专利名称：在涂覆形成的夹层绝缘膜上具有透明导电膜的液晶显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示器及其制造方法。更具体地说，本发明涉及具有高分辨显示板的液晶显示器，其中使用通过涂覆例如有机膜等形成的绝缘膜来用作夹层绝缘膜。
背景技术：
通常，广泛地使用透明型液晶显示器，其中薄膜晶体管(TFT)或金属绝缘体绝缘(MIM)器件用作驱动和控制每一象素的开头元件。
图22A是局部放大的平面图，示出了在日本专利公开出版物No.9-152625中公开的使用TFT的常规透射式液晶显示器之有源矩阵基片的象素部分。图22B是沿图22A的线B-B所取的横截面图。在该透明式液晶显示器的有源矩阵基片中，以矩阵的方式形成多个象素电极。
如图22A所示，在象素电极1的周围，设置有扫描线2a和信号线2b。扫描线2a相互平行设置并用于将扫描信号供给象素电极1。信号线2b相互平行设置并且与扫描线2a垂直。使用信号线2b将显示信号供给象素电极1。这样设置扫描线2a和信号线2b，每一扫描线2a的一部分和每一信号线的一部分重叠放置在象素电极的外围部分上。在扫描线2a和信号线2b之间相交的每一部分的附近，设置有与象素电极1耦合的薄膜晶体管(TFT)3。
TFT3的栅极电极与扫描线2a耦合，TFT3的源极与信号线2b耦合。TFT3的漏极通过电极并通过接触孔5与象素电极耦合，并且通过连接电极4a与附加电容电极4b耦合。
如图22B所示，在透明绝缘基片6上按所提到的顺序层叠栅极电极3a，栅极绝缘膜7a和半导体层8a。在半导体层的中间部分，设置沟道保护层8b。此外，设置一非晶硅(n+a-Si)层，该非晶硅层履盖半导体层8a，并且将非晶硅层在沟道保护层8a上分成源电极3b和漏电极3c。
在源电极3b的端部设有信号线2b，信号线2b具有包括透明导电膜和金属层的两层结构。而且，在漏电极3c的端部设有透明导电膜和金属层，透明导电膜作为连接电极4a延伸，以便与漏电极3c和象素电极一起耦合。连接电极4a还与附加电容电极4b相连。此外，设有夹层绝缘膜(纯化膜)来履盖TFT3、扫描线、信号线和连接电极4a。
下面将对具有上述结构的有源矩阵基片的制作过程进行解释。首先，在由例如玻璃等制造的透明绝缘基片6上形成栅电极3a。在包括栅电极3a等的区域，以提到的顺序一个接一个地形成栅极绝缘膜7a和非晶硅(n-Si)层。制作非晶硅(n-Si)层的图案以形成半导体层8a。接着，在半导体层8a上并在栅电极3a的上方，形成沟道保护膜8b。然后，形成非晶硅(n+-Si)层来履盖沟道保护层8b和半导体层8a，并制作图案以形成源电极3b和漏电极3c。
在漏电极3b和漏电极3c上形成包括有机膜的夹层绝缘膜9，并在夹层绝缘膜9中开有接触孔5。此后，通过溅射形成履盖夹层绝缘膜9的氧化铟锡(ITO)膜，并制作ITO膜的图案来形成多个由ITO膜制成的透明象素电极。
在上述过程中，最好是，在形成接触孔5之后，通过使用氧等离子体除去(ashed)包括有机膜的夹层绝缘膜9的表面。从而可以改进ITO膜和有机膜之间的粘着，并避免ITO膜和附加电容电极金属膜之间不良耦合。
使用与无机膜相比具有较低介电常数的有机膜作为夹层绝缘膜来代替目前所用无机膜的原因是，减少信号线和象素电极之间的干扰。也就是说，通过使用有机膜作为夹层绝缘膜9，能够当象素电极和信号线部分重叠以改进孔径比时减少在信号线和象素电极之间的电容耦合，从而，能够减少干扰。
通常，当在包括有机膜的夹层绝缘膜9上形成ITO膜时，使用高温溅射方法加热透明绝缘基片6，以改善ITO膜的制作图案特性。
在日本专利No.2520399中公开了一种使用高温溅射制作ITO膜的方法的例子。在该专利中，描述了形成不引起滤色器变坏的高质量ITO膜的条件是，将基片的温度设置在180℃和250℃之间。在日本专利公开出版物No.9-152625中，根本没有描述形成ITO膜的条件。
然而，当使用高温溅射形成ITO膜时，ITO膜会因为有机绝缘膜的除气作用而变坏，并且由于腐蚀残渣的产生而使制作的图案不好。这一点在使用湿蚀刻时尤为突出。
为了避免这种缺限，可以想到使用低温溅射或非加热条件溅射在有机绝缘膜上形成ITO膜。然而，当使用低温溅射时，ITO膜和低层的金属膜之间的接触电阻变大。
当接触电阻变大时，不可能实现基片区域中接触电阻足够均匀。接触电阻不足够均匀会引起显示在显示板表面上的图象之垂直条纹不均匀。接触电阻不足够均匀对在高分辨液晶显示板中的显示图象有较大影响，在该液晶显示板中由于各信号线之间的窄的间隔，与信号线耦合的信号接线端交替设置在相对侧，或者每隔一定量的这样的信号接线端交替设置在相对侧。
而且，当接触电阻增大时，横向干扰现象将会出现在具有公用存储结构的扭转向列(TN)型液晶显示板中或出现在平面内转换(in-planeswitching)(IPS)型液晶显示板中。
也就是说，在具有公用存储结构的TN型液晶显示板中，将公用电位(voltage potential)施加在用于形成存储电容的公用布线导体上。因此，必须使公用布线导体相互耦合。当使用在夹层绝缘膜(纯化膜)上的ITO膜使公用布线导体相互耦合的TFT基片结构时，接触电阻会因夹层绝缘膜由有机绝缘膜制成而变高。因此，公用布线导体的总电阻不可避免地会变高。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种液晶显示器及其制作方法，当在通过涂覆例如有机绝缘膜形成的夹层绝缘膜上形成ITO膜时，不产生腐蚀残渣，并能形成ITO膜和制作合适的ITO膜图案。
