-
Diese
Anmeldung beansprucht den Nutzen der am 26. Juni 2004 in Korea eingereichten
koreanischen Patentanmeldung Nr. P2004-48259, die hiermit durch
Bezugnahme eingeschlossen wird.
-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft ein Dünnschichttransistorarray-Substrat,
und spezieller betrifft sie ein Dünnschichttransistorarray-Substrat
und ein Herstellverfahren für
ein solches, die dazu ausbildbar sind, einen Dünnschichttransistor ohne Schutzfilm
zu schützen
und die Herstellkosten zu senken.
-
Beschreibung
der einschlägigen
Technik
-
Im
Allgemeinen steuert ein Flüssigkristalldisplay
(LCD) die Lichttransmission eines Flüssigkristalls unter Verwendung
eines elektrischen Felds, um dadurch ein Bild anzuzeigen. Das LCD
steuert einen Flüssigkristall
durch ein zwischen einer Pixelelektrode und einer gemeinsamen Elektrode,
die einander gegenüberstehend
auf einem oberen und einem unteren Substrat angeordnet sind, erzeugtes
elektrisches Feld an.
-
Ein
LCD verfügt über ein
Dünnschichttransistorarray-Substrat
(unteres Arraysubstrat) und ein Farbfilterarray-Substrat (oberes
Arraysubstrat), die einander gegenüberstehend miteinander verbunden sind,
einen Abstandshalter zum konstanten Aufrechterhalten eines Zellenzwischenraums
zwischen den zwei Arraysubstraten sowie einen in den Zellenzwischenraum
eingefüllten
Flüssigkristall.
-
Das
Dünnschichttransistorarray-Substrat
besteht aus einer Anzahl von Signalleiterbahnen und Dünnschichttransistoren
sowie einem darauf aufgetragenen Ausrichtungsfilm, der für eine anfängliche Ausrichtung
des Flüssigkristalls
sorgt. Das Farbfilterarray-Substrat besteht aus einem Farbfilter
zum Realisieren von Farbe, einer Schwarzmatrix zum Verhindern eines
Lichtlecks sowie einem Ausrichtungsfilm, der darauf aufgetragen
ist und für
eine anfängliche
Ausrichtung des Flüssigkristalls
sorgt.
-
Bei
einem derartigen LCD besteht für
das Dünnschichttransistorarray-Substrat
ein komplizierter Herstellprozess, der zu einem großen Anstieg
der Herstellkosten der Flüssigkristalldisplay-Tafel
führt, da
dazu ein Halbleiterprozess gehört
und mehrere Maskenprozesse verwendet werden. Um dies zu lösen, wurde
ein Dünnschichttransistorarray-Substrat dahingehend
entwickelt, die Anzahl der Maskenprozesse zu verringern. Dies, da
ein Maskenprozess eine Anzahl individueller Prozesse enthält, wie
Dünnfilmabscheidung,
Reinigen, Fotolithografie, Ätzen, Abheben
des Fotoresists und Prüfprozesse
usw. In jüngerer
Zeit wurde ein Prozess mit vier Masken an Stelle des standardmäßigen Prozesses
mit fünf
Masken zur Herstellung von Dünnschichttransistoren
verwendet.
-
Die 1 ist eine Draufsicht zum
Veranschaulichen eines unteren Transistorarray-Substrats unter Verwendung
eines Prozesses mit vier Maskendurchläufen gemäß einer einschlägigen Technik,
und die 2 ist eine Schnittansicht
des Dünnschichttransistorarray-Substrats
entlang der Linie V-V' in
der 1.
-
Gemäß der 1 und der 2 verfügt ein Dünnschichttransistorarray-Substrat
bei einer Flüssigkristalldisplay-Tafel
gemäß einer
einschlägigen Technik über eine
Gateleitung 2 und eine Datenleitung 4, die auf
einem unteren Substrat 1 auf solche Weise vorhanden sind,
dass sie einander mit einem Gateisolierfilm 12 dazwischen
schneiden, einen Dünnschichttransistor 30 an
jeder Schnittstelle, eine Pixelelektrode 22, die in einem
durch die Schnittstellenstruktur gebildeten Zellengebiet vorhanden
ist, einen Speicherkondensator 40 in einem Überlappungsabschnitt
zwischen der Gateleitung 2 und einer Speicherelektrode 28,
einem mit der Gateleitung 2 verbundenen Gate-Kontaktfleck 50 und
einen mit der Datenleitung 4 verbundenen Daten-Kontaktfleck 60.
-
Die
Gateleitung 2 zum Anlegen eines Gatesignals und die Datenleitung 4 zum
Anlegen eines Datensignals sind mit einer Schnittstellenstruktur
versehen, um dadurch ein Pixelgebiet 5 zu definieren.
-
Der
Dünnschichttransistor 30 ermöglicht es, ein
Pixelsignal auf der Datenleitung 4 in die Pixelelektrode 22 zu
laden und es auf ein Gatesignal auf der Gateleitung 2 hin
zu halten. Zu diesem Zweck verfügt der
Dünnschichttransistor 30 über eine
mit der Gateleitung 2 verbundene Gateelektrode 6,
eine mit der Datenleitung 4 verbundene Sourceelektrode 8 und eine
mit der Pixelelektrode 22 verbundene Drainelektrode 10.
Ferner verfügt
der Dünnschichttransistor 30 über eine
aktive Schicht 14 in Überlappung
mit der Gateelektrode 6, wobei sich dazwischen ein Gateisolierfilm 12 befindet,
um zwischen der Sourceelektrode 8 und der Drainelektrode 10 einen
Kanal auszubilden.
