TWI324266B - Active matrix substrate and its manufacturing method - Google Patents

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TWI324266B
TWI324266B TW094139439A TW94139439A TWI324266B TW I324266 B TWI324266 B TW I324266B TW 094139439 A TW094139439 A TW 094139439A TW 94139439 A TW94139439 A TW 94139439A TW I324266 B TWI324266 B TW I324266B
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Sawamizu Kyoko
Ohtani Makoto
Matsui Yasushi
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

U24266 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 有 本發明係有關於主動矩陣，摘 機EL顯示裝置等。 相於液晶顯示裝置 【先前技術】
作為液晶顯示裝置、有機EL 示U顯不裝置等的電氣光學顯 " ° 冑矩陣，在絕緣性基板上設置複數 的薄膜電晶體（TFT)等的開關元 數 屋。 且各且素獨立施加電 特別疋，使用液晶作為電氣弁風分I^ s 电札九子凡件的顯示裝置中， 為了得到高亮度的顯示裝置，各書 合董素的顯不面積很大，即 實現尚開口率的主動矩陣基板是很重要的。 例如，提供具有專利文株〗 _ 哥』文件1所顯不的構造，作為一實 現上述高開口率的主動矩陳其 ^ 矩陣基板。專利文件1中指示的結 構係’形成有機系的層間絕緣膜 味联M復盍閘極信號線及源極 信號線，並在其上形成晝素電極。上述的主動矩陣基板中， 由於對於各信號線可以重疊畫素電極，可以提高液晶顯示 裝置的開口率的同時，可以隐M, ^』以IW離各k旒線引起的電場而抑 制液晶的配向不良β 不過，上述的主動矩陣基板中，由於有機系的層間絕 緣膜具有吸水性、通水性，層間絕緣膜的水分濃度可能上 昇。此狀態下’當施加電壓i TFT時，受_水分而分極 的層間絕緣膜的影響，半導體層的通道部表面上產生電
2108-7518-PF 5 =因此，m的_(斷開)電流特性惡化並產生表面不 弓等的顯示不良問題。 提出例如專利文件2所示的構造，作為一解決上述問 嘴的方法。 /述專利文件2所示的主動矩陣基板中，在有機㈣ =緣膜的下層，形成氮切等構成的保護膜保護半 = '通道部…有機系的層間絕緣膜由具有吸水性 '吸著性粒子的有機材料形成。藉此，可防止因 水分的分極而引起的TFT的〇FF(斷 [專利文们]特開平η簡G號公報（=及2圖） [專利文件2]特開2__221488號公報（第卜彳及5
J 【發明内容】 [發明所欲解決的課題] 膜時不2專利文件2所示的結構中，㈣無機系的保護 、，刻i比保護膜更下層的絕緣膜部》，畫素盘 補助電容電極間可能會短路。 、 /、 極電二件2所示的主動矩陣基板中，為了連接沒 極電極與畫素電極 乂泪脸 成接觸窗㈣ Μ將無機系的保護膜以乾飯刻等形 成接觸曲。此時，用以形成源極電極、汲極 特別是上述金屬膜中的盐艇办/丄 、中的接觸由形成部分中，有 於是，以乾蝕刻除丰仅雄时 ^ Τ几仔在〇 μ去保護膜的處理中’可能會經由上述針 孔同時敍刻金屬膜下思从Μ α 計 膜下層的間極絕緣膜。於是，接觸窗通過
2108-7518-PF 閘極絕緣膜到it下層的補助電容電㉟，畫I電極與補助電 容電極短路’產生顯示不良。 在此，本發明的目的係提供高開口率的主動矩陣基 板，可防止畫素電極與補助電容電極間的電氣短路。 [用以解決課題的手段] 根據本發明的主動矩陣基板，包括基板；閘極配線及 補助電容電極，形成於上述基板上；第1層間絕緣膜，覆 盍上述閘極配線及上述補助電容電極；源極配線，在上述 第1層間絕緣膜上與上述閘極配線交又而形成；半導體 層，藉由上述閘極配線與上述源極配線的交叉部分用以構 成開關70件；汲極電極，對應上述各開關元件而設置；第 2層間絕緣膜’覆蓋上述源極配線、上述半導體層、以及 上述汲極電極；晝素電極，通過在上述第2層間絕緣膜中 形成的接觸窗連接至上述汲極電極；其中，為了形成對上 述畫素電極的保持電容，上述汲極電極的一部份夾住上述 第1層間絕緣膜與上述補助電容電極對向設置，同時上述 接觸窗避開上述補助電容電極的配置區且在上述補助電容 電極的配置區圍繞的部分到達上述汲極電極而形成。 [發明效果] 根據本發明的主動矩陣基板，由於上述接觸窗避開上 述補助電容電極的配置區且在上述補助電容電極的配置區 圍繞的部分達到上述汲極電極而形成，可以防止接觸窗貫 通至補助電容電極而形成的情況，並防止畫素電極與補助 電容電極間的短路。又，由於可以對各配線重疊配置晝素
