专利名称：液晶显示面板及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种液晶显示面板和其制造方法，尤其涉及一种液晶显示面板和使用薄膜晶体管(TFT)制造高分辨率液晶显示面板的方法。
背景技术：
液晶显示面板可以在相对低的工作电压和电能消耗并且也在小(或薄)尺寸和轻重量下工作，因而很容易用作电视(TV)接收机和个人电脑(PC)的显示面板。现在，液晶显示面板倾向于取代常规的阴极射线管(CRT)。
液晶显示器和制造它的方法已经在各种文献中公开。图3是用来描述普通液晶显示面板结构的分解片断透视图(例如见文献1日本专利公开文本JP2003-347314)。该液晶显示面板30包括上(或外)衬底31，下(或内)衬底32，公共电极33，黑矩阵(黑底)34，R(红)、G(绿)、B(蓝)色的颜色过滤层35，包含多个像素区域P的液晶层36，每一个对应每一像素区域P形成的TFT晶体管T，栅极引线37，像素电极(例如TFT漏极)38和数据引线(例如TFT源极)。在该液晶显示面板30中，将恒定电压施加到公共电极33。通过施加选择信号和图像数据分别到TFT晶体管T的栅极引线37和像素电极38来开启(例如使导通)相应的TFT晶体管，在其中每一像素区域P的液晶层36的液晶定向控制下显示所需的图像。
现在将参照图4(a)到图4(b)描述制造如上述的液晶显示面板中的TFT晶体管的常用方法的基本部分。如图4(a)所示，栅极图案G形成在玻璃板(未示出)上。然后在栅极图案G上方形成SiN膜作为绝缘膜。然后，在SiN膜的顶上形成半导体膜42。最后光阻材料膜形成在表面上并通过光掩模44暴露在紫外线下，因而形成光阻材料图案43(以上过程称为I-步骤)。然后如图4(b)所示，通过利用光阻材料图案43有选择地蚀刻半导体膜42，从而形成TFT晶体管沟道部分45(步骤I-DE)。然后如图4(c)所示，电导体膜46和光阻材料膜形成在衬底41和沟道部分45的表面上，光阻材料图案47通过使用单独的光掩模48形成在沟道部分45的上方(D-步骤)。然后如图4(d)所示，通过使用光阻材料图案47蚀刻晶片，从而形成TFT晶体管的源极S和漏极D(D-WE步骤)。此后，形成保护膜和类似物。然而，该步骤属于已知技术，不再描述。
最近，在TFT部分的源极和漏极部分的形成中，选取用于沟道部分的灰度色调曝光来以单掩模执行TFT区域部分的形成和沟道的形成(即源极和漏极部分的分离)的技术，已经作为阵列加工减少步骤的例子得到提出并公开(例如见文献2日本专利公开文本JP2002-55364)。选取用于液晶显示面板制造的灰度色调曝光的方法将参照图5A和5B和图6A到6E进行描述。图5A和5B显示了用于灰度色调曝光的光掩模。图5A是显示光掩模50的平面图。图5B是沿着图5A中的线B-B′得到的截面图。
如图5A和5B所示，光掩模50包含遮光板(即不透明的)图案53，它形成在透明衬底51的表面(即底面)上，并具有由第一到第三遮光板52-54构成的预定图案。参照图5A和5B，符号A表示透明区域，符号B表示遮光板区域，符号C表示半透明区域。第一遮光板图案52对应通过使用光掩模50形成的TFT部分的源极-漏极电极区域。第二遮光板图案53对应TFT部分的沟道区域。
图6A到6E示出了使用如图5所示的光掩模50制造液晶显示面板或其中的TFT晶体管的方法。在图6A到6E中，附图标记61表示玻璃衬底，附图标记62表示栅极，附图标记63表示栅极绝缘膜，附图标记64表示a-Si膜，附图标记65表示n+a-Si膜，附图标记66表示用于源极和漏极的金属膜，附图标记67表示感光(photo-sensitive)膜。附图标记66a和66b分别表示源极和漏极。附图标记67a表示感光膜图案。
