DE102005029265B4

DE102005029265B4 - Arraysubstrat für ein LCD sowie zugehöriges Herstellverfahren

Info

Publication number: DE102005029265B4
Application number: DE102005029265A
Authority: DE
Inventors: Young Seok Gumi Choi; Byung Yong Ahn; Hong Woo Gumi Yu; Ki Sul Gumi Cho
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2005-06-23
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: US7649581B2; KR20060011618A; US20060023138A1; GB2416908A; DE102005029265A1; FR2873826B1; GB0513166D0; CN1727976A; JP2006047985A; JP4280727B2; KR101050300B1; FR2873826A1; GB2416908B; CN100440014C

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Arraysubstrats eines LCD, das Folgendes umfasst:
– Herstellen einer Gateleitung (221; 621) und einer mit dieser verbundenen Gateelektrode (222; 622);
– Herstellen eines Gate-Kontaktflecks (277; 677), der mit einem Ende der Gateleitung (221; 621) verbunden ist und über eine Gateisolierschicht (230a; 630a) mit einem Kontaktloch (271) verfugt;
– Herstellen einer Datenleitung (261; 661) mit einem Daten-Kontaktfleck (278; 678);
– Herstellen eines Dünnschichttransistors mit einer Sourceelektrode (262; 662), einer aktiven Schicht (241, 641) und einer Drainelektrode (263; 663);
– Herstellen einer Kanalisolierschicht (242; 642) auf einem freigelegten Teil der aktiven Schicht (241; 641);
– Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters (287, 288; 687, 688), das durch das Kontaktloch (271) mit dem Gate-Kontaktfleck (277; 677) in Kontakt steht; und
– Herstellen einer Pixelelektrode (281, 681) in Kontakt mit der Drainelektrode (263, 663), wobei zum Herstellen des Gate-Kontaktflecks (277) Folgendes gehört:
– Herstellen...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay (LCD), und spezieller betrifft sie ein Arraysubstrat für ein LCD sowie ein zugehöriges Herstellverfahren mit weniger Maskenprozessen.
Beschreibung der einschlägigen Technik
Einhergehend mit der schnellen Änderung der modernen Gesellschaft auf eine Informations-orientierte Gesellschaft hin, stieg die Nachfrage nach Flachtafeldisplays mit hervorragenden Eigenschaftsvorteilen wie schlankem Profil, verringertem Gewicht und niedrigem Energieverbrauch sowie einer Farbwiedergabe hoher Qualität. Um diesen Erfordernissen zu genügen, wurden Flüssigkristalldisplays (LCDs), die eine Art derartiger Flachtafeldisplays sind, entwickelt. Im Allgemeinen verfügt ein LCD über zwei Substrate mit jeweils einer auf einer Innenseite ausgebildeten Elektrode. Die zwei Substrate werden so angeordnet, dass sie einander zugewandt sind, und in einen Raum zwischen ihnen wird ein Flüssigkristallmaterial eingefüllt. Das LCD zeigt ein Bild durch Anlegen einer Spannung an die Elektroden an, so dass im Flüssigkristallmaterial ein elektrisches Feld erzeugt wird. Das elektrische Feld manipuliert die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, wodurch schließlich die Transmission von Licht durch das LCD geändert wird.
Ein LCD kann auf eine Anzahl von Arten hergestellt werden. Eine derselben ist eine Aktivmatrix-LCD(AM-LCD)-Konfiguration, bei der Dünnschichttransistoren (TFTs) und mit diesen verbundene Pixelelektroden in einer Matrixkonfiguration angeordnet werden, wodurch eine Vielzahl von Flüssigkristallzellen gebildet ist. AM-LCDs erlangen aufgrund ihrer hervorragenden Auflösung und ihrer Wiedergabefähigkeit für bewegte Bilder die Vorherrschaft.
Bei einem AM-LCD sind auf einer Fläche eines unteren Arraysubstrats Pixelelektroden ausgebildet, und auf der Fläche eines oberen Farbsubstrats ist eine gemeinsame Elektrode ausgebildet. Wenn eine Spannung an die Elektroden des Arraysubstrats und des Farbsubstrats angelegt wird, wird zwischen diesen zwei Substraten ein vertikales elektrisches Feld erzeugt, um die Flüssigkristallmoleküle zu manipulieren. Ein AM-LCD verfügt über Vorteile wie hervorragendes Transmissionsvermögen und ein hervorragendes Öffnungsverhältnis, und es verhindert auch einen durch elektrostatische Ladungen induzierten Ausfall in Flüssigkristallzellen, da die obere, gemeinsame Elektrode als Masse dient.
Das obere Farbsubstrat verfügt ferner über eine Schwarzmatrix zum Verhindern eines Lichtleckeffekts in einem anderen Teil als dem der Pixelelektroden.
Das untere Arraysubstrat wird durch iterative Prozesse des Abscheidens von Dünnfilmen und des Strukturierens derselben durch Fotolithografie unter Verwendung einer Maske hergestellt. Beim Strukturieren der abgeschiedenen Dünnfilme werden im Allgemeinen fünf oder sechs Masken verwendet. Die Anzahl der verwendeten Masken entspricht im Allgemeinen der Anzahl der zum Herstellen des Arraysubstrats verwendeten Prozesse.
Nun werden unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ein Arraysubstrat für ein LCD sowie ein zugehöriges Herstellverfahren gemäß einer einschlägigen Technik beschrieben. Die 1 ist eine Draufsicht eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß der einschlägigen Technik, und die 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I' in der 1.
Gemäß den 1 und 2 verfügt das Arraysubstrat für ein LCD über ein transparentes, isolierendes Substrat 110, eine Vielzahl von auf diesem in einer horizontalen Richtung ausgebildeten Gateleitungen 121 sowie eine Vielzahl von sich von diesen aus erstreckenden Gateelektroden 122. Auf den Gateleitungen 121 und den Gateelektroden 122 ist ein Gateisolator 130 ausgebildet, auf dem sequenziell eine aktive Schicht 141 und ein ohmsche Kontaktschicht 151, 152 ausgebildet sind.
Ferner sind auf dem Arraysubstrat eine Vielzahl von die Vielzahl von Gateleitungen 121 orthogonal schneidenden Datenleitungen 161; eine sich ausgehend von jeder derselben erstreckende Sourceelektrode 162; eine dieser zugewandte Drainelektrode 163 zentrisch auf der Gateelektrode 122 sowie eine Kondensatorelektrode 165 in Überlappung mit jeder der Vielzahl von Gateleitung 121 ausgebildet.
Die Datenleitungen 161, die Source- und die Drainelektrode 162 und 163 sowie die Kondensatorelektrode 165 sind mit einer Passivierungsschicht 170 bedeckt. Die Passivierungsschicht 170 verfügt über ein erstes und ein zweites Kontaktloch 171 und 172, die die Drainelektrode 163 bzw. die Kondensatorelektrode 165 freilegen.
In einem Pixelbereich auf der Passivierungsschicht 170, der durch die sich schneidenden Gateleitungen 121 und Datenleitungen 161 gebildet wird, ist eine Pixelelektrode 181 ausge bildet. Die Pixelelektrode 181 ist über das erste und zweite Kontaktloch 171 und 172 mit der Drainelektrode 162 bzw. der Kondensatorelektrode 165 verbunden.
Das Arraysubstrat mit dem obigen Aufbau kann durch einen Fotolithografieprozess unter Verwendung von fünf Masken hergestellt werden. Jeder Fotolithografieprozess enthält Schritte des Spülens des Substrats, des Auftragens eines Fotoresistfilms, des Entwickelns und Strukturierens des belichteten Fotoresistfilms sowie des Ätzens einer durch das Fotoresistmuster freigelegten Schicht.
Demgemäß wird, wenn ein einzelner Fotolithografieprozess weggelassen werden kann, die Gesamtherstellzeit in beträchtlichem Ausmaß verkürzt, und die Gesamtherstellkosten können gesenkt werden. Auch kann durch das Weglassen eines Fotolithografieprozesses, da jeder derselben eine bestimmte Fehlergefahr birgt, die Rate von Substratausfällen gesenkt werden. Daher ist es bevorzugt, dass die Anzahl der verwendeten Masken während der Herstellung des Arraysubstrats verringert wird.
