专利名称：有源矩阵衬底及其制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置或有机EL显示装置等中使用的有源矩阵衬底。
背景技术：
作为液晶显示装置或有机EL显示装置等光电显示装置，已知的有在绝缘衬底上设置多个薄膜晶体管(TFT)等开关元件并按各象素独立施加电压的有源矩阵型显示装置。
特别，在使用液晶作为光电元件的显示装置中，为了得到明亮的、高的显示质量，重要的是实现各象素的显示面积大、即开口率高的有源矩阵衬底。
作为一种能实现这样高开口率的有源矩阵衬底，例如，提出了具有专利文献1所示的结构的衬底。在该专利文献1中，公开了形成有机类的层间绝缘膜将栅极信号线和源极信号线覆盖并在其上形成象素电极的结构。在这样的有源矩阵衬底中，因可以使象素电极覆盖各信号线，故能够提高液晶显示装置的开口率，同时，可以屏蔽由各信号线产生的电场从而抑制液晶取向不良的现象。
但是，在上述那样的有源矩阵衬底中，因有机类的层间绝缘膜具有吸水性和通水性，故层间绝缘膜的水份浓度可能会上升。在该状态下，若对TFT施加电压，就会因由水份极化了的层间绝缘膜的影响而在半导体层的沟道部表面产生感应电荷。因此，TFT的OFF电流特性劣化，存在产生显示斑块等显示不良的问题。
作为解决该问题的方法之一，例如提出了专利文献2所示的结构。
在该专利文献2公开的有源矩阵衬底中，在有机类的层间绝缘膜的下层形成由氮化硅等形成的无机类的钝化膜，以保护半导体层的沟道部。此外，有机类的层间绝缘膜利用含有吸水性粒子或水份吸着性粒子的有机材料形成。因此，可以防止因水份的极化而引起的TFT的OFF特性的劣化。
专利文献1特开平9-325330号公报(图1和图2)
专利文献2特开2000-221488号公报(图1、图4和图5)但是，在专利文献2公开的结构中，当蚀刻无机类的钝化膜时，有可能会蚀刻到位于钝化膜的下层的绝缘膜部分，从而使象素电极和辅助电容电极短路。
即，在专利文献2公开的有源矩阵衬底中，为了连接漏极和象素电极，就需要对无机类的钝化膜进行干蚀刻等来形成接触孔。这时，就会在用来形成源极和漏极的金属膜、特别是在该金属膜的接触孔形成部分存在针孔。于是，在利用干蚀刻除去钝化膜的工艺中，有可能通过该针孔同时将金属膜下层的栅极绝缘膜蚀刻掉。这一来，接触孔通过栅极绝缘膜到达下层的辅助电容电极，使象素电极和辅助电容电极短路，产生显示不良的现象。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种高开口率的有源矩阵衬底，其能够防止象素电极和辅助电容电极之间的电短路。
本发明的有源矩阵衬底具有衬底、在上述衬底上形成的栅极线和辅助电容电极、将上述栅极线和上述辅助电容电极覆盖的第1层间绝缘膜、在上述第1层间绝缘膜上与上述栅极线交叉形成的源极线、用来在上述栅极线和上述源极线的交叉部分构成开关元件的半导体层、与上述各开关元件对应设置的漏极、将上述源极线、上述半导体层和上述漏极覆盖的第2层间绝缘膜、以及通过在上述第2层间绝缘膜上形成的接触孔而连接到上述漏极上的象素电极，上述漏极的一部分与上述辅助电容电极对置设置并将上述第1层间绝缘膜夹在中间，以便形成对上述象素电极的保持电容，同时，上述接触孔形成为在避开上述辅助电容电极的配设区并且被上述辅助电容电极的配设区包围的部分到达上述漏极。
若按照本发明的有源矩阵衬底，接触孔形成为在避开辅助电容电极的配设区并且被上述辅助电容电极的配设区包围的部分到达漏极，所以，可以防止接触孔形成为贯通到辅助电容电极，防止象素电极和辅助电容电极之间的电短路。此外，因象素电极相对各线重叠配设，故可以成为高开口率。
图1是表示实施方式1的有源矩阵衬底的平面图。
图2是图1的A-A线的剖面图。
图3是图1的B-B线的剖面图。
图4是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图5是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图6是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图7是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图8是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图9(a)～图9(e)是在图1的A-A线中表示同样的制造方法的剖面工序图。
图10(a)～图10(f)是图1的A-A线的剖面工序图。
图11(a)～图11(f)是图1的B-B线的剖面工序图。
图12是表示实施方式2的有源矩阵衬底的平面图。
图13是图12的C-C线的剖面图。
图14是图12的D-D线的剖面图。
图15是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图16是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图17是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图18是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图19是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图20是表示有源矩阵衬底的制造方法的平面工序图。
图21(a)～图21(g)是在图1的A-A线中表示同样的制造方法的剖面工序图。
具体实施例方式
实施方式1.
