液晶顯示單元的製作方法
2023-06-19 06:00:51
專利名稱：液晶顯示單元的製作方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示單元。更為確切地說，涉及有源矩陣液晶顯示單元。
背景技術：
使用薄膜電晶體(下面簡寫為TFT)作為開關元件的有源矩陣液晶顯示單元得到廣泛使用。這種有源矩陣液晶顯示單元包括襯底，其上放置有柵極布線、漏極布線、TFT和像素電極等(下文中簡稱為TFT襯底)；相對襯底，其上放置有彩色濾光器和黑色矩陣等；以及插在兩襯底之間的液晶。在TFT襯底上的電極和相對襯底上的電極之間，或者在TFT襯底上的多個電極之間施加電壓，使液晶分子的方向定向，從而以像素-像素為基礎來控制光的傳輸。
圖1、圖2A和2B示出了日本專利未決公開8-330592中所公開的有源矩陣液晶顯示單元的例子結構。圖1為TFT襯底的平面圖，所示出的結構靠近柵極布線和漏極布線的相交處。圖2A和2B分別為沿著圖1中的線I-I和II-II的截面圖。
如圖1、圖2A和2B所示，TFT襯底包括透明絕緣襯底1、位於透明絕緣襯底1上的柵極布線2、以及與柵極布線2垂直相交並且之間插有柵極絕緣膜3的漏極布線6。在柵極布線2和漏極布線6的相交處，有島狀的半導體層位於柵極絕緣膜3上。半導體層包括下層無定形矽子層(下面稱之為a-Si子層4)和包含有相當多n型雜質的上層n+a-Si子層5。TFT 11位於柵極布線2和漏極布線6的相交處。TFT11包括柵電極2A、柵極絕緣膜3、a-Si子層4、n+a-Si子層5、漏電極6A和源電極7。通過部分地除去n+a-Si子層5和a-Si子層4，形成TFT 11的溝道部分。漏電極6A和源電極7位於溝道部分的相對側。TFT 11的漏電極6A和柵電極2A分別連接到漏極布線6和柵極布線2。由銦錫氧化物(ITO)等透明導電膜製成的像素電極9的形成，是便於部分地與源電極7相重疊，並且用於保護襯底表面的鈍化層8形成於像素電極9和源電極7上。
因此，為了驅動TFT 11的矩陣陣列，TFT襯底的柵極布線2和漏極布線6相互垂直放置。如果TFT襯底具有反向齒形TFT 11，則形成的漏極布線6位於柵極布線2的上面。漏極布線6是通過濺射等手段來澱積諸如Cr等金屬材料而形成的。我們知道通過濺射而澱積的Cr膜不厚，並且尤其是覆蓋臺階處的區域比較粗糙。進而，濺射無法提供足夠的臺階覆蓋，並且因此，在因柵極布線2而形成的柵極絕緣膜3上的臺階的側面上所得到的組成漏極布線6的金屬膜比較薄。因此，當使用抗蝕劑圖案作為掩模來對經過澱積的組成漏極布線6的金屬膜進行溼蝕刻時，在臺階的側面完成蝕刻處理要快一些，並且蝕刻劑滲入柵極絕緣膜3和臺階上的金屬膜之間的交界處。結果，就發生漏極布線6損壞的問題。
上述日本專利未決公開8-330592公開了一種避免對上層布線進行這種因布線相交處的臺階而引起的缺陷蝕刻的方法。根據日本專利未決公開8-330592，如圖3所示，位於漏極布線6，漏電極6A和源電極7下面的柵極布線2(柵電極2A)和半導體層有突出形成於它們的相對兩側。這些突出延長了蝕刻劑的滲透路徑，因此可以防止漏極布線6在因其下的柵極布線2和半導體層而形成的臺階處發生損壞。
在液晶顯示單元中，柵極布線和漏極布線一般做得很薄，以改善孔徑比。由於漏極布線變得更薄，因此蝕刻劑的滲透路徑也就更短，並且布線更有可能損壞。此外，為了減少柵極布線和漏極布線之間的寄生電容，優選情況下使柵極布線在相交處儘可能薄一些。不過，在上述的日本專利未決申請8-330592中，沒有提到突出的尺寸。在日本專利未決申請8-330592中所述的柵極布線2上形成的突出無法為蝕刻劑提供足夠的滲透路徑延伸。另外，由於從柵極布線2向外延伸的突出是沿著漏極布線6形成的，因此布線之間的寄生電容增加。
