有源矩陣基板的製造方法和薄膜元件的製造方法

2023-07-13 07:45:21 2

專利名稱：有源矩陣基板的製造方法和薄膜元件的製造方法
技術領域：
本發明涉及薄膜元件的製造方法、有源矩陣基板、波晶l示裝置、 有源矩陣基板的製造方法以及包含於液晶顯示裝置中的有源元件的防 止靜電破壞的方法.
背景技術：
在有源矩陣基板方式的液晶顯示裝置中，在各象素電極上連接著開 關元件，藉助於這些開關元件接通或斷開各象素電極.
作為開關元件，例如使用薄膜電晶體(TFT )
薄膜電晶體的結構和工作基本上和單晶矽的MOS電晶體相同.
作為使用了非晶矽(a - Si )的薄膜電晶體的結構已知有若干種， 而一般使用柵極電極位於非晶矽膜下邊的背柵極結構(反交錯結構).
在薄膜電晶體的製造中,重要的是減少製造工序數而且確保高合格率.
另外，有效地保護薄膜電晶體免受在有源矩陣基板的製造過程中發 生的靜電引起的破壞也很重要.保護薄膜電晶體免受靜電破壞的技術例 如^己迷在日本國的實開昭63 - :33130號的徵型膠片和特開昭62 -187885號公報中.

發明內容
本發明的目的之一是提供能夠削減薄膜電晶體的製造工序數而且 高可靠性的新的薄膜元件的製造加工技術.
還有，本發明的另一個目的是提供具備使用其製造加工技術不使制 造工藝複雜化而形成的、具有充分靜電'保護能力的保護元件的有源矩陣 基板以及液晶顯示裝置.
還有'本發明的又一個目的是提供能夠防止包含在TFT基板上的
有源元件(TFT )遭受靜電破壞的防止靜電破壞的方法.
本發明的薄膜元件的製造方法的優選形態之一是在製造背柵極結 構的薄膜元件時，包括
形成保護腹以便復蓋源極電極層漏極電極層以及柵極電極材料層
的工序；
形成笫l開口和第2開口的工序，在形成了保護膜之後，選擇性地 刻蝕存在於柵極電極層或柵極電極材料層上的柵極絕緣膜以及保護膜 的重迭膜的一部分，形成露出柵極電極層或柵極電極材料層表面上一部 分的第i開口，同時，選擇地刻蝕源極電極層或漏極電極層上的保護膜 的一部分，形成露出源極電極層或漏極電極層表面上一部分的第2開口;
連接工序，在形成上述開口之後，經由第1或第2開口，把導電性 材料層連接到柵極電極層、柵極電極材料層、源極電極層、漏極電極層 中的至少一個上.
若依據上述薄膜元件的製造方法，則可成批地進行絶緣膜的選擇性 刻蝕.由此，能夠把外部連接端子連接到電極的開口形成工序(壓焊區 露出工序)和把內部布線連接到電極上的開口形成工序(連接孔形成工 序)一起來進行，削減了工序數.
作為"導電性材料層"，最好使用ITO ( Indium Tin Oxide )膜.
如上述，由於貫通柵極電極材料層上的第1絕緣腹及該第l絕緣膜上的 第2絶緣膜的重迭膜形成第1開口，故構成相當於2層絕緣膜厚度的深 連接孔.
然而，由於ITO熔點高，故與鋁等相比較臺階復蓋率好，從而，即 使經由深連接孔也不會造成連接不良.
作為"導電性材料層"，除去TO之外，也可以使用金羼氧化物那 樣熔點高的、其它的透明電極材料.例如，可以使用SnOx、 ZnOx等 金屬氧化物.這種情況下，臺階復蓋率也是可實用的.
另外，本發明的有源矩陣基板的優選形態之一是在掃描線及信號線 中的至少一條線或者與該線電氣等效部位和共用電位線之!可設置使用 了薄膜電晶體的防止靜電破壞用保護裝置.
防止靜電破壞保護裝置構成為包含連接了薄膜電晶體，的柵極電 極層和漏極電極層而構成的二極體，在同一製造工序中，形成用於把柵 極電極層和漏極電極層電氣連接的逸棒性地除去柵板電板縣上的絕緣層而構成的第1開口和逸擇性地除去漏極電極層上的絶緣層而構成的第
2開口，而且，上述柵極電極層和上述漏極電極層經由上述第1及第2 開口，用和上述象素電極同一材料組成的導電層連接在一起.
把TFT的柵極和漏極短路形成的MOS 二極體(MIS 二極體)實 質上是電晶體，流過電流的能力高，能夠高速地吸收靜電，從而靜電保 護能力高.還有，由於實際上是電晶體，故容易控制電流-電壓特性的 閾值電壓(Vth ).從而，能夠減少無用的洩放電流.另外，薄膜元件 的製造工序數被減少，製造容易.
作為"象素電極"及"和象素電極同一材料組成的導電層"最好使 用ITO ( Indium Tin Oxide )膜.除ITO膜之外，也可以使用金屬氧 化物那樣的高熔點的其它透明電極材料.例如，可以使用SnOx、 ZnOx 等金屬氡化物.
本發明的有源矩陣基板的優逸形態之一中上迷"和掃描線及信號線 中至少一條線電氣等效部位"是用於連接外部連接端子的電極(壓焊 區)，還有，上述"共用電位線"是在交流驅動液晶之際給出作為基準 的基準電位的線(LC - COM線)，或者是在液晶顯示裝置的製造階段 把連接上述外部連接端子用的電極連接在一起形成等電位的線(保護環)
保護環作為液晶顯示裝置製造階段中的靜電措施，是設在壓焊區外 側的線.LC - COM線以及保護環都是共用電位線，從而，通過在壓 焊區和這些線之間連接保護二極體，能夠使靜電在這些線上釋放.
還有，本發明的有效矩陣基板的優選形態之一中，"防止靜電破壞 用保護裝置"設置在連接外部端子用的電極(壓焊區)和在交流驅動液 晶之際給出作為基準的基準電位的線(LC - COM線)之間，以及連 接外部端子用的電極(壓焊區)和把連接外郜端子用的電極(壓焊區) 連接在一起形成等電位的線(保護環)之間這兩者上.
