液晶显示装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及液晶显示装置及其制造方法。采用半色调图像曝光技术，在１次的照相蚀刻工序上，形成沟道蚀刻型的绝缘栅极型薄膜晶体管的半导体层以及源极／漏极布线，以往删减制造工序数的制造方法，不但会逐渐缩小制造上的余裕（Ｍａｒｇｉｎ），源极／漏极布线间的距离也会变短，进而导致良品率及性能下降。形成由透明导电层与低电阻金属之间的层叠构成的信号线与模拟象素电极，在对钝化绝缘层形成开口部时，去除模拟象素电极上的低电阻金属层，会取得透明导电层构成的象素电极，使信号线的形成工序及象素电极的形成工序得以合理化的新技术，以及在半导体层形成时，去除栅极绝缘层，使接触点形成工序合理化的技术。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具备彩色图像显示功能的液晶显示装置，特别涉及有源型液晶显示装置。
技术介绍
近年来，由于细微加工技术、液晶材料技术以及高密度安装技术等进步，5～50Cm对角的液晶显示装置，以商业用标准大量使用于电视图像或各种图像显示设备上。此外，在构成液晶面板的2片玻璃基板的一方，事先形成RGB的着色层，即可轻松完成彩色显示。尤其是在每一象素内建开关组件，亦即所谓的有源(主动Active)型液晶面板，如此一来既可以减少低阶失真，响应速度又快，保证具有高的对比率的图像。上述的液晶显示装置(液晶面板)，一般具有200～1200条扫描线，以及300～1600条的信号线，并排列成矩阵形。最近，随着显示电容的扩增，同时着手进行放大画面及高度精致化。图18表示对液晶面板的安装状态，采用导电性粘接剂，将供应驱动信号的半导体集成电路芯片3，连接至构成液晶面板1的单面透明性绝缘基板，例如在玻璃基板2上所形成的扫描线电极端子组5的COG(Chip-On-Glass)方式，或是以聚酰亚胺类树脂薄膜为基础，使用含导电性介质的适当粘接剂，将具有金属或焊锡电镀铜箔的端子的TCP薄膜4，压接固定至信号线的电极端子组6的TCP(Tape-Carrier-Package)等装配方式，以便将电信号供应至图像显示部。为便于说明，同时以图表解说上述二种安装方式，可依实际状况选择其中任一种方式。大致位于液晶面板1的中央，连接显示部内的象素、扫描线以及信号线的电极端子5、6之间的布线路7、8，其构成未必需要与电极端子组5，6的导电材相同。9是将所有液晶胞通用的透明导电性对置电极，作成相对面上具有另一片透明性绝缘基板的对置玻璃基板或滤色片。图19表示依每一象素配置绝缘栅极型晶体管10，以作为开关组件的有源型液晶显示装置的等效电路图，11(图18则是7)是扫描线、12(图18则是8)是信号线、13是液晶胞，将液晶胞13作为电性方面的电容组件使用。以实线描绘的组件类，会在构成液晶面板的那面玻璃基板2上形成，以虚线描绘的所有液晶胞13共通的对置电极14，会在另一面玻璃基板9对置的主平面上形成。当绝缘栅极型晶体管10的OFF电阻或是液晶胞13的电阻变低时，或是重视显示图像的灰阶性时，可在液晶胞13并排施加辅助性的积累电容15等，在电路上略施巧思，以扩大作为负荷的液晶胞13的时间常数，16是积累电容15的公共母线所构成的积累电容。图20表示液晶显示装置的图像显示部重要部位剖面图，构成液晶面板1的二片玻璃基板2、9，是在树脂性纤维、空心颗粒或滤色片9上形成，透过同一树脂性的柱状间隔物等间隔材(图中未标示)，依照约数μm的一定距离隔开后形成，在玻璃基板9的边缘，使用有机性树脂所构成的密封材与封口材(未以任何图表说明)封住其中的间隙(Gap)，以形成密闭空间，并在该密闭空间填充液晶17。