(57)【要約】【課題】１回のマスク工程に使われ、コンタクトホールと画素電極を同時に形成することができる大面積の回折マスクにおいて、回折露光される部分の下部に金属層が具備されているか否かによって前記回折マスクの回折スリット幅が調節される大面積の回折マスクを提供する。【解決手段】本発明は、前記課題を遂行するために所定のパターニングされた金属層が形成された基板全面に絶縁層が形成される段階と、絶縁層上に感光層が形成される段階と、基板にマスクが整列される段階が含まれており、マスクは、回折パターンのスリットが具備され、パターニングされた金属層に対応するマスクの回折パターンスリット幅がより緻密に構成される。【選択図】図９Ａ
2005301223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に順次積層して形成されたアクティブ層、第１絶縁層及びゲート電極と、
前記アクティブ層の所定領域にイオンが注入されて形成されたソース領域及びドレイン領域と、
前記ゲート電極を含む全面に形成された第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に形成された画素電極と、
前記アクティブ層の前記ソース領域及び前記ドレイン領域の上部に形成された前記第１絶縁層、第２絶縁層がそれぞれ除去されて形成された第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールと、
前記第１コンタクトホールを介して一部分が前記ソース領域と接触するように形成されるソース電極と、
前記第２コンタクトホールを介して第１部分が前記ドレイン領域と接触して、第２部分が前記画素電極と接触するように形成されるドレイン電極と
が含まれることを特徴とする液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項２】
前記アクティブ層は、ポリシリコンで形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項３】
前記アクティブ層下部にバッファー層がさらに具備されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項４】
前記画素電極及び第１、第２コンタクトホールは、回折パターンが具備されたマスクにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項５】
前記マスクに具備された回折パターンは、前記画素電極及び第１、第２コンタクトホールが形成される領域以外の領域に対しては、入射する光の一部だけを透過させることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項６】
前記回折パターンのスリット幅は、約１．０μｍ〜２．０μｍであることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項７】
前記回折パターンのスリット幅は、前記回折パターンに対応する基板の領域上に金属層が具備されていることにより差が発生することを特徴とする請求項６に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項８】
前記第２絶縁層は、無機絶縁物質で形成されることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項９】
前記金属層が具備された領域に対応する回折パターンのスリット幅は、約１．０μｍであって、それ以外の領域に対応する回折パターンのスリット幅は、約１．２μｍであることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項１０】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を含む基板の全面に形成される第３絶縁層と、
前記第３絶縁層の所定領域を除去してドレイン電極の一部を露出させて形成される第３コンタクトホールと、
前記第３絶縁層上に形成されて、前記第３コンタクトホールを介して前記ドレイン電極と電気的に接続される反射電極と
がさらに含まれることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項１１】
前記ゲート電極は、ゲートラインから突出した第１ゲート電極、及びアクティブ層と重なるゲートラインの一部で形成された第２ゲート電極で形成されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置のアレイ基板。
【請求項１２】
基板上にアクティブ層、第１絶縁層及びゲート電極を順次形成する段階と、
前記アクティブ層の所定領域にイオンを注入してソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、
前記ゲート電極を含む全面に第２絶縁層を形成する段階と、
前記第２絶縁層上に画素電極を形成して、前記アクティブ層のソース領域及びドレイン領域上部に形成された前記第１絶縁層、第２絶縁層をそれぞれ除去して第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを形成する段階と、
前記第１コンタクトホールを介して一部分が前記ソース領域と接触するソース電極を形成する段階と、
前記第２コンタクトホールを介して第１部分が前記ドレイン領域と接触して、第２部分が前記画素電極と接触するドレイン電極を形成する段階と
が含まれることを特徴とする液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項１３】
前記画素電極及び第１、第２コンタクトホールを形成する段階は、
前記第２絶縁層上に感光膜を塗布する段階と、
光の一部だけ透過させる第１透過領域と、光をすべて透過させる第２透過領域及び光を遮断する遮断領域を有するマスクを介して前記感光膜に光を照射する段階と、
前記マスクを介して光が照射された感光膜を現像して、前記第１透過領域に対応する第１感光膜パターンと、前記遮断領域に対応する第２感光膜パターンを形成する段階と、
前記第１、第２感光膜パターンをマスクにして第１絶縁層と第２絶縁層及び透明な導電膜の一部を除去することによって、ソース領域及びドレイン領域の一部を露出させて前記第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを形成する段階と、
前記第１感光膜パターンを除去する段階と、
前記第２感光膜パターンをマスクにして透明な導電膜をパターニングすることによって、画素電極を形成する段階と
で構成されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項１４】
前記第１透過領域に回折パターンが形成され、前記画素電極及び第１、第２コンタクトホールが形成される領域以外の領域に対しては、入射する光の一部だけを透過させることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項１５】
前記第１透過領域にハーフトーンパターンを有し、前記画素電極及び第１、第２コンタクトホールが形成される領域以外の領域に対しては、入射する光の一部だけを透過させることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項１６】
前記回折パターンは、部分的に光を遮断するスリット形状のバーと、光を透過させるスペースとで構成されることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項１７】
前記回折パターンのスリット幅は、約１．０μｍ〜２．０μｍであることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項１８】
前記第１感光膜パターンの厚さが均一に維持されるようにするために、前記第１透過領域に形成されたスリットパターンのスリット幅に差を持たせることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項１９】
前記回折パターンのスリット幅は、前記回折パターンに対応する基板の領域上に金属層が具備されていることにより差が発生することを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２０】
前記第２絶縁層は、無機絶縁物質で形成されることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２１】
前記金属層が具備された領域に対応する回折パターンのスリット幅は、約１．０μｍであって、それ以外の領域に対応する回折パターンのスリット幅は、約１．２μｍであることを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２２】
前記金属層は、ゲート電極であることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２３】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を含む基板の全面に第３絶縁層を形成する段階と、
前記第３絶縁層の所定領域を除去して前記ドレイン電極の一部を露出させる第３コンタクトホールを形成して、前記画素電極を露出させる段階と、
前記第３コンタクトホールを介してドレイン電極と電気的に接続される反射電極を前記第３絶縁層上に形成する段階と
