液晶显示面板及其制造方法与流程

文档序号:18160328发布日期:2019-07-13 09:18阅读:260来源:国知局
液晶显示面板及其制造方法与流程

本发明涉及液晶显示装置所用的液晶显示面板及其制造方法。



背景技术:

作为液晶显示装置的显示方式,广泛使用了tn(twistednematic)模式。该模式是通过产生与面板大致垂直的电场而对液晶分子进行驱动的纵向电场方式。另一方面,近年来,也使用横向电场方式,该横向电场方式是通过产生与面板大致平行的电场而在水平方向对液晶分子进行驱动。横向电场方式有利于广视角、高清及高亮度化。因此,特别在以智能电话、平板等为代表的中小型面板中正在成为主流。在横向电场方式中,已知ffs(fringefieldswitching)模式。

在ffs模式中,具备下部电极以及上部电极,该上部电极隔着绝缘膜配置在下部电极之上,在该上部电极设置有狭缝,将下部电极以及上部电极的任意一方用作像素电极,将另一方用作相对电极。

如果为了产生横向电场而将电压施加于像素电极及与像素电极相对的共用电极(相对电极)之间,则在两电极中的与基板接近的一侧的电极(下侧电极)和信号线之间产生寄生电容。如果寄生电容大则导致显示质量的降低。为了使寄生电容减小,期望使下部电极和信号线之间的绝缘膜的相对介电常数减小,将绝缘膜的厚度增大。在这一点上,期望绝缘膜为有机绝缘膜。有机绝缘膜还具有如下优点,即,通过将由于薄膜晶体管(thinfilmtransistor:tft)等而产生的台阶覆盖,从而能够得到平坦性。另外,通过使有机绝缘膜具有感光性,从而能够利用光刻而直接形成开口部。

根据专利文献1所公开的一个例子,在有机绝缘膜设置有将tft露出的开口部。在该开口部设置有将tft覆盖的钝化膜的开口部(接触孔),经由该接触孔,像素电极与tft的漏极电极电连接。另外,公开有:作为有机绝缘膜而使用具有感光性的丙烯酸树脂、或者其它有机绝缘膜或无机绝缘膜。

专利文献1:日本特开2013-109347号公报

根据专利文献1,有机绝缘膜的开口部包含钝化膜及有机绝缘膜的接触孔,必须使tft露出,开口部变大。它们成为液晶显示面板的非显示区域。作为发展高清化的近年来的显示面板,不希望显示区域中的非显示区域所占的比率变大。并且,在有机绝缘膜的开口部处形成了钝化膜的接触孔的结构中,在制造过程中有可能将与像素电极的连接路径切断,由此有可能降低液晶显示面板的制造成品率。



技术实现要素:

本发明就是为了解决上述问题而提出的,其目的在于,提供液晶显示面板,该液晶显示面板使显示区域中的非显示区域所占的比率降低,使液晶显示面板的显示质量提高,另外,使制造成品率提高。

液晶显示面板具有将多个像素排列为矩阵状的薄膜晶体管基板,其中,所述像素分别具备:栅极电极,其选择性地配置在基板之上;栅极绝缘膜,其将所述栅极电极覆盖;半导体膜,其在所述栅极绝缘膜之上与所述栅极电极重叠地设置;源极电极及漏极电极,它们在所述半导体膜之上彼此分离地设置;平坦化绝缘膜,其覆盖在所述栅极绝缘膜之上,在该平坦化绝缘膜的底面具有将所述源极电极及所述漏极电极局部露出的开口部;第1及第2透明导电体膜,它们分别从所述平坦化绝缘膜的上表面设置至所述开口部的侧面及在所述开口部的底面露出的所述源极电极及所述漏极电极的表面;绝缘膜,其设置于所述平坦化绝缘膜之上,将所述开口部、所述第1及第2透明导电体膜覆盖;像素电极,其经由所述第2透明导电体膜与所述漏极电极电连接;以及相对电极,其设置为与所述像素电极将绝缘膜夹于中间而相对,所述像素电极设置于所述绝缘膜之上,经由接触孔与所述漏极电极电连接,该接触孔是在所述第2透明导电体膜之上,在与所述平坦化绝缘膜的上表面对应的位置将所述绝缘膜贯穿而设置的。

发明的效果

根据本发明涉及的液晶显示面板,由于最上层的像素电极经由在与平坦化绝缘膜的上表面对应的位置设置的接触孔与漏极电极电连接,因此与在平坦化绝缘膜的开口部设置绝缘膜的接触孔的情况相比,能够减小开口部所占的面积,抑制显示区域中的非显示区域所占的比率增大,提高液晶显示面板的显示质量。另外,能够在制造过程中降低将与像素电极的连接路径切断的可能性,提高液晶显示面板的制造成品率。

附图说明

图1是表示液晶显示面板的阵列基板的结构的俯视图。

图2是表示本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的结构的俯视图。

图3是表示本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的结构的剖视图。

图4是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的俯视图。

图5是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图6是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的俯视图。

图7是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图8是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的俯视图。

图9是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图10是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的俯视图。

图11是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图12是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的俯视图。

图13是说明本发明涉及的实施方式1的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图14是表示光致抗蚀剂图案的形成状态的剖视图。

