CN1856731A - 制造液晶显示器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的方法包括步骤：使用光模压材料在有源矩阵液晶显示器的薄膜晶体管中的基础电极上的绝缘膜上形成具有凸起和凹陷的有机材料膜；通过干法蚀刻所述有机材料膜来减小所述有机材料膜的厚度，暴露出接触孔形成区域中的所述绝缘膜；通过干法蚀刻暴露的绝缘膜来形成接触孔；通过在所得到的结构上形成所述反射电极，使暴露的基础电极和反射电极接触。

Description

制造液晶显示器的方法
技术领域
本发明涉及一种制造液晶显示器的方法，尤其是制造显示出改善的光特性而不增加光刻步骤的液晶显示器。
背景技术
为了改善有源矩阵型液晶显示器的反射电极的光扩散特性，形成具有凸起和凹陷的有机膜作为像素区域的反射电极的基础膜，并在其上形成反射电极(IDR：单元中的扩散电极)。当在薄膜晶体管(TFT)的栅绝缘膜上形成接触孔时，形成TFT之后，在光刻步骤中，在反射区域中形成用于IDR的凸起和凹陷，然后在光刻步骤和蚀刻步骤中使用用于形成接触孔的掩模在栅绝缘膜上形成接触孔。
然而，上述的方法需要形成IDR凸起和凹陷以及形成接触孔的两个光刻步骤。从节约掩模(光刻步骤的减少)的观点来看这是不希望的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种制造液晶显示器的方法，其能够获得显示出改善的光特性而不增加光刻步骤的液晶显示器。
制造根据本发明的液晶显示器的方法的特征在于包括：使用光模压材料在有源矩阵液晶显示器的薄膜晶体管中的基础电极上的绝缘膜上形成具有凸起和凹陷的有机材料膜的步骤，通过由于对有机材料膜进行干法蚀刻而减小有机材料膜的厚度来暴露接触孔形成区域中的绝缘膜的步骤和通过干法蚀刻该暴露的绝缘膜来形成接触孔的步骤。
根据该方法，通过没有显影的曝光和烘烤可以实现构图。这使得不使用任何湿法工艺从形成有机膜的步骤到形成接触孔的步骤的实现成为可能。这消除了需要显影步骤中的清洗和干燥的必需步骤，并可以提高生产量。另外，该方法消除了形成接触孔的光刻步骤的必要性，由此简化了步骤。
制造根据本发明的液晶显示器的方法优选包括在形成接触孔中暴露基础电极的步骤和通过在得到的结构上形成反射电极而使暴露的基础电极和反射电极接触的步骤。
在制造根据本发明的液晶显示器的方法中，光模压材料优选是通过曝光步骤和烘烤步骤可构图成的材料。在这种情况中，在形成有机材料膜中有机材料膜优选通过曝光和烘烤光模压材料形成。另外，在这种情况中，在曝光中优选使用半色调掩模(halftone film)或者衍射掩模。
在制造根据本发明的液晶显示器的方法中，干法工艺优选在从形成有机材料膜的步骤到形成接触孔的步骤中进行。另外，在制造根据本发明的液晶显示器的方法中，暴露绝缘膜的步骤和形成接触孔的步骤优选在一个设备中进行。
在制造根据本发明的液晶显示器的方法中，在暴露绝缘膜的步骤中的干法蚀刻工艺优选以感应耦合等离子体模式或者反应离子蚀刻模式进行。
在制造根据本发明的液晶显示器的方法中，液晶显示器优选是反射型液晶显示器或者透反射型液晶显示器。
附图说明
图1是示出了制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法的步骤的截面图；
图2是示出了制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法的步骤的截面图；
图3是示出了制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法的步骤的截面图；
