一のパターンとすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
このような本発明による液晶表示装置では、ゲート線、データ線、及びカラーフィルターが画素領域の間で漏洩する光を遮断することができるので暗い色に表示され、別途にブラックマトリックスを設ける必要がない。したがって、画素の開口率を確保すると同時に高い対比比を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例による表示装置用配線、これを含む薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法、そしてその基板を含む液晶表示装置について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施例による表示装置用配線の構造を示した断面図である。
【００１７】
図１のように、本発明の実施例による表示装置用配線は、基板１の上に形成されており、クロム、モリブデン又はモリブデン合金、アルミニウム又はアルミニウム合金、チタニウム、タンタルなどの低抵抗を有する導電物質からなる金属膜２と、金属膜２の上に形成されており、酸化クロム（ＣｒＯＸ）、酸化モリブデン（ＭｏＯＸ）又は酸化モリブデン合金など、前で言及した金属が酸化した酸化金属膜３とを含む。このような本発明の実施例による配線は、低抵抗の導電物質からなる金属膜２を含んでおり、金属膜２と共に酸化金属膜３からなるので、不透明で低い反射率を有する。したがって、本発明の実施例による配線は、液晶表示装置のような表示装置でゲート（走査）信号又はデータ信号を伝達する信号線として用いられると同時に、画素の間で漏洩する光を遮断するブラックマトリックスとして用いられる。この時、配線が低い反射率を有するため、ブラック輝度が上昇するのを遮断することができるので、高いコントラスト比を確保することができる。これについては、以下で図面を参照して具体的に説明する。
【００１８】
このような本発明の実施例による配線の製造方法では、スパッタリング方法で金属膜を積層した後、同一のスパッタリングチャンバーに酸素気体を注入して酸化金属膜３を積層し、金属膜２と酸化金属膜３とが同一の導電物質を含むように形成するのが好ましいが、金属膜２と酸化金属膜３とが異なる導電物質を含むこともできる。また、金属膜２と酸化金属膜３とをパターニングするために湿式エッチング及び乾式エッチングの両方を用いることができ、金属膜２と酸化金属膜３とを互いに異なるエッチング方法でパターニングすることもできる。本発明の実施例では、クロムを積層して金属膜２を形成した後、酸素を注入して酸化クロムを積層して酸化金属膜３を形成した。次に、配線用感光膜パターンを形成し、これをエッチングマスクとして用い、Ｏ２＋Ｃｌ２又はＯ２＋ＨＣｌを含む気体を用いて乾式エッチングで酸化クロム膜３をパターニングし、感光膜パターン又は酸化クロム膜３をエッチングマスクとして用い、湿式エッチングでクロム膜２をパターニングした。もちろん、酸化クロム膜３とクロム膜２との両方を湿式エッチング又は乾式エッチングでパターニングすることもできる。
【００１９】
また、本発明の１つの実験例では、酸化クロム膜３とクロム膜２とからなる導電膜の反射率を測定した。
【００２０】
図２は、本発明の実験例におけるクロム又は酸化クロムを含む様々な薄膜の反射率を示したグラフである。
【００２１】
ここで、反射率は、ケイ素の薄膜（Ｓｉ）、酸化クロム膜及びその上に積層されたクロム膜からなる薄膜（ＣｒＯＸ/Ｃｒ）、２０００Åの厚さの窒化膜と酸化クロム膜とクロム膜とが順に積層された薄膜（ＳｉＮ２０００/ＣｒＯＸ/Ｃｒ）、６５００Åの厚さの窒化膜と酸化クロム膜とクロム膜とが順に積層された薄膜（ＳｉＮ６５００/ＣｒＯＸ/Ｃｒ）、６５００Åの厚さの窒化膜とクロム膜とが順に積層された薄膜（ＳｉＮ６５００/Ｃｒ）、２０００Åの厚さの窒化膜とクロム膜とが順に積層された薄膜（ＳｉＮ２０００/Ｃｒ）、及びクロムの薄膜（Ｃｒ）に対して各々測定し、ケイ素（Ｓｉ）の薄膜の反射率を１００％に設定してこれを基準に他の薄膜の反射率を計算した。
【００２２】
図２から分かるように、クロム膜（Ｃｒ）の上に酸化クロム膜（ＣｒＯＸ）を積層して薄膜を形成することによって、ケイ素（Ｓｉ）の薄膜及びクロム膜（Ｃｒ）の薄膜より反射率が急激に減少し、ケイ素（Ｓｉ）の薄膜と比較すると２０％程度減少した。
【００２３】
また、本発明の他の実験例では、クロムの薄膜とクロム膜及び酸化クロム膜からなる薄膜とを撮影した。
【００２４】
図３は、本発明の実験例におけるクロムの薄膜とクロム膜及び酸化クロム膜からなる薄膜とを撮影した写真である。
【００２５】
図３から分かるように、クロムの薄膜（Ｃｒ）は高い反射度を有するため明るく現れ、クロム膜及び酸化クロム膜からなる薄膜（ＣｒＯＸ/Ｃｒ）は非常に低い反射度を有するため暗く現れた。これにより、クロム膜及び酸化クロム膜からなる薄膜（ＣｒＯＸ/Ｃｒ）は反射率が非常に低く、光遮断膜として用いる場合にブラック輝度を増加させないので、高いコントラスト比を確保することができることが分かる。
【００２６】
次に、このような本発明による表示装置用配線を含む薄膜トランジスタアレイ基板を含む液晶表示装置及び薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２７】
