CN100419560C - 用于制造液晶显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

在有源矩阵型液晶显示器中的薄膜晶体管的源极和漏极之间的间隙中形成半导体膜。通过栅绝缘膜在所述半导体膜上形成用于栅极的金属膜。在金属膜上形成光致抗蚀剂膜，光致抗蚀剂膜具有在包括间隙的区域中的厚部分和在接触孔形成区中的开口部分。通过使用有机材料膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔。在包括间隙的区域中残留有机材料膜。通过使用残留的有机材料膜作为掩模，通过刻蚀第一金属膜在包括间隙的区域上形成栅极。在除了接触孔形成区之外的反射区中形成具有凸起和凹陷的有机材料膜。在具有凸起和凹陷的有机材料膜上形成反射电极。

Description

用于制造液晶显示器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造液晶显示器的方法，尤其是涉及一种在不增加光刻工艺时制造显示改善了光特性的液晶显示器的方法。
背景技术
在有源矩阵型液晶显示器中，为了改善反射电极的光散射特性，具有凸起和凹陷的有机材料膜形成为像素区中反射电极的底层膜，以及反射电极形成在底层膜(IDP：在单元漫反射镜中)上。在形成薄膜晶体管(TFT)的栅绝缘膜中的接触孔的情况中，为了消除接触孔的光刻工艺，当接触孔形成在IDR的有机材料膜中时接触孔依次形成在栅绝缘膜中(Hatta等人，在技术文献的文摘AM-LCD 02第207-210页的“A novel5-mask top-gate TFT process for reflective LCD panels”)。
将参考图6描述该方法。
图6(a)到6(d)是显示用于制造液晶显示器的常规方法的横截面图。首先，如图6(a)所示，例如，铬膜淀积在玻璃衬底100上，通过光刻工艺和刻蚀工艺在对应于布线区的部分中残留铬膜形成光屏蔽膜108。然后，在玻璃衬底100和光屏蔽膜108上形成氧化硅膜101。
紧接着，通过光刻工艺和刻蚀工艺在氧化硅膜101上依次形成ITO(氧化铟锡)膜102和金属膜103，和在栅极区中形成开口部分。然后，通过光刻工艺和刻蚀工艺在具有开口部分的金属膜103上依次形成非晶硅(a-Si)膜104和氮化硅膜105，并残留在栅极区中。
作为栅绝缘膜的氮化硅膜106形成在衬底的整个表面上。通过光刻工艺和刻蚀工艺还在膜106上形成用于栅极的金属膜，和在栅极区中形成栅极107。
紧接着，如图6(b)所示，形成用于IDR的有机材料膜109，并在有机材料膜109的表面上形成凸起和凹陷。例如，通过形成第一层有机材料膜、在该膜上进行曝光，同时随位置改变光的强度以便于以岛的形状残留该膜，和然后在其上形成第二层有机材料膜，来形成凸起和凹陷。
然后，如图6(c)所示，氮化硅膜106经受通过等离子体110的干法刻蚀，以形成栅绝缘膜的接触孔。随后，如图6(d)所示，金属膜淀积在反射区中形成反射电极111，并使用反射电极111作为掩模刻蚀金属膜103。
发明内容
然而，在上述方法中，在作为栅绝缘膜的氮化硅膜106中形成的接触孔中，用于IDR的有机材料膜109曝光于等离子体。当有机材料膜109曝光于等离子体时，修整有机材料膜109的表面，凸起和凹陷变小。当有机材料膜109的凸起和凹陷变小时，反射电极的光散射能力变低，并且带来反射电极不显示所期望的反射特性的问题。
本发明的目的是提供一种在不增加光刻工艺时制造显示改善了光特性的液晶显示器的方法。
用于制造本发明的液晶显示器的方法包括步骤：在有源矩阵型液晶显示器中的薄膜晶体管的源极和漏极之间的间隙中形成半导体膜，并通过栅绝缘膜在半导体膜上形成用于栅极的第一金属膜；在第一金属膜上形成第一有机材料膜，第一有机材料膜具有包括间隙的区域中的厚部分和在接触孔形成区中的开口部分；借助于第一有机材料膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔，同时在包括间隙的区域中残留第一有机材料膜；借助于残留的第一有机材料膜作为掩模通过刻蚀第一金属膜在包括间隙的区域上形成栅极；并在除了接触孔形成区之外的反射区中形成具有凸起和凹陷的第二有机材料层，并在具有凸起和凹陷的第二有机材料层上形成反射电极。
