CN1892385A - 液晶显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种简化工艺的液晶显示器件及其制造方法。在该液晶显示器件的制造方法中，在基板上形成包括选通线和栅极、公共线和公共电极、像素电极和焊盘的第一导电图案组。在第一掩模图案组上形成半导体图案以及包括多个接触孔的绝缘膜。并且在设置有半导体图案的绝缘膜上形成包括数据线、源极和漏极并暴露出半导体图案的有源层的第二导电图案组。

Description

液晶显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及液晶显示器件，尤其涉及一种适于简化工艺的水平电场施加型液晶显示器件及其制造方法。
背景技术
通常，液晶显示器件(LCD)使用电场来控制通过具有介电各向异性的液晶的透光率，从而显示图像。为此，LCD包括具有液晶单元矩阵的液晶显示板、以及用于驱动液晶显示板以显示图像的驱动电路。
参照图1，现有技术的液晶显示板包括彼此接合并且其间具有液晶24的滤色器基板10和薄膜晶体管基板20。
滤色器基板10包括依次设置在上玻璃基板2上的黑底4、滤色器6和公共电极8。在上玻璃基板2上以矩阵形式设置黑底4。黑底4将上玻璃基板2的区域分割为要设置滤色器6的多个单元区域并防止相邻单元之间的光干涉和外部光反射。在由黑底4分割的单元区域处设置滤色器6以提供红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)单元区域，从而透射红色、绿色和蓝色光。公共电极8由完全涂覆在滤色器6上的透明导电层形成，并提供作为在驱动液晶24时的基准电压的公共电压Vcom。此外，可以在滤色器6和公共电极8之间设置覆盖层(overcoat layer)(未示出)，用于使滤色器6平滑。
薄膜晶体管基板20对于由下玻璃基板12上的选通线14和数据线16之间的交叉点限定的各个单元区域包括薄膜晶体管18和像素电极22。响应于来自选通线14的选通信号，薄膜晶体管18将来自数据线16的数据信号施加给像素电极22。由透明导电层形成的像素电极22提供来自薄膜晶体管18的数据信号以驱动液晶24。
根据由来自像素电极22的数据信号和来自公共电极8的公共电压Vcom形成的电场使具有介电各向异性的液晶24旋转，以控制透光率，从而实现灰度级。
此外，液晶显示板包括用于液晶的初始对准的配向膜、以及用于恒定地保持滤色器基板10和薄膜晶体管基板20之间的单元间隙的间隔物(未示出)。
在这种液晶显示板中，滤色器基板10和薄膜晶体管基板20通过多个掩模工艺制成。这里，一个掩模工艺包括诸如薄膜淀积(涂覆)、清洗、光刻、蚀刻、光刻胶剥离和检查工艺等的多个工艺。
特别地，由于薄膜晶体管基板包括半导体工艺并且需要多个掩模工艺，所以其制造工艺复杂而导致液晶显示板的高制造成本。因此，旨在减少掩模工艺数量的研究和开发一直在继续。
根据驱动液晶的电场的方向，将液晶显示器大致分为垂直电场施加型和水平电场施加型。
垂直电场施加型液晶显示器件通过形成在彼此相对地设置在上和下基板上的像素电极和公共电极之间的垂直电场，以扭曲向列(TN)模式来驱动液晶。垂直电场施加型液晶显示器件具有大孔径比的优点，但具有大约90°的窄视角的缺点。
水平电场施加型液晶显示器件通过形成在彼此平行地设置在下基板上的像素电极和公共电极之间的水平电场，以面内切换(IPS)模式来驱动液晶。水平电场施加型液晶显示器件具有大约160°的宽视角的优点。
水平电场施加型液晶显示器件中的薄膜晶体管基板也需要多个掩模工艺，其具有制造工艺复杂的缺点。因此，为了降低制造成本，必须减少掩模工艺的数量。
发明内容
因此，本发明旨在提供一种液晶显示器及其制造方法，其基本上消除了由于现有技术的限制和缺点而导致的一个或更多个问题。
因此，本发明的一个优点是提供了一种具有简化的制造工艺的水平电场施加型液晶显示器件及其制造方法。
为了实现本发明的这些和其他优点，根据本发明的一个方面的液晶显示器件包括：与基板上的选通线交叉以限定出像素区域的数据线；选通线和数据线之间的绝缘膜；与选通线和数据线相连的薄膜晶体管；像素区域中的与薄膜晶体管相连的像素电极；像素区域中的与像素电极平行的公共电极；与公共电极相连的公共线；与选通线、数据线和公共线中的至少一个相连的焊盘；并且选通线、栅极、像素电极、公共电极和焊盘包括透明导电层。
在该液晶显示器件中，选通线、栅极和公共线具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
在该液晶显示器件中，公共电极的一部分具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构，公共电极的另一部分由透明导电层形成。
在该液晶显示器件中，像素电极和焊盘由透明导电层形成。
在该液晶显示器件中，选通线、栅极、公共线、公共电极、像素电极和焊盘具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
在该液晶显示器件中，透明导电层以沿基本上不透明的导电层的外侧基本恒定地暴露的方式形成。
在该液晶显示器件中，焊盘以经由穿过基本上不透明的导电层的接触孔来暴露透明导电层的方式形成。
该液晶显示器件还包括存储电容器，该存储电容器被设置为使得薄膜晶体管的漏极与公共电极的一部分交叠，并且其间具有绝缘膜。