图4是示出了制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法的步骤的截面图；
图5是示出了制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法的步骤的截面图；
图6是示出了通过制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法获得的液晶显示器的截面图；
图7是示出了制造根据本发明的实施例2的液晶显示器的方法的步骤的截面图；
图8是示出了制造根据本发明的实施例2的液晶显示器的方法的步骤的截面图。
具体实施方式
现在参考附图，在下面将具体解释本发明的实施例。
(实施例1)
该实施例将描述反射电极和源/漏极(基础电极)通过接触孔连接的情况。
图6是通过制造根据本发明的实施例1制造的液晶显示器的方法获得的液晶显示器的一部分的截面图。下文中，将解释液晶显示器是透反射型的情况。下面解释的部分是靠近有源矩阵型液晶显示器的栅极和栅绝缘膜的区域。因此，省略对和本发明没有直接关系的其它部分的解释。这些其它部分的结构基本上类似于传统的结构。
在作为绝缘透明衬底的玻璃衬底11的一个主表面上是阻止光直接进入TFT的光屏蔽膜12。光屏蔽膜12形成在对应于包括源极和漏极之间的区域(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)形成在玻璃衬底11上，在该玻璃衬底上形成光屏蔽膜12。这里，还可以使用石英衬底或者透明塑料衬底代替玻璃衬底。当液晶显示器是透反射型的时侯，可以使用这种绝缘透明衬底，但是当液晶显示器是反射型的时侯，还可以是硅衬底。在反射型液晶显示器的情况中，不需要光屏蔽膜。
源极和漏极形成在氧化硅膜13上。源极和漏极分别具有形成在ITO膜14上的ITO膜14和金属膜15的双层结构，这两层都是透明电极。源极和漏极不局限于双层结构并还可以具有一层或者三层结构。在源极和漏极之间形成间隙，以及在间隙上以及围绕间隙的源极和漏极上形成作为半导电膜的a-Si膜16。
作为栅绝缘膜的氮化硅膜(例如SiN)17形成在a-Si膜16上。作为栅绝缘膜的氮化硅膜18形成在a-Si膜16、氮化硅膜17以及源极和漏极上。在该氮化硅膜(例如SiN)18中形成接触孔22。现在的情况是，栅绝缘膜具有氮化硅膜17、18的双层结构，但是栅绝缘膜还可以具有一层结构。
在包括氮化硅膜18的间隙的区域中，形成栅极19。IDR有机材料膜20b形成在具有这种结构的反射区域中(其中设置了反射电极)。使用本申请人的EP专利申请号03102200.7中描述的光模压材料作为有机材料膜20b的材料。在有机材料膜20b的表面上形成凸起和凹陷，以提供具有光扩散能力的反射电极。反射电极23形成在有机材料膜20b的反射区域上。该反射电极23还形成在接触孔22的侧壁上。在接触孔22中，去除除了被反射电极23覆盖的部分之外的金属膜15，并露出ITO膜14。栅极19和反射电极23的材料是通常使用的材料。
在具有这种结构的液晶显示器中，具有在IDR结构的有机材料膜20b具有不平坦的形状，因此，使用IDR的有机材料膜20b可以显示充分的光效应。
接下来，将使用图1至6解释制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法。图1到图6是示出了制造根据本发明的实施例1的液晶显示器的方法的步骤的截面图。
