非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器及其製造方法

2023-10-11 02:01:14

專利名稱：非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種液晶顯示器(「LCD」)及其製造方法，更具體地，涉及一種在液晶顯示器中將柵極驅動電路集成到非晶矽薄膜電晶體(「TFT」)基片上的非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器(「TFT-LCD」)及其製造方法。
背景技術：
在目前資訊時代中，電子顯示器的作用尤為突出，各種電子顯示器在各種產業區域得到廣泛的應用。
通常，電子顯示器是將各種信息通過視覺傳達給用戶的一種裝置。即，電子顯示器是一種將各種電子儀器輸出的電子信息信號轉換成人類視覺所能接受的光信號的裝置，是實現人類和機器交流的儀器。
在這種電子顯示器中，光信息信號以發光現象表示時叫做發射型顯示器，以反射、散射、幹涉等現象用光調製來顯示時叫做非發射型顯示器。發射型顯示器包括陰極射線管(「CRT」)、等離子顯示面板(「PDP」)、發光二級管(「LED」)、和/或電致發光顯示器(「ELD」)。還將發射型顯示器稱之為有源顯示器。
非發射型顯示器，還將其稱之為無源顯示器，例如，可以包括液晶顯示器(「LCD」)，電致化學顯示器(「ECD」)、和/或電泳圖像顯示器(「EPID」)。
用於電視機或電腦顯示器等圖像顯示器的陰極射線管(CRT)雖然在顯示效果和經濟性方面有最大的市場佔有率。然而，由於其重量大、空間體積大、且電功耗高，因而存在很多缺點。
最近，隨著半導體技術的快速發展，各種電子儀器的固體化、低電壓、及微功耗的適應小型化及輕量化新環境的電子顯示器，即對輕便、低驅動電壓、及微功耗等特點的平板顯示器的需求量日益增多。
現在已開發的各種平板顯示器中，有一種液晶顯示器(「LCD」)，它區別於其它顯示器的是不僅比其它的顯示器輕便、微功耗、及低驅動電壓，還有與陰極射線管接近的顯示效果，在電子裝置區域得到廣泛的應用。
液晶顯示器由形成電極的兩個基片和注入在兩個基片間的液晶層組成，並向電極施加電壓，重新排列液晶層的液晶分子，調整所透過的光量進行顯示的一種顯示器。
現在主要使用的液晶顯示器是兩個基片上分別形成電極，具有控制施加在各電極上電壓的薄膜電晶體的裝置，通常薄膜電晶體在兩個基片中只在一個基片上形成。
在像素區域利用薄膜電晶體的液晶顯示器分為非晶型和多晶型，其中多晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器具有耗電量小、價格低的優點，但比起非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器具有薄膜電晶體的製造工藝複雜的缺點。因此，多晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器主要適用於如IMT-2000型電話顯示屏等小型顯示器。而非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器適合大面積顯示，且合格率高，因此，主要適用於筆記本電腦(「PC」)、LCD監視器、高解析度電視(「HDTV」)等大畫面顯示器。
如圖1所示，多晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器在形成像素陣列的玻璃基片10上形成數據驅動電路12及柵極驅動電路14，並用薄膜纜線18將端子部16與集成印刷電路板20連接起來。這種結構不僅能降低成本，而且通過集成驅動電路將電量損失降到的最低。
如圖2所示，非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器在柔性印刷板32上通過晶片固定於薄膜上(「COF」)方式形成數據驅動晶片34，通過柔性印刷電路板32連接數據印刷電路板36和像素陣列的數據前端子部。還有，在柔性印刷電路板38上以COF方式形成柵極驅動晶片40，通過印刷電路板38連接柵極印刷電路板42和像素陣列的柵極前端子部。
最近還公開了採用將柵極電源供給部安裝在數據印刷電路板上並除去印刷電路板的技術。本申請人之前申請的韓國專利公開號2000-66493號上披露了採用除去柵極印刷電路板的集成印刷電路板技術的LCD模塊。
然而，即使採用集成印刷電路板也仍然使用形成柵極驅動電路的柔性印刷電路板。但還是要進行將多個柔性印刷電路板安裝到玻璃基片的工序，因此非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器比起多晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器，其外部引線接合(「OLB」)工藝複雜，所以製造成本也變得昂貴。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種將柵極驅動電路集成在薄膜電晶體基片上的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器。本發明的另一目的是提供將柵極驅動電路集成在非晶矽薄膜電晶體基片上的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器的製造方法。