保護環在把TFT基板和對向基板(彩色濾波器基板)粘接之後， 在與驅動用IC連接前切斷，但LC- COM線是留在最終製品中的線. 從而，在基板切斷後但連接LC之前，若依據上迷結構，則保護象素部 分的TFT免遣靜電破壞，從而，提高製品的可靠性，
還有，由於在最終製品中也留有保護二極體，故也提高了製品實際 使用中的抗靜電破壞的強度.進而，由於是使用了 TFT的保護二極體， 故容易控制閣值電壓(Vth )，還能夠減少洩放電流，掛而，即使在最
終製品中留有二極體也沒有不良影響.
還有，本發明的有源矩陣基板製造方法的優選形態之一中，防止靜
電破壞用保護裝置具備把第1二極體的陽極和第2二極體的陰極連接在 一起，把上述第l二極體的陰極和上述第2二極體的陽極連接在一起而 構成的雙向二極體.
由於是雙向保護二極體，因而能夠從正極性衝擊和反極性衝擊這兩 個方面保護TFT.
還有，本發明的液晶顯示裝置使用本發明的有源矩陣基板枸成.通 過切實地防止有效矩陣基板中象素部分的有源元件(TFT )的靜電破 壞，也提高了液晶顯示部分的可靠性.
還有，本發明的有源矩陣基板製造方法的優選形態之一中，在形成 背柵結構的TFT之際，包括
形成工序，在形成由相同材料構成的源漏電極層的同時，在絕緣膜 上的預定區域中形成和源漏電極層相同材料構成的源漏電極材料層；
保護膜形成工序，形成保護膜使之復蓋源漏電極層以及源漏電極材 料層；
形成工序，選擇悻地刻蝕存在於柵極電極層或柵極電極材料層上的 柵極絕緣膜以及保護膜的重迭膜形成露出柵極電極層或柵板電極材料 層的表面上一部分的第l開口>同時，選棒性地刻蝕源漏電極層或源漏
層的表面上一部分的第2開口；
連接工序，經由上述第1或第2開口，把導電性材料連接到柵極電 極層，柵極電極材料層、上述源漏電極層或上述源漏極電'極材料層.
若依據上迷薄腹元件的製造方法，則可成批進行絕緣膜的逸擇性刻 蝕.由此，能夠把外部端子連接到壓焊區的開口形成工序(壓焊區露出 工序)和把布線連接到電極上的開口的形成工序(連接孔形成工序)一 起進行，削減了工序數.
該製造方法在作為靜電保護元件的MOS 二板管的形成方面也可應 用.另外，還能夠用於壓焊區近旁的交叉布線的形成.所謂"交叉布線" 是把液晶顯示裝置的內部布線導出到密封材料的外側之際，為謀求由厚 的層間絕緣腹造成的布線的保護，把位於上層的布線連接到下層的布線 上並迂迴導出到外部而使用的布線.
上迷"導電性材料層"最妤和象素電極是同一材料.由此，能夠在 象素電極的形成工序的同時形成由導電性材料構成的布線.
進而，作為"導電性材料層"最好使用ITO ( Indium riii Oiide ) 膜.除去ITO膜之外，也可以使用金屬氧化物這樣的高熔點的其它透明 電材料.
還有，本發明的有源矩陣型液晶顯示裝置中的防止靜電攻壞法的優 選形態之一中，把由雙向二極體紐成的防止靜電破壞用保護裝置連接在 掃描線及信號線中至少一條線或與其線電氣等效的部件和共用電位線 之間，由此，防止包含於液晶顯示裝置中的有源元件的靜電破壞.
能夠可靠地防止包含於有源矩陣基板上的有源元件(TFT )的靜 電破壞.


圖1 -圖6是示出本發明的薄膜元件的製造方法的、每個工序的元 件斷面圖.
圖7A -圖7F用於說明圖1 -圖6所示的製造加工技術的特徵. 圖8A -圖8G是對比例的各工序的元件斷面圖， 圖9示出本發明的TFT基板的結構例. 圖IO示出圖9的TFT基板的壓焊區周邊的結構. 圖IIA示出靜電保護電路的結構，圖IIB示出靜電保護電路的等效 電路圖，圖11C示出靜電保護電珞的電壓-電流特性， 圖12示出靜電保護電路的平面布局形狀. 圖U使用元件的斷面結構說明圖12的靜電保護電路的結構. 圖14用於說明靜電保護電路的功能.
圖15示出把液晶面板的布線導出到連接壓焊區情況時的結構例. 圖16例示了本發明的有源矩陣基板中除去象素部分的區域的ITO 的使用部位.
圖17示出本發明的液晶顯示裝置中的象素部分的平面布局形狀.
圖18是沿圖17的B - B線的液晶顯示裝置的斷面圖.
圖19 ~圖25分別是示出本發明的有源矩陣基板的製造方法的、各 工序的元件斷面圖.
圖26示出使用固25的有源矩陣基板組裝的液晶顯示裝置的主要部 分的斷面結構.
圖27是用於說明基於元件分斷裝置的基板的分斷工序的說明圖. 圖28是用於說明有源矩陣型的液晶顯示裝置的總休結構的概要的 說明固.
圖29是示出有源矩陣型的液晶顯示裝置的象素部分的結構的電路圖.
圖30示出用於驅動閨29的象素部分中的液晶的電壓波形.
具體實施例方式
下面，參照

本發明的實施形態. (第1實施形態)
圖1 ~圖6是示出本發明的薄膜元件(背柵結構的TFT )的製造 方法一例的、各工序的元件斷面閨. (各製造工序的內容) (工序1 )
如圖l所示，在玻璃基板(無鹼基板)2上使用光刻技術，形成例 如由1300 A左右厚度的Cr (鉻)構成的柵極電極4a以及柵極電極材 料層4b、 4c.柵極電極4a是在象素部分上形成矩陣狀的背柵結構的 TFT的柵極電極.另外，柵極電極材料層4b成為形成後述的防止靜電 破壞用保護元件的區域，還有，柵極電極材料層4c成為形成與外部連 接用或檢查用端子的區域.