-
Die
aktive Schicht 14 überlappt
auch mit der Datenleitung 4, einer unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 und
einer Speicherelektrode 28. Auf der aktiven Schicht 14 ist
ferner eine ohmsche Kontaktschicht vorhanden, um einen Kontakt zur
Datenleitung 4, Sourceelektrode 8, Drainelektrode 10,
der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 und der Speicherelektrode 28 zu
bilden.
-
So
wird zwischen der Pixelelektrode 22, an die über den
Dünnschichttransistor 30 ein
Pixelsignal geliefert wird, und einer mit einer Referenzspannung versorgten
gemeinsamen Elektrode (nicht dargestellt) ein elektrisches Feld
erzeugt. Flüssigkristallmoleküle zwischen
dem Dünnschichttransistorarray-Substrat
und dem Farbfilterarray-Substrat werden auf Grund dielektrischer
Anisotropie durch das elektrische Feld gedreht. Das Transmissionsvermögen von
Licht durch das Pixelgebiet 5 differiert abhängig vom
Ausmaß der
Verdrehung der Flüssigkristallmoleküle, um dadurch
eine Grauskala zu realisieren.
-
Der
Speicherkondensator 40 besteht aus der Gateleitung 2 und
der mit dieser überlappenden Speicherelektrode 28,
wobei der Gateisolierfilm 12, die aktive Schicht 14 und
die ohmsche Kontaktschicht 16 dazwischen liegen. Hierbei
ist die Speicherelektrode 28, über ein im Schutzfilm 18 ausgebildeten
zweites Kontaktloch 42, mit der Pixelelektrode 22 verbunden.
Der Speicherkondensator 40 ermöglicht es, ein Pixelsignal
in die Pixelelektrode 22 zu laden, um dieses stabil aufrechtzuerhalten,
bis das nächste
Pixelsignal geladen wird.
-
Der
Gate-Kontaktfleck 50 ist mit einem Gatetreiber (nicht dargestellt)
verbunden, um ein Gatesignal an die Gateleitung 2 anzulegen.
Der Gate-Kontaktfleck 50 besteht aus einer sich von der
Gateleitung 2 aus erstreckenden unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 52 und
einer oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 54, die, durch
ein durch den Gateisolierfilm 12 und den Schutzfilm 18 verlaufendes
drittes Kontaktloch 56, mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 52 verbunden
ist.
-
Der
Daten-Kontaktfleck 60 ist mit einem Datentreiber (nicht
dargestellt) verbunden, um ein Datensignal an die Datenleitung 4 zu
legen. Der Daten-Kontaktfleck 60 besteht aus einer sich
ausgehend von der Datenleitung 4 erstreckenden unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 und
einer oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 64, die, durch
ein durch den Schutzfilm 18 verlaufendes viertes Kontaktloch 66,
mit der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 verbunden
ist.
-
Nachfolgend
wird unter Bezugnahme auf die 3A bis 3D ein Verfahren zum Herstellen
des Dünnschichttransistorarray-Substrats
der Flüssigkristalldisplay-Tafel
mit dem oben genannten Aufbau unter Verwendung eines Prozesses mit
vier Maskendurchläufen
beschrieben.
-
Gemäß der 3A wird durch den ersten Maskenprozess
auf dem unteren Substrat 1 eine erste Leitungsmustergruppe
mit der Gateleitung 2, der Gateelektrode 6 und
der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 52 angebracht.
-
Genauer
gesagt, wird auf dem unteren Substrat 1 durch eine Abscheidungstechnik
wie Sputtern eine Gatemetallschicht hergestellt. Dann wird diese Gatemetallschicht
durch Fotolithografie und Ätzen unter
Verwendung einer ersten Maske strukturiert, um dadurch die erste
Leitungsmustergruppe mit der Gateleitung 2, der Gateelektrode 6 und
der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 52 auszubilden.
Die Gatemetallschicht wird aus einem Metall aus der Aluminiumgruppe
usw. hergestellt.
-
Gemäß der 3B wird der Gateisolierfilm 12 auf
das mit der ersten Leitungsmustergruppe versehene untere Substrat 1 aufgetragen.
Ferner werden durch einen zweiten Maskenprozess auf dem Gateisolierfilm 12 Halbleitermuster
mit der aktiven Schicht 14 und der ohmschen Kontaktschicht 16 sowie
eine zweite Leitungsmustergruppe mit der Datenleitung 4,
der Sourceelektrode 8, der Drainelektrode 10,
der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 62 und der
Speicherelektrode 28 hergestellt.
-
Genauer
gesagt, werden der Gateisolierfilm 12, eine amorphe Siliciumschicht,
eine Schicht aus amorphem n+-Silicium und
eine Datenmetallschicht sequenziell durch Abscheidungstechniken
wie Plasma-verstärkte,
chemische Dampfabscheidung (PECVD) und Sputtern usw. auf dem mit
der ersten Leitungsmustergruppe versehenen unteren Substrat 1 angebracht.
Hierbei wird der Gateisolierfilm 12 aus einem anorganischen
Isoliermaterial wie Siliciumnitrid (SiNx)
oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt. Die
Datenmetallschicht wird aus Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal
(Ta) oder einer Molybdänlegierung
usw. ausgewählt.
