DE3486325T2 - Verfahren zur Herstellung von Rückwänden für Flachbildschirme. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Flachbildschirms. Die ist insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von Rückwänden für Flachbildschirme sowie der darauf befindlichen Schalttransistoren gerichtet.
• In vergangenen Jahren hat sich ein wachsendes Interesse an Flachbildschirmen gezeigt, beispielsweise solchen, welche Flüssigkristalle, Elektrochrominanz oder Elektrolumineszenz einsetzen und als Ersatz für herkömmliche Kathodenstrahlröhren gedacht sind. Flachbildschirme versprechen weniger Gewicht, weniger Platzbedarf und eine beträchtlich niedrige Leistungsaufnahme als Kathodenstrahlröhren. Aufgrund ihrer Betriebsweise zeigen Kathodenstrahlröhren fast immer irgendwelche Verzerrungen. In der Kathodenstrahlröhre wird ein Elektronenstrahl auf einen phosphor-beschichteten Bildschirm gerichtet. In demjenigen Punkt, auf den der Strahl fokussiert ist, leuchtet der Bildschirm mit einer Intensität auf, welche der Strahlintensität proportional ist. Die Anzeige wird durch ständige Bewegung des Elektronenstrahls erzeugt, wodurch unterschiedliche Stellen des Bildschirms mit unterschiedlicher Intensität aufleuchten. Da der Elektronenstrahl von seiner Quelle zur Kante des Bildschirms einen längeren Weg zurücklegt als zur Mitte des Bildschirms, trifft der Strahl auf die verschiedenen Punkte des Bildschirms unter unterschiedlichen Winkeln auf, wodurch sich Änderungen in der Lichtpunktgröße und Form, d. h. Verzerrungen ergeben.
• Flachbildschirme hingegen sind von ihrer Konstruktion her frei von derartigen Verzerrungen, weil jedes Pixelelement die gleiche Leistung empfängt.
• Bei der Herstellung von Flachbildschirmen werden die Schaltkreiselemente im allgemeinen durch Photolithographie auf einem Substrat wie Glas aufgebracht und in die richtige Form gebracht. Die Elemente werden in Schritten aufgebracht und geätzt, um eine Vorrichtung zu schaffen, welche aus einer Matrix rechtwinklig zueinander angeordneter Zeilen und Spalten von Steuerleitungen besteht, wobei ein Pixelkontakt und ein Steuerelement zwischen den Steuerleitungszeilen und -spalten angeordnet ist. Auf dem Pixelkontakt befindet sich ein Medium entweder aus einer Substanz, die leuchtet (aktiv), oder ihre Eigenschaft für den Durchlaß von Umgebungslicht ändert (passiv), sobald eine Schwellwertspannung an das Mediumsteuerelement gelegt wird. Das Medium kann ein Flüssigkristall, ein elektrolumineszentes oder elektrochromatisches Material sein, wie Zinksulfid, ein Gasplasma aus beispielsweise Neon und Argon, ein dichroitischer Farbstoff oder andere geeignete Materialien oder Anordnungen, welche aufleuchten oder auf andere Weise ihre optischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Zufuhr einer Spannung ändern. Beim Anlegen einer geeigneten Spannung an das Medium wird Licht erzeugt oder es treten andere optische Änderungen im Medium auf. Jedes optisch aktive Medium wird allgemein als Bildelement oder Pixel bezeichnet.
• Die Steuerschaltung für Flachbildschirme wird im allgemeinen so gestaltet, daß der Flachbildschirm über digitale Schaltkreise zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils elektrische Signale an eine Zeilen- und Spaltensteuerleitung des Pixels legt. Im allgemeinen wird eine Treiberschaltung für jede Zeilen- oder Spaltensteuerleitung vorgesehen. Auf diese Weise kann eine unterhalb des Schwellwerts liegende Spannung an jede ganze Zeile gelegt werden, die hunderte oder tausende von Pixeln aufweist und diese alle dunkel oder inaktiv hält. Eine kleine Zusatzspannung kann dann selektiv an bestimmte Spalten gelegt werden, um ausgewählte Pixel aufzuhellen oder ihre optischen Eigenschaften zu ändern. Die Pixel können dadurch zu einem helleren Aufleuchten gebracht werden, daß man eine höhere Spannung oder einen höheren Strom oder einen längeren Spannungs- bzw. Stromimpuls anlegt. Bei der Verwendung von Flüssigkristallanzeigen LCD mit gedreht nematischem aktivem Material ist die Anzeige im nicht-aktivierten Zustand praktisch transparent und wird durch Aktivierung lichtabsorbierend. Das Bild wird also auf dem Bildschirm durch sequentielles Aktivieren der Pixel Zeile um Zeile über den Bildschirm erzeugt. Die oben in bezug auf Kathodenstrahlröhren geschriebene geometrische Verzerrung ist bei Flachbildschirmen kein Thema, weil jedes Pixel praktisch der gleichen Spannung oder dem gleichen Strom ausgesetzt ist.