まず、図４及び図５を参照して、本発明の第１実施例による液晶表示装置の構造について詳細に説明する。
【００２８】
図４は、本発明の第１実施例による液晶表示装置の構造を示した配置図であり、図５は、図４に示した液晶表示装置のIV-IV'線による断面図である。
【００２９】
下部基板１００には、下部絶縁基板１０の上に、低抵抗を有するクロム、モリブデン又はモリブデン合金、アルミニウム又はアルミニウム合金などの導電物質からなる金属膜２０１と、酸化クロム、酸化モリブデン又は酸化モリブデン合金などの金属酸化物からなる酸化金属膜２０２とを含むゲート配線が形成されている。ゲート配線は、横方向に延びているゲート線２２、ゲート線２２の一端に連結されており、外部からゲート信号の印加を受けてゲート線に伝達するゲートパッド２４、及びゲート線２２に連結されている薄膜トランジスタのゲート電極２６を含む。
【００３０】
下部絶縁基板１０の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜３０がゲート配線２２、２４、２６を覆っている。
【００３１】
ゲート電極２４のゲート絶縁膜３０の上には、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層４０が形成されており、半導体層４０の上には、シリサイド又はｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質からなる抵抗接触層５５、５６が各々形成されている。
【００３２】
抵抗接触層５５、５６及びゲート絶縁膜３０の上には、ゲート配線２２、２４、２６のようにクロム、モリブデン又はモリブデン合金、アルミニウム又はアルミニウム合金などの導電物質からなる金属膜６０１と、金属膜６０１の上に形成されており、酸化クロム、酸化モリブデン又は酸化モリブデン合金などの金属酸化物からなる酸化金属膜６０２とを含むデータ配線が形成されている。データ配線は、縦方向に形成され、ゲート線２２と交差して画素領域を定義するデータ線６２、データ線６２に連結されており、抵抗接触層５５の上まで延びているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されており、外部から画像信号の印加を受けるデータパッド６８、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６を中心にソース電極６５の反対側の抵抗接触層５６の上に形成されているドレーン電極６６を含む。一方、データ配線は、ゲート線２２と重なって、保持容量を確保するための維持蓄電器用導電体パターン６４を含むことができる。
【００３３】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８及びこれらで覆われない半導体層４０の上には、有機物質、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦなど化学気相蒸着を通じて形成されて４．０以下の低い誘電率を有する低誘電率絶縁物質、又は窒化ケイ素を含む保護膜７０が形成されている。
【００３４】
保護膜７０には、維持蓄電器用導電体パターン６４、ドレーン電極６６、データパッド６８を各々露出する接触孔７２、７６、７８が形成されており、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４が形成されている。
【００３５】
保護膜７０の上には、接触孔７２、７６を介して維持蓄電器用導電体パターン６４及びドレーン電極６６に電気的に連結されており、画素に位置する画素電極８２が形成されている。また、保護膜７０の上には、接触孔７４、７８を介して各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８に連結されている補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されている。ここで、画素電極８２と補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８は、ＩＺＯやＩＴＯなどのように透明な導電物質、アルミニウム又はアルミニウム合金、銀又は銀合金のように高い反射度を有する導電物質からなっている。ここで、画素電極８２が透明な導電物質である場合には、光源を用いて画像を表示する透過型モードの液晶表示装置であり、反射度を有する導電物質である場合には、自然光又は外部光を用いて画像を表示する反射型モードの液晶表示装置である。
【００３６】
ここで、画素電極８２は、図４及び図５から分かるように、ゲート線２２と重なって維持蓄電器をなし、保持容量が不足する場合には、ゲート配線２２、２４、２６と同一な層に保持容量用配線を追加することもできる。また、透明導電膜パターン８２、８６、８８は、保護膜７０の下に形成されることができ、データ配線６２、６４、６５、６６、６８の下に形成されることもできる。
【００３７】
このような本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板において画素領域を定義するゲート線２２及びデータ線６２は、互いに隣接する画素領域の間で漏洩する光を遮断する光遮断膜の機能を有すると同時に、低い反射率を有する金属膜２０１、６０１と酸化金属膜２０２、６０２とからなり、暗い色で表示されるのでブラック輝度を減少させて高いコントラスト比を確保することができる。