為了實現上述目的，本發明提供一個具體實施例，其中非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器包括具有形成像素陣列的顯示區域及形成多個位移寄存器驅動區域驅動電路的絕緣基片；在基片上形成並包括柵極線及柵極的柵極圖案；在包含柵極圖案的基片上形成的柵極絕緣層；柵極絕緣層上形成的活性層圖案；具有在包含活性層圖案的基片上形成，與所述活性層圖案的第一區域接觸的源極，與活性層圖案的第二區域接觸的漏極及與漏極連接的數據線的數據圖案；具有在包含所述數據圖案的基片上形成，露出顯示區域漏極的第一接觸孔，露出各移位寄存器第一電晶體柵極的第二接觸孔及露出第一電晶體的源極/漏極的第三接觸孔的鈍化層；及在鈍化層上形成的並通過第一接觸孔與顯示區域的漏極連接的第一電極；包含通過第二及第三接觸孔將第一電晶體的柵極與源極/漏極連接的第二電極的電極圖案。
此外，本發明的目的是通過包括包含形成多個柵極線和多個數據線的顯示區域及柵極驅動電路區域的絕緣基片；包含具有柵極和源極/漏極的多個薄膜電晶體並在柵極驅動電路區域的基片上形成，順次選擇所述多個柵極線的移位寄存器；為了向各位移寄存器施加信號，配置在柵極驅動電路區域的基片上，從第一個位移寄存器至最後一個寄存器形成在同層的主布線；包含形成在位移寄存器及主布線的基片上，露出顯示區域一部分數據線的第一接觸孔，露出各移位寄存器的第一電晶體柵極的第二接觸孔及露出第一電晶體源極/漏極的第三接觸孔的鈍化層；及形成在鈍化層上，具備通過第一接觸孔與顯示區域數據線連接的第一電極，通過包括第二及第三接觸孔將第一電晶體柵極和源極/漏極連接的第二電極電極圖案的非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器來實現。
為了實現本發明另一目的，本發明提供一種包括在具有形成像素陣列的顯示區域及形成多個移位寄存器的驅動電路區域的絕緣基片上形成包含柵極線和柵極的柵極圖案的工序；在包含柵極圖案的基片上形成柵極絕緣層的工序；在所述柵極上的柵極絕緣層上形成活性層圖案的工序；在包含活性層的基片上形成與活性層圖案第一區域接觸的源極、與活性層圖案的第二區域接觸的漏極及與漏極連接的數據線的數據圖案的工序；在包含數據圖案的基片上形成鈍化層的工序；蝕刻鈍化層及柵極絕緣層形成露出顯示區域漏極的第一接觸孔、露出各移位寄存器第一電晶體柵極的第二接觸孔及露出第一電晶體源極/漏極的第三接觸孔的工序；及在鈍化層上形成通過第一接觸孔與顯示區域漏極連接的第一電極、通過第二及第三接觸孔連接第一電晶體柵極與源極/漏極的第二電極的電極圖案的工序的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器的製造方法。
而且，本發明的另一目的通過包括，在具有形成像素陣列的顯示區域及形成多個移位寄存器的驅動電路區域的絕緣基片上形成包含柵極線和柵極的柵極圖案的工序；在包含柵極圖案的基片上形成柵極絕緣層的工序；利用一枚掩膜在柵極絕緣層上形成包含活性層圖案及與活性層圖案的第一區域接觸的源極、與活性層圖案的第二區域接觸的漏極及與漏極連接的數據線的數據圖案工序；在包含數據圖案的基片上形成鈍化層的工序；蝕刻鈍化層及柵極絕緣層，形成露出顯示區域漏極的第一接觸孔、露出各移位寄存器第一電晶體柵極的第二接觸孔及露出第一電晶體源極/漏極的第三接觸孔的工序；以及在鈍化層上形成包含通過第一接觸孔與像素區域漏極連接的第一電極、通過第二及第三接觸孔連接第一電晶體柵極和源極/漏極的第二電極的電極圖案的工序的非晶矽薄膜電晶體的製造方法來實現。
根據本發明的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器，在形成像素陣列的絕緣基片上不單獨追設集成包含移位寄存器及布線的柵極驅動電路的工序。即，在同一層上形成可以使用為同一材料的多層，以減少掩膜數，用像素導電層連接形成柵極驅動電路移位寄存器的第一電晶體柵極和源極/漏極，可以使工藝變得簡單。
此外，將向各移位寄存器施加信號的主布線從第一個移位寄存器到最後一個移位寄存器在同一個層上形成，從而使主布線電阻變得最小，增加了非晶矽薄膜電晶體的電場效應遷移率。


