專(zhuān)利名稱(chēng)：顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由有源矩陣液晶顯示和EL式顯示所代表的平板顯示器所適用的結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)已知的平板顯示器包括有源矩陣液晶顯示器，其結(jié)構(gòu)中，為按矩陣形狀設(shè)置的大量象素中的每一個(gè)提供用于開(kāi)關(guān)的薄膜晶體管，并由該薄膜晶體管控制電荷進(jìn)入各個(gè)象素電極和從各個(gè)象素電極出來(lái)。
在這種結(jié)構(gòu)中，必須設(shè)置掩蔽裝置(光屏蔽裝置)，用以避免光進(jìn)入在象素區(qū)設(shè)置的薄膜晶體管。
從雜質(zhì)彌散和穩(wěn)定性的角度出發(fā)，通常選用金屬膜作為掩蔽裝置(光屏蔽裝置)。而且，設(shè)置這類(lèi)用于薄膜晶體管掩蔽裝置通常還起到黑色矩陣的作用，覆蓋象素電極的外圍邊緣區(qū)域。
這類(lèi)結(jié)構(gòu)具有如下問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是在掩蔽膜與薄膜晶體管之間產(chǎn)生電容，這對(duì)薄膜晶體管的工作有不利影響。第二個(gè)問(wèn)題是因?yàn)檠诒文ねǔＰ纬稍诓黄秸囊r底上，可能使掩蔽功能不充分。
與掩蔽功能相關(guān)的問(wèn)題同樣影響為與象素邊緣搭接而設(shè)置的黑色矩陣。
本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的發(fā)明的目的在于提供一種能解決與用于遮蔽薄膜晶體管的掩蔽膜相關(guān)的問(wèn)題的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到作為有源矩陣顯示器的高性能。
本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的發(fā)明的結(jié)構(gòu)，其特征在于包括具有與象素電極相連接的輸出端的薄膜晶體管；設(shè)置在薄膜晶體管上由樹(shù)脂材料制成的層絕緣膜；設(shè)置在層絕緣膜上用于遮蔽薄膜晶體管的掩蔽膜。
根據(jù)本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)，其特征在于包括形成在薄膜晶體管上由樹(shù)脂材料制成的層絕緣膜；形成在由樹(shù)脂材料制成的層絕緣膜上的用于遮蔽薄膜晶體管的掩蔽膜。
根據(jù)本發(fā)明的又一種結(jié)構(gòu)，其特征在于包括按矩陣形式設(shè)置的多個(gè)象素電極；用于覆蓋至少象素電極部分邊緣區(qū)域的黑色矩陣；該黑色矩陣設(shè)置在由樹(shù)脂材料制成的層絕緣膜上。


圖1A-1D展示了有源矩陣電路的象素部分的制造工序。
圖2A-2C展示了有源矩陣電路的象素部分的制造工序。
圖3A-3C展示了有源矩陣電路的象素部分的制造工序。
圖4A-4C展示了有源矩陣電路的象素部分的制造工序。
圖5A-5D展示了有源矩陣電路的象素部分的制造工序。
以下將說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1A-1D和圖2A-2C展示了本實(shí)施例所述有源矩陣液晶顯示器的象素部分的制造工序。
如圖1A所示，采用等離子CVD工藝，在玻璃襯底101上首先形成厚度為3000的氧化硅膜102作為背膜。
接著，形成非晶硅膜(未示出)，之后將作為由薄膜半導(dǎo)體制成的起始膜，用于形成薄膜晶體管的有源層。
采用CVD工藝形成厚為500的非晶硅膜(未示出)。
然后采用加熱處理或者用激光束照射或者采用加熱處理與激光束照射相結(jié)合的工藝，使非晶硅膜晶化，制取結(jié)晶硅膜(未示出)。
對(duì)結(jié)晶硅膜(未示出)刻圖，制成薄膜晶體管的有源層103。
接著，進(jìn)行等離子CVD處理，形成厚1000的氧化硅膜104，通過(guò)覆蓋有源層103，用作柵絕緣膜，如圖1A所示。因此，獲得如圖1A所示的狀態(tài)。
接著，采用濺射工藝形成含0.1wt％鈧的鋁膜(未示出)，厚度為4000。此鋁膜將用作柵電極層。