【００３８】
一方、本発明の第１実施例による液晶表示装置において、下部基板１００と対向する上部基板２００には、上部絶縁基板２０の上に、直線形態に赤、緑、青のカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が順に配列されている。この時、互いに隣接する画素領域の間で赤、緑、青のカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は他の部分より薄い厚さで互いに重なっている。赤、緑、青のカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）各々において、縁部分の厚さは中央部の厚さに対して１/２程度に設定することができるが、工程条件によって他の比率に設定することもできる。ただし、隣接するカラーフィルターの縁部分が重なる部分での厚さがカラーフィルターの中央部の厚さと差がないように、好ましくは同一になるように設定するのが有利である。この場合、カラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が存在する層全体が平坦化されるので、隣接する膜のステップカバレージ（step  coverage）特性を良好にすることができ、基板の平坦化を図ることにより液晶の配列が乱れるのを防止することができる。ここでも、隣接するカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の２つの縁部分が重なった部分では、２種類の色が互いに重なるために暗く表示され、この部分で漏洩する光を遮断することができるので、光遮断膜として機能させると同時に白黒のコントラスト比を向上させることができる。
【００３９】
また、赤、緑、青のカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の上には、共通電極２９が平らに覆っている。
【００４０】
そして、図面には示していないが、このような上部基板と下部基板との間には液晶層が介されている。
【００４１】
このような本発明による液晶表示装置では、下部基板１００に形成されているゲート線２２及びデータ線６２とカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）とが、画素領域の間で漏洩する光を遮断することができ、暗い色で表示され、カラーフィルター基板に別途にブラックマトリックスを設ける必要がないので、画素の開口率を確保することができると同時に高いコントラスト比を確保することができる。
【００４２】
以下、このような本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法について、図４、図５、及び図６ａ〜図９ｂを参照して詳細に説明する。
【００４３】
まず、図６ａ及び６ｂに示したように、基板１０の上に、クロム、モリブデン又はモリブデン合金のうちの１つをスパッタリング方法で２５００Å程度の厚さに積層して金属膜２０１を形成した後、金属膜２０１を積層しながらスパッタリングチャンバーに酸素（又はＣＯ２）を注入して５００Å程度の厚さに積層して酸化金属膜２０２を形成した後にパターニングして、ゲート線２２、ゲート電極２６、及びゲートパッド２４を含むゲート配線を形成する。本発明の実施例では、金属膜２０１と酸化金属膜２０２とがクロムを含む場合、酸化クロム膜２０２はＯ２＋Ｃｌ２又はＯ２＋ＨＣｌを含む気体を用いて乾式エッチングでパターニングし、クロム膜２０１は湿式エッチングでパターニングした。もちろん、酸化クロム膜２０１とクロム膜２０２との両方を湿式エッチング又は乾式エッチングでパターニングすることもできる。
【００４４】
次に、図７ａ及び図７ｂに示したように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、非晶質シリコンからなる半導体層４０、ドーピングされた非晶質シリコン層５０の３層膜を連続して積層し、マスクを用いたパターニング工程で半導体層４０とドーピングされた非晶質シリコン層５０とをパターニングして、ゲート電極２４と対向するゲート絶縁膜３０の上に半導体層４０と抵抗接触層５０とを形成する。
【００４５】
次に、図８ａ〜図８ｂに示したように、ゲート配線と同一に、金属膜６０１と酸化金属膜６０２とを順に積層して形成した後、マスクを用いた写真エッチング工程でパターニングして、ゲート線２２と交差するデータ線６２、データ線６２に連結されており、ゲート電極２６の上まで延びているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されているデータパッド６８、ソース電極６４と分離されており、ゲート電極２６を中心にソース電極６５と対向するドレーン電極６６、及びゲート線２２と重なる維持蓄積起用導電体パターン６４を含むデータ配線を形成する。
【００４６】
次に、データ配線６２、６４、６５、６６、６８で覆われないドーピングされた非晶質シリコン層５０をエッチングして、ゲート電極２６を中心に両側に分離させる一方、両側のドーピングされた非晶質シリコン層５５、５６の間の半導体層４０を露出させる。次に、露出された半導体層４０の表面を安定化させるために酸素プラズマを実施するのが好ましい。
【００４７】
