(57)【要約】基板上にゲート線、ゲート電極及びゲートパッドを含む横方向のゲート配線を形成する。次に、ゲート絶縁膜を形成し、その上に半導体層及び抵抗接触層を順次に形成する。次に、導電物質を積層しパターニングして、ゲート線と交差するデータ線、ソース電極、ドレイ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、窒化ケイ素の保護膜を積層し、感光性有機絶縁物質からなる有機絶縁膜を塗布しパターニングして、表面に凹凸パターンを有し、ドレイン電極の上部の保護膜を露出する第１接触孔を形成する。次に、アルゴンのような不活性気体を用いて有機絶縁膜を表面処理した後に、感光膜パターンを用いるフォトエッチング工程で保護膜をゲート絶縁膜と共にパターニングして、ドレイン電極、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。次に、ITOまたはIZOを積層しパターニングして、ドレイン電極、ゲートパッド及びデータパッドと各々接続される透明電極、補助ゲートパッド及び補助データパッドを形成した後に、反射導電物質を積層しパターニングして、画素領域に開口部を有する反射膜を透明電極の上に形成する。
2005521919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート線及び前記ゲート線と接続されているゲート電極を含むゲート配線を形成するステップ、
ゲート絶縁膜を積層するステップ、
半導体層を形成するステップ、
前記ゲート線と交差して画素領域を画定するデータ線、前記データ線と接続され、前記ゲート電極に隣接するソース電極、及び前記ゲート電極に対して前記ソース電極の対向側に位置するドレイン電極を含むデータ配線を形成するステップ、
前記ゲート配線またはデータ配線を覆う保護膜を形成するステップ、
前記保護膜の上に有機絶縁物質をスピンコーティングして有機絶縁膜を形成するステップ、
前記有機絶縁膜をパターニングして前記ドレイン電極上部の前記保護膜を露出する第１接触孔を形成するステップ、
不活性気体を用いるプラズマ工程を実施して前記有機絶縁膜を表面処理するステップ、
前記保護膜をパターニングして前記第１接触孔の内側に前記ドレイン電極を露出する第２接触孔を形成するステップ、及び
前記第１及び第２接触孔を通じて前記ドレイン電極と電気的に接続される画素電極を形成するステップ、
を含む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。
【請求項２】
前記画素電極は、透明な導電物質からなる透明電極または反射導電膜で形成される請求項１に記載の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。
【請求項３】
前記画素電極が前記反射膜を有する場合、前記有機絶縁膜の表面は凹凸パターンを有する請求項２に記載の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。
【請求項４】
前記画素電極を前記透明電極と前記反射膜の両方で形成する場合、前記反射膜は前記画素領域に開口部を有する請求項２に記載の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。
【請求項５】
前記半導体層は、非晶質シリコン層または多結晶シリコン層で形成される請求項１に記載の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。
【請求項６】
前記ゲート配線は、前記ゲート線の一端に接続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、前記データ線の一端に接続されているデータパッドをさらに含み、
前記保護膜または前記ゲート絶縁膜は、前記ゲートパッドまたは前記データパッドを露出する第３接触孔を有し、前記薄膜トランジスタアレイ基板は、前記第３接触孔を通じて前記ゲートパッドまたは前記データパッドと電気的に接続されかつ前記画素電極と同一層に形成されている補助パッドをさらに含む
請求項１に記載の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。
【請求項７】
前記データ配線及び前記半導体層は、部分的に厚さが異なる感光膜パターンを用いるフォトエッチング工程によって形成される請求項１に記載の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は現在最も広く用いられている平板表示装置のうちの一つであって、電極が形成されている二枚の基板とその間に挿入されている液晶層からなり、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光の量を調節する表示装置である。このような液晶表示装置の中でも現在主流となっているものは、二つの基板に電極が各々形成され、電極に印加される電圧をスイッチングする薄膜トランジスタを有している。
【０００３】
一般に、薄膜トランジスタが形成されている基板には、薄膜トランジスタの他にも走査信号を伝達するゲート線、及び画像信号を伝達するデータ線を含む配線、外部から走査信号または画像信号の印加を受けてゲート線及びデータ線に各々伝達するゲートパッド及びデータパッドが形成されており、ゲート線とデータ線が交差して画定される画素領域には、薄膜トランジスタと電気的に接続されている画素電極が形成されている。
【０００４】
この時、透過型または半透過型モードの液晶表示装置の場合、画素電極が透明な導電物質であるITO（indium tin oxide）を用いて形成されており、画素の開口率を確保するために画素電極は配線と重なるように形成され、配線と画素電極の間には、これらを通じて伝達される信号の干渉を最少化するために、低誘電率を有する有機絶縁物質からなる絶縁膜を形成する。
【０００５】
なお、半透過型モードの液晶表示装置の場合、画素電極はアルミニウムまたは銀のように反射度を有する導電物質を用いてITO膜と共に形成し、画素電極の反射率を極大化するために画素電極が凹凸パターンを有するように形成する。この時、画素電極の凹凸パターンは、画素電極の下部に有機絶縁物質にて絶縁膜を形成し、有機絶縁膜にエンボス加工処理を施して画素電極が凹凸パターンを有するように形成する。
ところが、有機絶縁物質の絶縁膜上にITO膜を形成する際に、有機絶縁膜とITO膜の接着力が悪いという問題点がある。このような問題点を解決するための方法として、ITO膜を積層する前にプラズマ工程を施して、有機絶縁膜の表面に粗度を増加させる技術が開発された。