接著，用等離子CVD法連續地生成矽氮化腹SiNx等構成的柵極絕 緣膜6、未摻入雜質的本徵非晶矽膜8以及n型矽腹10(歐姆接觸層)， 然後，用光刻法將本徵非晶矽膜8以及n型矽膜(歐姆接觸層)10形 成小島.
這時，柵極絕緣腹6的厚度例如是約3000 A ，本徵矽腱8的厚度 例如是約3000A,歐姆接觸層10的厚度例如是約500又. 本工序中的特徵在於不形成對於柵極絕緣膜的連接孔. (工序2 )
接著，如圖2所示，用濺射以及光刻形成例如由Cr (絡)構成的 1300A左右的源、漏電極12a、 12b. (工序3 )
接著，如固3所示，以源、漏電極12a、 12b為掩腹，用刻蝕法除 去歐姆接觸層10的中央部分，進行源、漏極的分離(分離刻蝕).這
時，能夠在同一刻蝕裝置的同一腔內連續地進行用於源、漏極電極的圖 形的刻蝕和分離刻燭.
即，首先用Ob族的刻蝕氣體進行源漏極電極12a 、 12b的刻性， 接著把刻蝕氣體換為SF(i族的氣體可以進行歐姆接觸層10的中央部分 的刻蝕.
(工序4 )
接著，如圖4所示，例如用等離子CVD法形成保護膜14.該保護 膜14例如是2000A左右的氮化矽膜(SiNx ). (工序5)
接著，如圖5所示，在保護膜14上形成用於連接外郜端子(屏蔽 線和IC的輸出引線等)的開口20,同時形成連接孔16、 18,
開口20和連接孔18貫通柵極絕緣膜6以及保護膜14而形成，連 接孔16僅貫通保護膜14形成.
形成開口 20及連接孔18之際，柵極電極材料層4b、 4c分別起到 刻蝕中止層(Stopper )的作用.另外，在形成連接孔16之際，源、漏 電極12b起到刻蝕中止層的作用. (工序6 )
接著，如圖6所示，以500義左右的厚度澱積ITO ( Indium Tin Oxide )膜，選擇性地刻飪、形成ITO構成的布線22a及電極22b. ITO 的刻蝕用HC1/HN03/H20的混合液的溼法刻蝕來進行.
如上述，貫通柵極絕緣膜6及保護膜14的重迭膜形成開口 20及連 接孔18.從而，構成相當於2層絕緣膜厚度的深連接孔.
然而，由於ITO的熔點高故與鋁相比臺階復蓋率好，從而即使經由 深連接孔也不會造成連接不良，另外，除ITO之外，也可以^f吏用金屬氧 化膜這樣的高熔點的其它透明電板材料.例如，可使用SnOx、 ZnOx 等金屬氧化物.在這樣的情況下，臺階復蓋率也是可實用化的.
這樣製造的背柵結構的TFT例如作為有源矩陣基板中象素部分的 開關元件使用.還有，由ITO構成的電極22b成為用於連接外部端子 (IC的輸出引線等)的壓烀區. (本製造方法的特徵)
圖7A ~圖7F示出有關圖1 -圖6中記述的本實施形惑的TFT的 製造工序.另一方面，困8A -圖8G示出對比例的TFT的製造工序.
該對比例是為了使有關本實施形態的TFT的製造方法的特徵更明確而 由本專利發明者設想出來的，不是以往的例子. 對比例的圖8A和圖7A相同.
固8A -圖8G中與圖7A -圖7F相同的部分上標註相同的參照編號.
對比例的情況，如圖8B所示，在形成漏極電極層之前，形成連接 孔Kl , K2 .
而且，如圖8C所示形成源、漏電極層12a, 12b以及相同材料構 成的源、漏電極材料12c、 12d.
接著，如圖8D所示形成ITO膜30.
接著，如圖8E所示進行歐姆層10的中央，分的刻蝕(分離刻蝕). 接著，如圖8F所示形成保護膜40.
最後，如圖8G所示，形成開口K3.由此，源、漏電極材料層12d 的表面露出，形成用於連接外部連接端子的電極(壓焊區).
若依據這樣的對比例的製造方法，則在圖8B中的連接孔形成工序 的基礎上再加上圖8G中的形成開口部分K3的工序，合計需要2次開 口部分的形成工序.
與此相反，本實施形態的製造方法中，如圖7E所示， 一併形成開 口16、 18、 20.即，在貫通保護膜14及柵極絕緣膜6的重迭膜形成 開口的同時，也對源、漏電極層12b上的保護膜14刻蝕圖形，由此，1 次開口形成工序即可.從而，能夠削減l道曝光工序，與此相伴隨，也 將不需要光致抗蝕劑膜的澱積工序及其刻蝕工序.從而，合計縮短3道 工序，即，簡化了製造加工.
還有，本實施形態的製造方法中，在同一腔內可以連續地進行圖7B 所示的源、漏極電極層12a、 12b的圖形刻蝕(幹法刻蝕)和圖7C所 示的歐姆接觸層10的中央部分的刻蝕(幹法刻蝕)，即，通過在同一 腔內依次更換刻蝕氣體，能夠連續地刻餞.
與此相反，對比例的情況下，在圖8c的源、漏極電極層12a、 12b 的圖形刻蝕(幹法刻蝕)後，5i行圖8D的FTD膜30的溼-法刻餞，接 著，進行圖8E的歐姆層10中央部分的刻蝕(幹法刻蝕).由於ITO 膜不能用幹法刻蝕加工，僅可進行溼法刻蝕加工，故不能夠在一個腔內 連續地進行圖8C,圖8D、圖8E的各刻蝕工序，由此，在各工序都要
進行基板的手工搡作，作業麻煩.
還有，本實施形態的情況下，保護膜14必須存在於ITO膜22a、 22b和源、漏電極12a、 12b之間.這意味著在基板上的其它區域(未 圖示)可靠地把ITO膜構成的布線與用源、漏極電極同一材料構成的布 線及電極電隔離.
