專利名稱：用于制造液晶顯示器的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于制造液晶顯示器的方法，尤其是涉及一種在不增加光刻工藝時制造顯示改善了光特性的液晶顯示器的方法。
背景技術：
在有源矩陣型液晶顯示器中，為了改善反射電極的光散射特性，具有凸起和凹陷的有機材料膜形成為像素區(qū)中反射電極的底層膜，以及反射電極形成在底層膜(IDP在單元漫反射鏡中)上。在形成薄膜晶體管(TFT)的柵絕緣膜中的接觸孔的情況中，為了消除接觸孔的光刻工藝，當接觸孔形成在IDR的有機材料膜中時接觸孔依次形成在柵絕緣膜中(Hatta等人，在技術文獻的文摘AM-LCD 02第207-210頁的“A novel5-mask top-gate TFT process for reflective LCD panels”)。
將參考圖6描述該方法。
圖6(a)到6(d)是顯示用于制造液晶顯示器的常規(guī)方法的橫截面圖。首先，如圖6(a)所示，例如，鉻膜淀積在玻璃襯底100上，通過光刻工藝和刻蝕工藝在對應于布線區(qū)的部分中殘留鉻膜形成光屏蔽膜108。然后，在玻璃襯底100和光屏蔽膜108上形成氧化硅膜101。
緊接著，通過光刻工藝和刻蝕工藝在氧化硅膜101上依次形成ITO(氧化銦錫)膜102和金屬膜103，和在柵極區(qū)中形成開口部分。然后，通過光刻工藝和刻蝕工藝在具有開口部分的金屬膜103上依次形成非晶硅(a-Si)膜104和氮化硅膜105，并殘留在柵極區(qū)中。
作為柵絕緣膜的氮化硅膜106形成在襯底的整個表面上。通過光刻工藝和刻蝕工藝還在膜106上形成用于柵極的金屬膜，和在柵極區(qū)中形成柵極107。
緊接著，如圖6(b)所示，形成用于IDR的有機材料膜109，并在有機材料膜109的表面上形成凸起和凹陷。例如，通過形成第一層有機材料膜、在該膜上進行曝光，同時隨位置改變光的強度以便于以島的形狀殘留該膜，和然后在其上形成第二層有機材料膜，來形成凸起和凹陷。
然后，如圖6(c)所示，氮化硅膜106經(jīng)受通過等離子體110的干法刻蝕，以形成柵絕緣膜的接觸孔。隨后，如圖6(d)所示，金屬膜淀積在反射區(qū)中形成反射電極111，并使用反射電極111作為掩?？涛g金屬膜103。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述方法中，在作為柵絕緣膜的氮化硅膜106中形成的接觸孔中，用于IDR的有機材料膜109曝光于等離子體。當有機材料膜109曝光于等離子體時，修整有機材料膜109的表面，凸起和凹陷變小。當有機材料膜109的凸起和凹陷變小時，反射電極的光散射能力變低，并且?guī)矸瓷潆姌O不顯示所期望的反射特性的問題。
本發(fā)明的目的是提供一種在不增加光刻工藝時制造顯示改善了光特性的液晶顯示器的方法。
用于制造本發(fā)明的液晶顯示器的方法包括步驟在有源矩陣型液晶顯示器中的薄膜晶體管的源極和漏極之間的間隙中形成半導體膜，并通過柵絕緣膜在半導體膜上形成用于柵極的第一金屬膜；在第一金屬膜上形成第一有機材料膜，第一有機材料膜具有包括間隙的區(qū)域中的厚部分和在接觸孔形成區(qū)中的開口部分；借助于第一有機材料膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔，同時在包括間隙的區(qū)域中殘留第一有機材料膜；借助于殘留的第一有機材料膜作為掩模通過刻蝕第一金屬膜在包括間隙的區(qū)域上形成柵極；并在除了接觸孔形成區(qū)之外的反射區(qū)中形成具有凸起和凹陷的第二有機材料層，并在具有凸起和凹陷的第二有機材料層上形成反射電極。
