FR2838562A1 - Procede de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage a cristaux liquides - Google Patents

Procede de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage a cristaux liquides Download PDF

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Abstract

Un procédé de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides comprend les étapes de formage d'une ligne de grille (12), d'une plage de connexion de grille et d'une électrode de grille sur un substrat, de formage d'une couche isolante de grille sur la ligne de grille (12), l'électrode de grille et la plage de connexion de grille, de formage d'une couche active (32) sur la couche isolante de grille, de formage d'une couche de contact ohmique sur la couche active (32), de formage d'une ligne de données (34), d'une plage de connexion de données, et d'électrodes de source (40) et de drain (42) sur la couche de contact ohmique, de formage d'une électrode de pixel sur les électrodes de source (40) et de drain (42), l'électrode de pixel entrant en contact avec l'électrode de drain, de formage d'une première couche de passivation sur le substrat comprenant l'électrode de pixel, de formage d'une seconde couche de passivation sur la première couche de passivation, la seconde couche de passivation exposant la première couche de passivation au-dessus de la plage de connexion de grille et de la plage de connexion de données, et de modelage de la première couche de passivation exposée par la seconde couche de passivation pour exposer la plage de connexion de grille et la plage de connexion de données.

Description

B 14044.3 JL
PROCEDE DE FABRICATION D'UN SUBSTRAT DE MATRICE
D'UN DISPOSITIF D'AFFICHAGE A CRISTAUX LIQUIDES
La présente invention se rapporte à un dispositif d'affichage à cristaux liquides (ou LCD, acronyme de Liquid Crystal Display) et plus particulièrement, à un o procédé de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage à cristaux
liquides. Par la suite, " formage >> est utilisé dans le sens de " formation ".
En général, le dispositif d'affichage à cristaux liquides (LCD) comprend deux substrats qui sont espacés l'un de l'autre et qui se font face, et une couche de cristaux liquides interposée entre les deux substrats. Chacun des substrats comprend une i5 électrode et les électrodes de chaque substrat se font également face. Une tension est
appliquée à chaque électrode et un champ électrique est induit entre les électrodes.
L'alignement des molécules des cristaux liquides est modifié par la variation de l'intensité ou de la direction du champ électrique. Le dispositif LCD affiche une image en faisant varier la transmissivité de la lumière qui varie selon la disposition
des molécules des cristaux liquides.
Un dispositif LCD conventionnel sera décrit ci-après de manière plus détaillée
en se rétérant aux figures.
La figure 1 est une vue en perspective éclatée qui illustre un dispositif LCD conventionnel. Le dispositif LCD conventionnel 1 possède des substrats supérieur et inférieur 5 et 22 qui sont espacés l'un de l'autre et qui se font face, et il possède également une couche de cristaux liquides 15 interposoe entre le substrat supérieur 5
et le substrat inférieur 22.
Le substrat supérieur 5 comprend une matrice noire 6, une couche de filtre de couleur 7 et une électrode commune 9 par la suite à l'intérieur. La matrice noire 6 possède une ouverture. La couche de filtre de couleur 7 correspond à l'ouverture de la matrice noire 6 et comprend trois filtres de sous-couleur de rouge (R), de vert (G), et de bleu (B). L'électrode commune 9 est formée sur le filtre de couleur 7 et elle est transparente. Une ligne de grille 12 et une ligne de données 34 sont formées à la surface intérieure du substrat inférieur 22. La ligne de grille 12 et la ligne de date 34 se coupent afin de définir une zone de pixel P. Un transistor à couches minces T est formé, en tant qu'élément de commutation, à l'intersection de la ligne de grille 12 et de la ligne de données 34. Le transistor à couches minces T se compose d'une électrode de grille, d'une électrode de source et d'une électrode de drain, et il est disposé en forme de matrice. Une électrode de pixcl 56, qui est reliée au transistor à couches minces T. est formoe dans la zone de pixel P. L'électrode de pixel 56 correspond au filtre de sous-couleur, et elle est réalisée dans un matériau conducteur transparent tel que l'oxyde d'indium-étain (ou ITO, acronyme de Indium-Tin- Oxide) qui transmet relativement bien la lumière. Le substrat inférieur 22, qui comprend le kansistor à couches minces T et l'électrode de pixcl 56 disposée sous la
forme de matrice, peut être généralement désigné sous le nom de substrat de matrice.
Une impulsion de balayage est appliquce à l'électrode de grille du transistor à 0 couches minces T par la ligne de grille 12 et un signal de données est appliqué à
l'électrode de source du transistor à couches minces T par la ligne de donnces 34.
Le dispositif LCD est piloté grâce aux effets électriques et optiques des cristaux liquides. Les cristaux liquides sont un matériau anisotrope diélectrique qui possède une propriété de polarisation spontanée. Quand une tension est appliquée, les cristaux liquides forment un dipole suite à la polarisation spontance, et les molécules des cristaux liquides sont ainsi disposées selon un champ électrique. Une modulation optique se produit de par les propriétés optiques des cristaux liquides, qui varient selon la disposition des cristaux liquides. Les images du dispositif LCD sont produites en commandant la transmittance de la lumière en raison de la modulation
optique.
