專利名稱：液晶顯示器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示(LCD)器件，更具體地，涉及一種LCD器件及其制造方法，通過(guò)使用光刻膠的衍射曝光和起剝(lift-strip)的少掩模技術(shù)來(lái)形成TFT陣列基板，從而減少制造時(shí)間和成本。
背景技術(shù)：
近來(lái)，液晶顯示(LCD)器件由于其高對(duì)比度、良好的灰度和圖像顯示以及低功耗而廣泛用于平板顯示器。
在操作中，LCD器件包括基板上的可通過(guò)光刻形成的諸如驅(qū)動(dòng)器件或線路的各種圖案。例如，在基板上涂覆對(duì)紫外線敏感的光刻膠以形成薄膜層，對(duì)使用光掩模形成的圖案進(jìn)行曝光并顯影在光刻膠上。接著，使用經(jīng)構(gòu)圖的光刻膠作為掩模對(duì)各種材料層進(jìn)行蝕刻，并剝離光刻膠。因此，為了通過(guò)減少光刻工藝的數(shù)量來(lái)提高生產(chǎn)率，已經(jīng)積極開展了對(duì)于減少所需掩模的數(shù)量的研究。
通常，LCD器件包括TFT陣列基板、濾色器基板、液晶層和驅(qū)動(dòng)電路。此時(shí)，TFT陣列基板包括選通線層、柵極絕緣層、半導(dǎo)體層、數(shù)據(jù)線層、鈍化層和像素電極。為了形成TFT陣列基板的上述元件，需要五到七個(gè)掩模。隨著所用掩模的數(shù)量增加，所進(jìn)行的光刻步驟的數(shù)量也增加，從而錯(cuò)誤概率增加。
為克服該問(wèn)題，近來(lái)已經(jīng)積極研究了少掩模技術(shù)，其通過(guò)使用最小數(shù)量的掩模和光刻步驟來(lái)制造基板，提高了生產(chǎn)率并獲得處理裕度。
下文將參照?qǐng)D1A至圖1E說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LCD器件的TFT陣列基板的制造方法。
圖1A至圖1E是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LCD器件的TFT陣列基板的制造方法的剖視圖。
如圖1A所示，為了制造根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的LCD器件的TFT陣列基板，在基板11上淀積低電阻金屬材料，例如銅(Cu)、銅合金(Cu合金)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉬(Mo)、或鉻(Cr)，然后使用第一掩模對(duì)基板11進(jìn)行光刻，從而形成多條選通線(未示出)、柵極12a、和選通焊盤電極22。
通過(guò)以下步驟進(jìn)行光刻。
首先，在透明度和耐熱性良好的玻璃基板上淀積低電阻金屬材料，然后在所淀積的金屬材料上涂覆光刻膠。在光刻膠上方設(shè)置具有圖案層的第一掩模之后，向基板選擇性地提供光，因此光刻膠具有與第一掩模的圖案層相同的圖案。
接著，通過(guò)顯影劑去除光刻膠的暴露于光的預(yù)定部分，從而對(duì)光刻膠進(jìn)行構(gòu)圖。因此，選擇性地對(duì)由經(jīng)構(gòu)圖的光刻膠暴露出的金屬材料進(jìn)行蝕刻，從而可以實(shí)現(xiàn)所需的圖案。
如圖1B所示，在高溫狀態(tài)下在包括柵極12a的基板的整個(gè)表面上淀積氮化硅SiNx或氧化硅SiOx的無(wú)機(jī)絕緣材料，從而形成柵極絕緣層13。
接著，在柵極絕緣層13上淀積非晶硅層，然后使用第二掩模通過(guò)光刻進(jìn)行構(gòu)圖，從而在柵極絕緣層13上形成島狀半導(dǎo)體層14。半導(dǎo)體層14與柵極12a交疊。
如圖1C所示，在包括半導(dǎo)體層14的基板的整個(gè)表面上淀積銅(Cu)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉬(Mo)、或鉻(Cr)的低電阻金屬材料，然后使用第三掩模通過(guò)光刻進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成數(shù)據(jù)線層。
該數(shù)據(jù)線層包括垂直于選通線形成以限定單位像素區(qū)的數(shù)據(jù)線(未示出)、與半導(dǎo)體層14的兩側(cè)交疊的源極15a和漏極15b、以及焊盤區(qū)的數(shù)據(jù)焊盤電極25。
如上所述，所淀積的柵極12a、柵極絕緣層13、半導(dǎo)體層14以及源極15a和漏極15b構(gòu)成薄膜晶體管(TFT)，用于控制施加給單位像素區(qū)的電壓的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)。
如圖1D所示，在包括漏極15b的基板的整個(gè)表面上涂覆BCB的有機(jī)絕緣材料或SiNx的無(wú)機(jī)絕緣材料，從而形成鈍化層16。通過(guò)使用第四掩模的光刻，選擇性地去除鈍化層16以形成用于暴露出漏極15b的接觸孔71、暴露出選通焊盤電極22的第一焊盤開口區(qū)81a以及暴露出數(shù)據(jù)焊盤電極25的第二焊盤開口區(qū)81b。
如圖1E所示，在包括鈍化層16的基板的整個(gè)表面上淀積ITO(銦錫氧化物)或IZO(銦鋅氧化物)的透明導(dǎo)電材料，并使用第五掩模對(duì)所淀積的透明導(dǎo)電材料進(jìn)行光刻。因此，在像素區(qū)中形成像素電極17，其中像素電極17與漏極15b電連接。由此完成了TFT陣列基板。同時(shí)，形成透明導(dǎo)電層27以覆蓋第一和第二焊盤開口區(qū)，從而防止選通焊盤電極和數(shù)據(jù)焊盤電極被氧化。
然而，現(xiàn)有技術(shù)的制造LCD器件的方法存在以下缺點(diǎn)。