然而，對比例的情況下，ITO膜30和源、漏極電板10a、 10b屬 於同一層.即，兩者被重疊，在兩者之間不存在保護膜.由此，在基板 上其它區域(未圖示)，若異物存在，則儘管原本必須絕緣，但ITO膜 構成的布線與用源、漏極電極同一材料構成的布線及電極有短路的危 險.即，用本實施形態的製造方法形成的元件可靠性高.
還有，,於對比例中在比較早的階段形成ITO膜30 (圖8D ), 故在其後的工序中，存在由作為ITO的成分的銦(In )和錫(Sn )等 引起的汙染的可能性.
與此相對，本實施形態的製造方法中，由於ITO膜22a、 22b在最 後的工序中形成，故由ITO成分的錫(Sn )等引起的汙染的可能性少，
這樣，若依據本實施形態的製造方法，則能夠縮短製造工序，而且 能夠製造可靠性高的元件. (第2實施形態)
下面，參照圖9 -圖18說明本發明的第2實施形態.
圖9示出有關本發明第2實施形態的有源矩陣基板的平面布局.
圖9的有源矩陣基板是在液晶顯示裝置中使用的.作為象素部分的 開關元件及防止靜電破壞用保護元件，使用由笫1實施形態中說明過的 製造方法製造的TFT.
象素部分4000 (圖中，用虛線圍起來的部分)由多個象素120構 成，各象素構成為包含TFT (開關元件)3000， TFT3000i殳在掃描線 52和信號線S4的交叉點上.
信號線54、掃描線52的各端部分別設有壓姅區160A、 160B,這 些壓焊區和LC _ COM線180之間連接第1保護元件, 140B , 上述壓焊區和保護環100之間形成第2保護元件150A 、 150B .另外， LC _ COM線180還經由銀點壓萍區連接對向電極.
"壓烀區160A、 160B"是用於連接鍵合引線和凸點電極(bump 電極)或使用了聚缺亞胺帶的電極等(外部端子)的電極.
還有，"LC- COM線180"是給出作為液晶驅動基準的電位的 線.公共電位LC- COM例如象圖30所示的那樣，設定在只比顯示信 號電壓Vx的中點電位VB低AV的電位處.即，如困29例示的那樣，在 象素部分的TFT3000中存在柵、源間電容Cc;s,受其影響在顯示信號 電壓Vx和最終的保持電壓Vs之間產生電位差AV ,為補償該電位差 AV ，把比顯示信號電壓Vx的中點電位Vb低AV的電位取為共同的基 準電位.
另外，圖29中，X是信號線，Y是掃描線，Clc表示液晶的等效 電容，C"表示保持電容.還有，圖30中，Vx是供給到信號線X上的 顯示信號的電壓，VY是供給到掃描線Y上的掃描信號的電壓.
還有，"保護環100 "是設在壓焊區160A 、 160B外側的線，作為 波晶顯示裝置製造階段中的靜電措施.
LC - COM線180及保護環100都是共同電位線，從而，通迚壓 焊區和這些線之間連接保護二極體能夠使靜電沿這些線釋放.
還有，保護環100如固27所示，在使TFT基板1300與對向基板(彩 色濾波器基板)對粘後，在驅動用IC連接之前沿劃線(SB )切斷，而 LC - COM線180是留在最終製品中的線.從而，在基板切斷後到IC 連接之前，能夠用笫1保護元件140保護象素部分的TFT免遭靜電破 壞，從而，製品的可靠性提高.
還有，由於在最終製品中還留有保護二極體，故實際使用製品時的 靜電破壞強度也提高.進而，由於使用了 TFT的保護二極體故容易控 制閾值電壓(Vth),還能夠減少洩放電流.因此，即使在最終製品中 留有二極體也不會有不良影響.
圖11A -圖IIC示出保護元件的具體結構例.
即，如圖IIA所示，保護元件構成為把連接第1TFT ( Fl )的柵、 漏極構成的MOS二極體和連接第2TFT ( F2 )的柵*漏極構成的MOS 二極體相互反向並連.其等效電路為困IIB所示.
從而，如圖11C所示那樣，該保護元件在電流、電壓特'炷中沿雙向 具有非線性.各二極體在加入低電壓時成為高阻抗，加入高電壓時成為 低阻抗狀態.另外，由於各二極體實質上是電晶體，流過電流的能力大， 能夠高速地吸收靜電，因此保護能力高.
圖10中示出圖9的壓焊區160A、 160B周圍杯電保護元件的具體
配置例，
第l保護元件140A由連接了柵、漏極間的薄膜電晶體M60及M62 構成，同樣，笫1保護元件140B由薄腹電晶體M40及M42形成.
第2保護元件lS0A、 1S0B也一樣，由薄膜電晶體M卯、M82及 M20、 M22構成.
這些保護元件起到這樣的作用，即在被加入正或負的過大浪湧電壓 時導通，高速地將該浪湧電壓沿LC - COM線180或保護環100釋放.
另外，配置在壓烀區外側的第2保護元件ISO除去靜電保護功能 外，還具有這樣功能，即防止用保護環100短路各壓焊區160而使得在 陣列工序中不能進行最終檢查.用圖14說明該功能.
考慮如困14所示那樣，在壓焊區160A1上連接陣.列試驗器(具有 放大器220 )的探頭，對象素部分的TFT ( Ma )進行試驗的情況.
這時，第2保護元件150A1及第2保護元件1S0A2維持高阻狀態. 從而，象素部分的TFT ( Ma ) TFT ( Mb )電隔離.由此，可防止 和其它電晶體的交調失真，能夠僅對於所希望的TFT ( Ma )進行試驗.
還有，如圖27所示，若完成了 TFT基板1300的製造，則在定向 膜的塗敷、研磨工序、密封材料(襯墊)塗敷工序、基板的對粘工序、 分斷工序.液晶注入及封裝工序等各工序結束之後並在連接驅動用IC 之前，沿劃線(SB )切斷除去保護環100.
然而，由於存在著連接LC - COM線180和壓焊區160之間的第 1保護元件140，因而，即使在連接驅動用的IC之前，也形成靜電保護.
還有，最終製品中也留有第1保護元件，但由於使用了 TFT的保 護元件進行了正確的閾值控制，因而不必擔心由於洩放電流等降低製品 的可靠性.