如图6A所示，最终的TFT晶体管的晶片包括玻璃衬底61，在它的上面，即在它的前(或上)表面上，将栅极62、栅极绝缘膜63、a-Si膜64、n+a-Si膜65、用于源极和漏极的金属膜66及感光膜67形成。这样，半膜厚度部分(或凹进部分)68通过使用图5所示的光掩模50在感光膜67的沟道部分上形成(见图6B)。然后，将用于源极和漏极的金属膜66有选择地蚀刻(见图6C)。然后，将感光膜67的半膜厚度部分68，即在沟道部分中用于源极和漏极的金属膜66，进行蚀刻以分开源极66a和漏极66b(见图6D)。最后，去除残留的感光膜图案67a以完成TFT晶体管60(见图6E)。
如上所示，在该现有技术中，通过喷镀(spatter)沉积(deposition)来沉积栅极62，例如在玻璃衬底61上。这样形成的栅极62的图案然后通过平版印刷(litho-photographic)法以形成所需的栅极62。然后将栅极绝缘膜63，例如SiN膜和沟道活性层即a-Si膜，形成在栅极62之上。然后将用于连接源极和漏极的n+a-Si膜65通过使用CVD(化学蒸气沉积)法利用连续膜成型来形成。此外，将源极-漏极电极(即金属膜)66通过喷镀法沉积在n+a-Si膜65上。随后涂覆感光膜(即光阻材料)。然后将源极-漏极电极通过使用“灰度-色调掩模”即光掩模50进行处理以形成完全曝光区域(即TFT区域之外)、部分曝光区域(即在源极和漏极66a和66b之间的沟道部分的区域)、和完全非曝光区域(即源极和漏极66a和66b的区域)。
术语“灰度-色调掩模”表示掩模(即光掩模)，它由通过降低光阻材料到它的一半厚度，同时沉积完全曝光区域、完全非曝光区域而获得的区域和分辨率低于曝光设备阈值分辨率的精细(fine)图案构成。当将TFT部分通过图案形成以上述的方式形成时，得到局部轮廓，在其中只有源极和漏极之间沟道部分的光阻材料通过部分曝光在厚度上减少。随后，将源极-漏极电极膜通过使用光阻材料图案作为掩模进行干蚀刻(DE)。在该干蚀刻中，不仅将源极-漏极电极膜，也将n+a-Si膜65和a-Si膜64进行蚀刻，同时SiN膜作为栅极绝缘膜63用作停止器。然后，将在沟道部分上的感光(例如光阻材料)膜68通过灰化去除。
然后，为了形成TFT部分的沟道区域，通过使用光阻材料图案67a进行干蚀刻以形成源极和漏极66a和66b。在该干蚀刻中，将源极和漏极66a和66b和n+a-Si膜65同样蚀刻，将沟道活性层用作停止器。因而形成沟道区域。最后将光阻材料67剥离。在以上方法中，有可能通过单次使用光掩模50，形成TFT部分(即TFT晶体管)并减少TFT或液晶显示面板的制造步骤。
以上方法，在其中将灰度-色调掩模用于制造液晶显示面板或它的TFT部分，具有的优点是有可能减少制造步骤。然而在不利的方面，处理余量非常窄，所以很难以相同的掩膜形成不同尺寸的TFT晶体管。
发明内容
鉴于现有技术中所固有的以上问题，提出本发明，其目的是提供一种液晶显示面板及其制造方法，该方法允许形成不同W/L值的TFT晶体管而不改变晶体管的外形。
根据本发明的一个方面，其提供一种液晶显示面板，用于通过以薄膜晶体管驱动矩阵阵列中的多个像素区域来显示图像数据，其中把在显示器部分中的薄膜晶体管和外围薄膜晶体管形成为相同尺寸的薄膜晶体管。
根据本发明的另一方面，其提供一种液晶显示面板的制造方法，该液晶显示面板用于通过以多个薄膜晶体管(TFTs)驱动矩阵阵列中的多个像素区域来显示图像数据，其中把在显示器部分中的TFT和外围TFT形成为相同尺寸(即外部形状)的TFT。
将显示器部分中的TFT和外围保护性的TFT通过使用灰度-色调掩模形成，该掩膜具有尺寸小于成像设备阈值分辨率的图案。
根据本发明的另一方面，提供有液晶显示面板的制造方法，包括步骤通过在玻璃衬底的一个表面上喷镀而对最终的栅极进行沉积以形成所需的栅极，通过光-平版印刷(photo-lithographic)法形成栅极的图案(pattern)并蚀刻生成的晶片；于栅极上方在玻璃衬底的另一表面上，形成作为栅极绝缘膜的SiN膜和作为沟道活性层的a-Si膜；通过采取CVD法利用连续膜成型来形成用于连接源极和漏极的n+a-Si膜；通过使用喷镀法在n+a-Si膜上沉积源极-漏极；在涂覆光阻材料之后并通过使用灰度-色调掩模来处理源极-漏极电极以形成完全曝光区域(在TFT区域和源极总线之外)、部分曝光区域(即源极和漏极之间的沟道部分区域CH)、和完全非曝光区域(即源极和漏极部分和源极总线的区域)，通过使用光阻材料图案作为掩模和使用SiN膜即栅极绝缘膜作为停止器，干蚀刻(dry