為了形成選通線層、半導(dǎo)體層、數(shù)據(jù)線層、鈍化層的接觸孔、以及像素電極，需要五個(gè)曝光掩模。當(dāng)所使用的掩模數(shù)量增加時(shí)，制造工藝復(fù)雜，并且制造時(shí)間和成本增加，從而降低了效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明致力于一種LCD器件及其制造方法，其基本消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而引起的一個(gè)或更多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種LCD器件及其制造方法，通過(guò)使用光刻膠的衍射曝光和起剝的少掩模技術(shù)來(lái)形成TFT陣列基板，從而減少制造時(shí)間和成本。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在下列說(shuō)明中部分闡述，并且對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將通過(guò)以下驗(yàn)證而部分地變得明顯，或者可從本發(fā)明的實(shí)踐中習(xí)得。本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)書面說(shuō)明和權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如此處實(shí)施并概括描述的，一種LCD器件包括形成在基板上的選通線、柵極和選通焊盤電極；垂直于選通線形成的數(shù)據(jù)線、形成在柵極上方的源極和漏極，和形成在數(shù)據(jù)線端部的數(shù)據(jù)焊盤電極；形成在數(shù)據(jù)線、源極和漏極以及數(shù)據(jù)焊盤電極下方的柵極絕緣層和半導(dǎo)體層；形成在源極與漏極之間的半導(dǎo)體層的溝道區(qū)中的鈍化層；以及與漏極相接觸的像素電極。
在本發(fā)明的另一方面中，一種LCD器件的制造方法包括以下步驟在基板上形成選通線、柵極和選通焊盤電極；在包括柵極的基板的整個(gè)表面上依次形成柵極絕緣層、半導(dǎo)體層和金屬層；在金屬層上形成第一光刻膠；通過(guò)使用第一光刻膠作為掩模選擇性地對(duì)柵極絕緣層、半導(dǎo)體層和金屬層進(jìn)行蝕刻，來(lái)對(duì)半導(dǎo)體層、數(shù)據(jù)線、源極和漏極、以及數(shù)據(jù)焊盤電極進(jìn)行構(gòu)圖；形成第二光刻膠以覆蓋選通焊盤電極；在包括第一和第二光刻膠的基板的整個(gè)表面上形成鈍化層；通過(guò)起剝第一和第二光刻膠來(lái)去除位于第一和第二光刻膠上方的鈍化層；以及形成與漏極相接觸的像素電極。
應(yīng)理解的是，對(duì)本發(fā)明的前述總體說(shuō)明和以下詳細(xì)說(shuō)明都是示例性和說(shuō)明性的，旨在提供對(duì)所要求保護(hù)的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


包含附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并入附圖并構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，附圖表示本發(fā)明的實(shí)施例并與說(shuō)明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。附圖中圖1A至圖1E是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的TFT陣列基板的制造方法的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的剖視圖；圖4A至4H是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的制造方法的剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的平面圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的剖視圖；以及圖7A至7H是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的制造方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其示例在附圖中示出。只要可能，在整個(gè)附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的部分。
下文中，將如下說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的LCD器件及其制造方法。
第一實(shí)施例圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的平面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的剖視圖。圖4A至4H是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的制造方法的剖視圖。
如圖2和3所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板包括用于像素電極117和薄膜晶體管(TFT)的有源區(qū)、用于選通焊盤電極122的選通焊盤區(qū)(G.P)、以及用于數(shù)據(jù)焊盤電極125的數(shù)據(jù)焊盤區(qū)(D.P)。
有源區(qū)包括選通線112、數(shù)據(jù)線115、薄膜晶體管(TFT)、像素電極117、以及下電容器電極132和上電容器電極135。在這種情況下，選通線112垂直于數(shù)據(jù)線115形成，從而限定單位像素區(qū)。薄膜晶體管(TFT)與選通線112和數(shù)據(jù)線115的交叉點(diǎn)相鄰地形成，其中通過(guò)依次淀積柵極112a、柵極絕緣層113、半導(dǎo)體層114、以及源極115a和漏極115b來(lái)形成薄膜晶體管(TFT)。像素電極117形成在單位像素區(qū)上，其中像素電極117與薄膜晶體管(TFT)的漏極115b接觸。下電容器電極132和上電容器電極135平行于選通線112形成。
