专利名称：显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及由有源矩阵液晶显示和EL式显示所代表的平板显示器所适用的结构。
背景技术：
传统已知的平板显示器包括有源矩阵液晶显示器，其结构中，为按矩阵形状设置的大量象素中的每一个提供用于开关的薄膜晶体管，并由该薄膜晶体管控制电荷进入各个象素电极和从各个象素电极出来。
在这种结构中，必须设置掩蔽装置(光屏蔽装置)，用以避免光进入在象素区设置的薄膜晶体管。
从杂质弥散和稳定性的角度出发，通常选用金属膜作为掩蔽装置(光屏蔽装置)。而且，设置这类用于薄膜晶体管掩蔽装置通常还起到黑色矩阵的作用，覆盖象素电极的外围边缘区域。
这类结构具有如下问题。第一个问题是在掩蔽膜与薄膜晶体管之间产生电容，这对薄膜晶体管的工作有不利影响。第二个问题是因为掩蔽膜通常形成在不平整的衬底上，可能使掩蔽功能不充分。
与掩蔽功能相关的问题同样影响为与象素边缘搭接而设置的黑色矩阵。
发明内容
本说明书公开的发明的目的在于提供一种能解决与用于遮蔽薄膜晶体管的掩蔽膜相关的问题的结构，以达到作为有源矩阵显示器的高性能。
本说明书公开的发明的结构，其特征在于包括具有与象素电极相连接的输出端的薄膜晶体管；设置在薄膜晶体管上由树脂材料制成的层绝缘膜；设置在层绝缘膜上用于遮蔽薄膜晶体管的掩蔽膜。
根据本发明的另一种结构，其特征在于包括形成在薄膜晶体管上由树脂材料制成的层绝缘膜；形成在由树脂材料制成的层绝缘膜上的用于遮蔽薄膜晶体管的掩蔽膜。
根据本发明的又一种结构，其特征在于包括按矩阵形式设置的多个象素电极；用于覆盖至少象素电极部分边缘区域的黑色矩阵；该黑色矩阵设置在由树脂材料制成的层绝缘膜上。
图1A-1D展示了有源矩阵电路的象素部分的制造工序。
图2A-2C展示了有源矩阵电路的象素部分的制造工序。
图3A-3C展示了有源矩阵电路的象素部分的制造工序。
图4A-4C展示了有源矩阵电路的象素部分的制造工序。
图5A-5D展示了有源矩阵电路的象素部分的制造工序。
具体实施例方式
以下将说明本发明的第一实施例。图1A-1D和图2A-2C展示了本实施例所述有源矩阵液晶显示器的象素部分的制造工序。
如图1A所示，采用等离子体CVD工艺，在玻璃衬底101上首先形成厚度为3000的氧化硅膜102作为背膜。
接着，形成非晶硅膜(未示出)，之后将作为由薄膜半导体制成的起始膜，用于形成薄膜晶体管的有源层。
采用CVD工艺形成厚为500的非晶硅膜(未示出)。
然后采用加热处理或者用激光来照射或者采用加热处理与微光来照射相结合的工艺，使非晶硅膜晶化，制取结晶硅膜(未示出)。
对结晶硅膜(未示出)刻图，制成薄膜晶体管的有源层103。
接着，进行等离子体CVD处理，形成厚1000的氧化硅膜104，通过覆盖有源层103，用作栅绝缘膜，如图1A所示。因此，获得如图1A所示的状态。
接着，采用溅射工艺形成含0.1wt％钪的铝膜(未示出)，厚度为4000。此铝膜将用作栅电极层。
形成铝膜之后，在其表面上形成厚100的致密阳极氧化膜(未示出)。用氨水对含3％的酒石酸的乙二醇溶液进行中和，在由此获得的电解液中，以铝膜作为阳极，进行阳极氧化。
另外，通过设置光刻胶掩模(未示出)来刻图。作为刻图的结果，形成栅电极105。
形成栅电极105之后，利用设置就位的光刻胶掩模(未示出)再次进行阳极氧化。此次阳极氧化采用含3％乙二酸的水溶液作为电解液。
由于剩余的光刻胶掩模(未示出)，所以此次阳极氧化仅在栅电极105的侧面选择地发生。本工序中形成的阳极氧化膜具有多孔结构。