形成鋁膜之后，在其表面上形成厚100的致密陽(yáng)極氧化膜(未示出)。用氨水對(duì)含3％的酒石酸的乙二醇溶液進(jìn)行中和，在由此獲得的電解液中，以鋁膜作為陽(yáng)極，進(jìn)行陽(yáng)極氧化。
另外，通過(guò)設(shè)置光刻膠掩模(未示出)來(lái)刻圖。作為刻圖的結(jié)果，形成柵電極105。
形成柵電極105之后，利用設(shè)置就位的光刻膠掩模(未示出)再次進(jìn)行陽(yáng)極氧化。此次陽(yáng)極氧化采用含3％乙二酸的水溶液作為電解液。
由于剩余的光刻膠掩模(未示出)，所以此次陽(yáng)極氧化僅在柵電極105的側(cè)面選擇地發(fā)生。本工序中形成的陽(yáng)極氧化膜具有多孔結(jié)構(gòu)。
因此，在柵電極105側(cè)面形成多孔陽(yáng)極氧化膜106。
此多孔陽(yáng)極氧化膜可生長(zhǎng)至幾個(gè)微米的數(shù)量級(jí)。由陽(yáng)極氧化的持續(xù)時(shí)間可控制此生長(zhǎng)的尺寸。
這里，陽(yáng)極氧化膜106的厚度是6000。
接著，利用氨水對(duì)含3％酒石酸的乙二醇溶液進(jìn)行中和，采用由此獲得的電解液再次進(jìn)行陽(yáng)極氧化。在本次陽(yáng)極氧化工序中，由于電解液滲入多孔陽(yáng)極氧化膜106，所以圍繞柵電極105形成致密的陽(yáng)極氧化膜107。
此致密陽(yáng)極氧化膜107的厚度為500。此致密陽(yáng)極氧化膜107的主要功能是覆蓋柵電極，防止在后續(xù)工序中產(chǎn)生小丘和晶須。
而且還具有保護(hù)柵電極105的作用，在以后去涂多孔陽(yáng)極氧化膜106的同時(shí)以免其受到腐蝕。
其作用還助于偏移柵區(qū)的形成，在后續(xù)工序中利用多孔氧極氧化膜106作為掩模來(lái)形成偏移柵區(qū)。
因此，實(shí)現(xiàn)了圖1B所示的狀態(tài)。
此狀態(tài)下，注入雜質(zhì)離子。這里，注入P(磷)離子來(lái)獲得N溝道型薄膜晶體管。
當(dāng)在圖1B所示狀態(tài)進(jìn)行雜質(zhì)離子的注入時(shí)，把雜質(zhì)離子選擇地注入在由108和111所表示的區(qū)域。亦即，區(qū)108和111成為高濃度雜質(zhì)區(qū)。
由于柵電極105起掩模作用，所以雜質(zhì)離子不注入到柵電極105正下方的區(qū)109。此區(qū)109用作溝道形成區(qū)。
由于多孔陽(yáng)極氧化膜105和致密陽(yáng)極氧化膜107起掩模作用，雜質(zhì)離子也不注入由110所表示的區(qū)。
由107表示的區(qū)用作偏移柵區(qū)，其作用既不是源/漏區(qū)也不是溝道形成區(qū)。
尤其是，偏移柵區(qū)具有緩和溝道形成區(qū)與漏區(qū)之間形成的電場(chǎng)強(qiáng)度的功能。偏移柵區(qū)的存在可使薄膜晶體管的截止電流降低并且能抑制其性能變壞。
因此，在自對(duì)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上形成108表示的源區(qū)、109表示的溝道形成區(qū)、110表示的偏移柵區(qū)和111表示的漏區(qū)。
完成雜質(zhì)離子注入之后，選擇地去除多孔陽(yáng)極氧化膜106。之后，通過(guò)激光來(lái)照射進(jìn)行退火處理。由于激光來(lái)可以被引入高濃度雜質(zhì)區(qū)與偏移柵區(qū)之間的界面，所以已被雜質(zhì)離子的注入所損壞的結(jié)部位可以有效地被退火。
當(dāng)實(shí)現(xiàn)了圖1B所示狀態(tài)時(shí)，形成厚2000A的氧化硅膜112作為第一層絕緣膜。
氮化硅膜或者由氧化硅膜和氮化硅膜組成的多層膜可以用作此第一層絕緣膜。
接著，在第一層絕緣膜112中形成接觸孔，以此形成與薄膜晶體管源區(qū)接觸的源電極113。因此，實(shí)現(xiàn)了圖1C所示狀態(tài)。
然后，采用透明聚酰亞胺樹(shù)脂或者丙烯酸樹(shù)脂形成第二層絕緣膜114。把樹(shù)脂材料制成的層絕緣膜114形成為平坦表面。因此，實(shí)現(xiàn)了圖1D所示狀態(tài)。
接著，如圖2A所示，形成鉻膜并刻圖成為掩蔽膜115，其起掩蔽膜作用和用于薄膜晶體管的黑色矩陣作用。