根據(jù)該方法，可以在形成用于IDR的有機材料膜之前形成接觸孔。因此，用于IDR的有機材料膜不曝光于在形成接觸孔中使用的等離子體。因此，所獲得的液晶顯示器能夠顯示由IDR引起的所需的光特性。而且，由于不需要附加的光刻工藝，所以工藝不會變得復雜。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的另一實施例中，優(yōu)選的是，源極是由透明電極和形成在透明電極上的第二金屬膜構成，當?shù)谝唤饘倌ち粼谠诎ㄩg隙的區(qū)域上時，刻蝕第一金屬膜和第二金屬膜。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的另一實施例中，優(yōu)選的是，通過使用具有屏蔽部分、半透明部分和透明部分的掩模，使得屏蔽部分設置在包括間隙的區(qū)域中以及透明部分設置在接觸孔形成區(qū)中，在有機材料膜上進行曝光并顯影曝光的有機材料膜，形成第一有機材料膜。該掩模優(yōu)選是半色調掩模或者衍射掩模。
在用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的另一實施例中，優(yōu)選的是，借助于第一有機材料膜作為掩模來刻蝕在接觸孔形成區(qū)中的第一金屬膜，然后借助于第一金屬膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔。
通過下述步驟獲得根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器，在有源矩陣型液晶顯示器中的薄膜晶體管的源極和漏極之間的間隙中形成半導體膜，并通過柵絕緣膜在半導體膜上形成用于柵極的第一金屬膜；在第一金屬膜上形成第一有機材料膜，第一有機材料膜具有包括間隙的區(qū)域中的厚部分和在接觸孔形成區(qū)中的開口部分；借助于第一有機金屬膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔，同時在包括間隙的區(qū)域中殘留第一有機材料膜；借助于殘留的第一金屬膜作為掩模通過刻蝕第一金屬膜在包括間隙的區(qū)域上形成柵極；和在除了接觸孔形成區(qū)之外的反射區(qū)中形成具有凸起和凹陷的第二有機材料膜，并在具有凸起和凹陷的第二有機材料膜上形成反射電極。


圖1是表示通過用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的方法獲得的液晶顯示器的部分橫截面圖；圖2a和2b是表示用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的方法的橫截面圖；圖3a到3c是表示用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的方法的橫截面圖；圖4a到4c是表示用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的方法的橫截面圖；圖5是表示通過用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的方法獲得的液晶顯示器的特性圖；和圖6a到6d是表示用于制造液晶顯示器的傳統(tǒng)方法的橫截面圖。
具體實施例方式
將參考附圖具體描述本發(fā)明的實施例。
圖1是表示通過用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的方法獲得的液晶顯示器的部分橫截面圖。這里解釋的情況是液晶顯示器是透射反射型液晶顯示器。而且，關于下面要解釋的部分，描述的是有源矩陣型液晶顯示器中的柵極、柵絕緣膜和它們的附近的區(qū)域，省略的是和本發(fā)明不直接相關的其它部分。其它部分的結構和傳統(tǒng)結構幾乎相同。