图15是表示本发明涉及的实施方式1的变形例的液晶显示面板的结构的剖视图。

图16是表示本发明涉及的实施方式2的液晶显示面板的结构的剖视图。

图17是说明本发明涉及的实施方式2的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图18是说明本发明涉及的实施方式2的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图19是说明本发明涉及的实施方式2的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图20是说明本发明涉及的实施方式2的液晶显示面板的制造方法的剖视图。

图21是表示本发明涉及的实施方式2的变形例1的液晶显示面板的结构的剖视图。

图22是表示本发明涉及的实施方式2的变形例2的液晶显示面板的结构的剖视图。

标号的说明

100阵列基板,101栅极电极,102栅极绝缘膜,103半导体膜,103a透明氧化物半导体膜,103b、109像素电极,104信号线,104s源极电极,104d漏极电极,106平坦化绝缘膜,106h开口部,107a、107d共用电极,107b、107c透明导电体膜,108、108a、108b绝缘膜,108h接触孔、110tft。

具体实施方式

下面,基于附图,对本发明的实施方式进行说明。此外,在图1之后的附图中,对相同或相当的部分,标注相同标号,不重复其说明。附图只是示意图,并不反映所示出的结构要素的准确大小等。另外,为了不使附图烦杂,适当将除了发明的主要部分之外的部分进行了省略,以及进行了结构的局部简化等。

<实施方式1>

<液晶显示面板的结构>

图1是ffs模式的液晶显示面板中的多个像素排列为矩阵状(阵列状)的阵列基板100(薄膜晶体管基板)的俯视图。阵列基板100具有:显示区域120,其对图像进行显示;以及边框区域130,其为与显示区域120接触的非显示区域。在这里,作为一个例子,将边框区域130设置为将显示区域120包围。另外,液晶显示面板不仅具备该阵列基板100,还具备:彩色滤光片基板,其与阵列基板100相对配置;以及液晶层,在阵列基板100及彩色滤光片基板之间该液晶层至少面向显示区域120而配置,但它们均省略了图示。此外,关于彩色滤光片基板,由于可以是通常用于ffs模式的液晶显示面板的彩色滤光片基板,因此省略详细的说明。

在显示区域120,以彼此正交的方式配置有在横向(x方向)延伸的多个扫描线101和在纵向(y方向)延伸的多个信号线104。由于在由相邻的扫描线101和信号线104包围的区域形成1个像素,因此多个像素排列为矩阵状(阵列状)。在各像素设置有tft110,该tft110具有由扫描线101的一部分构成的栅极电极、由信号线104的一部分构成的源极电极及由像素电极的一部分构成的漏极电极。

在边框区域130具有:多个外部配线111,其从多个扫描线101延伸;多个外部配线112,其从多个信号线104延伸;多个ic(integratedcircuit)芯片113,其与多个外部配线111及112连接;以及印刷基板114,其与多个ic芯片113连接。

多个外部配线111及112与芯片113内的未图示的外部连接所用的多个端子电极连接。端子电极与ic芯片113内的端子(未图示)经由凸起或acf(anisotropicconductivefilm)电连接。另外,ic芯片113内的端子与印刷基板114内的端子(未图示)经由凸起或acf电连接。

tft110作为对从信号线104向显示电极的电压供给的接通、断开进行控制的开关器件而发挥功能。具体而言,如果从扫描线101供给栅极信号,则从信号线104供给信号数据,通过基于该信号数据的电压,电流从tft110的源极电极流向漏极电极侧。即,将基于从信号线104供给的信号数据的电压施加于像素电极侧。信号数据是基于来自外部的显示数据由ic芯片113及印刷基板114生成的,与来自外部的显示数据对应的电压经由各tft110供给至像素电极。

<阵列基板的像素的结构>

下面,参照图2及图3,对本实施方式的阵列基板100的结构进行说明。此外,本发明涉及液晶显示面板,但特别地,由于在像素的结构上具有特征,因此下面以像素的结构为中心进行说明。

图2是表示在图1的显示区域120形成的1个像素的平面结构的俯视图,图3是表示图2中的a-a线处的剖面结构的剖视图。

如图2及图3所示,阵列基板100具有绝缘性基板10(基板),该绝缘性基板10是具有透光性及绝缘性的基板例如玻璃基板等,在绝缘性基板10之上选择性地设置有在x方向延伸的扫描线101。扫描线101在tft110的形成区域,线宽比其它部分宽,该部分作为栅极电极发挥功能。

扫描线101及栅极电极由铝(al)或包含al的合金、或铜(cu)、钼(mo)、铬(cr)等金属构成。此外,由于扫描线和栅极电极是一体的,因此适当称为扫描线101及栅极电极101。

如图3所示,在绝缘性基板10之上设置有将栅极电极101覆盖的栅极绝缘膜102。栅极绝缘膜102的材料为例如氮化硅(sin)。

如图3所示,在栅极绝缘膜102之上选择性地设置有半导体膜103。半导体膜103由例如非晶或具有结晶性的硅半导体膜、或氧化物半导体膜构成。

在这里,在使用了非晶硅半导体膜的情况下,即使在大面积基板之上也能够形成均匀的膜,即,能够具备均匀的tft特性。另外,由于能够以比较低的温度成膜,因此存在在耐热性差的廉价的玻璃基板之上也能够制造的优点。另一方面,由于在膜中包含很多氢,缺陷态大量存在,因此关于tft特性,场效应迁移率(μ)小于或等于1cm2/v·sec,泄漏电流(ioff)大,担心由于长时间动作时的应力而产生阈值电压(vth)移位。在使用了具有结晶性的硅半导体膜的情况下,不会产生在使用了这样的非晶硅半导体膜的情况下的关于tft特性的担心。特别地,作为具有结晶性的硅半导体膜的一个例子,在使用多晶硅半导体膜的情况下,能够格外地使场效应迁移率提高,有助于将液晶显示面板高清化。

