專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置及其制造方法，特別涉及將薄膜晶體管(TFT: Thin Film Transistor)用作像素的開關(switching)元件的有源矩 陣型液晶顯示裝置及其制造方法。
背景技術：
近年來，在使用了半導體器件的顯示裝置的領域中，以節(jié)能、節(jié)省 空間為特長的液晶顯示裝置代替以往的CRT (Cathode-Ray Tube)正在 迅速普及。在該液晶顯示裝置中，在透明絕緣襯底上設置多個電極或布 線以及元件。具體地說，將具有掃描布線或信號布線、柵電極或源極漏 極電極的TFT作為開關元件而設置為矩陣狀并且對各顯示像素施加獨 立于電極的影像信號的有源矩陣型液晶顯示裝置被廣泛應用。另一方面，作為該有源矩陣型液晶顯示裝置的制造，如專利文獻1 所公開的那樣， 一般是實施5次光刻工藝(photolithography process )的 制造方法(以下，稱為5 4文掩才莫工藝(mask process))。在所述5枚掩模工藝中，作為對TFT的源電極布線進行構圖的方法， 存在利用藥液的濕法刻蝕和利用反應性氣體(gas)的干法刻蝕(dry etching)。濕法刻蝕在細微加工或加工形狀的控制這點上，劣于干法刻 蝕，但是，在制造裝置價格或者操作成本(running cost)等的成本方面 是優(yōu)良的。在使用濕法刻蝕的情況下，若在作為刻蝕對象的源電極布線用金屬 膜和其下層之間存在微小的間隙，則藥液從該間隙浸透，存在源電極布線斷線的可能。該斷線不良在源電極布線用金屬膜的下層存在臺階差的 情況下容易產生。此外，在下層是非晶硅等半導體層的情況下，容易在 其上殘留前一步驟的抗蝕劑殘渣，容易由于該殘渣產生斷線不良。即， 在下層是半導體層、并且具有臺階差的情況下，最容易產生斷線不良。 為了防止所述斷線，在專利文獻2中，公開了圖8所示的液晶顯示 裝置。圖8所示的液晶顯示裝置具有柵電極布線2、源極布線6a、源電 極6b、漏電極7以及半導體層10，半導體層10形成為島狀，位于源極布線6a之下的該半導體層10的整體被源極布線6a覆蓋。由此，能夠防 止刻蝕液的浸透。另一方面，在專利文獻3或專利文獻4中，公開了為 了抑制光電流而形成為島狀的半導體層。專利文獻1 特開平10-268353號公報專利文獻2 特開2001-125140號公報專利文獻3 特開2003-303973號公報專利文獻4 特開平2-830號公報但是，為了對應于最近的液晶顯示裝置的高分辨率化，要求高開口 率化。因此，需要使源極布線進一步細線化，但是，在專利文獻2所記 載的結構中，對源極布線進行細線化存在限度。發(fā)明內容本發(fā)明是鑒于所述問題而進行的，其目的在于提供一種可靠性、生 產性優(yōu)良并且高分辨率的有源矩陣型液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置具有形成在透明絕緣襯底上的柵電極以及 柵極布線、覆蓋所述柵電極以及柵極布線的柵極絕緣膜、形成在所述柵 極絕緣膜上的半導體層、形成在所述半導體層上的源電極、源極布線以 及漏電極、與所述漏電極連接的像素電極，其特征在于在所迷半導體 層中，構成TFT的TFT部、形成在所述源才及布線與所述4冊極布線交叉 的區(qū)域上的源極柵極交叉部、連接所述TFT部與源極柵極交叉部的連接 部一體地形成，由所述源電極以及源極布線覆蓋所述半導體層的連接部 全部以及源斗及柵極交叉部的連接部側的 一部分。