Außerdem ist im Allgemeinen, da das Arraysubstrat auf seiner gesamten, die TFTs enthaltenden Fläche über die Passivierungsschicht verfügt, eine teure Anlage für plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidung (PECVD) erforderlich, was zu einem Anstieg der Herstellkosten führt.
Ferner ist, da die Passivierungsschicht über Kontaktlöcher verfügt, um die Drainelektrode und die Kondensatorelektrode mit der Pixelelektrode zu verbinden, ein Fotolithografieprozess zur Herstellung der Kontaktlöcher hinzugefügt, was die Herstellkosten erhöhen und die Gefahr eines Unterbrechungsfehlers der Datenleitungen steigern kann.
Zu einem Produktausfall kann es aufgrund eines Stufenabschnitts der Kontaktlöcher während der Herstellung der Pixelelektroden kommen und die Bildqualität kann durch einen Punktdefekt verringert werden. Auch kann, wenn die Passivierungsschicht nicht gleichmäßig ausgebildet wird, die Speicherkapazität abnehmen, was zu einem Punktfehler auf einem Schirm führen kann.
Die DE 197 58 065 A1 beschreibt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Hierbei wird zur Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung zunächst auf ein transparentes Substrat eine Aluminiumschicht aufgebracht und strukturiert, um Gatebusleitungen, Gatepads, Gateelektroden, Sourcepads und eine Kurzschlussschiene auszubilden. Nach dem Abscheiden einer anodischen Oxidschicht wird, eine Gateisolierungsschicht, eine Halbleiterschicht und eine dotierte Halbleiterschicht aufeinanderfolgend auf dem Substrat aufgebracht und strukturiert, um eine Halbleiterschicht und eine ohmsche Kontaktschicht über jeder Gateelektrode auszubilden. Mit Hilfe eines weiteren Maskenprozesses werden dann ein erstes Gatekontaktloch über jedem Gatepad und ein erstes Sourcekontaktloch über jedem Sourcepad in der Gateisolierungsschicht ausgebildet. Danach wird eine Metallschicht auf der Oberfläche des Substrats aufgebracht und strukturiert, um Sourceelektroden und Drainelektroden auf der ohmschen Kontaktschicht und Sourcebusleitungen auf der Gateisolierungsschicht auszubilden. Hierauf wird die gesamte resultierende Oberfläche des Substrats einschließlich der Sourceelektroden und der Drainelektroden mit einem Isolierungsmaterial wie Siliciumoxid oder Siliciumnitrid vakuumbedampft, um eine zweite Isolierungsschicht auszubilden. Die zweite Isolierungsschicht wird dabei strukturiert, um darin ein zweites Gatekontaktloch über dem Gatepad, ein zweites Sourcekontaktloch über dem Sourcepad, und ein Drainkontaktloch über der Drainelektrode auszubilden.
Die US 2002/0085157 A1 beschreibt eine weitere Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Hierbei weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine Vielzahl von Dünnschichttransistoren auf, die eine Gateleektrode, ein Gateisolierschicht, eine inselförmige Halbleiterschicht, eine Sourceeleketrode und eine Drainelektrode aufweisen. Die Gateelektrode liegt auf der gleichen Höhe wie die Abtastleitungen auf der Oberfläche eines Glassubstrats. Der Gateisolierfilm bedeckt die Abtastleitung und die Gateleektrode. Die Halbleiterinsel wird auf dem Gateisolierfilm gegenüberliegend der Gateelektrode gebildet. Die Sourceelektrode und die Drainelektrode werden auf der gleichen Höhe wie die Signalleitungen hergestellt. Die Sourceelektrode wird auf einer Seite der Insel und der Drainelektrode wird auf der andern Seite davon gebildet. Eine Passivierungsschicht wird schließlich hergestellt, um die Dünnschichttransistoren zu bedecken. Die Gateelektroden und die Abtastleitungen können hierbei als Dreischichtstruktur aus einer Al-Schicht, einer Ti-Schicht und einer TiN-Schicht gebildet sein.
Die DE 103 17 627 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Matrixsubstrats für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Hierbei wird bei der Herstellung eines Dünnschichttransistors mit einer Sourceelektrode, einer Drainelektrode und einer aktiven Schicht eine Passivierungsschicht auf dem gesamten Substrat abgeschieden und strukturiert um ein Drainkontaktloch, ein Speicherkontaktloch, ein Gateanschlusskontaktloch und ein Datenanschlusskontaktloch auszubilden.
Die DE 10 2005 027 445 A1 beschreibt ein Dünnschichttransistorarray-Substrat und ein Herstellungsverfahren für ein solches. Das Dünnschichttransistorarray-Substrat schützt einen Dünnschichttransistor ohne Schutzfilm. Bei diesem Dünnschichttransistorarray-Substrat ist eine Gateelektrode mit einer Gateleitung verbunden. Eine Sourceelektrode ist mit einer Datenleitung verbunden, die die Gateleitung schneidet, um ein Pixelgebiet zu bilden. Der Sourceelektrode steht eine Drainelektrode gegenüber, wobei sich dazwischen ein Kanal befindet. Im Kanal ist eine Halbleiterschicht vorhanden. Eine Pixelelektrode im Pixelgebiet steht über im Wesentlichen das gesamte Überlappungsgebiet zwischen ihr und einer Drainelektrode mit dieser in Kontakt. Auf der dem Kanal entsprechenden Halbleiterschicht ist ein Kanalschutzfilm zum Schützen der Halbleiterschicht vorhanden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demgemäß ist die Erfindung auf ein Arraysubstrat für ein LCD sowie ein zugehöriges Herstellverfahren gerichtet, die eines oder mehrere der oben genannten Probleme aufgrund von Einschränkungen und Nachteilen der einschlägigen Technik im Wesentlichen vermeiden. Im Wesentlichen erzielt die Erfindung dies dadurch, dass eine Struktur und ein Herstellprozess, die eine Passivierungsschicht erübrigen, geschaffen sind.
Diese erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch ein Arraysubstrat nach Anspruch 7.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch sie die Anzahl der zum Herstellen irgendeines LCD erforderlichen Schritte verringert ist.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie die Zuverlässigkeit eines LCD-Herstellprozesses verbessert.
Ein anderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie weniger Anlagenteile zum Herstellen eines LCD benötigt.
Die oben genannten und andere Vorteile der Erfindung werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines Arraysubstrats eines LCD erzielt, das Folgendes umfasst: Herstellen einer Gateleitung und einer mit dieser verbundenen Gateelektrode; Herstellen eines Gate-Kontaktflecks, der mit einem Ende der Gateleitung verbunden ist und über eine Gateisolierschicht mit einem Kontaktloch verfügt; Herstellen einer Datenleitung mit einem Daten-Kontaktfleck; Herstellen eines Dünnschichttransistors mit einer Sourceelektrode, einer aktiven Schicht und einer Drainelektrode; Herstellen einer Kanalisolierschicht auf einem freigelegten Teil der aktiven Schicht; Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters, das durch das Kontaktloch mit dem Gate-Kontaktfleck in Kontakt steht; und Herstellen einer Pixelelektrode in Kontakt mit der Drainelektrode.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung werden die oben genannten und anderen Vorteile durch ein Arraysubstrat eines LCD mit Folgendem erzielt: einem Substrat; einer Vielzahl von Gateleitungen und einer Vielzahl von diese schneidenden Datenleitungen, um eine Vielzahl von Pixelbereichen zu bilden; einer Vielzahl von Dünnschichttransistoren, von denen jeder über eine Gateelektrode, eine aktive Schicht, eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode verfügt; einer Kanalisolierschicht, die auf der aktiven Schicht jedes der Vielzahl von Dünnschichttransistoren zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode ausgebildet ist; einer Pixelelektrode, die auf jedem der Pixelbereiche ausgebildet ist und mit der Drainelektrode in Kontakt steht; einem Gate-Kontaktfleck, der an einem Ende jeder der Vielzahl von Gateleitungen ausgebildet ist und über eine Gateisolierschicht verfügt, in der ein Kontaktloch vorhanden ist; und einem transparenten Elektrodenmuster in Kontakt mit dem Gate-Kontaktfleck durch das Kontaktloch hindurch.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung werden die oben genannten und andere Vorteile durch ein Verfahren zum Herstellen eines Arraysubstrats eines LCD erzielt, das Folgendes umfasst: Herstellen einer Gateleitung, eines Gate-Kontaktflecks und einer Gateelektrode mit drei Material-Unterschichten; Herstellen einer Datenleitung mit einem Daten-Kontaktfleck; Herstellen eines Dünnschichttransistors mit einer Sourceelektrode, einer aktiven Schicht und einer Drainelektrode; Herstellen einer Kanalisolierschicht auf einem freigelegten Teil der aktiven Schicht; Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters, das durch das Kontaktloch mit dem Gate-Kontaktfleck in Kontakt steht; und Herstellen einer Pixelelektrode in Kontakt mit der Drainelektrode.
Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung werden die oben genannten und andere Vorteile durch ein Arraysubstrat eines LCD mit Folgendem erzielt: einem Substrat; einer Vielzahl von Gateleitungen und einer Vielzahl von diese schneidenden Datenleitungen, um eine Vielzahl von Pixelbereichen zu definieren, wobei jede der Vielzahl von Datenleitungen über drei Material-Unterschichten verfügt; einer Vielzahl von Dünnschichttransistoren, von denen jeder über eine Gateelektrode, eine aktive Schicht, eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode verfügt; einer Kanalisolierschicht, die auf der aktiven Schicht jedes der Vielzahl von Dünnschichttransistoren zwischen der Sourceelektrode und der Drainelektrode ausgebildet ist; einer Pixelelektrode, die auf jedem der Pixelbereiche ausgebildet ist und mit der Drainelektrode in Kontakt steht; einem Gate-Kontaktfleck, der an einem Ende jeder der Vielzahl von Gateleitungen ausgebildet ist und über drei Material-Unterschichten verfügt, in der ein Kontaktloch vorhanden ist; und einem transparen ten Elektrodenmuster in Kontakt mit dem Gate-Kontaktfleck durch das Kontaktloch hindurch.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die enthalten sind, um für ein weiteres Verständnis der Erfindung zu sorgen, und die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil derselben bilden, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien derselben zu erläutern.
1 ist eine Draufsicht eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß der einschlägigen Technik;
2 ist eine Schnittansicht der Linie I-I' in der 1;
3 ist eine Draufsicht eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II' in der 3;
5A bis 5G sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß der Erfindung;
6A bis 6C veranschaulichen teilweise einen Prozess zum Herstellen eines Gate-Kontaktflecks in einem Arraysubstrat für ein LCD gemäß der Erfindung;
7 ist eine Schnittansicht eines Gate-Kontaktflecks eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
8 ist eine Schnittansicht eines Gate-Kontaktflecks eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und
9A bis 9G sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nun wird detailliert auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genommen, zu denen in den beigefügten Zeichnungen Beispiele veranschaulicht sind.
Die 3 ist eine Draufsicht eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß einer Ausführungsform gemäß der Erfindung; und die 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie II-II' in der 3. Gemäß den 3 und 4 verfügt das Arraysubstrat für ein LCD über ein transparentes, isolierendes Substrat 210, eine Vielzahl von auf diesem in horizontaler Richtung hergestellten Gateleitungen 221 sowie eine Vielzahl von Gateelektroden 222, die von der Vielzahl von Gateleitungen 221 vorstehen und sich ausgehend von diesen erstrecken. An einem verlängerten Ende jeder der Vielzahl der Gateleitungen 221 ist ein Gate-Kontaktfleck 277 ausgebildet.
Auf dem Gate-Kontaktfleck 277 ist eine erste Gateisolierschicht 230a mit einem Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 271 ausgebildet. Auf der ersten Gateisolierschicht 230a ist ein transparentes Elektrodenmuster 287 ausgebildet, das elektrisch durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 271 mit dem Gate-Kontaktfleck verbunden ist.
Die erste Isolierschicht 230a und eine zweite Gateisolierschicht 230b werden auf der Vielzahl von Gateleitungen 221 und der Vielzahl von Gateelektroden 222 hergestellt. Auf der zweiten Isolierschicht 230b werden sequenziell eine aktive Schicht 241 und eine ohmsche Kontaktschicht (nicht dargestellt) hergestellt.
Wie es in der 3 dargestellt ist, schneidet eine Vielzahl von Datenleitungen 261 die Vielzahl von Gateleitungen 221 auf orthogonale Weise. Ausgehend von jeder der Datenleitungen 261 erstreckt sich eine Sourceelektrode 262, und nahe derselben ist eine Drainelektrode 263 angeordnet, die beide teilweise mit der Gateelektrode 222 überlappen. Mit jeder der Vielzahl von Gateleitungen 221 überlappt eine Kondensatorelektrode 265.
Auf dieser Kondensatorelektrode 265 wird ein transparentes, leitendes Elektrodenmaterial hergestellt, das sich ausgehend von einer Pixelelektrode 281 erstreckt. Unter den Datenleitungen 261 und der Kondensatorelektrode 265 ist ein Muster 245 einer aktiven Schicht ausgebildet. Bei dieser Konfiguration ist zwischen der Pixelelektrode 281 und den Gateleitungen 221 ein Speicherkondensator ausgebildet. Die zwischen der Pixelelektrode 281 und den Gateleitungen 221 ausgebildete Gateisolierschicht 230a kann dünn sein, um den Speicherkondensator zu kompensieren, um dadurch einen Punktfehler zu verhindern. Anders gesagt, ist die Speicherkapazität im Wesentlichen kompensiert, da der Speicherkondensator gleichmäßig zwischen der sich ausgehend von der Kondensatorelektrode 265 erstreckenden Pixelelektrode 281 und den Gateleitungen 221 ausgebildet ist.
Auf der aktiven Schicht ist eine Kanalisolierschicht 242 mit einem isolierenden Material wie Siliciumoxid (SiOx) ausgebildet, wodurch zwischen der Sourceelektrode 262 und der Drainelektrode 263 ein Kanal gebildet ist. Die Kanalisolierschicht 242 verhindert eine Verunreinigung der aktiven Schicht 241.
Auf den Datenleitungen 261 ist zusätzlich ein Pixelelektrodenmuster 281a ausgebildet. Das auf den Datenleitungen 261 ausgebildete Pixelelektrodenmuster 281a kann als Selbstreparaturmuster verwendet werden, wenn in einer Datenleitung eine Unterbrechung auftritt. In einem durch den Schnitt der Gateleitungen 221 und der Datenleitungen 261 gebildeten Pixelbereich ist eine Pixelelektrode 281 ausgebildet. Diese Pixelelektrode 281 ist elektrisch mit der Drainelektrode 261 und der Kondensatorelektrode 265 verbunden. Auch bedeckt die Pixelelektrode 281 die Kondensatorelektrode 265, und sie ist elektrisch mit dieser verbunden.
Ein Daten-Kontaktfleck 278 ist so ausgebildet, dass er sich ausgehend von jeder der Vielzahl der Datenleitungen 261 an einem Ende jeder derselben erstreckt. Unter dem Daten-Kontaktfleck 278 ist ein aktives Muster 243 ausgebildet, und auf ihm ist ein transparentes Elektrodenmuster 288 ausgebildet. Die aktive Schicht 241 und die Datenleitungen 261 werden sequenziell abgeschieden und dann einmal strukturiert. Infolgedessen wird das Muster 241a der aktiven Schicht unter den Datenleitungen 261 ausgebildet.
Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des Arraysubstrats mit der obigen Konstruktion unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die 5A bis 5G sind Schnittansichten zum Veranschauli chen eines Verfahrens zum Herstellen eines Arraysubstrats für ein LCD durch einen Prozessablauf gemäß der Erfindung. Gemäß der 5A wird eine Gateleitungsschicht 221a zum Herstellen von Gateleitungen auf einem Substrat 210 abgeschieden, und dann wird auf dieser eine erste Gateisolierschicht 230a abgeschieden. Die Gateleitungsschicht 221a kann aus einem Metall wie Chrom (Cr), Wolfram (W), Aluminium (Al), Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta) und einer Aluminium(Al)legierung hergestellt werden. Die erste Gateisolierschicht 230a kann aus einem isolierenden Material wie Siliciumnitrid (SiNx) und Siliciumdioxid (SiO2) hergestellt werden.
Auf die erste Gateisolierschicht 230a wird ein Fotoresistfilm aufgetragen. Dieser Fotoresistfilm kann ein Positiv-Fotoresist sein, bei dem der lichtausgesetzte Teil durch eine Entwicklungslösung entwickelt wird. Jedoch ist es für den Fachmann leicht ersichtlich, dass ein Negativ-Fotoresist verwendet werden kann. Der aufgetragene Fotoresistfilm wird Licht durch eine über dem Substrat 210 angeordnete Beugungsmaske hindurch ausgesetzt, um ein Fotoresistmuster 291 auszubilden. Die Beugungsmaske verfügt über einen ersten Abschnitt, durch den Licht durchgelassen wird, einen zweiten Abschnitt, der als Gitter konfiguriert ist und durch den Licht teilweise durch Beugung durchgelassen wird, und einen dritten Abschnitt, durch den Licht vollständig ausgeblendet wird.
Unter Verwendung von Fotolithografietechniken wird der Fotoresistfilm durch die Beugungsmaske hindurch belichtet, um ein Fotoresistmuster mit einem Stufenabschnitt auszubilden. Z. B. wird Licht durch die Maske auf den Fotoresistfilm auf dem Substrat 210 gestrahlt, um Abschnitte desselben zu belichten. Dann verbleibt, wenn der belichtete Fotoresistfilm entwickelt wird, auf dem Gate-Kontaktfleck 277, den Gatelei tungen 221 und den Gateelektroden 222 ein Fotoresistmuster 291.
Während des Entwickelns des aufgetragenen Fotoresistfilms wird der belichtete Teil desselben entfernt, so dass das Fotoresistmuster 291 gebildet wird, wie es in der 5A dargestellt ist.
Als Nächstes wird, gemäß der 5B, die durch das Fotoresistmuster 291 freigelegte erste Gateisolierschicht 230a durch einen Trockenätzvorgang weggeätzt, und dann wird die darunter liegende Gatemetallschicht 221a durch einen Nassätzvorgang geätzt. Danach wird das auf dem Gate-Kontaktfleck 277, der Gateleitung 221 und der Gateelektrode 222 verbliebene Fotoresistmuster 291 durch einen Veraschungsprozess entfernt. Aufgrund des Musters auf der Beugungsmaske verfügt das auf dem Gate-Kontaktfleck 277 vorhandene Fotoresistmuster 291 über eine Form mit einer Fläche verschiedener Höhen. Demgemäß wird, wenn das Fotoresistmuster 291 mit geringerer Höhe auf dem Gate-Kontaktfleck 277 entfernt wird, die erste Gateisolierschicht 230a in den unteren Teilen des Fotoresistmuster 291 teilweise freigelegt. Der freigelegte Teil entspricht dem Kontaktloch 271. Der freigelegte Teil der ersten Isolierschicht 230a wird durch einen Trockenätzprozess geätzt. Demgemäß werden, wie es in der 5C dargestellt ist, der Gate-Kontaktfleck 277, die Gateelektrode 222 und die Gateleitung 221 auf dem Substrat 210 ausgebildet, und die erste Gateisolierschicht 230a wird auf dem Gate-Kontaktfleck 227, der Gateelektrode 222 und der Gateleitung 221 ausgebildet. Auch wird in der ersten Gateisolierschicht 230a auf dem Gate-Kontaktfleck 277 ein Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 271 ausgebildet.
Dann wird das auf dem Gate-Kontaktfleck 277 verbliebene Fotoresistmuster 291 abgehoben. Die erste Gateisolierschicht 230a mit dem Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 271 wird auf dem Gate-Kontaktfleck 277 hergestellt, um diesen gegen einen Kontaktausfall durch Korrosion an ihm während der folgenden Bearbeitung zu schützen. Demgegenüber muss, wenn die Gateleitung 221 aus einem Metallmaterial wie Titan (Ti) hergestellt wird, die erste Gateisolierschicht 230a nicht auf dem Gate-Kontaktfleck 277 hergestellt werden.
Als Nächstes werden, gemäß der 5D, eine zweite Gateisolierschicht 230b, eine Halbleiterschicht 241a und eine Datenleitungsschicht 261a zum Herstellen der Datenleitung sequenziell auf der gesamten Fläche des Substrats 210 mit der Gateleitung 221, der Gateelektrode 222 und dem Gate-Kontaktfleck 227 hergestellt.
Die zweite Gateisolierschicht 230b kann über einen Isolator verfügen, wie Siliciumnitrid (SiNx) und Siliciumdioxid (SiO2). Die Datenleitungsschicht 261a kann aus einem Metall wie Chrom (Cr), Wolfram (W), Aluminium (Al), Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta) und einer Aluminium(Al)legierung hergestellt werden.
Als Nächstes wird ein Fotoresistfilm auf die Datenleitungsschicht 261 aufgetragen. Der aufgetragene Fotoresistfilm wird unter Verwendung einer über dem Substrat 210 angeordneten Beugungsmaske belichtet und dann entwickelt, um ein Fotoresistmuster 292 auszubilden.
Eine Beugungsbelichtung unter Verwendung einer anderen Beugungsmaske wird im Wesentlichen entsprechend demselben Prinzip wie beim vorigen Belichtungsvorgang ausgeführt. Durch Beugungsbelichtung und Entwicklung des Fotoresistfilms wird auf der Datenleitungsschicht 261a ein Fotoresistmuster 292 mit einer vorbestimmten Stufenhöhe ausgebildet.
Z. B. ist das Fotoresistmuster 292 mit einem ersten Abschnitt, der die gesamte Oberfläche der Gateelektrode 222 bedeckt, einem zweiten Abschnitt, der teilweise die Gateleitung 221 bedeckt, und einem dritten Abschnitt ausgebildet, der einen vorbestimmten Teil der Gateleitung 221 bedeckt und mit einem Bereich überlappt, in dem der Daten-Kontaktfleck 278 ausgebildet ist.
Danach werden die zweite Gateisolierschicht 230b, die Halbleiterschicht 241a und die Datenleitungsschicht 261a, auf denen nicht das Fotoresistmuster 292 angeordnet ist, unter Verwendung des Fotoresistmusters 292 als Maske geätzt und strukturiert.
Gemäß der 5E wird die Datenleitungsschicht 261a nassgeätzt, und die Halbleiterschicht 241a und die zweite Gateisolierschicht 230b werden trocken-geätzt, so dass nur die erste Gateisolierschicht 230a mit dem Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 271 auf dem Gate-Kontaktfleck 277 verbleibt. Auch sind die zweite Gateisolierschicht 230b, die aktive Schicht 241 und die zweite Metallschicht 261 auf der Gateelektrode 222 ausgebildet. Das Fotoresistmuster 292 verbleibt teilweise auf der strukturierten zweiten Metallschicht 261, d. h. dem Datenleitungsmuster, über der Gateelektrode 222, und es verbleibt teilweise auf der Kondensatorelektrode 265 über der Gateleitung 221.
Auf der Gateleitung 221 überlappt die zweite Gateisolierschicht 230b teilweise mit der Gateelektrode 222. Die erste Gateisolierschicht 230a ist auf einer Fläche der Gateelektrode ausgebildet. Auf der Gateleitung 221 sind eine aktive Schicht 245 und eine Kondensatorelektrode 265 ausgebildet.
An einem Ende der Gateleitung wird ein Daten-Kontaktfleck 278 hergestellt. Wenn dies erfolgt, werden die zweite Gate isolierschicht 230b, das Muster 243 der aktiven Schicht sowie der Daten-Kontaktfleck 278 sequenziell auf dem Daten-Kontaktfleckbereich des Substrats 210 hergestellt. In diesem Herstellstadium verbleibt das Fotoresistmuster 292 auf dem Daten-Kontaktfleck 278.
