JP2008227442A - 薄膜トランジスタアレイ基板、その製造方法、及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトリソグラフィー工程数を増加させることなく、ＴＦＴのチャネル長の制御を容易にすることが可能な薄膜トランジスタアレイ基板、その製造方法、及び表示装置を提供すること
【解決手段】本発明にかかる薄膜トランジスタアレイ基板は、絶縁基板１上に形成されたゲート電極２と、ゲート電極２上に形成されたゲート絶縁膜６と、透明導電膜７および透明導電膜７上に形成された第２の金属膜８を含み、ゲート絶縁膜６上に形成されたソース電極１１およびドレイン電極９と、ソース電極１１およびドレイン電極９の上に形成され、ソース電極１１およびドレイン電極９と電気的に接続されている半導体膜２１と、ドレイン電極９より延在して形成された透過画素電極１０ａと、を有するものである。
【選択図】 図３

Description

本発明は、薄膜トランジスタアレイ基板、その製造方法、及び表示装置に関する。

液晶を用いた表示装置は、ＣＲＴに代わるフラットパネルディスプレイの一つとして、低消費電力や薄型であるという特徴を活かした製品への応用が盛んにされている。

液晶表示装置（Liquid Crystal Display：以下、ＬＣＤと示す）には、単純マトリックス型ＬＣＤと、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistors：以下、ＴＦＴと示す）をスイッチング素子として用いるＴＦＴ−ＬＣＤとがある。ＴＦＴ−ＬＣＤは、携帯性、表示品位の点においてＣＲＴや単純マトリックス型ＬＣＤより優れており、ノート型パソコン等に広く実用化されている。一般的に、ＴＦＴ−ＬＣＤでは、ＴＦＴがアレイ状に形成されたＴＦＴアレイ基板と対向基板との間に液晶層が挟持される。そして、ＴＦＴアレイ基板および対向基板の外側にはそれぞれ偏光板が設けられ、さらに一方の側には光源が設けられている。このような構成により、ＴＦＴ−ＬＣＤは良好な表示が得られる。

このようなＴＦＴ−ＬＣＤでは、ＴＦＴアレイ基板を作製するにあたり、半導体技術を用いてガラス基板上にＴＦＴをアレイ状に形成する必要があり、多くの工程数を必要とする。そのため、各種の欠陥や不良が発生し易く、歩留まりの低下を招いている。さらに、製造に必要となる装置の数が多くなり、製造コストが高くなるという問題がある。

従来から広く用いられているＴＦＴアレイ基板の製造方法として、例えば特許文献１のような５回のフォトリソグラフィープロセス（以下、５枚マスクプロセスと称す）を用いる方法が知られている。特許文献１および特許文献２には、５枚マスクプロセスを用いた製造方法とそのＴＦＴアレイ基板の構成が開示されている。

一方、特許文献３には、４回のフォトリソグラフィープロセス（以下、４枚マスクプロセスと称す）によってＴＦＴアレイ基板を製造する方法が開示されている。特許文献３では、特許文献１の第２回目および第３回目のフォトリソグラフィープロセスを１回のフォトリソグラフィープロセスに集約することによって、４枚マスクプロセスを実現している。すなわち、ハーフトーン露光技術を用いてフォトレジストの膜厚を部分的に変えることによって、ＴＦＴの半導体層、ソース・ドレイン電極、ならびにチャネル領域を１回のフォトリソグラフィーで形成する。

特開平８−５０３０８号公報 特開２００１−２４４４６７号公報 特開２００５−２８３６８９号公報

このような４枚マスクプロセスでは、ハーフトーン露光技術を用いて、膜厚の異なるレジストパターンを形成する。半導体層およびソース・ドレイン電極の形成領域上には膜厚の厚いレジストパターンが形成され、チャネル形成領域上には膜厚の薄いレジストパターンが形成される。しかしながら、膜厚の薄いレジストパターンの寸法を制御することは非常に難しく、様々なパラメーターにより変化してしまう。したがって、４枚マスクプロセスでは、ソース電極とドレイン電極との間の距離である半導体層の幅、すなわちチャネル長の制御が非常に困難となっている。

例えば、露光前のレジスト膜厚均一性、レジスト膜質均一性、最適ハーフトーン露光量、レジスト現像特性の均一性、レジストの膜厚を減じる工程における均一性などあらゆるパラメーターが正確に制御される必要がある。特に、レジストを薄く残して膜厚の薄いレジストパターンを形成するフォトリソグラフィー技術、およびそのレジストを均一に膜減りさせるプロセス技術は、制御が非常に困難であるのが現状である。このような従来の４枚マスクプロセスでは、パネル内にチャネル長の異なるＴＦＴが多数存在している。チャネル長の異なるＴＦＴはその特性がばらつくため、表示ムラや点欠陥を発生させ、表示品質や歩留まりの低下を招くという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、フォトリソグラフィー工程数を増加させることなく、ＴＦＴのチャネル長の制御を容易にすることが可能な薄膜トランジスタアレイ基板、その製造方法、及び表示装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる薄膜トランジスタアレイ基板は、基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、透明導電膜および透明導電膜上に形成された金属膜を含み、前記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極および前記ドレイン電極の上に形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極と電気的に接続されている半導体膜と、前記ドレイン電極より延在して形成された画素電極と、を有するものである。

本発明によれば、フォトリソグラフィー工程数を増加させることなく、ＴＦＴのチャネル長の制御を容易にすることが可能な薄膜トランジスタアレイ基板、その製造方法、及び表示装置を提供することができる。

実施の形態１．
始めに、図１を用いて、本発明に係る表示装置について説明する。図１は、液晶表示装置に用いられるＴＦＴアレイ基板の構成を示す正面図である。本発明に係る表示装置は、液晶表示装置を例として説明するが、あくまでも例示的なものであり、有機ＥＬ表示装置等の平面型表示装置（フラットパネルディスプレイ）等を用いることも可能である。この液晶表示装置の全体構成については、以下に述べる第１〜第７の実施形態で共通である。

本発明に係る液晶表示装置は、絶縁基板１を有している。絶縁基板１は、例えば、ＴＦＴアレイ基板等のアレイ基板である。絶縁基板１には、表示領域４１と表示領域４１を囲むように設けられた額縁領域４２とが設けられている。この表示領域４１には、複数のゲート配線（走査信号線）４３と複数のソース配線（表示信号線）４４とが形成されている。複数のゲート配線４３は平行に設けられている。同様に、複数のソース配線４４は平行に設けられている。ゲート配線４３とソース配線４４とは、互いに交差するように形成されている。ゲート配線４３とソース配線４４とは直交している。隣接するゲート配線４３とソース配線４４とで囲まれた領域が画素４７となる。従って、絶縁基板１では、画素４７がマトリクス状に配列される。

更に、絶縁基板１の額縁領域４２には、走査信号駆動回路４５と表示信号駆動回路４６とが設けられている。ゲート配線４３は、表示領域４１から額縁領域４２まで延設されている。そして、ゲート配線４３は、絶縁基板１の端部で、走査信号駆動回路４５に接続される。ソース配線４４も同様に、表示領域４１から額縁領域４２まで延設されている。そして、ソース配線４４は、絶縁基板１の端部で、表示信号駆動回路４６と接続される。走査信号駆動回路４５の近傍には、外部配線４８が接続されている。また、表示信号駆動回路４６の近傍には、外部配線４９が接続されている。外部配線４８、４９は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等の配線基板である。

外部配線４８、４９を介して走査信号駆動回路４５、及び表示信号駆動回路４６に外部からの各種信号が供給される。走査信号駆動回路４５は外部からの制御信号に基づいて、ゲート信号（走査信号）をゲート配線４３に供給する。このゲート信号によって、ゲート配線４３が順次選択されていく。表示信号駆動回路４６は外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号をソース配線４４に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素４７に供給することができる。なお、走査信号駆動回路４５と表示信号駆動回路４６は、絶縁基板１上に配置される構成に限られるものではない。例えば、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）により駆動回路を接続してもよい。

