JP2010147351A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＴＦＴと画素電極との間に設けられる遮光性の電極や配線、コンタクトホールに起因する開口率の低下及び歩留まり低下の問題を解決する。また、画面が色味を帯びないような液晶表示装置を提供する。
【解決手段】
基板にＩｎ、Ｇａ及びＺｎを含むアモルファス酸化物からなる半導体層を形成する第１工程と、該半導体層の上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する第２工程と、該ゲート電極をマスクとして紫外線を該半導体層に向けて照射することにより、該半導体層よりも導電率の高いアモルファスのドレイン領域及び画素電極と一体のソース領域を形成する第３工程とを含む。画素電極はソース領域とともに透明であり、また、紫外線照射によって導電率が向上しており、また、一体で成形されたものであるから画素電極とソース領域とを接続するために電極も配線も形成する必要がない。
【選択図】図３

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、金属酸化物系のアモルファス半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタを備える液晶表示装置及びその製造方法に関する。

近年、金属酸化物系半導体薄膜を用いた半導体素子が注目されている。この薄膜は、低温で成膜することができ、また、可視光に対して透明な膜を形成できること等の特徴を有しており、プラスチック基板やフィルムなどの透明性基板上にフレキシブルな透明な薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）等を形成することが可能である（特許文献１）。

また、薄膜トランジスタの活性層に用いる酸化物半導体膜として、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物から構成される半絶縁性の透明なアモルファス薄膜が知られている。そしてこれをチャネル層に用いるとともに、電気伝導度の大きなＩｎＧａＺｎＯ_３（ＺｎＯ）_４の層にＡｕ膜を積層したものをソース・ドレイン電極として用いたトップゲート型薄膜トランジスタの構造が開示されており、さらに、アモルファスＩｎＧａＺｎＯ_４ 薄膜トランジスタはアモルファスシリコン薄膜トランジスタに比べて格段に大きな移動度を有することが開示されている（特許文献２）。そして、このような優れた特性を備えるＴＦＴを、例えば液晶表示装置の画素のスイッチング素子として利用するために、現在活発な研究開発が行われている。

特開２０００−１５０９００号公報 特開２００６−１６５５２９号公報

このように、従来のトップゲート型ＴＦＴの場合には、アモルファスシリコンやポリシリコンを半導体層として用いたＴＦＴはもちろん、上述のような透明アモルファス酸化物半導体を半導体層として用いたＴＦＴにおいても、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）で形成した画素電極とＴＦＴのソース領域とを接続するために、ＩＴＯ層とソース領域との間に形成されている絶縁層を開口してコンタクトホールを形成し、さらにソース領域と画素電極とをこの開口を通じて接続する接続パターンを形成しなければならなかった。このため、コンタクトホールにおける接続パターンと画素電極との接続又は接続パターンとソース領域との接続の不良により歩留まりの低下が生じやすい。また、接続パターンとして金属等からなる遮光性のある接続パターンを用いる場合には、このような接続パターンの面積だけ開口部分が減少し、開口率の低下の一因となる。このように、従来は、ＴＦＴと画素電極との間の接続パターンやコンタクトホールに起因する歩留まりの低下及び開口率の低下が生じていた。

このような不具合に対する対策として、ＴＦＴの半導体層としてアモルファスシリコン層とこのアモルファスシリコン層よりも導電性の高いアモルファスシリコン層とが積層された積層シリコン半導体層を用い、この積層シリコン半導体層を延ばして画素電極となる領域を形成するという技術もある。しかし、この場合には透過率自体が低下したり、積層シリコン半導体層による短波長領域の吸収のために画面が赤味を帯びたりする等の欠点がある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、画面が特定の色を帯びたり透過率を低下させたりすることがなく開口率の高い液晶表示装置を提供することにある。また、本発明の目的は、コンタクトホールの形成に起因する歩留まりの低下が生じ得ない液晶表示装置を提供することにある。さらに、本発明の目的は、表示品質の高い液晶表示装置を提供することにある。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、対向する基板の間に液晶を挟持する液晶表示装置の製造方法であって、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む透明なアモルファス酸化物からなり薄膜トランジスタのドレイン領域、チャネル領域、及び画素電極を含み該画素電極と一体のソース領域となる半導体層を一方の該基板上に形成する第１工程と、該チャネル領域となる該半導体層の上にゲート絶縁膜を介して遮光性を備えるゲート電極を形成する第２工程と、該半導体層に向けて紫外線を照射することにより導電率を高める第３工程とを含むことを特徴とする。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、このように、薄膜トランジスタの半導体層の材料としてＩｎ、Ｇａ及びＺｎを含む透明なアモルファス酸化物を用いているため、これに紫外線を照射することにより、半導体層の導電率を向上させることができる。そして、このような紫外線を半導体層の一部の領域に選択的に照射することにより、その照射された領域のみ導電率を高めることができる。従って、薄膜トランジスタの半導体層のうち少なくともソース領域となるべき領域に紫外線を選択的に照射することにより、電極として使用できる程度の導電率を備えるソース領域を形成することができる。