選擇相對(duì)介電常數(shù)等于或小于3的材料作為形成第二層絕緣膜114的樹(shù)脂材料。該膜制成厚達(dá)幾個(gè)微米。樹(shù)脂材料適宜于這種應(yīng)用，因?yàn)榧词怪瞥奢^厚也不會(huì)延長(zhǎng)制造工序所需的時(shí)間。
這種結(jié)構(gòu)可以防止鉻制成的掩蔽膜115與位于其下方的薄膜晶體管之間產(chǎn)生電容。
此外，如果用樹(shù)脂材料制作，則第二層絕緣膜114表面可以容易地平面化。這可以防止因表面不平整而發(fā)生光泄漏。
當(dāng)實(shí)現(xiàn)了圖2A所示狀態(tài)后，使用樹(shù)脂材料、氧化硅膜或氮化硅膜形成第三層絕緣膜116。這里，采用與第二層絕緣膜114相同的樹(shù)脂材料用作第三層絕緣膜116。
采用樹(shù)脂材料作為第三層絕緣膜有利于解決后續(xù)工序?qū)⒁纬傻南笏仉姌O與掩蔽膜115之間產(chǎn)生電容的問(wèn)題，并使其上將要形成象素電極的表面平整。
因此，實(shí)現(xiàn)了圖2B所示狀態(tài)。接著，通過(guò)形成接觸孔、形成構(gòu)成象素電極的ITO電極以及進(jìn)行刻圖，來(lái)形成象素電極117。
由此完成了圖2C所示結(jié)構(gòu)。在圖2C所示結(jié)構(gòu)中，可使設(shè)置于薄膜晶體管(尤其是源電極113)與掩蔽膜(和/或黑色矩陣)115之間的層絕緣膜形成為具有小的相對(duì)介電常數(shù)和大的厚度。這可以防止產(chǎn)生不必要的電容。
上述結(jié)構(gòu)是可以實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樾纬珊竦臉?shù)脂膜的工藝簡(jiǎn)單，不涉及處理時(shí)間增多的問(wèn)題。
以下將說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。
本實(shí)施例的特征在于，其采用的結(jié)構(gòu)是對(duì)第一實(shí)施例所述結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，從而提供更高的可靠性。
如上所述，使用金屬材料如鉻作為掩蔽膜和黑色矩陣。但是，從長(zhǎng)期可靠性來(lái)看，與來(lái)自金屬材料的雜質(zhì)彌散和金屬材料與其它電極或?qū)Ь€(xiàn)之間的短路存在相關(guān)性。
特別是，如果圖2C所示狀態(tài)的層絕緣膜中存在針孔，則會(huì)產(chǎn)生如下問(wèn)題在掩蔽膜115(可同時(shí)作為黑色矩陣)與象素電極117之間發(fā)生短路。
消除存在于層絕緣膜116的針孔的影響的可能方法是形成層絕緣膜116作為特別的多層膜。
然而，這種方法是不適宜的，因?yàn)闀?huì)增加制造工序的數(shù)量及生產(chǎn)成本。
根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)按下列方式在第一實(shí)施例所述結(jié)構(gòu)中，采用可以陽(yáng)極氧化的材料用于掩蔽膜，以便遮蔽薄膜晶體管，而且在其上形成陽(yáng)極氧化膜。
采用鋁或者鉭作為可以陽(yáng)極氧化的材料。
尤其是，作用鋁將可提供良好的掩蔽膜，因?yàn)椴捎糜糜诠I(yè)產(chǎn)品如鋁框的陽(yáng)極氧化技術(shù)，可使陽(yáng)極氧化膜染成黑色或類(lèi)似的暗色。
圖3A-3C示意地展示了根據(jù)本實(shí)施例的制造工序。首先，通過(guò)圖1A-1D的工序?qū)崿F(xiàn)圖1D所示的狀態(tài)。然后，如圖2A所示，形成掩蔽膜115。
這里，使用鋁作為掩蔽膜115。在電解液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，在掩蔽膜115表面上形成陽(yáng)極氧化膜301，如圖3A所示。
圖3A展示了作用遮蔽薄膜晶體管的掩蔽膜的掩蔽膜301。但是，一般還要再延伸形成黑色矩陣。
當(dāng)實(shí)現(xiàn)圖3A所示狀態(tài)后，利用氧化硅膜或氮化硅膜或者由樹(shù)脂材料來(lái)形成第三層絕緣膜116，如圖3B所示。
此外，采用ITO形成象素電極117，如圖3C所示。
即使層絕緣膜116中存在針孔，陽(yáng)極氧化膜301的存在也可防止象素電極117和掩蔽膜115發(fā)生短路。
