DE69408000T2

DE69408000T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen mit aus Metalloxid und Halbleitermaterial bestehenden Mehrschicht-Gatebusleitungen

Info

Publication number: DE69408000T2
Application number: DE69408000T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Hashimoto; Minoru Hiroshima; Toshikazu Horii; Takashi Isoda; Hayao Kozai; Masaaki Matsuda; Ryoji Oritsuki; Kenkichi Suzuki; Masaru Takabatake; Masahiro Yanai
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: EP0613038B1; EP0613038A1; JPH06250211A; DE69408000D1; KR940020162A; US5555112A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkristallanzeige-Substrat, Flüssigkristallanzeigevorrichtungen und ein Verfahren zur Herstellung derselben, und insbesondere ein Flüssigkristallanzeige-Substrat, das Dünnschichttransistoren umfaßt, die als Schaltelemente dienen, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie zur Herstellung der entsprechenden Anzeigevorrichtungen.
Ein sogenanntes Flüssigkristallanzeige-Substrat vom aktiven Matrixtyp weist nichtlineare Elemente (Schaltelemente) auf, die gegenüber mehreren Pixelelektroden, die in Form einer Matrix angeordnet sind, in einer Entsprechung eins zu eins vorgesehen sind. Das Flüssigkristall wird theoretisch an jedem Pixel ununterbrochen angesteuert (Betriebsverhältnis 1,0), so daß der aktive Typ einen besseren Kontrast als ein sogenannter einfacher Matrixtyp aufweist, bei dem ein Ansteuerverfahren mit Zeiteinteilung angewendet wird. Das Flüssigkristallanzeige-Substrat vom aktiven Matrixtyp wird zunehmend zu einer wichtigen Verfahrenstechnik, insbesondere für Flüssigkristall- Farbanzeigevorrichtungen. Ein typisches Schaltelement ist ein Dünnschichttransistor (TFT).
Der Dünnschichttransistor besteht aus einem Gate, einer Gateisolierschicht und einer Siliciumschicht, beispielsweise einer amorphen Siliciumschicht (a-Si) oder einer Polysiliciumschicht (p-Si), die jeweils nacheinander auf der Oberfläche eines transparenten Substrats gebildet werden, in dem Pixelelektroden ausgebildet sind, sowie einer Drainelektrode und einer Sourceelektrode, die beide auf der Siliciumschicht aufgebracht und einstückig mit einer Verbindungsschicht oder Busleitung, die eine Spannung liefern, sowie mit Pixelelektroden ausgebildet sind.
Das Flüssigkristallanzeige-Substrat vom aktiven Matrixtyp, bei dem die Dünnschichttransistoren verwendet werden, ist bekannt und wird in Publikationen, wie beispielsweise der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 309921/1998 und in einem Artikel "12.5-type Active Matrix Color Liquid Crystal Display Using Redundant Configuration", Nikkei Electronics, S. 192 - 210, 15. Dezember 1986, veröffentlicht von Nikkei McGraw-Hill, vorgestellt.
Ein Flüssigkristallanzeige-Substrat, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist, ist in US-A-5068699 offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Dünnschichttransistor der obigen Anordnung, der in dem Flüssigkristallanzeige-Substrat verwendet wurde, hat jedoch das Problem, daß, da das Gate, die Gateisolierschicht und die Siliciumschicht getrennt in speziellen Bildmustern unter Anwendung der bekannten Photoätztechnick hergestellt werden, eine Anzahl von Herstellungsprozessen erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung wurde auf diesem Hintergrund realisiert. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Flüssigkristallanzeige-Substrate und entsprechende Anzeigevorrichtungen, die in einer wesentlich verringerten Anzahl von Herstellungsschritten erzeugt werden können, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Die Aufgabe wird gemäß der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Konzeption der vorliegenden Erfindung.
Beim Flüssigkristallanzeige-Substrat der vorliegenden Erfindung besteht eine Mehrschichtstruktur, die auf einem der transparenten Substrate ausgebildet ist, ausgehend vom Substrat nach oben aus einer Gateschicht, einer Gateisolierschicht, einer Siliciumschicht, einer Kontakt- oder Ätzstopschicht, die in dieser Reihenfolge aufgebracht sind. Diese Laminat-Schichtstruktur wird unter Verwendung einer einzigen Maske geätzt, wobei Gatebusleitungen ausgebildet werden, in denen gleichzeitig Dünnschichttransistoren erzeugt werden.
Dadurch wird im Vergleich mit den beim herkömmlichen Verfahren erforderlichen Schritten, bei dem ein selektives Ätzen für die Gateschicht, die Gateisolierschicht und die Siliciumschich getrennt durchgeführt wird, die Anzahl der Herstellungsschritte wesentlich veringert

Kurze Beschreibung der Zeichnungen.

Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A' von Fig. 1;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Flüssigkristallanzeige-Substrats, bevor dieses im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats der anodischen Oxidation unterzogen wird;
Fig. 5 eine erläuternde Darstellung einer Ausführungsform für die anodische Oxidation im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle während des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 7 einen Querschnitt durch das Substrat nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 8 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie A-A' von Fig. 8;
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 11 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des Flüssigkristallanzeige-Substrats, bevor dieses im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats der anodischen Oxidation unterzogen wird;
Fig. 12 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle während des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 13 einen Querschnitt durch das Substrat nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 14 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 15 einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 14;
Fig. 16 ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 17 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 18 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 19 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 20 einen Querschnitt durch das Substrat nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 21 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 22 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 21;
Fig. 23 ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 24 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 25 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 26 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 27 einen Querschnitt durch das Substrat nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 28 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 29 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 28;
Fig. 30 ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 31 einen Querschnitt durch das Substrat nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 32 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 33 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 32;
Fig. 34 ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 35 einen Querschnitt durch das Substrat nach Beendigung des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 36 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 37 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 36;
Fig. 38 ein Ablaufdiagramm, das eine weitere Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 39 einen Querschnitt durch das Substrat an einer Stelle im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats;
Fig. 40 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 41 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 40;
Fig. 42 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 43 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 44 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 43;
Fig. 45 ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 46 einen Querschnitt, der die Struktur des Flüssigkristallanzeige-Substrats an einer Stelle im Herstellungsverfahren von Fig. 45 zeigt;
Fig. 47 einen Querschnitt, der die Struktur des Flüssigkristallanzeige-Substrats an einer Stelle im Herstellungsverfahren von Fig. 45 zeigt;
Fig. 48 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige- Substrats;
Fig. 49 einen Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 48;
Fig. 50 ein Ablaufdiagramm, das eine Ausführungsform des Herstellungsverfahrens des in Fig. 48 gezeigten Flüssigkristallanzeige-Substrats zeigt;
Fig. 51 einen Querschnitt, der die Struktur des Flüssigkristallanzeige-Substrats an einer Stelle im Herstellungsverfahren von Fig. 50 zeigt;
Fig. 52 einen Querschnitt, der die Struktur des Flüssigkristallanzeige-Substrats an einer Stelle im Herstellungsverfahren von Fig. 50 zeigt.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von beispielhaften Ausführungsformen des Flüssigkristallanzeige-Substrats beschrieben. Die Figuren zeigen für jede Ausführungsform die Anordnung der Pixelelektrode und ihre zugehörige Schaltung für jeden Pixel, die in einem der beiden Flüssigkristallanzeige-Substrate ausgebildet ist.

