液晶顯示裝置及其制造方法和驅(qū)動方法

文檔序號：2809807閱讀：99來源：國知局

專利名稱：液晶顯示裝置及其制造方法和驅(qū)動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含存儲電容器的液晶顯示裝置及其制造方法和驅(qū)動方法。
背景技術：
通常，薄膜晶體管液晶顯示裝置(TFT-LCD)包括傳輸顯示信號的數(shù)據(jù) 線、傳輸掃描信號的選通線、作為開關器件的薄膜晶體管(TFT)、液晶電容器和存儲電容器。根據(jù)存儲電容器的結構可將TFT-LCD分為兩種模式。一種模式有一接至存儲電極的隔離存儲線，而另一種模式將存儲電容器接至前一條選通線。
以下將描述在前一模式下驅(qū)動LCD的原理和一種傳統(tǒng)結構。圖1是一傳統(tǒng)LCD的等效電路圖。
多條選通線G1和G2與多條數(shù)據(jù)線D1、 D2和D3分別沿水平方向和垂直方向延伸。選通線Gl和G2與數(shù)據(jù)線Dl、 D2和D3相交以限定多個像素。存儲線COM1和COM2穿過各像素，每個像素中形成一個TFT。 TFT 的柵電極(g)接至選通線Gl和G2，該TFT的源電極和漏電極(s和d)分別接至數(shù)據(jù)線和液晶電容器(LC)。漏電極(d)接至存儲線COM1或COM2以形成存儲電容器(STG)。
若通過選通線Gl將選通電壓加到TFT的4冊電才及(g)上，則經(jīng)TFT4巴來自數(shù)據(jù)線的顯示信號電壓傳輸給像素并在液晶電容器(LC)和存儲電容器 (STG)中充電。保持該充電電壓，直到將下一幀中下一個選通電壓加到像素中為止。通常，當柵極電壓從開電平轉(zhuǎn)到關電平時，充電電壓稍有下降。存儲電容器減小這一壓降。
TFT具有作為有源層的非晶硅層或多晶硅層，根據(jù)柵電極和有源層之
間的相對位置，將它們分為上柵極模式和下柵極模式。在TFT具有多晶硅層的情況下，主要采用上柵模式。
傳統(tǒng)多晶硅TFT-LCD的一種存儲電容器包括硅層中的摻雜存儲區(qū)、與該存儲區(qū)相交疊的存儲電極和夾在二者之間的柵極絕緣膜。另外，用存儲電極、與存儲電極相交疊的像素電極和含夾在像素電極與存儲電極之間的層間絕緣膜和鈍化膜的電介質(zhì)形成另一種存儲電容器。但是，像素電極和存儲電極之間的電容較小，可忽略不計，原因在于層間絕緣膜和鈍化膜各自約為5000 A的厚度遠大于柵極絕緣膜500 ~ 3000 A的厚度。
在該傳統(tǒng)結構中，要求增加離子注入步驟以形成存儲區(qū)。換句話說，要求有以下步驟，即淀積感光膜；利用掩模對感光膜制作圖案以形成開口；通過開口將離子注入硅層和對注入的離子進行熱處理。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于，通過在形成TFT和存儲電容器的步驟中去掉光刻和離子注入的步驟來減少制造步驟。
本發(fā)明的另一個目的在于得到一個足夠大的存儲電容。本發(fā)明還一目的在于減少像素間的存儲電容差。
本發(fā)明的再一目的在于減小存儲區(qū)中的有效電阻，存儲區(qū)用作存儲電容器的一個電極。
為實現(xiàn)這些目的，根據(jù)本發(fā)明的一種LCD的硅層包括摻雜的源極區(qū)，摻雜的漏極區(qū)，未摻雜的溝道區(qū)和未摻雜的存儲電容器區(qū)。溝道區(qū)位于源極區(qū)和漏極區(qū)之間，存儲電容器區(qū)鄰接漏極區(qū)。在硅層上形成柵極絕緣膜，在溝道區(qū)對面的柵極絕緣膜上形成柵電極，在存儲電容器區(qū)對面形成一存儲電極。換句話說，一存儲電容器包括存儲電容器區(qū)、存儲電極和夾在其間的柵極絕緣膜。由于存儲電容器區(qū)未摻雜，所以通過向存儲電極施加等于或大于TFT閾值電壓與顯示信號電壓最大值之和的電壓，可以使用該存儲電容器。
通過形成一硅層和一柵極絕緣膜、形成一柵電極和一存儲電極以及用柵電極和存儲電極作為掩模將離子注入硅層來制造LCD。
為實現(xiàn)上述目的，在根據(jù)本發(fā)明的另一種LCD中，形成一源電極的金屬圖案和存儲電極的金屬圖案，在兩圖案上形成一硅層。摻雜接觸這些圖
案的硅層各區(qū)，使它們變成源極區(qū)和漏極區(qū)。在硅層和存儲電極的金屬圖案上形成一柵極絕緣膜，在存儲電極金屬圖案對面的柵極絕緣膜上形成一存儲電極。換句話說，一存儲電容器包括存儲電極的金屬圖案、存儲電極和夾在其間的柵極絕緣膜。
由于在存儲電極上形成一鈍化膜，并且在存儲電極對面的鈍化膜上形成一像素電極，所以可以形成包括像素電極、存儲電極和鈍化膜的另一存儲電容器。
像素電極可以接觸硅層的漏極區(qū)和存儲電極的金屬圖案。在該制造方法中，通過形成由數(shù)據(jù)導線的金屬制成的存儲電極金屬圖
案，然后在存儲電極的金屬圖案上形成一硅層，就省去了形成接觸孔以便
將一硅層連接到存儲電極的金屬圖案上的步驟。
為實現(xiàn)上述目的，在根據(jù)本發(fā)明的另一 LCD中，在一柵極絕緣膜上形成一柵電極和一存儲電極，該柵極絕緣膜形成于一絕緣襯底上，一個層間絕緣膜覆蓋柵電極和存儲電極。在層間絕緣膜上形成一鈍化膜。由于去除了鈍化膜的特定厚度以及存儲電極上的層間絕緣膜，所以可以使存儲電容器的電介質(zhì)厚度更薄，即，可以使電容增大。
可以對層間絕緣膜采用雙疊層結構或三疊層結構，以使厚度均勻。這樣，最上層由具有與鈍化膜類似蝕刻率的材料制成，而下層由具有比最上層更小蝕刻率的材料制成，以便去除最上層，而在去除存儲電極之上的鈍化膜的步驟中保留其它層。
為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的LCD的硅層包括一摻雜的源極區(qū)和漏極區(qū)、一未摻雜的溝道區(qū)、一摻雜的存儲電容器區(qū)和分區(qū)。溝道區(qū)位于源極區(qū)和漏極區(qū)之間，存儲區(qū)鄰接漏極區(qū)而與溝道區(qū)隔開，分區(qū)鄰接存儲電容器區(qū)的邊緣并接至漏極區(qū)。在硅層上形成一柵極絕緣膜，在各個溝道區(qū)和存儲電容器區(qū)對面的柵極絕緣膜上形成一柵電極和一存儲電極。換句話說，一存儲電容器包括存儲電容器區(qū)、存儲電極和夾在其間的柵極絕緣膜。由于未摻雜，所以在截止狀態(tài)下不能將存儲電容器區(qū)用作一存儲電容器的一個電極，但在導通狀態(tài)下可將其用作一存儲電容器的一個電極，其中在導通狀態(tài)下，把等于或大于TFT閾值電壓與圖像信號最大值之和的電壓施加到存儲電極上。在該結構中，由于分區(qū)變成傳輸電荷路徑的一部分，所以累積層的電阻減小。
通過形成一硅層和一柵極絕緣膜、于其上形成一柵電極和一存儲電極、以及然后用柵電極和存儲電極作為掩模將離子注入硅層中，可以制造這種
LCD。
為實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的另一種LCD中，在一絕緣襯底上形成一硅層，一柵極絕緣膜覆蓋該硅層，該硅層包括一摻雜的源極區(qū)和漏極區(qū)以及夾在源極區(qū)與漏極區(qū)之間的未摻雜的溝道區(qū)。在溝道區(qū)對面的柵極絕緣膜上形成一柵電極，并且形成一存儲電容，該存儲電容包括由選通導線的金屬制成的下存儲電容器電極；該存儲電容器電極上的絕緣膜和該絕緣膜上的上存儲電容器電極。把上存儲電容器電極接至一透明像素電極。
要求形成上、下存儲電容器電極和具有同樣圖案的絕緣膜。
此外，上、下存儲電容器電極和夾在其間的絕緣膜中的每一個都可以是雙疊層或多疊層。
在以上LCD的制造方法中，通過以下步驟制造存儲電容器按順序淀積一選通導線的金屬膜、存儲電容器的絕緣膜和存儲電容器的金屬膜；對三層膜制作圖案以形成一存儲電容器和包括柵電極的選通導線；用柵電極作為掩模將離子注入一硅層中以形成一源極區(qū)和一漏極區(qū)；以及形成與存儲電容器金屬相接觸的透明像素電極。
可以在存儲電容器之上淀積一層間絕緣膜和一鈍化膜。最好是通過把層間絕緣膜和鈍化膜作為具有相同蝕刻率的材料同時去除層間絕緣膜和鈍化膜的一部分，以露出存儲電容器的金屬膜。存儲電容器的金屬膜在蝕刻步驟中起阻蝕刻層的作用。
如上所述，由于存儲電容器由上、下存儲電容器電極和厚度較薄的絕緣膜構成，所以可以獲得足夠大的存儲電容。由于像素中絕緣膜的厚度均勻，所以可以減小像素間的存儲電容差。此外，由于無需將離子注入硅層以形成一存儲電極，所以制造過程變得簡單。