がさらに含まれることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２４】
前記ゲート電極は、ゲートラインから突出した第１ゲート電極及びアクティブ層と重なるゲートラインの一部で形成された第２ゲート電極で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２５】
基板上に第１マスク工程を介してアクティブ層を形成する段階と、
前記アクティブ層を含む基板上に第１絶縁層及び第１金属層を蒸着して、第２マスク工程を介して前記第１金属層をパターニングしてゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極をマスクにしてアクティブ層の所定領域に不純物イオンを注入してソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、
前記ゲート電極を含む基板全面に第２絶縁層及び透明な導電性物質を蒸着した後、第３マスク工程を介して前記第１絶縁層と第２絶縁層及び導電膜の一部を除去することによってソース／ドレイン領域の一部を露出させる第１、第２コンタクトホール及び画素電極を形成する段階と、
、前記ソース電極が第１コンタクトホールを介してソース領域と接続され、前記ドレイン電極が第２コンタクトホールを介してドレイン電極と接続され、その一部が画素電極と接続されるように、前記基板上に第２金属層を蒸着した後、第４マスク工程を介してこれをパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成する段階と
が含まれることを特徴とする液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２６】
前記画素電極及び第１、第２コンタクトホールは、回折パターンが具備されたマスクにより形成されることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２７】
前記マスクに具備された回折パターンは、前記画素電極及び第１、第２コンタクトホールが形成される領域以外の領域に対しては、入射する光の一部だけを透過させることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２８】
前記回折パターンのスリット幅は、前記回折パターンに対応する基板の領域上に金属層が具備されていることにより差が発生することを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項２９】
前記第２絶縁層は、無機絶縁物質で形成されることを特徴とする請求項２８に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項３０】
前記ゲート電極は、ゲートラインから突出した第１ゲート電極及びアクティブ層と重なるゲートラインの一部で形成された第２ゲート電極で形成されることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項３１】
所定のパターニングされた金属層が形成された基板全面に絶縁層が形成される段階と、
前記絶縁層上に感光層が形成される段階と、
前記基板にマスクが整列される段階と
が含まれており、
前記マスクは、回折パターンのスリットが具備され、前記パターニングされた金属層に対応するマスクの回折パターンのスリット幅が、より緻密に整列されることを特徴とする液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項３２】
前記絶縁層は、無機膜物質で構成されることを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項３３】
前記回折パターンのスリット幅は、約１．０μｍ〜２．０μｍであることを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【請求項３４】
前記パターニングされた金属層領域に対応する回折パターンのスリット幅は、約１．０μｍであって、それ以外の領域に対応する回折パターンのスリット幅は、約１．２μｍであることを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置のアレイ基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置のアレイ基板及びその製造方法に係り、特に回折露光工程を経て製造されるポリシリコン薄膜トランジスタ液晶表示装置のアレイ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像情報を画面に示す画面表示装置の中で、ブラウン管表示装置（ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）がいままで最も多く使われてきたが、前記ＣＲＴは、表示面積に比べて体積が大きくて重いため使うのに多くの不便さがあった。
【０００３】
表示面積が大きくてもその厚さが薄くてどの場所でも容易に用いることができる薄膜型平板表示装置（ｆｌａｔ  ｐａｎｅｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）が開発されたことにより、ブラウン管表示装置は、今や薄膜型平板表示装置に置き換わりつつある。
【０００４】
特に、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）は、表示解像度が他の平板表示装置より優れており、動画像を表示する際に、ＣＲＴの表示品質に比べて反応速度が速い特性を有している。
【０００５】
このような液晶表示装置は、その駆動において液晶の光学的異方性と分極性質を利用している。
【０００６】
すなわち、前記液晶表示装置に具備される液晶は、構造が細くて長いため分子の配列に方向性を有しており、人為的に液晶に電界を印加して分子配列の方向を制御することができる。
【０００７】
これにより、前記液晶の分子配列方向を任意に調節すれば、液晶の分子配列が変わるようになって、光学的異方性によって偏光された光が任意に変調されて画像情報を表示することができる。
【０００８】
現在は薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに連結された画素電極がマトリックス方式で配列されたアクティブマトリックス型液晶表示装置（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ  ＬＣＤ）が解像度及び動画像表示能力が優秀であって一般的に使われている。
【０００９】
前記液晶表示装置を構成する基本的な部品である液晶パネルの構造を、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は、一般的な液晶表示装置の一部を示す分解斜視図である。
【００１１】
図１を参照すると、一般的なカラー液晶表示装置は、ブラックマトリックス６とサブカラーフィルター（赤、緑、青）８を含んだカラーフィルター７と、カラーフィルター上に透明な共通電極１８が形成された上部基板５と、画素領域Ｐと前記画素領域上に形成された画素電極１７とスイッチング素子Ｔを含んだアレイ配線が形成された下部基板２２とで構成されて、前記上部基板５と下部基板２２間には先に説明した液晶１４が充填されている。
【００１２】
前記下部基板２２は、アレイ基板とも言われており、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴがマトリックス状に配置され、このような複数の薄膜トランジスタと交差するようにゲートライン１３とデータライン１５が形成される。
【００１３】
また、前記画素領域Ｐは、前記ゲートライン１３とデータライン１５が交差して定義される領域である。
【００１４】
前記画素領域Ｐ上に形成される画素電極１７は、インジウム−スズ−オキサイド（ＩＴＯ）のように光の透過率が比較的優れた透明伝導性金属を用いる。
【００１５】
前記のように構成される液晶表示装置１１は、前記画素電極１７上の液晶層１４が前記薄膜トランジスタから印加された信号により配向されて、前記液晶層の配向程度によって前記液晶層を透過する光量を調節する方式で画像を表示することができる。
【００１６】
図２は、従来の液晶表示装置のアレイ基板の一部の画素を概略的に示した拡大平面図である。
【００１７】
ただし、図２は、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜トランジスタが採用された液晶表示装置のアレイ基板を示したものである。
【００１８】
ここで、前記液晶表示装置に採用される薄膜トランジスタは、アクティブチャネルとしての役割を遂行する半導体薄膜の状態によって、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜トランジスタと、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜トランジスタに分けられる。
【００１９】
前記ポリシリコン薄膜トランジスタは、高い電界効果移動度（ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ）を有していて駆動画素数を決定する駆動回路部の動作周波数を向上させることができ、これによる表示装置の高精細化が容易になる長所がある。