根据该方法，可以在形成用于IDR的有机材料膜之前形成接触孔。因此，用于IDR的有机材料膜不曝光于在形成接触孔中使用的等离子体。因此，所获得的液晶显示器能够显示由IDR引起的所需的光特性。而且，由于不需要附加的光刻工艺，所以工艺不会变得复杂。
在用于制造根据本发明的液晶显示器的另一实施例中，优选的是，源极是由透明电极和形成在透明电极上的第二金属膜构成，当第一金属膜留在在包括间隙的区域上时，刻蚀第一金属膜和第二金属膜。
在用于制造根据本发明的液晶显示器的另一实施例中，优选的是，通过使用具有屏蔽部分、半透明部分和透明部分的掩模，使得屏蔽部分设置在包括间隙的区域中以及透明部分设置在接触孔形成区中，在有机材料膜上进行曝光并显影曝光的有机材料膜，形成第一有机材料膜。该掩模优选是半色调掩模或者衍射掩模。
在用于制造根据本发明的液晶显示器的另一实施例中，优选的是，借助于第一有机材料膜作为掩模来刻蚀在接触孔形成区中的第一金属膜，然后借助于第一金属膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔。
通过下述步骤获得根据本发明的液晶显示器，在有源矩阵型液晶显示器中的薄膜晶体管的源极和漏极之间的间隙中形成半导体膜，并通过栅绝缘膜在半导体膜上形成用于栅极的第一金属膜；在第一金属膜上形成第一有机材料膜，第一有机材料膜具有包括间隙的区域中的厚部分和在接触孔形成区中的开口部分；借助于第一有机金属膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔，同时在包括间隙的区域中残留第一有机材料膜；借助于残留的第一金属膜作为掩模通过刻蚀第一金属膜在包括间隙的区域上形成栅极；和在除了接触孔形成区之外的反射区中形成具有凸起和凹陷的第二有机材料膜，并在具有凸起和凹陷的第二有机材料膜上形成反射电极。
附图说明
图1是表示通过用于制造根据本发明的液晶显示器的方法获得的液晶显示器的部分横截面图；
图2a和2b是表示用于制造根据本发明的液晶显示器的方法的横截面图；
图3a到3c是表示用于制造根据本发明的液晶显示器的方法的横截面图；
图4a到4c是表示用于制造根据本发明的液晶显示器的方法的横截面图；
图5是表示通过用于制造根据本发明的液晶显示器的方法获得的液晶显示器的特性图；和
图6a到6d是表示用于制造液晶显示器的传统方法的横截面图。
具体实施方式
将参考附图具体描述本发明的实施例。
图1是表示通过用于制造根据本发明的液晶显示器的方法获得的液晶显示器的部分横截面图。这里解释的情况是液晶显示器是透射反射型液晶显示器。而且，关于下面要解释的部分，描述的是有源矩阵型液晶显示器中的栅极、栅绝缘膜和它们的附近的区域，省略的是和本发明不直接相关的其它部分。其它部分的结构和传统结构几乎相同。
阻止光直接入射到TFT上的光屏蔽膜20设置在作为绝缘透明衬底的玻璃衬底10的一个主表面上。光屏蔽膜20形成在对应于包括后面所述的源极和漏极之间区域(间隙)的区域的玻璃衬底上的区域中。作为层间绝缘膜的氧化硅膜(例如，SiO2)11形成在玻璃衬底10上，该玻璃衬底10具有形成在其上的光屏蔽膜20。另外，可以使用石英衬底或者透明塑料衬底代替玻璃衬底。绝缘透明衬底由此用在透射反射型液晶显示器的情况中，同时硅衬底可以用在反射型液晶显示器的情况中。而且，在反射型液晶显示器的情况中，不需要光屏蔽膜。
在氧化硅膜11上形成源极和漏极。源极和漏极的每一个具有由作为透明电极的ITO膜12和形成在ITO膜12上的金属膜13构成的两层结构。另外，源极和漏极不局限于两层结构，并可以由一层、三层或者更多层构成。在源极和漏极之间形成间隙，并在间隙中和间隙附近的源极和漏极上形成作为半导体膜的a-Si膜14。