画素４７内には、少なくとも１つのＴＦＴ５０が形成されている。ＴＦＴ５０はソース配線４４とゲート配線４３の交差点近傍に配置される。例えば、このＴＦＴ５０が画素電極に表示電圧を供給する。即ち、ゲート配線４３からのゲート信号によって、スイッチング素子であるＴＦＴ５０がオンする。これにより、ソース配線４４から、ＴＦＴ５０のドレイン電極に接続された画素電極に表示電圧が印加される。そして、画素電極と対向電極との間に、表示電圧に応じた電界が生じるなお、絶縁基板１の表面には、配向膜（図示せず）が形成されている。

更に、絶縁基板１には、対向基板が対向して配置されている。対向基板は、例えば、カラーフィルタ基板であり、視認側に配置される。対向基板には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス（ＢＭ）、対向電極、及び配向膜等が形成されている。なお、対向電極は、絶縁基板１側に配置される場合もある。そして、絶縁基板１と対向基板との間に液晶層が狭持される。即ち、絶縁基板１と対向基板との間には液晶が導入されている。更に、絶縁基板１と対向基板との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設される。

画素電極と対向電極との間の電界によって、液晶が駆動される。即ち、基板間の液晶の配向方向が変化する。これにより、液晶層を通過する光の偏光状態が変化する。即ち、偏光板を通過して直線偏光となった光は液晶層によって、偏光状態が変化する。具体的には、バックライトユニットからの光は、アレイ基板側の偏光版によって直線偏光になる。そして、この直線偏光が液晶層を通過することによって、偏光状態が変化する。

従って、偏光状態によって、対向基板側の偏光版を通過する光量が変化する。即ち、バックライトユニットから液晶表示パネルを透過する透過光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が変化する。液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。従って、表示電圧を制御することによって、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。即ち、画素ごとに表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。

次に、ＴＦＴアレイ基板の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、本実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板６１の上面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。なお、図２では、ゲート絶縁膜６及びパッシベーション膜２３はコンタクトホールのみが記載されている。図２及び図３において、絶縁基板１上に、ゲート電極２、ゲート配線４３、ゲート端子４、補助容量電極５が第１の電極膜により形成されている。絶縁基板１は、ガラスやプラスチック等の透明絶縁性基板である。ＴＦＴ部の外側において、ゲート配線４３はゲート電極２とつながっている。また、ゲート配線４３は額縁領域４２においてゲート端子４とつながっており、ゲート端子４から映像のゲート信号が入力される。これらゲート電極２、ゲート配線４３、ゲート端子４、および補助容量電極５を覆うようにゲート絶縁膜６が第１の絶縁膜により形成されている。

ゲート絶縁膜６の上には、ドレイン電極９、透過画素電極１０ａ、ソース電極１１、ソース配線４４、およびソース端子１３が設けられている。ドレイン電極９、ソース電極１１、ソース配線４４、およびソース端子１３は、第２の電極膜により形成される。第２の電極膜は、下層側にある透明導電膜と上層側にある金属薄膜とを有した積層膜である。ドレイン電極９は、透明導電膜のドレイン電極９ａ、および金属薄膜のドレイン電極９ｂにより構成されている。同様に、ソース電極１１は透明導電膜のソース電極１１ａおよび金属薄膜のソース電極１１ｂにより構成される。ソース配線４４は、ソース配線４４ａおよびソース配線４４ｂの積層により形成され、ソース電極１１と繋がっている。また、ソース配線４４は額縁領域４２においてソース端子１３とつながっており、ソース端子１３から映像のソース信号が入力される。ソース端子１３は、ソース端子１３ａおよびソース端子１３ｂにより構成されている。ソース配線４４ａとソース端子１３ａは透明導電膜により形成され、ソース配線４４ｂおよびソース端子１３ｂは金属薄膜により形成される。透過画素電極１０ａは、ドレイン電極９ａより延在された透明導電膜により形成されている。透過画素電極１０ａ上には金属薄膜は形成されない。

本実施の形態では、特許文献１、３と異なり、半導体膜２１がドレイン電極９およびソース電極１１の上に形成される。具体的には、ドレイン電極９ｂおよびソース電極１１ｂの上にゲート電極２と略同じ大きさの半導体膜２１が形成されている。そして、ドレイン電極９およびソース電極１１に挟まれた半導体膜２１は、チャネル領域２２を形成している。また、半導体膜２１は、ドレイン電極９ｂおよびソース電極１１ｂ上においてそれぞれドレイン電極９およびソース電極１１と電気的に接続されている。本実施の形態では半導体膜２１はドレイン電極９およびソース電極１１の上に形成されている。

このように設けられた半導体膜２１上にはパッシベーション膜２３が第２の絶縁膜により形成される。上述した各種電極や配線パターン等がこのパッシベーション膜２３により保護される。そして、ゲート端子４上には、ゲート絶縁膜６およびパッシベーション膜２３が除去されたコンタクトホールが設けられ、ゲート端子開口部２４が形成されている。ソース端子１３上には、パッシベーション膜２３が除去されたコンタクトホールが設けられ、ソース端子開口部２５が形成されている。

次に、本実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板６１の製造方法について、図４〜６に基づいて詳細に説明をする。図４は、実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板６１の製造工程の流れを示したフローチャートである。ここで、適宜図５および図６を参照しながら説明する。図５および図６は、実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板６１の製造工程を示した断面図である。

まず初めに、ガラス基板などの絶縁基板１を純水を用いて洗浄する（ＳＴ３０１）。純水の代わりに熱硫酸を用いて洗浄を行ってもよい。洗浄後、絶縁基板１上に第１の電極膜として第１の金属薄膜を成膜する（ＳＴ３０２）。この第１の金属薄膜には、電気的比抵抗の低いＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒやこれらを主成分とする合金を用いることが好ましい。ここでは、公知のＡｒガスを用いたＤＣマグネトロンスパッタリング法により、膜厚２００ｎｍのＣｒ膜を成膜する。次に、第１回目の写真製版（フォトリソグラフィープロセス）を行う（ＳＴ３０３）。これにより、第１の金属薄膜上にレジストパターンが形成される。そして、ウェットエッチングを行う（ＳＴ３０４）。これにより、第１の金属薄膜がパターニングされる。例えば、公知の硝酸第２セリウムアンモニウムおよび過塩素酸を含むエッチング液を用いてＣｒ膜のエッチングを行う。その後、レジストパターンを剥離して除去し、純水洗浄する（ＳＴ３０５）。これにより、図５（ａ）に示すように、ゲート電極２、ゲート配線４３、ゲート端子４、および補助容量電極５を形成する。

次に、第１の絶縁膜、透明導電膜、および第２の金属薄膜を成膜する（ＳＴ３０６）。具体的には、図５（ｂ）に示すように、第１の絶縁膜としてゲート絶縁膜６をゲート電極２、ゲート配線４３、ゲート端子４、および補助容量電極５を覆うように形成する。本実施の形態では、ゲート絶縁膜６として、化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用いて厚さ４００ｎｍの窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）を成膜する。そして、透明導電膜７をゲート絶縁膜６の上に成膜し、さらにこの上に第２の金属薄膜８を成膜することにより、第２の電極膜を形成する。例えば、透明導電膜７として、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）と酸化スズ（ＳｎＯ_２）を混合したＩＴＯ膜を用いることができる。ここでは、Ａｒガスを用いたスパッタリング法により厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜を成膜する。また、Ａｒガスを用いたＤＣマグネトロンスパッタリング法を用いて、第２の金属薄膜８として２００ｎｍ厚さのＣｒ膜を成膜する。

その後、第２回目の写真製版を行う（ＳＴ３０７）。まず、スピンコータを用いて、膜厚約１．６μｍのフォトレジスト１４を塗布し、１２０℃で約９０秒間のプリベークを行う。そして、図５（ｃ）に示すように、このフォトレジスト１４に露光をする。このとき、第１の露光部１５、第２の露光部１６、および遮光部１７を有するフォトマスク１８を用いて多段階露光（複数階調露光）を行う。

第１の露光部１５では、フォトレジスト１４が完全に露光されるために必要な露光量が透過するような特性を有している。一方、第２の露光部１６では、第１の露光部１５の約２０〜４０％に相当する露光量を透過させるような特性を有している。遮光部１７では、フォトレジスト１４は露光されない。このようなフォトマスク１８は、ハーフトーンマスクやグレートーンマスクが知られている。ハーフトーンマスクにおいては、露光に用いる波長領域（通常３５０〜４５０ｎｍ）の光の透過量を減少させるようなフィルター膜が第２の露光部１６に形成されている。グレートーンマスクでは、光回折現象を利用しながら露光量を減少させるために、第２の露光部１６には解像度以下のスリットパターンが設けられている。

