有源元件阵列衬底的制造工艺的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:有源元件阵列衬底的制造工艺的制作方法
技术领域
本发明涉及用于驱动诸如在信息处理中所使用液晶显示器件的显示板中液晶的有源元件阵列衬底的制造工艺领域。
在诸如办公自动化(OA)设备和电视机等信息设备中广泛使用的液晶显示板利用有源元件阵列实现了高质量的图象,其中,诸如薄膜晶体管(TFT)一类驱动液晶用的不止一个有源元件在衬底上对准。
在使用有源元件阵列衬底的液晶显示板中,为了实现亮的显示并减少功耗,保证象素大的宽高比是重要的。增大宽高比的一个有效途径是把象素电极置于阵列衬底的最上层上。在S60-112089号日本公开专利中揭示了这种制造有源元件阵列衬底的工艺。
图4和5是分别示出制造有源元件阵列衬底用常规工艺的剖面图和平面图。图4是沿图5中的线4-4所取的剖面图。
首先,在玻璃衬底1上形成也起到提供扫描电压的布线作用的栅极2,然后在整个表面上形成栅绝缘膜3。接着,形成无定形Si(a-Si)岛4,以产生TFT沟道和源-漏触点。通过也起到给源极提供信号电压的布线作用的源极布线5把源极连到a-Si岛4的源触点部分。漏极6连到a-Si岛4的漏触点部分。在整个表面上形成由铟锡氧化物(ITO)构成的透明导电层7后,涂敷上负性感光树脂8。
接着,把栅极2、源极布线5和漏极6用作为掩模,从衬底1的背面施加上背辐射光12,以自对准方式使感光树脂8曝光。然后,使用具有光阻挡层的光掩模基片10,通过从衬底1表面的表面辐射光11的选择性曝光,使漏极6上的感光树脂8曝光(图4)。将光阻挡层9构图成为漏极6的区域具有开口。这样使得漏极上的感光树脂曝光,这在仅从背面的曝光步骤中是不会发生的。
通过显影(develop)除去感光树脂8的未曝光部分,从而产生由感光树脂8的曝光部分构成的象素电极掩模。换句话说,通过显影除去未曝光于来自表面或背面照射的感光树脂8的那些部分。现在,把此象素电极掩模用作为蚀刻透明导电层7以形成象素电极7a的蚀刻掩模。如此形成的象素电极延伸至栅极2和源极布线5的边缘,并连到漏极6。最后,除去感光树脂8的曝光部分,以完成有源元件阵列衬底(图5)。
如上所述,通过把象素电极7a延伸至栅极2和源极布线5的边缘,可增大象素电极7a的面积。这通过把布线用作掩模来自对准的背面辐射光12和选择性地暴露漏极6的表面辐射光11而在感光树脂8中形成曝光部分进行。此外,这防止了栅极2与源极布线5的短路。相应地,通过在衬底的最上层上形成象素电极,可实现具有大的宽高比的有源元件阵列衬底。
然而,以上制造有源元件阵列衬底的常规方法可能因衬底背面上的划痕或灰尘而导致成品率下降。
下面参考图6和7来描述衬底背面上划痕或灰尘的影响。
图6和7分别示出制造有源元件阵列衬底的常规方法中衬底背面上灰尘影响的剖面图和平面图。图6是沿图7中的6-6所取的剖面图。如图6和7所示,在使用背面辐射光12使感光树脂8曝光期间粘附于衬底1背面的灰尘产生一均不被或从表面或从背面曝光的部分。这就产生相应于灰尘13的抗蚀剂继而在象素电极7a上产生缺陷7b。其它结构与图4和5中所示的已有技术相同,对相同的元件给予相同的标号。
如果在衬底1的背面上存在灰尘13,则背面辐射光12把布线也把灰尘13用作为掩模(图6)使感光树脂8曝光。
如果把感光树脂8的曝光部分用作掩模来蚀刻透明导电层,则同样蚀刻掉相应于灰尘13的象素电极7a,从而产生缺陷7b(图7)。
在衬底传送期间被固定时,衬底的背面常被划伤或积聚灰尘或污渍。由于对加到感光树脂8的光的不充分曝光,这些划痕和污渍同样会引起缺陷7b。缺陷7b在象素中产生了不被驱动的液晶部分,从而降低有源元件阵列衬底的成品率。
本发明旨在避免由衬底上的划痕和灰尘而引起的成品率降低,并能以良好的成品率制造出具有大宽高比的有源元件阵列衬底。