下面，说明本发明的实施方式1的有源矩阵衬底。再有，在本实施方式中，就适用于透射型液晶显示装置的有源矩阵衬底进行说明。
图1是表示有源矩阵衬底的平面图，图2是图1的A-A线的剖面图，图3是图1的B-B线的剖面图。
该有源矩阵衬底在作为衬底的透明绝缘性衬底1上形成多个栅极线2(扫描线)和多个辅助电容电极3(参照图4和图9(a))。各栅极线2呈直线状形成，多个栅极线2在透明绝缘性衬底1上形成，彼此隔开适当的间隔，大致平行地延伸。在各栅极线2中，形成后述的半导体膜6的部分起薄膜晶体管的栅极的作用。
各辅助电容电极3在由各栅极线2和后述的各源极线9(信号线)包围的区域内形成(参照图4和图9(a))。这里，各辅助电容电极3设在相邻的各栅极线2的大致中央部，形成为沿栅极线2的延伸方向延伸的从平面上看近似长方形的形状。此外，各辅助电容电极3在栅极线2的延伸方向上，使相邻的辅助电容电极3彼此相互连接。在各辅助电容电极3上形成孔部3h。
该各辅助电容电极3经第1层间绝缘膜5与后述各漏极10的一部分对置。而且，由各辅助电容电极3和一部分漏极10形成保持电容。由此，保持施加给后述的象素电极15的显示用信号电位，进行稳定的显示。
此外，在上述透明绝缘性衬底1上形成第1层间绝缘膜5使其覆盖各栅极线2和各辅助电容电极3(参照图5和图9(b))。在该第1层间绝缘膜5上，形成半导体膜6和欧姆接触膜7(参照图5和图9(b))。半导体膜6大致呈直线状形成，多个半导体膜6沿和栅极线2大致正交的方向近似并列地延伸形成。此外，半导体膜6在半导体膜6和栅极线2交叉的部分具有沿栅极线2的延伸方向延伸出的半导体形成部分6a。在该半导体膜6上形成欧姆接触膜7。
上述半导体形成部分6a的一侧部连接到后述的源极8上，同时，另一侧部连接到后述的漏极10上。此外，在半导体形成部分6a的大致中间部位形成沟道部11。由此，构成作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)。
再有，在本实施方式中，具有半导体膜6和欧姆接触膜7的半导体图形在源极线9的下层沿该源极线9延伸。即，半导体图形在各栅极线2和各源极线9的交叉部分上，不仅向构成薄膜晶体管的部分之外的部分，而且还向各源极线9的下层部分延伸。由此，即使源极线9途中断线，半导体图形中向源极线9的下层部分延伸的部分也起源极线9的冗余线的作用，可以防止隔断电信号。
此外，在上述第1层间绝缘膜5上形成源极线9和漏极10(参照图6和图9(c))。源极线9大致呈直线状形成，多根源极线9沿和栅极线2交叉的方向近似并列地延伸形成。这里，各源极线9在上述半导体膜6和栅极线2上形成。此外，在源极线9和栅极线2交叉的部分，沿栅极线2的延伸方向设置源极8。该源极8连接在半导体形成部分6a的一侧部上。
漏极10在辅助电容电极3的上方区域展开，并且具有在半导体形成部分6a的另一侧部上延伸的形状。这里，漏极10形成为平面视图的近似T字状，在其宽度方向上延伸的部分在辅助电容电极3的上方区域展开，与辅助电容电极3对置，将第1层间绝缘膜5夹在中间。由该漏极10的部分和辅助电容电极3形成对后述的象素电极15的保持电容。
此外，形成第2层间绝缘膜12，将上述第1层间绝缘膜5、半导体图形、源极8、源极线9和漏极10覆盖(参照图7和图9(d))。使该第2层间绝缘膜12具有平坦的表面。
在该第2层间绝缘膜12上形成接触孔14。接触孔14形成为贯通第2层间绝缘膜12，到达漏极10(参照图7和图9(d))。
此外，该接触孔14在避开辅助电容电极3的配设区并且被上述辅助电容电极3的配设区包围的部分到达上述漏极10。这里，在辅助电容电极3上形成的孔部3h形成区的对应部分，形成接触孔14使其到达漏极10。再有，这里，所谓接触孔14被辅助电容电极3的配设区包围，在本实施例中，除了接触孔14中的与漏极10接触的部分全部被辅助电容电极3的配设区从四面包围的方式之外，还包括接触孔14中的与漏极10接触的部分全部被辅助电容电极3的配设区三面或两面包围的方式和接触孔14中的与漏极10接触的部分局部被辅助电容电极3的配设区三面或两面包围的方式。
换言之，为了确保对象素电极15有足够的辅助电容，接触孔14形成为在与辅助电容电极3的形成预定区重叠的部分到达漏极10。而且，实际的辅助电容电极3的形成区形成为避开接触孔14到达漏极10的部分，即形成孔部3h。
进而，在第2层间绝缘膜12的表面形成象素电极15(参照图8和图9(e))。这里，象素电极15形成为在由栅极线2和源极线9包围的近似方形的几乎整个区域内展开。该象素电极15通过上述接触孔14连接到漏极10上。
