有源矩阵基板的制造方法和薄膜元件的制造方法

专利名称：有源矩阵基板的制造方法和薄膜元件的制造方法
技术领域：
本发明涉及薄膜元件的制造方法、有源矩阵基板、波晶l示装置、 有源矩阵基板的制造方法以及包含于液晶显示装置中的有源元件的防 止静电破坏的方法.
背景技术：
在有源矩阵基板方式的液晶显示装置中，在各象素电极上连接着开 关元件，借助于这些开关元件接通或断开各象素电极.
作为开关元件，例如使用薄膜晶体管(TFT )
薄膜晶体管的结构和工作基本上和单晶硅的MOS晶体管相同.
作为使用了非晶硅(a - Si )的薄膜晶体管的结构已知有若干种， 而一般使用栅极电极位于非晶硅膜下边的背栅极结构(反交错结构).
在薄膜晶体管的制造中,重要的是减少制造工序数而且确保高合格率.
另外，有效地保护薄膜晶体管免受在有源矩阵基板的制造过程中发 生的静电引起的破坏也很重要.保护薄膜晶体管免受静电破坏的技术例 如^己迷在日本国的实开昭63 - :33130号的徵型胶片和特开昭62 -187885号公报中.

发明内容
本发明的目的之一是提供能够削减薄膜晶体管的制造工序数而且 高可靠性的新的薄膜元件的制造加工技术.
还有，本发明的另一个目的是提供具备使用其制造加工技术不使制 造工艺复杂化而形成的、具有充分静电'保护能力的保护元件的有源矩阵 基板以及液晶显示装置.
还有'本发明的又一个目的是提供能够防止包含在TFT基板上的
有源元件(TFT )遭受静电破坏的防止静电破坏的方法.
本发明的薄膜元件的制造方法的优选形态之一是在制造背栅极结 构的薄膜元件时，包括
形成保护腹以便复盖源极电极层漏极电极层以及栅极电极材料层
的工序；
形成笫l开口和第2开口的工序，在形成了保护膜之后，选择性地 刻蚀存在于栅极电极层或栅极电极材料层上的栅极绝缘膜以及保护膜 的重迭膜的一部分，形成露出栅极电极层或栅极电极材料层表面上一部 分的第i开口，同时，选择地刻蚀源极电极层或漏极电极层上的保护膜 的一部分，形成露出源极电极层或漏极电极层表面上一部分的第2开口;
连接工序，在形成上述开口之后，经由第1或第2开口，把导电性 材料层连接到栅极电极层、栅极电极材料层、源极电极层、漏极电极层 中的至少一个上.
若依据上述薄膜元件的制造方法，则可成批地进行絶缘膜的选择性 刻蚀.由此，能够把外部连接端子连接到电极的开口形成工序(压焊区 露出工序)和把内部布线连接到电极上的开口形成工序(连接孔形成工 序)一起来进行，削减了工序数.
作为"导电性材料层"，最好使用ITO ( Indium Tin Oxide )膜.
如上述，由于贯通栅极电极材料层上的第1绝缘腹及该第l绝缘膜上的 第2絶缘膜的重迭膜形成第1开口，故构成相当于2层绝缘膜厚度的深 连接孔.
然而，由于ITO熔点高，故与铝等相比较台阶复盖率好，从而，即 使经由深连接孔也不会造成连接不良.
作为"导电性材料层"，除去TO之外，也可以使用金羼氧化物那 样熔点高的、其它的透明电极材料.例如，可以使用SnOx、 ZnOx等 金属氧化物.这种情况下，台阶复盖率也是可实用的.
另外，本发明的有源矩阵基板的优选形态之一是在扫描线及信号线 中的至少一条线或者与该线电气等效部位和共用电位线之!可设置使用 了薄膜晶体管的防止静电破坏用保护装置.
防止静电破坏保护装置构成为包含连接了薄膜晶体管，的栅极电 极层和漏极电极层而构成的二极管，在同一制造工序中，形成用于把栅 极电极层和漏极电极层电气连接的逸棒性地除去栅板电板县上的绝缘层而构成的第1开口和逸择性地除去漏极电极层上的絶缘层而构成的第
2开口，而且，上述栅极电极层和上述漏极电极层经由上述第1及第2 开口，用和上述象素电极同一材料组成的导电层连接在一起.
把TFT的栅极和漏极短路形成的MOS 二极管(MIS 二极管)实 质上是晶体管，流过电流的能力高，能够高速地吸收静电，从而静电保 护能力高.还有，由于实际上是晶体管，故容易控制电流-电压特性的 阈值电压(Vth ).从而，能够减少无用的泄放电流.另外，薄膜元件 的制造工序数被减少，制造容易.
作为"象素电极"及"和象素电极同一材料组成的导电层"最好使 用ITO ( Indium Tin Oxide )膜.除ITO膜之外，也可以使用金属氧 化物那样的高熔点的其它透明电极材料.例如，可以使用SnOx、 ZnOx 等金属氡化物.
本发明的有源矩阵基板的优逸形态之一中上迷"和扫描线及信号线 中至少一条线电气等效部位"是用于连接外部连接端子的电极(压焊 区)，还有，上述"共用电位线"是在交流驱动液晶之际给出作为基准 的基准电位的线(LC - COM线)，或者是在液晶显示装置的制造阶段 把连接上述外部连接端子用的电极连接在一起形成等电位的线(保护环)
保护环作为液晶显示装置制造阶段中的静电措施，是设在压焊区外 側的线.LC - COM线以及保护环都是共用电位线，从而，通过在压 焊区和这些线之间连接保护二极管，能够使静电在这些线上释放.
还有，本发明的有效矩阵基板的优选形态之一中，"防止静电破坏 用保护装置"设置在连接外部端子用的电极(压焊区)和在交流驱动液 晶之际给出作为基准的基准电位的线(LC - COM线)之间，以及连 接外部端子用的电极(压焊区)和把连接外郜端子用的电极(压焊区) 连接在一起形成等电位的线(保护环)之间这两者上.