進而，在上述的日本專利未決申請8-330592中，從圖3可以看到，柵極布線2具有基本上成直角的側面，這在漏極布線6中也有反映，因此漏極布線6具有基本上有著直角側面的臺階。漏極布線6有金屬膜組成，具體地說，是Cr膜。在臺階的側面，金屬膜覆蓋得不夠充分，因此該區域的金屬膜要比其它區域的金屬膜薄一些，金屬膜容易受到蝕刻劑的滲透。因此，即使在柵極布線2上形成突出，以延長蝕刻劑的滲透路徑，也必定難以防止漏極布線6被損壞。
如上所述，如果使漏極布線變薄以便改善液晶顯示單元的清晰度，則不僅有必要優化位於柵極布線和漏極布線相交處的柵極布線二維結構，而且有必要根據漏極布線的寬度來優化它的三維結構。
發明內容
考慮到上述情況，對本發明進行了設計，並且本發明的一個主要目標是提出一種有源矩陣液晶顯示單元，其中位於下層布線(柵極布線)和上層布線(漏極布線)相交處的布線損壞被有效地防止。
根據本發明的液晶顯示單元具有TFT襯底，該TFT襯底包括透明絕緣襯底和位於透明絕緣襯底上並且垂直相交的下層第一布線和上層第二布線，並且薄膜電晶體是在由第一布線和第二布線所包圍的每一個區域中形成的。在TFT襯底上，沿著第二布線延伸的一或多個凹進在第一布線的位於與第二布線相交處附近區域中的至少一側處形成。
另外，根據本發明的液晶顯示單元具有TFT襯底，該TFT襯底包括透明絕緣襯底和位於透明絕緣襯底上並且垂直相交的下層第一布線和上層第二布線，並且薄膜電晶體是在由第一布線和第二布線所包圍的每一個區域中形成的。在TFT襯底上，沿著第二布線延伸並且深度等於或大於第二布線寬度的一或多個凹進在第一布線的位於與第二布線相交處附近區域中的至少一側處形成。
在根據上述發明的液晶顯示單元中，在第一布線的位於與第二布線相交處附近區域中的每一側中形成的凹進的沿著第二布線延伸的兩或多側，可以位於直接位於第二布線下方的區域中。進而，兩個凹進可以在第一布線的位於與第二布線相交處附近區域中的每一側中形成，並且兩個凹進的沿著第二布線延伸的相鄰側可以位於直接位於第二布線下方的區域中。
另外，在根據上述發明的液晶顯示單元中，優選情況下位於TFT襯底上的第一布線由多種金屬堆疊而成，並且第一布線的側面以預定傾角逐漸變細。金屬堆疊是由下層Al或Al合金組成，並且上層是由Mo或Mo合金組成。優選情況下第一布線的側面傾角位於30度和80度之間。
因此，在根據本發明的液晶顯示單元中，在位於TFT襯底上的第一布線(柵極布線)中形成的凹進足夠延長蝕刻劑的滲透路徑，並且因此，即使漏極布線的寬度較小，也能有效防止漏極布線的損壞。另外，由於柵極布線是由兩層Mo和Al層組成的，並且柵極布線的側面變細，因此漏極布線上的臺階可以製作得坡度緩一些，並且臺階處的漏極布線的質量惡化和厚度減少可以受到抑制。結果，蝕刻劑的滲透就難以發生，並且因此，可以更加有效地防止漏極布線的損壞。
下面通過結合附圖進行詳細講述，可以更加清楚地理解本發明的上述和其他目標、特徵和優勢，其中圖1為現有液晶顯示單元的TFT襯底的平面圖，所示出的結構靠近柵極布線和漏極布線的相交處；圖2A為沿著圖1中的線I-I的截面圖；圖2B為沿著圖1中的線II-II的截面圖；圖3為現有液晶顯示單元的TFT襯底的平面圖，所示出的結構靠近柵極布線和漏極布線的相交處；圖4為根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的截面圖；圖5為根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的平面圖，所示出的結構靠近柵極布線和漏極布線的相交處；圖6A為沿著圖5中的線I-I的截面圖；圖6B為沿著圖5中的線II-II的截面圖；圖7A為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖7B為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖7C為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖7D為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖7E為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖8示出了根據本發明第一實施例的柵極布線結構變化的平面圖；圖9示出了根據本發明第一實施例的柵極布線結構變化的平面圖；圖10示出了根據本發明第一實施例的柵極布線結構變化的平面圖；圖11示出了根據本發明第一實施例的柵極布線結構變化的平面圖；圖12示出了根據本發明第一實施例的柵極布線結構變化的平面圖；