此外,在半导体膜103由非晶硅半导体膜构成的情况下,在非晶硅半导体膜的上层,为了改善与源极电极及漏极电极的电导通,而设置导入了半导体杂质的接触层。

如图3所示,在半导体膜103之上选择性地设置了信号线104。如图2所示,信号线104以与扫描线101正交的方式在y方向延伸而设置。而且,在tft110的形成区域,信号线104的一部分在x方向分支而延伸至栅极电极101的上方的部分构成信号线分支部1040。信号线分支部1040在前端部分分离为2个,连接于信号线104的部分成为源极电极104s,没有与信号线104连接的剩余部分成为漏极电极104d。

这些信号线104、源极电极104s及漏极电极104d由相同材料,即,al或包含al的合金、或cu、mo、cr等金属或它们的层叠膜构成。此外,在信号线104、源极电极104s及漏极电极104d的下部设置有半导体膜103。

另外,在绝缘性基板10之上以将栅极绝缘膜102、信号线104、源极电极104s及漏极电极104d覆盖的方式设置了平坦化绝缘膜106,但在平坦化绝缘膜106设置有分别将源极电极104s及漏极电极104d局部露出的开口部106h。此外,在图2中,开口部106h的俯视观察形状作为矩形而示出,但并不限于此。

平坦化绝缘膜106的材料为包含硅的硅氧烷树脂膜。将该膜称为sog(spinonglass),通过将硅氧烷树脂混入有机溶剂中而作为有机硅氧烷树脂溶液,将该溶液涂敷而固化(烧制),从而有机成分升华,成为氧化硅膜。

作为包含硅的硅氧烷树脂膜的特征,其是耐热温度大于或等于270℃,比以丙烯酸树脂为基础的平坦化绝缘膜(耐热温度230℃)耐高温的膜。并且,介电常数ε为3~4左右,比sin膜的介电常数6~7低,能够将寄生电容减小。另外,通过将感光性树脂混入sog膜的材料,从而与丙烯酸树脂相同地,能够具有感光性。关于平坦化绝缘膜106的形成方法,在后面进一步说明。

从平坦化绝缘膜106的上表面直至开口部106h的侧面延伸的透明导电体膜107b及107c,分别与在开口部106h的底面露出的漏极电极104d的表面及源极电极104s的表面接触。另外,在平坦化绝缘膜106的上表面,设置有不与透明导电体膜107b及107c接触的共用电极107a(相对电极)。共用电极107a设置为将设置了透明导电体膜107b及107c的区域之外的平坦化绝缘膜106的上表面覆盖,平坦化绝缘膜106的边缘存在于显示区域120(图1)的外侧,在边框区域130与未图示的共用配线连接。共用电极107a、透明导电体膜107b及107c由相同材料,即铟锡氧化物(ito)或铟锌氧化物(izo)等透明导电膜等构成。

在平坦化绝缘膜106之上设置有将共用电极107a、透明导电体膜107b及107c覆盖的绝缘膜108。绝缘膜108具有作为tft110的钝化(保护)膜的功能,以及通过以与共用电极107a(相对电极)相对地将绝缘膜108夹于中间的方式设置像素电极109,从而在共用电极107a和像素电极109之间产生边缘电场的功能。优选绝缘膜108的材料为氮化硅(sin)或氧化硅(sio)等无机绝缘膜。无机绝缘膜能够防止由于来自外部的水分等而导致tft110特性劣化。

在绝缘膜108具有使透明导电体膜107b的一部分露出的接触孔108h。接触孔108h在从漏极电极104d之上延伸的透明导电体膜107b之上,设置于位于平坦化绝缘膜106的上表面且位于栅极电极101的上方的位置。

在将接触孔108h设置于平坦化绝缘膜的开口部106h内的情况下,开口部106h的面积变大,其结果,显示区域中的非显示区域所占的比率变大。并且,如果将接触孔108h设置于开口部106h内,则由于接触孔108h的形状,在制造过程中有可能将与像素电极的连接路径切断,由此有可能降低液晶显示面板的制造成品率。针对这一点,在制造方法的说明中进行进一步说明。此外,在将接触孔108h设置于位于平坦化绝缘膜106的上表面且位于栅极电极101的上方之处的情况下,不会产生上述那样的问题。

通过在绝缘膜108之上选择性地设置像素电极109,经由接触孔108h与透明导电体膜107b连接,从而像素电极109与漏极电极104d电连接。此外,在像素电极109设置有多个狭缝状的开口部即狭缝sl。在图2中,狭缝sl具有以与信号线104平行的方式在y方向延伸的细长形状,以在x方向并列的方式排列,但狭缝sl的俯视观察形状、延伸方向及排列并不限于此。

具有上述结构的像素单位下的液晶显示面板的动作的概要如下所述。各像素的像素电极109是以与下层的共用电极107a在俯视观察中重叠的方式在其间夹着绝缘膜108而配置的,如果在像素电极109和共用电极107a之间施加电压,则在该电极之间产生边缘电场。边缘电场是经由像素电极109的狭缝sl向上方行进,在配置于像素电极109上方的液晶层(未图示)内,先朝向横向(x方向),然后朝向位于下侧的共用电极107a的电场,包含与绝缘性基板10大致平行的电场。通过该电场,液晶层内的液晶分子在横向被驱动。由此,通过该液晶分子的光的偏振方向以每个像素为单位被适当变更,因此能够在显示区域120进行所期望的显示。