【００２０】
また、画素部の信号電圧の充電時間減少によって、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。
【００２１】
また、これは高い駆動電圧（〜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ので、電力消耗を減少させることができるという長所がある。
【００２２】
図２に示したように、透明な基板上に平行に配列される複数のゲート配線１１１及びこれと直交する複数の平行したデータ配線１１２がマトリックス状を形成して画素領域を定義する。
【００２３】
また、前記両配線の交差地点には、半導体層１１６、ゲート電極１２０、ソース電極１２６及びドレイン電極１２８を含む薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタと電気的に接続される画素電極１３４が位置する。
【００２４】
この時、前記半導体層１１６は、第１、第２半導体層コンタクトホール１２２ａ、１２２ｂを介してソース電極１２６及びドレイン電極１２８と電気的に接続され、ドレイン電極１２８は、前記ドレインコンタクトホール１３０を介して画素電極１３４と電気的に接続される。
【００２５】
ここで、前記半導体層１１６は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）で基板上に塗布された後レーザーアニーリング（ｌａｓｅｒ  ａｎｅａｌｉｎｇ）などで多結晶化された多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）で構成される。
【００２６】
図３Ａないし３Ｇは、従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図であって、これは図２の特定部分Ｉ−Ｉ’に対応する断面を示している。
【００２７】
ただし、ポリシリコン薄膜トランジスタが採用されたアレイ基板をその対象にして、前記製造工程での各パターンは、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形成する一連の工程を経て形成される。
【００２８】
また、前記工程は、感光膜塗布（ＰｈｏｔｏＲｅｓｉｓｔ  Ｃｏａｔｉｎｇ）、整列及び露光（Ａｌｉｇｎ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）、現像（Ｄｅｖｅｌｏｐ）を主要工程とするフォトリソグラフィ（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）工程をいう。
【００２９】
図３Ａでは、絶縁基板１上に第１絶縁物質を利用してバッファー層３０を基板全面にかけて形成して、このバッファー層３０上部に第１マスク工程によりポリシリコンのアクティブ層３２ａを形成する。
【００３０】
前記アクティブ層３２ａを形成する工程は、前記バッファー層３０上部に非晶質シリコンを蒸着した後、前記非晶質シリコン層の脱水素過程を経て熱処理によりポリシリコンに結晶化する工程を含む。
【００３１】
次に、図３Ｂでは、前記図３Ａ段階を経た基板上に、第２絶縁物質及び第１金属物質を連続して蒸着した後、第２マスク工程により前記アクティブ層３２ａの中央部にそれぞれゲート絶縁層３６及びゲート電極３８を形成する。
【００３２】
また、前記アクティブ層３２ａにチャネル及び高濃度で不純物がドーピングされたソース／ドレイン領域を形成するために前記ゲート電極３８をマスクにして前記アクティブ層３２ａの露出した両端部をイオンドーピング処理する。
【００３３】
図３Ｃでは、前記図３Ｂ段階を経た基板上に、第３絶縁物質で構成された第１絶縁層４０を形成する。
【００３４】
そして、図３Ｄで、前記図３Ｃ段階を経た基板上に、第３絶縁物質を蒸着した後、第３マスク工程により、前記アクティブ層３２ａの両端部の一部を露出する第１、第２オーミックコンタクトホール４６ａ、４６ｂを有する第２絶縁層４４を形成する。ただし、前記第１絶縁層４０及び第２絶縁層４４は、単一層で形成することができる。
【００３５】
前記アクティブ層３２ａの両端部において、その後の工程で形成されるソース電極及びドレイン電極とそれぞれ接続されるように、左側部には、ソース領域Ｉａが形成され、右側部には、ドレイン領域Ｉｂが形成される。
【００３６】
また、前記アクティブ層３２ａ両端のイオンドーピング処理された部分は、不純物が含まれたオーミックコンタクト層３２ｂが形成される。
【００３７】
次に、図３Ｅ段階では、第３金属物質を蒸着した後、第４マスク工程によりドレイン電極５０とソース電極５２が形成される。ここで、ドレイン電極５０は、前記第１オーミックコンタクトホール（図３Ｄの４６ａ）を介して、ドレイン領域Ｉｂのオーミックコンタクト層３２ｂと接続される。
【００３８】
また、ソース電極５２は、第２オーミックコンタクトホール（図３Ｄの４６ｂ）を介してソース領域Ｉａのオーミックコンタクト層３２ｂと接続される
【００３９】
この段階で、前記半導体層３２、ゲート電極３８、ソース電極５２及びドレイン電極５０を含む薄膜トランジスタＴが完成する。
【００４０】
図面で提示しなかったが、前記ゲート電極３８は、ゲートライン（図示せず）と接続されており、前記ソース電極５２は、データライン（図示せず）と接続されている。
【００４１】
図３Ｆでは、前記図３Ｅ段階を経た基板上に、第４絶縁物質を蒸着した後、第５マスク工程によりドレインコンタクトホール５６を有する第３絶縁層５４を形成する。
【００４２】
その次に、図３Ｇ段階では、前記ドレインコンタクトホール（図３Ｆの５６）を介してドレイン電極５０と接続されるように透明導電性物質を利用して、第６マスク工程により、画素電極６２を形成する。
【００４３】
前記透明導電性物質としては金属との接触抵抗やその後の工程で外部回路との接続のためのＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）接続時における抵抗が低いＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）が主に利用される。
【００４４】
前記したように、従来の液晶表示装置のアレイ基板は、６回繰り返されるマスク工程を介して製造される。
【００４５】
ここで、前記それぞれのマスク工程は、先に説明したように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するパターンを形成する一連の工程であって、感光液塗布、露光、現像工程など複数の工程で構成されている。
【００４６】
その結果、前記マスク工程の数が増加するほど生産収率が落ちて、またそれだけ液晶表示装置の欠陥が発生する確率が高くなる等の問題点がある。
【００４７】
特に、パターンを形成するために設計されたマスクは、非常に高価であり、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費用がこれに比例して上昇する短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
本発明は薄膜トランジスタのドレイン領域を露出させるコンタクトホール及び前記コンタクトホールと接続する画素電極を、１回のマスク工程で形成することによって、工程を単純化して生産性を向上させることができる液晶表示装置のアレイ基板及びその製造方法を提供することにその目的がある。
【００４９】
また、本発明は前記のような１回のマスク工程に使われ、コンタクトホールと画素電極を同時に形成することができる大面積の回折マスクにおいて、回折露光される部分の下部に金属層が具備されているか否かによって前記回折マスクの回折スリット幅が調節される大面積の回折マスクを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００５０】
前記目的を達成するために本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板は、基板と、前記基板上に順次積層して形成されたアクティブ層、第１絶縁層及びゲート電極と、前記アクティブ層の所定領域にイオンが注入されて形成されたソース領域及びドレイン領域と、前記ゲート電極を含む全面に形成された第２絶縁層と、前記第２絶縁層上に形成された画素電極と、前記アクティブ層の前記ソース領域及び前記ドレイン領域の上部に形成された前記第１絶縁層、第２絶縁層がそれぞれ除去されて形成された第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールと、前記第１コンタクトホールを介して一部分が前記ソース領域と接触するように形成されるソース電極と、前記第２コンタクトホールを介して第１部分が前記ドレイン領域と接触して、第２部分が前記画素電極と接触するように形成されるドレイン電極とが含まれることを特徴とする。
【００５１】
また、本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板製造方法は、基板上にアクティブ層、第１絶縁層及びゲート電極を順次形成する段階と、前記アクティブ層の所定領域にイオンを注入してソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、前記ゲート電極を含む全面に第２絶縁層を形成する段階と、前記第２絶縁層上に画素電極を形成して、前記アクティブ層のソース領域及びドレイン領域上部に形成された前記第１絶縁層、第２絶縁層をそれぞれ除去して第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを形成する段階と、前記第１コンタクトホールを介して一部分が前記ソース領域と接触するソース電極を形成する段階と、前記第２コンタクトホールを介して第１部分が前記ドレイン領域と接触して、第２部分が前記画素電極と接触するドレイン電極を形成する段階とが含まれることを特徴とする。