La figure 2 est une vue en plan d'un substrat de matrice d'un dispositif LCD selon l'art associé. Dans la figure 2, une ligne de grille 12 et une ligne de donnces 34 se coupent et définissent une zone de pixel P. et à l'intersection des lignes de grille 12 et de données 34, un transistor à couches minces T est formé en tant qu'élément de commutation. Une plage de connexion de grille 10 est formoe à une extrémité de la ligne de grille 12 et une plage de connexion de donnces 36 est formoe à une extrémité de la ligne de données 34. Une borne de plage de connexion de grille 58 et une borne de plage de connexion de données 60, qui ont une forme d'lot et sont réalisées dans un matériau conducteur transparent, chevauchent la plage de
connexion de grille 10 et la plage de connexion de données 36, respectivement.
Le transistor à couches minces T se compose d'une électrode de grille 14 qui est reliée à la ligne de grille 12 et qui reçoit les signaux de balayage, d'une électrode de source 40 qui est reliée à la ligne de données 34 et qui reçoit les signaux de donnces, et d'une électrode de drain 42 qui est espacée de 1'électrode de source 40. Le transistor à couches minces T comprend de plus une couche active 32 situce entre l'électrode de grille 14 et les électrodes de source et de drain 40 et 42. Un motif
métallique 38 ayant une forme d'lot chevauche la ligne de grille 12.
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Une électrode de pixel 56 est formée dans la zone de pixel P et elle est reliée à l'électrode de drain 42. L'électrode de pixel 56 est également reliée au motif métallique 38. La ligne de grlle 12 et le motif métallique 38 fonctionnent comme les première et seconde électrodes d'un condensateur de stockage, respectivement, et forment un condensateur de stockage Cst avec une couche isolante de grille (non
représentée) disposée entre la ligne de grille 12 et le motif métallique 38.
Bien qu'elle ne soit pas représentée dans la figure, une couche de contact ohmique est formée entre la couche active 32 et les électrodes de source et de drain et 42. La couche active 32 est réalisée en silicium amorphe, et la couche de o contact ohmique est réalisée en silicium amorphe dopé. Un premier motif 35 et un second motif 39, qui comprennent le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé,
sont formés sous la ligne de donnces 34 et le motif métallique 38, respectivement.
Le substrat de la matrice de la figure 2 est fabriqué moyennant l'utilisation de
quatre masques.
Les figures 3A à 3G, les figures 4A à 4G, et les figures 5A à 5G présentent des processus de fabrication d'un substrat de matrice moyennant l'utilisation de quatre masques, et elles correspondent aux coupes suivant la ligne III - III, la ligne IV - IV,
et la Iigne V - V de la figure 2, respectivement.
Comme l'illustrent les figures 3A, 4A et 5A, une ligne de grille 12, une électrode de grille 14 et une plage de connexion de grille 10 sont formoes sur un substrat isolant transparent 22 en déposant une première couche métallique et en modelant la première couche métallique grâce à un premier procédé de photolithographie en utilisant un premier masque. La ligne de grille 12,1'électrode de grille 14 et la plage de connexion de grille 10 sont réalisées dans un matériau 2 s métallique tel que l' aluminium (Al), un alli age d'aluminium, le mo lyb dène (Mo), le tungstène (W), et le chrome (Cr). La ligne de grille 12, l'électrode de grille 14 et la plage de connexion de grille 10 réalisces en aluminium ou en alliage d'aluminium, peuvent étre constituces d'une double couche qui comprend du molybdène ou du chrome. Ensuite, une couche isolante de grille 16, une couche de silicium amorphe 18, une couche de silicium amorphe dopé 20 et une seconde couche métallique 24 sont déposoes par la suite sur le substrat 22, comprenant la ligne de grille 12, l'électrode de grille 14 et la plage de connexion de grille 10. La couche isolante de grille 16 est réalisée dans un matériau isolant inorganique tel que le nitrure de silicium (SiNx) et l'oxyde de silicium (sio2), et le second matériau métallique 24 est choisi parmi le
chrome, le molybdène, le tungstène et le tantale (Ta).
Comme l'illustrent les figures 3B, 4B et 5B, une couche de résine photosensibIe 26 est formée sur la seconde couche métallique 24 en l'enduisant de
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résine photosensible. Un deuxième masque 50, qui possède une partie de transmission A, une partie de blocage B et une partie de demitransmission C, est disposé au-dessus de la couche de résine photosensible 26 en en étant espacé. La partie de demi-transmission C eorrespond à l'électrode de grille 14. La couche de s résine photosensible 26 peut être de type positif, et la partie exposce à la lumière est développée et enlevoe. Par la suite, la couche de résine photosensible 26 est exposée à la lumière. La couche de résine photosensible 26 qui correspond à la partie de demi-transmission C est moins exposée que la couche de résine photosensible 26 qui correspond à la partie de transmission A. o Comme l'illustrent les figures 3C, 4C et 5C, la couche de résine photosensible exposce 26 des figures 3B, 4B et 5B est développée, et un motif de résine photosensible 26a est formé. Le motif de résine photosensible 26a possède des épaisseurs différentes. Une première épaisseur du motif de résine photosensible 26a correspond à la partie de blocage B des figures 3B, 4B et 5B et une seconde i5 épaisseur du motif de résine photosensible 26a, qui est plus mince que la première
épaisseur, correspond à la partie de demi-transmission C des figures 3B, 4B et 5B.