次に、図９ａ及び図９ｂに示したように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜、又は低い誘電率を有するＳｉＯＣ又はＳｉＯＦを化学気相蒸着で積層したり、又はアクリル系の有機絶縁膜を塗布して保護膜７０を形成する。次に、マスクを用いた写真エッチング工程でゲート絶縁膜３０と共にパターニングして、維持蓄電器用導電体パターン６４、ゲートパッド２４、ドレーン電極６６、及びデータパッド６８を露出する接触孔７２、７４、７６、７８を形成する。
【００４８】
最後に、図４及び図５に示したように、ＩＺＯ又はＩＴＯ、又は反射度を有する導電物質を積層し、マスクを用いたパターニングを実施して、接触孔７２、７６を介して維持蓄電器用導電体パターン６４及びドレーン電極６６に連結される画素電極８２と、接触孔７４、７８を介してゲートパッド２４及びデータパッド６８に各々連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８とを各々形成する。
【００４９】
このような方法は、前述したように５枚のマスクを用いる製造方法に適用することができるが、４枚のマスクを用いる液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法にも同一に適用することができる。これについて、図面を参照して詳細に説明する。ここで、カラーフィルター基板（上部基板）の構造は第１実施例と同一であるので省略し、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板についてのみ説明する。
【００５０】
まず、図１０〜図１２を参照して、本発明の実施例による４枚のマスクを用いて製造した液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の単位画素構造について詳細に説明する。
【００５１】
図１０は、本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の配置図であり、図１１及び図１２は、各々図１０に示した薄膜トランジスタアレイ基板のXI-XI'線及びXII-XII'線による断面図である。
【００５２】
まず、絶縁基板１０の上に、第１実施例と同一に、低抵抗を有する金属膜２０１と酸化金属膜２０２とを含むゲート線２２、ゲートパッド２４及びゲート電極２６を含むゲート配線が形成されている。そして、ゲート配線は、基板１０の上で、ゲート線２２と平行で、外部から上板の共通電極に入力される共通電極電圧などの電圧の印加を受ける維持電極２８を含む。維持電極２８は、後述する画素電極８２に連結された維持蓄電器用導電体パターン６４と重なって、画素の電荷保存能力を向上させる維持蓄電器を構成し、後述する画素電極８２とゲート線２２とが重なって発生する保持容量が十分である場合には形成しないこともある。
【００５３】
ゲート配線２２、２４、２６、２８の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜３０が形成されており、ゲート配線２２、２４、２６、２８を覆っている。
【００５４】
ゲート絶縁膜３０の上には、水素化非晶質シリコン（hydrogenated  amouphous  silicon）などの半導体からなる半導体パターン４２、４８が形成されており、半導体パターン４２、４８の上には、リン（Ｐ）などのｎ型不純物で高濃度にドーピングされている非晶質シリコンなどからなる抵抗性接触層パターン又は中間層パターン５５、５６、５８が形成されている。
【００５５】
抵抗性接触層パターン５５、５６、５８の上には、モリブデン又はモリブデン合金からなるデータ配線が形成されている。データ配線は、縦方向に形成されているデータ線６２、データ線６２の一端に連結されており、外部から画像信号の印加を受けるデータパッド６８、そしてデータ線６２の分枝である薄膜トランジスタのソース電極６５からなるデータ線部を含み、データ線部６２、６８、６５と分離されており、ゲート電極２６又は薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）を中心にソース電極６５の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレーン電極６６、そして維持電極２８の上に位置し、ドレーン電極６６に連結されている維持蓄電器用導電体パターン６４も含む。維持電極２８を形成しない場合には維持蓄電器用導電体パターン６４も形成しない。
【００５６】
接触層パターン５５、５６、５８は、その下の半導体パターン４２、４８とその上のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８との接触抵抗を低くする役割を果たし、データ配線６２、６４、６５、６６、６８と完全に同一な形態である。つまり、データ線部中間層パターン５５はデータ線部６２、６８、６５と、ドレーン電極用中間層パターン５６はドレーン電極６６と、維持蓄電器用中間層パターン５８は維持蓄電器用導電体パターン６４と同一である。
【００５７】