しかし、画素電極と接続される配線を露出する接触部において、プラズマ工程時に配線上に有機物質が再蒸着し、接触部の接触抵抗が増加するという問題点が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が目的は、ITO膜と有機絶縁膜の接着力を確保すると共に、ITOと配線が電気的に接続される接触部の接触抵抗を最少化することができる薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような問題点を解決するために、本発明では、有機絶縁膜の下に保護膜を形成し、配線上に保護膜が残された状態でITO膜を積層する前にプラズマ工程を施して有機絶縁膜を表面処理する。
より詳細には、本発明による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法において、ゲート線及び前記ゲート線と接続されているゲート電極を含むゲート配線を形成し、ゲート絶縁膜を積層し、ゲート電極と重畳する部分に半導体層を形成し、ゲート線と交差して画素領域を画定義するデータ線、データ線と接続され、ゲート電極に隣接するソース電極及びゲート電極に対してソース電極の対向側に位置するドレイン電極を含むデータ配線を形成する。次に、保護膜を積層した後、有機絶縁物質をスピンコーティングして有機絶縁膜を形成し、有機絶縁膜をパターニングしてドレイン電極上部の保護膜を露出する第１接触孔を形成した後に、不活性気体を用いてプラズマ処理を施して有機絶縁膜を表面処理する。次いで、第１接触孔を通じて露出された保護膜をエッチングして第２接触孔を形成し、有機絶縁膜の上にドレイン電極と電気的に接続される画素電極を形成する。
【０００８】
この時、画素電極は、透明な導電物質からなる透明電極または反射導電膜で形成することができ、画素電極が反射膜を有する場合、有機絶縁膜の表面は凹凸パターンを有することが好ましい。し、反射膜は画素領域に開口部を有することが好ましい。
ここで、半導体層は、非晶質シリコン層または多結晶シリコン層で形成することができる。そして、保護膜は窒化ケイ素または酸化ケイ素で形成することができ、第２接触孔は第１接触孔を形成した後、感光膜パターンを用いるフォトエッチング工程にて形成することが好ましい。
【０００９】
ゲート配線は、ゲート線の一端に接続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の一端に接続されているデータパッドをさらに含み、保護膜またはゲート絶縁膜は、ゲートパッドまたはデータパッドを露出する第３接触孔を有し、薄膜トランジスタアレイ基板はさらに、第３接触孔を通じてゲートパッドまたはデータパッドと電気的に接続されかつ画素電極と同一層に形成されている補助パッドをさらに設けることが好ましい。
データ配線及び半導体層は、部分的に厚さが異なる感光膜パターンを用いたフォトエッチング工程にて共に形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、配線が保護膜で覆われた状態で有機絶縁膜をプラズマ工程により表面処理した後に、保護膜をパターニングして配線を露出する接触部を形成することによって、接触部に有機物質もしくはプラズマ工程用気体が残留することを防ぐことができる。したがって、本発明は、有機絶縁膜とITO膜の接着力を確保すると同時に接触部の接触抵抗を最少に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参考にして本発明の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及びその製造方法について、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。
まず、図１及び図２を参照して本発明の第１実施例による半透過型液晶表示装置の構造について詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施例による反射型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図２は図１に示す薄膜トランジスタ基板のII-II´線による断面図である。
絶縁基板１０上に低抵抗を有する銀や銀合金若しくはアルミニウムやアルミニウム合金からなる単一膜、またはこれを含む多層膜からなっているゲート配線が形成されている。ゲート配線は、横方向にのびているゲート線２２、ゲート線２２の一端に接続され、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に接続されている薄膜トランジスタのゲート電極２６を含む。また、ゲート配線は、後に形成される画素電極８２、８６と重なって維持（保持）容量（蓄積容量）を構成したり、ゲート配線は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外部から受ける維持（保持）電極をさらに含むことができ、このような維持電極は、後述する画素電極８２、８６と重なって画素の電荷保存能力を向上させる維持容量を構成する。
【００１３】
基板１０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。
ゲート電極２４のゲート絶縁膜３０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上には、シリサイドまたは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で形成された抵抗接触層５５、５６が各々設けられている。
【００１４】
抵抗接触層５５、５６及びゲート絶縁膜３０の上には、アルミニウム若しくは銀のような低抵抗の導電物質からなる導電膜を含むデータ配線が形成されている。データ配線は、縦方向に形成されてゲート線２２と交差して画素領域を画定するデータ線６２、データ線６２に接続されて抵抗接触層５５の上部まで延長されているソース電極６５、データ線６２の一端に接続されて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、ゲート電極２６に対してソース電極６５の反対側の抵抗接触層５６上に形成されているドレイン電極６６を含む。
【００１５】
データ配線６２、６５、６６、６８及びこれらによって覆われていない半導体層４０上には、窒化ケイ素からなる保護膜７０が形成されており、その上には、平坦化特性が優れて感光性を有する有機絶縁物質からなる有機絶縁膜９０が形成されている。この時、有機絶縁膜９０の表面は、後に説明するように、反射膜８６の反射効率を極大化するために凹凸パターンを有する。ゲートパッド２４またはデータパッド６８が形成されているパッド部において有機絶縁膜９０が除去され、保護膜７０のみが残されている。このような構造は、パッド部に有機絶縁物質が残留しないため、ゲートパッド２４及びデータパッド６８の上に走査信号及び映像信号を各々伝達するために、薄膜トランジスタ基板の上にゲート駆動集積回路及びデータ駆動集積回路を直接搭載するＣＯＧ（chip on glass）方式の液晶表示装置に適用する際に特に有利である。