-
Dann
wird auf der Datenmetallschicht durch Fotolithografie unter Verwendung
einer zweiten Maske ein Fotoresistmuster ausgebildet. In diesem
Fall wird als zweite Maske eine Beugungsbelichtungsmaske mit einem
Beugungsbelichtungsteil in einem Kanalabschnitt des Dünnschichttransistors
verwendet, was es ermöglicht,
dass ein Fotoresistmuster des Kanalabschnitts eine geringere Höhe als der
andere Source/Drain-Musterabschnitt
aufweist.
-
Anschließend wird
die Datenmetallschicht durch Nassätzen unter Verwendung des Fotoresistmusters
strukturiert, um dadurch die zweite Leitungsmustergruppe mit der
Datenleitung 4, der Sourceelektrode 8, der Drainelektrode 10 integral
mit der Sourceelektrode 8 sowie die Speicherelektrode 28 zu bilden.
-
Als
Nächstes
werden die Schicht aus amorphem n+-Silicium
und die amorphe Siliciumschicht gleichzeitig durch einen Trockenätzprozess
unter Verwendung desselben Fotoresistmusters strukturiert, um dadurch
die ohmsche Kontaktschicht 14 und die aktive Schicht 16 zu
bilden.
-
Das
Fotoresistmuster mit relativ geringer Höhe wird durch Veraschen vom
Kanalabschnitt entfernt, und danach werden die Datenmetallschicht
und die ohmsche Kontaktschicht 16 des Kanalabschnitts durch
Trockenätzen
geätzt.
So wird die aktive Schicht 14 des Kanalabschnitts freigelegt,
um die Sourceelektrode 8 von der Drainelektrode 10 zu
trennen.
-
Dann
wird das auf der zweiten Leitungsmustergruppe verbliebene Fotoresistmuster
durch Abheben entfernt.
-
Gemäß der 3C wird der Schutzfilm 18 mit
dem ersten bis vierten Kontaktloch 20, 42, 56 und 66 auf
dem mit der zweiten Leitungsmustergruppe versehenen Gateisolierfilm 12 hergestellt.
-
Genauer
gesagt, wird der Schutzfilm 18 durch eine Abscheidungstechnik
wie Plasma-unterstützte
chemische Dampfabscheidung (PECVD) vollständig auf dem mit den Datenmustern
versehenen Gateisolierfilm 12 hergestellt. Dann wird der
Schutzfilm 18 durch Fotolithografie und Ätzen unter
Verwendung einer dritten Maske strukturiert, um dadurch das erste
bis vierte Kontaktloch 20, 42, 56 und 66 zu
bilden. Das erste Kontaktloch 20 durchdringt den Schutzfilm 18,
um die Drainelektrode 10 freizulegen, wohingegen das zweite
Kontaktloch 42 den Schutzfilm 18 durchdringt,
um die Speicherelektrode 28 freizulegen. Das dritte Kontaktloch 56 durchdringt
den Schutzfilm 18 und den Gateisolierfilm 12,
um die untere Gate-Kontaktfleckelektrode 52 freizulegen,
wohingegen das vierte Kontaktloch 66 den Schutzfilm 18 durchdringt,
um die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 62 freizulegen.
Hierbei durchdringen, wenn ein Material mit großem Trockenätzverhältnis, wie Molybdän (Mo),
als Datenmetall verwendet wird, das erste, zweite und vierte Kontaktloch 20, 42 und 66 die Drainelektrode 10,
die Speicherelektrode 28 bzw. die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 62,
um dadurch deren Seitenflä chen
freizulegen.
-
Der
Schutzfilm 18 besteht aus einem anorganischen Isoliermaterial,
das mit dem des Gateisolierfilms 12 identisch ist, oder
einem organischen Isoliermaterial wie einer organischen Acrylverbindung
mit kleiner Dielektrizitätskonstante,
BCB (Benzocyclobuten) oder PFCB (Perfluorcyclobutan) usw.
-
Gemäß der 3D werden durch einen vierten
Maskenprozess dritte Leitungsmustergruppenmuster mit der Pixelelektrode 22,
der oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 54 und der oberen
Daten-Kontaktfleckelektrode 64 auf dem Schutzfilm 18 angebracht.
-
Genauer
gesagt, wird durch eine Abscheidungstechnik wie Sputtern usw. ein
transparenter, leitender Film auf den Schutzfilm 18 aufgetragen. Dann
wird dieser transparente, leitende Film durch Fotolithografie und Ätzen unter
Verwendung einer vierten Maske strukturiert, um dadurch die dritte
Leitungsmustergruppe mit der Pixelelektrode 22, der oberen
Gate-Kontaktfleckelektrode 54 und der oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 64 zu
bilden. Die Pixelelektrode 22 ist, über das erste Kontaktloch 20, elektrisch
mit der Drainelektrode 10 verbunden, während sie, über das zweite Kontaktloch 42,
elektrisch mit der Speicherelektrode 28 verbunden ist.
Die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 54 ist, über das
dritte Kontaktloch 56, elektrisch mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 52 verbunden.
Die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 54 ist, über das
vierte Kontaktloch 66, elektrisch mit der unteren Daten-Kontaktfleckelektrodes 62 verbunden.
-
Hierbei
wird der transparente, leitende Film aus Indiumzinnoxid (ITO), Zinnoxid
(To), Indiumzinnzinkoxid (ITZO) oder Indiumzinkoxid (IZO) hergestellt.