一方、半導体パターン４２、４８は、薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）を除いてはデータ配線６２、６４、６５、６６、６８及び抵抗性接触層パターン５５、５６、５８と同一の形態である。具体的には、維持蓄電器用半導体パターン４８と維持蓄電器用導電体パターン６４と維持蓄電器用接触層パターン５８とは同一の形態であるが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はデータ配線及び接触層パターンの残りの部分と若干異なる。つまり、薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）において、ソース電極６５とドレーン電極６６とが分離されており、データ線部中間層５５とドレーン電極用接触層パターン５６とも分離されているが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はここで分離されずに連結されて、薄膜トランジスタのチャンネル部を形成する。
【００５８】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８の上には、窒化ケイ素、又はＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、又は感光性有機絶縁物質からなる保護膜７０が形成されている。
【００５９】
保護膜７０は、ドレーン電極６６、データパッド６８、及び維持蓄電器用導電体パターン６４を露出する接触孔７６、７８、７２を有しており、また、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４を有している。
【００６０】
保護膜７０の上には、薄膜トランジスタから画像信号の伝達を受け、上板の電極と共に電場を生成する画素電極８２が形成されている。画素電極８２は、ＩＺＯなどの透明な導電物質から形成され、接触孔７６を介してドレーン電極６６と物理的・電気的に連結されて、画像信号の伝達を受ける。また、画素電極８２は、隣接するゲート線２２及びデータ線６２と重なって開口率を高めているが、このような構成を省略することもできる。また、画素電極８２は、接触孔７２を介して維持蓄電器用導電体パターン６４にも連結されており、導電体パターン６４に画像信号を伝達する。一方、ゲートパッド２４及びデータパッド６８の上には、接触孔７４、７８を介して各々これらに連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されており、これらはパッド２４、６８と外部回路装置との接着性を補完してパッドを保護する役割を果たし、必須なものではなく、これらを適用するか否かは選択的である。
【００６１】
このような本発明の第２実施例による液晶表示装置は、第１実施例と同一の特徴を有しており、下部基板１００に形成されているゲート線２２及びデータ線６２とカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）とが画素領域の間で漏洩する光を遮断することができ、暗い色に表示され、カラーフィルター基板に別途にブラックマトリックスを設ける必要がないので、画素の開口率を確保することができると同時に高いコントラスト比も確保できる。
【００６２】
以下、図１０〜図１２の構造の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板を４枚のマスクを用いて製造する方法について、図１０〜図１２及び図１３ａ〜図１９ｃを参照して詳細に説明する。
【００６３】
まず、図１３ａ〜１３ｃに示したように、第１実施例と同一に、低抵抗を有する導電物質の金属膜６０１と、金属膜６０１と共に暗く表示される酸化金属膜６０２とを順に積層し、マスクを用いた写真エッチング工程で基板１０の上にゲート線２２、ゲートパッド２４、ゲート電極２６、及び維持電極２８を含むゲート配線を形成する。
【００６４】
次に、図１４ａ及び１４ｂに示したように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、半導体層４０、中間層５０を化学気相蒸着法で各々１５００Å〜５０００Å、５００Å〜２０００Å、３００Å〜６００Åの厚さに連続蒸着し、低抵抗の導電物質からなる金属膜６０１と酸化した導電物質からなる酸化金属膜６０２とを含む導電体層６０をスパッタリングなどの方法で蒸着した後、その上に感光膜１１０を１μｍ〜２μｍの厚さに塗布する。
【００６５】
ここで、酸化金属膜の種類としては、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｇ、Ｍｏ、Ｍｏ  Ａｌｌｏｙ、Ｔｉ、Ｔａなどのほとんど全ての酸化金属膜が可能であり、酸化金属膜６０２の厚さは屈折率によって差があるのでその範囲を決定するのは難しいが、１５００Å以下であれば可能である。
【００６６】
その後、感光膜１１０にマスクを通じて光を照射して現像して、図１３ｂ及び図１３ｃに示したように、感光膜パターン１１２、１１４を形成する。この時、感光膜パターン１１２、１１４の中の薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）、つまりソース電極６５とドレーン電極６６との間に位置した第１部分１１４は、データ配線部（Ａ）、つまりデータ配線６２、６４、６５、６６、６８が形成される部分に位置した第２部分１１２より厚さが薄くなるようにし、残りの部分（Ｂ）の感光膜は全て除去する。この時、チャンネル部（Ｃ）に残っている感光膜１１４の厚さとデータ配線部（Ａ）に残っている感光膜１１２の厚さとの比は、後述するエッチング工程での工程条件に応じて異なるが、第１部分１１４の厚さが第２部分１１２の厚さの１/２以下となるようにするのが好ましく、例えば４０００Å以下である。
