專利名稱：用于液晶顯示器的薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于液晶顯示器的薄膜晶體管及其制造方法，并尤其涉及一種用于液晶顯示器的薄膜晶體管及其能夠減少所用掩膜的數(shù)量的制造方法。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今信息導(dǎo)向的社會，電子顯示器的角色正變得越來越重要。所有種類的電子顯示器被廣泛地用在各個工業(yè)領(lǐng)域。
一般地，電子顯示器是一種用于給人視覺傳遞各種信息的設(shè)備。即從各種電子裝置輸出的電信息信號在電子顯示器中轉(zhuǎn)變成視覺可識別的光學(xué)信息信號。因此，電子顯示器充當(dāng)連接人與電子裝置的橋梁。
電子顯示器分成發(fā)射型顯示器和非發(fā)射型顯示器，發(fā)射型顯示器通過發(fā)光的方式顯示光學(xué)信息信號，非發(fā)射型顯示器通過如光反射、散射和干涉現(xiàn)象等光調(diào)制的方式顯示光學(xué)信息信號。作為稱作有源顯示器的發(fā)射型顯示器，例如有CRT(陰極射線管)、PDP(等離子體顯示板)、LED(發(fā)光二極管)和ELD(電致發(fā)光顯示器)等。作為無源顯示器的非發(fā)射型顯示器，有LCD(液晶顯示器)、ECD(電化學(xué)顯示器)和EPID(電泳圖像顯示器)等。
用在圖像顯示器如電視接收器和監(jiān)視器等中的CRT在顯示質(zhì)量和經(jīng)濟效益方面具有最高的市場份額，但也有很多的不利之處，如大重量、大體積和高功耗。
同時，由于半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，各種電子器件由較低的電壓和較低的功率驅(qū)動，因而電子設(shè)備變得更薄和更輕。因此，根據(jù)新的形勢需要一種具有較薄和較輕的特性以及較低驅(qū)動電壓和較低功耗的平板型顯示器。
在各種已開發(fā)出來的平板型顯示器中的LCD比任何其它的顯示器都要薄和輕得多，并且具有較低的驅(qū)動電壓和較低的功耗，還具有與CRT相似的顯示質(zhì)量。因此，LCD被廣泛地用在各種電子設(shè)備中。
LCD包括兩個各自具有電極的基板和一個夾在兩基板之間的液晶層。在LCD中，電壓施加到電極上使液晶分子重新排列并控制透過分子的光量。這些LCD被分成利用外部光源顯示圖像的透射型LCD和利用自然光顯示圖像的反射型LCD。
現(xiàn)今主要使用的一種LCD設(shè)置有形成在兩個基板中的每一個上的電極和用于切換供給每個電極的電源的薄膜晶體管。一般地，薄膜晶體管(以下稱作TFT)形成在兩基板的一側(cè)上。
通常把其上形成有TFT的基板稱作“TFT基板”。并且這種TFT基板通常通過一個利用掩膜的光刻工藝制造，例如目前是七片掩膜。
圖1是常規(guī)的反射型TFT LCD的截面圖。
參見圖1，在玻璃、石英或藍寶石制成的透明基板10上沉積如鉻(Cr)、鋁(Al)、鉬(Mo)或鉬與鎢(W)的合金的單層金屬膜或雙層金屬膜作為柵極膜，之后，利用光刻工藝對柵極膜構(gòu)圖，以形成一條柵極布線(使用第一掩膜)。柵極布線包括一個柵電極12、一條連接到柵電極12的柵極布線和一個接收外部信號并把接收到的信號傳遞給柵極布線的柵極緩沖(pad)層13。
在基板上形成由氮化硅制成的柵極絕緣膜14至大約4,500埃厚，該基板上形成有柵極布線。在柵極絕緣膜14上沉積由非晶硅制成的半導(dǎo)體膜，然后對該半導(dǎo)體膜構(gòu)圖，從而形成薄膜晶體管的有源構(gòu)圖(active pattern)16(使用第二掩膜)。
在有源構(gòu)圖16和柵極絕緣膜14上沉積金屬膜，并再利用光刻工藝構(gòu)圖以形成數(shù)據(jù)布線(使用第三掩膜)。數(shù)據(jù)布線包括源電極18、漏電極和用于傳遞圖像信號的數(shù)據(jù)緩沖層(未示出)。
在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜14上沉積氮化硅制成的無機鈍化膜20至約4,000埃厚之后，通過光刻法干法刻蝕源電極上的無機鈍化膜20和柵絕緣膜14、柵極布線數(shù)據(jù)緩沖層(使用第四掩膜)。
在無機鈍化膜20上沉積厚度范圍大約為2-4μm的光敏有機鈍化膜22，然后利用一個光掩膜(使用第五掩膜)曝光。此時，放置在源電極18、柵極布線和數(shù)據(jù)緩沖層上的有機鈍化膜22完全曝光。
另外，為了制造光散射結(jié)構(gòu)內(nèi)的像素區(qū)域的反射板，再次曝光有機鈍化膜22(使用第六掩膜)。此時，顯示區(qū)域的有機鈍化膜22以不規(guī)則構(gòu)圖的形式不完全地曝光，該構(gòu)圖具有對應(yīng)于曝光機的分辨率的線寬。
隨后，顯影曝光后的有機鈍化膜22以形成一個不規(guī)則的表面，該表面在有機鈍化膜中具有多個凹進部分和凸起部分，還有一個用于顯露源電極18的第一通孔和一個用于顯露柵極緩沖層13的第二通孔。另外，雖然圖中沒有示出，但還形成有顯露數(shù)據(jù)緩沖層的第三通孔。
在形成有前述通孔的有機鈍化膜22上，沉積諸如鋁(Al)的反射金屬膜然后對其構(gòu)圖，以形成通過第一通孔連接到源電極18的像素電極26和通過第二通孔連接到柵極緩沖層13的柵極緩沖電極27(使用第七掩膜)。另外，還形成有經(jīng)第三通孔連接到數(shù)據(jù)緩沖層的數(shù)據(jù)緩沖電極(未示出)。像素電極26形成在柵極布線和數(shù)據(jù)布線圍成的像素區(qū)域內(nèi)并設(shè)置成一個反射板。
為了按前述的常規(guī)方法制造薄膜晶體管，在柵極布線、有源構(gòu)圖、數(shù)據(jù)布線、無機鈍化膜、有機鈍化膜和像素電極的六層內(nèi)使用光刻工藝，因而需要六片掩膜。
光刻加工數(shù)量增加越多，制造成本和加工出錯的機率增加越多。因為這導(dǎo)致制造成本的增大，所以為了簡化工藝提出了一種用于通過消除無機鈍化膜而將無機鈍化膜形成為一個單層的方法。
圖2A至4B是描述根據(jù)另一常規(guī)方法在薄膜晶體管中形成一個通孔的方法的截面圖，在該方法中消除了無機鈍化膜。此處，圖2A、3A和4A示出顯示區(qū)域的一部分，而圖2B、3B和4B示出緩沖區(qū)的一部分。
參見圖2A和2B，在基板40上沉積由光敏材料制成的有機鈍化膜45之后，利用掩膜30對有機鈍化膜45的通孔部分45a和45b曝光，該基板40上依次形成由第一金屬膜制成的柵極布線42、由無機絕緣膜制成的柵極絕緣膜43和由第二金屬制成的數(shù)據(jù)布線。
參見圖3A和3B，對有機鈍化膜45的曝光后的通孔部分45a和45b顯影并去除，以形成一個有機鈍化膜構(gòu)圖45c。之后，將有機鈍化膜構(gòu)圖45c用作蝕刻掩膜干法刻蝕設(shè)置在被去除的通孔部分45a和45b之下的柵極絕緣膜42，以形成顯露數(shù)據(jù)布線44的第一通孔46和顯露柵極布線42的第二通孔47。此時，側(cè)向刻蝕無機絕緣膜，并由此在有機鈍化膜構(gòu)圖45c下方形成凹槽“A”。
同樣，在由如鉬(Mo)或MoW的具有高損耗率的材料形成數(shù)據(jù)布線44的情形中，在第一通孔46的一個邊緣側(cè)向刻蝕數(shù)據(jù)布線44，并由此在有機鈍化膜構(gòu)圖45c的下方形成凹槽“A”。同時，在第一通孔46的底部“B”處損耗預(yù)定厚度的數(shù)據(jù)布線44。
參見圖4A和4B，在形成有第一和第二通孔46和47的有機鈍化膜構(gòu)圖45c上沉積如鋁(Al)的反射金屬膜之后，通過光刻工藝對沉積的反射金屬膜構(gòu)圖，以形成經(jīng)第一通孔46連接到數(shù)據(jù)布線44的像素電極48和經(jīng)第二通孔47連接到柵極布線42的緩沖電極49。
此時，由于形成在有機鈍化膜構(gòu)圖45c下方的凹槽，產(chǎn)生反射金屬膜的覆蓋中的缺陷，因此在第一和第二通孔46和47的底部出現(xiàn)反射金屬膜的開口缺陷。