本發明的上述及其它特徵和優點將通過參考附圖詳細地描述其典型實施例而變得更加顯而易見，其中圖1是傳統的多晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器的簡要平面圖；圖2是傳統的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器的結構平面圖；圖3根據本發明的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器中，適用於柵極驅動電路區域的移位寄存器電路圖；圖4是圖3的移位寄存器的方框圖；圖5是根據本發明第一實施例的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器截面圖；圖6是根據本發明第一實施例的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器的柵極驅動電路區域平面圖；圖7是根據本發明第一實施例的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器的顯示區域平面圖；以及圖8A至圖11B是本發明第一實施例的說明非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器製造的平面圖。
具體實施例方式
就根據本發明披露的具體實施例的典型非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器類型而言，提供一種方法，其中在基片上同時形成驅動電路和像素陣列，從而與多晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器類型相比減少了組裝工藝工序的數目。以下，將參照附圖對優選實施例進行詳細描述。
圖3根據本發明的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器中，適用於柵極驅動電路區域的移位寄存器電路圖，而圖4是圖3的移位寄存器方框圖。
參照圖3及圖4，柵極驅動電路由多個從屬連接的移位寄存器(SR1，SR2，...，SR193)組成。即，各移位寄存器的輸出端子與移位寄存器的輸入端子(「IN」)連接。移位寄存器由對應於柵極線的192個移位寄存器(SR1-SR192)和一個成堆(虛擬)移位寄存器(SR193)組成。各移位寄存器具有輸入端子(「IN」)、輸出端子(「OUT」)、控制端子(「CT」)、時鐘信號輸入端子(「CK」)、第一電源端子(「VSS」)、以及第二電源端子(「VDD」)。
向第一個移位寄存器(「SR1」)的輸入端子上輸入開始信號(「ST」)。各移位寄存器輸出信號(GOUT1-GOUT192)分別與對應的各柵極線連接，根據輸出信號順次選擇多條柵極線。向第奇數個移位寄存器提供第一時鐘信號(「CKV」)，向第偶數個移位寄存器提供第二時鐘信號(「CKVB」)。第一時鐘信號(「CKV」)和第二時鐘信號(「CKVB」)具有相反相位。
各移位寄存器包括上拉(pull-up)部190、下拉(pull-down)部192、上拉驅動部194、以及下拉驅動部196。
上拉部190向輸出端子(「OUT」)提供第一及第二時鐘信號中對應的時鐘信號。下拉部192向在輸出端子(「OUT」)提供第一電源(「VSS」)。
將上拉驅動部194與上拉部190的輸入節點連接，並應答輸入信號的前端，充電電容器，接通上拉部190，然後應答移位寄存器輸出信號的前端，使電容器放電，斷開上拉部190。
將下拉驅動部196與下拉部192輸入節點連接，應答輸入信號的前端並斷開下拉部192，然後應答於輸出信號前端並接通下拉部192。
上拉部190包括時鐘信號輸入端子CK上連接漏極、第三節點N3上連接柵極、輸出端子OUT上連接源極的第一驅動電晶體T1。
下拉部192包括輸出端子OUT上連接漏極、第四節點N4上連接柵極、時鐘信號輸入端子CK上連接源極的第二驅動電晶體T2。
上拉驅動部194包括電容器C和三個控制電晶體T3、T4、T5。電容器C連接在第三節點N3和輸出端子OUT間。第三控制電晶體T3具有與第二電源電壓VDD連接的漏極、與輸入端子IN連接的柵極、與第三節點N3連接的源極。第四控制電晶體T4具有與第三節點N3連接的與漏極、與控制端子CT連接的柵極、與第一電源電壓VSS連接的源極。第五控制電晶體T5具有與第三節點N3連接的漏極、與第四節點N4連接的柵極、與第一電源電壓VSS連接的源極。
下拉驅動部196包括兩個控制電晶體T6、T7。第六控制電晶體T6，第二電源電壓VDD與漏極、柵極共同結合，同時第六控制電晶體T6的源極與第四節點N4連接。第七電晶體T7具有與第四節點N4連接的漏極、與第三節點N3連接的柵極、以及與第一電源電壓VSS連接的源極。
圖5是根據本發明第一實施例的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器截面圖，示出了顯示區域和柵極驅動電路區域。圖6是柵極驅動電路區域平面圖，而圖7是顯示區域平面圖。
參照圖5至圖7，在絕緣基片110上的顯示區域及柵極驅動電路區域上設置分別包括柵極線112g和柵極線112g分離出的柵極的柵極圖案112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g。而且，顯示區域的柵極圖案112b提供到存儲電容器的下部電極。在顯示區域和柵極驅動電路之間形成由柵極圖案同一層組成的柵極圖案112c。柵極圖案112c與柵極線112g一端連接，其具有從外部接收掃描信號並向柵極線112g施加的作用。優選地，柵極圖案112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g由約500的鉻(「Cr」)和約200鋁-釹(「AlNd」)組成的複合層形成。