【００１６】
保護膜７０には、ドレイン電極６６及びデータパッド６８を各々露出する接触孔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。また、有機絶縁膜９０には、ドレイン電極６６及びこれを露出する保護膜７０の接触孔７６の境界線及びその平らな上面を露出する接触孔９６が形成されている。
【００１７】
有機絶縁膜９０の上には、接触孔７６、９６を通じてドレイン電極６６と電気的に接続されて画素領域に位置する透明電極８２が形成されている。また、透明電極８２の上部には、開口８５を有する反射膜８５が形成されている。画素領域（P）のうち、開口８５によって画定される領域Tは透過領域であり、残りの領域（R）は反射領域である。ここで、透明電極８２は、透明な導電物質であるIZO（indium zinc oxide）またはITO（indium tin oxide）からなり、反射膜８６は反射特性を有するアルミニウムやアルミニウム合金、銀や銀合金などからなることができ、反射膜８６と透明電極８２の接触特性を確保するために、反射膜８６は透明電極８２に接する面に形成されているモリブデンやモリブデン合金、クロム、チタニウムまたはタンタルなどからなる接触補助層をさらに含むことができる。
【００１８】
そして、パッド部において保護膜７０上には、接触孔７４、７８を通じて各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８と接続されている補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８が形成されている。ここで、補助ゲート及びデータパッド８４、８８は、ゲート及びデータパッド２４、６８を保護するためのものであって必須的ではなく、透明電極８２と同一層で形成されたり、反射膜８６と同一層で形成されることもできる。
【００１９】
以下、図３a〜図８b及び図１及び図２を参照して本発明の第１実施例による半透過型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具体的に説明する。
まず、図３a及び図３bに示すように、ガラス基板１０上に低抵抗の導電物質を積層し、マスクを用いるフォトエッチング工程によってパターニングして、ゲート線２２、ゲート電極２６及びゲートパッド２４を含む横方向のゲート配線を形成する。
【００２０】
次に、図４a及び図４bに示すように、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層膜を連続積層し、マスクを用いるフォトエッチング工程によって半導体層４０とドーピングされた非晶質シリコン層５０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上に半導体層４０及び抵抗接触層５０を形成する。この時、半導体層４０は後に形成されるデータ線６２に沿って形成することもできる。
【００２１】
次に、図５a及び図５bに示すように、データ配線用導電膜を積層した後、マスクを用いるフォトリソグラフィ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と接続されてゲート電極２６の上部まで延長されているソース電極６５、データ線６２は一端に接続されているデータパッド６８、及びソース電極６５と分離され、ゲート電極２６を中心にソース電極６５と対向するドレイン電極６６を含むデータ配線を形成する。
次に、データ配線６２、６５、６６、６８によって覆われていないドーピングされた非晶質シリコン層パターン５０をエッチングしてゲート電極２６を中心に両側に分離する一方、両側のドーピングされた非晶質シリコン層５５、５６の間の半導体層パターン４０を露出する。次いで、露出された半導体層４０の表面を安定化するために酸素プラズマ処理を施すことが好ましい。
【００２２】
次に、図６a及び６bのように、窒化ケイ素を化学気相蒸着法によって積層して保護膜７０を形成し、次いで、保護膜７０をパターニングしない状態で平坦化特性が優れて感光性を有する有機絶縁物質を基板１０上にコーティングして、有機絶縁膜９０を保護膜７０上に形成する。このように、保護膜７０をパターニングしない状態で有機絶縁膜９０をスピンコーティングすれば、保護膜７０による段差が無いので、有機絶縁膜９０がスピンコーティング時に特定の部分に集中することを防ぐことができる。次に、マスクを用いるフォトリソグラフィ工程で有機絶縁膜９０をパターニングして、ドレイン電極６６上の保護膜７０を露出する接触孔９６と有機絶縁膜９０の表面に凹凸パターンを形成する。この時、ゲートパッド２４またはデータパッド６８が形成されているパッド部には、有機絶縁膜９０を除去し保護膜７０を露出させる。
【００２３】
次に、図７のように、保護膜７０をパターニングしない状態で、Arガスを用いるプラズマ工程を施して有機絶縁膜９０表面の粗度を増加させる。ここで、Arガスに代えてN2、He、Ne、Kr、Xeのような不活性気体を用いることができ、このようなプラズマ工程は、有機絶縁膜９０表面の粗度を増加させて、以降形成されるITO膜８２との接着力を向上するためのものである。本発明の実施例では、このように保護膜７０をパターニングしない状態でプラズマ工程を実施することによって、後に接触部で露出されるゲート配線またはデータ配線が損傷を受けることがない。
【００２４】
次に、図８a及び図８bのように、感光膜パターン１０００を用いるフォトエッチング工程によって保護膜７０をゲート絶縁膜３０と共にパターニングし、ゲートパッド２４、ドレイン電極６６及びデータパッド６８を露出する接触孔７４、７６、７８を形成する。ここで、ドレイン電極６６を露出する保護膜７０の接触孔７６は、有機絶縁膜９０の接触孔９６内側に形成して、保護膜７０の境界線及び平らな上面が露出され、接触部はアンダーカットがない階段構造を有することが好ましい。接触構造における保護膜７０の露出表面の幅は、０．１ミクロン以上であることが好ましい。
この時、データ配線６２、６５、６６、６８またはゲート配線２２、２４、２６を多層膜に形成し、最上部膜をアルミニウムやアルミニウム合金で形成する場合には、接触部においてアルミニウムやアルミニウム合金の上部膜と後に形成されるITO膜が接触することを防ぐために、アルミニウムやアルミニウム合金の上部膜を除去する工程を追加することが好ましい。