<制造方法>

下面,使用图4~图15,对阵列基板100的制造方法进行说明。首先,在具有透光性及绝缘性的基板,在这里是在玻璃基板之上,使用例如溅射法对金属膜进行成膜。作为金属膜的材料,使用al或包含al的合金、或cu、mo、cr等金属。

然后,实施第1次光刻工序,即,在金属膜之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。由此,在金属膜之上将所期望的形状的光致抗蚀剂图案(第1光致抗蚀剂图案)图案化。之后,通过将第1光致抗蚀剂图案作为掩模而进行蚀刻,从而将金属膜图案化为所期望的形状。之后,通过将第1光致抗蚀剂图案除去,从而如图4及图5所示,在绝缘性基板10之上,在tft110的形成区域,形成线宽比其它部分宽的扫描线101,宽的部分作为栅极电极101发挥功能。此外,第1光致抗蚀剂图案也具有边框区域130(图1)的外部配线111的图案,外部配线111也同时形成。

接着,如图6及图7所示,形成覆盖在绝缘性基板10之上的栅极绝缘膜102。作为栅极绝缘膜102,使用通过例如等离子体cvd(chemicalvapordeposition)法成膜的氮化硅(sin)膜。

接着,在栅极绝缘膜102之上形成半导体膜,但在作为半导体膜,例如使用非晶硅半导体膜的情况下,期望在非晶硅半导体膜的上层设置导入了半导体杂质的接触层。就半导体膜而言,与栅极绝缘膜102相同地通过等离子体cvd法进行成膜,但在非晶硅半导体膜的上层设置接触层的情况下,期望将非晶硅半导体膜的成膜和接触层的成膜连续地进行,在将非晶硅半导体膜成膜后,不将绝缘性基板10暴露于大气而是在真空环境下输送至用于形成接触层的成膜室(腔室)。由此,能够防止将非晶硅半导体膜和接触层的界面污染。此外,在接触层的成膜中,将微量磷(p)添加于非晶硅半导体膜的成膜气体,将接触层的导电型设为n型(n+)。

接着,在半导体膜之上,使用例如溅射法对金属膜进行成膜。作为金属膜的材料,使用al或包含al的合金、或cu、mo、cr等金属。

然后,实施第2次光刻工序,即,在金属膜之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。由此,在金属膜之上将所期望的形状的光致抗蚀剂图案(第2光致抗蚀剂图案)图案化。之后,通过将第2光致抗蚀剂图案作为掩模而对金属膜和半导体膜(有时包含接触层和非晶硅半导体膜)依次进行蚀刻,将第2光致抗蚀剂图案除去,从而如图6及图7所示,在栅极绝缘膜102之上形成信号线104、信号线分支部1040及边框区域130(图1)的外部配线112。

另外,在它们的下部存在半导体膜103,成为所谓的冗余配线构造,能够减少断线,减少由断线导致的故障的产生。

此外,在该阶段中,信号线分支部1040没有分离为2个,没有形成tft110的源极电极及漏极电极。

接着,如图8及图9所示,在栅极绝缘膜102之上形成平坦化绝缘膜106,将信号线104及信号线分支部1040覆盖,但在平坦化绝缘膜106以将信号线分支部1040的一部分露出的方式形成开口部106h。平坦化绝缘膜106是由包含硅的硅氧烷树脂构成的sog膜,优选使其具有感光性。通过具有感光性,从而与光致抗蚀剂相同地,能够通过第3次光刻工序进行图案化,能够形成开口部106h。在不具有感光性的情况下,在形成平坦化绝缘膜106后,在平坦化绝缘膜106之上,形成与开口部106h的形成位置对应的部分成为开口部的光致抗蚀剂图案,将该光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模,对平坦化绝缘膜106进行蚀刻而形成开口部106h。

下面,将平坦化绝缘膜106设为具有感光性的sog膜而进行说明。作为平坦化绝缘膜106的膜厚度,设为1.0~3.0μm,优选设为2.0μm。就平坦化绝缘膜106而言,通过狭缝法或旋涂法在栅极绝缘膜102之上对有机硅氧烷树脂溶液(包含感光性树脂)进行涂敷而设为感光性树脂膜。之后,通过曝光、显影而在信号线分支部1040以将之后成为源极电极及漏极电极的区域的一部分露出的方式形成开口部106h。在形成了开口部106h后,为了使包含于平坦化绝缘膜106的感光性成分光解而进行紫外线的整面照射(漂白)工序,之后以大于或等于200℃进行固化烘烤工序。漂白工序是为了将吸收光的感光性成分分解来抑制平坦化绝缘膜106的透光率的降低而进行的,固化烘烤工序是为了使包含于平坦化绝缘膜106的有机成分升华,设为氧化硅膜而进行的。此外,作为固化烘烤工序的条件的一个例子,在300℃的温度下进行60分钟的烘烤。