本发明的另一目的是提供一种液晶显示器及其制作方法，其中在通过涂覆例如有机绝缘膜形成的夹层绝缘膜上形成ITO膜，并且能减少在ITO膜和下金属膜之间的接触电阻。
本发明的另一目的是提供一种液晶显示器及其制作方法，能减少在ITO膜与下金属膜之间的接触电阻，从而能克服在液晶显示板上显示图象的缺限。
本发明的另一目的是提供一种液晶显示器及其制作方法，能减少在ITO膜与下金属膜之间的接触电阻，从而能克服显示在液晶显示板上的图象的垂直条纹不均匀。
本发明的另一目的是提供一种液晶显示器及其制作方法，能减少在ITO膜与下金属膜之间的接触电阻，从而能避免在液晶显示板中的横向干扰现象。
本发明的另一目的是克服常规液晶显示器及其制作方法的缺点。
根据本发明的第一方面，提供了一种制作液晶显示器的方法，该液晶显示器具有以栅格形的方式设置在基片上的总线、与总线耦合的开关元件、由在涂覆形成的夹层绝缘膜上设置的透明导电膜来形成的象素电极，象素电极通过夹层绝缘膜形成的接触通孔与开关元件耦合，所述方法包括当在夹层绝缘膜上形成透明导电膜时，基片的温度控制为100℃-170℃。
在此情况下，最好是，在加热室中先加热基片，然后将基片传送到形成透明导电膜的室中。
最好是，在加热室中先加热基片并溅射刻蚀基片，然后将基片输送到形成透明导电膜的室中。
进一步地，在同一真空状态下，先进行基片加热，在加热之后溅射刻蚀，然后形成透明导电膜。
最好是，由涂覆形成的夹层绝缘膜是有机绝缘膜。
更有利的是，液晶显示器具有与透明导电膜耦合的金属膜，透明导电膜由ITO膜制成，与透明导电膜耦合的金属膜由铬或铬为主要成分的合金制成。
根据本发明的另一方面。提供了一种制作液晶显示器的方法，该液晶显示器具有以栅格形的方式设置在基片上的总线、与总线耦合的开关元件、由在涂覆形成的夹层绝缘膜上设置的透明导电膜形成的象素电极，象素电极通过夹层绝缘膜形成的接触通孔与开关元件耦合，所述方法包括在非加热状态和氧流速比(flow rate ratio)为1％或更少的状态下，在夹层绝缘膜上形成透明导电膜；在形成透明导电膜之后进行退火。
在此情况下，优选在200℃-240℃度的温度下进行退火。
还优选由涂覆形成的夹层绝缘膜是有机绝缘膜。
最好是，液晶显示器具有与透明导电膜耦合的金属膜，透明导电膜由ITO膜制成，与透明导电膜耦合的金属膜由铬或铬为主要成分的合金制成。
根据本发明的另一方面，提供了一种制作液晶显示器的方法，该液晶显示器具有以栅格形的方式设置在基片上的总线、与总线耦合的开关元件、由涂覆形成的夹层绝缘膜上设置的透明导电膜来形成的象素电极，象素电极通过纯化膜和夹层绝缘膜形成的接触通孔与开关元件耦合，所述方法包括在形成通过纯化膜和夹层绝缘膜形成的接触通孔时，通过等离子体刻蚀形成纯化膜的开口。
在此情况下，优选涂覆形成的夹层绝缘膜是有机绝缘膜。
最好是，液晶显示器具有与透明导电膜耦合的金属膜，透明导电膜由ITO膜制成，与透明导电膜耦合的金属膜由铬或铬为主要成分的合金制成。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示器，包括透明基片；设置在透明基片上的多条平行扫描线；与多条平行扫描线相交的多条平行信号线；与扫描线和信号线耦合的开关元件；和由设置在涂覆形成的夹层绝缘膜上的透明导电膜来形成的象素电极，象素电极通过夹层绝缘膜形成的接触通孔与开关元件耦合；其中在夹层绝缘膜上形成的透明导电膜具有接触下层金属膜的部分，夹层绝缘膜在接触下层金属膜的部分具有可结晶性。
在此情况下。优选涂覆形成的夹层绝缘膜是有机绝缘膜。
最好是，透明导电膜由ITO膜制成，接触透明导电膜的下层金属膜由铬或铬为主要成分的合金制成。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示器，包括透明基片；设置在透明基片上的多条平行扫描线；与多条平行扫描线相交的多条平行信号线；与扫描线和信号线耦合的开关元件；和由设置在涂覆形成的夹层绝缘膜上的透明导电膜来形成的象素电极，象素电极通过夹层绝缘膜形成的接触通孔与开关元件耦合；信号线接线端，每一信号线接线端都与相应的信号线的一端耦合，信号线接线端包括透明导电膜和下层金属膜的层叠部分，在基片的相对侧交替地或每隔多个接线端设置信号线接线端；其中在透明导电膜和下层金属膜之间的接触电阻不同于在基片相对侧的信号线接线端的接触电阻差值1500Ω或更小。
在此情况下，优选由涂覆形成的夹层绝缘膜是有机绝缘膜。
最好是，透明导电膜由ITO膜制成，与透明导电膜耦合的下层金属膜由铬或铬为主要成分的合金制成。
通过下面结合附图的详细描述将会更清楚地理解本发明的这些和其它特征和优点，其中所有附图中相同的附图标记表示相同或相应的部件；而且，其中图1是示意平面图，描述根据本发明第一实施例的透射式液晶显示器中的TFT基片结构；图2是平面图，示出了使用图1的TFT基片10的液晶显示板；图3是放大的平面图，示出了图1之TFT基片的一个象素的一部分；图4包括沿图2线A-A所取的横截面图，和沿图3的B-B线所取的横截面图；图5A-5D是横截面图，每一幅都描述在使用图1的TFT基片的液晶显示板的制作过程期间加工件的结构；图6E-6G是横截面图，每一幅都描述在图5A-5D所示结构之后在获得使用图1之TFT基片的液晶显示板的制作过程期间加工件的结构；图7A-7C是横截面图，每一幅都描述在图4所示的象素部分的接触孔制作过程期间加工件的结构；图8D-8E是横截面图，每一幅都描述在