因此，不可避免地需要解決這種凹槽問題。如果凹槽問題不得以解決，就很難把鈍化膜作為有機絕緣膜的一個單層，并且因而不可能減少光掩膜的數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一目的是提供一種用于LCD的薄膜晶體管，此晶體管能夠通過將鈍化膜形成為一個單層而減少光掩膜的數(shù)量。
本發(fā)明的第二目的是提供一種制造用于LCD的薄膜晶體管的方法，此晶體管能夠通過將鈍化膜形成為一個單層而減少光掩膜的數(shù)量。
本發(fā)明的第三目的是提供一種制造用于反射型和透射型LCD的薄膜晶體管的方法，此晶體管能夠通過將鈍化膜形成為一個單層并將IZO(氧化銦鋅)用作透明電極而增強反射電極和透明電極之間的邊界特性。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，提供一種用于LCD的薄膜晶體管(TFT)。該TFT包括一個形成在基板上的柵極布線，該基板包括一個顯示區(qū)和一個位于顯示區(qū)外側(cè)并在第一方向延伸的緩沖區(qū)。在柵極緩沖和基板上形成一個柵極絕緣膜以部分暴露柵極導(dǎo)線。在柵極絕緣膜上形成一個有源構(gòu)圖。數(shù)據(jù)布線被有源構(gòu)圖部分重疊，形成在柵極絕緣膜上并在垂直于第一方向的第二方向上延伸。在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成一個有機鈍化膜構(gòu)圖。有機絕緣膜構(gòu)圖包括部分顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和部分顯露柵極布線的第二通孔。像素電極形成在有機鈍化膜構(gòu)圖上并經(jīng)數(shù)據(jù)布線上的第一通孔連接數(shù)據(jù)布線。緩沖電極形成在有機鈍化膜構(gòu)圖上并經(jīng)第二通孔連接到柵極布線上。柵極絕緣膜在第二通孔的底部邊緣相對于有機鈍化膜構(gòu)圖向內(nèi)凸出。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二目的，提供一種制造用于LCD的薄膜晶體管的方法。在上述方法中，在基板上形成一沿第一方向延伸的柵極布線，該基板包括一個顯示區(qū)和一個位于顯示區(qū)外部的緩沖區(qū)。在柵極布線上形成沿垂直于第一方向的第二方向延伸的數(shù)據(jù)布線，柵極絕緣膜夾在柵極布線和數(shù)據(jù)布線之間。在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成有機鈍化膜。構(gòu)圖有機鈍化膜，使得當(dāng)有機鈍化膜延伸到將要形成通孔的一個邊緣時它傾斜得越來越小，以形成一種有機鈍化膜。通過將有機鈍化膜用作掩膜來蝕刻柵極絕緣膜，以形成用于顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和用于顯露柵極布線的第二通孔。去除位于有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽。在有機鈍化膜構(gòu)圖上形成經(jīng)第一通孔連接到數(shù)據(jù)布線的像素電極，并形成經(jīng)第二通孔連接到柵極布線的緩沖電極。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，提供了一種制造用于LCD的薄膜晶體管的方法。在上述方法中，在基板上形成柵極布線以沿第一方向延伸，該基板包括一個顯示區(qū)和一個位于顯示區(qū)外部的緩沖區(qū)。柵極布線包括一個具有形成在顯示區(qū)內(nèi)的柵電極的柵極布線和一個形成在緩沖區(qū)并連接到柵極布線一端的柵極緩沖層。在柵極布線和緩沖層上形成柵極絕緣膜。在柵極絕緣膜上形成有源構(gòu)圖。在柵極絕緣膜上形成沿垂直于第一方向的第二方向延伸的數(shù)據(jù)布線。數(shù)據(jù)布線包括一個被有源構(gòu)圖的第一區(qū)重疊的第一電極和被面對第一區(qū)的第二區(qū)重疊的第二電極。在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成有機鈍化膜。構(gòu)圖有機鈍化膜，使得當(dāng)有機鈍化膜延伸到將要形成通孔的一個邊緣時傾斜得越來越小，以形成一有機鈍化膜構(gòu)圖。通過將有機鈍化膜構(gòu)圖用作掩膜來蝕刻柵極絕緣膜，以形成用于顯露第一電極的第一通孔和用于顯露柵極緩沖層的第二通孔。去除位于有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽。在有機鈍化膜構(gòu)圖上形成經(jīng)第一通孔連接到第一電極的像素電極，并形成經(jīng)第二通孔連接到柵極緩沖層的緩沖電極。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第三目的，提供了一種制造用于反射型和透射型LCD的薄膜晶體管的方法。在上述方法中，在基板上形成沿第一方向延伸的柵極布線，該基板包括一個顯示區(qū)和一個位于顯示區(qū)外部的緩沖區(qū)。在柵極絕緣膜上形成沿垂直于第一方向的第二方向延伸的數(shù)據(jù)布線，柵極絕緣膜夾在柵極布線和數(shù)據(jù)布線之間。在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成鈍化膜。鈍化膜有一個顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和一個顯露柵極布線的第二通孔。由IZO制成的透明電極層以及反射電極層依次沉積到第一和第二通孔以及鈍化膜上。在反射電極層上形成光致抗蝕劑構(gòu)圖，使得在反射區(qū)中的光致抗蝕劑構(gòu)圖比在透射區(qū)域的厚。利用光致抗蝕劑構(gòu)圖作為掩膜同時濕法刻蝕反射電極層和透明電極層。去除預(yù)定厚度的光致抗蝕劑構(gòu)圖，使得透射區(qū)的反射電極層暴露。通過干法刻蝕去除透射區(qū)的反射電極層。去除光致抗蝕劑構(gòu)圖以形成透明電極和圍繞透明電極的反射電極。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，利用光掩膜對有機絕緣膜制成的鈍化膜曝光一次，形成有機鈍化膜構(gòu)圖，使得當(dāng)有機鈍化膜延伸到將要形成通孔的一邊時傾斜越來越小，其中光掩膜在通孔邊緣部分具有一個形成為狹縫結(jié)構(gòu)的或由半透明材料制成的局部曝光構(gòu)圖。之后，通過將有機鈍化膜用作蝕刻掩膜而執(zhí)行干法刻蝕過程，以形成通孔。然后，為了去除有機鈍化膜構(gòu)圖，執(zhí)行灰化或等離子體干法刻蝕，以去除有機鈍化膜下方的凹槽部分。因而，當(dāng)凹槽部分被去除時，有機鈍化膜構(gòu)圖的下層膜從通孔的底部邊緣突出。因此，不會發(fā)生后續(xù)工藝期間沉積的金屬膜在臺階部位斷開這樣的沉積失效。
優(yōu)選地，如果局部曝光構(gòu)圖還形成在對應(yīng)于光掩膜中像素區(qū)的反射板的位置上，則可以利用單個光掩膜通過一次曝光過程而形成通孔，并且同時可以形成具有多個凹陷部分和凸起部分的不規(guī)則表面。因此，在反射和透射復(fù)合型的LCD或反射型LCD中，可以把所用的掩膜數(shù)從7片減少到5片。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，利用兩個光掩膜通過連續(xù)執(zhí)行兩次曝光工藝在通孔區(qū)域一邊留下有機鈍化膜構(gòu)圖。之后，利用有機鈍化膜構(gòu)圖形成通孔，并且執(zhí)行灰化或等離子體干法刻蝕過程，以除去形成在有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽。因此，避免了由于高度差而在臺階部位像素電極的金屬膜開口的不足。
此處，因為兩個光掩膜中的任何一個都可以用作用于在有機鈍化膜中形成不規(guī)則表面的曝光掩膜，所以在反射和透射復(fù)合型LCD或反射型LCD中，可以把所用的掩膜數(shù)從7片減少到6片。