保护环在把TFT基板和对向基板(彩色滤波器基板)粘接之后， 在与驱动用IC连接前切断，但LC- COM线是留在最终制品中的线. 从而，在基板切断后但连接LC之前，若依据上迷结构，則保护象素部 分的TFT免遣静电破坏，从而，提高制品的可靠性，
还有，由于在最终制品中也留有保护二极管，故也提高了制品实际 使用中的抗静电破坏的强度.进而，由于是使用了 TFT的保护二极管， 故容易控制阁值电压(Vth )，还能够减少泄放电流，掛而，即使在最
终制品中留有二极管也没有不良影响.
还有，本发明的有源矩阵基板制造方法的优选形态之一中，防止静
电破坏用保护装置具备把第1二极管的阳极和第2二极管的阴极连接在 一起，把上述第l二极管的阴极和上述第2二极管的阳极连接在一起而 构成的双向二极管.
由于是双向保护二极管，因而能够从正极性冲击和反极性冲击这两 个方面保护TFT.
还有，本发明的液晶显示装置使用本发明的有源矩阵基板枸成.通 过切实地防止有效矩阵基板中象素部分的有源元件(TFT )的静电破 坏，也提高了液晶显示部分的可靠性.
还有，本发明的有源矩阵基板制造方法的优选形态之一中，在形成 背栅结构的TFT之际，包括
形成工序，在形成由相同材料构成的源漏电极层的同时，在绝缘膜 上的预定区域中形成和源漏电极层相同材料构成的源漏电极材料层；
保护膜形成工序，形成保护膜使之复盖源漏电极层以及源漏电极材 料层；
形成工序，选择悻地刻蚀存在于栅极电极层或柵极电极材料层上的 栅极绝缘膜以及保护膜的重迭膜形成露出栅极电极层或栅板电极材料 层的表面上一部分的第l开口>同时，选棒性地刻蚀源漏电极层或源漏
层的表面上一部分的第2开口；
连接工序，经由上述第1或第2开口，把导电性材料连接到栅极电 极层，栅极电极材料层、上述源漏电极层或上述源漏极电'极材料层.
若依据上迷薄腹元件的制造方法，则可成批进行绝缘膜的逸择性刻 蚀.由此，能够把外部端子连接到压焊区的开口形成工序(压焊区露出 工序)和把布线连接到电极上的开口的形成工序(连接孔形成工序)一 起进行，削减了工序数.
该制造方法在作为静电保护元件的MOS 二板管的形成方面也可应 用.另外，还能够用于压焊区近旁的交叉布线的形成.所谓"交叉布线" 是把液晶显示装置的内部布线导出到密封材料的外側之际，为谋求由厚 的层间绝缘腹造成的布线的保护，把位于上层的布线连接到下层的布线 上并迂回导出到外部而使用的布线.
上迷"导电性材料层"最妤和象素电极是同一材料.由此，能够在 象素电极的形成工序的同时形成由导电性材料构成的布线.
进而，作为"导电性材料层"最好使用ITO ( Indium riii Oiide ) 膜.除去ITO膜之外，也可以使用金属氧化物这样的高熔点的其它透明 电材料.
还有，本发明的有源矩阵型液晶显示装置中的防止静电攻坏法的优 选形态之一中，把由双向二极管纽成的防止静电破坏用保护装置连接在 扫描线及信号线中至少一条线或与其线电气等效的部件和共用电位线 之间，由此，防止包含于液晶显示装置中的有源元件的静电破坏.
能够可靠地防止包含于有源矩阵基板上的有源元件(TFT )的静 电破坏.


图1 -图6是示出本发明的薄膜元件的制造方法的、每个工序的元 件断面图.
图7A -图7F用于说明图1 -图6所示的制造加工技术的特征. 图8A -图8G是对比例的各工序的元件断面图， 图9示出本发明的TFT基板的结构例. 图IO示出图9的TFT基板的压焊区周边的结构. 图IIA示出静电保护电路的结构，图IIB示出静电保护电路的等效 电路图，图11C示出静电保护电珞的电压-电流特性， 图12示出静电保护电路的平面布局形状. 图U使用元件的断面结构说明图12的静电保护电路的结构. 图14用于说明静电保护电路的功能.
图15示出把液晶面板的布线导出到连接压焊区情况时的结构例. 图16例示了本发明的有源矩阵基板中除去象素部分的区域的ITO 的使用部位.
图17示出本发明的液晶显示装置中的象素部分的平面布局形状.
图18是沿图17的B - B线的液晶显示装置的断面图.
图19 ~图25分別是示出本发明的有源矩阵基板的制造方法的、各 工序的元件断面图.
图26示出使用固25的有源矩阵基板组装的液晶显示装置的主要部 分的断面结构.
图27是用于说明基于元件分断装置的基板的分断工序的说明图. 图28是用于说明有源矩阵型的液晶显示装置的总休结构的概要的 说明固.
图29是示出有源矩阵型的液晶显示装置的象素部分的结构的电路图.
图30示出用于驱动闺29的象素部分中的液晶的电压波形.
具体实施例方式
下面，参照

本发明的实施形态. (第1实施形态)
图1 ~图6是示出本发明的薄膜元件(背栅结构的TFT )的制造 方法一例的、各工序的元件断面闺. (各制造工序的内容) (工序1 )
如图l所示，在玻璃基板(无碱基板)2上使用光刻技术，形成例 如由1300 A左右厚度的Cr (铬)构成的栅极电极4a以及栅极电极材 料层4b、 4c.栅极电极4a是在象素部分上形成矩阵状的背栅结构的 TFT的栅极电极.另外，栅极电极材料层4b成为形成后述的防止静电 破坏用保护元件的区域，还有，栅极电极材料层4c成为形成与外部连 接用或检查用端子的区域.