【００６７】
このように、位置によって感光膜の厚さが異なるようにするためには様々な方法があるが、Ａ領域の光透過量を調節するために、主に、スリットや格子形態のパターンを形成したり半透明膜を用いる。
【００６８】
この時、スリットのパターンの線幅やパターン間の間隔、つまりスリットの幅は、露光時に用いる露光器の分解能より小さいのが好ましく、半透明膜を用いる場合には、マスクを製作する際の透過率を調節するために、異なる透過率の薄膜を用いたり、異なる厚さの薄膜を用いることができる。
【００６９】
このようなマスクを通じて感光膜に光を照射すれば、光に直接露出される部分では高分子が完全に分解され、スリットパターンや半透明膜が形成されている部分では光の照射量が少ないために高分子が完全に分解されず、遮光膜で覆われた部分では高分子がほとんど分解されない。次に、感光膜を現像すれば、高分子が分解されない部分だけが残り、光が少なく照射された中央部分は光が全く照射されない部分より薄い厚さの感光膜が残る。この時、露光時間を長くすると全ての高分子が分解されてしまうので注意しなければならない。
【００７０】
このような薄い厚さの感光膜１１４は、リフローの可能な物質からなる感光膜を用いて、光が完全に透過できる部分と完全に透過できない部分とに分けられた通常のマスクで露光して現像した後にリフローさせて、感光膜が残留していない部分に感光膜の一部を流すようにすることによって形成することもできる。
【００７１】
次に、感光膜パターン１１４及びその下の膜、つまり導電体層６０、中間層５０、及び半導体層４０に対するエッチングを行う。この時、データ配線部（Ａ）にはデータ配線及びその下の膜が、チャンネル部（Ｃ）には半導体層だけが残っていなければならず、残りの部分（Ｂ）では前記３つの層６０、５０、４０全てが除去されてゲート絶縁膜３０が露出されなければならない。
【００７２】
まず、図１６ａ及び図１６ｂに示したように、残りの部分（Ｂ）の露出されている導電体層６０を除去して、その下の中間層５０を露出させる。この過程では乾式エッチング又は湿式エッチングの両方で行うことができ、この時、導電体層６０はエッチングされて感光膜パターン１１２、１１４はほとんどエッチングされない条件下で行うのが好ましい。しかし、乾式エッチングの場合には、導電体層６０だけがエッチングされて感光膜パターン１１２、１１４はエッチングされない条件を探すのは難しいので、感光膜パターン１１２、１１４も共にエッチングされる条件下で行う。この場合には、湿式エッチングの場合より第１部分１１４の厚さを厚くして、この過程で第１部分１１４が除去されてその下の導電体層６０が露出されないようにする。
【００７３】
導電体層６０がＭｏ又はＭｏＷ合金、Ａｌ又はＡｌ合金、Ｔａのうちのいずれか１つである場合には、乾式エッチング又は湿式エッチングのうちのいずれでも可能である。しかし、Ｃｒは乾式エッチング方法ではうまく除去されないため、導電体層６０がＣｒである場合には、湿式エッチングだけを行うのが好ましい。この時、湿式エッチングではエッチング液としてＣｅＮＨＯ３を用いることができ、導電体層６０がＭｏやＭｏＷである乾式エッチングではエッチング気体としてＣＦ４とＨＣｌとの混合気体、ＣＦ４とＯ２との混合気体、又はＳＦ６/Ｃｌ２やＳＦ６/Ｏ２を含む混合気体を用いることができる。
【００７４】
本発明の第２実施例では、導電体層６０はクロムの金属膜６０１と酸化クロムの酸化金属膜６０２であり、酸化金属膜６０２は乾式エッチングでエッチングし、金属膜６０１は湿式エッチングでエッチングしてパターニングした。
【００７５】
このようにすれば、図１６ａ及び図１６ｂに示したように、チャンネル部（Ｃ）及びデータ配線部（Ｂ）の導電体層、つまりソース/ドレーン用導電体パターン６７と維持蓄電器用導電体パターン６４だけが残り、残りの部分（Ｂ）の導電体層６０は全て除去されて、その下の中間層５０が露出される。この時、残った導電体パターン６７、６４は、ソース及びドレーン電極６５、６６が分離されずに連結されている点を除けば、データ配線６２、６４、６５、６６、６８と同一な形態である。また、乾式エッチングを行った場合には、感光膜パターン１１２、１１４もある程度の厚さにエッチングされる。
【００７６】
次に、図１７ａ及び１７ｂに示したように、残りの部分（Ｂ）の露出された中間層５０及びその下の半導体層４０を感光膜の第１部分１１４と共に乾式エッチングで同時に除去する。この時のエッチングは、感光膜パターン１１２、１１４と中間層５０及び半導体層４０（半導体層と中間層とはエッチング選択性がほとんど無い）とが同時にエッチングされ、ゲート絶縁膜３０はエッチングされない条件下で行わなければならず、特に、感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０とに対するエッチング比がほとんど同一の条件で行うのが好ましい。例えば、ＳＦ６とＨＣｌとの混合気体やＳＦ６とＯ２との混合気体を用いれば、ほとんど同一の厚さに２つの膜をエッチングすることができる。感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０とに対するエッチング比が同一である場合、第１部分１１４の厚さは半導体層４０と中間層５０との厚さを合せたものと同一又はそれより小さくなければならない。