如图1所示，在玻璃衬底11上涂覆作为例子的铬钼膜，和利用光刻步骤和蚀刻步骤通过只留下对应于布线区域(包括源极和漏极之间的间隙)的部分的铬钼膜来形成光屏蔽膜12。接下来，在玻璃衬底11和光屏蔽膜12上形成作为层间绝缘膜的氧化硅膜13。
接下来，在光刻步骤和蚀刻步骤中，在氧化硅膜13上一个接一个地形成ITO膜14和金属膜15，以及在栅区域中形成开口(间隙)。该开口设置有锥形的表面，其表面宽度朝着氧化硅膜13减小，以改善形成在其上的膜的覆盖。在该部分的结构中，必须的是ITO膜14的边缘应当延伸到金属膜15的边缘外部，并优选设置成锥形。后面将描述的在形成a-Si膜之前将PH3等离子体照射到这种结构上以使得P原子被吸附到ITO膜14的表面。结果，获得在a-Si和ITO之间的欧姆特性。
然后，通过光刻步骤和蚀刻步骤，在具有开口的金属膜15上一个接一个地形成a-Si膜16和氮化硅膜17，并在栅极区域(间隙，以及围绕该间隙的源极和漏极)中留下a-Si膜16和氮化硅膜17。
接下来，作为栅绝缘膜的氮化硅膜18形成在衬底的整个表面上。用于栅电极19的金属膜还形成在其上。在它的顶部，将有机材料膜20的材料涂覆在其上以形成有机材料膜20。使用半色调掩模21来构图该有机材料膜20。
现在，使用本申请人的EP专利申请号03102200.7中描述的光模压材料作为该有机材料膜20的材料。该申请内容的全部公开内容在这里完全引入作为参考。该光模压材料是这样的材料，在曝光后通过实施烘烤步骤使该材料的光敏感性丧失。当使用该光模压材料形成具有凸起和凹陷的有机材料膜时，通过使用曝光步骤和烘烤步骤可以实现构图。这消除了对于显影步骤的需要，由此可以省略湿法工艺。
该半色调掩模21包括隔断光的光屏蔽部分21a、只允许部分光通过的半透明部分21b和允许所有光通过的透明部分21c。设置半色调掩模21的透明部分21c，以便于对应于形成接触孔的栅绝缘膜的区域，设置光屏蔽部分21a，以便于对应于包括IDR有机材料膜的凸起部分的区域，和设置半透明部分21b，以便于对应于包括IDR有机材料膜的凹入部分的区域。
当使用半色调掩模21来将光模压材料曝光时，如图2所示，所有曝光的光穿过透明部分21c和一部分曝光的光穿过半透明部分21b。另一方面，曝光的光没有穿过光屏蔽部分21a。也就是，去除对应于透明部分21c的大部分光压膜材料区域，以及剩余的是所有当中最薄的。另一方面，部分地去除对应于半透明部分21b的光压膜材料区域。保留对应于光屏蔽部分21a的所有光压膜材料区域。对剩余的有机材料膜20a实施烘烤步骤，以硬化光压膜材料。这导致了具有凸起和凹陷的有机材料膜20a。
接下来，对有机材料膜20a实施干法蚀刻，减小有机材料膜20a的总厚度，以暴露接触孔形成区域X(开口的形成)的氮化硅膜18。也就是，通过干法蚀刻留下有机材料膜，如图2的虚线所示。此时，当有机材料膜20a保留在接触孔形成区X的氮化硅膜18上时，优选使用灰化去除有机材料膜20a。
由于实施该干法蚀刻来去除其中形成接触孔的区域中的有机材料膜20a，所以在能够获得该目的的范围内可以适当地改变所使用的气体和条件。另外，通过EPD(终点探测器)可以检测到暴露的氮化硅膜18(接触孔形成区域)。而且，以感应耦合等离子体(ICP)模式或者反应离子蚀刻(RIE)模式，通过执行干法蚀刻可以均匀地减小有机材料膜20a的厚度，并在干法蚀刻之后可以保持不平坦的形状。以这种方式，可以阻止漫反射特性退化。
接下来，对图3所示的结构实施干法蚀刻，以在其中暴露出氮化硅膜18的区域中形成接触孔22，如图4所示。此时，使用有机材料膜20b作为掩模进行蚀刻。
由于实施干法蚀刻形成接触孔，所以在能够实现该目的的范围内可以适当地改变所使用的气体和条件。