在包括柵極圖案112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g的基片的整個表面上形成柵極絕緣層114。優選地，柵極絕緣層114應由約4500的氮化矽層(「SiNx」)組成。
在顯示區域及柵極驅動電路區域的柵極絕緣層114上設置包括第一雜質區域118a、118c、第二雜質區域118b、118d、包括在第一雜質區域和第二雜質區域間形成的通道區域116a、116b的活性層圖案。通道區域116a、116b由約200的非晶矽組成，第一及第二雜質區域118a、118b、118c、118d由約500的n型非晶矽組成。
在活性層圖案上設置包括與第一雜質區域118a、118c結合的源極120a、120e、與第二雜質區域118b、118d結合的漏極120b、120f以及與源極120a、120e連接並與柵極線112g垂直的包含數據線120i的數據圖案120a、120b、120c、120e、120f、120h、120i。在電容器下部電極112b上通過填充柵極絕緣層114設置與數據圖案形成同一層組成的電容器上部電極120c。在顯示區域和柵極驅動電路區域之間形成與數據圖案同一層組成的數據襯墊120d。優選地，數據襯墊120a、120b、120c、120d、120e、120f、和120g由約1500-4000的鉻(「Cr」)層形成。
形成柵極驅動電路區域薄膜電晶體的柵極112d以箱體結構形成，源極120e及漏極120f以具有多通道的指狀組合型結構形成。即，第奇數個源極120e和第偶數個漏極120f以規定的間隔交替分割設置。
如圖6所示，在柵極驅動電路區域中臨近顯示區域的部分上設置移位寄存器的驅動電晶體(圖3的T1、T2)即設置向柵極輸出端子選擇性施加Von及Voff信號的電晶體，在離顯示區域最遠的部分上設置向各移位寄存器施加信號的主布線150(VSS、CK、CKB、VDD、VSS2)。在驅動電晶體區域和布線區域之間設置控制電晶體(圖3的T3、T4、T5、T6、T7)。
通常，在柵極開通時間短並柵極線的RC延遲長的大型固定型(fine-pitched)薄膜電晶體-液晶顯示器中，當製作移位寄存器的柵極輸出信號時，因為非晶矽薄膜電晶體的電場效應遷移率很低，所以應最小化向各移位寄存器施加信號的主布線電阻和電容器負荷。因此，在本發明中，從對應的第一個移位寄存器到最後一個移位寄存器不需要單獨結合而由同一層形成主布線150，從而使主布線150的電阻變得最小。優選地，為了降低主布線電阻，主布線150由具有比構成柵極圖案112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g和數據圖案120a、120b、120c、120d、120e、120f、120g的金屬層低的表面電阻的金屬層組成。在本實施例中，用鋁(「Al」)形成柵極圖案、用鉻(「Cr」)形成數據圖案，因此主布線150與柵極圖案在同一個層上形成。
還有，為了連接主布線150和各移位寄存器電晶體端子T1-T7的支布線160應形成在與主布線150不同層上。因此，如上所述，當與柵極圖案相同層形成主布線150時，支布線160與數據圖案在同一個層上形成。而且，優選地，為了減少主布線150電容，使與主布線150交叉的部分支布線160的線寬窄。
在包括數據圖案120a、120b、120c、120e、120f、120h、120i的基片110整個表面上形成具有露出顯示區域漏極120b的第一接觸孔H1、露出柵極驅動電路區域連接用柵極圖案112f的第二接觸孔H2、露出柵極驅動電路區域連接用數據圖案120h的第三接觸孔H3、露出主布線150的第四接觸H4、以及露出支布線160的第五接觸孔H5的鈍化層130。而且，在襯墊區域鈍化層130上形成分別露出柵極圖案112c和數據圖案120d的第六及第七接觸孔H6、H7。鈍化層130由矽氮化層或感光性有機層形成。特別是，為了提高反射率，當具有凹凸形態反射電極的反射型液晶顯示器時，利用表面具有凹凸結構的感光性有機層形成鈍化層。
在包含第一至第五接觸孔H1、H2、H3、H4、H5的鈍化層130上形成電極圖案140、142、143。電極圖案包括通過與顯示區域漏極用電連接的像素電極(或是第一電極)140、通過第二及第三接觸孔H2、H3將柵極驅動電路區域接觸用柵極圖案112f和接觸用數據圖案120h連接的第二電極142、通過第四及第五接觸孔H4、H5將柵極驅動區域的主布線150和支布線160電連接的第三電極143、以及通過第六及第七接觸孔H6、H7將柵極襯墊112c和數據襯墊120d電連接的第四電極144。優選地，第二電極142包括形成移位寄存器的連接第一電晶體柵極和源極/漏極的第一圖案，以及形成移位寄存器的連接第二電晶體柵極和第三電晶體源極/漏極的第二圖案。在該實施例中，接觸區域的第二電極142和襯墊區域的第四電極圖案144在將柵極圖案的一部分和數據圖案的一部分電連接方面被當作同類型接觸端子。
