CN100383646C - 液晶显示装置阵列基板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种液晶显示装置阵列基板的制造方法包括步骤：在基板上形成选通线、选通垫和栅极；在该选通线、栅极和选通垫上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成有源层；在有源层上形成欧姆接触层；在欧姆接触层上形成数据线、数据垫以及源极和漏极；在包括源极和漏极的基板上形成像素电极、在选通垫上形成选通垫端和在数据垫上形成数据垫端，其中该像素电极、选通垫端和数据垫端分别接触漏极、选通垫和数据垫；在包括该像素电极、选通垫端和数据垫端的基板上形成第一钝化层；在第一钝化层上形成第二钝化层，第二钝化层具有开口以暴露出选通垫端和数据垫端上的第一钝化层；以及对通过第二钝化层的开口所暴露的第一钝化层制作图案，以暴露选通垫端和数据垫端。

Description

液晶显示装置阵列基板的制造方法
本申请要求享有2002年4月16日于韩国提出的第2002-20724号韩国专利申请的权益，其在此全部引用以作参考。
技术领域
本发明涉及一种液晶显示(LCD)装置，尤其涉及一种液晶显示装置阵列基板的制造方法。
背景技术
通常，液晶显示(LCD)装置包括两个间隔开且彼此面对的基板和一液晶层，该液晶层插在两基板之间。每一个基板包括一个电极，而每一个基板的各个电极也彼此面对。每一个电极上施加有电压，在电极间感应出一个电场。通过改变电场的强度或方向来改变液晶分子的取向(alignment)。LCD装置通过改变根据液晶分子的取向而变化的光透射率来显示图像。
下文将参照附图更详细地描述一种传统的LCD装置。
图1是示出一传统LCD装置的分解透视图。该传统的LCD装置1具有上基板5和下基板22，它们彼此间隔开且相互面对，该LCD装置1还具有插入在上基板5与下基板22之间的液晶15。
上基板5在其内侧上连续包括一黑色矩阵6、一滤色器层7和一公共电极9。黑色矩阵6有一开口。滤色器层7对应于黑色矩阵6的这个开口，且包括三个红(R)、绿(G)、蓝(B)分滤色器。公共电极9形成于滤色器7上且是透明的。
下基板22的内表面上形成有选通线(gate line)  12和数据线34。选通线12和数据线34彼此交叉，限定一像素区P。一作为开关元件的薄膜晶体管T形成于选通线12与数据线34交叉之处。薄膜晶体管T由一栅极、一源极和一漏极构成，它以矩阵形式排列。一接至该薄膜晶体管T的像素电极56形成于像素区P内。该像素电极56对应于分滤色器，由一种诸如铟锡氧化物之类透光性能较好的透明导电材料制成。包括以矩阵形式排列的薄膜晶体管T和像素电极56的下基板22一般可以称为阵列基板。
一扫描脉冲通过选通线12施加至薄膜晶体管T的栅极，而一数据信号通过数据线34施加至薄膜晶体管T的源极。
LCD装置因液晶的光电效应而受到驱动。液晶是具有自发极化(spontaneous polarization)性质的介电各向异性材料。当施加电压时，液晶通过自发极化形成偶极子，因而由电场排列液晶分子。由根据液晶的取向而变化的液晶光学特性而产生光调制。通过控制因光调制导致的透光率，产生LCD装置的图像。
图2是一种根据已有技术LCD装置的阵列基板平面图。在图2中，选通线12和数据线34彼此交叉，限定一像素区P，并且在选通线12与数据线34的交叉之处形成一作为开关元件的薄膜晶体管T。选通垫10形成于选通线12的一端，数据垫36形成于数据线34的一端。形状为岛形且由一种透明导电材料制成的选通垫端58和数据垫端60分别与选通垫10和数据垫36交叠。
薄膜晶体管T由栅极14、源极40和漏极42构成，栅极14接至选通线12并且接收扫描信号，源极40接至数据线34并且接收数据信号，漏极42与源极40间隔开。薄膜晶体管T还包括一有源层32，有源层32在栅极14与源极40和漏极42之间。一岛形金属图案38与选通线12交叠。
