液晶显示单元 【技术领域】
本发明涉及液晶显示单元。更为确切地说，涉及有源矩阵液晶显示单元。
背景技术
使用薄膜晶体管(下面简写为TFT)作为开关元件的有源矩阵液晶显示单元得到广泛使用。这种有源矩阵液晶显示单元包括：衬底，其上放置有栅极布线、漏极布线、TFT和像素电极等(下文中简称为TFT衬底)；相对衬底，其上放置有彩色滤光器和黑色矩阵等；以及插在两衬底之间的液晶。在TFT衬底上的电极和相对衬底上的电极之间，或者在TFT衬底上的多个电极之间施加电压，使液晶分子的方向定向，从而以像素-像素为基础来控制光的传输。
图1、图2A和2B示出了日本专利未决公开8-330592中所公开的有源矩阵液晶显示单元的例子结构。图1为TFT衬底的平面图，所示出的结构靠近栅极布线和漏极布线地相交处。图2A和2B分别为沿着图1中的线I-I和II-II的截面图。
如图1、图2A和2B所示，TFT衬底包括透明绝缘衬底1、位于透明绝缘衬底1上的栅极布线2、以及与栅极布线2垂直相交并且之间插有栅极绝缘膜3的漏极布线6。在栅极布线2和漏极布线6的相交处，有岛状的半导体层位于栅极绝缘膜3上。半导体层包括下层无定形硅子层(下面称之为a-Si子层4)和包含有相当多n型杂质的上层n+a-Si子层5。TFT 11位于栅极布线2和漏极布线6的相交处。TFT11包括栅电极2A、栅极绝缘膜3、a-Si子层4、n+a-Si子层5、漏电极6A和源电极7。通过部分地除去n+a-Si子层5和a-Si子层4，形成TFT 11的沟道部分。漏电极6A和源电极7位于沟道部分的相对侧。TFT 11的漏电极6A和栅电极2A分别连接到漏极布线6和栅极布线2。由铟锡氧化物(ITO)等透明导电膜制成的像素电极9的形成，是便于部分地与源电极7相重叠，并且用于保护衬底表面的钝化层8形成于像素电极9和源电极7上。
因此，为了驱动TFT 11的矩阵阵列，TFT衬底的栅极布线2和漏极布线6相互垂直放置。如果TFT衬底具有反向齿形TFT 11，则形成的漏极布线6位于栅极布线2的上面。漏极布线6是通过溅射等手段来淀积诸如Cr等金属材料而形成的。我们知道通过溅射而淀积的Cr膜不厚，并且尤其是覆盖台阶处的区域比较粗糙。进而，溅射无法提供足够的台阶覆盖，并且因此，在因栅极布线2而形成的栅极绝缘膜3上的台阶的侧面上所得到的组成漏极布线6的金属膜比较薄。因此，当使用抗蚀剂图案作为掩模来对经过淀积的组成漏极布线6的金属膜进行湿蚀刻时，在台阶的侧面完成蚀刻处理要快一些，并且蚀刻剂渗入栅极绝缘膜3和台阶上的金属膜之间的交界处。结果，就发生漏极布线6损坏的问题。
上述日本专利未决公开8-330592公开了一种避免对上层布线进行这种因布线相交处的台阶而引起的缺陷蚀刻的方法。根据日本专利未决公开8-330592，如图3所示，位于漏极布线6，漏电极6A和源电极7下面的栅极布线2(栅电极2A)和半导体层有突出形成于它们的相对两侧。这些突出延长了蚀刻剂的渗透路径，因此可以防止漏极布线6在因其下的栅极布线2和半导体层而形成的台阶处发生损坏。
在液晶显示单元中，栅极布线和漏极布线一般做得很薄，以改善孔径比。由于漏极布线变得更薄，因此蚀刻剂的渗透路径也就更短，并且布线更有可能损坏。此外，为了减少栅极布线和漏极布线之间的寄生电容，优选情况下使栅极布线在相交处尽可能薄一些。不过，在上述的日本专利未决申请8-330592中，没有提到突出的尺寸。在日本专利未决申请8-330592中所述的栅极布线2上形成的突出无法为蚀刻剂提供足够的渗透路径延伸。另外，由于从栅极布线2向外延伸的突出是沿着漏极布线6形成的，因此布线之间的寄生电容增加。