因此，通过曝光和烘烤，也就是，在没有显影的情况下使用能够构图的光压膜材料作为IDR有机材料膜的材料可以实施构图，使用干法工艺(没有任何湿法工艺)可以实现从形成具有凸起和凹陷的有机材料膜的步骤到形成用于有机材料膜的基底的绝缘膜的接触孔的步骤。因此，可以在单一一个设备中完成从形成有机材料膜的步骤到形成接触孔的步骤的步骤，其提高了生产量。
接下来，如图5所示，将金属膜涂覆在反射区域(包括有机金属膜20b和接触孔的氮化硅膜18的侧壁)上以形成反射电极23。现在，接触孔22的区域还用作传输区域。铝等可以用作反射电极23的材料。接下来，如图6所示，使用和反射电极23相同的抗蚀剂图案，连续地蚀刻金属膜15，并暴露出ITO膜14以形成传输区域。蚀刻之后，剥离有机材料膜。以这种方式，通过接触孔连接基础电极(金属膜15)和反射电极23。使用作为反射电极23的材料的铝和作为金属电极15的材料的铬钼合金，可以使用单一一种蚀刻剂，因此，可以使用和反射电极23相同的抗蚀剂图案，以如上所述的连续干法蚀刻金属膜15。
以这种方式，产生阵列衬底，使用常规方法产生相对的衬底，并将阵列衬底和相对的衬底组装起来以产生液晶显示器。
因此，根据该实施例的方法，使用光模压材料将不平坦的有机材料膜形成在有源矩阵型液晶显示器的薄膜晶体管中的基础电极上的绝缘膜上，干法蚀刻有机材料膜，减小有机材料膜的膜厚度，暴露出接触孔形成区域的绝缘膜，干法蚀刻该暴露的绝缘膜并形成接触孔。
构成该有机材料膜的材料可以通过没有显影的曝光和烘烤被构图，因此可以在没有任何湿法工艺的情况下实现从形成有机材料膜的步骤到形成接触孔的步骤的步骤。这消除了显影步骤中所需要清洗/干燥步骤的必要性，并可以提高产量。另外，该方法不需要任何光刻工艺来形成接触孔，因此，步骤没有变复杂。在该方法中获得的液晶显示器可以在表面上形成具有凸起和凹陷的有机材料膜，并由此可以显示如现有技术的IDR效果。
(实施例2)
该实施例将描述将本发明应用到面板外面的端子形成位置的情形。图7和8是示出了制造根据本发明的实施例2的液晶显示器的方法的步骤的截面图。在图7和8中，从虚线左侧是面板区域，以及从虚线(密封区域外部)右侧是端子形成区域Y。
氧化硅膜13形成在玻璃衬底上，ITO膜14和金属膜15一个接一个地形成在其上，并构图这些膜。此时，进行构图以使得ITO膜14和金属膜15以及栅极19没有彼此重叠。还可以进行构图以使得ITO膜14和金属膜15以及栅极19彼此重叠。氮化硅膜18形成在金属膜15上，栅极19形成在其上，然后形成IDR有机材料膜。然后，使用如实施例1的情形中的半色调掩模，通过曝光和烘烤，构图该有机材料膜，然后以留下有机材料膜20a的方式干法蚀刻该有机材料膜。这使得接触孔形成区域X和端子形成区域Y中的氮化硅膜18被暴露。
接下来，如图8所示，使用有机材料膜20a作为掩模来干法蚀刻氮化硅膜18，然后在其上形成反射电极23。构图该反射电极23，使得栅极19和金属膜15连接。另一方面，在端子形成区域Y中，使用有机材料膜20b作为掩模来干法蚀刻氮化硅膜18，然后使用被蚀刻的氮化硅膜18作为掩模来蚀刻金属膜15。这样形成端子。
干法蚀刻条件等和实施例1的相同。
因此，根据该实施例的方法，使用光模压材料在绝缘膜上形成不平坦的有机材料膜，对有机材料膜实施干法刻蚀，减小了有机材料膜的厚度，暴露出端子形成区域中的接触孔形成区域的绝缘膜，以及干法蚀刻暴露的绝缘膜以形成接触孔。
构成该有机材料膜的材料可以通过没有显影的曝光和烘烤被构图，因此可以在没有任何湿法工艺的情况下实现从形成有机材料膜到形成接触孔的步骤。这消除了对显影步骤中所需要清洗/干燥步骤的必要性，并可以提高产量。另外，该方法不需要任何光刻工艺形成接触孔，因此，步骤没有变复杂。在该方法中获得的液晶显示器可以在表面上形成具有凸起和凹陷的有机材料膜，并由此可以显示如现有技术的IDR效果。