一方、半導体層のうち紫外線の照射がされてなかった領域の導電率は、照射前の導電率がそのまま維持されることになるため、薄膜トランジスタのチャネル領域となるべき領域には紫外線を照射しないようにすることにより、その領域は薄膜トランジスタのチャネルとして使用できる導電率を備える領域となる。そして、本発明に係るソース領域は画素電極を含み該画素電極と一体のものとして形成されているものであるため、このようなソース領域に紫外線を照射することにより画素電極にも紫外線が照射されることになり、画素電極の導電率もチャネル領域の導電率よりも高くなり、画素電極として機能を果たすことができる。しかも、本発明に係るＩｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物半導体は紫外線照射前後において透明であるため、画素電極としての透明性が損なわれることはなく、また、画素電極と一体のソース領域も透明であるため、画面が特定の色を帯びたり透過率を低下させたりすることがない。

さらに、本発明においては画素電極と一体のソース領域を形成するものであるため、従来のようにソース領域と画素電極とを離間して形成するものではない。そのため、従来のようにソース領域と画素電極とを接続するためにコンタクトホールを開口する必要がなく、また、該開口から画素電極までの間に遮光性ある金属等の接続パターンを形成する必要もない。従って、本発明においては、従来に比べ接続パターンの分だけ開口率が高い液晶表示装置を提供することができるとともに、コンタクトホールの開口や接続パターン形成工程に起因する歩留まりの低下も生じ得ない。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記紫外線の前記半導体層への照射は、前記ゲート電極をシャドーマスクとしてなされることを特徴とする。本発明は、ゲート電極は遮光性を備えたもので形成されているため、ゲート電極が紫外線に対してシャドーマスクとして機能するように紫外線をゲート電極側から半導体層の方向に向けて照射することにより、半導体層のうちゲート電極によって紫外線の照射が遮られなかった即ちマスクされなかった領域の導電率を向上させ、ソース領域及びドレイン領域として機能する領域を形成することができる。一方、ゲート電極によって紫外線の照射がマスクされその照射が遮られた半導体領域の導電率は、照射前の導電率がそのまま維持されることになるため、薄膜トランジスタのチャネル領域として機能する領域とすることができる。