Ausführungsform 1

Anordnung

Fig. 1 zeigt die Konfiguration der Oberfläche eines transparanten Substrats eines der beiden erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige-Substrate. Fig. 2 ist ein Querschnitt längs der Linie A-A' von Fig. 1.
In Fig. 1 sind Gatebusleitungen 12, die auf der Seite eines Flüssigkristalls (nicht gezeigt) in x-Richtung auf der Hauptebene eines Glassubsstrats 10 verlaufen, parallel in y-Richtung angeordnet.
Die Gatebusleitung 12 weist eine Mehrschichtstruktur auf, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die, ausgehend von der Seite des Glassubstrats 10, aus einer Aluminiumschicht 12a, einer Siliciumnitridschicht 12b (SiN) und einer amorphen Siliciumschicht (a-Si) 12c besteht. An der Stelle, an der die Gatebusleitung 12 von einem ITO- Drain 14 und einem ITO-Pixel 14, die beide im folgenden beschrieben sind, überspannt wird, weist auch die Gatebusleitung 12 auf der Oberfläche der a-Si-Schicht 12c eine n(+)-Schicht 12d und eine Chromschicht (Cr) 12e auf, die mit hochkonzentrierten Verunreinigungen vom n- Typ dotiert sind.
Die Cr-Schicht 12e und die darunterliegende n(+)- Schicht 12d sind als Kontaktschichten vorgesehen. Die Cr-Schicht 12e dient dazu, einen zuverlässigen Kontakt zu erzeugen, es ist aber auch möglich, nur die hochdotierte n-Schicht 12d vorzusehen.
Die Seitenwandoberflächen der Aluminiumschicht 12a der Mehrschicht-Gatebusleitung 12 werden dann oxidiert, wobei durch anodische Umwandlung eine Aluminiumoxidschicht 18 gebildet wird, beispielsweise mit dem Ergebnis, daß die Aluminiumschicht 12a um ihren Umfang herum von einer Isolierschicht bedeckt ist.
In Bezug auf die Materialien als Bestandteile ist die Aluminiumschicht 12a nicht auf Aluminium beschränkt, sondern es können auch andere Materialien verwendet werden. Diese Schicht kann beispielsweise als Al- und Si-Schicht, als Ta-Schicht (Tantal), Ti-Schicht (Titan), Cu-Schicht (Kupfer) oder Pd-Schicht (Palladium) hergestellt sein, oder sie kann eine Nitrid-Schicht, z.B. aus TaN und TiN, sein. Sie kann auch als Laminatstruktur ausgebildet sein, die aus diesen Schichten besteht. In diesen Fällen werden die Seitenwände der Gatebusleitung einer anodischen Oxidation unterworfen, um Oxide dieser Metalle zu bilden.
Von diesen Gatebusleitungen 12 gehen getrennt ITO- Drains 14, andere Zwischenschichten oder Busleitungen aus, sie erstrecken sich in Fig. 1 in der y-Richtung und sind Seite an Seite in der x-Richtung angeordnet.
Der ITO-Drain 14 ist auf einer transparenten ITO- Schicht ausgebildet und überspannt die Gatebusleitungen 12. Infolgedessen ist der ITO-Drain 14 elektrisch mit der Cr-Schicht 12e, der obersten Schicht der Gatebusleitung 12 verbunden und ist von der Aluminiumschicht 12a durch die oben angegebene Aluminiumoxidschicht 18 isoliert.
In rechtwinkligen Bereichen, die von den Gatebusleitungen 12 und den ITO-Drains 14 umschlossen sind, ist eine ITO-Elektrode 16, die die Pixelelektrode darstellt, auf der Oberfläche des Glassubstrats 10 ausgebildet. Ein Abschnitt 16A der ITO-Elektrode 16 erstreckt sich zur Gatebusleitung und überspannt eine der Gatebusleitungen 12, die in Fig. 1 die oberste Leitung ist. Auch in diesem Fall ist der Abschnitt 16A der ITO-Elektrode 16 mit der Cr-Schicht 12e, der obersten Schicht der Gatebusleitung 12 elektrisch verbunden und von der Alumniumschicht 12a isoliert.
Der Abschnitt 16A der ITO-Elektrode 16 ist parallel zu und nahe an einem der ITO-Drains 14 ausgebildet, der an der linken Seite der Figur angeordnet ist. Der Dünnschichttransistor (TFT) ist zwischen dem ITO-Drain 14 an der linken Seite und dem Abschnitt 16A in die Gatebusleitung 12 eingebaut.
Das heißt, im Dünnschichttransistor wird der ITO-Drain als Drain und der Abschnitt 16A der ITO-Elektrode 16 als Quelle des Dünnschichttransistors verwendet. Bei Anlegen einer Spannung führen Drain und Source des Dünnschichttransistors durch die SiN-Schicht 12b zur Aluminiumsschicht 12a, da durch Anlegen einer Spannung in der a-Si-Schicht 12c eine Kanalschicht gebildet wird.
Die ITO-Elektrode 16 weist einen weiteren Abschnitt 16B auf, der sich zur unteren Gatebusleitung 12 erstreckt, wo dieser einen relativ großen Bereich eines verlängerten Abschnitts 12A der Gatebusleitung 12 überlappt, der durch Vergrößerung der Breite eines Teils der Gatebusleitung 12 entstanden ist. Dieser Überlappungsbereich bildet eine Haltekapazität zwischen dem Abschnitt 16B der ITO-Elektrode 16 und der Aluminiumschicht 12a der Gatebusleitung 12.

Herstellungsverfahren

Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Flüssigkristallanzeige-Substrats der obigen Anordnung wird im folgenden unter Bezug auf Fig. 3 erläutert.

Prozeß 1 (Schritt 1 und 2 in Fig. 3)

Es wird ein Glassubstrat 10 hergestellt. Auf der Seite, die mit dem Flüssigkristall in Kontakt ist, wird der gesamte Oberflächenbereich des Glassubstrats 10 zunächst bis zu einer Dicke von 120 nm mit der Aluminiumschicht 12a, dann bis zu einer Dicke von 400 nm mit der SiN-Schicht 12b und dann bis zu einer Dicke von 230 nm mit der a-Si-Schicht 12c überzogen. Die Oberfläche der a-Si-Schicht 12c ist mit einer Verunreinigung vom n-Typ in hoher Konzentration dotiert, wobei eine n(+)-Schicht 12d gebildet wird.
Oben auf der n(+)-Schicht 12d wird dann die Cr-Schicht 12e gebildet. Diese Schichten können kontinuerlich in einer Vakuumkammer, beispielsweise ohne Unterbrechung des Vakuums, gebildet werden.

Prozeß 2 (Schritt 3)

Die im ersten Herstellungsprozeß hergestellte Mehrschichtstruktur wird selektiv mit Photoätzung weggeätzt, wobei die Gatebusleitungen 12 in einem Bildmuster ausgebildet werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist.