圖13為根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的平面圖，所示出的結構靠近柵極布線和漏極布線的相交處；圖14A為沿著圖13中的線III-III的截面圖；圖14B為沿著圖13中的線IV-IV的截面圖；圖15A為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖15B為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖15C為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖15D為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖15E為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟；圖16通過圖表解釋了根據本發明第二實施例的TFT襯底的優勢。
具體實施例方式
下面來講述作為根據本發明優選實施例的液晶顯示單元的有源矩陣液晶顯示單元。在根據本發明的液晶顯示單元中，位於TFT襯底上的柵極布線具有在它的與漏極布線相交處附近區域中的至少一側處形成並且沿著漏極布線延伸的一或多個凹進。凹進的深度等於或大於漏極布線的寬度。進而，柵極布線是由兩層組成，下層是Al或Al合金層，並且上層是Mo或Mo合金層。為了優化柵極布線的二維結構和三維結構，柵極布線的側面變細。在根據本發明的液晶顯示單元中，在柵極布線的與漏極布線相交處附近區域中的側面中形成的具有足夠深度的凹進，加長了蝕刻劑滲透路徑。另外，由於柵極布線的側面變細，因此在漏極布線的與柵極布線相交處形成的臺階可以製作得坡度緩一些，並且相交處的漏極布線的質量惡化和厚度減少可以受到抑制。結果，可以更加可靠地防止漏極布線在與柵極布線相交處的損壞。下面來詳細講述根據本發明實施例的液晶顯示單元。
(第一實施例)下面參考附圖來講述根據第一實施例的有源矩陣液晶顯示單元。
圖4為根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的截面圖。參考圖4，根據第一實施例的液晶顯示單元具有透明絕緣襯底1、在透明絕緣襯底1上形成的柵電極2A和柵極布線(圖中未示出)、以及在透明絕緣襯底1和柵電極2A上形成和由矽氮化物製成的柵極絕緣膜3。柵電極2A和柵極布線由兩層組成，其中一個是由Al或Al合金組成，並且另一個是由Mo或Mo合金組成。包括有a-Si子層4和n+a-Si子層5的島狀半導體層位於柵極絕緣膜3上。除去位於柵極電極2A上的TFT的半導體層的部分a-Si子層4和n+a-Si子層5，以形成溝道區。漏電極6A和源電極7形成於溝道區相對側上的半導體層上。儘管圖中未示出，漏電極6A連接到漏極布線6，它是與漏電極6A一起同時在柵極絕緣膜上形成的。漏電極6A、漏極布線和源電極7由Cr等金屬膜製成。柵電極2A、柵極絕緣膜3、包括有a-Si子層4和n+a-Si子層5的半導體層、漏電極6A和源電極7一起組成了TFT。如圖4中所示的TFT是反向齒形TFT。在該TFT上，放置有由矽氮化物等製成的鈍化膜8。在鈍化膜8上，形成有由ITO膜等製成的像素電極9。像素電極9經由鈍化膜8中的接觸孔連接到源電極7。進而，由聚醯亞胺等製成的對齊層15位於包括像素電極9在內的鈍化膜8上，這樣就形成了TFT襯底。