Comme l'illustrent les figures 3D, 4D et 5D, la seconde couche métallique 24, la couche de silicium amorphe dopé 20 et la couche de silicium amorphe 18 des figures 3C, 4C et 5C, exposoes par le motif de résine photosensible 26a, sont enlevées. Ainsi un motif de source et de drain 28, une ligne de donnces 34 de la figure 2, une plage de connexion de données 36, un motif de silicium amorphe dopé a et une couche active 32, sont formés. La seconde couche métallique 24 des figures 3C, 4C et 5C est attaquce de manière chimique par un procédé de gravure humide, et, la couche de silicium amorphe dopé 20 et la couche de silicium amorphe 18 des figures 3C, 4C et 5C sont modelées par un procédé de gravure sèche. Le motif de source et de drain 28 est formé au-dessus de l'électrode de grille 14, et il est relié à une ligne de données 34 de la figure 2 étendue verticalement dans le contexte de la figure. Le motif de silicium amorphe dopé 30a et la couche active 32 ont la méme
forme que le motif de source et de drain 28 et la ligne de données 34.
A ce moment-là, un motif métallique 38 ayant une forme d'îlot est également formé au-dessus de la ligne de grille 12. Un premier motif 35 et un second motif 39, qui comprennent la couche de silicium amorphe et la couche de silicium amorphe dopé, sont formés. Le premier motif 35 est situé sous la ligne de donnces (non représentée) et la plage de connexion de données 36, et le second motif 39 est situé
sous le motif métallique 38.
Ensuite, comme l'illustrent les figures 3E, 4E et SE, la seconde épaisseur du motif de résine photosensible 26a est enlevoe par un processus d'incinération, et ainsi le motif de source et de drain 28 est exposé. Ici, le motif de résine photosensible 26a de la première épaisseur est également enlevé en partie, et la première épaisseur du motif de résine photosensible 26a devient plus mince. De plus, les bords du motif de résine photosensible 26a sont enlevés, et les motifs métalliques 28, 36 et 38 sont exposés. s Comme l'illustrent les figures 3F, 4F et 5F, le motif de source et de drain 28 et le motif de silicium amorphe dopé 30a de la figure 3E, qui sont exposés par le motif de résine photosensible 26a de la figure 3E, sont attaqués de manière chimique. Ainsi les électrodes de source et de drain 40 et 42 et une couche de contact ohmique 30 sont formées, et la couche active 32 est exposée. La couche active exposoe 32, située o entre les électrodes de source et de drain 40 et 42, devient un canal d'un transistor à couches minces. Les électrodes de source et de drain 40 et 42 sont espacces l'une de l'autre. La région situce entre les électrodes de source et de drain 40 et 42 correspond à la partie de demi-transmission C du deuxième masque 50 de la figure 3B. Si le motif de source et de drain 28 de la figure 3E est formé en molybdène (Mo), le motif de source et de drain 28 et le motif de silicium amorphe dopé 30a de la figure 3E
peuvent être enlevés en même temps, en utilisant un procédé de gravure sèche.
Cependant, si le motif de source et de drain 28 est formé de chrome (Cr), le motif de source et de drain 28 est attaqué de manière chimique à l'aide d'un procédé de gravure humide, et ensuite le motif de silicium amorphe dopé 30a est enlevé à l'aide
d'un procédé de gravure sèche.
Comme cela a été mentionné ci-dessus, les électrodes de source et de drain 40 et 42, la ligne de données 34, la plage de connexion de données 36, le motif métallique 38, la couche de contact ohmique 30 et la couche active 32, sont formés à l'aide d'un deuxième procédé de photolithographie en utilisant le deuxième masque
des figures 3B, 4B et 5B.
Ensuite, le motif de résine photosensible 26a est enlevé, et une couche de passivation 46 est formée sur la ligne de données 34, les électrodes de source et de drain 40 et 42, la plage de connexion de donnces 36 et le motif métallique 38, en passant comme enduit un matériau organique transparent tel que le benzocycloDutène (BCB) et la résine acrylique ou en déposant un matériau inorganique tel que le nitrure de silicium (SiNx) et l'oxyde de silicium (SiO2). La couche de passivation 46 est modelée avec l'électrode de grille 16 par un troisième procédé de photolithographie en utilisant un troisième masque, et un trou de contact de drain 48, un trou de contact de stockage 50, un trou de contact de plage de connexion de grille 52 et un trou 54 de contact de plage de connexion de donnces, sont formés. Le trou de contact de drain 48, le trou de contact de stockage 50, le trou de contact de plage de connexion de grille 52 et le trou 54 de contact de plage de connexion de donnces exposent l'électrode de drain 42, le motif métallique 38, la plage de connexion de grille 10 et la plage de connexion de données 36, respectivement. Ici, le trou de
contact de stockage 50 expose une paroi latérale du motif métallique 38.
Comme l ' illustrent les figures 3 G. 4G et 5 G. une électrode de pixel 5 6, une borne de plage de connexion de grille 58 et une borne de plage de connexion de données 60, sont formées sur la couche de passivation 46 en déposant un matériau conducteur transparent tel que l'oxyde d'indiumétain (ITO) et l'oxyde d'indium-zinc (ou IZO, acronyme de Indium-ZincOxide) et en modelant le matériau conducteur transparent à l' aide d'un quatrième procédé de photolithographie en utilisant un quatrième masque. L'électrode de pixel 56 est reliée non seulement à l'électrode de 0 drain 42 par l'intermédiaire du trou de contact de drain 48, mais également au motif métallique 38 par le trou de contact de stockage 50. La borne de plage de connexion de grille 58 et la borne de plage de connexion de données 60 sont reliées à la plage
de connexion de grille 10 et à la plage de connexion de données 36, respectivement.
Comme cela est mentionné ci-dessus, le substrat de matrice est fabriqué à l'aide d'un procédé de photolithographie moyennant l'utilisation d'un masque. Le pro cédé de photolithographie comprend p lusieurs étap es de nettoyage, de revêtement par une couche de résine photosensible, d' exposition à travers un masque, de développement de la couche de résine photosensible, et d'attaque de manière chimique. Par conséquent, il est possible de diminuer le temps de fabrication, les
coûts et l es échecs en réduisant le nombre de pro c édé de photolithographie.
En conséquence, la présente invention est orientée vers un procédé de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides qui évite sensiblement un ou plusieurs problèmes dus aux limitations et aux
inconvénients de l'art associé.
Un avantage de la présente invention est de fournir un procédé de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides qui accroît la
productivité en raison de processus plus courts et d'un coût inférieur.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides, comprenant: le formage d'une ligne de grille, d'une plage de connexion de grille et d'une électrode de grille sur un substrat; - le form age d'une couche i sol ante de gri lle sur la ligne de grille, l 'électrode de grille et la plage de connexion de grille; - le formage d'une couche active sur la couche isolante de grille; - le fomage d'une couche de contact ohmique sur la couche active; - le formage d'une ligne de donnces, d'une plage de connexion de données, et d'électrodes de source et de drain sur la couche de contact ohmique;
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- le formage d'une électrode de pixel sur les électrodes de source et de drain, l'électrode de pixcl entrant en contact avec l'électrode de drain; - le formage d'une première couche de passivation sur le substrat comprenant l'électrode de pixel; - le formage d'une seconde couche de passivation sur la première couche de passivation, la seconde couche de passivation exposant la première couche de passivation au-dessus de la plage de connexion de grille et de la plage de connexion de données; et le modelage de la première couche de passivation exposée par la seconde 0 couche de passivation pour exposer la plage de connexion de grille et de la
plage de connexion de donnces.
Selon une forme d'exécution du procédé de l'invention, la seconde couche de
passivation est formée à l'aide d'un procédé d'impression.
Selon une autre forme d'exécution du procédé de l'invention, la seconde couche de passivation est réalisée en polyimide. Selon encore une autre forme d'exécution, le procédé de l'inventioncomprend
de plus une étape de frottement de la seconde couche de passivation.
Selon une autre forme encore d'exécution du procédé de l'invention, la première couche de passivation est réalisce dans un matériau isolant inorganique tel
que le nitrure de silicium (SiNx) et l'oxyde de silicium (sio2).
Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, la première couche de
passivation est formoe sous des températures d'environ 300 degrés Celsius.
Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, la première couche de passivation a une épaisseur comprise entre environ 500 A et 1. 000 A. 2s Selon encore un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, les étapes de formage de la couche active sur la couche isolante de grille, de formage de la couche de contact ohmique, et de formage de la ligne de donnces, de la plage de connexion de données et des électrodes de source et de drain, sont exécutées selon un
pro cédé de photo litho graphi e.
Selon un autre mode encore de réalisation du procédé de l'invention, le procédé de photolithographie utilise un masque qui comprend une partie de transmission, une
partie de blocage, et une partie de demi-transmission.
Selon un autre mode encore de réalisation du procédé de l'invention, la partie
de demi-transmission comprend des fentes.
Selon une forme d'exécution du procédé de l'invention, le procédé de photolithographie comprend une étape de formage d'un motif de résine photo sensible ayant une première épaisseur et une seconde épai sseur plus mince que
la première épaisseur.
Selon une autre forme d'exécution du procédé de l'invention, la première épaisseur du motif de résine photosensible correspond à la partie de blocage du s masque et la seconde épaisseur du motif de résine photosensible correspond à la
partie de demi-transmission.
S elon enc ore une autre forme d'exé cution du pro c é dé de l ' invention, le motif de résine photosensible est de type positif, une partie du motif exposée à la lumière étant
développée et enlevée.
o Selon une autre forme encore d'exécution du procédé de l'invention, la couche active a la même forme que la ligne de données, l'électrode de source, l'électrode de drain, et la plage de connexion des donnces, à l' exception d'une partie située entre
les électrodes de source et de drain.
Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, la couche de contact ohmique a la méme forme que la ligne de données, l'électrode de source, l'électrode
de drain, et la plage de connexion des données.
S elon un autre mo de de ré al i s ation du pro cédé de l' inventi on, l 'étape de formage d'une électrode de pixel comprend le formage d'une borne de plage de connexion de grille et d'une borne de plage de connexion de données, la borne de plage de connexion de grille entrant en contact avec la plage de connexion de grille, la borne de plage de connexion de données entrant en contact avec la plage de
connexion de données.
Selon encore un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, l'étape de formage de la ligne de donnces, de la plage de connexion de données, et des électrodes de source et de drain, comprend le formage d'un motif métallique qui
chevauche la ligne de grille et qui entre en contact avec l'électrode de pixel.
Selon un autre mode encore de réalisation du procédé de l'invention, la ligne de grille, l'électrode de grille et la plage de connexion de grille sont constituces d'une
double couche qui comprend de l'aluminium.
Selon une forme d'exécution du procédé de l'invention, la ligne de donnces, la plage de connexion de donnces et les électrodes de source et de drain comprennent
soit du chrome, du molybdène, du tungstène ou du tantale.
Selon une autre forme d'exécution du procédé de l'invention, l'étape de formage de la ligne de donnces, de la plage de connexion de données, et des électrodes de source et de drain, et l'étape de formage de la couche de contact ohmique sont
réalisces par un procédé de gravure sèche.