-
Das
Dünnschichttransistorarray-Substrat
gemäß der einschlägigen Technik
ist mit dem Schutzfilm 18 zum Schützen des Dünnschichttransistors 30 versehen.
Der Schutzfilm 18 wird durch Abscheiden eines anorganischen
Isoliermaterials unter Verwendung einer PECVD-Vorrichtung oder durch
Auftragen eines organischen Isoliermaterials unter Verwendung eines
Schleuderbeschichters oder eines schleuderfreien Beschichters hergestellt.
Da zur Herstellung des Schutzfilms 18 eine PECVD-Vorrichtung,
ein Schleuderbeschichter oder ein schleuderfreier Beschichter verwendet
wird, sind die Herstellkosten erhöht.
-
Auch
ist beim Dünnschichttransistorarray-Substrat
gemäß der einschlägigen Technik
häufig
die Datenleitung offen. In diesem Fall wird ein gesonderter Prozess
zum Reparieren der Datenleitung verwendet.
-
Ferner
wird beim Dünnschichttransistorarray-Substrat
gemäß der einschlägigen Technik,
wenn der Schutzfilm 18 aus einem organischen Isoliermaterial
hergestellt wird, die darauf hergestellte Pixelelektrode 22 unterbrochen,
da der Schutzfilm 18 relativ dick ist. Insbesondere wird
die Pixelelektrode 22 an der Seitenfläche des Schutzfilms 18,
wo eine Freilegung durch ein Kontaktloch 20 für Kontakt
der Drainelektrode 10 mit der Pixelelektrode 22 besteht,
unterbrochen. So tritt ein Punktdefekt auf, da ein Pixelsignal nicht über die
Drainelektrode 10 zur Pixelelektrode 22 geliefert
wird.
-
Darüber hinaus
besteht beim Dünnschichttransistorarray-Substrat
gemäß der einschlägigen Technik
der Speicherkondensator 40 aus der Gateleitung 2 und
der Speicherelektrode 28, die miteinander überlappen,
wobei sich der Gateisolierfilm 12, die aktive Schicht 14 und
die ohmsche Kontaktschicht 16 dazwischen befinden. In diesem
Fall ist die Kapazität des Speicherkondensators 40 verringert,
das der Gateisolierfilm 12, die aktive Schicht 14 und
die ohmsche Kontaktschicht 16 eine relativ große Dicke
zum Isolieren der Gateleitung 2 und der Speicherelektrode 28 aufweisen.
Auch wird auf Grund einer relativ niedrigen Kapazität des Speicherkondensators 40 eine
Beeinträchtigung
der Bildqualität,
wie ein Verschmutzungseffekt, erzeugt.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Demgemäß werden
ein Dünnschichttransistorarray-Substrat
und ein Herstellverfahren für
ein solches angegeben, bei denen ein Dünnschichttransistor ohne Schutzfilm
geschützt
ist und die Herstellkosten gesenkt sind.
-
Nur
zur Einführung
sei es angegeben, dass bei einer Ausführungsform ein Dünnschichttransistorarray-Substrat
mit Folgendem versehen ist: einer mit einer Gateleitung verbundenen
Gateelektrode; einer Sourceelektrode, die mit einer die Gateleitung schneidenden
Datenleitung verbunden ist, um ein Pixelgebiet zu bilden; einer
Drainelektrode, die der Sourceelektrode gegenübersteht, wobei sich dazwischen
ein Kanal befindet; einer Halbleiterschicht im Kanal; einer im Pixelgebiet
positionierten Pixelelektrode, wobei im Wesentlichen die gesamte
mit der Drainelektrode überlappende
Pixelelektrode mit der Drainelektrode in Kontakt steht; und einem
Kanalschutzfilm, der auf der dem Kanal entsprechenden Halbleiterschicht
vorhanden ist, um die Halbleiterschicht im Kanal zu schützen.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
verfügt ein
Dünnschichttransistorarray-Substrat über einen Transistor
mit einander gegenüberstehenden
Elektroden und einem Kanal dazwischen sowie eine Pixelelektrode,
die an mindestens einer der gegenüberstehenden Elektroden so
vorhanden ist, dass zwischen den gegenüberstehenden Elektroden ein
Kanalschutzfilm vorhanden ist, der jedoch nicht zwischen im Wesentlichen
den gesamten Überlappungsabschnitten
der Pixelelektrode und der mindestens einen gegenüberstehenden
Elektrode vorhanden ist.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
das Folgende: Herstellen einer Gateelektrode auf einem Substrat;
Herstellen eines Gateisolierfilms auf der Gateelektrode; Herstellen
einer Source- und einer Drainelektrode sowie einer Halbleiterschicht
in einem Kanal zwischen der Source- und der Drainelektrode, und
Herstellen eines Kanalschutzfilms auf der Halbleiterschicht, um
diese im Kanal zu schützen;
Herstellen der Drainelektrode auf dem Gateisolierfilm; und Herstellen
einer Pixelelektrode in solcher Weise, dass im Wesentlichen die
gesamte mit der Drainelektrode überlappende
Pixelelektrode mit der Drainelektrode in Kontakt steht.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
das Folgende: Herstellen einer Gateleitung, einer mit dieser verbundenen
Gateelektrode und einer ersten Leitungsmustergruppe mit einer sich
von der Gateleitung aus erstreckenden unteren Gate-Kontaktfleckelektrode;
Herstellen eines Gateisolierfilms in solcher Weise, dass er die
erste Leitungsmustergruppe bedeckt; Herstellen einer die Gateleitung
schneidenden Datenleitung, einer mit der Datenleitung verbundenen
Sourceelektrode, einer Drainelektrode, die der Sourceelektrode mit