图7A-7C所示结构之后在获得图4所示的象素部分的接触孔制作过程期间加工件的结构；图9A-9C是横截面图，每一幅都描述在图4所示之信号线接线端制作过程期间加工件的结构；图10是示意平面图，描述根据本发明第二实施例的透射式液晶显示器中的TFT基片结构；图11是放大的平面图，示出了图10之TFT基片的一个象素的一部分；图12A-12D是横截面图，每一幅都描述在图10之TFT基片的制作过程期间加工件的结构；图13E-13F是横截面图，每一幅都描述在图12A-12D所示结构之后在获得图10的TFT基片的制作过程期间加工件的结构；图14是横截面图，每一幅都描述在图13E-13F所示结构之后在获得图10之TFT基片的制作过程期间加工件的结构；图15是曲线图，示出了当根据本发明第一实施例用溅射形成ITO膜时，基片温度与垂直条纹不均匀出现率(rate of occurrence)之间的相互关系的一个例子；图16是曲线图，示出了在非加热状态用溅射形成ITO膜时，氧流速比和层电阻之间的关系；图17A-17C是例图，每一幅都描述在非加热条件下溅射ITO膜之后并在200℃退火之后，基片内的层电阻(layer resistance)分布的例子；图18是一个例图，通过表格示出了溅射ITO膜时基片温度与腐蚀残渣的状态之间的关系；图19是一个例图，通过表格示出了在非加热条件下溅射ITO膜之后，在退火温度与基片内ITO膜线宽度均匀性之间的关系，和退火温度温度与有机绝缘膜的着色之间的关系；图20是一个例图，通过表格示出了在第一实施例中，上侧信号接线端和下侧信号接线端的接触电阻值之差值与出现垂直条纹不均匀的条件之间的关系；图21A和图21B是示意例图，示出了在根据本发明制作方法制作的液晶显示器中的透明导电膜与下层金属膜之间的耦合部分的TEM的观察结果的例子。
图22A局部放大平面图，示出了在日本专利公开出版物No.9-152625中公开的并使用TFT的常规透射式液晶显示器之有源矩阵基片的象素部分；图22B是沿图22A的线B-B所取的横截面图。
具体实施例方式
下面参考附图详细描述本发明的实施例。
(第一实施例)图1是示意平面图，描述了根据本发明第一实施例的透射式液晶显示器之TFT基片结构。使图1中示出的TFT基片10与后面提到的相对基片(opposing substrate)17相互面对，在TFT基片10和相对基片17之间的间隔内填充液晶材料以形成液晶显示器的液晶显示板(参见图2和图4)。
在面向相对基片17侧的TFT基片10的表面上，以栅格形状的方式设置多条信号线11和与信号线11相交的多条扫描线12。在信号线11之一与扫描线12之一的每一相交处的附近，形成TFT 13。因而以矩阵的方式配置TFT 13。
在该实施例中，TFT 13构成一种在TFT具有CF(在薄膜晶体管上的滤色器)结构的高分辨率液晶显示板，在该液晶显示板的TFT 13上或TFT 13的上方设置有滤色器。
在高分辨率液晶显示板中，由于沿板的垂直方向设置的相邻信号线11之间的间隔变窄，所以每一个都设置在信号线11一端的信号接线端14位于TFT基片10的相对侧，以便在相对侧交替地设置信号接线端14或者每隔多条信号线11在相对侧设置信号接线端14。关于沿板的横向设置的扫描线12，每一个都设置在扫描线12一端的扫描线接端15配置在TFT基片10的一侧。
每条信号线11都与设置在TFT矩阵之相应列中的TFT13的源电极耦合，用于将数据信号输入给源电极。每一扫描线12都与设置在TFT 13矩阵之相应行中的TFT 13的栅电极耦合。由每一扫描线12向TFT 13的对应栅电极提供扫描信号。从而，驱动每一TFT 13并将数据信号写入与TFT13之漏电极耦合的象素电极。
图2是平面图，示出了使用图1的TFT基片10的液晶显示板。图3是放大的平面图，示出了图1之TFT基片的一个象素的一部分。图4包括沿图2的线A-A所取的横截面图，和沿图3的B-B线所取的横截面图。
如图2和图4所示，液晶显示板16具有TFT基片10和相对基片17，每一相对基片17都包括由玻璃和类似材料制成的透明绝缘基片并且都为矩形形状。在TFT基片10和相对基片17之间的间隙中插入液晶材料L(参见图4)，以形成液晶显示板16。
在TFT基片10的上表面，形成有黑底18。黑底18具有多个与象素电极33(参见图4)对应的开口19(参见图2)。开口19包括例如用于红色滤色器的开口19R、用于绿色滤色器的开口19G和用于蓝色滤色器的开口19B，分别按顺序布置这些开口。
使TFT基片10和相对基片17之间相隔预定间隔而彼此相互相对，并且通过沿基片10和相对基片17的外围部分布的密封材料20，使基片10和基片17相互固定。在沿TFT基片10三侧边的外部外围部分，设置信号接线端。也就是说，多个水平(H)侧接线端21，即信号线接线端14，是沿板的两横边缘设置的并且在垂直方向上延伸，多个垂直(V)侧接线端22，即扫描线接线端15，是沿板的一个垂直边缘部分设置的并且沿横向方向延伸。相对基片17没有覆盖水平(H)侧接线端21和垂直(V)侧接线端22。
在与其上设有接线端22的侧面相对的侧面上的一部分密封材料20处，设置有使液晶材料注入TFT基片10和相对基片17之间的间隔中的注入口23。在将液晶材料L注入在TFT基片10和相对基片17之间的间隔中之后，用密封材料或密封胶24密封注入口23。
