有源矩陣襯底及其製造方法
2023-05-02 21:31:21
專利名稱：有源矩陣襯底及其製造方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等中使用的有源矩陣襯底。
背景技術：
作為液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等光電顯示裝置，已知的有在絕緣襯底上設置多個薄膜電晶體(TFT)等開關元件並按各象素獨立施加電壓的有源矩陣型顯示裝置。
特別，在使用液晶作為光電元件的顯示裝置中，為了得到明亮的、高的顯示質量，重要的是實現各象素的顯示面積大、即開口率高的有源矩陣襯底。
作為一種能實現這樣高開口率的有源矩陣襯底，例如，提出了具有專利文獻1所示的結構的襯底。在該專利文獻1中，公開了形成有機類的層間絕緣膜將柵極信號線和源極信號線覆蓋並在其上形成象素電極的結構。在這樣的有源矩陣襯底中，因可以使象素電極覆蓋各信號線，故能夠提高液晶顯示裝置的開口率，同時，可以屏蔽由各信號線產生的電場從而抑制液晶取向不良的現象。
但是，在上述那樣的有源矩陣襯底中，因有機類的層間絕緣膜具有吸水性和通水性，故層間絕緣膜的水份濃度可能會上升。在該狀態下，若對TFT施加電壓，就會因由水份極化了的層間絕緣膜的影響而在半導體層的溝道部表面產生感應電荷。因此，TFT的OFF電流特性劣化，存在產生顯示斑塊等顯示不良的問題。
作為解決該問題的方法之一，例如提出了專利文獻2所示的結構。
在該專利文獻2公開的有源矩陣襯底中，在有機類的層間絕緣膜的下層形成由氮化矽等形成的無機類的鈍化膜，以保護半導體層的溝道部。此外，有機類的層間絕緣膜利用含有吸水性粒子或水份吸著性粒子的有機材料形成。因此，可以防止因水份的極化而引起的TFT的OFF特性的劣化。
專利文獻1特開平9-325330號公報(圖1和圖2)
專利文獻2特開2000-221488號公報(圖1、圖4和圖5)但是，在專利文獻2公開的結構中，當蝕刻無機類的鈍化膜時，有可能會蝕刻到位於鈍化膜的下層的絕緣膜部分，從而使象素電極和輔助電容電極短路。
即，在專利文獻2公開的有源矩陣襯底中，為了連接漏極和象素電極，就需要對無機類的鈍化膜進行幹蝕刻等來形成接觸孔。這時，就會在用來形成源極和漏極的金屬膜、特別是在該金屬膜的接觸孔形成部分存在針孔。於是，在利用幹蝕刻除去鈍化膜的工藝中，有可能通過該針孔同時將金屬膜下層的柵極絕緣膜蝕刻掉。這一來，接觸孔通過柵極絕緣膜到達下層的輔助電容電極，使象素電極和輔助電容電極短路，產生顯示不良的現象。
發明內容
因此，本發明的目的在於提供一種高開口率的有源矩陣襯底，其能夠防止象素電極和輔助電容電極之間的電短路。
本發明的有源矩陣襯底具有襯底、在上述襯底上形成的柵極線和輔助電容電極、將上述柵極線和上述輔助電容電極覆蓋的第1層間絕緣膜、在上述第1層間絕緣膜上與上述柵極線交叉形成的源極線、用來在上述柵極線和上述源極線的交叉部分構成開關元件的半導體層、與上述各開關元件對應設置的漏極、將上述源極線、上述半導體層和上述漏極覆蓋的第2層間絕緣膜、以及通過在上述第2層間絕緣膜上形成的接觸孔而連接到上述漏極上的象素電極，上述漏極的一部分與上述輔助電容電極對置設置並將上述第1層間絕緣膜夾在中間，以便形成對上述象素電極的保持電容，同時，上述接觸孔形成為在避開上述輔助電容電極的配設區並且被上述輔助電容電極的配設區包圍的部分到達上述漏極。
若按照本發明的有源矩陣襯底，接觸孔形成為在避開輔助電容電極的配設區並且被上述輔助電容電極的配設區包圍的部分到達漏極，所以，可以防止接觸孔形成為貫通到輔助電容電極，防止象素電極和輔助電容電極之間的電短路。此外，因象素電極相對各線重疊配設，故可以成為高開口率。
圖1是表示實施方式1的有源矩陣襯底的平面圖。
圖2是圖1的A-A線的剖面圖。
圖3是圖1的B-B線的剖面圖。
圖4是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖5是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖6是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖7是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖8是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖9(a)～圖9(e)是在圖1的A-A線中表示同樣的製造方法的剖面工序圖。
圖10(a)～圖10(f)是圖1的A-A線的剖面工序圖。
圖11(a)～圖11(f)是圖1的B-B線的剖面工序圖。
圖12是表示實施方式2的有源矩陣襯底的平面圖。
圖13是圖12的C-C線的剖面圖。
圖14是圖12的D-D線的剖面圖。
圖15是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖16是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖17是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖18是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖19是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖20是表示有源矩陣襯底的製造方法的平面工序圖。
圖21(a)～圖21(g)是在圖1的A-A線中表示同樣的製造方法的剖面工序圖。
具體實施例方式
實施方式1.