【００５２】
また、本発明の他の実施形態による液晶表示装置のアレイ基板製造方法は、基板上に第１マスク工程を介してアクティブ層を形成する段階と、前記アクティブ層を含む基板上に第１絶縁層及び第１金属層を蒸着して、第２マスク工程を介して前記第１金属層をパターニングしてゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極をマスクにしてアクティブ層の所定領域に不純物イオンを注入してソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、前記ゲート電極を含む基板全面に第２絶縁層及び透明な導電性物質を蒸着した後、第３マスク工程を介して前記第１絶縁層と第２絶縁層及び導電膜の一部を除去することによってソース／ドレイン領域の一部を露出させる第１、第２コンタクトホール及び画素電極を形成する段階と、前記ソース電極が第１コンタクトホールを介してソース領域と接続され、前記ドレイン電極が第２コンタクトホールを介してドレイン電極と接続され、その一部が画素電極と接続されるように、前記基板上に第２金属層を蒸着した後、第４マスク工程を介してこれをパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成する段階とが含まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５３】
このような本発明による液晶表示装置のアレイ基板及びその製造方法によれば、薄膜トランジスタのドレイン領域を露出させるコンタクトホールと画素電極を１回のマスク工程で形成することによって、工程を単純化して工程時間を短縮させて生産性を向上させることができる長所がある。
【００５４】
また、前記のような１回のマスク工程に使われてコンタクトホールと画素電極を同時に形成することができる大面積の回折マスクにおいて、回折露光される部分の下部に金属層が具備されているか否かによって前記回折マスクの回折スリット幅が調節されることによって、回折露光時感光膜の厚さを均一に制御することができるという長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。
【００５６】
図４Ａないし図４Ｆは、本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図であって、これは図３に示した工程断面図と対応するものであり、図３に示した工程に比べてマスク数が低減されることにその特徴がある。
【００５７】
まず始めに、図４Ａに示したように、透明な絶縁物質で構成された基板４００を準備した次に、その上部にポリシリコン薄膜（図示せず）を形成した後、第１マスク工程を介してアクティブ層４１０を形成する。
【００５８】
この時、前記アクティブ層４１０は、基板上に非晶質シリコン薄膜を蒸着した後、多様な結晶化方式を利用して形成することができ、これを説明すると次のようである。
【００５９】
すなわち、非晶質シリコン薄膜は、多様な方法で蒸着することができ、前記非晶質シリコン薄膜を蒸着する代表的な方法には、低圧化学気相蒸着（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＰＣＶＤ）方法とプラズマ化学気相蒸着（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＰＥＣＶＤ）方法がある。
【００６０】
以後、前記非晶質シリコン薄膜内に存在する水素原子を除去するための脱水素化（ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ）工程を進行した後、結晶化を実施する。
【００６１】
この時、前記非晶質シリコン薄膜を結晶化する一般的な熱処理方法には、大別して固相結晶化（Ｓｏｌｉｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）方法とエキシマレーザーアニーリング（Ｅｘｉｍｅｒ  Ｌａｓｅｒ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ：ＥＬＡ）方法がある。
【００６２】
一方、前記レーザー結晶化では、パルス形のレーザービームを利用したエキシマレーザーアニーリング方法が主に利用される。
【００６３】
しかし、最近は、グレーンを水平方向に成長させて結晶化特性を画期的に向上させた順次的水平結晶化（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｏｌｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ：ＳＬＳ）方法が提案され、広く研究されている。
【００６４】
前記順次的水平結晶化方法は、グレーンが液状（ｌｉｑｕｉｄｐｈａｓｅ）シリコンと、固相（ｓｏｌｉｄｐｈａｓｅ）シリコンの境界面で前記境界面に対して垂直方向に成長する事実を利用したのである（Ｒｏｂｅｒｔ Ｓ.Ｓｐｏｓｉｌｌｉ, Ｍ.Ａ.Ｃｒｏｗｄｅｒ, ａｎｄ Ｊａｍｅｓ Ｓ.Ｉｍ, Ｍａｔ.Ｒｅｓ.Ｓｏｃ.Ｓｙｍｐ.Ｐｒｏｃ.Ｖｏｌ.４５２, ９５６〜９５７, １９９７参照）。
【００６５】
すなわち、レーザーエネルギーの大きさとレーザービームの照射範囲を適切に調節してグレーンを所定の長さだけ側面成長させることによって、シリコングレーンの大きさを向上させることができる結晶化方法である。
【００６６】
一方、図示していなかったが、前記アクティブ層４１０を形成する前に、基板上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）またはシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）のようなバッファー層を形成することもできる。
【００６７】
前記バッファー層は、基板内に存在するナトリウム（Ｎａ）などの不純物が工程（特に、結晶化工程）中に上部層に浸透することを防止する役割をする。
【００６８】
次に、図４Ｂに示したように、前記アクティブ層４１０を含む基板４００上にゲート絶縁層であるシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜のような第１絶縁層４２０及びアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウム及びモリブデンの二重層のような第１金属層（図示せず）を蒸着する。
【００６９】
続いて、第２マスク工程を介して前記第１金属層をパターニングすることによって、アクティブ層４１０上部に位置するゲート電極４３０を形成する。
【００７０】
また、前記ゲート電極４３０をマスクとして用いて、前記アクティブ層４１０内に不純物イオンを注入することによって、前記アクティブ層４１０の両側の領域にソース領域４１０ａ及びドレイン領域４１０ｂをそれぞれ形成する。
【００７１】
この時、前記アクティブ層４１０の電気的特性は、注入されるドーパントの種類によって変わり、前記注入されるドーパントがホウ素（ｂ）などの３族元素に該当すると、Ｐ−タイプ薄膜トランジスタで動作し、燐（Ｐ）などの５族元素に該当すると、Ｎ−タイプ薄膜トランジスタで動作するようになる。
【００７２】
または、前記アクティブ層４１０が形成されている基板にフォトレジストパターンを形成してこれをマスクとして利用して多結晶化された半導体層４１０の一部に低濃度イオン注入を実施することによって、表面に低濃度イオン注入領域を形成する。
【００７３】
その次に、前記低濃度イオン注入領域と一部領域を覆うようにフォトレジストパターンを形成する。
【００７４】
これは、フォトレジストパターンをマスクにして高農度イオン注入を実施して、不純物がドーピングされないアクティブ領域と、不純物が高農度でドーピングされたソース及びドレイン領域及びアクティブ領域と、ソース及びドレイン領域間に位置して不純物が低濃度でドーピングされたＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）領域とを形成することもできる。
【００７５】
前記のように、不純物注入を介してソース／ドレイン領域４１０ａ、４１０ｂの形成が完了すると、図４Ｃに示したように、その上部に第２絶縁層４４０及びインジウム−スズ−オキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＴＯ）またはインジウム−ジンク−オキサイド（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ：ＩＺＯ）のような透明な導電性物質（図示せず）を蒸着した次に、第３マスク工程を介してこれらをパターニングすることによって、前記ソース領域及びドレイン領域の一部を露出させる第１コンタクトホール４６０と第２コンタクトホール４６２及び画素電極４５０を形成する。
【００７６】
この時、前記第３マスク工程では、１回のマスク工程を介してコンタクトホール４６０、４６２及び画素電極４５０を同時に形成しなければならないため、回折マスクまたはハーフトーンマスクを用いることをその特徴とする。