如图3和图4所示，在TFT基片10上形成栅电极25，并且进一步形成栅极绝缘膜26以履盖栅电极25。在栅极绝缘膜26上形成半导体层27，以便半导体层27经栅极绝缘膜26叠加在栅电极25上。此外，设置源电极28和漏电极29，使源电极28和漏电极29通过在半导体层27中心部分上的空间分开并且与半导体层27耦合。
形成覆盖导体层27、源电极28、漏电极等的纯化膜30。从而形成TFT 13。
在纯化膜30上，在与TFT 13等对应的部分形成作为光屏蔽的黑底18。而且，示出了在H侧接线端21和V侧接线端22的附近形成图象帧黑底18a。尽管在附图中没有详细地示出，但是在图象显示区域周围形成图象帧光屏蔽膜18a。此外，在与象素区域对应的部分形成红色滤光器46R、蓝色滤光器46B和绿色滤光器(在附图中没有示出)。
形成外涂层膜32，覆盖这些滤光器31和纯化膜30。在外涂层膜32上设置多个透明象素电极33。象素电极33由例如ITO膜制成并且以矩阵方式分布。
当使用上述TFT 13作为开关元件时，漏电极29用作将象素电极33与开关元件耦合的引线电极。经过接触通孔34使漏电极29和象素电极33相互耦合，形成的接触通孔34穿透外涂层32和纯化膜30。
TFT 13的栅电极25与扫描线12耦合，TFT 13的源电极28与信号线11耦合，通过接触通孔34使漏电极29与象素电极33耦合。通过扫描线12将开关信号供给TFT 13的栅电极25，通过信号线11将图象信号提供给TFT 13的源电极28，从而将电荷注入或写入象素电极33。
在不覆盖接触通孔34的部分的情况下形成黑底18和滤色器31。
在其上形成有象素电极33的TFT基片10的内表面上，形成覆盖象素电极33的取向膜35。还在相对基片17的内表面上形成取向膜37，相对基片17的内表面与在TFT基片10的表面上形成的取向膜35相面对。TFT基片10与相对基片17通过液晶材料L相互面对，并且在TFT基片10和相对基片17之间散布有衬垫36，使基片10和17之间的间隔保持不变。
形成在相对基片17上的取向膜37，以便取向膜37覆盖在相对基片17上形成的透明公用电极38。透明公用电极38、每一个象素电极33和位于透明公用电极38与象素电极33之间的液晶材料L(见图4)构成象素电容。
此外，在TFT基片10和相对基片17的外侧表面上，即在TFT基片10的下表面和相对基片17的上表面，分别形成TFT侧极化器膜39和相对基片侧极化器膜40。
图5A-5D和图6E-6G是横截面图，每一幅都描述在使用图1的TFT基片的液晶显示板的制作过程期间加工件的结构。图5A-5D和图6E-6G的每一个都包括沿图2的线A-A所取的横截面图、沿图3的线B-B所取的横截面图，沿图2的线C-C所取的横截面图。图6E-6G描述了在图5A-5D所示的制作步骤之后的制作步骤。
如图5A-5D和图6E-6G所示，首先制备由无碱(alkalifree)玻璃构成的厚度约为0.7mm的玻璃基片10a。在玻璃基片10a上，通过溅射形成由Cr、Mo、Cr/Al叠层膜和Mo/Al叠层膜等构成的导电膜，膜厚度约为100-300nm。通过使用光刻蚀法，制作导电膜图案以形成栅电极25、扫描线(附图中没有示出)和扫描线接线端的V侧接线端(附图中没有示出)。
然后，使用等离子CVD(化学气相淀积)方法，形成由氮化硅(SiNx)构成栅极绝缘膜26，膜厚度约为300-500nm。此外，形成一层非晶硅(a-Si)，其膜厚度约为150-300nm，然后形成一层掺磷非晶硅(n+a-Si)，其膜厚度约为30-50nm。通过使用光刻蚀法，制作这些层的图案以形成半导体层27。
通过溅射形成由Cr、Mo、Cr/Al/Cr叠层膜和Mo/Al/Mo叠层膜等构成的导电膜，膜厚度约为100-400nm。通过使用光刻蚀法，制作导电膜图案以形成源电极28、漏电极29、信号线(附图中没有示出)和信号线接线端的H侧接线端。
使用等离子体CVD方法，形成由纯化膜30，纯化膜由如氮化硅(SiNx)膜等之类的无机膜构成，膜厚度约为100-200nm(见图5A)。
然后，通过使用散布有颜料的负性丙烯酸光致抗蚀剂或使用碳系(carbon system)的光致抗蚀剂形成黑底18和图象帧黑底18a。形成的黑底18和图象帧黑底18a的膜厚度约为1-3μm，光密度(OD值)为3或更大，薄膜电阻值为1×1010Ω/□或更大(参见图5B)。
进一步地，通过使用散布有颜料的负性丙烯酸光致抗蚀剂，形成膜厚度大约为1.0-1.5μm的红色滤色器31R。与红色滤色器31R类似地形成蓝色滤色器31B和绿色滤色器(附图中没有示出)的每一滤色器层(参见图5C)。
然后，通过使用正性酚醛清漆光致抗蚀剂形成外涂层32，外涂层32为膜厚度为2.0-3.5μm的有机绝缘膜，制作外涂层32的图案以在要形成接触通孔的每一部分形成开口。
然后使用光刻蚀工艺进行等离子体刻蚀，干蚀刻纯化膜30以形成接触通孔34。在此情况下，在形成接触通孔34的同时，还除去在H侧接线端21的纯化膜30、在V侧接线端的纯化膜30的栅极绝缘膜(附图中没有示出)。
在等离子体刻蚀中，使用例如SF6、CF4、CHF3等之类的氟系气体进行高频放电，用这些气体的原子团(radical) 进行刻蚀。在此情况下，优化气体的压力、流速、放电功率等以获得所希望的、每一接触通孔的优选轮廓(参见图5D)。
接着，使用后面将介绍的溅射方法，在通过外涂层膜32和接触通孔34曝光的漏电极29的部分上，形成由ITO膜构成的厚度约为40-120nm透明导电膜。用光刻蚀方法制作透明导电膜的图案，以形成象素电极33。在此情况下，还在H侧接线端21和V侧接线端上形成透明导电膜(在附图中没有示出)，并且与形成象素电极33同时地制作该透明导电膜的图案，以形成与信号线接线端的H侧接线端21耦合的连接电极41和与扫描线接线端(参见图6E)的V侧接线端耦合的连接电极(附图中没有示出)。