etching)源极-漏极电极膜、源极总线、n+a-Si膜和a-Si膜，从而实现在包含使用曝光掩模得到的沟道部分的保护性晶体管中，蚀刻直到其中完全去除光阻材料的部分内的n+a-Si膜和a-Si膜，该曝光掩模包含分辨率高于成像设备阈值分辨率的狭缝(slit)图案，因而降低了保护性晶体管的有效W，随后通过灰化(ashing)去除沟道部分上的光阻材料；通过使用光阻材料图案及使用沟道活性层作为停止器干蚀刻直到源极-漏极电极和n+a-Si膜以形成沟道区域；剥离光阻材料，从而形成具有相同外形和不同有效W/L的多个TFT。
其它目的和特征将参照附图从下面的描述阐明。
图1A到1E是截面图，显示了在根据本发明的液晶显示面板的玻璃衬底上形成的TFT部分的主要制造步骤；图2A到2E是根据本发明对应图1A到1E的液晶显示面板的基本部分的平面图；图3是用来描述通常液晶显示面板结构的分解片断(fragmentary)透视图；图4A到4D显示了制造液晶显示面板中TFT晶体管的常用方法的基本部分；图5A到5B是显示了光掩模50的平面图和沿着图5A中的线B-B′得到的截面图；图6A到6E显示了使用如图5所示的光掩模50制造液晶显示面板或其TFT晶体管的方法。
具体实施例方式
将参照附图描述本发明的优选实施例。
图1A到1E和2A到2E是显示了根据本发明的液晶显示面板的制造步骤图，尤其用于描述制造TFT部分的方法。图1A到1E是截面图，显示了在根据本发明的液晶显示面板的玻璃衬底上形成的TFT部分的主要制造步骤。图2A到2E是对应图1A到1E的液晶显示面板的基本部分的平面图。
在图1A的步骤DI中，以光-平版印刷技术形成第一图案。在该步骤里，通过使用分辨率低于沟道部分阈值分辨率的图案来形成半光阻材料膜厚度部分。在图1B的步骤里，形成D引线。在图1C的步骤里，形成n+a-Si(非晶体)膜和a-Si膜。图1D的步骤里，通过PR(光阻材料)-DE形成第二图案。去除半光阻材料膜厚部分。在图1E的步骤里，形成沟道部分金属和n+a-Si膜。此过程将在下文更为详细描述。
栅极图案G形成在玻璃衬底上(未示出)。在栅极图案上形成作为绝缘膜的SiN膜和作为沟道活性层的a-Si膜12。为了连接源极和漏极，通过使用CVD法的连续形成使n+a-Si膜形成。源极-漏极电极13通过喷镀在n+a-Si膜上形成。然后涂覆光阻材料14。接着，通过使用灰度-色调掩模15处理源极-漏极电极以形成完全曝光区域(在TFT区域和源极总线之外)、部分曝光区域(即源极和漏极电极之间的沟道部分区域CH)、和完全非曝光区域(即源极-漏极电极部分和源极总线区域)。
在得到的晶片内，显示部分TFT晶体管和液晶显示面板内的外围部分保护性晶体管，尽管在外形上相同，在分辨率低于成像设备阈值分辨率的狭缝(slit)图案方面不同。具体地说，在显示器部分内，一狭缝(slit)置于整个沟道部分的上方，同时在保护性晶体管内，在角部分内提供分辨率高于阈值分辨率的部分狭缝。从而，当一半膜厚度的光阻材料形成在保护性晶体管沟道部分的整个表面上方，保护性晶体管沟道部分包含多个其中将光阻材料完全去除的部分。尽管所显示的例子关于正光阻材料，这决不是限制性的。
如上所示，对于TFT部分的图案形成，光阻材料截面轮廓作为光阻材料膜厚度部分的曝光结果而获得，在该轮廓中只有源极和漏极之间的沟道部分区域内的光阻材料在厚度上减少。通过该用作掩模的光阻材料图案14，将源极-漏极电极膜干蚀刻。在该干蚀刻中，不仅蚀刻源极-漏极电极膜也蚀刻源极总线、n+a-Si膜和a-Si膜。将作为栅极绝缘膜的SiN膜用作停止器。
这样，带有狭缝图案的保护性晶体管，该图案的分辨率低于置于曝光掩模15中的阈值分辨率，可以减少有效W，由于对在其中完全去除光阻材料的部分内的n+a-Si膜和a-Si膜也进行蚀刻。随后，进行灰化以去除在沟道部分CH上的光阻材料膜14。
