(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置用下基板の製造方法において、以下のステップを含み、
Ａ．基板を提供し、
Ｂ．該基板上に第一金属層を積層し、第一フォトマスクを利用し、該第一金属層をパターン化し、そのうちパターン化した第一金属層は薄膜トランジスターのゲート極、補助キャパシタの下電極、表示区外の端子線を包含し、
Ｃ．該基板と該第一金属層上に第一絶縁層を形成し、
Ｄ．該第一絶縁層上に半導体層を形成し、該半導体層表面にオーム接触層を形成し、並びに該第一フォトマスクを利用し、該半導体層及び該オーム接触層をパターン化し、しかも該半導体層は該第一金属層の上に位置し、
Ｅ．該半導体層上には第二金属層を形成し、該第二金属層をパターン化し、そのうち、パターン化した第二金属層は、薄膜トランジスターのソース極、ドレイン極、補助キャパシタの上電極を包含し、
Ｆ．該第二金属層、該半導体層、該第一絶縁層上方に第二絶縁層を形成し、該第二絶縁層をパターン化し、
Ｇ．該第二絶縁層上方に透明電極層を形成し、該透明電極層をパターン化することを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第二絶縁層は保護層と平坦層を含むことを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記半導体層はアモルファスシリコンであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記オーム接触層はN + アモルファスシリコンであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第二絶縁層は複数の貫通孔を備えることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記貫通孔の内の少なくとも１個の貫通孔は該第二絶縁層、該半導体層、該第一絶縁層を貫通し、該第一金属層において露出することを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記貫通孔の内の少なくとも１個の貫通孔は該第二絶縁層を貫通し、該第二金属層において露出することを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一金属層の一部は薄膜トランジスターのゲート極であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項９】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一金属層の一部は補助キャパシタの電極であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一金属層の一部は表示区外の端子線であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項１１】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第二金属層の一部は薄膜トランジスターのソース極或いはドレイン極であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記基板はガラスであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項１３】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一絶縁層は酸化シリコン或いは窒化シリコンであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【請求項１４】
請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記透明電極はインジウムと亜鉛の酸化物或いはインジウムとスズの酸化物であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置用下基板の製造方法に関する。特に薄膜トランジスター液晶表示装置（TFT-LCD ）に適用される下基板の製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は公知のCRT モニターに比べ、消費電力が低く、コンパクトで、放射線を出さないという長所を備えるが、薄膜トランジスター液晶表示装置（TFT-LCD ）の価格は高価である。その原因は、特に液晶ディスプレーの薄膜トランジスターアレーのリソグラフィープロセスにおいて、必要なフォトマスク数を効果的に減少させ、製造コストを低下させることができないためである。
【０００３】
薄膜トランジスターアレー基板の製造方法においては、５段階フォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスが多用されている。
図１〜５に示すように、一般の５段階フォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスは薄膜トランジスターアレー中の各構成部品の定義に５個のフォトマスクを必要とする。
図１に示すように、第一金属層を定義、つまり第一金属層に対してパターン化を行う。該パターン化した第一金属層３２はTFT のゲート極３２１、補助キャパシタの下電極３２２、端子線３２３などの構成部品を含む。
次に図２に示すように、第二段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスでは、薄膜トランジスターの半導体層３６とオーム接触層３８を定義する。