进而，在上述的日本专利未决申请8-330592中，从图3可以看到，栅极布线2具有基本上成直角的侧面，这在漏极布线6中也有反映，因此漏极布线6具有基本上有着直角侧面的台阶。漏极布线6有金属膜组成，具体地说，是Cr膜。在台阶的侧面，金属膜覆盖得不够充分，因此该区域的金属膜要比其它区域的金属膜薄一些，金属膜容易受到蚀刻剂的渗透。因此，即使在栅极布线2上形成突出，以延长蚀刻剂的渗透路径，也必定难以防止漏极布线6被损坏。
如上所述，如果使漏极布线变薄以便改善液晶显示单元的清晰度，则不仅有必要优化位于栅极布线和漏极布线相交处的栅极布线二维结构，而且有必要根据漏极布线的宽度来优化它的三维结构。
【发明内容】
考虑到上述情况，对本发明进行了设计，并且本发明的一个主要目标是提出一种有源矩阵液晶显示单元，其中位于下层布线(栅极布线)和上层布线(漏极布线)相交处的布线损坏被有效地防止。
根据本发明的液晶显示单元具有TFT衬底，该TFT衬底包括透明绝缘衬底和位于透明绝缘衬底上并且垂直相交的下层第一布线和上层第二布线，并且薄膜晶体管是在由第一布线和第二布线所包围的每一个区域中形成的。在TFT衬底上，沿着第二布线延伸的一或多个凹进在第一布线的位于与第二布线相交处附近区域中的至少一侧处形成。
另外，根据本发明的液晶显示单元具有TFT衬底，该TFT衬底包括透明绝缘衬底和位于透明绝缘衬底上并且垂直相交的下层第一布线和上层第二布线，并且薄膜晶体管是在由第一布线和第二布线所包围的每一个区域中形成的。在TFT衬底上，沿着第二布线延伸并且深度等于或大于第二布线宽度的一或多个凹进在第一布线的位于与第二布线相交处附近区域中的至少一侧处形成。
在根据上述发明的液晶显示单元中，在第一布线的位于与第二布线相交处附近区域中的每一侧中形成的凹进的沿着第二布线延伸的两或多侧，可以位于直接位于第二布线下方的区域中。进而，两个凹进可以在第一布线的位于与第二布线相交处附近区域中的每一侧中形成，并且两个凹进的沿着第二布线延伸的相邻侧可以位于直接位于第二布线下方的区域中。
另外，在根据上述发明的液晶显示单元中，优选情况下位于TFT衬底上的第一布线由多种金属堆叠而成，并且第一布线的侧面以预定倾角逐渐变细。金属堆叠是由下层Al或Al合金组成，并且上层是由Mo或Mo合金组成。优选情况下第一布线的侧面倾角位于30度和80度之间。
因此，在根据本发明的液晶显示单元中，在位于TFT衬底上的第一布线(栅极布线)中形成的凹进足够延长蚀刻剂的渗透路径，并且因此，即使漏极布线的宽度较小，也能有效防止漏极布线的损坏。另外，由于栅极布线是由两层Mo和Al层组成的，并且栅极布线的侧面变细，因此漏极布线上的台阶可以制作得坡度缓一些，并且台阶处的漏极布线的质量恶化和厚度减少可以受到抑制。结果，蚀刻剂的渗透就难以发生，并且因此，可以更加有效地防止漏极布线的损坏。
【附图说明】
下面通过结合附图进行详细讲述，可以更加清楚地理解本发明的上述和其他目标、特征和优势，其中：
图1为现有液晶显示单元的TFT衬底的平面图，所示出的结构靠近栅极布线和漏极布线的相交处；
图2A为沿着图1中的线I-I的截面图；
图2B为沿着图1中的线II-II的截面图；
图3为现有液晶显示单元的TFT衬底的平面图，所示出的结构靠近栅极布线和漏极布线的相交处；
图4为根据本发明第一实施例的液晶显示单元的截面图；
图5为根据本发明第一实施例的液晶显示单元的TFT衬底的平面图，所示出的结构靠近栅极布线和漏极布线的相交处；
图6A为沿着图5中的线I-I的截面图；
图6B为沿着图5中的线II-II的截面图；