说明这样构成的有源矩阵衬底的制造方法。图4～图8是表示同样的制造方法的平面工序图，图9(a)～图9(e)是在图1的A-A线中表示同样的制造方法的剖面工序图。
首先，如图4和图9(a)所示，在作为衬底的透明绝缘性衬底1上形成栅极线2和辅助电容电极3。
即，在玻璃衬底等透明绝缘性衬底1上形成第1金属薄膜，利用第1次照相制版工序形成各栅极线2和各辅助电容电极3。这时，在各辅助电容电极3上形成孔部3h。
更具体地说，利用公知的使用了Ar气的溅射法等在透明绝缘性衬底1上形成例如200nm厚的作为上述金属薄膜的铬(Cr)膜。溅射条件例如在DC磁控管溅射方式下，成膜功率密度是3W/cm2，氩(Ar)气流量是40sccm。
此外，在其后的照相制版工序中形成保护膜图形，使用公知的包含硝酸铈铵的溶液对铬膜进行蚀刻，然后，除去保护膜图形，形成上述各栅极线2和辅助电容电极3。
其次，如图5和图9(b)所示，形成第1层间绝缘膜5、半导体膜6和欧姆接触膜7。
即，在上述透明绝缘性衬底1上形成第1层间绝缘膜5，将各栅极线2和各辅助电容电极3覆盖。其次，依次形成半导体膜和欧姆接触膜。接着，在第2次照相制版工序中，除去一部分半导体膜和欧姆接触膜，形成用来构成作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)的、由半导体膜6和欧姆接触膜7形成的半导体图形。
更具体地说，例如，使用化学气相成膜(CVD)法依次成膜，作为第1层间绝缘膜5，形成400nm厚的氮化硅(SiNxx是正数)膜，作为半导体膜，形成150nm厚的非晶硅(a-Si)膜，作为欧姆接触膜，形成30nm厚的掺杂了磷(P)作为杂质的n+型a-Si膜。其次，在照相制版工序中形成保护膜图形之后，利用使用了氟类气体的公知的干蚀刻法等，对a-Si膜和n+型a-Si膜进行蚀刻。然后，除去保护膜图形，形成具有规定形状的半导体膜6和欧姆接触膜7的半导体图形。再有，在后面的工序中对半导体形成部分6a形成沟道部11。
其次，如图6和图9(c)所示，在上述第1层间绝缘膜5上形成源极线9、源极8和漏极10。
即，形成第2金属膜，将上述第1层间绝缘膜5和半导体图形覆盖。接着，在第3次照相制版工序中，形成源极线9、源极8和漏极10。
更具体地说，例如，使用溅射法，形成200nm厚的铬膜，并利用照相制版工序形成保护膜图形。然后，使用包含硝酸铈铵的溶液进行铬膜的蚀刻，形成源极线8、源极9和漏极10。进而，采用公知的使用了氟类气体的干蚀刻法等对源极8和漏极10之间的n+型a-Si(欧姆接触膜7)进行蚀刻，形成薄膜晶体管的沟道部11，然后，除去保护膜图形。
其次，如图7和图9(d)所示，形成第2层间绝缘膜12，并在该第2层间绝缘膜12上形成接触孔14。第2层间绝缘膜12将上述半导体图形、源极8、源极线9和漏极10覆盖。此外，这里，形成作为无机类绝缘膜的第1绝缘膜12a，在其上形成作为有机类绝缘膜的第2绝缘膜12b，由此，使第2层间绝缘膜12成为2层结构。当然，第2层间绝缘膜也可以是包含其他层的多层结构，或者，也可以是由氮化硅或氧化硅等无机类绝缘膜构成的单层结构。此外，接触孔14形成为从第2层间绝缘膜12的表面贯通到漏极10的表面的有底的孔穴形状。该接触孔14在与辅助电容电极3上形成的孔部3h对应的上方区域到达漏极10。
更具体地说，例如，作为第1绝缘膜12a，形成100nm厚的SiNx(x是正数)等的无机类绝缘膜。然后，使用旋涂法等，涂敷厚度为3.2～3.9μm的感光性有机树脂(例如，JSR株式会社制的产品号为PC335的树脂材料)，形成由感光性有机树脂膜形成的第2绝缘膜12b。接着，在第4次照相制版工序中，在由感光性有机树脂膜形成的第2绝缘膜12b上形成接触孔14a(对于该阶段的接触孔14a参照图9(d))。该接触孔14a在上述辅助电容电极3的孔部3h的形成区域的上方位置形成。其次，采用使用了氟类气体的公知的干蚀刻法等，蚀刻并除去接触孔14a下方的第1绝缘膜(SiNx)12a。由此，接触孔14贯通第1和第2绝缘膜12a、12b，在与上述孔部3h对应的区域、即避开辅助电容电极3的配设区域的部分到达漏极10。
最后，如图8和图9(e)所示，在第2层间绝缘膜12上形成多个象素电极15，同时，使各象素电极15通过各接触孔14与对应的各漏极10连接。