接着，用等离子CVD法连续地生成硅氮化腹SiNx等构成的栅极绝 缘膜6、未掺入杂质的本征非晶硅膜8以及n型硅腹10(欧姆接触层)， 然后，用光刻法将本征非晶硅膜8以及n型硅膜(欧姆接触层)10形 成小岛.
这时，栅极绝缘腹6的厚度例如是约3000 A ，本征硅腱8的厚度 例如是约3000A,欧姆接触层10的厚度例如是约500又. 本工序中的特征在于不形成对于栅极绝缘膜的连接孔. (工序2 )
接着，如图2所示，用溅射以及光刻形成例如由Cr (络)构成的 1300A左右的源、漏电极12a、 12b. (工序3 )
接着，如固3所示，以源、漏电极12a、 12b为掩腹，用刻蚀法除 去欧姆接触层10的中央部分，进行源、漏极的分离(分离刻蚀).这
时，能够在同一刻蚀装置的同一腔内连续地进行用于源、漏极电极的图 形的刻蚀和分离刻烛.
即，首先用Ob族的刻蚀气体进行源漏极电极12a 、 12b的刻性， 接着把刻蚀气体换为SF(i族的气体可以进行欧姆接触层10的中央部分 的刻蚀.
(工序4 )
接着，如图4所示，例如用等离子CVD法形成保护膜14.该保护 膜14例如是2000A左右的氮化硅膜(SiNx ). (工序5)
接着，如图5所示，在保护膜14上形成用于连接外郜端子(屏蔽 线和IC的输出引线等)的开口20,同时形成连接孔16、 18,
开口20和连接孔18贯通栅极绝缘膜6以及保护膜14而形成，连 接孔16仅贯通保护膜14形成.
形成开口 20及连接孔18之际，栅极电极材料层4b、 4c分別起到 刻蚀中止层(Stopper )的作用.另外，在形成连接孔16之际，源、漏 电极12b起到刻蚀中止层的作用. (工序6 )
接着，如图6所示，以500义左右的厚度淀积ITO ( Indium Tin Oxide )膜，选择性地刻饪、形成ITO构成的布线22a及电极22b. ITO 的刻蚀用HC1/HN03/H20的混合液的湿法刻蚀来进行.
如上述，贯通栅极绝缘膜6及保护膜14的重迭膜形成开口 20及连 接孔18.从而，构成相当于2层绝缘膜厚度的深连接孔.
然而，由于ITO的熔点高故与铝相比台阶复盖率好，从而即使经由 深连接孔也不会造成连接不良，另外，除ITO之外，也可以^f吏用金属氧 化膜这样的高熔点的其它透明电板材料.例如，可使用SnOx、 ZnOx 等金属氧化物.在这样的情况下，台阶复盖率也是可实用化的.
这样制造的背栅结构的TFT例如作为有源矩阵基板中象素部分的 开关元件使用.还有，由ITO构成的电极22b成为用于连接外部端子 (IC的输出引线等)的压烀区. (本制造方法的特征)
图7A ~图7F示出有关图1 -图6中记述的本实施形惑的TFT的 制造工序.另一方面，困8A -图8G示出对比例的TFT的制造工序.
该对比例是为了使有关本实施形态的TFT的制造方法的特征更明确而 由本专利发明者设想出来的，不是以往的例子. 对比例的图8A和图7A相同.
固8A -图8G中与图7A -图7F相同的部分上标注相同的参照编号.
对比例的情况，如图8B所示，在形成漏极电极层之前，形成连接 孔Kl , K2 .
而且，如图8C所示形成源、漏电极层12a, 12b以及相同材料构 成的源、漏电极材料12c、 12d.
接着，如图8D所示形成ITO膜30.
接着，如图8E所示进行欧姆层10的中央，分的刻蚀(分离刻蚀). 接着，如图8F所示形成保护膜40.
最后，如图8G所示，形成开口K3.由此，源、漏电极材料层12d 的表面露出，形成用于连接外部连接端子的电极(压焊区).
若依据这样的对比例的制造方法，则在图8B中的连接孔形成工序 的基础上再加上图8G中的形成开口部分K3的工序，合计需要2次开 口部分的形成工序.
与此相反，本实施形态的制造方法中，如图7E所示， 一并形成开 口16、 18、 20.即，在贯通保护膜14及柵极绝缘膜6的重迭膜形成 开口的同时，也对源、漏电极层12b上的保护膜14刻蚀图形，由此，1 次开口形成工序即可.从而，能够削减l道曝光工序，与此相伴随，也 将不需要光致抗蚀剂膜的淀积工序及其刻蚀工序.从而，合计缩短3道 工序，即，简化了制造加工.
还有，本实施形态的制造方法中，在同一腔内可以连续地进行图7B 所示的源、漏极电极层12a、 12b的图形刻蚀(干法刻蚀)和图7C所 示的欧姆接触层10的中央部分的刻蚀(干法刻蚀)，即，通过在同一 腔内依次更换刻蚀气体，能够连续地刻饯.
与此相反，对比例的情况下，在图8c的源、漏极电极层12a、 12b 的图形刻蚀(干法刻蚀)后，5i行图8D的FTD膜30的湿-法刻饯，接 着，进行图8E的欧姆层10中央部分的刻蚀(干法刻蚀).由于ITO 膜不能用干法刻蚀加工，仅可进行湿法刻蚀加工，故不能够在一个腔内 连续地进行图8C,图8D、图8E的各刻蚀工序，由此，在各工序都要
进行基板的手工搡作，作业麻烦.
还有，本实施形态的情况下，保护膜14必须存在于ITO膜22a、 22b和源、漏电极12a、 12b之间.这意味着在基板上的其它区域(未 图示)可靠地把ITO膜构成的布线与用源、漏极电极同一材料构成的布 线及电极电隔离.