实现彩色显示时，在玻璃基板9的密闭空间，使用被称作着色层18的染料或颜料中任一项，或使用含有两者的厚度约1～2μm的有机薄膜包覆，而具有显色功能。此时玻璃基板9又称之为滤色片(Color Filter，简称CF)。根据液晶材料17的性质，玻璃基板9的上表面或玻璃基板2的下表面的中任一面，或是在两面贴上偏光板19，液晶面板1便具有电气光学组件的功能。目前，市面上大部分的液晶面板都是采用TN(Twist Nematic)类的液晶材料，通常需要二片偏光板19，图中虽未标示，但透射型液晶面板的光源系配置背面光源，并由下方照射白光。与液晶17相连接，在二片玻璃基板2、9上形成厚度约为0.1μm的聚酰亚胺类系树脂薄膜20，这是决定液晶分子方向的取向膜。21是将绝缘栅极型晶体管10的漏极与透明导电性象素电极22连接的漏极(布线)，大部份与信号线(源极线)12同时形成。位于信号线12与漏极21之间的是半导体层23，细节于后叙述。在滤色片9上，在相邻接的着色层18的边界上，形成厚度约0.1μm的Cr薄膜层24，是防止外界光源照射至半导体层23、扫描线11以及信号线12的遮光组件，也就是所谓的黑色矩阵框(Black Matrix简称BM)，这已是目前通用的技术。以下说明作为开关组件的绝缘栅极型晶体管构造以及相关制造方法。目前，广为一般所使用的绝缘栅极型晶体管有二种，其中之一称为蚀刻中止层型，相关内容将用以往范例详细说明。图21是构成传统液晶面板的有源基板(显示装置用半导体装置)的单位象素平面图，图19(e)的A-A’、B-B’以及C-C’线上的剖面图如图22所示，以下简单说明其制造工序。首先，如图21(a)与图22(a)所示，作为耐热性、耐药品性与透明性高的绝缘性基板，厚度约0.5～1.1mm的玻璃基板2，例如在CORNING公司制/商品名称1737的一个主平面上，使用SPT(溅射)等真空制膜装置，包覆薄膜厚度约0.1～0.3μm的第1金属层，通过细微加工技术，选择性形成兼作栅极11A的扫描线11以及积累电容线16。经整体考量后，扫描线的材质选用兼具耐热性、耐药品性、耐氟酸性以及导电性，一般使用Cr，Ta，MoW合金等具有优异耐热性的金属或合金。为支持液晶面板的超大画面或高精致化，且降低扫描线的电阻值，扫描线的材料使用AL(铝)虽然合理，但单体的AL耐热性低，上述耐热金属的Cr，Ta，Mo或是与硅化物层叠，或是在AL的表面以阳极氧化施加氧化层(AL2O3)，都是目前所使用的一般技术。亦即，扫描线11是由一层以上的金属层所构成。其次是整体玻璃基板2使用PCVD(等离子体)装置，例如以约0.3-0.05-0.1μm的薄膜厚度，依序包覆构成栅极绝缘层的第1SiNx(氮化硅)层30，以及几乎不含杂质由绝缘栅极型薄膜晶体管的沟道构成第1非晶质硅(a-Si)层31，以及由保护沟道的绝缘层构成第2SiNx层32与3种薄膜层，如图21(B)与图22(B)所示，经过细微加工技术，将栅极11A上的第2SiNx层选择性保留为比栅极11A更为狭窄，以作为保护绝缘层32D，并将第1非晶质硅层31露出。接着，同样使用PCVD装置，全面以约0.05μm的薄膜厚度包覆杂质如含磷的第2非晶质硅层33，然后如图21(C)与图22(C)所示，使用SPT等真空制膜装置，依序包覆薄膜厚度约0.1μm的耐热金属层，例如Ti，Cr，Mo等薄膜层34，以及作为低电阻布线层的薄膜厚度约0.3μm的AL薄膜层35，以及薄膜厚度约0.1μm的作为中间导电层的Ti薄膜层36，经过细微加工技术，属于源极/漏极布线材的这三种薄膜层34A、35A及36A，经层叠后选择性形成绝缘栅极型晶体管的漏极21以及兼作源极的信号线12。