另外，由于陽(yáng)極氧化膜301化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，從長(zhǎng)期可靠性角度來(lái)看，其在以下方面是良好的，即可防止掩蔽膜115中的雜質(zhì)向其鄰近部位擴(kuò)散。
以下將說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。
本實(shí)施涉及的結(jié)構(gòu)中象素的孔徑比得以改善。對(duì)于象素結(jié)構(gòu)通常要求其孔徑比應(yīng)盡可能地大。為了獲得象素的大孔徑比，必須提供面積盡可能寬的象素電極。
但是，對(duì)于這種企求存在幾方面的限制，如果象素電極與薄膜晶體管或?qū)Ь€(xiàn)搭接，則在其間產(chǎn)生電容。
本實(shí)施例提供的結(jié)構(gòu)減少了產(chǎn)生電容的問(wèn)題。
圖4A-4C展示了根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)工序。圖4A和4B所示工序與圖3A和3B相同。
首先，形成由鋁制成的掩蔽膜115，如圖4A所示。在掩蔽膜115表面上形成由301表示的陽(yáng)極氧化膜。
而且，形成第三層絕緣膜116，如圖4B所示。用樹(shù)脂材料形成層絕緣膜116。
然后采用ITO形成象素電極117，如圖4C所示。象素電極117覆蓋在薄膜晶體管上。這使象素的孔徑比最大。
按圖4C的結(jié)構(gòu)，可由樹(shù)脂材料形成具有小的相對(duì)介電常數(shù)(與氧化硅膜或氮化硅膜相比)且厚度增大的層絕緣膜114和116。由此可減少上述的電容問(wèn)題。
而且，可以增大象素電極的面積，以此獲得大的象素孔徑比。
在上述實(shí)施例中盡管采用了頂柵極式薄膜晶體管，但在本實(shí)施例4中，說(shuō)明了制造底柵極式薄膜晶體管的方法，其中柵極比有源層更為靠近襯底。
根據(jù)本實(shí)施例4的制造工序如圖5A-5D所示。首先，如圖5A所示，通過(guò)濺射在玻璃襯底201上形成氧化硅膜202作為基膜。然后，用鋁形成柵電極203。
在此柵電極中，鋁中含有0.18wt％的鈧。其它雜質(zhì)濃度應(yīng)盡可能地低。這是為了抑制因后續(xù)工序中鋁的異常生長(zhǎng)而形成的所謂小丘或晶須等突起的形成。
然后，通過(guò)等離子CVD形成厚500A的氧化硅膜204，起柵絕緣膜的作用。
之后，通過(guò)等離子CVD形成圖中未示出的非晶硅膜(后面成為結(jié)晶硅膜205)，作為形成薄膜晶體管的有源層的起始膜。也可采用低壓熱CVD來(lái)代替等離子CVD。
隨后，通過(guò)激光照射，使圖中未示出的非晶硅膜結(jié)晶化。于是獲得結(jié)晶硅膜205。由此，獲得圖5A所示結(jié)構(gòu)。
獲得圖5A所示結(jié)構(gòu)之后，通過(guò)刻圖來(lái)形成有源層206。
接著，形成圖中未示出的氮化硅膜，利用柵電極通過(guò)從襯底的背表面一側(cè)照射光，形成氮化硅膜制成的掩膜圖形207。
按如下方式形成掩模圖形207。
首先，利用柵電極圖形，通過(guò)從襯底201的背表面?zhèn)日丈涔?，形成光刻膠掩模圖形。而且，通過(guò)去膠對(duì)光刻膠掩模圖形再加工。通過(guò)利用圖中未示出的再加工的光刻膠掩模圖形，對(duì)氮化硅膜刻圖，獲得由參考標(biāo)號(hào)207表示的圖形。因此，獲得圖5B所示結(jié)構(gòu)。
之后，利用掩模圖形207進(jìn)行摻雜。例如，使用P(磷)作為摻雜劑，采用等離子摻雜作為摻雜方法。
在此工序中，區(qū)208和209用P摻雜。區(qū)210不用P摻雜。
完成摻雜之后，從上方進(jìn)行激光照射，以便激活摻雜區(qū)，并對(duì)因摻雜劑離子的撞擊而引起的損傷進(jìn)行退火。
因此，如圖5C所示，形成區(qū)208作為源區(qū)。而且，形成區(qū)209作為漏區(qū)。形成區(qū)210作為溝道區(qū)。
之后，通過(guò)等離子CVD形成厚度為2000A的氮化硅膜作為第一層間絕緣膜211。
可以采用氧化硅膜、氮氧化硅膜或者由氧化硅膜和氮化硅膜(其中任一種可以形成于另一種之上)組成的多層膜，來(lái)代替氮化硅單膜，作為此處所用的第一層間絕緣膜。
然后，在第一層間絕緣膜211中形成用于源區(qū)208的接觸孔，形成源電極提供與源區(qū)208的接觸。由此獲得圖5C所示結(jié)構(gòu)。
