发明名称 主动式矩阵基板及其制造方法
摘要 [课题]提供主动式矩阵基板及其制造方法,仅使用4道光罩即能够使闸极电极、汲极电极、及画素电极藉着绝缘膜来达到相互的层间分离,能够形成通道保护型主动式矩阵基板。[解决方式]在透明绝缘基板上,闸极电极层和闸极绝缘膜和a-Si层系以同一形状加工,以形成闸极电极层及TFT区域;在上层形成第1保护膜;于第1保护膜之上形成汲极电极层;在上层形成第2保护膜,其上具有分别贯通第1及第2保护膜之开口部、以及仅仅贯通第2保护膜之开口部;在最上层配置ITO膜藉此形成接续配线层和画素电极。此外,画素电极另外与一电极层,包夹第1和第2保护膜而构成贮存电容部。
申请公布号 TW478156 申请公布日期 2002.03.01
申请号 TW089121918 申请日期 2000.10.19
申请人 电气股份有限公司 发明人 田中 宏明;山口 弘高;金子 若彦;本道昭;井田悟史;早濑 贵介;宫原妙;加纳博司
分类号 H01L27/12;H01L29/78;G02F1/136 主分类号 H01L27/12
代理机构 代理人 洪澄文 台北巿信义路四段二七九号三楼
主权项 1.一种主动式矩阵基板,包括: 在绝缘基板上,从基板之法线方向上,具有闸极电 极层、闸极绝缘层及非晶矽半导体层以大体上重 叠之堆积方式构成之积层体,并形成有闸极电极、 闸极配线、及薄膜电晶体区域; 汲极配线、改用以覆盖上述积层体之第1保护膜; 上述第1保护膜系介于汲极配线和上述基板之间; 第2保护膜,形成于上述汲极配线及上述第1保护膜 之上层; 源极/汲极开口部,贯通上述第1保护膜和上述第2保 护膜,而到达上述非晶矽半导体层; 开口部,贯通上述第2保护膜,而到达上述汲极配线; 设置于上述第2保护膜上之画素电极膜;以及 藉着上述画素电极膜形成之通过上述开口部用以 接续之配线层。2.一种纵电场型主动式矩阵基板, 包括: 在绝缘基板上,从基板之法线方向上,具有闸极电 极层、闸极绝缘层及非晶矽半导体层以大体上重 叠之堆积方式构成之积层体,并形成有闸极电极、 闸极配线、及薄膜电晶体区域; 汲极配线、及用以覆盖上述积层体之第1保护膜; 上述第1保护膜系介于汲极配线和上述基板之间; 第2保护膜,形成于上述汲极配线及上述第l保护膜 之上层; 源极/汲极开口部,贯通上述第1保护膜和上述第2保 护膜,而到达上述非晶矽半导体层; 开口部,贯通上述第2保护膜,而到达上述汲极配线; 设置于上述第2保护膜上之画素电极膜; 藉由上述画素电极膜形成之通过上述开口部用以 接续之配线层、及接续上述源极开口部之画素电 极;以及 蓄积容量部,设置于上述画素电极上;该画素电极 和同上述闸极同层面形成之电极层之间包夹有上 述第1及第2保护膜,构成上述蓄积容量部。3.一种 纵电场型主动式矩阵基板,包括: 在绝缘基板上,从基板之法线方向上,具有闸极电 极层、闸极绝缘层及非晶矽半导体层以大体上重 叠之堆积方式构成之积层体,并形成有闸极电极、 闸极配线、及薄膜电晶体区域; 汲极配线、及用以覆盖上述积层体之第1保护膜; 上述第1保护膜系介于汲极配线和上述基板之间; 第2保护膜,形成于上述汲极配线及上述第1保护膜 之上层; 源极/汲极开口部,贯通上述第1保护膜和上述第2保 护膜,而到达上述非晶矽半导体层; 开口部,贯通上述第2保护膜,而到达上述汲极配线; 设置于上述第2保护膜上之画素电极膜; 藉由上述画素电极膜形成之通过上述开口部用以 接续之配线层、及接续上述源极开口部之画素电 极;以及 蓄积容量部,设置于上述画素电极上;接续于该画 素电极之上述非晶矽半导体层和同上述闸极同层 面形成之电极层之间包夹有上述第1保护膜,构成 上述蓄积容量部。4.