该液晶显示器件还包括存储电容器，该存储电容器被设置为使得与像素电极相连的上存储电极与选通线的一部分交叠，并且其间具有绝缘膜。
在该液晶显示器件中，漏极和上存储电极经由穿过所述绝缘膜的接触孔与像素电极相连。
在该液晶显示器件中，对薄膜晶体管的源极和漏极之间暴露出的沟道表面进行了氧化。
在该液晶显示器件中，通过配向膜来保护薄膜晶体管和数据线。
该液晶显示器件还包括多重导电层上的第二绝缘膜，该多重导电层包括选通线、栅极、像素电极、公共电极、公共线和焊盘的透明导电层。
在该液晶显示器件中，数据线经由穿过绝缘膜的接触孔与焊盘相连。
在本发明的另一方面，根据本发明实施例的液晶显示器件的制造方法包括：在基板上形成包括选通线和栅极、公共线和公共电极、像素电极和焊盘的第一导电图案组；在第一掩模图案组上形成半导体图案以及包括多个接触孔的绝缘膜；在绝缘膜上形成包括数据线、源极和漏极并暴露出半导体图案的有源层的第二导电图案组。
在该方法中，选通线、栅极和公共线具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
在该方法中，公共电极的一部分具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构，公共电极的另一部分由透明导电层形成。
在该方法中，像素电极和焊盘由透明导电层形成。
在该方法中，形成第一导电图案组的步骤包括在基板上形成透明导电层和基本上不透明的导电层；对透明导电层和基本上不透明的导电层进行构图；以及去除基本上不透明的导电层的一部分。
在该方法中，第一导电图案组通过使用半色调掩模和衍射曝光掩模之一而形成。
在该方法中，选通线、栅极、公共线、公共电极、像素电极和焊盘具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
在该方法中，透明导电层以沿基本上不透明的导电层的外侧基本恒定地暴露的方式而形成。
在该方法中，形成第一导电图案组的步骤包括：在基板上形成透明导电层和基本上不透明的导电层；在基本上不透明的导电层上形成光刻胶图案；以光刻胶图案作为掩模对透明导电层和基本上不透明的导电层进行构图；对光刻胶图案进行灰化；以及对通过经灰化的光刻胶图案而暴露出的基本上不透明的导电层进行蚀刻。
在该方法中，焊盘以经由穿过基本上不透明的导电层的接触孔而暴露出透明导电层的方式而形成。
在该方法中，形成绝缘膜和半导体图案的步骤包括：在基板上形成绝缘膜和半导体图案；形成穿过绝缘膜的多个接触孔；以及通过对半导体层进行构图来形成半导体图案。
在该方法中，多个接触孔和半导体图案通过采用半色调掩模和衍射曝光掩模之一来形成。
该方法还包括通过使漏极与公共电极的一部分交叠并且其间具有绝缘膜来形成存储电容器。
该方法还包括与第二导电图案组一起形成上存储电极，该上存储电极与像素电极相连，并与选通线的一部分交叠，并且其间具有绝缘膜。
在该方法中，漏极和上存储电极经由穿过绝缘膜的接触孔与像素电极相连。
该方法还包括通过等离子体表面处理对薄膜晶体管的源极和漏极之间暴露出的有源层的表面进行氧化。
在该方法中，在保留光刻胶图案以用于形成第二导电图案组的条件下执行等离子体表面处理。
该方法还包括形成配向层，以覆盖第二导电图案组。
在该方法中，形成第一导电图案组的步骤还包括在多重导电层上形成第二绝缘膜，该多重导电层包括选通线、栅极、像素电极、公共电极、公共线和焊盘的透明导电层。
在该方法中，数据线经由穿过绝缘膜的接触孔与焊盘相连。
在该方法中，在形成第二导电图案组时，去除通过接触孔而暴露出的焊盘的基本上不透明的导电层。
应该理解，前述的一般性描述和后续的具体描述是示例性的和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
包含附图以提供对本发明的进一步的理解，并入附图并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是表示现有技术的液晶显示板的结构的示意性立体图；
图2是表示根据本发明第一实施例的液晶显示器件的薄膜晶体管基板的一部分的平面图；
图3是沿图2中的I-I’、II-II’、III-III’、IV-IV’线截取的薄膜晶体管基板的截面图；
图4A和图4B分别是用于说明根据本发明第一实施例的薄膜晶体管基板的制造方法中的第一掩模工艺的平面图和截面图；
图5A到图5D是用于详细说明根据本发明第一实施例的第一掩模工艺的截面图；
图6A和图6B分别是用于说明根据本发明第一实施例的薄膜晶体管基板的制造方法中的第二掩模工艺的平面图和截面图；
图7A到图7D是用于详细说明根据本发明第一实施例的第二掩模工艺的截面图；
图8A和图8B分别是用于说明根据本发明第一实施例的薄膜晶体管基板的制造方法中的第三掩模工艺的平面图和截面图；
图9是表示根据本发明第二实施例的液晶显示器件的薄膜晶体管基板的一部分的截面图；
图10A到图10D是用于详细说明根据本发明第二实施例的薄膜晶体管基板的制造方法中的第一掩模工艺的截面图；
图11是表示根据本发明第三实施例的液晶显示器件的薄膜晶体管基板的一部分的平面图；
图12是沿图11中I-I’、II-II’、III-III’、IV-IV’线截取的薄膜晶体管基板的截面图；
图13A和图13B分别是用于说明根据本发明第三实施例的薄膜晶体管基板的制造方法中的第一掩模工艺的平面图和截面图；