图7A为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第一实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图7B为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第一实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图7C为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第一实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图7D为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第一实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图7E为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第一实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图8示出了根据本发明第一实施例的栅极布线结构变化的平面图；
图9示出了根据本发明第一实施例的栅极布线结构变化的平面图；
图10示出了根据本发明第一实施例的栅极布线结构变化的平面图；
图11示出了根据本发明第一实施例的栅极布线结构变化的平面图；
图12示出了根据本发明第一实施例的栅极布线结构变化的平面图；
图13为根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的平面图，所示出的结构靠近栅极布线和漏极布线的相交处；
图14A为沿着图13中的线III-III的截面图；
图14B为沿着图13中的线IV-IV的截面图；
图15A为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图15B为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图15C为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图15D为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图15E为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤；
图16通过图表解释了根据本发明第二实施例的TFT衬底的优势。
【具体实施方式】
下面来讲述作为根据本发明优选实施例的液晶显示单元的有源矩阵液晶显示单元。在根据本发明的液晶显示单元中，位于TFT衬底上的栅极布线具有在它的与漏极布线相交处附近区域中的至少一侧处形成并且沿着漏极布线延伸的一或多个凹进。凹进的深度等于或大于漏极布线的宽度。进而，栅极布线是由两层组成，下层是Al或Al合金层，并且上层是Mo或Mo合金层。为了优化栅极布线的二维结构和三维结构，栅极布线的侧面变细。在根据本发明的液晶显示单元中，在栅极布线的与漏极布线相交处附近区域中的侧面中形成的具有足够深度的凹进，加长了蚀刻剂渗透路径。另外，由于栅极布线的侧面变细，因此在漏极布线的与栅极布线相交处形成的台阶可以制作得坡度缓一些，并且相交处的漏极布线的质量恶化和厚度减少可以受到抑制。结果，可以更加可靠地防止漏极布线在与栅极布线相交处的损坏。下面来详细讲述根据本发明实施例的液晶显示单元。
(第一实施例)
下面参考附图来讲述根据第一实施例的有源矩阵液晶显示单元。