在a-Si膜14上形成作为栅绝缘膜的氮化硅膜(例如，SiN)15。在a-Si膜14、氮化硅膜15、源极和漏极上形成作为栅绝缘膜的氮化硅膜16。在氮化硅膜(例如，SiN)16的开口部分16b中形成接触孔，并形成形成凸出于接触孔侧的突出部分16a。另外，这里解释的情况是栅绝缘膜具有由氮化硅膜15和16构成的两层结构；栅绝缘膜可以具有单层结构。在包括氮化硅膜16的间隙的区域中形成栅极17。在具有这种结构的反射区(设置反射电极的区域)上形成用于IDR的有机材料膜18。由于在形成有机材料膜18时构成有机材料膜18的材料开始包围部分16a，所以突出部分16a嵌入有机材料膜18中。在有机材料膜18的表面上形成凸起和凹陷以提供具有光散射能力的反射电极。在有机材料膜18上形成反射电极19。另外，用作栅极17和反射电极19的材料通常是已使用的材料。
在由此构成的液晶显示器中，在形成接触孔时构成IDR结构的有机材料膜18不曝光于等离子体，并由此能够保持凸起和凹陷的所需形状。因此，使用IDR的液晶显示器能够充分地显示光效果。
下面将参考图2到4描述用于制造根据这个实施例的液晶显示器的方法。图2到4是表示用于制造根据本发明的液晶显示器的方法的横截面图。
首先，例如，如图1(a)所示，铬膜淀积在玻璃衬底10上，以及通过光刻工艺和刻蚀工艺在对应于布线区的部分(包括源极和漏极之间的间隙的区域)中残留铬膜形成光屏蔽膜20。接下来，作为层间绝缘膜的氧化硅膜11形成在玻璃衬底10和光屏蔽膜20上。
然后，如图2(a)所示，在氧化硅膜11上依次形成ITO膜12和金属膜13，以及通过光刻工艺和刻蚀工艺在栅极区中形成开口部分(间隙)21。为了改善要在其上形成的膜的覆盖，开口部分21配备有锥形部分21a，使得宽度朝氧化硅膜11的一侧减小。另外，在该部分的结构中，绝对必要的是，金属膜13的边缘部分存在于ITO膜12的内侧上而不是边缘部分，并优选提供锥形。在这种结构中，在形成a-Si膜之前，通过用PH3的等离子体照射该结构，P原子吸附在ITO膜12的表面上。结果，在a-Si和ITO之间获得欧姆特性。
随后，如图2(b)所示，a-Si膜14和氮化硅膜15依次形成在具有开口部分21的金属膜13上，并通过光刻工艺和刻蚀工艺留在在栅极区中(间隙和以及间隙附近中的源极和漏极)。
接下来，作为栅绝缘膜的氮化硅膜16形成在衬底的整个表面上。而且，如图3(a)所示，用于栅极的金属膜17形成在膜16上。另外，作为有机材料膜的光致抗蚀剂膜31形成在膜17上。使用半色调掩模33对光致抗蚀剂膜31构图。
半色调掩模33具有通过部分光的半透明部分33a、透过全部光的透明部分33b和不透光的光屏蔽部分33c。在对应于在栅绝缘膜中形成接触孔的区域提供半色调掩模33的透明部分33b。在对应于包括间隙21的区域提供屏蔽部分33c。半透明部分33a构成半色调掩模33的其它部分。
当使用半色调掩模33曝光光致抗蚀剂时，全部曝光的光(图中的箭头S)穿过透明部分33b，曝光的光的一部分(图中的箭头Y)穿过半透明部分33a。其间，曝光的光不透过屏蔽部分33c。因此，对应于屏蔽部分33c的部分中的光致抗蚀剂构成厚部分31a。另外，去除掉对应于半透明部分33a的部分中的光致抗蚀剂，并形成开口部分32。而且，部分地去除掉对应于半透明部分33a的部分中的光致抗蚀剂。以这种方式，形成具有厚部分31a和开口部分32的光致抗蚀剂膜31。
接下来，如图3(b)所示，使用光致抗蚀剂膜31作为掩模刻蚀用于栅极的金属膜17。通过这种方式，曝光对应于开口部分32的氮化硅膜16。然后，如图3(c)所示，使用刻蚀的金属膜17作为掩模对曝光的氮化硅膜16干法刻蚀，并由此形成接触孔。在这点上，在接触孔中形成锥形部分16c，使得宽度朝着金属膜13减小。用作等离子体的例子是SF6和O2的混合气体。混合气体刻蚀有机材料，并由此减小光致抗蚀剂膜31的厚度。然后，在光致抗蚀剂膜31中，仅仅厚部分31a留在包括用于栅极的金属膜17的间隙的区域上。当除了剩余的厚部分31a以外的光致抗蚀剂残留在金属膜17上时，期望通过用O2等离子体灰化去除掉残留的抗蚀剂。
然后，如图4(a)所示，使用厚部分31a作为掩模刻蚀金属膜17，并在包括氮化硅膜16的间隙的区域中形成栅极。同时，刻蚀构成源极的金属膜13。当刻蚀金属膜13时，在氮化硅膜16中形成由于过刻蚀导致的突出部分16a。随后，如图4(b)所示去除掉光致抗蚀剂的厚部分31a。