面對著TFT襯底放置的是相對襯底。相對襯底包括透明絕緣襯底20、在透明絕緣襯底20上形成的用於R、G、B顏色的彩色濾光器21、以及由ITO膜製成的透明電極23。在相對襯底上，黑色矩陣22形成於對應於TFT和TFT襯底上的布線的區域處，並且對齊層24形成於透明電極23上。
另外，液晶層25插在TFT襯底和相對襯底之間。這樣，就形成了根據本發明第一實施例的液晶顯示單元。
圖5為根據本發明第一實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的平面圖，所示出的結構靠近柵極布線和漏極布線的相交處。圖6A為沿著圖5中的線I-I的截面圖，並且圖6B為沿著圖5中的線II-II的截面圖。圖7A～7E為截面圖，用於解釋製造TFT襯底的方法步驟，並且圖8～12為平面圖，示出了根據該實施例的柵極布線的各種結構。
首先，參考圖5、圖6A和6B來講述有源液晶顯示單元的TFT襯底的結構。在透明絕緣層1上，柵極布線2具有以預定形狀在其與漏極布線6相交處附近區域中的至少一側處形成的一或多個凹進13。
在如圖1所示的現有液晶顯示單元的TFT襯底上，漏極布線6的臺階形成橫跨因柵極布線2所造成的寬度。而且，存在一個問題，即蝕刻劑沿著該臺階滲透到漏極布線6的下面，造成漏極布線6的損壞。為了避免這一問題，需要加長蝕刻劑的滲透路徑。在日本專利未決申請8-330592中，柵極布線2有突出形成於它的與漏極布線6相交處的側面上，並且沿著漏極布線6延伸，從而為滲透到位於柵極布線2臺階處的漏極布線6下面的蝕刻劑加長了路徑。不過，當漏極布線6的寬度較薄時，在日本專利未決申請8-330592中，即使柵極布線在與所述的漏極布線的相交處具有突出，也難以確保蝕刻劑滲透路徑具有足夠的長度，以防止漏極布線的損壞。另外，柵極布線上的這種突出增加了柵極布線與漏極布線相重疊的面積，導致寄生電容增加。
因此，根據該實施例，在柵極布線2的與漏極布線6相交處附近區域中的至少一側處，以預定形狀形成一或多個凹進13(在圖中，每一側形成有兩個凹進)。從上可以看出，每一凹進13沿著漏極布線6延伸，並且其深度等於或大於漏極布線的寬度。凹進13的這一形狀有助於減少柵極布線2和漏極布線6在二者相交處之間的寄生電容。另外，在柵極布線上部形成的漏極布線上的臺階處形成的凹進13，足夠將蝕刻劑滲透路徑加長到漏極布線中。
儘管蝕刻劑滲透路徑越長越有優勢，但是考慮到柵極布線2的寬度或製造與設計限制，凹進13不能那麼陡。另一方面，本發明人已經證實，長度大約為漏極布線6寬度的三倍的蝕刻劑滲透路徑能夠有利地防止漏極布線6的損壞。因此，根據本發明，凹進13的深度等於或大於漏極布線的寬度，並且所決定的凹進個數和分布使得沿著漏極布線6延伸的凹進13的至少兩個側面位於漏極布線6的下面。
進而，典型的現有TFT襯底使用Cr、Ta等作為柵極布線的材料。不過，通過濺射來澱積這種金屬會得到微小金屬列的陣列結構(被稱為列狀結構)，並且因此，如果使用諸如鈰銨氮化物等蝕刻劑來對澱積的金屬進行溼蝕刻，則由蝕刻所導致的側面基本上是垂直的。垂直的側面反映在上面的漏極布線中，使得漏極布線有可能發生損壞。因此，根據該實施例，柵極布線2由兩層組成，其中一層是Al或Al合金層，並且另一層是Mo或Mo合金層，並且使用由磷酸、硝酸和醋酸組成的混合酸來蝕刻這些材料，從而以預定的傾角使柵極布線2的側面變細。使柵極布線2的側面變細，使在柵極布線2上部形成的漏極布線上的臺階坡度緩一些，從而抑制了漏極布線6的損壞。錐形側面的傾角(也就是襯底平面和柵極布線2的側面之間的角度)越小，則漏極布線6上的臺階坡度越緩。另一方面，傾角越小，則越難以控制柵極布線2的維度和形狀。因此，在該實施例中，傾角位於30度至80度之間，並且優選情況下，位於40度至50度之間。