図１のパターン化した第一金属層３２と図２の半導体層３６及びオーム接触層３８の形状と位置を比較すると、第一段階フォトマスクのパターンと第二段階フォトマスクのパターンが相同でないことは明らかである。つまり、第一段階フォトマスクプロセスと第二段階フォトマスクプロセスに同一のフォトマスクを使用し、リソグラフィーエッチングを行うことはできないということである。
【０００４】
続いて図３に示すように、第三段階フォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスでは第二金属層を定義する。つまり第二金属層に対してパターン化を行い、パターン化した第二金属層４０とする。該第二金属層４０は薄膜トランジスターのソース極４０１、ドレイン極４０２、補助キャパシタの上電極４０３などの構成部品を含む。
さらに図４に示すように、第四段階フォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスでは、平坦層４４と保護層４２をパターン化し、ドレイン極接触層５１１或いは端子接触窓５１２を形成する。ここでは、保護層４２だけが形成でき、或いは平坦層４４が形成でき、或いは同時に保護層と平坦層４４を形成し、しかも２層の順序はどちらでも良い。
最後に図５に示すように、第五段階フォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスでは、透明導電層４６をパターン化し、画素電極を形成する。
上記５段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）が定義する構成部品の形状、位置はみな不相同であるため、５段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスでは、５個の異なるフォトマスクを使用し、薄膜トランジスターアレー基板中の各構成部品を定義する必要がある。
【０００５】
薄膜トランジスター液晶ディスプレーの製造が大画面に向かい発展し、フォトマスクも大画面がトレンドである現在、フォトマスクの製造コストもますます高騰している。よって薄膜トランジスター製造工程において使用するフォトマスクの数を減らすことができれば、フォトマスクの製造費用を減らすことができ、製造工程全体のコストを低下させることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は下記の液晶表示装置用下基板の製造方法を提供する。
それは４個のフォトマスク数で５段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行うことができ、１段階のフォトマスクの設計と製造費用を削減することができ、こうして製造コストの低下を実現し、しかもフォトマスクを１個削減すると同時に、フォトマスクを合わせる時に生じる誤差を１回分省くこともでき、歩留まりを向上させることができる。
【０００７】
本発明の液晶表示装置用下基板の製造方法は以下のステップを含み、
Ａ．基板を提供し、
Ｂ．該基板上に第一金属層を積層し、第一フォトマスクを利用し、該第一金属層をパターン化し、そのうちパターン化した第一金属層は薄膜トランジスターのゲート極、補助キャパシタの下電極、表示区外の端子線を包含し、
Ｃ．該基板と該第一金属層上に第一絶縁層を形成し、
Ｄ．該第一絶縁層上に半導体層を形成し、該第一フォトマスクを利用し、該半導体層をパターン化し、しかも該半導体層は該第一金属層の上に位置し、
Ｅ．該半導体層上には第二金属層を形成し、該第二金属層をパターン化し、そのうち、パターン化した第二金属層は、薄膜トランジスターのソース極、ドレイン極、補助キャパシタの上電極を包含し、
Ｆ．該第二金属層、該半導体層、該第一絶縁層上方に第二絶縁層を形成し、該第二絶縁層をパターン化し、
Ｇ．該第二絶縁層上方に透明電極層を形成し、該透明電極層をパターン化し、
該第一金属層と該半導体のパターンは相同であるため、本発明では同一のフォトマスクを使用し、第一段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセス及び第二段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行うため、１段階のフォトマスクの設計と製造費用を削減することができ、よって本発明では４個のフォトマスク数で５段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行うことができる。
【０００８】
また該第一金属層と該半導体のパターンは相同であるため、パターン化された第一金属層をフォトマスクとし、該半導体に対してフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行うことができるため、１段階のフォトマスクの設計と製造費用を削減することができ、
また本発明はさらに液晶表示装置用下基板の製造方法を提供し、該方法は以下のステップを含み、
Ａ．基板を提供し、
Ｂ．該基板上に第一金属層を積層し、第一フォトマスクを利用し、該第一金属層をパターン化し、
Ｃ．該基板と該第一金属層上に第一絶縁層を形成し、
Ｄ．該第一絶縁層上に半導体層を形成し、並びに該半導体層上にオーム接触層を形成し、該第一金属層をフォトマスクとし、該半導体層と該オーム接触層をパターン化し、しかも該半導体層は該第一金属層の上に位置し、
Ｅ．該半導体層上には第二金属層を形成し、該第二金属層をパターン化し、且つ選択的に該半導体層と該オーム接触層に対してエッチングを行ない、該半導体層中にチャネルを形成し、
