TWI279007B - Liquid crystal display device and method for manufacturing the same - Google Patents

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TWI279007B TW094133477A TW94133477A TWI279007B TW I279007 B TWI279007 B TW I279007B TW 094133477 A TW094133477 A TW 094133477A TW 94133477 A TW94133477 A TW 94133477A TW I279007 B TWI279007 B TW I279007B
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Horino Shigekazu
Chun-Hao Tung
Hsien-Kai Tseng
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Description

1279007 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 顯示裝置之TFT陣 本發明係有關於在液晶顯示裝置等平面型 列基板及其製造方法。 【先前技術】 CRT平面型顯示裝置之替代產品開發極為 =;==型顯示器發展至大尺寸電視顯示器用 =¾顯示裝置躲二絲板間婦液晶*紅電光學裝置， 能優異之絲魏摘科置廣為使轉列基板 ίίϋϊί板等義絕緣基板之—表面上將多條信號線和掃二 ^成格子狀，並於信麟和掃描線之各交叉點設置有使 =專之半導體薄膜的薄膜電晶體(以下_為TFT)以作為切換^曰 為了製作TFT陣列基板，如半導體積體電路般使用光罩之多 乂之微影製㈣不可欠缺，減少包含微影製程之製減對古 液晶顯=裝置之生產力和降低成本有大助益，自不待言。、同 目前，於主動陣列型非晶矽TFT陣列基板之製作，一般係經 由五道或四道微影製程之製程。以下介紹日本公開專利公報所才^ 不的「特開2000-206571號公報」之及在「SID2000，Digest，ι006 頁〜1009 頁 A NOVEL FOUR MASK COUNTPROCESS ARCHITECTURE FOR TFT^LCDS -f ^t^(half tone) 光，程技術之四片光罩製程之習用技術。如下文說明，係藉由半 色調曝光技術利用一片光罩進行包含通道之半導體層之島化製程 和源極•汲極配線製程的合理化技術。 [專利文獻一]特開2000-206571號公報 [非專利文獻]SID2000，Digest of Technical Papers 一在說明專利文獻一時，參照圖1至圖5對應製程之進展狀況， 顯示排列有信號線和掃描線交叉之掃描線及信號線交又部、作為 1279007 二部、晝素部以及配置於掃描線周邊電路之電極端 1先^如圖1(A)所示，使用濺鍍裝置等製膜裴置，將鉻、鉬、 屬2ΐ其产金或4層被覆於玻璃基板1之-表面上，作為 讓-接著，在第一金屬膜2之一表面上塗佈光阻，使用 所示之兼作1至屬膜2姓刻，除去光阻，而形成圖1(c) 線的間極魏。閘⑽之膜厚-般設於 H、銅或其合金或#層，作為第二金屬膜7 點圖案等調整透射:曝光^用以縫隙圖案、 先能量的第二道光軍⑶：以 式圖案化之通道部分，通道部分 平色凋*光方 配線之區域為薄係其特徵。