接下来，如图4(c)所示，在反射区(包括栅极17和接触孔的氮化硅膜的锥形部分)而不是接触孔形成区中形成用于IDR的有机材料膜18，并在有机材料膜18的表面上形成凸起和凹陷。在这点上，由于构成有机材料膜18的材料开始包围绕氮化硅膜16的突出部分16a，该部分16a嵌入有机材料膜18中。例如，通过形成第一层有机材料膜、在膜上进行曝光同时随着位置改变光密度以岛的形式残留有机材料膜，和在第一层有机材料膜上形成第二层有机材料膜，完成凸起和凹陷的形成。而且，凸起和凹陷的形成不局限于上述的方法，并可以用多种方法实现。
然后，在有机材料膜18上淀积金属膜，并形成反射电极19。而且，作为有机材料膜18的材料，可以使用光致抗蚀剂。作为反射电极19的材料，可以使用铝。由此获得如图1所示的结构。
在本发明的方法中，具有包括源极和漏极之间间隙的区域中的厚部分并还具有接触孔形成区中的开口的光致抗蚀剂膜，其形成在用于栅极的金属膜上。使用光致抗蚀剂膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔，同时光致抗蚀剂膜残留在包括间隙的区域中，并使用光致抗蚀剂膜作为掩模通过刻蚀金属膜在包括间隙的区域上形成栅极。由此可以在形成用于IDR的有机材料膜之前形成接触孔。因此，在形成接触孔时用于IDR的有机材料膜不曝光于等离子体。因此，所获得的液晶显示器能够显示由于IDR引起的期望的光特性。而且，由于不需要附加的光刻工艺，所以工艺不会变得复杂。
接下来，下面将描述实施的例子以阐明本发明的效果。图5是表示通过用于制造根据本发明的实施例的液晶显示器的方法获得的液晶显示器的特性。图5表示反射系数和视角之间的关系，其中虚线表示由本发明的方法获得的液晶显示器，然而实线表示由传统方法获得的液晶显示器。
通过如下所述进行测试：以从液晶显示器的法线到面板表面的方向偏转30°的方向施加光，并观察通过液晶显示器反射的光(反射系数)。然后，当改变位置观察时，在每个位置测量反射系数。而且，在法线到面板表面的方向观察的情况设置为0°视角。
从图5可以看出，在通过本发明的方法获得的液晶显示器中，由于用于IDR的有机材料膜不曝光于等离子体，所以IDR显示期望的散射性能。换句话说，在图5中的峰值相对宽。此时，通过传统方法获得的液晶显示器中，由于用于IDR的有机材料膜曝光于等离子体，所以IDR不显示期望的散射性能。换句话说，图5中的峰值相对窄。
本发明不局限于上述的实施例，并能够用其多种变型实施。例如，在上述实施例中使用的材料和结构不受限制，并且也可以使用能够展示这些功能的材料和结构的替代物。换句话说，上述实施例描述了氧化硅膜用作层间绝缘膜、氮化硅膜用作栅绝缘膜和铬膜用作光屏蔽膜的情况。然而，在本发明中，只要显示等价作用，可以使用其它的材料。而且，尤其不限制每层膜的厚度，只要显示每层膜的作用即可。
另外，上述实施例描述使用半色调掩模的情形。在本发明中，也可以使用具有屏蔽部分、透明部分和半透明部分的衍射掩模以形成具有厚部分和开口部分的光致抗蚀剂膜。在衍射掩模的情况中，形成小于曝光的分辨率极限的图案，并将该部分设置为半透明部分。通过用小图案衍射光，微弱的光透过掩模。
尽管上述实施例描述了透射反射型液晶显示器的情况，但是本发明同样可应用于反射型液晶显示器的情况。除了不需要光屏蔽膜、反射电极形成在氮化硅膜的开口部分中等之外，反射型装置的情况几乎和透射反射型装置的情况一样。
如上所述，根据用于制造本发明的液晶显示器的方法，在用于栅极的金属膜上形成第一有机材料膜，该第一有机材料膜在包括源极和漏极之间间隙的区域中具有厚部分并且在接触孔形成区中还具有开口部分。使用第一有机材料膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔，同时第一有机材料膜残留在包括间隙的区域中，并使用第一有机材料膜作为掩模通过刻蚀金属膜在包括间隙的区域上形成栅极。由此可以在形成用于IDR的有机材料膜之前形成接触孔。因此，用于IDR的有机材料膜不曝光于在形成接触孔中使用的等离子体。因此，所得到的液晶显示器能够显示由于IDR引起的期望的光特性。而且，由于不需要另外的光刻工艺，所以工艺不会变得复杂。