阻止光直接入射到TFT上的光屏蔽膜20設置在作為絕緣透明襯底的玻璃襯底10的一個主表面上。光屏蔽膜20形成在對應于包括后面所述的源極和漏極之間區(qū)域(間隙)的區(qū)域的玻璃襯底上的區(qū)域中。作為層間絕緣膜的氧化硅膜(例如，SiO2)11形成在玻璃襯底10上，該玻璃襯底10具有形成在其上的光屏蔽膜20。另外，可以使用石英襯底或者透明塑料襯底代替玻璃襯底。絕緣透明襯底由此用在透射反射型液晶顯示器的情況中，同時硅襯底可以用在反射型液晶顯示器的情況中。而且，在反射型液晶顯示器的情況中，不需要光屏蔽膜。
在氧化硅膜11上形成源極和漏極。源極和漏極的每一個具有由作為透明電極的ITO膜12和形成在ITO膜12上的金屬膜13構成的兩層結構。另外，源極和漏極不局限于兩層結構，并可以由一層、三層或者更多層構成。在源極和漏極之間形成間隙，并在間隙中和間隙附近的源極和漏極上形成作為半導體膜的a-Si膜14。
在a-Si膜14上形成作為柵絕緣膜的氮化硅膜(例如，SiN)15。在a-Si膜14、氮化硅膜15、源極和漏極上形成作為柵絕緣膜的氮化硅膜16。在氮化硅膜(例如，SiN)16的開口部分16b中形成接觸孔，并形成形成凸出于接觸孔側的突出部分16a。另外，這里解釋的情況是柵絕緣膜具有由氮化硅膜15和16構成的兩層結構；柵絕緣膜可以具有單層結構。在包括氮化硅膜16的間隙的區(qū)域中形成柵極17。在具有這種結構的反射區(qū)(設置反射電極的區(qū)域)上形成用于IDR的有機材料膜18。由于在形成有機材料膜18時構成有機材料膜18的材料開始包圍部分16a，所以突出部分16a嵌入有機材料膜18中。在有機材料膜18的表面上形成凸起和凹陷以提供具有光散射能力的反射電極。在有機材料膜18上形成反射電極19。另外，用作柵極17和反射電極19的材料通常是已使用的材料。
在由此構成的液晶顯示器中，在形成接觸孔時構成IDR結構的有機材料膜18不曝光于等離子體，并由此能夠保持凸起和凹陷的所需形狀。因此，使用IDR的液晶顯示器能夠充分地顯示光效果。
下面將參考圖2到4描述用于制造根據(jù)這個實施例的液晶顯示器的方法。圖2到4是表示用于制造根據(jù)本發(fā)明的液晶顯示器的方法的橫截面圖。
首先，例如，如圖1(a)所示，鉻膜淀積在玻璃襯底10上，以及通過光刻工藝和刻蝕工藝在對應于布線區(qū)的部分(包括源極和漏極之間的間隙的區(qū)域)中殘留鉻膜形成光屏蔽膜20。接下來，作為層間絕緣膜的氧化硅膜11形成在玻璃襯底10和光屏蔽膜20上。
然后，如圖2(a)所示，在氧化硅膜11上依次形成ITO膜12和金屬膜13，以及通過光刻工藝和刻蝕工藝在柵極區(qū)中形成開口部分(間隙)21。為了改善要在其上形成的膜的覆蓋，開口部分21配備有錐形部分21a，使得寬度朝氧化硅膜11的一側減小。另外，在該部分的結構中，絕對必要的是，金屬膜13的邊緣部分存在于ITO膜12的內(nèi)側上而不是邊緣部分，并優(yōu)選提供錐形。在這種結構中，在形成a-Si膜之前，通過用PH3的等離子體照射該結構，P原子吸附在ITO膜12的表面上。結果，在a-Si和ITO之間獲得歐姆特性。
隨后，如圖2(b)所示，a-Si膜14和氮化硅膜15依次形成在具有開口部分21的金屬膜13上，并通過光刻工藝和刻蝕工藝留在在柵極區(qū)中(間隙和以及間隙附近中的源極和漏極)。
接下來，作為柵絕緣膜的氮化硅膜16形成在襯底的整個表面上。而且，如圖3(a)所示，用于柵極的金屬膜17形成在膜16上。另外，作為有機材料膜的光致抗蝕劑膜31形成在膜17上。使用半色調掩模33對光致抗蝕劑膜31構圖。