图14A到图14C是用于详细说明根据本发明第三实施例的第一掩模工艺的截面图；以及
图15A到图15C是用于详细说明根据本发明第三实施例的薄膜晶体管基板的第三掩模工艺的截面图。
具体实施方式
现将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出。
图2是表示根据本发明第一实施例的水平电场施加型液晶显示器件的薄膜晶体管基板的一部分的平面图；图3是沿图2中I-I’、II-II’、III-III’、IV-IV’线截取的薄膜晶体管基板的截面图。
参照图2和图3，水平电场施加型薄膜晶体管基板包括设置在下基板150上的选通线102和数据线104，选通线102和数据线104彼此交叉并且其间具有栅极绝缘膜152并限定出像素区域。薄膜晶体管TFT连接到选通线102、数据线104、像素连接线11a、被设置用来在像素区域处形成水平电场的像素电极118和公共电极122。公共线120连接到公共电极122，存储电容器Cst连接到像素电极118。此外，薄膜晶体管基板包括连接到选通线102的选通焊盘124、连接到数据线104的数据焊盘132、和连接到公共线120的公共焊盘(未示出)。
选通线102提供来自选通驱动器(未示出)的扫描信号，而数据线104提供来自数据驱动器(未示出)的视频信号。选通线102和数据线104彼此交叉并且其间具有栅极绝缘膜152，以便限定出各个像素区域。
响应于施加给选通线102的扫描信号，薄膜晶体管TFT使施加给数据线104的视频信号充电到像素电极118并保持。为此，薄膜晶体管TFT包括连接至选通线102的栅极108、连接至数据线104的源极110、与源极110相对设置并经由像素连接线118a连接至像素电极118的漏极112、与栅极108交叠并且其间具有栅极绝缘膜154以在源极110和漏极112之间限定出沟道的有源层114、和用于与有源层114、源极110和漏极112进行欧姆接触的欧姆接触层116。
通过透明导电层在基板150上以至少具有双层的多层结构形成选通线102和栅极108。例如，如图3所示，选通线102具有双层结构，其中形成了采用透明导电层的第一导电层101以及由基本上不透明的金属制成的第二导电层103。
公共线120经由公共电极122向各个像素提供用于驱动液晶的基准电压，即公共电压。与上述选通线102相似，公共线120由至少具有第一导电层101和第二导电层103的多层结构形成。
像素区域内的多个公共电极122平行于像素电极118依次从公共线120延伸。与上述公共线120相似，该公共电极122由至少具有第一导电层101和第二导电层103的多层结构形成。另一方面，公共电极122可以仅由第一透明导电层101形成。此外，公共电极122的一部分可以由多层结构形成，而其剩余部分可以由第一透明导电层101形成。例如，如图2所示，多个公共电极122中的设置在像素电极118之间的第一公共电极122A由第一透明导电层101制成，以提高透射率，而与数据线104相邻的第二公共电极122B由与公共线120相似的多层结构形成，以防止漏光。
在像素区域内与多个公共电极122平行地形成多个像素电极115。像素电极118经由第一接触孔126连接至像素连接线118a，该像素连接线118a连接至漏极112。像素电极118和像素连接线可以由第一透明导电层101形成。另一方面，像素电极118可以由与公共线120相似的多层结构形成。如果经由薄膜晶体管向像素电极118施加视频信号，则在像素电极118和提供有公共电压的公共电极122之间形成水平电场。沿水平方向设置在薄膜晶体管阵列基板和滤色器阵列基板之间的液晶分子由于介电各向异性而响应于该水平电场进行旋转。通过像素区域的光量根据液晶分子的旋转程度而不同，从而实现灰度级。
如图2所示，该公共电极122和像素电极118以及数据线104可以曲折形状的方式、或者线性方式或条纹方式，以及其他适当结构形成。公共电极122和像素电极118可以曲折形状的方式形成，而数据线104可以线性方式或条纹方式形成。
存储电容器Cst可以包括与像素电极118并联连接的第一存储电容器Cst1和第二存储电容器Cst2。第一存储电容器Cst1被设置为使得公共电极120与像素连接线118a交叠并且其间具有栅极绝缘膜154。与公共线120交叠的像素连接线118a以与像素电极118交叠的方式延伸，并经由穿过栅极绝缘膜154的第一接触孔126连接至像素电极118。第二存储电容器Cst2被设置为使得前级选通线102与上存储电极130交叠并且其间具有栅极绝缘膜154。与前级选通线102交叠的上存储电极130以与像素电极118交叠的方式突出，并经由穿过栅极绝缘膜154的第二接触孔134连接至像素电极118。因此，通过该第一和第二存储电容器Cst1和Cst2的多重连接来增大存储电容器Cst的电容值，从而存储电容器Cst能够稳定地保持充电在像素电极118中的视频信号，直到充入下一信号为止。
选通线102经由选通焊盘124连接至选通驱动器(未示出)。选通焊盘124从选通线102的第一透明导电层101延伸，并经由穿过栅极绝缘膜154的第三接触孔128而暴露出来。
数据线104经由数据焊盘132连接至数据驱动器(未示出)。数据焊盘132具有与选通焊盘124相同的结构。换句话说，数据焊盘132由基板150上的透明导电层形成，并经由穿过栅极绝缘膜154的第四接触孔136而暴露出来。该数据焊盘132经由穿过栅极绝缘膜154的第五接触孔138连接至数据线104。