9 2838562
Selon encore une autre forme d'exécution du procédé de l'invention, la ligne de données, la plage de connexion de données et les électrodes de source et de drain,
sont réalisées en molybdène.
Selon une autre forme encore d'exécution du procédé de l'invention, l'étape de formage de la ligne de données, de la plage de connexion de données, et des électrodes de source et de drain est réalisce par un procédé de gravure humide et l'étape de formage de la couche de contact ohmique est réalisce par un procédé de
gravure sèche.
Selon une autre forme d'exécution du procédé de l'invention, la ligne de o données, la plage de connexion de données et les électrodes de source et de drain,
sont réalisées en chrome.
Des caractéristiques et avantages supplémentaires de l'invention sont présentés
dans la description qui suit, et ressortent en partie de la description, ou peuvent être
appris grâce à la mise en pratique de l'invention. Les objectifs et autres avantages de l'invention sont réalisés et atteints par la structure présentée en particulier dans la
description et les revendications écrites de celle-ci ainsi que dans les dessins joints.
Afin de réaliser ces avantages et d'autres, et selon le but de la présente invention, tel que cela est rédigé et largement décrit, un procédé de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides comprend les étapes de formage d'une ligne de grille, d'une plage de connexion de grille et d'une électrode de grille sur un substrat, de formage d'une couche isolante de grille sur la ligne de grille, l'électrode de grille et la plage de connexion de grille, de formage d'une couche active sur la couche isolante de grille, de formage d'une couche de contact ohmique sur la couche active, de formage d'une ligne de données, d'une 2s plage de connexion de données, et d'électrodes de source et de drain sur la couche de contact ohmique, de formage d'une électrode de pixcl sur les électrodes de source et de drain, l'électrode de pixcl entrant en contact avec l'électrode de drain, de formage d'une première couche de passivation sur le substrat comprenant l'électrode de pixel, de formage d'une seconde couche de passivation sur la première couche de passivation, la seconde couche de passivation exposant la première couche de passivation au-dessus de la plage de connexion de grille et de la plage de connexion de donnces, et de modelage de la première couche de passivation exposoe par la seconde couche de passivation pour exposer la plage de connexion de grille et la
plage de connexion de données.
3s Il faut comprendre que la description générale antérieure et la description
détaillée qui suit sont exemplaires et explicatives et sont destinces à fournir
davantage d'explications de l'invention telle qu'elle est revendiquce.
Les dessins d'accompagnement, qui sont inclus afin de fournir une autre compréhension de l'invention et qui y sont incorporés, constituent une partie de ces spécif cations, illustrent des modes de réalisation de l'invention et avec la
description, servent à expliquer les principes de l'invention.
s Dans les dessins: La figure l est une vue en perspective éclatée qui illustre un dispositif d'affchage à cristaux liquides (LCD) conventionnel; La fgure 2 est une vue en plan d'un substrat de matrice d'un dispositif LCD selon l'état de la technique; o Les fgures 3A à 3G, les figures 4A à 4G, et les fgures 5A à 5G sont des vues en coupe qui présentent un procédé de fabrication d'un substrat de matrice selon l'état de la technique; La fgure 6 est une vue en plan d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affchage à cristaux liquides (LCD) selon un mode de réalisation de la présente invention; et Les fgures 7A à 7H, les figures 8A à 8H, et les fgures 9A à 9H sont des vues en coupe qui présentent la fabrication d'un substrat de matrice correspondant à la
présente invention.
Il sera fait maintenant rétérence de manière détaillée aux modes de réalisation illustrés de la présente invention, qui sont illustrés dans les dessins d'accompagnement. La figure 6 est une vue en plan d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affchage à cristaux liquides (LCD) selon un mode de réalisation de la présente invention. 2s Comme l'illustre la fgure 6, une ligne de grille 112 et une ligne de données 134 sont formées sur un substrat isolant transparent 100. La ligne de grille 112 et la ligne de donnces 134 se coupent et défmissent une zone de pixel P. et à l'intersection des lignes de grille et de données 112 et 138, un transistor à couches minces T est formé en tant qu'élément de commutation. Une plage de connexion de grille 110 est formée à une extrémité de la ligne de grille 112 et une plage de connexion de données 136 est formée à une extrémité de la ligne de données 134. Une borne de plage de connexion de grille 158 et une borne de plage de connexion de donnces 160, qui ont une forme d'ilot et sont réalisées dans un matériau conducteur transparent, chevauchent la plage de connexion de grille 110 et la plage de connexion de données3s 136, respectivement.
Le transistor à couches minces T se compose d'une électrode de grille 114 qui est reliée à la ligne de grille 112 et qui reçoit les signaux de balayage, d'une électrode de source 140 qui est reliée à la ligne de données 134 et qui reçoit les signaux de
données, et d'une électrode de drain 142 qui est espacce de l'électrode de source 140.
Le transistor à couches minces T comprend de plus une couche active 132 située entre l'électrode de grille 114 et les éleckodes de source et de drain 140 et 142. Un matériau métallique 138 chevauche la ligne de grille 112. Le matériau métallique 138 peut être réalisé dans le même matériau que la ligne de données 134. Une électrode de pixel 146 est formée dans la zone de pixel P. L'électrode de pixel 146 est reliée à l'électrode de drain 142 et au motif métallique 138 par un contact latéral. La ligne de grille 112 et le motif métallique 138 fonctionnent comme les première et seconde électrodes d'un condensateur de stockage, respectivement, et o forment un condensateur de stockage Cst avec une couche isolante de grille (non
représentée) disposée entre la ligne de grille 112 et le motif métallique 138.
