CN1648749A - 液晶显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液晶显示装置，采用耐热金属层与铝层层迭成的源极/漏极配线，并以追加扩大上述开口部的制造过程，解决去除漏极上的开口部内的铝层后所产生的钝化绝缘层的焊蚀。本发明也公开了一种液晶显示装置的制造方法。

Description

液晶显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有彩色图像显示功能的液晶显示装置，以及具体地，涉及一种主动型的液晶显示装置。
背景技术
近年来，在细微加工技术、液晶材料技术以及高密度装配技术等的进步之下，5～50cm对角的液晶显示装置，以商业用的标准，大量使用在电视图像或各种图像显示机器上。此外，在构成液晶面板的两片玻璃电路板中之任意一面上，事先形成RGB的着色层，可轻松实现显色。尤其是每个像素内置开关组件，也就是主动型的液晶面板，既可以减轻低阶失真和加速响应速度，还能保证图像达到高对比度。
上述的液晶显示装置(液晶面板)，一般是由200～1200条的扫描线及300～1600条的信号线并排列成矩阵形，为了支持显示容量扩增，同时着手进行大画面化以及高精细化。
图5表示液晶面板的装配状态图，其中采用导电性粘着剂，将提供驱动信号的半导体集成线路芯片3，连接至构成液晶面板1的一面透明性絶缘电路板。例如。以在玻璃基板2上所形成的扫描线电极端子5的COG(Chip-On-Glass)方式，或是以聚亚醯膜类树脂薄膜为基础，使用含有导电性介质的适当粘着剂，将具有金属或焊锡电镀之铜箔的端子的TCP薄膜4，加压焊接至信号线的电极端子6，并且采用固定TCP(Tape-Carrier-Package)等装配方式，以便于将电气信号提供至图像显示部。为方便说明，同时以图表说明上述两种装配方式，实际上可适当任选其中一种方式。
大致位于液晶面板1的中央，连接显示部内的像素、扫描线以及信号线的电极端子5、6之间的配线路7、8，其结构没有未必要与电极端子5，6使用相同的导电材。9是所有液晶元共通，在对置面上具有透明导电性对置电极的另一片透明性絶缘电路板、对置的玻璃电路板或彩色滤光片。
图6表示依据每一像素配置的絶缘栅极型薄膜晶体管10，以作为开关组件的主动型液晶显示装置的等效电路图，其中11(在图5中是7)是扫描线。12(在图5中是8)是信号线。13是液晶元，将液晶元13作为电性方面的容量组件使用。以实线描绘的组件，是在构成液晶面板的一面的玻璃基板2上形成，以虚线描绘所有液晶元13共通的对置电极14，是在另一面玻璃电路板9对置的主平面上形成。当绝缘栅极型薄膜晶体管10的OFF电阻或者液晶元13的电阻变低时，或者重视显示图像的灰阶性时，可在液晶元13并联施加辅助性的储存电容15等，在电路上略施巧思，以扩大作为负荷的液晶元13的时间常数，16是储存电容15之共通母线所构成的储存电容。
图7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的两片玻璃基板2、9在树脂性纤维、空心颗粒或彩色滤光片9上形成，透过设置柱状间隔物等间隔材(图中未标示)，保持约几μm的等距隔开后形成，在玻璃电路板9的周边，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)而形成密闭空间，并在该密闭空间填充液晶17。
实现显色时，使用称为着色层18的染料或颜料或两者兼用，以厚度约1～2μm的有机薄膜包覆在玻璃电路板9的密闭空间，因此便具有显色功能，具有显色功能的玻璃电路板9，俗称彩色滤光片(ColorFilter，简称CF)。根据液晶材料17的特性，玻璃电路板9的上方或玻璃基板2的下方之任一方，或是在两面上贴上偏光板19之后，液晶面板1即可发挥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，通常偏光板19需要两片，图中虽未标示，穿透型液晶面板的光源是配置背面光源，并从下方照射白光。
在连接液晶17的两片玻璃基板2、9上形成厚度约0.1μm的聚亚醯膜类树脂薄膜20，其是决定液晶分子方向的定向膜。21是连接絶缘栅极型薄膜晶体管10的漏极以及透明导电性像素电极22的漏极(配线)，大部分与信号线(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，细节叙述如后。在彩色滤光片9上相接后，并在着色层18的边界形成厚度约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，也就是俗称的黑色矩阵框(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薄膜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薄膜晶体管有二种，其中之一称为蚀刻中止层型，相关内容将于以往范例中详细说明。图8是以往构成液晶面板的主动电路板(显示装置用半导体装置)的单位像素平面图，图8(e)的A-A’、B-B’以及C-C’线上的剖面图如图9所示，以下简单说明其制造过程。