半色調掩模33具有通過部分光的半透明部分33a、透過全部光的透明部分33b和不透光的光屏蔽部分33c。在對應于在柵絕緣膜中形成接觸孔的區(qū)域提供半色調掩模33的透明部分33b。在對應于包括間隙21的區(qū)域提供屏蔽部分33c。半透明部分33a構成半色調掩模33的其它部分。
當使用半色調掩模33曝光光致抗蝕劑時，全部曝光的光(圖中的箭頭S)穿過透明部分33b，曝光的光的一部分(圖中的箭頭Y)穿過半透明部分33a。其間，曝光的光不透過屏蔽部分33c。因此，對應于屏蔽部分33c的部分中的光致抗蝕劑構成厚部分31a。另外，去除掉對應于半透明部分33a的部分中的光致抗蝕劑，并形成開口部分32。而且，部分地去除掉對應于半透明部分33a的部分中的光致抗蝕劑。以這種方式，形成具有厚部分31a和開口部分32的光致抗蝕劑膜31。
接下來，如圖3(b)所示，使用光致抗蝕劑膜31作為掩?？涛g用于柵極的金屬膜17。通過這種方式，曝光對應于開口部分32的氮化硅膜16。然后，如圖3(c)所示，使用刻蝕的金屬膜17作為掩模對曝光的氮化硅膜16干法刻蝕，并由此形成接觸孔。在這點上，在接觸孔中形成錐形部分16c，使得寬度朝著金屬膜13減小。用作等離子體的例子是SF6和O2的混合氣體?；旌蠚怏w刻蝕有機材料，并由此減小光致抗蝕劑膜31的厚度。然后，在光致抗蝕劑膜31中，僅僅厚部分31a留在包括用于柵極的金屬膜17的間隙的區(qū)域上。當除了剩余的厚部分31a以外的光致抗蝕劑殘留在金屬膜17上時，期望通過用O2等離子體灰化去除掉殘留的抗蝕劑。
然后，如圖4(a)所示，使用厚部分31a作為掩模刻蝕金屬膜17，并在包括氮化硅膜16的間隙的區(qū)域中形成柵極。同時，刻蝕構成源極的金屬膜13。當刻蝕金屬膜13時，在氮化硅膜16中形成由于過刻蝕導致的突出部分16a。隨后，如圖4(b)所示去除掉光致抗蝕劑的厚部分31a。
接下來，如圖4(c)所示，在反射區(qū)(包括柵極17和接觸孔的氮化硅膜的錐形部分)而不是接觸孔形成區(qū)中形成用于IDR的有機材料膜18，并在有機材料膜18的表面上形成凸起和凹陷。在這點上，由于構成有機材料膜18的材料開始包圍繞氮化硅膜16的突出部分16a，該部分16a嵌入有機材料膜18中。例如，通過形成第一層有機材料膜、在膜上進行曝光同時隨著位置改變光密度以島的形式殘留有機材料膜，和在第一層有機材料膜上形成第二層有機材料膜，完成凸起和凹陷的形成。而且，凸起和凹陷的形成不局限于上述的方法，并可以用多種方法實現(xiàn)。
然后，在有機材料膜18上淀積金屬膜，并形成反射電極19。而且，作為有機材料膜18的材料，可以使用光致抗蝕劑。作為反射電極19的材料，可以使用鋁。由此獲得如圖1所示的結構。
在本發(fā)明的方法中，具有包括源極和漏極之間間隙的區(qū)域中的厚部分并還具有接觸孔形成區(qū)中的開口的光致抗蝕劑膜，其形成在用于柵極的金屬膜上。使用光致抗蝕劑膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔，同時光致抗蝕劑膜殘留在包括間隙的區(qū)域中，并使用光致抗蝕劑膜作為掩模通過刻蝕金屬膜在包括間隙的區(qū)域上形成柵極。由此可以在形成用于IDR的有機材料膜之前形成接觸孔。因此，在形成接觸孔時用于IDR的有機材料膜不曝光于等離子體。因此，所獲得的液晶顯示器能夠顯示由于IDR引起的期望的光特性。而且，由于不需要附加的光刻工藝，所以工藝不會變得復雜。
接下來，下面將描述實施的例子以闡明本發(fā)明的效果。圖5是表示通過用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例的液晶顯示器的方法獲得的液晶顯示器的特性。圖5表示反射系數(shù)和視角之間的關系，其中虛線表示由本發(fā)明的方法獲得的液晶顯示器，然而實線表示由傳統(tǒng)方法獲得的液晶顯示器。