• Ein Hauptproblem bei der bisherigen Herstellung von Rückwänden für aktive Matrixanzeigen, d. h. solche mit Dünnfilmtransistoren an jedem Pixel, besteht darin, daß sie unter einer mangelhaften Produktionsausbeute ähnlich wie integrierte Schaltkreise leiden. D.h. die Ausbeute hergestellter Rückwände liegt im allgemeinen nicht bei 100%, und im schlimmsten Fall kann die Ausbeute, d. h. der Prozentsatz an fehlerfreien Rückwänden, 0% betragen. Hochqualitative Anzeigen erlauben keinerlei fehlerhafte Transistoren oder andere Komponenten. Außerdem sind großflächige Anzeigevorrichtungen mehr erwünscht als kleine. So ist der Hersteller dem Dilemma ausgesetzt, die Herstellung großer Anzeigevorrichtungen zu bevorzugen, das gesamte Endprodukt aber wegwerfen zu müssen, wenn auch nur ein Pixel fehlerhaft ist. Mit anderen Worten leiden die Hersteller unter drastisch erhöhten Herstellungskosten pro Einheit, die sich aus einer Verringerung der verwendbaren Produktionsausbeute ergibt.
• Ein in 1982 SID International Symposium, Digest of Technical Papers, 1st Edition, May 1982, auf den Seiten 40 bis 41, von Y. Okubo u. a. veröffentlichter Aufsatz "Large-Scale LCD's addressed by a Si TFT Array" beschreibt eine herkömmliche Rückwandanzeige. JP-A-57 205 712 zeigt eine Flüssigkristallanzeige mit MIM-Strukturelementen, welche GATE-Eletroden mit Ta aufweisen.
• Die Probleme erhöhter Herstellungskosten und verringerter Ausbeute werden durch die vorliegende Erfindung beträchtlich gemildert, indem diese ein Verfahren zur Herstellung aktiver Anzeigerückwände einschließlich der Anzeigetransistoren mit erheblich verringerter Fehlerzahl angibt.
• Es wird ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Rückwänden für aktive Matrixanzeigen mit verbesserten Transistoren vorgeschlagen, bei dem Anzeigedefekte stark verringert werden, so daß für die Anzeigevorrichtungen verbesserte Rückwandbaugruppen zur Verfügung stehen. Ferner wird ein Treiberschema für die Ansteuerung der Anzeigevorrichtungen offenbart.
• Diese Verbesserungen werden durch Aufbringen einer widerstandsfähigen Metallschicht über einer Indiumzinnoxyd-(ITO)Schicht erreicht, welche sowohl als GATE-Elektrode für die Transistoren als auch als eine Schutzschicht für das Pixel-Indiumzinnoxyd, während der Bearbeitung der Rückwand zur Bildung der Transistoren dient. Der Transistor wird vollständig hergestellt, ehe das widerstandsfähige Metall vom Pixel-Indiumzinnoxyd ITO abgeätzt wird, um den Pixelkontakt zu bilden. Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung zur Verringerung von Kurzschlüssen zwischen der Steuerelektrode und der Quellen- oder Senkenelektrode des Transistors wird eine intermetallische dielektrische Schicht auf der Steuerelektrode oder auf dieser und dem Steuerelektrodenisolator angebracht. Das intermetallische Dielektrikum wird dann im zentralen ebenen Bereich der Steuerelektrodenregion abgeätzt, wodurch ein Bereich des Dielektrikums in der Nachbarschaft von und diese überdeckend oder an der Kante der Steuerelektrode verbleibt, um Kurzschlüsse an den Kanten zu vermeiden. Kantenkurzschlüsse werden vermieden, weil die nachfolgenden Schichten nur auf dem ebenen Bereich abgeschieden werden und die Kanten hiervon isoliert sind.
• Die Erfindung beschreibt insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Rückwänden für Matrixanzeigevorrichtungen gemäß Anspruch 1 mit den Schritten:
• Bereitstellen eines Glassubstrats mit einer leitfähigen Oxydschicht auf einer Isolierschicht;
• Aufbringen einer widerstandsfähigen Metallschicht auf der leitfähigen Oxydschicht, ehe weitere Verfahrensschritte erfolgen; und
• Bearbeiten des Substrats und der Schichten, um die Matrixtransistoren zu bilden, wobei die widerstandsfähige Metallschicht die leitfähige Oxydschicht schützt.
• Eine nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellte Rückwand für Matrixanzeigevorrichtungen umfaßt:
• Ein Glassubstrat und darauf übereinander angeordnet eine leitfähige Oxydschicht und eine widerstandsfähige Metallschicht; sowie