【００２５】
次に、図９a及び９bに示すように、ITOを積層しマスクを用いるパターニングを実施して、接触孔７６、９６を通じてドレイン電極６６と接続される透明電極８２と、接触孔７４、７８を通じてゲートパッド２４及びデータパッド６８と各々接続される補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８を各々形成する。
【００２６】
このような本発明の第１実施例による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法では、接触部において保護膜７０を除去しない状態でプラズマ工程を実施することによって前述したように接触部における配線損傷を防ぐことができ、さらに、有機絶縁膜９０を表面処理するプラズマ工程を施した後に、保護膜７０をパターニングするフォトエッチング工程を実施して保護膜７０の接触孔７４、７６、７８をパターニングすることによって、接触孔７６、９６、７４、７８内側に残留する有機絶縁物質が完全に除去できて、接触部の接触抵抗を最少化することができ、プラズマ工程中に残留可能性のある不活性気体をほぼ除去できる。
【００２７】
次に、図１及び図２のように、反射率を有する銀またはアルミニウムを含む導電物質を積層し、マスクを用いるフォトエッチング工程でパターニングして透明電極８２の上に反射膜８６を形成する。この時、反射膜８６は、透明電極８２との接触特性を向上させるために、他の物質と接触特性が良い物質で形成された接触補助層を含むのが良い。
【００２８】
このような本発明の第１実施例において、保護膜７０のパターニングを行う前に有機絶縁膜９０のスピンコーティングを実施するため、特定領域に有機物質が偏在するのを防ぐことができる。これは、スピンコーティング中に保護層７０による厚さの差がないことによるものであり、これにより、有機絶縁層９０上に均一凹凸パターンを得ることができる。その結果、有機絶縁層９０の凹凸パターン形成後の反射膜８６のエンボス特性が均一となり、画像を表示するスクリーン上の変色を防止することができる。
【００２９】
更に、このような本発明の実施例による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法において、有機絶縁膜９０を形成する際に、パッド部の有機絶縁物質を除去してから保護膜７０をパターニングする工程を実施するため、パッド部に有機絶縁物質が残留するのを完全に防ぐことができる。したがって、このような製造方法によって完成した薄膜トランジスタ基板は、ゲートパッド２４及びデータパッド６８に走査信号及び映像信号を各々伝達するために、薄膜トランジスタ基板上にゲート駆動集積回路及びデータ駆動集積回路を直接搭載するＣＯＧ（chip on glass）方式の液晶表示装置に適用する時に特に有利である。
一方、本発明の第１実施例による製造方法は、透過型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様に適用することができる。
【００３０】
図１０及び図１１を参照して本発明の第２実施例による透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。
図１０及び図１１のように、大部分の構造は第１実施例による構造と同様である。
ところが、第１実施例と異なって、複数の反射膜８６が有機絶縁層９０上に直接配置され、かつ、複数の接触孔７６、９６を介して複数のドレイン電極６６と電気的に直接接続されている。また、反射膜８６は、画素領域全体を占めている。
また、ゲート配線２２、２４、２６及びデータ配線５２、６５、６６は、関連する画素電極８２と低誘電率を有する有機絶縁膜９０を介在して重なっており、最大の開口率を確保することができる。
【００３１】
また、データ配線６２、６５、６６、６８は、ゲート線２２と重なっている維持容量用の導電体パターン６４を含み、有機絶縁膜９０の上に直接接触孔７６、９６を通じてドレイン電極６６と電気的に接続され、画素領域に位置し、透明な導電物質からなる画素電極８２が形成されている。この時、画素電極８２は、保護膜７０及び有機絶縁膜９０に形成されている接触孔７２、９２を通じて導電体パターン６４と電気的に接続され、ゲートパッド２４を露出する保護膜７０及びゲート絶縁膜３０の接触孔７４はゲートパッド２４よりも大きく形成されている。
【００３２】
勿論このような本発明の第２実施例による透過型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は、保護膜７０に接触孔７２、７６、７４、７８を形成する工程までは第１実施例による製造方法と同一である。
この時、本発明の第２実施例による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法では、半導体層４０はデータ配線６２、６５、６６、６８に沿って縦方向に形成され、かつ、有機絶縁物質の有機絶縁膜９０には凹凸パターンを形成しない。
一方、前記実施例で説明した製造方法は、製造工程を単純化するために半導体層とデータ配線を一つの感光膜パターンを用いるフォトエッチング工程で形成する透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法にも同様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。
【００３３】
まず、図１２〜図１４を参照して、本発明の第３実施例による４枚のマスクを用いて完成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。
図１２は本発明の第３実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図１３及び図１４は各々図１２に示した薄膜トランジスタ基板のXIII-XIII´線及びXIV-XIV´線による断面図である。
【００３４】
まず、絶縁基板１０上に第２実施例と同様に、アルミニウムやアルミニウム合金、または銀や銀合金のような低抵抗導電物質からなるゲート線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。更にゲート配線は基板上に、ゲート線２２と平行で、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外部から受ける維持（保持）電極２８を含む。維持電極２８は、後述する画素電極８２と接続された維持容量用導電体パターン６８と重なって画素の電荷保存能力を向上させる維持容量を構成する。維持電極２８は、後述する画素電極８２とゲート線２２の重畳によって発生する保持容量が十分な場合は形成しないこともある。