然而，对比例的情况下，ITO膜30和源、漏极电板10a、 10b属 于同一层.即，两者被重叠，在两者之间不存在保护膜.由此，在基板 上其它区域(未图示)，若异物存在，则尽管原本必须绝缘，但ITO膜 构成的布线与用源、漏极电极同一材料构成的布线及电极有短路的危 险.即，用本实施形态的制造方法形成的元件可靠性高.
还有，,于对比例中在比较早的阶段形成ITO膜30 (图8D ), 故在其后的工序中，存在由作为ITO的成分的铟(In )和锡(Sn )等 引起的污染的可能性.
与此相对，本实施形态的制造方法中，由于ITO膜22a、 22b在最 后的工序中形成，故由ITO成分的锡(Sn )等引起的污染的可能性少，
这样，若依据本实施形态的制造方法，则能够缩短制造工序，而且 能够制造可靠性高的元件. (第2实施形态)
下面，参照图9 -图18说明本发明的第2实施形态.
图9示出有关本发明第2实施形态的有源矩阵基板的平面布局.
图9的有源矩阵基板是在液晶显示装置中使用的.作为象素部分的 开关元件及防止静电破坏用保护元件，使用由笫1实施形态中说明过的 制造方法制造的TFT.
象素部分4000 (图中，用虛线围起来的部分)由多个象素120构 成，各象素构成为包含TFT (开关元件)3000， TFT3000i殳在扫描线 52和信号线S4的交叉点上.
信号线54、扫描线52的各端部分别设有压姅区160A、 160B,这 些压焊区和LC _ COM线180之间连接第1保护元件, 140B , 上述压焊区和保护环100之间形成第2保护元件150A 、 150B .另外， LC _ COM线180还经由银点压萍区连接对向电极.
"压烀区160A、 160B"是用于连接鍵合引线和凸点电极(bump 电极)或使用了聚缺亚胺带的电极等(外部端子)的电极.
还有，"LC- COM线180"是给出作为液晶驱动基准的电位的 线.公共电位LC- COM例如象图30所示的那样，设定在只比显示信 号电压Vx的中点电位VB低AV的电位处.即，如困29例示的那样，在 象素部分的TFT3000中存在栅、源间电容Cc;s,受其影响在显示信号 电压Vx和最终的保持电压Vs之间产生电位差AV ,为补偿该电位差 AV ，把比显示信号电压Vx的中点电位Vb低AV的电位取为共同的基 准电位.
另外，图29中，X是信号线，Y是扫描线，Clc表示液晶的等效 电容，C"表示保持电容.还有，图30中，Vx是供给到信号线X上的 显示信号的电压，VY是供给到扫描线Y上的扫描信号的电压.
还有，"保护环100 "是设在压焊区160A 、 160B外側的线，作为 波晶显示装置制造阶段中的静电措施.
LC - COM线180及保护环100都是共同电位线，从而，通迚压 焊区和这些线之间连接保护二极管能够使静电沿这些线释放.
还有，保护环100如固27所示，在使TFT基板1300与对向基板(彩 色滤波器基板)对粘后，在驱动用IC连接之前沿划线(SB )切断，而 LC - COM线180是留在最终制品中的线.从而，在基板切断后到IC 连接之前，能够用笫1保护元件140保护象素部分的TFT免遭静电破 坏，从而，制品的可靠性提高.
还有，由于在最终制品中还留有保护二极管，故实际使用制品时的 静电破坏强度也提高.进而，由于使用了 TFT的保护二极管故容易控 制阈值电压(Vth),还能够减少泄放电流.因此，即使在最终制品中 留有二极管也不会有不良影响.
图11A -图IIC示出保护元件的具体结构例.
即，如图IIA所示，保护元件构成为把连接第1TFT ( Fl )的栅、 漏极构成的MOS二极管和连接第2TFT ( F2 )的栅*漏极构成的MOS 二极管相互反向并连.其等效电路为困IIB所示.
从而，如图11C所示那样，该保护元件在电流、电压特'炷中沿双向 具有非线性.各二极管在加入低电压时成为高阻抗，加入高电压时成为 低阻抗状态.另外，由于各二极管实质上是晶体管，流过电流的能力大， 能够高速地吸收静电，因此保护能力高.
图10中示出图9的压焊区160A、 160B周围杯电保护元件的具体
配置例，
第l保护元件140A由连接了栅、漏极间的薄膜晶体管M60及M62 构成，同样，笫1保护元件140B由薄腹晶体管M40及M42形成.
第2保护元件lS0A、 1S0B也一样，由薄膜晶体管M卯、M82及 M20、 M22构成.
这些保护元件起到这样的作用，即在被加入正或负的过大浪涌电压 时导通，高速地将该浪涌电压沿LC - COM线180或保护环100释放.
另外，配置在压烀区外側的第2保护元件ISO除去静电保护功能 外，还具有这样功能，即防止用保护环100短路各压焊区160而使得在 阵列工序中不能进行最终检查.用图14说明该功能.
考虑如困14所示那样，在压焊区160A1上连接阵.列试验器(具有 放大器220 )的探头，对象素部分的TFT ( Ma )进行试验的情况.
这时，第2保护元件150A1及第2保护元件1S0A2维持高阻状态. 从而，象素部分的TFT ( Ma ) TFT ( Mb )电隔离.由此，可防止 和其它晶体管的交调失真，能够仅对于所希望的TFT ( Ma )进行试验.
还有，如图27所示，若完成了 TFT基板1300的制造，则在定向 膜的涂敷、研磨工序、密封材料(衬垫)涂敷工序、基板的对粘工序、 分断工序.液晶注入及封装工序等各工序结束之后并在连接驱动用IC 之前，沿划线(SB )切断除去保护环100.
然而，由于存在着连接LC - COM线180和压焊区160之间的第 1保护元件140，因而，即使在连接驱动用的IC之前，也形成静电保护.
还有，最终制品中也留有第1保护元件，但由于使用了 TFT的保 护元件进行了正确的阈值控制，因而不必担心由于泄放电流等降低制品 的可靠性.
接着，用图12及图13说明图11所示的第1及第2晶体管(Fl、 F2 )的元件的结构.