工业实用性
本发明可应用于反射型液晶显示器和透射反射型液晶显示器。
序列表
10，100...玻璃衬底
11，101...氧化硅膜
12，102...ITO膜
13，103...金属膜
14，104...a-Si 膜
15，16，105，106...氮化硅膜
16a...突出部分
16b，32...开口部分
16c...锥形部分
17，107...栅极
18，109...有机材料膜
19...反射电极
20，108...光屏蔽膜
31...光致抗蚀剂膜
33...半色调掩模
33a...半透明部分
33b...透明部分
33c...光屏蔽部分
110...等离子体

Claims (8)

1. 一种用于制造液晶显示器的方法，包括步骤：
在有源矩阵型液晶显示器中的薄膜晶体管的源极和漏极之间的间隙中形成半导体膜，并通过栅绝缘膜在半导体膜上形成用于栅极的第一金属膜；
在第一金属膜上形成第一有机材料膜，该第一有机材料膜具有在包括间隙的区域中的厚部分和在接触孔形成区中的开口部分，该开口部分是在形成第一金属膜之后形成的；
通过使用第一有机材料膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔，同时在包括间隙的区域中残留第一有机材料膜；
通过使用残留的第一有机材料膜作为掩模，通过刻蚀第一金属膜在包括间隙的区域上形成栅极；和
在除了接触孔形成区之外的反射区中形成具有凸起和凹陷的第二有机材料膜，并在具有凸起和凹陷的第二有机材料膜上形成反射电极。
2. 如权利要求1所述的方法，其中源极是由透明电极和形成在透明电极上的第二金属膜构成，并且当第一金属膜残留在包括间隙的区域上时，刻蚀第一金属膜和第二金属膜。
3. 如权利要求1所述的方法，其中通过使用具有屏蔽部分、半透明部分和透明部分的掩模，使得屏蔽部分设置在包括间隙的区域中以及透明部分设置在接触孔形成区中，在有机材料膜上进行曝光并显影曝光的有机材料膜，形成第一有机材料膜。
4. 如权利要求3所述的方法，其中该掩模是半色调掩模或者衍射掩模。
5. 如权利要求1-4的任一项所述的方法，其中通过使用第一有机材料膜作为掩模来刻蚀在接触孔形成区中的第一金属膜，然后通过使用第一金属膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔。
6. 一种由下述步骤获得的液晶显示器：
在有源矩阵型液晶显示器中的薄膜晶体管的源极和漏极之间的间隙中形成半导体膜，并通过栅绝缘膜在半导体膜上形成用于栅极的第一金属膜；
在第一金属膜上形成第一有机材料膜，该第一有机材料膜在具有包括间隙的区域中的厚部分和在接触孔形成区中的开口部分，该开口部分是在形成第一金属膜之后形成的；
通过使用第一有机材料膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔，同时在包括间隙的区域中残留第一有机材料膜；
通过使用残留的第一有机材料膜作为掩模，通过刻蚀第一金属膜在包括间隙的区域上形成栅极；和
在除了接触孔形成区之外的反射区中形成具有凸起和凹陷的第二有机材料膜，并在具有凸起和凹陷的第二有机材料膜上形成反射电极，
其中所述源极是由透明电极和形成在透明电极上的第二金属膜构成，并且当第一金属膜残留在包括间隙的区域上时，刻蚀第一金属膜和第二金属膜。
7. 如权利要求6所述的显示器，其中通过使用具有屏蔽部分、半透明部分和透明部分的掩模，使得屏蔽部分设置在包括间隙的区域中以及透明部分设置在接触孔形成区中，在有机材料膜上进行曝光并显影曝光的有机材料膜，形成第一有机材料膜。
8. 如权利要求6或7所述的显示器，其中通过使用第一有机材料膜作为掩模来刻蚀在接触孔形成区中的第一金属膜，然后通过使用第一金属膜作为掩模在栅绝缘膜中形成接触孔。
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