通過如下所述進行測試以從液晶顯示器的法線到面板表面的方向偏轉30°的方向施加光，并觀察通過液晶顯示器反射的光(反射系數(shù))。然后，當改變位置觀察時，在每個位置測量反射系數(shù)。而且，在法線到面板表面的方向觀察的情況設置為0°視角。
從圖5可以看出，在通過本發(fā)明的方法獲得的液晶顯示器中，由于用于IDR的有機材料膜不曝光于等離子體，所以IDR顯示期望的散射性能。換句話說，在圖5中的峰值相對寬。此時，通過傳統(tǒng)方法獲得的液晶顯示器中，由于用于IDR的有機材料膜曝光于等離子體，所以IDR不顯示期望的散射性能。換句話說，圖5中的峰值相對窄。
本發(fā)明不局限于上述的實施例，并能夠用其多種變型實施。例如，在上述實施例中使用的材料和結構不受限制，并且也可以使用能夠展示這些功能的材料和結構的替代物。換句話說，上述實施例描述了氧化硅膜用作層間絕緣膜、氮化硅膜用作柵絕緣膜和鉻膜用作光屏蔽膜的情況。然而，在本發(fā)明中，只要顯示等價作用，可以使用其它的材料。而且，尤其不限制每層膜的厚度，只要顯示每層膜的作用即可。
另外，上述實施例描述使用半色調掩模的情形。在本發(fā)明中，也可以使用具有屏蔽部分、透明部分和半透明部分的衍射掩模以形成具有厚部分和開口部分的光致抗蝕劑膜。在衍射掩模的情況中，形成小于曝光的分辨率極限的圖案，并將該部分設置為半透明部分。通過用小圖案衍射光，微弱的光透過掩模。
盡管上述實施例描述了透射反射型液晶顯示器的情況，但是本發(fā)明同樣可應用于反射型液晶顯示器的情況。除了不需要光屏蔽膜、反射電極形成在氮化硅膜的開口部分中等之外，反射型裝置的情況幾乎和透射反射型裝置的情況一樣。
如上所述，根據(jù)用于制造本發(fā)明的液晶顯示器的方法，在用于柵極的金屬膜上形成第一有機材料膜，該第一有機材料膜在包括源極和漏極之間間隙的區(qū)域中具有厚部分并且在接觸孔形成區(qū)中還具有開口部分。使用第一有機材料膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔，同時第一有機材料膜殘留在包括間隙的區(qū)域中，并使用第一有機材料膜作為掩模通過刻蝕金屬膜在包括間隙的區(qū)域上形成柵極。由此可以在形成用于IDR的有機材料膜之前形成接觸孔。因此，用于IDR的有機材料膜不曝光于在形成接觸孔中使用的等離子體。因此，所得到的液晶顯示器能夠顯示由于IDR引起的期望的光特性。而且，由于不需要另外的光刻工藝，所以工藝不會變得復雜。
工業(yè)實用性本發(fā)明可應用于反射型液晶顯示器和透射反射型液晶顯示器。
序列表10，100...玻璃襯底11，101...氧化硅膜12，102...ITO膜13，103...金屬膜14，104...a-Si膜15，16，105，106...氮化硅膜16a...突出部分16b，32...開口部分16c...錐形部分17，107...柵極18，109...有機材料膜19...反射電極20，108...光屏蔽膜31...光致抗蝕劑膜33...半色調掩模33a...半透明部分33b...透明部分33c...光屏蔽部分110...等離子體
權利要求
1.一種用于制造液晶顯示器的方法，包括步驟在有源矩陣型液晶顯示器中的薄膜晶體管的源極和漏極之間的間隙中形成半導體膜，并通過柵絕緣膜在半導體膜上形成用于柵極的第一金屬膜；在第一金屬膜上形成第一有機材料膜，該第一有機材料膜具有在包括間隙的區(qū)域中的厚部分和在接觸孔形成區(qū)中的開口部分；通過使用第一有機材料膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔，同時在包括間隙的區(qū)域中殘留第一有機材料膜；通過使用殘留的第一有機材料膜作為掩模，通過刻蝕第一金屬膜在包括間隙的區(qū)域上形成柵極；和在除了接觸孔形成區(qū)之外的反射區(qū)中形成具有凸起和凹陷的第二有機材料膜，并在具有凸起和凹陷的第二有機材料膜上形成反射電極。