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1324266 電極，可以有高開口率。 【實施方式】 [第一實施例] 以下’說明根據本發明第一實施例的主動矩陣基板。 又’本實施例中係說明關於適用於透過型液晶顯示裝置的 主動矩陣基板。 第1圖係顯示主動矩陣基板的平面圖，第2圖係第1 圖的A-A線的剖面圖，而第3圖係第1圖的B-B線的剖面 圖。 上述主動矩陣基板中，作為基板的透明絕緣性基板1 上形成複數的閘極配線2(掃描配線）以及複數的補助電容 電極3(參考第4及9(a)圖）。各閘極配線2形成直線狀， 而複數的閘極配線2在透明絕緣性基板1上具適當的間隔 並以略並列狀延伸而形成。各閘極配線2中，形成後述半 導體膜6的部分係作為薄膜電晶體的閘極電極的機能。 各補助電容電極3形成於各閘極配線2及後述各源極 配線9(信號配線）所圍繞的區域内（參考第4及吖“圖）。 各補助電容電極3設置於相鄰的各閘極配線2的略中央 部’並形成沿著閘極配線2的延伸方向的延伸平面所視略 長方形。又，各補助電容電極3在閘極配線2的延伸方向 中相鄰之間互相連接。各補助電容電極3中形成孔部3h。 上述各補助電容電極3有第1層間絕緣膜5介於其間 與後述的各汲極電極1〇的一部分對向。而後，以各補助電
2108-7518-PF 1324266 容電極3與汲極電極10的一部分形成電氣的保持電容❶藉 此，保持施加於後述晝素電極15的顯示用信號電位合而^ 生安定的顯示。
又’上述透明絕緣性基板i上形成第i層間絕緣膜5 以覆蓋各閘極配線2及各補助電容電極3(參考第5及9(b) 圖）。上述第i層間絕緣膜5上，形成半導體膜6以及歐姆 接觸膜7(參考第5及9(b)圖）。半導體膜6形成略直線狀， 且複數的半導體膜6沿著與閘極配線2略垂直的方向以略 並列狀延伸而形成。又，在半導體膜6與閘極配線2交又 的部分，半導體膜6具有沿著閘極配線2的延伸方向延伸 出的半導體形成部分6a。上述半導體膜6上，形成歐姆接 觸膜7。 上述半導體形成部分6a的一侧部分與後述的源極電 極8連接的同時，其它側部分與後述的汲極電極1〇連接。 又，半導體形成部分6a的略中間部分形成通道部丨丨。藉 此’構成作為開關元件的薄膜電晶體（TFT)。 又’本實^例中’具有半導體膜6與歐姆接觸膜7的 半導體圖案在源極配線9的下層沿著源極配線9延伸。即， 在各閘極配線2與各源極配線9的交叉部分構成電晶體的 部分以外’半導體圖案也在各源極配線9的下層部分延 伸。藉此，即使源極配線9在中途斷線，半導體圖案中在 源極配線9的下層部分的延伸部分作為源極配線9的冗長 配線機能，並可防止電氣信號的遮斷。 又’上述第1層間絕緣膜5上，形成源極配線9及汲
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U24266 極電極10(參考第6及9(c)圖）^源極配線9形成略直線 狀，且複數的源極配線9沿著與各閘極配線2的交又方向 以略並列狀延伸而形成。在此，各源極配線9在上述半導 體膜6及閘極配線2上形成。X，在源極配線9與閉極配 線2的交叉部分，延長設置源極電極8以沿著閘極配線2 的延伸方向延伸。上述源極電極8連接至半導體形成部分 6a的一侧部分上。 汲極電極10,在補助電容電極3的上方區域變寬同 時具有往半導體形成部分6a的另一側部分延伸的形狀。在 此，汲極電極10形成平面所視略τ字狀，寬度方向延伸的 部分在補助電容電極3的上方區域變寬，且夹住第i層間 絕緣膜5與補助電容電極3對向。上述汲極電極1〇的部分 與補助電容電極3形成對於後述畫素電極15的保持電容。 又，形成第2層間絕緣膜丨2以覆蓋上述第j層間絕 緣膜5、半導體圖案、源極電極8、源極配線9、及及極電 極1〇(參考第7及9(d)圖）。上述第2層間絕緣膜12的表 面係平坦地形成。 上述第2層間絕緣膜12中形成接觸窗14。接觸窗14 的形成係貫通第2層間絕緣膜12並到達汲極電極1〇(參考 第7及9(d)圖）。 又，上述接觸窗14在避開補助電容電極3的配置區且 上述補助電容電極3圍繞的部分到達汲極電極1〇。在補助 電容電極3形成的孔部3h形成區的對應部分中形成到達 沒極電極10㈣觸窗14。X，接觸窗14被補助電容電極
2108-7518-PF 10 丄324266 • 3的配置區圍繞時，如本實施例地，接觸窗14中汲極電極 1〇的全體接觸部分由4方向的補助電容電極3的配置區所 • 圍繞的其它狀態，包括接觸窗14中汲極電極1〇的全體接 觸部分由3方或2方向的補助電容電極3的配置區所圍繞 的狀態，以及接觸窗14中汲極電極10的接觸部分的一部 分由3方或2方向的補助電容電極3的配置區所圍繞的狀 態。 換言之，為了確保對畫素電極15的充分補助電容，接 _ 觸窗14的形成係在補助電容電極3的形成預定區中的重疊 部分中到達没極電極1〇 ^而後’實際補助電容電極3的形 成區的形成係避開接觸窗14到逹汲極電極1〇的部分，即 形成孔部3h。 又，在第2層間絕緣膜12的表面上形成畫素電極15(參 考第8及9 (e)圖）。在閘極配線2及源極配線9所圍繞的 略正方形區的幾乎全體上形成變寬的畫素電極15。上述畫 素電極15通過上述接觸窗14連接至極電極ι〇β 鲁 說明如以上所構成的主動矩陣基板的製造方法。第4 〜8圖係顯示同一製造方法的平面步驟圖，而第9(a)〜9(e) 圖係顯示第1圖中 A- A線的同一製造方法的剖面步驟圖。 首先，如第4及9(a)圖所示，在作為基板的透明絕緣 性基板1上形成閘極配線2及補助電容電極3。 即，在玻璃基板等的透明絕緣性基板1上形成第丨金 屬膜。第1次的微影成像步驟中形成各閘極配線2及各補