Als Nächstes wird das über der Gateelektrode 222, über einem Teil der Gateleitung 221 und über einem Teil des Daten-Kontaktflecks 278 ausgebildete Fotoresistmuster 292 teilweise durch einen Veraschungsprozess abgehoben. Das Ergebnis des teilweisen Abhebens besteht darin, dass die Oberfläche der Datenleitungsschicht 261a teilweise freigelegt ist. Dann wird der freigelegte Teil der Datenleitungsschicht 261a geätzt, um die aktive Schicht 241 teilweise freizulegen. Durch Freilegen der aktiven Schicht 241 wird die Datenleitungsschicht 261a in eine Sourceelektrode 262 und eine Drainelektrode 263 unterteilt.
Gemäß der 5F sind eine Sourceelektrode 262 und eine Drainelektrode 263 dadurch um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet, dass der freigelegte Teil der Datenleitungsschicht 261a geätzt wird. In diesem Stadium des beispielhaften Herstellprozesses ist das Fotoresistmuster 292 immer noch auf einem Teil der Sourceelektrode 262 und der Drainelektrode 263 verblieben.
Als Nächstes wird, um in der aktiven Schicht 241 einen Kanal auszubilden, eine auf dieser hergestellte Fremdstoff-dotierte Schicht unter Verwendung von n⁺-Ionen trocken-geätzt, so dass unter der Sourceelektrode 242 und der Drainelektrode 243 eine ohmsche Kontaktschicht (nicht dargestellt) ausgebildet wird. Während des Trockenätzen unter Verwendung von n⁺-Ionen wird die gesamte Oberfläche des Substrats 210 einem O₂-Plasma ausgesetzt, so dass Oxidionen zur freigelegten Fläche der freigelegten Fläche der aktiven Schicht 241 be schleunigt werden, um eine Kanalisolierschicht 242 auszubilden, die ein Oxid enthalten kann.
Der Vorgang, bei dem das Substrat einem O₂-Plasma ausgesetzt wird, kann unter Verwendung einer n⁺-Trockenätzvorrichtung leicht ausgeführt werden. Der Fachmann erkennt, dass andere Plasmen, wie Stickstoffplasma, Wolframplasma usw. verwendet werden können. Die Kanalisolierschicht 242 verhindert, dass die aktive Schicht 241 verunreinigt wird, und sie schützt die aktive Schicht.
Als Nächstes wird das auf der Sourceelektrode 262 und der Drainelektrode 263 verbliebene Fotoresistmuster 292 abgehoben.
Gemäß der 5G wird ein transparentes, leitendes Elektrodenmaterial abgeschieden und strukturiert, um eine Pixelelektrode 281 und transparente Elektrodenmuster 287 und 288 auszubilden. Das transparente, leitende Elektrodenmaterial transparente Metalle wie Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO), Indiumzinnzinkoxid (ITZO) und dergleichen.
Die Pixelelektrode 281 wird auf dem Pixelbereich hergestellt, der durch den Schnitt der Gateleitungen 221 und der Datenleitungen 261 gebildet wird, und sie ist elektrisch mit der Drainelektrode 263 verbunden. Die Pixelelektrode 281 erstreckt sich bis zur Oberseite der ihr benachbarten Gateleitung, um die Kondensatorelektrode 265 zu bedecken.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung kann ein Kontaktfehler zwischen der Drainelektrode 263 und der Pixelelektrode 281 verhindert werden, da diese beiden durch einen direkten Kontakt verbunden sind. Demgegenüber kann bei einem LCD gemäß der einschlägigen Technik, bei dem die Pixelelektrode durch ein in der Passivierungsschicht ausgebil detes Kontaktloch mit der Drainelektrode verbunden ist, ein Kontaktfehler auftreten.
Die transparenten Elektrodenmuster 287 und 288 können auf der Datenleitung 261 hergestellt werden, und sie können von Nutzen sein, da sie als Selbstreparaturelektrode verwendet werden können, wenn ein Unterbrechungsfehler der Datenleitung auftritt. Die transparenten Elektrodenmuster 287 und 288 werden auch auf dem Gate-Kontaktfleck 277 und dem Daten-Kontaktfleck 278 hergestellt. Die auf dem Gate-Kontaktfleck 277 hergestellten transparenten Elektrodenmuster 287 und 288 stehen durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 271 in elektrischem Kontakt mit diesem.
Die 6A bis 6C veranschaulichen teilweise einen Prozess zum Herstellen eines Gate-Kontaktflecks in einem Arraysubstrat für ein LCD gemäß der Erfindung.
Gemäß den 6A und 5C wird auf jedem Substrat 210, 310 ein Gate-Kontaktfleck 277, 377 hergestellt. Erste Gateisolierschichten 230a und 330a, wie sie auf den Gate-Kontaktflecken 277 bzw. 377 hergestellt werden, verfügen über Kontaktfleck-Kontaktlöcher 271 und 371. Die Gateisolierschicht 330a legt den Gate-Kontaktfleck 377 am Kontaktloch 371 nicht frei. Beim Herstellen dieser Strukturen wird eine Gatemetallschicht zum Ausbilden von Gateleitungen auf einem Substrat 210, 310 abgeschieden, und dann wird eine erste Gateisolierschicht 230a, 330a auf der Gatemetallschicht abgeschieden.
Auf die erste Gateisolierschicht 230a, 330a wird ein Fotoresistfilm aufgetragen. Der aufgetragene Fotoresistfilm wird durch eine über dem Substrat 210, 310 angeordnete Beugungsmuster Licht ausgesetzt und dann entwickelt, um ein Fotoresistmuster mit einer Fläche mit verschiedenen Höhe auszubil den.
Als Nächstes wird die durch das Fotoresistmuster belichtete erste Gateisolierschicht 230a, 330a durch einen Trockenätzvorgang abgeätzt, und das auf dem Gate-Kontaktfleck 277, 377 mit geringerer Höhe ausgebildete Fotoresistmuster sowie das auf der Gateleitung 221 und den Gateelektroden 222, 322 verbliebene Fotoresistmuster werden durch einen Veraschungsprozess entfernt. Da das Fotoresistmuster, das mit geringer Höhe auf dem Gate-Kontaktfleck 277 ausgebildet ist, durch die Veraschung entfernt wird, ist die erste Gateisolierschicht 230a, 330a teilweise freigelegt. Der freigelegte Teil der ersten Gateisolierschicht 230a, 330a wird durch einen Trockenätzprozess geätzt. Durch diese Vorgehensweise wird, wie es in der 6A dargestellt ist, die erste Gateisolierschicht 330a mit einem Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 371, das den Gate-Kontaktfleck 377 nicht freilegt, auf diesem ausgebildet.
Als Nächstes wird die Gatemetallschicht nass-geätzt, um den Gate-Kontaktfleck 377, Gateleitungen und Gateelektroden auszubilden. Dann wird das auf dem Gate-Kontaktfleck 377 verbliebene Fotoresistmuster abgehoben. Wenn der Gate-Kontaktfleck 377 auf die obige Weise hergestellt wird, können der Trockenätzvorgang für die erste Gateisolierschicht 330a, der Veraschungsvorgang und der Trockenätzvorgang zum Ausbilden des Gate-Kontaktfleck-Kontaktlochs 371 in der ersten Gateisolierschicht 330 unter Verwendung eines einzelnen Anlagenteils ausgeführt werden. Dann wird das sich ergebende Substrat zum Nassätzen der Gatemetallschicht zu einem Nassätzer transportiert. Dies führt zu einer leichteren und simpleren Herstellung.
Auch kann, da der Gate-Kontaktfleck 377 durch die im Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 371 verbliebene erste Gateisolier schicht 330a geschützt werden kann, ein Kontaktfehler zwischen dem Gate-Kontaktfleck 377 und dem transparenten Elektrodenmuster 387 verhindert werden.