本發(fā)明的液晶顯示裝置的制造方法，具有如下步驟在透明絕緣襯 底上形成第一金屬膜，對該第一金屬膜進行構圖，形成柵電極以及柵極 布線；依次形成覆蓋所迷柵電極的柵極絕緣膜以及半導體層之后，對該 半導體層進行構圖；在所述半導體層上形成第二金屬膜，利用濕法刻蝕 對該第二金屬膜進行構圖，形成源電極、源才及布線以及漏電;f及，其中，在所述半導體層的刻蝕中，構成TFT的TFT部、形成在所述源極布線 和所述柵極布線交叉的區(qū)域上的源極柵極交叉部、連接所迷TFT部和源 極柵極交叉部的連接部一體地形成，在所述第二金屬膜的構圖中，由所 述源電極以及源極布線覆蓋所述半導體層的連接部全部以及源極柵極 交叉部的連接部側的 一部分。根據本發(fā)明，能夠提供一種可靠性、生產性優(yōu)良并且高分辨率的有 源矩陣型液晶顯示裝置。


圖1是實施方式1的TFT陣列襯底的平面圖。 圖2是圖1的X-X'剖面圖。 圖3是圖1的Y-Y'剖面圖。 圖4是圖1的Z-Z'剖面圖。圖5是表示實施方式2的TFT陣列襯底的平面圖。 圖6是表示實施方式2的TFT陣列襯底的平面圖。 圖7是表示實施方式2的TFT陣列襯底的平面圖。 圖8是以往的TFT陣列村底的平面圖。
具體實施方式
以下，對本發(fā)明的液晶顯示裝置所使用的有源矩陣型T F T陣列村底 的實施方式進行說明。但是，本發(fā)明并不限于以下的實施方式。此外， 為了使說明明確，以下的記載以及附圖被適當地省略以及簡化。實施方式1圖1是本實施方式1的有源矩陣型TFT陣列襯底的TFT形成區(qū)域 附近的平面圖。圖2是圖1的X-X'剖面圖，圖3是圖1的Y-Y'剖面圖， 圖4是圖1的Z-Z'剖面圖。本實施方式的有源矩陣型TFT陣列襯底如圖2所示，具有透明絕緣 襯底l、柵電極布線2、柵極絕緣膜3、半導體有源膜4、歐姆接觸膜5、 源電極6b、漏電極7、鈍化(passivation)膜8、像素電極9。此處，將 半導體有源膜4和歐姆接觸膜5合稱為半導體層10。并且，詳細地如后 所述，半導體層IO具有源極柵極交叉部10a、 TFT部10b、連接部10c。作為透明絕緣襯底l，可使用玻璃(galass)襯底、石英玻璃等透明 的絕緣襯底。絕緣襯底1的厚度可以是任意的，但是，為了使液晶顯示 裝置的厚度變薄，優(yōu)選是l.lmm的厚度以下。若絕緣襯底1過于薄，則 由于工藝的熱履歷而產生襯底的畸變，所以，構圖精度降低。因此，絕 緣襯底1的厚度需要考慮所使用的工藝來選擇。此外，在絕緣襯底1由 玻璃等脆性材料構成的情況下，為了防止來自端面的碎屑引起的異物的混入，優(yōu)選對襯底的端面進行倒角。并且，為了指定各工藝中的襯底處 理的方向，在透明絕緣襯底1的一部分上設置缺口，這在工藝管理上是 優(yōu)選的。柵電極布線2形成在透明絕緣襯底1上。作為柵電極布線2，可使 用將厚度為100~ 500nm左右的Al、 Mo、 Cr、 Ta、 Ti、 Cu等作為主要 成分的金屬膜。柵極絕緣膜3以覆蓋透明絕緣襯底1上的柵電極布線2的方式形成。 作為柵極絕緣膜3，可使用厚度為300 ~ 600nm左右的氮化硅膜(SiNx)、 氧化硅膜(SiOx)、氮氧化硅(SiOxNy)或者它們的層疊膜。在膜厚較 薄的情況下，容易在柵極布線和源極布線的交叉部產生短路，所以，優(yōu) 選為柵電極布線2的膜厚以上。另一方面，在膜厚較厚的情況下，TFT 的導通電流變小，顯示特性降低。