【００７７】
ここで、前記回折マスクは、光透過領域に対応する複数のスリット領域を備えたスリット構造を有する。
【００７８】
ここに、前記スリット領域を介して照射される露光量は、光をすべて透過させる完全透過領域に照射された露光量より少ないため、感光膜を塗布した後、前記感光膜に部分的にスリット領域及び完全透過領域を有するマスクを用いて露光するようにすれば、スリット領域に残っている感光膜の厚さと完全透過領域に残っている感光膜の厚さとが異なるように形成される。
【００７９】
すなわち、ポジティブ感光膜である場合スリット領域を介して、光が照射された感光膜の厚さが完全透過領域に比べて厚く形成される反面、ネガティブ感光膜である場合には、完全透過領域に残っている感光膜の厚さが厚く形成される。
【００８０】
この時、前記回折マスクのスリット領域の代わりにハーフトーン領域を用いる場合にも、同一な効果を得ることができる。
【００８１】
特に、本発明は回折パターン、すなわち、回折スリットを横または縦に連続的に配置して大面積の画質を具現することによって、１回のマスク工程を介してコンタクトホール及び画素電極を同時に形成することができることを特徴とするものであって、これは、以下図５を介してさらに詳細に説明する。
【００８２】
一方、前記第３マスク工程を介して第１コンタクトホール４６０及び第２コンタクトホール４６２、画素電極４５０が形成されれば、図４Ｄに示されたように、その上部にモリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金（例えば、ＭｏＴａ、ＭｏＷ）のような第２金属層（図示せず）を塗布する。
【００８３】
そして、第４マスク工程を介してこれをパターニングすることによって、ソース電極４７０は、第１コンタクトホール４６０を介してソース領域４１０ａに電気的に接続される。
【００８４】
また、前記ドレイン電極４８０の第１部分は、第２コンタクトホール４６２を介してドレイン領域４１０ｂと電気的に接続され、第２部分は、画素電極４５０と接続される。
【００８５】
また、図示していなかったが、前記ソース電極４７０は、データラインと接続されている。
【００８６】
前記したように、本発明による液晶表示装置のアレイ基板は、４回繰り返されるマスク工程を介して製造されるものであって、これは、先に説明した従来のアレイ基板製造工程に比べて２段階のマスク工程を除去することができる。
【００８７】
結果的に、これを通じて生産性向上及び製造原価低減の効果を得ることができるようになることである。また、本発明は、前記図４Ａないし図４Ｄの工程を介して透過型液晶表示装置を形成することができるだけでなく、その後の図４Ｅ及び図４Ｆの工程が追加されて反射型液晶表示装置を兼ねる動作を遂行することができる。
【００８８】
すなわち、図４Ｅに示したように、前記ソース／ドレイン電極４７０、４８０を含む基板４００の全面に第３絶縁層４９０を蒸着して、追加される第５マスク工程を介して前記ドレイン電極４８０の一部を露出させる第３コンタクトホール４９２を形成して、透過部Ｔの画素電極４５０を露出させる。
【００８９】
その次に、図４Ｆに示したように、前記第３コンタクトホール４９２を含む第３絶縁層４９０上に第２金属層を蒸着した後、追加される第６マスク工程を利用して前記透過部Ｔを露出させる反射電極４９６を形成する。
【００９０】
この時、前記反射電極４９６は、第３コンタクトホール４９２を介してドレイン電極４８０と電気的に接続されており、この領域が反射部Ｒになる。
【００９１】
図５Ａないし図５Ｅは、本発明の実施形態による図４Ｃで説明された第３マスク工程を具体的に示す例示図で、本発明の一実施形態による回折マスクを介してコンタクトホール及び画素電極を形成する工程を次々と説明している。
【００９２】
まず始めに、図５Ａに示したように、前記半導体層５１０、第１絶縁層５２０、ゲート電極５３０が形成された基板５００の全面に第２絶縁層５４０及び透明な導電性物質５５２を蒸着した後、その上部に感光膜５７０を塗布する。
【００９３】
ただし、前記本発明の実施形態の場合、前記第２絶縁層５４０は、平坦化膜であって有機絶縁物質をその材料にする。
【００９４】
その次に、図５Ｂに示したように、本発明の一実施形態による回折マスク５８０を適用して前記感光膜５７０に光を照射する。
【００９５】
この時、前記回折マスク５８０には、光を一部だけ透過させる第１透過領域Ａ１と、光をすべて透過させる第２透過領域Ａ２及び照射されたすべての光を遮断する遮断領域Ａ３が用意されており、前記マスク５８０を透過した光が感光膜５７０に照射される。
【００９６】
続いて、図５Ｃを参照すると、前記回折マスク５８０を介して露光された感光膜５７０を現像すると、前記第１透過領域Ａ１及び遮断領域Ａ３を介して光の一部が照射された領域または全く照射されない領域では感光膜が残っており、光が完全に照射された第２透過領域Ａ２では感光膜が除去される。すなわち、前記感光膜は、ポジティブ感光膜である。
【００９７】
ただし、本発明に使われる感光膜はこれに限られるのではなく、ネガティブ感光膜を用いることもできる。
【００９８】
この時、前記第１透過領域Ａ１を介して形成された第１感光膜パターン５７２は、遮断領域Ａ３に形成された第２感光膜パターン５７４より薄く形成される。
【００９９】
前記のように形成された第１及び第２感光膜パターン５７２、５７４をマスクにして、その下部に形成された導電層５５２、第２絶縁層５４０を順に除去して第１コンタクトホール５６０及び第２コンタクトホール５６２を形成する。
【０１００】
その次に、図５Ｄに示したように、前記第１コンタクトホール５６０及び第２コンタクトホール５６２が形成された後、アッシング工程などを介して前記第１感光膜パターン５７２を除去する。
【０１０１】
この時、前記第２感光膜パターン５７４の一部も除去されてその厚さが薄くなる。
【０１０２】
また、前記第１コンタクトホール５６０及び第２コンタクトホール５６２下部の第１絶縁層５２０が除去されることによって、ソース領域５１０ａ及びドレイン領域５１０ｂの一部が露出される。
【０１０３】
続いて、前記第２感光膜パターン５７４をマスクにして前記第１感光膜パターン５７２が除去されることにより露出した導電層５５２をエッチングすることによって画素電極５５０が形成される。
【０１０４】
ここで、前記画素電極５５０上に残存する第２感光膜パターン５７４は、ストリッパーを利用して除去され、この様子を図５Ｄに示している。
【０１０５】
一方、先に説明した第３マスク工程では、回折マスク５８０を用いてコンタクトホール５６０、５６２及び画素電極５５０を１回のマスク工程で形成できる。
【０１０６】
特に、前記回折スリット５８２が適用される領域は、図５Ｂに示したように、前記コンタクトホールと画素電極５５０が形成される領域を除外した領域に位置する。これにより、本発明では前記大面積の回折を具現する回折マスクを用いており、これを詳細に説明すると次のようになる。
【０１０７】
図６は、本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板製造に使われる回折マスクの一部を概略的に示す例示図であって、図４Ｃで説明した第３マスク工程に使われる大面積の回折マスクを示している。
【０１０８】
ただし、これは一つの画素領域に対する回折マスクの領域を概略的に示したのである。
【０１０９】
この時、ポジティブタイプの感光膜に適用されるように設計された回折マスクを例として挙げているが、これに限られるものではない。
【０１１０】
図５Ｂ及び図６を参照すると、前記回折マスクは、コンタクトホールを形成するための第２透過領域Ａ２と画素電極を形成するための遮断領域Ａ３が具備されている。
【０１１１】
また、前記第２透過領域Ａ２及び遮断領域Ａ３以外の領域には、スリット６００が連続的に配置された大面積の第１透過領域Ａ１が形成されている。
【０１１２】
図６の場合、前記スリット６００が横に形成されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、縦またはドット形態などで前記スリットを形成することもできる。
【０１１３】
ここで、図５Ｂないし図５Ｅを参照すると、前記第２透過領域Ａ２は、入射するすべての光を透過させることにより、ソース／ドレイン領域５１０ａ、５１０ｂの一部を露出させるコンタクトホール５６０、５６２を形成するようにする。
【０１１４】
また、前記第１透過領域Ａ１は、回折パターンで構成され、入射する光の一部だけを透過させることにより、遮断領域Ａ３にだけ画素電極５５０を形成するようにする。
【０１１５】
この時、図６に示したように、前記第１透過領域Ａ１を構成する回折パターン６００は、複数のスリットが配置された形態で部分的に光を遮断するバー６００ａと、光を透過させるスペース６００ｂで構成されている。
【０１１６】
また、前記バー６００ａまたはスペース６００ｂは、露光装備及び工程条件によって異なるが、その幅を約１．０〜２．０μｍ程度に設計することができる。
【０１１７】
先に説明した本発明の実施形態の場合、第２絶縁層５４０の材料で有機絶縁物質層が使われることを説明したが、これは無機絶縁物質層で形成される場合もある。
【０１１８】
ただし、前記第２絶縁層５４０が無機絶縁物質層で形成される場合には、第２絶縁層５４０の厚さが薄くて下部に金属層が形成される場合、前記金属層の厚さだけのステップカバレッジすなわち、段差が形成される。
【０１１９】
