JP5229775B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は液晶表示装置の製造方法に関する。

一般に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、液晶表示装置や有機発光表示装置（ＯＬＥＤ）などの平板表示装置であり、各画素を独立的に駆動するためのスイッチング素子として用いられる。薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ表示板は、薄膜トランジスタとこれに連結されている画素電極以外にも、薄膜トランジスタに走査信号を伝達する走査信号線（またはゲート線）とデータ信号を伝達するデータ線などを含む。

薄膜トランジスタは、ゲート線に連結されているゲート電極と、データ線に連結されているソース電極と、画素電極に連結されているドレーン電極及びゲート電極上に位置する半導体層などで構成され、ゲート線からの走査信号によってデータ線からのデータ信号を画素電極に伝達する。

ここで、薄膜トランジスタの画素電極とドレーン電極のように、保護膜により互いに分離されて上下構造を成す導電層間の電気的連結は接触孔を介して行われる。この時、液晶表示装置の保護膜は、薄膜トランジスタ上に設けられ、無機質で構成される保護膜として形成される。

一方、データ線の端部とドレーン電極上には保護膜が備えられ、ゲート線の端部上にはゲート絶縁膜及び保護膜が備えられる。

このように、データ線の端部、ゲート線の端部及びドレーン電極と保護膜上に配置する透明電極を電気的に連結するための接触孔を形成するために、保護膜上に感光膜としてエッチングマスクを形成する。そして、エッチングマスクを用いて保護膜をエッチングする。この時、前述したように、ゲート線端部の上にゲート絶縁膜がさらに形成されることによって、ゲート線の端部を露出する接触孔を形成する間にデータ線の端部及びドレーン電極はエッチング工程によって露出される。

そのために、データ線の端部及びドレーン電極を露出する保護膜の接触孔の断面積が上へ行くほど次第に小さくなる逆テーパ（ｔａｐｅｒ）構造を有するため、接触孔と透明電極の接着が不安定となる。また、データ線の端部及びドレーン電極の表面が損傷されて、データ線の端部及びドレーン電極と接触して電気的に連結する透明電極の間の接触抵抗が増加して、液晶表示装置の電気的特性及び信頼性を低下させる。

本発明が目的とする技術的課題は、接触孔形成時に、ゲート線の端部に位置する保護膜の接触孔が逆テーパ構造を有することを防止し、エッチング工程によって露出される電極の露出時間を減らして電極の表面が損傷されることを防止し、液晶表示装置の電気的特性及び信頼性が低下することを防止することである。

本発明による液晶表示装置の製造方法は、絶縁基板上にゲート線を形成する段階と、前記ゲート線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜上に真性半導体層とドーピングされた半導体層を含む半導体層及びデータ層を順次に形成する段階と、前記データ層上に感光膜を形成する段階と、前記感光膜を所定の光マスクを介して露光及び現像して第１領域、前記第１領域より厚さが薄い第２領域、前記第２領域より厚さが薄い第３領域及び前記光マスクの光遮断層が存在しない第４領域を有する第１感光膜パターンを形成する段階と、前記第１感光膜パターンをマスクとして前記第４領域下の前記データ層、前記半導体層及び前記ゲート絶縁膜をエッチングする段階と、前記第１感光膜パターンをアッシングして前記第３領域下部の前記データ層を露出する第２感光膜パターンを形成する段階と、前記第２感光膜パターンをマスクとして、前記データ層及び前記半導体層をエッチングして予備ソースドレーンパターン及び端部を含むデータ線及び半導体パターンを形成する段階と、前記第２感光膜パターンをアッシングして前記第２領域下部の前記予備ソースドレーンパターンを露出する第３感光膜パターンを形成する段階と、前記第３感光膜パターンをマスクとして、前記露出された予備ソースドレーンパターンをエッチングしてソース及びドレーン電極を形成する段階及び前記第３感光膜パターンを除去する段階と、を含む。

前記所定の光マスクは、遮光領域、スリット領域、透過領域及び反透過領域を有することができる。

前記感光膜の露光及び現像時の前記遮光領域は前記第１領域、前記スリット領域は前記第２領域、前記反透過領域は前記第３領域、前記透過領域は前記第４領域と各々対応するように前記光マスクを配置できる。