• mehrere Matrixtransistoren mit jeweils Steuer-, Quellen-, und Senkenelektroden; wobei
• Teile des widerstandsfähigen Metalls und der leitfähigen Oxydschicht die Steuerelektroden für die Transistoren sowie eine Vielzahl von Steuerelektroden- Kontaktkissen, Pixelkontaktkissen und Quellenelektroden-Kontaktkissen bilden und wobei jede Steuerelektrode an eines der Steuerelektroden-Kontaktkissen angeschlossen ist.
• Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher in bezug auf die Fig. 1 bis 11 der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt:
• Fig. 1 eine schematische Wiedergabe einer Draufsicht auf eine nach einem herkömmlichen Verfahren hergestellte aktive Rückwand einer Matrixanzeigevorrichtung;
• Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Transistor der herkömmlichen Rückwand;
• Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform einer mit dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Matrixanzeige;
• Fig. 4 eine erste Ausführungsform eines Rückwandtransistors, wie er in einer Matrixanzeige gemäß der Erfindung Verwendung finden kann, und zwar im Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 3;
• Fig. 5 eine zweite Ausführungsform eines solchen Rückwandtransistors; die Fig. 6 - 10 Teilansichten der verschiedenen Herstellungsschritte der Anzeigerückwand; und
• Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Matrixanzeige-Treiberschaltkreises.
• Betrachtet man speziell Fig. 1, so ist dort schematisch eine aktive Matrixanzeigevorrichtung 10 mit Flachbildschirm dargestellt, die mit herkömmlicher photolithographischer Technik hergestellt ist. Eine solche Anordnung und deren Herstellung ist im einzelnen in einem Aufsatz "Application of Amorphous Silicon Field Effect Transistors in addressable Liquid Crystal Display Panels" beschrieben, den A. J. Snell und andere in der Zeitschrift Applied Physics, Band 24, (1981) auf Seite 357 veröffentlicht haben. Die Anordnung 10 umfaßt ein Substrat 12, Gruppen von Kontaktkissen 14 und 16, Gruppen von Steuerleitungen 18 und 20 sowie in diesem besonderen Ausführungsbeispiel des Standes der Technik, Transistoren 22 und Pixelrückkontakte 24.
• Das in diesen Vorrichtungen allgemein verwendete Substrat ist Glas. Die Steuerleitungen 18 und 20 sind in einer Matrix von Zeilen 18 und Spalten 20 angeordnet. Die Steuerleitungszeilen 18 dienen bei dieser Vorrichtung 10 als Steuerelektroden- und die Steuerleitungsspalten 20 als Quellenelektroden-Anschlüsse. Mit jedem Ende einer Steuerleitungszeile 18 ist ein Kontaktkissen 14 und mit jedem Ende einer Steuerleitungsspalte 20 ist ein Kontaktkissen 16 verbunden. Die nicht dargestellte Anzeigetreiberschaltung wird an die Gruppen von Kontaktkissen 14 und 16 angeschlossen.
• An jedem Matrixkreuzungspunkt 26, wo eine Zeilenleitung 18 eine Spaltenleitung 20 kreuzt, ist ein Schaltelement, nämlich ein Transistor 22 gebildet, um die Zeilenleitung 18 und die Spaltenleitung 20 mit den Pixelrückkontakten 24 zu verbinden. Das aktive Medium befindet sich wenigstens auf den Kontakten 24, welche ihre optischen Eigenschaften als Antwort auf die kombinierten Spannungen und Ströme am betreffenden Kreuzungspunkt 26 ändern, der durch die Zeile 18 und die Spalte 20 gebildet ist. Das aktive Medium an einem gegebenen Kreuzungspunkt 26 erscheint als ein Quadrat oder Punkt in einer insgesamt schachbrettartigen Matrix oder Anzeige 10. Die tatsächliche "Größe" der Transistoren 22 und der Kontakte 24 sind nicht maßstabsgerecht wiedergegeben, sondern nur schematisch.
• Man sollte erwähnen, daß theoretisch keine Begrenzung der Anzahl der verwendbaren Zeilen 18 und Spalten 20 besteht, von denen in Fig. 1 nur ein Teil dargestellt ist.
• Folglich besteht theoretisch auch keine Grenze für die äußeren Abmessungen einer solchen Anzeigevorrichtung 10. Der gegenwärtige Stand der Lithographie begrenzt jedoch praktisch die äußeren Abmessungen solcher Geräte. Die gegenwärtig verfügbaren Ausrichttechniken erlauben die Herstellung von Anzeigevorrichtungen mit einer Seitenlänge von etwa 5 Zoll.
• Das bei der herkömmlichen Herstellungsmethode besonders hervortretende Problem besteht darin, daß wenn eine Anordnung 10 irgendeinen fehlhaften Pixeltransistor 22 oder irgendein anderes Schaltelement enthält, welches ein Pixel unwirksam macht, die gesamte Anordnung weggeworfen werden muß.