因此，在栅电极105侧面形成多孔阳极氧化膜106。此多孔阳极氧化膜可生长至几个微米的数量级。由阳极氧化的持续时间可控制此生长的尺寸。
这里，阳极氧化膜106的厚度是6000。
接着，利用氨水对含3％酒石酸的乙二醇溶液进行中和，采用由此获得的电解液再次进行阳极氧化。在本次阳极氧化工序中，由于电解液渗入多孔阳极氧化膜106，所以围绕栅电极105形成致密的阳极氧化膜107。
此致密阳极氧化膜107的厚度为500。此致密阳极氧化膜107的主要功能是覆盖栅电极，防止在后续工序中产生小丘和晶须。
而且还具有保护栅电极105的作用，在以后去涂多孔阳极氧化膜106的同时以免其受到腐蚀。
其作用还助于偏移栅区的形成，在后续工序中利用多孔氧极氧化膜106作为掩模来形成偏移栅区。
因此，实现了图1B所示的状态。
此状态下，注入杂质离子。这里，注入P(磷)离子来获得N沟道型薄膜晶体管。
当在图1B所示状态进行杂质离子的注入时，把杂质离子选择地注入在由108和111所表示的区域。亦即，区108和111成为高浓度杂质区。
由于栅电极105起掩模作用，所以杂质离子不注入到栅电极105正下方的区109。此区109用作沟道形成区。
由于多孔阳极氧化膜105和致密阳极氧化膜107起掩模作用，杂质离子也不注入由110所表示的区。
由107表示的区用作偏移栅区，其作用既不是源/漏区也不是沟道形成区。
尤其是，偏移栅区具有缓和沟道形成区与漏区之间形成的电场强度的功能。偏移栅区的存在可使薄膜晶体管的截止电流降低并且能抑制其性能变坏。
因此，在自对准的基础上形成108表示的源区、109表示的沟道形成区、110表示的偏移栅区和111表示的漏区。
完成杂质离子注入之后，选择地去除多孔阳极氧化膜106。之后，通过激光来照射进行退火处理。由于激光来可以被引入高浓度杂质区与偏移栅区之间的界面，所以已被杂质离子的注入所损坏的结部位可以有效地被退火。
当实现了图1B所示状态时，形成厚2000的氧化硅膜112作为第一层绝缘膜。
氮化硅膜或者由氧化硅膜和氮化硅膜组成的多层膜可以用作此第一层绝缘膜。
接着，在第一层绝缘膜112中形成接触孔，以此形成与薄膜晶体管源区接触的源电极113。因此，实现了图1C所示状态。
然后，采用透明聚酰亚胺树脂或者丙烯酸树脂形成第二层绝缘膜114。把树脂材料制成的层绝缘膜114形成为平坦表面。因此，实现了图1D所示状态。
接着，如图2A所示，形成铬膜并刻图成为掩蔽膜115，其起掩蔽膜作用和用于薄膜晶体管的黑色矩阵作用。
选择相对介电常数等于或小于3的材料作为形成第二层绝缘膜114的树脂材料。该膜制成厚达几个微米。树脂材料适宜于这种应用，因为即使制成较厚也不会延长制造工序所需的时间。
这种结构可以防止铬制成的掩蔽膜115与位于其下方的薄膜晶体管之间产生电容。
此外，如果用树脂材料制作，则第二层绝缘膜114表面可以容易地平面化。这可以防止因表面不平整而发生光泄漏。
当实现了图2A所示状态后，使用树脂材料、氧化硅膜或氮化硅膜形成第三层绝缘膜116。这里，采用与第二层绝缘膜114相同的树脂材料用作第三层绝缘膜116。
采用树脂材料作为第三层绝缘膜有利于解决后续工序将要形成的象素电极与掩蔽膜115之间产生电容的问题，并使其上将要形成象素电极的表面平整。
因此，实现了图2B所示状态。接着，通过形成接触孔、形成构成象素电极的ITO电极以及进行刻图，来形成象素电极117。
由此完成了图2C所示结构。在图2C所示结构中，可使设置于薄膜晶体管(尤其是源电极113)与掩蔽膜(和/或黑色矩阵)115之间的层绝缘膜形成为具有小的相对介电常数和大的厚度。这可以防止产生不必要的电容。