前記第１感光膜パターンをマスクとして、前記第４領域下の前記データ層、前記半導体層及び前記ゲート絶縁膜をエッチングする段階と、前記第２感光膜パターンをマスクとして前記データ層及び前記半導体層をエッチングしてデータパターン及び半導体パターンを形成する段階と、第３感光膜パターンをマスクとして前記露出されたデータパターンをエッチングしてデータ線及びドレーン電極を形成する段階とで、各々前記ゲート絶縁膜を一部ずつ除去することによって完全に除去できる。

前記データ線及びドレーン電極上に保護膜を形成する段階と、前記保護膜をエッチングして前記ドレーン電極を露出する第１接触孔を形成する段階とをさらに含むことができる。

前記ゲート線は端部を含み、前記第１接触孔の形成段階で前記ゲートの端部を露出する第２接触孔を形成してもよい。

前記第１及び第２接触孔の断面積が上へ行くほど次第に広がる正テーパ（ｔａｐｅｒ）構造でもよい。

前記ゲート絶縁膜は４００乃至５００Åの厚さで形成できる。

前記第１感光膜パターンをマスクとして、前記第４領域下の前記データ層、前記半導体層及び前記ゲート絶縁膜をエッチングする段階を経た後、前記第４領域と対応する前記ゲートの端部上の前記ゲート絶縁膜は５００Å乃至８００Åの厚さを有することができる。

前記第２感光膜パターンをマスクとして、前記データ層及び前記半導体層をエッチングしてデータパターン及び半導体パターンを形成する段階を経た後、前記ゲートの端部上の前記ゲート絶縁膜は２００Å未満の厚さを有することができる。

絶縁基板上に形成されているゲート線、前記絶縁基板上に形成されて前記ゲート線の一部を露出する開口部を有するゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜上に形成されて真性半導体層とドーピングされた半導体層を含む半導体層、前記半導体層上に形成されているデータ線、前記露出されたゲート線、前記ゲート絶縁膜及び前記データ線上に形成されて接触孔を有する保護膜を含み、前記開口部及び前記接触孔の断面積は上へ行くほど次第に広がる。

前記保護膜の接触孔は、前記ドレーン電極及び前記開口部によって露出されたゲート線を露出できる。

本発明により、４回写真エッチング工程を進行して液晶表示装置を製造する時、データパターン、半導体の突出部及び非晶質シリコンパターンを形成する前に、ゲート線端部、維持電極固定端付近の維持電極線、維持電極の自由端の直線部分上に存在するゲート絶縁膜を部分的に除去する。これによって、ゲート線端部、維持電極固定端の付近の維持電極線及び維持電極の自由端の直線部分とデータ線端部とドレーン電極上には共通的に保護膜が存在するので、以降のエッチング工程によって形成される接触孔を介してゲート線の端部、データ線の端部及びドレーン電極が露出される時間が殆ど同じである。従って、接触孔形成のためのエッチング工程進行時に、ゲート線の端部、データ線の端部及びドレーン電極の表面が損傷及び逆テーパ構造の形成を防止できるため、液晶表示装置の電気的特性及び信頼性を向上できる。

以下、添付図を参照して本発明の実施形態による液晶表示装置、及びその製造方法について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。

図面から多様な層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって同じ構成については同一図面符号を付けた。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“直ぐ上”にある場合だけでなくその中間に他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“直上”にあるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。まず、図１乃至図３を参照して本発明の実施形態１による液晶表示装置の構造について詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態１による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図２及び図３は図１に示した薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置を図１のＩＩ-ＩＩ’線及びＩＩＩ-ＩＩＩ”線に沿って切断した断面図である。

図１乃至図３を参照すると、プラスチックで構成された絶縁基板１１０上に複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１が形成されている。

ゲート線１２１はゲート信号を伝達し、主に横方向に延びている。各ゲート線１２１は下に突出した複数のゲート電極１２４と他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部１２９を含む。ゲート信号を生成するゲート駆動回路（図示せず）は基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積される。ゲート駆動回路が基板１１０上に集積されている場合にゲート線１２１が伸びてこれと直接連結される。