下面，說明本發明的實施方式1的有源矩陣襯底。再有，在本實施方式中，就適用於透射型液晶顯示裝置的有源矩陣襯底進行說明。
圖1是表示有源矩陣襯底的平面圖，圖2是圖1的A-A線的剖面圖，圖3是圖1的B-B線的剖面圖。
該有源矩陣襯底在作為襯底的透明絕緣性襯底1上形成多個柵極線2(掃描線)和多個輔助電容電極3(參照圖4和圖9(a))。各柵極線2呈直線狀形成，多個柵極線2在透明絕緣性襯底1上形成，彼此隔開適當的間隔，大致平行地延伸。在各柵極線2中，形成後述的半導體膜6的部分起薄膜電晶體的柵極的作用。
各輔助電容電極3在由各柵極線2和後述的各源極線9(信號線)包圍的區域內形成(參照圖4和圖9(a))。這裡，各輔助電容電極3設在相鄰的各柵極線2的大致中央部，形成為沿柵極線2的延伸方向延伸的從平面上看近似長方形的形狀。此外，各輔助電容電極3在柵極線2的延伸方向上，使相鄰的輔助電容電極3彼此相互連接。在各輔助電容電極3上形成孔部3h。
該各輔助電容電極3經第1層間絕緣膜5與後述各漏極10的一部分對置。而且，由各輔助電容電極3和一部分漏極10形成保持電容。由此，保持施加給後述的象素電極15的顯示用信號電位，進行穩定的顯示。
此外，在上述透明絕緣性襯底1上形成第1層間絕緣膜5使其覆蓋各柵極線2和各輔助電容電極3(參照圖5和圖9(b))。在該第1層間絕緣膜5上，形成半導體膜6和歐姆接觸膜7(參照圖5和圖9(b))。半導體膜6大致呈直線狀形成，多個半導體膜6沿和柵極線2大致正交的方向近似並列地延伸形成。此外，半導體膜6在半導體膜6和柵極線2交叉的部分具有沿柵極線2的延伸方向延伸出的半導體形成部分6a。在該半導體膜6上形成歐姆接觸膜7。
上述半導體形成部分6a的一側部連接到後述的源極8上，同時，另一側部連接到後述的漏極10上。此外，在半導體形成部分6a的大致中間部位形成溝道部11。由此，構成作為開關元件的薄膜電晶體(TFT)。
再有，在本實施方式中，具有半導體膜6和歐姆接觸膜7的半導體圖形在源極線9的下層沿該源極線9延伸。即，半導體圖形在各柵極線2和各源極線9的交叉部分上，不僅向構成薄膜電晶體的部分之外的部分，而且還向各源極線9的下層部分延伸。由此，即使源極線9途中斷線，半導體圖形中向源極線9的下層部分延伸的部分也起源極線9的冗餘線的作用，可以防止隔斷電信號。
此外，在上述第1層間絕緣膜5上形成源極線9和漏極10(參照圖6和圖9(c))。源極線9大致呈直線狀形成，多根源極線9沿和柵極線2交叉的方向近似並列地延伸形成。這裡，各源極線9在上述半導體膜6和柵極線2上形成。此外，在源極線9和柵極線2交叉的部分，沿柵極線2的延伸方向設置源極8。該源極8連接在半導體形成部分6a的一側部上。
漏極10在輔助電容電極3的上方區域展開，並且具有在半導體形成部分6a的另一側部上延伸的形狀。這裡，漏極10形成為平面視圖的近似T字狀，在其寬度方向上延伸的部分在輔助電容電極3的上方區域展開，與輔助電容電極3對置，將第1層間絕緣膜5夾在中間。由該漏極10的部分和輔助電容電極3形成對後述的象素電極15的保持電容。
此外，形成第2層間絕緣膜12，將上述第1層間絕緣膜5、半導體圖形、源極8、源極線9和漏極10覆蓋(參照圖7和圖9(d))。使該第2層間絕緣膜12具有平坦的表面。
在該第2層間絕緣膜12上形成接觸孔14。接觸孔14形成為貫通第2層間絕緣膜12，到達漏極10(參照圖7和圖9(d))。
此外，該接觸孔14在避開輔助電容電極3的配設區並且被上述輔助電容電極3的配設區包圍的部分到達上述漏極10。這裡，在輔助電容電極3上形成的孔部3h形成區的對應部分，形成接觸孔14使其到達漏極10。再有，這裡，所謂接觸孔14被輔助電容電極3的配設區包圍，在本實施例中，除了接觸孔14中的與漏極10接觸的部分全部被輔助電容電極3的配設區從四面包圍的方式之外，還包括接觸孔14中的與漏極10接觸的部分全部被輔助電容電極3的配設區三面或兩面包圍的方式和接觸孔14中的與漏極10接觸的部分局部被輔助電容電極3的配設區三面或兩面包圍的方式。
換言之，為了確保對象素電極15有足夠的輔助電容，接觸孔14形成為在與輔助電容電極3的形成預定區重疊的部分到達漏極10。而且，實際的輔助電容電極3的形成區形成為避開接觸孔14到達漏極10的部分，即形成孔部3h。
進而，在第2層間絕緣膜12的表面形成象素電極15(參照圖8和圖9(e))。這裡，象素電極15形成為在由柵極線2和源極線9包圍的近似方形的幾乎整個區域內展開。該象素電極15通過上述接觸孔14連接到漏極10上。