如圖5所示的柵極布線2的凹進13的形狀是一個例子，並且主要是針對在柵極布線2的與漏極布線6相交處附近區域的至少一側中形成深度等於或大於漏極布線6的寬度並且沿著漏極布線6延伸的一或多個凹進13的情況。圖8示出了一個例子，其中凹進13僅形成於柵極布線2的一側中。圖9示出了一個例子，其中在柵極布線2的每一側中僅形成一個凹進13。在形成有多個凹進13的情況下，凹進13不必具有相同的形狀，並且可以形成具有不同寬度的凹進13，如圖10所示，或者在柵極布線2的相對側上形成的凹進13可以具有不同的形狀。進而，凹進13或在兩個凹進13之間的突出可以不只是矩形形狀。例如，突出可以具有如圖11所示的更寬的尖端，十字形尖端，或者是通過由與漏極布線6相平行的線、與這些線相垂直的線、以及與這些線呈傾斜狀的線所包圍起來形成的尖端，如圖12所示。
在圖5中，凹進13隻形成在柵極布線2和漏極布線6相交處附近的區域中，並且TFT 11的柵電極2A的結構與現有結構一樣。其原因是漏電極6A和源電極7比漏極布線6更寬，因此即使沒有形成凹進13，也可以提供足夠長的蝕刻劑滲透路徑。另一個原因是柵電極2A的複雜結構導致電場的局部集中，這可能影響TFT 11的操作。可以在TFT 11的柵電極2A中形成類似的凹進13。
柵極布線2和柵電極2A的側面以預定傾角逐漸變細。在柵極布線2和漏極布線6相交處和TFT區域中，包括有a-Si子層4和n+a-Si子層5的島狀半導體層形成於柵極絕緣膜3上。在TFT區域中，n+a-Si子層5和a-Si子層4被部分除去，以形成溝道區。漏電極6A和源電極7位於溝道區的相對側上。漏電極6A連接到漏極布線6。TFT由柵電極2A、柵極絕緣膜3、半導體層、源電極7和漏電極6A組成。在該TFT上，形成有用於保護襯底表面的鈍化膜8。位於源電極7上的鈍化膜8被部分除去，以形成接觸區10。在鈍化膜8上，形成有由ITO等透明導電膜等製成的像素電極9。像素電極9經由接觸區10連接到源電極7。
本發明的特徵是與漏極布線6相交的柵極布線2的部分的二維結構和三維結構。本發明不受除柵極布線2之外的組件的形狀、結構和製造方法的限制，這些組件包括柵極絕緣膜3、包括有a-Si子層4和n+a-Si子層5的半導體層、漏極布線6、鈍化膜8、像素電極9、相對襯底和液晶。進而，本發明的特徵是在不同方向上延伸的兩種布線的下層布線結構。在其中在上層柵極布線和下層漏極布線之間插入有半導體層的前向齒形TFT情況下，上面所述的柵極布線2的結構被應用到漏極布線。
現在，參考圖7A～7E來講述根據本發明的液晶顯示單元的TFT襯底的製造方法。首先，如圖7A所示，通過例如在由玻璃等透明絕緣襯底1上進行濺射，分別將Al和Mo先後澱積到大約200nm和到大約100nm，從而在柵電極和柵極布線上形成金屬膜。然後，通過使用已知的光刻法在金屬膜上形成第一抗蝕劑圖案12A，並且將第一抗蝕劑圖案12A作為掩模來執行溼蝕刻，以形成柵極布線2和連接到柵極布線2的柵電極2A。蝕刻劑可以是磷酸、硝酸和醋酸的混合酸。
然後，如圖7B所示，使用例如等離子CVD，將由矽氮化物製成的柵極絕緣膜3澱積到大約500nm，然後，將組成TFT 11的半導體層的a-Si子層4和n+a-Si子層5分別澱積到大約300nm和到大約50nm。然後，形成第二抗蝕劑圖案12B，並且使用第二抗蝕劑圖案12B作為掩模來執行幹蝕刻，以構圖a-Si子層4和n+a-Si子層5，從而形成島狀的半導體層。
然後，如圖7C所示，通過例如濺射，將Cr澱積到大約200nm。在澱積的Cr膜上形成第三抗蝕劑圖案12C，並且將第三抗蝕劑圖案12C作為掩模，使用諸如鈰銨氮化物作為蝕刻劑來執行溼蝕刻，從而形成漏極布線6、漏電極6A和源電極7。
這裡，由於Cr膜具有如上所述的列狀結構，並且列的方向不同，特別是在臺階處，因此如上所述經過蝕刻的Cr膜是粗糙的。在通過濺射來澱積金屬膜的情況下，如果表面是平面的話，結果得到的金屬膜具有均勻的厚度。不過，如果在表面上有臺階，則澱積的金屬會在臺階的側面上投下一個陰影，因此，在臺階側面上的膜厚度比在平面區域中的小。因此，在臺階側面上完成蝕刻處理要快一些，而且有可能蝕刻劑沿著臺階側面滲透，造成漏極布線6的損壞。不過，根據該實施例，柵極布線2的側面逐漸變細，使漏極布線上的臺階坡度緩一些。結果，漏極布線6的質量惡化和厚度減少受到抑制，並且蝕刻劑在漏極布線6下面的滲透也受到抑制。另外，由於柵極布線2具有預定形狀的一或多個凹進13，因此可以提供足夠長的蝕刻劑滲透路徑，並且蝕刻劑在臺階拐彎處的滲透受到抑制。因此，可以有利地防止漏極布線發生損壞。
