有源矩阵显示器及其制造方法技术

改进的多层矩阵线（３４）包括倒置栅薄膜晶体管（４６），以减少其中的缺陷，增强引入此晶体管的矩阵器件的性能，包括有源矩阵显示器（１０）。倒置栅线由构图前按顺序淀积的多层金属结构形成，包括第一底层难熔层（１２４）、铝层（１２６）和第二难熔层（１２８），它们用于栅结构。铝层被阳极氧化以邻近栅极，从而防止台阶覆盖问题。在利用多层栅结构形成有源矩阵显示器存储电容（５０）时，可提供进一步的改进。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及性能提高了的薄膜矩阵、制造薄膜矩阵的方法及引入改进了的晶体管的矩阵显示器。更具体说，本专利技术涉及制造多层薄膜矩阵的方法，以提高由其制造的最终矩阵器件的成品率，及提高矩阵可测量性和性能。
技术介绍
近年来，人们对薄膜晶体管(TFT)及引入这种薄膜晶体管的矩阵器件的兴趣越来越浓，所说的矩阵器件例如有存储阵列、各种类型的集成电路、及机械开关和继电器的替换物等。例如，舌簧继电器会疲劳，MOS开关具有太大的漏电流。薄膜矩阵晶体管的一个具体典型应用是平板显示器，例如，用于替换常规阴极射线管(CRT)时，使用液晶、电化或电致发光等的平板显示器。平板显示器有希望比CRT重量轻、体积小且功耗低很多。另外，由于它们的工作模式的缘故，CRT总要一定程度上发生失真。CRT是通过在涂有荧光粉的屏上投射电子束来工作的。电子束会产生聚焦从而于其上以与束密度成正比的密度发光的光斑。不间断运动的束在屏上产生不同的光斑，从而以不同的密度发光，由此进行显示。因为电子束从其静态源到屏的边缘比其到中间要走更长的距离，所以束以不同的角度撞击屏上的不同点，导致光斑尺寸和形状的改变(即失真)。因为与借助CRT电子束撞击屏上的荧光粉进行限定不同，在基片上光刻构图每个象素，所以平板显示器本来就不存这种失真。平板显示器的制造中，淀积并一般通过在如玻璃等基片上光刻构图电路元件。在各步骤淀积和蚀刻这些元件，从而形成带有象素触点的垂直行和列电路控制线矩阵，及在控制线行和列之间的控制元件。象素矩阵触点上有一种介质，这种介质是一种在介质控制元件上加阈值电压时或发光(发射)或调节背景光发射(不发射)的物质。该介质可以是液晶、如硫化锌等电致发光或电化材料、如氖和氩等气体等离子体、分色染料、或如响应加于其上的电压能够发光或另按另一种方式改变光特性等其它合适的材料或器件。响应于其上所加的合适电压在介质中产生光或发生光学改变。每个触点上的光有源介质一般被称为图象单元或“象素”。平板显示器的电路一般设计成使数据通常在所有列线上移到预定电压。平板和其它矩阵器件中的行线和列线的导电性、集成度及可靠性是很重要的。高导电性的线可用于场发射器件(FED)及如有源矩阵器件等其它矩阵器件。在有源矩阵器件中，激发一行，以启动这一行的所有晶体管(一次对一行进行写入)。然后该行截止，下一行的数据移到所有的列线，然后激发第二行并进行写入。重复这个过程，直到所有行被寻址完为止。一般在一桢周期中对所有行进行写入，一桢通常为约1/60秒或16.7ms。然后在对行写入时，代表数据的电压选择性地加到特定列上，使选中的象素点亮或改变光学特性。象素可以制成通过施加大电压或电流、或较长电压或电流脉冲而改变密度。利用具有扭曲向列有源材料的液晶显示器(LCD)，在没激活时，显示器基本上是透明的，而在被激活时变为吸收光，或反之依赖于极化方向也是一样。这样，随着一行一行地激活显示矩阵的象素而在显示器上产生图象。