接著，用圖12及圖13說明圖11所示的第1及第2電晶體(Fl、 F2 )的元件的結構.
本實施形態中，如圖12所示，把由作為象素電極材料ITO構成的 膜(ITO腹)300、 320、 330用作為柵極，漏極連接用布錢.
圖13中示出對應於固12的平面布局中的各部分(A ) — (F)的 斷面結構.
如圖示那樣，構成靜電保護元件的第1薄腹電晶體Fl及第2薄腹 電晶體F2都具有反交錯結構(背柵結構).
即，在玻璃基板400上形成柵極電極層410、 420、 430、 440, 在其上面形成柵極絕緣膜450,形成本徵非晶矽層470、 472，介以n 型歐姆層480形成漏極電極(源極電極)層490，形成保護膜460以便 復蓋這些層，而且，用由作為象素電極材料的ITO構成的膜(ITO膜) 300 、 320、 330進行柵、漏極間的連接.
ITO膜300、 320、 330經由貫通柵極電極層上的柵極絕緣膜450 以及保護膜460的2層膜的連接孔和貫通漏極電極層490上的保護膜 460的連接孔，連接柵極電極層和漏極電極層.
這種情況下，由於ITO是高熔點，與鋁等相比臺階復蓋率特性優 良，因此，即使經由貫通2層腹的深連接孔也可確保良妤的連接.
還有，如在第1實施形態中說明的那樣，對於柵極，漏極的連接 孔在用於連接外部連接端子的開口的形成(壓焊區露出)工序中同時形 成，故能夠縮短工序數.
以上，說明以ITO膜作為布線使用，形成保護二極體的例子，但 ITO膜作為布線的利用並不限於該例，還能夠例如在圖1S所示形態中 加以利用.
即，圖15中，ITO膜342被用於形成壓焊區160近旁中的交叉布 線342 .
所謂"交叉布線"是在把液晶顯示裝罝的內部布線導出到密封材料 520的外側之際，為謀求由厚的層間絕緣膜進行的布線保護，把位於上 層的布線連接到下層布線上並迂迴導出到外部而使用的布線.
即，ITO膜342連接漏極電極層490和與柵極電極相同材料構成的 層(柵極電極材料層)412.由此，柵極電極材料層412的導出外部的 部分由柵板絕緣膜450及保護膜460的二者保護，提高了可靠性.
另外，圖15中，參照編號500和502示出定向膜，500表示密封 材料，540表示對向電極，S62表示玻璃基板，MOO表示泉晶.還有， 壓焊區160上連接有例如鍵合引線600.有時也連接使用了凸點電極和 聚缺亞胺片的電極層，代替該鍵合引線.
ITO膜能夠在其它各種位置作為布線使用，為了易於了解而例示 ITO膜能夠作為布線使用的位置，則如圖16所示.
圖16中用粗實線示出了 ITO膜.
位置Al - A3中的ITO膜作為用於形成保護元件的布絨使用，位置A4中作為用於連接掃描線52和壓焊區160B的布線使用，位置A5 中作為圖15所示的交叉布線使用.
還有，位置A6中，作為用於連接水平方向的LC - COM線和垂 直方向的LC - COM線的布線使用.即，由於水平方向的LC _ COM 線由柵極材料形成，垂直方向的LC - COM線用源極軒料形成，故需 要用ITO連接兩者.
另外，圖16的位置A6中，銀點壓焊區110能夠和水平方向的LC - COM線或者垂直方向的LC - COM線中任一條線在同一工序中形 成為一體，在這樣形成的情況下，可以經由ITO把不和銀點壓焊區110 形成為一體的LC - COM線(水平、垂直的任一條)與銀點壓烀區110 連接.
下面，用固n、固18說明象素部分中各象素的結構.
圖17示出象素部分的平面布局.
配置著連接到掃描線52及信號線54上的、起到開關元件作用的 TFT (構成為含有柵極電極720、漏極電極740、未摻入雜質的本徵非 晶矽層475 ),漏極電極740上連接著象素電板(ITO ) 340.圖中， K2是連接孔，Cad表示保持電容.保持電容Cad由鄰接的柵極布線和 被延長的象素電極的重迭構成.
圖18示出圖H中沿B _ B經的斷面結構.成為和圖1S中說明過 的結構同樣的斷面結構.
(第3實施形態)
用圖19 -圖26說明有關上述第2實施形態的TFT基板的製造方法.
各圖中，左側是形成象素部分的開關電晶體的區域，中央部分是形 成保護元件的區域，右側是連接外部連接端子的區域(壓焊區).
(1 )如圖19所示，首先，用光刻技術在玻璃基板(無械基板) 400上形成例如由1800 A左右的厚度Cr (鉻)構成的電極720 、 722 、 卯0 、 902 、 904 .
Cr的澱積用磁控管濺射裝置在50mToiT的減壓下進行.還有，Or
的加工由使用了 Cl2族氣體的幹法刻蝕法進行.
參照編號720 、卯0是構成TFT的柵極電極的層(柵板電極層)， 參照編號722是相當於固17所示的掃描線52的層.還有，參照編號902、 904是由和柵極電極層相同材料構成的層(柵極電極材料層).
(2 )接著,如圖20所示，用等離子CVD法，連續地生成由氮化 矽腹SiNx等構成的柵極絕緣膜910、未摻入雜質的本徵非晶矽腹以及n 型矽膜(歐姆層)，接著，依挺使用了 SF6族的刻餞氣體，把本徵非晶 矽膜及n型矽膜(歐姆層)刻蝕圖形.
由此，形成島狀的本徵非晶矽層475 、 920以及ii型矽敘歐姆層) 477 、 922 .
柵極絕緣膜90的厚度例如是4000 A左右，本徵矽層475. 920 的厚度例如是3000 A左右，歐姆層477、 922的厚度例如是500 A左 右.
該工序中的特徵在於不形成對於柵極絕緣膜的連接孔.從而.，不再 需要光致抗蝕劑腹的塗敷工序、曝光工序、刻餞除去工序這3道工序， 謀求得到工序數的縮短.