公共焊盘(未示出)向公共线120提供来自公共电压源的公共电压，并具有与选通焊盘124相同的结构。
不必在本发明的薄膜晶体管上形成保护膜。通过要形成在其上的配向膜(未示出)与薄膜晶体管TFT和上存储电极130一起来保护数据线104。具体地，由通过等离子体表面处理氧化为SiO2的表面层来更多地保护暴露在源极110和漏极112之间的有源层114，从而可以保持沟道的可靠性而不需要保护膜。此外，可以在暴露出有源层14时通过不调整掩模工艺(例如曝光工艺)来保护器件特性的稳定性。
通过以下三道掩模工艺来形成如上所述的根据本发明第一实施例的不具有保护膜的水平电场施加型薄膜晶体管基板。
图4A和图4B分别是用于说明根据本发明实施例的水平电场施加型薄膜晶体管基板的制造方法中的第一掩模工艺的平面图和截面图。图5A到图5D是用于详细说明根据本发明第一实施例的第一掩模工艺的截面图。
通过第一掩模工艺在下基板150上形成包括选通线102、栅极108、公共线120、公共电极122、像素电极118、选通焊盘124和数据焊盘132的第一掩模图案组。选通线102、栅极108、公共线120和第二公共电极122B具有其中形成有至少两个导电层的多层结构。但是为了便于说明，仅描述具有第一和第二导电层101和103的双层结构。第一公共电极122A、像素电极118、选通焊盘124和数据焊盘132由第一透明导电层101形成。可以通过采用衍射曝光掩模或半色调掩模的单个掩模工艺来提供具有多层结构和单层结构的这种第一掩模图案组。在下文中，描述使用半色调掩模作为第一掩模的示例。
参照图5A，通过诸如溅射等的淀积技术在下基板150上形成第一和第二导电层101和103。
第一导电层101由诸如ITO、TO、IZO或ITZO等的透明导电材料形成。另一方面，第二导电层103采用由金属材料形成的单层或使用包括Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等中的至少两种的至少双层的层结构。
通过使用半色调掩模的光刻工艺在第二导电层103上形成不同厚度的第一光刻胶图案160。
半色调掩模包括用于阻挡紫外光的遮蔽部分、用于使用相移材料部分地透射紫外光的半色调透射部分、和完全透射紫外光的全透射部分。第一光刻胶图案160包括至少两个不同厚度的第一光刻胶图案160A和160B以及通过使用半色调掩模的光刻形成的孔径部分。在这种情况下，在与半色调掩模的遮蔽部分交叠的第一光刻胶的遮蔽区域P1中设置两个第一光刻胶图案中的较厚的第一光刻胶图案160A，在与半色调透射部分交叠的半色调曝光区域P2中设置两个第一光刻胶图案中的较薄的第一光刻胶图案160B，并且在与全透射部分交叠的全曝光区域P3中设置孔径部分。
参照图5B，使用第一光刻胶图案160作为掩模，通过蚀刻工艺对第一和第二导电层101和103进行蚀刻，从而提供包括选通线102、栅极108、公共线120、公共电极122、像素电极118、选通焊盘124和数据焊盘132的多层结构的第一掩模图案组。
参照图5C，通过灰化工艺使第一光刻胶图案160A的厚度变薄，同时去除第一光刻胶图案160B。并且，使用经灰化的第一光刻胶图案160A作为掩模，通过蚀刻工艺去除第一公共电极122A、像素电极118、选通焊盘124和数据焊盘132的第二导电层103。
参照图5D，通过剥离工艺去除在图5C中剩余在第一掩模图案组上的第一光刻胶图案160A。
图6A和图6B分别是用于说明根据本发明实施例的水平电场施加型薄膜晶体管基板的制造方法中的第二掩模工艺的平面图和截面图。图7A到图7D是用于详细说明根据本发明第一实施例的第二掩模工艺的截面图。
通过第二掩模工艺在设置有第一掩模图案组的下基板150上形成半导体图案115以及包括多个接触孔126、134、128、136和138的栅极绝缘膜154。通过采用衍射曝光掩模或半色调掩模的单个掩模工艺来限定半导体图案115和接触孔126、134、128、136和138。下文中，描述其中使用半色调掩模作为第二掩模的示例。
参照图7A，通过诸如PECVD等的淀积技术在设置有第一掩模图案组的下基板150上基本上依次设置栅极绝缘膜154、非晶硅层105和掺杂n+或p+杂质的非晶硅层107。这里，栅极绝缘膜154由诸如氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的无机绝缘材料形成。
通过使用半色调掩模的光刻工艺来形成不同厚度的第二光刻胶图案170。第二光刻胶图案170包括不同厚度的第二光刻胶图案170A和170B以及孔径部分。在这种情况下，在与半色调掩模的遮蔽部分交叠的遮蔽区域P1中设置两个第二光刻胶图案中的较厚的第二光刻胶图案170A，在与半色调透射部分交叠的半色调曝光区域P2中设置两个第二光刻胶图案中的较薄的第二光刻胶图案170B，而在与全透射部分交叠的全曝光区域P3中设置孔径部分。
参照图7B，使用第二光刻胶图案170作为掩模，通过蚀刻工艺形成从非晶硅层107穿过栅极绝缘膜154的第一到第五接触孔126、134、128、136和138。第一和第二接触孔126和134暴露出像素电极118，第三接触孔126暴露出选通焊盘124，第四和第五接触孔136和138暴露出数据焊盘132。