このように、回折露光される部分の下部の所定領域に金属層が形成された場合、前記金属層による段差、及び露光工程時に前記金属層により露光される光が反射される問題によって全体回折露光される部分に塗布された感光膜の厚さが一定しなくなって工程不良を引き起こす短所が発生する。
【０１２０】
図７Ａないし図７Ｃは、第３マスク工程時における回折露光に対する問題点を説明する図面である。
【０１２１】
ただし、これは、図５Ａないし図５Ｄの工程と対応するものであって、第２絶縁層が有機絶縁物質でない無機絶縁物質で形成される場合、回折露光される部分の下部に形成された金属層すなわち、ゲート電極による段差により引き起こされる問題点を説明する。
【０１２２】
図７Ａを参照すると、アクティブ層７１０、第１絶縁層７２０、ゲート電極７３０が形成された基板７００の全面に第２絶縁層７４０及び透明な導電性物質７５２を蒸着した後、その上部に感光膜７７０が塗布されていることが分かる。このような前記基板に対して回折マスク７８０を適用して前記感光膜に光を照射するようになる。
【０１２３】
ここで、前記第２絶縁層７４０は、無機絶縁物質で形成されており、その厚さが有機絶縁物質に比べて相当に薄くて下部に位置する金属層などにより段差が発生する。
【０１２４】
この時、前記回折マスク７８０には、光を一部だけ透過させる第１透過領域Ａ１と、光をすべて透過させる第２透過領域Ａ２及び照射されたすべての光を遮断する遮断領域Ａ３が用意されており、前記マスク７８０を透過した光が感光膜７７０に照射される。
【０１２５】
ただし、図示したように、前記ゲート電極７３０が形成された領域Ｂには、ゲート電極７３０により段差が形成されていることが分かる。
【０１２６】
次に、図７Ｂを参照すると、前記回折マスク７８０を介して露光された感光膜を現像すると、前記第１透過領域Ａ１及び遮断領域Ａ３を介して光の一部が照射された領域または全く照射されない領域では感光膜が残っており、光が完全に照射された第２透過領域Ａ２では感光膜が除去される。
【０１２７】
前記のように形成された第１感光膜パターン７７２及び第２感光膜パターン７７４をマスクにして、その下部に形成された導電層７５２、第２絶縁層７４０を順に除去して第１コンタクトホール７６０及び第２コンタクトホール７６２を形成する。
【０１２８】
この時、前記第１透過領域Ａ１を介して形成された第１感光膜パターン７７２は、遮断領域Ａ３に形成された第２感光膜パターン７７４より薄く形成される。
【０１２９】
また、前記第１感光膜パターン７７２は、以後のエッチング工程などで不良を発生させないためには、均一な厚さが維持されなければならない。
【０１３０】
しかし、図示したように前記ゲート電極７３０が形成された領域がある場合には、露光された光が前記ゲート電極に反射される問題点及びゲート電極による段差形成により、前記ゲート電極上部に残っている感光膜の厚さｈ１と周辺の感光膜の厚さｈ２が相異なるようになる問題点が生じる。
【０１３１】
それによって、図７Ｃに示したようにアッシング工程などを介して前記第１感光膜パターン７７２を除去する際に、前記第１感光膜が均一な厚さに形成されていないため前記感光膜の厚さが薄い部分、すなわち、ゲート電極７３０が形成された部分Ｃでは、感光膜パターンだけでなくその下部に形成された導電層７５２まで除去される問題が発生するようになる。
【０１３２】
これは、図８を介してさらに確実に確認することができる。
【０１３３】
図８Ａ及び図８Ｂは、回折露光後の感光膜厚さを測定したフォト図面であって、図８Ａに示したように、下部に金属層が形成されていない場合には、感光膜の厚さが０．８６μｍであり、下部に金属層が形成されている場合には、前記感光膜の厚さが０．２３μｍであり、相互に大きい差を見せている。
【０１３４】
本発明の第２実施形態は、前記のような問題点を克服するために、前記ゲート電極のような金属層が形成された領域に対する回折露光の際に、スリットの幅を狭めて露光される光量を減らすことによって、感光膜の厚さを補償するようにする。
【０１３５】
ただし、本発明の第２実施形態の場合、液晶表示装置を構成する第２絶縁層は、厚さの薄い無機絶縁物質で形成される場合をその例にする。
【０１３６】
図９Ａないし図９Ｃは、本発明の他の実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図である。
【０１３７】
ただし、これは図４を介して説明したマスク工程と同一な工程で進行して、単に第３マスク工程時に、回折マスクのスリット幅を調節することを特徴とする。
【０１３８】
したがって、第３マスク工程のうち図７Ａないし図７Ｃで説明した問題点を克服する工程を中心に説明する。
【０１３９】
図９Ａを参照すると、アクティブ層９１０、第１絶縁層９２０、ゲート電極９３０が形成された基板９００の全面に第２絶縁層９４０及び透明な導電性物質９５２を蒸着した後、その上部に感光膜９７０が塗布されていることが分かる。このような前記基板に対して回折マスク９８０を適用して前記感光膜９７０に光を照射するようになる。
【０１４０】
ここで、前記第２絶縁層９４０は、無機絶縁物質で形成されており、図示したようにその厚さが有機絶縁物質に比べて相当に薄くて下部に位置する金属層などにより段差が発生する。
【０１４１】
この時、前記回折マスク９８０には、光を一部だけ透過させる第１透過領域Ａ１及び第３透過領域Ａ４と、光をすべて透過させる第２透過領域Ａ２及び照射されたすべての光を遮断する遮断領域Ａ３が用意されており、前記マスク９８０を透過した光が感光膜９７０に照射される。
【０１４２】
ただし、図示したように、前記ゲート電極９３０が形成された領域Ｄには、ゲート電極９３０により段差が形成されていることが分かる。
【０１４３】
本発明の実施形態の場合、前記段差が形成された部分の感光膜厚さ差を補償するために、前記ゲート電極９３０により段差が形成された部分に対応する第３透過領域Ａ４の特定領域Ａ４ｂに対して、そのスリットの幅を第４透過領域Ａ４の周辺領域Ａ４ａ及び第１透過領域Ａ１のスリットの幅より小さくすることをその特徴とする。
【０１４４】
すなわち、一般的な第１透過領域Ａ１及び第４透過領域Ａ４の両端の周辺領域Ａ４ａのスリットの幅は、約１．２μｍで形成することが望ましいが、前記段差が形成された部分に対応する第４透過領域Ａ４の特定領域Ａ４ｂのスリット幅は、約１．０μｍで形成することが望ましい。
【０１４５】
このように前記領域Ａ４ｂに対するスリット幅を減らすことによって、露光される光量が減り、それによって前記段差領域上部の感光膜が少なく除去されることとなる。
【０１４６】
ただし、本実施形態の場合、ポジティブ感光膜をその例にしているが、必ずしもこれに限られるのではない。
【０１４７】
次に、図９Ｂを参照すると、前記回折マスク９８０を介して露光された感光膜を現像すると、前記第１透過領域Ａ１、第３透過領域Ａ４及び遮断領域Ａ３を介して光の一部が照射された領域または全く照射されない領域では感光膜が残っており、光が完全に照射された第２透過領域Ａ２では感光膜が除去される。
【０１４８】
このように形成された第１感光膜パターン９７２及び第２感光膜パターン９７４をマスクにして、その下部に形成された導電層９５２、第２絶縁層９４０を順に除去して第１コンタクトホール９６０及び第２コンタクトホール９６２を形成する。
【０１４９】
この時、前記第１透過領域Ａ１を介して形成された第１感光膜パターン９７２は、遮断領域Ａ３に形成された第２感光膜パターン９７４より薄く形成される。
【０１５０】
また、スリットの幅に差があるパターン、すなわち、第３透過領域Ａ４を介して回折露光を遂行することによって、前記第１感光膜パターン９７２は、均一な厚さを維持することができる。
【０１５１】
すなわち、図示したように前記第３透過領域Ａ４は、スリットの幅が狭い領域Ａ４ｂと広い領域Ａ４ａで形成されており、ゲート電極９３０が形成された領域では、露光された光が前記ゲート電極９３０に反射される問題点及びゲート電極による段差形成を考慮して、露光量が少ないようにマスクのスリット幅を前記Ａ４ｂのように減らしたため、前記ゲート電極上部に残っている感光膜の厚さｈ３と周辺の感光膜の厚さｈ３が相互に均一になる。
【０１５２】
それによって、図９Ｃに示したようにアッシング工程などを介して前記第１感光膜パターンを除去する際に、前記第１感光膜が均一な厚さに形成されているため、図８Ｃを介して説明したような問題、すなわち、ゲート電極が形成された部分の場合では、感光膜パターンだけでなくその下部に形成された導電層まで除去される工程不良の問題が発生するようになることを克服できるようになる。ただし、第２感光膜パターンは、完全に除去されなくて、図面符号９７５に示したように所定の厚さで残っている。
【０１５３】
一方、先に説明した第３マスク工程では、回折マスクを用いてコンタクトホール及び画素電極を１回のマスク工程で形成するようになるが、特に、前記回折スリットが適用される領域は、図示したように前記コンタクトホールと画素電極が形成される領域を除外した領域に位置する。
【０１５４】
これにより、本発明では前記大面積の回折を具現する回折マスクを用いており、これを詳細に説明すると次のようになる。
【０１５５】
図１０は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置のアレイ基板製造に使われる回折マスクの一部を概略的に示す例示図であって、第３マスク工程に使われる大面積の回折マスクを示している。
【０１５６】
ただし、これは一つの画素領域に対する回折マスクの領域を概略的に示したものである。
【０１５７】