Prozeß 3 (Schritt 4)

Auf die Stelle, an der die Gatebusleitungen 12 gemeinsam verbunden werden sollen, wird ein Laserstrahl in der Weise gerichtet, daß die Cr-Schicht 12e, die n(+)- Schicht 12d, die a-Si-Schicht 12c und die SiN-Schicht 12b unter Freilegung der untersten Schicht 12a aus Aluminium entfernt werden.
Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die Gatebusleitungen 12, die über der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 10 ausgebildet sind. Wie angeführt, sind diese Gatebusleitungen 12 gemeinsam durch die Busleitung 12X verbunden, die später entfernt wird. Fig. 4 zeigt ferner außerhalb des effektiven Anzeigebereichs die freigelegte unterste Aluminiumschicht 12a.
Fig. 6 ist ein Querschnitt durch die Gatebusleitung 12 mit der freigelegten Aluminiumschicht 12a. Die Aluminiumschicht 12a kann außer durch den Laserstrahl auch durch die übliche Photoätzung freigelegt werden.

Prozeß 4 (Schritt 5)

Unter Verwendung der freigelegten Aluminiumschicht 12a, die als eine der Elektroden verwendet wird, wird auf der Aluminiumschicht 12a, die an den Seitenwandflächen der Mehrschichtstruktur freigelegt ist, eine anodische Oxidation Weise durchgeführt, wobei eine Aluminiumoxidschicht 18 gebildet wird, die die Schicht isoliert.
Fig. 5 zeigt, wie die Aluminiumoxidschicht 18 durch den Prozeß der anodischen Oxidation erzeugt wird. In Fig. 5 werden das Glassubstrat 10, das wie oben beschrieben bearbeitet wurde, und eine Platinelektrode 32 so in eine anodische Oxidationsflüssigkeit 30, die in einem Gefäß 31 enthalten ist, eingetaucht, daß sie einander gegenüberliegen. Zwischen diesen Elektroden wird eine Spannung angelegt, wobei die Platinelektrode 32 an der Minusseite und die Aluminiumschicht 12a des Glassubstrats 10 an der Plusseite liegen.
Im Ergebnis wird über den freigelegten Oberflächen der Aluminiumschicht 12a, die mit der anodischen Oxidationsflüssigkeit 30 in Kontakt sind, d.h. über den Oberflächen der Aluminiumschicht 12a, die an den Seitenwänden der Mehrschicht-Gatebusleitung 12 freigelegt sind, die Aluminiumoxidschicht 18 erzeugt.
Dieser Prozeß hat den Vorteil, daß, falls an der oberen Fläche - nicht den Seitenwandflächen - der Gatebusleitung 12, die die Aluminiumschicht 12a freilegt, sogenannte flockenartige Defekte auftreten, die Aluminiumoxidschicht 18 auch über den freigelegten Bereichen ausgebildet wird, wobei die flockenartigen Defekte repariert werden.

Prozeß 5 (Schritt 6)

Eine ITO-Schicht wird über der gesamten Fläche auf dem Hauptsubstrat des Glassubstrats 10 ausgebildet, das soweit bearbeitet worden ist.

Prozeß 6 (Schritt 7)

Die ITO-Schicht wird durch Photoätzung selektiv entfernt, wobei die ITO-Drains 14 in einem Bildmuster ausgebildet werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
Gleichzeitig wird die Cr-Schicht 12e und die n(+)- Schicht 12d, die auf der oberen Fläche der Gatebusleitung 12 ausgebildet sind, unter Verwendung derselben Maske ebenfalls weggeätzt. Dadurch werden die Cr- Schicht 12e und die n(+)-Schicht 12d, die die Kontaktschichten darstellen, nur an den Überschneidungen zwischen den Gatebusleitungen 12 und den ITO-Drains 14 gebildet, so daß sie als Kontaktschichten dienen können.

Prozeß 7 (Schritt 8)

Es wird eine elektrische Inspektion durchgeführt, um festzustellen, ob die Gatebusleitungen 12, die ITO- Drains 15, die Dünnschichttransistoren etc. normal funktionieren.

Prozeß 8 (Schritt 9)

Wenn festgestellt wurde, daß sie normal funktionieren, wird die bis zu diesem Schritt erfolgte Herstellung als beendet angesehen.

Prozeß 9, (Schritt 10)

Ein weiteres, vorher hergestelltes Glassubstrat (das obere Substrat), auf dem gemeinsame Elektroden ausgebildet sind, wird so angeordnet, daß es dem ersten Glassubstrat 10 (dem unteren Substrat) gegenüberliegt, wobei zwischen ihnen ein Dichtungsmittel aufgebracht wird. Dann wird der Flüssigkristall in den Raum zwischen den einander gegnüberliegenden Glassubstraten eingeführt.

Prozeß 10 (Schritt 11)

Die Gatebusleitungsanschlüsse werden nach außen gezogen. Nun ist der gesamte Herstellungsprozeß abgeschlossen. Im Stadium nach dem vorhergehenden Prozeß 9 (Schritt 10) bestehen die Gateanschlüsse von Fig. 1, ausgehend vom Glassubstrat 10 zur Spitze, aus der Aluminiumschicht 12a, der SiN-Schicht 12b und einer a-Si- Schicht 12c. Im letzten Prozeßsschritt (Schritt 11) wird das untere Substrat als Maske zur Entfernung der SiN-Schicht 12b und der a-Si-Schicht 12c verwendet, wodurch die Gateanschlüsse, die aus der Aluminiumschicht 12a bestehen, hergestellt werden. In diesem letzten Prozeßschritt kann die Entfernung der Schichten, wie in den vorherigen Prozeßschritten, durch einen Laserstrahl erfolgen.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt durch das im obigen Prozeß erzeugte Flüssigkristallanzeige-Substrat.
Bei dem Flüssigkristallanzeige-Substrat der Ausführungsform 1, das die obige Anordnung aufweist, kann der Prozeß der Ausbildung der Gatebusleitungen 12 durch Ätzen der Mehrschichtstruktur (die, ausgehend vom Glassubstrat zur Spitze, aus der Aluminiumschicht 12a, der SiN-Schicht 12b, der a-Si-Schicht 12c und den Kontaktschichten, der n(+)-Schicht 12d und der Cr-Schicht 12e, besteht), wobei eine einzige Maske verwendet wird, gleichzeitig auch die Dünnschichttransistoren in den Gatebusleitungen 12 umfassen.
Hierdurch wird die Anzahl der Schritte für die Herstellung einer derartigen Anordnung wesentlich verringert.
Danach werden die ITO-Drains 14 und die ITO-Pixel 16 gleichzeitig in einem Bildmuster, wie in Fig. 1 gezeigt, ausgebildet. Und die Cr-Schicht 12e und ie darunterliegende n(+)-Schicht 12d, die beide oben auf der Gatebusleitung 12 ausgebildet sind, werden durch dieselbe Maske weggeätzt, wodurch Drain und Source der Dünnschichttransistoren erzeugt werden.
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, ist auf der Substratfläche des Dünnschichttransistors zur Orientierung des Flüssigkristalls eine Orientierungsschicht (nicht gezeigt) vorhanden, die eine Dicke von 100 nm aufweist, aber normalerweise wird eine abschließende Schutzschicht, die aus einer SiN-Schicht mit einer Dicke von etwa 400 bis 1000 nm oder einer Schicht mit einer Dicke bis zur doppelten Dicke der Drainleitung besteht, gebildet ist, weggelassen. Das läßt sich wie folgt erklären. Da die Drainleitungen nur aus dem ITO-Material besteht, besteht nicht die Möglichkeit einer galvanischen Korrosion der Drainleitungen während ihrer Betriebszeit. Da des weiteren die Gatebusleitungen mit einer Isolierschicht bedeckt sind, werden sie nicht durch eine galvanische Korrosion beeinträchtigt. Da die Gatebusleitungen im Betrieb bezüglich der gemeinsamen Elektrode des oberen Substrats (nicht das Dünnschichttransistor- Substrat) konstant mit einem Gleichstrom von 20 V versorgt werden, müssen sie mit einer Isolierschicht bedeckt sein, um das Anlegen des Gleichstroms an den Flüssigkristall zu erleichtern und dadurch Flecke zu verhindern, die sonst durch die Auflösung des Flüssigkristalls entstehen würden. D.h., beim Dünnschichttransistor-Substrat, in dem die Gatebusleitungen mit der Isolierschicht bedeckt sind und in dem die Drainleitungen und Pixelelektroden nur aus dem ITO-Material bestehen, ist festgestellt worden, daß es möglich ist, die abschließende Schutzschicht, die dem Schutz der Leitungen dient, wegfallen zu lassen.