上述结构是可以实现的，因为形成厚的树脂膜的工艺简单，不涉及处理时间增多的问题。
以下将说明本发明的第二实施例。
本实施例的特征在于，其采用的结构是对第一实施例所述结构的改进，从而提供更高的可靠性。
如上所述，使用金属材料如铬作为掩蔽膜和黑色矩阵。但是，从长期可靠性来看，与来自金属材料的杂质弥散和金属材料与其它电极或导线之间的短路存在相关性。
特别是，如果图2C所示状态的层绝缘膜中存在针孔，则会产生如下问题，在掩蔽膜115(可同时作为黑色矩阵)与象素电极117之间发生短路。
消除存在于层绝缘膜116的针孔的影响的可能方法是形成层绝缘膜116作为特别的多层膜。
然而，这种方法是不适宜的，因为会增加制造工序的数量及生产成本。
根据本实施例的结构按下列方式在第一实施例所述结构中，采用可以阳极氧化的材料用于掩蔽膜，以便遮蔽薄膜晶体管，而且在其上形成阳极氧化膜。
采用铝或者钽作为可以阳极氧化的材料。
尤其是，作用铝将可提供良好的掩蔽膜，因为采用用于工业产品如铝框的阳极氧化技术，可使阳极氧化膜染成黑色或类似的暗色。
图3A-3C示意地展示了根据本实施例的制造工序。首先，通过图1A-1D的工序实现图1D所示的状态。然后，如图2A所示，形成掩蔽膜115。
这里，使用铝作为掩蔽膜115。在电解液中进行阳极氧化，在掩蔽膜115表面上形成阳极氧化膜301，如图3A所示。
图3A展示了作用遮蔽薄膜晶体管的掩蔽膜的掩蔽膜301。但是，一般还要再延伸形成黑色矩阵。
当实现图3A所示状态后，利用氧化硅膜或氮化硅膜或者由树脂材料来形成第三层绝缘膜116，如图3B所示。
此外，采用ITO形成象素电极117，如图3C所示。
即使层绝缘膜116中存在针孔，阳极氧化膜301的存在也可防止象素电极117和掩蔽膜115发生短路。
另外，由于阳极氧化膜301化学性质稳定，从长期可靠性角度来看，其在以下方面是良好的，即可防止掩蔽膜115中的杂质向其邻近部位扩散。
以下将说明本发明的第三实施例。
本实施涉及的结构中象素的孔径比得以改善。对于象素结构通常要求其孔径比应尽可能地大。为了获得象素的大孔径比，必须提供面积尽可能宽的象素电极。
但是，对于这种企求存在几方面的限制，如果象素电极与薄膜晶体管或导线搭接，则在其间产生电容。
本实施例提供的结构减少了产生电容的问题。
图4A-4C展示了根据本实施例的结构的生产工序。图4A和4B所示工序与图3A和3B相同。
首先，形成由铝制成的掩蔽膜115，如图4A所示。在掩蔽膜115表面上形成由301表示的阳极氧化膜。
而且，形成第三层绝缘膜116，如图4B所示。用树脂材料形成层绝缘膜116。
然后采用ITO形成象素电极117，如图4C所示。象素电极117覆盖在薄膜晶体管上。这使象素的孔径比最大。
按图4C的结构，可由树脂材料形成具有小的相对介电常数(与氧化硅膜或氮化硅膜相比)且厚度增大的层绝缘膜114和116。由此可减少上述的电容问题。
而且，可以增大象素电极的面积，以此获得大的象素孔径比。
在上述实施例中尽管采用了顶栅极式薄膜晶体管，但在本实施例4中，说明了制造底栅极式薄膜晶体管的方法，其中栅极比有源层更为靠杰衬底。
根据本实施例4的制造工序如图5A-5D所示。首先，如图5A所示，通过溅射在玻璃衬底201上形成氧化硅膜202作为基膜。然后，用铝形成栅电极203。
在此栅电极中，铝中含有0.18wt％的钪。其它杂质浓度应尽可能地低。这是为了抑制因后续工序中铝的异常生长而形成的所谓小丘或晶须等突起的形成。
然后，通过等离子体CVD形成厚500的氧化硅膜204，起栅绝缘膜的作用。