維持電極線１３１は所定の電圧を印加されて、ゲート線１２１と殆ど並んで延びた幹線とこれから分かれた複数対の維持電極１３３ａ、１３３ｂを含む。各々の維持電極線１３１は隣接した二つのゲート線１２１の間に位置し、幹線は二つのゲート線１２１のうちの下側に近い。維持電極１３３ａ、１３３ｂ各々は、幹線と連結された固定端とその反対方向への自由端を有している。一方の維持電極１３３ｂの固定端は面積が広く、その自由端は直線部分と他の部分の二つに分かれる。しかし、維持電極線１３１の模様及び配置は多様に変更できる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、アルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀（Ａｇ）や銀合金など銀系金属、銅（Ｃｕ）や銅合金など銅系金属、モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン合金などモリブデン系金属、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）及びチタン（Ｔｉ）などで形成できる。しかし、これらは物理的性質が異なる二つの導電膜（図示せず）を含む多重膜構造を有することもできる。このうちの一つの導電膜は、信号遅延や電圧降下を減らすことができるように低い比抵抗（ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）の金属、例えば、アルミニウム系金属、銀系金属、銅系金属などで形成できる。これとは異なって、他の導電膜は他の物質、特にＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）及びＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）との物理的、化学的、電気的接触特性に優れた物質、例えばモリブデン系金属、クロム、チタン、タンタルなどで形成できる。このような組み合わせの良い例としては、クロム下部膜とアルミニウム（合金）上膜及びアルミニウム（合金）下部膜とモリブデン（合金）上膜がある。しかし、ゲート導電体１２１、１２４及び維持電極線１３１はその他にも多様な金属と導電体で形成できる。

ゲート導電体１２１、１２４及び維持電極線１３１の側面は、基板１１０面に対して傾いており、その傾斜角は約３０゜乃至約８０゜であるのが望ましい。

ゲート導電体１２１、１２４及び維持電極線１３１上には窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）または酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などで形成されたゲート絶縁膜１４０が形成されている。このようなゲート絶縁膜１４０は下部膜１４０ｐ及び上膜１４０ｑで構成される。この時、ゲート絶縁膜１４０の下部膜１４０ｐが４，０００Åの厚さを有する場合、ゲート絶縁膜１４０の上膜１４０ｑは５００Åの厚さを有するのが望ましい。ゲート絶縁膜１４０はゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１４１、維持電極１３３ｂの固定端付近の維持電極線１３１の一部を露出する複数の接触孔１４３ａ、そして、維持電極１３３ａの自由端の直線部分を露出する複数の接触孔１４３ｂを有する。

ゲート絶縁膜１４０上には多結晶シリコンで形成された複数の線状半導体１５１が形成されている。線状半導体１５１は主に縦方向に延びていて、ゲート電極１２４に向かって延びて突出した複数の突出部１５４を含む。

半導体１５１上には線状及び島型抵抗性接触部材１６１、１６５が順次に形成されている。

抵抗性接触部材１６１、１６５は、リンなどのｎ型またはホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物が高濃度にドーピングされている非晶質シリコン及び多結晶シリコンなどの物質で形成されたり、シリサイドで形成される。線状抵抗性接触部材１６１は複数の突出部１６３を有していて、この突出部１６３と抵抗性接触部材１６５は対をなして半導体１５１の突出部１５４上に配置されている。

半導体１５１、１５４及び抵抗性接触部材１６１、１６５の側面も基板１１０面に対して傾いており、傾斜角は３０゜乃至８０゜程度である。

抵抗性接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には複数のデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５が形成されている。

データ線１７１は、データ信号を伝達して主に縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１は、また、維持電極線１３１と交差して隣接した維持電極１３３ａ、１３３ｂ群の間に存在する。各データ線１７１は、ゲート電極１２４に向かって延びた複数のソース電極１７３と他の層または外部駆動回路との接続のために面積が広い端部１７９を含む。データ信号を生成するデータ駆動回路（図示せず）は基板１１０上に付着される可撓性印刷回路膜（図示せず）上に装着されたり、基板１１０上に直接装着されたり、基板１１０に集積できる。データ駆動回路が基板１１０上に集積されている場合、データ線１７１が延びてこれと直接連結される。

ドレーン電極１７５はデータ線１７１と分離されていて、ゲート電極１２４を中心にソース電極１７３と対向する。

各ドレーン電極１７５は面積が広い一側端部と棒状の他側端部を有しており、棒状端部は曲がったソース電極１７３で一部囲まれている。

一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレーン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスタのチャンネルはソース電極１７３とドレーン電極１７５の間の突出部１５４に形成される。