首先，如图8(a)与图9(a)所示，具有优异耐热性、耐药品性与透明性，作为绝缘性电路板，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(溅镀)等真空制膜装置，包覆薄膜厚度约0.1～0.3μm的第一金属层，透过细微加工技术，选择性形成具有栅极11A的扫描线11及储存电容线16。经整体考虑后，扫描线的材质选用具有耐热性、耐药品性、耐氟酸性以及导电性，一般则是使用Cr，Ta，MoW合金等具有优异耐热性的金属或合金。
为适应于液晶面板的大画面化及高精细化，将扫描线的电阻值降低，所以虽然使用AL(铝)作为扫描线的材料很合理，但单体的AL耐热性低，所以上述耐热金属Cr，Ta，Mo或是与硅化物层迭，或是在AL的表面以阳极氧化施加氧化层(Al2O3)，是目前一般所使用的技术。换言之，扫描线11是由一层以上的金属层所构成。
其次是在整体玻璃基板2上，使用PCVD(等离子体)装置，例如以约0.3-0.05-0.1μm的薄膜厚度，依序包覆在构成栅极绝缘层的第一SiNx(硅窒化)层30，以及几乎不含杂质，由绝缘栅极型薄膜晶体管的信道构成第一非晶质硅(A-Si)层31，以及由保护信道的绝缘层构成第二SiNx层32与三种薄膜层，如图8(b)与图9(b)所示，透过细微加工技术，选择性保留栅极11A上宽度较栅极11A狭窄的第二SiNx层，作为保护絶缘层32D，并露出第一非晶质硅层31。
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二非晶质硅层33，如图8(c)与图9(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，以及低电阻配线层、薄膜厚度约0.3μm的AL薄膜层35，以及薄膜厚度约0.1μm作为中间导电层的Ti薄膜层36，透过细微加工技术，属于源极/漏极配线材的这三种薄膜层34A，35A以及36A，经层迭后选择性形成绝缘栅极型薄膜晶体管的漏极21以及源极的信号线12。以形成源极/漏极配线所使用的感光树脂图形为光罩板，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之间的第二非晶质硅层33，露出保护绝缘层32D，同时在其它区域，去除第一非晶质硅层31，露出栅极絶缘层30后，即可形成上述的选择性图形。如此一来，在存在信道保护层的第二SiNx层32D(蚀刻中止层或是信道保护层)之下，第2非晶质硅层33会自动结束蚀刻，此一制造方法称为蚀刻中止层型。
源极/漏极12、21与保护绝缘层32D的一部分(几μm)形成平面式重迭，以避免绝缘栅极型薄膜晶体管的构造偏移。此一重迭会以寄生容量产生电性作用，虽然越小越好但仍需根据曝光机的调整精度、光罩板的精度、玻璃电路板的膨胀系数以及曝光时的玻璃电路板温度来决定，实用性数值约为2μm左右。
去除上述感光树脂图形后，在整体玻璃基板2，作为透明性绝缘层的栅极绝缘层也同样使用PCVD装置，包覆约0.3μm薄膜厚度的SiNx层作为钝化绝缘层37，如图8(d)与图9(d)所示，透过细微加工技术，在漏极21上，以及在扫描线11与信号线12的电极端子形成区域，分别形成开口部62、63、64，去除开口部63内的钝化绝缘层37与栅极绝缘层30之后，在开口部63内露出扫描线的一部分，同时，去除开口部62、64内的钝化绝缘层37，露出漏极21的一部分与信号线的一部分6。在储存电容线16(平行束起的电极图形)上形成开口部65，露出储存电容线16的一部分。
最后，使用SPT等真空制膜装置，以薄膜厚度约0.1～0.2μm的透明导电层，例如包覆ITO(Indium-Tin-Oxide)、或是IZO(Indium-Zine-Oxide)，如图8(e)与图9(e)所示，透过细微加工技术，在含有开口部62的钝化绝缘层37上，选择性形成像素电极22，即完成主动基板2。以开口部63内所露出的一部分扫描线11作为电极端子5，也可以开口部64内所露出的一部分信号线12作为电极端子6，如图中所示，虽然也可以在包含开口部63、64的钝化绝缘层37上，选择性形成由ITO所构成的电极端子5A、6A，通常也同时形成连接电极端子5A、6A之间的透明导电性的短路电路40。其中的理由，图中虽未标示，电极端子5A、6A与短路电路40之间形成细长条状而变成高电阻化，因此可作为防静电措施的高电阻。虽未制定编号，同样对包含开口部65的储存电容线16会形成电极端子。
信号线12的配线电阻不会造成问题时，不一定需要由AL构成的低电阻配线层35，此时，只要选用Cr、Ta、MoW等耐热金属材料，源极/漏极配线12、21即可简化成单层。如此一来，最重要的是源极/漏极配线使用耐热金属层，并确保电性连接第二非晶质硅层，关于绝缘栅极型薄膜晶体管的耐热性，先行范例的特开平7-74368号公报已有详细记载。此外，在图8(c)当中，储存电容线16与漏极21透过栅极绝缘层30，由平面重迭的领域50(朝右下方斜线部)形成储存电容15，故于此省略详细说明。