• Fig. 2 zeigt, daß verschiedene Probleme bei der Herstellung des Transistors 22 als Schaltelement auftreten. Das Substrat 12 stellt einen wesentlichen Anteil der Kosten der Rückwand dar, weshalb im allgemeinen ein billiges Kalknatronglas Verwendung findet. Hersteller von Flüssigkristallanzeigen haben gezeigt, daß eine hohe Natriumkonzentration das Flüssigkristallmaterial vergiften kann, wenn es durch die darüberliegende ITO-Schicht diffundiert, weshalb man im allgemeinen eine SiO&sub2; Unterdrückungsschicht 30 auf dem Substrat 12 bildet. Es gibt einige hochqualitative Substrate mit niedrigem Natriumgehalt, welche eine solche Unterdrückungsschicht 30 nicht benötigen. Eine ITO-Schicht 32 wird dann gebildet und geätzt, um einen ITO-freien Bereich zu bilden, auf dem die Steuerelektrode 18 abgeschieden wird. Hierauf folgt das Aufbringen einer Steuerelektroden-Isolierschicht 34. Zusätzlich zum Problem der Natriumdiffision kann die Steuerelektrode 18, obwohl in der Zeichnung eine glatte gleichmäßige Bedeckung der Steuerelektrode 18 mit dem Isolator 34 dargestellt ist, scharfe Kanten haben, welche zu Nadellöchern oder einer Verdünnung des Isolators 34 an den Steuerelektroden-Kanten führen kann. Damit können die Metalle der Quellen- und- Senkelektrode Kurzschlüsse zur Steuerelektrode 18 bilden. Durch das Verdünnen oder die Nadellöcher werden Transistoren 22 hergestellt, welche, obwohl betriebsfähig, keine gleichmäßigen Betriebskennlinien haben, wodurch die Rückwand wertlos wird.
• Ein Versuch zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Steuerelektrode 18 sehr dünn zu machen. Aber dann ist der spezifische Widerstand zu hoch, um große, für Rückwände benötigte Anordnungen herzustellen. Ein zweiter Versuch zur Lösung dieses Problems besteht darin, den Steuerelektrodenisolator 34 sehr dick zu machen. Dies verringert jedoch den Verstärkungsfaktor des Transistors 22 und ist folglich ebenfalls widersinnig.
• Dann wird eine amorphe Siliziumschicht 36 aufgebracht und die Quellenelektrode 20 sowie eine Senkenelektrode 38 darauf angeordnet. Eine nicht dargestellte Passivierungsschicht würde die gesamte Struktur bedecken, um den Transistor 22 zu vervollständigen. Während des Betriebs koppelt die Aktivierung der Quellenelektrode 20 und der Steuerelektrode 18 Leistung durch die Siliziumiegierung 36 an die Senkenelektrode und somit an das durch die ITO-Schicht 32 gebildete Kontaktkissen 24.
• Bei der Bearbeitung der Rückwand zwecks Bildung des Transistors 22 ist die ITO-Schicht 32 zahlreichen Verfahrensschritten ausgesetzt und zwar sowohl der Abscheidung von Material als auch dem Ausätzen von Material. Dies kann zu Ungleichmäßigkeiten der ITO-Schicht 32 führen, welche ebenfalls zur Folge haben, daß die Rückwand unbrauchbar wird. Diese Probleme werden gelöst durch das Verfahren und die sich hieraus ergebende Rückwand sowie die Transistorstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung, die nunmehr anhand der Fig. 3 bis 10 erläutert wird.
• Eine Matrixanzeigevorrichtung 40 gemäß der Erfindung ist schematisch in Fig. 3 wiedergegeben. Mehrere Transistoren 42 sind jeweils in Spalten durch eine von mehreren Steuerelektrodenleitungen 44 mit einer von mehreren Steuerelektroden-Kontaktkissen 46 gekoppelt. Die Transistoren 42 sind jeweils über eine von mehreren Quellenelektrodenleitungen 48 mit einer von mehreren Quellenelektroden-Kontaktkissen 50 gekoppelt. Jeder Transistor 42 ist ferner durch eine zugeordnete Senkenelektrode 54 mit einem entsprechenden aus einer Vielzahl von Pixeln 52 gekoppelt.
• Fig. 4 zeigt eine schematische Wiedergabe einer bevorzugten Ausführungsform eines Transistors 42, der in einer gemäß der Erfindung hergestellten Matrixanzeige Verwendung finden kann. Ein Glassubstrat 56 weist eine SiO&sub2;-Sperrschicht 58 auf. Die einzelnen Schritte der Anbringung der Schichten werden im Zusammenhang mit den Fig. 6 bis 10 beschrieben. Eine ITO-Schicht 60 wird aufgebracht und anschließend wird eine Schicht 62 aus widerstandsfähigem Metall auf der ITO-Schicht 60 abgeschieden.