之后，通过等离子体CVD形成图中未示出的非晶硅膜(后面成为结晶硅膜205)，作为形成薄膜晶体管的有源层的起始膜。也可采用低压热CVD来代替等离子体CVD。
随后，通过激光照射，使图中未示出的非晶硅膜结晶化。于是获得结晶硅膜205。由此，获得图5A所示结构。
获得图5A所示结构之后，通过刻图来形成有源层206。
接着，形成图中未示出的氮化硅膜，利用栅电极通过从衬底的背表面一侧照射光，形成氮化硅膜制成的掩膜图形207。
按如下方式形成掩模图形207。
首先，利用栅电极图形，通过从衬底201的背表面侧照射光，形成光刻胶掩模图形。而且，通过去胶对光刻胶掩模图形再加工。通过利用图中未示出的再加工的光刻胶掩模图形，对氮化硅膜刻图，获得由参考标号207表示的图形。因此，获得图5B所示结构。
之后，利用掩模图形207进行掺杂。例如，使用P(磷)作为掺杂剂，采用等离子体掺杂作为掺杂方法。
在此工序中，区208和209用P掺杂。区210不用P掺杂。
完成掺杂之后，从上方进行激光照射，以便激活掺杂区，并对因掺杂剂离子的撞击而引起的损伤进行退火。
因此，如图5C所示，形成区208作为源区。而且，形成区209作为漏区。形成区210作为沟道区。
之后，通过等离子体CVD形成厚度为2000的氮化硅膜作为第一层间绝缘膜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(其中任一种可以形成于另一种之上)组成的多层膜，来代替氮化硅单膜，作为此处所用的第一层间绝缘膜。
然后，在第一层间绝缘膜211中形成用于源区208的接触孔，形成源电极提供与源区208的接触。由此获得图5C所示结构。
之后，如图5D所示，用透明聚酰亚胺树脂或丙烯酸树脂形成具有平坦表面的第2层间绝缘膜213。例如，膜形成方法可采用旋涂法。
接着，在第二层间绝缘膜213上形成铬膜，并刻图形成光屏蔽膜214，其作用是用于薄膜晶体管的光屏蔽膜和黑色矩阵。之后，用相同的树脂材料形成第三层间绝缘膜215，作为第二层间绝缘膜213。
在第一至第三层间绝缘膜211、213、215中形成到达漏区209的接触孔。接着，在第三层间绝缘膜215表面上形成ITO(氧化铟锡)膜，并刻成象素电极216图形。
通过上述工序完成图5D所示薄膜晶体管。
使用本说明书所公开的本发明，在有源矩阵显示器的象素结构中设置有效的掩蔽膜，可以构成具有高性能的有源矩阵显示器。本说明书公开的发明不仅适用于有源矩阵液晶显示器，而且也适用于EL式显示器和类似的有源矩阵式显示器。
虽然已经展示和说明了本发明的特定实施例，但是显然对于本领域的技术人员来说，在不偏离本发明的条件下，根据其概括性概念可做出各种变型及改进。因此，本申请的权利要求书将使这些处于本发明的精髓和范围之内的所有变型及改进包括在其范围内。
权利要求
1.一种半导体器件，包括一个衬底；一个开关元件，包含至少一个形成在所述半导体衬底上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括形成在所述衬底上的由晶体硅构成的半导体岛区，所述半导体岛区具有至少一对掺杂区和位于所述一对掺杂区之间的沟道区；形成在所述半导体岛区上的栅绝缘膜；形成在所述沟道区上的栅电极，所述栅绝缘膜位于所述栅电极和所述沟道区之间；形成在所述开关元件上由氮化硅构成的第一绝缘膜；形成在所述第一绝缘膜上的有机树脂膜；和形成在所述有机树脂膜上的像素电极，电连接到所述掺杂区之一。
2.根据权利要求1的器件，其中所述半导体器件是液晶显示器。
3.根据权利要求1的器件，其中所述半导体器件是EL显示器。
4.根据权利要求1的器件，其中所述有机树脂膜是选自聚酰亚胺树脂和丙烯酸树脂之一的材料。