更具体地说，首先，在第2层间绝缘膜12上和从接触孔14的内周到漏极10的表面上形成透明导电性膜。透明导电性膜例如使用溅射法等形成100nm厚的包含氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的ITO(氧化铟锡)膜来形成。其次，在第5次照相制版工序中，在形成保护膜图形之后，使用公知的包含盐酸和硝酸的溶液蚀刻透明导电性膜，然后，除去保护膜图形，由此可以形成透明的象素电极15。该各象素电极15通过接触孔14连接到各漏极10上。
经过以上工序，可以制造出TFT有源矩阵衬底。相对该有源矩阵衬底，面对面配置具有遮光板或滤色片、对置电极和取向膜等的衬底，同时，在这些衬底之间设置液晶层，由此制造出液晶显示装置。
按照像以上那样构成的有源矩阵衬底及其制造方法，可以防止象素电极15和辅助电容电极3之间的电短路，同时实现高的开口率。
参照图10和图11说明防止象素电极15和辅助电容电极3之间的电短路的效果。再有，图10(a)～图10(f)是图1的A-A线的剖面工序图，图11(a)～图11(f)是图1的B-B线的剖面工序图。
即，在制造有源矩阵衬底时，如图10(c)或图11(c)所示，有时会出现在一部分漏极10上产生膜的缺损或针孔18a的不良现象。这样的不良现象例如是因在上述第2金属膜成膜时产生的异物的原因引起的。而且，当在漏极10的一部分上产生膜的缺损或针孔18a时，如图10(d)或图11(d)所示，在其上形成的第1绝缘膜(SiNx)12a会出现覆盖性不良的部分18b。而且，当在由感光性有机树脂等形成的第2绝缘膜12b上形成接触孔14a之后，如图10(e)或图11(e)所示，采用使用了氟类气体的干蚀刻法等，蚀刻并除去该接触孔14a下的第1绝缘膜12a。这时，氟类气体通过针孔18a等到达下层的第1层间绝缘膜5，在接触孔14的下部，第1层间绝缘膜5被部分除去。即，接触孔14从第2层间绝缘膜12贯通漏极10的针孔18a而到达第1层间绝缘膜5。
这时，像现有技术一样，若在接触孔14的下方设置辅助电容电极3(换言之，没有辅助电容电极3的孔部3h)，则象素电极15通过接触孔14连接到漏极10和辅助电容电极3双方上。因此，不能使对置的漏极10和辅助电容电极3之间保持电位，对应的象素电极15会出现显示不良的现象。
另一方面，在该有源矩阵衬底中，接触孔14形成为在避开辅助电容电极3的配设区的部分到达漏极10。即，成为在接触孔14的下方不配设辅助电容电极3的结构。因此，即使在漏极10产生针孔18a等、其下侧的第1层间绝缘膜5部分被蚀刻的情况下，在接触孔14的下部也只有再下一层透明绝缘性衬底1露出来。因此，如图10(f)所示，象素电极15只是通过接触孔14与漏极10连接，可以防止发生和辅助电容电极3短路的情况。
而且，如图11(f)所示，在未形成接触孔14的区域，漏极10和辅助电容电极3经第1层间绝缘膜5对置，并在其间形成保持电容。因此，施加给象素电极15的信号电位被正常保持下来，可以防止引起显示不良。
特别地，因为辅助电容电极3具有孔部3h，在辅助电容电极3中，孔部3h的周边部在象素电极15和漏极10接触的部分的周围与漏极10面对面设置，所以，可以对象素电极15形成足够的保持电容，同时可以有效地防止象素电极15和辅助电容电极3之间的电短路。
此外，如图11(c)所示，即使在未形成接触孔14的区域、漏极10产生膜的缺损或针孔18a，因接触孔14本身没有形成，故第1层间绝缘膜5也不会被蚀刻，可以防止漏极10和辅助电容电极3的短路。
进而，因第1绝缘膜(SiNx)12a产生的覆盖不良部分18b也完全被设在其上层的由感光性有机树脂膜等形成的第2绝缘膜12b覆盖，故可以防止象素电极15和辅助电容电极3、或漏极10和辅助电容电极3之间的电短路。
当然，因象素电极15可以相对栅极线2或源极线9等各种信号线等重叠配置，故能够实现高的开口率。
如上所述，若按照本实施方式，可以防止因象素电极15和辅助电容电极3间的电短路引起的显示不良，可以得到成品率高的有源矩阵衬底。进而，通过使用该有源矩阵衬底，可以以高的开口率得到显示特性优异的显示装置。
特别地，当第1层间绝缘膜5由包含氮化硅或氧化硅的无机类绝缘膜构成时，在接触孔14形成时容易出现贯通到辅助电容电极3的问题。更具体地说，例如，当第1层间绝缘膜5由包含氮化硅或氧化硅的无机类绝缘膜构成，且第2层间绝缘膜12由包含氮化硅或氧化硅的无机类绝缘膜、或者由下层是包含氮化硅或氧化硅的无机类绝缘膜、上层进而形成了绝缘层的多层膜构成时，容易发生上述那样的问题。这是因为，在这样的情况下，当蚀刻第2层间绝缘膜12的无机类绝缘膜部分时，通过针孔等将第1层间绝缘膜5也蚀刻掉了。因此，在具有上述那样的层的结构的情况下，本发明特别有效。
实施方式2.