2108-7518-PF 1324266 助電容電極3。此時’各補助電容電極3中形成孔部3h。 更具體地，透明絕緣性基板1上，藉由利用Ar (氬）氣 體的公知的濺鍍法等’形成例如200nm厚度的鉻（Cr)膜作 為上述金屬薄膜。濺鍍條件例如以DC磁控管濺鍍方式，而 成膜功率密度3W/cm2 ’以及氬（αγ)氣體流量4〇sccm。 又，在之後的微影成像步驟中，形成光阻圖案，並利 用包含公知的硝酸鈽氨的溶液蝕刻鉻膜，之後，除去光阻 圖案’形成上述各閘極配線2及補助電容電極3。 其次’如第5及9(b)圖所示’形成第1層間膜5及半 導體膜6、歐姆接觸膜7。 即，在上述透明絕緣性基板丨上，形成第丨層間絕緣 膜5以覆蓋各閘極配線2及各補助電容電極3。其次，依 序形成半導體膜及歐姆接觸膜。而後，第2次的微影成像 步驟中，部分除去半導體膜及歐姆接觸膜，並形成用以構 成作為開關元件的薄膜電晶體（TFT)的半導體膜6及歐姆 接觸膜7所組成的半導體圖案。 更具體地，例如使用化學氣相成膜（CVD)法，依序形成 厚度4〇〇nm且作為第！層間絕緣膜5的氮化矽（5ίΝχ χ為 整數）、厚度15〇nm且作為半導體膜的非晶矽（a_si)膜厚 度30nm且作為歐姆接觸膜並以磷（p)為不純物摻雜的y 型的a-Si膜。其次’以微影成像步驟形成光阻圖案之後， 以使用齒素族氣體的公知的乾蝕刻法等蝕刻心膜及〇 + 型的a-Si膜。之後’除去光阻圓案，形成具有既定形狀的 半導趙膜6及歐姆接觸膜7的半導體圖案。又在之後的
2I08-7518-PF 12 132420ό 步驟形成對半導體形成部分6a的通道11。 其次’如第6及9(c)圖所示’在上述第1層間絕緣膜 5上形成源極配線9、源極電極8、以及汲極電極i 。 即’形成第2金屬薄膜以覆蓋上述第丨層間絕緣膜5 以及半導體圖案。而後，以帛3次的微影成像步驟形成源 極配線9、源極電極8、以及汲極電極1 〇。 更具體地’例如使用濺鍍法，形成厚度200nm的鉻， 並以微影成像步驟形成光阻圖案。之後，並利用包含公知 的硝酸鈽氨的溶液蝕刻鉻膜，形成源極電極8、源極配線 9、以及汲極電極丨〇。又，使用鹵素族氣體以公知的乾蝕 刻法等蝕刻源極電極8與汲極電極1〇間的n+型的a_si(歐 姆接觸膜7)，形成薄膜電晶體的通道部11。之後，除去光 阻圖案》 其次，如第7及9(d)圖所示，形成第2層間絕緣膜12, 並在上述第2層間絕緣膜丨2上形成接觸窗丨4。第2層間 絕緣膜12的形成係覆蓋上述半導體圖案、源極電極8、源 極配線9、以及汲極電極1〇。又，形成無機系絕緣膜的第 1絕緣膜12a，並在其上形成有機系絕緣膜的第2絕緣膜 12b，藉此構成2層的第2層間絕緣膜12。不過，第2層 間絕緣膜12也可以是包含其它層的多層構造，或者也可以 是以氮化矽或氧化矽等無機系絕緣膜所構成的單層結構。 又，接觸窗14的形成係貫通第2層間絕緣膜12表面至汲 極電極10表面的有底穴形狀。上述接觸窗14的形成係在 對應補助電容電極3中形成的孔部3h的上方區域中到達汲 2108-7518-PF 13 1324266 極電極ίο。 . 更具體地，例如形成厚度loo⑽且作為第丨絕緣膜12 ·.的SiNx(x為整數）等的無機系絕緣膜。之後，利用旋轉塗 佈法塗佈膜厚3. 2〜3. 9“的感光性有機樹脂（例如JSR股 份公司製的製品編號PC335的樹脂材料），並形成感光性有 機樹脂所構成的第2絕緣膜12be而後，以第4次的微影 成像步驟在感光性有機樹脂膜所構成的第2絕緣膜i2b上 形成接觸窗14a(關於此階段的接觸窗Ha，參考第9(d) _ 圖）。上述接觸窗1切形成於上述補助電容電極3的孔部 3h的形成區域上方位f。其:欠，利用齒素族氣體以公知的 乾蝕刻法等蝕刻除去接觸窗14a下方的第i絕緣膜 (SiNX)12a。藉此，接觸窗14的形成係貫通第i及第2絕 緣膜12a、12b，並在上述孔部3h的對應區域中，即在避 開補助電容電極3的設置區部分中，到達汲極電極丨〇。 最後，如第8及9(e)圖所示，在第2層間絕緣膜12 上形成複數的畫素電極15的同時，各晝素電極15通過各 ® 接觸窗14連接至對應的各汲極電極1〇。 更具體地，首先，形成第2層間絕緣膜12上以及接觸 窗14的内周部開始到汲極電極1〇的表面上的透明導電性 膜透明導電性膜的形成係例如利用包含氧化銦（I nz〇3)與 氧化錫（SnO〇的I τ〇(銦錫氧化物）以濺鍍法等形成厚度 lOOnm的膜。其次，以第5次的微影成像步驟形成光阻圖 案後’利用包含公知的鹽酸及硝酸的溶液蝕刻透明導電性 膜，之後，藉由除去光阻圖案，可形成透明的畫素電極15。
2108-7518-PF 14 丄以4266 上述各畫素電極15通過接觸窗14連接至各汲極電極1〇。 經由以上的步驟’製造了 TFT主動矩陣基板。對於上 述主動矩陣基板，對向配置具有遮光板或彩色濾波器、對 向電極、配向膜等的基板，同時在上述基板間設置液晶層， 藉此製造了液晶顯示裝置。 根據如上述構成的主動矩陣基板以及其製造方法，防 止晝素電極15與補助電容電極3間的電氣短路，並可實現 高開口率。 關於防止畫素電極15與補助電容電極3間的電氣短路 的效果’參考第1〇及11圖來說明。又，第l〇(a)〜l〇(f) 圖係第1圖A-A線的剖面步驟圖，而第1 i(a)〜n (f )圖係 第1圖B-B線的剖面步驟圖。 即’製造主動矩陣基板之際，如第1〇((：)或u(c)圖所 不’汲極電極1 〇的一部分中產生膜的缺損部、針孔丨8a的 不良。上述的不良，例如，係由於上述第2金屬膜形成時 產生的異物而發生。而後，汲極電極1〇的一部分中產生膜 的缺損部、針孔18a的不良時，如第i〇(d)* n(d)圖所示， 其上形成的第1絕緣膜（SiNx)12a中產生覆蓋不良部分 18b。而後’感光性有機樹脂膜等所構成的第2絕緣膜i2b 中形成接觸窗14a之後，如第10(e)或ll(e)圖所示，藉由 使用鹵素族氣體的乾钱刻法等，儀刻除去上述接觸窗14a 下的第1絕緣膜12a。此時，鹵素族氣體通過針孔1 ga等 到達下層的第1層間絕緣膜5’而在接觸窗14下部，除去 了部分的第1層間絕緣膜5 »即’接觸窗14由第2層間絕