5.一种半导体器件，包括一个衬底；一个开关元件，包含至少一个形成在所述半导体衬底上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括形成在所述衬底上的由晶体硅构成的半导体岛区，所述半导体岛区具有至少一对掺杂区和位于所述一对掺杂区之间的沟道区；形成在所述半导体岛区上的栅绝缘膜；形成在所述沟道区上的栅电极，所述栅绝缘膜位于所述栅电极和所述沟道区之间；形成在所述开关元件上由氧化硅构成的第一绝缘膜；形成在所述第一绝缘膜上由氮化硅构成的第二绝缘膜；形成在所述第二绝缘膜上的有机树脂膜；和形成在所述有机树脂膜上的像素电极，电连接到所述掺杂区之一。
6.根据权利要求5的器件，其中所述半导体器件是液晶显示器。
7.根据权利要求5的器件，其中所述半导体器件是EL显示器。
8.根据权利要求5的器件，其中所述有机树脂膜是选自聚酰亚胺树脂和丙烯酸树脂之一的材料。
9.一种半导体器件，包括一个衬底；一个开关元件，包含至少一个形成在所述半导体衬底上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括形成在所述衬底上的由晶体硅构成的半导体岛区，所述半导体岛区具有至少一对掺杂区和位于所述一对掺杂区之间的沟道区；形成在所述半导体岛区上的栅绝缘膜；形成在所述沟道区上的栅电极，所述栅绝缘膜位于所述栅电极和所述沟道区之间；形成在所述开关元件上由氮氧化硅构成的绝缘膜；形成在所述绝缘膜上的有机树脂膜；和形成在所述有机树脂膜上的像素电极，电连接到所述掺杂区之一。
10.根据权利要求9的器件，其中所述半导体器件是液晶显示器。
11.根据权利要求9的器件，其中所述半导体器件是EL显示器。
12.根据权利要求9的器件，其中所述有机树脂膜是选自聚酰亚胺树脂和丙烯酸树脂之一的材料。
13.一种有源矩阵EL显示器件，包括一个形成在一个衬底上的薄膜晶体管，包括源区、漏区、设置在所述源区和漏区之间的沟道区、在所述沟道区上的栅绝缘膜和在所述栅绝缘膜上的栅电极；在所述薄膜晶体管上设置的由氮化硅构成的一个绝缘层；形成在所述绝缘层上的透明有机树脂层，用于在所述薄膜晶体管上提供平整的上表面；形成在所述透明有机树脂层上的像素电极，连接到所述源区和所述漏区中的一个区域上。
14.一种有源矩阵EL显示器件，包括一个形成在一个衬底上的薄膜晶体管，包括源区、漏区、设置在所述源区和漏区之间的沟道区、在所述沟道区上的栅绝缘膜和在所述栅绝缘膜上的栅电极；在所述薄膜晶体管上设置的由氧化硅构成的第一绝缘层；形成在所述第一绝缘层上的由氮化硅构成的第二绝缘层；形成在所述第二绝缘层上的有机树脂层，用于在所述薄膜晶体管上提供平整的上表面；形成在所述有机树脂层上的像素电极，连接到所述源区和所述漏区中的一个区域上。
15.一种有源矩阵EL显示器件，包括一个形成在一个衬底上的薄膜晶体管，包括源区、漏区、设置在所述源区和漏区之间的沟道区、在所述沟道区上的栅绝缘膜和在所述栅绝缘膜上的栅电极；在所述薄膜晶体管上设置的由氮氧化硅构成的一个绝缘层；形成在所述绝缘层上的有机树脂层，用于在所述薄膜晶体管上提供平整的上表面；形成在所述有机树脂层上的像素电极，连接到所述源区和所述漏区中的一个区域上。
16.一种有源矩阵EL显示器件，包括一个形成在一个衬底上的薄膜晶体管，包括源区、漏区、设置在所述源区和漏区之间的沟道区、在所述沟道区上的栅绝缘膜和在所述栅绝缘膜上的栅电极；在所述薄膜晶体管上设置的由氮化硅构成的一个绝缘层；形成在所述绝缘层上的透明有机树脂层，用于在所述薄膜晶体管上提供平整的上表面；形成在所述透明有机树脂层上的像素电极，连接到所述源区和所述漏区中的一个区域上。