之后，如圖5D所示，用透明聚酰亞胺樹(shù)脂或丙烯酸樹(shù)脂形成具有平坦表面的第2層間絕緣膜213。例如，膜形成方法可采用旋涂法。
接著，在第二層間絕緣膜213上形成鉻膜，并刻圖形成光屏蔽膜214，其作用是用于薄膜晶體管的光屏蔽膜和黑色矩陣。之后，用相同的樹(shù)脂材料形成第三層間絕緣膜215，作為第二層間絕緣膜213。
在第一至第三層間絕緣膜211、213、215中形成到達(dá)漏區(qū)209的接觸孔。接著，在第三層間絕緣膜215表面上形成ITO(氧化銦錫)膜，并刻成象素電極216圖形。
通過(guò)上述工序完成圖5D所示薄膜晶體管。
使用本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的本發(fā)明，在有源矩陣顯示器的象素結(jié)構(gòu)中設(shè)置有效的掩蔽膜，可以構(gòu)成具有高性能的有源矩陣顯示器。本說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的發(fā)明不僅適用于有源矩陣液晶顯示器，而且也適用于EL式顯示器和類(lèi)似的有源矩陣式顯示器。
雖然已經(jīng)展示和說(shuō)明了本發(fā)明的特定實(shí)施例，但是顯然對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不偏離本發(fā)明的條件下，根據(jù)其概括性概念可做出各種變型及改進(jìn)。因此，本申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)將使這些處于本發(fā)明的精髓和范圍之內(nèi)的所有變型及改進(jìn)包括在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1一種顯示器件，包括具有與象素電極連接的輸出端的薄膜晶體管；設(shè)置在所述薄膜晶體管上由樹(shù)脂材料制成的層絕緣膜；以及設(shè)置在所述層絕緣膜上用于遮蔽所述薄膜晶體管的掩蔽膜。
2根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中由樹(shù)脂制成的所述層絕緣膜表面是平整的。
3根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中采用金屬材料作為所述掩蔽膜的材料。
4根據(jù)權(quán)利要求1的器件，其中采用可陽(yáng)極氧化的金屬材料作為所述掩蔽膜材料，并在其表面上形成陽(yáng)極氧化膜。
5一種顯示器件，包括由樹(shù)脂材料制成的在薄膜晶體管上形成的層絕緣膜；形成于樹(shù)脂材料制成的所述層絕緣膜之上用于遮蔽所述薄膜晶體管的掩蔽膜。
6根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中由樹(shù)脂制成的所述層絕緣表面是平整的。
7根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中采用金屬材料作為所述掩蔽膜材料。
8根據(jù)權(quán)利要求5的器件，其中采用可陽(yáng)極氧化的金屬材料作為所述掩蔽膜材料，并在其表面上形成陽(yáng)極氧化膜。
9一種顯示器件，包括按矩陣形式設(shè)置的多個(gè)象素電極；覆蓋所述象素電極的至少部分邊緣區(qū)域的黑色矩陣，所述黑色矩陣設(shè)置在樹(shù)脂材料制成的層絕緣膜上。
10根據(jù)權(quán)利要求9的器件，其中樹(shù)脂制成的所述層絕緣膜是平整的。
全文摘要
采用具有小的相對(duì)介電常數(shù)的樹(shù)脂材料作為層絕緣膜114。該樹(shù)脂材料具有平坦表面。采用金屬材料在其上形成用于薄膜晶體管的黑色矩陣或掩蔽膜。此結(jié)構(gòu)可防止掩蔽膜與薄膜晶體管之間產(chǎn)生電容的問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02F1/1362GK1160927SQ96123320
公開(kāi)日1997年10月1日 申請(qǐng)日期1996年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月17日
發(fā)明者山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所