說明這樣構成的有源矩陣襯底的製造方法。圖4～圖8是表示同樣的製造方法的平面工序圖，圖9(a)～圖9(e)是在圖1的A-A線中表示同樣的製造方法的剖面工序圖。
首先，如圖4和圖9(a)所示，在作為襯底的透明絕緣性襯底1上形成柵極線2和輔助電容電極3。
即，在玻璃襯底等透明絕緣性襯底1上形成第1金屬薄膜，利用第1次照相製版工序形成各柵極線2和各輔助電容電極3。這時，在各輔助電容電極3上形成孔部3h。
更具體地說，利用公知的使用了Ar氣的濺射法等在透明絕緣性襯底1上形成例如200nm厚的作為上述金屬薄膜的鉻(Cr)膜。濺射條件例如在DC磁控管濺射方式下，成膜功率密度是3W/cm2，氬(Ar)氣流量是40sccm。
此外，在其後的照相製版工序中形成保護膜圖形，使用公知的包含硝酸鈰銨的溶液對鉻膜進行蝕刻，然後，除去保護膜圖形，形成上述各柵極線2和輔助電容電極3。
其次，如圖5和圖9(b)所示，形成第1層間絕緣膜5、半導體膜6和歐姆接觸膜7。
即，在上述透明絕緣性襯底1上形成第1層間絕緣膜5，將各柵極線2和各輔助電容電極3覆蓋。其次，依次形成半導體膜和歐姆接觸膜。接著，在第2次照相製版工序中，除去一部分半導體膜和歐姆接觸膜，形成用來構成作為開關元件的薄膜電晶體(TFT)的、由半導體膜6和歐姆接觸膜7形成的半導體圖形。
更具體地說，例如，使用化學氣相成膜(CVD)法依次成膜，作為第1層間絕緣膜5，形成400nm厚的氮化矽(SiNxx是正數)膜，作為半導體膜，形成150nm厚的非晶矽(a-Si)膜，作為歐姆接觸膜，形成30nm厚的摻雜了磷(P)作為雜質的n+型a-Si膜。其次，在照相製版工序中形成保護膜圖形之後，利用使用了氟類氣體的公知的幹蝕刻法等，對a-Si膜和n+型a-Si膜進行蝕刻。然後，除去保護膜圖形，形成具有規定形狀的半導體膜6和歐姆接觸膜7的半導體圖形。再有，在後面的工序中對半導體形成部分6a形成溝道部11。
其次，如圖6和圖9(c)所示，在上述第1層間絕緣膜5上形成源極線9、源極8和漏極10。
即，形成第2金屬膜，將上述第1層間絕緣膜5和半導體圖形覆蓋。接著，在第3次照相製版工序中，形成源極線9、源極8和漏極10。
更具體地說，例如，使用濺射法，形成200nm厚的鉻膜，並利用照相製版工序形成保護膜圖形。然後，使用包含硝酸鈰銨的溶液進行鉻膜的蝕刻，形成源極線8、源極9和漏極10。進而，採用公知的使用了氟類氣體的幹蝕刻法等對源極8和漏極10之間的n+型a-Si(歐姆接觸膜7)進行蝕刻，形成薄膜電晶體的溝道部11，然後，除去保護膜圖形。
其次，如圖7和圖9(d)所示，形成第2層間絕緣膜12，並在該第2層間絕緣膜12上形成接觸孔14。第2層間絕緣膜12將上述半導體圖形、源極8、源極線9和漏極10覆蓋。此外，這裡，形成作為無機類絕緣膜的第1絕緣膜12a，在其上形成作為有機類絕緣膜的第2絕緣膜12b，由此，使第2層間絕緣膜12成為2層結構。當然，第2層間絕緣膜也可以是包含其他層的多層結構，或者，也可以是由氮化矽或氧化矽等無機類絕緣膜構成的單層結構。此外，接觸孔14形成為從第2層間絕緣膜12的表面貫通到漏極10的表面的有底的孔穴形狀。該接觸孔14在與輔助電容電極3上形成的孔部3h對應的上方區域到達漏極10。
更具體地說，例如，作為第1絕緣膜12a，形成100nm厚的SiNx(x是正數)等的無機類絕緣膜。然後，使用旋塗法等，塗敷厚度為3.2～3.9μm的感光性有機樹脂(例如，JSR株式會社制的產品號為PC335的樹脂材料)，形成由感光性有機樹脂膜形成的第2絕緣膜12b。接著，在第4次照相製版工序中，在由感光性有機樹脂膜形成的第2絕緣膜12b上形成接觸孔14a(對於該階段的接觸孔14a參照圖9(d))。該接觸孔14a在上述輔助電容電極3的孔部3h的形成區域的上方位置形成。其次，採用使用了氟類氣體的公知的幹蝕刻法等，蝕刻並除去接觸孔14a下方的第1絕緣膜(SiNx)12a。由此，接觸孔14貫通第1和第2絕緣膜12a、12b，在與上述孔部3h對應的區域、即避開輔助電容電極3的配設區域的部分到達漏極10。
最後，如圖8和圖9(e)所示，在第2層間絕緣膜12上形成多個象素電極15，同時，使各象素電極15通過各接觸孔14與對應的各漏極10連接。