在有源區(qū)中，柵極絕緣層113和半導(dǎo)體層114形成在數(shù)據(jù)線115、源極115a和漏極115b、以及上電容器電極135的下方。而且，柵極絕緣層113和半導(dǎo)體層114被形成為與數(shù)據(jù)線115、源極115a和漏極115b、半導(dǎo)體層114的溝道區(qū)、以及上電容器電極135相同的形狀。
此外，鈍化層116形成在源極115a和漏極115b之間的半導(dǎo)體層114的溝道區(qū)中。鈍化層116保護(hù)溝道區(qū)不受外部光或液晶層的影響。通過(guò)在源極115a和漏極115b之間淀積氧化硅或氮化硅的無(wú)機(jī)絕緣層，或者通過(guò)在源極115a和漏極115b之間涂覆苯并環(huán)丁烯(BCB)或丙烯酸基材料的有機(jī)絕緣材料來(lái)形成鈍化層116。如果鈍化層116由無(wú)機(jī)絕緣層形成，則優(yōu)選地，鈍化層的厚度小于1000。如果鈍化層116由有機(jī)絕緣層形成，則優(yōu)選地，鈍化層的厚度小于3000。此外，鈍化層116還形成在在基板的除了數(shù)據(jù)線115、源極115a和漏極115b、以及下電容器電極132和上電容器電極135以外的區(qū)域上。
下電容器電極132形成在與選通線相同的層中，從而下電容器電極132接收來(lái)自有源區(qū)周邊的電壓。而且，上電容器電極135形成在與數(shù)據(jù)線相同的層中，并與像素電極117相接觸，從而上電容器電極135接收來(lái)自像素電極的恒定電壓。
焊盤區(qū)包括從選通線112延伸以傳送從外部輸入的掃描信號(hào)的選通焊盤電極122，以及從數(shù)據(jù)線115延伸以傳送視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)焊盤電極125。選通焊盤電極122覆蓋有第一透明導(dǎo)電層151，數(shù)據(jù)焊盤電極125覆蓋有第二透明導(dǎo)電層152，從而可以防止選通焊盤電極122和數(shù)據(jù)焊盤電極125被氧化。
在焊盤區(qū)中，柵極絕緣層113和半導(dǎo)體層114形成在數(shù)據(jù)焊盤電極125下方，其中柵極絕緣層113和半導(dǎo)體層114被形成與數(shù)據(jù)焊盤電極125相同的形狀。而且，鈍化層116還形成在基板的除了選通焊盤電極122和數(shù)據(jù)焊盤電極125以外的區(qū)域上。
雖然未示出，但是與上述包括像素電極和薄膜晶體管的TFT陣列基板相對(duì)地設(shè)置有包括公共電極和濾色器層的濾色器陣列基板，并在TFT陣列基板與濾色器陣列基板之間形成有液晶層。
下文中，將如下說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的制造方法。
首先，如圖4A所示，通過(guò)濺射在基板111上淀積銅(Cu)、銅合金(Cu合金)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉬(Mo)、鉬合金(Mo合金)、鉻(Cr)、鉻合金(Cr合金)、鈦(Ti)、鈦合金(Ti合金)、銀(Ag)或銀合金(Ag合金)的金屬材料，更優(yōu)選地，淀積Mo/AlNd的淀積層。接著，使用第一曝光掩模通過(guò)光刻對(duì)金屬材料進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成選通線112、TFT區(qū)的柵極112a、存儲(chǔ)區(qū)的下電容器電極132以及選通焊盤區(qū)(G.P)的選通焊盤電極122。這時(shí)，下電容器電極132平行于選通線形成，柵極112a與選通線形成為一體，選通焊盤電極122與選通線的端部形成為一體。
如圖4B所示，在高溫狀態(tài)下在包括柵極112a的基板111的整個(gè)表面上形成氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的無(wú)機(jī)絕緣材料，從而形成柵極絕緣層113。
接著，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)在柵極絕緣層113上淀積用于半導(dǎo)體層114的非晶硅材料。此后，通過(guò)濺射在所淀積的非晶硅上淀積銅(Cu)、銅合金(Cu合金)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉬(Mo)、鉬合金(Mo合金)、鉻(Cr)、鉻合金(Cr合金)、鈦(Ti)、鈦合金(Ti合金)、銀(Ag)或銀合金的金屬材料115d，更優(yōu)選地，淀積Mo的金屬材料。
接著，通過(guò)旋涂法或輥涂法在金屬材料115d的整個(gè)表面上涂覆UV固化樹脂的第一光刻膠108。然后，在第一光刻膠108上方設(shè)置了具有預(yù)定圖案的第二曝光掩模(未示出)之后，向第一光刻膠108施加UV或X射線光，從而形成雙重階梯覆蓋的第一光刻膠圖案。
此時(shí)，第二曝光掩模與由透明基板上的金屬遮光層和半透明層形成的衍射曝光掩模相對(duì)應(yīng)，從而衍射曝光掩模包括透射部分、半透射部分和遮光部分。透射部分的透光率為100％，遮光部分的透光率為0％，半透射部分的透光率在0％到100％之間。
在完成衍射曝光后，第一光刻膠108中具有三種不同的厚度。即，與衍射曝光掩模的透射部分相對(duì)應(yīng)的第一光刻膠被完全去除，與遮光部分相對(duì)應(yīng)的第一光刻膠保持原樣，與半透射部分相對(duì)應(yīng)的第一光刻膠去除了預(yù)定厚度。上述第一光刻膠與去除曝光部分的正型相對(duì)應(yīng)。如果使用負(fù)型光刻膠，則未曝光部分被去除。
即，經(jīng)衍射曝光的第一光刻膠108中具有不同的厚度。例如，與數(shù)據(jù)線、TFT的源極和漏極以及數(shù)據(jù)焊盤區(qū)(D.P)相對(duì)應(yīng)的第一光刻膠108保持原樣而未被去除。同時(shí)，與TFT的溝道層相對(duì)應(yīng)的第一光刻膠108被形成為預(yù)定厚度，因?yàn)榈谝还饪棠z108被部分去除。然后，完全去除其它第一光刻膠108。
接著，如圖4C所示，使用第一光刻膠108作為掩模對(duì)所暴露出的柵極絕緣層113、非晶硅材料114和金屬材料115d進(jìn)行蝕刻，從而形成數(shù)據(jù)線115、TFT的半導(dǎo)體層114、存儲(chǔ)區(qū)的上電容器電極135和數(shù)據(jù)焊盤區(qū)(D.P)的數(shù)據(jù)焊盤電極125。
