專利名稱：有源矩陣基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜元件的制造方法、有源矩陣基板、液晶顯示裝置、有源矩陣基板的制造方法以及包含于液晶顯示裝置中的有源元件的防止靜電破壞的方法。
背景技術(shù)：
在有源矩陣基板方式的液晶顯示裝置中，在各象素電極上連接著開關(guān)元件，借助于這些開關(guān)元件接通或斷開各象素電極。
作為開關(guān)元件，例如使用薄膜晶體管(TFT)。
薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)和工作基本上和單晶硅的MOS晶體管相同。
作為使用了非晶硅(α-Si)的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)已知有若干種，而一般使用柵極電極位于非晶硅膜下邊的背柵極結(jié)構(gòu)(反交錯(cuò)結(jié)構(gòu))。
在薄膜晶體管的制造中，重要的是減少制造工序數(shù)而且確保高合格率。
另外，有效地保護(hù)薄膜晶體管免受在有源矩陣基板的制造過程中發(fā)生的靜電引起的破壞也很重要。保護(hù)薄膜晶體管免受靜電破壞的技術(shù)例如記述在日本國的實(shí)開昭63-33130號的微型膠片和特開昭62-187885號公報(bào)中。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的之一是提供能夠削減薄膜晶體管的制造工序數(shù)而且高可靠性的新的薄膜元件的制造加工技術(shù)。
還有，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供具備使用其制造加工技術(shù)不使制造工藝復(fù)雜化而形成的、具有充分靜電保護(hù)能力的保護(hù)元件的有源矩陣基板以及液晶顯示裝置。
還有，本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供能夠防止包含在TFT基板上的有源元件(TFT)遭受靜電破壞的防止靜電破壞的方法。
本發(fā)明的薄膜元件的制造方法的優(yōu)選形態(tài)之一是在制造背柵極結(jié)構(gòu)的薄膜元件時(shí)，包括形成保護(hù)膜以便復(fù)蓋源極電極層漏極電極層以及柵極電極材料層的工序；形成第1開口和第2開口的工序，在形成了保護(hù)膜之后，選擇性地刻蝕存在于柵極電極層或柵極電極材料層上的柵極絕緣膜以及保護(hù)膜的重迭膜的一部分，形成露出柵極電極層或柵極電極材料層表面上一部分的第1開口，同時(shí)，選擇地刻蝕源極電極層或漏極電極層上的保護(hù)膜的一部分，形成露出源極電極層或漏極電極層表面上一部分的第2開口；連接工序，在形成上述開口之后，經(jīng)由第1或第2開口，把導(dǎo)電性材料層連接到柵極電極層、柵極電極材料層、源極電極層、漏極電極層中的至少一個(gè)上。
若依據(jù)上述薄膜元件的制造方法，則可成批地進(jìn)行絕緣膜的選擇性刻蝕。由此，能夠把外部連接端子連接到電極的開口形成工序(壓焊區(qū)露出工序)和把內(nèi)部布線連接到電極上的開口形成工序(連接孔形成工序)一起來進(jìn)行，削減了工序數(shù)。
作為“導(dǎo)電性材料層”，最好使用ITO(Indium Tin Oxide)膜。如上述，由于貫通柵極電極材料層上的第1絕緣膜及該第1絕緣膜上的第2絕緣膜的重迭膜形成第1開口，故構(gòu)成相當(dāng)于2層絕緣膜厚度的深連接孔。
然而，由于ITO熔點(diǎn)高，故與鋁等相比較臺階復(fù)蓋率好，從而，即使經(jīng)由深連接孔也不會造成連接不良。
作為“導(dǎo)電性材料層”，除去ITO之外，也可以使用金屬氧化物那樣熔點(diǎn)高的、其它的透明電極材料。例如，可以使用SnOx、ZnOx等金屬氧化物。這種情況下，臺階復(fù)蓋率也是可實(shí)用的。
另外，本發(fā)明的有源矩陣基板的優(yōu)選形態(tài)之一是在掃描線及信號線中的至少一條線或者與該線電氣等效部位和共用電位線之間設(shè)置使用了薄膜晶體管的防止靜電破壞用保護(hù)裝置。
防止靜電破壞保護(hù)裝置構(gòu)成為包含連接了薄膜晶體管中的柵極電極層和漏極電極層而構(gòu)成的二極管，在同一制造工序中，形成用于把柵極電極層和漏極電極層電氣連接的選擇性地除去柵極電極層上的絕緣層而構(gòu)成的第1開口和選擇性地除去漏極電極層上的絕緣層而構(gòu)成的第2開口，而且，上述柵極電極層和上述漏極電極層經(jīng)由上述第1及第2開口，用和上述象素電極同一材料組成的導(dǎo)電層連接在一起。
把TFT的柵極和漏極短路形成的MOS二極管(MIS二極管)實(shí)質(zhì)上是晶體管，流過電流的能力高，能夠高速地吸收靜電，從而靜電保護(hù)能力高。還有，由于實(shí)際上是晶體管，故容易控制電流-電壓特性的閾值電壓(Vth)。從而，能夠減少無用的泄放電流。另外，薄膜元件的制造工序數(shù)被減少，制造容易。
作為“象素電極”及“和象素電極同一材料組成的導(dǎo)電層”最好使用ITO(Indium Tin Oxide)膜。除ITO膜之外，也可以使用金屬氧化物那樣的高熔點(diǎn)的其它透明電極材料。例如，可以使用SnOx、ZnOx等金屬氧化物。
本發(fā)明的有源矩陣基板的優(yōu)選形態(tài)之一中上述“和掃描線及信號線中至少一條線電氣等效部位”是用于連接外部連接端子的電極(壓焊區(qū))，還有，上述“共用電位線”是在交流驅(qū)動液晶之際給出作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)電位的線(LC-COM線)，或者是在液晶顯示裝置的制造階段把連接上述外部連接端子用的電極連接在一起形成等電位的線(保護(hù)環(huán))。