【００７７】
このようにすれば、図１７ａ及び図１７ｂに示したように、チャンネル部（Ｃ）の第１部分１１４が除去されてソース/ドレーン用導電体パターン６７が露出され、残りの部分（Ｂ）の中間層５０及び半導体層４０が除去されてその下のゲート絶縁膜３０が露出される。一方、データ配線部（Ａ）の第２部分１１２もエッチングされるので厚さが薄くなる。また、この段階で半導体パターン４２、４８が完成する。図面符号５７及び５８は、各々ソース/ドレーン用導電体パターン６７の下の中間層パターン及び維持蓄電器用導電体パターン６４の下の中間層パターンを指す。
【００７８】
次に、アッシング（ashing）によって、チャンネル部（Ｃ）のソース/ドレーン用導電体パターン６７の表面に残っている感光膜クズを除去する。
【００７９】
次に、図１８ａ及び図１８ｂに示したように、チャンネル部（Ｃ）のソース/ドレーン用導電体パターン６７及びその下のソース/ドレーン用中間層パターン５７をエッチングして除去する。この時のエッチングは、ソース/ドレーン用導電体パターン６７と中間層パターン５７との両方に対して乾式エッチングだけで行うことができ、ソース/ドレーン用導電体パターン６７に対しては湿式エッチングで、中間層パターン５７に対しては乾式エッチングで行うこともできる。
【００８０】
このようにすれば、ソース電極６５とドレーン電極６６とが分離されながら、データ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下の接触層パターン５５、５６、５８が完成する。
【００８１】
最後に、データ配線部（Ａ）に残っている感光膜パターンの第２部分１１２を除去する。しかし、第２部分１１２の除去は、チャンネル部（Ｃ）のソース/ドレーン用導電体パターン６７を除去した後に、その下の中間層パターン５７を除去する前に行われることもできる。
【００８２】
前述したように、湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に行ったり乾式エッチングだけを行うこともできる。後者の場合は一種類のエッチングだけを行うので工程が比較的簡単になるが、適当なエッチング条件を探すのが難しい。反面、前者の場合はエッチング条件を探すのは比較的易しいが、工程が後者に比べて複雑になる。
【００８３】
このようにして、データ配線６２、６４、６５、６６、６８を形成した後、図１９ａ〜図１９ｃに示したように、窒化ケイ素、ＳｉＯＣ又はＳｉＯＦをＣＶＤ方法で蒸着したり感光性有機絶縁膜を塗布して保護膜７０を形成し、マスクを用いて保護膜７０をゲート絶縁膜３０と共にエッチングして、ドレーン電極６６、ゲートパッド２４、データパッド６８及び維持蓄電器用導電体パターン６４を各々露出する接触孔７６、７４、７８、７２を形成する。
【００８４】
最後に、図１０〜図１２に示したように、４００Å〜５００Åの厚さにＩＺＯ又はＩＴＯ、又は反射度を有する導電物質を蒸着し、マスクを用いてエッチングして、ドレーン電極６６及び維持蓄電器用導電体パターン６４に連結された画素電極８２、ゲートパッド２４に連結された補助ゲートパッド８６、及びデータパッド６８に連結された補助データパッド８８を形成する。
【００８５】
このような本発明の第２実施例では、第１実施例による効果だけでなく、データ配線６２、６４、６５、６６、６８、その下の接触層パターン５５、５６、５８、及び半導体パターン４２、４８を１つのマスクを用いて形成し、この過程でソース電極６５とドレーン電極６６とを分離するので、製造工程を単純化することができる。
【００８６】
一方、本発明の第１及び第２実施例では、上部基板２００に赤、緑、青のカラーフィルター（Ｒ、Ｇ、Ｂ）が形成されている構造についてだけ説明したが、赤、緑、青のカラーフィルターは、薄膜トランジスタの上部である保護膜７０と画素電極８２との間に形成されることもでき、薄膜トランジスタの下部であるゲート配線２２、２４、２６、２８の下に形成されることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施例による表示装置用配線の構造を示した断面図である。
【図２】本発明の実験例におけるクロム又は酸化クロムを含む様々な薄膜の反射率を示したグラフである。
【図３】本発明の実験例におけるクロムの薄膜とクロム膜及び酸化クロム膜からなる薄膜とを撮影した写真である。
【図４】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板である。
【図５】図４に示した薄膜トランジスタアレイ基板のＩＩＩ-ＩＩＩ線による断面図である。
【図６ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法の中間過程を工程順序にしたがって示した薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図６ｂ】図６ａのVIb-VIb'線による断面図である。
【図７ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法の中間過程を工程順序にしたがって示した薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図７ｂ】図７ａのVIIb-VIIb'線による図であって、図６ｂの次の段階を示した断面図である。