Ｆ．該第二金属層、該半導体層、該第一絶縁層上方に第二絶縁層を形成し、該第二絶縁層をパターン化し、
Ｇ．該第二絶縁層上方に透明電極層を形成し、該透明電極層をパターン化し、
こうして製造工程に必要とするフォトマスクの数を減らすことができる。
【０００９】
本発明の方法で製造される液晶表示装置用下基板の第二金属層上方の第二絶縁層は保護層だけを形成し、或いは平坦層だけを形成し、或いは同時に保護層と平坦層を形成することができ、該２層の順序に決まりはないが、保護層と平坦層を同時に含むことが望ましく、これにより下基板の歩留まりと液晶表示装置に表示効果を向上させ、
本発明の方法は半導体層表面にオーム接触層を形成することもでき、こうして半導体層と第二金属層間の接触電気抵抗を低下させ、該半導体は公知のあらゆる薄膜トランジスターに使用される半導体層で、アモルファスシリコン層が望ましく、該オーム接触層はあらゆる公知の半導体のオーム接触層で、N + アモルファスシリコンが望ましく、
本発明の方法において、第二絶縁層はあらゆる公知の方式によりパターン化することができ、フォトエッチングが望ましく、該第二絶縁層は複数の貫通孔を備えることができ、該貫通孔の内の少なくとも１個は第二絶縁層と第一絶縁層を貫通し、これにより第一金属層は露出し、下基板の端子接触窓となり、少なくとも１個の貫通孔は第二絶縁層を貫通し、第二金属層を露出させ、下基板のドレイン極接触窓となる。
【００１０】
本発明の方法の第一金属層は薄膜トランジスターの多くの構成部品を構成可能で、第一金属層の一部は薄膜トランジスターのゲート極で、第一金属層の一部は補助キャパシタの電極で、或いは第一金属層の一部は表示区外の端子線であることが望ましく、
本発明の方法の第二金属層は薄膜トランジスターの多くの構成部品を構成可能で、第二金属層の一部は薄膜トランジスターのソース極或いはドレイン極で、
本発明の方法の基板はあらゆる公知の材料とすることができ、ガラスが望ましく、
本発明の方法の絶縁層はあらゆる公知の材料とすることができ、酸化シリコン或いは窒化シリコンが望ましく、
本発明の方法の透明電極層はあらゆる金属酸化物とすることができ、インジウムとスズの酸化物（ITO ）、或いはインジウムと亜鉛の酸化物（IZO ）であることが望ましいことを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、液晶表示装置用下基板の製造方法において、以下のステップを含み、
Ａ．基板を提供し、
Ｂ．該基板上に第一金属層を積層し、第一フォトマスクを利用し、該第一金属層をパターン化し、そのうちパターン化した第一金属層は薄膜トランジスターのゲート極、補助キャパシタの下電極、表示区外の端子線を包含し、
Ｃ．該基板と該第一金属層上に第一絶縁層を形成し、
Ｄ．該第一絶縁層上に半導体層を形成し、該半導体層表面にオーム接触層を形成し、並びに該第一フォトマスクを利用し、該半導体層及び該オーム接触層をパターン化し、しかも該半導体層は該第一金属層の上に位置し、
Ｅ．該半導体層上には第二金属層を形成し、該第二金属層をパターン化し、そのうち、パターン化した第二金属層は、薄膜トランジスターのソース極、ドレイン極、補助キャパシタの上電極を包含し、
Ｆ．該第二金属層、該半導体層、該第一絶縁層上方に第二絶縁層を形成し、該第二絶縁層をパターン化し、
Ｇ．該第二絶縁層上方に透明電極層を形成し、該透明電極層をパターン化することを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項２の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第二絶縁層は保護層と平坦層を含むことを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項３の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記半導体層はアモルファスシリコンであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記オーム接触層はN + アモルファスシリコンであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項５の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第二絶縁層は複数の貫通孔を備えることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項６の発明は、請求項５記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記貫通孔の内の少なくとも１個の貫通孔は該第二絶縁層、該半導体層、該第一絶縁層を貫通し、該第一金属層において露出することを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項７の発明は、請求項６記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記貫通孔の内の少なくとも１個の貫通孔は該第二絶縁層を貫通し、該第二金属層において露出することを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項８の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一金属層の一部は薄膜トランジスターのゲート極であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項９の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一金属層の一部は補助キャパシタの電極であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一金属層の一部は表示区外の端子線であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項１１の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第二金属層の一部は薄膜トランジスターのソース極或いはドレイン極であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項１２の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記基板はガラスであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項１３の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記第一絶縁層は酸化シリコン或いは窒化シリコンであることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
請求項１４の発明は、請求項１記載の液晶表示装置用下基板の製造方法において、前記透明電極はインジウムと亜鉛の酸化物或いはインジウムとスズの酸化物であることを特徴とする液晶表示装置用下基板の製造方法としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では４個のフォトマスクで５段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行うことができ、こうしてフォトマスクの設計と製造費用を削減することができ、製造コストを低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図６〜１０は本発明最適実施例の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
図６に示すように、先ず基板３０を提供する。該基板３０はガラス基底、石英基底、プラスチック基底である。
次に、該基板３０上に第一金属層３２を積層し、第一フォトマスクを利用しフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行い、該第一金属層３２をパターン化する。
つまり、該第一金属層３２を該基板３０に積層後、パターン化したフォトマスクにより保護し、さらに該第一金属層３２に対して乾式エッチング或いは湿式エッチング工程を行いパターン化を完成させる。
本実施例中では、パターン化された第一金属層３２はTFT のゲート極３２１、補助キャパシタの下電極３２２、及び表示区外の端子線３２３を含む。しかも、該パターン化された第一金属層３２は単層或いは多層構造で、その材料は単一金属或いは合金である。その材料はアルミニウム（Al）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Cu）、チタン（Ｔi ）、窒化チタン（TiNx）、アルミ合金、クロム合金、モリブデン（Mo）金属或いはその組合せである。
【００１５】
次に図７に示すように、該基板３０と該第一金属層３２上に第一絶縁層３４を形成する。さらに、該第一絶縁層３４に半導体層３６とオーム接触層３８を積層する。しかも同一フォトマスクを利用し、つまり上記の第一フォトマスクを利用し、該半導体層３６及び該オーム接触層３８に対してフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行いパターン化し、これにより、該半導体層３６及び該オーム接触層３８を定義する。こうして該パターン化された該半導体層３６及び該オーム接触層３８は該第一金属層３２のちょうど真上に位置し、しかも該第一金属層３２とは相同のパターンを備える。
本実施例において、該第一絶縁層３４は酸化シリコン（SiOx）、窒化シリコン（SiNy）、或いは窒酸化シリコン（Silicon oxynitride）で、該半導体層３６はアモルファスシリコン（amorphous silicon ）、或いは多結晶シリコン（polycrystalline silicon ）で、該オーム接触層３８はn ＋-Si（n-type doped silicon）などのドープシリコンである。
つまり、該第一金属層３２、該半導体層３６（該オーム接触層３８）のパターンは相同であるため、同一フォトマスクを使用しパターン化を行うことができ、１段階のフォトマスクの設計と製造コストを削減することができる。
さらに、該第一金属層３２、該半導体層３６、該オーム接触層３８のパターンは相同であるため、パターン化された第一金属層３４をフォトマスクとし、該半導体層３６と該オーム接触層３８に対して背面露光及びエッチングを行い、１段階のフォトマスクの設計と製造コストを削減することができる。
【００１６】
続いて図８に示すように、該半導体層３６と該絶縁層３４上に第二金属層を積層し、異なるパターンを備える第二フォトマスク（図示なし）を利用し、第二金属層に対してフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行いパターン化する。該半導体層３６と該オーム接触層３８に対してエッチングを行い、該半導体層３６のチャネル（channel）を形成することもできる。