保護(hù)環(huán)作為液晶顯示裝置制造階段中的靜電措施，是設(shè)在壓焊區(qū)外側(cè)的線。LC-COM線以及保護(hù)環(huán)都是共用電位線，從而，通過在壓焊區(qū)和這些線之間連接保護(hù)二極管，能夠使靜電在這些線上釋放。
還有，本發(fā)明的有效矩陣基板的優(yōu)選形態(tài)之一中，“防止靜電破壞用保護(hù)裝置”設(shè)置在連接外部端子用的電極(壓焊區(qū))和在交流驅(qū)動液晶之際給出作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)電位的線(LC-COM線)之間，以及連接外部端子用的電極(壓焊區(qū))和把連接外部端子用的電極(壓焊區(qū))連接在一起形成等電位的線(保護(hù)環(huán))之間這兩者上。
保護(hù)環(huán)在把TFT基板和對向基板(彩色濾波器基板)粘接之后，在與驅(qū)動用IC連接前切斷，但LC-COM線是留在最終制品中的線。從而，在基板切斷后但連接LC之前，若依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，則保護(hù)象素部分的TFT免遭靜電破壞，從而，提高制品的可靠性。
還有，由于在最終制品中也留有保護(hù)二極管，故也提高了制品實(shí)際使用中的抗靜電破壞的強(qiáng)度。進(jìn)而，由于是使用了TFT的保護(hù)二極管，故容易控制閾值電壓(Vth)，還能夠減少泄放電流，因而，即使在最終制品中留有二極管也沒有不良影響。
還有，本發(fā)明的有源矩陣基板制造方法的優(yōu)選形態(tài)之一中，防止靜電破壞用保護(hù)裝置具備把第1二極管的陽極和第2二極管的陰極連接在一起，把上述第1二極管的陰極和上述第2二極管的陽極連接在一起而構(gòu)成的雙向二極管。
由于是雙向保護(hù)二極管，因而能夠從正極性沖擊和反極性沖擊這兩個(gè)方面保護(hù)TFT。
還有，本發(fā)明的液晶顯示裝置使用本發(fā)明的有源矩陣基板構(gòu)成。通過切實(shí)地防止有效矩陣基板中象素部分的有源元件(TFT)的靜電破壞，也提高了液晶顯示部分的可靠性。
還有，本發(fā)明的有源矩陣基板制造方法的優(yōu)選形態(tài)之一中，在形成背柵結(jié)構(gòu)的TFT之際，包括形成工序，在形成由相同材料構(gòu)成的源漏電極層的同時(shí)，在絕緣膜上的預(yù)定區(qū)域中形成和源漏電極層相同材料構(gòu)成的源漏電極材料層；保護(hù)膜形成工序，形成保護(hù)膜使之復(fù)蓋源漏電極層以及源漏電極材料層；形成工序，選擇性地刻蝕存在于柵極電極層或柵極電極材料層上的柵極絕緣膜以及保護(hù)膜的重迭膜形成露出柵極電極層或柵極電極材料層的表面上一部分的第1開口，同時(shí)，選擇性地刻蝕源漏電極層或源漏電極材料層上的保護(hù)膜形成露出上述源漏極電極層或源漏極電極材料層的表面上一部分的第2開口；連接工序，經(jīng)由上述第1或第2開口，把導(dǎo)電性材料連接到柵極電極層、柵極電極材料層、上述源漏電極層或上述源漏極電極材料層。
若依據(jù)上述薄膜元件的制造方法，則可成批進(jìn)行絕緣膜的選擇性刻蝕。由此，能夠把外部端子連接到壓焊區(qū)的開口形成工序(壓焊區(qū)露出工序)和把布線連接到電極上的開口的形成工序(連接孔形成工序)一起進(jìn)行，削減了工序數(shù)。
該制造方法在作為靜電保護(hù)元件的MOS二極管的形成方面也可應(yīng)用。另外，還能夠用于壓焊區(qū)近旁的交叉布線的形成。所謂“交叉布線”是把液晶顯示裝置的內(nèi)部布線導(dǎo)出到密封材料的外側(cè)之際，為謀求由厚的層間絕緣膜造成的布線的保護(hù)，把位于上層的布線連接到下層的布線上并迂回導(dǎo)出到外部而使用的布線。
上述“導(dǎo)電性材料層”最好和象素電極是同一材料。由此，能夠在象素電極的形成工序的同時(shí)形成由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的布線。
進(jìn)而，作為“導(dǎo)電性材料層”最好使用ITO(Indium Tin Oxide)膜。除去ITO膜之外，也可以使用金屬氧化物這樣的高熔點(diǎn)的其它透明電材料。
還有，本發(fā)明的有源矩陣型液晶顯示裝置中的防止靜電破壞法的優(yōu)選形態(tài)之一中，把由雙向二極管組成的防止靜電破壞用保護(hù)裝置連接在掃描線及信號線中至少一條線或與其線電氣等效的部件和共用電位線之間，由此，防止包含于液晶顯示裝置中的有源元件的靜電破壞。
能夠可靠地防止包含于有源矩陣基板上的有源元件(TFT)的靜電破壞。
附圖的簡單說明圖1～圖6是示出本發(fā)明的薄膜元件的制造方法的、每個(gè)工序的元件斷面圖。
圖7A～圖7F用于說明圖1～圖6所示的制造加工技術(shù)的特征。
圖8A～圖8G是對比例的各工序的元件斷面圖。
圖9示出本發(fā)明的TFT基板的結(jié)構(gòu)例。
圖10示出圖9的TFT基板的壓焊區(qū)周邊的結(jié)構(gòu)。
圖11A示出靜電保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)，圖11B示出靜電保護(hù)電路的等效電路圖，圖11C示出靜電保護(hù)電路的電壓-電流特性。
