專利名稱：薄膜晶體管陣列基板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及液晶顯示器(IXD)。
背景技術(shù)：
一般來說，通過電場控制LCD中的具有介電各向異性的液晶的光透射率，以顯示 圖像。通常通過以液晶層設(shè)置在兩個(gè)基板中間的方式結(jié)合濾色器陣列基板和薄膜晶體管陣 列基板來制造IXD。近來，為了解決現(xiàn)有技術(shù)LCD視角窄的問題，正在開發(fā)多種新型模式的LCD。具有 寬視角特性的LCD被分類為共平面轉(zhuǎn)換(IPQ模式、光學(xué)補(bǔ)償雙折射(OCB)模式、邊緣場轉(zhuǎn) 換(FR5)模式等等。在寬視角的IXD之中，IPS模式IXD允許在相同基板上設(shè)置像素電極和公共電極， 以在電極之間產(chǎn)生水平電場。這樣，在相對于基板的水平方向上排列液晶分子的長軸。因 此，IPS模式LCD具有比現(xiàn)有技術(shù)的TN(扭曲向列)模式LCD寬的視角。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的IPS模式IXD中的像素結(jié)構(gòu)的示圖。圖2是表示沿圖1中的線 1-1’截取的像素結(jié)構(gòu)的截面圖。參見圖1和2，柵線1和數(shù)據(jù)線5彼此交叉從而限定像素區(qū)。用作開關(guān)元件的薄膜 晶體管TFT設(shè)置在柵線1和數(shù)據(jù)線5的交叉處。在像素區(qū)上，與柵線1相對的第一公共線3與數(shù)據(jù)線5交叉。從第一公共線3延 伸出并與數(shù)據(jù)線5平行的第一公共電極3a形成在像素區(qū)的兩側(cè)。柵線1配置為包括寬度加寬的柵電極la。第一存儲電極6與柵電極Ia相鄰地設(shè) 置。存儲電極6與第一公共電極3a—體地形成。另外，電連接到第一公共線3的第二公共線13形成在第一公共線3的上方。第二 公共電極13a從第二公共線13延伸向像素區(qū)。此外，與第一公共電極3a部分重疊的第三 公共電極13b從第二公共線13延伸出。第二公共電極13a與像素電極7a交替地排列在像素區(qū)中。像素電極7a從與第一 存儲電極6重疊的第二存儲電極7延伸出。圖2是在數(shù)據(jù)線5的區(qū)域中沿線1-1’截取的截面圖，在圖2中，柵絕緣膜12形成 在下基板10上。數(shù)據(jù)線5形成在柵絕緣膜12上。設(shè)置在數(shù)據(jù)線5的兩側(cè)的第一公共電極 3a形成在下基板10上。第三公共電極1 形成在保護(hù)(即鈍化)膜19上并與第一公共電 極3a部分重疊。濾色器陣列基板配置為包括與數(shù)據(jù)線5相對的黑矩陣21。黑矩陣21形成在上基板20上。紅色(R)濾色器層2 和綠色(G)濾色器層2 形成在黑矩陣21的兩側(cè)。“29” 表示夕卜婁女層(over-coat)。為了阻止在背光單元中產(chǎn)生并穿過像素區(qū)的邊緣附近的光所導(dǎo)致的光泄漏，現(xiàn)有 技術(shù)中的這種IPS模式IXD迫使黑矩陣21的寬度Ll變得更大。更具體地，黑矩陣21形成 為到達(dá)第一公共電極3a的邊緣，從而阻擋沿相對于垂直線傾斜至少恒定角度的方向穿過 數(shù)據(jù)線5和第一公共電極3a之間的光。由此，像素區(qū)的孔徑比降低。此外，由于第一公共電極3a設(shè)置在數(shù)據(jù)線5的兩側(cè)，因此現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管 陣列基板很難使像素區(qū)的孔徑比提高到臨界值。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種基本上避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和不足造成的一個(gè)或多 個(gè)問題的薄膜晶體管陣列基板。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種適合于通過在數(shù)據(jù)線的上方設(shè)置公共電極來提高 像素區(qū)的孔徑比的薄膜晶體管基板及其制造方法。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種適合于通過使用半色調(diào)掩模和衍射掩模的其中 一種來防止公共電極和形成在數(shù)據(jù)線下方的溝道層圖案之間的短路缺陷的薄膜晶體管基 板及其制造方法。本發(fā)明的其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的描述中詳細(xì)列出，部分的特征和優(yōu)點(diǎn)從描 述中將是顯而易見的，或者可以從實(shí)施例的實(shí)施中了解到。通過說明書和權(quán)利要求書以及 附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，將認(rèn)識和獲得本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)總體方面，一種薄膜晶體管陣列基板包括基板；柵線和數(shù)據(jù) 線，設(shè)置為彼此交叉以在基板上限定像素區(qū)；開關(guān)元件，設(shè)置在柵線和數(shù)據(jù)線的交叉處；第 二像素電極和第一公共電極，在基板上設(shè)置的保護(hù)膜上形成的像素區(qū)中交替地排列；第二 公共電極，形成為與在柵絕緣膜和保護(hù)膜之間的數(shù)據(jù)線重疊；第一存儲電極，形成在基板 上；第二存儲電極，形成為與第一存儲電極重疊，并與開關(guān)元件的漏電極一體地形成；以及 有機(jī)絕緣膜，形成在開關(guān)元件、第二存儲電極、數(shù)據(jù)線、柵焊盤和數(shù)據(jù)焊盤的上方，其中所述 第二公共電極形成為覆蓋基板上的數(shù)據(jù)線、保護(hù)膜和有機(jī)絕緣膜，并具有到達(dá)像素區(qū)中的 保護(hù)膜的傾斜面。