更具體地說，首先，在第2層間絕緣膜12上和從接觸孔14的內周到漏極10的表面上形成透明導電性膜。透明導電性膜例如使用濺射法等形成100nm厚的包含氧化銦(In2O3)和氧化錫(SnO2)的ITO(氧化銦錫)膜來形成。其次，在第5次照相製版工序中，在形成保護膜圖形之後，使用公知的包含鹽酸和硝酸的溶液蝕刻透明導電性膜，然後，除去保護膜圖形，由此可以形成透明的象素電極15。該各象素電極15通過接觸孔14連接到各漏極10上。
經過以上工序，可以製造出TFT有源矩陣襯底。相對該有源矩陣襯底，面對面配置具有遮光板或濾色片、對置電極和取向膜等的襯底，同時，在這些襯底之間設置液晶層，由此製造出液晶顯示裝置。
按照像以上那樣構成的有源矩陣襯底及其製造方法，可以防止象素電極15和輔助電容電極3之間的電短路，同時實現高的開口率。
參照圖10和圖11說明防止象素電極15和輔助電容電極3之間的電短路的效果。再有，圖10(a)～圖10(f)是圖1的A-A線的剖面工序圖，圖11(a)～圖11(f)是圖1的B-B線的剖面工序圖。
即，在製造有源矩陣襯底時，如圖10(c)或圖11(c)所示，有時會出現在一部分漏極10上產生膜的缺損或針孔18a的不良現象。這樣的不良現象例如是因在上述第2金屬膜成膜時產生的異物的原因引起的。而且，當在漏極10的一部分上產生膜的缺損或針孔18a時，如圖10(d)或圖11(d)所示，在其上形成的第1絕緣膜(SiNx)12a會出現覆蓋性不良的部分18b。而且，當在由感光性有機樹脂等形成的第2絕緣膜12b上形成接觸孔14a之後，如圖10(e)或圖11(e)所示，採用使用了氟類氣體的幹蝕刻法等，蝕刻並除去該接觸孔14a下的第1絕緣膜12a。這時，氟類氣體通過針孔18a等到達下層的第1層間絕緣膜5，在接觸孔14的下部，第1層間絕緣膜5被部分除去。即，接觸孔14從第2層間絕緣膜12貫通漏極10的針孔18a而到達第1層間絕緣膜5。
這時，像現有技術一樣，若在接觸孔14的下方設置輔助電容電極3(換言之，沒有輔助電容電極3的孔部3h)，則象素電極15通過接觸孔14連接到漏極10和輔助電容電極3雙方上。因此，不能使對置的漏極10和輔助電容電極3之間保持電位，對應的象素電極15會出現顯示不良的現象。
另一方面，在該有源矩陣襯底中，接觸孔14形成為在避開輔助電容電極3的配設區的部分到達漏極10。即，成為在接觸孔14的下方不配設輔助電容電極3的結構。因此，即使在漏極10產生針孔18a等、其下側的第1層間絕緣膜5部分被蝕刻的情況下，在接觸孔14的下部也只有再下一層透明絕緣性襯底1露出來。因此，如圖10(f)所示，象素電極15隻是通過接觸孔14與漏極10連接，可以防止發生和輔助電容電極3短路的情況。
而且，如圖11(f)所示，在未形成接觸孔14的區域，漏極10和輔助電容電極3經第1層間絕緣膜5對置，並在其間形成保持電容。因此，施加給象素電極15的信號電位被正常保持下來，可以防止引起顯示不良。
特別地，因為輔助電容電極3具有孔部3h，在輔助電容電極3中，孔部3h的周邊部在象素電極15和漏極10接觸的部分的周圍與漏極10面對面設置，所以，可以對象素電極15形成足夠的保持電容，同時可以有效地防止象素電極15和輔助電容電極3之間的電短路。
此外，如圖11(c)所示，即使在未形成接觸孔14的區域、漏極10產生膜的缺損或針孔18a，因接觸孔14本身沒有形成，故第1層間絕緣膜5也不會被蝕刻，可以防止漏極10和輔助電容電極3的短路。
進而，因第1絕緣膜(SiNx)12a產生的覆蓋不良部分18b也完全被設在其上層的由感光性有機樹脂膜等形成的第2絕緣膜12b覆蓋，故可以防止象素電極15和輔助電容電極3、或漏極10和輔助電容電極3之間的電短路。
當然，因象素電極15可以相對柵極線2或源極線9等各種信號線等重疊配置，故能夠實現高的開口率。
如上所述，若按照本實施方式，可以防止因象素電極15和輔助電容電極3間的電短路引起的顯示不良，可以得到成品率高的有源矩陣襯底。進而，通過使用該有源矩陣襯底，可以以高的開口率得到顯示特性優異的顯示裝置。
特別地，當第1層間絕緣膜5由包含氮化矽或氧化矽的無機類絕緣膜構成時，在接觸孔14形成時容易出現貫通到輔助電容電極3的問題。更具體地說，例如，當第1層間絕緣膜5由包含氮化矽或氧化矽的無機類絕緣膜構成，且第2層間絕緣膜12由包含氮化矽或氧化矽的無機類絕緣膜、或者由下層是包含氮化矽或氧化矽的無機類絕緣膜、上層進而形成了絕緣層的多層膜構成時，容易發生上述那樣的問題。這是因為，在這樣的情況下，當蝕刻第2層間絕緣膜12的無機類絕緣膜部分時，通過針孔等將第1層間絕緣膜5也蝕刻掉了。因此，在具有上述那樣的層的結構的情況下，本發明特別有效。
實施方式2.