柵極絕緣層113、非晶硅材料114和金屬材料115d可以在一個(gè)干蝕刻室中一起蝕刻。在這種情況下，需要提供不同的蝕刻氣體。首先，如果蝕刻金屬材料(Mo)，則使用SF6、Cl2或O2的蝕刻氣體。如果蝕刻非晶硅材料，則使用SF6、Cl2或H2的蝕刻氣體。如果蝕刻?hào)艠O絕緣層，則使用SF6、O2或He的蝕刻氣體。此時(shí)，選通焊盤區(qū)(G.P)的選通焊盤電極122未進(jìn)行干蝕刻。如果使用Mo/AlNd的淀積層的柵極，則AlNd材料阻止該蝕刻。如果使用銅的柵極，則柵極不被蝕刻氣體蝕刻。即，選通線的金屬材料必須在蝕刻選擇比方面與數(shù)據(jù)線的金屬材料不同。
在對(duì)光刻膠108進(jìn)行灰化時(shí)，如圖4D所示，與TFT的溝道區(qū)相對(duì)應(yīng)的具有預(yù)定厚度的光刻膠被完全去除，而其它光刻膠保持原樣。
接著，選擇性地對(duì)與TFT的溝道區(qū)相對(duì)應(yīng)的金屬材料進(jìn)行蝕刻，從而在半導(dǎo)體層114上方形成源區(qū)115a和漏區(qū)115b。
因此，可以通過(guò)一次衍射曝光來(lái)形成數(shù)據(jù)線、源極115a和漏極115b、數(shù)據(jù)焊盤電極125、半導(dǎo)體層114和上電容器電極135。此時(shí)，數(shù)據(jù)線垂直于選通線形成，從而限定子像素。而且，半導(dǎo)體層114以及源極115a和漏極115b依次與柵極112a交疊，從而形成薄膜晶體管TFT。而且，柵極絕緣層113和半導(dǎo)體層114插設(shè)在下電容器電極132和上電容器電極135之間，其中上電容器電極135與下電容器電極132交疊。
如圖4E所示，通過(guò)印刷技術(shù)形成第二光刻膠109以覆蓋選通焊盤電極122。此后，如圖4F所示，在包括第一光刻膠108和第二光刻膠109的基板的整個(gè)表面上形成厚度為1000或更小的氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的無(wú)機(jī)絕緣材料，從而形成鈍化層116。
同時(shí)，如果鈍化層116形成在第一光刻膠108和第二光刻膠109的側(cè)壁處，則難以順利地進(jìn)行下面的起剝工藝。然而，因?yàn)殁g化層116厚度小，所以很難在光刻膠108和109的側(cè)壁淀積比鈍化層厚十倍的無(wú)機(jī)絕緣材料。如果鈍化層116形成在光刻膠的側(cè)壁，則需要對(duì)光刻膠的側(cè)壁進(jìn)行等離子體處理，從而完全去除無(wú)機(jī)絕緣材料。
鈍化層116可以由BCB或丙烯酸樹脂的有機(jī)絕緣材料形成。如果形成有機(jī)絕緣材料的鈍化層，則通過(guò)使用各個(gè)光刻膠之間的有機(jī)絕緣材料流的涂覆方法形成鈍化層。在形成有機(jī)絕緣材料的鈍化層時(shí)，鈍化層以3000或更小的厚度形成。
接著，在第一和第二光刻膠與較低圖案之間設(shè)置剝離劑，從而起剝第一光刻膠108和第二光刻膠109。因此，如圖4G所示，去除了形成在第一和第二光刻膠的上表面上的鈍化層116。剝離劑可以使用NMP、MEA、BOG、卡必醇、包括添加劑的有機(jī)化合物，或IPA(異丙醇)。然后，通過(guò)諸如丙酮的廉價(jià)溶劑去除所剝離的光刻膠。
在去除形成在數(shù)據(jù)線、源極115a和漏極115b、上電容器電極135、選通焊盤電極122和數(shù)據(jù)焊盤電極125上方的第一光刻膠108和第二光刻膠109以及鈍化層116時(shí)，其上表面暴露在外部。此時(shí)，鈍化層116留在源極115a與漏極115b之間的溝道區(qū)中，從而可以保護(hù)溝道區(qū)不受外部光或液晶層的影響。
如圖4H所示，ITO(銦錫氧化物)或IZO(銦鋅氧化物)的透明導(dǎo)電材料形成在包括漏極115d的基板的整個(gè)表面上，然后使用第三曝光掩模通過(guò)光刻對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成像素電極117以及第一透明導(dǎo)電層151和第二透明導(dǎo)電層152。
像素電極117形成在像素區(qū)中。像素電極117與漏極115b相接觸，由此，從外部驅(qū)動(dòng)電路輸入的像素信號(hào)被施加到像素電極117上。此外，像素電極117與上電容器電極135相接觸，其中像素電極117向上電容器電極135傳送恒定電壓。
第一透明導(dǎo)電層151和第二透明導(dǎo)電層152分別覆蓋選通焊盤電極122和數(shù)據(jù)焊盤電極125，從而防止選通焊盤電極122和數(shù)據(jù)焊盤電極125被氧化。
如上所述，本發(fā)明的TFT陣列基板總共使用三個(gè)曝光掩模，從而實(shí)現(xiàn)了少掩模技術(shù)。
雖然未示出，但是在形成TFT陣列基板之后，包括公共電極和濾色器層的濾色器陣列基板與TFT陣列基板相對(duì)地形成，然后在TFT陣列基板與濾色器陣列基板之間形成液晶層，從而完成根據(jù)本發(fā)明的LCD器件。在這種情況下，通過(guò)施注(dispensing)法形成液晶層。在施注法中，在將液晶施注在兩個(gè)基板中的任意一個(gè)上之后，將兩個(gè)基板彼此接合。
第二實(shí)施例本發(fā)明的上述第一實(shí)施例與TN模式LCD器件的TFT陣列基板相關(guān)。然而，本發(fā)明不限于TN模式LCD器件。下文中，將如下說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的IPS模式LCD器件的TFT陣列基板。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的平面圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的剖視圖。圖7A至7H是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的LCD器件的TFT陣列基板的制造方法的剖視圖。