2108-7518-PF 15 % 1324266 緣膜12開始’貫通汲極電極ι〇的針孔i8a，到達第^ 間絕緣膜5而形成。 在此情況下，如習知，假如在接觸窗14的下方設置補 助電容電極3(換言之，如果沒有補助電容電極3的孔部补 時），晝素電極15通過接觸窗14連接汲極電極1〇以及 助電容電極3雙方。因此，不能保持對向的汲極電極ι〇與 補助電容電極3之間的電位’在對應的畫素電極15中產、 了顯示不良。 & w —因1 *你在避開補 助電谷電極3的配設區域的部分到達汲極電極丨〇而形成。 即，成為接觸窗14的下方不配設電容電極3的結構。因此 在汲極電極Π)產生針孔18a等’即使部分㈣其下側’ 1層間絕緣膜5時，接觸窗14的下部只露出更下層 絕緣性基板i。於是’如第1〇⑴圖所示，畫素電極a。 =接觸窗“連接至汲極電極1〇，防止了與補助電容； 極3間短路的情況。 電 •及描如第U⑴圖所示，未形成接觸窗14的區域中， -間：與補助電容電極3間由第1層間絕緣膜5介於 電 。唬電位保持正*，防止引起顯示不良。 電極！補助電容電極3具有孔部3h，由於補助電容
的周緣部在畫素電極15與電極10間的 充分二與電極10對向設置’對畫素電㈣形成 、、電谷，並可有效地防止畫素電極15與補助Μ 2108-7518-PF
16 丄斗ZCK) 電極3間的電氣短路。 又’如第11(c)圖所示，未形成接觸窗14的區域中， 由於没極電極10中即使產生膜的缺損部或針孔18a，也不 會形成接觸窗14本身’因此不會蝕刻第1層間絕緣膜5， 防止了沒極電極1〇與補助電容電極3間的短路。
又’由於第1絕緣膜（SiNx)12a中產生的覆蓋不良部 分18b也被設置於上層的感光性有機樹脂膜等構成的第2 絕緣膜12b完全覆蓋，可防止晝素電極丨5與補助電容電極 3、或是汲極電極10與補助電容電極3間產生電氣短路。 當然，對於閘極配線2或源極配線g等的各種信號線 等，因為可重疊配置晝素電極15，所以也可實現高開口率。 如上所述，根據本實施例，可防止畫素電極15與補助 電容電極3間短路所引起的顯示不良，並得到高成品率的 ，動矩陣基板。又，藉由使用上述主動矩陣基板可得到 尚開口率且顯示特性優越的顯示裝置。
特別是，當第i層間絕緣膜5由包含氮化石夕或氧化石夕 的無機系絕緣膜所構成時，接觸窗14形成時容易產生貫 通至補助電容電極3的問題。更具體地，例如，第！層間 絕緣膜5由包含氮化⑦或氧切的無機系絕緣膜所構成， 且第2層㈣緣膜12包含氮切或氧切的無機系絕緣 膜’或是作為包含氮化矽或氧化矽的無機系絕緣膜的下層 而其上層更由形成絕緣層的多層膜所構成時，容易產生上 :的問題。在此情況下’钱刻第2層間絕緣膜心 絕緣膜部分之際，可能通過針孔等，刻至。層間絕緣膜
2108*7518-PF 17 U24266 。因此，在對於具有如上述的層構造的情況，本發明特別 有效。 [第二實施例] 以下，說明根據本發明第二實施例的主動矩陣基板。 又本實施例中，係說明關於適用於半透過型液晶顯示裝 置的主動矩陣基板。 第12圖係顯示主動矩陣基板的平面圖，第13圖係第 12圖的c-c線剖面圖，而第14圖係第12圖的D D線剖面 圖。 根據第二實施例的主動矩陣基板與根據第一實施例的 主動矩陣基板的主要不同點將說明如下β χ，有關與根據 上述第一實施例的構成要素相同的構成要素係付與同一符 號並省略說明。 即，相對於上述第一實施例中畫素電極丨5只由透明導 電性膜構成，第二實施例中用以顯示畫素的畫素電極部分 為包含兩種類的結構，反射膜的反射晝素電極U5a、及透 明膜的透明畫素電極1151^透明畫素電極U5b的形成佔 了畫素電極部分的約略一半（更具體地，係畫素電極部分的 上半部強)的區域’而反射畫素電極心係指晝素電極部 分的約略一半（更具體地，係畫素電極部分的下半部弱） 的區域以及圍繞透明晝素電極115b的區域（參考第2〇及 21(g)圖）。又，反射畫素電極115a與透明畫素電極u5b， 包含接觸t 14,在其境界部分及透明畫素電極⑽的周 圍由部分重複的區域形成。 18