この時、ポジティブタイプの感光膜に適用されるように設計された回折マスクを例として挙げているが、これに限られるものではない。
【０１５８】
図９及び図１０を参照すると、前記回折マスクは、コンタクトホールを形成するための第２透過領域Ａ２と画素電極を形成するための遮断領域Ａ３が具備されており、前記第２透過領域Ａ２及び遮断領域Ａ３以外の領域にはスリット１０００が連続的に配置された大面積の第１透過領域Ａ１と第４透過領域Ａ４が形成されている。
【０１５９】
ただし、前記第４透過領域Ａ１に具備されたスリット１０００が同一な間隔で形成されないで、図９で説明したようにゲート電極９３０と同じ金属層が形成された部分を含んだ領域Ｅに対しては、そのスリット１０００の幅を狭く構成することをその特徴とする。
【０１６０】
また、図１０の場合、前記スリット１０００が横に形成されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、縦またはドット形態などで前記スリットを形成することもできる。
【０１６１】
ここで、図９を参照すると、前記第２透過領域Ａ２は、入射するすべての光を透過させることにより、ソース／ドレイン領域９１０ａ、９１０ｂの一部を露出させるコンタクトホール９６０、９６２を形成するようにする。また、前記第１透過領域Ａ１は、回折パターンで構成され、入射する光の一部だけを透過させることにより、遮断領域Ａ３にだけ画素電極９５０を形成するようにする。
【０１６２】
この時、図１０に示したように、前記第１透過領域Ａ１及び第４透過領域Ａ４を構成する回折パターン１０００は、複数のスリットが配置された形態で部分的に光を遮断するバー１０００ａと、光を透過させるスペース１０００ｂで構成されている。
【０１６３】
また、前記スペース１０００ｂは、露光装備及び工程条件によって異なるが、その間隔を約１．０〜２．０μｍ程度に設計することができる。
【０１６４】
ただし、先に説明したように、第４透過領域Ａ４の場合は、前記スペース１０００ｂの間隔、すなわち、スリットの幅を一定に形成しない。
【０１６５】
すなわち、基板上に金属層が形成された領域Ａ４ｂに対しては、スリット１０００の幅を狭めて、基板上に金属層が形成されない領域Ａ４ａに対しては、スリットの幅を比較的広く形成することをその特徴とする。
【０１６６】
一例では、金属層が形成された領域の場合、スリットの幅、すなわち、スペースの間隔を約１．０μｍにし、金属層が形成されていない領域の場合、スリットの幅を約１．２μｍにすることを特徴とする。
【０１６７】
図９の場合、前記金属層がゲート電極である場合を説明しているが、必ずしもこのような金属層に限られるのではない。本発明は、金属層でない場合でも、段差が発生して露光される領域の感光膜厚さに差が発生する部分に対しても適用できることは、当業者にとって自明なことである。
【０１６８】
また、本発明は、デュアルゲート構造の液晶表示装置のアレイ基板にも適用が可能であり、この場合も回折露光することにおいて、ゲート電極のような金属層が形成された領域に対しては、そのスリットの幅を狭く構成することをその特徴とする。
【０１６９】
図１１は、デュアルゲート構造が適用された液晶表示装置のアレイ基板の一部の画素を概略的に示した拡大平面図である。
【０１７０】
図１１に示したように、これは、ゲートライン１１１５及びデータライン１１０３が縦横に配列されており、これらの交差領域にはデュアルゲートを有する薄膜トランジスタが形成されている。
【０１７１】
そして、前記薄膜トランジスタは、アクティブ層１１１１、その上に形成されたゲート電極１１１５ａ、１１１５ａ’及びソース／ドレイン電極１１１９ａ、１１１９ｂで構成される。
【０１７２】
前記アクティブ層の一部は、ストレージ下部電極１１１１’を形成し、前記ストレージ下部電極１１１１‘の上部にはストレージ上部電極１１１２が形成されてストレージキャパシターＣｓｔを形成する。
【０１７３】
また、前記ゲート電極は、ゲートライン１１１５から突出した第１ゲート電極１１１５ａ、及びアクティブ層１１１１と重なるゲートライン１１１５の一部で形成された第２ゲート電極１１１５ａ’で形成される。
【０１７４】
前記ソース電極１１１９ａは、データライン１１０３から突出して形成され、第１コンタクトホール１１１７ａを介してソース領域１１１１ａと電気的に接続される。
【０１７５】
そして、前記ドレイン電極１１１９ｂは、その第１部分である一端が第２コンタクトホール１１１７ｂを介してドレイン領域１１１１ｂに接続されており、第２部分である他端が画素電極、すなわち透過部Ｔに形成された透過電極と、反射部に形成された反射電極Ｒの両方に接続されている。
【０１７６】
前記したように構成されたアレイ基板は、ゲート電極にハイレベルを有するゲート信号が印加されると、アクティブ層に電子が移動できるチャネルが形成されてソース電極のデータ信号がアクティブ層を経由してドレイン電極に伝えられる。
【０１７７】
前記ストレージキャパシターは、ゲート電極にゲート信号が印加される間、ゲート電圧を充電した後に、次のゲートラインが駆動され、画素電極にデータ電圧が供給される間、充電された電圧を放電して画素電極の電圧変動を防止する役割をする。
【０１７８】
一方、前記ゲート電極にローレベルを有するゲート信号が印加されると、アクティブ層に形成されたチャネルが遮断され、ドレイン電極にデータ信号の伝送が中断される。
【０１７９】
このようなデュアルゲート電極構造を用いる場合には、ゲート信号が遮断された時に発生する漏れ電流を減らすことができる利点がある。
【０１８０】
ただし、これは、画素領域Ｐに透過電極だけ形成された透過型液晶表示装置または画素領域に反射電極だけ形成された反射型液晶表示装置にも適用が可能である。
【０１８１】
本発明は、前記デュアルゲート電極構造の液晶表示装置のアレイ基板を形成する際に、先に図４ないし図１０を介して説明したように、製造工程を減らすために回折マスクを用いてコンタクトホール１１１７ａ、１１１７ｂと画素電極を一つのマスク工程を介して同時に形成することを特徴とする。
【０１８２】
また、回折露光を遂行する際に、ゲート電極１１１５ａ、１１１５ａ’と同じ金属層が形成された領域に対しては、回折スリットの幅を他の部分の回折スリットより狭く構成して、回折露光時に感光膜の厚さが均一に制御されることをその特徴とする。
【０１８３】
図１２は、図１１に示した液晶表示装置のアレイ基板製造に使われる回折マスクの一部を概略的に示す例示図であって、第３マスク工程に使われる大面積の回折マスクを示している。
【０１８４】
ただし、これは一つの画素領域に対する回折マスクの領域を概略的に示したものである。
【０１８５】
この時、ポジティブタイプの感光膜に適用されるように設計された回折マスクを例として挙げているが、これに限られるものではない。
【０１８６】
図１１及び図１２を参照すると、前記回折マスクは、コンタクトホールを形成するための第２透過領域Ａ２と画素電極などを形成するための遮断領域Ａ３が具備されており、前記第２透過領域Ａ２及び遮断領域Ａ３以外の領域にはスリット１２００が連続的に配置された大面積の第１透過領域Ａ１及び第３透過領域Ａ４が形成されている。
【０１８７】
ただし、前記第３透過領域Ａ４に具備されたスリット１２００が同一な間隔で形成されないで、図９で説明したようにゲート電極、ゲートラインのような金属層が形成された領域に対しては、そのスリット１２００の幅を狭く構成することをその特徴とする。
【０１８８】
また、図１２の場合、前記スリット１２００が横に形成されているが、必ずしもこれに限られるものではなく、縦またはドット形態などで前記スリットを形成することもできる。
【０１８９】
ここで、前記第２透過領域Ａ２は、入射するすべての光を透過させることにより、ソース／ドレイン領域の一部を露出させるコンタクトホールを形成するようにする。また、前記第１透過領域Ａ１及び第３透過領域Ａ４は、回折パターンで構成され、入射する光の一部だけを透過させることにより、遮断領域にだけ画素電極などを形成するようにする。
【０１９０】
この時、前記第１透過領域Ａ１及び第３透過領域Ａ４を構成する回折パターン１２００は、複数のスリットが配置された形態で部分的に光を遮断するバー１２００ａと、光を透過させるスペース１２００ｂで構成されている。
【０１９１】
また、前記スペース１２００ｂは、露光装備及び工程条件によって異なるが、その間隔を約１．０〜２．０μｍ程度に設計することができる。
【０１９２】
ただし、先に説明したように、前記第３透過領域Ａ４の場合は、前記スペース１２００ｂの間隔、すなわち、スリットの幅を一定に形成せず、基板上に金属層が形成された領域の場合は、スリット１２００の幅を狭くして、基板上に金属層が形成されない領域の場合は、スリットの幅を比較的広く形成することをその特徴とする。
【０１９３】
一例では、金属層が形成された領域の場合、スリットの幅、すなわち、スペースの間隔を約１．０μｍにし、金属層が形成されていない領域の場合、スリットの幅を約１．２μｍにすることを特徴とする。
【０１９４】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、図１２の特定部分に対する断面図であって、回折工程後の感光膜断面を示す図面である。
【０１９５】
ただし、これに使われる感光膜は、ポジティブタイプの感光膜をその例にする。
【０１９６】
また、図９Ａないし図９Ｃに示した構成要素と同一な構成要素に対しては、同一な図面符号を用いるようにしており、その説明は省略する。
【０１９７】