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)總體方面的一種制造薄膜晶體管陣列基板的方法包括提供基 板；在基板上形成第一金屬膜，并通過第一掩模工藝將第一金屬膜圖案化為柵電極、柵線、 第一存儲電極和柵焊盤；在基板上順序地形成柵絕緣膜、半導(dǎo)體層和第二金屬膜，并通過第 二掩模工藝由所述第二金屬膜和半導(dǎo)體層形成源/漏電極、第二存儲電極、數(shù)據(jù)線和溝道 層；在基板上順序地形成保護(hù)膜和有機(jī)絕緣膜，并通過第三掩模工藝將有機(jī)絕緣膜圖案化 以暴露部分的保護(hù)膜；通過使用具有不同氧氣含量比的刻蝕氣體來順序地進(jìn)行用圖案化的 有機(jī)絕緣膜作為刻蝕掩模的第一和第二刻蝕步驟，以形成保護(hù)膜上的像素區(qū)、暴露第二存 儲電極的第一接觸孔和暴露柵焊盤的第二接觸孔；以及在基板上形成第三金屬膜，并接著 將像素區(qū)中的第三金屬膜圖案化為像素電極和第二公共電極。在本領(lǐng)域的技術(shù)人員研究了隨后的附圖和詳細(xì)描述之后，將認(rèn)為其它系統(tǒng)、方法、 特征和優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的或變得顯而易見。所有這些額外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)都意在于包括在此描述中，在本發(fā)明的范圍之內(nèi)和被隨后的權(quán)利要求所保護(hù)。本節(jié)的任何內(nèi)容都 不會成為對權(quán)利要求的限制。下文將結(jié)合實(shí)施例討論進(jìn)一步的方面和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解本發(fā) 明的所有的前面的概括性描述和隨后的詳細(xì)描述都是示范性和示意性的，意在于對權(quán)利要 求所保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


所包含的用于提供對發(fā)明的進(jìn)一步的理解并引入組成本申請的一部分的附 解了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是表示現(xiàn)有技術(shù)的IPS模式IXD中的像素結(jié)構(gòu)的示圖。圖2是表示沿圖1中的線1-1’截取的像素結(jié)構(gòu)的截面圖。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的IXD的像素區(qū)的示圖。圖4A、5A、6A至6C、8A和8B是表示沿圖3中的線11-11，和111-111，截取的薄膜 晶體管陣列基板的截面圖，用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例的LCD的制造方法。圖4B是表示圖4A的薄膜晶體管陣列基板的平面結(jié)構(gòu)的示圖。圖5B是表示圖5A的薄膜晶體管陣列基板的平面結(jié)構(gòu)的示圖。圖7是表示圖6C的薄膜晶體管陣列基板的平面結(jié)構(gòu)的示圖。圖9至11是表示沿圖3中的線V-V’和VI-VI’截取的IXD的截面結(jié)構(gòu)的截面圖。圖12A和12B是表示沿圖3中的線VIII-VIII’截取的IXD的截面結(jié)構(gòu)的截面圖。圖13A和1 是用于說明將現(xiàn)有技術(shù)的刻蝕方法應(yīng)用于本實(shí)施例的接觸孔形成工 藝所導(dǎo)致的問題的示圖。圖14A至14C是用于說明在本實(shí)施例的接觸孔形成期間的刻蝕工藝的示圖。圖15至17是表示沿圖3中的線11-11’和III-III’截取的薄膜晶體管陣列基板 的截面圖，用于說明本發(fā)明的第二至第四實(shí)施例的IXD制造方法。
具體實(shí)施例方式下面將具體地參考本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的例子在附圖中示出。下文中引入的 這些實(shí)施例被作為例子提供，以將它們的精神傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。因此，可以按 照不同的形式實(shí)施這些實(shí)施例，而并不限制于此處描述的這些實(shí)施例。此外，應(yīng)當(dāng)理解在實(shí)施例中，當(dāng)提到諸如基板、層、區(qū)域、膜或電極的組成部分形成 另一組成部分上或下時(shí)，它可以是直接在該另一組成部分上或下，或者可以存在中間的組 成部分(間接地)。組成部分的用語“上”或“下”將根據(jù)附圖來確定。在附圖中，可能會增 大組成部分的大小以將其清楚地表示，但是它們并不代表實(shí)際的組成部分大小。圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的IXD的像素區(qū)的示圖。參見圖3，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的IXD包括通過使柵線215和數(shù)據(jù)線315交叉 來限定的像素區(qū)。薄膜晶體管TFT設(shè)置在柵線215和數(shù)據(jù)線315的交叉處。第一公共線225平行于柵線215地設(shè)置在與柵線215相鄰的位置上。第一公共線 225也與數(shù)據(jù)線315交叉。在柵線215與數(shù)據(jù)線315交叉的區(qū)域中，柵線215形成為具有比其它區(qū)域中的柵 線寬的寬度。柵線215的加寬的寬度用作薄膜晶體管TFT的柵電極250。因此，柵電極250