本实施形态中，如图12所示，把由作为象素电极材料ITO构成的 膜(ITO腹)300、 320、 330用作为栅极，漏极连接用布钱.
图13中示出对应于固12的平面布局中的各部分(A ) — (F)的 断面结构.
如图示那样，构成静电保护元件的第1薄腹晶体管Fl及第2薄腹 晶体管F2都具有反交错结构(背栅结构).
即，在玻璃基板400上形成栅极电极层410、 420、 430、 440, 在其上面形成栅极绝缘膜450,形成本征非晶硅层470、 472，介以n 型欧姆层480形成漏极电极(源极电极)层490，形成保护膜460以便 复盖这些层，而且，用由作为象素电极材料的ITO构成的膜(ITO膜) 300 、 320、 330进行栅、漏极间的连接.
ITO膜300、 320、 330经由贯通栅极电极层上的栅极绝缘膜450 以及保护膜460的2层膜的连接孔和贯通漏极电极层490上的保护膜 460的连接孔，连接栅极电极层和漏极电极层.
这种情况下，由于ITO是高熔点，与铝等相比台阶复盖率特性优 良，因此，即使经由贯通2层腹的深连接孔也可确保良妤的连接.
还有，如在第1实施形态中说明的那样，对于栅极，漏极的连接 孔在用于连接外部连接端子的开口的形成(压焊区露出)工序中同时形 成，故能够缩短工序数.
以上，说明以ITO膜作为布线使用，形成保护二极管的例子，但 ITO膜作为布线的利用并不限于该例，还能够例如在图1S所示形态中 加以利用.
即，图15中，ITO膜342被用于形成压焊区160近旁中的交叉布 线342 .
所谓"交叉布线"是在把液晶显示装罝的内部布线导出到密封材料 520的外側之际，为谋求由厚的层间绝缘膜进行的布线保护，把位于上 层的布线连接到下层布线上并迂回导出到外部而使用的布线.
即，ITO膜342连接漏极电极层490和与栅极电极相同材料构成的 层(栅极电极材料层)412.由此，栅极电极材料层412的导出外部的 部分由栅板绝缘膜450及保护膜460的二者保护，提高了可靠性.
另外，图15中，参照编号500和502示出定向膜，500表示密封 材料，540表示对向电极，S62表示玻璃基板，MOO表示泉晶.还有， 压焊区160上连接有例如键合引线600.有时也连接使用了凸点电极和 聚缺亚胺片的电极层，代替该鍵合引线.
ITO膜能够在其它各种位置作为布线使用，为了易于了解而例示 ITO膜能够作为布线使用的位置，则如图16所示.
图16中用粗实线示出了 ITO膜.
位置Al - A3中的ITO膜作为用于形成保护元件的布绒使用，位置A4中作为用于连接扫描线52和压焊区160B的布线使用，位置A5 中作为图15所示的交叉布线使用.
还有，位置A6中，作为用于连接水平方向的LC - COM线和垂 直方向的LC - COM线的布线使用.即，由于水平方向的LC _ COM 线由栅极材料形成，垂直方向的LC - COM线用源极軒料形成，故需 要用ITO连接两者.
另外，图16的位置A6中，银点压焊区110能够和水平方向的LC - COM线或者垂直方向的LC - COM线中任一条线在同一工序中形 成为一体，在这样形成的情况下，可以经由ITO把不和银点压焊区110 形成为一体的LC - COM线(水平、垂直的任一条)与银点压烀区110 连接.
下面，用固n、固18说明象素部分中各象素的结构.
图17示出象素部分的平面布局.
配置着连接到扫描线52及信号线54上的、起到开关元件作用的 TFT (构成为含有栅极电极720、漏极电极740、未掺入杂质的本征非 晶硅层475 ),漏极电极740上连接着象素电板(ITO ) 340.图中， K2是连接孔，Cad表示保持电容.保持电容Cad由邻接的栅极布线和 被延长的象素电极的重迭构成.
图18示出图H中沿B _ B经的断面结构.成为和图1S中说明过 的结构同样的断面结构.
(第3实施形态)
用图19 -图26说明有关上述第2实施形态的TFT基板的制造方法.
各图中，左側是形成象素部分的开关晶体管的区域，中央部分是形 成保护元件的区域，右側是连接外部连接端子的区域(压焊区).
(1 )如图19所示，首先，用光刻技术在玻璃基板(无械基板) 400上形成例如由1800 A左右的厚度Cr (铬)构成的电极720 、 722 、 卯0 、 902 、 904 .
Cr的淀积用磁控管溅射装置在50mToiT的减压下进行.还有，Or
的加工由使用了 Cl2族气体的干法刻蚀法进行.
参照编号720 、卯0是构成TFT的栅极电极的层(栅板电极层)， 参照编号722是相当于固17所示的扫描线52的层.还有，参照编号902、 904是由和栅极电极层相同材料构成的层(栅极电极材料层).
(2 )接着,如图20所示，用等离子CVD法，连续地生成由氮化 硅腹SiNx等构成的栅极绝缘膜910、未掺入杂质的本征非晶硅腹以及n 型硅膜(欧姆层)，接着，依挺使用了 SF6族的刻饯气体，把本征非晶 硅膜及n型硅膜(欧姆层)刻蚀图形.
由此，形成岛状的本征非晶硅层475 、 920以及ii型硅叙欧姆层) 477 、 922 .
栅极绝缘膜90的厚度例如是4000 A左右，本征硅层475. 920 的厚度例如是3000 A左右，欧姆层477、 922的厚度例如是500 A左 右.
该工序中的特征在于不形成对于栅极绝缘膜的连接孔.从而.，不再 需要光致抗蚀剂腹的涂敷工序、曝光工序、刻饯除去工序这3道工序， 谋求得到工序数的缩短.
(3 )接着，如困21所示，用溅射法及光刻法形成例如由Cr (铬) 构成的1500 A左右的源、漏电极层740a、 740b 、 930a 、 930b.
