有源矩阵阵列衬底及其制造方法 本发明涉及有源矩阵阵列衬底领域，尤其涉及用于信息处理的液晶显示装置中显示屏内使用的这种阵列及其制造方法。
液晶显示装置(简称为LCD)已被广泛应用于包括OA终端和电视机的信息设备的图象显示装置。特别是，具有高显示性能的LCD，例如采用薄膜晶体管的LCD，采用一种有源矩阵阵列衬底，这种衬底中排列了多个有源元件。
通常，这样一种有源矩阵阵列衬底在其最后的制造阶段会有一些电缺陷。为此，在有源矩阵阵列衬底上形成一种测试阻抗。日本公开的专利申请H8-101397中揭示了一种形成有阻抗的有源矩阵阵列衬底及其制造方法。
以往，正如图3中所示的那样，象素单元1由象素电极3和TFT 2组成。多个象素单元1排列成矩阵。扫描每一TFT的多条扫描线4和多条数据线5位于象素单元之间。每一条扫描线4通过扫描测试阻抗12与一个公共扫描总线10相连，使得可以进行电检查(electrical inspection)。每一条数据线5通过数据线测试电阻13与公共数据总线11相连。扫描线输入块6和数据线输入块8分别位于扫描线4或数据线5上。这些输入块用于进行电检查，以及用来在最终与外电路(驱动IC)相连以后向扫描线和数据线输入驱动信号。用于进行检查的公共扫描块14和公共数据块15分别位于公共扫描总线10和公共数据总线11的尾端。
图3是有源矩阵阵列的传统制造方法。它包括下述步骤：形成产生扫描线的金属层；处理扫描线图形(pattern)；形成三个层面，即，栅极绝缘层、a-Si层(a-Si：非晶-Si)和低阻a-Si层；形成对a-Si层/低阻a-Si层的图形进行处理的TFT的a-Si岛(island)；在栅极绝缘层上形成一接触窗口；形成产生数据线的金属线；处理数据线的图形；(通过去除暴露的低阻a-Si层)刻蚀沟道；形成保护绝缘层；处理保护绝缘层上的接触窗口；形成用于象素电极的ITO(铟锡氧化物)层；并处理象素电极地图形。
因为最好有一个表面电阻值，扫描线测试电阻12和数据线测试电阻13是用用以形成象素电极3的ITO层来形成的。
在上述每一个步骤中，重要的是，至少在数据线图形的处理步骤以后，始终将所有的数据线5和公共数据线11电连接起来，从而即使在处理期间数据线是充电的，也可以防止在局部出现不正常的电压。
ITO电阻是在阵列衬底制造的最后步骤中在数据线5和公共数据总线11之间形成的。因此，需要在最终步骤之前，通过某种手段将数据线5和公共数据总线11电连接起来。这样，当生成用于TFT的a-Si岛时，在a-Si层/低电阻a-Si层图形的处理步骤中也形成连接数据线5和公共数据总线11的a-Si岛。
但是，在对沟道进行刻蚀(去掉暴露的低电阻a-Si层)步骤期间去掉了表面上的低电阻a-Si层以后，a-Si岛的电阻增加。这就引起静电荷的不充分放电以及通往公共数据总线的数据线中产生的电势的减小。特别是，当采用干性刻蚀进行沟道刻蚀时，数据线因在干性刻蚀中采用了等离子体而被充电至高电位，因而会产生严重的问题。
本发明的目的是提供一种有源矩阵阵列衬底及其制造方法，从而避免了因静电击穿而造成的产量下降，并且可以进行电检查。
本发明的有源矩阵阵列包括呈矩阵阵列排列在衬底上的一个以上的有源元件、一条以上的驱动有源元件的扫描线；向有源元件提供图象数据的一条以上的数据线；一条公共扫描总线；一条公共数据总线；将每一条扫描线与公共扫描总线相连的一个以上的扫描线测试电阻；以及将每一条数据线与公共数据总线相连的一个以上的数据线测试电阻。每一条数据线和公共数据总线是用含有多个金属层面的多层结构构成的，并且每一扫描线测试电阻和数据线测试电阻数据通过至少去掉多层结构最上面的一层来构成的。
这种结构防止了在扫描线和数据线之间或相邻的数据线之间的静电击穿，并且使得有源矩阵阵列的制造具有较好的产量。每一测试电阻可以仅用多层金属结构的最低层来构成。
本发明的有源矩阵阵列衬底还包括用相同材料在具有相同水平的每一条数据线处构成的一个以上的漏电极；包住每一个漏电极的保护绝缘层；以及保护绝缘层上形成的一个以上的象素电极。每一象素电极通过保护绝缘层上的接触窗口与每一个漏电极相连。
这种结构提供了一种衬底上具有高孔径比象素的有源矩阵阵列。
本发明提供了这样一种有源矩阵阵列衬底，这种衬底中，一条以上数据线具有一个包括由Al制成的上层和由Cr、Ti、W、Mo或Ta制成的下层的多层结构。这样就减小了寄生电阻，并且可以实现液晶显示装置中具有低闪烁或串话的高质量的画面。