一像素电极56形成于像素区P中并且接至漏极42。像素电极56还接至金属图案38。选通线12和金属图案38分别起第一存储电容电极和第二存储电容电极的作用，它们和选通线12与金属图案38之间设置的一选通绝缘层(图中未示)形成一存储电容Cst。
虽然图中未示，但是一欧姆接触层形成于有源层32与源极40和漏极42之间。有源层32由非晶硅制成，欧姆接触层由一种掺杂非晶硅制成。包括非晶硅和掺杂非晶硅的第一图案35和第二图案39分别形成于数据线34和金属图案38之下。
用四个掩模制作图2的阵列基板。
图3A至3G、图4A至4G和图5A至5G示出了采用四个掩模的阵列基板制造过程，它们分别对应于沿图2中的线III-III、IV-IV和V-V所取的剖面图。
如图3A、4A和5A所示，通过淀积第一金属层，并且经第一光刻过程用第一掩模对第一金属层制作图案，将一选通线12、一栅极14和一选通垫10形成于一透明绝缘基板22上。选通线12、栅极14和选通垫10由一种金属材料制成，如铝(Al)、铝合金、钼(Mo)、钨(W)和铬(Cr)。由铝或铝合金制成的选通线12、栅极14和选通垫10可以由一含钼或铬的双层形成。
接着，随后在其上包括有选通线12、栅极14和选通垫10的基板22上淀积一选通绝缘层16、一非晶硅层18、一掺杂非晶硅层20和第二金属层24。选通绝缘层16由一种无机绝缘材料制成，如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)，而第二金属材料24由铬、钼、钨和钽(Ta)中之一形成。
如图3B、4B和5B所示，通过涂敷光刻胶，在第二金属层24上形成一光阻层26。有一透光部分A、一挡光部分B和一半透光部分C的第二掩模50设置在光阻层26之上，二者间隔开。半透光部分C对应于栅极14。光阻层26是一正类型，曝光部分受到显影和去除。随后，将光阻层26曝光。对应于半透光部分C的光阻层26其曝光量少于对应于透光部分A的光阻层26的曝光量。
如图3C、4C和5C所示，图3B、4B和5B的已曝光光阻层26受到显影，形成一光阻图案26a。光阻图案26a具有不同的厚度。光阻图案26a的第一厚度对应于图3B、4B和5B中的挡光部分B，而光阻图案26a的第二厚度对应于图3B、4B和5B中的半透光部分C，第二厚度比第一厚度小。
如图3D、4D和5D所示，去除图3C、4C和5C中被光阻图案26a所暴露的第二金属层24、掺杂非晶硅层20和非晶硅层18。这样，形成图2的源极和漏极图案28、数据线34，还形成一数据垫36、一掺杂非晶硅图案30a和一有源层32。用一湿刻法蚀刻图3C、4C和5C中的第二金属层24，而用一干刻法对图3C、4C和5C中的掺杂非晶硅层20和非晶硅层18制作图案。源极和漏极图案28形成于栅极14之上，并且接至图2中垂直延伸的数据线34。该掺杂非晶硅图案30a和有源层32具有与源极和漏极图案28以及数据线34相同的形状。
这时，还在选通线12之上形成一岛形金属图案38。形成包括非晶硅层和掺杂非晶硅层的第一图案35和第二图案39。第一图案35位于数据线(图中未示)和数据垫36之下，而第二图案39位于金属图案38之下。
接着，如图3E、4E和5E所示，通过灰化过程去除光阻图案26a的第二厚度，这样，露出源极和漏极图案28。这里，还部分去除第一厚度的光阻图案26a，光阻图案26a的第一厚度变得更薄。另外，去除光阻图案26a的边缘，露出金属图案28、36和38。