(4 )接着，以源、漏电极层740a、 740b、 930b 、 930b为掩腹， 用刻蚀法除去欧姆层477、 922的中央部分，进行源极和漏极的分离.
在同一干法刻蚀装置的腔内连续地进行图21所示的源> 漏电极层 的图形化和图22所示的源、.漏极的分离刻蚀，即，首先，用CL族的刻 蚀气休进行源、漏极电极层740a、 740b、 5>30a 、 930b的加工，然后 把刻蚀气体换为SF6族的气体，进行欧姆层477、 922的中央部分的刻 蚀.这样，由于连续地使用干法刻饯，简化了制造作业.
(5 )接着，如图23所示，用等离子CVD法形成保护膜940.该 保护腹例如是2000 A左右的氮化硅膜SiNx.
(6 )接着，如图24所示，用SF(5族的刻蚀气体逸择性地刻蚀保护 膜940.即，在形成压烀区的开口 160的同时，形成连接孔CP1及连接 孑L K8 、 KIO .
开口 160及连接孔CP1是贯通栅极绝缘膜910及保护腹940的重迭 膜而形成的开口，连接孔K8、 K10是仅贯通保护膜940的开口.
这种情况下，栅极电极材料层902、 904在选择孔CP1、开口160 的形成之际分別起到刻蚀中止层的作用，源、源极电极740a、 930b分 别起引连接孔K8、 KIO形成之际的刻蚀中止层的作用.
(7 )接着，如图25所示，用磁控管溅射装置以500A左右的厚 度淀积ITO ( Indi咖Tin Oxide )膜，用HCI/HN03/H20的混合波刻 蚀，加工成预定的图形.由此完成有源矩阵基板.图25中，参照编号 950是由ITO构成的象素电极，参照编号952是构成保护二极管一部分 的ITO构成的布线，参照编号954是用于连接外部端子的由ITO构成 的电极(压烀区).
由于把台阶复盖率好的ITO作为布线使用，故确保良妤的电连接. 作为象素电极材料，也可以使用金属氧化物这样高熔点的其它透明电极 材料.例如，可以使用SnCh、 ZnOx等金属氧化物.
还有，如从图25所知，在ITO层950 、 952和源，漏极电极740a 、 740b、 930a、 930b之间必须介以保护腹940 .这意味着在基板上的布 线区域(未图示)中可靠地'电分离由ITO构成的布线层和源、漏极电极 材料层.从而，不必担心因异物引起两者的短路.
还有，本制造方法中由于在最后的工序(图25 )中形成ITO膜， 故不必担心由作为ITO成分的锡(Sn )、铟(In )引起的污染.
这样，若依据本实施形态的制造方法，则能够缩短有源矩阵基板的 制造工序，而且能够安装对于防止静电实施了足够的措施的可靠性高的 薄膜电路.
另外，图25中，直接把ITO膜952、 954连接到栅极电极层902 及栅极电极材料层904上，但也能够经由钼(Mo ),钽(Ta ) >钛 (Ti )等緩冲层连接两者.
下面，说明使用完成了的有源矩阵基板组装液晶显示装置的工序.
如图28所示，把对向基板1500和TFT基板1300粘在一起，在图 27所示那样的单元分断工序后，进行液晶的封入，然后，连接驱动用 IC,进而如图28所示那样，经过使用偏光板U00、 1600以及背景光 源1000的组装工序，完成有源矩阵型液晶显示装置.
图26中示出有源矩阵型液晶显示装置主要部分的断面图，困26 中，在与图15、图18等前面示出的附图相同的位置处标注相同的参照 编号.
图26中，左側是有源矩阵部分，中央是保护元件(静电保护二极 管)形成区域，右側是压焊区部分.
在压焊区部分，在由ITO构成的电极(压萍区)954上经各向异性
导电膜500连接液晶的驱动用LC5500的输出引线5200 .参照编号5100 是导电粒子，参照编号5300是胶片带，参照编号5400是密封用的树脂.
图26中，作为驱动用IC的连接方法采用使用带栽的方式 (TAB ),而也可以采取其它方式，例如COG ( CWpOii Glass )方 式.
本发明不限于上迷实施形态，也可以变形使用了利用正交错结构的 TFT的场合，还有，作为象素电极材料，也可以使用ITO之外的金属 氧化物这样高熔点的其它透明电极材料.例如，可以使用SnOx、 ZnOx 等金属氧化物.这种情况下，台阶复盖率也可达到实用化.
若把本实施例的液晶显示装置作为个人计算机等机器中的显示装 置使用，则制品的价值将会提高.