Ausführungsform 2

Die Grundschicht der Gatebusleitungen 12 der in der Ausführungsform 1 angeführten Mehrschichtstruktur besteht, angenommen, aus einer Aluminiumgateschicht 12a und ihre Seitenwandoberflächen sind oxidiert, um sie vom ITO-Drain 14 elektrisch zu isolieren. Die Isolierungsanordnung ist nicht hierauf beschränkt und es können auch solche Anordnungen, wie die in den Fig. 8 und 9 gezeigten, verwendet werden.

Anordnung

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 9 ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 8.
Wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt, ist über der gesamten Fläche der Hauptfläche des Glassubstrats 10 mit Ausnahme der Ausbildungsfläche der Gatebusleitung 12 eine Aluminiumoxidschicht 18 durch Oxidation ausgebildet. Die Aluminiumoxidschicht 18 wird durch Oxidation einer Aluminiumschicht gebildet, die erzeugt wird, indem der gleiche Prozeß wie für die Aluminiumschicht 12a am Boden der Gatebusleitung 12 angewendet wird.
Die Aluminiumoxidschicht 18, die beinahe über der gesamten Fläche des Glassubstrats 10 ausgebildet ist, ist transparent und bietet daher für die Flüssigkristallanzeige keine Probleme.

Herstellungsverfahren

Unter Bezug auf Fig. 10 wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der obigen Anordnung beschrieben.

Prozeß 1 (Schritt 1 und Schritt 2)

Es wird ein Glassubstrat 10 hergestellt. Auf der Seite, die mit dem Flüssigkristall in Kontakt ist, wird der gesamte Bereich der Fläche des Glassubstrats 10 zunächst bis zu einer Dicke von 120 nm mit der Aluminiumschicht 12a, dann bis zu einer Dicke von 400 nm mit der SiN-Schicht 12b und dann bis zu einer Dicke von 230 nm mit der a-Si-Schicht 12c überzogen. Die Oberfläche der a-Si-Schicht 12c ist mit einer Verunreinigung vom n-Typ dotiert, wodurch eine n(+)-Schicht 12d gebildet wird, auf die dann eine Cr-Schicht 12e aufgebracht wird. Diese Schichten können kontinuerlich in einer Vakuumkammer, beispielsweise ohne Unterbrechung des Vakuums, ausgebildet werden.

Prozeß 2 (Schritt 3)

Die im Prozeß 1 hergestellte Mehrschichtstruktur wird selektiv mit Photoätzung weggeätzt, wobei die Gatebusleitungen 12 in einem Bildmuster ausgebildet werden, wie Fig. 8 zeigt. In diesem Fall beginnt die selektive Entfernung durch Photoätzung mit der Cr-Schicht 12e und endet mit der SiN-Schicht 12b, wobei die Aluminiumschicht 12a am Boden der Gatebusleitung 12 so belassen wird, wie sie ist. D.h., die Aluminiumschicht 12a wird auf der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 10 wobei nicht nur die Aubildungsbereiche der Gatebusleitung eingeschlossen sind, sondern auch andere Bereiche.
Fig. 12 ist ein Querschnitt in Richtung der Breite der Gatebusleitung 12.

Prozeß 3 (Schritt 4)

Bei dem Glassubstrat, das dem oben beschriebenen Herstellungsprozeß unterzogen wurde, wurde die Aluminiumschicht 12a in ihrer gesamten Oberfläche freigelegt, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Die freigelegte Aluminiumschicht 12a wird als Elektrode verwendet und wird der anodischen Oxidation unterzogen.
Das Verfahren der anodischen Oxidation wird unter Anwendung der gleichen Prozedur wie in Fig. 5 durchgeführt.
Das Flüssigkristallanzeige-Substrat wird fertiggestellt, indem die nachfolgenden Prozeßschritte 5 bis 10 ausgeführt werden, die dieselben wie in Ausführungsform 1 sind.
Der Querschnitt der fertiggestellten Flüssigkristallanzeige-Substrats ist in Fig. 13 gezeigt.
Auch in dieser zweiten Ausführungsform ermöglicht die selektive Ätzung unter Verwendung einer einzigen Maske, daß die Dünnschichttransistoren in den Gatebusleitungen 12 zur gleichen Zeit ausgebildet werden wie die Gatebusleitungen 12.

Ausführungsform 3

In jeder der vorhergehenden Ausführungsformen wird die Aluminiumoxidschicht durch den Prozeß der anodischen Oxidation gebildet, um Kurzschlüsse zwischen den ITO- Drains 14 und den Gatebusleitungen 12 zu vermeiden. Es ist anzumerken, daß die Anordnung der elektrischen Isolierung nicht auf die vorliegende Anordnung beschränkt ist und daß ein organisches Isoliermittel verwendet werden kann, um den gleichen Effekt zu erzielen, wie in den Fig. 14 und 15 gezeigt ist.

Anordnung

Fig. 14 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 15 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 14. Wie Fig. 15 zeigt, ist zwischen den Seitenwänden der Gatebusleitungen 12 und der Oberfläche des Glassubstrats 10 eine aus einem organischen Isoliermittel bestehende organische Endflächenschutzschicht 40 aufgebracht, um die Seitenwände der Gatebusleitungen 12 abzudecken, die jeweils als eine Mehrschichtstruktur aus einer Aluminiumschicht 12a, einer SiN-Schicht 12b, einer a-Si-Schicht 12c, einer n(+)-Schicht und einer Cr- Schicht 12e ausgebildet sind.
Der ITO-Drain 14 ist so ausgebildet, daß er die Gateleitung 12 derart überspannt, daß er mit der organischen Endflächenschutzschicht 40 in Kontakt steht und ferner mit der Cr-Schicht 12e, die oben auf der Gatebusleitung 12 ausgebildet ist, einen elektrischen Kontakt herstellt.
Durch diese Anordnungsstruktur wird die Aluminiumschicht 12a der Gatebusleitung 12 durch die organische Endflächenschutzschicht 40 vom ITO-Drain 14 isoliert.