6和柵線215 —體地形成。薄膜晶體管TFT配置為包括柵電極250、源電極440、漏電極450 和溝道層(未示出)。第一存儲電極22 也形成在像素區(qū)中，并與第一公共線225 —體地形成(從第一 公共線225延伸出)。第一存儲電極22 的寬度比第一公共線225的寬度寬。第一存儲電 極22 與第二存儲電極260 —起在像素區(qū)中形成存儲電容器。第二存儲電極260相對第 一存儲電極22 形成。第二存儲電極260與漏電極450 —體地形成(從漏電極450延伸 出)。在像素區(qū)中，第一像素電極240形成為與第一公共線225重疊，多個(gè)第二像素電極 730從第一像素電極240延伸向像素區(qū)，并與數(shù)據(jù)線315平行。多個(gè)第二像素電極730以固 定的間距設(shè)置在像素區(qū)中。此外，第二存儲電極260通過第一接觸孔610電連接到第一像 素電極M0。另外，第二公共線245相對第一公共線225和第一存儲電極22 形成在像素區(qū) 中。多個(gè)第一公共電極740從第二公共線245延伸向像素區(qū)，并與數(shù)據(jù)線315平行。此外， 第一公共電極740與第二像素電極730交替地排列在像素區(qū)中。第二公共電極235從第二公共線M5的兩端延伸出，以與數(shù)據(jù)線315重疊。第二 公共電極235阻止背光單元(未示出)的光源產(chǎn)生的并穿過數(shù)據(jù)線315區(qū)域的光所導(dǎo)致的 光泄漏。第二公共電極235還通過第三接觸孔630電連接到第一存儲電極22fe。因此，通 過第一公共線225和第一存儲電極22 ，將公共電壓提供給第二公共電極235、第一公共電 極740和第二公共線M5。在第二公共電極235和數(shù)據(jù)線315之間還插入了有機(jī)絕緣膜600。盡管沒有在附 圖中示出，溝道層圖案(參見圖5A)在數(shù)據(jù)線315下方。這是由于在進(jìn)行第四掩模工藝的 本實(shí)施例的方法中將數(shù)據(jù)線315和半導(dǎo)體層同時(shí)圖案化而實(shí)現(xiàn)的。為了防止第二公共電極235和形成在數(shù)據(jù)線315下方的溝道層圖案之間的短路缺 陷，本實(shí)施例的LCD允許在像素區(qū)中和數(shù)據(jù)線315上存在保護(hù)膜。為此，在形成接觸孔時(shí)， 本實(shí)施例的方法利用半色調(diào)掩模和衍射掩模的其中一種。從柵線215延伸出的柵焊盤210形成在IXD的焊盤區(qū)中。柵焊盤接觸電極710形 成在柵焊盤210上。柵焊盤接觸電極710通過第二接觸孔620與柵焊盤210電接觸。圖4A至8B是說明制造IXD的方法的截面圖，表示了沿圖3中的線11-11’和 IH-Iir截取的薄膜晶體管陣列基板的截面結(jié)構(gòu)。參見圖4A和4B，用濺射法在透明絕緣材料的下基板100上沉積第一金屬膜。隨 后，在第一掩模工藝中對沉積的金屬膜進(jìn)行刻蝕步驟。在第一掩模工藝中，首先在沉積的金屬膜上形成包含感光材料的光刻膠。接下來， 用具有透光區(qū)和非透光區(qū)的掩模將光刻膠曝光和顯影，從而形成光刻膠圖案。隨后，用光刻 膠圖案作為掩模刻蝕沉積的金屬膜，以形成柵電極250、第一存儲電極22 和柵焊盤210。 同時(shí)還形成柵線215和第一公共線225。柵線215與柵電極250 —體地形成。第一公共線 225與第一存儲電極22 —體地形成。第一金屬膜可以由選自鉬Mo、鈦Ti、鉭Ta、鎢W、銅Cu、鉻Cr、鋁Al、它們的合金和 它們的組合所組成的組中的一種材料形成。盡管如附圖中所示金屬膜以單層形成，但是在 必要時(shí)可以通過堆疊至少兩層金屬層來形成金屬膜。
如圖5A和5B所示，在下基板100上形成柵電極250等之后，在具有上述電極250 和22 以及焊盤210的下基板100上順序地形成柵絕緣膜200、非晶硅膜和摻雜的非晶硅 膜(η+或ρ+)的半導(dǎo)體層以及第二金屬膜。第二金屬膜可以由選自鉬Mo、鈦Ti、鉭Ta、鎢W、銅Cu、鉻Cr、鋁Al、它們的合金和 它們的組合所組成的組的一種材料形成。諸如ITO(氧化銦錫)的透明導(dǎo)電材料也可以用 作第二金屬膜。此外，盡管如附圖中所示第二金屬膜以單層形成，但是在必要時(shí)可以通過堆 疊至少兩層金屬層來形成第二金屬膜。隨后，對覆蓋有第二金屬膜的下基板100進(jìn)行使用半色調(diào)掩模和衍射掩模的其中 一種的第二掩模工藝，以便由第二金屬膜形成源/漏電極440和450、第二存儲電極260和 數(shù)據(jù)線315，由半導(dǎo)體層形成溝道層340。盡管沒有在附圖中示出，但是同時(shí)還形成數(shù)據(jù)焊
ο由于使用半色調(diào)掩?；蜓苌溲谀＃栽跀?shù)據(jù)線315下方出現(xiàn)溝道層圖案320。如 圖5Β所示，在第一存儲電極22 和第二存儲電極260之間形成存儲電容器。接下來，在下 基板100的整個(gè)表面上形成保護(hù)膜500。參見圖6A至6C和圖7，如圖6A所示，在上面形成有保護(hù)膜500的下基板100上 形成有機(jī)絕緣膜600。隨后，對上面形成了有機(jī)絕緣膜600的下基板100進(jìn)行使用掩模850 的第三掩模工藝，掩模850具有全透光區(qū)P1、非透光區(qū)P3和半透光區(qū)P2。全透光區(qū)Pl對 應(yīng)于基板上的將要形成接觸孔的區(qū)域，半透光區(qū)P2對應(yīng)于基板上的將要形成像素區(qū)的區(qū) 域。