【００３５】
ゲート配線２２、２４、２６、２８上には、窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜３０が形成されてゲート配線２２、２４、２６、２８を覆っている。
ゲート絶縁膜３０上には、水素化非晶質シリコン（hydrogenated amorphous 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上には、リンなどのn型不純物として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すなわち中間層パターン５５、５６、５８が形成されている。
【００３６】
抵抗性接触層パターン５５、５６、５８上には、低抵抗を有するアルミニウム系列の導電物質からなるデータ配線が形成されている。データ配線は、縦方向にのびているデータ線６２、データ線６２の一端に接続されて外部からの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の分岐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、さらに、データ線部６２、６８、６５と分離され、ゲート電極２６すなわち薄膜トランジスタのチャンネル部に対してソース電極６５の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレイン電極６６と、維持電極２８上に位置している維持容量用導電体パターン６４も含む。維持電極２８を形成しない場合には、維持容量用導電体パターン６４も形成しない。
【００３７】
接触層パターン５５、５６、５８は、その下部の半導体パターン４２、４８と、その上のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８の接触抵抗を低くする役割をしており、データ配線６２、６４、６５、６６、６８と同じ形態である。即ち、データ線部中間層パターン５５はデータ線部６２、６５、６８と同じであり、ドレイン電極用中間層パターン５６はドレイン電極６６と同じであり、維持容量用中間層パターン５８は維持容量用導電体パターン６４と同じである。
【００３８】
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、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と同一形態である。詳細には、維持容量用半導体パターン４８と維持容量用導電体パターン６４及び維持容量用接触層パターン５８は同じ形態であるが、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多少異なる。即ち、薄膜トランジスタのチャンネル部（C）において、データ線部６２、６８、６５、特にソース電極６５とドレイン電極６６が分離されており、データ線部中間層５５とドレイン電極用接触層パターン５６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はここで切れず接続されて薄膜トランジスタのチャンネルを生成する。
【００３９】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８上には、第１実施例のように、窒化ケイ素からなる保護膜７０及び低誘電率を有する有機絶縁物質からなる有機絶縁膜９０が順次形成されてなされる層間絶縁膜があり、保護膜７０は、ドレイン電極６６、データパッド６８及び維持容量用導電体パターン６４を露出する接触孔７６、７８、７２を有し、さらに、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。ここでも、第１実施例と同様に、パッド部から有機絶縁膜９０が除去されて保護膜７０が露出されており、接触孔９２、９６からは下部絶縁膜である有機絶縁膜７０の上面が露出され、接触孔７２、９２、及び７６、９６の側壁が階段状となっている。
【００４０】
有機絶縁膜９０上には、薄膜トランジスタから画像信号を受けて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またはITOなどの透明な導電物質からなり、接触孔７６、９６を通じてドレイン電極６６と電気的に接続されて画像信号の伝達を受ける。画素電極８２は、更に、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、重ならないこともある。そして、画素電極８２は、接触孔７２、９２を通じて維持容量用導電体パターン６４とも接続されて導電体パターン６４に画像信号を伝達する。
【００４１】
一方、ゲートパッド２４及びデータパッド６８上には、接触孔７４、７８を通じて各々これらと接続される補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８が保護膜７０の上に形成されており、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、パッドを保護する役割をするものであって、必須的なものではなく、これらの適用は選択的である。このような接触部の構造では、接触部にアンダーカット構造が存在しないので画素電極８２、補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８が断線することを防ぐことができる。なお、補助ゲートパッド８４及び補助データパッド８８は、保護膜７０の上まで形成されている。
【００４２】
以下、図１２〜図１４の構造を有する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を４枚のマスクを用いて製造する方法について、図１２〜図１４及び図１５a〜図２２cを参照して詳細に説明する。
まず、図１５a〜１５cに示すように、低抵抗を有するアルミニウムやアルミニウム合金、銀や銀合金などの単一膜、若しくはこれらの単一膜とクロム、チタニウム、タンタルなどのように他の物質と接触特性が良い導電物質を含む多層膜にてゲート配線用導電物質を積層し、第１マスクを用いるフォトエッチング工程で基板１０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。
【００４３】
次に、図１６a及び１６bに示すように、ゲート絶縁膜３０、半導体層４０、中間層５０を化学気相蒸着法を利用して各々１，５００Å〜５，０００Å、５００Å〜２，０００Å、３００Å〜６００Åの厚さで連続蒸着し、次いで、低抵抗を有するデータ配線用導電物質からなる導電体層６０をスパッタリング法などによって１，５００Å〜３，０００Åの厚さで蒸着した後、その上に感光膜１１０を１μm〜２μmの厚さで塗布する。