下面，说明本发明实施方式2的有源矩阵衬底。再有，在本实施方式中，就适用于半透射型液晶显示装置的有源矩阵衬底进行说明。
图12是表示有源矩阵衬底的平面图，图13是图12的C-C线的剖面图，图14是图12的D-D线的剖面图。
下面，说明该实施方式2的有源矩阵衬底和实施方式1的有源矩阵衬底的主要的不同点。再有，对于和上述实施方式1的构成要素相同的构成要素添加同一符号并省略说明。
即，在上述实施方式1中，象素电极15只由透明导电性膜构成，而在实施方式2中，用来显示象素的象素电极部分包含作为反射膜的反射象素电极115a和作为透明膜的透明象素电极115b的两种。这里，透明象素电极115b在约占象素电极部分一半(更具体地说占象素电极的上半部分还多一点)的区域内形成，反射象素电极115a在约占象素电极部分一半(更具体地说占象素电极的下半部分还差一点)的区域和将透明象素电极115b包围的区域内形成(参照图20和图21(b))。此外，反射象素电极115a和透明象素电极115b包含接触孔14，在它们的边界部分和透明象素电极115b的周围形成在部分重叠的区域内。
此外，在上述实施方式1中，为了尽量防止光的透过，在象素电极15的大致中央部分成线状形成辅助电容电极3，而在本实施方式2中，辅助电容电极103大致跨过整个反射象素电极115a的形成区域而形成。在该辅助电容电极103中，在用来显示象素的象素电极部分的大致中央部形成孔部103h(参照图15和图21(a))。
进而，扩展到该辅助电容电极103的大致整个形成区域，形成漏极110(参照图17和图21(c))。
此外，在透明象素电极115b的部分，除去第1层间绝缘膜5和第2层间绝缘膜12，透明象素电极115b形成为与透明绝缘性衬底1直接接触(参照图21(f)和图21(g))。
这样的有源矩阵衬底可以在反射光的反射象素电极115a的整个形成区形成辅助电容电极103。即，因透明象素电极115b使用透射光显示图像，故需要尽量避免在其下层设置有遮光性的电极。与此相对，因反射象素电极115a反射光来显示图像，故即使在其下层形成有遮光性的辅助电容电极103也没有问题，可以在反射象素电极115a的整个形成区形成辅助电容电极103。由此，可以增大辅助电容电极103的面积，增大象素显示用信号电位的保持电容，提高显示质量。
说明该有源矩阵衬底的制造方法。图15～图20是表示同样的制造方法的平面工序图，图21(a)～图21(g)是在图12的C-C线中表示同样的制造方法的剖面工序图。
首先，如图15和图21(a)所示，在作为衬底的透明绝缘性衬底1上形成栅极线2和辅助电容电极103(参照图15的有阴影的区域)。
即，在玻璃衬底等透明绝缘性衬底1上形成第1金属薄膜，利用第1次照相制版工序形成各栅极线2和各辅助电容电极103。这时，在各辅助电容电极103上形成孔部103h。
更具体地说，利用公知的使用了Ar气的溅射法等在透明绝缘性衬底1上形成例如200nm厚的作为上述金属薄膜的铬(Cr)膜。溅射条件例如在DC磁控管溅射方式下，成膜功率密度是3W/cm2，氩(Ar)气流量是40sccm。
此外，在其后的照相制版工序中形成保护膜图形，使用公知的包含硝酸铈铵的溶液对铬膜进行蚀刻，然后，除去保护膜图形，形成上述各栅极线2和辅助电容电极103。
其次，如图16和图21(b)所示，形成第1层间绝缘膜5、半导体膜6和欧姆接触膜7。
即，在上述透明绝缘性衬底1上形成第1层间绝缘膜5，将各栅极线2和各辅助电容电极103覆盖。其次，依次形成半导体膜和欧姆接触膜。接着，在第2次照相制版工序中，除去一部分半导体膜和欧姆接触膜，形成用来构成作为开关元件的薄膜晶体管(TFT)的、由半导体膜6和欧姆接触膜7形成的半导体图形。
更具体地说，例如，使用化学气相成膜(CVD)法依次成膜，作为第1层间绝缘膜5，形成400nm厚的氮化硅(SiNxx是正数)膜，作为半导体膜，形成150nm厚的非晶硅(a-Si)膜，作为欧姆接触膜，形成30nm厚的掺杂了磷(P)作为杂质的n+型a-Si膜。其次，在照相制版工序中形成保护膜图形之后，利用使用了氟类气体的公知的干蚀刻法等，对a-Si膜和n+型a-Si膜进行蚀刻。然后，除去保护膜图形，形成具有规定形状的半导体膜6和欧姆接触膜7的半导体图形。再有，在后面的工序中对半导体形成部分6a形成沟道部11。