根據(jù)第三實施例，因為反射和透射復(fù)合型的LCD中的透明電極由IZO代替ITO形成，所以透明電極和反射電極之間的邊界特性被增強，并且制造工藝被簡化。另外，因為鈍化膜由單層有機絕緣膜制成，并且透明電極的一端被柵極布線和數(shù)據(jù)布線重疊，以致于反射電極保留在重疊區(qū)域的周圍，于是，得到為了充足光透射的高孔徑比。


本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點將通過下面參照附圖對優(yōu)選實施例的詳細描述而變得更加清晰，其中圖1是用于常規(guī)的反射型LCD的薄膜晶體管的截面圖；圖2A至4B是描述根據(jù)另一現(xiàn)有技術(shù)在用于反射型LCD的薄膜晶體管中形成通孔的方法的截面圖；圖5A至9B是用于描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例形成通孔的方法的截面圖；圖10是用于能夠應(yīng)用到本發(fā)明第一實施例的反射型LCD的薄膜晶體管的平面圖；圖11A至11C分別是沿圖10中C-C′、D-D′和E-E′線截取的用于LCD的薄膜晶體管的截面圖；圖12A至17B是用于描述制造能夠應(yīng)用到本發(fā)明第一實施例的反射型LCD的薄膜晶體管的方法的平面圖和截面圖；圖18A至22B是用于描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例形成通孔的方法的截面圖；圖23是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的用于反射和透射型LCD的薄膜晶體管的平面圖；以及圖24A至27C是用于描述根據(jù)第三實施例制造用于LCD的薄膜晶體管的方法的截面圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細描述。
實施例1圖5A至9B是描述根據(jù)本發(fā)明的第一實施例形成通孔的方法的截面圖，其中圖5A、6A、7A、8A和9A示出在形成有薄膜晶體管的基板內(nèi)的緩沖區(qū)的一部分，圖5B、6B、7B、8B和9B示出基板內(nèi)顯示區(qū)的一部分。
參見圖5A和5B，在依次形成有第一金屬膜制成的柵極布線52、有機絕緣膜制成的柵極絕緣膜54和第二金屬膜制成的數(shù)據(jù)布線56的基板50上，沉積厚度約為2μm或更大的光敏有機鈍化膜58。
利用一個光掩膜80對光敏有機鈍化膜58曝光，該光掩膜在有機鈍化膜58的開口區(qū)域即在通孔區(qū)的一邊具有做成狹縫結(jié)構(gòu)的或由半透明膜制成的局部曝光構(gòu)圖。然后，在通孔的中心部分對有機鈍化膜58完全曝光，同時，通過狹縫在通孔區(qū)域的邊緣衍射曝光。優(yōu)選地，局部曝光構(gòu)圖形成開口構(gòu)圖的形狀，該構(gòu)圖中具有一條對應(yīng)于曝光機分辨率一半的線寬。另外，在反射和透射復(fù)合型LCD或反射型LCD的情形中，不執(zhí)行利用分離的光掩膜的曝光過程，并且形成局部曝光構(gòu)圖，與像素部分的反射板對應(yīng)，以致于可以在有機鈍化膜上形成用于光散射的具有多個凹陷部分和多個凸起部分的不規(guī)則表面。
接下來，對曝光后的有機鈍化膜58顯影，以形成有機鈍化膜構(gòu)圖58a。有機鈍化膜構(gòu)圖58a在通孔區(qū)域的一邊具有較低的坡度。于是有機鈍化膜構(gòu)圖58a具有用于局部顯露數(shù)據(jù)布線56的第一通孔59和用于局部顯露柵極布線52的第二通孔。
即，參見圖6A和6B，用有機鈍化膜構(gòu)圖58a作為蝕刻掩膜，干法刻蝕位于有機鈍化膜構(gòu)圖58a之下的柵極絕緣膜54，以形成用于顯露數(shù)據(jù)布線56的第一通孔59和用于顯露柵極布線52的第二通孔61。此時，側(cè)向刻蝕無機絕緣材料制成的柵極絕緣膜54，并因而在有機鈍化膜構(gòu)圖58a之下產(chǎn)生一個凹槽。同樣地，在數(shù)據(jù)布線具有由高損耗特性的材料如鉬(Mo)或MoW制成的情況下，側(cè)向刻蝕數(shù)據(jù)布線56，并因而在有機鈍化膜構(gòu)圖58c之下產(chǎn)生一個凹槽(U)。同時，在第一通孔59(M)的底表面消耗預(yù)定厚度的數(shù)據(jù)布線56。
參見圖7A和7B，執(zhí)行有機鈍化膜構(gòu)圖58a的灰化，以從其表面將有機鈍化膜構(gòu)圖58a除去選定厚度58b，在水平和垂直方向達到選定的深度。結(jié)果，去除凹槽(U)。此處，可以用等離子體干法刻蝕代替灰化。
此時，因為通過衍射曝光在通孔的邊緣形成的有機鈍化膜構(gòu)圖58c具有較低的坡度，所以，盡管灰化量很小，但有機鈍化膜構(gòu)圖58a的水平后移變大。換言之，當(dāng)假設(shè)有機鈍化膜構(gòu)圖58c在通孔邊緣的傾斜角度為θ，并且有機鈍化膜構(gòu)圖的垂直后移距離為y時，則有機鈍化膜構(gòu)圖58c的水平后移距離x為y/tanθ。因而，因為不需要過度灰化來除去凹槽，所以不會發(fā)生像素區(qū)中有機鈍化膜表面的凸起部分坍陷的問題。
如果完成了前述的灰化過程，則柵極絕緣膜54從第二通孔61的底部邊緣S1相對于有機鈍化膜構(gòu)圖58c凸出，如圖8A所示。同樣，數(shù)據(jù)布線56從第二通孔61的另一底部邊緣S2相對于有機鈍化膜構(gòu)圖58c凸出，如圖8B所示。
參見圖9A和9B，在有機鈍化膜構(gòu)圖58c的底層膜從通孔的底部邊緣凸起的狀態(tài)下，反射金屬膜如鋁(Al)沉積在所得結(jié)構(gòu)上并且通過光刻工藝形成構(gòu)圖。結(jié)果，形成一個經(jīng)第一通孔59連接到數(shù)據(jù)布線56的像素電極62和一個經(jīng)第二通孔61連接到柵極布線52的緩沖電極64。此處，因為反射金屬膜以凹槽位于有機鈍化膜構(gòu)圖58c下方的狀態(tài)設(shè)置，所以在臺階部位具有良好的臺階覆蓋度。
圖10是能夠用于本發(fā)明第一實施例的反射型LCD的薄膜晶體管的平面圖。圖11A至11C是分別沿圖10中C-C′、D-D′和E-E′線截取的用于LCD的薄膜晶體管的截面圖。
參見圖10和圖11A至11C，柵極布線形成在透明基板100上。柵極布線以單層金屬膜或雙層金屬膜的形式形成，金屬選自包括鉻(Cr)、鋁(Al)、鉬和鎢的合金(MoW)的組。柵極布線包括一條沿第一方向(或水平方向)延伸的柵極線101、一個連接到柵極線101一端用于從外界接收掃描信號并向柵極線101傳送接收到的掃描信號的柵極緩沖層103，和一個作為柵極線101一部分的柵電極102。
在柵極線和基板100上，形成一個由無機絕緣材料制成的柵極絕緣膜106。在柵極絕緣膜106上形成一個由半導(dǎo)體膜如非晶硅制成的有源構(gòu)圖108。
在有源構(gòu)圖108和柵極絕緣膜106上，形成一條延伸到垂直于第一方向的第二方向(或垂直方向)的數(shù)據(jù)布線110。數(shù)據(jù)布線110包括一個被有源構(gòu)圖108的第一區(qū)域重疊的第一電極(以下稱作“源電極”)112，一個被面對有源構(gòu)圖108的第一區(qū)域的第二區(qū)域重疊的第二電極(以下稱作“漏電極”)111。在前述的常規(guī)LCD中，由與數(shù)據(jù)布線相同的層形成用于傳送圖像信號的數(shù)據(jù)緩沖層，但是，在本實施例中，數(shù)據(jù)緩沖層與柵極布線一起形成。換言之，數(shù)據(jù)緩沖層104和柵極布線由相同的層形成。
在數(shù)據(jù)布線110、有源構(gòu)圖108和柵極絕緣膜106上，形成一個具有顯露源電極112的第一通孔116和顯露柵極緩沖層103的第二通孔的有機鈍化膜構(gòu)圖114a。在包括多個單元像素以顯示圖像的顯示區(qū)內(nèi)，將有機鈍化膜構(gòu)圖114a的上表面形成為不規(guī)則結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有用于光散射的多個凹陷部分和凸起部分。
在有機鈍化膜構(gòu)圖114a上，形成經(jīng)第一通孔116連接到源電極112上的像素電極120，和經(jīng)第二通孔117連接到柵極緩沖層上的緩沖電極121。像素電極120用于從薄膜晶體管接收圖像信號并與上部基板的電極(未示出)一起產(chǎn)生電場。像素電極120形成在由柵極線和數(shù)據(jù)布線110確定的像素區(qū)域內(nèi)，其邊緣部分被柵極線101和數(shù)據(jù)布線110重疊，以確保高孔徑比。