由于每个象素位置是光刻确定和固定的，所以关于CRT的上述几何形状失真不构成平板显示器的要素。现有技术制造有源矩阵显示器结构(例如每个象素中使用如薄膜二极管、MIM或薄膜晶体管等非线性控制元件的有源矩阵显示器)的方法的一个主要问题是，象集成电路一样，通常存在着产品成品率的问题。即，所生产的器件的成品率一般不是100％，成品率(没有缺陷的器件的百分比)最坏时为0％。高质量的显示器不能容忍任何有缺陷的控制元件或其它元件。另外，一般情况下，与小尺寸显示器相比，大尺寸显示器的需要量更大。因此，制造商面临着优先制造大尺寸和/或高分辨率显示器的两难境地，但如果有几个晶体管不合格并因而导致几个象素出故障，则不得不抛弃整个产品。换言之，由于可用产品的成品率降低，制造商因单元的制造成本升高而蒙受损失。一种合乎要求的矩阵晶体管包括形成于矩阵基片上的倒置栅。倒置栅TFT LCD结构中，栅金属一般直接淀积于玻璃基片上。为了提高高性能TFT阵列，栅金属应该具有高导电性，对基片和后续层的良好粘附性，在所需的后续高温处理中不产生小丘，关于后续层，要求栅金属上具有最小的的台阶覆盖，并且栅金属应该能够被阳极氧化。为解决这些问题，已尝试了许多方法，包括单层难熔金属层栅、铝或铝/硅和/或铜合金栅金属、难熔金属与铝栅金属的结合、及甚至深腐蚀(thick etched)的单层金属栅。这些方法中的每一种都存在问题如下所述的一个或几个问题。本专利技术提供一种制造包括倒置栅矩阵晶体管的改进矩阵的方法，由此可以显著地改善成本升高和成品率下降的问题，所说晶体管具有高性能的多层栅金属结构，矩阵缺陷极大减少，可以应用于所有类型的集成电路，例如应用于有源矩阵显示器。本专利技术的公开这里提供一种制造包括倒置栅薄膜矩阵晶体管的矩阵的改进方法，以减少引入该晶体管的器件中的缺陷，增强器件性能，所说器件包括有源矩阵显示器。倒置栅线由构图前依次淀积的多层金属结构形成。该多层结构包括构成栅结构的第一底层难熔层、铝层和第二难熔层。邻近栅尤其是在矩阵的交点处阳极氧化该铝层，以防止附加淀积的层的台阶覆盖问题。多层栅结构粘附于基片和随后的层上，具有高导电性，可以抑制小丘，因此可以提高所得矩阵器件的成品率。利用多层栅结构形成有源矩阵显示存储电容可以提供进一步的改进。附图的简要说明附图说明图1是引入本专利技术的多层线和晶体管的有源矩阵显示器的示意平面图；图2是在先申请的倒置栅晶体管的一个实施例的剖面图；图3是图2所示晶体管实施例的第二剖面图；图4A和4B是展示其间夹有介质的两矩阵金属层的交点的部分剖面图；图5A-5C是某些矩阵金属制造步骤的部分剖面图；图6A-6Q是一种优选的多层线和倒置栅晶体管实施例及显示器的制造步骤的部分剖面图；及图7A-7Q是第二多层线和晶体管及显示器的制造步骤的部分剖面图。实施本专利技术的最佳模式正如前面所述的，大量器件可以利用薄膜晶体管(TFT)来形成，一种特殊的应用是有源矩阵液晶显示器(AMLCD)，下面将把本专利技术的多层线和倒置栅TFT作为AMLCD的一部分进行描述。参见图1，该图是由参考数字10表示的可以引入本专利技术的AMLCD的示意图。所示的AMLCD10包括一组任选的外部短路条12、14、16和18，关于这些短路条，在1995年7月31日申请的题为“有原矩阵ESD保护及测试方法(ACTIVE MATRIX ESD PROTECTION AND TESTINGSCHEME)”的共同待审申请08/497372中有更充分的描述，这里引入此文献作为参考。在处理过程中，外部短路条12、14、16和18被沿划片线20粉碎，从而被去掉，见系列号为08/497372中更充分的描述。