再有，具有半导体膜6和欧姆接触膜7的半导体图形如在上述实施方式1所述那样，在源极线9的下层，沿该源极线9延伸，和上述实施方式1一样，起源极线9的冗余线的作用。
其次，如图17和图21(c)所示，在上述第1层间绝缘膜5上形成源极线9、源极8和漏极110。
即，形成第2金属膜，将上述第1层间绝缘膜5和半导体图形覆盖。接着，在第3次照相制版工序中，形成源极线9、源极8和漏极110。
更具体地说，例如，使用溅射法，形成200nm厚的铬膜，并利用照相制版工序形成保护膜图形。然后，使用包含硝酸铈铵的溶液进行铬膜的蚀刻，形成源极8、源极线9和漏极110。进而，采用公知的使用了氟类气体的干蚀刻法等对源极8和漏极110之间的n+型a-Si(欧姆接触膜7)进行蚀刻，形成薄膜晶体管的沟道部11，然后，除去保护膜图形。
其次，如图18、图21(d)和图21(e)所示，形成第2层间绝缘膜12，并在该第2层间绝缘膜12上形成凹形的凹陷图形孔116a和接触孔14a。
即，第2层间绝缘膜12将上述半导体图形、源极8、源极线9和漏极110覆盖。这里，形成作为无机类绝缘膜的第1绝缘膜12a，进而，形成作为有机类绝缘膜的第2绝缘膜12b，由此，使第2层间绝缘膜12成为2层结构。
此外，凹陷图形孔部116形成为在该区域内除去第1层间绝缘膜5和第2层间绝缘膜12并使透明绝缘性衬底1露出的孔穴形状(图21(e))。
接触孔14形成为从第2层间绝缘膜12的表面贯通到漏极110的表面的有底的孔穴形状。该接触孔14在与辅助电容电极103上形成的孔部103h对应的上方区域到达漏极110(图21(e))。
更具体地说，例如，作为第1绝缘膜12a，形成100nm厚的SiNx(x是正数)等的无机类绝缘膜。然后，使用旋涂法等，涂敷厚度为3.2～3.9μm的感光性有机树脂(例如，JSR株式会社制的产品号为PC335的树脂材料)，形成由感光性有机树脂膜形成的第2绝缘膜12b。接着，在第4次照相制版工序中，在由感光性有机树脂膜形成的第2绝缘膜12b上形成接触孔14a和凹陷图形孔部116a(对于该阶段的接触孔14a和凹陷图案孔部116a可参照图21(d))。该接触孔14a在上述辅助电容电极103的孔部103h的形成区域的上方形成。此外，凹陷图案孔部116a在形成透明象素电极115b的区域内展开。
其次，采用公知的使用了氟类气体的干蚀刻法等，蚀刻并除去接触孔14a下方的第1绝缘膜(SiNx)，同时，除去凹陷图形孔部116a下方的第1绝缘膜(SiNx)和第1层间绝缘膜5(SiNx)(参照图21(e))。由此，在孔部103h的对应区域内，形成贯通第2层间绝缘膜12并到达漏极110的接触孔14，同时，在透明象素电极115b的对应区域内，形成贯通第2层间绝缘膜12和第1层间绝缘膜5并到达透明绝缘性衬底1的凹陷图形孔部116。
然后，形成多个包含透明象素电极115b和反射象素电极115a的象素电极部分。
即，如图19和图21(f)所示，在透明绝缘性衬底1和第2层间绝缘膜12上，形成透明导电性膜，在第5次照相制版工序中，在透过象素部分，作为第1象素电极形成透明象素电极115b。该透明象素电极115b在成为各象素的区域(这里是方形区)中形成在由透射产生的象素显示区内，同时，延伸到接触孔14内部区域，通过接触孔14与各漏极110连接。
更具体地说，透明导电性膜例如使用溅射法等形成100nm厚的包含氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)的ITO(氧化铟锡)膜。其次，在第5次照相制版工序中，在形成保护膜图形之后，使用公知的包含盐酸和硝酸的溶液蚀刻透明导电性膜，然后，除去保护膜图形，由此可以形成透明象素电极115b。
接着，如图20和图21(g)所示，形成具有高反射性的金属薄膜，在第6次照相制版工序中，作为第2象素电极形成反射象素电极115a。