如圖5和6所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的IPS模式LCD器件的TFT陣列基板包括用于公共電極524、像素電極517和薄膜晶體管(TFT)的有源區(qū)、用于選通焊盤電極522的選通焊盤區(qū)(G.P)、以及用于數(shù)據(jù)焊盤電極525的數(shù)據(jù)焊盤區(qū)(D.P)。
有源區(qū)包括選通線512、數(shù)據(jù)線515、公共線527、薄膜晶體管(TFT)、像素電極517、公共電極524、以及下電容器電極532和上電容器電極535。
在這種情況下，選通線512垂直于數(shù)據(jù)線515形成，從而限定單位像素區(qū)。公共線527平行于選通線512形成，其中公共線527傳送Vcom信號(hào)。
薄膜晶體管(TFT)與選通線512和數(shù)據(jù)線515的交叉點(diǎn)相鄰地形成，其中通過(guò)依次淀積柵極512a、柵極絕緣層513、半導(dǎo)體層514、以及源極515a和漏極515b來(lái)形成薄膜晶體管(TFT)。像素電極517與薄膜晶體管(TFT)的漏極515b交疊并接觸。公共電極524從公共線527分支，并且平行于像素電極517形成，從而產(chǎn)生平行于基板形成的橫向電場(chǎng)。于是，下電容器電極532和上電容器電極535形成存儲(chǔ)電容器。
在有源區(qū)中，柵極絕緣層513和半導(dǎo)體層514形成在數(shù)據(jù)線515、源極515a和漏極515b、以及上電容器電極535的下方。而且，柵極絕緣層513和半導(dǎo)體層514被形成為與數(shù)據(jù)線515、源極515a和漏極515b、半導(dǎo)體層514的溝道區(qū)、以及上電容器電極535相同的形狀。
此外，鈍化層516形成在源極515a和漏極515b之間的半導(dǎo)體層514的溝道區(qū)中。即，鈍化層516保護(hù)溝道區(qū)不受外部光或液晶層的影響。通過(guò)在源極515a和漏極515b之間淀積氧化硅或氮化硅的無(wú)機(jī)絕緣層，或者通過(guò)在源極515a和漏極515b之間涂覆苯并環(huán)丁烯(BCB)或丙烯酸基材料的有機(jī)絕緣材料來(lái)形成鈍化層516。如果鈍化層516由無(wú)機(jī)絕緣層形成，則優(yōu)選地，鈍化層的厚度小于1000。如果鈍化層516由有機(jī)絕緣層形成，則優(yōu)選地，鈍化層的厚度小于3000。此外，鈍化層516還形成在基板的除了數(shù)據(jù)線515、源極515a和漏極515b、以及下電容器電極532和上電容器電極535以外的區(qū)域上。
下電容器電極532形成在與選通線512相同的層中，并與公共線527形成為一體。上電容器電極535形成在與數(shù)據(jù)線515相同的層中。如果使上電容器電極浮動(dòng)為單獨(dú)圖案，則像素電極517與上電容器電極接觸，由此施加恒定電壓。在需要的情況下，上電容器電極535可以與漏極515b形成為一體。
焊盤區(qū)包括從選通線512延伸以傳送從外部輸入的掃描信號(hào)的選通焊盤電極522，以及從數(shù)據(jù)線515延伸以傳送視頻信號(hào)的數(shù)據(jù)焊盤電極525。選通焊盤電極522覆蓋有第一透明導(dǎo)電層551，數(shù)據(jù)焊盤電極525覆蓋有第二透明導(dǎo)電層552，從而可以防止選通焊盤電極522和數(shù)據(jù)焊盤電極525被氧化。第一透明導(dǎo)電層551和第二透明導(dǎo)電層552形成在與有源區(qū)的像素電極517相同的層中。
在焊盤區(qū)中，柵極絕緣層513和半導(dǎo)體層514形成在數(shù)據(jù)焊盤電極525下方，其中柵極絕緣層513和半導(dǎo)體層514被形成為與數(shù)據(jù)焊盤電極525相同的形狀。此外，鈍化層516還形成在基板的除了選通焊盤電極522和數(shù)據(jù)焊盤電極525以外的區(qū)域上。
雖然未示出，但是與上述包括公共電極、像素電極和薄膜晶體管的TFT陣列基板相對(duì)地設(shè)置有包括濾色器層的濾色器陣列基板，并在TFT陣列基板與濾色器陣列基板之間形成液晶層。
下文中，將如下說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的IPS模式LCD器件的TFT陣列基板的制造方法。
首先，如圖7A所示，在透明度和耐熱性良好的基板511上通過(guò)濺射淀積銅(Cu)、銅合金(Cu合金)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉬(Mo)、鉬合金(Mo合金)、鉻(Cr)、鉻合金(Cr合金)、鈦(Ti)、鈦合金(Ti合金)、銀(Ag)或銀合金(Ag合金)的金屬材料，更優(yōu)選地，淀積Mo/AlNd的淀積層。接著，使用第一曝光掩模通過(guò)光刻對(duì)該金屬材料進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成選通線512、TFT區(qū)的柵極512a、平行于選通線形成的公共線527、平行于公共線并從公共線分支的多個(gè)公共電極524、以及選通焊盤區(qū)(G.P)的選通焊盤電極522。此時(shí)，公共線的預(yù)定部分用作存儲(chǔ)電容器的下電容器電極532。
如圖7B所示，在高溫狀態(tài)下在包括柵極512a的基板511的整個(gè)表面上形成氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的無(wú)機(jī)絕緣材料，從而形成柵極絕緣層513。
接著，通過(guò)CVD(化學(xué)汽相淀積)在柵極絕緣層513上淀積用于半導(dǎo)體層514的非晶硅材料。此后，通過(guò)濺射在所淀積的非晶硅上淀積銅(Cu)、銅合金(Cu合金)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鉬(Mo)、鉬合金(Mo合金)、鉻(Cr)、鉻合金(Cr合金)、鈦(Ti)、鈦合金(Ti合金)、銀(Ag)或銀合金的金屬材料515d，更優(yōu)選地，淀積Mo的金屬材料。
接著，通過(guò)旋涂法或輥涂法在金屬材料515d的整個(gè)表面上涂覆UV固化樹脂的第一光刻膠508。然后，在第一光刻膠508上方設(shè)置具有預(yù)定圖案的第二曝光掩模(未示出)之后，向第一光刻膠508施加UV或X射線光，從而形成階梯覆蓋的第一光刻膠圖案。