专利文献1：特开平7-74368号公报
以上虽省略说明五片光罩板的详细处理发展，因半导体层的条纹化过程合理化以及取得减少一次接触点形成过程的结果，导入蚀刻中止层型的技术后，当初必须要有7～8片左右的光罩板，经导入干式蚀刻技术后，现在已减少至5片，可望大幅减轻处理成本。为降低液晶显示装置的生产成本，首先必须在主动电路板的制作过程上降低处理成本，其次必须在面板组装过程与模块装配过程上降低零件成本，这也是一般所熟悉的开发目标。降低处理成本的方法包括缩短处理的删减过程、开发低廉的处理或是更换处理，以下则是以4片光罩板可制成主动电路板，也就是使用4片光罩板处理以删减过程的范例进行说明。4片光罩板处理是在导入半色调图像曝光技术后，删减照相蚀刻过程，图12是支持4片光罩板处理的主动电路板的单位像素平面图，图11表示图10(e)的A-A’、B-B’以及C-C’线上的剖面图。如上所述，大多采用的絶缘栅极型薄膜晶体管有二种，此处采用的是信道蚀刻型的絶缘栅极型薄膜晶体管。
首先与5片光罩板处理一样，在玻璃基板2的一个主平面上，使用SPT等真空制膜装置，包覆薄膜厚度约0.1～0.3μm的第1金属层，如图10(a)与图11(a)所示，透过细微加工技术，选择性形成栅极11A的扫描线11以及储存电容线16。
接着，在整体玻璃基板2上使用PCVD装置，例如以约0.3-0.2-0.05μm薄膜厚度，依序包覆构成栅极絶缘层的SiNx层30，以及几乎不含杂质，由绝缘栅极型薄膜晶体管的信道构成第1非晶质硅层31，以及含有杂质，由绝缘栅极型薄膜晶体管的源极/漏极构成第2非晶质硅层33及三种薄膜层。接着，使用SPT等真空制膜装置，例如以Ti薄膜层34作为薄膜厚度约0.1μm的耐热金属层，以AL薄膜层35作为薄膜厚度约0.3μm的低电阻配线层，以及以Ti薄膜层36作为薄膜厚度约0.1μm的中间导电层，依序包覆源极/漏极配线材，透过细微加工技术，选择性形成与栅极11A部分重迭的絶缘栅极型薄膜晶体管的漏极21以及作为源极的信号线12，形成此一选择性图形时，透过半色调图像曝光技术，如图10(b)与图11(b)所示，例如源极/漏极之间的信道形成区域80B(斜线部)的薄膜厚度为1.5μm，而合理化形成比源极/漏极配线形成区域80A(12)、80A(21)的薄膜厚度3μm还要薄的感光树脂图形80A、80B，这就是四片光罩板最大的特征。
在这种情形下，制造液晶显示装置用电路板时，感光树脂图形80A、80B通常是使用一般正光阻型的感光树脂，源极/漏极配线形成区域80A为黑色，也就是形成Cr薄膜，信道区域80B则是灰色，例如宽度约0.5～1.5μm的Line And Space的Cr图形，其它区域则是白色，也就是可以使用去除Cr薄膜的光罩板。灰色区域因为曝光机的分辨率不佳，无法解析出细微的Line And Space，可从显示器光源穿透一半左右的光罩板照射光，以配合正光阻型感光树脂剩余薄膜的特性，如图11(b)所示，即可取得具有剖面形状的感光树脂图形80A、80B。
以上述感光树脂图形80A、80B作为为光罩板，如图11(b)所示，依序蚀刻Ti薄膜层36、AL薄膜层35、Ti薄膜层34、第二非晶质硅层33以及第一非晶质硅层31并露出栅极绝缘层30之后，如图10(c)与图11(c)所示，以氧电浆等的灰化方式，当感光树脂图形80A、80B的薄膜厚度减少1.5μm以上，感光树脂图形80B便会消失并露出信道区域，同时，只有80C(12)、80C(21)可以直接留在源极/漏极配线形成区域。再以减少薄膜厚度的感光树脂图形80C(12)、80C(21)作为光罩板，然后依序蚀刻源极/漏极配线间(信道形成区域)的Ti薄膜层、AL薄膜层、Ti薄膜层、第二非晶质硅层33A以及第一非晶质硅层31A，第一非晶质硅层31A保留约0.05～0.1μm进行蚀刻。在金属层蚀刻后，第一非晶质硅层31A保留约0.05～0.1μm进行蚀刻后构成源极/漏极配线，在这种制造方法下所取得的绝缘栅极型薄膜晶体管，通称为信道蚀刻型。上述氧电浆处理时，由于光阻图形80A是在减少薄膜厚度后才变成80C，最好是加强异向性才能有效抑制图形尺寸的变化，具体而言，其中以RIE(Reactive Ion Etching Plasama)方式、具有高密度离子源的ICP(Inductive Coupled Plasma)方式或是TCP(Transfer Coupled Plasama)方式的氧电浆处理为最理想。
在去除上述感光树脂图形80C(12)、80C(21)之后，与五片光罩板处理相同，如图10(d)与图11(d)所示，在整体玻璃基板2上，包覆透明性绝缘层薄膜厚度约0.3μm的第二SiNx层，作为钝化绝缘层37，在漏极21上扫描线11上以及信号线12形成的电极端子的区域，分别形成开口部62、63、64，去除开口部63内的钝化绝缘层37以与栅极绝缘层30之后，在开口部63内露出一部分扫描线，同时，去除开口部62、64内的钝化绝缘层37，分别在开口部62内露出一部分漏极21，以及在开口部64内露出一部分信号线。同样在储存电容线16上形成开口部65之后，露出储存电容线16的一部分。