接着,如图10及图11所示,在平坦化绝缘膜106之上,例如使用溅射法,形成铟锡氧化物(ito)或铟锌氧化物(izo)等透明导电膜。之后,实施第4次光刻工序,即,在透明导电膜之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。由此,在透明导电膜之上将所期望的形状的光致抗蚀剂图案(第3光致抗蚀剂图案)rm图案化。

就第3光致抗蚀剂图案rm而言,在平坦化绝缘膜106的开口部106h处,成为将信号线分支部1040的成为tft110的源极电极及漏极电极的部分分离的图案。另外,具有从在开口部106h的底面露出的成为漏极电极的信号线分支部1040的表面及成为源极电极的信号线分支部1040的表面分别覆盖至开口部106h的侧面及平坦化绝缘膜106的上表面的图案,另外,在平坦化绝缘膜106的上表面,具有将共用电极107a的形成区域覆盖的图案。

然后,通过将第3光致抗蚀剂图案rm作为掩模而进行透明导电膜的蚀刻,从而透明导电膜被分别分离为共用电极107a、透明导电体膜107b及透明导电体膜107c。此外,在透明导电膜的蚀刻中,进行使用了草酸类溶液的湿蚀刻。

接着,在残留了第3光致抗蚀剂图案rm的状态下,进行将信号线分支部1040的tft110的源极电极及漏极电极分离的蚀刻,在半导体膜103之上将源极电极104s和漏极电极104d分离。在源极电极104s和与其相对的漏极电极104d之间,将半导体膜103的表面露出。此外,在构成信号线分支部1040的al等金属膜的蚀刻中,与金属膜的材料相匹配,适当对蚀刻方法、蚀刻条件进行设定,但由于采用以往的蚀刻条件即可,因此省略说明。

如上所述,由于将第3光致抗蚀剂图案rm作为共用的掩模而将共用电极107a、透明导电体膜107b、透明导电体膜107c、源极电极104s及漏极电极104d图案化,因此1次光刻工序即可,光致抗蚀剂图案也是1种即可,因此能够降低制造成本。

在这里,在半导体膜103的表面为添加了半导体杂质的接触层的情况下,需要在残留了接触层的下层的半导体层的状态下,仅将源极电极104s和漏极电极104d的分离部分的接触层除去的背沟道蚀刻(bce)工序,在接触层的除去中使用干蚀刻。在该情况下,虽然也取决于接触层的膜厚度和蚀刻速率,但通过使用了ccl4(四氯化碳)、cf4(四氟化碳)、sf6(六氟化硫)等氯类或氟类气体的干蚀刻,以残留下层的半导体层的方式将蚀刻时间在10~30秒的范围进行调整而实施蚀刻。

在这里,对bce工序和平坦化绝缘膜106的膜厚度的关系进行说明。如之前说明过的那样,平坦化绝缘膜106使用sog膜。以往,通常使用丙烯酸树脂等有机绝缘膜,但在本实施方式中作为使用sog膜的原因,举出与丙烯酸树脂相比,sog膜不会由bce工序中的干蚀刻造成损伤。

即,在将丙烯酸树脂用于平坦化绝缘膜106的情况下,在除去源极电极104s和漏极电极104d的分离部分的接触层的同时,平坦化绝缘膜106的露出的一部分的表面会受到干蚀刻的损伤。根据发明人的调查,在bce工序中,各种膜的蚀刻量如下所述。

丙烯酸树脂膜:大于或等于2.000μm/min,sog膜:0.021μm/min,非晶硅膜:0.325μm/min。

如果考虑到接触层为将杂质导入非晶硅膜的层,则可知sog膜不易被蚀刻。作为平坦化绝缘膜,这是最佳的特性。

接着,将平坦化绝缘膜106的膜厚度设为1.0~3.0μm的原因是,必须通过第4光刻工序,同时形成平坦化绝缘膜106的上表面的共用电极107a的光致抗蚀剂图案,以及将平坦化绝缘膜106的开口部106h处的源极电极104s及漏极电极104d分离,形成透明导电体膜107b及透明导电体膜107c的光致抗蚀剂图案。但是,在以往的光刻的曝光设备的情况下,由于焦距的关系,难以将高低差大于或等于3.0μm的部分一起曝光。

另外,在bce工序后,将第3光致抗蚀剂图案rm剥离,但如果sog膜变得过厚,则用于将光致抗蚀剂剥离的剥离液的有机胺成分会渗透到sog膜,产生溶胀而在sog膜本身产生裂缝,或者sog膜从绝缘性基板10剥离,因此将sog膜的膜厚度设为1.0~3.0μm,优选设为2.0μm。

接着,如图12及图13所示,在平坦化绝缘膜106之上通过例如等离子体cvd法对氮化硅膜进行成膜而形成将共用电极107a、透明导电体膜107b及透明导电体膜107c覆盖的绝缘膜108,但在绝缘膜108,在透明导电体膜107b之上,在位于平坦化绝缘膜106的上表面且位于栅极电极101的上方的位置形成接触孔108h。绝缘膜108作为tft110的保护膜而发挥功能。

在这里,如果不能够充分地将来自外部及绝缘膜108中的水分隔绝,则存在tft110的特性劣化,不能够进行正常的tft动作,损害显示质量的可能性。因此,绝缘膜108要求优质的膜质。为此,期望将等离子体cvd法的成膜温度设为270℃度左右而进行成膜,但在将丙烯酸树脂用于平坦化绝缘膜106的情况下,如果将丙烯酸树脂加热至大于或等于230℃,则发生氧化反应而透过率降低。另一方面,在平坦化绝缘膜106使用了包含硅的硅氧烷树脂膜即sog膜的情况下,加热至300℃左右也没有问题。因此,将绝缘膜108的成膜温度设为270℃。