半導體有源膜4形成在柵極絕緣膜3上。作為半導體有源膜4，可 使用厚度為100 300nm左右的非晶硅(a-Si)膜或多晶硅(p-Si)膜。 在膜較薄的情況下，在后述的歐姆接觸膜5的干法刻蝕時，容易發(fā)生消 失。另一方面，在膜較厚的情況下，TFT的導通電流變小。并且，在使用a-Si膜作為半導體有源膜4的情況下，柵極絕緣膜3 的與a-Si膜的界面成為SiNx或SiOxNy,這從TFT成為導通狀態(tài)的作為 柵極電壓的TFT的閾值電壓(Vth)的控制性以及可靠性的觀點看是優(yōu) 選的。另一方面，在使用p-Si膜作為半導體有源膜4的情況下，柵極絕 緣膜3的與p-Si膜的界面成為SiOx或SiOxNy,這從TFT的Vth的控制 性以及可靠性的觀點看是優(yōu)選的。歐姆接觸膜5形成在半導體有源膜4上。作為歐姆接觸膜5，可使 用微量地在厚度為20 70nm左右的a-Si或p-Si中摻雜P后的n型a-Si 膜、n型p-Si膜。此處，半導體有源膜4以及歐姆接觸膜5即半導體層10如圖1所 示那樣，具有在源極布線6a和柵極布線2平面地交叉的區(qū)域所形成的 源極柵極交叉部10a、構成TFT的TFT部10b以及連接源極柵極交叉部 10a和TFT部10b的區(qū)域即連接部10c這三個區(qū)域。并且，當然，如圖 1所示，在TFT的溝道部，歐姆接觸膜5被除去，所以，半導體層10 只具有半導體有源膜4。源電極6b以及漏電極7形成在歐姆接觸膜5上> 分別通過其與半導體有源膜4連接。此外，源電極6b如圖l所示，在源極布線6a和柵 極布線2平面地交叉的區(qū)域上，從源極布線6a分支而形成。源極布線 6a以與柵電極布線2大致正交的方式延伸設置到源極端子(未圖示)。 源極布線6a、源電極6b以及漏電極7由相同的金屬膜構成。作為該金 屬膜，可使用將厚度為100 500nm左右的Al、 Mo、 Cr、 Ta、 Ti、 Cu 等作為主要成分的金屬膜。此處，如圖l所示，源極布線6a以及源電極6b覆蓋半導體層的源 極柵極交叉部10a的連接部10c側的一部分以及連接部10c整體。在圖 3中示出圖1的Y-Y，剖面圖。如圖3所示，在柵電極布線2上，除了柵 極絕緣膜3之外，還形成半導體有源膜4以及歐姆接觸膜5即半導體層 的源極柵極交叉部10a，所以，層間的絕緣性提高。此外，在圖4中示出圖1的Z-Z，剖面圖。如圖4所示，半導體層的 源極柵極交叉部10a的連接部10c側的一部分被源極布線6a覆蓋。更具 體地說，半導體層的源極柵極交叉部10a的連接部10c側的端面整體4皮 源才及布線6a覆蓋，另一方面，相反側的端面未^L源極布線6a覆蓋。才艮 據這樣的結構，能夠實現源極布線6a的細線化。此外，例如在源極布 線6a和半導體層IO之間，即使刻蝕液從圖中的右側浸入，不希望的刻 蝕也不會進行到源極布線6a的圖中左端，能夠防止源極布線6a的斷線。 因此，根據本發(fā)明，能夠防止源電極布線的斷線，可實現源極布線的細 線化。并且，在圖3所示的污染部11上容易殘留刻蝕殘渣，因此，刻 蝕液容易從污染部11浸透。此外，如圖1以及圖2所示那樣，在本實施方式中，半導體層的TFT 部10b形成在柵電極布線2的正上方。換言之，在從絕緣村底1的主面 的法線方向觀察的情況下，半導體層的TFT部10b的形成區(qū)域包含在柵 電極布線2的形成區(qū)域。