(3 )接著，如困21所示，用濺射法及光刻法形成例如由Cr (鉻) 構成的1500 A左右的源、漏電極層740a、 740b 、 930a 、 930b.
(4 )接著，以源、漏電極層740a、 740b、 930b 、 930b為掩腹， 用刻蝕法除去歐姆層477、 922的中央部分，進行源極和漏極的分離.
在同一幹法刻蝕裝置的腔內連續地進行圖21所示的源> 漏電極層 的圖形化和圖22所示的源、.漏極的分離刻蝕，即，首先，用CL族的刻 蝕氣休進行源、漏極電極層740a、 740b、 5>30a 、 930b的加工，然後 把刻蝕氣體換為SF6族的氣體，進行歐姆層477、 922的中央部分的刻 蝕.這樣，由於連續地使用幹法刻餞，簡化了製造作業.
(5 )接著，如圖23所示，用等離子CVD法形成保護膜940.該 保護腹例如是2000 A左右的氮化矽膜SiNx.
(6 )接著，如圖24所示，用SF(5族的刻蝕氣體逸擇性地刻蝕保護 膜940.即，在形成壓烀區的開口 160的同時，形成連接孔CP1及連接 孑L K8 、 KIO .
開口 160及連接孔CP1是貫通柵極絕緣膜910及保護腹940的重迭 膜而形成的開口，連接孔K8、 K10是僅貫通保護膜940的開口.
這種情況下，柵極電極材料層902、 904在選擇孔CP1、開口160 的形成之際分別起到刻蝕中止層的作用，源、源極電極740a、 930b分 別起引連接孔K8、 KIO形成之際的刻蝕中止層的作用.
(7 )接著，如圖25所示，用磁控管濺射裝置以500A左右的厚 度澱積ITO ( Indi咖Tin Oxide )膜，用HCI/HN03/H20的混合波刻 蝕，加工成預定的圖形.由此完成有源矩陣基板.圖25中，參照編號 950是由ITO構成的象素電極，參照編號952是構成保護二極體一部分 的ITO構成的布線，參照編號954是用於連接外部端子的由ITO構成 的電極(壓烀區).
由於把臺階復蓋率好的ITO作為布線使用，故確保良妤的電連接. 作為象素電極材料，也可以使用金屬氧化物這樣高熔點的其它透明電極 材料.例如，可以使用SnCh、 ZnOx等金屬氧化物.
還有，如從圖25所知，在ITO層950 、 952和源，漏極電極740a 、 740b、 930a、 930b之間必須介以保護腹940 .這意味著在基板上的布 線區域(未圖示)中可靠地'電分離由ITO構成的布線層和源、漏極電極 材料層.從而，不必擔心因異物引起兩者的短路.
還有，本製造方法中由於在最後的工序(圖25 )中形成ITO膜， 故不必擔心由作為ITO成分的錫(Sn )、銦(In )引起的汙染.
這樣，若依據本實施形態的製造方法，則能夠縮短有源矩陣基板的 製造工序，而且能夠安裝對於防止靜電實施了足夠的措施的可靠性高的 薄膜電路.
另外，圖25中，直接把ITO膜952、 954連接到柵極電極層902 及柵極電極材料層904上，但也能夠經由鉬(Mo ),鉭(Ta ) >鈦 (Ti )等緩衝層連接兩者.
下面，說明使用完成了的有源矩陣基板組裝液晶顯示裝置的工序.
如圖28所示，把對向基板1500和TFT基板1300粘在一起，在圖 27所示那樣的單元分斷工序後，進行液晶的封入，然後，連接驅動用 IC,進而如圖28所示那樣，經過使用偏光板U00、 1600以及背景光 源1000的組裝工序，完成有源矩陣型液晶顯示裝置.
圖26中示出有源矩陣型液晶顯示裝置主要部分的斷面圖，困26 中，在與圖15、圖18等前面示出的附圖相同的位置處標註相同的參照 編號.
圖26中，左側是有源矩陣部分，中央是保護元件(靜電保護二極 管)形成區域，右側是壓焊區部分.
在壓焊區部分，在由ITO構成的電極(壓萍區)954上經各向異性
導電膜500連接液晶的驅動用LC5500的輸出引線5200 .參照編號5100 是導電粒子，參照編號5300是膠片帶，參照編號5400是密封用的樹脂.
圖26中，作為驅動用IC的連接方法採用使用帶栽的方式 (TAB ),而也可以採取其它方式，例如COG ( CWpOii Glass )方 式.
本發明不限於上迷實施形態，也可以變形使用了利用正交錯結構的 TFT的場合，還有，作為象素電極材料，也可以使用ITO之外的金屬 氧化物這樣高熔點的其它透明電極材料.例如，可以使用SnOx、 ZnOx 等金屬氧化物.這種情況下，臺階復蓋率也可達到實用化.
若把本實施例的液晶顯示裝置作為個人計算機等機器中的顯示裝 置使用，則製品的價值將會提高.