如图3F、4F和5F所示，蚀刻图3E中光阻图案26a所露出的图3E中的源极和漏极图案28和掺杂非晶硅图案30a。这样，形成源极40和漏极42以及欧姆接触层30，露出有源层32。源极40与漏极42之间所露出的有源层32变成薄膜晶体管的一个沟道。源极40和漏极42彼此间隔开。源极40与漏极42之间的一个区域对应于图3B中第二掩模50的半透光部分C。如果图3E中的源极和漏极图案28由钼(Mo)形成，那么可以利用干刻法同时去除图3E中的源极和漏极图案28以及掺杂非晶硅图案30a。但是，如果源极和漏极图案28由铬(Cr)形成，那么用湿刻法蚀刻源极和漏极图案28，然后用干刻法去除掺杂非晶硅图案30a。
如上所述，通过第二光刻过程，利用图3B、4B和5B中的第二掩模，形成源极40和漏极42、数据线34、数据垫36、金属图案38、欧姆接触层30和有源层32。
接着，去除光阻图案26a，通过涂敷一种透明有机材料，或者淀积一种无机材料，在数据线34、源极40和漏极42、数据垫36以及金属图案38上形成一钝化层46，这种透明有机材料例如是苯环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂，这种无机材料例如是氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)。通过第三光刻过程，利用第三掩模，对钝化层46连同栅极14一起制作图案，形成一漏极接触孔48、一存储接触孔50、一选通垫接触孔52和一数据垫接触孔54。漏极接触孔48、存储接触孔50、选通垫接触孔52和数据垫接触孔54分别露出漏极42、金属图案38、选通垫10和数据垫36。这里，存储接触孔50露出金属图案38的侧壁。
如图3G、4G和5G所示，通过淀积一种透明导电材料如铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)，并且经第四光刻过程用第四掩模对该透明导电材料制作图案，在钝化层46上形成一像素电极56、一选通垫端58和一数据垫端60。像素电极56不仅通过漏极接触孔48接至漏极42，还通过存储接触孔50接至金属图案38。选通垫端58和数据垫端60分别接至选通垫10和数据垫36。
如上所述，通过光刻过程，利用一掩模，制造阵列基板。该光刻过程包括几个步骤：清洁、涂敷一光阻层，通过一掩模曝光，对该光阻层进行显影和蚀刻。因此，通过减少光刻过程的数目，可以缩短制作时间，降低制作成本，还可以减少失误。
发明内容
因此，本发明涉及一种液晶显示装置阵列基板的制造方法，它基本上避免了因已有技术的局限和缺点带来的一个或多个问题。
本发明的一个优点在于提供一种液晶显示装置阵列基板的制造方法，它因缩短了各过程且降低了成本而提高了产量。
本发明的其他特征和优点将在以下的描述中列出，根据该描述，它们一部分将变得很明显，或者可以通过对本发明的实践来学会。通过所写的说明书及其权利要求书以及附图中特别指出的结构，能够实现和达到本发明的这些目的和其他优点。
为了实现这些和其他优点，根据本发明的目的，如所具体和概括描述的那样，一种液晶显示装置阵列基板的制造方法包括以下步骤：在一基板上形成一选通线、一选通垫和一栅极；在该选通线、栅极和选通垫上形成一栅极绝缘层；  在该栅极绝缘层上形成一有源层；在该有源层上形成一欧姆接触层；在该欧姆接触层上形成一数据线、一数据垫以及源极和漏极；在包括源极和漏极的基板上形成一像素电极，在选通垫上形成一选通垫端，并在数据垫上形成一数据垫端，其中该像素电极接触漏极，选通垫端接触选通垫和数据垫端接触数据垫；在包括该像素电极、选通垫端和数据垫端的基板上形成第一钝化层；在第一钝化层上形成第二钝化层，第二钝化层具有开口以暴露选通垫和数据垫之上的第一钝化层；以及对通过第二钝化层的开口所暴露的第一钝化层制作图案，以暴露选通垫端和数据垫端。
应理解的是，前面总的描述和以下详细的描述是示例性和解释性的，意欲用它们提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