そして、このような方法で紫外線を照射することにより、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域が、ゲート電極に対して自己整合的に形成されることになる。従って、このようにして形成された薄膜トランジスタは、ゲート電極とソース領域又はドレイン領域との重なり合いが生じることがなく、マスクの合わせずれに起因する重なり合いのばらつきも生じ得ない。そのため、ゲート・ソース間寄生容量Ｃｇｓが減少し、それに伴い突き抜け電圧の減少、再充電効果の減少が生じ、表示画面上での輝度のばらつきや輝度むらが著しく低減され液晶の表示品質が向上する。また、Ｃｇｓの値自体が小さくなりそのばらつきも減少するため、Ｃｇｓ対策という観点からは蓄積容量Ｃｓも小さくすることができ、蓄積容量Ｃｓを構成する遮光性の金属からなる電極の面積を小さくできるため、この点においても画素部の開口率が向上する。従って、本発明は、上記効果に加え、輝度むらがなく表示品質の高い液晶表示装置を提供することができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記第２工程と前記第３工程との間に透明性を備える層間絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする。本発明は、このように層間絶縁膜が透明性を備えるため、紫外線の照射工程は層間絶縁膜形成後、信号線形成工程前でも可能となり、製造工程の自由度が向上する。また、層間絶縁膜によって第１金属層からなる走査線やゲート電極が保護された状態で紫外線の照射をすることになるため、歩留まりの向上に寄与する。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記紫外線の照射後の前記ソース領域の抵抗は、前記薄膜トランジスタのオン抵抗よりも低いことを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、画素電極を含むソース領域全体の抵抗による画像信号の信号レベルの低下を小さくすることができる。そして、紫外線の照射条件として、このように画素電極を含むソース領域全体の抵抗が薄膜トランジスタのオン抵抗よりも低くなる程度の積算照射エネルギー密度を設定することにより、薄膜トランジスタのオン抵抗の値に応じた紫外線照射を行うことができるため、歩留まりが向上する。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記チャネル領域の不純物濃度と前記ソース領域の不純物濃度とが同じであることを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、従来のように、チャネル領域よりも導電率の高いソース領域を形成するにあたって、イオンドーピング等の処理をする必要がないため製造設備の合理化に寄与するだけでなく、これによるダメージを回避することができるため、薄膜トランジスタの信頼性の向上につながる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記紫外線を照射する光源は、面光源であることを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、基板全体をカバーするような広い照射面積に対して一度に紫外線を一様に照射することができる。また、面光源を使用するため、光線スポットの狭小なレーザー光源の場合のように基板をスキャンする必要がないため、スキャンによる半導体層の二重照射も生じない。そのため、均一な照射エネルギーでもって紫外線を照射することができ、その結果、大面積の表示画面全体にわたって多数の薄膜トランジスタを形成する場合に、工程の簡素化、量産性の向上のみならず、薄膜トランジスタの特性のばらつきを抑えて均一なものとすることができ、表示品質の高い、輝度ばらつきや輝度むらのない液晶表示装置を得ることができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記紫外線を照射する光源は、水銀ランプであることを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、レーザー光源ではなく、特定の範囲の波長の紫外線を照射するランプを用いることができる。従って、レーザー光による基板の発熱等による不具合を回避することができ、また、プラスチックフィルム基板を使用することが可能となる。また、レーザー光照射装置に比べて安価な紫外線照射装置を使用できる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記紫外線の波長は、２７０ｎｍから４５０ｎｍまでの範囲にわたることを特徴とする。このような波長の範囲の紫外線を照射することで、照射された半導体領域の導電率を向上することができる。本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記第３工程における紫外線の積算照射エネルギー密度は、１３３２Ｊ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、画素電極及びソース領域として機能するのに十分な導電率を有する半導体層を形成することができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記第３工程における紫外線の照射エネルギー密度は、１００ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ^２であることを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、この照射エネルギー密度であれば、他の用途に用いられているような一般的な紫外線照射装置を使用して照射を行うことができるため、製造設備の合理化を図ることができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記第１工程と前記第２工程との間に、さらに、前記半導体層に紫外線を照射して該半導体層の導電率が該紫外線の照射前よりも高いアモルファスの半導体層とするプレ紫外線照射工程を含むことを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、このプレ紫外線照射工程を追加することにより、半導体層の成膜後の導電率が低いためにそのままでは薄膜トランジスタのチャネル領域となりえないような場合でも、プレ紫外線照射工程によってその導電率をチャネル領域として適切な導電率にまで向上させることができ、歩留まりの向上を図ることができる。

本発明の液晶表示装置の製造方法は、前記プレ紫外線照射工程における紫外線の積算照射エネルギー密度を９００Ｊ／ｃｍ^２以下とすることを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、このような積算照射エネルギー密度をえらぶことにより、チャネル領域の導電率を適切なものにすることができる。

本発明の液晶表示装置は、対向する基板の間に挟持された液晶と、チャネル領域、ドレイン領域、及び画素電極を含み該画素電極と一体に形成され紫外線が照射されたことにより照射前よりも導電率の高いソース領域からなり、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む透明なアモルファス酸化物からなる半導体層と、該チャネル領域の上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを含み、一方の該基板上に形成された薄膜トランジスタとを含むことを特徴とする。本発明は、かかる構成をとるため、このようにして形成された薄膜トランジスタを備える液晶表示装置は、上述と同様に、開口率が高く透過率の低下や色付きを伴わない液晶表示装置を提供することができる。

本発明は、このような構成を備えることにより、画面が特定の色を帯びたり、透過率が低下したりすることなく、また、ＴＦＴと画素電極とを接続する遮光性接続パターンが不要となるため開口率の高い液晶表示装置を提供することができる。また、本発明は、ＴＦＴと画素電極とを接続するコンタクトホールの形成する必要がないため、これに起因する歩留まりの低下が生じない液晶表示装置を提供することができる。さらに、本発明は、ソース領域、ドレイン領域及びチャネル領域を、ゲート電極に対して自己整合的に形成することが可能であるため、その製造工程でのマスクの合わせずれによる寄生容量のばらつきを抑えたＴＦＴを提供できるとともに、輝度むらがなく表示品質の高い液晶表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