权利要求
1.一种有源矩阵基板，包括开关元件，配制成与扫描线和信号线的交叉点一致，且象素电极配制成与开关元件一致；防止静电破坏用元件，利用建立在上述扫描线和上述信号线的至少一个之间的薄膜晶体管，或与上述扫描线和上述信号线中至少一个在电气上等价的区，和公共电气保护区，上述防止静电破坏用元件包含二极管，其中薄膜晶体管中的栅极电极层、源极电极层和漏极电极层互相连接；和第1开口，通过选择性地除去上述栅极电极层上的绝缘膜形成，第2开口，通过选择性地除去上述源极电极层和漏极电极层上的绝缘膜形成，其中经由上述第1及第2开口，用和上述象素电极相同材料构成的导电性材料层连接上述栅极电极层、源极电极层和漏极电极层。
2. —种有源矩阵基板，包括 扫描线；信号线； 象素电极；薄膜晶体管连到在配置成矩阵状的扫描线和信号线上，并和象素 电极构成象素部分；防止静电破坏用的保护电路，利用建立在上述扫描线和上述信号 线的至少一个之间的薄膜晶体管，或与上述扫描线和上迷信号线在电 气上等价的区，和除扫描线和信号线以外的公共电位线，上述防止静 电破坏用的保护电路包含二极管，其中薄膜晶体管中的栅极电极层、 源极电极层和漏极电极层互相连接；和第l开口，通过选择性地除去上述栅才及电^l层上的绝缘层形成， 第2开口 ，通过选择性地除去上述源极电极层和漏极电极层上的绝缘层的同样制造过程形成，经由上述第1及第2开口，用和上述象素电 和漏纟及电极层。
3. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于 第一开口通过栅极电极材料层上的第一绝缘膜的重叠膜并通过第一绝缘膜上的第二绝缘膜，且第一开口只通过栅/源极电极层上的 第二绝缘膜。
4. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于上述导电 性材料层由ITO (Indium Tin Oxide )构成。
5. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于 与上述扫描线和上述信号线中至少一个在电气上等价的区是连接到外部端子的电极，上述共用电位线是在交流驱动液晶之际供给作 为基准的基准电位的线；以及将连接上述外部端子的电极和把连接上 述外部端子的电极共同连接起来构成等电位的线。
6. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于 上述防止静电破坏用的保护电路设置在用于连接上述外部端子和公共电位的线的电极之间，以及连4妄上述外部端子和连4妻的电位线 的电4及之间。
7. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于 上述防止静电破坏用的保护电路包括双向二极管，公共连接第一二极管的阳极和第二二极管阴极，及公共连接第一二极管阴极和第二 二极管阳极。
8. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于 电气上等价的区由公共电位线形成。
9. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于 公共电位线与多个扫描线和多个信号线电连接。
10. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于 公共电4立线与面电纟及电连才妻。
11. 权利要求2中所述的有源矩阵基板，其特征在于公共电位线包括栅极电极材料布线、源4及电极材料布线、和连接 在栅极电极材料布线和源极电极材料布线之间的象素电极材料。
12. —种液晶显示装置，包括 权利要求11所述的有源矩阵基板。
13. —种防止在有源矩阵型液晶显示装置中包含的有源元件的静 电破坏的方法，所述方法包括下列步骤形成包括连接到矩阵状配置的扫描线和信号线的薄膜晶体管，以 及连接在该薄膜晶体管 一端上的象素电极的象素部分；提供防止静电破坏用的保护电路，该电路包含二极管，二极管具 有在薄膜晶体管中与源极电极层和漏极电极层互相连接的栅极电极层5 和连接保护电路以防止在至少一个扫描线、信号线、与扫描线和信 号线中至少一个在电气上等价的区、和除扫描线和信号线以外的公共 电位线之间的静电破坏。
14. 权利要求13所述的方法，其特征在于公共电位线包括栅极电极材料布线、源极电极材料布线、和连接 在栅极电极材料布线和源极电极材料布线之间的象素电极材料。
15. —种有源矩阵基板，包括 扫描线；信号线；薄膜晶体管，配置成与扫描线和信号线的交叉点一致； 象素电极；配置成与薄膜晶体管一致；防止静电破坏用的保护元件，以防止在至少 一个扫描线、信号线、 和公共电位线之间电连接的静电破坏，所述保护元件至少部分形成象 素电极材料层。
16. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于 扫描线和信号线的至少一个电连接到电极，以连接外部端子，保 护元件电连接在公共电位线和电极之间以连接外部端子。
17. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于 保护元件使用薄膜晶体管。
18. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于 用于保护元件的薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的一个经像素电极材料层电连接到扫描线和信号线中的 一个。
19. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于 保护元件包括二极管，该二极管形成于将薄膜晶体管电连接在栅极电极和源极电极和漏极电极中的 一个之间。
20. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于 用于保护元件的薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的一个经像素电极材料层连接到扫描线和信号线中的 一个。
21. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于用于保护元件的薄膜晶体管的栅极电极经像素电极材料层连接 到薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的一个。
22. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于保护元件包括从第 一 薄膜晶体管的栅极电极和漏极电极的连接 形成的第一二极管，和从第二薄膜晶体管的栅极电极和漏极电极的连 接形成的第二二极管，第一二极管和第二二极管彼此以相反方向并联连接。
23. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于 公共电位线电连"l妄到面电极。
24. 权利要求15中所述的有源矩阵基板，其特征在于公共电位线电连接到 一个衬底，以便经像素电极材料层连接到面 电极。
25. —种液晶显示装置，包括 权利要求2所述的有源矩阵基板。