所包括用来提供对本发明进一步理解并且包括在内构成说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，它们连同文字部分一起用来解释本发明的原理。
这些附图中：
图1是一分解透视图，它示出一种传统的液晶显示(LCD)装置；
图2是一种根据已有技术LCD装置阵列基板的平面图；
图3A至3G、图4A至4G和图5A至5G是示出一种根据已有技术阵列基板制造方法的剖面图；
图6是根据本发明一个实施例液晶显示(LCD)装置一阵列基板的平面图；
图7A至7H、图8A至8H和图9A至9H是示出相应于本发明的一种阵列基板制造过程的剖面图。
具体实施方案
现在详细描述本发明的图示实施例，它们示于附图中。
图6是根据本发明一个实施例液晶显示(LCD)装置一阵列基板的平面图。
如图6所示，一选通线112和一数据线134形成于一透明绝缘基板100上。选通线112和数据线134彼此交叉，限定一像素区P，一作为开关元件的薄膜晶体管T形成于选通线112与数据线134交叉之处。一选通垫110形成于选通线112一端，而一数据垫136形成于数据线134一端。形状为岛形且由一种透明导电材料制成的一选通垫端148和一数据垫端150分别与选通垫110和数据垫136交叠。
薄膜晶体管T由栅极114、源极140和漏极142构成，栅极114接至选通线112并且接收扫描信号，源极140接至数据线134并且接收数据信号，漏极142与源极140间隔开。薄膜晶体管T还包括一有源层132，有源层132在栅极114与源极140和漏极142之间。一金属材料138与选通线112交叠。该金属材料138可以用与数据线134相同的材料制成。
一像素电极146形成于像素区P内。该像素电极146借助侧面接触连接到漏极142和金属图案138上。选通线112和金属图案138分别起第一存储电容电极和第二存储电容电极的作用，它们和选通线112与金属图案138之间设置的一选通绝缘层(图中未示)形成一存储电容Cst。
一透明有机层154形成于除选通垫110和数据垫136之外的一个区域内。
虽然图中未示，但是一欧姆接触层形成于有源层132与源极140和漏极142之间。有源层132由非晶硅制成，欧姆接触层由一种掺杂非晶硅制成。包括非晶硅和掺杂非晶硅的第一图案135和第二图案139分别形成于数据线134和金属图案138之下。
图7A至7H、图8A至8H和图9A至9H示出了相应于本发明的一种阵列基板的制造方法，它们分别是沿图6中的线VII-VII、VIII-VIII和IX-IX所取的剖面图。
首先，如图7A、8A和9A所示，通过淀积第一金属层，并且经第一光刻过程用第一掩模对第一金属层制作图案，将一选通线112、一栅极114和一选通垫110形成于一透明绝缘基板100上。栅极114从选通线112上伸出，选通垫110位于选通线112的一端上。为了防止RC延迟，具有较低电阻率的铝(Al)普遍用作栅极材料。但是，纯铝易被酸腐蚀，可能会在下面的过程中于高温下因小丘的存在而导致线存在瑕疵。因此，可以采用一种铝合金或者含铝和其他金属材料的双层结构。
接着，随后在其上包括有选通线112、栅极114和选通垫110的基板100上淀积一选通绝缘层116、一非晶硅层118、一掺杂非晶硅层120和第二金属层124。选通绝缘层116由一种无机绝缘材料制成，如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)。选通绝缘层116也可以由一种有机绝缘材料制成，如苯环丁烯(BCB)和丙烯酸树脂。第二金属层124由铬、钼、钨和钽(Ta)中之一制成。
如图7B、8B和9B所示，通过涂敷光刻胶，在第二金属层124上形成一光阻层126。有一透光部分E、一挡光部分F和一半透光部分G的第二掩模150设置在光阻层126之上，二者间隔开。半透光部分G可以包括狭缝，对应于一薄膜晶体管的一个沟道。光阻层126可以是一正类型，因而曝光部分受到显影和去除。随后，将光阻层126曝光，对应于半透光部分G的光阻层126其曝光量少于对应于透光部分E的光阻层126的曝光量。