也就是說，此第三掩模工藝完全除去對應(yīng)于掩模850的全透光區(qū)Pl的有機(jī)絕緣膜600 以暴露保護(hù)膜500，部分除去對應(yīng)于掩模850的半透光區(qū)P2的有機(jī)絕緣膜600以減小保護(hù) 膜500的厚度，使對應(yīng)于掩模850的非透光區(qū)P3的保護(hù)膜600保持原樣(即，不除去)，如 圖6B所示。有機(jī)絕緣膜600具有比保護(hù)膜500低的介電常數(shù)。有機(jī)絕緣膜600可以具有約 3. 0 4. 0的介電常數(shù)。插入在數(shù)據(jù)線315和隨后形成的第二公共電極235(參見圖8B) 之間的有機(jī)絕緣膜600最好具有約3. 4 3. 8的介電常數(shù)。插入在數(shù)據(jù)線315和隨后形成 的第二公共電極235之間的有機(jī)絕緣膜600可以具有約3 6 μ m范圍的厚度?；蛘撸鶕?jù) LCD的驅(qū)動頻率，有機(jī)絕緣膜600可以具有不同厚度。隨著驅(qū)動頻率升高，在數(shù)據(jù)線315和隨后形成在有機(jī)絕緣膜600上的第二公共電 極(圖3中的23 之間產(chǎn)生的耦合效應(yīng)導(dǎo)致信號延遲。然而，本實(shí)施例的LCD采用低介電 常數(shù)的有機(jī)絕緣膜600，從而減小了在數(shù)據(jù)線315和第二公共電極235之間生成的寄生電 容。因此，可以防止信號延遲。更具體地，寄生電容與數(shù)據(jù)線315和第二公共電極235之間的距離成反比。因此， 數(shù)據(jù)線315和第二公共電極235之間的有機(jī)絕緣膜600的厚度越大，寄生電容越小。這樣， 可以減輕數(shù)據(jù)線315和第二公共電極235之間的耦合效應(yīng)導(dǎo)致的信號延遲。例如，若將IXD的驅(qū)動頻率設(shè)定為120Hz，則數(shù)據(jù)線315和第二公共電極235之間 的有機(jī)絕緣膜600的厚度可以在約2. 5 3. 5 μ m的范圍內(nèi)?；蛘弋?dāng)LCD具有240Hz的驅(qū) 動頻率時(shí)，有機(jī)絕緣膜600的厚度可以在約5. 5 6. 5 μ m的范圍內(nèi)。這樣，由于在設(shè)計(jì)IXD 時(shí)沒有將厚度設(shè)定為固定值，因此該厚度值可以隨著LCD的規(guī)格改變。另外，有必要改變第 二公共電極235的位置，以阻止光泄漏并提高像素區(qū)的孔徑比。這種情況下，有機(jī)絕緣膜600可以根據(jù)驅(qū)動頻率變得更薄或更厚。此外，有機(jī)絕緣膜600可以由丙烯酸樹脂形成。丙烯酸樹脂包括光學(xué)亞克力，但是 并不限制于此。即，若用于有機(jī)絕緣膜600的材料具有低介電常數(shù)，有機(jī)絕緣膜600就不限 制于光學(xué)亞克力。根據(jù)本實(shí)施例的在IXD制造方法中采用的第三掩模工藝對下基板100進(jìn)行曝光和 顯影步驟。這時(shí)，除去對應(yīng)于全透光區(qū)Pl的有機(jī)絕緣膜600，以暴露第二存儲電極沈0、柵 焊盤210和數(shù)據(jù)焊盤(未示出)上方的保護(hù)膜。部分地除去對應(yīng)于半透光區(qū)P2的有機(jī)絕 緣膜600，換言之，使對應(yīng)于半透光區(qū)P2的有機(jī)絕緣膜600的厚度減小，從而沒有暴露保護(hù) 膜500。不除去對應(yīng)于非透光區(qū)P3的有機(jī)絕緣膜600?？傊缟蠀⒁妶D6B所述，根據(jù)本 實(shí)施例的在IXD制造方法中采用的第三掩模工藝對下基板100進(jìn)行曝光和顯影步驟，以完 全或部分地除去有機(jī)絕緣膜600。換言之，這時(shí)，通過曝光和顯影步驟將有機(jī)絕緣膜600圖 案化。在曝光和顯影步驟之后，用圖案化的有機(jī)絕緣膜600作為掩模進(jìn)行刻蝕步驟。在刻蝕步驟中，如圖6C所示，除去第二存儲電極260上方的暴露的保護(hù)膜500，以 形成暴露部分的第二存儲電極260的第一接觸孔610，并除去柵焊盤210上方的暴露的保護(hù) 膜500和該暴露的保護(hù)膜500下方的柵絕緣膜200，以形成暴露柵焊盤210的第二接觸孔 620。類似地，除去在曝光和顯影步驟中減小了厚度的有機(jī)絕緣膜600，以形成像素區(qū)PIX。更具體地，在本實(shí)施例的方法中采用的第三掩模工藝通過使用具有不同的氧氣含 量比的氣體來進(jìn)行兩次刻蝕步驟。這樣，接觸孔的內(nèi)側(cè)面光滑地傾斜。下文中將描述所述 兩次刻蝕步驟。此外，如圖7所示，通過第三掩模工藝形成暴露第一存儲電極22 的第三接觸孔 630?？梢酝ㄟ^刻蝕保護(hù)膜500和柵絕緣膜200兩者來形成第二接觸孔620和第三接觸 孔630。為此，可以僅采用在現(xiàn)有技術(shù)中的干法刻蝕步驟。這種情況下，在曝光和顯影工藝 之后，有機(jī)絕緣膜600殘留在接觸孔中。這樣，由于有機(jī)絕緣膜600的殘留，各個(gè)接觸孔的 內(nèi)側(cè)面變得粗糙。另一方面，如上文所述，在本實(shí)施例的方法中采用的第三掩模工藝通過使用具有 不同氧氣含量比的刻蝕氣體來進(jìn)行兩次刻蝕步驟。因此，在接觸孔中不會產(chǎn)生這樣的錐形 內(nèi)側(cè)面缺陷。參見圖8A和8B，在具有接觸孔的下基板100上形成第三金屬膜，如實(shí)線700所示， 隨后在第三金屬膜上涂覆光刻膠膜770。接下來，對光刻膠膜770和第三金屬膜進(jìn)行包括曝 光和顯影步驟的第四掩模工藝，從而將第三金屬膜圖案化為第一像素電極M0、第一公共電 極740、第二像素電極730、第二公共電極235和柵焊盤接觸電極710。第三金屬膜可以由選自鉬Mo、鈦Ti、鉭Ta、鎢W、銅Cu、鉻Cr、鋁Al、它們的合金和 它們的組合所組成的組的一種材料形成。