在TFT基片10上，形成由聚酰亚胺系取向材料构成的取向膜35，取向膜的厚度为30-60nm，并进行取向处理。之后，沿TFT基片10的外围施加由环氧树脂系的粘合剂构成的密封材料20(参见图6F)。
与TFT基片10类似，为了制作相对基片17，首先，制备厚度约为0.7nm的由无碱玻璃构成的玻璃基片。在玻璃基片上形成由ITO膜构成的、膜厚度约为80-150nm、薄膜电阻值为20-40Ω/□的透明导电膜，从而在相对基片侧形成透明公用电极36。进一步地，在透明公用电极36上，形成由聚酰亚胺系的取向材料构成的取向膜35，取向膜的厚度为30-60nm，并进行取向处理。从而，制作相对基片17。
然后，使TFT基片10和相对基片17相互面对并用其间的密封材料20和衬垫(附图中没有示出)使TFT基片10和相对基片17固定。从注入口23将包含氟系的化合物的液晶材料L注入在TFT基片10和相对基片17之间的间隔中。之后，用由丙烯酸盐系的紫外线(UV)可固化类树脂构成的密封材料24密封注入23。从而，获得在TFT基片10和相对基片17之间具有预定间隔的液晶显示板。
最后，在TFT基片10和相对基片17的外侧表面上，即，在TFT基片10的下表面和相对基片17的上表面上，分别形成一个包括碘系极化膜的TFT侧极化膜39和包括碘系极化膜的相对基片侧极化膜40。由此，制备了一个使用TFT基片10的液晶显示板16(参见图6G)。
图7A-7C和图8D-8E是横截面图，每一幅都描述在获得图4所示的象素部分的接触孔制作过程期间加工件的结构。图7A-7C和图8D-8E的每一个都包括与沿图3的线B-B垂直的线所取的横截面图。图8D-8E示出了在图7A-7C描述的制作步骤之后进行的制作步骤。
如图7A-7C和图8D-8E所示，首先，制备玻璃基片10a。在玻璃基片10a上形成栅极绝缘膜26，并在其上形成漏电极29。然后，形成纯化膜30以覆盖漏电极29(参见附图7A)。
随后，在漏电极29上的除中心部分之外的纯化膜30上形成包括例如蓝色滤色器31B的彩色层(参见图7B)。此外，形成外涂层膜32并制作外涂层的图案，以便外涂层膜32覆盖彩色层并在要形成接触通孔的部分具有开口(参见图7C)。
然后，通过使用光刻蚀方法，刻蚀纯化膜30以形成接触通孔34，通过接触通孔34使漏电极29露出(参见图8D)。
接着，通过溅射法，在通过接触通孔34露出的漏电极29的部分和在外涂层膜32上，形成由ITO膜构成的透明导电膜。通过光刻蚀制作透明导电膜的图案以形成象素电极33(参见图8E)。从而使漏电极29和象素电极33通过接触通孔34相互耦合。
图9A-9C是横截面图，每一幅都描述在图4所示之信号线接线端的制作过程期间加工件的结构。图9A-9C的每一幅都包括沿信号线接线端的短边方向所取的横截面图。
如图9A所示，首先，制备玻璃基片10a。通过等离子CVD(化学气相淀积)方法，在玻璃基片10a上形成栅极绝缘膜26。然后，在栅极绝缘膜26上，形成信号线接线端部分的H侧接线端21。随后，形成纯化膜30以覆盖H侧接线端21(参见图9A)。在形成黑底和形成彩色层的过程中不形成上述层。
然后，使用光刻蚀法，刻蚀纯化膜30以形成接触通孔34，接触通孔34使H侧接线端21露出(参见图9B)。
随后，在通过接触通孔34露出的H侧接线端21上和在接触孔34的外围部分的纯化膜30的部分上，通过溅射形成由ITO膜构成的透明导电膜。通过光刻蚀法制作透明导电膜的图案，以形成连接电极41(参见图9C)。从而，形成的连接电极41通过接触通孔34与作为信号接线端部分的H侧接线端21耦合。在此，连接电极41的透明导电膜的形成与象素电极33的透明导电膜的形成同时进行。
当在有机夹层绝缘膜上形成由ITO膜构成的透明导电膜时，加热TFT基片10，以便TFT基片的温度变得接近摄氏温度100-170度(℃)。而且在形成透明导电膜时，能在不加热状态下形成膜并将氧流速比(O2/Ar)调整到接近1％或更低，优选0.5％或更低，0.2％或更低更好。进一步地，在形成该膜之后，在200-240度的摄氏温度下进行退火。
(第二实施例)图10是示意平面图，描述根据本发明第二实施例的透射式液晶显示器中的TFT基片50的结构。如图10所示，在附图中没有示出的相对基片侧上的TFT基片50的表面上，以格栅形排列方式设有多条信号线11和与信号线11相交的多条扫描线12。在信号线11之一与扫描线12之一相交的附近，形成TFT13。从而，以矩阵的方式设置了TFT13。
还在相邻扫描线12之间设有公用接线导体，即公用接线51。在公用存储型液晶显示器中公用接线导体51和象素电极形成存储电容。
公用接线导体51相互耦合，将公用电位加在其上。所以，在图10所示的TFT基片50两侧上设有沿垂直方向延伸的公用耦合接线导线52。即，沿TFT基片50的左侧设置公用耦合接线导线52之一，沿TFT基片50的右侧设置公用耦合接线导线52的另一条。公用接线导体51的两端部分别与公用耦合接线导线52耦合。在公用接线导体51和与TFT13的漏电极耦合的象素电极之间形成存储电容。在每一个公用耦合接线导线52的一端或两端，设有公用布线接线端53。
图11是放大的平面图，示出了图10的TFT基片的一个象素的一部分。如图11所示，在由信号线11和与信号线11相交的扫描线12包围的TFT基片50上的区域中，设有相互交叉梳状的梳状象素电极54和梳状公用电极55。