圖12示出靜電保護(hù)電路的平面布局形狀。
圖13使用元件的斷面結(jié)構(gòu)說明圖12的靜電保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)。
圖14用于說明靜電保護(hù)電路的功能。
圖15示出把液晶面板的布線導(dǎo)出到連接壓焊區(qū)情況時(shí)的結(jié)構(gòu)例。
圖16例示了本發(fā)明的有源矩陣基板中除去象素部分的區(qū)域的ITO的使用部位。
圖17示出本發(fā)明的液晶顯示裝置中的象素部分的平面布局形狀。
圖18是沿圖17的B-B線的液晶顯示裝置的斷面圖。
圖19～圖25分別是示出本發(fā)明的有源矩陣基板的制造方法的、各工序的元件斷面圖。
圖26示出使用圖25的有源矩陣基板組裝的液晶顯示裝置的主要部分的斷面結(jié)構(gòu)。
圖27是用于說明基于元件分?jǐn)嘌b置的基板的分?jǐn)喙ば虻恼f明圖。
圖28是用于說明有源矩陣型的液晶顯示裝置的總體結(jié)構(gòu)的概要的說明圖。
圖29是示出有源矩陣型的液晶顯示裝置的象素部分的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖30示出用于驅(qū)動圖29的象素部分中的液晶的電壓波形。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)下面，參照


本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
(第1實(shí)施形態(tài))圖1～圖6是示出本發(fā)明的薄膜元件(背柵結(jié)構(gòu)的TFT)的制造方法一例的、各工序的元件斷面圖。
(各制造工序的內(nèi)容)(工序1)如圖1所示，在玻璃基板(無堿基板)2上使用光刻技術(shù)，形成例如由1300左右厚度的Cr(鉻)構(gòu)成的柵極電極4a以及柵極電極材料層4b、4c。柵極電極4a是在象素部分上形成矩陣狀的背柵結(jié)構(gòu)的TFT的柵極電極。另外，柵極電極材料層4b成為形成后述的防止靜電破壞用保護(hù)元件的區(qū)域，還有，柵極電極材料層4c成為形成與外部連接用或檢查用端子的區(qū)域。
接著，用等離子CVD法連續(xù)地生成硅氮化膜SiNx等構(gòu)成的柵極絕緣膜6、未摻入雜質(zhì)的本征非晶硅膜8以及n型硅膜10(歐姆接觸層)，然后，用光刻法將本征非晶硅膜8以及n型硅膜(歐姆接觸層)10形成小島。
這時(shí)，柵極絕緣膜6的厚度例如是約3000，本征硅膜8的厚度例如是約3000，歐姆接觸層10的厚度例如是約500。
本工序中的特征在于不形成對于柵極絕緣膜的連接孔。
(工序2)接著，如圖2所示，用濺射以及光刻形成例如由Cr(鉻)構(gòu)成的1300左右的源、漏電極12a、12b。
(工序3)接著，如圖3所示，以源、漏電極12a、12b為掩膜，用刻蝕法除去歐姆接觸層10的中央部分，進(jìn)行源、漏極的分離(分離刻蝕)。這時(shí)，能夠在同一刻蝕裝置的同一腔內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行用于源、漏極電極的圖形的刻蝕和分離刻蝕。
即，首先用Cl2族的刻蝕氣體進(jìn)行源漏極電極12a、12b的刻蝕，接著把刻蝕氣體換為SF6族的氣體可以進(jìn)行歐姆接觸層10的中央部分的刻蝕。
(工序4)接著，如圖4所示，例如用等離子CVD法形成保護(hù)膜14。該保護(hù)膜14例如是2000左右的氮化硅膜(SiNx)。
(工序5)接著，如圖5所示，在保護(hù)膜14上形成用于連接外部端子(屏蔽線和IC的輸出引線等)的開口20，同時(shí)形成連接孔16、18。
開口20和連接孔18貫通柵極絕緣膜16以及保護(hù)膜14而形成，連接孔16僅貫通保護(hù)膜14形成。
形成開口20及連接孔18之際，柵極電極材料層4b、4c分別起到刻蝕中止層(Stopper)的作用。另外，在形成連接孔16之際，源、漏電極12b起到刻蝕中止層的作用。
(工序6)接著，如圖6所示，以500左右的厚度淀積ITO(Indium TinOxide)膜，選擇性地刻蝕、形成ITO構(gòu)成的布線22a及電極22b。ITO的刻蝕用HCl/HNO3/H2O的混合液的濕法刻蝕來進(jìn)行。
如上述，貫通柵極絕緣膜6及保護(hù)膜14的重迭膜形成開口20及連接孔18。從而，構(gòu)成相當(dāng)于2層絕緣膜厚度的深連接孔。
然而，由于ITO的熔點(diǎn)高故與鋁相比臺階復(fù)蓋率好，從而即使經(jīng)由深連接孔也不會造成連接不良，另外，除ITO之外，也可以使用金屬氧化膜這樣的高熔點(diǎn)的其它透明電極材料。例如，可使用SnOx、ZnOx等金屬氧化物。在這樣的情況下，臺階復(fù)蓋率也是可實(shí)用化的。
這樣制造的背柵結(jié)構(gòu)的TFT例如作為有源矩陣基板中象素部分的開關(guān)元件使用。還有，由ITO構(gòu)成的電極22b成為用于連接外部端子(IC的輸出引線等)的壓焊區(qū)。
(本制造方法的特征)圖7A～圖7F示出有關(guān)圖1～圖6中記述的本實(shí)施形態(tài)的TFT的制造工序。另一方面，圖8A～圖8G示出對比例的TFT的制造工序。該對比例是為了使有關(guān)本實(shí)施形態(tài)的TFT的制造方法的特征更明確而由本專利發(fā)明者設(shè)想出來的，不是以往的例子。
對比例的圖8A和圖7A相同。
圖8A～圖8G中與圖7A～圖7F相同的部分上標(biāo)注相同的參照編號。
對比例的情況，如圖8B所示，在形成漏極電極層之前，形成連接孔K1，K2。