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1324266 又，上述第一實施例中，為了盡量不妨礙光的透過， 補助電容電極3在畫素電極15的略中央部分形成線狀，而 第二實施例中，幾乎經過全體反射畫素電極U 5a的形成區 域，形成補助電容電極103。上述補助電容電極1〇3中， 在用以顯示畫素的畫素電極部分的略中央部，形成孔部 103h(參考第15及21(a)圖）。 又’在上述補助電容電極103的形成區域的幾乎全體 上變寬形成汲極電極11〇(參考第17及21(c)圖）。 又’在透明畫素電極115b部分中，除去第1層間絕緣 膜5及第2層間絕緣膜12 ’形成透明畫素電極115b與透 明絕緣基板1直接接觸（參考第21(f)及21(g)圖）。 上述的主動矩陣基板可以在反射光的反射畫素電極 115a的全體形成區上形成補助電容電極ι〇3β即由於透 明晝素電極115b利用透過光顯示影像，其下側的層必須極 力避免設置具有遮光性的電極。相對於此，由於反射畫素 電極115a反射光而顯示影像，即使其下側形成具有遮光性 的補助電容電極103也沒問題，在反射畫素電極n5a的全 體形成區上，可形成補助電容電極1〇3。藉此，補助電容 電極103變大而使畫素顯示用信號電位的保持電容可以變 大’而可以達到改善顯示品質。 說明關於上述主動矩陣基板的製造方法。第15〜2〇圖 係同一製造方法的平面步驟圖，第21(a) 〜2l(g)圖係第 12圖的C-C線的同一製造方法的剖面步驟圖。 首先，如f 15圖及帛21 (a)圖所示，在作為基板的透
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1324266 明絕緣性基板1上形成閘極配線2以及補助電容電極 1〇3(附有第15圖的開口區域參考）。 • 即’玻璃基板等的透明絕緣性基板1上形成第1金屬 薄膜’並以第1次的微影成像步驟形成各閘極配線2及各 補助電容電極103。此時，各補助電容電極1〇3中形成孔 部 103h » 更具體地’在透明絕緣性基板1，使用Ar (氬）氣體以 公知的減鍍法等’形成厚度例如2〇〇nm的鉻（Cr)膜作為上 鲁 述金屬膜。濺鍍條件例如以DC磁控管濺鍍方式，而成膜功 率密度3W/cm2 ，以及氬（Ar)氣體流量4〇sccm。 又’之後的微影成像步驟中，形成光阻圖案，並利用 包含公知的硝酸鈽氨的溶液蝕刻鉻膜，之後，除去光阻圖 案’形成上述各閘極配線2及補助電容電極1〇3。 其次’如第16及21(b)圖所示，形成第1層間絕緣膜 5及半導體膜6、歐姆接觸膜 即’在上述透明絕緣性基板1上，形成第1層間絕緣 • 膜5以覆蓋各閘極配線2及各補助電容電極1〇3。其次， 依序形成半導體膜及歐姆接觸膜。而後，第2次的微影成 像步驟中，部分除去半導體膜及歐姆接觸膜，並形成用以 . 構成作為開關元件的薄膜電晶體（TFT)的半導體膜6及歐 . 姆接觸膜7所組成的半導體圖案。 更具體地’例如使用化學氣相成膜（CVD)法，依序形成 厚度4〇〇nm且作為第1層間絕緣膜5的氮化矽（SiNx : X為 整數）、厚度150nm且作為半導體膜的非晶矽（3_51：)膜、厚
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20 1324266 度30nm且作為歐姆接觸膜並以磷（p)為不純物摻雜的n+ 型的a-Si膜。其次’以微影成像步驟形成光阻圖案後，使 用自素族氣體以公知的乾蝕刻法等蝕刻a_Si膜及n+型的 a-Si膜《之後，除去光阻圖案，形成具有既定形狀的半導 體膜6及歐姆接觸膜7的半導體圖案。又，在之後的過程 形成對半導體形成部分6a的通道部π。 又’具有半導體膜6及歐姆接觸膜7的半導體圖案， 如上述第一實施例所述’在源極配線9的下層沿著源極配 線9而延伸’作為與上述第一實施例相同的源極配線9的 冗長配線的機能。 其次’如第17及21(c)圖所示，在上述第1層間絕緣 膜5上形成源極配線9、源極電極8、以及汲極電極11 〇。 即’形成第2金屬薄膜以覆蓋上述第1層間絕緣膜5 以及半導體圖案。而後，以第3次的微影成像步驟形成源 極配線9、源極電極8、以及沒極電極11 〇。 更具體地，例如使用濺鍍法，形成厚度2〇〇ηιη的鉻， 並以微影成像步驟形成光阻圖案。之後，並利用包含硝酸 鈽氨的溶液蝕刻鉻膜，形成源極電極8、源極配線9、以及 汲極電極11 〇。又’使用鹵素族氣體以公知的乾蝕刻法等 蚀刻源極電極8與汲極電極11〇間的〆型的a-si(歐姆接 觸膜7)，形成薄膜電晶體的通道部11。之後，除去光阻圖 案。 其-欠’如第18及21(d)、21(e)圖所示，形成第2層 間絕緣膜12，且在上述第2層間絕緣膜12上形成凹狀的 2108-7518-PF 21 1324266 選擇性蝕刻圖案穴部116a及接觸窗14a。 即’形成第2層間絕緣膜12以覆蓋上述半導體圖案、 源極電極8、源極配線9、以及汲極電極11〇。藉由形成無 機系絕緣膜的第1絕緣膜i 2a，且其上形成有機系絕緣膜 的第2絕緣膜12b，因而構成2層的第2層間絕緣膜〗2。 又，選擇性蝕刻圖案穴部116在上述區域中除去第i 層間絕緣膜5及第2層間絕緣膜12,露出透明絕緣性基板 1，形成穴狀（第21(e)圖）。 接觸窗14,由第2層間絕緣膜12的表面至汲極電極 110的表面，形成貫通的有底穴形狀。上述接觸窗14，在 對應補助電容電極103中形成的孔部103h之上方區域，到 達汲極電極110(第21(e)圖）而形成。 更具體地，例如形成厚度100nm作為第j絕緣膜12& 的SiNx(x為整數）等的無機系絕緣膜。之後，使用旋轉塗 佈法等塗佈膜厚3· 2〜3. 9/z m的感光性有機樹脂（例如JSR 股伤公司製的製品編號pc335的樹脂材料），形成感光性有 機樹月曰所構成的第2絕緣膜12b。而後’卩第4次的微影 成像步驟，在感光性有機樹脂所構成的第2絕緣膜上， 形成接觸窗14a以及選擇性蝕刻圖案穴部U6a(關於此階 段中的接觸窗14a以及選擇性蝕刻圖案穴部丨丨6a，參考第 21(d)圖）。上述接觸窗14a在上述補助電容電極中的 孔。卩1 03h之形成區域上方位置形成。又，選擇性蝕刻圖案 穴部11 6a在透明畫素電極U5b形成區域甲變寬而形成。 其人，使用齒素氣體以公知的乾蝕刻法等，除去接觸