其工他對應，·汲極 就電漿專灰化方式，除去通道 =G)所不利用乳 然後’如圖3_示將膜厚減少之光^線層7。 刻信號線層7、第二補6以及第—雜 遮罩，再次蝕 線間之第二矽膜6，使得第一 丁的1；除去源極·汲極配 選擇性形錢物亦即， 1279007 行源極•汲極配線(SD配線)7A、7B之分離。然後，如圖3(1)所示 般，除去光阻圖案8B。 接著，如圖4(J)所示般，利用濺鍍法或CVD法被覆具有例如 約0.3膜厚之第二氮化矽膜等保護膜或鈍化層9，更塗佈感光 性丙烯酸樹脂膜10以作為用以使陣列基板丨之表面變成平坦I ，化膜一般，平坦化膜係塗佈3以上之膜厚。然後，如圖 4⑹所示，使用第四道光罩製作用以到達第一金屬膜从、第二全 接，、應。接著，如圖4(L)所示般，侧接觸 = :内之絕緣膜亦即第二氮化石夕膜9和第—氮化石夕 1 + 著，如圖5(M)所示般，利用機鑛法或塗佈法等在玻璃美极 銦_觸氧化膜。然後，使用=⑦:係氧化 阻圖案12為遮罩選擇性_翻導麵1卜進行電光 5(〇w^J « 土板1就成為主動陣列型非晶矽TFT陣列美板。 液晶 種液晶顯示裝置、。以構成各 法需要四道光罩，但 ^ TFT _基板之製作方 種製程_技術，其雜卜道光揭露一 示之接點形成製程、及圖5所干之=去處理技術構成圖4所 三道光罩形成TFT陣献⑯t卜電極械製程，總計利用 磨構成上述2種圖案化製程’總計三“罩^^ [專利文獻二]特開2002-250935號公報 [專利文獻三]特開2002-98996號公報 1279007 目前需 要五ΪΐΪ光^ 3 5動f列型非晶石夕TFT陣列基板， 要因。又，在專利文^程前置時間(leadtime)拉長或良率降低之 三片，但是另外需ίΪΓ所示之先前技術將所需之光罩數減少至 程，成為生產力林性處狀製程和除去防水性之製 平坦化膜《於之底層的 獻三所示之先能惡化之可能性高。而，在專利文 外，在邊長超過大^ /1 化學性機械研磨處理製程，此 基板之平财，和如㈣f之麟紐之補製雜轉持玻璃 有造成不良影響之虞。獻—同樣的，半色調製程對於顯示性能 【發明内容】 用較^====_示裝置使 兼作電絕緣閘極型電晶體、 ㈣號線、及和該絕緣閉極型電晶體之沒極 線分別與該電晶體之閘極和源極連接；-鈍化層 複數個二ΐ板成；一包含一延伸至鈍化層底部之接觸孔及 ΐίΐίί的有機層姐化層上形成，其巾該等複數個 曰】達至有機層底部，·在晝素電極形成區域外之區域形 1279007 成，該有機層可為感光性有機絕緣層；及在有機層上形成一成為 晝素電極之導電膜，該晝素電極經由接觸孔和電晶體之汲極電 連接。 依據本構造，因晝素電極形成區域外之區域所設置之未到達 有機層底部之細寬度溝槽，俾使有機層上所被覆之導電膜在物理 亡、電性上絕緣分離，就自動形成各自獨立的透明導電膜。亦即， 得到與使用感光性樹脂圖案之微細加工技術將晝素電極圖案化之 情況同樣之效果。無論選用何種種類的導電膜，只要導電膜在物 理上、電性上之絕緣分離可輕易進行者即可，導電膜選用透明導 • 電膜時可得到透射型之液晶顯示«，若選用高反射率之金屬薄 膜時可得到反射型之液晶顯示裝置。 ^本發明亦提供一種液晶顯示裝置的製造方法，其方法包含： 提供-，含-遮光區之第—透明基板；提供—和該第_透明基板 相向之第二透明基板；以及在該第—透明基板和該第二透明絲 之間形成一液晶層。