與本發(fā)明第一實(shí)施例相似，第二曝光掩模與由在透明基板上的金屬遮光層和半透明層形成的衍射曝光掩模相對(duì)應(yīng)，從而衍射曝光掩模包括透射部分、半透射部分和遮光部分。透射部分的透光率為100％，遮光部分的透光率為0％，半透射部分的透光率在0％到100％之間。
即，經(jīng)衍射曝光的第一光刻膠508中具有不同的厚度。例如，與數(shù)據(jù)線、TFT的源極和漏極以及數(shù)據(jù)焊盤區(qū)(D.P)相對(duì)應(yīng)的第一光刻膠508保持原樣而不被去除。同時(shí)，由于與TFT的溝道層相對(duì)應(yīng)的第一光刻膠508被部分去除，所以該第一光刻膠508被形成為預(yù)定厚度。然后，完全除去其它的第一光刻膠508。
接著，如圖7C所示，使用第一光刻膠508作為掩模對(duì)暴露出的柵極絕緣層513、非晶硅材料514和金屬材料515d進(jìn)行蝕刻，從而形成數(shù)據(jù)線515、TFT的半導(dǎo)體層514、存儲(chǔ)區(qū)的上電容器電極535以及數(shù)據(jù)焊盤區(qū)(D.P)的數(shù)據(jù)焊盤電極525。
柵極絕緣層513、非晶硅材料514和金屬材料515d可以在一個(gè)干蝕刻室中一起蝕刻。在這種情況下，需要提供不同的蝕刻氣體。首先，如果蝕刻金屬材料(Mo)，則使用SF6、Cl2或O2的蝕刻氣體。如果蝕刻非晶硅材料，則使用SF6、Cl2或H2的蝕刻氣體。如果蝕刻?hào)艠O絕緣層，則使用SF6、O2或He的蝕刻氣體。此時(shí)，選通焊盤區(qū)(G.P)的選通焊盤電極522未進(jìn)行干蝕刻。如果使用Mo/AlNd的淀積層的柵極，則AlNd材料阻止該蝕刻。如果使用銅的柵極，則柵極不被蝕刻氣體蝕刻。即，選通線的金屬材料需要在蝕刻選擇比方面與數(shù)據(jù)線的金屬材料不同。
在對(duì)光刻膠508進(jìn)行灰化時(shí)，如圖7D所示，與TFT的溝道區(qū)相對(duì)應(yīng)的具有預(yù)定厚度的第一光刻膠508被完全去除，而其它光刻膠保持原樣。
接著，選擇性地對(duì)與TFT的溝道區(qū)相對(duì)應(yīng)的金屬材料進(jìn)行蝕刻，從而在半導(dǎo)體層514上方形成源極515a和漏極515b。
因此，可以通過(guò)一次衍射曝光形成數(shù)據(jù)線、源極515a和漏極515b、數(shù)據(jù)焊盤電極525、半導(dǎo)體層514和上電容器電極535。此時(shí)，數(shù)據(jù)線垂直于選通線形成，從而限定子像素。此外，半導(dǎo)體層514以及源極515a和漏極515b依次與柵極512a交疊，從而形成薄膜晶體管TFT。此外，柵極絕緣層513和半導(dǎo)體層514插設(shè)在下電容器電極532和上電容器電極535之間，其中上電容器電極535與下電容器電極532交疊，從而形成存儲(chǔ)電容器。
如圖7E所示，通過(guò)印刷技術(shù)形成第二光刻膠509以覆蓋選通焊盤電極522。此后，如圖7F所示，在包括第一光刻膠508和第二光刻膠509的基板的整個(gè)表面上形成厚度小于1000的氮化硅(SiNx)或氧化硅(SiOx)的無(wú)機(jī)絕緣材料，從而形成鈍化層516。鈍化層516可以由BCB或丙烯酸樹脂的有機(jī)絕緣材料形成。在形成有機(jī)絕緣材料的鈍化層時(shí)，鈍化層被形成為小于3000的厚度。
同時(shí)，如果鈍化層516形成在第一光刻膠508和第二光刻膠509的側(cè)壁處，則難以順利地進(jìn)行下面的起剝工藝。然而，因?yàn)殁g化層516的厚度小，所以很難在光刻膠508和509的側(cè)壁淀積比鈍化層厚十倍的無(wú)機(jī)絕緣材料。如果鈍化層516形成在光刻膠的側(cè)壁，則需要對(duì)光刻膠的側(cè)壁進(jìn)行等離子體處理，從而完全去除無(wú)機(jī)絕緣材料。
接著，在第一和第二光刻膠與較低圖案之間設(shè)置剝離劑，從而起剝第一光刻膠508和第二光刻膠509。因此，如圖7G所示，去除了形成在第一和第二光刻膠的上表面上的鈍化層516。
在去除形成在數(shù)據(jù)線、源極515a和漏極515b、上電容器電極535、選通焊盤電極522和數(shù)據(jù)焊盤電極525上方的第一光刻膠508和第二光刻膠509以及鈍化層516時(shí)，其上表面暴露在外部，并且它們彼此絕緣。此時(shí)，鈍化層516留在源極515a與漏極515b之間的溝道區(qū)中，從而可以保護(hù)溝道區(qū)不受外部光或液晶層的影響。
如圖7H所示，在包括漏極515d的基板的整個(gè)表面上形成ITO(銦錫氧化物)或IZO(銦鋅氧化物)的透明導(dǎo)電材料，然后使用第三曝光掩模通過(guò)光刻對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖，從而形成像素電極517以及第一透明導(dǎo)電層551和第二透明導(dǎo)電層552。
像素電極517與漏極515b相接觸，并平行于單位像素區(qū)中的公共電極524形成，從而在向LCD器件施加電壓時(shí)產(chǎn)生橫向電場(chǎng)。此外，像素電極517與上電容器電極535相接觸，從而向上電容器電極535傳送恒定電壓。
第一透明導(dǎo)電層551和第二透明導(dǎo)電層552分別覆蓋選通焊盤電極522和數(shù)據(jù)焊盤電極525，從而防止選通焊盤電極522和數(shù)據(jù)焊盤電極525被氧化。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的IPS模式LCD器件的TFT陣列基板總共使用三個(gè)曝光掩模，從而實(shí)現(xiàn)了少掩模技術(shù)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的LCD器件及其制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn)。
首先，在形成選通線之后，依次淀積金屬層、半導(dǎo)體層和柵極絕緣層，并通過(guò)衍射曝光一起進(jìn)行構(gòu)圖，因此可以同時(shí)形成數(shù)據(jù)線圖案和半導(dǎo)體層圖案，從而減少了一次掩模。