而且，如圖8C所示形成源、漏電極層12a、12b以及相同材料構(gòu)成的源、漏電極材料12c、12d。
接著，如圖8D所示形成ITO膜30。
接著，如圖8E所示進(jìn)行歐姆層10的中央部分的刻蝕(分離刻蝕)。
接著，如圖8F所示形成保護(hù)膜40。
最后，如圖8G所示，形成開口K3。由此，源、漏電極材料層12d的表面露出，形成用于連接外部連接端子的電極(壓焊區(qū))。
若依據(jù)這樣的對比例的制造方法，則在圖8B中的連接孔形成工序的基礎(chǔ)上再加上圖8G中的形成開口部分K3的工序，合計(jì)需要2次開口部分的形成工序。
與此相反，本實(shí)施形態(tài)的制造方法中，如圖7E所示，一并形成開口16、18、20。即，在貫通保護(hù)膜14及柵極絕緣膜6的重迭膜形成開口的同時(shí)，也對源、漏電極層12b上的保護(hù)膜14刻蝕圖形，由此，1次開口形成工序即可。從而，能夠削減1道曝光工序，與此相伴隨，也將不需要光致抗蝕劑膜的淀積工序及其刻蝕工序。從而，合計(jì)縮短3道工序，即，簡化了制造加工。
還有，本實(shí)施形態(tài)的制造方法中，在同一腔內(nèi)可以連續(xù)地進(jìn)行圖7B所示的源、漏極電極層12a、12b的圖形刻蝕(干法刻蝕)和圖7C所示的歐姆接觸層10的中央部分的刻蝕(干法刻蝕)。即，通過在同一腔內(nèi)依次更換刻蝕氣體，能夠連續(xù)地刻蝕。
與此相反，對比例的情況下，在圖8c的源、漏極電極層12a、12b的圖形刻蝕(干法刻蝕)后，進(jìn)行圖8D的ITD膜30的濕法刻蝕，接著，進(jìn)行圖8E的歐姆層10中央部分的刻蝕(干法刻蝕)。由于ITO膜不能用干法刻蝕加工，僅可進(jìn)行濕法刻蝕加工，故不能夠在一個(gè)腔內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行圖8C、圖8D、圖8E的各刻蝕工序。由此，在各工序都要進(jìn)行基板的手工操作，作業(yè)麻煩。
還有，本實(shí)施形態(tài)的情況下，保護(hù)膜14必須存在于ITO膜22a、22b和源、漏電極12a、12b之間。這意味著在基板上的其它區(qū)域(未圖示)可靠地把ITO膜構(gòu)成的布線與用源、漏極電極同一材料構(gòu)成的布線及電極電隔離。
然而，對比例的情況下，ITO膜30和源、漏極電極10a、10b屬于同一層。即，兩者被重疊，在兩者之間不存在保護(hù)膜。由此，在基板上其它區(qū)域(未圖示)，若異物存在，則盡管原本必須絕緣，但I(xiàn)TO膜構(gòu)成的布線與用源、漏極電極同一材料構(gòu)成的布線及電極有短路的危險(xiǎn)。即，用本實(shí)施形態(tài)的制造方法形成的元件可靠性高。
還有，由于對比例中在比較早的階段形成ITO膜30(圖8D)，故在其后的工序中，存在由作為ITO的成分的銦(In)和錫(Sn)等引起的污染的可能性。
與此相對，本實(shí)施形態(tài)的制造方法中，由于ITO膜22a、22b在最后的工序中形成，故由ITO成分的錫(Sn)等引起的污染的可能性少。
這樣，若依據(jù)本實(shí)施形態(tài)的制造方法，則能夠縮短制造工序，而且能夠制造可靠性高的元件。
(第2實(shí)施形態(tài))下面，參照圖9～圖18說明本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)。
圖9示出有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施形態(tài)的有源矩陣基板的平面布局。
圖9的有源矩陣基板是在液晶顯示裝置中使用的。作為象素部分的開關(guān)元件及防止靜電破壞用保護(hù)元件，使用由第1實(shí)施形態(tài)中說明過的制造方法制造的TFT。
象素部分4000(圖中，用虛線圍起來的部分)由多個(gè)象素120構(gòu)成，各象素構(gòu)成為包含TFT(開關(guān)元件)3000。TFT3000設(shè)在掃描線52和信號線54的交叉點(diǎn)上。
信號線54、掃描線52的各端部分別設(shè)有壓焊區(qū)160A、160B，這些壓焊區(qū)和LC-COM線180之間連接第1保護(hù)元件140A、140B，上述壓焊區(qū)和保護(hù)環(huán)100之間形成第2保護(hù)元件150A、150B。另外，LC-COM線180還經(jīng)由銀點(diǎn)壓焊區(qū)連接對向電極。
“壓焊區(qū)160A、160B”是用于連接鍵合引線和凸點(diǎn)電極(bump電極)或使用了聚酰亞胺帶的電極等(外部端子)的電極。
還有，“LC-COM線180”是給出作為液晶驅(qū)動基準(zhǔn)的電位的線。公共電位LC-COM例如象圖30所示的那樣，設(shè)定在只比顯示信號電壓VX的中點(diǎn)電位VB低ΔV的電位處。即，如圖29例示的那樣，在象素部分的TFT3000中存在柵、源間電容CGS，受其影響在顯示信號電壓VX和最終的保持電壓VS之間產(chǎn)生電位差ΔV。為補(bǔ)償該電位差ΔV，把比顯示信號電壓VX的中點(diǎn)電位VB低ΔV的電位取為共同的基準(zhǔn)電位。
另外，圖29中，X是信號線，Y是掃描線，CLS表示液晶的等效電容，Cad表示保持電容。還有，圖30中，VX是供給到信號線X上的顯示信號的電壓，VY是供給到掃描線Y上的掃描信號的電壓。
還有，“保護(hù)環(huán)100”是設(shè)在壓焊區(qū)160A、160B外側(cè)的線，作為液晶顯示裝置制造階段中的靜電措施。