• Die Schichten 60 und 62 werden geätzt, um die Steuerelektrode 44 zu bilden. Ein Steuerelektrodenisolator 64 sowie ein Halbleitermaterial 66 werden nacheinander auf der Steuerelektrode 44 aufgebracht. Das Material 66 ist vorzugsweise eine amorphe Siliziumiegierung. Um die Möglichkeit jeglicher Kurzschlüsse von der Steuerelektrode zu den Quellen- oder Senkenelektroden an den Steuerelektroden-Kanten 68 zu vermeiden, wird eine intermetallische dielektrische Schicht 70 auf der Steuerelektrode 44, dem Steuerelektrodenisolator 64 und dem Halbleiter 66 niedergeschlagen. Das Dielektrikum 70 wird mit einer hinreichenden Dicke aufgebracht, um sicherzustellen, daß keine Kurzschlüsse oder dünne Stellen zwischen den Kanten 68 der Steuerelektrode 44 und der Quellenelektrode 48 bzw. der Senkenelektrode 54 gebildet werden.
• Die dielektrische Schicht 70 wird nur in einer praktisch ebenen zentralen Region 72 der Halbleiterschicht 66 weggeätzt. Dies stellt gleichmäßige Betriebseigenschaften des Transistors 42 in der Rückwandanordnung sicher. Über die gesamte Struktur wird eine Passivierungsschicht 74 gelegt und damit die Struktur des Transistors 42 vervollständigt.
• Während aller Herstellungsschritte des Transistors bleibt die widerstandsfähige Metallschicht 62 auf einem Pixelkontaktkissen 56, auf dem das aktive Material des Pixels 52 aufgebracht wird. Als letzter Schritt, ehe das nicht-dargestellte aktive Material zwecks Vervollständigung der Anzeigevorrichtung auf der Rückwand angebracht wird, wird das widerstandsfähige Metall vom Pixelkissen 56 weggeätzt und damit die ITO-Schicht 60 freigelegt, nachdem die Bearbeitung zu Ende gebracht ist.
• Eine andere Ausführungsform des Transistors 42' ist in Fig. 5 wiedergegeben. Der Hauptunterschied besteht darin, daß die intermetallische dielektrische Schicht 70' vor dem Steuerelektrodenisolator 64' angebracht wird, wobei das Dielektrikum 70' die gleiche Funktion hat wie in der Ausführungsform nach Fig. 4. Gleiches gilt für die widerstandsfähige Metallschicht 62'.
• Das Anbringen der Schichten wird nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 sowie 6 bis 10 erläutert. Obwohl LCD-Benutzer das Substrat 56 im allgemeinen mit einer SiO&sub2;-Sperrschicht 58 und einer ITO-Schicht 60 beziehen, ist es vorzuziehen, das Substrat 56 ohne jegliche Beschichtung darauf zu beschaffen. Dies vermeidet jegliche Ungleichmäßigkeiten oder andere Defekte und ermöglicht es, die Schichten 58, 60 und 62 in einem einzigen Beschichtungsvorgang unter Verwendung von Halbleiterstandards aufzubringen.
• Fehler in der ITO-Schicht 60 unterhalb der Steuerelektrode 44 können Kurzschlüsse verursachen. Das Substrat 56 wird zunächst gereinigt, beispielsweise durch eine Spülung mit entionisiertem Wasser und anschließend getrocknet. Die Oberfläche des Substrats 56 wird dann durch Sputtern geätzt, woran sich die Anbringung der SiO&sub2;-Schicht 58 anschließt und zwar bis zu einer Dicke im Bereich von etwa 250 Å (10 Å = 1 nm). Vorzugsweise beträgt die Dicke 500 Å. Die ITO-Schicht 60 wird mit einer Schichtdicke im Bereich zwischen 100 Å und 500 Å und vorzugsweise mit 300 Å aufgebracht und schließlich die widerstandsfähige Metallschicht 62 mit einer Dicke in der Größenordnung von 500 Å bis 2000 Å, vorzugsweise etwa 1000 Å.
• Das widerstandsfähige Metall 62 ist vorzugsweise NixCr1-x mit 0 ≤ X ≤ 0,8, und vorzugsweise Ni&sub6;&sub0;Cr&sub4;&sub0;. Andere widerstandsfähige Metalle und Legierungen wie Ti, TiW, Mo oder Ta können ebenfalls verwendet werden, um die folgenden Funktionen zu erfüllen. Das widerstandsfähige Metall 62 schützt die ITO-Schicht 60 vor den Verfahrensgasen und Ätzmitteln, um sicherzustellen, daß die Dicke, die Unversehrtheit, der elektrische Widerstand und die optischen Eigenschaften der ITO-Schicht 60 beibehalten werden. Folglich muß das widerstandsfähige Metall einem Gasplasma mit Silan (SiH&sub4;) widerstehen, welches bei Temperaturen von mehr als 200ºC verarbeitet wird und mit dem eine ungeschützte ITO-Schicht 60 reagieren würde. Beispielsweise wird SiH&sub4; im allgemeinen als eines der Gase benutzt, um Siliziumnitrid Si&sub3;N&sub4; herzustellen und würde folglich die ITO-Schicht 32, welche den herkömmlichen Transistor 22 bildet (Fig. 2) angreifen. Die anderen nachfolgend beschriebenen Schritte umfassen das Aufbringen von Metall, Plasmaätzen, chemisches Ätzen und photoresistives Abtragen.