所示的AMLCD10还可以包括一组内部短路条22、24、26和28。内部短路条22、24、26和28也是在处理过程中应用的，见系列号为08/497372中更充分的描述。然而，最好只是内部短路条22、24、26和28只是与沿线30上的AMLCD 10电不连接，但保留AMLCD 10的实际部分。AMLCD 10淀积于一般由玻璃屏盘构成的基片32上，其被沿划片线20断开。基片32也可以由其它类型的绝缘材料构成，这些材料包括带有绝缘涂层的金属化屏盘AMLCD 10形成有许多行线34和许多列线36，它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
制造改进的倒置栅薄膜矩阵晶体管的方法，其特征在于： 在绝缘基片上形成多层栅，包括在所说基片上形成第一难熔金属层，在所说第一层上形成铝层，在所说铝层上形成第二难熔金属层； 构图所说第二难熔金属层，形成所说栅； 阳极氧化所说铝层，防止其接连的各层上的出现台阶覆盖问题；及 阳极氧化所说第一难熔金属层。

【技术特征摘要】
US 1996-3-27 08/618,5971．制造改进的倒置栅薄膜矩阵晶体管的方法，其特征在于在绝缘基片上形成多层栅，包括在所说基片上形成第一难熔金属层，在所说第一层上形成铝层，在所说铝层上形成第二难熔金属层；构图所说第二难熔金属层，形成所说栅；阳极氧化所说铝层，防止其接连的各层上的出现台阶覆盖问题；及阳极氧化所说第一难熔金属层。2．如权利要求1所述的方法，包括由钽形成所说第一和第二难熔金属层。3．如权利要求1所述的方法，包括由铝合金形成所说铝层。4．如权利要求1所述的方法，包括在所说第二难熔金属层上形成介质层。5．如权利要求4所述的方法，包括阳极氧化所说第二难熔金属层。6．一种制造改进的矩阵的方法，其特征在于在绝缘基片上形成多层线，包括在所说基片上形成第一难熔金属层，在所说第一层上形成铝层，在所说铝层上形成第二难熔金属层；构图所说第二难熔金属层，形成所说线；阳极氧化所说铝层，防止在其接连的各层上的出现台阶覆盖问题；及阳极氧化所说第一难熔金属层。7．如权利要求6所述的方法，包括由钽形成形成所说第一和第二难熔金属层。8．如权利要求6所述的方法，包括由铝合金形成所说铝层。9．如权利要求6所述的方法，包括在所说第二难熔金属层上形成介质层。10．如权利要求9所述的方法，包括阳极氧化所说第二难熔金属层。11．如权利要求6所述的方法，包括形成有源矩阵显示器，包括形成多个非线性控制元件，每个将一个象素耦合到所说线上。12．如权利要求11所述的方法，包括形成作为倒置栅薄膜晶体管的所说控制元件，利用所说多层线作为所说晶体管的栅线。13．如权利要求12所述的方法，包括形成每个象素的存储电容，并将所说存储电容耦合在每个象素和一个相邻的行或列线之间。14．如权利要求13所述的方法，包括形成作为所说相邻行或列线的一部分的所说存储电容。15．如权利要求14所述的方法，包括由所说相邻行线的一部分形成存储电容，包括形成所说栅线及用作多层行线的所说栅。16．如权利要求15所述的方法，包括在所说第二难熔层上介质层，在所说介质层上形成金属氧化物电容触点。17．如权利要求16所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特H霍姆伯格，斯瓦米纳森拉杰什，
申请(专利权)人：现代电子美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]