LC-COM線180及保護(hù)環(huán)100都是共同電位線，從而，通過壓焊區(qū)和這些線之間連接保護(hù)二極管能夠使靜電沿這些線釋放。
還有，保護(hù)環(huán)100如圖27所示，在使TFT基板1300與對向基板(彩色濾波器基板)對粘后，在驅(qū)動用IC連接之前沿劃線(SB)切斷，而LC-COM線180是留在最終制品中的線。從而，在基板切斷后到IC連接之前，能夠用第1保護(hù)元件140保護(hù)象素部分的TFT免遭靜電破壞，從而，制品的可靠性提高。
還有，由于在最終制品中還留有保護(hù)二極管，故實(shí)際使用制品時(shí)的靜電破壞強(qiáng)度也提高。進(jìn)而，由于使用了TFT的保護(hù)二極管故容易控制閾值電壓(Vth)，還能夠減少泄放電流。因此，即使在最終制品中留有二極管也不會有不良影響。
圖11A～圖11C示出保護(hù)元件的具體結(jié)構(gòu)例。
即，如圖11A所示，保護(hù)元件構(gòu)成為把連接第1TFT(F1)的柵、漏極構(gòu)成的MOS二極管和連接第2TFT(F2)的柵漏極構(gòu)成的MOS二極管相互反向并連。其等效電路為圖11B所示。
從而，如圖11C所示那樣，該保護(hù)元件在電流、電壓特性中沿雙向具有非線性。各二極管在加入低電壓時(shí)成為高阻抗，加入高電壓時(shí)成為低阻抗?fàn)顟B(tài)。另外，由于各二極管實(shí)質(zhì)上是晶體管，流過電流的能力大，能夠高速地吸收靜電，因此保護(hù)能力高。
圖10中示出圖9的壓焊區(qū)160A、160B周圍靜電保護(hù)元件的具體配置例。
第1保護(hù)元件140A由連接了柵、漏極間的薄膜晶體管M60及M62構(gòu)成，同樣，第1保護(hù)元件140B由薄膜晶體管M40及M42形成。
第2保護(hù)元件150A、150B也一樣，由薄膜晶體管M80、M82及M20、M22構(gòu)成。
這些保護(hù)元件起到這樣的作用，即在被加入正或負(fù)的過大浪涌電壓時(shí)導(dǎo)通，高速地將該浪涌電壓沿LC-COM線180或保護(hù)環(huán)100釋放。
另外，配置在壓焊區(qū)外側(cè)的第2保護(hù)元件150除去靜電保護(hù)功能外，還具有這樣功能，即防止用保護(hù)環(huán)100短路各壓焊區(qū)160而使得在陣列工序中不能進(jìn)行最終檢查。用圖14說明該功能。
考慮如圖14所示那樣，在壓焊區(qū)160A1上連接陣列試驗(yàn)器(具有放大器220)的探頭，對象素部分的TFT(Ma)進(jìn)行試驗(yàn)的情況。
這時(shí)，第2保護(hù)元件150A1及第2保護(hù)元件150A2維持高阻狀態(tài)。從而，象素部分的TFT(Ma)TFT(Mb)電隔離。由此，可防止和其它晶體管的交調(diào)失真，能夠僅對于所希望的TFT(Ma)進(jìn)行試驗(yàn)。
還有，如圖27所示，若完成了TFT基板1300的制造，則在定向膜的涂敷、研磨工序、密封材料(襯墊)涂敷工序、基板的對粘工序、分?jǐn)喙ば?、液晶注入及封裝工序等各工序結(jié)束之后并在連接驅(qū)動用IC之前，沿劃線(SB)切斷除去保護(hù)環(huán)100。
然而，由于存在著連接LC-COM線180和壓焊區(qū)160之間的第1保護(hù)元件140，因而，即使在連接驅(qū)動用的IC之前，也形成靜電保護(hù)。
還有，最終制品中也留有第1保護(hù)元件，但由于使用了TFT的保護(hù)元件進(jìn)行了正確的閾值控制，因而不必?fù)?dān)心由于泄放電流等降低制品的可靠性。
接著，用圖12及圖13說明圖11所示的第1及第2晶體管(F1、F2)的元件的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施形態(tài)中，如圖12所示，把由作為象素電極材料ITO構(gòu)成的膜(ITO膜)300、320、330用作為柵極，漏極連接用布線。
圖13中示出對應(yīng)于圖12的平面布局中的各部分(A)～(F)的斷面結(jié)構(gòu)。
如圖示那樣，構(gòu)成靜電保護(hù)元件的第1薄膜晶體管F1及第2薄膜晶體管F2都具有反交錯(cuò)結(jié)構(gòu)(背柵結(jié)構(gòu))。
即，在玻璃基板400上形成柵極電極層410、420、430、440，在其上面形成柵極絕緣膜450，形成本征非晶硅層470、472，介以n型歐姆層480形成漏極電極(源極電極)層490，形成保護(hù)膜460以便復(fù)蓋這些層，而且，用由作為象素電極材料的ITO構(gòu)成的膜(ITO膜)300、320、330進(jìn)行柵、漏極間的連接。
ITO膜300、320、330經(jīng)由貫通柵極電極層上的柵極絕緣膜450以及保護(hù)膜460的2層膜的連接孔和貫通漏極電極層490上的保護(hù)膜460的連接孔，連接?xùn)艠O電極層和漏極電極層。
這種情況下，由于ITO是高熔點(diǎn)，與鋁等相比臺階復(fù)蓋率特性優(yōu)良，因此，即使經(jīng)由貫通2層膜的深連接孔也可確保良好的連接。
還有，如在第1實(shí)施形態(tài)中說明的那樣，對于柵極、漏極的連接孔在用于連接外部連接端子的開口的形成(壓焊區(qū)露出)工序中同時(shí)形成，故能夠縮短工序數(shù)。
以上，說明以ITO膜作為布線使用，形成保護(hù)二極管的例子。但I(xiàn)TO膜作為布線的利用并不限于該例，還能夠例如在圖15所示形態(tài)中加以利用。
即，圖15中，ITO膜342被用于形成壓焊區(qū)160近旁中的交叉布線342。