本发明的有源矩阵阵列制造方法包含：
(A)在衬底的一个表面上形成矩阵排列的多个有源元件；
(B)在衬底上形成多条扫描线和公共扫描线，每一条扫描线通过第一临时连接与扫描总线相连；
(C)形成多条用来向多个有源元件提供图象数据的数据线、与多条数据线相连的公共数据总线，以及通过淀积和图象形成至少两个金属层以形成数据线，在多条扫描线中的每一条与公共扫描总线之间形成第二连接的多个扫描线桥，作为多层结构的公共数据总线和扫描线包含多个金属层，金属层包括一个上金属层和一个下金属层；
(D)截断公共扫描总线和每一条扫描线之间的第一临时接续；以及
(E)从与公共数据总线相邻的每一条数据线的一部分中以及从每一个扫描线桥中，通过去掉下金属层以外的一个金属层，形成连接每一条数据线和公共数据线的测试电阻和连接每一条扫描线和公共扫描总线的测试电阻
这种结构避免了扫描线和数据线之间或相邻的数据线之间出现静电击穿。
图1是按照本发明的一个较佳实施例制造有源矩阵阵列衬底方法中处理过程进行到一半时的局部示意平面图。
图2A到2E是按照本发明的较佳实施例中制造有源矩阵阵列衬底方法中每一个步骤的局部平面示意图。
图3是本发明和现有技术的有源矩阵阵列衬底的电路图。
图中的标号说明如下：
1.象素单元；
2.TFT；
3.象素电极；
4.扫描线；
4a.临时扫描线连接路径；
4b.扫描线桥块；
5.数据线；
5a.数据线连接路径；
6.扫描线输入块；
8.数据线输入块；
10.公共扫描总线；
11.公共数据总线；
12.扫描线测试电阻；
13.数据线测试电阻；
14.公共扫描块；
15.公共数据块；
20.栅极电极；
21.a-Si岛；
22.栅极绝缘层的接触窗口；
23.源极电极；
24.漏电极；
24a.漏接触电极；
25.扫描线桥；
26.保护绝缘层的接触窗口。
下面参照图1、图2A到2E和图3描述本发明一个较佳实施例的有源矩阵阵列衬底及其制造方法。图中，相似的标号表示相似的部件。矩阵中排列的每一个元件的标号仅针对图中的代表部件给出，而其他的均省略，以避免混乱而使附图复杂。
本发明较佳实施例中的有源矩阵阵列具有与现有技术中描述并示于图3中相同的最终电路。下面参照图1，图中示出了多个TFT2和象素电极3中的两个，每一电极与TFT2的漏电极24相连，在玻璃衬底(未示出)上列成阵列。图中还示出了对向每一个TFT2的源电极23提供图象数据的每一TFT2和数据线5的栅极电极20进行扫描的扫描线4每一个TFT2包括栅极电极20、a-Si区域21、源电极23和漏电极24。每一扫描线4通过扫描线测试电阻12与公共扫描总线10相连，而每一数据线5通过数据线测试电阻13与公共数据总线11相连。每一扫描线4具有扫描线输出块6，而每一数据线5具有数据线输入块。公共扫描总线10具有公共扫描块14，而公共数据总线11具有公共数据块15。电检查是通过从外部的块6、8、14和15进行探测来实现的。
较佳实施例与现有技术不同的细节是，数据线5是一个多层金属导体、并且扫描线测试电阻12和数据线测试电阻13是由一部分多层金属结构而不是简单的现有技术的ITO层来形成的。
下面参照图2A到2E描述按照本发明较佳实施例在衬底上生成具有这样一种多层导体和电阻的有源矩阵阵列的制造方法。
首先，如图2A所示，在一玻璃衬底上形成一个350nm厚的AlZr合金(Zr：1个原子％厚的)层，随后进行刻蚀，以形成扫描线4、TFT栅极电极20、扫描线输入块6、公共扫描总线10和公共扫描块14。最好这些都是同时形成的。扫描线4和公共扫描块14由临时扫描线连接路径4a连接起来。临时扫描线连接路径4a在后续处理过程中去除，但同时用来防止在阵列内部建立起静电荷。块(pad)4b在后续处理步骤中是一个连接扫描线桥25的块。
接着，用采用等离子体的化学汽相淀积方法(p-CVD方法)在整个表面上顺序形成三层。SiNx层形成TFT栅极绝缘层。一a-Si层形成一沟道层，形成一低阻a-Si层，用来保持TFT源极与漏极之间的接触。在形成了这些层以后，如图2B所示，将a-Si层和低阻a-Si层刻蚀成一岛形，形成一个a-Si岛21，它是TFT的主要元件。接着，同样如图2B所示，去掉一部分的包围临时扫描线连接路径4a的栅极绝缘SiNx层和一部分扫描线桥4b上部上的SiNx层，在栅极绝缘层上产生一个接触窗口22和22’。