該提供第一透明基板的步驟更包含：於該第 板上形成一掃描線、—信號線、及—電晶體，該掃描線 和1彳§號線分別連接至該電晶體之閘極和源極；於該第一透明基 化層；於該鈍化層上形成—包含—接觸孔及複數個 機層，其巾該接觸孔延伸至該鈍化層底部，且該複數個 ，槽對應於該遮光區，該有機層可為感級有機絕緣層；以及形 素ί極於該有機層上，該晝素電極與該電晶體之沒極經由 亥第:透明絕緣基板的—主面上設有排列成 ϊ、曰骑旦素，各單位晝素至少具有：至少―絕緣閘極塑 兼作賴絕緣閘極型電晶體之閘極之掃描線、兼作為該 =緣閘極型電晶體之源極配線之信絲、及和該絕緣閘極型電晶 體之及極配線連接的晝素電極；於該液晶顯示裝置之製作時，接 相位移轉光罩進行前述感光性有機絕緣膜之曝光 及如’献罩係設定為··使細孔形成區域為白色、晝素電極 9 1279007 形成區域為黑色、晝素電極周圍為中間色調區域，該中間色調區 域使來自光源之照射光產生相位偏移而通過；形成感光性有機絕 緣膜，具有：開口部，用以使下一製程被覆之透明導電膜能與下 層金屬連接；晝素電極形成部；及畫素電極形成區域外之區域， 由未到達底部之細寬度之複數條溝槽所構成，該複數條溝槽用以 將相鄰之晝素電極彼此分離；之後，被覆構成晝素電極之透明導 電膜。 、依據本構造，利用在半色調區域之相位轉移效果，該區域之 感光性有機絕緣膜之剖面部之錐形角度接近90度，又可將曝光機 之解析度界限以上之微細之線及空間圖案化，利用晝素周邊之有 限區域可形成更多條溝槽。又，在曝光機之解析度界限以上之微 寬及空間，照射该區域之曝光能量衰減，圖案化之空間(溝槽 =分之底面糊達感光性有機絕賴之底部。而細孔形成區& 因杈照和一般之二進位遮罩之透明部分一樣之原理圖宏外，可也
依據本發明之液晶顯示裝置之製造方法 書 田·V :采 α口抬* η·4ί· ，可用習用濺鍵法似
依據本發明之液晶顯示裝置之製造方法 ’可用習用濺鍍法形· 1279007 成反射晝素電極用之高反射率金屬薄膜。 董jg之效杲 一#如上述，在包含感光性丙烯酸樹脂膜之接觸孔形成製程中， 藉著使用相位轉移遮罩，在一次之微影製程同時形成一般接觸孔 ^成時所需之錐形形狀之開口圖案和比較接近垂直之錐形形狀之 屢槽形之醜，在4素電獅絲程，*需要微影餘，就可將 ^一製程被覆之導電層分離而圖案化。可提供一種新的液晶顯示 用陣列基板，湘像這樣在係平坦化膜之感光性丙烯酸樹脂 Μ所形成之細且深之溝槽之段差，分離晝素電極。 々、旦在本發明，因在製作液晶顯示㈣列基板時可減少-個製程
Ci製ί，藉著周知之四道遮罩製程之組合，實現三道遮 以罟工 =費用之降低也頗有助益。又，在反射型之液晶 頒不裝置也可一樣的實施本技術。 臈。也;用濺鍍法形成晝素電極用導電 所示之罩可製作圖4和圖5 要如在上述先前技術所示:追力 製=而且因不需 力更高。又，因在書树赫“明置週期更短、生產 板之平坦性不會受損:也不會 程’陣列基 【實施方式】 後之&本發明在習知例所說明之製程相同。其 相位差遮罩之概略則顯示於，。又，圖7係一 剖面圖係如_，_示意此相位差鮮。製程之 線一信號線交又部 件之TFT部以及在畫素部和掃描 1279007 、气之周邊電路配置之電極端子部之剖面部分。 [貫施例一] 置等ίί裝所Γ在玻璃基板1之—表面上使用賴裝 -金屬膜2。接之銅^金或疊層形成為第 一道光罩形成圖1(Btm之;'佈光阻，使用第 遮罩，第-金制2之伽1=光 成案s3^ 所示之閘極膜2A。 701间茶《3，形成圖1(C) 為閘iiii 皮覆作 以及摻雜N型雜質之箆-欲瞪a ”、、日日體之通道之第一矽膜5 以縫隙圖宰t弟二金屬膜7。織，利用 _4 整 ^ 一石夕膜6^ u光阻圖案8為遮罩_第二金屬膜7 3^ΪΪΪί；Λ 7後’如圖3(G)所示利用氧氣職灰化 fA，阻，令信號線層7露出。然後，如圖 第(一)石^少2阻圖案犯作為遮罩刻信號線層7、