所謂“交叉布線”是在把液晶顯示裝置的內(nèi)部布線導(dǎo)出到密封材料520的外側(cè)之際，為謀求由厚的層間絕緣膜進(jìn)行的布線保護(hù)，把位于上層的布線連接到下層布線上并迂回導(dǎo)出到外部而使用的布線。
即，ITO膜342連接漏極電極層490和與柵極電極相同材料構(gòu)成的層(柵極電極材料層)412。由此，柵極電極材料層412的導(dǎo)出外部的部分由柵極絕緣膜450及保護(hù)膜460的二者保護(hù)，提高了可靠性。
另外，圖15中，參照編號500和502示出定向膜，500表示密封材料，540表示對向電極，562表示玻璃基板，1400表示液晶。還有，壓焊區(qū)160上連接有例如鍵合引線600。有時(shí)也連接使用了凸點(diǎn)電極和聚酰亞胺片的電極層，代替該鍵合引線。
ITO膜能夠在其它各種位置作為布線使用，為了易于了解而例示ITO膜能夠作為布線使用的位置，則如圖16所示。
圖16中用粗實(shí)線示出了ITO膜。
位置A1～A3中的ITO膜作為用于形成保護(hù)元件的布線使用，位置A4中作為用于連接掃描線52和壓焊區(qū)160B的布線使用，位置A5中作為圖15所示的交叉布線使用。
還有，位置A6中，作為用于連接水平方向的LC-COM線和垂直方向的LC-COM線的布線使用。即，由于水平方向的LC-COM線由柵極材料形成，垂直方向的LC-COM線用源極材料形成，故需要用ITO連接兩者。
另外，圖16的位置A6中，銀點(diǎn)壓焊區(qū)110能夠和水平方向的LC-COM線或者垂直方向的LC-COM線中任一條線在同一工序中形成為一體，在這樣形成的情況下，可以經(jīng)由ITO把不和銀點(diǎn)壓焊區(qū)110形成為一體的LC-COM線(水平、垂直的任一條)與銀點(diǎn)壓焊區(qū)110連接。
下面，用圖17、圖18說明象素部分中各象素的結(jié)構(gòu)。
圖17示出象素部分的平面布局。
配置著連接到掃描線52及信號線54上的、起到開關(guān)元件作用的TFT(構(gòu)成為含有柵極電極720、漏極電極740、未摻入雜質(zhì)的本征無晶硅層475)，漏極電極740上連接著象素電極(ITO)340。圖中，K2是連接孔，Cad表示保護(hù)電容。保持電容Cad由鄰接的柵極布線和被延長的象素電極的重迭構(gòu)成。
圖18示出圖17中沿B-B經(jīng)的斷面結(jié)構(gòu)。成為和圖15中說明過的結(jié)構(gòu)同樣的斷面結(jié)構(gòu)。
(第3實(shí)施形態(tài))用圖19～圖26說明有關(guān)上述第2實(shí)施形態(tài)的TFT基板的制造方法。
各圖中，左側(cè)是形成象素部分的開關(guān)晶體管的區(qū)域，中央部分是形成保護(hù)元件的區(qū)域，右側(cè)是連接外部連接端子的區(qū)域(壓焊區(qū))。
(1)如圖19所示，首先，用光刻技術(shù)在玻璃基板(無堿基板)400上形成例如由1800左右的厚度Cr(鉻)構(gòu)成的電極720、722、900、902、904。
Cr的淀積用磁控管濺射裝置在50mTorr的減壓下進(jìn)行。還有，Cr的加工由使用了Cl2族氣體的干法刻蝕法進(jìn)行。
參照編號720、900是構(gòu)成TFT的柵極電極的層(柵極電極層)，參照編號722是相當(dāng)于圖17所示的掃描線52的層。還有，參照編號902、904是由和柵極電極層相同材料構(gòu)成的層(柵極電極材料層)。
(2)接著，如圖20所示，用等離子CVD法，連續(xù)地生成由氮化硅膜SiNx等構(gòu)成的柵極絕緣膜910、未摻入雜質(zhì)的本征非晶硅膜以及n型硅膜(歐姆層)，接著，依據(jù)使用了SF6族的刻蝕氣體，把本征非晶硅膜及n型硅膜(歐姆層)刻蝕圖形。
由此，形成島狀的本征非晶硅層475、920以及n型硅(層歐姆層)477、922。
柵極絕緣膜910的厚度例如是4000左右，本征硅層475、920的厚度例如是3000左右，歐姆層477、922的厚度例如是500左右。
該工序中的特征在于不形成對于柵極絕緣膜的連接孔。從而，不再需要光致抗蝕劑膜的涂敷工序、曝光工序、刻蝕除去工序這3道工序，謀求得到工序數(shù)的縮短。
(3)接著，如圖21所示，用濺射法及光刻法形成例如由Cr(鉻)構(gòu)成的1500左右的源、漏電極層740a、740b、930a、930b。
(4)接著，以源、漏電極層740a、740b、930b、930b為掩膜，用刻蝕法除去歐姆層477、922的中央部分，進(jìn)行源極和漏極的分離。
在同一干法刻蝕裝置的腔內(nèi)連續(xù)地進(jìn)行圖21所示的源、漏電極層的圖形化和圖22所示的源、漏極的分離刻蝕。即，首先，用CL族的刻蝕氣體進(jìn)行源、漏極電極層740a、740b、930a、930b的加工，然后把刻蝕氣體換為SF6族的氣體，進(jìn)行歐姆層477、922的中央部分的刻蝕。這樣，由于連續(xù)地使用干法刻蝕，簡化了制造作業(yè)。
(5)接著，如圖23所示，用等離子CVD法形成保護(hù)膜940。該保護(hù)膜例如是2000左右的氮化硅膜SiNx。
(6)接著，如圖24所示，用SF6族的刻蝕氣體選擇性地刻蝕保護(hù)膜940。即，在形成壓焊區(qū)的開口160的同時(shí)，形成連接孔CP1及連接孔K8、K10。
開口160及連接孔CP1是貫通柵極絕緣膜910及保護(hù)膜940的重迭膜而形成的開口，連接孔K8、K10是僅貫通保護(hù)膜940的開口。
這種情況下，柵極電極材料層902、904在選擇孔CP1、開口160的形成之際分別起到刻蝕中止層的作用，源、源極電極740a、930b分別起引連接孔K8、K10形成之際的刻蝕中止層的作用。