最后，使用SPT等真空制膜装置，包覆薄膜厚度约0.1～0.2μm的透明导电层，例如ITO或是IZO，如图10(e)与图11(e)所示，透过细微加工技术，在钝化绝缘层37上选择性形成包含开口部62的透明导电性像素电极22后，即可完成主动基板2。关于电极端子，在此阶段同样也是包含开口部63、64，在钝化绝缘层37上选择性形成由ITO所构成的透明导电性电极端子5A、6A。
在这一类五片光罩板处理以及四片光罩板处理上，也同时进行漏极21接触点扫描线11的形成过程，因此，支持该处理的开口部62、63内的绝缘层厚度与种类各有不同。相较于栅极绝缘层30，钝化绝缘层37的制膜温度不但低而且品质差，使用氟氟酸类蚀刻液进行蚀刻时，蚀刻速度分别差距在数1000/分、数100/分甚至一位数，加上漏极21上的开口部62的剖面形状上方，因过度蚀刻而无法控制孔径，因此采用氟类气体的干式蚀刻。
即使采用干式蚀刻，漏极21上的开口部62也只有钝化绝缘层37，相较于扫描线11上的开口部63，仍难以避免过度蚀刻，加上材质的关系，漏极21(中间导电层36A)因为蚀刻气体而减少薄膜厚度。此外，结束蚀刻后去除感光树脂图形时，首先因为去除氟素化的表面聚合物而氧电浆灰化，感光树脂图形的表面约删减0.1～0.3μm左右，之后使用有机剥离液(例如东京应化制的剥离液106等)施以药液处理，虽然这是常见的处理方式，但是，当中间导电层36A的厚度减少，并露出底层的铝层35A的状态下，经氧电浆灰化处理后，铝层35A的表面形成绝缘体的AL2O3之后，与像素电极22之间将无法取得良好的电阻性接触点。
因此，以中间导电层36A的薄膜厚度减少也不受影响为前提，先将薄膜厚度设定在0.2μm，即可避开上述的问题。或是也可以在开口部62～65形成时，采取去除铝层35A并露出底层耐热金属层的Ti薄膜层34A，然后形成像素电极22的预防措施，此时，其优点是一开始便不需要中间导电层36A。
不过，薄膜厚度的面内如果没有良好的均等性，前项的措施未必能够发挥有效作用。除此之外，如果蚀刻速度的面内均等性不佳也是一样。虽然后者的措施不需要中间导电层36A，但当增加铝层35A的去除过程或是开口部62的剖面控制不足，都可能造成像素电极22分段。
发明内容
有鉴于相关现状，本发明的目的在于简化开口部62的剖面控制，除了确保漏极21与像素电极22之间的接触点，并利用耐热金属层以及铝层2层构成信号线12简化装置之外，还能降低主动电路板的制造成本。
根据本发明，控制开口部62的剖面时，追加蚀刻开口部62内的钝化绝缘层，以达到扩大开口部62的目的，如此一来，即可解决因铝层的Side Etch而引起开口部62的底部焊蚀。
根据本发明的一方面，提供一种液晶显示装置，在一个主平面上，至少具有由绝缘栅极型薄膜晶体管，以及上述绝缘栅极型薄膜晶体管栅极的扫描线，与作为源极配线的信号线，以及连接漏极配线的像素电极所构成的单位像素，包括由单位像素排列成二次元矩阵的第一透明性絶缘电路板，与上述第一透明性絶缘电路板相对的第二透明性絶缘电路板或彩色滤光片之间，填充液晶后构成液晶显示装置，其特征在于：在第一透明性绝缘电路板的一个主平面上，由扫描线、绝缘栅极型薄膜晶体管、耐热金属层以及铝层层迭后形成的信号线，至少在上述第一透明性绝缘电路板上，形成在漏极配线上具有开口部的无机钝化绝缘层，在上述开口部的底部的四周露出少许铝层，并同时露出大部分的耐热金属层，包括上述漏极配线上的开口部，在像素电极形成领域的无机钝化绝缘层上形成像素电极。
由此结构，在主动电路板上的无机钝化绝缘层所形成的漏极上，其开口部的剖面底部四周存在着铝层，而且在较铝层小的下方存在着耐热金属层，上述开口部是由外往内并且朝下形成阶梯型的垂直错位。结果，包括上述开口部在内，就能完全避免无机钝化绝缘层所形成的像素电极发生断裂。
根据本发明的另一方面，提供一种液晶显示装置，其特征同样是：在第一透明性绝缘电路板的一个主平面上，由扫描线、绝缘栅极型薄膜晶体管、耐热金属层以及铝层层迭后形成的信号线，至少在漏极配线上备有开口部，而其上层部也就是属于感光有机绝缘层的钝化绝缘层，是在上述第一透明性绝缘电路板上形成，在上述开口部的底部四周露出少许铝层，并同时露出大部分的耐热金属层，包括上述漏极配线上的开口部，在像素电极形成领域的钝化绝缘层上形成像素电极。
由此结构，主动电路板上的上层是感光有机绝缘层，在钝化绝缘层所形成的漏极上，其开口部的剖面底部四周存在着铝层，而且在较铝层小的下方存在着耐热金属层，上述开口部是由外往内并且朝下形成阶梯型的垂直错位。结果，包括上述开口部在内，就能完全避免无机钝化绝缘层所形成的像素电极发生断裂。
根据本发明的另一方面，提供一种液晶显示装置的制造方法，其特征是包括步骤：在透明性绝缘电路板的一个主平面上，由扫描线、绝缘栅极型薄膜晶体管、耐热金属层、铝层层迭后形成信号线，以及至少在漏极配线上，在上述第一透明性绝缘电路板上形成具有开口部的无机钝化绝缘层，以及去除在上述开口部内露出的铝层，以及扩大上述开口部，以及以及包覆导电层后，包括上述扩大的开口部在内形成像素电极。