すなわち、図１３Ａに示したように、第２透過領域Ａ２には光がすべて通過してそれに対応する感光膜はすべて除去され、第１透過領域Ａ１には光が回折透過されるのでそれに対応する感光膜が一部除去された状態となる。
【０１９８】
また、遮断領域Ａ３は、光を遮断するので、それに対応する感光膜は除去されない状態が維持される。
【０１９９】
ただし、本発明の場合、図１３Ｂに示したように、第１透過領域に具備されたスリットがすべて同一な間隔で形成されない。
【０２００】
すなわち、ゲート電極、ゲートラインのような金属層が形成された領域Ｆに対しては、そのスリットの幅を狭く構成することによって、これを通じて回折露光される感光膜の厚さが均一に制御されることをその特徴とする。
【０２０１】
もしも、第１透過領域に対してすべて同一な間隔でスリットを構成した場合には、先に図７Ａないし図７Ｃを介して説明したように、ゲート電極など金属層が形成された領域において、露光された光が前記ゲート電極に反射される問題点及びゲート電極による段差形成により、前記ゲート電極上部に残っている感光膜の厚さｈ１と周辺の感光膜の厚さｈ２が相異なるようになる問題点が生じる。
【０２０２】
したがって、本発明は、このような問題を克服するために、図１３Ｂに示したように、金属層が形成された領域Ａ４に対しては、そのスリットの幅を狭く構成する。
【産業上の利用可能性】
【０２０３】
薄膜トランジスタのドレイン領域を露出させるコンタクトホールと画素電極を１回のマスク工程で形成することによって、工程を単純化して工程時間を短縮させる産業上の利用可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【０２０４】
【図１】一般的な液晶表示装置の一部を示す分解斜視図。
【図２】従来の液晶表示装置のアレイ基板の一部の画素を概略的に示した拡大平面図。
【図３Ａ】従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図３Ｂ】従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図３Ｃ】従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図３Ｄ】従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図３Ｅ】従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図３Ｆ】従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図３Ｇ】従来の液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図４Ａ】本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図４Ｃ】本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図４Ｄ】本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図４Ｅ】本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図４Ｆ】本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図５Ａ】本発明の実施形態による図４Ｃで説明された第３マスク工程を具体的に示す例示図。
【図５Ｂ】本発明の実施形態による図４Ｃで説明された第３マスク工程を具体的に示す例示図。
【図５Ｃ】本発明の実施形態による図４Ｃで説明された第３マスク工程を具体的に示す例示図。
【図５Ｄ】本発明の実施形態による図４Ｃで説明された第３マスク工程を具体的に示す例示図。
【図５Ｅ】本発明の実施形態による図４Ｃで説明された第３マスク工程を具体的に示す例示図。
【図６】本発明の一実施形態による液晶表示装置のアレイ基板製造に使われる回折マスクの一部を概略的に示す例示図。
【図７Ａ】第３マスク工程時における回折露光に対する問題点を説明する図面。
【図７Ｂ】第３マスク工程時における回折露光に対する問題点を説明する図面。
【図７Ｃ】第３マスク工程時における回折露光に対する問題点を説明する図面。
【図８Ａ】回折露光後の感光膜厚さを測定したフォト図面。
【図８Ｂ】回折露光後の感光膜厚さを測定したフォト図面。
【図９Ａ】本発明の他の実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図９Ｂ】本発明の他の実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図９Ｃ】本発明の他の実施形態による液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を示す工程断面図。
【図１０】本発明の他の実施形態による液晶表示装置のアレイ基板製造に使われる回折マスクの一部を概略的に示す例示図。
【図１１】デュアルゲート構造が適用された液晶表示装置のアレイ基板の一部の画素を概略的に示した拡大平面図。
【図１２】図１１に示した液晶表示装置のアレイ基板製造に使われる回折マスクの一部を概略的に示す例示図。
【図１３Ａ】図１２の特定部分に対する断面図。
【図１３Ｂ】図１２の特定部分に対する断面図。
【符号の説明】
【０２０５】
４００  基板、４１０  アクティブ層、４１０ａ  ソース領域、４１０ｂ  ドレイン領域、４２０  第１絶縁層、４３０  ゲート電極、４４０  第２絶縁層、４５０  画素電極、４６０  第１コンタクトホール、４６２  第２コンタクトホール、４７０  ソース電極、４８０  ドレイン電極、４９０  第３絶縁層、４９２  第３コンタクトホール、４９６  反射電極、５００  基板、５１０ａ  ソース領域、５１０ｂ  ドレイン領域、５２０  第１絶縁層、５３０  ゲート電極、５４０  第２絶縁層、５５０  画素電極、５５２  導電層、５６０  第１コンタクトホール、５６２  第２コンタクトホール、５７０  感光膜、５８０  回折マスク、５８２  回折スリット、６００  スリット、６００ａ  バー、６００ｂ  スペース、７００  基板、７１０  アクティブ層、７２０  第１絶縁層、７３０  ゲート電極、７４０  第２絶縁層、７５２  導電層、７６０  第１コンタクトホール、７６２  第２コンタクトホール、７７０  感光膜、７８０  回折マスク、９００  基板、９１０  アクティブ層、９１０ａ  ドレイン領域、９１０ｂ  ドレイン領域、９２０  第１絶縁層、９３０  ゲート電極、９４０  絶縁層、９５０  画素電極、９５２  導電層、９６０  第１コンタクトホール、９６２  第２コンタクトホール、９７０  感光膜、９８０  回折マスク、１０００  スリット、１０００ａ  バー、１０００ｂ  スペース、１１０３  データライン、１１１１  アクティブ層、１１１１  ストレージ下部電極、１１１１ａ  ソース領域、１１１１ｂ  ドレイン領域、１１１２  ストレージ上部電極、１１１５  ゲートライン、１１１５ａ  第１ゲート電極、１１１５ａ’  第２ゲート電極、１１１７ａ  第１コンタクトホール、１１１７ｂ  第２コンタクトホール、１１１９ａ  ドレイン電極、１１１９ｂ  ドレイン電極、１２００  スリット、１２００ａ  バー、１２００ｂ  スペース。
【図１】
2005301223.tif 000003
【図２】
2005301223.tif 000004
【図３Ａ】
2005301223.tif 000005
【図３Ｂ】
2005301223.tif 000006
【図３Ｃ】
2005301223.tif 000007
【図３Ｄ】
2005301223.tif 000008
【図３Ｅ】
2005301223.tif 000009
【図３Ｆ】
2005301223.tif 000010
【図３Ｇ】
2005301223.tif 000011
【図４Ａ】
2005301223.tif 000012
【図４Ｂ】
2005301223.tif 000013
【図４Ｃ】
2005301223.tif 000014
【図４Ｄ】
2005301223.tif 000015
【図４Ｅ】
2005301223.tif 000016
【図４Ｆ】
2005301223.tif 000017
【図５Ａ】
2005301223.tif 000018
【図５Ｂ】
2005301223.tif 000019
【図５Ｃ】
2005301223.tif 000020
【図５Ｄ】
2005301223.tif 000021
【図５Ｅ】
2005301223.tif 000022
【図６】
2005301223.tif 000023
【図７Ａ】
2005301223.tif 000024
【図７Ｂ】
2005301223.tif 000025
【図７Ｃ】
2005301223.tif 000026
【図８Ａ】
2005301223.tif 000027
【図８Ｂ】
2005301223.tif 000028
【図９Ａ】
2005301223.tif 000029
【図９Ｂ】
2005301223.tif 000030
【図９Ｃ】
2005301223.tif 000031
【図１０】
2005301223.tif 000032
【図１１】
2005301223.tif 000033
【図１２】
2005301223.tif 000034
【図１３Ａ】
2005301223.tif 000035
【図１３Ｂ】
2005301223.tif 000036