以形成源极/漏极布线的形成所使用的感光性树脂图形为掩模(mask)，依序蚀刻Ti薄膜层36、AL薄膜层35、Ti薄膜层34之后，去除源极/漏极12、21之间的第2非晶质硅层33，将第2SiNx层32D露出，同时在其它区域，也去除第1非晶质硅层31，将栅极绝缘层30露出后，即可形成上述的选择性图形。如此一来，便构成沟道保护层的第2SiNx层32D，第2非晶质硅层33的蚀刻将自动结束，此一制造方法称为蚀刻中止层型。源/漏电极12、21与蚀刻中止层32D局部(几μm)平面地重叠形成，以便构成绝缘栅型晶体管为偏置(offset)结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液晶显示装置，其是通过在一个主平面上至少具备绝缘栅极型晶体管、兼作上述绝缘栅极型晶体管栅极的扫描线及也兼作源极布线的信号线、以及被连接到漏极布线的象素电极而构成的单位象素被排列成二维矩阵的第１透明性绝缘基板（有源基板），与上述第１透明性绝缘基板对置的第２透明性绝缘基板或滤色片之间填充液晶而构成的，其特征是：透明导电层与低电阻金属层所层叠成的兼作信号线的源极布线、和兼作模拟象素电极的漏极布线，经由含杂质的第２半导体层与耐热金属层，连接至构成沟道的不含杂质第１半导体层 ，在该第１透明性绝缘基板上，去除形成在一种钝化绝缘层内的该开口部中的该模拟象素电极上的低电阻金属层，以外露透明导电性的象素电极。

【技术特征摘要】
1.一种液晶显示装置，其是通过在一个主平面上至少具备绝缘栅极型晶体管、兼作上述绝缘栅极型晶体管栅极的扫描线及也兼作源极布线的信号线、以及被连接到漏极布线的象素电极而构成的单位象素被排列成二维矩阵的第1透明性绝缘基板(有源基板)，与上述第1透明性绝缘基板对置的第2透明性绝缘基板或滤色片之间填充液晶而构成的，其特征是透明导电层与低电阻金属层所层叠成的兼作信号线的源极布线、和兼作模拟象素电极的漏极布线，经由含杂质的第2半导体层与耐热金属层，连接至构成沟道的不含杂质第1半导体层，在该第1透明性绝缘基板上，去除形成在一种钝化绝缘层内的该开口部中的该模拟象素电极上的低电阻金属层，以外露透明导电性的象素电极。2.如权利要求1所记载的液晶显示装置，其特征是在第1透明性绝缘基板的主平面上，形成至少由一层种以上的第1金属层所构成的层叠的扫描线，在栅极上，通过一层以上的栅极绝缘层，形成比栅极宽的岛状的不含杂质的第1半导体层，在上述第1半导体层上，形成包括一种含杂质的第2半导体层和一种耐热金属层的层叠而成的一对源极/漏极以重叠该栅极，在图像显示部以外的区域，扫描线上的栅极绝缘层形成开口部，以在开口部内外露扫描线的一部分，在上述源极与栅极绝缘层上，由透明导电层与低电阻金属层层叠成信号线，在上述漏极上与在其周围具有低电阻金属层层叠成的栅极绝缘层上形成透明导电性的象素电极，在栅极绝缘层上，包括上述开口部在内，形成扫描线的透明导电的电极端子，以及在图像显示部外的区域，由信号线的一部份形成信号线的透明导电的电极端子，在上述第1透明性绝缘基板上，形成在上述象素电极上和在上述扫描线电极端子上具有开口部的钝化绝缘层，以及形成信号线。3.如权利要求1所记载的液晶显示装置，其特征是在第1透明性绝缘基板的主平面上，形成至少由一层种金属层所构成的层叠的扫描线，在栅极上，形成比栅极宽的岛状的一种层叠，并且是由栅极绝缘层以及不含杂质的第1半导体层所组成，在扫描线与信号线的交叉点附近，也同样行成比扫描线宽的岛状的该层叠，在该栅极上的上述第1半导体层上，形成包括含杂质的第2半导体层和耐热金属层的层叠的一对源极/漏极以重叠该栅极，并且在扫描线与信号线的交叉点的该第一半导体层上，形成一种岛状且包括含杂质的第2半导体层和耐热金属层的层叠，在上述源极上、第1透明性绝缘基板上，以及扫描线与信号线交叉点上的耐热金属层上，由透明导电层与低电阻金属层层叠成信号线，在上述漏极上与在其周围具有低电阻金属层层叠成的第1透明性绝缘基板上形成透明导电性的象素电极，在图像显示部外的区域，第1透明性绝缘基板上形成含有扫描线的一部份的透明导电性扫描线电极端子，及在图像显示部外的区域，形成信号线的一部份的透明导电性信号线电极端子，在上述第1透明性绝缘基板上，形成在上述象素电极上和在上述扫描线电极端子上具有开口部的钝化绝缘层，以及形成信号线。