データ線１７１及びドレーン電極１７５は、モリブデン、クロム、タンタル及びチタンなど耐火性金属またはこれらの合金で形成されるのが望ましく、耐火性金属などの導電膜（図示せず）と低抵抗物質導電膜（図示せず）で構成される多層膜構造を有してもよい。多層膜構造の例としては、クロムまたはモリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）上膜の二重膜、モリブデン（合金）下部膜とアルミニウム（合金）中間膜とモリブデン（合金）上膜の三重膜がある。しかし、データ導電体１７１、１７５はその他にも多様な金属または導電体で形成できる。

データ導電体１７１、１７５も、その側面が基板１１０面に対し３０゜乃至８０゜程度の傾斜角に傾いた方が望ましい。

抵抗性接触部材１６１、１６５は、その下の半導体１５１とその上のデータ線１７１及びドレーン電極１７５の間にだけ存在して、これらの間の接触抵抗を低くする。

半導体１５１は、ソース電極１７３とドレーン電極１７５の間をはじめとしてデータ線１７１及びドレーン電極１７５で遮らずに露出された部分を有している。大体、データ線１７１の幅が線状半導体１５１の幅より小さいが、前記の説明のようにゲート線１２１と接する部分で幅が広くなり表面のプロファイルをスムースにすることでデータ線１７１は断線が防止される。

データ線１７１、ドレーン電極１７５及び露出された半導体１５１部分上には保護膜１８０が形成されている。

保護膜１８０は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）と酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物で構成される。

一方、この保護膜１８０は、有機絶縁物質で形成されたり、無機絶縁物で構成される下部保護膜及び有機絶縁物で構成される上保護膜（図示せず）として構成される。ここで、保護膜を構成する有機絶縁物は、感光性を有することができ、その比誘電率は約４．０以下であるのが望ましい。

保護膜１８０にはデータ線１７１の端部１７９とドレーン電極１７５を各々露出する複数の接触孔１８１、１８２、１８５とゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１、維持電極１３３ｂの固定端付近の維持電極線１３１一部を露出する複数の接触孔１８３ａ、そして、維持電極１３３ａの自由端の直線部分を露出する複数の接触孔１８３ｂが形成されている。ここで、接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５の断面積は上へ行くほど次第に広がる。つまり、接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５の側壁は図２及び図３に示した‘Ａ’部分及び‘Ｃ’部分のような正テーパ（ｔａｐｅｒ）構造を有する。

ここでゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１、維持電極１３３ｂの固定端付近の維持電極線１３１一部を露出する複数の接触孔１８３ａ、そして維持電極１３３ａの自由端の直線部分を露出する複数の接触孔１８３ｂは、ゲート絶縁膜１４０が有する接触孔１４１、１４３ａ、１４３ｂの中に位置する。この時、接触孔１４１、１４３ａ、１４３ｂの側壁も、図３に示した‘Ｂ’部分のような正テーパ構造で構成される。

保護膜１８０上には複数の画素電極１９１、複数の連結橋８３及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。これらはＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明な導電物質やアルミニウム、銀、クロムまたはその合金などの反射性金属で形成できる。

この時、前述した接触孔１８１、１８２、１８５の正テーパ構造は、複数の画素電極１９１、複数の連結橋８３及び複数の接触補助部材８１、８２の表面の凹凸を緩るやかにして、配線の断線を防止するためである。

画素電極１９１は、接触孔１８５を介してドレーン電極１７５と物理的・電気的に連結されており、ドレーン電極１７５からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極１９１は、共通電圧が印加される他の表示板（図示せず）の共通電極（図示せず）と共に、電場を生成することによって二つの電極の間の液晶層（図示せず）の液晶分子の方向を決定する。このように決定された液晶分子の方向によって液晶層を通過する光の偏光が変わる。画素電極１９１と共通電極は、キャパシタ（以下、「液晶キャパシタ」という）を構成して、薄膜トランジスタが遮断された後にも印加された電圧を維持する。