由此结构，对于漏极配线上所形成之开口部，除了可去除其底部所产生之无机钝化绝缘层的焊蚀，更可以排除包括扩大开口部在内所形成的像素电极断裂。
根据本发明的另一方面，提供一种液晶显示装置的制造方法，其特征是包括步骤：在透明性绝缘电路板的一个主平面上，由扫描线、绝缘栅极型薄膜晶体管、耐热金属层以及铝层层迭后形成的信号线，至少在漏极配线上具有开口部，而其上层部也就是属于感光有机绝缘层的钝化绝缘层，是在上述第一透明性绝缘电路板上形成，以及去除在上述开口部内露出的铝层，以及减少上述钝化绝缘层的薄膜厚度以扩大上述开口部，以及包覆导电层后，包括上述扩大的开口部在内形成像素电极的过程。
由此结构，对于漏极配线上所形成之开口部，除了可去除其底部所产生之上层为感光有机绝缘层的钝化绝缘层的焊蚀之外，更可以排除包括扩大开口部所形成的像素电极断裂。
以上所述之本发明，其核心技术在于借助于扩大开口部，解决因去除漏极上的钝化绝缘层而形成开口部内的铝层后所发生的钝化绝缘层焊蚀，并根据这样的结构提出各种主动电路板的方案。因为漏极上的开口部不会产生钝化绝缘层的焊蚀，所以可避免包括扩大的开口部在内所形成的像素电极断裂。
本发明所记载之液晶显示装置的一部分，因为是在钝化绝缘层采用感光有机绝缘层，所以加大感光有机绝缘层的薄膜厚度即可提高开口率，或是达到容易定向处理的附加效果。
除此之外，源极/漏极配线是由耐热金属层与铝层层迭后所构成，不但信号线容易达到低电阻化，比起过去包含中间导电层的三层构造更为简易，并能有效降低成本。
根据上述的说明可以清楚了解本发明的要件，其中的重点在于当耐热金属层与铝层层迭成漏极上的钝化绝缘层并形成开口部时，可借助于扩大开口部，解决因去除开口部内的铝层而产生的钝化绝缘层焊蚀，关于其它结构，包括扫描线、栅极绝缘层等材质或薄膜厚度等各个不同的液晶显示装置，或其制造方法上的差异性，不难了解这些都属于本发明的范畴，包括穿透型在内，本发明对反射型或半穿透型的液晶显示装置同样能发挥一定功效，液晶的模式也绝非只限定在TN型，对于垂直定向的液晶模式同样有效。再者，更明确的是绝缘栅极型薄膜晶体管的半导体并不受任何限制。
附图说明
图1是根据本发明实施例1的主动电路板的平面图；
图2是根据本发明实施例1的主动电路板的制造过程的剖面图；
图3是根基本发明实施例2的主动电路板的平面图；
图4是根据本发明实施例2的主动电路板的制造过程的剖面图；
图5表示液晶面板装配状态的斜视图；
图6表示液晶面板的等效电路图；
图7是现有技术的液晶面板的剖面图；
图8是现有技术的主动电路板的平面图；
图9是现有技术的主动电路板的制造过程的剖面图；
图10是合理化的主动电路板的平面图；以及
图11是合理化的主动电路板的制造过程的剖面图。
符号的说明
1：液晶面板
2：主动电路板(玻璃电路板)
3：半导体集成电路芯片
4：TCP薄膜
5：扫描线的一部分或电极端子
5A：透明导电性的扫描线电极端子
6：信号线的一部分或电极端子
6A：透明导电性的信号线电极端子
9：彩色滤光片(对置玻璃电路板)
10：绝缘栅极型薄膜晶体管
11：扫描线
11A：栅极配线、栅极
12：信号线(源极配线、源极)
16：储存电容线
17：液晶
19：偏光板
20：定向膜
21：漏极(漏极配线、漏极)
22：透明导电性的像素电极
30：栅极绝缘层
31：不含杂质(第一)非晶质硅层
32D：保护绝缘层(蚀刻中止层、信道保护绝缘层)
33：含有杂质(第二)非晶质硅层
34：耐热金属层
35：低电阻金属层(AL层)
36：中间导电层
40：焊蚀
37：(无机)钝化绝缘层
39：平坦化层(丙烯酸树脂层)
50、52：储存电容形成区域
62：(漏极上的)开口部
62A：(储存电极上的)开口部
63：(扫描线的一部分上或扫描线的电极端子上的)开口部
64：(信号线的一部分上或信号线的电极端子上的)开口部
65：(对置电极上的)开口部
72：储存电极
80A、80B：半色调显像曝光所形成(一般的)的感光绝缘层图形
81：形成开口部62、63、64、65所使用的感光树脂图形
具体实施方式
以下根据图1～图4说明本发明的实施例。图1表示有关本发明之实施例1的显示装置用半导体装置(主动电路板)平面图，图1(f)的A-A’线上、B-B’线上以及C-C’线上的制造过程剖面图如图2所示。同样的，实施例2分别以图3、图4表示主动电路板的平面图与制造过程的剖面图。此外，对于与以往范例相同的部位，附加相同的符号并省略详细说明。依照本发明，除了源极/漏极配线必须具有耐热金属层与铝层的层迭，绝缘栅极型薄膜晶体管的构造或储存电容可以采任意形态，并且本发明的创新是在漏极上的钝化绝缘层形成开口部的制造过程。于是，在实施范例1，采用信道蚀刻型的五片光罩板处理并进行详细说明，但是对于采用合理化的信道蚀刻型的四片光罩板处理不具任何限制。
实施例1
在实施例1中，首先与以往范例相同，在玻璃基板2的一个主平面上，使用SPT等真空制膜装置，包覆一层Cr、Ta、MoW合金等耐热性高的金属或合金薄膜，作为薄膜厚度约0.1～0.3μm的第一金属层，如图1(a)与图2(a)所示，透过细微加工技术，选择性形成作为栅极11A的扫描线11。在形成扫描线11与栅极11A的同时，也在图像显示部外的区域形成由扫描线11一部分所构成的电极端子5。