einem Kanal dazwischen gegenübersteht,
einer zweiten Leitungsmustergruppe mit einer sich von der Datenleitung
aus erstreckenden unteren Daten-Kontaktfleckelektrode sowie eines
dem Kanal entsprechenden Kanalschutzfilms; Herstellen eines Kontaktlochs, das
den Gateisolierfilm durchdringt, um die untere Gate-Kontaktfleckelektrode
freizulegen; und Herstellen einer Pixelelektrode auf der Drainelektrode
in solcher Weise, dass im Wesentlichen die gesamte Pixelelektrode
in Überlappung
mit der Drainelektrode mit dieser in Kontakt steht, einer oberen
Daten-Kontaktfleckelektrode auf der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode
in solcher Weise, dass im Wesentlichen die gesamte obere Daten-Kontaktfleckelektrode
in Überlappung
mit der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode mit dieser in Kontakt
steht, und einer dritten Leitungsmustergruppe mit einer oberen Gate-Kontaktfleckelektrode,
die, über
ein Kontaktloch, mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode verbunden
ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
nimmt auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug, die Folgendes zeigen:
-
1 ist
eine Draufsicht, die ein Dünnschichttransistorarray-Substrat
bei einer Flüssigkristalldisplay-Tafel
gemäß einer
einschlägigen
Technik zeigt;
-
2 ist
eine Schnittansicht des Dünnschichttransistorarray-Substrats
entlang der Linie V-V' in
der 1;
-
3A bis 3D sind
Schnittansichten zum Veranschaulichen, Schritt für Schritt, eines Verfahrens
zum Herstellen des in der 2 dargestellten
Dünnschichttransistorarray-Substrats;
-
4 ist
eine Draufsicht, die den Aufbau eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
5 ist
eine Schnittansicht des Dünnschichttransistorarray-Substrats
entlang der Linie V-V' in
der 4;
-
6A und 6B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht, die eine durch einen ersten Maskenprozess
hergestellte Leitungsmustergruppe zeigen;
-
7A und 7B sind
eine Draufsicht bzw. eine zweite Ansicht zum Darstellen eines Halbleitermusters,
einer zweiten Leitungsmustergruppe und eines Kanalschutzfilms;
-
8A bis 8F sind
Schnittansichten zum speziellen Erläutern eines Verfahrens zum
Herstellen des Halbleitermusters, der zweiten Leitungsmustergruppe
und des Kanalschutzfilms, wie sie in den 7A und 7B dargestellt
sind.
-
9A und 9B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht, die ein durch einen dritten Maskenprozess
hergestelltes Kontaktloch zeigen; und
-
10A und 10B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht, die eine durch einen vierten Maskenprozess
hergestellte dritte Leitungsmustergruppe zeigen.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
Nun
wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht
sind.
-
Nachfolgend
werden die bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung unter Bezugnahme auf die 4 bis 10B detailliert beschrieben.
-
Die 4 ist
eine Draufsicht, die den Aufbau eines Dünnschichttransistorarray-Substrats
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt, und die 5 ist eine
Schnittansicht des Dünnschichttransistorarray-Substrats
entlang der Linie V-V' in
der 4.
-
Gemäß den 4 und 5 verfügt das Dünnschichttransistorarray-Substrat über eine
Gateleitung 102 und eine Datenleitung 104, die
auf einem unteren Substrat 101 auf solche Weise vorhanden sind,
dass sie einander mit einem Gateisolierfilm 112 dazwischen
schneiden, einen Dünnschichttransistor 130 an
jeder Schnittstelle, eine Pixelelektrode 122, die im durch
die Schnittstellenstruktur definierten Pixelgebiet vorhanden ist,
und einen Kanalschutzfilm 120 zum Schützen des Dünnschichttransistors 130. Ferner
verfügt
das Dünnschichttransistorarray-Substrat über einen
Speicherkondensator 140, der in einem Überlappungsabschnitt zwischen
der Pixelelektrode 122 und der Gateleitung 102 vorhanden
ist, einen mit der Gateleitung 102 verbundenen Gate Leitungsmustergruppe 150 und
einen mit der Datenleitung 104 verbundenen Daten Leitungsmustergruppe 160.
-
Die
Gateleitung 102 zum Anlegen eines Gatesignals und die Datenleitung 104 zum
Anlegen eines Datensignals zeigen eine Schnittstruktur in Bezug
aufeinander, um ein Pixelgebiet 105 zu bilden.
-
Der
Dünnschichttransistor 130 ermöglicht es,
ein Pixelsignal auf der Datenleitung 104 in die Pixelelektrode 122 zu
laden und es aufrechtzuerhalten, was auf ein Gatesignal auf der
Gateleitung 102 hin erfolgt. Zu diesem Zweck verfügt der Dünnschichttransistor 130 über eine
mit der Gateleitung 102 verbundene Gateelektrode 106,
eine mit der Datenleitung 104 verbundene Sourceelektrode 108 und
eine mit der Pixelelektrode 122 verbundene Drainelektrode 110.
Ferner verfügt
der Dünnschichttransistor 130 über eine
aktive Schicht 114 in Überlappung
mit der Gateelektrode 106, wobei der Gateisolierfilm 112 dazwischen
liegen, um zwischen der Sourceelek trode 108 und der Drainelektrode 110 einen
Kanal zu bilden.