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22 丄 窗14a下方的帛1絕緣膜(SiNx)，同時除去選擇性蝕刻圖 案八。p 116a下方的帛i絕緣膜(s i )以及帛1層間絕緣膜 • 5(SlNx)(參考第2l(e)圖）。藉此，在孔部103h的對應區 •域中，形成貫通第2層間絕緣膜12到達汲極電極u〇的接 觸窗14,同時在透明晝素電極㈣的對應區域中形成貫 通第2層間絕緣膜12以及第i層間絕緣膜5到達透明絕緣 性基板1的選擇性蝕刻圖案穴部丨丨6a。 之後’形成包含透明畫素電極H5b以及反射畫素電極 鲁 ii5a的複數的晝素電極部分。 即，如第19及21(f)圖所示，在透明絕緣性基板i以 及第2層間絕緣膜12上，形成透明導電性膜，並且在第^ 次的微影成像步驟中，在透過畫素部分形成作為第i畫素 電極的透明畫素電極115b。上述透明畫素電極u5b在各 畫素構成的區域（在此為方形區域）_經由透射的晝素顯示 區中形成，同時延伸至接觸窗14内部區域，且通過上述接 觸窗14連接至各汲極電極11〇。 鲁更具體地，透明導電性膜例如利用包含氧化鋼（In2⑹ 與氧化錫（Sn〇2)的IT0(銦錫氧化物）以賤録法等形成厚度 100咖的膜。其次’以第5次的微影成像步驟形成光阻圖 ㈣’利肖包含公知的鹽酸及确>酸的溶液叙刻透明導電性 膜，之後，藉由除去光阻圖案，可形成透明的畫素 115b。 一、 而後’如第20及21(g)圖所示，形成具有高反射㈣ 的金屬薄膜，並以第6次的微影成像步驟形成作為第2畫 2108-7518-PF 23 1324266 素電極的反射晝素電極115a。 更具體地，具有高反射特性的金屬薄膜由2層構造所 ·. 構成，先利用濺鍍法等形成厚度l〇〇nm的鉬（Mo)或在Mo中 添加少里其它70素的Mo合金等之後，其上層形成厚度 3〇〇nm且作為具有高反射特性的反射膜的鋁（A1)或在A1中 添加少量其它元素的A1合金等。作為Mo合金，例如有添 加鈮（Nb)的MoNb合金、添加鎢（”的M〇w合金。作為M合 金，例如有添加〇. 5〜3wt百分比的钕（Nd)的AINd合金等。 書藉此，形成例如AINd/MoNb或AINd/MoW的二層膜作為具有 高反射性的金屬薄膜。 之後，利用第6次的微影成像步驟，形成光阻圖案後， 並利用包含磷酸與硝酸與醋酸的溶液蝕刻上述二層膜，之 後’除去光阻圖案，形成反射畫素電極115a。 反射畫素電極115a的下層側的M〇Nb合金膜或MoW合 金膜用於防止接觸窗14的底面的膜的階塊斷線不良，以及 作為使AINd膜不直接接觸下層透明畫素電極U5b的ιΤ〇 Φ 膜之阻障層。 即’如果在下層不形成M〇Nb合金膜或MoW合金膜，而 透明畫素電極115b的I TO膜表面上直接形成AINd膜時， 在IT0與AINd的界面產生Al〇x(氧化鋁）反應層而電阻增 加，產生由透明畫素電極u5b至反射畫素電極u5a的電 氣信號不傳達的問題，而成為顯示不良的原因。又，上述 第6次的微影成像中的光組顯像過程中，顯像液中的I τ〇 與AINd間的產生電池反應，透明畫素電極U5b有可能還
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1324266 原腐餘。透明畫素電極115b的ITO膜與AINd膜之間，由 於有MoNb合金膜或m〇W合金膜介於其間防止兩者直接接 ·. 觸，可確保透明畫素電極115b與反射晝素電極U5a間的 電氣連接性能，並且可防止顯像液中的透明晝素電極U5b 產生還原腐蝕。 經由以上的步驟，製造了半透過型液晶顯示裝置用的 主動矩陣基板。對於上述主動矩陣基板，具有遮光板或彩 色濾波器、對向電極、配向膜等的基板對向配置的同時， • 藉由在這些的基板間設置液晶層，製造可作為透過型及反 射型顯示的半透過型的液晶顯示裝置。 根據如上述構成的主動矩陣基板以及其製造方法，補 助電容電極103中設置孔部i〇3h，而由於接觸窗14的形 成係在孔部1 〇3h的形成區域的對應部分到達汲極電極 11 〇，即使在汲極電極11 〇的產生膜的缺損部、針孔等根 據第一實施粒所述同樣的理由，可防止反射畫素電極 115a、透明晝素電極η 5b與補助電容電極1〇3間的電氣短 籲路，並防止上述短路所引起的顯示不良。藉此，可製造成 品率高的TFT主動矩陣基板。 又’藉由利用上述TFT主動矩陣基板，可得到開口率 - 高的顯示特性優良的顯示裝置。 特別地’在第二實施例中，由於用以顯示畫素的畫素 電極部分具有反射畫素電極u 5a與透明畫素電極115b， 可以在反射畫素電極115a的全體形成區域上形成補助電 容電極103並加大補助電容電極1〇3的面積，藉此可以使 2108-7518-PF 25 補助電容更大而成為顯示特性優良的結構。 [變形例] 又’雖然以使用Cr(鉻）金屬膜作為導電性膜的範例來 說明’但不限於此’也可以使用各種的導電性膜。例如， 可以使用Mo或Mo合金、A1或A1合金，在此情況下，與