接着，如图7C、8C和9C所示，图7B、8B和9B的光阻层126受到显影，形成一具有不同厚度的光阻图案126a。光阻图案126a的第一厚度对应于图7B、8B和9B中的挡光部分F，而光阻图案126a的第二厚度对应于图7B中的半透光部分G，第二厚度比第一厚度小。
如图7D、8D和9D所示，去除图7C、8C和9C中被光阻图案126a所暴露的第二金属层124、掺杂非晶硅层120和非晶硅层118。这样，形成图6的源极和漏极图案128、数据线134，还形成一数据垫136、一掺杂非晶硅图案130a和一有源层132。用一湿刻法蚀刻图7C、8C和9C中的第二金属层124，而用一干刻法对图7C、8C和9C中的掺杂非晶硅层120和非晶硅层118制作图案。源极和漏极图案128形成于栅极114之上，并且接至图6中垂直延伸的数据线134。该掺杂非晶硅图案130a和有源层132具有与源极和漏极图案128以及数据线134相同的形状。这时，还在选通线112之上形成一岛形金属图案138。形成包括非晶硅层和掺杂非晶硅层的第一图案135和第二图案139。第一图案135位于数据线(图中未示)和数据垫136之下，而第二图案139位于金属图案138之下。这里，还可以蚀刻栅极绝缘层116，可以露出基板100和栅极垫110。
接着，如图7E、8E和9E所示，通过一灰化过程去除光阻图案126a的第二厚度，这样，露出源极和漏极图案128。这里，还部分去除光阻图案126a的第一厚度，光阻图案126a的第一厚度变得更薄。另外，去除光阻图案126a的边缘，露出金属图案128、136和138。
如图7F、8F和9F所示，蚀刻图7E中光阻图案126a所露出的图7E中的源极和漏极图案128和掺杂非晶硅图案130a。这样，形成源极140和漏极142以及欧姆接触层130，露出有源层132。源极140与漏极142之间所露出的有源层132变成薄膜晶体管的一个沟道，并且对应于图7B中第二掩模150的半透光部分G。源极140和漏极142彼此间隔开。如果图7E中的源极和漏极图案128由钼(Mo)形成，那么可以利用干刻法同时去除图3E中的源极和漏极图案28以及掺杂非晶硅图案30a。但是，如果源极和漏极图案28由铬(Cr)形成，那么用湿刻法蚀刻源极和漏极图案28，然后用干刻法去除掺杂非晶硅图案30a。
如上所述，通过第二掩膜过程，利用图7B、8B和9B中的第二掩模，形成源极140和漏极142、数据线134、数据垫136、金属图案138、欧姆接触层130和有源层132。
接着，去除光阻图案126a，通过淀积一种透明导电材料如铟锡氧化物(ITO)和铟锌氧化物(IZO)，并且经第三光刻过程用第三掩模对该透明导电材料制作图案，在包括源极140和漏极142的基板100上形成一像素电极146、一选通垫端148和一数据垫端150。像素电极146借助侧面接触，不仅接至漏极142，还接至金属图案138。选通垫端148和数据垫端150分别接至选通垫110和数据垫136。
通过在约300摄氏度的温度下淀积诸如氮化硅(SiNx)和二氧化硅(SiO2)之类的一种无机材料，在像素电极146、选通垫端148和数据垫端150上形成第一钝化层152，第一钝化层152的厚度在约500
Figure C0310982700121
至大约1000
Figure C0310982700122
的范围内。在接触有源层方面，无机绝缘材料的第一钝化层152比有机绝缘材料的要好。这时，像素电极146、选通垫端148和数据垫端150从非晶相变为晶相。
如图7G、8G和9G所示，通过印刷一种透明有机材料，在除选通垫110和数据垫136之外的第一钝化层152上形成第二钝化层154。该透明有机材料可以例如由聚酰亚胺制成。随后，干刻第二钝化层154露出的第一钝化层152。