其次是在整体玻璃基板2上，使用PCVD装置，例如以约0.3-0.2-0.05μm的薄膜厚度，依序包覆栅极绝缘层构成的SiNx层30，构成栅极晶体管信道的几乎不含杂质的第一非晶硅层31，以及构成绝缘栅极晶体管源-漏的含有杂质之第二非晶硅层33。如图1(b)与图2(b)所示，透过细微加工技术，在栅极11A上，选择性形成较栅极电极11A宽，由第二非晶硅层33A与第一非晶硅层31A层迭成的岛状半导体层，并露出栅极绝缘层30。
接着，在源极/漏极配线的形成过程，使用SPT等真空制膜装置，依序包覆例如Ti、Ta等薄膜层34，作为薄膜厚度约0.1μm的耐热金属层，以及包覆AL薄膜层35，作为薄膜厚度约0.3μm的低电阻配线层。如图1(c)与图2(c)所示，透过细微加工技术，使用感光树脂形式，依序蚀刻上述薄膜层，选择性形成与栅极11A一部分重迭的34A与35A层迭成绝缘栅极型薄膜晶体管的漏极21，以及也作为源极配线的信号线12，在此阶段则是依序蚀刻第2非晶质硅层33A以及第1非晶质硅层31A，第1非晶质硅层31A则是保留约0.05～0.1μm进行蚀刻。在形成源极/漏极配线12、21的同时，也在图像显示部外的领域，形成由信号线12一部分所构成的电极端子6。
源极/漏极配线12、21形成之后，与过去五片光罩板处理相同，会在整体玻璃基板2上，以透明性绝缘层约0.3μm左右的薄膜厚度包覆SiiNx层作为钝化绝缘层37，透过细微加工技术，采用感光树脂模具81，如图1(d)与图2(d)所示，在漏极21上，扫描线的一部分5上及信号线的一部分6上，分别形成开口部62、63以及64，选择性去除开口部63内的钝化绝缘层37和栅极绝缘层30，露出图1(d)与图2(d)所示的以上各电极。更进一步，在去除开口部62、64内露出的漏极21与信号线一部分6的铝层之后，利用感光树脂模具81为光罩板，但与铝层薄膜厚度大致相等，也就是0.3μm左右。铝层边蚀之后，开口部62、64的底部会形成钝化绝缘层37的刻蚀40，露出源极/漏极配线材底层配线的耐热金属层。
虽在开口部63内露出扫描线的部分5，但从耐热性的观点来看，扫描线材料不会单独使用铝，通常是与Mo、Cr等耐热金属薄膜层迭而成，所以会在开口部63内露出以上各耐热金属薄膜。因此，扫描线的一部分5不会在去除铝层时也跟着一起被去除而消失。不过，采用耐热性高，并以含有数％的Ta、Nd等铝合金AL(Ta)或AL(Nd)单层所形成的扫描线11，在去除铝层时，上述各铝合金也会跟着一起被去除而消失。此时，与源极/漏极配线12、21一様，只要以耐热金属层与铝合金的层迭构成扫描线11即可，这一点应该不难理解。
在刻蚀40存在的形态下，一旦形成后续的像素电极22，将会引起像素电极22断裂，因此必须排除刻蚀40，因此对策之一便是扩大开口部62、64的孔径以去除刻蚀40。所以，以感光树脂模具81为光罩板，并再次蚀刻开口部62、64内的钝化绝缘层37，以及开口部63内的钝化绝缘层37与栅极绝缘层30，如图1(e)与图2(e)所示，取得扩大后的开口部L62、L63、L64，开口部L62、L64的底部四周便会露出一部分铝层P35，而开口部L63则只是扩大孔径，孔径扩大的范围只要是边蚀(刻蚀)大小的2倍左右(约为0.5μm)即已足够。
再次蚀刻时，钝化绝缘层37与栅极绝缘层30的蚀刻气体，包括氟与氧一起混合注入，感光树脂模具81也会同时蚀刻，即可缩短追加去除过程。这是因为感光树脂模具81在减少薄膜厚度后，扩大感光树脂模具81所形成之开口部62、63、64的孔径。混合比例会因不同膜质，而有不同程度的影响，最好是在生产线上以最适量进行调整(处理调整)。在实施范例1时，这一类钝化绝缘层37并非只是边蚀，或是减去钝化绝缘层37的薄膜厚度。
解除钝化绝缘层37的刻蚀40之后，去除感光树脂模具81，并在整体玻璃基板2上，采用SPT等真空制膜装置，包覆薄膜厚度约0.1～0.2μm的透明导电层，例如ITO，如图1(f)与图2(f)所示。透过细微加工技术，选择性去除透明导电层，形成像素电极22、扫描线的电极端子5A以及信号线的电极端子6A。在开口部L62、L64内露出的铝层P35，因露出面积小，则减少碱性显像液或光阻剥离液的使用，包括开口部L62、L64在内所形成之透明导电性图形的像素电极22，就不会产生类似剥落的问题。再者，这个阶段与以往范例一样，在主动基板2的外周配置透明导电性的短路电路40，在电极端子5A、6A与短路电路40之间形成细长线状，以达到高电阻的效果，即可以此作为防止静电措施用的高电阻。
在上述实施形态下所制成的主动基板2，经贴上彩色滤光片之后成为液晶面板，即完成本发明的实施例1。关于储存电容15的构成，如图1(f)所示，范例中说明的是与源极/漏极配线12、21同时形成的储存电极72，以及配置在前段扫描线11的突起部之间，透过栅极绝缘层30，平面式重迭的构成范例(朝右下方的斜线部52)，但不表示储存电容15的结构因此而受限，一如在以往范例业已说明，在与扫描线11同时形成的储存电容线16与漏极21(像素电极22)之间，也可以透过含有栅极绝缘层30A的绝缘层构成。再者，透过储存电极72上的钝化绝缘层37所形成的开口部L62A，并达成像素电极22与储存电极72的电性连接。