Cr所構成的薄膜相比，配線或電極的電阻可降低至約I〆〗 〜1/4。 但是’在使用Mo合金或a 1合金的情況下，I TO膜形 成的膜的透明晝素電極U5b以含有鹽酸及硝酸的溶液蝕 刻時，層間絕緣膜中有缺陷時，上述溶液滲入下層並劇烈 地腐蝕Mo合金或a 1合金，而可能增加不良率。在此情況 下，用以形成透明畫素電極丨丨5b的透明導電性膜以非晶質 狀態形成就很理想了。即，由於非晶質狀態的透明導電性 膜化學性地不安定’例如’因為可以以如魏的弱酸（不腐 蝕Mo合金、A1合金）蝕刻加工，因此可防止溶液滲入而造 成的下層的Mo合金、A1合金的腐蝕斷線。 另方面，在非晶質狀態的透明導電性膜的狀態中， 例如’如本發明的第二實施 <列，在接著形成反射畫素電極 115a的步驟的情況下，蝕刻反射畫素電極ii5a的金屬薄 膜AiNd/MoNb或A1Nd/MoW積層膜時，由非晶質透明導電性 膜開始錢透明畫素電極115b。因此，在此情況下，以非 晶質狀態形成透明畫素電極115b後，就很理想地在化學性 安定的結晶化狀態中。
正好適合作為上述透明導電性膜的例子，可以使用非 2108-7518-PF 26 日日質化的1T0膜’係關於在IT〇(In2〇3 + Sn〇2)中添加氧化鋅 (ΖηΟ)且非晶質化的3次元透明導電性膜或是習知公知的 1 TO膜，在作為濺鍍氣體的習知公知的Ar氣體與氧氣（〇2) 中更添加氣氣（Il2)或水（Hz0)氣體之混合氣體中形成。根據 上述實施例的非晶質透明導電性膜可以以通常攝氏i 7〇度 25〇度程度的加熱處理而成為化學性安定的結晶化狀 態。於是，第一實施例中’第9(幻圖的步驟結束後，執行 加熱處理，又，第二實施例中，藉由第2l(f)圖的步驟後 執行攝氏200度左右的加熱處理，或利用第21(g)圖的反 射畫素電極115a的第3金屬薄膜濺鍍形成之際的基板預熱 處理等，各透明導電性膜所構成的透過畫素電極可以在安 定的化學性結晶狀態。 又，上述第一、二實施例中，雖然說明全透過型液晶 顯示裝置或半透過型液晶顯示裝置中可使用的主動矩陣基 板，本發明也可以適用於晝素部分由完全反射光的反射晝 素電極所構成的全反射型的液晶顯示裝置内使用的主動矩 陣基板，在此情況下，可達到更大的效果。 又，並不限於上述液晶顯示裝置用的主動矩陣基板， 也可適用於其它有機EL顯示裝置等的電氣光學顯示裝 置。即，適用於具有變換供給電流或施加電壓的電氣作用 為透過率或亮度等的光學作用之電氣光學元件的各種的顯 示裝置。 【圖式簡單說明】 2108-7518-PF 27 1324266 第1圖係顯示根據第一實施例的主動矩陣基板平面圖； 第2圖係顯示第1圖的a-A線剖面圖； ·· 第3圖係顯示第1圖的b-B線剖面圖； 第4圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖； 第5圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖； 第6圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖； 第7圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖； 第8圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖； • 第9(a)〜9(e)圖係顯示第1圖的A-A線中同一製造方法 的剖面步驟圖； 第10(a)〜10(f)圖係第1圖的a-A線的剖面步驟圖； 第11(a)〜11(f)圖係第1圖的b-B線的剖面步驟圖； 第12圖係顯示根據第二實施例的主動矩陣基板平面圖； 第13圖係顯示第12圖的C-C線剖面圖； 第14圖係顯示第12圖的D-D線剖面圖； 第15圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖. ® 第16圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖. 第17圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖. 第18圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖. 第19圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步驟圖. 第20圖係顯示主動矩陣基板的製造方法的平面步帮圖. 第21(a)〜21(g)圖係顯示第1圖的A-A線中同一製造方 法的剖面步驟圖。 2108-7518-PF 28 1324266
【主要元件符號說明】 1〜透明絕緣性基板； 3〜補助電容電極； 5〜第1層間絕緣膜； 6a〜半導體形成部分； 9〜源極配線； 12〜第2層間絕緣膜； 12b〜第2絕緣膜； 15〜畫素電極； 18b〜覆蓋不良部分； 110〜汲極電極； 115b〜透明晝素電極； 2〜閘極配線； 3h、103h〜孔部； 6〜半導體膜； 8〜源極電極； 10〜汲極電極； 12a〜第1絕緣膜； 14〜接觸窗； 18a〜針孔； 103〜補助電容電極； 115a〜反射晝素電極； 116a〜選擇性蝕刻圖案穴部 2108-7518-PF 29

Claims (1)