图4为根据本发明第一实施例的液晶显示单元的截面图。参考图4，根据第一实施例的液晶显示单元具有透明绝缘衬底1、在透明绝缘衬底1上形成的栅电极2A和栅极布线(图中未示出)、以及在透明绝缘衬底1和栅电极2A上形成和由硅氮化物制成的栅极绝缘膜3。栅电极2A和栅极布线由两层组成，其中一个是由Al或Al合金组成，并且另一个是由Mo或Mo合金组成。包括有a-Si子层4和n+a-Si子层5的岛状半导体层位于栅极绝缘膜3上。除去位于栅极电极2A上的TFT的半导体层的部分a-Si子层4和n+a-Si子层5，以形成沟道区。漏电极6A和源电极7形成于沟道区相对侧上的半导体层上。尽管图中未示出，漏电极6A连接到漏极布线6，它是与漏电极6A一起同时在栅极绝缘膜上形成的。漏电极6A、漏极布线和源电极7由Cr等金属膜制成。栅电极2A、栅极绝缘膜3、包括有a-Si子层4和n+a-Si子层5的半导体层、漏电极6A和源电极7一起组成了TFT。如图4中所示的TFT是反向齿形TFT。在该TFT上，放置有由硅氮化物等制成的钝化膜8。在钝化膜8上，形成有由ITO膜等制成的像素电极9。像素电极9经由钝化膜8中的接触孔连接到源电极7。进而，由聚酰亚胺等制成的对齐层15位于包括像素电极9在内的钝化膜8上，这样就形成了TFT衬底。
面对着TFT衬底放置的是相对衬底。相对衬底包括透明绝缘衬底20、在透明绝缘衬底20上形成的用于R、G、B颜色的彩色滤光器21、以及由ITO膜制成的透明电极23。在相对衬底上，黑色矩阵22形成于对应于TFT和TFT衬底上的布线的区域处，并且对齐层24形成于透明电极23上。
另外，液晶层25插在TFT衬底和相对衬底之间。这样，就形成了根据本发明第一实施例的液晶显示单元。
图5为根据本发明第一实施例的液晶显示单元的TFT衬底的平面图，所示出的结构靠近栅极布线和漏极布线的相交处。图6A为沿着图5中的线I-I的截面图，并且图6B为沿着图5中的线II-II的截面图。图7A～7E为截面图，用于解释制造TFT衬底的方法步骤，并且图8～12为平面图，示出了根据该实施例的栅极布线的各种结构。
首先，参考图5、图6A和6B来讲述有源液晶显示单元的TFT衬底的结构。在透明绝缘层1上，栅极布线2具有以预定形状在其与漏极布线6相交处附近区域中的至少一侧处形成的一或多个凹进13。
在如图1所示的现有液晶显示单元的TFT衬底上，漏极布线6的台阶形成横跨因栅极布线2所造成的宽度。而且，存在一个问题，即蚀刻剂沿着该台阶渗透到漏极布线6的下面，造成漏极布线6的损坏。为了避免这一问题，需要加长蚀刻剂的渗透路径。在日本专利未决申请8-330592中，栅极布线2有突出形成于它的与漏极布线6相交处的侧面上，并且沿着漏极布线6延伸，从而为渗透到位于栅极布线2台阶处的漏极布线6下面的蚀刻剂加长了路径。不过，当漏极布线6的宽度较薄时，在日本专利未决申请8-330592中，即使栅极布线在与所述的漏极布线的相交处具有突出，也难以确保蚀刻剂渗透路径具有足够的长度，以防止漏极布线的损坏。另外，栅极布线上的这种突出增加了栅极布线与漏极布线相重叠的面积，导致寄生电容增加。
因此，根据该实施例，在栅极布线2的与漏极布线6相交处附近区域中的至少一侧处，以预定形状形成一或多个凹进13(在图中，每一侧形成有两个凹进)。从上可以看出，每一凹进13沿着漏极布线6延伸，并且其深度等于或大于漏极布线的宽度。凹进13的这一形状有助于减少栅极布线2和漏极布线6在二者相交处之间的寄生电容。另外，在栅极布线上部形成的漏极布线上的台阶处形成的凹进13，足够将蚀刻剂渗透路径加长到漏极布线中。
尽管蚀刻剂渗透路径越长越有优势，但是考虑到栅极布线2的宽度或制造与设计限制，凹进13不能那么陡。另一方面，本发明人已经证实，长度大约为漏极布线6宽度的三倍的蚀刻剂渗透路径能够有利地防止漏极布线6的损坏。因此，根据本发明，凹进13的深度等于或大于漏极布线的宽度，并且所决定的凹进个数和分布使得沿着漏极布线6延伸的凹进13的至少两个侧面位于漏极布线6的下面。