本發(fā)明提供一種液晶顯示裝置，包括一絕緣襯底；一硅層，形成于襯底上；一柵極絕緣膜，覆蓋硅層；一柵電極，形成于柵極絕緣膜上；和一存儲電極，形成于柵極絕緣膜上，其中硅層包括一摻雜的源極區(qū)、一摻雜的漏極區(qū)、位于源極區(qū)和漏極區(qū)之間的未摻雜的溝道區(qū)、鄰接溝道區(qū)且與其隔開的未摻雜的存儲區(qū)以及鄰接存儲區(qū)而接至漏極區(qū)的第一摻雜區(qū)，其中存儲電極位于存儲電極的對面。
本發(fā)明還提供一種液晶顯示裝置，包括一絕緣襯底；一硅層，形成于襯底上，并且包括一摻雜的源極區(qū)、一摻雜的漏極區(qū)、位于源極區(qū)和漏極區(qū)之間的未摻雜的溝道區(qū)；一柵極絕緣膜，覆蓋硅層；一柵電極，形成于柵極絕緣膜上并且位于溝道區(qū)對面；第一存儲電極，形成于柵極絕緣膜上；一存儲電容器的第一層間絕緣膜，覆蓋第一存儲電極；第二電極，形成于第一層間絕緣膜上；和一像素電極，它電連接到漏極區(qū)上，并且與第二存儲電極相接觸。
本發(fā)明還提供一種液晶顯示裝置的制造方法，包括以下步驟在一絕緣襯底上形成一硅層；形成一柵極絕緣膜，它覆蓋硅層；按順序淀積一選通導線的第一金屬膜、第一層間絕緣膜和一存儲電容器的第二金屬膜；對第一金屬膜、第一層間絕緣膜和第二金屬膜同時制作圖案，以形成包括第一電極、第一層間絕緣膜圖案和第二電極以及一柵電極的存儲電容器，第一層間絕緣膜圖案形成于第一電極上，第二電極形成于第一層間絕緣膜圖案上；通過用柵電極作為掩模將離子注入硅層中來形成一摻雜的源極區(qū)和一摻雜的漏極區(qū)；以及形成電連接到存儲電容器和漏極區(qū)上的像素電極。

圖1是一傳統(tǒng)液晶顯示裝置(LCD)的等效電路圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD布局圖；圖3是沿圖2中的線in-III'所取的斷面圖4表示在根據(jù)第一實施例的LCD中形成一存儲電容器的原理；
圖5A至5J是根據(jù)第一實施例圖2和3中所示LCD中間結構的斷面圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LCD布局圖7是沿圖6中的線vn-vn'所取的斷面圖8是沿圖6中的線VIII-VIII'所取的斷面圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LCD布局圖；圖10是沿圖9中的線X-X'所取的斷面圖IIA到IIH是根據(jù)第二實施例圖6和7所示LCD的中間結構斷面圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第四到第六實施例的LCD布局圖13到15是沿分別根據(jù)第四到第六實施例的圖12中的線xni-xm'
所取的斷面圖16A到16H是根據(jù)本發(fā)明第四實施例圖13所示的LCD中間結構斷
面圖17A到17F是根據(jù)本發(fā)明第五實施例圖14所示的LCD中間結構斷
面圖18A到18D是根據(jù)本發(fā)明第六實施例圖15所示的LCD中間結構斷
面圖19是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的LCD布局圖；圖20是沿圖19中的線XX-XX'所取的斷面圖21是僅示出圖19中一層硅層、一條存儲線和一個柵電極的布局圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第八實施例的LCD布局圖；圖23是沿圖22中的線XXII-XXn'所取的斷面圖；圖24是根據(jù)第八實施例的LCD斷面圖，其中示意性地表示出形成存儲電容器的原理；
圖25和26示出施加到根據(jù)第八實施例的LCD上的信號電壓波形；圖27說明作為存儲電壓函數(shù)的存儲電容的變化；
圖28說明當在第八實施例中顯示信號電壓的最大值是10V而TFT的閾值電壓是3.5V時，IOV和14V存儲電壓下存儲電容器的充電特性；
圖29A到29J是^4居第八實施例圖22和23所示的LCD中間結構斷面
圖30是根據(jù)本發(fā)明第七和第八實施例的LCD等效電路圖；圖31是一布局圖，它示出根據(jù)本發(fā)明第九實施例的LCD的一層硅層、一條存儲線和一個柵電極；
圖32說明根據(jù)圖21和31所示第七和第九實施例的像素充電特性；
圖33是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的LCD等效電路圖34是根據(jù)本發(fā)明第十實施例的LCD布局圖35是沿圖34中的線XXXV-XXXV'所取的斷面圖36是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的LCD布局圖37是沿圖36中的線XXXVII-XXXVir所取的斷面圖38是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的LCD等效電路圖39和40是^^艮據(jù)本發(fā)明第十二和十三實施例的LCD布局圖41是根據(jù)本發(fā)明第十四實施例的LCD布局圖42是沿圖41中的線XLII-XLII'所取的斷面圖；圖43是根據(jù)本發(fā)明第十五實施例的LCD布局圖；圖44是沿圖43中的線XLIV-XLIV'所取的斷面圖；圖45是根據(jù)本發(fā)明第十六實施例的LCD布局圖；圖46是沿圖45中的線XLVI-XLVI'所取的斷面圖；圖47是#4居本發(fā)明第十七實施例的LCD布局圖；圖48是沿圖47中的線XLVIII-XLVIir所取的斷面圖；圖49是圖48中部分P的放大圖；圖50是根據(jù)本發(fā)明第十八實施例的LCD布局圖；圖51是沿圖50中的線LI-LI'所取的斷面圖52A到52K是#4居本發(fā)明第十七實施例圖47和48所示的LCD中間結構斷面圖53A到53C是圖52G中所示結構的中間結構斷面圖。
具體實施例方式
下文將參照附圖更完整地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的優(yōu)選實施例。不過，本發(fā)明可以以不同的方式實現(xiàn)，而并不應把本發(fā)明視為限定于這里所述的實施例。更確切地說，提供這些實施例以便使本公開內(nèi)容詳盡和完整，對于本領域的那些技術人員來說，這些實施例完全地表達了本發(fā) 明的范圍。附圖中，為清楚起見，擴大了層和區(qū)的厚度。
以下將描述根據(jù)第一實施例的液晶顯示裝置(LCD)的結構和驅(qū)動方法。
在第一實施例中，位于存儲電極對面的硅層保持未摻雜狀態(tài)，起存儲電容器的一個電極的作用。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的LCD布局圖，圖3是沿圖2中的線
m-m'所取的斷面圖。
如圖2和3所示，在絕緣襯底100上形成多晶硅層200，在襯底100 上形成Si02或SiNx制成的柵極絕緣膜300，厚度為500 ~ 3000 A。
在柵極絕緣膜300上形成包括Al、 Cr或MoW制成單層或雙層的選通線400，它沿水平方向延伸。選通線400與石圭層200相交，選通線400與硅層200相交的部分410起一柵電極的作用。由與選通線400相同的層制成的存儲電極線430平行于選通線400延伸，與硅層200相交。存儲電極線
430與硅層200相交的部分420起一存儲電極的作用。
位于柵電極410對面的硅層200的部分220未摻雜，而位于未摻雜區(qū) 220外部的源極區(qū)210和漏極區(qū)230摻雜有n型4參雜物。與漏極區(qū)230鄰接且位于存儲電極420之下的區(qū)域240未受到摻雜，稱之為"存儲區(qū)"。
由Si02或SiNx制成的層間絕緣膜500覆蓋住含選通線400和存儲電極線430的選通導線，其厚度為3000 ~ 10000 A。將接觸孔Cl和C2做在柵極絕緣膜300和層間絕緣膜500中，露出源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
由Cr或Mo制成的數(shù)據(jù)線600形成于層間絕緣膜500，沿垂直方向延伸。源電極610從數(shù)據(jù)線600伸出，與硅層200的源極區(qū)210相交疊，而漏電極620形成于層間絕緣膜500上，相對于選通線400位于源電極610 的對側，并與漏極區(qū)240相交疊。源電極610和漏電極620分別通過接觸孔Cl和C2接至源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