参照图7C，通过灰化工艺使第二光刻胶图案170A的厚度变薄，同时去除第二光刻胶图案170B。使用经灰化的第二光刻胶图案170A作为掩模，通过蚀刻工艺对非晶硅层107和非晶硅层105进行构图，从而提供包括有源层114和欧姆接触层116的半导体图案115。
参照图7D，通过剥离工艺去除在图7C中剩余在半导体图案115上的第二光刻胶图案170A。
图8A和图8B分别是用于说明根据本发明实施例的薄膜晶体管基板的制造方法中的第三掩模工艺的平面图和截面图。
通过第三掩模工艺在栅极绝缘膜154上形成包括数据线104、源极110、漏极112、像素连接线118a和上存储电极130的第三掩模图案组，并且暴露出源极110和漏极112之间的有源层114，该有源层114的表面经过氧化。
通过诸如溅射等的淀积技术在设置有半导体图案115的栅极绝缘膜154上形成第三导电层。第三导电层采用由金属材料形成的单层或者具有诸如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等的至少双层的多层结构。通过光刻工艺和蚀刻工艺对第三导电层进行构图，从而提供包括数据线104、源极110、漏极112、像素连接线118a和上存储电极130的第三掩模图案组。数据线104经由第五接触孔138连接至数据焊盘132。像素连接线118a经由第一接触孔126连接至像素电极118。上存储电极130经由第二接触孔134连接至像素电极118。
此外，去除源极110和漏极112之间的欧姆接触层116，并且在第三掩模图案组中保留有光刻胶图案，从而使得能够暴露出有源层114。因此，在有源层114中不需要调整曝光工艺，从而提供了更稳定的器件特性。
通过使用氧(O2)等离子体的氧化工艺把所暴露的有源层114的表面氧化为SiO2，从而能够保持沟道的可靠性而不需要保护膜。
因此，通过三道掩模工艺可以简化根据本发明第一实施例的水平电场施加型薄膜晶体管基板的制造方法。
图9是表示根据本发明第二实施例的水平电场施加型薄膜晶体管基板的截面图，平面图与图2所示的相同。
除了第二栅极绝缘膜152被形成为具有第一掩模图案组的多层结构的图案，即位于第二导电层103和栅极绝缘膜154之间以外，图9所示的根据本发明第二实施例的薄膜晶体管基板具有与图3所示的根据本发明第一实施例的薄膜晶体管基板相同的要素。因此，将省略对相同要素的说明。
参照图9，在选通线102、栅极108、公共线120和第二公共电极122B的多层导电层结构上形成第二栅极绝缘膜152。由于第二栅极绝缘膜152，使得选通线102和数据线104之间的距离变大，从而可以使选通线102和数据线104之间的信号干扰最小化。通过第一掩模工艺与第一掩模图案组一起形成第二栅极绝缘膜152。
图10A到图10D是用于详细说明图9所示的薄膜晶体管基板的制造方法中的第一掩模工艺的截面图。
通过第一掩模工艺在下基板150上形成包括选通线102、栅极108、公共线120、公共电极122、像素电极118、选通焊盘124和数据焊盘132的第一掩模图案组，并且第二栅极绝缘膜152被形成为具有多层结构的图案。例如，在具有其中形成了第一和第二导电层101和103的多层结构的选通线102、栅极108、公共线120和第二公共电极122B上形成第二栅极绝缘膜152。通过采用半色调掩模或衍射曝光掩模的单个掩模工艺形成具有多层和单层结构的这种第二栅极绝缘膜152和第一掩模图案组。下文中，描述其中使用半色调掩模作为第一掩模的示例。
参照图10A，在下基板150上设置第一和第二导电层101和103，通过诸如溅射等的淀积技术在第二导电层103上形成第二栅极绝缘膜152。
第一导电层101由诸如ITO、TO、IZO或ITZO等的透明导电材料形成。另一方面，第二导电层103采用由金属材料形成的单层或者包括诸如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等的至少双层的多层结构。第二栅极绝缘膜152由诸如上述栅极绝缘膜154的无机绝缘膜形成。
此外，通过使用半色调掩模的光刻工艺在第二栅极绝缘膜152上形成不同厚度的第一光刻胶图案180。第一光刻胶图案180包括不同厚度的第一光刻胶图案180A和180B以及孔径部分。在这种情况下，在与半色调掩模的遮蔽部分交叠的第一光刻胶的遮蔽区域P1中设置第一光刻胶图案中的较厚的第一光刻胶图案180A，在与半色调透射部分交叠的半色调曝光区域P2中设置第一光刻胶图案中的较薄的第一光刻胶图案180B，而在与全透射部分交叠的全曝光区域P3中设置孔径部分。
参照图10B，使用第一光刻胶图案180作为掩模，通过蚀刻工艺对第二栅极绝缘膜152以及第一和第二导电层101和103进行蚀刻，从而提供包括多层结构的选通线102、栅极108、公共线120、公共电极122、像素电极118、选通焊盘124和数据焊盘132的第一掩模图案组。在第二栅极绝缘膜152保留第一掩模图案组。
参照图10C，通过灰化工艺使第一光刻胶图案180A的厚度变薄，同时去除第一光刻胶图案180B。使用经灰化的第一光刻胶图案180A作为掩模，通过蚀刻工艺去除第一公共电极122A、像素电极118、选通焊盘124和数据焊盘132的第二导电层103以及保留在其上的第二栅极绝缘膜152。因此，选通线102、栅极108、公共线120和第二公共电极122B具有其中形成有第一和第二导电层101和103的多层结构，并且其上保留有第二栅极绝缘膜152。
参照图10D，通过剥离工艺去除在图10C中保留在第一掩模图案组上的第一光刻胶图案180A。