另外，根據(jù)本發(fā)明，因為數(shù)據(jù)緩沖104由不同于數(shù)據(jù)布線110的層形成，所以需要一個用于電連接數(shù)據(jù)布線110和數(shù)據(jù)緩沖層104的橋電極122。為了這種需要，當(dāng)形成第一和第二通孔116和117時，在有機鈍化膜構(gòu)圖114a中形成一個用于顯露數(shù)據(jù)布線110的一端的第三通孔118和用于顯露數(shù)據(jù)緩沖層104的第四通孔119。然后，由與像素電極120中相同的層形成橋電極122。橋電極122彼此電連接數(shù)據(jù)布線110的一端和數(shù)據(jù)緩沖104。
圖12A至17B是用于描述制造能夠應(yīng)用到本發(fā)明第一實施例的反射型LCD的薄膜晶體管的方法的平面圖和截面圖。具體地說，圖12A是其上形成有柵極布線的基板平面圖，圖12B和12C是分別沿12b-12b′和12c-12c′線截取的截面圖。
在玻璃、石英或蘭寶石制成的透明基板100上沉積如鉻(Cr)、鋁(Al)、鉬(Mo)或鉬、鎢的合金的單層金屬膜或雙層金屬膜作為柵極膜之后，利用光刻工藝構(gòu)圖柵極膜，以形成柵極布線(利用第一掩膜)。柵極布線包括一條沿第一方向(水平方向)延伸的柵極線101，一個作為柵極線101一部分的柵電極102和連接到柵極線101的一端并形成在緩沖區(qū)的柵極緩沖層103。另外，根據(jù)本發(fā)明，形成柵極布線時還一起形成一個用于把圖像信號傳遞到薄膜晶體管的數(shù)據(jù)緩沖層104。
優(yōu)選地，柵極膜由鉻(Cr)或包含30％重量比或更多的鎢(W)的MoW制成，以便形成一個剛性緩沖層。
圖13A是形成有有源構(gòu)圖108的平面圖，圖13B和13C是沿圖13A的13b-13b′和13c-13c′截取的截面圖。
在其上形成有柵極布線的基板上形成厚度約為4500埃的由諸如氮化硅的無機絕緣膜制成的柵極絕緣膜106。在柵極絕緣膜106上沉積由非晶硅制成的半導(dǎo)體膜，然后利用光刻工藝構(gòu)圖，以形成薄膜晶體管的有源構(gòu)圖(利用第二掩膜)。
圖14A是其上形成有數(shù)據(jù)布線110的基板的平面圖，圖14B和14C是沿圖14A的線14b-14b′和14c-14c′截取的截面圖。在有源構(gòu)圖108和柵極絕緣膜106上沉積如鉬(Mo)、鉬基合金MoW或鉻(Cr)的金屬膜之后，利用光刻工藝構(gòu)圖沉積的金屬膜，以形成數(shù)據(jù)布線110(利用第三掩膜)。數(shù)據(jù)布線110在垂直于柵極布線的第二方向(或垂直方向)上延伸，并且包括被有源構(gòu)圖108的第一區(qū)重疊的源電極112和被與第一區(qū)相對的第二區(qū)重疊的漏電極111。
雖然本實施例展示并描述了通過兩次光刻過程形成有源構(gòu)圖108和數(shù)據(jù)布線110，但也可以通過一次光刻過程形成有源構(gòu)圖108和數(shù)據(jù)布線。換言之，在柵極絕緣膜上連續(xù)沉積用于有源構(gòu)圖的半導(dǎo)體膜和用于數(shù)據(jù)布線的金屬膜之后，在金屬膜上涂敷光致抗蝕劑膜。之后，對光致抗蝕劑膜曝光并顯影，以形成一種光致抗蝕劑構(gòu)圖，構(gòu)圖中具有位于薄膜晶體管溝道區(qū)上且具有第一厚度的第一部分、位于數(shù)據(jù)布線上且具有厚度厚于第一厚度的第二部分和其上完全去除了光致抗蝕劑膜的第三部分。之后，以預(yù)定厚度蝕刻第三部分下方的金屬膜和半導(dǎo)體膜、第一部分下方的金屬膜和第二部分，以形成金屬膜制成的數(shù)據(jù)布線和半導(dǎo)體膜制成的有源構(gòu)圖。然后，除去其余的光致抗蝕劑構(gòu)圖。于是，同時利用只采用一個光掩膜的光刻過程形成有源構(gòu)圖108和數(shù)據(jù)布線110。
圖15A和15B是分別沿圖14A中14b-14b′和14c-14c′線截取的截面圖，它們示出用于曝光鈍化膜114的工藝。在數(shù)據(jù)布線110和有源構(gòu)圖108上沉積厚度在約2-4μm范圍的光敏有機鈍化膜114之后，利用光掩膜150曝光光敏有機鈍化膜114(利用第四掩膜)。此時，光掩膜150包括一個形成在對應(yīng)于通孔區(qū)部分(或在源電極上、柵極緩沖層上、數(shù)據(jù)緩沖層上、和數(shù)據(jù)布線的端部上)的局部曝光構(gòu)圖(F)，和一個形成在對應(yīng)于通孔區(qū)邊緣部分的部分上的局部曝光構(gòu)圖(P)。另外，為了以散射結(jié)構(gòu)的形式制造像素區(qū)的反射板，光掩膜150甚至在對應(yīng)于像素區(qū)的部位有一個局部曝光構(gòu)圖。優(yōu)選地，全曝光構(gòu)圖是一種具有曝光機分辨率或更大的大小的開口構(gòu)圖，而局部曝光構(gòu)圖是一種具有對應(yīng)于曝光機分辨率一半的線寬的開口構(gòu)圖。局部曝光構(gòu)圖具有狹縫結(jié)構(gòu)或半透明膜構(gòu)圖。
當(dāng)利用光掩膜150曝光然后顯影有機鈍化膜114時，在通孔區(qū)的中心部分完全除去有機鈍化膜，同時通過局部曝光構(gòu)圖(P)在通孔區(qū)的邊緣部分衍射曝光該膜，使得有機鈍化膜的坡度變小。另外，在像素區(qū)的有機鈍化膜114的表面形成多個凹陷部分和凸起部分。
在本實施例中，當(dāng)敞開連接到有芯片凸塊的柵極緩沖層103和數(shù)據(jù)緩沖層104時，所有的緩沖層不是單獨地而是整體地敞開，以避免在凸塊連接期間產(chǎn)生接觸失效。此時，如果按照常規(guī)的方法由數(shù)據(jù)布線形成數(shù)據(jù)緩沖層，則當(dāng)在后續(xù)過程中干法刻蝕柵極絕緣膜時，側(cè)向刻蝕位于數(shù)據(jù)緩沖層以下的柵極絕緣膜，以產(chǎn)生凹槽，使得數(shù)據(jù)緩沖可以在凸塊連接時被抬高。因此，為了整體敞開所有的緩沖層，數(shù)據(jù)緩沖層應(yīng)該由與柵極布線相同的層形成。
圖16A是形成有通孔的基板的平面圖，圖16B和16C是沿圖16A中16b-16b′和16c-16c′線截取的截面圖。
通過將有機鈍化膜構(gòu)圖114a用作蝕刻掩膜干法刻蝕有機鈍化膜構(gòu)圖114a以下的柵極絕緣膜106，使得形成用于顯露源電極112的第一通孔116和用于顯露柵極緩沖層103的第二通孔117。此時，還形成一個用于顯露數(shù)據(jù)布線110一端的第三通孔118和用于顯露數(shù)據(jù)緩沖層104的第四通孔119。
在前述的干法刻蝕過程中，側(cè)向刻蝕由無機絕緣膜制成的柵極絕緣膜106或數(shù)據(jù)布線110，使得在有機鈍化膜構(gòu)圖114a的下方產(chǎn)生凹槽。
接著，灰化或等離子體干法刻蝕有機鈍化膜構(gòu)圖114a以在水平方向和垂直方向上除去一定厚度的有機鈍化膜構(gòu)圖114a，以致于除去凹槽。在完成前述的灰化過程時，有機鈍化膜構(gòu)圖114a的下層膜從通孔(S3，S4)的底部邊緣凸出。
圖17A和17B是沿圖16A的16b-16b′和16c-16c′線截取的截面圖，它們示出用于在通孔116、117、118和119上以及有機鈍化膜構(gòu)圖114a上沉積如鋁(Al)或銀(Ag)的具有高反射率的金屬膜125的過程。
通過光刻工藝在金屬膜125上形成構(gòu)圖，以致于形成一個經(jīng)第一通孔116連接到源電極112的像素電極120和一個經(jīng)第二通孔117連接到柵極緩沖層103的緩沖電極121(利用第五掩膜)。與此同時，還形成一個經(jīng)第三和第四通孔118和119連接數(shù)據(jù)布線110的一端和數(shù)據(jù)緩沖層104的橋電極122。像素電極120形成在柵極布線和數(shù)據(jù)布線110限定的像素區(qū)內(nèi)，并且其邊緣形成為被柵極布線和數(shù)據(jù)布線110重疊，以確保高孔徑比。