由Si02或SiNx制成的鈍化膜700覆蓋住含數(shù)據(jù)線600和源電極610及漏電極620的數(shù)據(jù)導線，其厚度為3000- 10000 A。由銦錫氧化物制成的透明像素電極800形成于其上，并位于數(shù)據(jù)線600和選通線400所包圍的區(qū) 域中。像素電極800通過做在鈍化膜700中的通孔C3接至漏電極620，與存儲電極線430相交疊。在反射型LCD的情況下，像素電極800可以不透明。
在包括存儲區(qū)240、存儲電極420和柵極絕緣膜300的存儲電容器的結構中，由于存儲區(qū)240未摻雜，所以需要一種專門的驅(qū)動方法來得到該存儲電容器。
圖4是一斷面圖，示意性示出把等于或大于TFT閾值電壓Vth與顯示信號電壓之和的電壓V加到存儲電極上的情況。
若將一選通電壓加到柵電極410上，則在源極區(qū)210和漏極區(qū)230之間產(chǎn)生傳遞電子的溝道，通過該溝道將一顯示信號電壓加到像素電極800 上。將一直流或交流V加到存儲電極420上。
在施加到存儲電極420上的電壓V等于或大于TFT閾值電壓Vth與顯示信號電壓最大值之和的情況下，電荷累積層241形成于未摻雜的存儲區(qū) 240的表面附近。因此，該累積層241即使電阻很大也可導電，起存儲電極的作用。
如上所述，由于未摻雜的硅區(qū)240可用作存儲電容器的一個電極，所
以可在LCD制造過程中減少一個摻雜步驟。
下面，將參照圖2、 5A到5J描述根據(jù)第一實施例的LCD制造方法。圖5A至5J是根據(jù)第一實施例的圖2和3中所示LCD中間結構的斷面圖。
如圖2和圖5A所示，多晶硅層200形成于絕緣村底100上?？蓪鑼?200進行熱處理或激光熱處理以改善硅層200的結晶質(zhì)量。
如圖2和圖5B所示，將SiO2或SiHc層淀積至500-3000 A厚，形成柵極絕緣膜300。
如圖2和圖5C所示，淀積選通導線的導電層并以其制作圖案以形成選通線400、柵電極410、存儲電極線430和存儲電極420。如上所述，把作為選通線400 —部分的柵電極410和作為存儲電極線430 —部分的存儲電極420置于硅層200之上。
如圖5D所示，借助作為注入掩才莫的導線400、 410、 420和430將離子注入硅層200,然后離子擴散，限定源極區(qū)210和漏極區(qū)230。位于柵電極 410和存儲電極420對面的未摻雜區(qū)分別是溝道區(qū)220和存儲區(qū)240。存儲區(qū)240與漏才及區(qū)230鄰接。
如圖5E所示，形成層間絕緣膜500以使柵電極410與以后形成于其上的源電極和漏電極相絕緣。
如圖5F所示，去除覆蓋在硅層200的源極區(qū)210和漏極區(qū)230之上4冊極絕緣膜300和層間絕緣膜500的那部分，以形成接觸孔Cl和C2。
如圖2和圖5G所示，淀積象A1、 Cr、 Mo或MoW這樣的數(shù)據(jù)導線金屬層并對其制作圖案，以形成數(shù)據(jù)線600和源電才及610以及漏電極620。
如圖5H和51所示，淀積和蝕刻一鈍化膜，以在漏電極620之上形成通孔C3。
如圖2和圖5J所示，淀積諸如錮錫氧化物這樣的材料制成的透明導電層并對其制作圖案，以形成與存儲電極420相交疊的像素電極800。像素電極800通過通孔C3接至漏電極。
如上所述，由于在存儲電極420的電壓受到有效控制的情況下，存儲區(qū)240可用作存儲電容器的一個電極，所以存儲區(qū)240無需受摻雜。
下面，將描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LCD。第二實施例中，不用硅層的一部分，而是將一附加金屬圖案用作存儲電容器的一個存儲電極，在
最下層中形成一數(shù)據(jù)導線的金屬圖案和該附加金屬圖案。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的LCD布局圖，圖7是沿圖6中的線
vn-vir所取的斷面圖，圖8是沿圖6中的線vm-vin'所取的斷面圖。
如圖6到8所示，數(shù)據(jù)線600形成于絕緣襯底100上并沿垂直方向延伸，源電極611從數(shù)據(jù)線600伸出。由與數(shù)據(jù)線600相同的層制成的存儲電極金屬圖案621形成于絕緣襯底100上并平行于數(shù)據(jù)線600延伸。硅層 200從源電極611伸至存儲電極621的金屬圖案上，并與源電極611和存儲電極圖案621接觸。由Si02或SiNx制成的柵極絕緣膜300形成于其上，厚度為500-3000 A。
選通線400形成于斥冊極絕緣膜300上并和源電極611與存儲電才及金屬圖案621之間的硅層220相交疊。選通線400的相交疊部分410起一^f冊電極作用。柵電極410對面硅層200的區(qū)220未摻雜，成為溝道區(qū)。硅層200 的兩個摻雜區(qū)210和230相對于溝道區(qū)220而相對i殳置。位于源電極611 之上的一個區(qū)210是源極區(qū)，而位于源電極621之上的另一區(qū)230是漏極區(qū)。
由與選通線400相同層制成的存儲電極線430形成于柵極絕緣膜300 上并平行于選通線400延伸。存儲電極420、存儲電極線430的一部分與存儲電極金屬圖案621相交疊，形成一存儲電容器。
由Si02或SiNx制成的鈍化膜700形成于柵極絕緣膜300、柵電極410 和存儲電極金屬圖案420上，厚度為3000- 10000 A。由銦錫氧化物制成的像素電極800形成于鈍化膜700上，并位于選通線400和數(shù)據(jù)線600所包圍的像素區(qū)內(nèi)。像素電極800通過做在鈍化膜700和柵極絕緣膜300內(nèi)的接觸孔C4與漏極區(qū)230相接觸。
如上所述，由于源極區(qū)210和漏極區(qū)230分別直接與漏電極611和像素電極800相接觸，所以無需附加層間絕緣膜和用來將源電極和漏電極接至源極區(qū)和漏極區(qū)的接觸孔。
如圖8所示，在只將柵極絕緣膜300置于數(shù)據(jù)線600和選通線400之間的情況下，可能在兩線600和400之間發(fā)生短路故障。因此，可以在線 600和400交會處設置硅圖案201，以減少短路故障。
圖9和10分別是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的LCD布局圖和斷面圖。根據(jù)第三實施例的LCD具有與根據(jù)第二實施例的LCD基本相同的結構，不同
點在于其像素電極直接與存儲電極金屬圖案而不是硅層相接觸。
也就是說，根據(jù)第三實施例的LCD在TFT和存儲電極方面具有與根據(jù) 第二實施例的LCD相類似的結構。不過，像素電極800并不接觸漏極區(qū)230，而是通過做在鈍化膜700和柵極絕緣膜300內(nèi)的接觸孔C5接觸存儲電極金屬圖案621。
在第二和第三實施例中，設置了含金屬圖案621、柵極絕緣膜300和存儲電極420的一個存儲電容器，還設置了含存儲電極420、鈍化膜700和像素電極800的另一存儲電容器。由于這些存儲電容器的電介質(zhì)300和700 的厚度比傳統(tǒng)結構的厚度薄，所以可以得到足夠大的存儲電容。
接著，以下將參照圖6和圖IIA至IIH描述根據(jù)第二和第三實施例的 LCD制造方法。
圖IIA至IIH是根據(jù)第二實施例的LCD中間結構斷面圖。
如圖6和11A所示，將一數(shù)據(jù)導線的金屬層淀積在絕緣襯底100上，并對其制作圖案以形成數(shù)據(jù)線600、源電極611和存儲電極金屬圖案621。
如圖6和11B所示，將一硅層淀積于其上并對其制作圖案以形成硅層 200，它與源電極611、存儲電極金屬圖案621相接觸，還與源電極611和存儲電極金屬圖案621之間襯底100的一部分相接觸?？蛇M行熱處理或激光熱處理以改善硅層200的結晶特性。此外，硅圖案201和202可保持在導線的交會處，以防止數(shù)據(jù)線600與選通線400或存儲電極線420之間發(fā) 生短路故障。
如圖6和11D所示，形成由Si02或SiNx制成的柵極絕緣膜300，淀積一選通導線的金屬層并對其制作圖案以形成選通線400、柵電極410和存儲電極。
如圖IIE所示，借助作為注入掩模的柵電極410將離子注入硅層200 中，以形成源極區(qū)210和漏極區(qū)230?？蛇M行熱處理或激光熱處理以4吏注入的離子擴散。
如圖11F和11G所示，淀積鈍化膜700,去除存儲淀積金屬圖案621 和漏極區(qū)230之上鈍化膜700和柵極絕緣膜300的部分，形成接觸孔C4和 C5。