還可以使用諸如ITO(氧化銦錫)或IZO(氧化銦 鋅)的透明導(dǎo)電材料形成第三金屬膜。另外，盡管如附圖中所示第三金屬膜以單層形成，但 是在必要時(shí)可以通過堆疊至少兩層金屬層來形成第三金屬膜。第一公共電極740、第二公共電極235和柵焊盤接觸電極710可以由不透明金屬形 成，第一像素電極240和第二像素電極730可以由透明導(dǎo)電材料形成。這種情況下，進(jìn)行兩次掩模工藝。為了從濾色器陣列基板除去黑矩陣或者減小黑矩陣的寬度，本實(shí)施例的LCD中的 第二公共電極235最好由不透明金屬形成。與此相比，第一像素電極M0、第一公共電極740、第二像素電極730、第二公共電 極235和柵焊盤接觸電極710可以由透明導(dǎo)電材料形成。這種情況下，與數(shù)據(jù)線315相對 地在濾色器陣列基板上形成黑矩陣。第一像素電極240通過第一接觸孔610連接到第二存儲電極沈0。第二像素電極 730和第一公共電極740在下基板100的像素區(qū)中彼此交替地排列且與數(shù)據(jù)線315平行。 更具體地，本實(shí)施例的IXD允許保護(hù)膜500留在像素區(qū)中。因此，第二像素電極730和第一 公共電極740形成在保護(hù)膜500上。第二公共電極235形成為覆蓋數(shù)據(jù)線315。換言之，第二公共電極235形成在覆蓋 數(shù)據(jù)線315的有機(jī)絕緣膜600的表面上，即形成在數(shù)據(jù)線315上方的有機(jī)絕緣膜600的水 平表面上和數(shù)據(jù)線315兩側(cè)的保護(hù)膜500的傾斜側(cè)面上。這是由于除去了保護(hù)膜時(shí)，在第 二公共電極235的形成期間，存在于數(shù)據(jù)線315下方的溝道層圖案320的側(cè)面可能與第二 公共電極235短路。本實(shí)施例的方法允許像素區(qū)上的保護(hù)膜500不被除去，因而防止了第 二公共電極235與數(shù)據(jù)線315和溝道層圖案320的其中之一之間的短路效應(yīng)。此外，這樣的第二公共電極235屏蔽了在數(shù)據(jù)線315和第二像素電極730之間形 成的電場。這樣，可以阻止沿著數(shù)據(jù)線315導(dǎo)致的光泄漏。另外，由于有機(jī)絕緣膜600由具有比保護(hù)膜500低的介電常數(shù)的材料形成，于是可 以減小在第二公共電極235和數(shù)據(jù)線315之間生成的寄生電容。因此，可以減輕耦合效應(yīng) 導(dǎo)致的信號延遲。柵焊盤接觸電極710通過第二接觸孔620電連接到柵焊盤210。盡管沒有在附圖 中示出，但是在數(shù)據(jù)焊盤區(qū)中的數(shù)據(jù)焊盤接觸電極電連接到數(shù)據(jù)焊盤。圖9至11是表示沿圖3中的線IV-IV’、V_V’和VI-VI’截取的IXD的截面結(jié)構(gòu)的 截面圖。本實(shí)施例的IXD可以配置為包括兩種類型的襯墊料。一種類型的襯墊料是恒定地 保持濾色器陣列基板和薄膜晶體管陣列基板之間的盒間隙的間隙縱向襯墊料，另一種類型 的襯墊料是防止外部按壓造成間隙縱向襯墊料的損害的接觸縱向襯墊料。間隙縱向襯墊料 已經(jīng)應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)的LCD。因此，本實(shí)施例的描述將圍繞與間隙縱向襯墊料一起形成的接 觸縱向襯墊料來進(jìn)行。圖9至11示出了接觸縱向襯墊料400。由于襯墊料的位置并不被限制，所以可以 隨意改變間隙縱向襯墊料(未示出)和接觸縱向襯墊料的位置。當(dāng)IXD的顯示區(qū)被外力按壓時(shí)，本實(shí)施例的IXD中采用的接觸縱向襯墊料400分 散了間隙縱向襯墊料的可承受的壓力。若LCD配置為僅包括間隙縱向襯墊料，則間隙縱向 襯墊料會破損或喪失它的恢復(fù)能力。然而，當(dāng)LCD的部分的顯示區(qū)被大于預(yù)定壓力的外力 按壓時(shí)，接觸縱向襯墊料400與間隙縱向襯墊料一起保持LCD的盒間隙。圖9示出的接觸縱向襯墊料400與存儲電容器對應(yīng)地設(shè)置。參見圖3和圖9，第 一存儲電極22 和第一公共電極225 —體地形成在下基板100上。另外，在第一存儲電極 225a上順序地形成柵絕緣膜200、保護(hù)膜500、有機(jī)絕緣膜600和第二存儲電極沈0。
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另一方面，在與下基板100相對的濾色器陣列基板的上基板300上順序地形成黑 矩陣350和外敷層371。另外，與下基板100上的第二存儲電極260相對地在外敷層371上 形成接觸縱向襯墊料400。此外，與接觸縱向襯墊料400相對地在有機(jī)絕緣膜600上形成凹口 G?？梢酝ㄟ^完 全或部分地除去第二存儲電極260上的有機(jī)絕緣膜600來形成凹口 G。參見圖3、10和11，與柵線215相對地在上基板300的外敷層371上形成另一接觸 縱向襯墊料400 (圖10)，與數(shù)據(jù)線315相對地在上基板300的外敷層371上形成再一接觸 縱向襯墊料400(圖11)。在圖10中，通過完全除去保護(hù)膜500上的有機(jī)絕緣膜600，與另 一襯墊料400相對地在柵線215上方形成另一凹口 G。這樣，該另一凹口 G暴露了保護(hù)膜 500?；蛘?，可以按照小于在該另一凹口 G附近的其它區(qū)域中的有機(jī)絕緣膜600的厚度在該 另一凹口 G中保留有機(jī)絕緣膜600。類似地，通過除去在保護(hù)膜500上與再一襯墊料400相對的有機(jī)絕緣膜600，與該 再一襯墊料400相對地在數(shù)據(jù)線315上方形成再一凹口 G(圖11)。