權利要求
1.一種有源矩陣基板，包括開關元件，配製成與掃描線和信號線的交叉點一致，且象素電極配製成與開關元件一致；防止靜電破壞用元件，利用建立在上述掃描線和上述信號線的至少一個之間的薄膜電晶體，或與上述掃描線和上述信號線中至少一個在電氣上等價的區，和公共電氣保護區，上述防止靜電破壞用元件包含二極體，其中薄膜電晶體中的柵極電極層、源極電極層和漏極電極層互相連接；和第1開口，通過選擇性地除去上述柵極電極層上的絕緣膜形成，第2開口，通過選擇性地除去上述源極電極層和漏極電極層上的絕緣膜形成，其中經由上述第1及第2開口，用和上述象素電極相同材料構成的導電性材料層連接上述柵極電極層、源極電極層和漏極電極層。
2. —種有源矩陣基板，包括 掃描線；信號線； 象素電極；薄膜電晶體連到在配置成矩陣狀的掃描線和信號線上，並和象素 電極構成象素部分；防止靜電破壞用的保護電路，利用建立在上述掃描線和上述信號 線的至少一個之間的薄膜電晶體，或與上述掃描線和上迷信號線在電 氣上等價的區，和除掃描線和信號線以外的公共電位線，上述防止靜 電破壞用的保護電路包含二極體，其中薄膜電晶體中的柵極電極層、 源極電極層和漏極電極層互相連接；和第l開口，通過選擇性地除去上述柵才及電^l層上的絕緣層形成， 第2開口 ，通過選擇性地除去上述源極電極層和漏極電極層上的絕緣層的同樣製造過程形成，經由上述第1及第2開口，用和上述象素電 和漏糹及電極層。
3. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 第一開口通過柵極電極材料層上的第一絕緣膜的重疊膜並通過第一絕緣膜上的第二絕緣膜，且第一開口只通過柵/源極電極層上的 第二絕緣膜。
4. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於上述導電 性材料層由ITO (Indium Tin Oxide )構成。
5. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 與上述掃描線和上述信號線中至少一個在電氣上等價的區是連接到外部端子的電極，上述共用電位線是在交流驅動液晶之際供給作 為基準的基準電位的線；以及將連接上述外部端子的電極和把連接上 述外部端子的電極共同連接起來構成等電位的線。
6. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 上述防止靜電破壞用的保護電路設置在用於連接上述外部端子和公共電位的線的電極之間，以及連4妄上述外部端子和連4妻的電位線 的電4及之間。
7. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 上述防止靜電破壞用的保護電路包括雙向二極體，公共連接第一二極體的陽極和第二二極體陰極，及公共連接第一二極體陰極和第二 二極體陽極。
8. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 電氣上等價的區由公共電位線形成。
9. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 公共電位線與多個掃描線和多個信號線電連接。
10. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 公共電4立線與面電糹及電連才妻。
11. 權利要求2中所述的有源矩陣基板，其特徵在於公共電位線包括柵極電極材料布線、源4及電極材料布線、和連接 在柵極電極材料布線和源極電極材料布線之間的象素電極材料。
12. —種液晶顯示裝置，包括 權利要求11所述的有源矩陣基板。
13. —種防止在有源矩陣型液晶顯示裝置中包含的有源元件的靜 電破壞的方法，所述方法包括下列步驟形成包括連接到矩陣狀配置的掃描線和信號線的薄膜電晶體，以 及連接在該薄膜電晶體 一端上的象素電極的象素部分；提供防止靜電破壞用的保護電路，該電路包含二極體，二極體具 有在薄膜電晶體中與源極電極層和漏極電極層互相連接的柵極電極層5 和連接保護電路以防止在至少一個掃描線、信號線、與掃描線和信 號線中至少一個在電氣上等價的區、和除掃描線和信號線以外的公共 電位線之間的靜電破壞。
14. 權利要求13所述的方法，其特徵在於公共電位線包括柵極電極材料布線、源極電極材料布線、和連接 在柵極電極材料布線和源極電極材料布線之間的象素電極材料。
15. —種有源矩陣基板，包括 掃描線；信號線；薄膜電晶體，配置成與掃描線和信號線的交叉點一致； 象素電極；配置成與薄膜電晶體一致；防止靜電破壞用的保護元件，以防止在至少 一個掃描線、信號線、 和公共電位線之間電連接的靜電破壞，所述保護元件至少部分形成象 素電極材料層。
16. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 掃描線和信號線的至少一個電連接到電極，以連接外部端子，保 護元件電連接在公共電位線和電極之間以連接外部端子。
17. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 保護元件使用薄膜電晶體。
18. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 用於保護元件的薄膜電晶體的源極電極和漏極電極中的一個經像素電極材料層電連接到掃描線和信號線中的 一個。
19. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 保護元件包括二極體，該二極體形成於將薄膜電晶體電連接在柵極電極和源極電極和漏極電極中的 一個之間。
20. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 用於保護元件的薄膜電晶體的源極電極和漏極電極中的一個經像素電極材料層連接到掃描線和信號線中的 一個。
21. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於用於保護元件的薄膜電晶體的柵極電極經像素電極材料層連接 到薄膜電晶體的源極電極和漏極電極中的一個。
22. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於保護元件包括從第 一 薄膜電晶體的柵極電極和漏極電極的連接 形成的第一二極體，和從第二薄膜電晶體的柵極電極和漏極電極的連 接形成的第二二極體，第一二極體和第二二極體彼此以相反方向並聯連接。
23. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 公共電位線電連"l妄到面電極。
24. 權利要求15中所述的有源矩陣基板，其特徵在於公共電位線電連接到 一個襯底，以便經像素電極材料層連接到面 電極。
25. —種液晶顯示裝置，包括 權利要求2所述的有源矩陣基板。
26. —種有源矩陣基板，包括 掃描線； 信號線； 象素電極；電連接到掃描線的第 一 薄膜電晶體； 除掃描線和信號線以外的導線；防止靜電破壞用的保護電路，該保護電路建立在導線和上述掃描 線和上述信號線中的至少 一個之間，上述保護電路包含從第二薄膜晶 體管形成的二極體，其中保護電路包括 第二薄膜電晶體的柵極層； 第二薄膜電晶體的源/漏極電極層； 包含與薄膜電晶體的柵極層相同材料的導電層； 導電層上的第一絕緣層，該第一絕緣層具有第一開口； 在源/漏極電極層上形成的第二絕緣層，該第二絕緣層具有與第 一開口的製造過程相同的第二開口 ；包含與象素電極相同材料的導電材料，該導電材料通過第一開口 和第二開口電連接到導電層和源/漏極電極層。