一种横电场型主动式矩阵基 板,包括: 在绝缘基板上,从基板之法线方向上,具有闸极电 极层、闸极绝缘层及非晶矽半导体层以大体上重 叠之堆积方式构成之积层体,并形成有闸极电极、 闸极配线、栉齿状共电极、及薄膜电晶体区域; 汲极配线、及用以覆盖上述积层体之第1保护膜; 上述第1保护膜系介于汲极配线和上述基板之间; 第2保护膜,形成于上述汲极配线及上述第1保护膜 之上层; 源极/汲极开口部,贯通上述第1保护膜和上述第2保 护膜,而到达上述非晶矽半导体层; 开口部,贯通上述第2保护膜,而到达上述汲极配线; 设置于上述第2保护膜上之画素电极膜; 藉由上述画素电极膜形成之通过上述开口部用以 接续之配线层、及接续上述源极开口部之画素电 极。5.一种主动式矩阵基板,包括: 在绝缘基板上,从基板之法线方向上,具有闸极电 极层、闸极绝缘层及非晶矽半导体层以大体上重 叠之堆积方式构成之积层体,并形成有闸极电极、 闸极配线、栉齿状共电极、及薄膜电晶体区域; 汲极配线、及用以覆盖上述积层体之第1保护膜; 上述第1保护膜系介于汲极配线和上述基板之间; 第2保护膜,形成于上述汲极配线及上述第1保护膜 之上层; 源极/汲极开口部,贯通上述第1保护膜和上述第2保 护膜,而到达上述非晶矽半导体层; 开口部,贯通上述第2保护膜,而到达上述汲极配线; 藉由上述画素电极膜形成通过上述开口部用以接 续之配线层、及接续上述源极开口部之画素电极; 上述画素电极膜系以栉齿状形成位在前述共电极 上方之前述第1保护膜之上,且为上述第2保护膜所 覆盖。6.如申请专利范围第1项至第5项中任一项所 述之主动式矩阵基板,上述第2保护膜之表面系实 质地予以平坦化,而在此平坦化之表面上设置上述 画素电极膜。7.如申请专利范围第2项或第3项所述 之主动式矩阵基板,上述电极层,透过在未留存有 前述第1保护膜之前述第2保护膜之上所形成之开 口部而接续上述画素电极膜。8.如申请专利范围 第1项至第5项中任一项所述之主动式矩阵基板,上 述第2保护膜系选择与前述非晶矽半导体层和前述 闸极绝缘膜具有高蚀刻选择比之材料而构成。9. 如申请专利范围第8项所述之主动式矩阵基板,上 述第2保护膜系选择自矽氧化膜、或由矽氧化膜及 有机层间膜构成之积层体。10.一种主动式矩阵基 板,包括: 在绝缘基板上,从基板之法线方向上,具有闸极电 极层、闸极绝缘层及非晶矽半导体层以大体上重 叠之堆积方式构成之积层体,并形成有闸极电极、 闸极配线、及薄膜电晶体区域; 汲极配线、及用以覆盖上述积层体及闸极配线之 保护膜;上述保护膜系介于汲极配线和上述基板之 间; 黑矩阵,在位于上述闸极配线、上述积层体及上述 汲极配线上方之前述保护膜之上形成; 色层,形成于被上述黑矩阵所包围之区域上; 平坦化膜,覆盖上述保护膜及上述黑矩阵; 源极/汲极开口部,贯通上述保护膜、上述黑矩列 及上述平坦化膜,而到达上述非晶矽半导体层; 开口部,贯通黑矩阵及平坦化膜,而到达上述汲极 配线; 设置于上述平坦化膜上之画素电极膜;以及 藉由上述画素电极膜形成之通过上述开口部用以 接续之配线层。11.如申请专利范围第10项所述之 主动式矩阵基板,更包括: 由上述画素电极膜形成之接续上述源极开口部之 画素电极; 容量电极层,形成位于前述闸极配线上之保护膜之 上; 上述容量电极层透过形成于上述黑阵列及平坦化 膜之开口部而接续上述画素电极。12.如申请专利 范围第1~5.10.11项中之任一项所述之主动式矩阵基 板,其中,上述闸极电极系从上述闸极配线分歧而 出。13.如申请专利范围第1~5.10.11项中之任一项所 述之主动式矩阵基板,其中,上述画素电极系由透 明电极膜所形成,上述画素电极之一端系延伸至上 述闸极配线之上方。14.如申请专利范围第1~5.10.11 项中之任一项所述之主动式矩阵基板,其中,在上 述开口中露出之非晶矽半导体层之表层上,掺入磷 而形成n+层,上述汲极配线或画素电极透过上述n+ 层而接续上述非晶矽半导体层。15.