在形成接触孔108h时,实施第5次光刻工序,即,在绝缘膜108之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。由此,如图14所示在绝缘膜108之上将第4光致抗蚀剂图案rm1图案化。

此外,在涂敷光致抗蚀剂时,对涂敷时的膜厚度进行设定,以能够将平坦化绝缘膜106的上表面充分覆膜。具体而言,为了在绝缘膜108形成接触孔108h而需要干蚀刻工序,第4光致抗蚀剂图案rm1在该蚀刻工序中被削去,膜厚度减小。因此,还考虑到该干蚀刻工序时的膜厚度的减少量,对第4光致抗蚀剂图案rm1的膜厚度进行设定,以能够将平坦化绝缘膜106的上表面充分覆膜。

在第4光致抗蚀剂图案rm1处,与接触孔108h的形成位置对应的部分成为开口部op1。在开口部op1,剖面形状为上宽下窄的锥形状。

如果经由该开口部op1对绝缘膜108进行蚀刻,则接触孔108h的剖面形状也为锥形状,不易在制造过程中将与像素电极的连接路径切断。

另外,如图13所示,在透明导电体膜107b之上,在位于平坦化绝缘膜106的上表面且位于栅极电极101的上方的位置形成接触孔108h。下面,对在这样的位置形成接触孔108h的原因进行说明。

如之前说明过的那样,在将接触孔108h设置于平坦化绝缘膜106的开口部106h内的情况下,开口部106h的面积变大,其结果,显示区域中的非显示区域所占的比率变大,这对于发展高清化的近年来的显示面板来说是不希望的。

并且,如果将接触孔108h设置于开口部106h内,则由于接触孔108h的形状,在制造过程中有可能将与像素电极的连接路径切断,下面,对该原因进行说明。

即,在将第4光致抗蚀剂图案设置于开口部106h内的情况下,由于平坦化绝缘膜106的台阶的影响,在平坦化绝缘膜106的上表面和开口部106h使光致抗蚀剂产生膜厚度差。这样,在光致抗蚀剂图案制造时的烘烤期间,抗蚀剂膜厚度厚的位置软溶(reflow;热塌边),开口部106h的侧面的抗蚀剂膜的中间部分会膨胀。其结果,在开口部106h内,用于设置接触孔108h的开口部的剖面形状成为上窄下宽的反锥形状,成为使绝缘膜108的蚀刻产生问题的原因。

而且,在将这样的光致抗蚀剂图案作为掩模的情况下,接触孔108h的剖面形状也相对于绝缘性基板10,呈垂直形状或悬垂形状或反锥形状,形成于绝缘膜108之上的像素电极109的覆盖性劣化,其结果,将与像素电极109的连接路径切断的可能性变高。这对于在平坦化绝缘膜106的开口部106h的侧面部分形成接触孔108h的情况也是相同的。

另一方面,由于在平坦化绝缘膜106的上表面之上的光致抗蚀剂图案中不会产生这样的问题,不会产生将与像素电极109的连接路径切断的情况,因此能够防止液晶显示面板的制造成品率的降低,使可靠性提高及品质提高。

并且,通过将接触孔108h设置于栅极电极101的上方,从而不必增加非显示区域。即,由于栅极电极101为非显示区域,因此非显示区域不会扩大。

在形成了接触孔108h后,将第4光致抗蚀剂图案rm1剥离,在绝缘膜108之上,例如使用溅射法,对铟锡氧化物(ito)或铟锌氧化物(izo)等透明导电膜进行成膜。

之后,实施第6次光刻工序,即,在透明导电膜之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。通过第6次光刻工序,形成第5光致抗蚀剂图案,将第5光致抗蚀剂图案作为掩模,进行透明导电膜的蚀刻,由此形成像素电极109。此外,在透明导电膜的蚀刻中,进行使用了草酸类溶液的湿蚀刻。最后,通过将第5光致抗蚀剂图案剥离,从而得到图2及图3所示的阵列基板100。

如上所述,阵列基板100能够通过6次光刻工序得到,能够降低制造成本。

<变形例>

就以上说明过的实施方式1的阵列基板100而言,其结构为,将绝缘膜108夹在中间而将像素电极109设为上侧电极并将共用电极107a设为下侧电极,在像素电极109设置了狭缝sl,但也可以调换像素电极和共用电极的上下关系。

图15是实施方式1的变形例的阵列基板100a的1个像素的剖视图。如图15所示,将绝缘膜108夹在中间,共用电极107d成为上侧电极,与透明导电体膜107b一体而形成的像素电极107e成为下侧电极。

在绝缘膜108之上设置的共用电极107d由ito膜或izo膜等透明导电膜构成,在与像素电极107e相对的部分具有狭缝sl。

像素电极107e是在与透明导电体膜107b及107c相同的工序中形成的,具有与像素的形成区域等同的大小。

在采用这样的结构的情况下,由于不需要接触孔108h,因此不需要设置接触孔108h的空间,能够降低非显示区域。另外,由于不需要形成接触孔108h的工序,因此能够通过5次光刻工序得到阵列基板100a,能够进一步降低制造成本。