【００４４】
その後、第２マスクを通じて感光膜１１０に光を照射した後に現像して、図１７b〜１７cに示すように、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のうち、薄膜トランジスタのチャンネル部（C）、即ちソース電極６５とドレイン電極６６の間に位置する第１部分１１４を、データ配線部（A）、即ちデータ配線６２、６４、６５、６６、６８が形成される部分に位置する第２部分１１２よりも薄い厚さに形成し、その他の部分（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の厚さの比率は、後述するエッチング工程の工程条件によって異ならせる必要があり、第１部分１１４の厚さが第２部分１１２の厚さの１/２以下であることが好ましく、例えば、４，０００Å以下であるのが良い。
【００４５】
このように、位置によって感光膜の厚さを異ならせる方法には種々な方法があり、領域(C)の光露光量を調節するために、マスク上に、スリットや格子状のパターンを有する半透過領域を形成するか、又は半透明膜を有する半透過領域を形成する。
スリットパターンを用いる時、スリットの間に位置するパターンの線幅やパターン間の間隔、即ちスリットの幅は露光時に用いる露光器の分解能よりも小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合には、マスク製作時に透過率を調節するために、透過率の異なる薄膜や、厚さの異なる薄膜を用いることができる。
【００４６】
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照射量が少ないため高分子は不完全分解状態となり、遮光膜によって覆われた部分では高分子がほとんど分解されない。次いで、感光膜を現像すれば、分子が分解されない高分子部分だけが残され、照射光が少なかった部分には光に全く照射されない部分よりも薄い厚さの感光膜を残すことができる。この時、露光時間を長くすると全ての分子が分解されてしまうので、そうならないように注意する必要がある。
【００４７】
このような薄い厚さの部分１１４は、リフローが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光が完全に透過できない部分に分けられた通常のマスクを用いて露光した後に、現像しリフローさせて、感光膜が残留しない部分に感光膜の一部が流れるようにすることによって形成することもできる。
【００４８】
次に、感光膜パターン１１４及びその下部の膜、即ち導電体層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部の膜などがそのまま残され、チャンネル部（C）には、半導体層のみが残される必要があり、その他の部分（B）には、前記３つの層６０、５０、４０が全て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。
【００４９】
まず、図１８a及び１８bに示すように、その他の部分（B）の露出されている導電体層６０を除去してその下部の中間層５０を露出させる。この過程では、乾式エッチング法または湿式エッチング法の何れも用いることができ、この時、導電体層６０はエッチングされ、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良い。ところが、乾式エッチングの場合、導電体層６０のみをエッチングし、感光膜パターン１１２、１１４はエッチングされない条件を見つけ難いため、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とができる。この場合には、湿式エッチングの場合よりも第１部分１１４の厚さを厚くして、この過程で第１部分１１４が除去されて下部の導電体層６０が露出されることが生じないように注意する。
【００５０】
ここで、データ配線用導電物質がアルミニウムやアルミニウム合金である場合には、乾式エッチング及び湿式エッチングのいずれも実施することができる。しかし、Crである場合には、乾式エッチング法では除去し難いため、湿式エッチングを用いるのが好ましく、エッチング液にはCeNHO3を用いることができ、クロムを５００Å程度の非常に薄い厚さに積層する場合には乾式エッチングを用いることもできる。
【００５１】
このようにすれば、図１８a及び図１８bに示すように、チャンネル部（C）及びデータ配線部（A）の導電体層、即ちソース/ドレイン用導電体パターン６７と維持容量用導電体パターン６４だけが残され、その他の部分（B）の導電体層６０は全て除去されてその下部の中間層５０が露出される。残された導電体パターン６７、６４は、ソース及びドレイン電極６５、６６が分離されず接続されている点を除いて、データ配線６２、６４、６５、６６、６８の形態と同一である。そして、乾式エッチングを行う場合、感光膜パターン１１２、１１４もある程度の厚さがエッチングされる。
【００５２】
次に、図１９a及び１９bに示すように、その他の部分（B）の露出された中間層５０及びその下部の半導体層４０を感光膜の第１部分１１４と共に乾式エッチング法で同時に除去する。前記で導電体パターン６７を乾式エッチング法でエッチングする場合には、中間層５０及び半導体層４０は連続乾式エッチングで行うことができ、これを元の位置で（in-situ）行うこともできる。中間層５０と半導体層４０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（半導体層と中間層はエッチング選択性がほとんどない）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う必要があり、特に感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比率がほぼ同一の条件でエッチングすることが好ましい。感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比率が同一な場合、第１部分１１４の厚さは、半導体層４０と中間層５０の厚さを合せたものと同じであるか、それより小さい必要がある。
【００５３】