一种主动式矩 阵基板之制造方法,包括如下步骤: (a)在绝缘基板上,依序形成闸极电极层、闸极绝缘 层、及非晶矽(a-Si)层,使用第1光罩形成闸极电极 、闸极配线、及薄电晶体区域; (b)形成第1保护膜及汲极电极层于上述闸极电极上 ,使用第2光罩去除位于既定区域之上述汲极电极 层,而形成汲极配线; (c)形成第2保护膜于上述汲极配线之上层,使用第3 光罩,以设置用以接续源极/汲极电极之开口部,上 述源极/汲极电极开口部系贯穿在前述非晶矽层之 既定位置上所形成之第1和第2保护膜;且形成开口 部,贯穿位于上述汲极配线上之第2保护膜;以及 (d)形成透明电极层于上述第2保护膜及开口部上层 ,使用第4光罩,形成汲极配线用以接续露出于上述 汲极电极用开口之非晶矽层,并且接续由前述透明 电极层得来之画素电极与露出于上述汲极电极用 开口之非晶矽层。16.一种主动式矩阵基板之制造 方法,包括如下步骤: (a)在绝缘基板上,依序形成闸极电极层、闸极绝缘 层、及a-Si层,使用第1光罩形成闸极电极、闸极配 线、及薄电晶体区域; (b)形成第1保护膜及汲极电极层于上述闸极电极上 ,使用第2光罩去除位于既定区域之上述汲极电极 层,而形成汲极配线及蓄积容量电极; (c)形成第2保护膜于上述汲极配线之上层,使用第3 光罩,用以形成接续源极/汲极电极之开口部,上述 源极/汲极电极开口部系贯穿在前述非晶矽层之既 定位置上所形成之第1和第2保护膜;且形成开口部, 贯穿位于上述汲极配线上之第2保护膜;以及 (d)形成透明电极层于上述第2保护膜及开口部上层 ,使用第4光罩,形成汲极配线用以接续露出于上述 汲极电极用开口之非晶矽层,及形成接续上述蓄积 容量部之配线,并且接续由前述透明电极层得来之 画素电极、与露出于上述汲极电极用开口之非晶 矽层。17.一种主动式矩阵基板之制造方法,包括如 下步骤: (a)在绝缘基板上,依序形成闸极电极层、闸极绝缘 层、及a-Si层,使用第1光罩形成闸极电极、闸极配 线、共电极、及薄电晶体区域; (b)形成第1保护膜及汲极电极层于上述闸极电极上 ,使用第2光罩去除位于既定区域之上述汲极电极 层,而形成汲极配线及画素电极; (c)形成第2保护膜于上述汲极配线之上层,使用第3 光罩,设置用以接续源极/汲极电极之开口部,上述 源极/汲极电极用之开口部系贯穿在前述非晶矽层 之既定位置上所形成之第1和第2保护膜;及形成贯 穿位于上述汲极配线上之第2保护膜上之开口部; 以及 (d)形成透明电极层于上述第2保护膜及开口部上层 ,使用第4光罩,形成汲极配线用以接续露出于上述 汲极电极用开口之非晶矽层,并且接续由前述透明 电极层得来之昼素电极、与露出于上述汲极电极 用开口之非晶矽层。18.如申请专利范围第17项所 述之主动式矩阵基板之制造方法,在上述(a)步骤之 中,上述闸极电极系由上述闸极配线分歧出而形成 ,且上述共电极系呈现栉齿状;上述(b)步骤中,上述 画素电极系呈现栉齿状。19.如申请专利范围第15 项至第18项之任一项所述之主动式矩阵基板之制 造方法,在完成上述(c)步骤之后、进行(d)步骤之前 ,更进行将前述第2保护膜之表面予以实质平坦化 之步骤;上述(d)步骤中,上述透明电极层系形成于 上述经平坦化后之第2保护膜上。20.如申请专利范 围第15项至第18项之任一项中所述之主动式矩阵基 板之制造方法,在上述(a)步骤中,一方面留存上述 闸极电极上之前述闸极绝缘膜及上述非晶矽层,而 选择性去除上述闸极配线上之前述闸极绝缘膜及 上述非晶矽层。21.一种主动式矩阵基板之制造方 法,包括如下步骤: (a)在绝缘基板上,依序形成闸极电极层、闸极绝缘 层、及非晶矽层,使用第1光罩形成闸极电极、闸 极配线、及薄电晶体区域; (b)形成保护膜及汲极电极层于上述闸极电极上,使 用第2光罩去除位于既定区域之上述汲极电极层, 而形成汲极配线; (c)形成黑矩阵于位在上述闸极配线和上述汲极配 线上之上述保护膜上,并且在上述保护膜上形成之 黑矩阵所包围之区域上,形成色层; (d)形成平坦化膜,覆盖上述黑矩阵及上述色层; (e)使用第3光罩,用以形成接续源极/汲极电极之开 口部,上述源极/汲极电极开口部系贯穿在前述非 晶矽层之既定位置上所形成之保护膜;并且形成开 口部,贯穿位于上述汲极配线上之黑矩阵及上述平 坦化膜;以及 (f)形成透明电极层于上述平坦化膜及开口部上层, 使用第4光罩,形成汲极配线用以接续露出于上述 汲极电极用开口之非晶矽层,并且将由前述透明电 极层得来之画素电极、与露出于上述汲极电极用 开口之非晶矽层予以接续。