然后，如图7H、8H和9H所示，露出选通垫端148和数据垫端150。通过摩擦第二钝化层154的表面，可以将第二钝化层154用作一取向层。
这样，利用三个掩模制造本发明的阵列基板。因此，根据本发明的阵列基板的制造方法减少了处理过程，降低了成本，提高了产量。
对于本领域的那些技术人员来说很明显的是，在不脱离本发明实质或范围的情况下，可以在本发明的制造和应用方面作各种修改和变换。因此，倘若本发明的这些修改和变换落在所附权利要求书及其等同物的范围内，那么意欲使本发明覆盖这些修改和变换。

Claims (23)

1.一种液晶显示装置阵列基板的制造方法，包括：
在一基板上形成一选通线、一选通垫和一栅极；
在该选通线、栅极和选通垫上形成一选通绝缘层；
在该选通绝缘层上形成一有源层；
在该有源层上形成一欧姆接触层；
在该欧姆接触层上形成一数据线、一数据垫以及源极和漏极；
在包括源极和漏极的基板上形成一像素电极，在选通垫上形成一选通垫端，并在数据垫上形成一数据垫端，其中该像素电极接触漏极，选通垫端接触选通垫，并且数据垫端接触数据垫；
在包括该像素电极、选通垫端和数据垫端的基板上形成第一钝化层；
在该第一钝化层上形成第二钝化层，该第二钝化层具有开口以暴露选通垫端和数据垫端上的第一钝化层；以及
对通过第二钝化层的开口所暴露的第一钝化层制作图案，以暴露该选通垫端和数据垫端。
2.根据权利要求1的方法，其中用一印刷法形成第二钝化层。
3.根据权利要求2的方法，其中第二钝化层由聚酰亚胺制成。
4.根据权利要求3的方法，还包括摩擦第二钝化层的步骤。
5.根据权利要求1的方法，其中第一钝化层由无机绝缘材料制成。
6.根据权利要求5的方法，其中所述无机绝缘材料为氮化硅(SiNx)或二氧化硅(SiO2)。
7.根据权利要求5或6的方法，其中在约300摄氏度的温度下形成第一钝化层。
8.根据权利要求5或6的方法，其中第一钝化层的厚度在约500到1000的范围内。
9.根据权利要求1的方法，其中通过一光刻过程实现以下步骤：在选通绝缘层上形成有源层；形成欧姆接触层；形成数据线、数据垫以及源极和漏极。
10.根据权利要求9的方法，其中光刻过程采用一掩模，该掩模包括一透光部分、一挡光部分和一半透光部分。
11.根据权利要求10的方法，其中该半透光部分包括狭缝。
12.根据权利要求10的方法，其中光刻过程包括形成一光阻图案的步骤，该图案具有第一厚度和比第一厚度薄的第二厚度。
13.根据权利要求12的方法，其中该光阻图案的第一厚度对应于掩模的挡光部分，而该光阻图案的第二厚度对应于半透光部分。
14.根据权利要求12的方法，其中该光阻图案是一正类型，该正类型对曝光的部分显影并将该部分去除。
15.根据权利要求1的方法，其中该有源层具有与数据线、源极、漏极和除源极与漏极之间那部分之外的数据垫相同的形状。
16.根据权利要求1的方法，其中欧姆接触层具有与数据线、源极、漏极和数据垫相同的形状。
17.根据权利要求1的方法，其中形成数据线、数据垫以及源极和漏极的步骤包括形成一金属图案，该金属图案与选通线交叠且接触像素电极。
18.根据权利要求1的方法，其中选通线栅极和选通垫由一含铝的双层制成。
19.根据权利要求1的方法，其中数据线、数据垫以及源极和漏极包括铬、钼、钨和钽中之一。
20.根据权利要求1的方法，其中用一干刻法实现形成数据线、数据垫以及源极和漏极的步骤，并且实现形成欧姆接触层的步骤。
21.根据权利要求20的方法，其中数据线、数据垫以及源极和漏极由钼制成。
22.根据权利要求1的方法，其中用一湿刻法实现形成数据线、数据垫以及源极和漏极的步骤；用一干刻法实现形成欧姆接触层的步骤。
23.根据权利要求22的方法，其中数据线、数据垫以及源极和漏极由铬制成。
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