接著，如圖6和11H所示，淀積一銦錫氧化物層并對其制作圖案，以形成像素電極800。該像素電極通過接觸孔C4直接接至漏才及區(qū)230。
其間，像素電極800可通過接觸孔C5直接接至存儲電極金屬圖案621、
如上所述，由于硅層就形成于數(shù)據(jù)導線上，所以無需傳統(tǒng)的用來形成接觸孔的蝕刻步驟。此外，也除去了淀積一層間絕緣膜的步驟和用來形成一存儲電極的摻雜步驟。
下面，將描述根據(jù)本發(fā)明第四到第六實施例的LCD。在這些實施例中，把一存儲電極和一像素電極用于一存儲電容器，夾在該存儲電極和像素電極之間的電介質(zhì)厚度較薄。
圖12是一布局圖，表示出根據(jù)第四到第六實施例的TFT和存儲電容器，
圖13到15分別是根據(jù)第四到第六實施例沿圖12中的線xm-xin'所取的斷面圖。
如圖12和13所示，將部分摻雜的多晶硅層200形成于絕緣膜100上，而使Si02或SiNx制成的柵極絕緣膜300形成于其上。選通線400形成于柵才及絕纟彖膜300上并沿水平方向延伸，選通線400的一部分410起一柵電極的作用。溝道區(qū)220--硅層200位于柵電極410對面的部分未摻雜，而位于溝道區(qū)220之外的源極區(qū)210和漏極區(qū)230受到#^雜。
存儲電極線430形成于柵極絕緣膜300上并平行于選通線400延伸，存儲電極線430的一部分420起一存儲電極的作用。
Si02或SiNx制成的層間絕緣膜500形成于4冊極絕緣膜300、柵電極410、選通線400、存儲電極420和存儲電極線430上，厚度為3000 ~ 10000 A。在柵極絕緣膜300和層間絕緣膜500內(nèi)形成接觸孔C6和C7，它們露出源才及區(qū)210和漏極區(qū)230。翁:據(jù)線600和源電才及610以及漏電才及620形成于層間絕緣膜500上，漏電極610和漏電極620分別通過接觸孔C6個C7 4妄至源才及區(qū)210和漏極區(qū)230。
鈍化膜700形成于層間絕緣膜500和源電極610以及漏電極620上。在鈍化膜700中形成露出漏電極620的接觸孔C8，去除存儲電極420之上鈍化膜700的一部分和層間絕緣膜500的上部以形成孔C9。
銦錫氧化物像素電極800形成于鈍化膜700上，并通過接觸孔C8接至漏電極。
如上所述，存儲電容器包括像素電極800、存儲電極420和夾在兩電極 420與800之間的層間絕緣膜500。由于除了電極420和800相交疊部分之上鈍化膜700的部分，并且層間絕緣膜500的厚度在該部分變得很小，所
以存儲電容增大。
但是，很難保持層間絕緣膜500局部去除部分的厚度均勻。
圖14和15表示根據(jù)第五和第六實施例的結構，其中存儲電極之上層間絕緣膜500的厚度均勻。
如圖14和15所示，除層間絕緣膜是雙疊層的一點不同之外，第五實施例的結構與第四實施例相同。該層間絕緣膜包括作為下層的第一膜510 和作為上層的第二膜520,前者厚度為500 ~ 3000 A，而后者厚度為3000 ~ 10000 A。去除存儲電極420之上第二膜520的那部分。
如圖15所示，與第五實施例相同，第六實施例具有一雙疊層層間絕緣膜511和520,但第一膜511僅形成于含柵電極410和存儲電極420的選通導線之上。象在第五實施例中那樣，去除存儲電極420之上第二膜520的部分。
與第四實施例一樣，在第五和第六實施例的結構中，可以通過減少存儲電容器的電介質(zhì)厚度來增大存儲電容器。另外，可以實現(xiàn)電介質(zhì)厚度均勻。
以下描述根據(jù)第四到第六實施例的LCD制造方法。
在這些方法中，由于未將一摻雜硅圖案用作存儲電容器的電極，所以省去了用來形成存儲電容器的硅圖案離子摻雜步驟，并且也不需要用來蝕刻層間絕緣膜的額外光刻步驟。
圖16A到16H是根據(jù)第四實施例LCD的中間結構斷面圖。
如圖12和16A所示，硅層200形成于絕緣襯底IOO上。象在前述實施例中那樣，可以進行熱處理或激光熱處理以改善硅層200的結晶特性。柵極絕緣膜300形成于其上，厚度為500-3000 A。淀積一選通導線的金屬并對其制作圖案以形成選通線400、柵電極410和存儲淀積420。
如圖16B所示，借助作為注入掩模的柵電極410對硅層200進行離子 4參雜，以形成源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
如圖16C和16D所示，淀積層間絕緣膜500，然后去除源極區(qū)210和漏極區(qū)230之上的柵極絕緣膜300和層間絕緣膜500,以形成接觸孔C6和 C7。
如圖12和16E所示，淀積一數(shù)據(jù)導線的金屬層并對其制作圖案，以形成數(shù)據(jù)線600、源電極610和漏電極620。源電極610和漏電極620分別通過接觸孔C6和C7接至源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
如圖16F所示，淀積一鈍化膜700。鈍化膜700由具有與層間絕緣膜 500相同的蝕刻率的材料制成。
接著，如圖16G所示，蝕刻鈍化膜700以分別形成接觸孔C8和C9，它們露出存儲電極420之上的漏電極620和層間絕緣膜500。在該過程中，所暴露的層間絕緣膜511的厚度變小。因此，需要控制蝕刻時間以使層間絕緣膜的厚度保持在500 ~ 3000 A。
如圖12和16H所示，淀積銦錫氧化物層并對其制作圖案，以形成像素電極800。像素電極800通過接觸孔C8接至漏電極620，并與存儲電極420 相交疊。
如上所述，在去除一漏電極620之上的鈍化膜700的步驟中，通過部分去除層間絕緣膜來控制存儲電極420之上的層間絕緣膜511的厚度，使其厚度較薄。但是，很難控制厚度達到均勻。
圖17A到17F是根據(jù)第五實施例LCD的中間結構斷面圖。在第五實施例中，層間絕緣膜是雙疊層，而各層的蝕刻率相互不同。
通過圖16A和16B所示的同樣步驟，形成源極區(qū)210和漏極區(qū)230，才冊才及絕緣膜300、選通線400、 4冊電極410和存儲電4及420。
然后，如圖17A所示，依次淀積第一膜510和第二膜520，二者厚度分別達500-3000 A和3000- 10000 A。第一膜510和第二膜520的蝕刻選擇率優(yōu)選足夠大，第一膜510由蝕刻率比第二膜520小得多的材料制成。
如圖17B所示，同時蝕刻和去除源極區(qū)210與漏極區(qū)230之上的柵極絕緣膜300、第一膜510和第二膜520的部分，以形成接觸孔C6和C7。
如圖12和17C所示，淀積一數(shù)據(jù)導線的金屬層并對其制作圖案，以形成數(shù)據(jù)線600、源電極610和漏電極620。源電極610和漏電極620分別通過接觸孔C6和C7接至源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
如圖17D和17E所示，淀積蝕刻率與第二膜520相同的材料層，以形成鈍化膜700,對鈍化膜700制作圖案以形成接觸孔C8和通孔C9，接觸孔 C8露出漏電極620,通孔C9露出第二膜520。之后，去除第二膜520的暴露部分，以形成通孔C9。如上所述，由于第一膜510的蝕刻率比第二膜520 的蝕刻率小得多，而第二膜與鈍化膜700具有基本相同的蝕刻率，所以僅去除了第二膜520。
如圖2和17F所示，淀積銦錫氧化物并對其制作圖案，以形成像素電極800,像素電極800通過接觸孔C8接至漏電極620并蓋住通孔C9。
如上所述，由于層間絕緣膜含具有不同蝕刻率的雙層，所以剩下的層間絕緣膜的厚度均勻。
圖18A到18D是根據(jù)第六實施例LCD的中間結構斷面圖。在第六實施例中，雙膜511和520具有與第五實施例不同的蝕刻率，但對下膜連同選通線一起制作圖案。
如圖12和18A所示，硅層200形成于絕緣襯底IOO上，而將柵極絕緣膜300淀積于其上。接著，按順序淀積一選通導線和厚度為500-3000 A 的第一膜511,并且同時對它們制作圖案。換句話說，只剩下在含選通線 400 、柵電極410和存儲電極420之上的第一膜511 。
如圖18B和18C所示，借助作為注入掩^f莫的^f冊圖案400、 410和420 將離子注入硅層200中，以形成源極區(qū)210和漏極區(qū)230，并且淀積第二膜 520。第二膜520的蝕刻率大于第一膜511的蝕刻率，而與鈍化膜700的蝕刻率相同。
接著，用與第五實施例相同的方法形成數(shù)據(jù)線600、源電極610和漏電極620以及鈍化膜700。在蝕刻步驟中，保留具有小蝕刻率的第一膜511, 而去除存儲電極420之上的第二膜520和鈍化膜700。