4.如权利要求1所记载的液晶显示装置，其特征是在第1透明性绝缘基板的一个主平面上，由一层或多层的一种金属层形成侧面具有绝缘层的扫描线，在上述扫描线上形成一层或多层的栅极绝缘层，在栅极上的栅极绝缘层上，形成岛状的不含杂质的第1半导体层，在上述第1半导体层上，含有杂质的第2半导体层与耐热金属层层叠后形成一对源极/漏极，在图像显示部外的区域，扫描线上的栅极绝缘层形成开口部后，开口部内会外露扫描线的一部份，在上述源极上与第1透明性绝缘基板上，透明导电层与低电阻金属层层叠成信号线，在上述漏极上与在第1透明性绝缘基板周围具有低电阻金属层层叠上，形成透明导电性的象素电极，在上述开口部上，和在开口部周围的第1半导体层、第2半导体层以及耐热金属层的层叠上，形成透明导电性的扫描线电极端子，及在图像显示部外的区域，由信号线的一部份形成透明导电性的信号线电极端子，以及在上述第1透明性绝缘基板上，形成在上述象素电极上、在上述扫描线和信号线的电极端子上具有开口部的钝化绝缘层。5.如权利要求1所记载的液晶显示装置，其特征是在第1透明性绝缘基板的一个主平面上，由一层或多层的一种金属层形成侧面具有绝缘层的扫描线，在上述扫描线上形成一层或多层的栅极绝缘层，在栅极上的栅极绝缘层上，形成岛状的不含杂质的第1半导体层，在上述第1半导体层上，含有杂质的第2半导体层与耐热金属层层叠后形成一对源极/漏极，在图像显示部外的区域，扫描线上的栅极绝缘层形成开口部后，开口部内会外露出扫描线的一部份，在上述源极上与第1透明性绝缘基板上，透明导电层与低电阻金属层层叠成信号线，在上述漏极上与在第1透明性绝缘基板周围具有低电阻金属层层叠上，形成透明导电性的象素电极，形成包含该开口部的透明导电性的扫描线电极端子，及在图像显示部外的区域，由信号线的一部份形成透明导电性的信号线电极端子，以及在上述第1透明性绝缘基板上，形成在上述象素电极上、在上述扫描线和信号线的电极端子上具有开口部的钝化绝缘层。6.如权利要求1所记载的液晶显示装置，其特征是在第1透明性绝缘基板的一个主平面上，由一层或多层的一种金属层形成侧面具有绝缘层的扫描线，在上述扫描线上形成一层或多层的栅极绝缘层，在栅极上的栅极绝缘层上，形成比该栅极绝缘层稍小的岛状的不含杂质的第1半导体层，在上述第1半导体层上，含有杂质的第2半导体层与耐热金属层层叠后形成一对源极/漏极，在图像显示部外的区域，扫描线上的栅极绝缘层形成开口部后，开口部内会外露出扫描线的一部份，在上述源极上与第1透明性绝缘基板上，透明导电层与低电阻金属层层叠成信号线，在上述漏极上与在第1透明性绝缘基板周围具有低电阻金属层层叠上，形成透明导电性的象素电极，形成包含该开口部的透明导电性的扫描线电极端子，及在图像显示部外的区域，由信号线的一部份形成透明导电性的信号线电极端子，以及在上述第1透明性绝缘基板上，形成在上述象素电极上、在上述扫描线和信号线的电极端子上具有开口部的钝化绝缘层。7.