このようなフォトマスク１８を用いてフォトレジスト１４の露光をした後、有機アルカリ系の現像液により現像する。そして、１２０℃で約１８０秒間のポストベークを行う。これにより、図５（ｄ）に示すような異なる膜厚のレジストパターン１９、２０が同時に形成される。ドレイン電極９、ソース電極１１、ソース端子１３、およびソース配線４４を設ける領域には厚膜のレジストパターン１９を形成し、透過画素電極１０ａを設ける領域には薄膜のレジストパターン２０を形成する。このように、厚膜部と薄膜部とを有するレジストパターンが形成される。

例えば、フォトレジスト１４としてノボラック樹脂系のポジ型レジストを用いる。このとき、フォトマスク１８には、ドレイン電極９、ソース電極１１、ソース端子１３、およびソース配線４４を形成する領域に遮光部１７を設ける。また、透過画素電極１０ａを形成する領域には第２の露光部１６を設ける。このようなフォトマスク１８によりフォトレジスト１４を露光し現像すると、第１の露光部１５ではフォトレジスト１４は除去され、第２の金属薄膜８が露出する。そして、遮光部１７では厚膜のレジストパターン１９が形成され、第２の露光部１６では薄膜のレジストパターン２０が形成される。レジストパターン１９の膜厚として１．４〜１．６μｍ程度、レジストパターン２０の膜厚として０．４μｍ程度が好ましい。

その後、レジストパターン１９、２０を介して第２の金属薄膜８の１回目のウェットエッチングを行う（ＳＴ３０８）。例えば、公知の硝酸第２セリウムアンモニウムおよび過塩素酸を含むエッチング液を用い、Ｃｒ膜からなる第２の金属薄膜８を除去する。さらに、レジストパターン１９、２０を介して、透明導電膜７のウェットエッチングを行う（ＳＴ３０９）。公知の塩酸および硝酸を含む溶液を用いて透明導電膜７を除去する。これにより、図５（ｅ）に示す構成となる。ここでは、第１の露光部１５に対応する透明導電膜７および第２の金属薄膜８がエッチングされる。

続いて、酸素プラズマを用いてレジストのアッシングを行う（ＳＴ３１０）。これにより、薄膜のレジストパターン２０は除去される。また、厚膜のレジストパターン１９は図６（ｆ）のように薄膜化され、レジストパターン１９ａとして残存する。そして、レジストパターン１９ａを介して第２の金属薄膜８の２回目のウェットエッチングを行う（ＳＴ３１１）。１回目のウェットエッチングと同様に、硝酸第２セリウムアンモニウムおよび過塩素酸を含むエッチング液を用いることができる。このようにして、図６（ｇ）に示すように、レジストパターン２０が除去された部分において、第２の金属薄膜８がエッチングされ、透明導電膜７が露出する。すなわち、画素電極部に透過画素電極１０ａが形成される。そして、レジストパターン１９ａを剥離して除去し、純水洗浄する（ＳＴ３１２）。これにより、図６（ｈ）のようなドレイン電極９ａ、９ｂ、透過画素電極１０ａ、ソース電極１１ａ、１１ｂ、ソース端子１３ａ、１３ｂ、およびソース配線４４ａ、４４ｂが得られる。

次に、これらの上に半導体膜を形成する（ＳＴ３１３）。半導体膜としてアモルファスシリコン膜をＣＶＤ法により厚さ１５０ｎｍ成膜する。そして、第３回目の写真製版を行う（ＳＴ３１４）。これにより、半導体膜上にレジストパターンを形成する。弗素系ガスを用いたドライエッチング法により、アモルファスシリコン膜をエッチングする（ＳＴ３１５）。レジストパターンを剥離して除去し、純水洗浄する（ＳＴ３１６）。これにより、図６（ｉ）に示すようなチャネル領域２２を有する半導体膜２１が形成される（ＳＴ３１６）。

半導体膜２１上に第２の絶縁膜をパッシベーション膜２３として形成する（ＳＴ３１７）。ここでは、パッシベーション膜２３として、３００ｎｍ厚さの窒化シリコン膜（ＳｉＮ膜）をＣＶＤ法により成膜する。その後、第４回目の写真製版を行う（ＳＴ３１８）。そして、ドライエッチングによりパッシベーション膜２３をエッチングする（ＳＴ３１９）。例えば、弗素系ガスを用いてドライエッチングを行う。ソース端子１３の表面まで貫通するように、パッシベーション膜２３を除去し、ソース端子開口部２５を形成する。また、ゲート端子４の表面まで貫通するように、パッシベーション膜２３とゲート絶縁膜６の双方を除去し、ゲート端子開口部２４を形成する。最後に、レジストパターンを剥離して除去し、純水洗浄する（ＳＴ３２０）。これにより、ボトムゲート型のＴＦＴアレイ基板において、図６（ｊ）のようなＴＦＴアレイ基板６１が完成する。

以上のように、本実施の形態では半導体膜２１をドレイン電極９およびソース電極１１の上に形成する構成としている。そして、透過画素電極１０ａの形成と、ドレイン電極９、ソース電極１１、ソース端子１３、ならびにソース配線４４の形成とを１回のフォトリソグラフィープロセスに集約して行う。これにより、チャネル領域２２の形成をドレイン電極９およびソース電極１１の形成と同じフォトリソグラフィープロセスに集約せずに、ＴＦＴアレイ基板６１を４枚マスクプロセスで製造することができる。すなわち、４枚マスクプロセスを達成しながら、チャネル領域２２の形成はドレイン電極９およびソース電極１１の形成とは別のフォトリソグラフィープロセスで行われる。チャネルを形成するための半導体膜のパターニングには、ハーフトーンやグレートーン等の多段階露光が使用されない。したがって、チャネル長の制御が容易になり、チャネル長のばらつきを抑制することができる。また、チャネル長のばらつきによる表示ムラの発生が抑制され、フォトリソグラフィープロセスを増やすことなく表示品質や歩留まりを向上させることができる。さらに、ドレイン電極９およびソース電極１１が透明導電膜７および第２の金属膜８の積層により構成されることによって、透明導電膜７単層の場合に比べてソース配線４４の配線抵抗を下げることができるという効果がある。

なお、本実施の形態では、第２の金属薄膜８としてＣｒ膜を形成する場合について例示的に説明をしたが、Ｔｉ膜を形成することも可能である。この場合、ドレイン電極９ｂ、ソース電極１１ｂ、ソース端子１３ｂ、およびソース配線４４ｂがＴｉ膜により形成されることとなる。ドレイン電極９ｂおよびソース電極１１ｂにＴｉ膜が用いられると、これらと半導体膜２１との界面接合部において電荷移動がより円滑に行われ、電気的コンタクト特性が向上する。したがって、電荷移動度の向上やＴＦＴのオン電流増加等、ＴＦＴ特性を向上させることができる。第２の金属薄膜８としてＴｉ膜を用いる際、ＳＴ３０８やＳＴ３１１のステップにおいてフッ酸系および硝酸系を含むエッチング液を用いてエッチングを行う。ただし、フッ酸系および硝酸系を含むエッチング液はＴｉ膜とａ−Ｓｉ半導体膜との選択性エッチングをすることができない。したがって、特許文献１および特許文献３のように半導体膜２１がドレイン電極９およびソース電極１１の下に形成される構成では、フッ酸系および硝酸系を含むエッチング液を用いたウェットエッチングによりＴｉ膜からなるソース・ドレイン電極を形成することは難しい。すなわち、本実施の形態のような構成とすることで、半導体膜２１の形成前にドレイン電極９およびソース電極１１が形成されるため、第２の金属膜薄８としてＴｉ膜を容易に用いることが可能となる。