<实施方式2>

就以上说明过的实施方式1的阵列基板100而言,其结构为,将绝缘膜108夹在中间而将像素电极109设为上侧电极并将共用电极107a设为下侧电极,在像素电极109设置了狭缝sl,但也可以调换像素电极和共用电极的上下关系。下面,作为本发明涉及的实施方式2,对具有这样的结构的阵列基板进行说明。

<装置结构>

图16是实施方式2的构成阵列基板200的1个像素的剖视图。如图16所示,就阵列基板200而言,将绝缘膜108夹在中间,像素电极103b成为下侧电极,共用电极107d成为上侧电极。

另外,在栅极绝缘膜102之上,没有隔着半导体膜103而是直接设置有信号线104。此外,包含信号线104、源极电极104s及漏极电极104d的信号线分支部1040与实施方式1相同,但从平坦化绝缘膜106的上表面直至开口部106h的侧面延伸的半导体膜103a与漏极电极104d的表面及源极电极104s的表面接触。半导体膜103a还存在于源极电极104s和漏极电极104d的分离部分的栅极绝缘膜102之上,在tft110的动作时,该部分的半导体膜103a成为沟道层。另外,在平坦化绝缘膜106的上表面设置有与半导体膜103a一体的像素电极103b。

在这里,半导体膜103a既不是非晶硅半导体膜也不是结晶性硅半导体膜,而是透明氧化物半导体膜。作为透明氧化物半导体膜,能够使用氧化锌(zno)类材料或向氧化锌添加了氧化镓(ga2o3)及氧化铟(in2o2)的非晶质的ingazno类材料等。

另外,平坦化绝缘膜106的上表面的像素电极103b为透明氧化物导电膜,通过将从漏极电极104d的表面直至平坦化绝缘膜106的上表面延伸的半导体膜103a的一部分改质为透明氧化物导电膜,从而构成像素电极103b。

如上所述,构成半导体膜103a的透明氧化物半导体膜、以及构成像素电极103b的透明氧化物导电膜在成膜时为相同的透明氧化物半导体膜,但在之后的制造过程中,改质为彼此物性不同。

在这里,对两者彼此的共同点和区别点进行说明。共同点是,在构成半导体膜103a的透明氧化物半导体膜、以及构成像素电极103b的透明氧化物导电膜分别成为半导体膜103a、像素电极103b的状态下,基本上也具有相同组成。但是,这里的“具有相同组成”意味着至少金属组成相同。即,在透明氧化物半导体膜由ingazno类材料构成的情况下,金属组成是指透明氧化物的氧之外的作为主要构成要素的金属原子,例如,in、ga、zn及sn的构成比率。

另一方面,没有将氧化物中的氢原子的比率作为组成而考虑。氢原子能够通过作为杂质混入氧化物中,或与局部的缺陷部分结合而存在。另外,由于氧化物中的氧原子的比率可以根据成膜后的各种原因而变化,因此也可以不作为组成而考虑。或者,就氧化物中的氧原子的比率而言,也可以将由后述的紫外光的照射工序等处理工序引起的变化量视为误差,作为组成而考虑。

作为区别点,关于构成半导体膜103a的透明氧化物半导体膜,示出电阻值根据施加电压而大幅变化的导通特性,即作为半导体的特性,与此相对,构成像素电极103b的透明氧化物导电膜则是基本上不依赖于施加电压,电阻率降低至小于或等于0.1ωcm左右,示出作为导电体的特性。

另外,如果以其它物性的尺度进行比较,则与构成半导体膜103a的透明氧化物半导体膜相比,构成像素电极103b的透明氧化物导电膜通过具有高的电子载流子浓度而具有导电体的物性。

<制造方法>

下面,使用图17~图20,对阵列基板200的制造方法进行说明。此外,下面,以本实施方式的特征部分为中心进行说明,除此之外省略说明。

经过使用图4及图5说明过的工序,在绝缘性基板10之上选择性地形成栅极电极101后,如图17所示,形成覆盖在绝缘性基板10之上的栅极绝缘膜102。作为本实施方式的栅极绝缘膜102的材质,优选与透明氧化物半导体膜接触的上表面侧至少由氧化硅膜构成。即,期望栅极绝缘膜102全部由氧化硅膜构成,或者由上层为氧化硅膜,下层为氮化硅膜的层叠膜构成。

接着,在栅极绝缘膜102之上,使用例如溅射法对金属膜进行成膜。作为金属膜的材料,使用al或包含al的合金、或cu、mo、cr等金属。

然后,实施第2次光刻工序,即,在金属膜之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。由此,在金属膜之上将所期望的形状的光致抗蚀剂图案(第2光致抗蚀剂图案)图案化。之后,通过将第2光致抗蚀剂图案作为掩模而对金属膜进行蚀刻,将第2光致抗蚀剂图案除去,从而如图18所示,在栅极绝缘膜102之上形成信号线104、信号线分支部1040(包含源极电极104s、漏极电极104d)及边框区域130(图1)的外部配线112。

接着,如图19所示,在栅极绝缘膜102之上形成平坦化绝缘膜106,将信号线104及信号线分支部1040(包含源极电极104s、漏极电极104d)覆盖,但在平坦化绝缘膜106以将源极电极104s及漏极电极104d的一部分露出的方式形成开口部106h。平坦化绝缘膜106是由包含硅的硅氧烷树脂构成的sog膜,具有感光性。通过具有感光性,从而与光致抗蚀剂相同地,能够通过第3次光刻工序进行图案化,能够形成开口部106h。作为平坦化绝缘膜106的膜厚度,设为1.0~3.0μm,优选设为2.0μm。