(7)接著，如圖25所示，用磁控管濺射裝置以500左右的厚度淀積ITO(Indium Tin Oxide)膜，用HCl/HNO3/H2O的混合液刻蝕，加工成預(yù)定的圖形。由此完成有源矩陣基板。圖25中，參照編號950是由ITO構(gòu)成的象素電極，參照編號952是構(gòu)成保護(hù)二極管一部分的ITO構(gòu)成的布線，參照編號954是用于連接外部端子的由ITO構(gòu)成的電極(壓焊區(qū))。
由于把臺階復(fù)蓋率好的ITO作為布線使用，故確保良好的電連接。作為象素電極材料，也可以使用金屬氧化物這樣高熔點(diǎn)的其它透明電極材料。例如，可以使用SnOx、ZnOx等金屬氧化物。
還有，如從圖25所知，在ITO層950、952和源、漏極電極740a、740b、930a、930b之間必須介以保護(hù)膜940。這意味著在基板上的布線區(qū)域(未圖示)中可靠地電分離由ITO構(gòu)成的布線層和源、漏極電極材料層。從而，不必?fù)?dān)心因異物引起兩者的短路。
還有，本制造方法中由于在最后的工序(圖25)中形成ITO膜，故不必?fù)?dān)心由作為ITO成分的錫(Sn)、銦(In)引起的污染。
這樣，若依據(jù)本實(shí)施形態(tài)的制造方法，則能夠縮短有源矩陣基板的制造工序，而且能夠安裝對于防止靜電實(shí)施了足夠的措施的可靠性高的薄膜電路。
另外，圖25中，直接把ITO膜952、954連接到柵極電極層902及柵極電極材料層904上，但也能夠經(jīng)由鉬(Mo)、鉭(Ta)、鈦(Ti)等緩沖層連接兩者。
下面，說明使用完成了的有源矩陣基板組裝液晶顯示裝置的工序。
如圖28所示，把對向基板1500和TFT基板1300粘在一起，在圖27所示那樣的單元分?jǐn)喙ば蚝螅M(jìn)行液晶的封入，然后，連接驅(qū)動用IC，進(jìn)而如圖28所示那樣，經(jīng)過使用偏光板1200、1600以及背景光源1000的組裝工序，完成有源矩陣型液晶顯示裝置。
圖26中示出有源矩陣型液晶顯示裝置主要部分的斷面圖。圖26中，在與圖15、圖18等前面示出的附圖相同的位置處標(biāo)注相同的參照編號。
圖26中，左側(cè)是有源矩陣部分，中央是保護(hù)元件(靜電保護(hù)二極管)形成區(qū)域，右側(cè)是壓焊區(qū)部分。
在壓焊區(qū)部分，在由ITO構(gòu)成的電極(壓焊區(qū))954上經(jīng)各向異性導(dǎo)電膜500連接液晶的驅(qū)動用LC5500的輸出引線5200。參照編號5100是導(dǎo)電粒子，參照編號5300是膠片帶，參照編號5400是密封用的樹脂。
圖26中，作為驅(qū)動用IC的連接方法采用使用帶載的方式(TAB)，而也可以采取其它方式，例如COG(Chip On Glass)方式。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施形態(tài)，也可以變形使用了利用正交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的TFT的場合。還有，作為象素電極材料，也可以使用ITO之外的金屬氧化物這樣高熔點(diǎn)的其它透明電極材料。例如，可以使用SnOx、ZnOx等金屬氧化物。這種情況下，臺階復(fù)蓋率也可達(dá)到實(shí)用化。
若把本實(shí)施例的液晶顯示裝置作為個(gè)人計(jì)算機(jī)等機(jī)器中的顯示裝置使用，則制品的價(jià)值將會提高。
權(quán)利要求
1.一種薄膜元件的制造方法，包括下述(A)～(H)制造工序(A)在基板上形成柵極電極層及用與該柵極電極層相同材料構(gòu)成的柵極電極材料層的工序；(B)在上述柵極電極層及柵極電極材料層上形成柵極絕緣膜的工序；(C)在上述柵極絕緣膜上，在具有和上述柵極電極層平面重迭的形態(tài)下形成溝道層和歐姆接觸層的工序；(D)形成連接于上述歐姆接觸層的源極電極層及漏極電極層的工序；(E)用刻蝕除去存在于上述源極電極層和漏極電極層之間的上述歐姆接觸層的工序；(F)形成保護(hù)膜以便復(fù)蓋上述源極電極層、漏極電極層以及上述柵極電極材料層的工序；(G)選擇性地刻蝕存在于上述柵極電極層或上述柵極電極材料層上的上述柵極絕緣膜以及上述保護(hù)膜的部分重迭膜，形成使上述柵極電極層或柵極電極材料層的部分表面露出的第1開口，同時(shí)選擇性地刻蝕上述源極電極層或漏極電極層上的上述部分絕緣膜形成使上述源極電極層或漏極電極層的部分表面露出的第2開口的工序；(H)經(jīng)由上述第1開口或第2開口把導(dǎo)電性材料層連接到上述柵極電極層、柵極電極材料層、上述源極層、漏極電極層的至少一個(gè)上的工序。
2.權(quán)利要求1中所述的薄膜元件的制造方法，其特征在于上述工序(G)中形成的上述第1開口是用于把布線連接到上述柵極電極材料層的連接孔，或是用于把外部端子連接到上述柵極電極材料層的開口。
3.權(quán)利要求1中所述的薄膜元件的制造方法，其特征在于上述導(dǎo)電性材料層由ITO(Indium Tin Oxide)構(gòu)成。
4.一種有源矩陣基板，該基板的構(gòu)成包含連到在配置成矩陣狀的掃描線和信號線上的薄膜晶體管(TFT)和連接到其薄膜晶體管一端的象素電極的象素部分，其特征在于具備設(shè)置在上述掃描線及信號線中至少一條線或與其線電等效的部位和共用電位線之間的、使用了薄膜晶體管的防止靜電破壞用裝置；上述防止靜電破壞用裝置構(gòu)成為包含連接薄膜晶體管中的柵極電極層和源、漏電極層而構(gòu)成的二極管；在同一制造工序中形成用于電連接上述柵極電極層和源、漏極電極層的、選擇性地除去上述柵極電極層上的絕緣層構(gòu)成的第1開口和選擇性地除去上述源、漏極電極層上的絕緣層構(gòu)成的第2開口，而且，經(jīng)由上述第1及第2開口，用和上述象素電極相同材料構(gòu)成的導(dǎo)電材料層連接上述柵極電極層和上述源、漏電極層。