また、第２の金属膜薄８にＡｌ膜を用いてもよい。このとき、透明導電膜７にＩＴＯを用いると、フォトレジスト１４を有機現像液により現像する際に、Ａｌ−ＩＴＯ間の電池反応が起きる。これにより、透明導電膜７が還元腐食により黒色化してしまい、光透過性を失うことがある。この場合、周期律表の第８族の元素より選ばれたＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔのうち少なくとも１種類以上の元素をＡｌに添加したＡｌ合金膜を第２の金属膜薄８として用いると、現像液中におけるＩＴＯ膜との電池反応を抑制することができる。電池反応を抑制するために、これら元素の添加量は０．５ｍｏｌ％（０．５ａｔｍ％）以上であることが好ましい。一方、これら元素の添加量が増えると、電気的比抵抗が増大してしまう。したがって、例えばＣｒ膜と同等あるいはそれ以下の比抵抗とするには、添加量を１５ｍｏｌ％（１５ａｔｍ％）未満にすることが好ましい。

実施の形態２．
次に、図７を用いて、本実施の形態２に係るＴＦＴアレイ基板６２について説明する。本実施の形態では、実施の形態１と異なる画素電極部の構成を有していて、それ以外の構成については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。図７は、本実施の形態２に係るＴＦＴアレイ基板６２の断面構造を示す図である。図７において、本実施の形態では、透過画素電極１０ａの表面が露出した画素電極部の構成を有する。

このような構成のＴＦＴアレイ基板６２は、パッシベーション膜２３形成工程（ＳＴ３１７〜ＳＴ３２０）において、透過画素電極１０ａ上のパッシベーション膜２３をソース端子開口部２５と同様に除去することにより形成される。それ以外の工程については実施の形態１と同様であるため説明を省略する。実施の形態１と同様、本実施の形態は半導体膜２１がドレイン電極９およびソース電極１１の上に形成される。

以上のように、本実施の形態では透過画素電極１０ａの上にパッシベーション膜２３は形成されておらず、透過画素電極１０ａが露出している。これにより、画素電極部では光の透過率が向上し、表示輝度を向上させることができる。また、４枚マスクプロセスを達成しながら、チャネル領域２２の形成はドレイン電極９およびソース電極１１の形成とは別のフォトリソグラフィープロセスで行われる。チャネルを形成するための半導体膜のパターニングには、ハーフトーンやグレートーン等の多段階露光が使用されない。したがって、チャネル長の制御が容易になり、チャネル長のばらつきを抑制することができる。

実施の形態３.
図８及び図９を用いて、本実施の形態３に係るＴＦＴアレイ基板６３について説明する。本実施の形態では、実施の形態１、２と異なる画素電極部の構成を有していて、それ以外の構成については実施の形態１、２と同様であるため説明を省略する。実施の形態１、２のＴＦＴアレイ基板は、例えば透過型液晶表示装置に用いられるようなＴＦＴアレイ基板であり、画素電極部は透過部により構成されている。本実施の形態のＴＦＴアレイ基板は、例えば半透過型液晶表示装置等に用いられ、画素電極部は透過部および反射部により構成されている。図８は、本実施の形態３に係るＴＦＴアレイ基板６３の上面図であり、図９は図８のＢ−Ｂ断面図である。なお、図８では、ゲート絶縁膜６及びパッシベーション膜２３はコンタクトホールのみが記載されている。

図８及び図９に示すように、ＴＦＴアレイ基板６３は、透過部および反射部よりなる画素電極部を有している。反射部では、第２の金属薄膜８がドレイン電極９ｂより延在されて形成される。すなわち、反射部には、ゲート絶縁膜６上に透明導電膜７からなる透過画素電極１０ａが形成され、さらに第２の金属薄膜８からなる反射画素電極１０ｂが形成されている。透過画素電極１０ａが反射画素電極１０ｂからはみ出して形成されている部分が透過部となる。したがって、画素電極部全体にはドレイン電極９ａより延在されて形成された透過画素電極１０ａが設けられている。そして、ドレイン電極９ｂより延在されて形成された反射画素電極１０ｂが画素電極部の一部分に設けられている。実施の形態１、２と同様、本実施の形態は半導体膜２１がドレイン電極９およびソース電極１１の上に形成されている。

このような構成のＴＦＴアレイ基板６３は、第２回目の写真製版（ＳＴ３０７）において、実施の形態１、２と異なるパターンを有するフォトマスク１８により形成される。そして、反射画素電極１０ｂを設ける領域には、ドレイン電極９、ソース電極１１、およびソース配線４４を設ける領域と同様に、厚膜のレジストパターン１９を形成する。例えば、フォトレジスト１４がノボラック樹脂系のポジ型レジストの場合、ドレイン電極９、ソース電極１１、ソース端子１３、およびソース配線４４と同様、反射画素電極１０ｂを形成する領域に遮光部１７を設けたフォトマスク１８を用いる。

続いて、実施の形態１、２と同様に第２の金属薄膜８の１回目のウェットエッチング（ＳＴ３０８）および透明導電膜７のウェットエッチング（ＳＴ３０９）の後、アッシングを行う（ＳＴ３１０）。このとき、画素電極部のうち透過部の薄膜のレジストパターン２０が除去される。ドレイン電極９、ソース電極１１、ソース端子１３、ソース配線４４、および反射画素電極１０ｂ上の厚膜のレジストパターン１９は薄膜化され、レジストパターン１９ａとして残存する。このレジストパターン１９ａを介して第２の金属薄膜８の２回目のウェットエッチングを行い（ＳＴ３１１）、画素電極部のうち透過部のみに透明導電膜７を露出させる。最後に、レジストパターン１９ａを剥離して除去し（ＳＴ３１２）、反射部および透過部を一つの画素電極部に形成する。

以上のように、本実施の形態では、ドレイン電極９ｂより延在された第２の金属薄膜８が画素電極部の一部に設けられ、反射画素電極１０ｂを形成している。これにより、一つの画素電極部に透過部および反射部を備えた半透過型表示装置向けのＴＦＴアレイ基板６３を形成することができる。さらに、４枚マスクプロセスを達成しながら、チャネル領域２２の形成はドレイン電極９およびソース電極１１の形成とは別のフォトリソグラフィープロセスで行われる。チャネルを形成するための半導体膜のパターニングには、ハーフトーンやグレートーン等の多段階露光が使用されない。したがって、チャネル長の制御が容易になり、チャネル長のばらつきを抑制することができる。

なお、本実施の形態においても実施の形態２と同様に、画素電極部上のパッシベーション膜２３を除去した構成とすることが可能である。図１０は、本実施の形態３の別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板６４の断面構造を示す図である。図１０のように、画素電極部ではパッシベーション膜２３は形成されておらず、透過画素電極１０ａの一部および反射画素電極１０ｂが露出している。これにより、光の透過率が向上し、表示輝度を向上させることができる。

実施の形態４．
図１１及び１２を用いて、本実施の形態４に係るＴＦＴアレイ基板６５について説明する。本実施の形態では、実施の形態１〜３と異なる画素電極部の構成を有していて、それ以外の構成については実施の形態１〜３と同様であるため説明を省略する。実施の形態１、２のＴＦＴアレイ基板は、例えば透過型液晶表示装置に用いられるようなＴＦＴアレイ基板であり、画素電極部は透過部により構成されている。また、実施の形態３は、例えば半透過型液晶表示装置等に用いられるようなＴＦＴアレイ基板であり、画素電極部は透過部および反射部により構成されている。一方、本実施の形態のＴＦＴアレイ基板は、例えば反射型液晶表示装置等に用いられ、画素電極部は反射部により構成されている。図１１は、本実施の形態４に係るＴＦＴアレイ基板６５の上面図であり、図１２は図１１のＣ−Ｃ断面図である。なお、図１１では、ゲート絶縁膜６及びパッシベーション膜２３はコンタクトホールのみが記載されている。

図１１及び図１２に示すように、本実施の形態では、実施の形態１〜３と異なり、画素電極部には透過部は形成されない。すなわち、ＴＦＴアレイ基板６５の画素電極部は反射部よりなり、ドレイン電極９ｂより延在された第２の金属薄膜８が反射画素電極１０ｂを形成している。透過画素電極１０ａ上全体に反射画素電極１０ｂが形成される。実施の形態１〜３と同様、本実施の形態は半導体膜２１がドレイン電極９およびソース電極１１の上に形成されている。