2.如權利要求1所述的方法，其中源極是由透明電極和形成在透明電極上的第二金屬膜構成，并且當?shù)谝唤饘倌埩粼诎ㄩg隙的區(qū)域上時，刻蝕第一金屬膜和第二金屬膜。
3.如權利要求1或者2所述的方法，其中通過使用具有屏蔽部分、半透明部分和透明部分的掩模，使得屏蔽部分設置在包括間隙的區(qū)域中以及透明部分設置在接觸孔形成區(qū)中，在有機材料膜上進行曝光并顯影曝光的有機材料膜，形成第一有機材料膜。
4.如權利要求3所述的方法，其中該掩模是半色調掩模或者衍射掩模。
5.如權利要求1-4的任一項所述的方法，其中通過使用第一有機材料膜作為掩模來刻蝕在接觸孔形成區(qū)中的第一金屬膜，然后通過使用第一金屬膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔。
6.一種由下述步驟獲得的液晶顯示器在有源矩陣型液晶顯示器中的薄膜晶體管的源極和漏極之間的間隙中形成半導體膜，并通過柵絕緣膜在半導體膜上形成用于柵極的第一金屬膜；在第一金屬膜上形成第一有機材料膜，該第一有機材料膜在具有包括間隙的區(qū)域中的厚部分和在接觸孔形成區(qū)中的開口部分；通過使用第一有機材料膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔，同時在包括間隙的區(qū)域中殘留第一有機材料膜；通過使用殘留的第一有機材料膜作為掩模，通過刻蝕第一金屬膜在包括間隙的區(qū)域上形成柵極；和在除了接觸孔形成區(qū)之外的反射區(qū)中形成具有凸起和凹陷的第二有機材料膜，并在具有凸起和凹陷的第二有機材料膜上形成反射電極。
7.如權利要求6所述的顯示器，其中源極是由透明電極和形成在透明電極上的第二金屬膜構成，并且當?shù)谝唤饘倌埩粼诎ㄩg隙的區(qū)域上時，刻蝕第一金屬膜和第二金屬膜。
8.如權利要求6或者7所述的顯示器，其中通過使用具有屏蔽部分、半透明部分和透明部分的掩模，使得屏蔽部分設置在包括間隙的區(qū)域中以及透明部分設置在接觸孔形成區(qū)中，在有機材料膜上進行曝光并顯影曝光的有機材料膜，形成第一有機材料膜。
9.如權利要求6-8的任一項所述的顯示器，其中通過使用第一有機材料膜作為掩模來刻蝕在接觸孔形成區(qū)中的第一金屬膜，然后通過使用第一金屬膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔。
全文摘要
在有源矩陣型液晶顯示器中的薄膜晶體管的源極和漏極之間的間隙中形成半導體膜。通過柵絕緣膜在所述半導體膜上形成用于柵極的金屬膜。在金屬膜上形成光致抗蝕劑膜，光致抗蝕劑膜具有在包括間隙的區(qū)域中的厚部分和在接觸孔形成區(qū)中的開口部分。通過使用有機材料膜作為掩模在柵絕緣膜中形成接觸孔。在包括間隙的區(qū)域中殘留有機材料膜。通過使用殘留的有機材料膜作為掩模，通過刻蝕第一金屬膜在包括間隙的區(qū)域上形成柵極。在除了接觸孔形成區(qū)之外的反射區(qū)中形成具有凸起和凹陷的有機材料膜。在具有凸起和凹陷的有機材料膜上形成反射電極。
文檔編號G02F1/1368GK1799000SQ200480015385
公開日2006年7月5日 申請日期2004年6月3日 優(yōu)先權日2003年6月4日
發(fā)明者田中秀夫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司