即，因為半導體層的TFT部10b形成在柵極絕 緣膜3的平坦的區(qū)域，所以，刻蝕液難以從半導體層的TFT部10b和漏 電極7之間浸透，可防止漏電極7的斷線。鈍化膜8形成在源極布線6a、源電極6b、漏電極7等之上。作為 鈍化膜8,可使用與柵極絕緣膜3相同的材料。像素電極9形成在鈍化膜8上。像素電極9通過形成在鈍化膜8上 的接觸孔12與漏電極7電連接。作為像素電極9，可使用以ITO為代表 的透明導電膜。然后，對本實施方式1的有源矩陣型TFT陣列襯底的制造方法進行 說明。并且，以下所說明的例子是典型的例子，只要與本發(fā)明的宗旨一 致，當然可以采用其他的制造方法。在對表面進行清洗后的絕緣襯底1上，以濺射、真空蒸鍍等方法形 成用于形成柵電極布線2的第一金屬膜。然后，在第一光刻工藝(照相步驟)中對所述第一金屬膜進行構圖， 形成柵電極布線2。光刻工藝如下。對形成有第一金屬膜的絕緣襯底1 進行清洗后，對感光性抗蝕劑進行涂敷、干燥。然后，通過形成有預定 圖形的掩模圖形進行曝光、顯影，由此，以照相制版地在絕緣襯底1上 形成轉印有掩模圖形的抗蝕劑。并且，在使感光性抗蝕劑加熱固化后， 對第一金屬膜進行刻蝕。然后，剝離感光性抗蝕劑。在感光性抗蝕劑和 第 一金屬膜的濕潤性較差的情況下，在涂敷前進行UV清洗或HMSEX六 甲基二硅胺烷)的蒸汽涂敷等處理。此外，感光性抗蝕劑和第一金屬膜之間的粘合性較差，在產生剝離 的情況下，適當進行加熱固化溫度的高溫化或加熱固化時間的長時間化 等處理。所述第一金屬膜可利用刻蝕液進行刻蝕。此外，對于該第一金 屬膜的刻蝕來說，圖形邊緣(pattern edge)成為錐形(taper)形狀，這 在防止與其它的布線的臺階差處的短路上是優(yōu)選的。此處，錐形形狀是 指，對圖形邊緣進行刻蝕，以使剖面成為梯形形狀。然后，利用等離子體CVD法連續(xù)地形成用于形成由SiNx、 SiOx、 SiOxNy等構成柵極絕緣膜3、由a-Si或者p-Si構成的半導體有源膜4、 由n型a-Si或者n型p-Si構成的歐姆接觸膜5的薄膜。使用a-Si膜作為 半導體有源膜4的情況下，使柵極絕緣膜3的界面附近的成膜速度較'J 、， 使上層部的成膜速度較大，由此，能夠在較短的成膜時間內得到遷移率 較大、截止時的漏電流較小的TFT。所述SiNx膜、SiOx膜、SiOxNy 膜、a-Si膜、p-Si膜、n型a-Si膜、n型p-Si膜是使用公知的氣體(SiH4、 NH3、 H2、 N02、 PH3、 N2或這些的混合氣體)利用干法刻蝕進行圖形形 成。然后，在第二光刻工藝中，在至少形成有TFT部的部分上，對半導 體有源膜4以及歐姆接觸膜5進行構圖。柵極絕緣膜3在整體上殘留。 半導體有源膜4以及歐姆接觸膜5的刻蝕能夠由公知的氣體組成(例如， SF6和02的混合氣體或者CF4和02的混合氣體)進行干法刻蝕。然后，以濺射等方法形成用于形成源電極6b以及漏電極7的第二 金屬膜。利用第三光刻工藝由第二金屬膜形成源極布線6a(參照圖1)、 源極端子(未圖示)、源電極6b、以及漏電極7。作為第二金屬膜的刻 蝕方法，使用濕法刻蝕。例如，在第二金屬膜由Cr構成的情況下，可 以使用以硝酸鈰銨(Cerium Ammonium Nitrate)為主要成分的刻蝕液。然后，進行歐姆接觸膜5的刻蝕。利用該工藝，除去TFT部的歐姆 接觸膜5的中央部，半導體有源膜4露出。歐姆接觸膜5的刻蝕可使用 公知的氣體組成(例如，SF6和02的混合氣體或者CF4和02的混合氣 體)進行干法刻蝕。