进而，典型的现有TFT衬底使用Cr、Ta等作为栅极布线的材料。不过，通过溅射来淀积这种金属会得到微小金属列的阵列结构(被称为列状结构)，并且因此，如果使用诸如铈铵氮化物等蚀刻剂来对淀积的金属进行湿蚀刻，则由蚀刻所导致的侧面基本上是垂直的。垂直的侧面反映在上面的漏极布线中，使得漏极布线有可能发生损坏。因此，根据该实施例，栅极布线2由两层组成，其中一层是Al或Al合金层，并且另一层是Mo或Mo合金层，并且使用由磷酸、硝酸和醋酸组成的混合酸来蚀刻这些材料，从而以预定的倾角使栅极布线2的侧面变细。使栅极布线2的侧面变细，使在栅极布线2上部形成的漏极布线上的台阶坡度缓一些，从而抑制了漏极布线6的损坏。锥形侧面的倾角(也就是衬底平面和栅极布线2的侧面之间的角度)越小，则漏极布线6上的台阶坡度越缓。另一方面，倾角越小，则越难以控制栅极布线2的维度和形状。因此，在该实施例中，倾角位于30度至80度之间，并且优选情况下，位于40度至50度之间。
如图5所示的栅极布线2的凹进13的形状是一个例子，并且主要是针对在栅极布线2的与漏极布线6相交处附近区域的至少一侧中形成深度等于或大于漏极布线6的宽度并且沿着漏极布线6延伸的一或多个凹进13的情况。图8示出了一个例子，其中凹进13仅形成于栅极布线2的一侧中。图9示出了一个例子，其中在栅极布线2的每一侧中仅形成一个凹进13。在形成有多个凹进13的情况下，凹进13不必具有相同的形状，并且可以形成具有不同宽度的凹进13，如图10所示，或者在栅极布线2的相对侧上形成的凹进13可以具有不同的形状。进而，凹进13或在两个凹进13之间的突出可以不只是矩形形状。例如，突出可以具有如图11所示的更宽的尖端，十字形尖端，或者是通过由与漏极布线6相平行的线、与这些线相垂直的线、以及与这些线呈倾斜状的线所包围起来形成的尖端，如图12所示。
在图5中，凹进13只形成在栅极布线2和漏极布线6相交处附近的区域中，并且TFT 11的栅电极2A的结构与现有结构一样。其原因是漏电极6A和源电极7比漏极布线6更宽，因此即使没有形成凹进13，也可以提供足够长的蚀刻剂渗透路径。另一个原因是栅电极2A的复杂结构导致电场的局部集中，这可能影响TFT 11的操作。可以在TFT 11的栅电极2A中形成类似的凹进13。
栅极布线2和栅电极2A的侧面以预定倾角逐渐变细。在栅极布线2和漏极布线6相交处和TFT区域中，包括有a-Si子层4和n+a-Si子层5的岛状半导体层形成于栅极绝缘膜3上。在TFT区域中，n+a-Si子层5和a-Si子层4被部分除去，以形成沟道区。漏电极6A和源电极7位于沟道区的相对侧上。漏电极6A连接到漏极布线6。TFT由栅电极2A、栅极绝缘膜3、半导体层、源电极7和漏电极6A组成。在该TFT上，形成有用于保护衬底表面的钝化膜8。位于源电极7上的钝化膜8被部分除去，以形成接触区10。在钝化膜8上，形成有由ITO等透明导电膜等制成的像素电极9。像素电极9经由接触区10连接到源电极7。
本发明的特征是与漏极布线6相交的栅极布线2的部分的二维结构和三维结构。本发明不受除栅极布线2之外的组件的形状、结构和制造方法的限制，这些组件包括栅极绝缘膜3、包括有a-Si子层4和n+a-Si子层5的半导体层、漏极布线6、钝化膜8、像素电极9、相对衬底和液晶。进而，本发明的特征是在不同方向上延伸的两种布线的下层布线结构。在其中在上层栅极布线和下层漏极布线之间插入有半导体层的前向齿形TFT情况下，上面所述的栅极布线2的结构被应用到漏极布线。