本发明包括一种有源元件阵列衬底的制造工艺,其中用于驱动液晶的不止一个象素电极与通过连接电极连到象素电极的不止一个有源元件以矩阵加以对准。该工艺包括以下步骤在透明衬底的正面(front surface)上形成并对准多个有源元件以及连到每个有源元件的不止一个布线元件;在透明衬底的整个表面上形成透明导电层;在透明导电层的整个表面上形成负性感光树脂层;利用布线和连接电极作为自对准掩模,从透明衬底的背面施加光使感光树脂层曝光;把包括连接电极在内的几乎相应于象素电极整个区域的感光树脂层部分选择性地曝光于来自透明衬底表面的光;显影被曝光的感光树脂层,以形成掩模;以及利用该掩模处理透明导电层来形成象素电极。
因而,本质上,本发明由衬底上形成液晶元件用象素电极的工艺构成,该液晶元件还包括有源元件和与其相连的布线。该工艺包括首先在衬底、有源元件及相连的布线上形成连续的透明电极层。接着,在透明电极层上形成连续的感光层。此感光层具有背面和相对的正面。然后,把此感光层曝光于来自背后和来自正面的辐射。来自正面的曝光包括对在来自背面的曝光期间未被有源元件和相连的布线所掩蔽的指定变为象素电极的基本上所有的感光层进行曝光。
这样,即使衬底背面上的划痕或灰尘阻止从背面进行曝光,本发明至少也可从表面使感光树脂层曝光。因此,通过从表面的选择性曝光,可把光充分地加到感光树脂,从而防止因衬底背面上的划痕或灰尘而产生有缺陷的象素电极。这样,本发明就以良好的成品率使制造有源元件阵列衬底的工艺得以实现。把TFT用作为有源元件在液晶显示器件中提供了具有较少交扰的优良的画面质量。
在形成透明导电层的步骤中,把ITO用作透明导电层使得可实现具有稳定光学和电学特性以及良好处理精度的象素电极。


图1是示出本发明较佳实施例中制造有源元件阵列衬底用典型工艺的中间步骤中一流程的结构剖面图。
图2A到2D是示出本发明较佳实施例中制造有源元件阵列衬底用典型工艺的每一步骤的结构剖面图。
图3A和3B是示出本发明较佳实施例制造中有源元件阵列衬底用典型工艺的每一步骤的局部平面图。
图4是制造有源元件阵列衬底用常规方法的结构剖面图。
图5是制造有源元件阵列衬底用常规方法的局部平面图。
图6是示出制造有源元件阵列衬底用常规方法中有问题的结构剖面图。
图7是示出制造有源元件阵列衬底用常规方法中有问题的局部平面图。
标号1 衬底2 栅极
3 栅绝缘膜4a-Si岛5 源极布线6 漏极7 透明导电层7a象素电极7b缺陷8 感光树脂9 光阻挡层10光掩模基片(substrate)11表面辐射光12背面辐射光13灰尘20沟道层21接触层22保护膜22a 接触孔参考图1、2A到2D、3A和3B来描述本发明的一个较佳实施例。
图1是示出本发明较佳实施例中制造有源元件阵列衬底用典型工艺的中间步骤中一流程的结构剖面图。图2A到2D是示出依据较佳实施例的制造有源元件阵列衬底用工艺中后续步骤后的有源元件阵列的剖面图。图3A和3B是该工艺的中间点处结构的局部平面图。图2A到2D是沿图3B中的1-1线所取的剖面图。
图1到3B中示出TFT沟道层20、接触层21、绝缘保护膜22及开在保护膜22上用以把透明导电层7连到漏极6的接触孔22a。其它结构与图4和5所示已有技术的有源元件阵列衬底相同,因而这里通过给出相同的标号而省略其说明。
首先,通过例如淀积一层约350nm厚的AlZr合金(Zr=约1个原子百分比)并把它蚀刻成栅极图案,从而在透明玻璃衬底1上形成也起到栅极布线作用的栅极2。例如,最好使用等离子体辅助的化学汽相淀积(p-CVD)方法来形成三层,这三层是,例如变为栅绝缘膜3的SiNx、变为沟道层20的a-Si以及变为接触层21的低电阻a-Si,然后把a-Si和低电阻a-Si蚀刻成岛的形状。接着,形成最好近似于200nm厚的一层Ti,并把它蚀刻成源极布线5和漏极6的形状。还除去源极布线5和漏极6之间的低电阻a-Si。源极布线5和漏极6下面留下的低电阻a-Si变为用于减小接触电阻的接触层21。最好使用p-CVD方法把SiNx层淀积在整个表面上,以形成保护膜22。