このような構成のＴＦＴアレイ基板６５は、第２回目の写真製版（ＳＴ３０７）において、ハーフトーンやグレートーン露光技術を用いることなく、通常の写真製版によって形成してもよい。この場合、レジストアッシング（ＳＴ３１０）および第２の金属薄膜の２回目のウェットエッチング（ＳＴ３１１）は行わない。

以上のように、本実施の形態では、ドレイン電極９ｂより延在された第２の金属薄膜８が画素電極部全体に設けられ、反射画素電極１０ｂを形成している。これにより、画素電極部が反射部よりなる反射型表示装置向けのＴＦＴアレイ基板６５を形成することができる。さらに、４枚マスクプロセスを達成しながら、チャネル領域２２の形成はドレイン電極９およびソース電極１１の形成とは別のフォトリソグラフィープロセスで行われる。チャネルを形成するための半導体膜のパターニングには、ハーフトーンやグレートーン等の多段階露光が使用されない。したがって、チャネル長の制御が容易になり、チャネル長のばらつきを抑制することができる。

なお、本実施の形態においても実施の形態２と同様に、画素電極部上のパッシベーション膜２３を除去した構成とすることが可能である。図１３は、本実施の形態４の別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板６６の断面構造を示す図である。図１３のように、画素電極部ではパッシベーション膜２３は形成されておらず、反射画素電極１０ｂが露出している。これにより、光の透過率が向上し、表示輝度を向上させることができる。

実施の形態５．
次に、図１４を用いて、本実施の形態５に係るＴＦＴアレイ基板６７について説明する。本実施の形態では、実施の形態１〜４と異なる層を有する構成となっていて、それ以外の構成については実施の形態１〜４と同様であるため説明を省略する。図１４は、本実施の形態５に係るＴＦＴアレイ基板６７の断面構造を示す図である。

図１４において、半導体膜２１とドレイン電極９およびソース電極１１との間に、オーミックコンタクト膜２６が形成されている。オーミックコンタクト膜２６は、少なくともドレイン電極９ｂおよびソース電極１１ｂの上に形成され、これらの電極と半導体膜２１とを電気的に接続させている。図１４に示したＴＦＴアレイ基板６７では、オーミックコンタクト膜２６はソース端子１３ｂの一部、およびソース配線４４ｂ上にも形成されている。

このような構成のＴＦＴアレイ基板６７を形成するには、ＳＴ３０６において、ゲート絶縁膜６上に透明導電膜７および第２の金属薄膜８を成膜した後、さらにこの上にオーミックコンタクト膜２６を成膜する。オーミックコンタクト膜２６として、例えばリン（Ｐ）を不純物として添加したｎ＋型非結晶シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜をＣＶＤ法により成膜する。ＳＴ３０６より前の工程については、実施の形態１〜４と同様であるため、説明を省略する。

オーミックコンタクト膜２６の成膜後、ＳＴ３０７において実施の形態１〜４と同様にフォトマスク１８を用いて第２回目の写真製版を行う。オーミックコンタクト膜２６の１回目のエッチングは、第２の金属薄膜８の１回目のエッチング（ＳＴ３０８）の前に行うか、あるいは同時に行う。そして、ＳＴ３０９において透明導電膜７をエッチングによりパターニングした後、ＳＴ３１０においてレジストアッシングにより薄膜のレジストパターン２０を除去する。続いて、レジストパターン２０が除去されたことにより表面が露出したオーミックコンタクト膜２６とその下の第２の金属薄膜８をエッチングにより除去する。このオーミックコンタクト膜２６の２回目のエッチングも、第２の金属薄膜８の２回目のエッチング（ＳＴ３１１）の前に行うか、あるいは同時に行ってもよい。最後に、ＳＴ３１２においてレジストパターン１９ａを剥離して除去する。このとき、オーミックコンタクト膜２６は、ドレイン電極９ｂ、ソース電極１１ｂ、ソース端子１３ｂ、およびソース配線４４ｂ上に形成されている。

さらに、ＳＴ３１３〜ＳＴ３１６では、ドレイン電極９ｂおよびソース電極１１ｂ上に設けられたオーミックコンタクト膜２６の上から半導体膜２１を形成する。そして、ＳＴ３１７〜ＳＴ３２０ではパッシベーション膜２３を形成する。このとき、ソース端子１３ｂ上のオーミックコンタクト膜２６をパッシベーション膜２３とともに除去し、ソース端子開口部２５を形成する。

以上のように、本実施の形態では半導体膜２１とドレイン電極９およびソース電極１１との間に、オーミックコンタクト膜２６が形成されている。このような構成により、ＴＦＴのドレイン電極９およびソース電極１１と半導体膜２１との間の電気的導通を改善させることができ、ＴＦＴ特性が向上する。したがって、ＴＦＴの動作不良による表示欠陥の発生を確実に防止できるとともに、表示装置の表示品質を向上させることができる。また、４枚マスクプロセスを達成しながら、チャネル領域２２の形成はドレイン電極９およびソース電極１１の形成とは別のフォトリソグラフィープロセスで行われる。チャネルを形成するための半導体膜のパターニングには、ハーフトーンやグレートーン等の多段階露光が使用されない。したがって、チャネル長の制御が容易になり、チャネル長のばらつきを抑制することができる。

なお、本実施の形態ではオーミックコンタクト膜２６としてｎ＋ａ−Ｓｉ膜を形成する場合について例示的に説明をしたが、電気的導電性のある不透明な金属酸化物を用いることも可能である。例えば、電気的な導電性を確保する組成範囲で酸素原子を添加したクロム酸化物ＣｒＯｘ（ｘは正数）膜をオーミックコンタクト膜２６としてもよい。Ａｒガスを用いたスパッタリング法により第２の金属薄膜８としてＣｒ膜を成膜した後に、ＡｒおよびＯ_２の混合ガスを用いた反応性スパッタリング法によりＣｒＯｘ膜を形成する。あるいは、Ｃｒ膜を成膜した後に、そのＣｒ膜の表面に酸素ガスを含むプラズマを照射する酸素プラズマ処理を行ってＣｒＯｘ膜を形成することもできる。

また、オーミックコンタクト膜２６として電気的導電性のある不透明な金属窒化物を用いることも可能である。例えば、電気的な導電性を確保する組成範囲で窒素原子を添加したクロム窒化物ＣｒＮｘ（ｘは正数）膜をオーミックコンタクト膜２６としてもよい。Ａｒガスを用いたスパッタリング法により第２の金属薄膜８としてＣｒ膜を成膜した後に、ＡｒおよびＮ_２の混合ガスを用いた反応性スパッタリング法によりＣｒＮｘ膜を形成する。あるいは、Ｃｒ膜を成膜した後に、そのＣｒ膜の表面に窒素ガスを含むプラズマを照射する窒素プラズマ処理を行ってＣｒＮｘ膜を形成することもできる。

実施の形態６．
次に、図１５を用いて、本実施の形態６に係るＴＦＴアレイ基板６８について説明する。本実施の形態では、実施の形態１〜４と異なるＴＦＴ部の構成を有していて、それ以外の構成については実施の形態１〜４と同様であるため、説明を省略する。図１５は、本実施の形態６に係るＴＦＴアレイ基板６８の断面構造を示す図である。

図１５に示すように、ドレイン電極９ａ上にはドレイン電極９ａよりも小さいドレイン電極９ｂが形成される。そのため、ドレイン電極９ａ上にはドレイン電極９ｂの形成されない領域が設けられる。この領域はソース電極１１側に設けることが好ましい。すなわち、半導体膜２１とドレイン電極９ａとの間の少なくとも一部においてドレイン電極９ｂが形成されていない。同様に、ソース電極１１ａ上にはソース電極１１ａよりも小さいソース電極１１ｂが形成される。そのため、ソース電極１１ａ上にはソース電極１１ｂの形成されない領域が設けられる。この領域はドレイン電極９側に設けることが好ましい。すなわち、半導体膜２１とソース電極１１ａとの間の少なくとも一部においてソース電極１１ｂが形成されていない。そして、ドレイン電極９ａ、ソース電極１１ａ、およびこれら電極に挟まれた領域の上に半導体膜２１が形成されている。