根据实施例1，这一类钝化绝缘层虽采用无机材质的SiNx层37，但对于在钝化绝缘层采用高透明性与高耐热性的有机材质，也就是采用感光丙烯酸树脂的主动基板2，可促其表面变为平坦，并且在感光丙烯酸树脂的薄膜厚度形成超过3μm后形成像素电极22，换句话说，高开口率的液晶显示装置也采用与实施例1相同的架构，以下以实施例2为例进行说明。如上所述，本发明所采行的绝缘栅极型薄膜晶体管的构造或储存电容的形态并无任何限定，实施例采用蚀刻中止层型的五片光罩板处理并进行详细说明。
实施例2
根据实施例，在源极/漏极配线的形成过程中，依序包覆例如Ti、Ta等薄膜层34作为耐热金属层，以及包覆薄膜厚度约0.3μm的AL薄膜层35，作为低电阻配线层，透过细微加工技术，使用感光树脂图形，依序蚀刻由这2层薄膜层构成的源极/漏极配线材、第二非晶质硅层33以及第一非晶质硅层31，并露出栅极绝缘层30与保护绝缘层32D，如图3(c)与图4(c)所示，基于与34A与35A层迭成保护绝缘层32D的一部分重迭，在选择性形成作为绝缘栅极型薄膜晶体管之源极配线的信号线12、绝缘栅极型薄膜晶体管的漏极21以及由信号线12的一部分所构成的(电极端子)6之前，所进行的制造过程大致与以往范例相同。
源极/漏极配线12、21形成之后，在整体玻璃基板2上，以透明性绝缘层约3μm的薄膜厚度，涂抹高透明性、高耐热性的感光丙烯酸树脂作为平坦化层39，如图3(d)与图4(d)所示，经使用光罩板并选择性照射紫外线后，分别在漏极21上、扫描线的一部分5上以及信号线的一部分6上分别形成开口部62、63以及64，并在各开口部62、64内分别露出漏极21的一部分与信号线的一部分6。于是，在显像处理之后，平坦化层39开始热硬化。继续以平坦化层39为光罩板，选择性去除开口部63内的栅极绝缘层30，露出扫描线的一部分5。在扫描线的一部分5以及同样在储存电容线16上形成开口部65，露出储存电容线16的一部分。
接着，以平坦化层39为光罩板，虽依照铝层的去除方法，去除开口部62、64内露出的铝层，但与铝层薄膜厚度大致相等，也就是0.3μm左右的铝层在边蚀后，开口部62、64的底部会形成平坦化层39的刻蚀40。
在刻蚀40存在的形态下，一旦形成后续的像素电极22，将会引起像素电极22断裂，所以必须扩大开口部62、64的孔径，并去除刻蚀40。因此，以氧电浆处理平坦化层39，平坦化层39的薄膜厚度依照等向性减少后，如图3(e)与图4(e)所示，取得扩大后的开口部L62、L63、L64、L65之后，开口部L62、L64的底部四周会露出一部分铝层P35。开口部L63、L65并非只扩大平坦化层39所形成的孔径，因为氧电浆无法蚀刻栅极绝缘层30，开口部L63、L65的剖面形状与开口部L62、L64一样，都是由外往内并朝下的形成阶梯型。孔径扩大的范围只要是Side Etch(边蚀)大小的2倍左右(约为0.5μm)即已足够。
去除平坦化层39的边蚀40之后，在整体玻璃基板2上，采用SPT等真空制膜装置，包覆薄膜厚度约0.1～0.2μm的透明导电层，例如ITO，如3(f)与图4(f)所示，透过细微加工技术，选择性去除透明导电层后，形成像素电极22、扫描线的电极端子5A以及信号线的电极端子6A。同様的，未设定编号，包括开口部65在内，会对储存电容线16形成电极端子。
在上述实施形态下所制成的主动基板2，经贴上彩色滤光片之后成为液晶面板，即完成本发明的实施例2。关于储存电容15的结构，如图3(c)所示，范例中说明的是与扫描线11同时形成的储存电容线16被漏极21重迭在一个平面结构的范例(朝右下方的斜线部50)，但不表示储存电容15的结构因此而受限，并且包括栅极绝缘层30的绝缘层可以被插在与源极/漏极配线12、21同时形成的储存电极72和前段扫描线11之间。
根据实施例2，以高透明度的丙烯酸树脂构成的平坦化层39，在主动基板2上形成，不但可以阻止因与漏极21垂直错位而引起之漏极21附近的非定向，如图3(h)所示，还可以在扫描线11上及信号线21上，重迭形成像素电极22，即可提高开口率，也就是达到所谓的附加效果。因为平坦化层39较厚，所以，像素电极22、扫描线11以及信号线21平面重迭后所引起的电性干扰(寄生容量)较低，并且不易导致低阶失真。在蚀刻中止层型的绝缘栅极型薄膜晶体管，因为在信道上配置保护绝缘层32D，即使主动基板2的钝化层形成丙烯酸树脂，也不至于影响到绝缘栅极型薄膜晶体管的电性特性，但信道蚀刻型的绝缘栅极型薄膜晶体管，一般在主动基板2上包覆SiNx构成的钝化绝缘层37之后，必须使用丙烯酸树脂形成平坦化层39。当然，也必须要去除开口部62、63、64、65内的钝化绝缘层37。
此时，会在开口部62、64的底部形成SiNx层37的焊蚀40。本发明的主题之一，为扩大开口部62、64的孔径，再次以平坦化层39为光罩板，追加蚀刻开口部62、64内的钝化绝缘层37、开口部63、65内的钝化绝缘层37以与门极绝缘层30，取得扩大后的开口部L62、L63、L64、L65之后，在开口部L62、L64的底部四周露出铝层P35。开口部L63、L65只会扩大孔径，孔径扩大的范围只要是Side Etch(焊蚀)大小的2倍左右(约为0.5μm)即已足够。