5.權(quán)利要求4中所述的有源矩陣基板，其特征在于上述第1開口貫通柵極電極材料層上的第1絕緣膜及該第1絕緣膜上的第2絕緣膜的重迭膜而形成，上述第2開口僅貫通源、漏極電極層上的上述第2絕緣膜而形成。
6.權(quán)利要求4中所述的有源矩陣基板，其特征在于上述象素電極以及與象素電極相同材料構(gòu)成的上述導(dǎo)電材料層由ITO(Indium Tin Oxide)膜構(gòu)成。
7.權(quán)利要求4中所述的有源矩陣基板，其特征在于與上述掃描線及上述信號線中至少一條線電等效的部位是用于連接外部端子的電極(壓焊區(qū))，另外，上述共用電位線是在交流驅(qū)動液晶之際給出作為基準(zhǔn)的基準(zhǔn)電位的線(LC-COM線)或者液晶顯示裝置的制造階段，把用于連接上述外部端子的電極共同連接起來形成等電位的線(保護(hù)環(huán))。
8.權(quán)利要求7中所述的有源矩陣基板，其特征在于上述防止靜電破壞用保護(hù)裝置設(shè)置在用于連接上述外部端子的電極(壓焊區(qū))和交流驅(qū)動上述液晶之際給出作為基準(zhǔn)電位的線(LC-COM線)之間，以及將連接上述外部端子的電極(壓焊區(qū))和把連接上述外部端子的電極(壓焊區(qū))共同連接起來構(gòu)成等電位的線(保護(hù)環(huán))之間這兩者上。
9.權(quán)利要求4中所述的有源矩陣基板，其特征在于上述防止靜電破壞用裝置具備把第1二極管的陽極和第2二極管的陰極共同連接，把上述第1二極管的陰極和上述第2二極管的陽極共同連接構(gòu)成的雙向二極管。
10.一種液晶顯示裝置，該裝置使用權(quán)利要求4～權(quán)利要求9的任一項(xiàng)中所述的有源矩陣基板構(gòu)成。
11.一種有源矩陣基板的制造方法，其特征在于經(jīng)過包含下述(A)～(G)的制造工序的基板制造工序來制造有源矩陣基板(A)在基板上形成柵極電極層以及以與該柵極電極層同一材料構(gòu)成的柵極電極材料層的工序；(B)在上述柵極電極層及柵極電極材料層上形成柵極絕緣膜的工序；(C)在上述柵極絕緣膜上，在具備與上述柵極電極層平面重迭的形態(tài)下形成溝道層和歐姆接觸層的工序；(D)在形成連接在上述歐姆接觸層的源漏電極層的同時(shí)，在上述絕緣膜上預(yù)定區(qū)域形成以與上述源、漏極電極相同材料構(gòu)成的源、漏極電極材料層的工序；(E)形成保護(hù)膜使之復(fù)蓋上述源、漏電極層以及上述源、漏電極材料層的工序；(F)選擇性地刻蝕存在于上述柵極電極層或柵極電極材料層上的上述柵極絕緣膜及上述保護(hù)膜的重迭膜，形成使上述柵極絕緣層或上述電極材料層的部分表面露出的第1開口，同時(shí)，選擇性地刻蝕上述源、漏極電極層或上述源、漏極電極材料層上的上述保護(hù)膜，形成使上述源、漏極電極層或上述源、漏極電極材料層的部分表面露出的第2開口的工序；(G)經(jīng)由上述第1或第2開口把導(dǎo)電性材料層連接到上述柵極電極層、上述柵極電極材料層，上述源、漏電極或上述源、漏電極材料層的工序。
12.權(quán)利要求11中所述的有源矩陣基板的制造方法，其特征在于通過經(jīng)由權(quán)利要求11的工序(A)～(G)，在上述有源矩陣基板上形成；連接掃描線和信號線的薄膜晶體管(TFT)；連接在上述薄膜晶體管上的象素電極；連接上述薄膜晶體管的柵極電極層及源、漏電極層而構(gòu)成的防止靜電破壞的用二極管。
13.權(quán)利要求11中所述的有源矩陣基板的制造方法，其特征在于作為上述工序(G)中的導(dǎo)電性材料層使用由和象素電極相同材料構(gòu)成的層。
14.權(quán)利要求11中所述的有源矩陣基板的制造方法，其特征在于作為上述工序(G)中的導(dǎo)電性材料層使用ITO(Indium TinOxide)。
15.一種防止在有源矩陣型液晶顯示裝置中包含的有源元件的靜電破壞的方法，該有源矩陣型液晶顯示裝置的構(gòu)成包括連接到矩陣狀配置的掃描線和信號線上的薄膜晶體管(TFT)以及連接在該薄膜晶體管一端上的象素電極的象素部分，其特征在于把權(quán)利要求4中所述的靜電保護(hù)裝置連接在上述掃描線及信號線中至少一條線或與該線電等效的部位和共用電位線之間，由此防止液晶顯示裝置中包含的有源元件的靜電破壞。
全文摘要
能夠削減反交錯(cuò)結(jié)構(gòu)的非晶硅薄膜晶體管制造工序的新制造方法、具備用其制造方法做成的靜電保護(hù)裝置的有源矩陣基板及使用了其基板的液晶顯示裝置。在薄膜晶體管的制造工序中同時(shí)形成連接孔和用于連接外部端子的開口，并都把ITO膜作為布線使用。靜電保護(hù)裝置由連接在用于連接在外部端子的電極(壓焊區(qū))和共用電位線之間的、用MOS晶體管構(gòu)成的雙向二極管(靜電保護(hù)元件)組成。靜電保護(hù)元件實(shí)質(zhì)上是晶體管，電流容量大，還有，能夠直接使用象素部分的TFT形成工序形成而不使工序復(fù)雜化。
文檔編號H01L27/02GK1165568SQ96191152
公開日1997年11月19日 申請日期1996年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月3日
發(fā)明者佐藤尚 申請人:精工愛普生株式會社