现在，参考图7A～7E来讲述根据本发明的液晶显示单元的TFT衬底的制造方法。首先，如图7A所示，通过例如在由玻璃等透明绝缘衬底1上进行溅射，分别将Al和Mo先后淀积到大约200nm和到大约100nm，从而在栅电极和栅极布线上形成金属膜。然后，通过使用已知的光刻法在金属膜上形成第一抗蚀剂图案12A，并且将第一抗蚀剂图案12A作为掩模来执行湿蚀刻，以形成栅极布线2和连接到栅极布线2的栅电极2A。蚀刻剂可以是磷酸、硝酸和醋酸的混合酸。
然后，如图7B所示，使用例如等离子CVD，将由硅氮化物制成的栅极绝缘膜3淀积到大约500nm，然后，将组成TFT 11的半导体层的a-Si子层4和n+a-Si子层5分别淀积到大约300nm和到大约50nm。然后，形成第二抗蚀剂图案12B，并且使用第二抗蚀剂图案12B作为掩模来执行干蚀刻，以构图a-Si子层4和n+a-Si子层5，从而形成岛状的半导体层。
然后，如图7C所示，通过例如溅射，将Cr淀积到大约200nm。在淀积的Cr膜上形成第三抗蚀剂图案12C，并且将第三抗蚀剂图案12C作为掩模，使用诸如铈铵氮化物作为蚀刻剂来执行湿蚀刻，从而形成漏极布线6、漏电极6A和源电极7。
这里，由于Cr膜具有如上所述的列状结构，并且列的方向不同，特别是在台阶处，因此如上所述经过蚀刻的Cr膜是粗糙的。在通过溅射来淀积金属膜的情况下，如果表面是平面的话，结果得到的金属膜具有均匀的厚度。不过，如果在表面上有台阶，则淀积的金属会在台阶的侧面上投下一个阴影，因此，在台阶侧面上的膜厚度比在平面区域中的小。因此，在台阶侧面上完成蚀刻处理要快一些，而且有可能蚀刻剂沿着台阶侧面渗透，造成漏极布线6的损坏。不过，根据该实施例，栅极布线2的侧面逐渐变细，使漏极布线上的台阶坡度缓一些。结果，漏极布线6的质量恶化和厚度减少受到抑制，并且蚀刻剂在漏极布线6下面的渗透也受到抑制。另外，由于栅极布线2具有预定形状的一或多个凹进13，因此可以提供足够长的蚀刻剂渗透路径，并且蚀刻剂在台阶拐弯处的渗透受到抑制。因此，可以有利地防止漏极布线发生损坏。
然后，通过例如干蚀刻，将n+a-Si子层5和a-Si子层4部分地去除，以便将漏极布线6和源电极7之间的沟道区域暴露出来。
然后，如图7D所示，使用例如等离子CVD，将由硅氮化物制成的钝化膜8淀积到大约200nm。然后，在钝化膜8上形成第四抗蚀剂图案12d，并且使用第四抗蚀剂图案12d作为掩模来除去钝化膜8，以形成接触区10。
然后，除去抗蚀剂图案12d，并且然后，如图7E所示，通过例如溅射来形成厚度约为50nm的ITO膜，并且使用第五抗蚀剂图案12E作为掩模来湿蚀刻ITO膜，从而形成像素电极9。像素电极9经由接触区10连接到源电极7。
然后，除去抗蚀剂图案12E，并且然后，通过在整个表面上使用对齐层，来执行针对预定方向的对齐处理，从而完成TFT衬底。面对TFT衬底的相对衬底的结构如图4所示。在透明绝缘衬底20上形成用于像素的R、G、B颜色的彩色滤光器21，在对应于TFT和TFT衬底上的布线的区域处形成黑色矩阵22，并且然后，形成由ITO膜制成的透明电极24。在透明电极上，使用对齐层24来完成相对衬底。对齐层24受到针对预定方向的对齐处理。然后，将由直径为例如4～5μm的无机微粒所组成的间隔物应用到相对衬底，并且然后，将衬底结合到一起。间隔物在衬底之间提供提供适当的隙缝，并且在隙缝中注入液晶。因此，完成了根据该实施例的有源矩阵液晶显示单元。
如上所述，在根据该实施例的液晶显示单元中，当形成栅极布线2时，在栅极布线2的与漏极布线6相交处附近区域中的至少一侧中形成深度等于或大于漏极布线6的宽度并且沿着漏极布线6延伸的一或多个凹进13。在栅极布线2上形成的凹进13足够加长路径，以用于蚀刻剂渗透到位于漏极布线6和栅极布线2相交处附近的漏极布线6的下面。进而，栅极布线是由两层组成，下层是Al或Al合金层，并且上层是Mo或Mo合金层，并且栅极布线2的侧面以预定倾角逐渐变细。由于栅极布线2的侧面变细，因此在漏极布线2上的栅极绝缘膜的表面上形成的台阶可以制作得坡度缓一些。结果，漏极布线6的在与栅极布线2相交处的质量恶化和厚度减少可以得到抑制，并且可以更加有效地防止漏极布线发生损坏。