優選地，為了降低第三電極和主布線150及支布線160間的接觸電阻應將第四及第五接觸孔H4、H5比起支布線的線寬要大。還有，使第四及第五接觸孔H4、H5位於薄膜電晶體基片和濾色器基片粘貼時使用的密封線內部液晶層區域或密封線下部形成，以防止密封線露在外部大氣中時金屬被腐蝕。
在透射型液晶顯示器中，電極圖案140、142由透明導電層，如氧化銦錫(「ITO」)或氧化銦鋅(「IZO」)組成。在反射型液晶顯示器中，電極圖案由具有高反射率的不透明導電層，如鋁合金或銀層組成。
下面，參照附圖詳細說明具有上述結構的本發明非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器的製造方法。
圖8A至圖11B是說明本發明的非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器製造方法的平面圖。在這裡，每個標號「A」的圖是柵極驅動電路區域的單位工序平面圖，每個標號「B」的圖是顯示區域的單位工序平面圖。
參照圖8A及圖8B，在由諸如玻璃、石英、或陶瓷這樣的絕緣材料組成的基片上沉積約500的鉻(「Cr」)及約2500的鋁-釹(「AlNd」)組成的金屬層。然後，利用第一掩膜的光學蝕刻工序對金屬層製作布線圖案，從而形成柵極圖案112。
在顯示區域中的柵極圖案112包括沿第一方向(即橫向)設置的柵極線112g、在鄰接的柵極線112g之間設置並與柵極線112g平行排列的電容器下部布線112h、與電容器下部布線重疊且形成在像素區域內的電容器下部電極112b以及從柵極線112g分支的柵極112a。在該實施例中，當形成柵極線112g和單獨的電容器下部布線112h時，移位寄存器的柵極輸出端的電容器負荷比前端柵極結構減少約1/2-1/3。
在顯示區域和柵極驅動電路之間形成由柵極圖案同一層組成的柵極襯墊112c。柵極圖案112c與柵極線112g一端連接，具有來自外部的掃描信號向柵極圖案112g施加的作用。
在柵極驅動電路區域設置的各移位寄存器第一驅動電晶體T1和第二驅動電晶體T2柵極112d-1、112d-2具有比第三至第七控制電晶體T3-T7柵極電極112d-3、112d-4、112d-5、112d-6、112d-7寬的寬度。
而且，為了使布線電阻變得最小，在柵極驅動電路區域基片上由柵極圖案112同一層形成主布線150。優選地，主布線150從對應的第一個移位寄存器至相應的最後移位寄存器無單獨接觸由同一層形成。
參照圖9A及圖9B，如上所述形成柵極圖案112及主布線150後，在基片整個表面上用等離子化學汽相沉積法(「PECVD」)並以約4500的厚度沉積氮化矽，從而形成柵極絕緣層(參見圖5的附圖標號114)。
然後，在所述柵極絕緣層114上形成利用第二掩膜的光學蝕刻工序形成活性層圖案(參見圖5的附圖標號116、118)。具體地說，在柵極絕緣層114上用PECVD方法、約2000厚度沉積非晶矽層，在其上用PECVD的方法、約500厚度沉積摻雜n+非晶矽層。接著，利用第二掩膜的光蝕刻工序對上述層進行製作布線圖案，形成包括由非晶矽層組成的通道區域116和由摻雜n+非晶矽層組成的第一及第二雜質區域(即，源極/漏極區域)118的活性層圖案。這時，與柵極驅動區域輸出端連接的第一及第二驅動電晶體活性層圖案具有比第三至第七控制電晶體活性層圖案寬的寬度。
接著，在包括活性層圖案116、118的基片整個表面上以1500厚度沉積鉻(「Cr」)，利用第三掩膜的光蝕刻工序對其進行製作布線圖案。結果，形成沿與柵極線112g垂直的第二方向(即縱向)設置的數據線120i、以及分別與第一及第二雜質區域118a、118b重疊的源極/漏極120a、120b的數據圖案120。在此，如圖9A和圖9B所示，為了確保足夠的電容，將漏極120b設置成與電容器下部電極112i重疊。
如圖9所示，在柵極驅動電路區域上形成鄰接柵極襯墊112c的數據襯墊120d。柵極襯墊112c與數據襯墊120d通過與顯示區域像素電極一同形成的連接圖案電連接。此外，在柵極驅動電路區域基片上與主布線150交叉形成由數據圖案120同一層形成的支布線160。支布線160為了降低主布線150的電容使與主布線150交叉部分的線寬度窄。
優選地，設置在柵極驅動電路的各移位寄存器第一驅動電晶體T1和第二電晶體T2的源極/漏極120e、120f由指狀組合型結構形成。換而言之，第偶數個電極120e與左側的源極襯墊共同連接，而第奇數個電極120f與右側的漏極襯墊共同連接。第偶數個電極120e設置在第奇數個電極120f之間。第一及第二驅動電晶體T1、T2源極/漏極的指狀組合型結構增加限定區域內的驅動電晶體通道寬度，從而可以確保由非晶矽製成的電晶體的驅動能力。
參照圖10A及圖10B，如上所述形成數據圖案120及分支圖案160。在製得結構的整個表面上形成鈍化層130。鈍化層130由諸如氧化矽、氮化矽、或其組合物這樣的無機絕緣材料組成，或由感光性有機絕緣材料組成。