除去漏极6上保护膜22的部分,以形成接触孔22a。在整个表面上形成厚度为约100nm的由ITO构成的透明导电层7,加上负性感光树脂8并固化。图2A示出以上步骤后的阵列衬底的剖面图。然后,使用背面辐射光12从衬底1的背面曝光感光树脂8,且使用表面辐射光11,通过具有光阻挡层9的光掩模基片10从表面曝光感光树脂8。这样形成感光树脂8的曝光区域8a(图1和2B)。使用背面辐射光12的曝光是把栅极2、源极布线5和漏极6用作掩模的自对准曝光。如图1和3A所示,表面辐射光11暴露出漏极6上的接触孔22a,还使用具有靠近栅极2和源极布线5的边缘延伸的开口10a的光掩模基片10。该步骤最好具有如图1和3A所示的例如2μm的对准精度公差D。
接着,通过显影步骤形成感光树脂8的曝光区域8a的图案(图2C)。更具体来说,通过显影感光树脂除去感光树脂8的未曝光部分,而经从一面或两面加以曝光而留下的感光树脂则变为蚀刻掩模。把如上所述形成的曝光区8a用作蚀刻透明导电膜7的蚀刻掩模以形成象素电极7a。最后,除去感光树脂8的曝光区8a,以获得有源元件阵列衬底(图2D和3B)。
保护膜22使象素电极7a与栅极2和源极布线5电气绝缘,使得本方法有效地以良好的成品率制造出具有大的宽高比的阵列衬底。在较佳实施例中,把SiNx(一种无机材料)用作保护膜22,但也可使用有机材料。在此情况下,介电常数较低的较厚的膜可更安全地把象素电极7a与栅极和源极布线分隔,从而减少交扰。
已有技术中的表面辐射光的曝光使用具有如图4所示光阻挡层9的图案的光掩模基片,此光阻挡层9仅对应于漏极6具有开口。换句话说,已有技术导致表面的曝光区有点小,而光阻挡区则较大。这增加了相应于光掩模基片的光阻挡区在衬底背面上存在划痕并粘附灰尘的可能性。这样通过显影除去了由于这样的划痕或灰尘而留下未曝光的感光树脂8的部分。在另一方面,本发明几乎暴露了指定变为象素电极的整个区域。但备有栅极布线和源极布线的边缘区域,因在相等于对准精度的宽度D处的区域(如图1和3A所示)被阻止来自表面的曝光。这防止了每个制造工艺期间因对准偏差所引起每个栅极2和源极布线5与象素电极7a的重叠而产生的寄生电容。
较佳实施例通过使用具有大开口10a的表面曝光用光掩模,使得诸如因衬底背面上的划痕或灰尘所引起的背面曝光不充分而留在衬底上的任何感光树脂8均能进行曝光。这样,通过在显影期间除去衬底背面上存在划痕或灰尘的那些区域上的抗蚀剂来防止在象素电极7a中出现缺陷。
在以上描述中,栅极2由AlZr合金构成,而源极布线5和漏极6则由Ti构成。但只要栅极2、源极布线5和漏极6阻挡背面辐射光且可分别起到TFT阵列和电极的布线的作用,也可使用诸如Cr和Ta等熔点高的金属或诸如Ti/Al/Ti等多层结构。可根据需要确定背面辐射光12和表面辐射光11的曝光顺序。可把诸如MIM(金属-绝缘体-金属)等非线性2-端元件用作为有源元件来替代TFT。
即使在在感光树脂8的曝光期间在衬底背面上存在划痕或灰尘时,本发明也可使连至象素电极的漏极上以及延伸至靠近布线的象素电极区上的感光树脂完全曝光。这通过除了使用背面辐射光12从背面曝光以外还使用从表面进行选择性曝光来加实现。这防止了灰尘或划痕阴影对象素电极7a的任何不利影响。因此,本发明提供了以良好的成品率制造出具有大宽高比的有源元件阵列衬底的有利工艺。
权利要求