更具体地说，具有高反射性的金属薄膜具有2层结构，首先，使用溅射法等形成100nm厚的钼(Mo)膜或在Mo中添加了少量其他元素的Mo合金膜等，然后，作为具有高反射性的反射膜，在其上形成300nm厚的铝(Al)膜或在Al中添加了少量其他元素的Al合金膜。作为Mo合金，例如，可以列举添加了铌(Nb)的MoNb合金或添加了钨(W)的MoW合金。作为铝合金，可以列举添加了0.5～3wt％的钕(Nd)的AlNd合金等。这样，作为具有高反射性的金属薄膜，例如，形成AlNd/MoNb或AlNd/MoW的两层膜。
然后，在第6次照相制版工序中，在进行了保护膜的构图之后，使用包含磷酸、硝酸和醋酸的溶液蚀刻上述两层膜，然后，除去保护膜，形成反射象素电极115a。
这里，反射象素电极115a下层的MoNb合金膜或MoW合金膜起到防止因接触孔14的底面的膜的台阶而产生的断线和不使AlNd膜与作为下层的透明象素电极115b的ITO膜直接接触的屏障作用。
即，假如不在下层形成MoNb合金膜或MoW合金膜，而在作为透明象素电极115b的ITO膜表面直接形成AlNd膜，则在ITO和AlNd的界面生成AlOx(氧化铝)反应层，使电阻增大，产生不能使电信号从透明象素电极115b传送到反射象素电极115a的问题，成为显示不良的原因。此外，在上述第6次照相制版工序中的保护膜显像工序中，恐怕ITO和AlNd之间会在显像液中产生电池反应，对透明象素电极115b进行还原腐蚀。因此，通过在作为透明象素电极115b的ITO膜和AlNd膜之间介有MoNb合金膜或MoW合金膜而防止两者直接接触，可以确保透明象素电极115b和反射象素电极115a的电连接性能，而且，可以防止透明象素电极115b在显像液中发生还原腐蚀。
经过以上工序，可以制造出半透射型液晶显示装置用的有源矩阵衬底。相对该有源矩阵衬底，面对面配置具有遮光板或滤色片、对置电极和取向膜等的衬底，同时，在这些衬底之间设置液晶层，由此制造出既可作为透射型又可作为反射型显示的半透射型液晶显示装置。
按照像以上那样构成的有源矩阵衬底及其制造方法，在辅助电容电极103上设置孔部103h，接触孔14在与孔部103h的形成区对应的部分到达漏极110，所以，因为和在实施方式1中所述的同样的原因，即使漏极110的膜产生缺损或针孔等，也可以防止反射象素电极115a或透明象素电极115b和辅助电容电极103之间的电短路，可以防止因短路引起的显示不良。由此，可以制造出成品率高的TFT有源矩阵衬底。
进而，通过使用该TFT有源矩阵衬底，可以得到开口率高、显示特性优异的显示装置。
特别地，在本实施方式2中，因用来显示象素的象素电极部分具有反射象素电极115a和透明象素电极115b，故可以在整个反射象素电极115a的形成区形成辅助电容电极103并增大辅助电容电极103的面积，由此，可以得到辅助电容更大、显示特性更好的结构。
变形例再有，虽然说明了使用Cr金属薄膜作为导电膜的例子，但不限于此，也可以使用各种各样的导电膜。例如，可以使用Mo或Mo合金、Al或Al合金，这时，与Cr薄膜相比，可以使布线或电极的电阻降低到约1/2～1/4。
但是，在使用Mo合金或Al合金的情况下，当使用包含盐酸和硝酸的溶液蚀刻用ITO膜形成的透明象素电极115b时，若层间绝缘膜有缺陷等，则该溶液会渗入下层，使Mo合金或Al合金严重腐蚀，有增加次品率之虞。这时，最好在非晶状态下对用来形成透明象素电极115b的透明导电膜进行成膜。这是因为，由于非晶态的透明导电膜化学上不稳定，所以可以使用像草酸那样的弱酸(不会腐蚀Mo合金或Al合金)进行蚀刻加工，这样可以防止因溶液渗入下层而使Mo合金或Al合金发生腐蚀断线。
另一方面，当在透明导电膜处于非晶状态时例如像本发明的实施方式2那样，接着进行形成反射象素电极115a的工序的情况下，当对反射象素电极115a的金属薄膜AlNd/MoNb或AlNd/MoW的层叠膜进行蚀刻时，透明象素电极115b会从非晶态透明导电膜开始腐蚀。因此，这时，最好在以非晶态的形式形成透明象素电极115b之后，使其变成化学上稳定的结晶状态。