このようにすれば、図１９a及び図１９bに示すように、チャンネル部（C）及びデータ配線部（A）の導電体層、即ちソース/ドレイン用導電体パターン６７と維持容量用導電体パターン６４だけが残され、その他の部分（B）の導電体層６０は全て除去される。また、チャンネル部（C）の第１部分１１４が除去されてソース/ドレイン用導電体パターン６７が露出され、その他の部分（B）の中間層５０及び半導体層４０が除去されてその下部のゲート絶縁膜３０が露出される。一方、データ配線部（A）の第２部分１１２もまたエッチングされるので厚さが薄くなる。そして、このステップで半導体パターン４２、４８が完成する。符号５７及び５８は、各々ソース/ドレイン用導電体パターン６７下部の中間層パターンと維持容量用導電体パターン６４下部の中間層パターンを指す。ここで、チャンネル部（C）のソース/ドレイン用導電体パターン６７は、別途の感光膜（ＰＲ）エッチバック（etch back）工程によって露出されることもでき、感光膜を充分にエッチングできる条件下ではＰＲエッチバック工程を省略することもできる。
次に、アッシング（ashing）を通じてチャンネル部（C）のソース/ドレイン用導電体パターン６７表面に残っている感光膜残留物を除去する。
【００５４】
次に、図２０a及び２０bに示すように、チャンネル部（C）のソース/ドレイン用導電体パターン６７及びその下部のソース/ドレイン用中間層パターン５７をエッチングして除去する。ここで、エッチングは、ソース/ドレイン用導電体パターン６７と中間層パターン５７の両方に対して乾式エッチング法のみで行う事もでき、ソース/ドレイ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。この時、図１５bに示すように、半導体パターン４２の一部が除去されて厚さが薄くなることもあり、感光膜パターンの第２部分１１２もこの時ある程度の厚さがエッチングされる。この時のエッチングは、ゲート絶縁膜３０がエッチングされない条件下で行われる必要があり、第２部分１１２がエッチングされてその下部のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８が露出されることがないように、感光膜パターンが厚いことが好ましいのは勿論である。
このようにすれば、ソース電極６５とドレイン電極６６が分離される一方、データ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下部の接触層パターン５５、５６、５８が完成する。
【００５５】
最後に、データ配線部（A）に残されている感光膜第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）ソース/ドレイ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ても良い。
【００５６】
このようにしてデータ配線６２、６４、６５、６６、６８を形成した後に、図２１a〜２１cに示すように、窒化ケイ素を化学気相蒸着法で蒸着して保護膜７０を形成する。次に、保護膜７０をパターニングしない状態で平坦化特性が優れて低誘電率有する感光性有機物質を基板１０上にスピンコーティングして有機絶縁膜９０を形成する。このように保護膜７０をパターニングしない状態で有機絶縁膜９０をスピンコーティングとする場合、保護膜７０による段差が無いために有機絶縁膜９０がスピンコーティング時に特定の部分に集中することを防ぐことができる。次に、マスクを用いるフォトリソグラフィ工程で有機絶縁膜９０をパターニングしてドレイン電極６６及び維持容量用導電体パターン６４の上の保護膜７０を露出する接触孔９６、９２を形成する。この時、ゲートパッド２４またはデータパッド６８が形成されているパッド部には、有機絶縁膜９０を除去して保護膜７０を露出する。
【００５７】
次に、図２１b及び図２１cのように、不活性気体、例えば、アルゴン（Ar）を用いるプラズマ工程を施して有機絶縁膜９０表面の粗度を増加させる。これは、後に形成される画素電極８２と有機絶縁膜９０の接触面積を増加させて、それらの接着力を確保するためである。この時、保護膜７０をパターニングしない状態でプラズマ工程を実施することにより、配線６６、６４、２４、６８の上に直接有機物質が残留することを防ぐことができる。
【００５８】
次に、図２２a〜図２２cに示すように、第１実施例のように、感光膜パターンを用いるフォトエッチング工程で保護膜７０をゲート絶縁膜３０と共にパターニングして、ゲートパッド２４、ドレイン電極６６、維持容量用導電体パターン６４及びデータパッド６８を露出する接触孔７４、７６、７２、７８を形成する。ここで、ドレイン電極６６及び維持容量用導電体パターン６４を露出する保護膜７０の接触孔７６、７２は、有機絶縁膜９０の接触孔９６、９２内側に位置するように形成する。
【００５９】
このような本発明の実施例による製造工程では、以前のプラズマ工程によって露出された保護膜７０上に有機物質が再蒸着して残留しても、接触孔７４、７６、７２、７８を形成するために保護膜７０をパターニングする工程によって接触孔７４、７６、７２、７８を含む接触部に残留する有機物質をほとんど除去することができる。また、プラズマ工程を施した後、保護膜７０をパターニングする工程を実施することによって、プラズマ工程で利用した気体をほとんど除去することができる。
【００６０】
この時、データ配線６２、６４、６５、６６、６８またはゲート配線２２、２４、２６、２８を多層膜に形成し、最上部膜をアルミニウムやアルミニウム合金で形成する場合には、接触部でアルミニウムやアルミニウム合金の上部膜と以降に形成されるITO膜が接触することを防ぐために、アルミニウムやアルミニウム合金の上部膜を除去する工程を追加することが好ましい。
【００６１】
最後に、感光膜パターンを除去し、第１実施例及び第２実施例と同様に、図１２〜図１４に示すように、４００Å〜５００Åの厚さのITOまたはIZOを蒸着し、第４のマスクを用いてエッチングして、ドレイン電極６６及び維持容量用導電体パターン６４と接続された画素電極８２、ゲートパッド２４と接続された補助ゲートパッド８４及びデータパッド６８と接続された補助データパッド８８を形成する。
【００６２】
このような本発明の第３実施例では、有機絶縁膜９０と画素電極８２の接着力を確保すると同時に、接触部における接触抵抗を最少に抑えられる第１実施例による効果のみでなく、データ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下部の接触層パターン５５、５６、５８及び半導体パターン４２、４８を一つのマスクを用いて形成することによって、この過程でソース電極６５とドレイン電極６６が分離され、製造工程を単純化することができる。
【００６３】
このような製造工程によって完成した液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板には、フィルムに駆動集積回路が搭載されているＴＣＰまたはＣＯＦ（chip on film）方式にてパッド部と駆動集積回路を接続することができ、特に前述したように、駆動集積回路を基板上に直接搭載するＣＯＧ（chip on glass）方式を通じて駆動集積回路とパッドを電気的に接続することができる。