根據(jù)本實施例，鈍化膜由單層有機絕緣膜形成，并且同時解決了在臺階部分由于凹槽導(dǎo)致的上層金屬膜的臺階覆蓋失效的問題，因而減少了一次光刻過程的數(shù)量。另外，可以同時執(zhí)行用于在有機鈍化膜中形成通孔的曝光步驟和用于在反射板的表面形成凹陷部分和凸起部分的曝光步驟，因而減少一次曝光步驟的數(shù)量。因此，曝光步驟的數(shù)量從七次減少到五次，使得制造過程被簡化。另外，如果通過一次光刻過程形成有源構(gòu)圖和數(shù)據(jù)布線，則可以把曝光步驟的數(shù)量從七次減少到四次。
雖然前述第一實施例以反射型LCD為例進行了展示和描述，但是明顯的是它可以應(yīng)用到反射和透射復(fù)合型LCD上。
實施例2圖18A至22B是描述用于根據(jù)本發(fā)明第二實施例形成通孔的方法的截面圖，其中圖18A、19A、20A、21A和22A示出無機絕緣膜存在于金屬膜上的情形，而圖18B、19B、20B、21B和22B示出在金屬膜上不存在無機絕緣膜的情形。
參見圖18A和18B，用于數(shù)據(jù)布線的金屬膜204沉積在基板上，而該基板上相繼疊置有柵極布線(未示出)和柵極絕緣膜202。之后，如圖18B所示，在基板的某些部位上形成氮化硅制成的無機絕緣膜，或如圖18A所示，在其它部位上形成無機絕緣膜。之后，在所得到的基板上涂敷厚度約為2μm的光敏有機鈍化膜208。
之后，首先通過利用用于對有機鈍化膜208的第一區(qū)曝光的第一光掩膜250曝光有機鈍化膜208。此時，有機鈍化膜208的第一區(qū)被不完全曝光，以致于有機鈍化膜208的第一區(qū)被曝光至一定厚度以下。
優(yōu)選地，有機鈍化膜的不完全曝光厚度盡可能薄，但必須控制曝光量的曝光偏差。此處附圖標(biāo)記209表示第一曝光區(qū)。
參見圖19A和19B，其次，利用用于曝光第一區(qū)和第二區(qū)的第二光掩膜270曝光有機鈍化膜208，其中第二區(qū)具有小于第一區(qū)的大小并分布在第一區(qū)內(nèi)。此時，第一區(qū)和第二區(qū)之間的重疊部分的有機鈍化膜被完全曝光。在透射型LCD中，執(zhí)行第二曝光步驟，使得有機鈍化膜208的曝光部分被充分地曝光。
在反射和透射復(fù)合型的LCD或反射型LCD的情形中，可以同時通過使用第二曝光步驟中采用的第二光掩膜作為形成有機鈍化膜208的不規(guī)則表面結(jié)構(gòu)的曝光掩膜，執(zhí)行用于形成不規(guī)則表面結(jié)構(gòu)的曝光步驟和形成通孔的曝光步驟，因而簡化制造過程。
參見圖20A和20B，如上所述，對兩次曝光的有機鈍化膜208顯影以除去曝光部位，從而形成有機鈍化膜構(gòu)圖208a。此時，有機鈍化膜構(gòu)圖208a的坡度在其延伸至通孔區(qū)的一邊時減小，以致于有機鈍化膜構(gòu)圖208a具有較低的高度。在此部位，有機鈍化膜構(gòu)圖208a具有總厚度的三分之一或更小。
接下來，如圖21A所示，在金屬膜上存在無機絕緣膜206的情形中，通過將有機鈍化膜構(gòu)圖208a用作蝕刻掩膜干法刻蝕下層無機絕緣膜206，以形成一個用于顯露下層無機金屬膜204的通孔211。此時，側(cè)向刻蝕無機絕緣膜206，以致于在有機鈍化膜構(gòu)圖208a下方產(chǎn)生一個凹槽。
另外，如圖21B所示，在金屬膜204上不存在無機絕緣膜的情況下，在有機鈍化膜顯影之后形成一個用于顯露金屬膜204的通孔212。
為了避免金屬膜204和將要沉積的重疊的另一金屬膜之間的邊界被污染或氧化，以預(yù)定厚度濕法刻蝕金屬膜，因而使得表面狀態(tài)良好。此時，側(cè)向刻蝕金屬膜204，使得在有機鈍化膜構(gòu)圖208c下產(chǎn)生凹槽。同時，在通孔212的底部消耗掉預(yù)定厚度的金屬膜。
參見圖22A和22B，灰化有機鈍化膜構(gòu)圖208a，以在水平方向和垂直方向上從其表面去除預(yù)定厚度的有機鈍化膜構(gòu)圖208，以致于去除凹槽。此處，可以用等離子體干法刻蝕過程代替灰化過程。
如圖22A所示，如果在無機絕緣膜206存在于金屬膜204上的情況下完成前述的灰化過程，則與有機鈍化膜構(gòu)圖208b相比，無機鈍化膜206從通孔211的底部邊緣(S5)凸出。同樣，如圖22b所示，在金屬膜204上不存在無機絕緣膜的情況下，與有機鈍化膜構(gòu)圖208b相比，金屬膜204從通孔212的底部邊緣S6凸出。
接著，雖然在圖中沒有示出，如上所述，在有機鈍化膜構(gòu)圖208b從通孔的底部邊緣凸出的狀態(tài)下在所得結(jié)構(gòu)的整個表面上沉積如ITO或IZO的透明導(dǎo)電膜，或如Al或Ag的反射膜，然后再通過光刻過程構(gòu)圖，以形成一個經(jīng)通孔211或212連接到金屬膜204的電極。因為在有機鈍化膜構(gòu)圖208b下方的凹槽已被除去的狀態(tài)下沉積電極，所以在臺階部分具有良好的臺階覆蓋度。
實施例3圖23是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的用于反射和透射型LCD的薄膜晶體管的平面圖。參見圖23，形成反射部分350，以包圍透射窗340。
圖24A至27C是用于描述根據(jù)第三實施例制造用于LCD的薄膜晶體管的方法的截面圖，它們是沿圖23的G-G′、H-H′和L-L′線截取的截面圖。
參見圖24A至24C，在基板300上形成由第一金屬膜制成的柵極布線320之后，在其上形成由無機絕緣膜如氮化硅形成的柵極絕緣膜306。柵極布線包括一條沿第一方向延伸的柵極線301、作為柵極線301的一部分的柵電極和連接到柵極線301一端的柵極緩沖層303，以從外部接收掃描信號并把接收到的掃描信號傳遞到柵極線301。按照與實施例1相同的方式，可以用與柵極線相同的層形成數(shù)據(jù)緩沖層(未示出)，此緩沖層用于把圖像信號傳遞到薄膜晶體管的漏極。
接下來，在柵極絕緣膜306上形成由半導(dǎo)體膜制成的有源構(gòu)圖308之后，在其上形成由第二金屬膜制成的數(shù)據(jù)布線310。數(shù)據(jù)布線310包括沿垂直于第一方向的第二方向延伸的漏電極311。漏電極311連接到源電極312和數(shù)據(jù)布線310。
在數(shù)據(jù)布線310、有源構(gòu)圖308和柵極絕緣膜306上，厚厚地形成厚度為2μm的鈍化膜，優(yōu)選地為光敏有機絕緣膜。然后，如果通過厚厚地沉積有機絕緣膜而形成鈍化膜，在數(shù)據(jù)布線310和其上形成的像素電極之間不產(chǎn)生伴生電容。為此目的，為了確保高孔徑比，可以將像素電極形成為被數(shù)據(jù)布線310和柵極布線重疊。
然后，按照與實施例1和2相同的方式，通過光刻過程構(gòu)圖有機絕緣膜，使得有機鈍化膜的坡度在將要形成通孔的區(qū)域邊緣降低，以便因而形成有機鈍化膜構(gòu)圖314。換言之，可以通過使用具有局部曝光構(gòu)圖和全曝光構(gòu)圖的光掩膜的第一曝光法形成有機鈍化膜構(gòu)圖314。
另外，可以通過一種方法形成有機鈍化膜構(gòu)圖314，該方法包括使用限定第一曝光區(qū)的第一光掩膜的第一曝光步驟和使用限定第二曝光區(qū)的第二光掩膜的第二曝光步驟。
接下來，利用有機鈍化膜構(gòu)圖314作為蝕刻掩膜，干法刻蝕下層膜，以形成用于顯露數(shù)據(jù)布線即源電極312的通孔316和用于顯露柵極緩沖層303的第二通孔317。此時，在數(shù)據(jù)緩沖由與柵極布線相同的層形成的情況下，形成一個用于顯露數(shù)據(jù)布線310一端的第三通孔和一個用于一起顯露數(shù)據(jù)緩沖層以連接數(shù)據(jù)布線310和數(shù)據(jù)緩沖層的第四通孔。優(yōu)選地，當(dāng)敞開連接有芯片凸塊的柵極緩沖層303和數(shù)據(jù)緩沖層104時，所有的緩沖層不是單獨地而是整體地敞開，從而避免了由于凸塊失準而產(chǎn)生的接觸失效。
接下來，灰化或等離子體蝕刻有機鈍化膜構(gòu)圖314，除去有機鈍化膜構(gòu)圖314下方的凹槽。然后，通過濺射法在所得的結(jié)構(gòu)上沉積IZO至500-1200埃的厚度范圍，以形成一個透明電極層320。在透明電極層320上，沉積鋁(Al)層或含鋁的金屬合金層如AlNd至約1500-4000埃的厚度范圍，以形成一個反射電極層322。