图11和图12分别是表示根据本发明第三实施例的水平电场施加型液晶显示器件的薄膜晶体管基板的平面图和截面图。
除了所有的第一掩模图案组都具有多层结构以外，图11和图12所示的根据本发明第三实施例的薄膜晶体管基板具有与图2和图3所示的根据本发明第一实施例的薄膜晶体管基板相同的要素。因此，将省略对相同要素的说明。
参照图11和12，包括选通线202、栅极208、公共线220、公共电极222、像素电极118、选通焊盘224和数据焊盘232的第一掩模图案组具有至少第一和第二导电层201和203的多层结构。如上所述，第一导电层201由透明导电层形成，第二导电层203采用基本上不透明的导电层。第二导电层203采用由金属形成的单层和双层或者三层结构。
具体地，第一掩模图案组的第一和第二导电层201和203被形成为具有恒定的阶梯覆盖。换句话说，第一透明导电层201的表面被形成为沿着基本上不透明的第二导电层203的边缘暴露出来。因此，从公共电极222和像素电极118暴露出的第一导电层201增大了透光率，从而提高了亮度。此外，公共电极222和像素电极118的第二导电层203防止漏光，从而能够提高对比度。
此外，选通焊盘224和数据焊盘232具有其中经由分别穿过栅极绝缘膜154和第二导电层203的各个第三和第四接触孔228和236暴露出第一透明导电层201的结构。
除了第一和第三掩模工艺的差别以外，根据本发明第三实施例的薄膜晶体管基板的制造方法具有与上述根据本发明第一实施例的薄膜晶体管基板的制造方法相同的要素。因此，省略对于第二掩模工艺的说明。
图13A和图13B分别是用于说明根据本发明第三实施例的薄膜晶体管基板的制造方法中的第一掩模工艺的平面图和截面图。图14A到图14C是用于详细说明第一掩模工艺的截面图。
通过第一掩模工艺在下基板150上形成包括选通线202、栅极208、公共线220、公共电极222、像素电极218、选通焊盘224和数据焊盘232的第一掩模图案组。第一掩模图案组具有至少第一和第二导电层201和203的多层结构。这里，沿着基本上不透明的第二导电层203充分暴露出第一透明导电层201的表面。
参照图14A，通过诸如溅射等的淀积技术在下基板150上设置第一和第二导电层201和203，并通过光刻工艺在第二导电层203上形成光刻胶图案200。使用光刻胶图案200作为掩模，通过蚀刻工艺对第一和第二导电层201和203进行蚀刻，从而提供包括多层结构的选通线202、栅极208、公共线220、公共电极222、像素电极218、选通焊盘224和数据焊盘232的第一掩模图案组。第一导电层201由诸如ITO、TO、IZO或ITZO等的透明导电材料形成。另一方面，第二导电层203采用由金属材料形成的单层或者具有诸如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等的至少双层的结构。
参照图14B，通过灰化工艺对光刻胶图案200进行灰化，从而使得光刻胶图案200的厚度和宽度减小。此外，再次对由作为掩模的经灰化的光刻胶图案200暴露出的第二导电层203进行蚀刻，从而使得第一和第二导电层201和203具有恒定的阶梯覆盖，由此沿着第二导电层203的边缘暴露出第一导电层201。
参照图14C，通过剥离工艺去除图14B中的第一掩模图案组的第二导电层203上保留的光刻胶图案200。
图15A到图15C是用于详细说明根据本发明第三实施例的薄膜晶体管基板的第三掩模工艺的截面图。
与以上参照图6A到图7D所述相似，通过第二掩模工艺形成半导体图案115以及包括多个接触孔126、134、228、236和238的栅极绝缘膜154。
通过第三掩模工艺在设置有半导体图案115的栅极绝缘膜154上形成包括数据线104、源极110、漏极112、像素连接线118a和上存储电极130的第三掩模图案组，并通过第三和第四接触孔228和236暴露出选通焊盘224和数据焊盘232的第二导电层203。此外，暴露出源极110和漏极112之间的有源层115的氧化表面。
参照图15A，通过诸如溅射等的淀积技术在设置有半导体图案115的栅极绝缘膜154上形成第三导电层205，并通过光刻工艺在第三导电层205上形成光刻胶图案210。第三导电层205采用由金属材料形成的单层或者具有诸如Mo、Ti、Cu、AlNd、Al、Cr、Mo合金、Cu合金、Al合金等的至少双层。
参照图15B，使用光刻胶图案210作为掩模，通过蚀刻工艺对第三导电层205进行构图，从而提供包括数据线104、源极110、漏极112、像素连接线118a和上存储电极130的第三掩模图案组。在这种情况下，对通过第三和第四接触孔228和236暴露出的选通焊盘224和数据焊盘232的第二导电层203进行蚀刻，以暴露出第一导电层201。
此外，在去除光刻胶图案时，去除源极110和漏极112之间的欧姆接触层116，从而暴露出有源层114。通过使用氧(O2)等离子体的表面处理将所暴露的有源层114的表面氧化为SiO2，从而能够保持沟道的可靠性而不需要保护膜。此外，在有源层114中不需调整诸如曝光工艺的掩模工艺，因此提供了更稳定的器件特性。
参照图15C，通过剥离工艺去除图15B中的第三掩模图案组上保留的光刻胶图案210。
因此，能够通过三道掩模工艺简化根据本发明第三实施例的水平电场施加型薄膜晶体管基板的制造方法。