如圖12和18D所示，像素電才及800形成于鈍化膜700和第一膜511上，一存儲電容器由像素電極800、存儲電極420和夾在電極800與420之間的第一層間絕緣膜511形成。
在第五和第六實施例中，將第一膜510和511用作過度蝕刻保護層。可以將第一膜510和511制成多層。
在以上實施例中，已經(jīng)以具有隔離存儲線的模式描述了 LCD及其制造方法。這些實施例可用于其中將以前一選通線的一部分用作存儲電容器一個電極的模式。此外，半導體層可以是非晶硅層。
下面，描述根據(jù)本發(fā)明第七實施例的結構。第七實施例，不需為一存儲區(qū)摻雜硅層，但硅層可通過一特定的驅(qū)動方法起到存儲電容器一個電極的作用。
圖19是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的LCD布局圖，圖20是沿圖19中的線XX-XX'所取的斷面圖，圖21是僅表示出一條存儲電極線、一硅層和一
個4冊電極的放大布局圖。
如圖19和20所示，多晶硅層200形成于絕緣膜100上并沿垂直方向延伸，而Si02或SiNx制成的柵極絕緣膜300形成于襯底100和硅層200上，厚度為500 ~ 3000 A。
選通線400形成于柵極絕緣膜300上并沿水平方向延伸。選通線400 擴展以形成柵電極410、柵電極410與硅層200的一部分220相交疊。由與選通線400相同層制成的存儲電極線430形成于柵極絕緣膜300上并平行于選通線400延伸。存儲電極線430與石圭層200的一部分240相交疊，而存儲電極線430與硅層200相交疊的部分420是一存^(諸電極。
如圖21所示，硅層200包括有一小寬度且與柵電極410相交疊的一部分，還包括位于柵電極410右側有一大寬度且與存儲電極420交疊長度為L 的另一部分。存儲電極420向上和向下擴展以增大總交疊面積，存儲電極 420的兩邊位于硅層200的外部。在該實施例中，存儲電極420的寬度W1 大于硅層200的寬度W0，而存儲電極420的長度L大于寬度Wl。
其間，硅層200與柵電極410和存儲電極420相對的部分未摻雜，而硅層200的其余部分摻雜有n型摻雜物。相對于柵電極410和存儲電極420 將摻雜部分分成幾個區(qū)。與柵電極相對的未摻雜部分是溝道區(qū)220，與存儲電極相對的未4參雜部分是存儲區(qū)240，而關于溝道區(qū)220對應于兩側的摻雜部分是源極區(qū)210和漏極區(qū)230。漏極區(qū)230鄰接存儲區(qū)240。此外，因硅層200和存儲電極420之間在長度和寬度上的差而產(chǎn)生的分區(qū)250和260 形成于存儲電才及420的外部。摻雜分區(qū)250、 260，它們鄰接存儲區(qū)240而與漏極區(qū)230分開。
層間絕緣膜500覆蓋住含選通線400、柵電極410和存儲電極線430 的選通導線，在柵4及絕緣膜300和層間絕緣膜500內(nèi)形成暴露源極區(qū)210 和漏極區(qū)230的接觸孔Cl和C2。
數(shù)據(jù)線600形成于層間絕緣膜500上，沿垂直方向延伸，與選通線400 和存儲電極線430相交。數(shù)據(jù)線600通過接觸孔C1接至源極區(qū)210。數(shù)據(jù) 導線的金屬制成的漏電極620關于數(shù)據(jù)線600形成于對面，并且通過接觸孔C2接至漏極區(qū)230。
鈍化膜700覆蓋數(shù)據(jù)線600和層間絕緣膜500，露出漏電極620的通孔 C3形成于鈍化膜700內(nèi)。銦錫氧化物制成的像素電極800形成于鈍化膜700
上，并且位于數(shù)據(jù)線600和選通線400所包圍的像素區(qū)內(nèi)部。像素電極800 通過通孔C3接至漏電極620，與存儲電極420相交疊。
其間，漏極區(qū)230可直接接至像素電極800。以下參照圖22和23進行描述。
圖22是根據(jù)本發(fā)明第八實施例LCD的布局圖，圖23是沿圖22中的
線xxni-xxn'所取的斷面圖。在該實施例中，無需漏電極的金屬圖案。
如圖22和23所示，除了以下一點之外，第八實施例結構與第七實施例相同，這一點是露出漏極區(qū)230的接觸孔C10形成于鈍化膜700、層間絕緣膜500和柵極絕緣膜300內(nèi)，像素電極800通過接觸孔C10直接接至漏才及區(qū)230。
如上所述，一存儲電容器包括存儲區(qū)240、存儲電極420和夾在其間的柵極絕緣膜300。由于存儲區(qū)240未摻雜，所以它不能起存儲電容器一個電極的作用。因此，需要施加專門的電壓。
圖24是根據(jù)第八實施例的LCD斷面圖，它示意性地表示出當將電壓施加到一存儲電極上時形成存儲電容器的原理。施加到存儲電極上的電壓V 等于或大于TFT閾值電壓Vth與顯示信號電壓之和。
若將選通電壓施加到柵電極410上，則一溝道形成于位于源極區(qū)210 和漏極區(qū)230之間的溝道區(qū)220內(nèi)。通過該溝道把來自數(shù)據(jù)線600的顯示信號電壓從源極區(qū)210傳輸?shù)铰O區(qū)230，并施加到像素電極800上。
若施加到存儲電極420上的電壓Vst等于或大于閾值電壓Vth與顯示信號電壓Vds的最大值之和，則由于存儲電極420起一場效應晶體管柵電極的作用，所以電荷累積層241產(chǎn)生于未摻雜存儲區(qū)240的表面之下，未摻雜區(qū)240鄰接漏極區(qū)230。電荷累積層241變得能導電并且起一存儲電極的作用。
圖25和26表示施加到LCD上的信號電壓波形。將一斥冊極電壓Vg和一顯示信號電壓Vds分別施加到一選通線和一數(shù)據(jù)線上，將一公共電壓 Vcom施加到一公共電壓上，而將一存儲電壓Vst施加到一存儲電極線和一存儲電極上。
在一幀之內(nèi)，把柵極電壓Vg的高電平電壓-選通電壓按順序施加到選通線上，將顯示信號電壓通過數(shù)據(jù)線施加到接至施加選通電壓的選通線的像素上，對像素的液晶電容器充電。數(shù)據(jù)電壓Vds相對于公共電壓Vcom
的極性可周期性翻轉(zhuǎn)。逐幀重復該過程。
如圖25和26所示，施加到一條選通線上的柵極電壓Vg具有周期性上升的脈沖，而施加到數(shù)據(jù)線上的顯示信號電壓Vds相對于^^共電壓Vcom 周期性的翻轉(zhuǎn)其極性。
其間，公共電壓Vcom是如圖25中的直流電壓或是如圖26中那樣具有與4冊才及電壓Vg相同翻轉(zhuǎn)周期的交流電壓。才艮據(jù)公共電壓Vcom的類型，存儲電壓Vst的波形可改變。換句話說，若公共電壓Vcom是如圖5中的直流電壓，則存儲電壓Vst是直流電壓，而若公共電壓是如圖26中的交流電壓，則存儲電壓Vst是交流電壓。在后一情況下，最好在公共電壓Vcom有低值時存儲電壓Vst有低值，而在公共電壓Vcom有高值時存儲電壓Vst有高值。
在圖25和26所示的兩種情況下，施加到存儲電極420上的存儲電壓 Vst等于或大于閾值電壓Vth和顯示信號電壓Vds最大值之和。
圖27表示0V、 5V和10V顯示信號電壓下電容Cst隨存儲電壓Vst的變化情況。
在顯示信號電壓是0V的情況下，若存儲電壓Vst等于或大于TFT的閾值電壓3.5V，則形成一存儲電容器。該存儲電容器的電容是575法拉，它幾乎與用金屬電極情況下的電容相同。在顯示信號電壓是5V和10V的情況下，當存儲電壓Vst分別等于或大于8.5V和13.5V時，形成存儲電容Cst， 8.5V和13.5V是各個顯示信號電壓與3.5V之和。與顯示電壓是OV的情況不同，存儲電容Cst的值受存儲電壓Vst變化的影響。也就是說，當所施加的存儲電壓Vst具有比3.5V加上顯示信號電壓Vds更大的值時，存儲電容 Cst大大增加。隨著存儲電壓Vst的增大，存儲電容Cst的增長率降低，該存儲電容接近OV顯示信號電壓的值。
圖28表示當顯示信號電壓Vds是IOV、 TFT閾值電壓是3.5V時10V 和14V存儲電壓Vst的存儲電容器充電特性。在施加選通電壓的時刻Tl開始對像素充電，像素電壓Vpixel在很短的時間內(nèi)達到最大值。像素電壓 Vpixel在施加截止電壓的時刻T2驟然下降。壓降A V1和△ V2是一反沖電壓。
如圖28所示，若施加到存儲電極420上的存儲電壓Vst是10V,則較之存儲電壓Vst是14V的情況，像素迅速充電，達到最大值。但是，10V 存儲電壓Vst的壓降AVl大于14V存儲電壓Vst的壓降AV2。
因此，若存儲電壓等于或大于TFT閾值電壓與顯示信號電壓最大值之和，則形成存儲電容，從而使充電時間延遲，反沖電壓減小。