隨后，在有機(jī)絕緣膜 600、該再一凹口 G的內(nèi)側(cè)面和暴露的保護(hù)膜500上形成第二公共電極235?；蛘?，可以按照 小于再一凹口 G附近的其它區(qū)域中的有機(jī)絕緣膜600的厚度的厚度在該再一凹口 G中保留 有機(jī)絕緣膜600。若配置為包括接觸縱向襯墊料400和間隙縱向襯墊料的IXD的部分的顯示區(qū)被按 壓，則間隙縱向襯墊料承受壓力以保持盒間隙直至接觸縱向襯墊料400與凹口 G的底面接 觸為止。當(dāng)接觸縱向襯墊料400與凹口 G的底面接觸時(shí)，間隙縱向襯墊料501與接觸縱向 襯墊料400 —起保持盒間隙。即，根據(jù)按壓在部分的顯示區(qū)上的力的強(qiáng)度，本實(shí)施例的LCD 僅允許間隙縱向襯墊料或允許間隙縱向襯墊料和接觸縱向襯墊料兩者保持盒間隙。圖12A和12B是表示沿圖3中的線VII-VII，截取的IXD的截面結(jié)構(gòu)的截面圖。參見圖12A和12B，示出了數(shù)據(jù)線315區(qū)域中的根據(jù)本實(shí)施例的薄膜晶體管陣列基 板和濾色器陣列基板的結(jié)構(gòu)。溝道層圖案320和數(shù)據(jù)線315順序地形成在下基板100的柵絕緣膜200上。另外， 保護(hù)膜500和有機(jī)絕緣膜600順序地形成在數(shù)據(jù)線315上。此外，第二公共電極235形成 在有機(jī)絕緣膜600上以覆蓋數(shù)據(jù)線315。即，第二公共電極235形成為將有機(jī)絕緣膜600和 到達(dá)保護(hù)膜500的有機(jī)絕緣膜600的兩側(cè)邊緣的部分包圍。這種第二公共電極235由不透明金屬形成。這樣，第二公共電極235遮蔽了從下 基板100的背面進(jìn)入的光。第二公共電極235可以由選自鉬Mo、鈦Ti、鉭Ta、鎢W、銅Cu、鉻 Cr、鋁Al、它們的合金和它們的組合所組成的組中的一種材料形成。另外，還可以將與第二公共電極235相對地在濾色器陣列基板上形成的黑矩陣 350的寬度減小到比現(xiàn)有技術(shù)中的寬度小。黑矩陣350形成為具有在第二公共電極235和 數(shù)據(jù)線315的寬度之間的范圍內(nèi)的寬度。例如，黑矩陣350可以具有約6 16 μ m范圍內(nèi) 的寬度。這樣，上述寬度減小的黑矩陣350允許形成具有較大面積(S卩，增大的尺寸)的紅 色(R)濾色器層303a、綠色(G)濾色器層30 和藍(lán)色(B)濾色器層(未示出)。因此，可 以提高IXD的孔徑比。圖12B示出了完全除去了黑矩陣的濾色器陣列基板。這種情況下，在薄膜晶體管陣列基板上的第二公共電極235用作黑矩陣。由于從LCD (即，濾色器陣列基板)除去了黑 矩陣，圖12B所示的IXD可以具有比圖12A所示的IXD大的孔徑比。圖13A和1 是用于說明將現(xiàn)有技術(shù)的刻蝕方法應(yīng)用到本實(shí)施例的接觸孔形成工 藝所導(dǎo)致的問題的示圖。如圖13A和1 所示，本實(shí)施例的薄膜晶體管陣列基板配置為包括在下基板100 的柵焊盤區(qū)中形成的柵焊盤210。薄膜晶體管陣列基板進(jìn)一步配置為包括在柵焊盤210上 順序形成的柵絕緣膜200、保護(hù)膜500和有機(jī)絕緣膜600。為了暴露柵焊盤210，可以采用現(xiàn)有技術(shù)的干法刻蝕工藝。這種情況下，在曝光和 顯影工藝之后，在孔中殘留了有機(jī)絕緣膜600。因此，由于有機(jī)絕緣膜600的殘留，孔的內(nèi)側(cè) 面變得粗糙。如圖13A所示，孔中殘留的有機(jī)絕緣膜600迫使底切結(jié)構(gòu)在有機(jī)絕緣膜600的下 部中形成。即，在有機(jī)絕緣膜600、保護(hù)膜500和柵絕緣膜200之間產(chǎn)生臺階覆蓋。如圖1 所示，在孔中產(chǎn)生的臺階覆蓋在隨后形成的金屬膜470中造成斷裂。事 實(shí)上，在接觸孔的內(nèi)側(cè)壁上形成的臺階覆蓋會在本實(shí)施例的在柵焊盤區(qū)中形成的柵焊盤接 觸電極中造成電學(xué)斷裂。金屬膜470可以具有至少堆疊兩層金屬層的結(jié)構(gòu)。為了解決此問題，在形成接觸孔時(shí)，本實(shí)施例改變刻蝕氣體的含量比并進(jìn)行兩次 刻蝕工藝。圖14A至14C是用于說明在本實(shí)施例的接觸孔形成期間的刻蝕工藝的示圖。該刻 蝕工藝可以不經(jīng)改動地應(yīng)用于圖6A至7所示的第三掩模工藝。如圖14A至14C所示，在下基板100上形成柵焊盤210。隨后，在柵焊盤210上順 序地形成柵絕緣膜200、保護(hù)膜500和有機(jī)絕緣膜600。在進(jìn)行第一刻蝕工藝之前，用掩模工藝來圖案化有機(jī)絕緣膜600，圖案化的有機(jī)絕 緣膜將用作第一刻蝕工藝中的掩模。在第一刻蝕工藝中使用的SF6與A的刻蝕氣體流量比 可以在約1 2.0 1 3.0的范圍內(nèi)。最好使SF6與O2的刻蝕氣體具有約1 2.5的流 量比。例如，若SF6對應(yīng)于4000，則O2在約10000 12000的范圍內(nèi)。接著，改變SF6與O2的刻蝕氣體流量比并隨后進(jìn)行第二刻蝕工藝。這時(shí)，SF6與 O2的流量比可以在約1 2.4 1 3.0的范圍內(nèi)。最好將SF6與O2的流量比設(shè)定為約 1 · 2 · 5 ο換言之，若在第一和第二刻蝕工藝期間增加A的含量，則改善了接觸孔中的內(nèi)側(cè) 面的粗糙度。這里，最好使進(jìn)行第二刻蝕的時(shí)間等于或短于進(jìn)行第一刻蝕的時(shí)間。如圖14B所示，用于柵焊盤210的接觸孔的第一傾斜面Sl和第二傾斜面S2以光 滑的表面形成。這樣，在有機(jī)絕緣膜600、保護(hù)膜500和柵絕緣膜200之間不會產(chǎn)生臺階覆
至