然后，以等離子體CVD法形成用于形成由SiNx、 SiOx、 SiOxNy 等構成的鈍化膜8的膜。利用第四光刻工藝由該膜形成鈍化膜8。使用 對與圖1所示的接觸孔12對應的部分進行開口后的遮光掩模(未圖示) 均勻地進行爆光。所迷曝光步驟之后，使用顯影液進行顯影。然后，在 對應于接觸孔12的區(qū)域上利用刻蝕步驟形成開口部，漏電極7等露出。然后，利用濺射法、真空蒸鍍法、涂敷法形成用于形成像素電極9 的透明導電膜。利用第五光刻工藝由透明導電膜形成像素電極9。這樣制造的有源矩陣型TFT陣列襯底與具有濾色片或對置電極的 對置襯底(未圖示)隔著隔離物作為一對襯底進行貼合，在其間隙中注 入液晶。將夾持該液晶層的液晶面板安裝在背光單元上，由此，制造液 晶顯示裝置。實施方式2然后，對和實施方式l的有源矩陣型TFT陣列襯底不同的實施方式 進行說明。并且，在以下的說明中，與所述實施方式1相同的構成構件 付以相同符號適當省略其說明。并且，以下在圖5~7中，示出柵電極 布線2、源極布線6a、源電極6b、漏電極7以及半導體層10的形成位 置關系，其以外的結構要素省略。圖5是實施方式2的有源矩陣型TFT陣列襯底的TFT形成區(qū)域附 近的平面圖。在實施方式I中，如圖1所示，在從絕緣襯底1的主面的 法線方向觀察的情況下，半導體層的TFT部10b形成在柵電極布線2的 形成區(qū)域內。另一方面，在本實施方式2中，在從絕緣襯底l的主面的 法線方向觀察的情況下，半導體層的TFT部10b的一部分在漏電極7之 下從柵電極布線2的形成區(qū)域突出地形成這點不同。但是，從絕緣襯底1的主面的法線方向觀察，與實施方式1相同地，半導體層的TFT部10b 的形成區(qū)域的外周和漏電極7的形成區(qū)域的外周交叉的兩點存在于柵電 極布線2的形成區(qū)域內。因此，刻蝕液難以從半導體層的TFT部10b與 漏電極7之間浸透，能夠防止漏電極7的斷線。此外，圖6以及圖7所示，從絕緣襯底1的主面的法線方向看，半 導體層的TFT部10b的形成區(qū)域的外周和漏電及7的形成區(qū)域的外周交 叉的兩點中的至少一點若存在于柵電極布線2的形成區(qū)域內，能夠防止 漏電才及7的斷線。
權利要求
1.一種液晶顯示裝置，具有形成在透明絕緣襯底上的柵電極布線；覆蓋所述柵電極布線的柵極絕緣膜；形成在所述柵極絕緣膜上的半導體層；形成在所述半導體層上的源電極、源極布線以及漏電極；與所述漏電極連接的像素電極，其特征在于，在所述半導體層中，構成TFT的TFT部、在所述源極布線和所述柵極布線交叉的區(qū)域所形成的源極柵極交叉部、連接所述TFT部和源極柵極交叉部的連接部一體地形成，由所述源電極以及源極布線覆蓋所述半導體層的連接部全部以及源極柵極交叉部的連接部側的一部分。
2. 如權利要求1的液晶顯示裝置，其特征在于，在從所述透明絕緣襯底的主面的法線方向觀察的情況下，所述半導 體層的TFT部的形成區(qū)域的外周與所述漏電極的形成區(qū)域的外周交叉 的兩個交點中的至少一個存在于所述柵電極布線的形成區(qū)域內。
3. 如權利要求2的液晶顯示裝置，其特征在于，在從所述透明絕緣襯底的主面的法線方向觀察的情況下，所述半導 體層的TFT部的形成區(qū)域的外周與所述漏電極的形成區(qū)域的外周交叉 的兩個交點的任意一個存在于所述柵電極布線的形成區(qū)域內。
4. 如權利要求3的液晶顯示裝置，其特征在于， 在從所述透明絕緣襯底的主面的法線方向觀察的情況下，所述半導體層的TFT部的形成區(qū)域包含于所述柵電才及布線的形成區(qū)域。