如上所述，由于通過施加充分的電壓而使未摻雜存儲區(qū)240可用作存儲電容器的一個電極，所以不需要對存儲區(qū)240進行的額外摻雜步驟。
下面，將參見圖19到23和圖29A到29J描述才艮據(jù)第七和第八實施例的LCD的制造方法。
如圖29A所示，多晶硅層200形成于絕緣襯底IOO上。然后，可執(zhí)行熱處理或激光熱處理，以改善硅層200的結晶特性。
如圖29B所示，形成SiNx或Si02制成的柵極絕緣膜300,其厚度為500 ~ 3000 A。
如圖19和29C所示，淀積一條導線的導電層，并對其制作圖案，以形成含選通線400、柵電極410、存儲電極線430和存儲電極420的選通導線。如上所述，從選通線400伸出的柵電極410和從存儲電極線430伸出的存儲電極420位于石圭層200之上。
如圖21和29D所示，借助作為注入掩才莫的導線400、 410、 420和430 將離子注入硅層200，使離子擴散以形成源極區(qū)210和漏極區(qū)230。在該步驟中，形成溝道區(qū)220--硅層200與柵電極410相對的部分，并形成存儲區(qū)240 -硅層200與存儲電極相對的那部分。溝道220和存儲區(qū)240未摻雜，存儲區(qū)240鄰接漏極區(qū)230。此外，形成鄰接存儲區(qū)240而與漏極區(qū)230隔開的分區(qū)250和260。
如圖19和29E所示，形成將要使選通線400、柵電極410、存儲電極 420和存儲電極線430與數(shù)據(jù)線和極相絕緣的層間絕緣膜500。
接著，如圖29F所示，去除源極區(qū)210和漏極區(qū)230之上的柵極絕緣膜300和層間絕緣膜500,以形成接觸孔C2。在第八實施例的情況下，無需接觸孔C2。
如圖19和29G所示，淀積象Cr和Mo這樣的數(shù)據(jù)線金屬層，并對其制作圖案以形成數(shù)據(jù)線和漏電極620。數(shù)據(jù)線600和漏電極620分別通過接觸孔Cl和C2接至源極區(qū)210和漏極區(qū)230。在第八實施例的情況下，無需漏電4及。
如圖29H和29I所示，淀積鈍化膜700,然后蝕刻鈍化膜700以形成露出漏電極620的通孔C3。在第八實施例的情況下，去除柵極絕緣膜300、層間絕緣膜500和鈍化膜700,以形成露出漏極區(qū)230的接觸孔C4。
如圖19和29J所示，淀積由象銦錫氧化物這樣的材料制成的透明導電層，并對其制作圖案以形成像素電極800。像素電極800與存儲電極420相交疊并且通過通孔C3接至漏電極620。在第八實施例的情況下，像素電極 800通過接觸孔C4直接接至漏極區(qū)230。
如上所述，由于通過控制施加到存儲電極420上的電壓可將存儲區(qū)240 用作存儲電容器的一個電極，所以存儲區(qū)240無需摻雜。因此掩模數(shù)目減少。
參照圖28再次論及充電過程，要花費一定時間對像素充電以使其具有最大電壓。這可能是由導線和存儲電容器的電阻以及存儲電容引起的。
圖30是根據(jù)上述第七和第八實施例的等效電路圖。只考慮存儲區(qū)240 的電阻。
如圖21和30所示，選通線G與數(shù)據(jù)線D相交并與它相絕緣。TFT的柵極端和源極端(g和s)分別接至選通線G和數(shù)據(jù)線D。液晶電容器LC和存儲電容器STG并聯(lián)接至TFT的漏極端(d),電阻Rstl接在漏電極(d)和存儲電容器STG之間。
電阻Rstl取決于電荷運動路徑的長度。
若將任意電壓施加到漏極區(qū)230和存儲電極420上，則電荷移動到并累積到存儲區(qū)240。電荷從漏極區(qū)230移動到存儲區(qū)240的距離是存儲電極的長度L。由于電阻Rstl正比于該距離而存儲電容器的充電時間正比于電阻Rstl,所以需要減少電荷移動距離。
下面，將參照圖31描述用來減小該長度的實施例。
圖31是根據(jù)本發(fā)明第九實施例的LCD布局圖，其中僅示出一硅層、一存儲電極線、一存儲電極和一柵電才及。
如圖31所示，存儲電極420的寬度W3小于珪層200的寬度W2,存儲電極420的邊緣位于硅層200內(nèi)部。為獲得與圖21中所示第七實施例結構中相同的存儲電容，存儲電極420的長度L保持與第七實施例相同，而存儲電極420的寬度W3等于圖21中硅層200的寬度WO。
在該結構中，，慘雜后的分區(qū)250和260形成于^5圭層200內(nèi)而其上、下
24 邊位于存儲區(qū)240的外部。一個分區(qū)250接至漏極區(qū)230，而另一個分區(qū) 260與漏極區(qū)230隔開。
若將存儲電壓Vst施加到存儲電極420上，則電荷累積層240形成于存儲區(qū)240的表面之下。由于纟參雜后的分區(qū)250具有比電荷累積層241更小的電阻，所以漏極區(qū)230的電荷首先移入分區(qū)250，然后沿垂直方向移過累積層241。假定移動距離是存儲電極420的寬度W3，由于寬度W3比長度L小，所以電荷移動距離更短，存儲區(qū)240中的電阻比圖21所示第七實施例中的電阻更小。
圖32表示根據(jù)圖21中第七實施例和圖31中第九實施例的像素充電特性。虛線(a)代表第七實施例中的充電特性，實線(b)代表第九實施例中的充電特性。在存儲電容和反沖電壓方面兩實施例之間無差別，但(b)的充電時間比(a)的充電時間短。
圖33是第九實施例的等效電路圖。
如圖33所示，分區(qū)240的電阻Rl接在存儲區(qū)240的電阻Rst2和TFT 的漏電極(d)之間。在該實施例中，存儲區(qū)240的電阻Rst2因上述原因而減小，而分區(qū)240的電阻Rl加到電阻Rst2上。
即使比存儲區(qū)240電阻的減少量小，也需減小分區(qū)250的電阻R1以縮 4豆充電時間。
下面，將參照圖34到38描述用來減小分區(qū)電阻的實施例。
圖34是根據(jù)本發(fā)明第十實施例LCD的布局圖，圖35是沿圖34中的線XXXV-XXXV'所取的斷面圖。除以下各點不同以外，第十實施例的結構與第九實施例基本相同，這些不同點即為露出分區(qū)250的多個接觸孔Cll 形成于柵極絕緣膜300、層間絕緣膜500和鈍化膜700之中并沿水平方向設置，而分區(qū)250通過^妄觸孔C11接至ITO像素電極800。
在該結構中，由于像素電極800的電阻比摻雜后的分區(qū)250小，電荷通過像素電極800在短時間內(nèi)移至整個分區(qū)250,然后移入存儲區(qū)240。因此，4吏分區(qū)250的電阻較小并且充電時間縮短。
圖36是根據(jù)本發(fā)明第十一實施例的LCD布局圖，圖37是沿圖36中
的線xxxvn-xxxvn'所取的斷面圖。除以下各點不同以外，第十一實施例
的結構與第九實施例基本相同，這些不同點是接觸孔C12形成于柵極絕緣膜300、層間絕緣膜500和鈍化膜700之中，而下側位于存儲區(qū)240外部
的摻雜后的分區(qū)260通過接觸孔C12接至像素電極800。
在該結構中，電荷通過j氐電阻像素電才及800移向分區(qū)250和260。然后，
電荷在幾乎相同的時間從上分區(qū)250和下分區(qū)260移至存儲區(qū)240。因此，
電荷移動距離變成存儲區(qū)240寬度的一半，電阻減小，充電時間縮短。
圖38是根據(jù)第十一實施例的等效電路圖，表示出一存儲電容器STG
和電阻元件。
在圖38中，R2和R3是上分區(qū)的電阻和下分區(qū)的電阻，Rst3和Rst4 是存儲區(qū)240上半?yún)^(qū)的電阻和存儲區(qū)240下半?yún)^(qū)的電阻。假定圖36中的結構與圖31中的結構相同，則Rst3 = Rst4= 1/2Rst2,而R2-R1。假定下分區(qū)260的電阻類似上分區(qū)250的電阻，則R3-R2-R1，總電阻變成1/2R1 + l/4rST2。因此，第十一實施例中的總電阻相對于第九實施例中的電阻充分減小。
下面，將參照圖39和40描述根據(jù)第十二和第十三實施例的結構。在這些結構中，分區(qū)250和260的電阻變得低于以上實施例的電阻。
圖39和40是根據(jù)本發(fā)明第十二和第十三實施例的LCD布局圖。
如圖39所示，露出摻雜后下分區(qū)260的多個接觸孔C13形成于柵極絕緣膜300、層間絕緣膜500和鈍化膜700之中，并且沿水平方向設置，分區(qū) 260通過接觸孔C13接至ITO像素電極800。
其間，在圖40中，露出上分區(qū)250的多個接觸孔Cll和露出下分區(qū) 260的多個接觸孔C13形成于柵極絕緣膜300、層間絕緣膜500和鈍化膜700 之中。摻雜后的上分區(qū)250和下分區(qū)260通過^妻觸孔Cll和C13接至ITO 像素電極800。