画素電極１９１は、維持電極１３３ａ、１３３ｂをはじめとする維持電極線１３１と重なる。画素電極１９１及びこれと電気的に連結されたドレーン電極１７１が維持電極線１３１と重なって形成するキャパシタを「ストレージキャパシタ」とし、ストレージキャパシタは液晶キャパシタの電圧維持能力を強化する。

接触補助部材８１、８２は各々接触孔１８１、１８２を介してゲート線１２１の端部１２９及びデータ線１７１の端部１７９と連結される。接触補助部材８１、８２はデータ線１７１及びゲート線１２１の端部１７９、１２９と外部装置との接着性を補完してこれらを保護する。

連結橋８３はゲート線１２１を横切って、ゲート線１２１を間に置いて反対方向に位置する接触孔１８３ａ、１８３ｂを介して維持電極線１３１の露出された部分と維持電極１３３ｂの自由端の露出された端部に連結されている。維持電極１３３ａ、１３３ｂをはじめとする維持電極線１３１は、連結橋８３と共にゲート線１２１やデータ線１７１または薄膜トランジスタの欠陥を修理するのに用いられる。

以下、このような図１乃至図３に示した液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を本発明の実施形態１によって製造する方法について、図４乃至図２２を参照して詳細に説明する。

図４、図１７及び図２０は、図２及び図３に示した薄膜トランジスタ表示板を本発明の実施形態１によって製造する中間段階においての薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図５及び図６は、図４に示した薄膜トランジスタ表示板をＶ-Ｖ’線及びＶＩ-ＶＩ’線に沿って切断した断面図であり、図７、図９、図１１、図１３及び図１５は、図５に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明する図面であり、図８、図１０、図１２、図１４及び図１６は、図６に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明する図面であり、図１８及び図１９は、図１７に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＶＩＩＩ-ＸＶＩＩＩ’線及びＸＩＸ-ＸＩＸ’線に沿って切断した断面図であり、図２１及び図２２は、図２０に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＸＩ-ＸＸＩ’線及びＸＸＩＩ-ＸＸＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

まず、図４乃至図６に示したように、ガラスまたはプラスチックなどで形成された絶縁基板１１０上に金属膜をスパッタリングなどで積層した後、写真エッチングしてゲート電極１２４及び端部１２９を含む複数のゲート線１２１と維持電極１３３ａ、１３３ｂを含む複数の維持電極線１３１を形成する。

次に、図７及び図８に示したように、ゲート線１２１と維持電極線１３１及び基板１１０上にゲート絶縁膜１４０を形成する。この時、ゲート絶縁膜１４０は窒化ケイ素または酸化ケイ素で構成され、基板１１０上に順次に形成された下部膜１４０ｐと上膜１４０ｑを含む。ここで、下部膜１４０ｐは４，０００Åの厚さを有し、上部膜１４０ｑは５００Åの厚さを有することができる。

次に、不純物がドーピングされない真性非晶質シリコン（ａ^-Ｓｉ）層１５０及び不純物がドーピングされた非晶質シリコン（ｎ⁺ａ^-Ｓｉ）１６０層を化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）方法で形成する。真性非晶質シリコン層１５０は水素化非晶質シリコンなどで形成し、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６０はリン（Ｐ）などのｎ型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコンまたはシリサイドで形成する。

不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１６０上にモリブデンなどの金属で構成されたデータ層１７０を連続的に形成する。

次に、図９及び図１０に示したように、データ層１７０上に感光膜５０を形成し、感光膜５０上に光マスク４０を整列する。

光マスク４０は透明の基板４１とその上の不透明な光遮断層４２を含み、遮光領域（ＢＡ）、投光領域（ＴＡ）、半透過領域（ＨＡ）及びスリット領域（ＳＡ）に分けられる。

光遮断層４２は遮光領域（ＢＡ）及び半透過領域（ＨＡ）全体に存在し、投光領域（ＴＡ）には全くなくて、スリット領域（ＳＡ）では所定間隔に配置された複数の帯状を有し、複数のスリットを形成する。また、半透過領域（ＨＡ）の光遮断層４２は、遮光領域（ＢＡ）に比べて薄く形成されており、この部分を通過する光量は、投光領域（ＴＡ）を通過する光量より少なく、スリット領域（ＳＡ）を通過する光量より多い。光遮断層４２はクロムなどの金属で構成できる。