由于所使用的掩模數(shù)量減少，所以可以減少制造成本和時(shí)間。
本發(fā)明的技術(shù)可應(yīng)用于TN和IPS模式以及各種模式的LCD器件。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，顯然可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變化。因此，本發(fā)明旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的本發(fā)明的這些修改和變化。
本申請(qǐng)要求于2005年11月18日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)No.P2005-110845的優(yōu)先權(quán)，在此通過(guò)引用將其并入，如同在此進(jìn)行了完全闡述。
權(quán)利要求
1.一種LCD器件，包括形成在基板上的選通線、柵極和選通焊盤電極；垂直于所述選通線形成的數(shù)據(jù)線、形成在所述柵極上方的源極和漏極、以及形成在所述數(shù)據(jù)線的端部的數(shù)據(jù)焊盤電極；形成在所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極以及所述數(shù)據(jù)焊盤電極下方的柵極絕緣層和半導(dǎo)體層；形成在所述源極與所述漏極之間的半導(dǎo)體層的溝道區(qū)中的鈍化層；以及與所述漏極相接觸的像素電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD器件，其中，所述柵極絕緣層和所述半導(dǎo)體層被形成為與所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極、所述半導(dǎo)體層的溝道區(qū)、以及所述數(shù)據(jù)焊盤電極形狀相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD器件，其中，所述鈍化層還形成在所述基板的除了所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極、所述選通焊盤電極和所述數(shù)據(jù)焊盤電極以外的區(qū)域上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD器件，其中，所述鈍化層由厚度為1000或更小的無(wú)機(jī)絕緣材料層形成，或者由厚度為3000或更小的有機(jī)絕緣材料層形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD器件，其中，所述選通焊盤電極和所述數(shù)據(jù)焊盤電極覆蓋有透明導(dǎo)電層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LCD器件，其中，所述透明導(dǎo)電層形成在與所述像素電極相同的層中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD器件，還包括形成在與所述選通線相同的層中的下電容器電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LCD器件，還包括形成在與所述數(shù)據(jù)線相同的層中并形成在所述下電容器電極上方的上電容器電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LCD器件，其中，所述柵極絕緣層和所述半導(dǎo)體層形成為與所述上電容器電極形狀相同，并形成在所述上電容器電極下方。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LCD器件，其中，所述鈍化層形成在基板的除了所述下電容器電極和上電容器電極、所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極、所述選通焊盤電極和所述數(shù)據(jù)焊盤電極以外的整個(gè)表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LCD器件，其中，所述上電容器電極與所述像素電極相接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD器件，還包括與所述像素電極平行地形成的公共電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的LCD器件，其中，所述公共電極形成在與所述選通線相同的層中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LCD器件，還包括相對(duì)基板；以及形成在所述兩個(gè)基板之間的液晶層。
15.一種制造LCD器件的方法，包括以下步驟在基板上形成選通線、柵極和選通焊盤電極；在包括所述柵極的所述基板的整個(gè)表面上依次形成柵極絕緣層、半導(dǎo)體層和金屬層；在所述金屬層上形成第一光刻膠；通過(guò)使用所述第一光刻膠作為掩模選擇性地對(duì)所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層和所述金屬層進(jìn)行蝕刻，來(lái)對(duì)所述半導(dǎo)體層、數(shù)據(jù)線、源極和漏極、以及數(shù)據(jù)焊盤電極進(jìn)行構(gòu)圖；形成第二光刻膠以覆蓋所述選通焊盤電極；在包括所述第一和第二光刻膠的基板的整個(gè)表面上形成鈍化層；通過(guò)起剝所述第一和第二光刻膠來(lái)去除位于所述第一和第二光刻膠上方的所述鈍化層；以及形成與所述漏極相接觸的像素電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，利用衍射曝光掩模對(duì)所述第一光刻膠進(jìn)行構(gòu)圖。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一光刻膠被構(gòu)圖為雙重階梯覆蓋。