• Das widerstandsfähige Metall 52 muß gute Haftung an der ITO-Schicht 60 zeigen und auch am Steuerelektrodenisolator 64, am Intermetall-Dielektrikum 70 sowie an der Senkenelektrode 54. Tritt Licht durch das Substrat 56, so erzeugt die Steuerelektrode 44 eine geforderte Lichtsperrfunktion, weil der Transistor 42 lichtempfindlich ist. Wird Licht durch die andere Seite der Rückwand geschickt, so enthält die Passivierungsschicht 74 lichtblockierendes Material, oder es wird eine andere lichtblocklerende Schicht hinzugefügt.
• Das widerstandsfähige Metall 62 muß von der ITO-Schicht 60 abätzbar sein, ohne diese zu beeinträchtigen, wenn die Struktur des Transistors 42 fertig ist. Ferner muß das widerstandsfähige Metall als stabile Steuerelektrode 44 dienen und einen niedrigen Flächenwiderstand haben. Beispielsweise hat Ni&sub6;&sub0;Cr&sub4;&sub0; von etwa 1000 Å Dicke einen Flächenwiderstand von etwas 10 Ohm pro Quadrateinheit, was für lange Steuerelektrodenleitungen in der Rückwand erforderlich ist.
• Ein photoresistives Material wird auf der widerstandsfähigen Metallschicht 62 aufgebracht und dann leicht ofengetrocknet. Die photoresistive Schicht wird ausgerichtet und durch eine Maske belichtet, anschließend entwickelt und hart getrocknet. Nachfolgend werden die Metallschicht 62 und die ITO-Schicht 60 nacheinander geätzt, gespült und getrocknet. Dann wird die Photoresistschicht vom Substrat abgetragen, welches dann gespült und getrocknet ist und das Muster gemäß Fig. 6 übrig läßt. Dies ist ein Muster von Steuerelektroden 44, Pixelanschlußkissen 76 (Fig. 4), und Kontaktkissen 46 und 50 (Fig. 3).
• Nunmehr werden der Steuerelektrodenisolator 64 und die Halbleiterschicht 66 nacheinander aufgebracht, vorzugsweise in einem Plasma bei einer Substrattemperatur von etwa 275ºC. Die Isolatorschicht 64 besteht vorzugsweise aus Si&sub3;N&sub4; und wird mit einer Dicke von etwa 500 Å bis 5000 Å, vorzugsweise mit 2500 Å aufgetragen. Die Halbleiterschicht ist vorzugsweise eine amorphe Siliziumlegierung und wird vorzugsweise aus Silan SiH&sub4; bis zu einer Dicke von etwa 300 Å bis 5000 Å, bevorzugt etwa 2500 Å, abgeschieden. Eine Photoresistschicht wird aufgeschleudert, leicht getrocknet, ausgerichtet, belichtet, entwickelt und geätzt. Die Schichten 64 und 66 werden vorzugsweise in einem Kohlenstofftetrafluoridplasma CF&sub4; plasmageätzt. Anschließend wird die Photoresistschicht abgelöst, gespült und getrocknet. Dies ergibt die aktiven Halbleiterflächen 66, welche längs der Steuerelektroden 44 getrennt sind, wie dies Fig. 7 zeigt.
• Anschließend wird das intermetallische Dielektrikum 70 aufgebracht, vorzugsweise in einem Plasma mit einer Substrattemperatur von 250ºC. Das Dielektrikum ist vorzugsweise SiO&sub2; mit einer Dicke im Bereich von 2000 Å bis 10000 Å und vorzugsweise mit ungefähr 5000 Å. Anschließend wird die Photoresistschicht aufgetragen, leicht getrocknet, ausgerichtet und belichtet. Danach wird die Photoresistschicht an den Bereichen über dem zentralen Teil 72 der Halbleiterschicht 66, den Pixelanschlußkissen 76 sowie den Steuerelektroden und Quellenkontaktkissen 46 und 50 entwickelt. Nach dem Harttrocknen der belichteten SiO&sub2;-Schicht wird diese geätzt und dann das Photoresistmaterial abgelöst, gespült und getrocknet, so daß die zentralen Bereiche 72 und die Pixelanschlußkissen 56 frei liegen, wie in Fig. 8 dargestellt. Auch die Steuerelektroden- und Quellenelektroden-Kontaktkissen 46 und 50 (Fig. 3) werden belichtet. Eine Vielzahl von Bereichen 78 zwischen den belichteten Teilen 72 der Halbleiterschicht 60 bleiben mit der intermetallischen dielektrischen Schicht 70 bedeckt, wodurch eine zusätzliche Isolierung der Transistoren 42 erreicht wird, wenn die Quellenelektroden 48 über diesen Bereichen angebracht werden (Fig. 3 und 9).
• Anschließend wird eine Aluminiumiegierung durch Zerstäuben oder Verdampfen mit einer Dicke im Bereich von 500 Å bis 5000 Å und vorzugsweise von 2500 Å aufgetragen. Dann wird eine Photoresistschicht aufgebracht, leicht getrocknet, ausgerichtet, belichtet, entwickelt und schließlich hart getrocknet. Nachfolgend wird die belichtete Legierung geätzt. Danach wird die Photoresistschicht abgelöst, gespült und getrocknet, so daß die Quellen- und Senkenleitungen 48 und 54 übrig bleiben, wie dies in den Fig. 3 und 9 ersichtlich ist.