下面，說明本發明實施方式2的有源矩陣襯底。再有，在本實施方式中，就適用於半透射型液晶顯示裝置的有源矩陣襯底進行說明。
圖12是表示有源矩陣襯底的平面圖，圖13是圖12的C-C線的剖面圖，圖14是圖12的D-D線的剖面圖。
下面，說明該實施方式2的有源矩陣襯底和實施方式1的有源矩陣襯底的主要的不同點。再有，對於和上述實施方式1的構成要素相同的構成要素添加同一符號並省略說明。
即，在上述實施方式1中，象素電極15隻由透明導電性膜構成，而在實施方式2中，用來顯示象素的象素電極部分包含作為反射膜的反射象素電極115a和作為透明膜的透明象素電極115b的兩種。這裡，透明象素電極115b在約佔象素電極部分一半(更具體地說佔象素電極的上半部分還多一點)的區域內形成，反射象素電極115a在約佔象素電極部分一半(更具體地說佔象素電極的下半部分還差一點)的區域和將透明象素電極115b包圍的區域內形成(參照圖20和圖21(b))。此外，反射象素電極115a和透明象素電極115b包含接觸孔14，在它們的邊界部分和透明象素電極115b的周圍形成在部分重疊的區域內。
此外，在上述實施方式1中，為了儘量防止光的透過，在象素電極15的大致中央部分成線狀形成輔助電容電極3，而在本實施方式2中，輔助電容電極103大致跨過整個反射象素電極115a的形成區域而形成。在該輔助電容電極103中，在用來顯示象素的象素電極部分的大致中央部形成孔部103h(參照圖15和圖21(a))。
進而，擴展到該輔助電容電極103的大致整個形成區域，形成漏極110(參照圖17和圖21(c))。
此外，在透明象素電極115b的部分，除去第1層間絕緣膜5和第2層間絕緣膜12，透明象素電極115b形成為與透明絕緣性襯底1直接接觸(參照圖21(f)和圖21(g))。
這樣的有源矩陣襯底可以在反射光的反射象素電極115a的整個形成區形成輔助電容電極103。即，因透明象素電極115b使用透射光顯示圖像，故需要儘量避免在其下層設置有遮光性的電極。與此相對，因反射象素電極115a反射光來顯示圖像，故即使在其下層形成有遮光性的輔助電容電極103也沒有問題，可以在反射象素電極115a的整個形成區形成輔助電容電極103。由此，可以增大輔助電容電極103的面積，增大象素顯示用信號電位的保持電容，提高顯示質量。
說明該有源矩陣襯底的製造方法。圖15～圖20是表示同樣的製造方法的平面工序圖，圖21(a)～圖21(g)是在圖12的C-C線中表示同樣的製造方法的剖面工序圖。
首先，如圖15和圖21(a)所示，在作為襯底的透明絕緣性襯底1上形成柵極線2和輔助電容電極103(參照圖15的有陰影的區域)。
即，在玻璃襯底等透明絕緣性襯底1上形成第1金屬薄膜，利用第1次照相製版工序形成各柵極線2和各輔助電容電極103。這時，在各輔助電容電極103上形成孔部103h。
更具體地說，利用公知的使用了Ar氣的濺射法等在透明絕緣性襯底1上形成例如200nm厚的作為上述金屬薄膜的鉻(Cr)膜。濺射條件例如在DC磁控管濺射方式下，成膜功率密度是3W/cm2，氬(Ar)氣流量是40sccm。
此外，在其後的照相製版工序中形成保護膜圖形，使用公知的包含硝酸鈰銨的溶液對鉻膜進行蝕刻，然後，除去保護膜圖形，形成上述各柵極線2和輔助電容電極103。
其次，如圖16和圖21(b)所示，形成第1層間絕緣膜5、半導體膜6和歐姆接觸膜7。
即，在上述透明絕緣性襯底1上形成第1層間絕緣膜5，將各柵極線2和各輔助電容電極103覆蓋。其次，依次形成半導體膜和歐姆接觸膜。接著，在第2次照相製版工序中，除去一部分半導體膜和歐姆接觸膜，形成用來構成作為開關元件的薄膜電晶體(TFT)的、由半導體膜6和歐姆接觸膜7形成的半導體圖形。
更具體地說，例如，使用化學氣相成膜(CVD)法依次成膜，作為第1層間絕緣膜5，形成400nm厚的氮化矽(SiNxx是正數)膜，作為半導體膜，形成150nm厚的非晶矽(a-Si)膜，作為歐姆接觸膜，形成30nm厚的摻雜了磷(P)作為雜質的n+型a-Si膜。其次，在照相製版工序中形成保護膜圖形之後，利用使用了氟類氣體的公知的幹蝕刻法等，對a-Si膜和n+型a-Si膜進行蝕刻。然後，除去保護膜圖形，形成具有規定形狀的半導體膜6和歐姆接觸膜7的半導體圖形。再有，在後面的工序中對半導體形成部分6a形成溝道部11。