通过公共使用每一扫描线12的一部分，形成TFT13的栅电极25。通过象素电极56的接触通孔使FT13的漏电极29与象素电极54耦合。通过公用电极57的接触通孔使公用接线导体51与公用电极55耦合。源电极28与信号线11耦合。
在该TFT13中，将开关信号通过扫描线12施加到栅电极25，通过信号线11将图象信号提供给源电极28，从而将电荷注入或写入象素电极54。
图12A-12D、图13E-13F和图14是横截面图，每一幅都描述在图10的TFT基片的制作过程期间加工件的结构。图12A-12D、图13E-13F和图14每一幅都包括沿图11的线A-A所取的横截面图、沿图11的线B-B所取的横截面，沿图11的线C-C所取的横截面图。在这些附图中，沿图11的线A-A所取的横截面图示出了TFT部分，沿图11的线B-B所取的横截面示出了象素部分，沿图11的线C-C所取的横截面图示出了公用电极(ITO-COM部分)的接触通孔部分。图13E-13F描述在图12A-12D所示制作步骤之后进行的制作步骤。图14描述在图13E-13F所示制作步骤之后进行的制作步骤。
如图12A-12D、图13E-13F和图14所示，首先，制备玻璃基片10a。在玻璃基片10a上，通过溅射形成由Cr、Mo、Cr/Al叠层膜和Mo/Al叠层膜等构成的导电膜，膜厚度约为100-300nm。通过使用光刻蚀法，制作导电膜图案以形成栅电极25、扫描线(附图中没有示出)、公用接线导体51和扫描线接线端(附图中没有示出)(参见图12A)。
然后，使用等离子体CVD(化学气相淀积)方法，形成由氮化硅(SiNx)构成栅极绝缘膜26，膜厚度约为300-500nm。此外，形成一层非晶硅(a-Si)，其膜厚度约为150-300nm，然后形成一层掺磷非晶硅(n+a-Si)，其膜厚度约为30-50nm。通过使用光刻蚀法，制作这些层的图案以形成半导体层27(参见图12B)。
通过溅射形成由Cr、Mo、Cr/Al/Cr叠层膜和Mo/Al/Mo叠层膜等构成的导电膜，膜厚度约为100-400nm。通过使用光刻蚀法，制作导电膜图案以形成源电极28、漏电极29、信号线层的象素电极58、通过其间的象素电极58彼此相邻的信号线11和信号线接线端(附图中没有示出)(参见图12c)。
使用等离子体CVD方法，形成由纯化膜30，纯化膜30由如氮化硅(SiNx)膜等之类的无机膜构成，膜厚度约为100-300nm(见图12D)。
然后，通过使用正性酚醛清漆光致抗蚀剂形成有机绝缘膜59，膜厚度约为2.0-3.5μm，制作该有机绝缘膜的图案以便在要形成接触通孔的每一部分中形成开口(参见图13E)。
随后使用光刻蚀工艺进行等离子体刻蚀，干蚀刻纯化膜30以形成使漏电极29接线端部露出的用于象素电极56的接触通孔和使信号线端部(附图中没有示出)露出的接触通孔。还刻蚀纯化膜30和栅极绝缘膜26以形成使公用接线导体51露出的用于公用接线导体57的接触通孔和使信号线端部(附图中没有示出)露出的接触通孔。在此，按与第一实施例类似的方式进行等离子体刻蚀(参见图13F)。
接下来，在接触通孔56、57上和在有机绝缘膜59上，通过溅射形成由ITO膜构成的透明导电膜。通过光刻蚀工艺制作透明导电膜的图案，以形成象素电极54、公用电极55和在信号线接线端和扫描线接线端上的连接电极(附图中没有示出)。在此情况下，象素电极54位于与信号线层的象素电极58的位置相对应的有机绝缘膜59上。公用电极55位于与信号线11的位置对应的有机绝缘膜59上(参见图14)。
由此，获得这样一种结构通过象素电极56的接触通孔使象素电极54与源电极28耦合，通过公用电极57的接触通孔使公用电极55与公用接线导体51耦合，分别通过信号线的接触通孔和扫描线的接触通孔使连接电极与信号线接线端耦合。
按与第一实施例类似的方式，当在有机绝缘膜上形成由ITO膜构成的透明导电膜时，加热TFT基片50，以便TFT基片50的温度变得接近摄氏温度100-170度(℃)。另一方面，当形成透明导电膜时，在不加热状态下，即室温下，能形成膜并将氧流速比(O2/Ar)调整到接近1％或更低，优选0.5％或更低，0.2％或更低更好。进一步地，在形成该膜之后，在200-240度的摄氏温度下进行退火处理。
然后，与第一实施例类似，在TFT基片50的表面上形成取向膜35，并进行取向处理。制备相对电极17，在相对电极17上形成黑底18、滤色器31和取向膜37，并进行取向处理。然后，使TFT基片50和相对基片17相互面对，并通过其间的密封材料20和衬垫36来固定。将液晶材料1从注入孔注入到TFT基片50和相对基片17之间的间隙中。然后，用密封材料密封注入孔。由此，获得具有宽视角和高孔径比的液晶显示板。
如上所述，在第一实施例和第二实施例中，当在有机绝缘膜上形成由ITO膜构成的透明导电膜时，加热TFT基片，以便TFT基片的温度变得接近摄氏温度100-170度(℃)，这一点是重要的。另一方面，当形成透明导电膜时，在不加热状态下能形成该膜并将氧流速比(O2/Ar)调整到接近1％或更低，优选0.5％或更低，0.2％或更低更好。进一步地，在溅射该膜之后，在200-240度的摄氏温度下进行退火处理。
基于下面考虑获得上述条件在溅射透明导电膜时，基片温度和垂直条状不均匀出现率之间的关系，氧流速比(O2/Ar)和层电阻之间的关系，有机绝缘膜的腐蚀残渣和着色的关系等。