このような光マスク４０を通過して感光膜５０に光を照射した後に現像すると、一定強度以上の光に露出された感光膜５０の部分がなくなる。具体的には、感光膜５０で遮光領域（ＢＡ）と対向する部分はそのまま残って、投光領域（ＴＡ）と対向する部分は全てなくなる。そして、感光膜５０は半透過領域（ＨＡ）と対向する部分で上部がなくなり、厚さが半分近く減って、スリット領域（ＳＡ）と対向する部分では半透過領域（ＨＡ）より露光量が少ないため、残留する感光膜の厚さが半透過領域（ＨＡ）と対向する部分より厚い。図面の斜線の部分５１は、現像後になくなる感光膜５０部分を示して、その他の部分５２は現像後に残る感光膜５０部分を示した。

このような現像工程が終わると、図１１及び図１２に示したように、感光膜５２をマスクとして、露出されているデータ層１７０をエッチングして、順次にドーピングされた非晶質シリコン層１６０、真性非晶質シリコン層１５０及びゲート絶縁膜１４０をエッチングする。この時、ゲート線１２１の端部１２９上には、約５００Å乃至８００Å程度のゲート絶縁膜１４０の下部膜１４０ｐが残っている。

次に、図１３及び図１４に示したように、感光膜５２をアッシングしてデータ層１７０を露出する。この段階で半透過領域（ＨＡ）と対向した感光膜５２部分は全て除去されて、遮光領域（ＢＡ）及びスリット領域（ＳＡ）と対向した感光膜５３が残る。感光膜５３は除去された半透過領域（ＨＡ）と対向した感光膜５２の厚さほどの上部がなくなった厚さを有する。

次に、感光膜５３をマスクとして、データ層１７０、ドーピングされた非晶質シリコン層１６０及び真性非晶質シリコン層１５０を除去して予備ソースドレーンパターン１７４及びデータ線１７１の端部１７９を有するデータ線１７１、ドーピングされた非晶質シリコンパターン１６４及び半導体１５１の突出部１５４を形成する。ここで、予備ソースドレーンパターン１７４は、ソース電極とドレーン電極が互いに連結されている状態の導電パターンをいう。この時、ゲート絶縁膜１４０一部の厚さが除去されてゲート線１２１端部１２９上に存在するゲート絶縁膜１４０の下部膜１４０ｐは約２００Å未満の厚さを有する。

その後、図１５及び図１６に示したように、感光膜５３をエッチングしてスリット領域（ＳＡ）と対向した感光膜５３部分が予備ソースドレーンパターン１７４を露出させる。それにより、スリット領域（ＳＡ）と対向した感光膜５３部分は全て除去されて、遮光領域（ＢＡ）と対向した感光膜５４が残る。ここで、感光膜５４は除去されたスリット領域（ＳＡ）と対向した感光膜５３の厚さに該当する上の部分がなくなった厚さを有する。

このような感光膜５４をマスクとして、露出された予備ソースドレーンパターン１７４及びドーピングされた非晶質シリコンパターン１６４を順次にエッチングして半導体１５１の突出部１５４を露出させる。この時、予備ソースドレーンパターン１７４がパターニングされることによって、図１７乃至図１９に示したようなデータ線１７１のソース電極１７３とドレーン電極１７５が形成される。

ドーピングされた非晶質シリコンパターン１６４のエッチングは過食角（ｏｖｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）工程で進行される。この過食角工程によってゲート絶縁膜１４０が所定の厚さだけ除去されるが、この時、ゲート線１２１端部１２９上に存在するゲート絶縁膜１４０の下部膜１４０ｐが完全に除去されて接触孔１４１を形成する。

次に、感光膜５４を除去する。

その次に、図２０乃至２２に示したように、ゲート絶縁膜１４０、ゲート線１２１の端部１２９、データ線１７１及びドレーン電極１７５上に保護膜１８０を形成した。この時、保護膜１８０は窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）と酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物で構成された。しかし、保護膜１８０は無機絶縁物で構成された下部保護膜及び有機絶縁物で構成された上部保護膜で構成できて、有機絶縁物だけで構成することもできる。ここで、上部保護膜の有機絶縁物は感光性を有することができ、その比誘電率は約４．０以下であるのが望ましい。