1.一种有源元件阵列衬底的制造工艺,所述有源元件阵列衬底包括用于驱动液晶的一个或多个象素电极以及每个经由连接电极连到所述象素电极之一的一个或多个有源元件,所述一个或多个象素电极与所述一个或多个有源元件以矩阵在透明衬底上对准,所述透明衬底具有正面和后面,其特征在于所述工艺包括以下步骤(a)在透明衬底的正面上形成所述一个或多个有源元件和连到所述有源元件的一个或多个布线;(b)形成完全覆盖所述透明衬底的所述正面的透明导电层;(c)形成完全覆盖所述透明导电层的负性感光树脂层;(d)使用所述一个或多个布线和所述一个或多个连接电极作为自对准掩模,把感光树脂层曝光于来自所述透明衬底的所述背面的光;(e)把所述感光树脂层的一部分选择性地曝光于来自所述透明衬底的所述正面的光,所述部分包括基本上所有的所述一个或多个象素电极,包括每个连接电极上的部分在内;(f)显影所述曝光的感光树脂层以形成掩模;以及(g)通过利用所述掩模处理所述透明导电层来形成所述一个或多个象素电极。
2.如权利要求1所述的工艺,其特征在于还包括在步骤(a)和步骤(b)之间的以下步骤(a1)在所述一个或多个有源元件和所述一个或多个布线上形成完全覆盖所述透明衬底的所述正面的绝缘膜;以及(a2)在所述绝缘膜上形成一个或多个接触孔,每个接触孔与所述连接电极之一的一部分对准。
3.如权利要求1所述的工艺,其特征在于还包括留下在步骤(e)中未被曝光的靠近所述布线的预定宽度的所述感光树脂层,所述预定宽度等于对准精度公差。
4.如权利要求2所述的工艺,其特征在于还包括留下在步骤(e)中未被曝光的靠近所述布线的预定宽度的所述感光树脂层,所述预定宽度等于对准精度公差。
5.如权利要求1所述的工艺,其特征在于所述一个或多个有源元件包括薄膜晶体管,所述一个或多个连接电极包括漏极。
6.如权利要求2所述的工艺,其特征在于所述一个或多个有源元件包括薄膜晶体管,所述一个或多个连接电极包括漏极。
7.如权利要求3所述的工艺,其特征在于所述一个或多个有源元件包括薄膜晶体管,所述一个或多个连接电极包括漏极。
8.如权利要求4所述的工艺,其特征在于所述一个或多个有源元件包括薄膜晶体管,所述一个或多个连接电极包括漏极。
9.如权利要求1所述的工艺,其特征在于所述透明导电层包括铟锡氧化物。
10.如权利要求2所述的工艺,其特征在于所述透明导电层包括铟锡氧化物。
11.如权利要求3所述的工艺,其特征在于所述透明导电层包括铟锡氧化物。
12.如权利要求4所述的工艺,其特征在于所述透明导电层包括铟锡氧化物。
13.如权利要求2所述的工艺,其特征在于所述绝缘膜包括无机材料。
14.如权利要求2所述的工艺,其特征在于所述绝缘膜包括有机材料。
15.一种在衬底上形成液晶元件的象素电极的工艺,所述液晶元件还包括有源元件和与其相连的布线,其特征在于所述工艺包括以下步骤(a)在所述衬底、所述有源元件及所述相连的布线上形成连续的透明电极层;(b)在所述透明电极层上形成连续的感光层,所述感光层具有背面和相对的正面;以及(c)把所述感光层曝光于来自所述背面和所述正面的辐射,其中包括从所述正面对在来自背面的曝光期间未被有源元件和相连的布线所掩蔽的指定变为所述象素电极的基本上所有的感光层进行曝光。
全文摘要
一种制造诸如在液晶显示器件中作显示板用的有源元件阵列衬底的工艺。该工艺包括把感光树脂曝光于来自衬底背面的辐射光以及从衬底正面所加的另一辐射光。来自衬底正面的辐射光使包围在从漏极的一部分上延伸到靠近源极和栅极的基本上所有象素电极的区域进行曝光。这样,在曝光于来自背面的光期间即使在衬底背面上存在划痕或灰尘时,也可使感光树脂曝光于来自正面的光。因而,增加了制造这种有源元件阵列衬底的成品率。
文档编号G02F1/13GK1267837SQ0010435
公开日2000年9月27日 申请日期2000年3月16日 优先权日1999年3月16日
发明者广濑贵司, 坊下纯二, 浅野悟久 申请人:松下电器产业株式会社

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