27. 權利要求26中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 所述導線是公共電位線。
28. —種有源矩陣基板，包括 掃描線；信號線； 象素電極；電連接到掃描線的第 一 薄膜電晶體； 除掃描線和信號線以外的導線；防止靜電破壞用的保護電路，該保護電路建立在導線和上述掃描 線和上述信號線中的至少 一個之間，上述保護電路包含從第二薄膜晶 體管形成的二極體，其中保護電路包括第二薄膜電晶體的柵極層；第二薄膜電晶體的源/漏極電極層；包含與薄膜電晶體的柵極層相同材料的導電層； 導電層上的第一絕緣層，該第一絕緣層具有第一開口； 在源/漏極電極層上形成的第二絕緣層，該第二絕緣層具有與第一開口的製造過程相同的第二開口 ；包含與象素電極相同材料的導電材料，該導電材料通過第一開口和第二開口電連接到導電層和源/漏極電極層。
29. 權利要求28中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 所述導線是公共電位線。
30. —種有源矩陣基板，包括 掃描線；信號線； 象素電極；薄膜電晶體連到在配置成矩陣狀的掃描線和信號線上，並和象素電極構成象素部分；防止靜電破壞用的保護電路，利用建立在上述掃描線和上述信號 線的至少一個之間的薄膜電晶體，或與上述掃描線和上述信號線在電 氣上等價的區，和除掃描線和信號線以外的公共電位線，上述防止靜 電破壞用的保護電路包含二極體，其中薄膜電晶體中的柵極電極層、 源極電極層和漏極電極層互相連接；和第l開口，通過選擇性地除去上述柵極電極層上的絕緣層形成， 第2開口 ，通過選擇性地除去上述源極電極層和漏極電極層上的絕緣 層的同樣製造過程形成，經由上述第1及第2開口，用和上述象素電和漏極電極層；與公共電位線一起形成的電氣等價區；和 與面電極電連接的公共電位線。
31. —種有源矩陣基板，包括 掃描線； 信號線； 象素電極；薄膜電晶體連到在配置成矩陣狀的掃描線和信號線上，並和象素電極構成象素部分；防止靜電破壞用的保護電路，利用建立在上述掃描線和上述信號 線的至少一個之間的薄膜電晶體，或與上述掃描線和上述信號線在電 氣上等價的區，和除掃描線和信號線以外的公共電位線，上述防止靜 電破壞用的保護電路包含二極體，其中薄膜電晶體中的柵極電極層、 源極電極層和漏極電極層互相連接；和第1開口，通過選擇性地除去上述柵極電極層上的絕緣層形成， 第2開口 ，通過選擇性地除去上述源極電極層和漏極電極層上的絕緣 層的同樣製造過程形成，經由上述第1及第2開口，用和上述象素電和漏極電極層；與公共電位線一起形成的電氣等價區；和 與面電極電連接的公共電位線；且公共電線包括柵極電極材料布線、源極電4及材料布線、和連接 在柵極電極材料布線和源極電極材料布線之間的象素電極材料。
32. —種液晶顯示裝置，包括 權利要求30所述的有源矩陣基板。
33. —種液晶顯示裝置，包括 權利要求31所述的有源矩陣基板。
34. —種有源矩陣基板，包括 掃描線；信號線；薄膜電晶體，配置成與掃描線和信號線的交叉點一致； 象素電極；配置成與薄膜電晶體一致； 保護元件，以防止在至少一個掃描線、信號線、和公共電位線之 間電連接的靜電破壞，保護元件至少部分形成象素電極材料層。
35. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 掃描線和信號線的至少一個電連接到電極，以連接外部端子，保護元件電連接在7>共電位線和電極之間以連4妻外部端子。
36. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 保護元件使用薄膜電晶體。
37. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 用於保護元件的薄膜電晶體的源極電極和漏極電極中的一個經像素電極材料層電連接到掃描線和信號線中的一個。
38. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 保護元件包括二極體，該二極體形成於將薄膜電晶體電連接在柵極電極和源極電極和漏極電極中的 一個之間。
39. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於用於保護元件的薄膜電晶體的源極電極和漏極電極中的 一個經 像素電極材料層連接到掃描線和信號線中的 一個。
40. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於用於保護元件的薄膜電晶體的柵極電極經像素電極材料層連接 到薄膜電晶體的源極電極和漏極電極中的 一個。
41. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於保護元件包括從第 一 薄膜電晶體的柵極電極和漏極電極的連接 形成的第一二極體，和從第二薄膜電晶體的柵極電極和漏極電極的連 接形成的第二二極體，第一二極體和第二二極體彼此以相反方向並聯 連接。
42. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於 公共電位線電連接到面電極。
43. 權利要求34中所述的有源矩陣基板，其特徵在於公共電位線電連接到 一 個襯底，以便經像素電極材料層連接到面電極。
44. 一種液晶顯示裝置，包括 權利要求34所述的有源矩陣基板。
45. —種防止在有源矩陣型液晶顯示裝置中包含的有源元件的靜 電破壞的方法，所述方法包括下列步驟形成包括連接到矩陣狀配置的掃描線和信號線的薄膜電晶體，以 及連接在該薄膜電晶體 一端上的象素電極的象素部分；提供防止靜電破壞用的保護電路，該電路包含二極體，二極體具 有在薄膜電晶體中與源極電極層和漏極電極層互相連接的柵極電極層；和連接保護電路以防止在至少一個掃描線、信號線、與掃描線和信 號線中至少一個在電氣上等價的區、和除掃描線和信號線以外的公共 電位線之間的靜電破壞。
46. 權利要求45所述的方法，其特徵在於 公共電位線包括柵極電極材料布線、源極電極材料布線、和連接在柵極電極材料布線和源極電極材料布線之間的象素電極材料。
全文摘要
一種有源矩陣基板，該基板的構成包含薄膜電晶體(TFT)和連接到其薄膜電晶體一端的象素電極的象素部分，其特徵在於具備設備在上述掃描線及信號線中至少一條線或與其線電等效的部位和共用電位線之間的、使用了薄膜電晶體的防止靜電破壞用裝置；上述防止靜電破壞用裝置構成為包含在將柵極電極層、柵極絕緣膜、溝道層、源、漏極電極層、保護層重疊而成的薄膜電晶體中連接柵極電極層和源、漏電極層而構成的二極體；在同一製造工序中形成用於電連接上述柵極電極層和源、漏極電極層的、選擇性地除去上述柵極電極層上的上述柵極絕緣膜和上述保護膜構成的第1開口，和選擇性地除去上述源、漏極電極層上的上述保護膜構成的第2開口。
文檔編號H01L27/12GK101369579SQ20081021323
公開日2009年2月18日 申請日期1996年10月2日 優先權日1995年10月3日
發明者佐藤尚 申請人:精工愛普生株式會社