-
Die
aktive Schicht 114 überlappt
auch mit der Datenleitung 104 und einer unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 162.
Auf der aktiven Schicht 114 ist ferner eine ohmsche Kontaktschicht 116 vorhanden, um
die Datenleitung 104, die Sourceelektrode 108, die
Drainelektrode 110 und die untere Daten-Kontaktfleckelektrode 162 zu
bilden.
-
Der
Kanalschutzfilm 120 ist aus Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx)
auf der aktiven Schicht 114, mit Ausbildung eines Kanals
zwischen der Sourceelektrode 108 und der Drainelektrode 110,
hergestellt. Der Kanalschutzfilm 120 verhindert eine Beschädigung der
einen Kanal bildenden aktiven Schicht 114 beim Abheben
eines Fotoresistmusters bei der Herstellung der Sourceelektrode 108,
der Drainelektrode 110 und der Pixelelektrode 122 und bei
Reinigen vor oder nach dem gesamten Prozess.
-
Die
Pixelelektrode 122 ist, über ein den Schutzfilm 118 durchdringendes
Kontaktloch 120, mit der Drainelektrode 110 des
Dünnschichttransistors 130 verbunden,
und sie ist im Pixelgebiet 105 vorhanden.
-
Ein
transparentes, leitendes Muster 118 wird aus demselben
Material wie dem der Pixelelektrode 122 auf der Sourceelektrode 108,
der Drainelektrode 110 und der Datenleitung 104 hergestellt.
Das auf der Datenleitung 104 hergestellte transparente,
leitende Muster 118 ermöglicht
es, ein Datensignal an die Sourceelektrode 108 jedes Dünnschichttransistors 130 anzulegen,
wenn die Datenleitung 104 unterbrochen ist. Das auf der
Source- und der Drainelektrode 108 und 110 hergestellte
transparente, leitende Muster 108 verhindert Korrosion
der Source- und der Drainelektrode 108 und 110,
die aus einem für
Korrosion anfälligen
Material, wie Moly bdän
(Mo), bestehen. Das transparente, leitende Muster 118 wird
so hergestellt, dass es vom benachbarten transparenten, leitenden
Muster 118 oder von der benachbarten Pixelelektrode 122 in
solchem Ausmaß beabstandet ist,
dass es einen Kurzschluss verhindern kann. Das auf der Sourceelektrode 108 ausgebildete
transparente, leitende Muster 118 ist z. B. um ungefähr 4 bis 5
m vom auf der Drainelektrode 110 hergestellten transparenten,
leitenden Muster 118 ausgebildet, wohingegen das auf der
Drainelektrode 110 hergestellte transparente, leitende
Muster 118 um z. B. ungefähr 4 bis 5 m von der Pixelelektrode 122 beabstandet
ist.
-
Demgemäß wird zwischen
der Pixelelektrode 122, an die über den Dünnschichttransistor 130 ein
Pixelsignal gelegt wird, und einer mit einer Referenzspannung versorgten
gemeinsamen Elektrode (nicht dargestellt) ein elektrisches Feld
erzeugt. Ein derartiges elektrisches Feld dreht auf Grund dielektrischer
Anisotropie Flüssigkristallmoleküle zwischen dem
Farbfilterarray-Substrat und dem Dünnschichttransistorarray-Substrat.
Das Transmissionsvermögen
von Licht durch das Pixelgebiet 107 differiert abhängig vom
Verdrehungsausmaß der
Flüssigkristallmoleküle, wodurch
eine Grauskala realisiert wird.
-
Der
Speicherkondensator 140 besteht aus der Gateleitung 102 und
einer Speicherelektrode 28 in Überlappung mit dieser, wobei
der Gateisolierfilm 112 dazwischen liegt und direkte Verbindung
mit der Pixelelektrode 122 besteht. Der Speicherkondensator 140 ermöglicht es,
ein in die Pixelelektrode 122 geladenes Pixelsignal bis
zum Laden des nächsten Pixelsignals
stabil aufrechtzuerhalten.
-
Der
Gate Leitungsmustergruppe 150 ist mit einem Gatetreiber
(nicht dargestellt) verbunden, um ein durch dieses erzeugtes Gatesignal
an die Gateleitung 102 zu legen. Der Gate Lei tungsmustergruppe 150 besteht
aus einer sich von der Gateleitung 102 aus erstreckenden
unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 und einer oberen
Gate-Kontaktfleckelektrode 156, die, über ein den Gateisolierfilm 112 durchdringendes
Kontaktloch 154, mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 verbunden
ist.
-
Der
Daten Leitungsmustergruppe 160 ist mit einem Datentreiber
(nicht dargestellt) verbunden, um ein von diesem erzeugtes Datensignal
an die Datenleitung 104 zu legen. Der Daten Leitungsmustergruppe 160 besteht
aus einer sich von der Datenleitung 104 aus erstreckenden
unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 162 und einer oberen
Daten-Kontaktfleckelektrode 166, die direkt mit dieser
verbunden ist.
-
Die 6A und 6B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines
Verfahrens zum Herstellen einer ersten Leitungsmustergruppe des
Dünnschichttransistorarray-Substrats
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
-
Gemäß den 6A und 6B wird
durch einen ersten Maskenprozess ein Gatemuster mit der Gateleitung 102,
der Gateelektrode 106 und der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 auf
dem unteren Substrat 101 hergestellt.