接着，顺序形成一个100nm厚的Ti层和300nm厚的Al层，形成一个多层的金属层。这一多层的金属层随后经过干性刻蚀，最好如图2C所示的那样，同时形成数据线连接路径5a、源极电极23、数据线输入块8、公共数据总线11、公共数据块15、漏极电极24和扫描线桥25。在该刻蚀步骤中，也去掉通过栅极绝缘层的接触窗口22暴露的临时扫描线连接沟道4a。
公共数据总线11和数据线5由随后变成数据线测试低阻13的数据线连接路径5a相连。扫描线桥25以后也经处理，形成扫描线测试电阻12。然而在这一步骤中，在去掉了临时扫描线连接路径4a以后，扫描线桥25继续连接扫描线4和公共扫描总线10。数据线5的刻蚀和临时扫描线连接路径4a的去除可以是在同一个步骤中实现的。在本较佳实施例中，数据线5和临时扫描线连接路径4a是由Al制成，并且因此是同时刻蚀的。然而，即使它们是用不同的材料制成的，它们也可以通过改变刻蚀气体和刻蚀溶液而被刻蚀掉。
随后，去除源极电极23和漏电极24之间a-Si岛21中的低阻a-Si层，而形成TFT2的沟道(图1)。
随后，去掉一部分扫描线桥25、数据线连接路径5a和漏电极24上的Al上层，只留下下面的Ti层。如图2D所示，这就形成了扫描线测试电阻12、数据线测试电阻13和漏接触电极24a。去掉漏电极24上的Al层，这是因为下面的Ti层最好用来与将在下文中描述处于低阻下的ITO象素电极接触。上Al层用来减小数据线的电阻值，以防止信号的延迟。
接着，用p-CVD形成一SiNx层，产生保护绝缘层。随后，如图2E所示，去掉扫描线输入块6、数据线输入块8、公共扫描块14、公共数据块15源极漏接触电极24a上的保护绝缘层，分别产生通过保护绝缘层的接触窗口26。如图2E所示，在整个表面上形成了100nm厚的铟锡氧化物(ITO)层以后，形成通过保护绝缘层上的接触窗口26与TFT漏接触电极24a相连的象素电极3，而制成有源矩阵阵列衬底。
如上所述，本较佳实施例涉及的是将ITO用作象素电极用于透明LCD的有源矩阵阵列。如果用如Al和Ag的金属来取代ITO，那么象素电极也将用作反射器，而得到一个用于反射LCD的有源矩阵阵列。在反射LCD的情况下，测试电阻是不能用上文中发明背景中描述的传统的方法形成的，因为这里是不用ITO的。因此，本发明证明在反射LCD的有源矩阵阵列中具有更大的效率。
象素电极也可以在形成扫描线或数据线之前的一个步骤中形成。在本较佳实施例中，象素电极是形成在保护绝缘层上的，使之尽可能具有加大的孔径比。
在一种实施例中，扫描线4和公共扫描总线10是在通过去掉低阻a-Si层去掉TFT沟道的步骤中由扫描线桥25连接起来的。数据线5和公共数据总线11由数据线连接路径5a连接起来。这就避免了静电击穿。如果采用连接时采用非晶Si岛，而不是采用数据线连接路径5a，就象现有技术中的那样，去掉低阻a-Si层以后硅岛的电阻值有几十个兆欧。按照本发明的多层Ti和Al结构只有几百个欧姆的阻值。这就防止了干性刻蚀处理中产生的破坏性静电荷的建立。电检查要求扫描线测试电阻12和数据线测试电阻13多达几十个千欧。电阻水平可以通过在扫描线桥25和数据线连接路径5a上仅去除上Al层并留下高阻Ti来获得。
在上述说明中，扫描线4和栅极电阻20是由Al-Zr合金制成的。也可以采用高熔点的金属，如Cr、Ta等。也可以采用多层金属结构，如Ti/Al/Ti。对于具有大显示区域或极高显示密度的LCD，具有低阻的Al系统金属在防止因扫描线中的信号延迟的画面质量下降时是很有效的。
本较佳实施例中，数据线5和扫描线桥25是用由Ti和Al形成的多层结构形成的。但是，在多层结构的上层中，可以采用不会使数据信号延迟的具有充分低的电阻的材料，在下层中，可以采用具有用于实现检查的每一测试电阻的合适电阻值并与ITO具有良好点接触的材料。下层可以用具有高熔点的金属制成，如Cr、W、Mo或Ta等，而上层可以用一种合金Al以及一种或多种具有高熔点的金属制成。金属多层结构也可以包括三层或多层，除了最上面的那一层以外，用于检查的每一测试电阻是由这些金属层提供的。本较佳实施例采用TFT作为有源元件。也可以采用其他非线性的二端元件，如MIM。
本发明包括通过由多层金属层结构的最下层形成的数据线测试电阻与一条以上的数据线电连接的公共数据总线，和通过由相同材料制成的扫描线测试电阻作为一条以上的数据线最下层与一条以上的扫描线电连接的公共扫描总线。这使得可以在每一条扫描线和数据线或相邻数据线之间防止静电击穿。因此，本发明提供了一种有源矩阵阵列衬底和具有较好产量以及可以进行电检查的制造方法。