Herstellungsverfahren

Unter Bezug auf Fig. 16 wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens des Flüssigkristallanzeige- Substrats der obigen Anordnung beschrieben.
In Fig. 16 sind die Schritte 1 bis 3 die gleichen, wie der entsprechende Schritt 1 bis 3 der Ausführungsform 1. Der Querschnitt der Gatebusleitung 12 nach Durchführung von Schritt 3 ist in Fig. 17 gezeigt. Da dieses Verfahren die anodische Oxidation der Gatebusleitung nicht umfaßt, kann es auch bei anderen Metallen für das Gate, wie z.B. Chrom (Cr), und die des ITO zusätzlich zu Aluminium (Al), Tantal (Ta) und Titan (Ti) angewendet werden. Der anschließende Herstellungsprozeß ist im folgenden beschrieben.

Prozeß 1 (Schritt 4)

Auf die Oberfläche des Glassubstrats 10 wird eine organische Isolierschicht aufgebracht. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, bedeckt die organische Isolierschicht nicht nur die Oberfläche des Glassubstrats 10 und die obere Fläche der Gatebusleitung 12, sondern durch Oberflächenspannung auch die Seitenwandflächen der Gatebusleitung 12.

Prozeß 2 (Schritt 5)

Das Substrat wird dann einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen, um das organische Isoliermittel zu härten und somit eine organische Endflächenschutzschicht 40 auszubilden. Fig. 18 zeigt den Querschnitt der Gatebusleitung 12 bei diesem Schritt.

Prozeß 3 (Schritt 6)

Das Substrat wird dann zurückgeätzt, um das organische Isoliermittel von den oberen Flächen des Glassubstrats 10 und der Gatebusleitung 12 zu entfernen und die Cr- Schicht 12e oben auf der Gatebusleitung 12 freizulegen. Obwohl durch das Zurückätzen auch das organische Isoliermittel, das auf die Seitenwandflächen der Gatebusleitung 12 aufgebracht ist, entfernt wird, verbleibt das organische Isoliermittel über den Seitenwandflächen, da es ausreichend dick ist.
Fig. 19 zeigt den Querschnitt der Gatebusleitung 12 bei diesem Prozeßschritt.
Der Prozeß, der nach dem Ausbilden der ITO-Schicht zur Herstellung der ITO-Drains 14 folgt, ist der gleiche wie in Ausführungsform 1.
Der Querschnitt des auf diese Weise hergestellten Flüssigkristallanzeige-Substrats ist in Fig. 20 gezeigt.

Ausführungsform 4

Es ist anzumerken, daß die Herstellungstechnik, die bei Ausführungsform 1 angewendet wird und die bei Ausführungsform 3 angewendete miteinander kombiniert werden können, um Kurzschlüsse zwischen dem ITO-Drain 14 und der Gatebusleitung 12 mit noch größerer Sicherheit auszuschließen.

Anordnung

Fig. 21 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 22 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 21. Wie in Fig. 22 gezeigt, ist an den Seitenwandflächen einer Aluminiumschicht 12a am Boden der Gatebusleitung 12 eine Aluminiumoxidschicht 18 ausgebildet und eine organische Endflächenschutzschicht 40 ist über den Seitenwandflächen der Gatebusleitung 12 ausgebildet, um die Aluminiumoxidschicht 18 abzudecken.

Herstellungsverfahren

Ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens der oben angegebenen Anordnung ist in Fig. 23 gezeigt.
Bei dem in Fig. 23 gezeigten Prozeß wird in den Schritten 3 und 4 die Aluminiumoxidschicht 18 auf die gleiche Weise ausgebildet wie bei der in Ausführungsform 1 angewendeten Prozedur. Unter Durchführung der Schritte 5 bis 8 wird die organische Endflächenschutzschicht 40 auf die gleiche Weise ausgebildet wie bei der Ausführungsform 3.
Obwohl die organische Endflächenschutzschicht 40 auf die gleiche Weise wie in Ausführungsform 3 ausgebildet werden kann, wird bei dieser vierten Ausführungsform die Wärmebehandlung der organischen Isolierungsschicht in eine vorherige Wärmebehandlung nach dem Aufbringen des Mittels (Schritt 6) und eine nachherige Wärmebehandlung nach dem Zurückätzen (Schritt 8) getrennt.
Fig. 24 entspricht Schritt 3, Fig. 25 Schritt 6, Fig. 26 Schritt 7 und Fig. 27 Schritt 14.

Ausführungsform 5

Obwohl keine der vorhergehenden Ausführungsformen eine Schutzschicht, Passivierungsschicht genannt, aufweist, kann eine derartige Schutzschicht verwendet werden, wie in den Fig. 28 und 29 gezeigt ist.

Anordnung

Fig. 28 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 29 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 28.
Wie in Fig. 28 gezeigt, ist eine Schutzschicht einer organischen Passivierungsschicht (PAS-Schicht) 50, über der Oberfläche des Glassubstrats 10 ausgebildet, auf der die Gatebusleitung 12, die ITO-Drains 14 und die ITO-Pixel 16 ausgebildet sind.

Herstellungsverfahren

Wie in Fig. 30 gezeigt, wurde das Substrat durch Anwendung fast des gleichen Prozesses hergestellt, wie er in Ausführungsform 5 angewendet wurde. Nach dem Aufbringen der ITO-Drains 14 wird das organische Isoliermittel aufgebracht (Schritt 12) und zum Härten (Schritt 13) einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen, wobei die organische Passivierungsschicht 50 erzeugt wird.
Der Querschnitt des auf diese Weise hergestellten Flüssigkristallanzeige-Substrats ist in Fig. 31 gezeigt.
Die organische Passivierungsschicht 50 kann auch durch eine anorganische Schicht, wie z.B. eine Siliciumnitridschicht, ersetzt werden.

Ausführungsform 6

Der Gateanschluß der Gatebusleitung 12 in der oben beschriebenen Ausführungsform 5 wird dadurch hergestellt, daß die Aluminiumgrundschicht 12a von der organischen Passivierungsschicht 50 befreit wird. Der Gateanschluß kann aber auch auf andere Weise hergestellt werden. So kann beispielsweise, wie in den Fig. 32 und 33 gezeigt ist, die mit der Aluminiumschicht 12a verbundene ITO- Schicht als Gateanschluß 60 verwendet werden.

Anordnung

Fig. 32 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 33 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 32.
Die Gatebusleitung 12 ist als Mehrschichtstruktur ausgebildet, die vom Glassubstrat 10 nach oben eine Aluminiumschicht (Al), eine Tantalschicht (Ta), eine Siliciumnitridschicht (SiN), eine amorphe Siliciumschicht (a- Si), eine n(+)-Schicht und eine Chromschicht (Cr) aufweist, wie in Fig. 33 gezeigt ist. Es ist anzumerken, daß die Tantalschicht über der Oberfläche der Aluminiumschicht ausgebildet ist.
Wie in Fig. 32 gezeigt ist, ist am Gateanschluß- Auslaßabschnitt der Gatebusleitung 12 die Tantalschicht, die die Aluminiumschicht überlagert, freigelegt und mit der ITO-Schicht verbunden, die den Gateanschluß 60 bildet.
Die Tantalschicht ist eine Zwischenschicht, die eine zuverlässige Verbindung zwischen der Aluminiumschicht und der ITO-Schicht gewährleisten soll.
Die organische Passivierungsschicht so ist so ausgebildet, daß sie die Verbindungen zwischen den Gateanschlüssen 60 der ITO-Schicht und den Gatebusleitungen 12 abdeckt.