5. 如權利要求1 ~4的任意一項的液晶顯示裝置，其特征在于， 所述半導體層具有半導體有源膜以及歐姆接觸膜。
6. —種液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于， 具有如下步驟在透明絕緣襯底上形成第一金屬膜，對該第一金屬膜進行構圖，形成柵電極布線；依次形成覆蓋所述柵電極布線的柵極絕 緣膜以及半導體層之后，對該半導體層進行構圖；在所述半導體層上形 成第二金屬膜，利用濕法刻蝕對該第二金屬膜進構圖，形成源電極、源 才及布線、以及漏電極，在所述半導體層的構圖中，將構成TFT的TFT部、在所述源極布 線與所述柵電極布線交叉的區(qū)域所形成的源極柵極交叉部、連接所述 TFT部與源極柵極交叉部的連接部一體地形成，在所述第二金屬膜的構圖中，以由源電極以及源極布線覆蓋所述半 導體層的連接部全部以及源極柵極交叉部的連接部側的一部分的方式 形成。
7. 如權利要求6的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于， 在從所述透明絕緣襯底的主面的法線方向觀察的情況下，所述半導體層的TFT部的形成區(qū)域的外周與所述漏電極的形成區(qū)域的外周交叉 的兩個交點中的至少一個存在于所述柵電極以及布線的形成區(qū)域內。
8. 如權利要求6的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于，在從所述透明絕緣襯底的主面的法線方向觀察的情況下，所述半導 體層的TFT部的形成區(qū)域的外周與所述漏電極的形成區(qū)域的外周交叉 的兩個交點的任意一個存在于所述柵電極以及布線的形成區(qū)域內。
9. 如權利要求8的液晶顯示裝置的制造方法，其特征在于， 在從所述透明絕緣襯底的主面的法線方向觀察的情況下，所述半導體層的TFT部的形成區(qū)域包含于所述柵電極布線的形成區(qū)域。
10. 如權利要求6~9的任意一項的液晶顯示裝置的制造方法，其特 征在于，所述半導體層具有半導體有源膜以及歐姆接觸膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可靠性、生產性優(yōu)良并且高分辨率的有源矩陣型液晶顯示裝置。本發(fā)明的液晶顯示裝置具有形成在透明絕緣襯底(1)上的柵電極布線(2)、覆蓋所述柵電極布線(2)的柵極絕緣膜(3)、形成在所述柵極絕緣膜(3)上的半導體層(10)、形成在所述半導體層(10)上的源電極(6b)、源極布線(6a)以及漏電極(7)、與所述漏電極(7)連接的像素電極(9)。在所述半導體層(10)中，構成TFT的TFT部(10b)、形成在所述源極布線(6a)與所述柵電極布線(2)交叉的區(qū)域的源極柵極交叉部(10a)、連接所述TFT部(10b)與源極柵極交叉部的連接部(10a)一體地形成，由所述源電極(6b)以及源極布線(6a)覆蓋所述半導體層的連接部(10c)的全部以及源極柵極交叉部(10a)連接部(10c)側的一部分。
文檔編號H01L27/12GK101251693SQ20081008054
公開日2008年8月27日 申請日期2008年2月21日 優(yōu)先權日2007年2月21日
發(fā)明者中堀正樹, 后藤文弘, 木村初美, 荒木利夫 申請人:三菱電機株式會社