接着，为了在TFT部分中形成沟道区域CH，通过使用光阻材料图案进行干蚀刻，从而形成源极和漏极部分的电极。在该干蚀刻中，通过将沟道活性层用作停止器，对源极-漏极电极和n+a-Si膜的蚀刻来形成沟道区域。最后将光阻材料剥离。这样，有可能使用掩模单次形成相同外形、不同有效W/L的多个TFT，从而减少制造步骤。
参照图2A到2E，如图2A所示，使用包含低于阈值分辨率的间隙a到c的掩模。图2B显示了显影后的光阻材料图案。如所示，光阻材料完全残留在阴影部分1中，半膜厚度光阻材料残留在阴影部分2中(图1A)。在图2C中，通过使阴影部分3经过步骤Cr-WE和I-DE形成布线图案(图1B和1C)。在图2D中，通过进行步骤PR-DE去除阴影部分4中的半膜厚度光阻材料(在其完全残留部分中的光阻材料保留)(图1D)。图2E中，在阴影部分5中通过执行步骤Cr-WE和CH-DE形成CH(步骤1E)。
对于根据本发明的制造液晶显示面板的方法，随后所述的实用优点是可获得的。通过采用显示部分晶体管(下文指TFT晶体管)和外围布置的保护性晶体管，它们通过使用灰度-色调掩模曝光以具有相同的外形设计形成，只通过提供分辨率低于成像设备阈值分辨率的狭缝图案到该晶体管，有可能减少保护性晶体管的有效W(宽)。因此，有可能以节约过程1RP(光阻材料)而形成不同W/L的晶体管并降低制造成本。
对于本领域技术人员来说，上述结构显然可以产生变化，并且可以进行各种明显不同的修改和实施而不会脱离本发明的范围。在以上描述和附图中提出的内容仅仅以例证性的方式提供。因此旨在前面的描述应该被认为是描述性的而不是限定性的。
权利要求
1.一种液晶显示面板，用于通过以薄膜晶体管驱动矩阵阵列中的多个像素区域来显示图像数据，其特征在于把在显示部分中的薄膜晶体管和外围薄膜晶体管形成为相同尺寸的薄膜晶体管。
2.一种液晶显示面板的制造方法，该液晶显示面板用于通过以多个薄膜晶体管(TFTs)驱动矩阵阵列中的多个像素区域来显示图像数据，其特征在于把在显示部分中的TFT和外围TFT形成为相同尺寸(即外形)的TFT。
3.根据权利要求2所述的制造液晶显示面板的方法，其中将显示部分中的TFT和外围保护性的TFT通过使用灰度-色调掩模来形成，该掩膜具有尺寸小于成像设备阈值分辨率的图案。
4.一种制造液晶显示面板的方法，包括步骤通过在玻璃衬底的一个表面上喷镀而对最终的栅极进行沉积，形成所需的栅极，通过光-平版印刷法形成栅极的图案并蚀刻生成的晶片；于栅极上方在玻璃衬底的另一表面上形成作为栅极绝缘膜的SiN膜和作为沟道活性层的a-Si膜；通过采取CVD法利用连续膜成型来形成用于连接源极和漏极电极的n+a-Si膜；通过使用喷镀法在n+a-Si膜上沉积源极-漏极电极；在光阻材料涂覆之后并通过使用灰度-色调掩模来处理源极-漏极电极以形成完全曝光区域(在TFT区域和源极总线之外)、部分曝光区域(即源极和漏极之间的沟道部分区域CH)、和完全非曝光区域(即源极和漏极部分和源极总线的区域)，通过使用光阻材料图案作为掩模和使用SiN膜即栅极绝缘膜作为停止器，干蚀刻源极-漏极电极膜、源极总线、n+a-Si膜和a-Si膜，从而实现在包含使用曝光掩模得到的沟道部分的保护性晶体管中，直到其中完全去除光阻材料的部分内的n+a-Si膜和a-Si膜的蚀刻，其中该曝光掩膜包含分辨率高于成像设备阈值分辨率的狭缝图案，因而降低了保护性晶体管的有效W，随后通过灰化去除沟道部分上的光阻材料；通过使用光阻材料图案及使用沟道活性层作为停止器进行直到在源极-漏极电极和n+a-Si膜的干蚀刻以形成沟道区域；和剥离光阻材料，从而形成具有相同外形和不同有效W/L的多个TFT。
全文摘要
本发明提供一种液晶显示面板及其制造方法。在液晶显示面板中，该显示面板用于通过以薄膜晶体管驱动矩阵阵列中的多个像素区域来显示图像数据，其中把在显示部分中的薄膜晶体管和外围薄膜晶体管形成为相同尺寸(即外形)的薄膜晶体管。
文档编号G02F1/1362GK1702529SQ200510069740
公开日2005年11月30日 申请日期2005年3月30日 优先权日2004年3月31日
发明者樱井洋 申请人:Nec液晶技术株式会社