ΓΤΠ ο此外，如圖14C所示，盡管在下基板100上形成了金屬膜470，但是用于柵焊盤210 的接觸孔內(nèi)的金屬膜470中不會產(chǎn)生斷裂。這樣，本實(shí)施例的第三掩模工藝以兩個(gè)步驟進(jìn)行刻蝕工藝。于是，消除了接觸孔的 內(nèi)側(cè)面上的臺階覆蓋。圖15至17是表示沿圖3中的線11-11’和III-III’截取的薄膜晶體管陣列基板 的截面圖，用于說明本發(fā)明的第二至第四實(shí)施例的IXD制造方法。
盡管第二至第四實(shí)施例的方法制造的薄膜晶體管陣列基板具有局部不同于第一 實(shí)施例的方法制造的薄膜晶體管陣列基板的結(jié)構(gòu)，但是也可以用與圖4A至8B中所示的第 一實(shí)施例相同的方式來進(jìn)行第二至第四實(shí)施例的方法。因此，現(xiàn)在將圍繞與圖4A至圖8B 中示出的結(jié)構(gòu)不同的部分來描述第二至第四實(shí)施例的方法。第二至第四實(shí)施例的方法也將 對與圖4A至圖8B中示出的部件相同的部件引用相同的標(biāo)識數(shù)字。第二至第四實(shí)施例的方法允許更改非顯示區(qū)中的結(jié)構(gòu)，根據(jù)第一實(shí)施例的方法在 該非顯示區(qū)上形成數(shù)據(jù)焊盤和柵焊盤。參見圖3和圖16，第二實(shí)施例的方法允許在被柵焊盤210覆蓋的區(qū)域中形成的有 機(jī)絕緣圖案600a具有與在數(shù)據(jù)線315上方形成的有機(jī)絕緣膜600不同的厚度。盡管沒有在附圖中示出，但是還以與柵焊盤210和薄膜晶體管的區(qū)域中的相同的 方式在數(shù)據(jù)焊盤區(qū)域中形成有機(jī)絕緣膜圖案。換言之，在被數(shù)據(jù)焊盤和柵焊盤210覆蓋的 非顯示區(qū)中的有機(jī)絕緣膜圖案600a具有比與數(shù)據(jù)線315重疊的有機(jī)絕緣膜600薄的厚度。 可以通過使用半色調(diào)掩模和衍射掩模的其中一種來形成接觸孔的第三掩模工藝實(shí)現(xiàn)具有 較薄厚度的有機(jī)絕緣膜圖案600a。這樣，由于有機(jī)絕緣膜600比保護(hù)膜500和柵絕緣膜200厚的原因，實(shí)現(xiàn)了在焊盤 區(qū)中的有機(jī)絕緣膜圖案600a的較低高度。若在顯示區(qū)和非顯示區(qū)兩者中都以相同高度形 成有機(jī)絕緣膜圖案600a，會產(chǎn)生與外部驅(qū)動集成電路的終端的接觸缺陷。因此，具有焊盤區(qū)中的較低高度的有機(jī)絕緣膜的LCD可以與外部驅(qū)動集成電路的 終端輕易地電接觸。如圖16所示，第三實(shí)施例的方法實(shí)現(xiàn)了具有從柵焊盤區(qū)和數(shù)據(jù)焊盤區(qū)完全除去 有機(jī)絕緣膜圖案600a的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管陣列基板。這樣，在保護(hù)膜500上形成柵焊盤接 觸電極710時(shí)，柵焊盤接觸電極710電連接到柵焊盤210。類似地，在保護(hù)膜500上形成數(shù) 據(jù)焊盤接觸電極(未示出)時(shí)，數(shù)據(jù)焊盤接觸電極電連接到數(shù)據(jù)焊盤(未示出)。第四實(shí)施例的方法實(shí)現(xiàn)了具有從柵焊盤區(qū)完全地除去有機(jī)絕緣膜圖案600a、保護(hù) 膜500和柵絕緣膜200的結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管陣列基板。類似地，從數(shù)據(jù)焊盤區(qū)完全地除去有 機(jī)絕緣圖案600a和保護(hù)膜500。這種情況下，保留數(shù)據(jù)焊盤下方的柵絕緣膜200。此外，除 去柵焊盤之間和數(shù)據(jù)焊盤之間的所有的有機(jī)絕緣膜圖案600a、保護(hù)膜500和柵絕緣膜200， 從而在數(shù)據(jù)焊盤之間和柵焊盤之間暴露下基板100的表面。隨后，在柵焊盤210和下基板100上直接形成柵焊盤接觸電極710。另外，柵焊盤 接觸電極710還完全地覆蓋柵焊盤210。這樣，根據(jù)這些實(shí)施例的方法不需要附加的掩模工藝就能在LCD的焊盤區(qū)中形成 多種結(jié)構(gòu)。如上文所述，盡管主要說明了在保護(hù)膜上形成的公共電極和像素電極，但是像素 電極可以設(shè)置在保護(hù)膜和柵絕緣膜之間或基板上。另外，像素電極按照條狀形成，但是并不 限制于此。換言之，像素電極可以按照平板狀形成。這種情況下，具有平板狀的像素電極由 透明導(dǎo)電材料形成。盡管參考多個(gè)示例性的實(shí)施例描述了實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域的技術(shù)人員可 以在本發(fā)明的原理的精神和范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出多種其它改進(jìn)和實(shí)施例。更特別地，在本發(fā)明、附 圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對組成部分和/或主題組合安排進(jìn)行多種改變和變型。