Als Nächstes werden, gemäß den 6B und 5E, die Schicht des für die Datenleitung verwendeten Materials sowie die Gateisolierschicht 230a, 330a unter Verwendung des Fotoresistmusters als Maske geätzt, um auf einem Dünnschichttransistorbereich eine Sourceelektrode 262 und eine Drainelektrode 263 auszubilden. Bei dieser Vorgehensweise werden diejenigen Teile der Gateisolierschicht 230a, 330a, die die Kontaktlöcher 271, 371 bedecken, entfernt, um diese dadurch freizulegen.
Gemäß den 6C und 5G steht der Gate-Kontaktfleck 277, 377 durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 271, 371 hindurch in elektrischem Kontakt mit dem transparenten Elektrodenmuster 287, 387.
Bei einem Arraysubstrat eines LCD gemäß der Erfindung kann die Gateleitung mit einer Doppelschichtstruktur oder einer Dreifachschichtstruktur hergestellt werden.
Um eine Signalverzögerung zu vermeiden, ist als Metallmaterial für die Gateleitung Al, eine Al-Legierung, Mo, Cu oder dergleichen mit relativ niedrigem spezifischem Widerstand (z. B. weniger als 15 μΩcm–1) geeignet. Unter den obigen Metallmaterialien werden Al und AlNd mit der weitesten Verbreitung verwendet.
Jedoch neigen Al oder AlNd zu einer Verunreinigung, wie Oxidation. Wenn Al oder AlNd Luft ausgesetzt wird, treten eine Auswärtsdiffusion von Al-Ionen und eine Einwärtsdiffusion von Sauerstoffionen auf, so dass an einer zugehörigen Oberfläche ein Oxidfilm (z. B. ein Al₂O₃-Film) gebildet wird.
Auch oxidiert, wenn eine Gateleitung aus Al oder AlNd mit einer transparenten Pixelelektrode aus ITO in Kontakt steht, ein Kontaktabschnitt zwischen diesen zwei Metallschichten durch die innere Oxidation des ITO oxidiert, was zu einem Anstieg des elektrischen Widerstands führt.
Demgemäß neigt eine nur aus Al hergestellte Gateleitung zu einer Bauteilbeeinträchtigung aufgrund von Oxidation. Dieser Effekt kann dadurch gelindert werden, dass die Gateleitung als Schichtstruktur mit einer auf eine Al-Schicht aufgeschichteten Mo-Schicht hergestellt wird. Mo verfügt über einen relativ niedrigen spezifischen Widerstand von 12–14 μΩcm–1 und eine relativ gute Kontaktcharakteristik zu Al. Ferner kann Mo alleine, ohne Kombination mit anderen Materialien, als Gateleitungsmaterial verwendet werden.
Die 7 ist eine Schnittansicht eines Gate-Kontaktflecks eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Wie es in der 7 dargestellt ist, ist der Gate-Kontaktfleck 477 des Arraysubstrats an einem Ende der Gateleitung mit Doppelschichtstruktur ausgebildet. Wie die Gateleitung so kann auch der Gate-Kontaktfleck über eine Doppelschichtstruktur verfügen.
Der Gate-Kontaktfleck 477 wird so hergestellt, dass er über eine Doppelschichtstruktur aus einer Schicht 477a eines Metalls mit niedrigem Widerstand und einer Barrieremetallschicht 477b verfügt. Für die Barrieremetallschicht 477b kann Mo verwendet werden, und für die Schicht 477a mit niedrigem Widerstand kann Al oder eine Al-Legierung (z. B. AlNd oder dergleichen) verwendet werden.
Die Gateisolierschicht 430a wird aus einem isolierenden Material, wie Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt. Die auf dem Gate-Kontaktfleck 477 hergestellte Gateisolierschicht 430a verfügt über ein Kontaktloch 471.
Auf der Gateisolierschicht 430a wird ein transparentes Elektrodenmuster 487 hergestellt, das durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 471 hindurch mit dem Gate-Kontaktfleck 477 in Kontakt steht.
Wenn die Gateleitung und/oder der Gate-Kontaktfleck 477 als Doppelschichtstruktur ausgebildet ist, wie beschrieben, kann verhindert werden, dass sich durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch hindurch eine Oxidschicht auf dem Gate-Kontaktfleck ausbildet, wenn dieser einem O₂-Plasma ausgesetzt wird, wie dies erfolgt, um auf der aktiven Schicht eine Kanalisolierschicht auszubilden. Ferner wird, wenn das transparente Elektrodenmuster 487 auf dem Gate-Kontaktfleck 477 hergestellt wird, der Kontakt zwischen diesen zwei Materialien verbessert, was zu einer Verbesserung der Bauteilfunktion führt.
Die 8 ist eine Schnittansicht eines Gate-Kontaktflecks eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Wie es in der 8 dargestellt ist, ist der Gate-Kontaktfleck 577 des Arraysubstrats an einem Ende der Gateleitung mit Dreischichtstruktur ausgebildet. Wie die Gateleitung, so verfügt der Gate-Kontaktfleck über eine Dreischichtstruktur, da er aus demselben Material wie dem der Gateleitung hergestellt wird.
Z. B. kann der Gate-Kontaktfleck 577 so hergestellt sein, dass er über eine Dreischichtstruktur aus einer Metallschicht 577a niedrigen Widerstands, einer ersten Barriere-Metallschicht 577b und einer zweiten Barriere-Metallschicht 577c verfügt. Bei einem Beispiel wird Mo für die erste Barriere-Metallschicht 577b verwendet, und für die zweite Barriere-Metallschicht 577c wird ein transparentes, leitendes Material, wie ITO, IZO und ITZO, verwendet. Für die Metallschicht 577a niedrigen Widerstands kann Al oder eine Al-Legierung (z. B. AlNd) verwendet werden.
Die Gateisolierschicht 530a wird aus einem isolierenden Material, sie Siliciumnitrid (SiNx) oder Siliciumoxid (SiOx) hergestellt. Die auf dem Gate-Kontaktfleck 577 hergestellte Gateisolierschicht 530a verfügt über ein Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 571.
Auf der Gateisolierschicht 530a wird ein transparentes Elektrodenmuster 587 hergestellt, das durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 571 mit dem Gate-Kontaktfleck 577 in Kontakt steht.
Demgemäß kann, wenn die Gateleitung und/oder der Gate-Kontaktfleck mit einer Dreischichtstruktur hergestellt werden, verhindert werden, dass eine Oxidschicht auf dem Gate-Kontaktfleck ausgebildet wird, und zwar aufgrund der zweiten Barriereschicht 577c, die durch das Gate-Kontaktfleck-Kontaktloch 571 freigelegt wird, während der Gate-Kontaktfleck einem O₂-Plasma ausgesetzt wird, was ausgeführt wird, um auf der aktiven Schicht eine Kanalisolierschicht auszubilden. Außerdem verhindert die zweite Barriereschicht 577c eine Korrosion der Gateleitung und des Gate-Kontaktflecks, so dass ein sich aus Korrosion ergebender Bauteilausfall verhindert wird. Alternativ kann das für die Kanalisolierschicht verwendete O₂-Plasma durch Stickstoffplasma, Wolframplasma oder dergleichen ersetzt werden.
Die 9A bis 9G sind Schnittansichten zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen eines Arraysubstrats für ein LCD gemäß der Erfindung.
Gemäß der 9A werden Gatemetallschichten 621a, 621b und 621c zum Ausbilden von Gateleitungen sequenziell auf einem Substrat 610 abgeschieden, und dann wird auf ihnen eine erste Gateisolierschicht 630a abgeschieden.
Die Gatemetallschichten 621a, 621b und 621c werden mit einer Dreischichtstruktur hergestellt, bei der die Metallschicht 621a niedrigen Widerstands, die erste Barriere-Metallschicht 621b und die zweite Barriere-Metallschicht 621c sequenziell hergestellt werden.