然後，通過例如幹蝕刻，將n+a-Si子層5和a-Si子層4部分地去除，以便將漏極布線6和源電極7之間的溝道區域暴露出來。
然後，如圖7D所示，使用例如等離子CVD，將由矽氮化物製成的鈍化膜8澱積到大約200nm。然後，在鈍化膜8上形成第四抗蝕劑圖案12d，並且使用第四抗蝕劑圖案12d作為掩模來除去鈍化膜8，以形成接觸區10。
然後，除去抗蝕劑圖案12d，並且然後，如圖7E所示，通過例如濺射來形成厚度約為50nm的ITO膜，並且使用第五抗蝕劑圖案12E作為掩模來溼蝕刻ITO膜，從而形成像素電極9。像素電極9經由接觸區10連接到源電極7。
然後，除去抗蝕劑圖案12E，並且然後，通過在整個表面上使用對齊層，來執行針對預定方向的對齊處理，從而完成TFT襯底。面對TFT襯底的相對襯底的結構如圖4所示。在透明絕緣襯底20上形成用於像素的R、G、B顏色的彩色濾光器21，在對應於TFT和TFT襯底上的布線的區域處形成黑色矩陣22，並且然後，形成由ITO膜製成的透明電極24。在透明電極上，使用對齊層24來完成相對襯底。對齊層24受到針對預定方向的對齊處理。然後，將由直徑為例如4～5μm的無機微粒所組成的間隔物應用到相對襯底，並且然後，將襯底結合到一起。間隔物在襯底之間提供提供適當的隙縫，並且在隙縫中注入液晶。因此，完成了根據該實施例的有源矩陣液晶顯示單元。
如上所述，在根據該實施例的液晶顯示單元中，當形成柵極布線2時，在柵極布線2的與漏極布線6相交處附近區域中的至少一側中形成深度等於或大於漏極布線6的寬度並且沿著漏極布線6延伸的一或多個凹進13。在柵極布線2上形成的凹進13足夠加長路徑，以用於蝕刻劑滲透到位於漏極布線6和柵極布線2相交處附近的漏極布線6的下面。進而，柵極布線是由兩層組成，下層是Al或Al合金層，並且上層是Mo或Mo合金層，並且柵極布線2的側面以預定傾角逐漸變細。由於柵極布線2的側面變細，因此在漏極布線2上的柵極絕緣膜的表面上形成的臺階可以製作得坡度緩一些。結果，漏極布線6的在與柵極布線2相交處的質量惡化和厚度減少可以得到抑制，並且可以更加有效地防止漏極布線發生損壞。
(第二實施例)下面參考附圖13～16來講述根據本發明第二實施例的有源矩陣液晶顯示單元。圖13為根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的平面圖，所示出的結構靠近柵極布線和漏極布線的相交處。圖14A為沿著圖13中的線III-III的截面圖，並且圖14B為沿著圖13中的線IV-IV的截面圖。圖15A～15E為截面圖，示意性地示出了製造根據本發明第二實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的方法步驟。圖16通過圖表解釋了第二實施例的優勢。
在如上所述的根據本發明第一實施例的液晶顯示單元情況下，TFT襯底的製造通過如圖7A～7E所示的五個光刻法步驟(也就是構圖柵電極和柵極布線的步驟，構圖半導體層的步驟，構圖漏電極和漏極布線的步驟，構圖接觸區的步驟以及構圖像素電極的步驟)。為了降低液晶顯示單元的價格，優選情況下要減少步驟數。如果半導體層一直在部件上而不是在柵極布線2和漏極布線6的相交處，則不會有任何問題。根據該實施例，a-Si子層、漏電極和漏極布線通過使用一個抗蝕劑掩模圖案而得到構圖，並且TFT襯底的製造有四個光刻法步驟。這裡，根據該實施例的液晶顯示單元的相對襯底的結構與圖4所示的結構相同，因此這裡省略對它的講述。
現在，參考附圖來講述該實施例。