之形成。 光阻凡成源極•沒極配線7A、7B 接著，如圖6(P)(和圖4(J)一樣)所示，利用 形^例如第二氮化石夕膜等保護膜或者鈍化層9,還在又平二， 如主佈厚度3〜6/m之感光性丙稀酸樹脂膜1〇。—、列 然後，在第三道光罩上，使用如圖7所示 進打感光性丙稀酸樹脂膜1〇之圖案化。相 $罩巧 如有矽化鉬膜、矽化鍅膜在功能上作為 f罩了 ^疋，例 入光罩石英玻璃母材而改變相位之==== 12 1279007 罩等。使用這些相位轉移遮罩12如圖6(Q)和圖7所示，在屬於接 觸孔形成區域l〇A、10B之部分和一般之二進位遮罩一樣利用透 射部分13之光形成具有接觸孔所需之錐形(taper)圖案。此時， 10A、10B之開口部为到達保遵膜9之表面。又，一遮光區i〇c， 其包含·畫素電極之間的一部份(未顯示）；電極端之間的一部份； 一 TFT部；及信號線和掃描線之交叉點；更具有相位移轉部分14| 將形成比接觸孔形成區域更為接近垂直之圖案化溝槽15。而且也 可形成超過曝光機之解析度之微細之圖案。這些溝槽15因線寬細 至和曝光機之解析度同等以上，照射感光性丙烯酸樹脂膜1〇之= # 量比接觸孔形成區域的更少，溝槽15之底邊不會到達感光性丙^ 酸樹脂膜10之底邊。例如，可設計使溝槽15之縫隙寬變成 //m、深度變成約1〜4/zm之相位移轉部分14之圖案。相位移轉(移 相效果)部分14藉著變換相鄰之圖案之相位，調整成能強調圖案之 邊緣部分。此外，上述說明以正型之感光性丙烯酸樹脂膜為例， 但是相位移轉曝光當然也可應用於化學放大型之負型之感光性丙 烯^樹脂膜。然後，如圖6(Q)所示，以使用這種相位轉移遮罩12 所得到之感光性丙烯酸樹脂膜之圖案為遮罩蝕刻，選擇性除去 一氮化石夕膜9和第一氮化秒膜4。 ' /然後，如圖6(R)所示，令例如厚度約0.04〜0.2//m之透明導 • 賴11被覆於湘麟法或塗佈法®案化之感光性丙烯酸樹脂膜 10上。在塗佈法之情況，塗佈含有導電材料之溶液後，加熱而令 透明導電膜在物理上、化學上安定即可。透明導電膜—般如上述 所不膜厚(約0.1//m)，利用在前製程於遮光區1〇c上形成之深 //m以上)且細之溝槽15易於在物理上、電性上分開，在晝素 f形成區域自動形成透明導電性之晝素電極11A，但是晝素電極 1A在接點部分應和TFT之錄％作物理上、電性上之連接。 [實施例二] 由實施例一得知，在本發明，晝素電極不必圖案化，利用在 13 1279007 感光性丙烯酸樹脂膜ίο所形成之深的溝槽15將晝素電極用之導 電性薄膜在物理上、電性上分開即可。因此，在晝素電極用之導 電性薄膜使用鋁及鋁合金或銀及銀合金等高反射率金屬時可得到 ^射型液晶顯示裝置之晝素電極(反射電極)。一般用濺鍍被覆形成 這些金屬，其膜厚和透射型之透明電極相等，一般約01//111。這 也包含避免反射率因伴隨膜厚增大之結晶成長現象而降低之意 義。 但，雖未圖示，反射型液晶顯示裝置之晝素電極為了避免鏡 面反射，其基板不是平坦，需要深度約〇5〜1//m之凹凸面。在大 =之情況，在這種具有凹凸面之基體之軸也使贱光性丙烯 膜/法也有成本考量問題課題。若用第—層之感光性丙 ’再以所謂喊後之鈍化層被覆形成第二層 膜，形成用以連接晝素電極和汲極之間之開 若:ί發極，得到反射型液晶顯示裝置。在此情況， ίίΐΓ 層之感紐丙烯酸樹賴，可達到減少製 溝槽性====在本發明提議之深 示裝置之降低成本。 本么月之，木溝槽有助於反射型液晶顯 光罩，用三絲絲程不使用 構成要素，但是在使用丙=_ 絕緣閘極型電晶體之液3曰ς肩f護鈍化層之蝕刻停止型之 夜曰曰顯不1置，未必需要純化層或保護膜9。 