Die Gatemetallschichten 621a, 621b und 621c enthalten ein leitendes Material wie Chrom (Cr), Wolfram (W), Aluminium (Al), Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta) und eine Aluminium(Al)legierung. Die erste Barriere-Metallschicht 621b kann aus Mo hergestellt werden. Die zweite Barriere-Metallschicht 621c kann aus einem transparenten, leitenden Material, wie ITO, IZO und ITZO, hergestellt werden. Die erste Gateisolierschicht 630 wird aus einem isolierenden Material, wie Siliciumnitrid (SiNx) und Siliciumdioxid (SiO2) hergestellt.
Auf die erste Gateisolierschicht 630a wird ein Fotoresistfilm aufgetragen. Der aufgetragene Fotoresistfilm wird mit Ausnahme von Bereichen, in denen Gateleitungen und Gateelektroden auszubilden sind, Licht durch eine über dem Substrat 610 angeordnete Beugungsmaske mit einem vorbestimmten Muster ausgesetzt. Wenn der belichtete Fotoresistfilm entwickelt wird, wird auf den Bereichen, wo der Gate-Kontaktfleck 677, Gateleitungen 621 und Gateelektroden 622 ausgebildet sind, ein Fotoresistmuster 691 gebildet, wie es in der 9A dargestellt ist.
Als Nächstes wird, gemäß der 9B, die durch das Fotoresistmuster 691 freigelegte erste Gateisolierschicht 630a durch einen Trockenätzprozess weggeätzt, und dann werden die darunterliegenden Gatemetallschichten 621a, 621b und 621c durch einen Nassätzprozess geätzt, so dass der Gate-Kontaktfleck 677, die Gateelektrode 622 und die Gateleitung 621 gebildet werden.
Danach wird das auf dem Gate-Kontaktfleck 677, der Gateelektrode 622 und der Gateleitung 621 verbliebene Fotoresistmuster 691 abgehoben, wie es in der 9C dargestellt ist.
Als Nächstes werden, gemäß der 9D, eine zweite Gateisolierschicht 630b, eine Halbleiterschicht 641a und eine Datenleitungsschicht 661a zum Ausbilden von Datenleitungen sequenziell auf der gesamten Fläche des Substrats 610 mit der Gateleitung 621, der Gateelektrode 622 und dem Gate-Kontaktfleck 677, hergestellt.
Die zweite Gateisolierschicht 630b wird aus einem isolierenden Material wie Siliciumnitrid (SiNx) und Siliciumdioxid (SiO2) hergestellt. Die Datenleitungsschicht 661a wird aus einem Metall, wie Chrom (Cr), Wolfram (W), Aluminium (Al), Molybdän (Mo), Titan (Ti), Tantal (Ta) und einer Aluminium(Al)legierung, hergestellt.
Als Nächstes wird ein Fotoresistfilm auf die Datenleitungsschicht 661a aufgetragen. Der aufgetragene Fotoresistfilm wird Licht unter Verwendung einer über dem Substrat 610 angeordneten Beugungsmaske mit einem vorbestimmten Muster ausgesetzt. Der belichtete Fotoresistfilm wird dann entwickelt.
Die Beugungsbelichtung wird entsprechend im Wesentlichen ähnlichen Prinzipien wie denjenigen beim vorigen Belichtungsvorgang ausgeführt. Durch Beugungsbelichtung und Entwicklung des Fotoresistfilms wird auf der Datenleitungsschicht 661a ein Fotoresistmuster 692 ausgebildet. Das über der Gateelektrode 622 ausgebildete Fotoresistmuster 692 ver fügt über einen Stufenabschnitt (d. h. eine Fläche mit variierender Höhe). Das teilweise über der Gateleitung 621 und dem Daten-Kontaktfleck 678 ausgebildete Fotoresistmuster 692 steht in teilweiser Überlappung mit der Gateleitung 621.
Danach werden die zweite Gateisolierschicht 630b, die Halbleiterschicht 641a und die Datenleitungsschicht 661a, auf denen sich nicht das Fotoresistmuster 692 befindet, unter Verwendung desselben als Maske geätzt und strukturiert.
Wie es in der 9E dargestellt ist, wird die auf dem Gate-Kontaktfleck 677 ausgebildete erste Gateisolierschicht 630a in einem Ätzprozess gemeinsam mit der zweiten Gateisolierschicht 630b entfernt. Alternativ kann der Gate-Kontaktfleck 677 dadurch geöffnet werden, dass die auf ihm ausgebildete erste Gateisolierschicht 630a unter Verwendung einer Beugungsbelichtung entfernt wird, wenn die Gateleitung 621 und die Gateelektrode 622 hergestellt werden.
Gemäß den 9E und 9F werden das über der Gateelektrode 622 hergestellte Fotoresistmuster 692 mit dem Stufenabschnitt sowie das teilweise über der Gateleitung und ganz auf dem Daten-Kontaktfleck 678 verbliebene Fotoresistmuster 692 verascht, so dass die Oberfläche der Datenleitungsschicht 661a teilweise freigelegt wird. Dann wird die freigelegte Datenleitungsschicht 661a so geätzt, dass die Oberfläche einer aktiven Schicht 641 freigelegt wird.
Durch diese Vorgehensweise werden eine Sourceelektrode 662 und eine Drainelektrode 663 auf der aktiven Schicht 641, mit einem vorbestimmten Abstand entfernt von der Sourceelektrode 662, gebildet. Das Fotoresistmuster 692 verbleibt auf der Sourceelektrode 662 und der Drainelektrode 663.
Als Nächstes wird, um in der aktiven Schicht 641 einen Kanal auszubilden, auf dieser eine Fremdstoff-dotierte Schicht (nicht dargestellt) durch Trockenätzen unter Verwendung von n⁺-Ionen hergestellt. Durch Trockenätzen wird unter der Sourceelektrode 642 und der Drainelektrode 643 eine ohmsche Kontaktschicht (nicht dargestellt), ausgebildet.
Während des Trockenätzens unter Verwendung von n⁺-Ionen wird die gesamte Fläche des Substrats 610 einem O₂-Plasma ausgesetzt, so dass Oxidionen zur freigelegten Fläche der amorphen aktiven Schicht 641 beschleunigt werden, um eine Kanalisolierschicht 642, wie ein Oxid, zu bilden. Die Kanalisolierschicht 642 verhindert eine Verunreinigung der aktiven Schicht 641.
Der Vorgang, dass das Substrat einem O₂-Plasma ausgesetzt wird, kann unter Verwendung einer n⁺-Trockenätzvorrichtung, wie sie in der Technik allgemein bekannt ist, ausgeführt werden. Ferner kann das O₂-Plasma durch ein Stickstoffplasma, ein Wolframplasma oder dergleichen ersetzt werden.
Danach kann das auf der Sourceelektrode 662 und der Drainelektrode 663 verbliebene Fotoresistmuster 692 abgehoben werden.
Gemäß der 9 wird ein transparentes, leitendes Elektrodenmaterial abgeschieden und strukturiert, um eine Pixelelektrode 681 sowie transparente Elektrodenmuster 687 und 688 auszubilden. Das transparente, leitende Elektrodenmaterial beinhaltet ein transparentes, leitendes Material, wie Indiumzinnoxid (ITO), Indiumzinkoxid (IZO) und Indiumzinnzinkoxid (ITZO).
Die Pixelelektrode 681 wird auf dem durch die sich schneidenden Gateleitungen 621 und Datenleitungen 661 gebildeten Pixelbereiche gestellt, und sie ist elektrisch mit der Drainelektrode 663 verbunden. Die Pixelelektrode 681 erstreckt sich bis zur Oberfläche der ihr benachbarten Gateleitung, um die Kondensatorelektrode 665 zu bedecken.
Gemäß der Erfindung kann, da die Drainelektrode 663 und die Pixelelektrode 681 durch direkten Kontakt verbunden sind, ein Kontaktausfall zwischen den beiden Elektroden durch einen Unterbrechungsfehler der Pixelelektrode 681 verhindert werden. Die transparenten Elektrodenmuster 687 und 688 sind auf der Datenleitung 661 ausgebildet, und sie können als Selbstreparaturelektrode verwendet werden, wenn ein Unterbrechungsfehler der Datenleitung auftritt. Die transparenten Elektrodenmuster 687 und 688 sind auch auf dem Gate-Kontaktfleck 677 und dem Daten-Kontaktfleck 678 ausgebildet.