26. —种有源矩阵基板，包括 扫描线； 信号线； 象素电极；电连接到扫描线的第 一 薄膜晶体管； 除扫描线和信号线以外的导线；防止静电破坏用的保护电路，该保护电路建立在导线和上述扫描 线和上述信号线中的至少 一个之间，上述保护电路包含从第二薄膜晶 体管形成的二极管，其中保护电路包括 第二薄膜晶体管的栅极层； 第二薄膜晶体管的源/漏极电极层； 包含与薄膜晶体管的栅极层相同材料的导电层； 导电层上的第一绝缘层，该第一绝缘层具有第一开口； 在源/漏极电极层上形成的第二绝缘层，该第二绝缘层具有与第 一开口的制造过程相同的第二开口 ；包含与象素电极相同材料的导电材料，该导电材料通过第一开口 和第二开口电连接到导电层和源/漏极电极层。
27. 权利要求26中所述的有源矩阵基板，其特征在于 所述导线是公共电位线。
28. —种有源矩阵基板，包括 扫描线；信号线； 象素电极；电连接到扫描线的第 一 薄膜晶体管； 除扫描线和信号线以外的导线；防止静电破坏用的保护电路，该保护电路建立在导线和上述扫描 线和上述信号线中的至少 一个之间，上述保护电路包含从第二薄膜晶 体管形成的二极管，其中保护电路包括第二薄膜晶体管的栅极层；第二薄膜晶体管的源/漏极电极层；包含与薄膜晶体管的栅极层相同材料的导电层； 导电层上的第一绝缘层，该第一绝缘层具有第一开口； 在源/漏极电极层上形成的第二绝缘层，该第二绝缘层具有与第一开口的制造过程相同的第二开口 ；包含与象素电极相同材料的导电材料，该导电材料通过第一开口和第二开口电连接到导电层和源/漏极电极层。
29. 权利要求28中所述的有源矩阵基板，其特征在于 所述导线是公共电位线。
30. —种有源矩阵基板，包括 扫描线；信号线； 象素电极；薄膜晶体管连到在配置成矩阵状的扫描线和信号线上，并和象素电极构成象素部分；防止静电破坏用的保护电路，利用建立在上述扫描线和上述信号 线的至少一个之间的薄膜晶体管，或与上述扫描线和上述信号线在电 气上等价的区，和除扫描线和信号线以外的公共电位线，上述防止静 电破坏用的保护电路包含二极管，其中薄膜晶体管中的栅极电极层、 源极电极层和漏极电极层互相连接；和第l开口，通过选择性地除去上述栅极电极层上的绝缘层形成， 第2开口 ，通过选择性地除去上述源极电极层和漏极电极层上的绝缘 层的同样制造过程形成，经由上述第1及第2开口，用和上述象素电和漏极电极层；与公共电位线一起形成的电气等价区；和 与面电极电连接的公共电位线。
31. —种有源矩阵基板，包括 扫描线； 信号线； 象素电极；薄膜晶体管连到在配置成矩阵状的扫描线和信号线上，并和象素电极构成象素部分；防止静电破坏用的保护电路，利用建立在上述扫描线和上述信号 线的至少一个之间的薄膜晶体管，或与上述扫描线和上述信号线在电 气上等价的区，和除扫描线和信号线以外的公共电位线，上述防止静 电破坏用的保护电路包含二极管，其中薄膜晶体管中的栅极电极层、 源极电极层和漏极电极层互相连接；和第1开口，通过选择性地除去上述栅极电极层上的绝缘层形成， 第2开口 ，通过选择性地除去上述源极电极层和漏极电极层上的绝缘 层的同样制造过程形成，经由上述第1及第2开口，用和上述象素电和漏极电极层；与公共电位线一起形成的电气等价区；和 与面电极电连接的公共电位线；且公共电线包括栅极电极材料布线、源极电4及材料布线、和连接 在栅极电极材料布线和源极电极材料布线之间的象素电极材料。
32. —种液晶显示装置，包括 权利要求30所述的有源矩阵基板。
33. —种液晶显示装置，包括 权利要求31所述的有源矩阵基板。
34. —种有源矩阵基板，包括 扫描线；信号线；薄膜晶体管，配置成与扫描线和信号线的交叉点一致； 象素电极；配置成与薄膜晶体管一致； 保护元件，以防止在至少一个扫描线、信号线、和公共电位线之 间电连接的静电破坏，保护元件至少部分形成象素电极材料层。
35. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于 扫描线和信号线的至少一个电连接到电极，以连接外部端子，保护元件电连接在7>共电位线和电极之间以连4妻外部端子。
36. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于 保护元件使用薄膜晶体管。
37. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于 用于保护元件的薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的一个经像素电极材料层电连接到扫描线和信号线中的一个。
38. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于 保护元件包括二极管，该二极管形成于将薄膜晶体管电连接在栅极电极和源极电极和漏极电极中的 一个之间。
39. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于用于保护元件的薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的 一个经 像素电极材料层连接到扫描线和信号线中的 一个。
40. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于用于保护元件的薄膜晶体管的栅极电极经像素电极材料层连接 到薄膜晶体管的源极电极和漏极电极中的 一个。
41. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于保护元件包括从第 一 薄膜晶体管的栅极电极和漏极电极的连接 形成的第一二极管，和从第二薄膜晶体管的栅极电极和漏极电极的连 接形成的第二二极管，第一二极管和第二二极管彼此以相反方向并联 连接。
42. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于 公共电位线电连接到面电极。
43. 权利要求34中所述的有源矩阵基板，其特征在于公共电位线电连接到 一 个衬底，以便经像素电极材料层连接到面电极。
44. 一种液晶显示装置，包括 权利要求34所述的有源矩阵基板。
45. —种防止在有源矩阵型液晶显示装置中包含的有源元件的静 电破坏的方法，所述方法包括下列步骤形成包括连接到矩阵状配置的扫描线和信号线的薄膜晶体管，以 及连接在该薄膜晶体管 一端上的象素电极的象素部分；提供防止静电破坏用的保护电路，该电路包含二极管，二极管具 有在薄膜晶体管中与源极电极层和漏极电极层互相连接的栅极电极层；和连接保护电路以防止在至少一个扫描线、信号线、与扫描线和信 号线中至少一个在电气上等价的区、和除扫描线和信号线以外的公共 电位线之间的静电破坏。
46. 权利要求45所述的方法，其特征在于 公共电位线包括栅极电极材料布线、源极电极材料布线、和连接在栅极电极材料布线和源极电极材料布线之间的象素电极材料。
全文摘要
一种有源矩阵基板，该基板的构成包含薄膜晶体管(TFT)和连接到其薄膜晶体管一端的象素电极的象素部分，其特征在于具备设备在上述扫描线及信号线中至少一条线或与其线电等效的部位和共用电位线之间的、使用了薄膜晶体管的防止静电破坏用装置；上述防止静电破坏用装置构成为包含在将栅极电极层、栅极绝缘膜、沟道层、源、漏极电极层、保护层重叠而成的薄膜晶体管中连接栅极电极层和源、漏电极层而构成的二极管；在同一制造工序中形成用于电连接上述栅极电极层和源、漏极电极层的、选择性地除去上述栅极电极层上的上述栅极绝缘膜和上述保护膜构成的第1开口，和选择性地除去上述源、漏极电极层上的上述保护膜构成的第2开口。
文档编号H01L27/12GK101369579SQ20081021323
公开日2009年2月18日 申请日期1996年10月2日 优先权日1995年10月3日
发明者佐藤尚 申请人:精工爱普生株式会社