如上所述，由于其電阻低于分區(qū)250和260電阻的像素電極800變成電荷移動路徑，所以可以減小電阻。
如41和46表示具有將分區(qū)接至像素電極的金屬圖案的結構。在這些結構中，將電荷引至電阻比分區(qū)低的金屬圖案上。
圖41是根據(jù)本發(fā)明第十四實施例LCD的布局圖，圖42是沿圖41中的線XLIII-XLir所取的斷面圖。第十四實施例的結構類似于第十三實施例的結構。
如圖41所示，金屬圖案630形成于層間絕緣膜500上，并與摻雜后分區(qū)250和260以及存儲電才及420相交疊。金屬圖案630通過多個接觸孔C14
和C15接至上分區(qū)250和下分區(qū)260，多個接觸孔C14和C15估文在4冊極絕緣膜300和層間絕緣膜500之中。在該實施例中，像素電極并不與存儲電極420和金屬圖案630相交疊。
由于金屬圖案630的電阻比像素電極800的小，所以該實施例的總電阻小于第十三實施例的總電阻。此外，由于存儲電極420、層間絕緣膜500 和金屬圖案630形成又一存儲電容器，所以總存儲電容增大。
圖43和44是^^據(jù)本發(fā)明第十五實施例的LCD布局圖和斷面圖。
如圖43和44所示，金屬圖案640和650形成于摻雜后的分區(qū)250和 260之后，并且分別通過多個接觸孔C14和C15 "t矣至上分區(qū)250和下分區(qū) 260，多個接觸孔C14和C15制作于沖冊極絕緣膜300和層間絕緣膜500之中。
在該實施例中，分區(qū)250和260的電阻可象第十四實施例那樣減小。 <旦是，由于金屬圖案640和650并未與存儲電極420相交疊，所以無法由存儲電極420與金屬圖案640和650形成額外的存儲電極。
圖45是根據(jù)本發(fā)明第十六實施例的LCD布局圖，圖46是沿圖45中的線XLVI-XLVI'所取的斷面圖。
若ITO像素電極800與存儲電極240相交疊，則第十六實施例中的結構和作用與第十四實施例基本相同。
除以下不同點之外，根據(jù)第九到第十六實施例的LCD制造方法與根據(jù) 第一到第八實施例的方法相同，不同點在于存儲電極420形成于硅層200 邊緣的內(nèi)部，而在形成數(shù)據(jù)線600的步驟中形成金屬圖案630、 640和650。
圖47是根據(jù)本發(fā)明第十七實施例的LCD布局圖，圖48是沿圖47中
的線XLvni-XLvnr所取的斷面圖。
如圖47和48所示，多晶硅層200形成于絕緣襯底100上，SK)2或SiNx 制成的柵極絕緣膜300形成于硅層200和襯底100上，厚度為500 ~ 3000 A。
與硅層200相交的選通線400形成于4冊極絕緣膜300上并且沿水平方向延伸。與硅層200相交的選通線400的一部分410是一柵電極。由與選通線400相同的層制成的存儲電極線430形成于柵極絕緣膜300上并且平行于選通線400設置。存儲電極線430的一部分變成存儲電極420。
可將選通線400、柵電極410、存儲電極420和存儲電極線430制成雙疊層膜或多疊層膜。
將硅層200分為幾個區(qū)。硅層200位于柵電極410對面的未4參雜部分
是溝道區(qū)220,硅層200位于溝道區(qū)220兩側的摻雜部分是源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
厚度為500-2500 A的第一絕緣膜51和52形成于含選通線400、柵電極410、存儲電極420和存儲電極線430的導線上。第一絕緣膜51和52可以是多疊層膜。
金屬圖案61和62形成于絕緣膜51和52上。形成于與存儲電極420 相對的第一絕緣膜52上的金屬圖案62起存儲電容器另一電極的作用。對第一絕緣膜51和52以及金屬圖案61和62制作圖案，形狀與導線400、410、 420和430的相同。
第二絕緣膜，即層間絕緣膜500形成于第一絕緣膜51和52以及柵極絕緣膜300上，而露出源極區(qū)210和漏極區(qū)230的接觸孔Cl和C2形成于層間絕緣膜500和柵極絕緣膜500之內(nèi)。
Ti或TiN制成的數(shù)據(jù)線600形成于層間絕緣膜500上并沿垂直方向設置。源電極610從數(shù)據(jù)線600伸出，并且通過接觸孔C1接至源極區(qū)210。漏電極620形成于源電極610對面，并且通過接觸孔C2接至漏極區(qū)230。
鈍化膜700覆蓋數(shù)據(jù)線600、源電極610和漏電極620,并且有一露出漏電極620的接觸孔C3。露出存儲電容器金屬圖案62的通孔C16形成于鈍化膜700和層間絕緣膜500之中。
透明像素電極800形成于鈍化膜700并且位于數(shù)據(jù)線600和選通線400 所包圍的一個像素內(nèi)部。像素電極800通過接觸孔C3接至漏電極620,而通過通孔C16接至一存儲電容器的金屬圖案62。
可以把存儲電極420、第一絕緣膜52和金屬圖案62制成一多疊層膜。以下將參照圖49來描述它。
圖49是圖48中部分P的放大斷面圖，表示該多疊層結構。
如圖49所示，由一選通導線的金屬制成并且形成于柵極絕緣膜300上的存儲電極420是一個雙疊層膜，它包括鋁膜421和鈦膜422。
形成于存儲電極420上的第一絕緣膜52具有包括Si02膜152和SiNx 膜252多疊層結構，或具有包括Si02膜152、 SiNJ莫252和Si02膜352的三疊層結構。
此外，形成于第一絕緣膜52上的金屬圖案62具有含一下膜162和一上膜262的雙疊層結構，或具有多疊層結構。雙疊層結構的上膜262或多
疊層結構的最上層膜由蝕刻率比第一絕緣膜500和象Cr、 Mo或Nd這樣鈍化膜700小的材料制成。
金屬圖案62 4妄觸像素電極800。
上述結構可用于這樣一種模式，其中前一像素的選通線與一像素電極相交疊，并且起一存儲電容器一個電極的作用。以下將參照圖50和51描述它。
圖50是根據(jù)本發(fā)明第十八實施例的LCD布局圖，圖51是沿圖50中的線LI-LI'所耳又的斷面圖。
在該實施例中，前一選通線的一部分起一存儲電極的作用。
如圖50和51所示，一存儲電容器包括第一存儲電極440、存儲電容器的絕緣膜54和第二存儲電極64，第一存儲電極440是前一選通線401的一部分，絕緣膜54形成于第一存儲電極440上。像素電極800通過通孔C16 接至第二像素電極64，通孔C16形成于鈍化膜700和絕緣膜500之中。
除了以下不同點之外，本實施例的結構與第十七實施例的結構相同，不同點在于前一選通線401和像素電極800相互交疊，形成一存儲電容器。
由于一存儲電容器的絕緣膜54厚度為500 A，所以存儲電容器可增大。下面，將參照圖47、 52A到52K描述根據(jù)本發(fā)明第十七實施例的LCD 制造方法。
如圖52A所示，多晶硅層200形成于絕緣襯底100上?？蛇M行熱處理或激光熱處理以改善硅層200的結晶特性。
如圖52B所示，Si02或Si(X制成的柵極絕緣膜300形成于硅層200和襯底100上，厚度為500 ~ 3000 A。
如圖47和52C所示，淀積Al制成的選通導線的導電膜402。按順序在其上淀積厚度為500 ~ 3000 A的第一絕緣膜50和存儲電容器金屬膜60。通過按順序淀積Al膜和Ti膜，可以將導電膜402制成雙疊層結構，而可以將第一絕緣膜50制成含Si02膜或SiOJ莫的雙疊層結構，或制成含Si02、 SiOx和Si02的多疊層結構。此外，可將金屬模60制成多疊層結構，而金屬膜60的最上層可以由Mo、 Nd或Cr制成，這些材料的蝕刻率相對于ITO 的蝕刻劑來說較小。
如圖47和52D所示，同時對導電膜402、第一絕緣膜50和金屬膜60
制作圖案，以形成包括選通線400、柵電極410、存儲電極420和存儲電極線430的導線。因此，絕緣膜圖案和金屬膜圖案與該導線的圖案相同。在該步驟中，存儲電容器由存儲電極420、第一絕緣膜圖案52和存儲電容器的金屬圖案62制成。
如圖52E所示，借助作為注入掩模的導線將離子注入硅層200中，形成源才及區(qū)210和漏才及區(qū)230。
如圖52F和52G所示，淀積第二絕緣膜500。在4冊極絕緣膜300和第二絕緣膜500中形成接觸孔C1和C2，接觸孔C1和C2露出源極區(qū)210和漏極區(qū)230。若需要露出柵電極410的任意接觸孔，則通過三步形成露出源極區(qū)210和漏極區(qū)230的接觸孔C1和C2。以后將參照圖53A到53C詳細描述它。