图15是曲线图，示出了当根据本发明第一实施例用溅射形成ITO膜时，基片温度与垂直条状不均匀出现速率之间的相互关系的一个例子。如图15所示，当在加热TFT基片10的同时溅射ITO膜时，和基片温度从室温上升到50℃、100℃、150℃和进一步上升到200℃时，垂直条状不均匀出现的速率逐渐地变小。在室温下垂直条状不均匀出现率约为40％，但是100℃时垂直条状不均匀出现率变为约5％，并且在150℃时变为大约为零。
在此例中，先在加热室进行基片的加热，加热室与形成膜的室分开以便有效地对有机绝缘膜进行除气。在此例中，为了保持基片的温度，基片的加热可以在或者不在形成膜的室中进行。
图16是曲线图，示出了通过在非加热状态(即室温下)溅射形成ITO膜时氧流速比和层电阻之间的关系的例子。如图16所示，当溅射ITO膜时，并且当氧流速比(O2/Ar)大约从0％上升到2.5％时，层电阻值逐渐增加。层电阻值在0.5％时变为大约65Ω/□，在1％时大约变为80Ω/□，在1.5％时变为大约110Ω/□。同时，层电阻值的分散值(dispersion)3σ也逐渐增加，在0.5％时变为大约8Ω/□，在1％时变为大约23Ω/□，在1.5％时变为大约39Ω/□。
图17A-17C是例图，每一幅都描述在非加热条件下溅射ITO膜之后并在200℃退火之后，在基片内层电阻分布的例子。如图17A-17C所示，当溅射ITO膜时氧流速比(O2/Ar)从0.05％上升到0.8％和上升到2.1％时，在基片内层电阻分布的状态随着层电阻的增加变坏。
图18是一个例图，通过表格示出了溅射ITO膜时基片温度与腐蚀残渣的状态之间的关系。在此，使用氯化铁系的刻蚀剂和王水系的刻蚀剂进行ITO膜的刻蚀。如图18所示，当基片温度是100℃、150℃和170℃时，腐蚀残渣的状态相当令人满意或满意。然而，当基片温度为200℃时，ITO膜的腐蚀残渣的量变大并且不能ITO进行膜刻蚀。
这是因为由于有机绝缘膜的除气使ITO膜的质量变化或变坏。因此，最好是，在溅射ITO膜时基片温度应该低于或等于170℃。
图19是一个例图，通过表格示出了在非加热状态下溅射ITO膜之后，在退火温度与基片内ITO膜线宽度均匀性之间的关系，和退火温度与有机绝缘膜着色之间的关系。如图19所示，对于ITO膜线宽度均匀性，当在第二实施例中退火温度是150℃时，显示状态变坏。对于有机绝缘膜着色，当退火温度是240℃时，是可允许的，但是当退火温度是250℃时，透射比严重恶化。
这是因为在温度是240℃或更高时将分解有机绝缘膜的光致抗蚀剂材料。所以，最好是，在ITO膜溅射之后退火温度在200℃至240℃的范围内，退火温度在200℃至230℃的范围内更好。
图20是一个例图，通过表格示出了在第一实施例中上侧信号接线端和下侧信号接线端(图1)部分的接触电阻值之差值与出现垂直条纹不均匀的条件之间的关系。如图20所示，当上侧信号接线端和下侧信号接线端部分之间的接触电阻值的差值为0Ω或1000Ω时，没有观察到垂直条状不均匀。然而，当上侧信号接线端和下侧信号接线端之间的接触电阻值的差值为1500Ω时观察到轻微的垂直条状不均匀，当上侧信号接线端和下侧信号接线端之间的接触电阻值的差值为3000Ω时清楚地观察到垂直条状不均匀。因此，最好是，上侧信号接线端和下侧信号接线端之间的接触电阻值的差值为1500Ω或更小，差值为1000Ω或更小时更好。
而且，在由上述制作方法制作的并且在有机夹层绝缘膜上形成象素电极的液晶显示器中，最好是，透明导电膜在透明导电膜和下层金属膜之间的每一耦合部分具有可结晶性。其理由如下。即，，当从使用透射电子显微镜(TEM)观察到的结果能决定与下层金属膜接触的透明导电膜的部分具有可结晶性时，认为观察不到如垂直条状不均匀的缺陷。
图21A和图21B是示意例图，示出了在根据本发明制作方法制作的液晶显示器中，透明导电膜与下层金属膜之间的耦合部分的TEM的观察结果的例子。
如图21A所示，当下层金属膜和透明导电膜之间的耦合部分观察到可结晶性时，即当原子排列达到界面部分(interface portion)时，ITO的晶格连接到Cr部分并且不出现垂直条状不均匀。另一方面，如图21B所示，当下层金属膜和透明导电膜之间的耦合部分几乎观察不到可结晶性时，ITO的晶格不连接到Cr部分并且出现垂直条状不均匀。这样，根据在ITO/Cr界面部分的详细结构，可以判断液晶显示器是一个好的产品还是一个有缺限的产品。
因此，最好是，在下列各种状态的至少一个状态下，制作具有在有机夹层绝缘膜上形成的、与扫描线和信号线分开的象素电极的液晶显示器。
1、在基片温度100-170℃时进行透明导电膜的溅射。
2、在进行透明导电膜的溅射之前，在同样的真空条件下加热基片并然后进行溅射刻蚀(sputter etching)。即，在将基片传送到形成膜的室中之前，在加热室加热基片并预先对基片进行除气。此外，通过溅射刻蚀，除去在每一接触通孔部分的下层金属膜的表面上的氧化物和氟化物。
3、在非加热状态下进行透明导电膜的溅射，将氧流速比设置为1％或更低。进一步地，在溅射之后进行退火。在此情况下，在200℃-240℃的温度范围内进行退火。
在透明导电膜是ITO膜时和在下层金属是由Cr或Cr为主要成分的合金时，这些条件特别有效。
通常使用气体CF4、CF6等对在纯化膜或栅极绝缘膜中形成的接触通孔进行刻蚀。在下层金属是由Cr或主要成分的为Cr的合金构成的情况下进行过刻蚀(over-etching)时，不刻蚀Cr或主要成分为Cr的合金，氟(F)元素保留在金属层的表面上，从而透明导电膜和下层金属之间的接触电阻变大。