-
Genauer
gesagt, wird durch eine Abscheidungstechnik wie Sputtern eine Gatemetallschicht auf
dem unteren Substrat 101 hergestellt. Dann wird diese Gatemetallschicht
durch Fotolithografie und Ätzen
unter Verwendung einer ersten Maske strukturiert, um dadurch das
Gatemuster mit der Gateleitung 102, der Gateelektrode 106 und
der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 zu bilden. Das
Gatemetall besteht aus Aluminium (Al) oder einem Metall der Aluminiumgruppe,
einschließlich
Al/Nd.
-
Die 7A und 7B sind
eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines
Verfahrens zum Herstellen des Halbleitermusters, der zweiten Leitungsmustergruppe
und des Kanalschutzfilms des Dünnschichttransistorarray-Substrats
gemäß der Ausführungsform
der Erfindung.
-
Gemäß den 7A und 7B wird
der Gateisolierfilm 122 auf das mit der ersten Leitungsmustergruppe
versehene untere Substrat 101 aufgetragen. Ferner werden
durch einen zweiten Maskenprozess auf dem Gateisolierfilm 112 ein
Halbleitermuster mit der aktiven Schicht 114 und der ohmschen
Kontaktschicht 116 sowie eine zweite Leitungsmustergruppe
mit der Datenleitung 104, der Source- und der Drainelektrode 108 und 110 sowie der
unteren Kontaktfleckelektrode 162 hergestellt. Ferner wird
der Kanalschutzfilm 120 auf der aktiven Schicht 114,
die zwischen der Sourceelektrode 108 und der Drainelektrode 110 einen
Kanal bildet, hergestellt.
-
Genauer
gesagt, werden, wie es in der 8A dargestellt
ist, eine erste Halbleiterschicht 147, eine zweite Halbleiterschicht 149 und
eine Source/Drain-Metallschicht 151 durch eine Abscheidungstechnik
wie PECVD oder Sputtern usw. sequenziell auf dem Gateisolierfilm 112 hergestellt. Hierbei
besteht die erste Halbleiterschicht 147 aus intrinsisch
dotiertem amorphem Silicium, wohingegen die zweite Halbleiterschicht 149 amorphes
Silicium vom n- oder p-Typ ist. Die Source/Drain-Metallschicht 151 besteht
aus einem Metall wie Molybdän
(Mo) oder Kupfer (Cu) usw.
-
Dann
wird auf der Source/Drain-Metallschicht 151 ein Fotoresistfilm
hergestellt und danach wird im oberen Abschnitt des unteren Substrats 101 eine
zweite Teilbelichtungsmaske 170 ausgerichtet, wie es in
der 8B dargestellt ist. Die zweite Maske 107 verfügt über ein
aus einem transparenten Material bestehendes Maskensubstrat 172,
einen in einem Ab schirmungsgebiet S2 desselben vorhandenen Abschirmungsteil 174 sowie
einen Beugungsbelichtungsteil (oder semitransparenten Teil) 176,
der in einem Teilbelichtungsgebiet S3 des Maskensubstrats 172 vorhanden
ist. Hierbei wird ein durch das Maskensubstrat 172 belichtetes
Gebiet zu einem Belichtungsgebiet S1. Der Fotoresistfilm wird unter
Verwendung der zweiten Maske 170 mit Licht belichtet und
dann entwickelt, um dadurch ein Fotoresistmuster 178 mit
einer Stufenüberdeckung
im Abschirmungsgebiet S2 und im Teilbelichtungsgebiet S3, entsprechend
dem Abschirmungsteil 174 und dem Beugungsbelichtungsteil 176 der
zweiten Maske 170 auszubilden. Anders gesagt, verfügt das im
Teilbelichtungsgebiet S3 vorhandene Fotoresistmuster 178 über eine
zweite Höhe
h2, die niedriger als eine erste Höhe h1 desselben im Abschirmungsgebiet
S2 ist.
-
Die
Source/Drain-Metallschicht 151 wird durch Nassätzen unter
Verwendung des Fotoresistmusters 178 als Maske strukturiert,
um dadurch eine zweite Leitungsmustergruppe mit der Datenleitung 104,
der Sourceelektrode 108 und der Drainelektrode 110 in
Verbindung mit der Datenleitung 104 und der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 152 zu
bilden, wie es in der 8C dargestellt ist.
-
Ferner
werden die erste Halbleiterschicht 147 und die zweite leitende
Schicht 149 durch Trockenätzen unter Verwendung des Fotoresistmusters 178 als
Maske strukturiert, um dadurch die ohmsche Kontaktschicht 116 und
die aktive Schicht 114 entlang der zweiten Leitungsmustergruppe
auszubilden, wie es in der 8D dargestellt
ist. Dann wird, unter Verwendung von Sauerstoff (02) Plasma
zum Veraschen der Struktur die Höhe
des Fotoresistmusters 178 mit der zweiten Höhe h2 im
Teilbelichtungsgebiet S3, während
es im Abschirmungsgebiet S2 eine erste Höhe h1 aufweist, verringert.
Das Beugungsbelichtungsgebiet S3, d.h. die Source/Drain-Metallschicht 154 und
die ohmsche Kontaktschicht 116 im Kanalabschnitt des Dünnschichttransistors,
wird durch einen Ätzprozess
unter Verwendung des oben genannten Fotoresistmusters entfernt.
So wird die aktive Schicht 114 des Kanalabschnitts freigelegt,
um die Sourceelektrode 108 von der Drainelektrode 110 zu
trennen.