再有，具有半導體膜6和歐姆接觸膜7的半導體圖形如在上述實施方式1所述那樣，在源極線9的下層，沿該源極線9延伸，和上述實施方式1一樣，起源極線9的冗餘線的作用。
其次，如圖17和圖21(c)所示，在上述第1層間絕緣膜5上形成源極線9、源極8和漏極110。
即，形成第2金屬膜，將上述第1層間絕緣膜5和半導體圖形覆蓋。接著，在第3次照相製版工序中，形成源極線9、源極8和漏極110。
更具體地說，例如，使用濺射法，形成200nm厚的鉻膜，並利用照相製版工序形成保護膜圖形。然後，使用包含硝酸鈰銨的溶液進行鉻膜的蝕刻，形成源極8、源極線9和漏極110。進而，採用公知的使用了氟類氣體的幹蝕刻法等對源極8和漏極110之間的n+型a-Si(歐姆接觸膜7)進行蝕刻，形成薄膜電晶體的溝道部11，然後，除去保護膜圖形。
其次，如圖18、圖21(d)和圖21(e)所示，形成第2層間絕緣膜12，並在該第2層間絕緣膜12上形成凹形的凹陷圖形孔116a和接觸孔14a。
即，第2層間絕緣膜12將上述半導體圖形、源極8、源極線9和漏極110覆蓋。這裡，形成作為無機類絕緣膜的第1絕緣膜12a，進而，形成作為有機類絕緣膜的第2絕緣膜12b，由此，使第2層間絕緣膜12成為2層結構。
此外，凹陷圖形孔部116形成為在該區域內除去第1層間絕緣膜5和第2層間絕緣膜12並使透明絕緣性襯底1露出的孔穴形狀(圖21(e))。
接觸孔14形成為從第2層間絕緣膜12的表面貫通到漏極110的表面的有底的孔穴形狀。該接觸孔14在與輔助電容電極103上形成的孔部103h對應的上方區域到達漏極110(圖21(e))。
更具體地說，例如，作為第1絕緣膜12a，形成100nm厚的SiNx(x是正數)等的無機類絕緣膜。然後，使用旋塗法等，塗敷厚度為3.2～3.9μm的感光性有機樹脂(例如，JSR株式會社制的產品號為PC335的樹脂材料)，形成由感光性有機樹脂膜形成的第2絕緣膜12b。接著，在第4次照相製版工序中，在由感光性有機樹脂膜形成的第2絕緣膜12b上形成接觸孔14a和凹陷圖形孔部116a(對於該階段的接觸孔14a和凹陷圖案孔部116a可參照圖21(d))。該接觸孔14a在上述輔助電容電極103的孔部103h的形成區域的上方形成。此外，凹陷圖案孔部116a在形成透明象素電極115b的區域內展開。
其次，採用公知的使用了氟類氣體的幹蝕刻法等，蝕刻並除去接觸孔14a下方的第1絕緣膜(SiNx)，同時，除去凹陷圖形孔部116a下方的第1絕緣膜(SiNx)和第1層間絕緣膜5(SiNx)(參照圖21(e))。由此，在孔部103h的對應區域內，形成貫通第2層間絕緣膜12併到達漏極110的接觸孔14，同時，在透明象素電極115b的對應區域內，形成貫通第2層間絕緣膜12和第1層間絕緣膜5併到達透明絕緣性襯底1的凹陷圖形孔部116。
然後，形成多個包含透明象素電極115b和反射象素電極115a的象素電極部分。
即，如圖19和圖21(f)所示，在透明絕緣性襯底1和第2層間絕緣膜12上，形成透明導電性膜，在第5次照相製版工序中，在透過象素部分，作為第1象素電極形成透明象素電極115b。該透明象素電極115b在成為各象素的區域(這裡是方形區)中形成在由透射產生的象素顯示區內，同時，延伸到接觸孔14內部區域，通過接觸孔14與各漏極110連接。
更具體地說，透明導電性膜例如使用濺射法等形成100nm厚的包含氧化銦(In2O3)和氧化錫(SnO2)的ITO(氧化銦錫)膜。其次，在第5次照相製版工序中，在形成保護膜圖形之後，使用公知的包含鹽酸和硝酸的溶液蝕刻透明導電性膜，然後，除去保護膜圖形，由此可以形成透明象素電極115b。
接著，如圖20和圖21(g)所示，形成具有高反射性的金屬薄膜，在第6次照相製版工序中，作為第2象素電極形成反射象素電極115a。