【図８ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法の中間過程を工程順序にしたがって示した薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図８ｂ】図８ａのVIIb-VIIIb'線による図であって、図７ｂの次の段階を示した断面図である。
【図９ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法の中間過程を工程順序にしたがって示した薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図９ｂ】図９ａのIXb-IXb'線による図であって、図８ｂの次の段階を示した断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図１１】図１０に示した薄膜トランジスタアレイ基板のXI-XI'線による断面図である。
【図１２】図１０に示した薄膜トランジスタアレイ基板のXII-XII'線による断面図である。
【図１３ａ】本発明の第２実施例によって薄膜トランジスタアレイ基板を製造する初めの段階での薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図１３ｂ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線による断面図である。
【図１３ｃ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線による断面図である。
【図１４ａ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線による断面図であって、図１３ｂの次の段階を示した断面図である。
【図１４ｂ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線による断面図であって、図１３ｃの次の段階を示した断面図である。
【図１５ａ】図１４ａ及び図１４ｂの次の段階での薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図１５ｂ】図１５ａのXVb-XVb'線による断面図である。
【図１５ｃ】図１５ａのXVc-XVc'線による断面図である。
【図１６ａ】図１５ａのXVb-XVb'線による断面図であって、図１５ｂ及び図１５ｃの次の段階を工程順序にしたがって示した図である。
【図１６ｂ】図１５ａのXVc-XVc'線による断面図であって、図１５ｂ及び図１５ｃの次の段階を工程順序にしたがって示した図である。
【図１７ａ】図１５ａのXVb-XVb'線による断面図であって、図１５ｂ及び図１５ｃの次の段階を工程順序にしたがって示した図である。
【図１７ｂ】図１５ａのXVc-XVc'線による断面図であって、図１５ｂ及び図１５ｃの次の段階を工程順序にしたがって示した図である。
【図１８ａ】図１５ａのXVb-XVb'線による断面図であって、図１５ｂ及び図１５ｃの次の段階を工程順序にしたがって示した図である。
【図１８ｂ】図１５ａのXVc-XVc'線による断面図であって、図１５ｂ及び図１５ｃの次の段階を工程順序にしたがって示した図である。
【図１９ａ】図１８ａ及び図１８ｂの次の段階での薄膜トランジスタアレイ基板の配置図である。
【図１９ｂ】図１９ａのXIXb-XIXb'線による断面図である。
【図１９ｃ】図１９ａのXIXc-XIXc'線による断面図である。
【図１】
2005515497.tif 000003
【図２】
2005515497.tif 000004
【図３】
2005515497.tif 000005
【図４】
2005515497.tif 000006
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2005515497.tif 000009
【図７Ａ】
2005515497.tif 000010
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2005515497.tif 000012
【図８Ｂ】
2005515497.tif 000013
【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
2005515497.tif 000016
【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
2005515497.tif 000020
【図１３Ｃ】
2005515497.tif 000021
【図１４Ａ】
2005515497.tif 000022
【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
2005515497.tif 000029
【図１７Ｂ】
2005515497.tif 000030
【図１８Ａ】
2005515497.tif 000031
【図１８Ｂ】
2005515497.tif 000032
【図１９Ａ】
2005515497.tif 000033
【図１９Ｂ】
2005515497.tif 000034
【図１９Ｃ】
2005515497.tif 000035
【国際調査報告】
2005515497.tif 000036
2005515497.tif 000037