1324266 修正曰期：98.5.20 年月曰修正本 98. 5. 20 第94139439號申請專利範圍修正本 十、申請專利範圍： 1. 一種主動矩陣基板，包括： - 基板（1); 閘極配線（2)及補助電容電極（3)，形成於上述基板上； 第1層間絕緣膜（5)’覆蓋上述閘極配線及上述補助電容 電極； 源極配線（9)，在上述第]層間絕緣膜上與上述閘極配線 交叉而形成； 半導體層（6) ’用以藉由上述閘極配線與上述源極配線的 交叉部分構成開關元件； 汲極電極（10)，對應上述各開關元件而設置； 第2層間絕緣膜（12)，覆蓋上述源極配線、上述半導體 層、以及上述沒極電極； 畫素電極（15)，通過在上述第2層間絕緣膜中形成的接 觸窗（14)連接至上述汲極電極；
其中，為了形成對上述畫素電極的保持電容， 上述補助電容電極具有孔部（3h)，且上述補助電 中至少上述孔部的周緣部夾住上述第}層間絕緣膜與上述沒 極電極對向設置’且上述接觸窗在上述孔部 應部分到達上述没極電極而形成。 域的對 如曱凊專利範圍第 间木述的主動矩陣基板，1中上 Ζ構1成層間絕緣膜係由包含氮切或氧切的-無«絕緣 如申π專利範圍第i項所述的主動矩陣基极，其中 2108-7518-PF1 30 1324266 上述第2層間絕緣膜係包含氮化矽或氧化矽的—無機系 絕緣膜，或《包含氮化石夕或氧化石夕的一無機系絕緣媒作、為; 層，·而其上層更由形成絕緣層的多層膜所構成。 4. 一種主動矩陣基板的製造方法，包括： (a) 形成閘極配線（2)以及補助電容電極（3)步驟，在—基 板（1)上形成閘極配線（2)以及補助電容電極（3)，上述補助 電容電極具有孔部（3h); (b) 形成第1層間絕緣膜（5)步驟，形成一第^層間絕緣 膜（5)以覆蓋上述閘極配線以及上述補助電容電極； (c) 形成半導體層（6)步驟，形成構成開關元件的—半 體層； (d) 形成源極配線（9)步驟，在上述第2層間絕緣膜上形 成源極配線（9 )與上述閘極配線交又； (e) 形成汲極電極（1〇 )步驟，形成汲極電極（i〇)，至少一 部分夾住上述第i層間絕緣膜與上述補助電容電極的至少上 述孔部的周緣部對向； (Ο形成第2層間絕緣膜（12)步驟，形成一第2層間絕緣 旗（12)用以覆蓋上料導體層、上述源極崎1及上述沒 極電極； (g) 形成接觸窗（⑷步驟’在上述第2層間絕緣膜上形成 -接觸M14) ’在上述孔部的形成區域的對應部分到達上述 >及極電極；以及 (h) 形成畫素電極⑽步驟’在上述第2層間絕緣膜上形 成-通過上述接觸窗連接至上述祕電極的.畫素電極（⑸。 2108-7518-PF] 31 1324266 5.—種主動矩陣基板，包括： 基板（1); 閘極配線（2)及補助電容電極（103)，形成於上述基板上； 第1層間絕緣膜（5 )’覆蓋上述閘極配線及上述補助電容 電極； 源極配線（9) ’在上述第丨層間絕緣膜上與上述閘極配線 交又而形成； 半導體層⑻’用以藉由上述閘極配線與上述源極配線的 交叉部分構成開關元件； 汲極電極（110)，對應上述各開關元件而設置； 第2層間絕緣膜（12 )，覆蓋上述源極配線、上述半導體 層、以及上述沒極電極； 畫素電極，通過在上述第2層間絕緣膜中形成的接觸窗 (14)連接至上述没極電極’包括直接連接在—起的反射晝素 電極（115a)與透明晝素電極（115b); —、 其中’為了形成對上述畫素電極的保持電容，上述汲極 電極2精纽上述第1層間絕緣膜與上述補助電容電極 對向认置的同時’上述接觸窗的形成係避開上述補助電容 ==且在上述補助電容電極的配置區圍繞的部分到達 上速汲極電極。 ,t %專利範圍第5項所述的主動矩陣基板， 述補助電容電極形成於上述反射畫素電極的下側， 補助相範圍第5項所述的主動料基板，盆中上 速補助電谷電極形成於上述反射畫素電極全體形成區域； 2108-7518-PF1 32 1324266 8. —種主動矩陣基板的製造方法，包括： (a) 形成閘極配線（2)以及補助電容電極（103)步驟，在— 基板（1)上形成閘極配線（2)以及補助電容電極（丨03); (b) 形成第1層間絕緣膜（5)步驟，形成一第1層間絕緣 膜（5)以覆蓋上述閘極配線以及上述補助電容電極； (c) 形成半導體層（6)步驟，形成構成開關元件的一半導 體層； (d) 形成源極配線（9)步驟，在上述第1層間絕緣膜上形 成源極配線（9)與上述閘極配線交又； (e) 形成汲極電極（π〇)步驟，形成汲極電極（11〇)，至少 部分夾住上述第1層間絕緣膜與上述補助電容電極對向； (Ο形成第2層間絕緣膜（12a、12b)步驟，形成一第2層 間絕緣膜（12a、12b)用以覆蓋上述半導體層、上述源極配線、 以及上述及極電極； (g) 形成接觸窗（14)與選擇性蝕刻圖案穴部（116)步驟， 在上述第2層間絕緣膜上形成一接觸窗（14)，避開上述補助 電谷電極的配置區且在上述補助電容電極的配置區圍繞的部 分到達上述汲極電極，在未形成上述第2層間絕緣膜（Ub) 的區域形成選擇性兹刻圖案穴部⑴6)，除去上述第工層間絕 緣膜及上述第2層間絕緣膜（12a)，露出上述基板； (h) 形成透明畫素電極（U5b)步驟’在上述基板與上述 第2層間絕緣膜上形成—通過上述接觸窗連接至上述沒極電 極的透明晝素電極（115b);以及 《成反射里素電極（U5a)步驟，在上述選擇性姓刻圖案穴 2108-7518-PF] 1324266 部以外的上述第2層間絕緣膜與上述透明晝素電極上形成反 射畫素電極（115a)。
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