Une couche organique transparente 154 est formée dans une région à l'exception de la plage de connexion de grille 110 et de la plage de connexion de
données 136.
Bien qu'elle ne soit pas représentée dans la figure, une couche de contact ohmique est formée entre la couche active 132 et les électrodes de source et de drain et 142. La couche active 132 est réalisée en silicium amorphe, et la couche de contact ohmique est réalisoe en silicium amorphe dopé. Un premier motif 135 et un second motif 139, qui comprennent le silicium amorphe et le silicium amorphe dopé,
sont formés sous la ligne de données 134 et le motifmétallique 138, respectivement.
Les figures 7A à 7H, les figures 8A à 8H; et les figures 9A à 9H présentent un procédé de fabrication d'un substrat de matrice correspondant à la présente invention et sont des coupes suivant la ligne VII - VII, la ligne VIII - VIII, et la ligne IX - IX
de la figure 6, respectivement.
Premièrement, comme l'illustrent les figures 7A, 8A et 9A, une ligne de grille 112, une électrode de grille 114 et une plage de connexion de grille 110 sont formées sur un substrat isolant transparent 100 en déposant une première couche métallique et en modelant la première couche métallique grâce à un premier procédé de photolithographie en utilisant un premier masque. L'électrode de grille 114 est prolongée à partir de la ligne de grille 112 et la plage de connexion de grille 110 est située à une extrémité de la ligne de grille 112. Afin d'éviter un retard RC, l'aluminium (Al), qui possède une résistivité relativement basse, est largement utilisé comme matéri au d' él ectrode de grille. C ep endant, l' acid e corrode faci lement l'aluminium pur, ce qui peut provoquer des défauts dans la ligne dus à des monticules 3s dans le processus qui suit sous des températures élevées. Par conséquent, il est possible d'utiliser un alliage d'aluminium ou une double couche comprenant de
l'aluminium et un autre matériau métallique.
Ensuite, une couche isolante de grille 116, une couche de siliclum amorphe 118, une couche de silicium amorphe dopé 120 et une seconde couche métallique 124 sont déposées par la suite sur le substrat 100, y compris la ligne de grille 112, l'électrode de grille 114 et la plage de connexion de grille 110. La couche isolante de grille 116 est réalisée dans un matériau isolant inorganique tel que le nitrure de silicium (SiNx) et l'oxyde de silicium (sio2). La couche isolante de grille 116 peut être réalisée dans un matériau isolant organique tel que le benzocyclobutène (BCB) et la résine acrylique. La seconde couche métallique 124 est réalisée dans un
matériau choisi parmi le chrome, le molybdène, le tungstène et le tantale (Ta).
o Comme I'illustrent les figures 7B, 8B et 9B, une couche de résine photosensible 126 est formée sur la seconde couche métallique 124 en l'enduisant de résine photosensible. Un deuxième masque 150, qui possède une partie de transmission E, une partie de blocage F et une partie de demi-transmission G. est disposé au-dessus de la couche de résine photosensible 126 en en étant espacé. La partie de demi-transmission G peut comprendre des fentes, et correspond à un canal d'un transistor à couches minces. La couche de résine photosensible 126 peut être de type positif, et ainsi une partie exposée à la lumière est développée et enlevée. Par la suite, la couche de résine photosensible 126 est exposée à la lumière, et la couche de résine photosensible 126 qui correspond à la partie de demi-transmission G. est moins exposée que la couche de résine photosensible 126 qui correspond à la partie de transmission E. Ensuite, comme l'illustrent les figures 7C, 8C et 9C, la couche de résine photosensible 126 des figures 7B, 8B et 9B est développée, et un motif de résine photosensible 126a ayant différentes épaisseurs, est formé. Une première épaisseur du motif de résine photosensible 126a correspond à la partie de blocage F des figures 7B, 8B et 9B et une seconde épaisseur du motif de résine photosensible 126a, qui est plus mince que la première épaisseur, correspond à la partie de demi-transmission G
de la figure 7B.
Comme l'illustrent les figures 7D, 8D et 9D, la seconde couche métallique 124, la couche de silicium amorphe dopé 120 et la couche de silicium amorphe 118 des figures 7C, 8C et 9C, exposoes par le motif de résine photosensible 126a, sont enlevoes. Ainsi, un motif de source et de drain 128, une ligne de données 134 de la figure 6, une plage de connexion de données 136, un motif de silicium amorphe dopé a et une couche active 132, sont formés. La seconde couche métallique 124 des figures 7C, 8C et 9C est attaquce de manière chimique par un procédé de gravure humide, et, la couche de silicium amorphe dopé 120 et la couche de silicium amorphe 118 des figures 7C, 8C et 9C sont modelées par un procédé de gravure sèche. Le motif de source et de drain 128 est formé au-dessus de l'électrode de grille 114, et il est relié à une ligne de données 134 de la figure 6 prolongée verticalement dans le contexte de la figure. Le motif de silicium amorphe dopé 130a et la couche active 132 ont la même forme que le motif de source et de drain 128 et la ligne de données 134. À ce moment-là, un motif métallique 138 ayant une forme d'îlot est s également formé au-dessus de la ligne de grille 112. Un premier motif 135 et un second motif 139, qui comprennent la couche de siliclum amorphe et la couche de silicium amorphe dopé, sont formés. Le premier motif 135 est situé sous la ligne de donnces (non représentée) et la plage de connexion de donnces 136, et le second motif 139 est situé sous le motif métallique 138. Ici, la couche isolante de grille 116 0 est également attaquée de manière chimique, et, le substrat 110 et la plage de
connexion de grille 110 peuvent être exposés.