-
Wie
es in der 8E dargestellt ist, wird die Oberfläche der
freigelegten aktiven Schicht 114 des Kanalabschnitts einem
Ox (z. B. O2)- oder einem Nx (z.
B. N2)-Plasma unter Verwendung des Fotoresistmusters 178 als
Maske ausgesetzt. Dann reagiert Ox oder
Nx mit in der aktiven Schicht 114 enthaltenem
Silicium (Si), um dadurch den aus SiOx oder
SiNx bestehenden Kanalschutzfilm zu bilden.
Der Kanalschutzfilm 120 verhindert eine Beschädigung der
aktiven Schicht 114 des Kanalabschnitts hervorgerufen durch
eine Abhebeflüssigkeit
und eine Reinigungsflüssigkeit,
wie sie bei den Prozessen nach der Herstellung, d.h. beim Abheben
und Reinigen, verwendet werden.
-
Wie
es in der 8F dargestellt ist, wird das auf
der zweiten Leitungsmustergruppe verbliebene Fotoresistmuster 178 durch
Abheben entfernt.
-
Gemäß den 9A und 9B wird
das Kontaktloch 154 zum Freilegen des Gateisolierfilms 112,
der zum Bedecken der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 hergestellt
wurde, durch einen dritten Maskenprozess gebildet.
-
Genauer
gesagt, wird der zum Bedecken der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 hergestellte Gateisolierfilm 112 durch
Fotolithografie und Ätzen unter
Verwendung einer dritten Maske strukturiert, um dadurch das Kontaktloch 154 zum
Freilegen der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 zu
bilden.
-
Gemäß den 10A und 10B wird durch
einen vierten Maskenprozess auf dem mit dem Kontaktloch 154 versehenen
unteren Substrat 110 eine dritte Leitungsmustergruppe mit
der Pixelelektrode 122, dem transparenten, leitenden Muster 118, der
oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 156 und der oberen Daten-Kontaktfleckelektrode 166 hergestellt.
-
Genauer
gesagt, wird auf das mit dem Kontaktloch 154 versehene
Substrat 101 durch eine Abscheidungstechnik wie Sputtern
oder dergleichen ein transparenter, leitender Film aufgetragen.
Hierbei wird dieser transparente, leitende Film aus Indiumzinnoxid
(ITO), Zinnoxid (TO), Indiumzinnzinkoxid (ITZO) oder Indiumzinkoxid
(IZO) hergestellt. Dann wird der transparente, leitende Film durch
Fotolithografie und Ätzen
strukturiert, um dadurch die dritte Leitungsmustergruppe mit der
Pixelelektrode 122, dem transparenten, leitenden Muster 118,
der oberen Gate-Kontaktfleckelektrode 156 und der oberen
Daten-Kontaktfleckelektrode 166 zu bilden. Die Pixelelektrode 122 wird
direkt mit der Drainelektrode 110 verbunden. Das transparente,
leitende Muster 118 wird darauf hergestellt, und es wird
direkt mit der Datenleitung 104, der Speicherelektrode 28 und
der Drainelektrode 110 verbunden. Die obere Gate-Kontaktfleckelektrode 156 wird,
durch das Kontaktloch 154, mit der unteren Gate-Kontaktfleckelektrode 152 elektrisch
verbunden. Die obere Daten-Kontaktfleckelektrode 166 wird
direkt mit der unteren Daten-Kontaktfleckelektrode 162 verbunden.
-
Wie
oben beschrieben, kann, gemäß der Erfindung,
die dem Kanal des Dünnschichttransistors entsprechende
freigelegte aktive Schicht durch den Kanalschutzfilm ohne jeglichen
zusätzlichen
Schutzfilm geschützt
werden. So kann die Abscheidungsanlage oder Beschichtungsanlage
zum Herstellen des Schutzfilms beim Stand der Technik weggelassen werden,
um die Herstellkosten zu senken, und es kann eine Öffnung der
Pixelelektrode, hervorgerufen durch die Stufenüberdeckung des die Drainelektrode freilegenden
Kontaktlochs beim Stand der Technik verhindert werden.
-
Ferner
wird, gemäß der Erfindung,
der transparente, leitende Film auf der Datenleitung, der Sourceelektrode
und der Drainelektrode hergestellt. Demgemäß kann mittels des transparenten,
leitenden Musters ein Pixelsignal an jeden Dünnschichttransistor geliefert
werden, ohne dass die Datenleitung zu reparieren wäre, wenn
sie unterbrochen ist, oder um eine Korrosion der Datenleitung, der
Sourceelektrode und der Drainelektrode zu verhindern.
-
Darüber hinaus
ist, gemäß der Erfindung,
der Speicherkondensator durch die Gateleitun und die Pixelelektrode,
die einander mit dem Gateisolierfilm dazwischen überlappen, gebildet. Demgemäß ist der Abstand
zwischen den den Speicherkondenator bildenden zwei leitenden Materialien
verringert, so dass die Kapazität
des Speicherkondensators erhöht
werden kann, um die Bildqualität
zu verbessern und Verschmutzungseffekte usw. zu vermeiden.
-
Obwohl
die Erfindung durch die in den oben beschriebenen Zeichnungen dargestellten
Ausführungsformen
erläutert
wurde, ist es vom Fachmann zu beachten, dass die Erfindung nicht
auf die Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern dass vielmehr verschiedene Änderungen oder Modifizierungen
derselben möglich
sind, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll der
Schutzumfang der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente
bestimmt sein.