前記第１〜第３実施例では、非晶質シリコン層の半導体層を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法についてのみ説明したが、本発明は、多結晶シリコン層を半導体層として利用する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施例による半透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造を示す配置図である。
【図２】図１に示すII-II´線による断面図である。
【図３ａ】本発明の実施例による半透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図３ｂ】図３aに示すIIIb-IIIb´線による断面図である。
【図４ａ】本発明の実施例による半透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図４ｂ】図４aに示すIV-IV´線による断面図であって、図３bに続く工程を示す。
【図５ａ】本発明の実施例による半透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図５ｂ】図５aに示すVb-Vb´線による断面図であって、図４bに続く工程を示す。
【図６ａ】本発明の実施例による半透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図６ｂ】図６aに示すVIb-VIb´線による断面図であって、図５bに続く工程を示す。
【図７】図６aに示すVIb-VIb´線による断面図であって、図６bに続く工程を示す。
【図８ａ】本発明の実施例による半透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図８ｂ】図８aに示すVIIIb-VIIIb´線による断面図であって、図７に続く工程を示す。
【図９ａ】本発明の実施例による半透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図９ｂ】図９aに示すIXb-IXb´線による断面図であって、図７bに続く工程を示す。
【図１０】本発明の第２実施例による透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の構造を示す配置図である。
【図１１】図１０に示す薄膜トランジスタ基板のXI-XI´線による断面図である。
【図１２】本発明の第３実施例による透過型液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１３】図１２に示す薄膜トランジスタ基板のXIII-XIII´線による断面図である。
【図１４】図１２に示す薄膜トランジスタ基板のXIV-XIV´線による断面図である。
【図１５ａ】本発明の第３実施例に基づいて製造する第１ステップにおける薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１５ｂ】図１５aに示すXVb-XVb´線による断面図である。
【図１５ｃ】図１５aに示すXVc-XVc´線による断面図である。
【図１６ａ】図１５aに示すXVb-XVb´線による断面図であって、図１５b及び図１５cに続く工程を示す。
【図１６ｂ】図１５aに示すXVc-XVc´線による断面図であって、図１５b及び図１５cに続く工程を示す。
【図１７ａ】図１６a及び１６bに続く工程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１７ｂ】図１７aに示すXVIIb-XVIIb´線による断面図である。
【図１７ｃ】図１７aに示すXVIIc-XVIIc´線による断面図である。
【図１８ａ】図１７aに示すXVIIb-XVIIb´線による断面図であって、図１７b及び１７cに続く工程を示すものである。
【図１８ｂ】図１７aに示すXVIIc-XVIIc´線による断面図であって、図１７b及び１７cに続く工程を示すものである。
【図１９ａ】図１７aに示すXVIIb-XVIIb´線による断面図であって、図１７b及び１７cに続く工程を示すものである。
【図１９ｂ】図１７aに示すXVIIc-XVIIc´線による断面図であって、図１７b及び１７cに続く工程を示すものである。
【図２０ａ】図１７aに示すXVIIb-XVIIb´線による断面図であって、図１７b及び１７cに続く工程を示すものである。
【図２０ｂ】図１７aに示すXVIIc-XVIIc´線による断面図であって、図１７b及び１７cに続く工程を示すものである。
【図２１ａ】図２０a及び図２０bに続く工程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２１ｂ】図２１aに示すXXIb-XXIb´線による断面図である。
【図２１ｃ】図２１aに示すXXIc-XXIc´線による断面図である。
【図２２ａ】図２１b及び図２１cに続く工程における薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図２２ｂ】図２２aに示すXXIIb-XXIIb´線による断面図であって、図２１b及び図２１cに続く工程を示すものである。
【図２２ｃ】図２２aに示すXXIIc-XXIIc´線による断面図であって、図２１b及び図２１cに続く工程を示すものである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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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】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１ｂ】
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【図２１ｃ】
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【図２２Ａ】
2005521919.tif 000040
【図２２Ｂ】
2005521919.tif 000041
【図２２Ｃ】
2005521919.tif 000042
【国際調査報告】
2005521919.tif 000043
2005521919.tif 000044