如圖13、圖14A和14B所示，在根據該實施例的TFT襯底的透明絕緣襯底1上，柵極布線2具有以預定形狀在其與漏極布線6相交處附近區域中的至少一側處形成的一或多個凹進13。在透明絕緣襯底1上形成的柵極布線2和柵電極2A的側面以預定傾角逐漸變細。在位於漏極布線6、漏電極6A和源電極7下面的TFT區域中，包括有a-Si子層4和n+a-Si子層5的半導體層形成於柵極絕緣膜3上。n+a-Si子層5和a-Si子層4被部分除去，以形成溝道區。在溝道區的相對側上，形成了連接到漏極布線6和源電極7的漏電極6A，其上形成有用於保護襯底表面的鈍化膜8。進而，位於源電極7上的鈍化膜8被部分除去，以形成接觸區10，並且在每一個像素區域和接觸區10形成有由ITO等透明導電膜等製成的像素電極9。
還是在該實施例中，本發明不受除柵極布線2之外的組件的形狀、結構和製造方法的限制，這些組件包括柵極絕緣膜3、包括有a-Si子層4和n+a-Si子層5的半導體層、漏極布線6、鈍化膜8、像素電極9、相對襯底和液晶。在其中在上層柵極布線和下層漏極布線之間插入有半導體層的前向齒形TFT情況下，上面所述的反向齒形TFT的柵極布線2的結構被應用到漏極布線。
現在參考圖15A～15E來講述根據該實施例的液晶顯示單元的TFT襯底的製造方法。首先，正如上述第一實施例中的那樣，通過例如在由玻璃等透明絕緣襯底1上進行濺射，將Al或Al合金澱積到大約200nm，然後將Mo或Mo合金澱積到大約100nm。通過使用已知的光刻法在澱積的金屬膜上形成第一抗蝕劑圖案12A。使用第一抗蝕劑圖案12A作為掩模，使用磷酸、硝酸和醋酸的混合酸作為蝕刻劑來對金屬膜執行溼蝕刻。在TFT襯底上，沿著漏極布線6延伸並且深度等於或大於漏極布線6的寬度的一或多個凹進13在柵極布線2的與漏極布線6相交處附近區域中的至少一側處形成。柵極布線2和柵電極2A的側面以從30度至80度之間的傾角逐漸變細，優選情況下為40度至50度之間。
然後，形成半導體層和漏極布線6。根據該實施例，在下面的步驟中使用一個抗蝕劑圖案來形成半導體層和漏極布線6。具體地說，如圖15A所示，使用等離子CVD等，將由矽氮化物製成的柵極絕緣膜3澱積到大約500nm。在柵極絕緣膜3上，分別將組成TFT 11的半導體層的a-Si子層4和n+a-Si子層5先後澱積到大約300nm和到大約50nm，並且然後，通過濺射將Cr澱積到大約200nm。然後，在Cr膜上形成抗蝕劑圖案12F。在該實施例中，使用了光掩模(刻線)14，其遮光區域的寬度等於或小於溝道區上的精度限制，從而使溝道區中的抗蝕劑圖案12F比其它區域中的薄。除了光掩模14，可以使用在溝道區上具有半透明區域的光掩模。
然後，如圖15B所示，使用抗蝕劑圖案12F作為光掩模，通過使用鈰銨氮化物等作為蝕刻劑來執行溼蝕刻，形成漏極布線6、漏電極6A和源電極7。還是在該實施例中，由於柵極布線的側面逐漸變細，因此漏極布線、漏電極和源電極的側面坡度緩一些。因此，漏極布線6的質量惡化和厚度減少受到抑制，並且蝕刻劑在漏極布線6下面的滲透也受到抑制。另外，由於柵極布線2具有預定形狀的一或多個凹進13，因此可以為蝕刻劑在漏極布線6下面的滲透提供足夠長的路徑，並且蝕刻劑在臺階拐彎處的滲透受到抑制。因此，可以有利地防止漏極布線發生損壞。
然後，緊接著溼蝕刻，如圖15C所示，通過幹蝕刻來構圖a-Si子層4和n+a-Si子層5，以形成半導體層。
然後，如圖15D所示，執行諸如氧等離子灰化等幹蝕刻處理，直到在溝道上的薄抗蝕劑被完全除去。然後，蝕刻溝道區域上的Cr(在該實施例中，在Cr上執行兩個蝕刻)，並且然後如圖15E所示，通過幹蝕刻來部分除去n+a-Si子層5和a-Si子層4，以暴露出溝道區域。
之後，如第一實施例中的那樣，使用例如等離子CVD，將由矽氮化物製成的鈍化膜8澱積到大約200nm，然後，部分地除去鈍化膜8，以形成接觸區10。然後，通過濺射在整個表面上澱積厚度約為50nm的ITO膜，並且對ITO膜進行構圖，以形成作為透明電極的像素電極9。源電極7和像素電極9經由接觸區10相互連接。
如上所述，還是在根據該實施例的液晶顯示單元中，在柵極布線2的與上面的漏極布線6相交處附近區域的至少一側中形成沿著漏極布線6延伸並且深度等於或大於漏極布線寬度的一或多個凹進13。在柵極布線2上形成的凹進13足夠加長用於蝕刻劑在漏極布線6下面進行滲透的路徑。進而，由於柵極布線2由兩層組成，下層是Al或Al合金層，並且上層是Mo或Mo合金層，並且柵極布線2的側面以預定的傾角變細。漏極布線6的質量惡化和厚度減少可以受到抑制，並且可以更加有效地防止漏極布線的損壞。