然後，通過利用第四掩膜的光學蝕刻工序將鈍化層130部分地蝕刻掉，從而形成接觸孔H1-H7。即，形成露出顯示區域漏極的120b第一接觸孔H1、露出柵極驅動電路區域接觸用柵極圖案112f的第二接觸孔H2、露出柵極驅動電路區域接觸用數據圖案120h的第三接觸孔H3、露出主布線150的第四接觸孔H4、以及露出支布線160的第五接觸孔H5。另外，同時形成分別露出柵極襯墊112c和數據襯墊120d的第六及第七接觸孔H6、H7。第六及第七接觸孔H6、H7如同第二及第三接觸孔H2、H3可分為露出接觸用柵極圖案的接觸孔和接觸用露出數據圖案的接觸孔。因此，露出柵極圖案112c的接觸孔包含在第二接觸孔H2上，露出數據圖案120d的接觸孔包含在第三接觸孔H3上。
彼此鄰接形成的一對接觸孔H2、H3通過與顯示區域的像素電極同時形成的接觸電極彼此電連接。
在具有凹凸結構結構的反射電極的反射型液晶顯示器中，在接觸的形成過程中，在鈍化層130的表面上形成多個凹凸結構。
參照圖11A及圖11B，如上所述，形成接觸孔後，在所製得結構的整個表面上用於沉積像素電極的金屬層，例如，沉積諸如ITO層或IZO層這樣的透明導電層，或諸如鋁合金層或銀層這樣的不透明反射層。然後，利用第五掩膜的光蝕刻工序製作金屬層的布線圖案，從而在顯示區域上，像素電極(或第一電極)140通過在鈍化層130上形成的第一接觸孔H1與漏極120b電連接。在柵極驅動電路區域上，第二電極142電連接通過第二及第三接觸孔H2、H3露出的接觸用柵極圖案112f和連接用數據圖案112h。此外，第三電極143電連接通過第四及第五接觸孔H4、H5露出的主布線150與支布線160。在位於顯示區域和柵極驅動電路區域之間的襯墊區域上，第四電極144電連接通過第六及第七接觸孔H6、H7露出的柵極襯墊112c和數據襯墊120d。
在上述實施例中，利用五枚掩膜製作非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器。然而，根據本發明的另一實施例，利用一枚掩膜形成活性層圖案和數據圖案，從而可以將利用在非晶矽薄膜電晶體-液晶顯示器製造的掩膜數減少到四個。
具體地講，在形成柵極絕緣層後，在其上順次沉積不摻雜本徵(intrinsic)非晶矽層及n型摻雜非本徵(extrinsic)非晶矽層。在非本徵非晶矽層的整個表面上沉積用於數據圖案的金屬層後，在其上以預定厚度塗布正性感光層，然後在該感光層上排列掩膜。
在上述掩膜中，遮光區域對應於源極、漏極、及通道區域，而透明區域對應於其它區域。特別是，在通道區域和源極區域之間的光透射區域以及在通道區域和漏極區域之間的透明區域具有狹縫結構。因為經過這些狹縫的光被衍射，所以調整狹縫之間的間隔比通道區域的間隔窄。通過狹縫的紫外線被衍射，從而曝光位於通道區域上的感光層。同時，其它部分露出的感光層也被紫外線曝光。
曝光的感光層被顯像，從而形成感光層圖案，其中將對應通道區域的部分除去預定深度。若將感光層圖案作為光學蝕刻掩膜進行幹蝕刻工序，除去未遮蓋感光層圖案的露出的金屬層和其下部非本徵非晶矽層及本徵非晶矽層。這時，通道區域上的感光層圖案也被除去，這是因為在顯像過程中其具有很薄的厚度。
然後，用選擇性蝕刻法完全除去通道區域露出的金屬層和其下部非本徵非晶矽層，以預定厚度除去其下部本徵非晶矽層。接著，若除去源極/漏極區域上的感光層圖案，通過一次掩膜工序同時形成包括活性層圖案和源極/漏極的數據圖案。
如上所述，根據本發明，無單獨追設工序在形成像素陣列的絕緣基片上集成包括移位寄存器及布線的柵極驅動電路。即，在同一層上形成可使用為同一材料的多個層來減少掩膜個數。另外，用於像素電極的導電層連接構成柵極驅動電路的移位寄存器的第一電晶體柵極、源極和漏極，從而簡化了製造工藝。
另外，將向各移位寄存器施加信號的主布線從第一個移位寄存器到最後一個移位寄存器由同一層形成，從而使布線電阻變得最小以增強非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)的電場效應。
雖然已經將本發明的典型優選實施例進行描述，但應當理解本發明不局限於那些公開的優選實施例，對於本領域的技術人員來說，凡在本發明的精神和原則之內，所作的各種修改和改進，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器，包括絕緣基片，具有形成像素陣列的顯示區域及形成多個移位寄存器的驅動電路；柵極圖案，在所述基片上形成並包含柵極線及柵極；柵極絕緣層，在包含所述柵極圖案的所述基片上形成；活性層圖案，在所述柵極絕緣層形成；數據圖案，在包含所述活性層圖案的所述基片上形成並包含與所述活性層圖案第一區域接觸的源極、與所述活性層第二圖案第二區域接觸的漏極、及與所述漏極連接的數據線；鈍化層，在包含所述數據圖案的所述基片上形成，並具有露出所述顯示區域漏極的第一接觸孔、露出各移位寄存器第一電晶體柵極的第二接觸孔、及露出所述第一電晶體源極/漏極的第三接觸孔；以及電極圖案，在所述鈍化層上形成，且包含通過所述第一接觸孔與所述顯示區域漏極連接的第一電極、通過所述第二接觸孔及所述第三接觸孔與所述第一電晶體柵極和源極/漏極連接的第二電極。
2.根據權利要求1所述的顯示器，其特徵在於，還包括設置在所述驅動電路區域的所述基片上，用於將信號施於各所述移位寄存器且從第一移位寄存器到最後移位寄存器由相同層形成的主布線。
