[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明涉及半导体器件及其制造方法，该半导体器件具有由薄膜晶体管(下文缩写为TFTs)构成的电路。例如，本发明涉及以液晶显示板为代表的光电器件以及包含该光电器件作为其部件的电子设备。

在本说明书中，术语“半导体器件”通常指能够利用半导体特性工作的器件；光电器件、半导体电路和电子设备都包含在半导体器件中。

通过在具有绝缘表面的衬底上形成半导体薄膜(厚度大约几个纳米到大约几百纳米)构成TFT的技术近来已引起人们的关注。TFT被广泛用于电子设备例如IC和光电器件。特别是迫切需要发展TFT作为液晶显示器件的开关元件。

在液晶显示器件中，有源矩阵液晶显示器件已特别引起关注，在该有源矩阵液晶显示器件中，为了得到高质量的图像，以矩阵的形式排列像素电极，并且用TFTs作为开关元件分别连接到像素电极。

有源矩阵液晶显示器件主要分为两个已知类型：透射型和反射型。

特别地，与透射型液晶显示器件相比，由于不用背景光显示，因此反射型液晶显示器件在小功率消耗方面是有利的。正是这个优点，反射型液晶显示器件越来越多地用做便携计算机或摄像机的直观式显示器。反射型液晶显示器件利用液晶的光调制效应来选择其中入射光线在像素电极被反射变为往器件外输出的状态或其中入射光线不往器件外输出状态来显示亮区或黑区。反射型液晶显示器件进一步组合亮区和黑区来显示图像。通常，反射型液晶显示器件中的像素电极由具有高的光反射能力的金属材料例如铝制成，并电连接到开关元件例如TFT。

传统的反射型液晶显示器件中的像素结构示于图23。在图23中，通过布图，将两个导线、也就是栅布线(扫描线)11和电容器导线12形成为线形，源布线(信号线)14通过布图也形成为线形。当栅布线11在纵向排列时，源布线14在横向排列，在源布线14和栅布线11之间设置有层间绝缘膜以使这些导线彼此绝缘。源布线14和栅布线11彼此部分交叉。这种传统结构的特征在于包含作为有源层的半导体层10的TFT被设在了这些导线的交叉点附近。

通常，已知在源布线14之间与源布线14同时形成像素电极15。当采用这样的结构时，需要用光屏蔽膜(也称为黑衬质)13对源布线14和像素电极15之间的区来屏蔽光。

此外，在传统结构中，将由铬等制成的金属膜布图为所需要的形状，以便得到光屏蔽膜13。采用传统方法的结果，用于形成光屏蔽膜的步骤和掩膜数量增加了。为了用光屏蔽膜13得到足够的光屏蔽，需要在光屏蔽膜13和像素电极之间设置层间绝缘膜，使它们彼此绝缘。与光屏蔽膜类似，当构成层间绝缘膜的层的数量增加时，制造步骤相应增加，导致制造费用增加。此外，层间绝缘膜的层的数量增加在层间绝缘性能的保持方面是不利的。

对于另一种传统结构，已知的是其中将层间绝缘膜设为覆盖源布线11，在绝缘膜上再设置像素电极。然而当采用这种结构时，层的数量增加导致步骤增加，最后导致制造费用增加。

此外，在显示性能方面，希望像素有大量的存储电容器和高的孔径比。每个像素的高孔径比提高了光线的利用效率，减小了功率消耗和显示器件的尺寸。

近来，像素尺寸变得更小以得到高清晰图像。像素尺寸的减小增加了为一个像素要形成的TFT和导线的区域，因此反倒降低了像素孔径比。

这样，为了得到的具有确定的像素尺寸每个像素的高孔径比，有效布局对于像素的电路结构所需的电路元件是必要的。

如上所述，为了用少量的掩膜实现具有高孔径比的反射型液晶显示器件或透射型液晶显示器件，需要一种不同于任何传统结构的完全新颖的像素结构。

本发明就是要满足这样的需要，在不增加掩膜数量和制造步骤的情况下，通过本发明实现具有高像素孔径比的像素结构的液晶显示器件。

为了解决传统技术的上述问题，设计了下面的措施。

本发明的特征是不用黑衬质而能对TFTs和像素之间的区屏蔽光的像素结构。本发明的特征在于，作为对TFT屏蔽光的方法之一是在第一绝缘膜上形成栅极和源布线，作为有源层的大部分半导体层由形成在不同于第一绝缘膜的第二绝缘膜上的栅布线覆盖。本发明的特征在于，并且作为对像素之间的区屏蔽光的方法之一是设置像素电极，使其与源布线交叠。此外，本发明的特征还在于，作为对TFT屏蔽光的方法之一是在相对衬底(counter substrate)上配置滤色器(红色滤色器或红色滤色器和蓝色滤色器的叠层膜)作为光屏蔽膜，使其与元件衬底(element substrate)上的TFTs交叠。

本说明书中所公开的本发明的结构涉及半导体器件，包括：