［全体構成］
本発明にかかるアクティブマトリックス型の液晶表示装置は、セル・アレイ基板と対向基板との間に液晶を挟持した液晶パネルを含んで構成される。図１は、本発明にかかるアクティブマトリックス型の液晶表示装置の液晶パネル部の模式的な概略の構成図である。図１（ａ）は、セル・アレイ基板１０１の模式的な平面図であり、図１（ｂ）は、画素部１０及びその周辺の各部材の機能を説明するための等価回路図である。なお、本明細書において説明に用いる各図面では、便宜上、縮尺又は縦横比等を適宜変更している。

セル・アレイ基板１０１には、Ｘ（行）方向に延在し走査線外部端子７４と画素部１０内のスイッチング素子であるＴＦＴのゲート電極とに接続された複数本の走査線７２が形成されている。走査線７２を介して、ＴＦＴを選択的にスイッチングするための信号である走査信号がＴＦＴに供給される。なお、複数本の走査線７２に対応する複数の走査線外部端子７４がセル・アレイ基板１０１の端部近くにＹ方向に沿って設けられている。走査線外部端子７４は、図示しないＡＣＦ（異方性導電体）等を介して走査線ドライバーＩＣ等の走査線駆動装置７０の図示しない所定の端子に接続される。

また、セル・アレイ基板１０１には、Ｙ（列）方向に延在し信号線外部端子８４と画素部１０内のＴＦＴのドレイン電極とに接続された複数本の信号線８２が形成されている。信号線８２を介して、走査信号によって選択されたＴＦＴに画像信号が供給される。なお、複数本の信号線８２に対応する複数の信号線外部端子８４がセル・アレイ基板１０１の端部近くにＸ方向に沿って設けられている。信号線外部端子８４は、図示しないＡＣＦ等を介して信号線ドライバーＩＣ等の信号線駆動装置８０の図示しない所定の端子に接続される。なお、上記走査線駆動装置７０や信号線駆動装置８０は、セル・アレイ基板１０１上に配設されていてもよい。また、図１（ａ）では蓄積容量Ｃｓ２７の共通線である蓄積容量線２８（後述）の図示を省略している。そして、セル・アレイ基板上の走査線７２と信号線８２の各交差に対応して、走査線７２と信号線８２とによって区画された領域に画素部１０がマトリクス状に配列されている。

［画素部］
次に、図１（ｂ）、図２及び図３（ｃ）を参照しながら、スイッチング素子としてトップゲート型ＴＦＴを用いた画素部及びその周辺部の構成を説明する。図２は、本実施の形態に係る画素部１０及びその周辺を含む概略の平面図であり、図３（ｃ）は、パッシベーション層１９の形成が終了した時の画素部等を示す、図２のＡ−Ａ’線における矢視方向の概略の断面構成図である。なお、図２においては、わかりやすく描くためにゲート絶縁膜１３、層間絶縁膜１８及びパッシベーション層１９を取り除いて記載しており、また、見る層を適宜変更している。

画素部１０は、ＴＦＴ２０を含んで構成される。ＴＦＴ２０は、走査線７２と信号線８２との交差部の近傍に設けられる。また、ＴＦＴ２０は、基板１１上に形成された酸化物半導体からなる半導体層１４と、半導体層１４の上に形成された第１絶縁層であるゲート絶縁膜１３と、半導体層１４の一部であるチャネル領域１７の上にゲート絶縁膜１３を介して形成されたゲート電極１２とを含んで構成される。半導体層１４は、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む酸化物（以下、ＩＧＺＯという）の半導体からなり、チャネル領域１７、ドレイン領域１６、及びソース領域１５の３つの領域が一体に成形されている。さらに、ソース領域１５は画素電極３２を含み、画素電極３２と一体に形成されている。

ゲート電極１２は、各画素部１０において走査線７２からチャネル領域１７に向けて枝状に分岐したような形状でチャネル領域の上に形成されており、走査線７２はゲート電極１２と導通している。ドレイン電極２６は、信号線８２から各画素部１０において枝状に分岐したような形状で形成されており、半導体層１４の一部であるドレイン領域１６と導通している。

本実施の形態におけるソース領域１５は、半導体層１４の一部であり、ソース領域１５は画素部１０を区画する走査線７２及び信号線８２近くにまで画素部１０に略相似した形状で延びて形成されている。このようにソース領域１５が延びて形成された部分が概ね画素電極３２として利用される。画素電極３２は、走査線７２及び信号線８２と平面視で重なり合わないような形状と大きさを備え、画素部１０の内側におさまるように成形されている。

