專利名稱：有源元件陣列襯底的制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于驅(qū)動諸如在信息處理中所使用液晶顯示器件的顯示板中液晶的有源元件陣列襯底的制造工藝領(lǐng)域。
在諸如辦公自動化(OA)設(shè)備和電視機等信息設(shè)備中廣泛使用的液晶顯示板利用有源元件陣列實現(xiàn)了高質(zhì)量的圖象，其中，諸如薄膜晶體管(TFT)一類驅(qū)動液晶用的不止一個有源元件在襯底上對準。
在使用有源元件陣列襯底的液晶顯示板中，為了實現(xiàn)亮的顯示并減少功耗，保證象素大的寬高比是重要的。增大寬高比的一個有效途徑是把象素電極置于陣列襯底的最上層上。在S60-112089號日本公開專利中揭示了這種制造有源元件陣列襯底的工藝。
圖4和5是分別示出制造有源元件陣列襯底用常規(guī)工藝的剖面圖和平面圖。圖4是沿圖5中的線4-4所取的剖面圖。
首先，在玻璃襯底1上形成也起到提供掃描電壓的布線作用的柵極2，然后在整個表面上形成柵絕緣膜3。接著，形成無定形Si(a-Si)島4，以產(chǎn)生TFT溝道和源-漏觸點。通過也起到給源極提供信號電壓的布線作用的源極布線5把源極連到a-Si島4的源觸點部分。漏極6連到a-Si島4的漏觸點部分。在整個表面上形成由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成的透明導電層7后，涂敷上負性感光樹脂8。
接著，把柵極2、源極布線5和漏極6用作為掩模，從襯底1的背面施加上背輻射光12，以自對準方式使感光樹脂8曝光。然后，使用具有光阻擋層的光掩?；?0，通過從襯底1表面的表面輻射光11的選擇性曝光，使漏極6上的感光樹脂8曝光(圖4)。將光阻擋層9構(gòu)圖成為漏極6的區(qū)域具有開口。這樣使得漏極上的感光樹脂曝光，這在僅從背面的曝光步驟中是不會發(fā)生的。
通過顯影(develop)除去感光樹脂8的未曝光部分，從而產(chǎn)生由感光樹脂8的曝光部分構(gòu)成的象素電極掩模。換句話說，通過顯影除去未曝光于來自表面或背面照射的感光樹脂8的那些部分?，F(xiàn)在，把此象素電極掩模用作為蝕刻透明導電層7以形成象素電極7a的蝕刻掩模。如此形成的象素電極延伸至柵極2和源極布線5的邊緣，并連到漏極6。最后，除去感光樹脂8的曝光部分，以完成有源元件陣列襯底(圖5)。
如上所述，通過把象素電極7a延伸至柵極2和源極布線5的邊緣，可增大象素電極7a的面積。這通過把布線用作掩模來自對準的背面輻射光12和選擇性地暴露漏極6的表面輻射光11而在感光樹脂8中形成曝光部分進行。此外，這防止了柵極2與源極布線5的短路。相應(yīng)地，通過在襯底的最上層上形成象素電極，可實現(xiàn)具有大的寬高比的有源元件陣列襯底。
然而，以上制造有源元件陣列襯底的常規(guī)方法可能因襯底背面上的劃痕或灰塵而導致成品率下降。
下面參考圖6和7來描述襯底背面上劃痕或灰塵的影響。
圖6和7分別示出制造有源元件陣列襯底的常規(guī)方法中襯底背面上灰塵影響的剖面圖和平面圖。圖6是沿圖7中的6-6所取的剖面圖。如圖6和7所示，在使用背面輻射光12使感光樹脂8曝光期間粘附于襯底1背面的灰塵產(chǎn)生一均不被或從表面或從背面曝光的部分。這就產(chǎn)生相應(yīng)于灰塵13的抗蝕劑繼而在象素電極7a上產(chǎn)生缺陷7b。其它結(jié)構(gòu)與圖4和5中所示的已有技術(shù)相同，對相同的元件給予相同的標號。
如果在襯底1的背面上存在灰塵13，則背面輻射光12把布線也把灰塵13用作為掩模(圖6)使感光樹脂8曝光。
如果把感光樹脂8的曝光部分用作掩模來蝕刻透明導電層，則同樣蝕刻掉相應(yīng)于灰塵13的象素電極7a，從而產(chǎn)生缺陷7b(圖7)。
在襯底傳送期間被固定時，襯底的背面常被劃傷或積聚灰塵或污漬。由于對加到感光樹脂8的光的不充分曝光，這些劃痕和污漬同樣會引起缺陷7b。缺陷7b在象素中產(chǎn)生了不被驅(qū)動的液晶部分，從而降低有源元件陣列襯底的成品率。
本發(fā)明旨在避免由襯底上的劃痕和灰塵而引起的成品率降低，并能以良好的成品率制造出具有大寬高比的有源元件陣列襯底。