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，通過(guò)使用所述第一光刻膠作為掩模選擇性地對(duì)所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層和所述金屬層進(jìn)行蝕刻，來(lái)對(duì)所述半導(dǎo)體層、所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極以及所述數(shù)據(jù)焊盤電極進(jìn)行構(gòu)圖的處理包括以下步驟通過(guò)使用被構(gòu)圖為雙重階梯覆蓋的所述第一光刻膠作為掩模對(duì)所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層和所述金屬層一起進(jìn)行蝕刻，來(lái)形成所述半導(dǎo)體層、所述數(shù)據(jù)線和所述數(shù)據(jù)焊盤電極；通過(guò)對(duì)所述第一光刻膠進(jìn)行灰化來(lái)去除下階梯覆蓋的所述第一光刻膠；以及通過(guò)使用所述經(jīng)灰化的第一光刻膠作為掩模對(duì)所述半導(dǎo)體層上方的金屬層進(jìn)行構(gòu)圖，來(lái)形成所述源極和漏極。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，在一個(gè)干蝕刻室中執(zhí)行對(duì)所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層和所述金屬層一起進(jìn)行蝕刻的處理。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在包括所述第一和第二光刻膠的所述基板的整個(gè)表面上形成所述鈍化層之后，進(jìn)行等離子體處理，以從所述第一和第二光刻膠的側(cè)壁去除所述鈍化層。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述鈍化層由厚度為1000或更小的無(wú)機(jī)絕緣材料層形成，或者由厚度為3000或更小的有機(jī)絕緣材料層形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，通過(guò)起剝所述第一和第二光刻膠來(lái)去除位于所述第一和第二光刻膠上方的所述鈍化層的處理包括以下步驟對(duì)留在所述基板的除了所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極、所述選通焊盤電極和所述數(shù)據(jù)焊盤電極以外的整個(gè)表面上的所述鈍化層進(jìn)行構(gòu)圖。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括形成透明導(dǎo)電層以覆蓋所述選通焊盤電極和所述數(shù)據(jù)焊盤電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，形成所述透明導(dǎo)電層的處理與形成所述像素電極的處理同時(shí)進(jìn)行。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟在形成所述選通線時(shí)形成下電容器電極。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括在形成所述數(shù)據(jù)線時(shí)通過(guò)對(duì)所述柵極絕緣層、所述半導(dǎo)體層和所述金屬層進(jìn)行蝕刻而在所述下電容器電極上方形成上電容器電極。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述像素電極與所述上電容器電極相接觸。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中，通過(guò)起剝所述第一和第二光刻膠來(lái)去除位于所述第一和第二光刻膠上方的所述鈍化層的處理包括以下步驟對(duì)留在所述基板的除了所述下電容器電極和上電容器電極、所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極、所述選通焊盤電極和所述數(shù)據(jù)焊盤電極以外的整個(gè)表面上的所述鈍化層進(jìn)行構(gòu)圖。
29.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟形成與所述像素電極平行的公共電極。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述公共電極和所述選通線同時(shí)形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括以下步驟制備相對(duì)基板；以及在所述兩個(gè)基板之間形成液晶層。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，形成所述液晶層的處理包括以下步驟將液晶施注在所述兩個(gè)基板中的任意一個(gè)上；以及將所述兩個(gè)基板彼此接合。
全文摘要
公開了一種LCD器件及其制造方法，通過(guò)使用光刻膠的衍射曝光和起剝的少掩模技術(shù)來(lái)形成TFT陣列基板，從而減少制造時(shí)間和成本，所述LCD器件包括形成在基板上的選通線、柵極和選通焊盤電極；垂直于所述選通線形成的數(shù)據(jù)線、形成在所述柵極上方的源極和漏極、以及形成在所述數(shù)據(jù)線的端部的數(shù)據(jù)焊盤電極；形成在所述數(shù)據(jù)線、所述源極和漏極以及所述數(shù)據(jù)焊盤電極下方的柵極絕緣層和半導(dǎo)體層；形成在所述源極與所述漏極之間的半導(dǎo)體層的溝道區(qū)中的鈍化層；以及與所述漏極相接觸的像素電極。
文檔編號(hào)G02F1/1339GK1967360SQ200610094350
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者吳載映, 金秀浦 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社