Ensuite, comme l'illustrent les fgures 7E, 8E et 9E, la seconde épaisseur du motif de résine photosensible 126a est enlevée par un processus d'incinération, et ainsi le motif de source et de drain 128 est exposé. Ici, la première épaisseur du motif de résine photosensible 126a est également enlevoe en partie et la première épaisseur du motif de résine photosensible 126a devient plus mince. De plus, les bords du motif de résine photosensible 126a sont enlevés, et les motifs métalliques 128, 136 et
138 sont exposés.
Comme l'illustrent les figures 7F, 8F et 9F, le motif de source et de drain 128 et le motif de silicium amorphe dopé 130a de la figure 7E, qui sont exposés par le motif de résine photosensible 126a de la figure 7E, sont attaqués de manière chimique. Ainsi les électrodes de source et de drain 140 et 142 et une couche de contact ohmique 130 sont formoes, et la couche active 132 est exposée. La couche active exposée 132 situce entre les électrodes de source et de drain 40 et 42, devient un canal d'un transistor à couches minces et correspond à la partie de demi transmission G du deuxième masque 150 de la figure 7B. Les électrodes de source et de drain 140 et 142 sont espacées l'une de l'autre. Si le motif de source et de drain 28 de la figure 7E est constitué de molybdène (Mo), le motif de source et de drain 28 et le motif de silicium amorphe dopé 30a de la figure 3E peuvent étre enlevés en méme temps en utilisant un procédé de gravure sèche. Cependant, si le motif de source et de drain 28 est formé de chrome (Cr), le motif de source et de drain 28 est attaqué de manière chimique à l'aide d'un procédé de gravure humide, et ensuite le motif de
silicium amorphe dopé 30a est enlevé à l'aide d'un procédé de gravure sèche.
Comme cela a été mentionné ci-dessus, les électrodes de source et de drain 140 3s et 142, la ligne de donnces 134, la plage de connexion de donnces 136, le motif métallique 138, la couche de contact ohmique 130 et la couche active 132, sont formés grâce à un procédé de deuxième masque en utilisant le deuxième masque des
figures 7B, 8B et 9B.
Ensuite, le motif de résine photosensible 126a est enlevé, et une électrode de pixel 146, une borne de plage de connexion de grille 148 et une borne de plage de connexion de données 150, sont formées sur le substrat 100 comprenant les électrodes de source et de drain 140 et 142, en déposant un matériau conducteur transparent tel que l'oxyde d'indiumétain (ITO) et l'oxyde d'indium-zinc (IZO) et en modelant le matériau conducteur transparent à travers un troisième procédé de photolithographie en utilisant un troisième masque. L'électrode de pixel 146 est reliée non seulement à l'électrode de drain 142, mais également au motif métallique 138 par des contacts latéraux. La borne de plage de connexion de grille 148 et la o borne de plage de connexion de donnces 150 sont en contact avec la plage de connexion de grille 110 et avec la plage de connexion de données 136, respectivement. Une première couche de passivation 152 est formoe sur l'électrode de pixcl 146, la borne de plage de connexion de grille 148 et la borne de plage de connexion de donnces 150, en déposant un matériau inorganique tel que le nitrure de silicium (SiNx) et l'oxyde de silicium (sio2) SOUS une température d'environ 300 clegrés Celsins. La première couche de passivation 152 a une épaisseur comprise entre environ 500 À et environ 1.000 . La première couche de passivation 152 du matériau isolant inorganique est meilleure qu'un matériau isolant organique en ce qui concerne le contact avec la couche active. À ce moment-là, l'électrode de pixcl 146, la borne de plage de connexion de grille 148 et la borne de plage de connexion de
données 150 passent de la phase amorphe à la phase cristalline.
Comme l'illustrent les figures 7G, 8G et 9G, une seconde couche de passivation 154 est formée sur la première couche de passivation 152 à l'exception de la plage de connexion de grille 110 et de la plage de connexion de donnces 136, en imprimant un matériau organique transparent. Le matériau organique transparent peut être réalisé en polyimide, par exemple. Par la suite, la première couche de passivation 154 exposée par la seconde couche de passivation 156, est soumise à une
gravure sèche.
Ensuite, comme l'illustrent les figures 7H, 8H et 9H, la borne de plage de connexion de grille 148 et la borne de plage de connexion de données 15O, sont exposoes. La seconde couche de passivation 154 peut étre utilisoe comme couche
d'alignement en frottant la surface de la seconde couche de passivation 154.
De cette fa,con, le substrat de matrice de la présente invention est fabriqué en 3s utilisant trois masques. Par conséquent, le procédé de fabrication du substrat de matrice selon la présente invention permet de réduire les processus et le coût, et
d'accroître la productivité.
It est Evident pour les hommes de l'art qu'il est possible d'apporter divers changements et modifications à la fabrication et à l'application de la présente invention sans s'écarter de l'esprit ou de la portée de l'invention. Ainsi, il est prévu que la présente invention couvre les changements et les modifications de cette
invention à condition qu'ils relèvent de la portée des revendications jointes et de
leurs équivalents.