本發(fā)明包括一種有源元件陣列襯底的制造工藝，其中用于驅(qū)動液晶的不止一個象素電極與通過連接電極連到象素電極的不止一個有源元件以矩陣加以對準。該工藝包括以下步驟在透明襯底的正面(front surface)上形成并對準多個有源元件以及連到每個有源元件的不止一個布線元件；在透明襯底的整個表面上形成透明導電層；在透明導電層的整個表面上形成負性感光樹脂層；利用布線和連接電極作為自對準掩模，從透明襯底的背面施加光使感光樹脂層曝光；把包括連接電極在內(nèi)的幾乎相應(yīng)于象素電極整個區(qū)域的感光樹脂層部分選擇性地曝光于來自透明襯底表面的光；顯影被曝光的感光樹脂層，以形成掩模；以及利用該掩模處理透明導電層來形成象素電極。
因而，本質(zhì)上，本發(fā)明由襯底上形成液晶元件用象素電極的工藝構(gòu)成，該液晶元件還包括有源元件和與其相連的布線。該工藝包括首先在襯底、有源元件及相連的布線上形成連續(xù)的透明電極層。接著，在透明電極層上形成連續(xù)的感光層。此感光層具有背面和相對的正面。然后，把此感光層曝光于來自背后和來自正面的輻射。來自正面的曝光包括對在來自背面的曝光期間未被有源元件和相連的布線所掩蔽的指定變?yōu)橄笏仉姌O的基本上所有的感光層進行曝光。
這樣，即使襯底背面上的劃痕或灰塵阻止從背面進行曝光，本發(fā)明至少也可從表面使感光樹脂層曝光。因此，通過從表面的選擇性曝光，可把光充分地加到感光樹脂，從而防止因襯底背面上的劃痕或灰塵而產(chǎn)生有缺陷的象素電極。這樣，本發(fā)明就以良好的成品率使制造有源元件陣列襯底的工藝得以實現(xiàn)。把TFT用作為有源元件在液晶顯示器件中提供了具有較少交擾的優(yōu)良的畫面質(zhì)量。
在形成透明導電層的步驟中，把ITO用作透明導電層使得可實現(xiàn)具有穩(wěn)定光學和電學特性以及良好處理精度的象素電極。


圖1是示出本發(fā)明較佳實施例中制造有源元件陣列襯底用典型工藝的中間步驟中一流程的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖2A到2D是示出本發(fā)明較佳實施例中制造有源元件陣列襯底用典型工藝的每一步驟的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖3A和3B是示出本發(fā)明較佳實施例制造中有源元件陣列襯底用典型工藝的每一步驟的局部平面圖。
圖4是制造有源元件陣列襯底用常規(guī)方法的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖5是制造有源元件陣列襯底用常規(guī)方法的局部平面圖。
圖6是示出制造有源元件陣列襯底用常規(guī)方法中有問題的結(jié)構(gòu)剖面圖。
圖7是示出制造有源元件陣列襯底用常規(guī)方法中有問題的局部平面圖。
標號1 襯底2 柵極
3 柵絕緣膜4a-Si島5 源極布線6 漏極7 透明導電層7a象素電極7b缺陷8 感光樹脂9 光阻擋層10光掩模基片(substrate)11表面輻射光12背面輻射光13灰塵20溝道層21接觸層22保護膜22a 接觸孔參考圖1、2A到2D、3A和3B來描述本發(fā)明的一個較佳實施例。
圖1是示出本發(fā)明較佳實施例中制造有源元件陣列襯底用典型工藝的中間步驟中一流程的結(jié)構(gòu)剖面圖。圖2A到2D是示出依據(jù)較佳實施例的制造有源元件陣列襯底用工藝中后續(xù)步驟后的有源元件陣列的剖面圖。圖3A和3B是該工藝的中間點處結(jié)構(gòu)的局部平面圖。圖2A到2D是沿圖3B中的1-1線所取的剖面圖。
圖1到3B中示出TFT溝道層20、接觸層21、絕緣保護膜22及開在保護膜22上用以把透明導電層7連到漏極6的接觸孔22a。其它結(jié)構(gòu)與圖4和5所示已有技術(shù)的有源元件陣列襯底相同，因而這里通過給出相同的標號而省略其說明。
首先，通過例如淀積一層約350nm厚的AlZr合金(Zr＝約1個原子百分比)并把它蝕刻成柵極圖案，從而在透明玻璃襯底1上形成也起到柵極布線作用的柵極2。例如，最好使用等離子體輔助的化學汽相淀積(p-CVD)方法來形成三層，這三層是，例如變?yōu)闁沤^緣膜3的SiNx、變?yōu)闇系缹?0的a-Si以及變?yōu)榻佑|層21的低電阻a-Si，然后把a-Si和低電阻a-Si蝕刻成島的形狀。接著，形成最好近似于200nm厚的一層Ti，并把它蝕刻成源極布線5和漏極6的形狀。還除去源極布線5和漏極6之間的低電阻a-Si。源極布線5和漏極6下面留下的低電阻a-Si變?yōu)橛糜跍p小接觸電阻的接觸層21。最好使用p-CVD方法把SiNx層淀積在整個表面上，以形成保護膜22。