如权利要求1所记载的液晶显示装置，其特征是在第1透明性绝缘基板的一个主平面上，由一层或多层的一种金属层形成侧面具有绝缘层的扫描线，在该栅极上以及在邻近该信号线和该扫描线交叉区的该扫描线上，形成由栅极绝缘层和不含杂质的第一半导体层所组成的岛状叠层，在该栅极之上的该第1半导体层上，含有杂质的第2半导体层与耐热金属层层叠后形成一对源极/漏极，在栅极上的第1半导体层上，含有杂质的第2半导体层与耐热金属层层叠后形成一对源极/漏极，在扫描线与信号线交叉点上的第1半导体层上，含有杂质的第2半导体层与耐热金属层的层叠形成一对源-漏极，以及在该信号线和该扫描线交叉区的该第一半导体层上，形成含有杂质的第2半导体层与一种耐热金属层的层叠在上述源极上，在第1透明性绝缘基板上，和在扫描线与信号线交叉点上的耐热金属层上，透明导电层与低电阻金属层层叠成信号线，在上述漏极上与在第1透明性绝缘基板周围具有低电阻金属层层叠上，形成透明导电性的象素电极，在图像显示部外的该第一透明绝缘基板上，形成由扫描线的一部份所组成的透明导电性的扫描线电极端子，以及在图像显示部外的区域，形成由信号线的一部份所组成的透明导电性的信号线电极端子，在上述第1透明性绝缘基板上，形成在上述象素电极上、在上述扫描线和信号线的电极端子上具有开口部的钝化绝缘层。8.如权利要求4～7任一项所记载的液晶显示装置，其特征是扫描线侧面所形成的绝缘层属于有机绝缘层。9.如权利要求4～7任一项所记载的液晶显示装置，其特征是扫描线侧面所形成的绝缘层属包含一种阳极氧化金属层，该绝缘层为第一金属的阳极氧化层。10.一种液晶显示装置的制造方法，该液晶显示装置是通过在一个主平面上至少具备绝缘栅极型晶体管、兼作上述绝缘栅极型晶体管栅极的扫描线以及也兼作源极布线的信号线、以及被连接到漏极布线的象素电极而构成的单位象素被排列成二维矩阵的第1透明性绝缘基板(有源基板)，与上述第1透明性绝缘基板对置的第2透明性绝缘基板或滤色片之间填充液晶而构成的，其制造方法，至少包括在栅极上透过栅极绝缘层，形成不含杂质的第1半导体层及含有杂质的第2半导体层，以及耐热金属层层叠后构成的半导体层的工序，形成兼作信号线的绝缘栅极型晶体管的源极布线，以及也兼作模拟象素电极的漏极布线的工序，两者包含一种透明导电层与一种低电阻金属层的层叠，以及包覆钝化绝缘层后，在上述模拟象素电极上形成开口部，去除上述开口部内的钝化绝缘层与低电阻金属层后，在上述开口部内将透明导电性的象素电极露出的工序。11.如权利要求10所记载的液晶显示装置，其制造方法的工序包括在第1透明性绝缘基板的一个主平面上，形成一层或多层由第1金属层构成扫描线的工序，依序包覆一层或多层的栅极绝缘层，不含杂质的第1非晶硅层、含有杂质的第2非晶硅层以及耐热金属层的工序，在栅极上，形成比栅极宽的岛状的上述耐热金属层、第2非晶硅层以及第1非晶硅层层叠来露出栅极绝缘层的工序，在图像显示部外的区域，在扫描线上的栅极绝缘层形成开口部后露出该扫描线的丨部分的工序，包覆透明导电层与低电阻金属层之后，选择性去除低电阻金属层、透明导电层、耐热金属层以及第2非晶质硅层，并且在栅极绝缘层上，形成低电阻金属层与透明导电层层叠成源极布线(信号线)以及由模拟象素电极所构成的漏极布线，两者包含低电阻金属层与透明导电层的层叠，如此部分重叠在栅极绝缘层上的栅极，以及形成包含开口部且由低电阻金属层与透明导电层层叠成的扫描线的模拟电极端子，以及在图像显示部外的区域，形成由信号线的一部分所组成信号线的模拟电极端子的工序，以及包覆钝化绝缘层后，在上述模拟象素电极上、扫描线与信号线的模拟电极端子上形成开口部，去除上述开口部内的钝化绝缘层与低电阻金属层之后，在上述开口部内会露出透明导电性的象素电极，以及透明导电性的扫描线电极端子与透明导电性的信号线电极端子的工序。12.如权利要求10所记载的液晶显示装置，其制造方法的工序包括在第1透明性绝缘基板的一个主平面上，形成一层或多层由第1金属层构成扫描线的工序，依序包覆一...

【专利技术属性】
技术研发人员：川崎清弘，
申请(专利权)人：广辉电子日本株式会社，友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[]