3.根據權利要求2所述的顯示器，其特徵在於，還包括在所述驅動電路區域的所述基片上設置且與所述主布線交叉形成以將所述主布線與所述驅動電路區域的各移位寄存器的電晶體連接的支布線。
4.根據權利要求3所述的顯示器，其特徵在於，與所述支布線交叉的部分具有比所述主布線窄的寬度。
5.根據權利要求3所述的顯示器，其特徵在於，所述主布線和所述支布線由互相不同層形成。
6.根據權利要求5所述的顯示器，其特徵在於，所述主布線由所述柵極圖案相同層形成，所述支布線由所述數據圖案相同層形成。
7.根據權利要求5所述的顯示器，其特徵在於，所述主布線由所述數據圖案相同層形成，而所述支布線由所述柵極圖案相同層形成。
8.根據權利要求3所述的顯示器，其特徵在於，所述電極圖案還包括通過在所述主布線上形成的第四接觸孔和在所述支布線上形成的第五接觸孔連接所述主布線和支布線的第三電極。
9.根據權利要求8所述的顯示器，其特徵在於，所述第四接觸孔及所述第五接觸孔具有比所述支布線寬度大的尺寸。
10.根據權利要求1所述的顯示器，其特徵在於，所述驅動電路區域的驅動電晶體的柵極具有箱體結構，其源極/漏極具有指狀組合型結構。
11.根據權利要求1所述的顯示器，其特徵在於，還包括所述顯示區域的所述基片上具有與所述柵極圖案相同層形成並與所述柵極線以規定間距平行隔開的電容器下部電極。
12.一種非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器，包括絕緣基片，包括形成多條柵極線和多條數據線的顯示區域及柵極驅動電路區域；多個移位寄存器，包括具有柵極和源極/漏極的多個薄膜電晶體並在所述柵極驅動電路區域的所述基片上形成，順次選擇所述多條柵極線；主布線，在所述柵極驅動電路區域的所述基片上設置，向每個所述移位寄存器施加信號且從第一移位寄存器到最後移位寄存器由同一層形成；鈍化層，在包括所述移位寄存器及主布線的所述基片上形成，並具有露出所述顯示區域數據線一部分的第一接觸孔、露出各所述移位寄存器第一電晶體的柵極的第二接觸孔及露出所述第一電晶體的源極/漏極的第三接觸孔；以及電極圖案，在所述鈍化層上形成，並包括通過所述第一接觸孔與所述顯示區域的數據線連接的第一電極、通過所述第二接觸孔及所述第三接觸孔連接所述第一電晶體柵極和源極/漏極的第二電極。
13.根據權利要求12所述的顯示器，其特徵在於，還包括在所述柵極驅動電路區域的所述基片上設置，且為了連接所述主布線和各所述移位寄存器電晶體與所述主布線交叉形成的支布線。
14.根據權利要求13所述的顯示器，其特徵在於，與所述支布線的所述主布線交叉部分由比所述主布線窄的寬度形成。
15.根據權利要求13所述的顯示器，其特徵在於，所述主布線和所述支布線由相同層形成。
16.根據權利要求15所述的顯示器，其特徵在於，所述主布線由所述柵極線相同層形成，而所述支布線由所述數據線相同層形成。
17.根據權利要求15所述的顯示器，其特徵在於，所述主布線由所述數據線相同層形成，而所述支布線由所述柵極線相同層形成。
18.根據權利要求13所述的顯示器，其特徵在於，所述電極圖案還包括通過在所述主布線上形成的第四接觸孔和所述支布線上形成的第五接觸孔連接所述主布線和支布線的第三電極。
19.根據權利要求18所述的顯示器，其特徵在於，所述第四接觸孔及所述第五接觸孔具有比所述支布線寬度大的尺寸。
20.根據權利要求12所述的顯示器，其特徵在於，各所述移位寄存器驅動電晶體柵極具有箱體結構，源極/漏極具有指狀組合型結構。
21.一種製造非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器的方法，包括以下工序在具有形成像素陣列的顯示區域及形成多個移位寄存器的驅動電路區域的絕緣基片上形成包括柵極線和柵極的柵極圖案；在包括所述柵極圖案的所述基片上形成柵極絕緣層；在所述柵極上的所述柵極絕緣層上形成活性層圖案；在包括所述活性圖案的所述基片上形成包括與所述活性層圖案第一區域接觸的源極、與所述活性層圖案第二區域接觸的漏極及與所述漏極連接的數據線的數據圖案；在包括所述數據圖案的所述基片上形成鈍化層；蝕刻所述鈍化層及所述柵極絕緣層形成露出所述顯示區域漏極的第一接觸孔、露出各所述移位寄存器第一電晶體柵極的第二接觸孔及露出所述第一電晶體源極/漏極的第三接觸孔；以及在所述鈍化層上形成包括通過所述第一接觸孔與所述顯示區域漏極連接的第一電極、通過所述第二及第三接觸孔與所述第一電晶體柵極和源極/漏極連接的第二電極的電極圖案。
22.根據權利要求21所述的方法，其特徵在於，在形成所述柵極圖案的工序或形成所述數據圖案工序中，在所述驅動電路區域基片上形成由所述柵極圖案或所述數據圖案相同層組成的主布線，所述主布線從第一移位寄存器到最後移位寄存器由相同層形成。
23.根據權利要求22所述的方法，其特徵在於，在形成所述數據圖案的工序或形成所述柵極圖案工序中，在所述驅動電路區域基片上形成由所述數據圖案或所述柵極圖案相同層組成的支布線，所述支布線為了連接所述主布線和各所述移位寄存器電晶體與所述主布線交叉。