之后，在反射電極層322上涂敷光致抗蝕劑膜324至約2μm厚。
參見圖25A至25C，利用一個光掩膜400對光致抗蝕劑膜324曝光，其中光掩膜350具有對應(yīng)于透射區(qū)(T)的局部曝光構(gòu)圖和對應(yīng)于反射區(qū)(R)的全曝光構(gòu)圖。優(yōu)選地，局部曝光構(gòu)圖有狹縫結(jié)構(gòu)或半透明膜構(gòu)圖，并且被做成敞開構(gòu)圖的形式，該構(gòu)圖具有對應(yīng)于曝光機分辨率一半的線寬。
接下來，光致抗蝕劑膜320被顯影，使得在反射區(qū)(R)它保持厚至約1.9μm的厚度，在透射區(qū)(T)通過衍射曝光它保持薄至約4000?；蚋〉暮穸?，并且在其余區(qū)域(N)它被完全去除，因而形成一個光致抗蝕劑構(gòu)圖324a。此時，為了增強柵極緩沖層和數(shù)據(jù)緩沖層的可靠性，將局部曝光構(gòu)圖對應(yīng)于緩沖區(qū)對齊，使得緩沖區(qū)上的光致抗蝕劑膜保持薄至約4000?；蚋〉暮穸?。
參見圖26A至26C，將光致抗蝕劑構(gòu)圖324a用作蝕刻掩膜，同時濕法刻蝕反射電極層322和透射電極層320。此處，把作為鋁侵蝕劑的H3PO4、HNO3和CH3COOH的混合溶液用作濕法刻蝕溶液。
接著，灰化或等離子體干法刻蝕光致抗蝕劑構(gòu)圖324a，以完全去除透射區(qū)(T)內(nèi)的光致抗蝕劑構(gòu)圖324a，使得下部的反射電極層322顯露出來。在反射區(qū)(R)內(nèi)光致抗蝕劑構(gòu)圖324a保留而不被去除。
參見圖27A至27C，通過將剩余的光致抗蝕劑構(gòu)圖324b用作蝕刻掩膜并將BCl3和Cl2氣體用作蝕刻氣體而干法刻蝕曝光過的反射電極層322。于是，去除透射區(qū)中的反射電極層并且只保留透明電極層。此時，如果濕法刻蝕反射電極層322，因為在反射電極層322和下部的透明電極層之間沒有蝕刻選擇比，所以甚至可以蝕刻下部的透明電極層320。
接下來，通過灰化或剝離工藝去除光致抗蝕劑構(gòu)圖324b，使得完成一種用于反射和透射復(fù)合型LCD的薄膜晶體管，在此型LCD中，反射電極322a保留在透明電極320a周圍。像素電極330經(jīng)第一通孔316連接到源電極312上，并且形成雙層結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中，反射電極322a疊置在透明電極320a上。在本實施例中，因為像素電極330形成為被柵極布線和數(shù)據(jù)布線310重疊，所以反射電極322a保留在被導(dǎo)線重疊的區(qū)域周圍，以致于可以獲得一個足夠的孔徑比。
此時，僅由透射電極形成一個經(jīng)第二通孔317連接到柵極緩沖層303的緩沖電極332上。換言之，因為光掩膜的局部曝光構(gòu)圖位于緩沖區(qū)上，所以在透射區(qū)的反射電極層的曝光步驟中完全除去局部曝光構(gòu)圖中的光致抗蝕劑膜。因此，緩沖區(qū)上的反射電極層在干法刻蝕反射電極層期間被完全去除并且只留下透明電極。
根據(jù)本實施例，透射電極層由IZO制成。同時，在常規(guī)的反射和透射復(fù)合型LCD中，當(dāng)連續(xù)地向兩導(dǎo)電層之間施加電勢差時，ITO氧化物與鋁在透明電極層和反射電極層之間的邊界處反應(yīng)，產(chǎn)生非常薄的Al2O3絕緣膜，該LCD具有由ITO制成的透明電極層和由鋁或含鋁的金屬合金制成的上層的反射電極層。為此，可能出現(xiàn)ITO透明電極層的電勢不能傳遞到反射電極層的問題。
另外，ITO透明電極層與反射電極層通過通常用于光致抗蝕劑膜的顯影工藝過程中的TMAH(四甲基氫氧化銨(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide))有機溶劑發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，以致于可能發(fā)生ITO透明電極層的腐蝕。另外，當(dāng)通過將光致抗蝕劑構(gòu)圖用作蝕刻掩膜蝕刻反射電極層和透明電極層時，應(yīng)該利用Al侵蝕劑濕法刻蝕Al反射電極層，然后利用ITO侵蝕劑濕法刻蝕ITO透明電極層。
作為用于濕法刻蝕ITO透明電極層的侵蝕劑，可以使用強酸，如HCl、HNO3或FeCl3。如果這些強酸中的一種用作侵蝕劑，則雖然在ITO透明電極層上存在光致抗蝕劑膜，但是強酸也可能嚴重地蝕刻Al反射電極。
同時，如果把本發(fā)明實施例中提供的IZO用作透明電極層，則不會形成任何氧化物或絕緣體。另外，在IZO透明電極層和Al反射電極層之間不會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。再者，當(dāng)通過將光致抗蝕劑構(gòu)圖用作蝕刻掩膜刻蝕反射電極層和透明電極層時，因為IZO透明電極層容易被作為Al侵蝕劑的H3PO4、HNO3和CH3COOH混合溶液蝕刻，所以可以同時濕法刻蝕Al反射電極層和IZO透明電極層。因此，增強了透明電極和反射電極之間的邊界特性并簡化了制造過程。
根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，利用一個在通孔的邊緣部分形成有局部曝光構(gòu)圖的光掩膜一次曝光有機絕緣膜制成的鈍化膜，以形成有機鈍化膜構(gòu)圖，使得有機鈍化膜在其延伸至將要形成通孔的邊緣時傾斜得越來越小。之后，通過把有機鈍化膜構(gòu)圖作為蝕刻掩膜而執(zhí)行干法刻蝕過程，以形成通孔。然后，灰化或等離子體干法刻蝕有機鈍化膜，因而除去有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽。所以，當(dāng)凹槽除去時，有機鈍化膜構(gòu)圖的下層膜從通孔的底部邊緣凸出。因此，不會出現(xiàn)在后續(xù)工藝中沉積的金屬膜在臺階部分斷開的故障。
此處，如果在對應(yīng)于光掩膜中像素區(qū)的反射板的位置處進一步形成部分曝光構(gòu)圖，則可以通過使用單層光掩膜的一次曝光過程形成通孔，并同時可以形成具有多個凹陷部分和凸起部分的不規(guī)則表面。因此，在反射和透射復(fù)合型LCD或反射型LCD中，可以把所用的掩膜數(shù)從七片減少到五片。
根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，通過使用兩個光掩膜連續(xù)執(zhí)行兩次曝光過程而在通孔區(qū)邊緣留下鈍化膜構(gòu)圖。之后，利用有機鈍化膜構(gòu)圖形成通孔，并且執(zhí)行灰化或等離子體干法刻蝕過程以去除有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽。因此，可以避免由于高度差而導(dǎo)致用于像素電極的金屬膜在臺階部分斷開的故障。
此處，因為可以將兩個光掩膜中的一個用作曝光掩膜，以在有機鈍化膜中形成不規(guī)則的表面，所以在反射和透射復(fù)合型LCD或反射型LCD中，可以將所用的掩膜數(shù)從七片減少到六片。
根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，因為反射和透射復(fù)合型LCD內(nèi)的透明電極由IZO代替ITO形成，所以透明電極和反射電極之間的邊界特性得以增強，并且制造過程被簡化。另外，因為鈍化膜由單層的有機絕緣膜制成，并且透明電極的一端被柵極布線和數(shù)據(jù)布線重疊，以致于在重疊區(qū)周圍留下反射電極，獲得用于充足的光透射的高孔徑比。
雖然已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明，但應(yīng)該理解，在不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的前提下可以對其做各種改變、替換和更改。
權(quán)利要求