Claims (23)

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un substrat de matrice d'un dispositif d'affichage à cristaux liquides, comprenant: s - le formage d'une ligne de grille (12), d'une plage de connexion de grille (10) et d'une électrode de grille (14) sur un substrat; - le formage d'une couche isolante de grille sur la ligne de grille (12), l'électrode de grille (14) et la plage de connexion de grille (10); - le formage d'une couche active (32) sur la couche isolante de grille; 0 - le formage d'une couche de contact ohmique sur la couche active (32); - le formage d'une ligne de données (34), d'une plage de connexion de donnces (36), et d'électrodes de source (40) et de drain (42) sur la couche de contact ohmique; - le formage d'une électrode de pixcl (56) sur les électrodes de source (40) et de drain (42), l'électrode de pixel (56) entrant en contact avec l'électrode de drain (42); - le formage d'une première couche de passivation sur le substrat comprenant l'électrode de pixcl (56); - le formage d'une seconde couche de passivation sur la première couche de passivation, la seconde couche de passivation exposant la première couche de passivation au-dessus de la plage de connexion de grille (10) et de la plage de connexion de données (36); et - le modelage de la première couche de passivation exposoe par la seconde couche de passivation pour exposer la plage de connexion de grille (10) et
de la plage de connexion de donnces (36).
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la seconde couche de
passivation est formée à l'aide d'un procédé d'impression.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la seconde couche de
p as sivation est réalisée en po lyimi de.
4. Procédé selon la revendication 3, comprenant de plus une étape de
frottement de la seconde c ouche de p as sivati on.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la première
couche de passivation est réalisce dans un matériau isolant inorganique tel que le
nitrure de silicium (SiNx) et l'oxyde de silicium (SiO2).
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6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la première couche de
passivation est formée sous des températures d'environ 300 dogrés Celsius.
7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la première couche de passivation a une épaisseur comprise entre environ 500 A et 1.000 A.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les étapes de
formage de la couche active (32) sur la couche isolante de grille, de formage de la 0 couche de contact ohmique, et de formage de la ligne de données (34), de la plage de connexion de données (36) et des électrodes de source (40) et de drain (42), sont
exécutées selon un procédé de photolithographie.
9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel le procédé de photolithographie utilise un masque qui comprend une partie de transmission, une
partie de blocage, et une partie de demi-transmission.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la partie de demi
transmission comprend des fentes.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le procédé de photolithographie comprend une étape de formage d'un motif de résine photosensible ayant une première épaisseur et une seconde épaisseur plus mince que
la première épaisseur.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la première épaisseur du motif de résine photosensible correspond à la partie de blocage du masque et la seconde épaisseur du motif de résine photosensible correspond à la partie de demi transmission.
13. Procédé selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel le motif de
résine photosensible est de t,vpe positif, dont une partie exposée à la lumière est
développée et enlevoe.
14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel la couche
active (32) a la méme forme que la ligne de donnces (34), l'électrode de source, l'électrode de drain (42), et la plage de connexion des données, à l' exception d'une
partie situce entre les électrodes de source (40) et de drain (42).
15. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel la couche
de contact ohmique a la même forme que la ligne de donnces (34), l'électrode de
source, l'électrode de drain (42), et la plage de connexion des donnces.
s
16. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel l'étape de
formage d'une électrode de pixcl (56) comprend le formage d'une borne de plage de connexion de grille (10) et d'une borne de plage de connexion de données (36), la borne de plage de connexion de grille (10) entrant en contact avec la plage de o connexion de grille (10), la borne de plage de connexion de données (36) entrant en
contact avec la plage de connexion de donnces (36).
17. Procédé selon l'une des revendications 5 à 13, dans lequel l'étape de
formage de la ligne de données (34), de la plage de connexion de données (36), et des électrodes de source (40) et de drain (42), comprend le formage d'un motif métallique qui chevauche la ligne de grille (12) et qui entre en contact avec
l'électrode de pixcl (56).
18. Procédé selon l'une des revendication 1 à 13, dans lequel la ligne de grille (12), l'électrode de grille (14) et la plage de connexion de grille (10) sont
constituées d'une double couche qui comprend de l'aluminium.
19. Procédé selon l'une des revendications 1 à 18, dans lequel la ligne de
donnces (34), la plage de connexion de données (36) et les électrodes de source (40) 2 s et de drain (42) comprennent so it du chrome, du mo lyb dène, du tungstène ou du tantale.
20. Procédé selon l'une des revendications 1 à 19, dans lequel l'étape de
formage de la ligne de données (34), de la plage de connexion de données (36), et des électrodes de source (40) et de drain (42), et l'étape de formage de la couche de
contact ohmique sont réalisces par un procédé de gravure sèche.
21. Procédé selon la revendication 2O, dans lequel la ligne de donnces (34), la plage de connexion de domoes (36) et les électrodes de source (40) et de
drain (42), sont réalisces en molybdène.
22. Procédé selon l'une des revendications 1 à 19, dans lequel l'étape de
formage de la ligne de données (34), de la plage de connexion de donnces (36), et des Electrodes de source (40) et de drain (42) est réalisée par un procédé de gravure humide et l'étape de formage de la couche de contact ohmique est réalisée par un
procédé de gravure sèche.
s
23. Procédé scion la revendication 22, dans lequel la ligne de données (34), la plage de connexion de donnces (36) et les Electrodes de source (40) et de
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