如上所述，在根据本发明的水平电场施加型液晶显示器件的薄膜晶体管基板及其制造方法中，利用第一半色调(或衍射曝光)掩模形成具有单层和多层结构的第一掩模图案组。
另一方面，在根据本发明的水平电场施加型液晶显示器件的薄膜晶体管基板及其制造方法中，形成具有多层结构的第一掩模图案组并对光刻胶图案进行灰化，然后再次对其上导电层进行蚀刻，从而能够沿着上导电层的外侧暴露出下基板的透明导电层。因此，通过公共电极和像素电极暴露出的透明导电层有助于提高亮度，并且上基板的基本上不透明的导电层防止了漏光，从而改善了对比度。
此外，在根据本发明的水平电场施加型薄膜晶体管基板及其制造方法中，利用第二半色调(或衍射曝光)掩模形成多个接触孔和半导体图案。
此外，在根据本发明的水平电场施加型薄膜晶体管基板及其制造方法中，形成第三掩模图案组，然后暴露出半导体图案的有源层，并通过第三掩模对其表面进行氧化。因此，提高了沟道的可靠性，并且通过涂覆到其上的配向膜来保护第三掩模图案组，从而不需要额外的保护膜。此外，在有源层114中不需调整诸如曝光工艺的掩模工艺，从而提供了更稳定的器件特性。
因此，在根据本发明的水平电场施加型薄膜晶体管基板及其制造方法中，可以通过三道掩模工艺来简化整个工艺，从而可以降低材料成本和设备投资成本，并提高了生产率。
上述液晶显示器件及其制造方法不仅能够应用于水平电场施加型，而且能够应用于其他实施例，例如边缘场切换(FFS)和等离子体显示板(PDP)。
虽然已经通过上述附图中所示的实施例对本发明进行了说明，但是本领域普通技术人员应当理解，本发明不限于这些实施例，而是可以不脱离本发明精神的情况下，对其进行各种变化或修改。因此，本发明的范围应该由所附权利要求和其等价物来确定。
本申请要求2005年6月27日在韩国提交的韩国专利申请No.P2005-055973的优先权，在此通过引入将其并入。

Claims (42)

1、一种液晶显示器件，包括：
与基板上的选通线交叉以限定出像素区域的数据线；
所述选通线和所述数据线之间的绝缘膜；
具有栅极、漏极和源极并且与所述选通线和所述数据线相连的薄膜晶体管；
在所述像素区域中与所述薄膜晶体管相连的多个像素电极；
在所述像素区域中与所述像素电极基本平行的多个公共电极；
与所述公共电极相连的公共线；以及
与所述选通线、所述数据线和所述公共线中的至少一个相连的焊盘；
其中，所述选通线、所述栅极、所述像素电极、所述公共电极、所述公共线和所述焊盘包括透明导电层。
2、根据权利要求1所述的器件，其中，所述选通线、所述栅极和所述公共线具有包括所述透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
3、根据权利要求1所述的器件，其中，所述公共电极中的至少第一个具有包括所述透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构，并且所述公共电极中的至少第二个包括所述透明导电层。
4、根据权利要求1所述的器件，其中，所述像素区域中的所述公共电极中的最外侧的一个具有包括所述透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
5、根据权利要求1所述的器件，其中，所述选通线、所述栅极、所述公共线、所述公共电极中的至少一个、所述像素电极中的至少一个以及所述焊盘具有包括所述透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
6、根据权利要求5所述的器件，其中，所述透明导电层延伸超过所述基本上不透明的导电层的边缘。
7、根据权利要求6所述的器件，其中，所述焊盘的透明导电层经由穿过所述基本上不透明的导电层的接触孔而暴露。
8、根据权利要求1所述的器件，还包括：
存储电容器，其被设置为使得从所述薄膜晶体管的漏极延伸的像素连接线与所述公共线的一部分交叠，并且其间具有所述绝缘膜。
9、根据权利要求8所述的器件，还包括：
存储电容器，其被设置为使得与所述像素电极中的至少一个相连的上存储电极与所述选通线的一部分交叠，并且其间具有所述绝缘膜。
10、根据权利要求9所述的器件，其中，所述漏极和所述上存储电极经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述至少一个像素电极相连。
11、根据权利要求1所述的器件，还包括：
存储电容器，其被设置为使得与所述像素电极中的至少一个相连的上存储电极与所述选通线的一部分交叠，并且其间具有所述绝缘膜。
12、根据权利要求11所述的器件，其中，所述漏极和所述上存储电极经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述至少一个像素电极相连。
13、根据权利要求1所述的器件，其中，在所述薄膜晶体管的源极和漏极之间暴露出的沟道的表面被氧化。
14、根据权利要求1所述的器件，其中，由配向膜覆盖所述薄膜晶体管和所述数据线。
15、根据权利要求5所述的器件，还包括：
位于包括所述选通线、所述栅极、所述至少一个像素电极、所述至少一个公共电极、所述公共线和所述焊盘的透明导电层的多层结构上的第二绝缘膜。
16、根据权利要求1所述的器件，其中，所述数据线经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述焊盘相连。
17、一种制造液晶显示器件的方法，包括：