1.一種用于LCD的薄膜晶體管，包括形成在基板上的柵極布線，該基板包括顯示區(qū)和位于顯示區(qū)外部的緩沖區(qū)，所述柵極布線沿第一方向延伸；柵極絕緣膜，該柵極絕緣膜形成在柵極布線和基板上，用于部分暴露柵極布線；形成在柵極絕緣膜上的有源構(gòu)圖；被有源構(gòu)圖部分重疊的數(shù)據(jù)布線，該數(shù)據(jù)布線形成在柵極絕緣膜上并在垂直于第一方向的第二方向上延伸；形成在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上的有機鈍化膜構(gòu)圖，所述有機鈍化膜構(gòu)圖包括用于部分顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和用于顯露部分顯露的柵極布線的第二通孔；形成在有機鈍化膜構(gòu)圖上并經(jīng)數(shù)據(jù)布線上的第一通孔連接到數(shù)據(jù)布線的像素電極；以及形成在有機鈍化膜構(gòu)圖上并經(jīng)第二通孔連接到柵極布線上的緩沖電極，其特征在于，柵極絕緣膜相對于在第二通孔底部邊緣的有機鈍化膜構(gòu)圖向內(nèi)凸出。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，柵極布線有用于在第一通孔中的柵極布線的表面上形成凹槽的臺階部分，且臺階部分在第一通孔的側(cè)壁處相對于有機鈍化膜構(gòu)圖凸出。
3.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，柵極布線包括包含形成在顯示區(qū)內(nèi)的柵電極的柵極線，和形成在緩沖區(qū)并連接到柵極線端部的柵極緩沖層，并且第二通孔形成在柵極緩沖層上。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，數(shù)據(jù)布線包括被有源構(gòu)圖的第一區(qū)重疊的第一電極和被有源構(gòu)圖的第二區(qū)重疊的第二電極，第二區(qū)與第一區(qū)相對，且第一通孔形成在第一電極上。
5.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，還包括位于基板的緩沖區(qū)并由與柵極布線相同的層形成的數(shù)據(jù)緩沖層。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管，還包括形成在有機鈍化膜構(gòu)圖上由與像素電極相同的層形成的橋電極，該橋電極經(jīng)形成在數(shù)據(jù)布線端部上的有機鈍化膜構(gòu)圖處的第三通孔和形成在柵極絕緣膜和數(shù)據(jù)緩沖層上有機鈍化膜構(gòu)圖的第四通孔將數(shù)據(jù)布線的端部與數(shù)據(jù)緩沖層連接。
7.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，有機鈍化膜構(gòu)圖在有機鈍化膜構(gòu)圖的顯示區(qū)具有不規(guī)則的上表面。
8.如權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，像素電極具有雙層結(jié)構(gòu)，該雙層結(jié)構(gòu)包括一個透明電極和一個反射電極。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜晶體管，其特征在于，緩沖電極由單層透明電極制成。
10.一種制造用于LCD的薄膜晶體管的方法，該方法包括步驟在基板上形成沿第一方向延伸的柵極布線，該基板包括顯示區(qū)和位于顯示區(qū)外部的緩沖區(qū)；在柵極布線上形成沿垂直于第一方向的第二方向延伸的數(shù)據(jù)布線，柵極絕緣膜夾在柵極布線和數(shù)據(jù)布線之間；在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成有機鈍化膜；構(gòu)圖有機鈍化膜，使得當(dāng)有機鈍化膜延伸到形成通孔的一個邊緣時它傾斜得越來越小，以形成有機鈍化膜構(gòu)圖；通過將有機鈍化膜構(gòu)圖用作掩膜來蝕刻柵極絕緣膜，以形成用于顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和用于顯露柵極布線的第二通孔；去除位于有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽；以及在有機鈍化膜構(gòu)圖上形成經(jīng)第一通孔連接到數(shù)據(jù)布線的像素電極和經(jīng)第二通孔連接到柵極布線的緩沖電極。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，利用一個光掩膜執(zhí)行形成有機鈍化膜構(gòu)圖的步驟，其中該光掩膜上形成有部分曝光構(gòu)圖和全曝光構(gòu)圖。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，部分曝光構(gòu)圖具有狹縫結(jié)構(gòu)或半透明膜構(gòu)圖。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，部分曝光構(gòu)圖是開口構(gòu)圖，該開口構(gòu)圖具有對應(yīng)于曝光設(shè)備的分辨率的一半的線寬。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，利用光掩膜的部分曝光構(gòu)圖形成有機鈍化膜構(gòu)圖的上表面，以具有不規(guī)則結(jié)構(gòu)，該不規(guī)則結(jié)構(gòu)具有多個凹陷部分和凸起部分。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，形成有機鈍化膜構(gòu)圖的步驟包括步驟首先利用第一光掩膜曝光有機鈍化膜的第一區(qū)，使得第一區(qū)不完全曝光；其次利用第二光掩膜曝光有機鈍化膜的第二區(qū)，第二區(qū)處于第一區(qū)中；以及對第一和第二區(qū)之間的有機鈍化膜的曝光部分顯影，以形成有機鈍化膜構(gòu)圖，用以部分去除有機鈍化膜。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，第一和第二曝光步驟包括在有機鈍化膜的上表面形成具有多個凹陷部分和凸起部分的不規(guī)則結(jié)構(gòu)的步驟。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，通孔區(qū)的邊緣處剩余的有機鈍化膜構(gòu)圖為有機鈍化膜構(gòu)圖總厚度的1/3或更小。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，形成第一和第二通孔的步驟還包括在第一通孔的底部局部蝕刻數(shù)據(jù)布線以降低數(shù)據(jù)布線的界面電阻的步驟。
19.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，通過灰化或等離子體干法刻蝕有機鈍化膜構(gòu)圖而執(zhí)行去除凹槽的步驟。