更具體地說，具有高反射性的金屬薄膜具有2層結構，首先，使用濺射法等形成100nm厚的鉬(Mo)膜或在Mo中添加了少量其他元素的Mo合金膜等，然後，作為具有高反射性的反射膜，在其上形成300nm厚的鋁(Al)膜或在Al中添加了少量其他元素的Al合金膜。作為Mo合金，例如，可以列舉添加了鈮(Nb)的MoNb合金或添加了鎢(W)的MoW合金。作為鋁合金，可以列舉添加了0.5～3wt％的釹(Nd)的AlNd合金等。這樣，作為具有高反射性的金屬薄膜，例如，形成AlNd/MoNb或AlNd/MoW的兩層膜。
然後，在第6次照相製版工序中，在進行了保護膜的構圖之後，使用包含磷酸、硝酸和醋酸的溶液蝕刻上述兩層膜，然後，除去保護膜，形成反射象素電極115a。
這裡，反射象素電極115a下層的MoNb合金膜或MoW合金膜起到防止因接觸孔14的底面的膜的臺階而產生的斷線和不使AlNd膜與作為下層的透明象素電極115b的ITO膜直接接觸的屏障作用。
即，假如不在下層形成MoNb合金膜或MoW合金膜，而在作為透明象素電極115b的ITO膜表面直接形成AlNd膜，則在ITO和AlNd的界面生成AlOx(氧化鋁)反應層，使電阻增大，產生不能使電信號從透明象素電極115b傳送到反射象素電極115a的問題，成為顯示不良的原因。此外，在上述第6次照相製版工序中的保護膜顯像工序中，恐怕ITO和AlNd之間會在顯像液中產生電池反應，對透明象素電極115b進行還原腐蝕。因此，通過在作為透明象素電極115b的ITO膜和AlNd膜之間介有MoNb合金膜或MoW合金膜而防止兩者直接接觸，可以確保透明象素電極115b和反射象素電極115a的電連接性能，而且，可以防止透明象素電極115b在顯像液中發生還原腐蝕。
經過以上工序，可以製造出半透射型液晶顯示裝置用的有源矩陣襯底。相對該有源矩陣襯底，面對面配置具有遮光板或濾色片、對置電極和取向膜等的襯底，同時，在這些襯底之間設置液晶層，由此製造出既可作為透射型又可作為反射型顯示的半透射型液晶顯示裝置。
按照像以上那樣構成的有源矩陣襯底及其製造方法，在輔助電容電極103上設置孔部103h，接觸孔14在與孔部103h的形成區對應的部分到達漏極110，所以，因為和在實施方式1中所述的同樣的原因，即使漏極110的膜產生缺損或針孔等，也可以防止反射象素電極115a或透明象素電極115b和輔助電容電極103之間的電短路，可以防止因短路引起的顯示不良。由此，可以製造出成品率高的TFT有源矩陣襯底。
進而，通過使用該TFT有源矩陣襯底，可以得到開口率高、顯示特性優異的顯示裝置。
特別地，在本實施方式2中，因用來顯示象素的象素電極部分具有反射象素電極115a和透明象素電極115b，故可以在整個反射象素電極115a的形成區形成輔助電容電極103並增大輔助電容電極103的面積，由此，可以得到輔助電容更大、顯示特性更好的結構。
變形例再有，雖然說明了使用Cr金屬薄膜作為導電膜的例子，但不限於此，也可以使用各種各樣的導電膜。例如，可以使用Mo或Mo合金、Al或Al合金，這時，與Cr薄膜相比，可以使布線或電極的電阻降低到約1/2～1/4。
但是，在使用Mo合金或Al合金的情況下，當使用包含鹽酸和硝酸的溶液蝕刻用ITO膜形成的透明象素電極115b時，若層間絕緣膜有缺陷等，則該溶液會滲入下層，使Mo合金或Al合金嚴重腐蝕，有增加次品率之虞。這時，最好在非晶狀態下對用來形成透明象素電極115b的透明導電膜進行成膜。這是因為，由於非晶態的透明導電膜化學上不穩定，所以可以使用像草酸那樣的弱酸(不會腐蝕Mo合金或Al合金)進行蝕刻加工，這樣可以防止因溶液滲入下層而使Mo合金或Al合金髮生腐蝕斷線。
另一方面，當在透明導電膜處於非晶狀態時例如像本發明的實施方式2那樣，接著進行形成反射象素電極115a的工序的情況下，當對反射象素電極115a的金屬薄膜AlNd/MoNb或AlNd/MoW的層疊膜進行蝕刻時，透明象素電極115b會從非晶態透明導電膜開始腐蝕。因此，這時，最好在以非晶態的形式形成透明象素電極115b之後，使其變成化學上穩定的結晶狀態。