本发明不局限于实施例1，2，可以用以各种方式改变的材料和使用的气体等来实现。例如，不局限于实施例1，2所使用的材料和结构，可以使用显示出相同功能的替换材料和替换结构。也就是，实施例1，2已经解释这种情形，其中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。然而，在本发明中，可以使用任何其它材料，如果它们至少显示等价的功能的话。另外，每层膜的厚度尤其不受限制，如果每层膜至少显示出该膜的功能的话。
另外，实施例1，2已经解释了使用半色调掩模的情形，但是在本发明中，通过使用具有光屏蔽部分、透明部分和半透明部分的衍射掩模(微图案部分等于或小于分辨极限)，还可以形成具有厚膜部分和开口的有机材料膜。在该衍射掩模的情形中，形成等于或小于曝光装置的分辨极限的小图案，以及将该部分用作半透明部分。当光随着该小图案衍射时，微弱的光穿过掩模。
实施例1，2已经解释了液晶显示器是透反射型的情形，但是本发明同样可应用于液晶显示器是反射型的情形。反射型的情形和透反射型的情形基本上相同，除了不需要光屏蔽膜和反射电极还形成在氮化硅的开口中等之外。
如上所述，根据制造液晶显示器的方法，使用光模压材料在有源矩阵液晶显示器的薄膜晶体管中的基础电极上的绝缘膜上形成具有凸起和凹陷的有机材料膜，通过由于干法蚀刻有机材料膜导致该有机材料膜的厚度的减小来暴露出接触孔形成区域中的绝缘膜，和通过干法蚀刻该暴露的绝缘膜来形成接触孔，因此，通过没有显影的曝光和烘烤可以实现构图。这使得可以实现从形成有机膜的步骤到形成接触孔的步骤的步骤，而没有湿法工艺。这消除了对显影步骤中所需要清洗/干燥步骤的必要性，并可以提高产量。另外，该方法消除了用于形成接触孔的光刻步骤的必要性，因此步骤没有变复杂。
                        工业实用性
本发明可以应用于反射型液晶显示器和透反射型液晶显示器。

Claims (9)

1、一种制造液晶显示器的方法，包括以下步骤：
使用光模压材料，在有源矩阵液晶显示器的薄膜晶体管中的基础电极上的绝缘膜上形成具有凸起和凹陷的有机材料膜；
通过干法蚀刻所述有机材料膜来减小该有机材料膜的厚度，暴露出在接触孔形成区域中的所述绝缘膜；和
通过干法蚀刻暴露的绝缘膜形成接触孔。
2、如权利要求1所述的方法，还包括步骤：
暴露出形成所述接触孔中的所述基础电极；和
通过在所得到的结构上形成所述反射电极，使暴露的基础电极和反射电极接触。
3、如权利要求1或者2所述的方法，其中所述光模压材料是通过曝光步骤和烘烤步骤被构图的材料。
4、如权利要求3所述的方法，其中通过曝光和烘烤形成所述有机材料膜中的所述光模压材料来形成所述有机材料膜。
5、如权利要求4所述的方法，其中在曝光中使用半色调掩模或者衍射掩模。
6、如权利要求1-5的任一项所述的方法，其中从形成所述有机材料膜的步骤到形成所述接触孔的步骤进行干法工艺。
7、如权利要求1-6的任一项所述的方法，其中在单一一个设备中进行暴露所述绝缘膜的步骤和形成所述接触孔的步骤。
8、如权利要求1-7的任一项所述的方法，其中以感应耦合等离子体或者反应离子蚀刻模式进行在暴露所述绝缘膜的步骤中的干法蚀刻工艺。
9、如权利要求1-8的任一项所述的方法，其中所述液晶显示器是反射型液晶显示器或者透反射型液晶显示器。
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