20.一種制造用于LCD的薄膜晶體管的方法，該方法包括步驟在基板上形成沿第一方向延伸的柵極布線，該基板包括顯示區(qū)和位于顯示區(qū)外部的緩沖區(qū)，柵極布線包括具有形成在顯示區(qū)中的柵電極的柵極線和形成在緩沖區(qū)并與該柵極線的一端連接的柵極緩沖層；在柵極布線和基板上形成柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成有源構(gòu)圖；在柵極絕緣膜上形成沿垂直于第一方向的第二方向延伸的數(shù)據(jù)布線，數(shù)據(jù)布線包括一個被有源構(gòu)圖的第一區(qū)重疊的第一電極和被與第一區(qū)相對的第二區(qū)重疊的第二電極；在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成有機鈍化膜；構(gòu)圖有機鈍化膜，使得有機鈍化膜在其延伸到將要形成通孔的部分的邊緣時傾斜得越來越小，以形成有機鈍化膜構(gòu)圖；通過將有機鈍化膜構(gòu)圖用作掩膜而蝕刻柵極絕緣膜，以形成用于顯露第一電極的第一通孔和用于顯露柵極緩沖層的第二通孔；去除有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽；以及在有機鈍化膜構(gòu)圖上形成經(jīng)第一通孔連接到第一電極上的像素電極和經(jīng)第二通孔連接到柵極緩沖層的緩沖電極。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，形成柵極布線的步驟包括同時在基板的緩沖區(qū)上形成數(shù)據(jù)緩沖層的步驟。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，柵極布線包括Cr或至少包含30％重量比的W的MoW合金。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，形成第一和第二通孔的步驟包括同時形成用于顯露數(shù)據(jù)布線端部的第三通孔和用于顯露數(shù)據(jù)緩沖層的第四通孔的步驟。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，形成像素電極的步驟包括同時形成用于經(jīng)第三通孔和第四通孔將數(shù)據(jù)布線的端部連接到數(shù)據(jù)緩沖層上的橋電極的步驟。
25.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，通過利用一光刻工藝執(zhí)行形成有源構(gòu)圖的步驟和形成數(shù)據(jù)布線的步驟。
26.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，通過利用具有部分曝光構(gòu)圖和全曝光構(gòu)圖的光掩膜而執(zhí)行形成有機鈍化膜構(gòu)圖的步驟。
27.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，形成有機鈍化膜構(gòu)圖的步驟包括利用第一光掩膜確定第一曝光區(qū)域的第一曝光步驟和確定第二曝光區(qū)域的第二曝光步驟，所述第二曝光區(qū)域利用第二光掩膜而定位于第一曝光區(qū)域內(nèi)。
28.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，形成有機鈍化膜構(gòu)圖的步驟包括完全敞開緩沖區(qū)的步驟。
29.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，通過灰化或等離子體干法刻蝕有機鈍化膜構(gòu)圖的方法執(zhí)行去除凹槽的步驟。
30.一種制造用于反射和透射型LCD的薄膜晶體管的方法，該方法包括步驟在基板上形成沿第一方向延伸的柵極布線，該基板包括顯示區(qū)和位于顯示區(qū)外部的緩沖區(qū)；在柵極絕緣膜上形成沿垂直于第一方向的第二方向延伸的數(shù)據(jù)布線，柵極絕緣膜夾在柵極布線和數(shù)據(jù)布線之間；在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成鈍化膜，所述鈍化膜有顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和顯露柵極布線的第二通孔；在第一和第二通孔以及鈍化膜上沉積包括IZO的透明電極層和反射電極層；在反射電極層上形成光致抗蝕劑構(gòu)圖，使得光致抗蝕劑構(gòu)圖在反射區(qū)內(nèi)比在透射區(qū)內(nèi)保留得更厚；將光致抗蝕劑構(gòu)圖作為掩膜同時濕法刻蝕反射電極層和透明電極層；去除預(yù)定厚度的光致抗蝕劑構(gòu)圖，使得透射區(qū)的反射電極層暴露出來；通過干法刻蝕去除透射區(qū)的反射電極層；以及去除光致抗蝕劑構(gòu)圖以形成透明電極和圍繞透明電極的反射電極。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，利用光掩膜執(zhí)行形成光致抗蝕劑構(gòu)圖的步驟，在該光掩膜上既形成有對應(yīng)于透射區(qū)的部分曝光構(gòu)圖又形成有對應(yīng)于反射區(qū)的全曝光構(gòu)圖。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，部分曝光構(gòu)圖被排列以對應(yīng)于緩沖區(qū)，由此完全去除緩沖區(qū)的反射電極層。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，沉積鈍化膜至約為2μm或更大的厚度。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，透明電極有一個被柵極布線和數(shù)據(jù)布線重疊的端部，其中反射電極保留在重疊部分附近。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，形成具有第一和第二通孔的鈍化膜的步驟包括步驟在基板上形成有機鈍化膜；構(gòu)圖有機鈍化膜，使得有機鈍化膜在其延伸至將要形成通孔的部分的邊緣時傾斜得越來越小，以形成有機鈍化膜構(gòu)圖；通過將有機鈍化膜構(gòu)圖作為掩膜來蝕刻柵極絕緣膜，以形成用于顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和用于顯露柵極布線的第二通孔；以及通過灰化或等離子體蝕刻法而干法刻蝕有機鈍化膜構(gòu)圖，以除去有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，通過利用光掩膜而執(zhí)行形成有機鈍化膜構(gòu)圖的步驟，該光掩膜上既形成有部分曝光構(gòu)圖又形成有全曝光構(gòu)圖。
37.如權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，形成有機鈍化膜構(gòu)圖的步驟包括利用第一光掩膜確定第一曝光區(qū)域的第一曝光步驟和確定第二曝光區(qū)域的第二曝光步驟，所述第二曝光區(qū)域顯露在第一曝光區(qū)域內(nèi)。
38.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，通過利用H3PO4、HNO3和CH3COOH的混合溶液執(zhí)行濕法刻蝕反射電極層和透明電極層的步驟。
39.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，通過灰化或干法刻蝕光致抗蝕劑構(gòu)圖的方法執(zhí)行去除預(yù)定厚度光致抗蝕劑構(gòu)圖的步驟。
40.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，利用BCl3和Cl2的混合氣體執(zhí)行通過干法刻蝕去除透射區(qū)的反射電極層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于LCD的薄膜晶體管及其制造方法。在具有顯示區(qū)及其外部的緩沖區(qū)的基板上形成沿第一方向延伸的柵極布線。在柵極布線和基板上的柵極絕緣膜上形成有源構(gòu)圖。在柵極布線上形成沿垂直于第一方向的第二方向延伸的數(shù)據(jù)布線。在數(shù)據(jù)布線和柵極絕緣膜上形成并構(gòu)圖有機鈍化膜,使其在延伸到將要形成通孔的邊緣時傾斜得越來越小。將有機鈍化膜作為掩膜刻蝕柵極絕緣膜,形成顯露數(shù)據(jù)布線的第一通孔和顯露柵極布線的第二通孔。去除有機鈍化膜構(gòu)圖下方的凹槽。在有機鈍化膜構(gòu)圖上形成經(jīng)第一通孔連接數(shù)據(jù)布線的像素電極和經(jīng)第二通孔連接?xùn)艠O布線的緩沖電極。柵極絕緣膜在第二通孔的底部邊緣上相對于有機鈍化膜構(gòu)圖向內(nèi)突出。
文檔編號H01L29/786GK1385743SQ01137020
公開日2002年12月18日 申請日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月14日
發(fā)明者金東奎 申請人:三星電子株式會社