除去漏極6上保護膜22的部分，以形成接觸孔22a。在整個表面上形成厚度為約100nm的由ITO構(gòu)成的透明導電層7，加上負性感光樹脂8并固化。圖2A示出以上步驟后的陣列襯底的剖面圖。然后，使用背面輻射光12從襯底1的背面曝光感光樹脂8，且使用表面輻射光11，通過具有光阻擋層9的光掩?；?0從表面曝光感光樹脂8。這樣形成感光樹脂8的曝光區(qū)域8a(圖1和2B)。使用背面輻射光12的曝光是把柵極2、源極布線5和漏極6用作掩模的自對準曝光。如圖1和3A所示，表面輻射光11暴露出漏極6上的接觸孔22a，還使用具有靠近柵極2和源極布線5的邊緣延伸的開口10a的光掩?；?0。該步驟最好具有如圖1和3A所示的例如2μm的對準精度公差D。
接著，通過顯影步驟形成感光樹脂8的曝光區(qū)域8a的圖案(圖2C)。更具體來說，通過顯影感光樹脂除去感光樹脂8的未曝光部分，而經(jīng)從一面或兩面加以曝光而留下的感光樹脂則變?yōu)槲g刻掩模。把如上所述形成的曝光區(qū)8a用作蝕刻透明導電膜7的蝕刻掩模以形成象素電極7a。最后，除去感光樹脂8的曝光區(qū)8a，以獲得有源元件陣列襯底(圖2D和3B)。
保護膜22使象素電極7a與柵極2和源極布線5電氣絕緣，使得本方法有效地以良好的成品率制造出具有大的寬高比的陣列襯底。在較佳實施例中，把SiNx(一種無機材料)用作保護膜22，但也可使用有機材料。在此情況下，介電常數(shù)較低的較厚的膜可更安全地把象素電極7a與柵極和源極布線分隔，從而減少交擾。
已有技術(shù)中的表面輻射光的曝光使用具有如圖4所示光阻擋層9的圖案的光掩?；?，此光阻擋層9僅對應(yīng)于漏極6具有開口。換句話說，已有技術(shù)導致表面的曝光區(qū)有點小，而光阻擋區(qū)則較大。這增加了相應(yīng)于光掩?；墓庾钃鯀^(qū)在襯底背面上存在劃痕并粘附灰塵的可能性。這樣通過顯影除去了由于這樣的劃痕或灰塵而留下未曝光的感光樹脂8的部分。在另一方面，本發(fā)明幾乎暴露了指定變?yōu)橄笏仉姌O的整個區(qū)域。但備有柵極布線和源極布線的邊緣區(qū)域，因在相等于對準精度的寬度D處的區(qū)域(如圖1和3A所示)被阻止來自表面的曝光。這防止了每個制造工藝期間因?qū)势钏鹈總€柵極2和源極布線5與象素電極7a的重疊而產(chǎn)生的寄生電容。
較佳實施例通過使用具有大開口10a的表面曝光用光掩模，使得諸如因襯底背面上的劃痕或灰塵所引起的背面曝光不充分而留在襯底上的任何感光樹脂8均能進行曝光。這樣，通過在顯影期間除去襯底背面上存在劃痕或灰塵的那些區(qū)域上的抗蝕劑來防止在象素電極7a中出現(xiàn)缺陷。
在以上描述中，柵極2由AlZr合金構(gòu)成，而源極布線5和漏極6則由Ti構(gòu)成。但只要柵極2、源極布線5和漏極6阻擋背面輻射光且可分別起到TFT陣列和電極的布線的作用，也可使用諸如Cr和Ta等熔點高的金屬或諸如Ti/Al/Ti等多層結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)需要確定背面輻射光12和表面輻射光11的曝光順序?？砂阎T如MIM(金屬-絕緣體-金屬)等非線性2-端元件用作為有源元件來替代TFT。
即使在在感光樹脂8的曝光期間在襯底背面上存在劃痕或灰塵時，本發(fā)明也可使連至象素電極的漏極上以及延伸至靠近布線的象素電極區(qū)上的感光樹脂完全曝光。這通過除了使用背面輻射光12從背面曝光以外還使用從表面進行選擇性曝光來加實現(xiàn)。這防止了灰塵或劃痕陰影對象素電極7a的任何不利影響。因此，本發(fā)明提供了以良好的成品率制造出具有大寬高比的有源元件陣列襯底的有利工藝。
權(quán)利要求
1.一種有源元件陣列襯底的制造工藝，所述有源元件陣列襯底包括用于驅(qū)動液晶的一個或多個象素電極以及每個經(jīng)由連接電極連到所述象素電極之一的一個或多個有源元件，所述一個或多個象素電極與所述一個或多個有源元件以矩陣在透明襯底上對準，所述透明襯底具有正面和后面，其特征在于所述工藝包括以下步驟(a)在透明襯底的正面上形成所述一個或多個有源元件和連到所述有源元件的一個或多個布線；(b)形成完全覆蓋所述透明襯底的所述正面的透明導電層；(c)形成完全覆蓋所述透明導電層的負性感光樹脂層；(d)使用所述一個或多個布線和所述一個或多個連接電極作為自對準掩模，把感光樹脂層曝光于來自所述透明襯底的所述背面的光；(e)把所述感光樹脂層的一部分選擇性地曝光于來自所述透明襯底的所述正面的光，所述部分包括基本上所有的所述一個或多個象素電極，包括每個連接電極上的部分在內(nèi)；(f)顯影所述曝光的感光樹脂層以形成掩模；以及(g)通過利用所述掩模處理所述透明導電層來形成所述一個或多個象素電極。