17.一种有源矩阵EL显示器件，包括一个形成在一个衬底上的薄膜晶体管，包括源区、漏区、设置在所述源区和漏区之间的沟道区、在所述沟道区上的栅绝缘膜和在所述栅绝缘膜上的栅电极；在所述薄膜晶体管上设置的由氮氧化硅构成的一个绝缘层；形成在所述绝缘层上的有机树脂层，用于在所述薄膜晶体管上提供平整的上表面；形成在所述有机树脂层上的像素电极，连接到所述源区和所述漏区中的一个区域上。
18.一种有源矩阵EL显示器件，包括一个形成在一个衬底上的薄膜晶体管，包括一个栅电极、在所述栅电极上的栅绝缘膜、源区、漏区、设置在所述源区和漏区之间的沟道区、所述沟道区位于栅绝缘膜上；在所述薄膜晶体管上设置的由氧化硅构成的第一绝缘层；形成在所述第一绝缘层上的由氮化硅构成的第二绝缘层；形成在所述第二绝缘层上的有机树脂层，用于在所述薄膜晶体管上提供平整的上表面；形成在所述有机树脂层上的像素电极，连接到所述源区和所述漏区中的一个区域上。
19.根据权利要求13的显示器件，其中所述透明有机树脂层是聚酰亚胺树脂。
20.根据权利要求14的显示器件，其中所述有机树脂层是聚酰亚胺树脂。
21.根据权利要求15的显示器件，其中所述有机树脂层是聚酰亚胺树脂。
22.根据权利要求16的显示器件，其中所述透明有机树脂层是聚酰亚胺树脂。
23.根据权利要求17的显示器件，其中所述有机树脂层是聚酰亚胺树脂。
24.根据权利要求18的显示器件，其中所述有机树脂层是聚酰亚胺树脂。
25.根据权利要求13的显示器件，其中所述有源矩阵EL显示器件是有源矩阵电致发光显示器件。
26.根据权利要求14的显示器件，其中所述有源矩阵EL显示器件是有源矩阵电致发光显示器件。
27.根据权利要求15的显示器件，其中所述有源矩阵EL显示器件是有源矩阵电致发光显示器件。
28.根据权利要求16的显示器件，其中所述有源矩阵EL显示器件是有源矩阵电致发光显示器件。
29.根据权利要求17的显示器件，其中所述有源矩阵EL显示器件是有源矩阵电致发光显示器件。
30.根据权利要求18的显示器件，其中所述有源矩阵EL显示器件是有源矩阵电致发光显示器件。
31.根据权利要求13的显示器件，其中所述透明有机树脂是丙烯酸树脂。
32.根据权利要求14的显示器件，其中所述有机树脂是丙烯酸树脂。
33.根据权利要求15的显示器件，其中所述有机树脂是丙烯酸树脂。
34.根据权利要求16的显示器件，其中所述透明有机树脂是丙烯酸树脂。
35.根据权利要求17的显示器件，其中所述有机树脂是丙烯酸树脂。
36.根据权利要求18的显示器件，其中所述有机树脂是丙烯酸树脂。
全文摘要
一种半导体器件，包括衬底；开关元件，包含至少一个形成在所述半导体衬底上的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括形成在所述衬底上的由晶体硅构成的半导体岛区，所述半导体岛区具有至少一对掺杂区和位于所述一对掺杂区之间的沟道区；形成在所述半导体岛区上的栅绝缘膜；形成在所述沟道区上的栅电极，所述栅绝缘膜位于所述栅电极和所述沟道区之间；形成在所述开关元件上由氮化硅构成的第一绝缘膜；形成在所述第一绝缘膜上的有机树脂膜；和形成在所述有机树脂膜上的像素电极，电连接到所述掺杂区之一。此结构可防止掩蔽膜与薄膜晶体管之间产生电容的问题。
文档编号H01L27/12GK1399165SQ0212689
公开日2003年2月26日 申请日期2002年7月20日 优先权日1995年11月17日
发明者山崎舜平 申请人:株式会社半导体能源研究所