之后,例如使用溅射法,对透明氧化物半导体膜进行成膜,以将平坦化绝缘膜106的上表面、开口部106h的侧面及底面覆盖。此外,在平坦化绝缘膜106的上表面,以延伸至形成像素电极103b的区域的方式对透明氧化物半导体膜进行成膜。

在这里,作为透明氧化物半导体膜的材料,使用氧化锌(zno)类材料或向氧化锌添加了氧化镓(ga2o3)及氧化铟(in2o2)的非晶质的ingazno类材料等。

然后,实施第4次光刻工序,即,在透明氧化物半导体膜之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。由此,在透明氧化物半导体膜之上将所期望的形状的光致抗蚀剂图案(第3光致抗蚀剂图案)图案化。之后,通过将第3光致抗蚀剂图案作为掩模对透明氧化物半导体膜进行蚀刻,然后将第3光致抗蚀剂图案除去。

接着,如图20所示,针对透明氧化物半导体膜,从绝缘性基板10的背面侧,照射波长10~400nm的紫外(ultraviolet)光uv。作为紫外光uv,例如能够使用来自低压汞灯的光。从绝缘性基板10的背面侧照射的紫外光uv仅对形成像素电极103b的区域的透明氧化物半导体膜进行照射,除此之外的区域的透明氧化物半导体膜通过栅极电极101的金属膜而被遮光,成为透明氧化物半导体膜的半导体膜103a。就被照射了紫外光uv的透明氧化物半导体膜而言,电阻率降低至小于或等于0.1ωcm而成为导电体,被改质为透明氧化物导电膜,构成像素电极103b。

如上所述,由于将第3光致抗蚀剂图案作为共用的掩模而将作为透明氧化物半导体膜的半导体膜103a及像素电极103b图案化,因此1次光刻工序即可,光致抗蚀剂图案也是1种即可,因此能够降低制造成本。

之后,在平坦化绝缘膜106之上通过例如等离子体cvd法对氮化硅膜进行成膜,形成将半导体膜103a及像素电极103b覆盖的绝缘膜108。此外,绝缘膜108既可以是氧化硅膜,也可以是将氧化硅膜设为下层并将氮化硅膜设为上层的层叠膜。

接着,在绝缘膜108之上,例如,使用溅射法,对铟锡氧化物(ito)或铟锌氧化物(izo)等透明导电膜进行成膜。

之后,实施第5次光刻工序,即,在透明导电膜之上,通过狭缝法或旋涂法对感光性的光致抗蚀剂进行涂敷,将涂敷的光致抗蚀剂曝光、显影。通过第5次光刻工序,形成第4光致抗蚀剂图案,将第4光致抗蚀剂图案作为掩模,进行透明导电膜的蚀刻,由此形成共用电极107d。此外,在透明导电膜的蚀刻中,进行使用了草酸类溶液的湿蚀刻。最后,通过将第4光致抗蚀剂图案剥离,从而得到图16所示的阵列基板200。

在采用这样的结构的情况下,由于不需要接触孔108h,因此不需要设置接触孔108h的空间,能够减少非显示区域。另外,由于不需要形成接触孔108h的工序,因此能够通过5次光刻工序得到阵列基板200,能够进一步降低制造成本。

<变形例1>

就以上说明过的实施方式2的阵列基板200而言,将绝缘膜108夹在中间,像素电极成为下侧电极,共用电极成为上侧电极,但也可以调换像素电极和共用电极的上下关系。

图21是实施方式2的变形例1的1个像素的剖视图。如图21所示,将绝缘膜108夹在中间,像素电极109成为上侧电极,共用电极107a成为下侧电极。在该情况下,半导体膜103a和共用电极107a以非接触的方式电分离。

另外,通过将在绝缘膜108之上设置的像素电极109经由在绝缘膜108设置的接触孔108h与半导体膜103a连接,从而将像素电极109与漏极电极104d电连接。此外,共用电极107a通过使用图20说明过的紫外光的照射而成为透明氧化物导电膜,另外,在接触孔108h的下部也存在通过紫外光的照射从半导体膜改质为透明氧化物导电膜的导电膜,共用电极107a与该导电膜连接。

<变形例2>

在如针对实施方式2的阵列基板200说明过的那样,将绝缘膜108设为使氧化硅膜为下层、使氮化硅膜为上层的层叠膜的情况下,既可以将绝缘膜108的整体设为这样的层叠膜,也可以如图22所示局部地设为层叠膜。

即,也可以构成为,在与由透明氧化物半导体膜构成的半导体膜103a接触的区域,形成由氧化硅膜构成的绝缘膜108a,在其之上形成由氮化硅膜构成的绝缘膜108b而作为层叠膜,在像素电极103b和共用电极107d之间的区域形成由氮化硅膜构成的绝缘膜108b。

通过这样构成,从而由透明氧化物半导体膜构成的沟道层与由氧化硅膜构成的绝缘膜108a接触,由此使背沟道侧的界面稳定化,并且通过将由介电常数高的氮化硅膜构成的绝缘膜108b用作共用电极107d和像素电极103b之间的电容绝缘膜,能够将每单位面积、每单位膜厚度的积蓄电容增大。

此外,本发明可以在其发明的范围内将各实施方式自由地组合,对各实施方式适当进行变形、省略。

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