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于還包括在步驟(a)和步驟(b)之間的以下步驟(a1)在所述一個或多個有源元件和所述一個或多個布線上形成完全覆蓋所述透明襯底的所述正面的絕緣膜；以及(a2)在所述絕緣膜上形成一個或多個接觸孔，每個接觸孔與所述連接電極之一的一部分對準。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于還包括留下在步驟(e)中未被曝光的靠近所述布線的預(yù)定寬度的所述感光樹脂層，所述預(yù)定寬度等于對準精度公差。
4.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于還包括留下在步驟(e)中未被曝光的靠近所述布線的預(yù)定寬度的所述感光樹脂層，所述預(yù)定寬度等于對準精度公差。
5.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述一個或多個有源元件包括薄膜晶體管，所述一個或多個連接電極包括漏極。
6.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述一個或多個有源元件包括薄膜晶體管，所述一個或多個連接電極包括漏極。
7.如權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于所述一個或多個有源元件包括薄膜晶體管，所述一個或多個連接電極包括漏極。
8.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于所述一個或多個有源元件包括薄膜晶體管，所述一個或多個連接電極包括漏極。
9.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述透明導電層包括銦錫氧化物。
10.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述透明導電層包括銦錫氧化物。
11.如權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于所述透明導電層包括銦錫氧化物。
12.如權(quán)利要求4所述的工藝，其特征在于所述透明導電層包括銦錫氧化物。
13.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述絕緣膜包括無機材料。
14.如權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于所述絕緣膜包括有機材料。
15.一種在襯底上形成液晶元件的象素電極的工藝，所述液晶元件還包括有源元件和與其相連的布線，其特征在于所述工藝包括以下步驟(a)在所述襯底、所述有源元件及所述相連的布線上形成連續(xù)的透明電極層；(b)在所述透明電極層上形成連續(xù)的感光層，所述感光層具有背面和相對的正面；以及(c)把所述感光層曝光于來自所述背面和所述正面的輻射，其中包括從所述正面對在來自背面的曝光期間未被有源元件和相連的布線所掩蔽的指定變?yōu)樗鱿笏仉姌O的基本上所有的感光層進行曝光。
全文摘要
一種制造諸如在液晶顯示器件中作顯示板用的有源元件陣列襯底的工藝。該工藝包括把感光樹脂曝光于來自襯底背面的輻射光以及從襯底正面所加的另一輻射光。來自襯底正面的輻射光使包圍在從漏極的一部分上延伸到靠近源極和柵極的基本上所有象素電極的區(qū)域進行曝光。這樣,在曝光于來自背面的光期間即使在襯底背面上存在劃痕或灰塵時,也可使感光樹脂曝光于來自正面的光。因而,增加了制造這種有源元件陣列襯底的成品率。
文檔編號G02F1/13GK1267837SQ0010435
公開日2000年9月27日 申請日期2000年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月16日
發(fā)明者廣瀨貴司, 坊下純二, 淺野悟久 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社