22.如申请专利范围第 21项所述之主动式矩阵基板之制造方法,在上述(b) 步骤中,形成上述汲极配线时,也一同形成蓄积容 量电极于上述闸极配线上之上述保护膜上;在上述 (e)步骤中,使用第3光罩形成用以接续画素电极之 开口部,上述开口部系贯穿上述平坦化膜和位于上 述容量电极膜上之黑矩阵;在上述(f)步骤中,使用 前述第4光罩,接续由前述透明电极层得来之画素 电极与露出于开口部之容量电极膜。23.如申请专 利范围第15~18.21.22项之任一项中所述之主动式矩 阵基板之制造方法,在上述(d)步骤或(f)步骤之形成 透明电极层之前,在由上述开口部露出之上述非晶 矽层上进行形成欧姆接触层之步骤,将上述透明电 极透过上述欧姆接触层而接续上述非晶矽层。24. 如申请专利范围第15~18.21.22项之任一项中所述之 主动式矩阵基板之制造方法,上述第2保护膜系选 择与前述非晶矽半导体层和前述闸极绝缘膜具有 高蚀刻选择比之材料而构成。25.如申请专利范围 第24项所述之主动式矩阵基板之制造方法,上述第2 保护膜系选择自矽氧化膜、或由矽氧化膜及有机 层间膜构成之积层体。图式简单说明: 第1图显示本发明第1实施例相关之TN方式液晶显示 装置所使用之主动矩阵基板之电路图。 第2图显示本发明第1实施例之主动矩阵基板制造 流程之第1布局图 第3图显示本发明第1实施例之主动矩阵基板制造 流程之第2布局图。 第4图显示本发明第1实施例之主动矩阵基板制造 流程之第3布局图。 第5图显示本发明第1实施例之主动矩阵基板制造 流程之第4布局图。 第6图(a)~(d)显示本发明第1实施例之主动矩阵基板 之制造流程剖面图,亦即第2图至第5图中之A-A'线标 示处之剖面。 第7图(a)~(d)显示本发明第1实施例中主动矩阵基板 之闸极端子部之制造流程剖面图。 第8图(a)~(d)显示本发明第1实施例中主动矩阵基板 之汲极端子部之制造流程剖面图。 第9图(a)~(d)显示本发明第1实施例中主动矩阵基板 之贮存电容部之制造流程剖面图(B-B'间)。 第10图(a)~(d)显示本发明第2实施例之主动矩阵基板 之制造流程剖面图(相当于A-A'间)。 第11图显示本发明第3实施例之主动矩阵基板制造 流程之第1布局图。 第12图显示本发明第3实施例之主动矩阵基板制造 流程之第2布局图。 第13图显示本发明第3实施例之主动矩阵基板制造 流程之第3布局图。 第14图显示本发明第3实施例之主动矩阵基板制造 流程之第4布局图。 第15图(a)~(d)显示本发明第3实施例之主动矩阵基板 之制造流程剖面图(C-C'间)。 第16图(a)~(d)显示本发明第3实施例中主动矩阵基板 之贮存电容部之制造流程剖面图(D-D'间)。 第17图显示本发明第4实施例之IPS方式液晶显示装 置所使用之主动矩阵基板之电路图。 第18图显示本发明第4实施例之主动矩阵基板制造 流程之第1布局图。 第19图显示本发明第4实施例之主动矩阵基板制造 流程之第2布局图。 第20图显示本发明第4实施例之主动矩阵基板制造 流程之第3布局图。 第21图显示本发明第4实施例之主动矩阵基板制造 流程之第4布局图。 第22图(a)~(d)显示本发明第4实施例之主动矩阵基板 之制造流程剖面图(E-E'间)。 第23图显示本发明第5实施例之TN方式液晶显示装 置所使用之主动矩阵基板之电路图。 第24图显示本发明第5实施例之主动矩阵基板制造 流程之第1布局图。 第25图显示本发明第5实施例之主动矩阵基板制造 流程之第2布局图。 第26图显示本发明第5实施例之主动矩阵基板制造 流程之第3布局图。 第27图显示本发明第5实施例之主动矩阵基板制造 流程之第4布局图。 第28图(a)~(c)显示本发明第5实施例之主动矩阵基板 之制造流程剖面图(H-H'间)。 第29图(a)~(b)显示本发明第5实施例中主动矩阵基板 之闸极滙流排及闸极电极之制造流程剖面图(H-H' 间)。 