作為這樣的透明導電膜的最好的例子，可以使用對ITO(In2O3+SnO2)添加氧化鋅(ZnO)使其非晶化的3重透明導電膜，或者使用對現有公知的ITO膜，通過使其在作為濺射氣體的在現有公知的Ar氣和氧氣中進而添加了氫(H2)氣和水(H2O)蒸氣的混合氣體中成膜而使其非晶化的ITO膜。這些實施例的非晶態透明導電膜通常通過在攝氏170度～250度左右的加熱處理可以變成化學上穩定的結晶狀態。因此，在實施方式1中，在圖9(e)的工序結束之後，通過進行加熱處理，此外，在實施方式2中，通過在圖21(f)的工序之後進行攝氏200度左右的加熱處理，或者，利用在圖21(g)的反射象素電極115a的第3金屬膜濺射成膜時的襯底預加熱工藝等，可以使分別由透明導電膜形成的透過象素電極變成化學上穩定的結晶狀態。
進而，在上述實施方式1、2中，說明了可使用全透射型液晶顯示裝置或半透射型液晶顯示裝置的有源矩陣襯底，但是，本發明也可以適用於象素部分全部由反射光的反射象素電極構成的全反射型的液晶顯示裝置中使用的有源矩陣襯底，這時，可以得到更大的效果。
此外，本發明不限於這些液晶顯示裝置用的有源矩陣襯底，此外，還可以適用於有機EL顯示裝置等光電顯示裝置。即，可以適用於具有將供給電流或加電壓的所謂電作用變換成透射率或亮度等光學作用的光電元件的各種各樣的顯示裝置。
權利要求
1.一種有源矩陣襯底，其特徵在於具有襯底、在上述襯底上形成的柵極線和輔助電容電極、將上述柵極線和上述輔助電容電極覆蓋的第1層間絕緣膜、在上述第1層間絕緣膜上與上述柵極線交叉形成的源極線、用來在上述柵極線和上述源極線的交叉部分構成開關元件的半導體層、與上述各開關元件對應設置的漏極、將上述源極線、上述半導體層和上述漏極覆蓋的第2層間絕緣膜、以及通過在上述第2層間絕緣膜上形成的接觸孔而連接到上述漏極上的象素電極，上述漏極的一部分與上述輔助電容電極對置設置並將上述第1層間絕緣膜夾在中間，以便形成對上述象素電極的保持電容，同時，上述接觸孔形成為在避開上述輔助電容電極的配設區並且被上述輔助電容電極的配設區包圍的部分到達上述漏極。
2.權利要求1記載的有源矩陣襯底，其特徵在於上述輔助電容電極具有孔部，在上述輔助電容電極中，至少上述孔部的周緣部與上述漏極對置設置並將上述第1層間絕緣膜夾在中間，上述接觸孔形成為在上述孔部的形成區的對應部分到達上述漏極。
3.權利要求1或權利要求2記載的有源矩陣襯底，其特徵在於上述第1層間絕緣膜由包含氮化矽或氧化矽的無機類絕緣膜構成。
4.權利要求1或權利要求2記載的有源矩陣襯底，其特徵在於上述第2層間絕緣膜由包含氮化矽或氧化矽的無機類絕緣膜構成，或者，由將包含氮化矽或氧化矽的無機類絕緣膜作為下層並在其上層進而形成絕緣層的多層膜構成。
5.一種有源矩陣襯底的製造方法，其特徵在於，具有下述工序(a)在襯底上形成柵極線和輔助電容電極；(b)形成第1層間絕緣膜，使其將上述柵極線和上述輔助電容電極覆蓋；(c)形成構成開關元件的半導體層；(d)在上述第1層間絕緣膜上與上述柵極線交叉形成源極線；(e)形成漏極，使其至少一部分與上述輔助電容電極對置並將上述第1層間絕緣膜夾在中間；(f)形成第2層間絕緣膜，使其將上述半導體層、上述源極線和上述漏極覆蓋；(g)在上述第2層間絕緣膜上形成接觸孔，使其在避開上述輔助電容電極的配設區並且被上述輔助電容電極的配設區包圍的部分到達上述漏極；以及(h)在上述第2層間絕緣膜上形成通過上述接觸孔而連接到上述漏極上的象素電極。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種高開口率的有源矩陣襯底，其能夠防止象素電極和輔助電容電極之間的電短路。在絕緣襯底(1)上形成柵極線(2)和輔助電容電極(3)，在輔助電容電極(3)上形成孔部(3h)。形成第1層間絕緣膜(5)，使其將柵極線(2)和輔助電容電極(3)覆蓋，在其上形成源極線(9)、半導體層和漏極(10)，並形成第2層間絕緣膜(12)將它們覆蓋。在第2層間絕緣膜(12)上形成接觸孔(14)，接觸孔(14)在與上述孔部(3h)對應的部分到達上述漏極(10)。第2層間絕緣膜(12)上形成的象素電極(15)通過上述接觸孔(14)連接到漏極(10)上。
文檔編號G09F9/30GK1819217SQ2006100057
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月6日 優先權日2005年1月31日
發明者澤水京子, 大谷誠, 松井泰志 申請人:三菱電機株式會社