追加蚀刻时，将氧气混入钝化绝缘层37与栅极绝缘层30的蚀刻气体(亦即氟)后，平坦化层39若也同时蚀刻，即可缩短追加去除过程。混合比例因不同膜质影响程度各不相同，所以最好是在生产线上以最适量进行调整，这一点与实施例1相同。但在实施例2，以丙烯酸树脂形成的平坦化层39，并非只以Side Etch删减薄膜厚度，必须事先估算薄膜减少的量，并稍微涂厚一点。
包括在漏极21上的钝化绝缘层所形成的开口部L62在内，并非只有形成透明导电性的像素电极22，如之前的说明，包括在图像显示部外的领域，信号线12的一部分6上形成的开口部L64在内所形成的结构，也与透明导电性的信号线的电极端子6A相同。一般在反射型的液晶显示装置，像素电极结构的反射电极，包括在漏极上形成的开口部在内，是在钝化绝缘层上形成，本发明所使用的像素电极，并非只限于透明导电性，只要是金属性的导电性薄膜皆宜，这一点应该不难理解。在上述实施形态下本发明，除了形成像素电极与信号线的电极端子以外，在图像显示部外的领域，将耐热金属层与铝层层迭成的配线图形，与使用像素电极形成用薄膜的薄膜图形相连接，作为多层配线技术的一环采用时，也是极具效果的技术。

Claims (4)

1、一种液晶显示装置，在一第一透明绝缘基板的主平面上，至少具有由绝缘栅极型薄膜晶体管，可作为该绝缘栅极型薄膜晶体管栅极的扫描线，可作为该源极配线的信号线，以及连接漏极配线的像素电极所构成的单位像素于第一透明绝缘基板排列成二次元矩阵，液晶填充于与该第一透明绝缘基板相对的第二透明绝缘基板或彩色滤光片之间，其特征在于：
在第一透明性绝缘电路板的主平面上，形成上述扫描线、上述绝缘栅极型薄膜晶体管以及由一种耐热金属层和一种铝层层迭后形成的上述信号线，
在上述第一透明性绝缘电路板上形成一种无机钝化绝缘层，上述无机钝化绝缘层至少在上述漏极配线上具有开口，
在上述开口部底部的四周露出少许上述铝层，以及在上述开口底部的大部分露出上述耐热金属层，以及
在上述像素电极形成区域中，形成上述像素电极在上述无机钝化绝缘层上，上述像素电极形成区域包括在上述漏极配线上的上述开口。
2、一种液晶显示装置，在一第一透明绝缘基板的主平面上，至少具有由绝缘栅极型薄膜晶体管，可作为该绝缘栅极型薄膜晶体管栅极的扫描线，可作为该源极配线的信号线，以及连接漏极配线的像素电极所构成的单位像素于第一透明绝缘基板排列成二次元矩阵，液晶填充于与该第一透明绝缘基板相对的第二透明绝缘基板或彩色滤光片之间，其特征在于：
在第一透明性绝缘电路板的主平面上，形成上述扫描线、上述绝缘栅极型薄膜晶体管以及由一种耐热金属层和一种铝层层迭后形成的上述信号线，
在上述第一透明性绝缘电路板上形成一种无机钝化绝缘层，上述无机钝化绝缘层至少在上述漏极配线上具有开口，并且上述无机钝化绝缘层之上层部分为一种光感有机绝缘层，
在上述开口部底部的四周露出少许上述铝层，以及在上述开口底部的大部分露出上述耐热金属层，以及
在上述像素电极形成区域中，形成上述像素电极在上述无机钝化绝缘层上，上述像素电极形成区域包括在上述漏极配线上的上述开口。
3、一种液晶显示装置的制造方法，在一第一透明绝缘基板的主平面上，至少具有由绝缘栅极型薄膜晶体管，可作为该绝缘栅极型薄膜晶体管栅极的扫描线，可作为该源极配线的信号线，以及连接漏极配线的像素电极所构成的单位像素于第一透明绝缘基板排列成二次元矩阵，液晶填充于与该第一透明绝缘基板相对的第二透明绝缘基板或彩色滤光片之间，该制造方法包括步骤：
在第一透明性绝缘电路板的主平面上，形成上述扫描线、上述绝缘栅极型薄膜晶体管以及由一种耐热金属层和一种铝层层迭后形成的上述信号线，
在上述第一透明性绝缘电路板上形成一种无机钝化绝缘层，上述无机钝化绝缘层至少在上述漏极配线上具有开口，
去除曝露在上述开口部内的铝层，
扩大上述开口部，以及
在包覆一种导电层后，形成像素电极来包含上述扩大的开口部。
4、一种液晶显示装置的制造方法，在一第一透明绝缘基板的主平面上，至少具有由绝缘栅极型薄膜晶体管，可作为该绝缘栅极型薄膜晶体管栅极的扫描线，可作为该源极配线的信号线，以及连接漏极配线的像素电极所构成的单位像素于第一透明绝缘基板排列成二次元矩阵，液晶填充于与该第一透明绝缘基板相对的第二透明绝缘基板或彩色滤光片之间，该制造方法包括步骤：
在第一透明性绝缘电路板的主平面上，形成上述扫描线、上述绝缘栅极型薄膜晶体管以及由一种耐热金属层和一种铝层层迭后形成的上述信号线，
在上述第一透明性绝缘电路板上形成一种无机钝化绝缘层，上述无机钝化绝缘层至少在上述漏极配线上具有开口，并且上述无机钝化绝缘层之上层部分为一种光感有机绝缘层，
去除曝露在上述开口部内的铝层，
减少上述有机钝化绝缘层的薄膜厚度，以扩大上述开口部，以及
在包覆一种导电层后，形成像素电极来包含上述扩大的开口部。
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