その後、保護膜１８０をエッチングしてゲート線１２１の端部１２９、データ線１７１の端部１７９、維持電極１３３ｂ固定端付近の維持電極線１３１の一部を露出する複数の接触孔１８３ａ、維持電極１３３ａの自由端の直線部分を露出する複数の接触孔１８３ｂ及びドレーン電極１７５を露出する接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５を形成する。

従来、保護膜１８０はデータ線１７１端部１７９、ドレーン電極１７５及びゲート線１２１端部１２９上に共通的で存在するが、ゲート絶縁膜１４０はゲート線１２１端部１２９上、維持電極１３３ｂ固定端付近の維持電極線１３１上、維持電極１３３ａの自由端の直線部分上に存在した。従って、一般の写真エッチング方法を用いて接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５を形成する場合、保護膜１８０が全て除去されてデータ線１７１の端部１７９とドレーン電極１７５が露出された以降にもゲート線１２１端部１２９上のゲート絶縁膜１４０を除去するため、さらにエッチングを進行しなければならない。この時、露出されたデータ線１７１の端部１７９及びドレーン電極１７５がエッチング工程に露出されるため、データ線１７１の端部１７９及びドレーン電極１７５の表面が損傷されて、保護膜１８０に形成される接触孔１８５は上へ行くほど断面積が次第に小さくなる逆テーパ（ｔａｐｅｒ）構造を構成する。これと共に、薄膜の構成物質が互いに異なる窒化ケイ素及び酸化ケイ素に構成されたゲート絶縁膜１４０は界面状態が不安定である。従って、ゲート絶縁膜１４０が形成される接触孔１８１、１８３ａ、１８３ｂも上へ行くほど断面積が次第に小さくなる逆テーパ構造となる。

そのために液晶表示装置の抵抗増加及び他の層との接触界面特性が低下して電気的特性及び信頼性が低下する。

しかし、本発明では４回写真エッチング工程を進行して液晶表示装置製造する時、データパターン１７４、半導体１５１の突出部１５４及び非晶質シリコンパターン１６４を形成する前に、ゲート線１２１端部１２９、維持電極１３３ｂの固定端付近の維持電極線１３１の一部、維持電極１３３ａの自由端の直線部分上に存在するゲート絶縁膜１４０を部分的に除去して、接触孔１４１、１４３ａ、１４３ｂを形成する。従って、ゲート線１２１の端部１２９、データ線１７１の端部１７９及びドレーン電極１７５上には共通的に保護膜１８０だけが存在する。これによって、エッチング工程によって形成される接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５を介してゲート線１２１の端部１２９、データ線１７１の端部１７９、維持電極１３３ｂ固定端付近の維持電極線１３１の一部、維持電極１３３ａの自由端の直線部分及びドレーン電極１７５が露出される時間が略同じである。そのために、接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５形成のためのエッチング工程進行時に、ゲート線１２１の端部１２９、データ線の端部１７９及びドレーン電極１７５の表面損傷及び逆テーパ構造になることを防止できるため、液晶表示装置の電気的特性、接触界面特性及び信頼性を向上できる。

最後に図１乃至図３に示したように、接触孔１８１、１８２、１８３ａ、１８３ｂ、１８５及び保護膜１８０上に、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明電極をスパッタリングで積層し、写真エッチング工程で、複数の画素電極１９１、連結橋８３及び接触部材８１、８２を形成する。

以上、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されることなく、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に属する。

本発明の実施形態１による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１に示した薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置を図１のＩＩ-ＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 図１に示した薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置を図１のＩＩＩ-ＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 図２及び図３に示した薄膜トランジスタ表示板を本発明の実施形態１によって製造する中間段階においての薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図４に示した薄膜トランジスタ表示板をＶ-Ｖ’線に沿って切断した断面図である。 図４に示した薄膜トランジスタ表示板をＶＩ-ＶＩ’線に沿って切断した断面図である。 図５に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図６に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図５に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図６に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図５に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図６に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図５に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図６に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図５に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図６に示した薄膜トランジスタ表示板を形成する中間段階を説明するための図面である。 図２及び図３に示した薄膜トランジスタ表示板を本発明の実施形態１によって製造する中間段階においての薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１７に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＶＩＩＩ-ＸＶＩＩＩ’線に沿って切断した断面図である。 図１７に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＩＸ-ＸＩＸ’線に沿って切断した断面図である。 図２及び図３に示した薄膜トランジスタ表示板を本発明の実施形態１によって製造する中間段階においての薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図２０に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＸＩ-ＸＸＩ’線に沿って切断した断面図である。 図２０に示した薄膜トランジスタ表示板をＸＸＩＩ-ＸＸＩＩ’線に沿って切断した断面図である。