該パターン化された第二金属層４０はTFT のソース極４０１、ドレイン極４０２、補助キャパシタの上電極４０３を含む。しかも該パターン化された第二金属層４０と該パターン化された第一金属層３２は相同で、単層或いは多層構造とすることができ、その材料は単一金属或いは合金である。その材料はアルミニウム（Al）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Cu）、チタン（Ｔi ）、窒化チタン（TiNx）、アルミ合金、クロム合金、モリブデン（Mo）金属或いはその組合せである。また第一絶縁層の材料は酸化シリコン（SiOx）、窒化シリコン（SiNy）である。
【００１７】
次に図９に示すように、保護層４２（passivation layer ）及び平坦層４４（planizati on layer）を形成し、該パターン化された半導体層３６とオーム接触層３８、第二金属層４０、第一絶縁層３４を覆蓋する。該保護層４２と該平坦層４４に対してフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行いパターン化し、複数の貫通孔５２、５４を形成する。
本実施例において、該複数の貫通孔５２、５４の内少なくとも１個の貫通孔５２は、該平坦層４４と該保護層４２を貫通し、これにより該補助キャパシタの上電極４０３は露出する。該貫通孔５２はTFT のドレイン接触窓（contact of drain electrode）を提供し、またさらに少なくとも１個の貫通孔５４は該平坦層４４、該保護層４２、該オーム接触層３８、該半導体層３６、該第一絶縁層３４を含むことができる。露出表示区外の端子線３２３は端子線の接触窓（contact of terminal PAD ）とする。
本実施例においては、保護層４２だけを形成し、或いは平坦層４４だけを形成し、或いは同時に保護層４２と平坦層４４を形成することができ、該２層の順序に決まりはない。
【００１８】
最後に図１０に示すように、該平坦層４４表面の透明電極層４６を画素電極とする。その材料はインジウムとスズの酸化物（ITO ）、或いはインジウムと亜鉛の酸化物（IZO ）である。
本実施例において、該第一金属層３２と該半導体層３６（オーム接触層３８）のパターンは相同であるため、同一フォトマスクを使用し第一段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセス及び第二段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行うことができる。これにより１段階のフォトマスクの設計と製造費用を削減することができる。
或いは、第一段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスにより第一金属層３２を定義した後、該パターン化した第一金属層３２をフォトマスクとし、第二段階のフォトマスク（リソグラフィーエッチング）プロセスを行うことができ、こうして１段階のフォトマスクの設計と製造費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】公知の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図２】公知の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図３】公知の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図４】公知の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図５】公知の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図６】本発明最適実施例の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図７】本発明最適実施例の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図８】本発明最適実施例の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図９】本発明最適実施例の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【図１０】本発明最適実施例の液晶表示装置用下基板製造方法のプロセス表示図である。
【符号の説明】
【００２０】
３０  基板
３２  第一金属層
３２１  TFT のゲート極
３２２  補助キャパシタの下電極
３２３  端子線
３４  第一絶縁層
３６  半導体層
３８  オーム接触層
４０  第二金属層
４０１  ソース極
４０２  ドレイン極
４０３  補助キャパシタの上電極
４２  保護層
４４  平坦層
４６  透明電極層
５２、５４  貫通孔
５１１  ドレイン極接触層
５１２  端子接触窓
【図１】
0004637120.tif 000002
【図２】
0004637120.tif 000003
【図３】
0004637120.tif 000004
【図４】
0004637120.tif 000005
【図５】
0004637120.tif 000006
【図６】
0004637120.tif 000007
【図７】
0004637120.tif 000008
【図８】
0004637120.tif 000009
【図９】
0004637120.tif 000010
【図１０】
0004637120.tif 000011