なお、図１５に示す構成では、半導体膜２１の端面がソース電極１１ｂおよびドレイン電極９ｂの端面と完全に接触して形成される例について模式的に示しているが、これに限られない。半導体膜２１がソース電極１１ｂおよびドレイン電極９ｂと接触せずに離れて形成されてもよい。また、ソース電極１１ｂおよびドレイン電極９ｂ上に半導体膜２１がオーバーラップしてもよい。半導体膜２１の下面がソース電極１１ａおよびドレイン電極９ａに接触するよう形成されていればよい。

このような構成のＴＦＴアレイ基板６８は、第２回目のフォトリソグラフィープロセス（ＳＴ３０７）において、実施の形態１〜４と異なるパターンを有するフォトマスク１８により形成される。そして、ドレイン電極９ａ上にドレイン電極９ｂを形成しない領域、およびソース電極１１ａ上にソース電極１１ｂを形成しない領域には、透過画素電極１０ａを設ける領域と同様に、薄膜のレジストパターン２０を形成する。例えば、フォトレジスト１４がノボラック樹脂系のポジ型レジストの場合、透過画素電極１０ａと同様、ドレイン電極９ａ上にドレイン電極９ｂを形成しない領域、およびソース電極１１ａ上にソース電極１１ｂを形成しない領域に第２の露光部１６を設けたフォトマスク１８を用いる。

このような構成とすることで、半導体膜２１とドレイン電極９との電気的接続は、ドレイン電極９ｂを介してだけではなく、ドレイン電極９ａを介して行われる。また、半導体膜２１とソース電極１１との電気的接続は、ソース電極１１ｂを介してだけではなく、ソース電極１１ａを介して行われる。すなわち、半導体膜２１とドレイン電極９およびソース電極１１との電気的接続は、第２の金属薄膜８を介してではなく、透明導電膜７を介して行われる。したがって、ＴＦＴのドレイン電極９およびソース電極１１と半導体膜２１との間の電気的導通を改善させることができ、ＴＦＴ特性が向上する。そして、ＴＦＴの動作不良による表示欠陥の発生を確実に防止できるとともに、表示装置の表示品質を向上させることができる。また、４枚マスクプロセスを達成しながら、チャネル領域２２の形成はドレイン電極９およびソース電極１１の形成とは別のフォトリソグラフィープロセスで行われる。チャネルを形成するための半導体膜のパターニングには、ハーフトーンやグレートーン等の多段階露光が使用されない。したがって、チャネル長の制御が容易になり、チャネル長のばらつきを抑制することができる。

実施の形態７．
図１６及び図１７を用いて、本実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板６９について説明する。本実施の形態では、実施の形態３のＴＦＴアレイ基板６３に凹凸パターンをさらに設けた構成を有していて、それ以外の構成については実施の形態３と同様であるため説明を省略する。図１６は、本実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板６９の上面図であり、図１７は図１６のＤ−Ｄ断面図である。なお、図１６では、ゲート絶縁膜６及びパッシベーション膜２３はコンタクトホールのみが記載されている。

図１６及び図１７において、図８及び図９と同じ構成部分については同一の符号を付し、差異について説明する。図１６及び図１７において、ＴＦＴアレイ基板６９は、実施の形態３と同様に透過部および反射部よりなる画素電極部を有している。本実施の形態では、反射部において凹凸形状を有する凹凸パターン２７が、ゲート絶縁膜６と透過画素電極１０ａとの間に形成されている。すなわち、反射部では、ゲート絶縁膜６の上に凹凸パターン２７が形成されている。凹凸パターン２７は、その表面に凹部２７ａ及び凸部２７ｂが設けられており、凹凸形状を有している。

そして、実施の形態３と同様に、画素電極部全体にはドレイン電極９ａより延在されて形成された透過画素電極１０ａが設けられている。そして、ドレイン電極９ｂより延在されて形成された反射画素電極１０ｂが画素電極部の一部分に設けられている。すなわち、
透明導電膜７からなる透過画素電極１０ａは、この凹凸パターン２７を覆うように形成されている。反射部では、透過画素電極１０ａの上に、さらに第２の金属膜８からなる反射画素電極１０ｂが形成されている。すなわち、凹凸パターン２７は、反射画素電極１０ｂと重複するよう配設されている。したがって、反射画素電極１０ｂは、その表面が凹凸パターン２７に沿った凹凸形状に形成される。反射画素電極１０ｂのこの凹凸によって、外光は効果的に散乱され、反射部の表示特性が改善する。

凹凸パターン２７は、例えば、レジスト等、感光性を有する樹脂膜により形成されることが好ましい。ここでは、凹凸パターン２７はアクリル系の有機樹脂膜とする。アクリル系の有機樹脂膜を凹凸パターン２７として用いることで、凹凸形状の維持性が向上し、表示品質が向上する。なお、凹凸パターン２７は、絶縁性を有するものであれば、有機膜に限らず、無機膜により形成されていてもよい。

ここで、反射画素電極１０ｂのパターン寸法は、凹凸パターン２７よりも大きく形成されている。そして、凹凸パターン２７のパターン端部は、反射画素電極１０ｂのパターン端部より内側に配置されるよう形成されている。すなわち、反射画素電極１０ｂの設けられない透過部では、凹凸パターン２７は形成されない。このような構成により、透過表示光の透過特性は、実施の形態３と同等に維持される。同時に、反射部と透過部との間で生じた段差を利用して、反射表示光と透過表示光の光路長さを調整することが可能となり、表示特性を向上させることができる。

さらに、本実施の形態では、凹凸パターン２７と同じ層の絶縁パターン２８が、ゲート配線／ソース配線交差部に形成されている。絶縁パターン２８は、ゲート配線／ソース配線交差部におけるゲート配線４３を覆うように、ゲート絶縁膜６上に形成される。従って、ソース配線４４は、ゲート絶縁膜６及び絶縁パターン２８を介して、ゲート配線４３と交差する。これにより、ゲート配線４３のパターン端部においてゲート絶縁膜６のカバレッジ不良等が発生しても、上層で交差するソース配線４３との短絡不良を防止することができる。

また、実施の形態１〜４と同様、本実施の形態は半導体膜２１がドレイン電極９およびソース電極１１の上に形成されている。

ここで、本実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板６９の製造方法について、図１８〜図２０を参照して説明する。図１８〜図２０は、実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板６９の製造工程を示した断面図である。本実施の形態では、実施の形態３に係るＴＦＴアレイ基板６３の製造工程に、凹凸パターン２７を形成するための製造工程を追加していて、それ以外の工程については実施の形態３と同様であるため詳細な説明を省略する。

実施の形態３と同様、まず初めに、絶縁基板１を純水洗浄した（ＳＴ３０１）後、第１の金属薄膜を絶縁基板１全面に成膜する（ＳＴ３０２）。次に、第１回目の写真製版を行い（ＳＴ３０３）、第１の金属薄膜の上にレジストパターンを形成する。このレジストパターンを介してウェットエッチングを行い（ＳＴ３０４）、第１の金属薄膜をパターニングする。その後、レジストパターンを剥離して除去し、純水洗浄する（ＳＴ３０５）。これにより、図１８（ａ）に示すように、ゲート電極２、ゲート配線４３、ゲート端子４、および補助容量電極５を形成する。

続くＳＴ３０６の工程において、本実施の形態は実施の形態３と大きく異なっており、以下に詳細に説明する。これらのゲート電極２、ゲート配線４３、ゲート端子４、および補助容量電極５を覆うように、第１の絶縁膜としてゲート絶縁膜６を絶縁基板１全面に形成する。ゲート絶縁膜６の形成後、本実施の形態では、凹凸パターン２７を形成するための写真製版（第２回目）を行う。ここでは、凹凸パターン２７として、アクリル系の有機樹脂膜を用いる場合について説明するが、例えばレジストなどその他の感光性樹脂膜を用いてもよい。まず、スピンコート法などを用いて、膜厚約３．６μｍの有機膜２９を塗布する。有機膜２９には、例えば、ポジ型の感光性を有するアクリル系有機樹脂膜を用いることができる。これにより、図１８（ｂ）のように、ゲート絶縁膜６の上に有機膜２９が形成される。