第30图(a)~(d)显示本发明第5实施例中主动矩阵基板 之制造流程剖面图(F-F'间)。 第31图(a)~(d)显示本发明第5实施例中主动矩阵基板 之闸极端子部之制造流程剖面图。 第32图(a)~(d)显示本发明第5实施例中主动矩阵基板 之汲极端子部之制造流程剖面图。 第33图(a)~(d)显示本发明第5实施例中主动矩阵基板 之贮存电容部之制造流程剖面图(G-G'间)。 第34图显示本发明第5实施例中主动矩阵基板之闸 极-汲极接续部之构造剖面图。 第35图显示本发明第6实施例之主动矩阵基板制造 流程之第1布局图。 第36图显示本发明第6实施例之主动矩阵基板制造 流程之第2布局图。 第37图显示本发明第6实施例之主动矩阵基板制造 流程之第3布局图。 第38图显示本发明第6实施例之主动矩阵基板制造 流程之第4布局图。 第39图(a)~(d)显示本发明第6实施例之主动矩阵基板 之制造流程剖面图(I-I'间)。 第40图(a)~(d)显示本发明第6实施例主动矩阵基板之 贮存电容部之制造流程剖面图(J-J'间)。 第41图显示本发明第7实施例之主动矩阵基板制造 流程之第1布局图。 第42图显示本发明第7实施例之主动矩阵基板制造 流程之第2布局图。 第43图显示本发明第7实施例之主动矩阵基板制造 流程之第3布局图。 第44图显示本发明第7实施例之主动矩阵基板制造 流程之第4布局图。 第45图显示本发明第7实施例之主动矩阵基板之制 造流程之第5布局图。 第46图显示本发明第7实施例中主动矩阵基板之制 造流程之第6布局图。 第47图(a)~(d)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之制造流程剖面图(K-K'间)。(前半) 第48图(a)~(b)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之制造流程剖面图(K-K'间)。(后半) 第49图(a)~(d)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之闸极端子部之制造流程剖面图。(前半) 第50图(a)~(b)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之闸极端子部之制造流程剖面图。(后半) 第51图(a)~(d)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之汲极端子部之制造流程剖面图。(前半) 第52图(a)~(b)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之汲极端子部之制造流程剖面图。(后半) 第53图(a)~(d)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之贮存电容部之制造流程剖面图(L-L'间)。(前半) 。 第54图(a)~(b)显示本发明第7实施例中主动矩阵基板 之贮存电容部之制造流程剖面图(L-L'间)。(后半) 。 第55图显示本发明第7实施例中主动矩阵基板之闸 极-汲极接续部之构造剖面图。 第56图显示本发明第9实施例之液晶显示装置所使 用之主动矩阵基板之电路图。 第57图显示本发明第9实施例之主动矩阵基板制造 流程之第1布局图。 第58图显示本发明第9实施例之主动矩阵基板制造 流程之第2布局图。 第59图显示本发明第9实施例之主动矩阵基板制造 流程之第3布局图。 第60图显示本发明第9实施例之主动矩阵基板制造 流程之第4布局图。 第61图(a)~(d)显示本发明第9实施例之主动矩阵基板 之制造流程剖面图(M-M'间)。 第62图(a)~(d)显示习知技术中主动矩阵基板制造方 法之流程剖面图。
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