對根據該實施例的TFT襯底和使用現有方法(其中柵極布線2由Cr製成，並且在柵極布線2和漏極布線6的相交處沒有形成凹進和突出)製造的TFT襯底，進行了漏極布線損壞發生率的測量，並且結果如圖16所示。從圖16中可以看出，現有TFT襯底的漏極布線損壞發生率為4.2％(每48個平板就有兩個缺陷平板)，而根據本發明的TFT襯底的漏極布線損壞發生率為0.7％(每150個平板只有1個缺陷平板)。從這個結果可以看出，根據本發明的TFT襯底可以有效用於抑制漏極布線的損壞。
儘管對該實施例的講述涉及了具有反向齒形的、經過溝道蝕刻的TFT的液晶顯示單元，但是本發明並不限於這些實施例，並且可以應用到溝道保護型液晶顯示單元，或者具有前向齒形TFT的液晶顯示單元。進而，儘管對該實施例的講述涉及了其中有彩色濾光器形成於相對襯底上的有源矩陣液晶顯示單元，但是本發明並不限於這些實施例，並且可以應用到其中有彩色濾光器形成於TFT襯底之上的CFonTFT結構。
儘管對本發明的講述結合了一定的優選實施例，但是可以理解，本發明所包括的主旨思想並不限於這些具體實施例。相反，本發明的主旨思想還包括所能包括在下述權利要求的精神和範圍內的所有替代、修正和等價物。
權利要求
1.一種具有TFT襯底的液晶顯示單元，該TFT襯底包括透明絕緣襯底；第一布線，位於所述透明絕緣襯底上；第二布線，位於所述第一布線上，所述第二布線與所述第一布線相交；以及薄膜電晶體，在由所述第一布線和所述第二布線所包圍的每一個區域中形成，其中沿著所述第二布線延伸的一或多個凹進在所述第一布線的位於與所述第二布線相交處附近區域中的至少一側處形成。
2.如權利要求1所述的液晶顯示單元，其中所述凹進的深度等於或大於所述第二布線的寬度。
3.如權利要求1所述的液晶顯示單元，其中所述凹進的兩或多個側面位於直接位於所述第二布線下方的區域中。
4.如權利要求1所述的液晶顯示單元，其中形成了兩個所述凹進，並且兩個所述凹進的沿著所述第二布線延伸的相鄰側位於直接位於所述第二布線下方的區域中。
5.如權利要求1所述的液晶顯示單元，其中所述第一布線由多種金屬堆疊而成，並且所述第一布線的側面逐漸變細。
6.如權利要求5所述的液晶顯示單元，其中所述第一布線的所述金屬堆疊是由兩層組成，下層為從Al和Al合金中選擇的第一材料製成，並且上層為從Mo和Mo合金中選擇的第二材料製成。
7.如權利要求5所述的液晶顯示單元，其中所述第一布線的側面傾角位於30度至80度之間。
8.如權利要求1所述的液晶顯示單元，其中所述第一布線為柵極布線，並且所述第二布線為漏極布線。
9.如權利要求8所述的液晶顯示單元，其中在所述柵極布線和所述漏極布線之間形成柵極絕緣膜和半導體層，柵極絕緣膜位於半導體層下面。
10.如權利要求9所述的液晶顯示單元，其中所述半導體層具有下層a-Si子層和上層n+a-Si子層。
全文摘要
本文提出了一種有源矩陣液晶顯示單元，其中在漏極布線和柵極布線相交處的布線損壞可以得到有效防止。沿著漏極布線延伸並且深度等於或大於漏極布線寬度的一或多個凹進在柵極布線的位於柵極布線與漏極布線相交處附近區域中的至少一側處形成。進而，柵極布線由例如Mo和Al兩層組成，並且柵極布線的側面逐漸變細。在柵極布線的與漏極布線相交處附近區域中形成的具有足夠深度的凹進足以加長蝕刻劑的滲透路徑。另外，由於柵極布線的側面變細，因此漏極布線上形成的臺階可以製作得坡度緩一些，並且臺階處的漏極布線的質量惡化和厚度減少可以受到抑制。結果，可以更加有效地防止與柵極布線相交處的漏極布線的損壞。
文檔編號H01L29/786GK1624550SQ200410098290
公開日2005年6月8日 申請日期2004年12月1日 優先權日2003年12月1日
發明者木村茂 申請人:Nec液晶技術株式會社