続いて、図１８（ｃ）に示すように、この有機膜２９に露光をする。このとき、図５（ｃ）に示したＳＴ３０７で用いられるフォトマスク１８と同様、第１の露光部１５、第２の露光部１６、および遮光部１７を有するフォトマスク３０を用いて、多段階露光を行う。例えば、ポジ型の有機膜２９を用いる場合、フォトマスク３０には、凹凸パターン２７の凸部２７ｂと絶縁パターン２８とを形成する領域に遮光部１７を設けておく。また、凹凸パターン２７の凹部２７ａを形成する領域には第２の露光部１６を設けておく。このようなフォトマスク３０を用いて有機膜２９の露光をした後、有機アルカリ系の現像液により現像する。第１の露光部１５では有機膜２９は除去され、ゲート絶縁膜６が露出する。遮光部１７では膜厚の厚い有機膜２９のパターンが形成され、第２の露光部１６では膜厚の薄い有機膜２９のパターンが形成される。これにより、図１８（ｄ）に示すように、凹凸形状を有する凹凸パターン２７が、反射部となる領域に形成される。すなわち、異なる膜厚の凹部２７ａと凸部２７ｂとが同時に形成される。また、凹凸パターン２７とともに、ゲート配線４３を覆う絶縁パターン２８が、ゲート配線／ソース配線交差部となる領域に形成される。

凹凸パターン２７、絶縁パターン２８の形成後、透明導電膜７及び第２の金属薄膜８を成膜する。具体的には、凹凸パターン２７、及び絶縁パターン２８を覆うように、透明導電膜７を絶縁基板１全体に成膜する。さらに、この上に第２の金属薄膜８を絶縁基板１全体に成膜する。実施の形態３と同様、透明導電膜７として、例えば酸化インジウムＩｎ_２Ｏ_３）と酸化スズ（ＳｎＯ_２）を混合したＩＴＯ膜を用いることができる。ここでは、Ａｒガスを用いたスパッタリング法により厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜を成膜する。また、Ａｒガスを用いたＤＣマグネトロンスパッタリング法を用いて、第２の金属薄膜８として２００ｎｍ厚さのＣｒ膜を成膜する。

その後、実施の形態３と同様に、透明導電膜７及び第２の金属薄膜８をパターニングするための写真製版を行う（ＳＴ３０７）。ＳＴ３０７以降の工程については、実施の形態３と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、前述したように、凹凸パターン２７及び絶縁パターン２８形成のための写真製版が本実施の形態における第２回目写真製版として実施されたため、ここでの写真製版は第３回目の写真製版となる。第２の金属薄膜８の上にフォトレジスト１４を塗布し、図１９（ｆ）のように、フォトマスク１８を用いて多段階露光を行う。そして、フォトレジスト１４を現像してポストベークを行う。これにより、図１９（ｇ）に示すような異なる膜厚のレジストパターン１９、２０が同時に形成される。ドレイン電極９、ソース電極１１、ソース端子１３、ソース配線４４、及び反射画素電極１０ｂを設ける領域に、厚膜のレジストパターン１９を形成する。画素電極部のうち、反射画素電極１０ｂを設けない透過部となる領域に、薄膜のレジストパターン２０を形成する。

次に、図１９（ｈ）では、これらのレジストパターン１９、２０を介して、第２の金属薄膜８の１回目のウェットエッチング（ＳＴ３０８）および透明導電膜７のウェットエッチング（ＳＴ３０９）を行う。その後、アッシングを行う（ＳＴ３１０）と、図１９（ｉ）に示すように、薄膜のレジストパターン２０が除去される。このとき、厚膜のレジストパターン１９は薄膜化され、レジストパターン１９ａとして残存する。続いて、このレジストパターン１９ａを介して、第２の金属薄膜８の２回目のウェットエッチングを行う（ＳＴ３１１）。このとき、凹凸パターン２７上の第２の金属膜８は、レジストパターン１９ａに覆われているので、エッチングされずに残存する。これにより、図２０（ｊ）のように、画素電極部のうち透過部のみ透明導電膜７が露出する。そして、レジストパターン１９ａを剥離して除去し、純水洗浄する（ＳＴ３１２）。このようにして、図２０（ｋ）のようなドレイン電極９ａ、９ｂ、透過画素電極１０ａ、反射画素電極１０ｂ、ソース電極１１ａ、１１ｂ、ソース端子１３ａ、１３ｂ、及びソース配線４４ａ、４４ｂが得られる。

これらの上に半導体膜を成膜する（ＳＴ３１３）。そして、写真製版（ＳＴ３１４）、エッチング（ＳＴ３１５）、レジスト剥離／純水洗浄（ＳＴ３１６）を経て、図２０（ｌ）に示すようなチャネル領域２２を有する半導体膜２１を形成する（ＳＴ３１６）。なお、前述のように、凹凸パターン２７及び絶縁パターン２８形成のための写真製版が本実施の形態における第２回目写真製版として実施されたため、ここでの写真製版は第４回目の写真製版となる。

半導体膜２１上に第２の絶縁膜をパッシベーション膜２３として成膜する（ＳＴ３１７）。そして、写真製版（ＳＴ３１８）、エッチング（ＳＴ３１９）、レジスト剥離／純水洗浄（ＳＴ３２０）を経て、ソース端子開口部２５とゲート端子開口部２４を形成する。なお、前述のように、凹凸パターン２７及び絶縁パターン２８形成のための写真製版が本実施の形態における第２回目写真製版として実施されたため、ここでの写真製版は第５回目の写真製版となる。以上の工程を経て、図２０（ｍ）に示すＴＦＴアレイ基板６９が完成する。

このように、本実施の形態では、凹凸形状を有する凹凸パターン２７を反射画素電極１０ｂの下に形成している。これにより、反射画素電極１０ｂの表面は凹凸形状となる。したがって、外光を効果的に散乱させることができ、反射部の表示特性を改善させることができる。また、反射部に設けられる凹凸パターン２７の膜厚を制御することによって、反射表示光と透過表示光の光路長さを調整することが可能となり、表示特性を向上させることができる。さらに、本実施の形態では、絶縁パターン２８をゲート配線／ソース配線交差部に形成している。これにより、ソース配線４４は、ゲート絶縁膜６及び絶縁パターン２８を介して、ゲート配線４３と交差する。したがって、ゲート配線４３とソース配線４３との短絡不良を防止することができる。

また、本実施の形態では、５枚マスクプロセスを達成しながら、チャネル領域２２の形成はドレイン電極９およびソース電極１１の形成とは別のフォトリソグラフィープロセスで行われる。チャネルを形成するための半導体膜のパターニングには、ハーフトーンやグレートーン等の多段階露光が使用されない。したがって、実施の形態１〜６と同様に、チャネル長の制御が容易になり、チャネル長のばらつきを抑制することができる。

なお、本実施の形態においても実施の形態３と同様に、画素電極部上のパッシベーション膜２３を除去した構成とすることが可能である。図２１は、本実施の形態７の別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板７０の断面構造を示す図である。図２１のように、画素電極部ではパッシベーション膜２３は形成されておらず、透過画素電極１０ａの一部および反射画素電極１０ｂが露出している。これにより、光の透過率が向上し、表示輝度を向上させることができる。また、本実施の形態では、凹凸パターン２７を実施の形態３のＴＦＴアレイ基板６３に設ける場合として例示的に説明をしたが、実施の形態４のＴＦＴアレイ基板６５、６６に設けてもよい。本実施の形態は、適宜、実施の形態５、６と組み合わせて用いることが可能である。

また、本実施の形態では、補助容量部を画素電極部の反射部内に設けてもよい。図２２は、本実施の形態７のさらに別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板７１の上面図である。図２３は図２２のＥ−Ｅ断面図である。図２２及び図２３では、補助容量電極５を反射画素電極１０ｂと重複する位置に形成している。このような構成は、画素の開口率を向上させ、表示特性の高性能化や低消費電力化を可能とする。そのため、本実施の形態に限らず半透過型や反射型の表示装置では、このように補助容量部を画素電極部の反射部内に配置することが好ましい。