Herstellungsverfahren

Die grundlegenden Unterschiede zwischen diesem und dem Herstellungsverfahren der Ausführungsform 5 sind im folgenden beschrieben. Wie in Fig. 34 gezeigt, wird die Oberfläche des Glassubstrats 10 aufeinanderfolgend mit einer Aluminiumschicht, einer Tantalschicht, einer Siliciumnitridschicht, einer amorphen Siliciumschicht und einer Chromschicht bedeckt. Diese Mehrschichtstruktur wird selektiv weggeätzt, um die Gatebusleitungen 12 (Schritt 3) auszubilden.
Dann werden die Aluminiumschicht und die Tantalschicht, die beide an den Seitenwandoberflächen der Gatebusleitungen 12 freigelegt sind, durch anodische Oxidation oxidiert (Schritt 5). Im Gatebildungsprozeß, bei dem ein Laserstrahl verwendet wird (Schritt 10), werden die Chromschicht, die amorphe Siliciumschicht und die Siliciumnitridschicht der Gatebusleitungen 12 nacheinander geätzt, um die Tantalschicht freizulegen.
Die ITO-Schicht wird nach ihrer Herstellung selektiv weggeätzt, wobei die ITO-Pixel 16 und die Gateanschlüsse 60 gleichzeitig ausgebildet werden (Schritt 12).
Dann werden im Herstellungsprozeß der Gateanschlüsse/Drainanschlüsse nach Montage des Flüssigkristalls die Gateanschlüsse und die Drainanschlüsse unter Verwendung der unteren Substratmaske (Schritt 18) nach außen geführt, da die organische Passivierungsschicht über die gesamte Fläche des Substrats aufgebracht wird.
Der Querschnitt des auf diese Weise hergestellten Flüssigkristallanzeige-Substrats ist in Fig. 35 gezeigt.

Ausführungsform 7

Obwohl die organische Passivierungsschicht 50 in den Ausführungsformen 5 und 6 über der gesamten Oberfläche des Glassubstrats 10 einschließlich der ITO-Pixel ausgebildet ist, kann sie auch auf einer minimal erforderlichen Fläche ausgebildet sein, wie in den Fig. 36 und 37 gezeigt ist.

Anordnung

Fig. 36 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 37 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 36.
Wie in Fig. 36 gezeigt, ist die organische Passivierungsschicht 50 für jeden Pixel 16 in Bereichen ausgebildet, die zumindest von den Ausbildungsbereichen der ITO-Pixel 16 verschieden sind, und bedeckt die Gatebusleitungen 12 und die ITO-Drains 14.
Bei dieser siebten Ausführungsform befindet sich unter der so erzeugten organischen Passivierungsschicht 50 eine Aluminiumschicht 80, die über der Oberfläche des ITO-Drains 14 ausgebildet ist.
Im Bereich der organischen Passivierungsschicht so ist ein Teil der Gatebusleitung 12 freigelegt. Die amorphe Siliciumschicht, eine oberste Schicht der freigelegten Gatebusleitung 12, wird mit der organischen Passivierungsschicht 50 geätzt, die als eine Maske zur Freilegung der darunterliegenden Siliciumnitridschicht dient.
Beim Flüssigkristallanzeige-Substrat der obigen Anordnung ist die Aluminiumschicht auf einem Teil der ITO- Drains 14 und der ITO-Pixel ausgebildet, die unter der organischen Passivierungsschicht 50 liegen. Hierdurch wird der Widerstand der ITO-Drains 14 und der ITO-Pixel reduziert, was den Vorteil einer Beseitigung von Helligkeitsänderungen bietet, die sich aus dem relativ hohen Widerstand der ITO-Schicht ergeben würden.

Herstellungsverfahren

Die Herstellung des Flüssigkristallanzeige-Substrats einer derartigen Anordnung unterscheidet sich von der Herstellung der Ausführungsform 6 in den folgenden Punkten.
Nachdem die ITO-Schicht über der gesamten Fläche des Glassubstrats 10 ausgebildet ist, wird auf dem gesamten Bereich dieser ITO-Schicht eine Aluminiumschicht hergestellt (Schritt 10). Die ITO-Schicht wird zusammen mit der Aluminiumschicht selektively gemäß dem Bildmuster des ITO-Drains 14 weggeätzt (Schritt 11). In diesem Prozeß werden die Cr-Schicht und die n(+)-Schicht, die oberen Schichten der Gatebusleitungen 12, die von den Gatebusleitungen 12 unterhalb der ITO-Schichten 14 verschieden sind, ebenfalls weggeätzt, wie das auch in der sechsten Ausführungsform geschieht.
Über die gesamte Oberfläche des so bearbeiteten Glassubstrats 10 wird dann ein organisches Isoliermittel aufgebracht und durch Wärmebehandlung nachbehandelt (Schritte 12, 13). Das organische Isoliermittel wird selektiv gemäß dem Bildmuster der Fig. 36 durch einen Laserstrahl unter Ausbildung der organischen Passivierungsschicht 50 weggeätzt. Die Laserstrahlätzung des organischen Isoliermittels kann selbstverständlich durch die übliche photolithographische Bearbeitung ersetzt werden. Unter Verwendung der organischen Passivierungsschicht 50 als Maske werden sowohl die Aluminiumschicht 80 auf der Oberfläche der ITO-Drains 14, als auch die a-Si-Schicht auf der Oberfläche der Gatebusleitungen 12, die von der organischen Passivierungsschicht 50 befreit wurden, geätzt (Schritt 14). Durch Ätzen der a-Si-Schicht wird der Teil der a-Si-Schicht entfernt, der über die Gatebusleitungen hinausragt, wodurch schwebende Transistorelemente eliminiert werden und die Anzeigequalität verbessert wird.

Ausführungsform 8

Bei dieser Ausführungsform wird die organische Passivierungsschicht 50 nur auf der Oberfläche der ITO- Drains 14 und auf der Oberfläche der Umfangsbereiche der ITO-Pixel 16 unter Ausnahme des Zentrums ausgebildet, wie Fig. in 40 gezeigt ist.
Wie aus Fig. 41 zu ersehen ist, die einen Querschnitt längs der Linie A-A' von Fig. 40 darstellt, ist die ITO-Schicht des ITO-Anschlusses des ITO-Drains 14 durch Laserstrahlätzung der organischen Passivierungsschicht 50 und der Aluminiumschicht freigelegt.