最好是，用使用具有低能量的原子团(radical)的等离子体刻蚀进行上述接触通孔的刻蚀。通常用作刻蚀接触通孔的、使用离子的活性离子刻蚀(reactive ion etching)具有高刻蚀能，作为对ITO/Cr界面的分析结果，发现大量的氟(F)元素保留在Cr膜的表面。
如上所述，通过本发明的发明人进行的实验，已经确认，作为抑制接触电阻值增加的方法，根据本发明的上述状态是相当有效的。
这样，根据本发明，在具有有机夹层绝缘膜结构的高分辨率液晶显示板中或具有公用存储结构等的液晶显示板中，优化形成用于构成象素电极的ITO膜的条件，例如，加热温度，氧流速比等。
即，在加热室中通过加热基片预先对基片进行除气之后，将基片传送到形成膜的室，控制在ITO溅射时的基片温度为100-170℃。在如室温的非加热状态下进行溅射，将氧流速比设置为1％或更低。此外，在溅射后进行退火。在此情况下，在200-240℃的温度范围内进行退火。从而，获得这样一种结构，在接触通孔部分的下层金属上的ITO膜的部分具有可结晶性。
因此，能避免有机夹层绝缘膜的除气影响，改善ITO膜的膜质量使其具有可结晶性。还能减少ITO膜和下层金属之间的接触电阻，和使该接触电阻均匀，而不引起在基片表面内的接触电阻增加和其不均匀性。
结果是，能抑制高分辨率液晶显示板中的垂直条状的不均匀性。能减少具有公用存储结构的TN或IPS型液晶显示板中的横向干扰。
在上述的实施例中，作为一个例子，使用如光敏酚醛清漆型光致抗蚀剂膜的有机绝缘膜作为涂覆形成的绝缘膜。然而，本发明并不局限于这样的膜。当然，能够使用聚酰亚胺树脂、丙烯酸树脂等，也能使用无机树脂材料，例如二氧化硅，氮化硅等。也能使用非光敏的材料。在此情况下，按与通常的光刻蚀过程类似的方式，必须进行刻蚀过程和在显影之后的抗蚀剂除去过程。
而且，在上述实施例中，通过涂覆提供的形成绝缘膜的过程和在纯化膜中形成开口的过程使用分开的光刻蚀过程。然而，也可以使用同一过程形成这样的开口。
此外，在上述实施例中，使用反相交错沟道刻蚀(interted staggeredchannel etching)型TFT描述了液晶显示器。然而，也能使用沟道保护(channel protection)型或非反相交错(non-inverted staggered)型的TFT。此外，本发明不仅还能应用到交错(staggered)型的TFT中，而且还能应用到共面型TFT中。而且，本发明不仅能应用到非晶硅(a-Si)TFT，而且能应用到多晶硅(p-Si)TFT。更进一步地，每一个开关元件可以是MIM(金属-绝缘-金属)型元件。
如上所述，根据本发明，提供了一种液晶显示器，以矩阵或栅格形的方式设置总线，开关元件与总线耦合，在通过涂覆形成的夹层绝缘膜上设置象素电极，象素电极通过夹层绝缘膜形成的接触通孔与开关元件耦合。在制作液晶显示器的过程中，当在通过涂覆形成的夹层绝缘膜上形成透明导电膜时，基片的温度控制为100℃-170℃。另一方面，当以非加热状态在夹层绝缘膜上形成透明导电膜时，氧流速比设置为1％或更低，在形成膜之后进行退火。
由此，在接触通孔部分的下层金属上的ITO膜具有可结晶性。当在夹层绝缘膜上刻蚀ITO膜时，不产生腐蚀残渣。进一步地，能均匀地减少在ITO膜和下层金属之间的接触电阻，能避免液晶显示器的显示屏上的显示缺陷。
在上述说明书中，已经参照特定实施例描述了本发明。然而，一个本领域普通技术人员会意识到，在不脱离下面权利要求请求保护的本发明范围的情况下能作出的各种修改和变化。因此，说明书和附图并不是限制性描述，而是示意性的描述，所有这样的修改都包括在本发明的范围内。因此，本发明包括落在所附权利要求范围内的所有修改和变化。
权利要求
1.一种制作液晶显示器的方法，该液晶显示器具有以栅格形的方式设置在基片上的总线、与总线耦合的开关元件、在涂覆形成的夹层绝缘膜上设置的由透明导电膜形成的象素电极，象素电极通过夹层绝缘膜形成的接触通孔与开关元件耦合，所述方法包括在非加热状态和氧流速比为1％或更少的状态下，在夹层绝缘膜上形成透明导电膜；在形成透明导电膜之后进行退火。
2.如权利要求1所述的制作液晶显示器的方法，其特征在于，在200℃-240℃度的温度下进行退火。
3.如权利要求1所述的制作液晶显示器的方法，其特征在于，由涂覆形成的夹层绝缘膜是有机绝缘膜。
4.如权利要求1所述的制作液晶显示器的方法，其特征在于，液晶显示器具有与透明导电膜耦合的金属膜，透明导电膜由ITO膜制成，与透明导电膜耦合的金属膜由铬或铬为主要成分的合金制成。
5.如权利要求1所述的制作液晶显示器的方法，其特征在于所述接触通孔是由纯化膜和夹层绝缘膜形成的，所述方法还包括在形成通过纯化膜和夹层绝缘膜形成的接触通孔时，通过等离子体刻蚀形成纯化膜的开口。
全文摘要
制作一种液晶显示器，该液晶显示器具有以栅格形的方式设置的总线、与总线耦合的开关元件、在涂覆形成的夹层绝缘膜上设置的象素电极，象素电极与开关元件耦合。在制作液晶显示器中，当在涂覆形成的夹层绝缘膜上形成透明导电膜时，基片温度控制为100℃－170℃。另一方面，当在非加热状态下在夹层绝缘膜上形成透明导电膜时，将氧流速比设置为1％或更低，在形成膜之后进行退火。从而，当在夹层绝缘膜上刻蚀ITO膜时，不产生腐蚀残渣。此外，能一致地减少在ITO膜和下层金属之间的接触电阻，并避免显示缺陷。
文档编号G02F1/1333GK1716022SQ20051008361
公开日2006年1月4日 申请日期2002年8月16日 优先权日2002年8月16日
发明者木村茂, 前田明寿, 土居悟史, 石野隆行 申请人:Nec液晶技术株式会社