如圖47和52H所示，淀積諸如Ti或TiN之類數(shù)據(jù)導線的金屬層，并對其制作圖案以形成數(shù)據(jù)線600、源電極610和漏電極620。源電極610和漏電極620分別接至源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
如圖521所示，淀積鈍化膜700。鈍化膜700由蝕刻率與第二絕緣膜500 相同的材料制成。
接著，如圖52J所示，蝕刻鈍化膜700和第二絕緣膜500，形成接觸孔 C3和通孔C16,接觸孔C3露出漏電極620，通孔C16露出一存儲電容器的金屬圖案62。在該步驟中，由于形成于金屬圖案62之上的絕緣層500和 700比形成于漏電極620之上的絕緣層700厚，可以對漏電極620之上的絕緣層700進行過度蝕刻。
如圖47和52K所示，淀積一銦錫氧化物層，并且對其制作圖案以形成像素電極800。像素電極800通過接觸孔C3接至漏電極620，而通過通孔 C16接至金屬圖案62。如上所述，由于金屬圖案62的最上層由相對于ITO 蝕刻劑來說具有低蝕刻率的材料制成，所以該層可以是阻蝕刻層。因此，可以在存儲電極420之上形成均勻厚度的第一絕緣膜52。此外，由于漏電極620由Ti或TiN制成，所以甚至在ITO蝕刻劑通過過度蝕刻的接觸孔C3 滲到漏電極620中時，也不易發(fā)生漏電極腐蝕的現(xiàn)象。
以下將參照圖53A到53C詳細描述根據(jù)圖52G形成露出一源極區(qū)和一漏極區(qū)的接觸孔的步驟。
如圖53A到53C所示，蝕刻源極區(qū)210、漏極區(qū)230和金屬圖案61之
上的第二絕緣膜500，露出位于柵電極410之上的金屬圖案61,蝕刻所露出的金屬圖案61，露出第一絕緣膜51。蝕刻露出的第一絕緣膜51和柵極絕緣膜300，露出柵電極410、源極區(qū)210和漏極區(qū)230。
若需要將數(shù)據(jù)導線接至選通導線，則形成柵電極之上的接觸孔C5。在該實施例中，由于存儲電容器的一個電極由選通導線的金屬圖案制成，所以無需離子摻雜步驟。此外，由于在形成選通導線的同時形成存儲電容器，所以無需任何額外的步驟。
如本發(fā)明各實施例中所述，可以形成存儲電容器而無需額外步驟?？?以獲得足夠的存儲電容，減小像素的電容偏差，原因在于可將存儲電容器的電介質(zhì)層厚度制作得很薄。此外，縮短了將顯示信號電壓充入像素的充電時間。
附圖和說明書中，已經(jīng)公開了本發(fā)明的典型優(yōu)選實施例，盡管使用了特殊的術語，不過只是在一般和說明的意義上使用它們，而并不為了限制，以下的權利要求書中表示出本發(fā)明的范圍。
權利要求
1. 一種液晶顯示裝置，包括一絕緣襯底；一硅層，形成于襯底上，并且包括一摻雜的源極區(qū)、一摻雜的漏極區(qū)、位于源極區(qū)和漏極區(qū)之間的未摻雜的溝道區(qū)；一柵極絕緣膜，覆蓋硅層；一柵電極，形成于柵極絕緣膜上并且位于溝道區(qū)對面；第一存儲電極，形成于柵極絕緣膜上；一存儲電容器的第一層間絕緣膜，覆蓋第一存儲電極；第二存儲電極，形成于第一層間絕緣膜上；和一像素電極，它電連接到漏極區(qū)上，并且與第二存儲電極相接觸。
2. 根據(jù)權利要求1的液晶顯示裝置，其中對第一層間絕緣膜和第二存儲電極制作圖案，使它們具有第一存儲電極的形狀。
3. 根據(jù)權利要求2的液晶顯示裝置，還包括第二層間絕緣膜，它覆蓋柵電極、第二存儲電極和柵極絕緣膜；和一源電極以及一漏電極，它們通過形成于層間絕緣膜和柵極絕緣膜中的第一接觸孔和第二接觸孔分別接至源才及區(qū)和漏4及區(qū)。
4. 根據(jù)權利要求3的液晶顯示裝置，還包括一鈍化膜，它覆蓋源電極和漏電極，其中該鈍化膜和第二層間絕緣膜具有露出漏電極的第三接觸孔和露出第二存儲電極的一個通孔，像素電極通過第三接觸孔接至漏電極，而通過通孔接至第二存儲電極。
5. 根據(jù)權利要求4的液晶顯示裝置，其中把第二存儲電極制成一個雙疊層結構或者一個多層結構，雙疊層結構或者多層結構的最上層具有比鈍化膜和層間絕緣膜更低的蝕刻率。
6. 根據(jù)權利要求5的液晶顯示裝置，其中最上層由Mo、Cr或Nd制成。
7. 根據(jù)權利要求6的液晶顯示裝置，其中源電極和漏電極由Ti或TiN 制成。
8. 根據(jù)權利要求2的液晶顯示裝置，其中第一層間絕緣膜的厚度是 500-3000人。
9. 根據(jù)權利要求8的液晶顯示裝置，其中第一層間絕緣膜具有一個雙疊層結構，它包括一 SiO2膜和一 SiNx膜。
10. 根據(jù)權利要求8的液晶顯示裝置，其中第一層間絕緣膜具有一個三疊層結構，它包括一Si02膜、一 SiNx膜和一 Si02膜。
11. 根據(jù)權利要求3的液晶顯示裝置，其中柵電極和第一存儲電極包括一個Al制成的下層和一個Ti制成的上層。
12. —種液晶顯示裝置的制造方法，包括以下步驟在一絕緣襯底上形成一硅層；形成一柵極絕緣膜，它覆蓋硅層；按順序淀積一選通導線的第一金屬膜、第一層間絕緣膜和一存儲電容器的第二金屬膜；對第一金屬膜、第一層間絕緣膜和第二金屬膜同時制作圖案，以形成包括第一電極、第一層間絕緣膜圖案和第二電極以及一柵電極的存儲電容器，第一層間絕緣膜圖案形成于第一電極上，第二電極形成于第一層間絕緣膜圖案上；通過用柵電極作為掩模將離子注入硅層中來形成一摻雜的源極區(qū)和一摻雜的漏極區(qū)；以及形成電連接到存儲電容器和漏極區(qū)上的像素電極。
13. 根據(jù)權利要求12的液晶顯示裝置的制造方法，還包括以下步驟淀積第二層間絕緣膜，它覆蓋柵電極和存儲電容器；蝕刻第二層間絕緣膜，以形成露出源極區(qū)和漏極區(qū)的接觸孔；形成一源電極和一漏電極，它們通過上述接觸孔接至源極區(qū)和漏極區(qū)；淀積一鈍化膜，它覆蓋源電極和漏電極；以及蝕刻一鈍化膜，以露出漏電極。
14. 根據(jù)權利要求13的液晶顯示裝置的制造方法，其中第二層間絕緣膜由具有與鈍化膜相同蝕刻率的材料制成。
15. 根據(jù)權利要求14的液晶顯示裝置的制造方法，其中在蝕刻鈍化膜的步驟中，蝕刻第二電極對面的第二層間絕緣膜。
16. 根據(jù)權利要求15的液晶顯示裝置的制造方法，其中將第二金屬膜制成多疊層結構，該多疊層結構最上層的蝕刻率比第二層間絕緣膜和鈍化膜的蝕刻率低。
17. 根據(jù)權利要求16的液晶顯示裝置的制造方法，其中多疊層膜的最上層由Cr、 Mo或Nd制成。
18. 根據(jù)權利要求12的液晶顯示裝置的制造方法，其中第一層間絕緣膜圖案具有雙疊層結構，它包括一Si02膜和一SiNx膜。
19. 根據(jù)權利要求18的液晶顯示裝置的制造方法，其中第一層間絕緣膜圖案的厚度是500 ~ 2500 A。
20. 根據(jù)權利要求12的液晶顯示裝置的制造方法，其中第一層間絕緣膜圖案是三疊層結構，它包括一SiCb膜、一SiNx膜和SiOJ莫。
21. 根據(jù)權利要求20的液晶顯示裝置的制造方法，其中第一第一層間絕緣膜圖案的厚度是500 ~ 2500 A。
22. 根據(jù)權利要求12的液晶顯示裝置的制造方法，其中第一金屬膜是雙疊層結構，它包括一鋁膜和一鈦膜。
23. 根據(jù)權利要求13的液晶顯示裝置的制造方法，其中形成露出源極區(qū)和漏極區(qū)的接觸孔的步驟包括以下步驟蝕刻鈍化膜，形成第一接觸孔、第二接觸孔和第三接觸孔，它們分別露出源4及區(qū)、漏才及區(qū)和4冊電才及；蝕刻柵電極對面的第二金屬膜，形成含第三接觸孔的第四接觸孔；以及蝕刻源極區(qū)和漏極區(qū)對面的柵極絕緣膜，并蝕刻柵電極對面的第一層間絕緣膜，形成第五接觸孔、第六接觸孔和第七接觸孔，第五接觸孔、第六接觸孔和第七接觸孔分別包括第一接觸孔、第二接觸孔和第三接觸孔。
24. 根據(jù)權利要求13的液晶顯示裝置的制造方法，其中源電極和漏電極由Ti或TiN制成。
全文摘要
一種液晶顯示裝置及其制造方法和驅(qū)動方法，液晶顯示裝置包括一絕緣襯底；一硅層，形成于襯底上；一柵極絕緣膜，覆蓋硅層；一柵電極，形成于柵極絕緣膜上；和一存儲電極，形成于柵極絕緣膜上，其中硅層包括一摻雜的源極區(qū)、一摻雜的漏極區(qū)、位于源極區(qū)和漏極區(qū)之間的未摻雜的溝道區(qū)、鄰接溝道區(qū)且與其隔開的未摻雜的存儲區(qū)以及鄰接存儲區(qū)而接至漏極區(qū)的第一摻雜區(qū)，其中存儲電極位于存儲電極的對面。
文檔編號G02F1/133GK101387802SQ200810166498
公開日2009年3月18日申請日期1998年12月30日優(yōu)先權日1997年12月31日
發(fā)明者裵秉成, 鄭柄厚, 黃長元申請人:三星電子株式會社

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