Ausführungsform 9

Fig. 42 ist ein Querschnitt längs der Gatebusleitung 12. Wenn der Gateanschluß aus einer ITO-Schicht hergestellt ist, wird eine Grenzschicht aus Metall 12f über der Oberfläche der Aluminiumschicht 12a der Gatebusleitung 12 vorgesehen, wobei die Verbindung zwischen der Aluminiumschicht 12 und dem Gateanschluß stabilisiert wird. Für die Grenzschicht aus Metall 12f können Metalle wie beispielsweise Ta, W, Cr und Mo, verwendet werden. Wenn Materialien wie beispielsweise W, Cr und Mo verwendet werden, ist jedoch anzumerken, daß diese Metalle keiner anodischen Oxidation unterzogen werden können, so daß eine Isolierung der Seitenwände der Gatebusleitungen bewirkt werden kann, indem diese mit organischen Isoliermaterialien bedeckt werden.
Die Dünnschichttransistor-Strukturen der vorhergehenden Ausführungsformen, die als sogenannte Antistaffelungstruktur klassifiziert sind, auf deren Gate sich die Gateisolierschicht und eine a-Si-Schicht befindet, betreffen speziell einen Kanalätztyp, in dem eine amorphe Siliciumschicht vom n-Typ, die mit einer hohen Konzentration Phosphin dotiert ist, einstückig kontinuierlich mit der a-Si-Schicht ausgebildet wird.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf den Kanalätztyp beschränkt, wenn die Dünnschichttransistorstruktur eine Antistaffelungstruktur darstellt. Sie kann beispielsweise vom sogenannten Kanalschutztyp sein.

Ausführungsform 10

Diese Ausführungsform ist eine Kanalschutzversion des Dünnschichttransistors der Ausführungsform 1, die vom Kanalätztyp ist.

Anordnung

Fig. 43 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 44 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 43. Wie in den Fig. 43 und 44 gezeigt, sind bei den Gatebusleitungen 12, die jeweils aus einer Al-Schicht 12a, einer SiN-Schicht 12b, einer a-Si-Schicht 12c und einer SiN-Schicht 12f bestehen, die als Schichten gestapelt sind, die Seitenwandflächen des Gatemetalls durch anodische Oxidation elektrisch isoliert.
Die SiN-Schicht 12f ist eine Kanalschutzschicht und ist nur dort mit einem Kontaktloch versehen, wo die Gatebusleitungen die Drains und die Sources überschneiden, um zwischen der a-Si-Schicht unter der Kanalschutzschicht und dem Drain oder der Source einen Kontakt zu gewährleisten.
Fig. 44 zeigt die Kanalschutzschicht nicht, da sich der angeführte Querschnitt dort befindet, wo ein Kontaktloch ist.

Herstellungsverfahren

Ein Beispiel des Herstellungsverfahrens des Flüssigkristallanzeige-Substrats der obigen Anordnung ist unter Bezug auf Fig. 45 beschrieben.
In Fig. 45 werden im Schritt 2 nacheinander eine Gatemetall- eine Gateisolier- eine a-Si- und, als Kanalschutzschicht, eine SiN-Schicht hergestellt. Dieser Prozeß schließt das selektive Ätzen der hochdotierten a-Si-Schicht vom n-Typ und der a-Si-Schicht nicht ein und gewährleistet daher eine Verringerung der a-Si- Schicht bis auf eine Dicke von 50 nm.
Die in den Schritten 3 bis 5 durchgeführte Isolierung der Endflächen des Gatemetalls ist die gleiche wie in Ausführungsform 1. Die sich ergebende Struktur ist in Fig. 46 gezeigt.
Danach werden in Schritt 5 in einem Teil der Kanalschutzschicht durch Anwendung der üblichen Photolithographie Kontaktlöcher ausgebildet. Nach diesem Schritt folgt die Implantation der freigelegten a-Si-Schicht mit Phosphinionen (PH&sub3;), wobei das a-Si an den Kontaktlöchern in a-Si vom n-Typ umgewandelt wird. Es ist anzumerken, daß das sich auch dadurch erzielen läßt, daß eine hochdotierte a-Si-Schicht vom n-Typ hergestellt und bearbeitet wird.
In Fig. 47 ist der Querschnitt des auf diese Weise hergesetllten Flüssigkristallanzeige-Substrats gezeigt.

Ausführungsform 11

Obwohl in den vorhergehenden Ausführungsformen für die Siliciumschicht amorphes Silicium verwendet wurde, kann selbstverständlich auch Polysilicium (p-Si) anstelle von amorphem Silicium verwendet werden. Im folgenden wird für die Verwendung von Polysilicium anstelle von amorphem Silicium, das in der Ausführungsform 10 verwendet wurde, ein Beispiel angeführt.

Anordnung

Fig. 48 ist eine Draufsicht auf das Substrat und Fig. 49 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A' von Fig. 48. Wie in den Fig. 48 und 49 gezeigt, ist die Anordnung fast die gleiche wie die Anordnung von Ausführungsform 10, mit der Ausnahme, daß für die Siliciumschicht Polysilicium anstelle von amorphem Silicium verwendet wurde.

Herstellungsverfahren

Wie in Fig. 50 gezeigt ist, ist das Herstellungsverfahren fast das gleiche wie das von Ausführungsform 10. Im Schritt 4 wird jedoch die a-Si-Schicht auf der Gatebusleitung zur Kristallisierung mit einem Ultraviolettlaser bestrahlt. Somit, wenn der Prozeß der Herstellung der Anschlüsse durchgeführt wird, bevor die anodische Oxidation in Schritt 5 abgeschlossen ist, gestaltet sich der Querschnitt der Gatebusleitung vom Substrat bis zur Spitze wie folgt: 120 nm Al, 400 nm SiN, 50 nm p-Si und 200 nm SiN, wie in Fig. 51 gezeigt ist.
Der Querschnitt des auf diese Weise hergestellten Flüssigkristallanzeige-Substrats ist in Fig. 52 gezeigt. Obwohl in dieser Ausführungsform ein Dünnschichttransistor vom Kanalschutztyp verwendet wurde, kann der gleiche Herstellungsprozeß auch für den Dünnschichttransistor vom Kanalätztyp angewendet werden.

Claims

1. Flüssigkristallanzeige-Substrat, das aufweist:

Pixelelektroden (16),

Dünnschichttransistoren, die jeweils eine Gateelektrode, eine Drainelektrode (14) und eine Sourceelektrode (16A) aufweisen, wobei eine Spannung an die Gateelektrode angelegt werden kann, um über die Drainelektrode (14) und die Sourceelektrode (16A) des Dünnschichttransistors eine Spannung an der zugehörigen Pixelelektrode (16) einzuprägen,

und

Verbindungsschichten oder Busleitungen, die mit den Gateelektroden der Dünnschichttransistoren verbunden sind,

wobei die Gateelektrode des Dünnschichttransistors und die Busleitung (12) als Mehrschichtstruktur ausgebildet sind, die eine Gateschicht (12a) und mindestens zwei Schichten, eine Gateisolierschicht (12b) und eine Siliciumschicht (12c), aufweist, und die Seitenwandoberflächen der Gateschicht (12a) isoliert sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Mehrschichtstruktur durch Ätzen unter Verwendung einer einzigen Maske erzeugt ist

und

die Seitenwandoberflächen der Gateschicht (12a) mit einer Isolierschicht (18) isoliert sind, die von der Gateisolierschicht (12b) verschieden ist.

2. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach Anspruch 1, bei dem die Isolierschicht (18) der Gateschicht (12a) durch anodische Oxidation des Gatemetalls erzeugt ist.

3. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach Anspruch 1 und/oder 2, das in einem Teil der Oberfläche der mit der Gateelektrode verbundenen Busleitung (12) ein Loch aufweist, das als Elektrode für die anodische Oxidation dient.

4. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Gatemetall aus einer einzigen Schicht oder Mehrfachschichten aus zumindest Metallen wie Aluminium, Tantal und deren Legierungen besteht.

5. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Isolierschicht (18) der Gateschicht (12a) aus einem organischen Isoliermaterial besteht, das auf den Seitenwandbereichen des Gatemetalls aufgebracht ist.

6. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Mehrschichtstruktur durch Hinunterätzen bis zur Gateisolierschicht (12b) unter Verwendung einer einzigen Maske unter Ausbildung eines Bildmusters und Freilegung der isolierten Bereiche der Gateschicht aus diesem Bildmuster erzeugt ist.

7. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach Anspruch 6, bei dem die Isolierung der aus dem Bildmuster freigelegten Bereiche der Gateschicht (12a) durch anodische Oxidation erzeugt ist.

8. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach Anspruch 7, bei dem die anodische Oxidation der Gateschicht unter Verwendung der Mehrschichtstruktur einschließlich zumindest der Gateisolierschicht und einer anschließend auf der Gateschicht erzeugten Siliciumschicht sowie unter Verwendung der von der Maske freigelegten Bereiche der Gateschicht als Elektrode durchgeführt wurde.

9. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die mit den Drainelektroden (14) des Dünnschichttransistors verbundenen Busleitungen (12) aus dem gleichen Material wie die Pixeleßektroden (16) bestehen und durch das gleiche Verfahren wie diese erzeugt sind.

10. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach Anspruch 9, bei dem eine leitende Schicht die gleiche Form wie die Source- und Drainbusleitungen besitzt, in mindestens einem Bereich unter Ausschluß des Zentralbereichs der Pixelelektroden (16) erzeugt ist und eine Mehrschichtstruktur einer Schutzschicht zumindest in einem Bereich unter Ausschluß des Zentralbereichs und des Anschlußbereichs der Pixelelektroden erzeugt ist.

11. Flüssigkristallanzeige-Substrat nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Gatebusleitungen, die in einem wirksamen Anzeigebereich der Flüssigkristallanzeigeelemente liegen, mit einer Isolierschicht abgedeckt sind und die Drainbusleitungen und die Pixelelektroden lediglich aus einem ITO-Material bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß es keine Schutzschicht von mehr als 200 nm Dicke zum gleichzeitigen Schutz der Gatebusleitungen und der Drainbusleitungen aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung des Flüssigkristallanzeige- Substrats nach den Ansprüchen 1 bis 11, das folgende Schritte umfaßt:

(A) - Vorsehen eines Substrats (10), das vorzugsweise aus Glas besteht,

- Aufbringen einer Aluminiumschicht (12a), vorzugsweise in einer Dicke von etwa 120 nm, auf der gesamten Oberfläche des Substrats (10),

- Aufbringen einer SiN-Schicht (12b) auf der Aluminiumschicht (12a), vorzugsweise in einer Dicke von etwa 400 nm,

- Aufbringen einer a-Si-Schicht (12c) auf der SiN- Schicht (12b), vorzugsweise in einer Dicke von etwa 230 nm,

- Dotieren der Oberfläche der a-Si-Schicht (12c) mit einer hohen Konzentration einer Verunreinigung vom n-Typ unter Ausbildung einer n(+)-Schicht (12d),

- Erzeugen einer Metallschicht (12e), vorzugsweise aus Cr, auf der n(+)-Schicht (12d);

(B) selektive Photoätzung der in (A) erzeugten Mehrschichtstruktur zur Erzeugung von Gatebusleitungen (12) in einem vorgegebenen Bildmuster;

(C) Freilegen derjenigen Bereiche, in denen die Gatebusleitungen (12) miteinander zu verbinden sind, durch Entfernen der Metallschicht (12e), der n(+)-Schicht (12d), der a-Si-Schicht (12c) und der SiN-Schicht (12b) und Freilegen der untersten Aluminiumschicht (12a) durch lokale Bestrahlung mit einem Laserstrahl oder durch gewöhnliche Photoätzung;

(D) anodische Oxidation der freigelegten Bereiche der Aluminiumschicht (12a), die an den Seitenwandoberflächen der Mehrschichtstruktur freigelegt ist, unter Verwendung der Aluminiumschicht (12a) als eine der Elektroden (Anode) zur Erzeugung einer Aluminiumoxidschicht (18), welche die Schicht isoliert;

(E) Erzeugung einer ITO-Schicht auf der Hauptfläche der in (D) erhaltenen Struktur;

(F) selektives Entfernen der ITO-Schicht zur Erzeugung von ITO-Drainelektroden (14) in einem vorgegebenen Bildmuster, vorzugsweise durch Photoätzung, wobei gleichzeitig auch die Metallschicht (12e) und die n(+)- Schicht (12d) unter Verwendung derselben Maske entfernt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

(G) Vorsehen eines weiteren Substrats, vorzugsweise aus Glas, auf dem gemeinsame Elektroden ausgebildet sind, Anordnen dieses weiteren Substrats in der Weise, daß es dem ersten Substrat (10), das die Mehrschichtstruktur aufweist, gegenüberliegt, und Abdichten der in einem vorgegebenen Abstand voneinander beabstandeten Substrate,

(H) Einfüllen eines Flüssigkristallmaterials in den Raum zwischen den Substraten

und

(I) Entfernen der SiN-Schicht (12b) und der a-Si-Schicht (12c) unter Verwendung des ersten Substrats (10) als Maske zur Erzeugung von aus der Aluminiumschicht (12a) bestehenden Gateanschlüssen, vorzugsweise durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, das folgende Schritte umfaßt:

Verwendung einer abschließenden Schutzschicht (50) oder eines zweiten Substrats, das mit dem Dünnschichttransistorsubstrat der Flüssigkristallanzeigeelemente kombiniert ist, als Maske

und

Entfernen der Siliciumschicht und der Isolierschicht der Gatebusleitung zur Erzeugung eines Kontaktbereichs an einem Gatebusleitungsanschluß.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die mit den Drainelektroden des Dünnschichttransistors verbundenen Busleitungen aus dem gleichen Material wie die Pixelelektroden und durch das gleiche Verfahren wie diese erzeugt werden.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 15, bei dem eine leitende Schicht, die gleiche Form wie die Source- und Drainbusleitungen besitzt, in mindestens einem Bereich unter Ausschluß des Zentralbereichs der Pixelelektroden erzeugt wird und eine Mehrschichtstruktur einer Schutzschicht zumindest in einem Bereich unter Ausschluß des Zentralbereichs und des Anschlußbereichs der Pixelelektrode erzeugt wird.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 16, bei dem keine Schutzschicht von mehr als 200 nm Dicke zum gleichzeitigen Schutz der Gatebusleitungen und der Drainbusleitungen angewandt wird.

18. Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Flüssigkristallanzeige- Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweisen.

19. Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, erhältlich nach dem Verfahren eines der Ansprüche 12 bis 17.