(第二实施例)
下面参考附图13～16来讲述根据本发明第二实施例的有源矩阵液晶显示单元。图13为根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的平面图，所示出的结构靠近栅极布线和漏极布线的相交处。图14A为沿着图13中的线III-III的截面图，并且图14B为沿着图13中的线IV-IV的截面图。图15A～15E为截面图，示意性地示出了制造根据本发明第二实施例的液晶显示单元的TFT衬底的方法步骤。图16通过图表解释了第二实施例的优势。
在如上所述的根据本发明第一实施例的液晶显示单元情况下，TFT衬底的制造通过如图7A～7E所示的五个光刻法步骤(也就是：构图栅电极和栅极布线的步骤，构图半导体层的步骤，构图漏电极和漏极布线的步骤，构图接触区的步骤以及构图像素电极的步骤)。为了降低液晶显示单元的价格，优选情况下要减少步骤数。如果半导体层一直在部件上而不是在栅极布线2和漏极布线6的相交处，则不会有任何问题。根据该实施例，a-Si子层、漏电极和漏极布线通过使用一个抗蚀剂掩模图案而得到构图，并且TFT衬底的制造有四个光刻法步骤。这里，根据该实施例的液晶显示单元的相对衬底的结构与图4所示的结构相同，因此这里省略对它的讲述。
现在，参考附图来讲述该实施例。
如图13、图14A和14B所示，在根据该实施例的TFT衬底的透明绝缘衬底1上，栅极布线2具有以预定形状在其与漏极布线6相交处附近区域中的至少一侧处形成的一或多个凹进13。在透明绝缘衬底1上形成的栅极布线2和栅电极2A的侧面以预定倾角逐渐变细。在位于漏极布线6、漏电极6A和源电极7下面的TFT区域中，包括有a-Si子层4和n+a-Si子层5的半导体层形成于栅极绝缘膜3上。n+a-Si子层5和a-Si子层4被部分除去，以形成沟道区。在沟道区的相对侧上，形成了连接到漏极布线6和源电极7的漏电极6A，其上形成有用于保护衬底表面的钝化膜8。进而，位于源电极7上的钝化膜8被部分除去，以形成接触区10，并且在每一个像素区域和接触区10形成有由ITO等透明导电膜等制成的像素电极9。
还是在该实施例中，本发明不受除栅极布线2之外的组件的形状、结构和制造方法的限制，这些组件包括栅极绝缘膜3、包括有a-Si子层4和n+a-Si子层5的半导体层、漏极布线6、钝化膜8、像素电极9、相对衬底和液晶。在其中在上层栅极布线和下层漏极布线之间插入有半导体层的前向齿形TFT情况下，上面所述的反向齿形TFT的栅极布线2的结构被应用到漏极布线。
现在参考图15A～15E来讲述根据该实施例的液晶显示单元的TFT衬底的制造方法。首先，正如上述第一实施例中的那样，通过例如在由玻璃等透明绝缘衬底1上进行溅射，将Al或Al合金淀积到大约200nm，然后将Mo或Mo合金淀积到大约100nm。通过使用已知的光刻法在淀积的金属膜上形成第一抗蚀剂图案12A。使用第一抗蚀剂图案12A作为掩模，使用磷酸、硝酸和醋酸的混合酸作为蚀刻剂来对金属膜执行湿蚀刻。在TFT衬底上，沿着漏极布线6延伸并且深度等于或大于漏极布线6的宽度的一或多个凹进13在栅极布线2的与漏极布线6相交处附近区域中的至少一侧处形成。栅极布线2和栅电极2A的侧面以从30度至80度之间的倾角逐渐变细，优选情况下为40度至50度之间。