符号の説明

５１、５２、５３、５４ フォトレジストパターン
８３ 連結橋
１１０ 絶縁基板
１２０ ゲート層
１２１ ゲート線
１２４ ゲート電極
１３１ 維持電極線
１３３ａ、１３３ｂ 維持電極
１４０ ゲート絶縁膜
１５０ 真性非晶質シリコン層
１５４ 半導体層
１６０ 不純物非晶質シリコン層
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１８０ 保護膜
１９１ 画素電極
８１、８２ 接触補助部材

Claims (9)

1. 絶縁基板上にゲート線を形成する段階と、
   前記ゲート線上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
   前記ゲート絶縁膜上に真性半導体層とドーピングされた半導体層を含む半導体層及びデータ層を順次に形成する段階と、
   前記データ層上に感光膜を形成する段階と、
   前記感光膜を所定の光マスクを介して露光及び現像して、第１領域、前記第１領域より厚さが薄い第２領域、前記第２領域より厚さが薄い第３領域及び前記光マスクの光遮断層が存在しない第４領域を有する第１感光膜パターンを形成する段階と、
   前記第１感光膜パターンをマスクとして、前記第４領域下部の前記データ層、前記半導体層及び前記ゲート絶縁膜をエッチングする段階と、
   前記第１感光膜パターンをアッシングして、前記第３領域下部の前記データ層を露出する第２感光膜パターンを形成する段階と、
   前記第２感光膜パターンをマスクとして、前記データ層及び前記半導体層をエッチングし、予備ソースドレーンパターン及び端部を含むデータ線、及び半導体パターンを形成する段階と、
   前記第２感光膜パターンをアッシングして、前記第２領域下部の前記予備ソースドレーンパターンを露出する第３感光膜パターンを形成する段階と、
   前記第３感光膜パターンをマスクとして、前記露出された予備ソースドレーンパターンをエッチングしてソース及びドレーン電極を形成する段階と、
   前記第３感光膜パターンを除去する段階と、
   を含み、
   前記第１感光膜パターンをマスクとして、前記第４領域下の前記データ層、前記半導体層及び前記ゲート絶縁膜をエッチングする段階と、前記第２感光膜パターンをマスクとして前記データ層及び前記半導体層をエッチングしてデータパターン及び半導体パターンを形成する段階と、第３感光膜パターンをマスクとして前記露出されたデータパターンをエッチングしてデータ線及びドレーン電極を形成する段階とにおいて、各々前記ゲート絶縁膜を一部ずつ除去することによって完全に除去することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記所定の光マスクは、遮光領域、スリット領域、透過領域及び半透過領域を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記感光膜の露光及び現像時の前記遮光領域は前記第１領域、前記スリット領域は前記第２領域、前記半透過領域は前記第３領域、前記透過領域は前記第４領域と各々対応するように前記光マスクを配置することを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記データ線及びドレーン電極上に保護膜を形成する段階と、
   前記保護膜をエッチングして前記ドレーン電極を露出する第１接触孔を形成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記ゲート線は端部を含み、前記第１接触孔の形成段階において、前記ゲート線の端部を露出する第２接触孔を形成することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記第１及び第２接触孔の断面積が上へ行くほど次第に広がる正テーパ構造を成していることを特徴とする請求項４または５に記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記ゲート絶縁膜は、４００乃至５００Åの厚さで形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記第１感光膜パターンをマスクとして、前記第４領域下の前記データ層、前記半導体層及び前記ゲート絶縁膜をエッチングする段階を経た後、前記第４領域と対応する前記ゲート線の端部上の前記ゲート絶縁膜は、５００Å乃至８００Åの厚さを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記第２感光膜パターンをマスクとして、前記データ層及び前記半導体層をエッチングしてデータパターン及び半導体パターンを形成する段階を経た後、前記ゲート線の端部上の前記ゲート絶縁膜は２００Å未満の厚さを有することを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置の製造方法。