13除了對組成部分和/或安排的改變和變型，替代使用對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說也將是顯而 易見的。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管陣列基板，包括 基板；柵線和數(shù)據(jù)線，設(shè)置為彼此交叉以在所述基板上限定像素區(qū)； 開關(guān)元件，設(shè)置在所述柵線和所述數(shù)據(jù)線的交叉處；第二像素電極和第一公共電極，在所述基板上設(shè)置的保護(hù)膜上形成的所述像素區(qū)中交 替地排列；第二公共電極，形成為與在柵絕緣膜和所述保護(hù)膜之間的所述數(shù)據(jù)線重疊； 第一存儲電極，形成在所述基板上；第二存儲電極，形成為與所述第一存儲電極重疊，并與所述開關(guān)元件的漏電極一體地 形成；以及有機(jī)絕緣膜，形成在所述開關(guān)元件、所述第二存儲電極、所述數(shù)據(jù)線、柵焊盤和數(shù)據(jù)焊 盤的上方，其中所述第二公共電極形成為覆蓋所述數(shù)據(jù)線、所述保護(hù)膜和所述有機(jī)絕緣膜，并具 有到達(dá)所述像素區(qū)中的保護(hù)膜的傾斜面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其中在所述柵焊盤和數(shù)據(jù)焊盤上方形 成的有機(jī)絕緣膜的厚度小于在所述開關(guān)元件、所述第二存儲電極和所述數(shù)據(jù)線上方形成的 有機(jī)絕緣膜的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其中所述第二公共電極由不透明金屬 形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其中在所述薄膜晶體管陣列基板的驅(qū) 動頻率為120Hz時(shí)，所述數(shù)據(jù)線和所述第二公共電極之間的有機(jī)絕緣膜的厚度在約2. 5 3. 5μπι的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管陣列基板，其中在所述薄膜晶體管陣列基板的驅(qū) 動頻率為240Hz時(shí)，所述數(shù)據(jù)線和所述第二公共電極之間的有機(jī)絕緣膜的厚度在約5. 5 6. 5μπι的范圍內(nèi)。
6.一種制造薄膜晶體管陣列基板的方法，包括 提供基板；在所述基板上形成第一金屬膜，并通過第一掩模工藝將所述第一金屬膜圖案化為柵電 極、柵線、第一存儲電極和柵焊盤；在所述基板上順序地形成柵絕緣膜、半導(dǎo)體層和第二金屬膜，并通過第二掩模工藝由 所述第二金屬膜和所述半導(dǎo)體層形成源/漏電極、第二存儲電極、數(shù)據(jù)線、溝道層和數(shù)據(jù)焊 盤；在所述基板上順序地形成保護(hù)膜和有機(jī)絕緣膜，并通過第三掩模工藝將所述有機(jī)絕緣 膜圖案化以暴露部分的保護(hù)膜；通過使用具有不同氧氣含量比的刻蝕氣體來順序地進(jìn)行用圖案化的有機(jī)絕緣膜作為 刻蝕掩模的第一和第二刻蝕步驟，以形成所述保護(hù)膜上的像素區(qū)、暴露所述第二存儲電極 的第一接觸孔和暴露所述柵焊盤的第二接觸孔；以及在所述基板上形成第三金屬膜，并接著將所述像素區(qū)中的第三金屬膜圖案化為像素電 極和第二公共電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第三掩模工藝使用半色調(diào)掩模和衍射掩模的 其中一種，并使所述柵焊盤和所述數(shù)據(jù)焊盤上方的有機(jī)絕緣膜具有比所述源/漏電極、所 述第二存儲電極和所述數(shù)據(jù)線上方的有機(jī)絕緣膜薄小的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第三掩模工藝使用半色調(diào)掩模和衍射掩模的 其中一種，并能夠完全地除去所述柵焊盤和所述數(shù)據(jù)焊盤上方的有機(jī)絕緣膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第三掩模工藝使用半色調(diào)掩模和衍射掩模的 其中一種，并能夠完全地除去所述柵焊盤和所述數(shù)據(jù)焊盤上方的有機(jī)絕緣膜、保護(hù)膜和柵 絕緣膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一刻蝕步驟使用的刻蝕氣體包括具有在 約1 2. 0 1 3.0范圍內(nèi)的流量比的SF6與02。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第二刻蝕步驟使用的刻蝕氣體包括具有在 約1 2.4 1 3.0范圍內(nèi)的流量比的SF6與02。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中通過所述第三掩模工藝形成的所述第一接觸孔 和第二接觸孔的內(nèi)側(cè)面是光滑的。
全文摘要
公開了一種薄膜晶體管陣列基板及其制造方法。該薄膜晶體管陣列基板包括基板；柵線和數(shù)據(jù)線，設(shè)置為彼此交叉以在基板上限定像素區(qū)；開關(guān)元件，設(shè)置在柵線和數(shù)據(jù)線的交叉處；第二像素電極和第一公共電極，在基板上設(shè)置的保護(hù)膜上形成的像素區(qū)中交替地排列；第二公共電極，形成為與插入在柵絕緣膜和保護(hù)膜之間的數(shù)據(jù)線重疊；第一存儲電極，形成在基板上；第二存儲電極，形成為與第一存儲電極重疊，并與開關(guān)元件的漏電極一體地形成；以及有機(jī)絕緣膜，形成在開關(guān)元件、第二存儲電極、數(shù)據(jù)線、柵焊盤和數(shù)據(jù)焊盤的上方。所述第二公共電極形成為覆蓋數(shù)據(jù)線、保護(hù)膜和有機(jī)絕緣膜，并具有到達(dá)像素區(qū)中的保護(hù)膜的傾斜面。
文檔編號G02F1/1362GK102116980SQ20101025481
公開日2011年7月6日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者張真稀, 趙興烈 申請人:樂金顯示有限公司