Wie oben beschrieben, kann, gemäß der Erfindung, da ein Arraysubstrat eines LCD so konzipiert ist, dass die Drainelektrode mit der Pixelelektrode in Kontakt steht, ohne dass eine Passivierungsschicht zwischen sie eingefügt wäre, das Arraysubstrat unter Verwendung von nur drei Masken hergestellt werden. Infolgedessen ist die Herstellung vereinfacht und die Herstellkosten sind gesenkt.
Auch können die Pixelelektrodenmuster, da sie selbst auf der Datenleitung ausgebildet sind, als Selbstreparaturelektrode verwendet werden, wenn ein Unterbrechungsfehler der Datenleitung auftritt. Demgemäß wird ein Produktausfall verhindert und die Herstellzeit ist verkürzt, wodurch die Herstellausbeute verbessert ist. Außerdem kann, da die Kanalschicht der Dünnschichttransistoren durch Plasma bearbeitet wird, um eine Kanalisolierschicht zu bilden, verhindert werden, dass die aktive Schicht 641 verschmutzt wird, um dadurch Signaleigenschaften zu verbessern. Ferner ist keine gesonderte Plasmavorrichtung erforderlich, da die Plasmabearbeitung gemeinsam mit dem Trockenätzen entsprechend einem Vorprozess zu ihr ausgeführt werden kann. Dies vereinfacht den Herstellprozess und kann die Kosten senken.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Arraysubstrats eines LCD, das Folgendes umfasst: – Herstellen einer Gateleitung (221; 621) und einer mit dieser verbundenen Gateelektrode (222; 622); – Herstellen eines Gate-Kontaktflecks (277; 677), der mit einem Ende der Gateleitung (221; 621) verbunden ist und über eine Gateisolierschicht (230a; 630a) mit einem Kontaktloch (271) verfugt; – Herstellen einer Datenleitung (261; 661) mit einem Daten-Kontaktfleck (278; 678); – Herstellen eines Dünnschichttransistors mit einer Sourceelektrode (262; 662), einer aktiven Schicht (241, 641) und einer Drainelektrode (263; 663); – Herstellen einer Kanalisolierschicht (242; 642) auf einem freigelegten Teil der aktiven Schicht (241; 641); – Herstellen eines transparenten Elektrodenmusters (287, 288; 687, 688), das durch das Kontaktloch (271) mit dem Gate-Kontaktfleck (277; 677) in Kontakt steht; und – Herstellen einer Pixelelektrode (281, 681) in Kontakt mit der Drainelektrode (263, 663), wobei zum Herstellen des Gate-Kontaktflecks (277) Folgendes gehört: – Herstellen einer Gateleitungsschicht (221a), einer ersten Gateisolierschicht (230a) und eines Fotoresistfilms auf einem Substrat (210); – Belichten und Entwickeln des Fotoresistfilms in solcher Weise, dass er über einen Stufenabschnitt verfügt, wobei ein niedrigerer Teil desselben dem Kontaktloch (271) entspricht; – Ätzen der Gateleitungsschicht (221a) und der ersten Gateisolierschicht (230a), um den Gate-Kontaktfleck (277) auszubilden, wobei ein Teil der ersten Gateisolierschicht (230a) unter dem niedrigeren Teil entfernt wird; und – Abheben des Fotoresistfilms.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zum Herstellen des Dünnschichttransistors Folgendes gehört: – Abscheiden einer zweiten Gateisolierschicht (230b), einer Halbleiterschicht (241a), einer Datenleitungsschicht (261a) und eines Fotoresistfilms; – Belichten und Entwickeln des Fotoresistfilms in solcher Weise, dass er über einen Stufenabschnitt mit einem niedrigeren Teil entsprechend der aktiven Schicht (241) verfügt; – Ätzen der zweiten Gateisolierschicht (230b), der Halbleiterschicht (241a) und der Datenleitungsschicht (261a), wobei ein Teil der Datenleitungsschicht (261a), der dem niedrigeren Teil entspricht, entfernt wird, um einen Teil der Halbleiterschicht (241a) freizulegen; und – Abheben des Fotoresistfilms.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem es zum Herstellen der Kanalisolierschicht (242) gehört, den freigelegten Teil der aktiven Schicht (241) trockenzuätzen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem es zum Herstellen des transparenten Elektrodenmusters (287, 288) gehört, zwischen der Gateleitung (221) und einer ersten und einer zweiten Gateisolierschicht (230a, 230b) eine Kondensatorelektrode (265) in Überlappung mit der Gateleitung (221) herzustellen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Gateleitung (621), der Gate-Kontaktfleck (677) und die Gateelektrode (622) mit einer Dreifachschichtstruktur hergestellt werden, zu welchem das Folgende gehört: – Herstellen einer Metall-Schicht (621a) mit niedrigem Widerstand; – Herstellen einer ersten Barrieremetall-Schicht (621b) mit Mo auf der Metall-Schicht (621a) niedrigen Widerstands; und – Herstellen einer zweiten Barrieremetall-Schicht (621c) mit ITO auf der ersten Barrieremetall-Schicht (621b).
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem es zum Herstellen der Metall-Schicht (621a) niedrigen Widerstands gehört, eine Schicht mit Al herzustellen.
Arraysubstrat eines LCD, mit: – einem Substrat (210; 610); – einer Vielzahl von Gateleitungen (221; 621) und einer Vielzahl von diese schneidenden Datenleitungen (261; 661), um eine Vielzahl von Pixelbereichen zu bilden; – einer Vielzahl von Dünnschichttransistoren, von denen jeder über eine Gateelektrode (222; 622), eine aktive Schicht (241; 641), eine Sourceelektrode (262; 662) und eine Drainelektrode (263; 663) verfügt; – einer Kanalisolierschicht (242; 642), die auf der aktiven Schicht (241; 641) jedes der Vielzahl von Dünnschichttransistoren zwischen der Sourceelektrode (262; 662) und der Drainelektrode (263; 663) ausgebildet ist; – einer Pixelelektrode (281; 861), die auf jedem der Pixelbereiche ausgebildet ist und mit der Drainelektrode (263; 663) in Kontakt steht; – einem Gate-Kontaktfleck (277; 677), der an einem Ende jeder der Vielzahl von Gateleitungen (221; 621) ausgebildet ist und über eine Gateisolierschicht (230a; 630a) verfügt, in der ein Kontaktloch (271) vorhanden ist; und – einem transparenten Elektrodenmuster (287, 288; 687, 688) in Kontakt mit dem Gate-Kontaktfleck (277, 677) durch das Kontaktloch (271) hindurch, wobei jede der Vielzahl von Gateleitungen (221) und der entsprechende Gate-Kontaktfleck (277) über eine Doppelschichtstruktur (477) oder über eine Dreifachschichtstruktur (577) verfügt.
Arraysubstrat nach Anspruch 7, bei dem die Kanalisolierschicht (242) Siliciumoxid (SiOx) enthält.
Arraysubstrat nach Anspruch 7, ferner mit einem Muster einer aktiven Schicht (245) und einer Kondensatorelektrode (265), die teilweise über der Vielzahl von Gateleitungen (221) ausgebildet ist und in teilweiser Überlappung mit diesen steht.
Arraysubstrat nach Anspruch 7, bei dem das transparente Elektrodenmuster (287, 288) auf der Vielzahl von Datenleitungen (261) ausgebildet ist.
Arraysubstrat nach Anspruch 7, bei dem die Gateisolierschicht (230a) Siliciumnitrid (SiNx) enthält.
Arraysubstrat nach Anspruch 7, bei dem die Vielzahl von Gateleitungen (621) über die Dreifachschichtstruktur verfügt und folgendes aufweist: – eine Metallschicht (621a) niedrigen Widerstands; – eine erste Barrieremetall-Schicht (621b) mit Mo; und – eine zweite Barrieremetall-Schicht (621c) mit ITO.
Arraysubstrat nach Anspruch 12, bei dem die Metall-Schicht (621a) niedrigen Widerstands Al enthält.