24.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，與所述支布線的所述主布線交叉部分具有比所述主布線窄的寬度。
25.根據權利要求23所述的方法，其特徵在於，在形成所述第一、第二級第三接觸孔的工序中形成露出所述主布線一部分的第四接觸孔及露出所述支布線一部分的第五接觸孔，所述電極圖案還包括通過所述第四及第五接觸孔與所述主布線和支布線的第三電極。
26.根據權利要求25所述的方法，其特徵在於，所述第四及第五接觸孔由比所述支布線寬度大的尺寸形成。
27.根據權利要求21所述的方法，其特徵在於，形成所述柵極圖案的工序中，在所述顯示區域上形成由所述柵極圖案相同層組成並與所述柵極線以規定間距平行隔開的電容器下部電極。
28.根據權利要求21所述的方法，其特徵在於，所述驅動電路區域的驅動電晶體柵極具有箱體結構，源極/漏極具有指狀組合型結構。
29.一種製造非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器的方法，包括以下步驟在具有形成像素陣列的顯示區域及形成多個移位寄存器的驅動電路區域的絕緣基片上形成包括柵極線和柵極的柵極圖案；在包括柵極圖案的基片上形成柵極絕緣層；利用一枚掩膜在所述柵極絕緣層上形成包括與活性層圖案及所述活性層圖案第一區域接觸的源極、與所述活性層圖案第二區域接觸的漏極及與所述漏極連接的數據線的數據圖案；在包括所述數據圖案的基片上形成鈍化層；蝕刻所述鈍化層及所述柵極絕緣層形成露出所述顯示區域漏極的第一接觸孔、露出各所述移位寄存器第一電晶體柵極的第二接觸孔及露出所述第一電晶體源極/漏極的第三接觸孔；以及在所述鈍化層上形成包括通過所述第一接觸孔與所述顯示區域漏極連接的第一電極、通過所述第二及第三接觸孔與所述第一電晶體柵極和源極/漏極連接的第二電極的電極圖案。
30.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，在形成所述柵極圖案的工序或形成所述數據圖案工序中，在所述驅動電路區域基片上形成由所述柵極圖案或所述數據圖案相同層組成的主布線，所述主布線從第一移位寄存器到最後移位寄存器由相同層形成。
31.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，在形成所述數據圖案的工序或形成所述柵極圖案工序中，在所述驅動電路區域基片上形成由所述數據圖案或所述柵極圖案相同層組成的支布線，所述支布線為了連接所述主布線和各所述移位寄存器電晶體與所述主布線交叉。
32.根據權利要求31所述的方法，其特徵在於，與所述支布線的所述主布線交叉部分具有比所述主布線窄的寬度。
33.根據權利要求31所述的方法，其特徵在於，在形成所述第一、第二及第三接觸孔的工序中形成露出所述主布線一部分的第四接觸孔及露出所述支布線一部分的第五接觸孔，而所述電極圖案還包括通過所述第四及第五接觸孔連接所述主布線和支布線的第三電極。
34.根據權利要求33所述的方法，其特徵在於，所述第四及第五接觸孔具有比所述支布線寬度大的尺寸。
35.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，在所述柵極絕緣層上順次沉積非晶矽層、摻雜非晶矽層、及金屬層的工序包括利用一枚掩膜形成活性層圖案及數據圖案；在所述柵極絕緣層上順次沉積非晶矽層、摻雜非晶矽、金屬層；在所述金屬層上形成源極和漏極之間通道部分高度低於源極及漏極部分表面高度的感光層圖案；以及將所述感光層圖案作為掩膜對露出的金屬層和其下部摻雜非晶矽層及非晶矽層進行製作布線圖案，同時形成活性層及數據圖案。
36.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，形成所述柵極圖案的工序中，在所述顯示區域上形成由所述柵極圖案相同層組成並與所述柵極線以規定間距隔開的電容器下部電極。
37.根據權利要求29所述的方法，其特徵在於，所述驅動電路區域的驅動電晶體柵極具有箱體結構，而源極/漏極具有指狀組合型結構。
全文摘要
本發明披露了一種非晶矽薄膜電晶體液晶顯示器及其製造方法。在絕緣基片(110)上形成具有柵極線(112a－112f)和柵極的柵極圖案，該絕緣基片包含顯示區域和具有移位寄存器的驅動電路區域。在該基片上連續形成包含源極/漏極的柵極絕緣層(114)活性層圖案(118a－118d)和數據圖案。在其上形成鈍化層(130)，且具有露出顯示區域的漏極的第一接觸孔(41)、分別露出各移位寄存器的第一電晶體的柵極和源極/漏極的第二及第三接觸孔(42，43)。在鈍化層(130)上形成電極圖案(140，142)，且包含與顯示區域的漏極(118b)連接的第一電極(140)、將柵極與源極/漏極連接的第二電極。在基片上集成包含移位寄存器和布線的柵極驅動電路，從而簡化了薄膜電晶體液晶顯示器的製造工藝。
文檔編號G02F1/136GK1618037SQ02827948
公開日2005年5月18日 申請日期2002年11月19日 優先權日2002年5月28日
發明者金東奎 申請人:三星電子株式會社