作为这样的透明导电膜的最好的例子，可以使用对ITO(In2O3+SnO2)添加氧化锌(ZnO)使其非晶化的3重透明导电膜，或者使用对现有公知的ITO膜，通过使其在作为溅射气体的在现有公知的Ar气和氧气中进而添加了氢(H2)气和水(H2O)蒸气的混合气体中成膜而使其非晶化的ITO膜。这些实施例的非晶态透明导电膜通常通过在摄氏170度～250度左右的加热处理可以变成化学上稳定的结晶状态。因此，在实施方式1中，在图9(e)的工序结束之后，通过进行加热处理，此外，在实施方式2中，通过在图21(f)的工序之后进行摄氏200度左右的加热处理，或者，利用在图21(g)的反射象素电极115a的第3金属膜溅射成膜时的衬底预加热工艺等，可以使分别由透明导电膜形成的透过象素电极变成化学上稳定的结晶状态。
进而，在上述实施方式1、2中，说明了可使用全透射型液晶显示装置或半透射型液晶显示装置的有源矩阵衬底，但是，本发明也可以适用于象素部分全部由反射光的反射象素电极构成的全反射型的液晶显示装置中使用的有源矩阵衬底，这时，可以得到更大的效果。
此外，本发明不限于这些液晶显示装置用的有源矩阵衬底，此外，还可以适用于有机EL显示装置等光电显示装置。即，可以适用于具有将供给电流或加电压的所谓电作用变换成透射率或亮度等光学作用的光电元件的各种各样的显示装置。
权利要求
1.一种有源矩阵衬底，其特征在于具有衬底、在上述衬底上形成的栅极线和辅助电容电极、将上述栅极线和上述辅助电容电极覆盖的第1层间绝缘膜、在上述第1层间绝缘膜上与上述栅极线交叉形成的源极线、用来在上述栅极线和上述源极线的交叉部分构成开关元件的半导体层、与上述各开关元件对应设置的漏极、将上述源极线、上述半导体层和上述漏极覆盖的第2层间绝缘膜、以及通过在上述第2层间绝缘膜上形成的接触孔而连接到上述漏极上的象素电极，上述漏极的一部分与上述辅助电容电极对置设置并将上述第1层间绝缘膜夹在中间，以便形成对上述象素电极的保持电容，同时，上述接触孔形成为在避开上述辅助电容电极的配设区并且被上述辅助电容电极的配设区包围的部分到达上述漏极。
2.权利要求1记载的有源矩阵衬底，其特征在于上述辅助电容电极具有孔部，在上述辅助电容电极中，至少上述孔部的周缘部与上述漏极对置设置并将上述第1层间绝缘膜夹在中间，上述接触孔形成为在上述孔部的形成区的对应部分到达上述漏极。
3.权利要求1或权利要求2记载的有源矩阵衬底，其特征在于上述第1层间绝缘膜由包含氮化硅或氧化硅的无机类绝缘膜构成。
4.权利要求1或权利要求2记载的有源矩阵衬底，其特征在于上述第2层间绝缘膜由包含氮化硅或氧化硅的无机类绝缘膜构成，或者，由将包含氮化硅或氧化硅的无机类绝缘膜作为下层并在其上层进而形成绝缘层的多层膜构成。
5.一种有源矩阵衬底的制造方法，其特征在于，具有下述工序(a)在衬底上形成栅极线和辅助电容电极；(b)形成第1层间绝缘膜，使其将上述栅极线和上述辅助电容电极覆盖；(c)形成构成开关元件的半导体层；(d)在上述第1层间绝缘膜上与上述栅极线交叉形成源极线；(e)形成漏极，使其至少一部分与上述辅助电容电极对置并将上述第1层间绝缘膜夹在中间；(f)形成第2层间绝缘膜，使其将上述半导体层、上述源极线和上述漏极覆盖；(g)在上述第2层间绝缘膜上形成接触孔，使其在避开上述辅助电容电极的配设区并且被上述辅助电容电极的配设区包围的部分到达上述漏极；以及(h)在上述第2层间绝缘膜上形成通过上述接触孔而连接到上述漏极上的象素电极。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种高开口率的有源矩阵衬底，其能够防止象素电极和辅助电容电极之间的电短路。在绝缘衬底(1)上形成栅极线(2)和辅助电容电极(3)，在辅助电容电极(3)上形成孔部(3h)。形成第1层间绝缘膜(5)，使其将栅极线(2)和辅助电容电极(3)覆盖，在其上形成源极线(9)、半导体层和漏极(10)，并形成第2层间绝缘膜(12)将它们覆盖。在第2层间绝缘膜(12)上形成接触孔(14)，接触孔(14)在与上述孔部(3h)对应的部分到达上述漏极(10)。第2层间绝缘膜(12)上形成的象素电极(15)通过上述接触孔(14)连接到漏极(10)上。
文档编号G09F9/30GK1819217SQ2006100057
公开日2006年8月16日 申请日期2006年1月6日 优先权日2005年1月31日
发明者泽水京子, 大谷诚, 松井泰志 申请人:三菱电机株式会社