在基板上形成包括选通线和栅极、公共线、多个公共电极、多个像素电极和焊盘的第一导电图案组；
在所述第一掩模图案组上形成半导体图案以及包括多个接触孔的绝缘膜；以及
在所述绝缘膜上形成包括数据线、源极和漏极并暴露出所述半导体图案的有源层的第二导电图案组。
18、根据权利要求17所述的方法，其中，所述选通线、所述栅极和所述公共线具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
19、根据权利要求17所述的方法，其中，所述公共电极中的至少第一个具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构，并且所述公共电极中的至少第二个由所述透明导电层形成。
20、根据权利要求17所述的方法，其中，所述像素电极和所述焊盘由透明导电层形成。
21、根据权利要求17所述的方法，其中，形成所述第一导电图案组的步骤包括：
在所述基板上形成透明导电层和基本上不透明的导电层；
对所述透明导电层和所述基本上不透明的导电层进行构图；以及
去除所述基本上不透明的导电层的一部分，以暴露出所述透明导电层。
22、根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一导电图案组通过使用半色调掩模和衍射曝光掩模之一形成。
23、根据权利要求17所述的方法，其中，所述选通线、所述栅极、所述公共线、所述公共电极中的至少一个、所述像素电极中的至少一个和所述焊盘具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
24、根据权利要求23所述的方法，其中，所述透明导电层沿所述基本上不透明的导电层的边缘而暴露。
25、根据权利要求24所述的方法，其中，形成所述第一导电图案组的步骤包括：
在所述基板上形成所述透明导电层和所述基本上不透明的导电层；
在所述基本上不透明的导电层上形成光刻胶图案；
使用所述光刻胶图案作为掩模对所述透明导电层和所述基本上不透明的导电层进行构图；
对所述光刻胶图案进行灰化；以及
对通过所述经灰化的光刻胶图案而暴露出的所述基本上不透明的导电层进行蚀刻。
26、根据权利要求23所述的方法，其中，所述焊盘的透明导电层经由穿过所述基本上不透明的导电层的接触孔而暴露。
27、根据权利要求17所述的方法，其中，形成所述绝缘膜和所述半导体图案的步骤包括：
在所述基板上形成绝缘膜和半导体层；
形成穿过所述绝缘膜的所述多个接触孔；以及
通过对所述半导体层进行构图来形成所述半导体图案。
28、根据权利要求27所述的方法，其中，所述多个接触孔和所述半导体图案通过使用半色调掩模和衍射曝光掩模之一形成。
29、根据权利要求17所述的方法，还包括通过使从所述漏极延伸的像素连接线与所述公共线的一部分交叠并且其间具有所述绝缘膜，来形成存储电容器。
30、根据权利要求29所述的方法，还包括形成上存储电极，所述上存储电极与所述像素电极中的至少一个相连，并与所述选通线的一部分交叠，并且其间具有所述绝缘膜，其中与所述第二导电图案组一起形成所述上存储电极。
31、根据权利要求30所述的方法，其中，所述像素连接线经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述像素电极相连。
32、根据权利要求30所述的方法，其中，所述上存储电极经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述至少一个像素电极相连。
33、根据权利要求17所述的方法，还包括形成上存储电极，所述上存储电极与所述像素电极中的至少一个相连，并与所述选通线的一部分交叠，并且其间具有所述绝缘膜，其中与所述第二导电图案组一起形成所述上存储电极。
34、根据权利要求33所述的方法，其中，所述像素连接线经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述像素电极相连。
35、根据权利要求33所述的方法，其中，所述上存储电极经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述至少一个像素电极相连。
36、根据权利要求17所述的方法，还包括通过等离子体表面处理对所述薄膜晶体管的源极和漏极之间暴露出的有源层的表面进行氧化。
37、根据权利要求36所述的方法，其中，在保留光刻胶图案以用于形成所述第二导电图案组的条件下执行所述等离子体表面处理。
38、根据权利要求17所述的方法，还包括形成用于覆盖所述第二导电图案组的配向膜。
39、根据权利要求23所述的方法，其中，形成所述第一导电图案组的步骤还包括：
在所述选通线、所述栅极、所述至少一个像素电极、所述至少一个公共电极、所述公共线和所述焊盘的多层结构上形成第二绝缘膜。
40、根据权利要求17所述的方法，其中，所述数据线经由穿过所述绝缘膜的接触孔与所述焊盘相连。
41、根据权利要求26所述的方法，其中，在形成所述第二导电图案组时，去除通过所述接触孔而暴露出的所述焊盘的基本上不透明的导电层。
42、根据权利要求17所述的方法，其中，所述选通线和所述数据线限定了像素区域，并且所述像素区域中的公共电极中的最外侧的一个具有包括透明导电层和基本上不透明的导电层的多层结构。
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