• Die Passivierungsschicht 74 wird nunmehr aufgetragen, vorzugsweise in Form von SiO&sub2; oder Si&sub3;N&sub4; und zwar aus einem Plasma mit einer Substrattemperatur von etwa 250ºC und mit einer Dicke im Bereich zwischen 2000 Å und 10000 Å, vorzugsweise von 5000 Ein Photoresistmaterial wird dann aufgetragen, leicht getrocknet, ausgerichtet und belichtet. Schließlich wird das Photoresistmaterial an den Steuerelektroden- und Quellenelektroden- Kontaktkissen 46 und 50 sowie den Pixelkontaktkissen 76 entwickelt. Nach dem Harttrocknen der Passivierungsschicht wird diese von jenen Bereichen durch Plasmaätzen oder gepuffertes Oxydätzen entfernt, gespült und getrocknet, so daß das Muster gemäß Fig. 10 übrig bleibt.
• Die Pixelkontaktkissen 76 und die Steuerelektroden- und Quellenelektroden-Kontaktkissen 46 und 50 werden sodann geätzt, um das widerstandsfähige Metall von der ITO-Schicht 60 zu entfernen. Anschließend erfolgt Spülen und Trocknen. Die Photoresistschicht wird dann abgelöst, gespült und getrocknet. Nunmehr sind die Rückwände für die Weiterverarbeitung und die Anbringung des aktiven Mediums fertig.
• Aus obiger Beschreibung ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Rückwänden für aktive Matrixanzeigevorrichtungen beschreibt, welches die Herstellungskosten radikal verringert, indem die Ausbeute an profitablen Produkten beträchtlich erhöht wird.
• In Fig. 11 ist ein Treiberschaltbild für die komplette Matrixanzeigevorrichtung 40 wiedergegeben. Die Rückwände haben ein aktives Medium, wie beispielsweise verdreht nematisches aktives Material, zwischen der Rückwand und einer nicht gezeigten Frontplatte, welche ein weiteres Glassubstrat sein kann. Die Anzeigevorrichtung 40 wird dann über einen Steuerelektroden-Leitungstreiber 82 sowie einen Quellenelektroden- Leitungstreiber 84 an eine Steuerschaltung 80 angeschlossen. Die Treiber 82 und 84 sind an jede entsprechende Steuerelektroden- oder Quellenelektroden-Leitung angeschlossen.
• Die Steuerschaltung 80 liefert ein Steuerelektrodentreibersignal über eine Steuerelektrodentreiberleitung oder Leitungen 86 und ein Quellenelektrodentreibersignal über eine Quellenelektroden-Treiberleitung oder Leitungen 88. Die gewünschten Pixel können dann von der Steuereinrichtung 80 aktiviert werden, welche auch ein Frontplatten- Treibersignal auf einer Frontplattenleitung 90 abgibt. Ein erstes Treiberschema ist in der folgenden Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Frontplatte Schreiben nicht ausgewählt
• Die nicht ausgewählten Steuerelektrodenleitungen werden auf der negativsten Spannung gehalten, die sicherstellt, daß der Transistor nicht eingeschaltet wird, wenn die Frontplatte umschaltet. Die Frontplatten- und die Quellenelektrodenleitungsspannungen werden umgeschaltet, so daß kein konstanter Gleichstrom den Pixeln zugeführt wird, weil ein langanhaltender Gleichstrom dazuführen würde, daß das aktive Material der Pixel schnell versagt. Die Spannungen können mit einer beliebigen Frequenz, vorzugsweise im Bereich zwischen 30 und 100 Hz umgeschaltet werden.
• Ein zweites Treiberschema zeigt Tabelle 2: Tabelle 2 Frontplatte Schreiben nicht ausgewählt
• In diesem Schema wird die Quellenelektrodenleitung für die aktivierten Pixel umgeschaltet und der Rest der Spannungen wird konstantgehalten.
• Wie oben erwähnt, können die Anzeigevorrichtungen von beliebiger Form und Größe sein. Auch kann jede Art von Dünnschichthalbleitermaterial verwendet werden, nicht nur jenes, welches aus Silan abgeschieden wird. Die amorphen Siliziumiegierungen können aus jeder geeigneten Reaktionsgasmischung abgeschieden werden, welche wenigstens Silizium und Wasserstoff enthält. Außerdem können andere Halbleitermaterialien Verwendung finden wie Kadmiumselenid (CdSe), welches durch Zerstäuben oder Verdampfen aufgebracht werden kann. Obwohl das Substrat 56 nach der Beschreibung eine Sperrschicht 58 aufweist, können auch hochqualitative Substrate mit einer geringen Menge oder ganz ohne Natrium verwendet werden, wobei dann die Schicht 58 entfallen kann.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung von Rückwänden für Matrixanzeigevorrichtungen mit den Schritten:

a) Bereitstellung eines Glassubstrats (56) mit einer leitenden Oxydschicht (60, 60') auf einer Isolierschicht (58, 58');

b) Aufbringen einer widerstandsfähigen Metallschicht (62, 62') auf der leitfähigen Oxydschicht (60, 60');

c) Ätzen des widerstandsfähigen Metalls (62, 62') und der leitfähigen Oxydschichten (60, 60'), um Steuerelektroden (44, 44') zu definieren;

d) Aufbringen und Bearbeiten weiterer Schichten (64, 64', 66, 66', 70, 70', 48, 48', 54, 54'), um eine Matrix von Transistoren (42, 42') mit den genannten Steuerelektroden (44, 44') zu bilden;

gekennzeichnet durch

Belassen der widerstandsfähigen Metallschicht (62, 62') auf der leitfähigen Oxydschicht (60, 60') während der gesamten Weiterverarbeitung; und

e) Entfernen der widerstandsfähigen Metallschicht (62, 62') von der leitfähigen Oxydschicht (60, 60') an den Transistoren (42, 42') benachbarten Stellen, um ein jedem Transistor (42, 42') zugeordnetes Pixelanschlußkissen (76, 76') zu bilden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (42) hergestellt werden durch

a) aufeinanderfolgendes Aufbringen einer Gate- Isolatorschicht (64) und einer Halbleiterschicht (66) auf der Steuerelektrode (44);

b) Aufbringen einer dielektrischen Schicht (70) über der Gate-Elektrodenschicht (44), der Gate- Isolatorschicht (64) und der Halbleiterschicht (66);

c) Entfernen eines zentralen Teils der dielektrischen Schicht (70) von der Halbleiterschicht (64);

d) Anbringen von Quellen- (48) und Senken- (54) Elektroden auf der Halbleiterschicht (66);

e) Bilden einer Passivierungsschicht (74) über den Transistorschichten (44, 48, 54, 62, 66, 70); und

f) Entfernen der widerstandsfähigen Metallschicht (62) von der leitfähigen Oxydschicht (60) in der Nachbarschaft der Transistorschichten, um die Pixelkontaktkissen (76) zu bilden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (42') gebildet werden durch:

a) Anbringen einer dielektrischen Schicht (70') über der Steuerelektrode (44');

b) Entfernen eines zentralen Teils der dielektrischen Schicht (70') von der Steuerelektrode (44');

c) Aufbringen einer Gate-Isolator- (64') und einer Halbleiterschicht (66') nacheinander auf die Steuerelektrode (44');

d) Anbringen von Quellen- (48') und Senkenelektroden (54') auf der Halbleiterschicht (66');

e) Bilden einer Passivierungsschicht (74') über den Transistorschichten (44', 48', 54', 62', 64', 66', 70'); und

f) Entfernen der widerstandsfähigen Metallschicht (62') von der leitfähigen Oxydschicht (60') in der Nähe der Transistorschichten, um die Pixelkontaktkissen (76') zu bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Halbleiterschicht (66, 66') durch Plasmaabscheidung einer amorphen Siliziumlegierung aufgebracht wird.