然后，形成半导体层和漏极布线6。根据该实施例，在下面的步骤中使用一个抗蚀剂图案来形成半导体层和漏极布线6。具体地说，如图15A所示，使用等离子CVD等，将由硅氮化物制成的栅极绝缘膜3淀积到大约500nm。在栅极绝缘膜3上，分别将组成TFT 11的半导体层的a-Si子层4和n+a-Si子层5先后淀积到大约300nm和到大约50nm，并且然后，通过溅射将Cr淀积到大约200nm。然后，在Cr膜上形成抗蚀剂图案12F。在该实施例中，使用了光掩模(刻线)14，其遮光区域的宽度等于或小于沟道区上的精度限制，从而使沟道区中的抗蚀剂图案12F比其它区域中的薄。除了光掩模14，可以使用在沟道区上具有半透明区域的光掩模。
然后，如图15B所示，使用抗蚀剂图案12F作为光掩模，通过使用铈铵氮化物等作为蚀刻剂来执行湿蚀刻，形成漏极布线6、漏电极6A和源电极7。还是在该实施例中，由于栅极布线的侧面逐渐变细，因此漏极布线、漏电极和源电极的侧面坡度缓一些。因此，漏极布线6的质量恶化和厚度减少受到抑制，并且蚀刻剂在漏极布线6下面的渗透也受到抑制。另外，由于栅极布线2具有预定形状的一或多个凹进13，因此可以为蚀刻剂在漏极布线6下面的渗透提供足够长的路径，并且蚀刻剂在台阶拐弯处的渗透受到抑制。因此，可以有利地防止漏极布线发生损坏。
然后，紧接着湿蚀刻，如图15C所示，通过干蚀刻来构图a-Si子层4和n+a-Si子层5，以形成半导体层。
然后，如图15D所示，执行诸如氧等离子灰化等干蚀刻处理，直到在沟道上的薄抗蚀剂被完全除去。然后，蚀刻沟道区域上的Cr(在该实施例中，在Cr上执行两个蚀刻)，并且然后如图15E所示，通过干蚀刻来部分除去n+a-Si子层5和a-Si子层4，以暴露出沟道区域。
之后，如第一实施例中的那样，使用例如等离子CVD，将由硅氮化物制成的钝化膜8淀积到大约200nm，然后，部分地除去钝化膜8，以形成接触区10。然后，通过溅射在整个表面上淀积厚度约为50nm的ITO膜，并且对ITO膜进行构图，以形成作为透明电极的像素电极9。源电极7和像素电极9经由接触区10相互连接。
如上所述，还是在根据该实施例的液晶显示单元中，在栅极布线2的与上面的漏极布线6相交处附近区域的至少一侧中形成沿着漏极布线6延伸并且深度等于或大于漏极布线宽度的一或多个凹进13。在栅极布线2上形成的凹进13足够加长用于蚀刻剂在漏极布线6下面进行渗透的路径。进而，由于栅极布线2由两层组成，下层是Al或Al合金层，并且上层是Mo或Mo合金层，并且栅极布线2的侧面以预定的倾角变细。漏极布线6的质量恶化和厚度减少可以受到抑制，并且可以更加有效地防止漏极布线的损坏。
对根据该实施例的TFT衬底和使用现有方法(其中栅极布线2由Cr制成，并且在栅极布线2和漏极布线6的相交处没有形成凹进和突出)制造的TFT衬底，进行了漏极布线损坏发生率的测量，并且结果如图16所示。从图16中可以看出，现有TFT衬底的漏极布线损坏发生率为4.2％(每48个平板就有两个缺陷平板)，而根据本发明的TFT衬底的漏极布线损坏发生率为0.7％(每150个平板只有1个缺陷平板)。从这个结果可以看出，根据本发明的TFT衬底可以有效用于抑制漏极布线的损坏。
尽管对该实施例的讲述涉及了具有反向齿形的、经过沟道蚀刻的TFT的液晶显示单元，但是本发明并不限于这些实施例，并且可以应用到沟道保护型液晶显示单元，或者具有前向齿形TFT的液晶显示单元。进而，尽管对该实施例的讲述涉及了其中有彩色滤光器形成于相对衬底上的有源矩阵液晶显示单元，但是本发明并不限于这些实施例，并且可以应用到其中有彩色滤光器形成于TFT衬底之上的CFonTFT结构。
尽管对本发明的讲述结合了一定的优选实施例，但是可以理解，本发明所包括的主旨思想并不限于这些具体实施例。相反，本发明的主旨思想还包括所能包括在下述权利要求的精神和范围内的所有替代、修正和等价物。