なお、本実施の形態では、凹凸パターン２７を反射部のみに設ける場合について例示的に説明をしたが、凹凸パターン２７として光透過性の高い透明性の材料が用いられる場合は、透過部に凹凸パターン２７を形成することも可能である。これにより、反射部と透過部との間に生じる段差の値を細かく調整することができる。例えば、凹凸パターン２７をそのまま延在させて透過部に配設してもよい。あるいは、反射部の凹凸パターン２７より膜厚の薄いパターンを透過部に延在して形成することも可能である。この膜厚の薄いパターンは、例えば、凹部２７ａと同じ膜厚とすることができる。

以上、実施の形態１〜７では、ＴＦＴアレイ基板を有する種々のアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、有機ＥＬや電子ペーパーなどの、液晶以外の表示材料を用いた表示装置であってもよい。また、透明導電膜７としてＩＴＯ膜を形成する場合について例示的に説明をしたが、これに限定されない。例えば、非晶質ＩＴＯ膜、または酸化インジウムと酸化亜鉛とを混合したＩＺＯ膜を用いてもよい。さらに、酸化インジウム、酸化スズ、および酸化亜鉛を混合したＩＴＺＯ膜を透明導電膜７として形成してもよい。これらの非晶質ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜、およびＩＴＺＯ膜は、弱酸である蓚酸によりエッチングが可能である。したがって、透明導電膜７のエッチング時にその他の配線および電極を腐食させることがなく、歩留まりを更に向上させることができる。

以上の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。

液晶表示装置に用いられるＴＦＴアレイ基板の構成を示す正面図である。 実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板の上面図である。 実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。 実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程の流れを示したフローチャートである。 実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を示した断面図である。 実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を示した断面図である。 実施の形態２に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図である。 実施の形態３に係るＴＦＴアレイ基板の上面図である。 実施の形態３に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図であり、図８のＢ−Ｂ断面図である。 実施の形態３の別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図である。 実施の形態４に係るＴＦＴアレイ基板の上面図である。 実施の形態４に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図であり、図１１のＣ−Ｃ断面図である。 実施の形態４の別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図である。 実施の形態５に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図である。 実施の形態６に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図である。 実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板の上面図である。 実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図であり、図１６のＤ−Ｄ断面図である。 実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を示した断面図である。 実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を示した断面図である。 実施の形態７に係るＴＦＴアレイ基板の製造工程を示した断面図である。 実施の形態７の別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板の断面構造を示す図である。 実施の形態７のさらに別の実施例に係るＴＦＴアレイ基板の上面図である。 図２２のＥ−Ｅ断面図である。

符号の説明

１ 絶縁基板、２ ゲート電極、４ ゲート端子、５ 補助容量電極、
６ ゲート絶縁膜、７ 透明導電膜、８ 第２の金属薄膜、
９、９ａ、９ｂ ドレイン電極、
１０ａ 透過画素電極、１０ｂ 反射画素電極
１１、１１ａ、１１ｂ ソース電極、
１３、１３ａ、１３ｂ ソース端子、
１４ フォトレジスト、１５ 第１の露光部、１６ 第２の露光部、
１７ 遮光部、１８ フォトマスク、
１９、１９ａ、２０ レジストパターン、
２１ 半導体膜、２２ チャネル領域、２３ パッシベーション膜、
２４ ゲート端子開口部、２５ ソース端子開口部、
２６ オーミックコンタクト膜、
２７ 凹凸パターン、２７ａ 凹部、２７ｂ 凸部、
２８ 絶縁パターン、２９ 有機膜、３０ フォトマスク、
４１ 表示領域、４２ 額縁領域、４３ ゲート配線、４４ ソース配線、
４５ 走査信号駆動回路、４６ 表示信号駆動回路、
４７ 画素、４８、４９ 外部配線、５０ ＴＦＴ
６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７、６８ ＴＦＴアレイ基板、
６９、７０、７１ ＴＦＴアレイ基板

Claims (22)

1. 基板上に形成されたゲート電極と、
   前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
   透明導電膜および前記透明導電膜上に形成された金属膜を含み、前記ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極の上に形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極と電気的に接続されている半導体膜と、
   前記ドレイン電極より延在して形成された画素電極と、を有する薄膜トランジスタアレイ基板。
2. 前記画素電極は、前記ドレイン電極に含まれる透明導電膜から延在された透明導電膜を含む請求項１に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
3. 前記画素電極は、前記ドレイン電極に含まれる金属膜から延在された金属膜を含む請求項２に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
4. 前記画素電極内に金属膜の形成されない領域を有する請求項３に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
5. 前記ゲート絶縁膜と前記透明導電膜との間に、前記画素電極の金属膜と重複するよう形成され、凹凸形状を有する凹凸パターンをさらに有する請求項３又は４に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
6. 前記凹凸パターンは、有機膜によって形成されている請求項５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
7. 前記ソース電極および前記ドレイン電極と前記半導体膜との間に形成されたオーミックコンタクト膜をさらに有し、
   前記オーミックコンタクト膜を介して前記半導体膜が前記ソース電極および前記ドレイン電極と電気的に接続されている請求項１乃至６のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
8. 前記オーミックコンタクト膜は、Ａｌ、Ｃｒ、またはＴｉに酸素原子を添加した導電性の金属酸化膜である請求項７に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
9. 前記オーミックコンタクト膜は、導電性の金属窒化物である請求項７に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
10. 前記半導体膜の下面は、前記ソース電極および前記ドレイン電極に含まれる前記金属膜と接触している請求項１乃至６のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
11. 前記半導体膜の下面は、前記ソース電極および前記ドレイン電極に含まれる前記透明導電膜と接触している請求項１乃至６のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ基板を有する表示装置。
13. 基板上にゲート電極を形成する工程と、
    前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する工程と、
    前記ゲート絶縁膜上に透明導電膜を形成する工程と、
    前記透明導電膜上に金属膜を形成する工程と、
    複数階調露光によって前記金属膜の上に膜厚差を有するレジストパターンを形成する工程と、
    前記膜厚差を有するレジストパターンを介して前記透明導電膜および前記金属膜をエッチングし、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
    前記膜厚差を有するレジストパターンをアッシングして前記レジストパターンの薄膜部を除去する工程と、
    前記薄膜部が除去されたレジストパターンを介して前記金属膜をエッチングし、画素電極を形成する工程と、
    前記画素電極を形成した後、前記薄膜部が除去されたレジストパターンを除去し、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に半導体膜を形成する工程と、を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
14. 前記ゲート絶縁膜を形成後、前記透明導電膜を形成する前に、前記画素電極となる領域の少なくとも一部に凹凸パターンを形成する工程をさらに有し、
    前記画素電極を形成する工程では、前記凹凸パターン上に前記金属膜を残存させるようにエッチングをする請求項１３に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
15. 前記凹凸パターンを形成する工程では、前記ゲート絶縁膜の上に感光性樹脂膜を形成し、複数階調露光によって膜厚差を有する前記凹凸パターンを形成する請求項１４に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
16. 前記感光性樹脂膜はレジストである請求項１５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
17. 前記感光性樹脂膜はアクリル系の有機樹脂膜である請求項１５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
18. 前記金属膜上にオーミックコンタクト膜を形成する工程をさらに有し、
    前記ソース電極およびドレイン電極を形成する工程では、前記オーミックコンタクト膜をエッチングし、
    前記画素電極を形成する工程では、前記オーミックコンタクト膜をエッチングし、
    前記半導体膜を形成する工程では、前記半導体膜が前記オーミックコンタクト膜と接触するよう形成する請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
19. 前記オーミックコンタクト膜は、Ａｌ、Ｃｒ、またはＴｉに酸素原子を添加した導電性の金属酸化膜である請求項１８に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
20. 前記オーミックコンタクト膜は、導電性の金属窒化物である請求項１８に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
21. 前記半導体膜を形成する工程では、前記半導体膜が前記ソース電極および前記ドレイン電極に含まれる前記金属膜と接触するよう形成する請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
22. 前記薄膜部が除去されたレジストパターンを介して前記金属膜をエッチングする工程では、前記ソース電極および前記ドレイン電極となる領域の前記金属膜をエッチングして除去し、
    前記半導体膜を形成する工程では、前記半導体膜が前記ソース電極および前記ドレイン電極に含まれる前記透明導電膜と接触するよう形成する請求項１３乃至１７のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。

Images