1279007 【圖式簡單說明】 圖1(A)〜(C)係本發明及習知例 圖(閘極形成製程）。 基板之剖面 圖2(D)〜(F)係本發明及習知例 圖(SD線形成製程）。 ' 圖3(G)〜(I)係本發明及習知例 圖(半導體層形成製程）。 ，夜日日頒不用陣列基板 •曰曰 顯 不 用陣列基板之剖面 之剖面 圖5(M)〜(〇)係習知例之液晶顯示 電極形成製程）。 早基板之剖面圖（晝素 圖6(P)〜(R)係本發明之液晶顯示用 成製程和晝素電極形成製程）。 土板之剖面圖(接點形 圖7係在本發明使用之移相遮罩。 元件符號說明： 1 玻璃基板 2 第一金屬膜 3 光阻圖案 4 第一氮化石夕膜 5 第一矽膜 6 第二矽膜 7 第二金屬膜 8 光阻圖案 8A 通道部分 9 第二氮化矽膜 10 感光性丙烯酸樹脂膜 10A、 10B 接點部分(開口 10C 遮光區 15 1279007 11 透明導電膜 11A 晝素電極 12 相位轉移遮罩 13 透射部分 14 相位轉移部分 15 在感光性有機絕緣層所形成之(微小之)溝槽
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Claims (1)

1279007 十、申請專利範圍： 1· 一種液晶顯示裝置，包含： 一第一透明基板，具有一遮光區，該第一透明基板包含： 一掃描線、一信號線、及一電晶體，均形成於該第一透明基板 上，該掃描線和該信號線分別連接至該電晶體之閘極和源極； 一鈍化層，形成於該第一透明基板上； 一包含一接觸孔及複數個溝槽的有機層，形成於該鈍化層上， 其中該接觸孔延伸至該鈍化層底部，且該複數個溝槽對應於該遮光 區；以及 _ 一畫素電極，形成於該有機層上，該晝素電極與該電晶體之汲 極經由該接觸孔電性連接； 一和該第一透明基板相向之第二透明基板；以及 一液晶層位於該第一透明基板和該第二透明基板之間。 2·如申請專利範圍帛i項之液晶顯示裝置，其中該複數個溝槽 未到達至該有機層底部。 3· —種液晶顯示裝置之製造方法，包含·· 提供一第一透明基板，其具有一遮光區，該步驟包含： 成—掃描線、—信號線、及—電晶體於該第—透明基板上， 物描線和該信號線分別連接至該電晶體之閘極和源極； 形成一鈍化層於該第一透明基板上； 極經冑歸上’該極無電晶體之2 ^一和該第一透明基板相向之第二透明基板；以及 形成-液晶層於該第—透明基板和該第二透明基板之間。 17 1279007 形成一專利範圍第3項之液晶顯示裝置之製造方法，其中該 ^進行^ 3 一接觸孔及複數個溝槽的有機層之步驟係用一移相光 〜^如申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置之製造方法，其中該 複固溝槽未到達至該有機層底部。 )、6·如申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置之製造方法，其中該 形成一晝素電極之步驟係用濺鍍叮〇或12：〇或這些之混合物的方 式進行。 一 /、7·如申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置之製造方法，其中該 形成：ΐ素巧之步驟係用塗佈至少一透明導電性粉體的方式心 灯，該透明導電性粉體為ΙΤ0、ΙΖ〇、取2〇3、Ζη〇等。 運 8·如申請專娜圍第3項之液日日日顯示裝£之製造方法， 該形t晝巧極之步驟係藉由濺鑛—選自包含铭、銘Ί 及銀合金之群組之高反射率金屬的方式進行。 至銀、 18
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