ソース領域１５と画素電極３２とは一体のものとして形成されている。即ち、画素電極３２はソース領域１５の一部として形成されており、ソース領域１５は画素電極３２を含んで構成されているとともに、ソース領域１５と画素電極３２とは同一の半導体材料から同一の工程により互いに離間することなく形成されている。従って、両者は本来的に電気的に接続されており、別途配線等によって両者の間の電気的な接続をとる必要がない。

また、ソース領域１５は半導体層１４の一部であり、半導体層１４はＩＧＺＯからなる半導体から形成されているため、可視光に対して透明であり、かつ、後述するように紫外線の照射によってその導電率を高くすることができる。

そして、本発明にかかるソース領域１５は、一体として形成された画素電極３２とともに、その導電率が紫外線の照射によってチャネル領域１７の導電率よりも高く形成されている。そのため、画素電極３２の抵抗は紫外線照射前に比べて小さく、電極として機能することができる。このように、高導電率化されたソース領域１５は、ＴＦＴ２０のキャリアの源としてのソース又はソース電極２５としての機能を果たすとともに、対向電極、遮光層等との位置関係等の制約はあるが液晶分子の配向を対向電極との間に生じた電界によって制御する一方の電極である画素電極という意味において画素電極としての機能を果たす。

図１（ｂ）に示す蓄積容量Ｃｓ２７は、画素電極３２と所定の電圧を印加された蓄積容量線２８との間に形成されている。蓄積容量Ｃｓ２７は、ＴＦＴ２０がオン状態の期間（選択期間）にこれを介して画素電極３２に信号線８２から出力された電圧が印加された後、ＴＦＴ２０がオフ状態の期間（非選択期間）にこの印加電圧を必要な時間だけほぼ一定に維持するために設けられた容量である。また、蓄積容量線２８は、蓄積容量Ｃｓ２７の一方の電極に給電をするために各画素部の蓄積容量Ｃｓに対して共通に接続された配線であり、所定の電圧の蓄積容量コモン信号が供給される。

コモン電極（対向電極）３４は、画素電極３２と対向するように形成され、各画素に共通な透明電極である。コモン電極３４は、一般に、ＴＮ（Twisted Nematic）型、ＶＡ（Vertical Alignment）型の液晶表示装置では図示しない対向基板に形成される。コモン電極３４には共通電極線（コモン電極線）３５を介して所定の電圧のコモン信号が印加される。画素電極３２と対向電極３４との間には、図示しない配向膜等を介して電気光学材料である液晶９９が挟まれた構成をなしている。

なお、図１（ｂ）における参照番号３８、３９は、それぞれゲート・ソース間寄生容量Ｃｇｓ、ゲート・ドレイン間寄生容量Ｃｇｄである。このような画素部１０を備える液晶表示装置１００の動作は、例えば次のとおりである。走査線駆動装置７０は、液晶表示装置１００に入力される図示しない画像信号の同期信号その他の情報に基づいて、信号線８２からの画像信号を書き込むべき画素部１０を行単位で選択する走査信号を出力する。信号線駆動装置８０は、同じく画像信号の輝度情報等に基づいて、走査信号に同期して動作し、走査期間に選択された画素部１０に画像信号を供給する。そして、選択された画素部１０内にあるＴＦＴ２０を介して、信号線駆動装置からの画像信号に応じた電圧が画素電極３２に印加される。これによって、画素電極３２とコモン電極３４とからなる一対の電極の間に電界が生じ、この電界によって液晶９９の分子の向き（液晶分子の配向）が制御される。そして、この配向変化を利用することにより液晶を透過する光を変調することで画像等の表示作用が行われる。このようにして液晶表示装置が構成される。

［画素部とその周辺の詳細］
次に、画素部及びその周辺について、図３（ｃ）を参照しながらより詳細に説明する。セル・アレイ基板１０１の基板１１としては、絶縁性及び透明性を備える基板であるガラス基板、石英基板等のほか、プラスチック系の基板を使用することができる。また、液晶表示装置の表示の色を忠実に再現するためには、基板は可視光に対して透明であることがより望ましい。

半導体層１４の材質は、ＩＧＺＯからなる透明なアモルファス半導体であることが望ましい。半導体層１４は、かかる酸化物半導体からなる島状の一個の成形物であり、ドレイン領域１６、チャネル領域１７、画素電極３２と一体のソース領域１５とからなる。半導体層１４の成膜時にはこれらの３つの領域のいずれにおいてもその導電率は同じであるが、後述するように半導体層の成膜後の所定の工程において紫外線を選択的に照射することにより、チャネル領域１７の導電率よりもドレイン領域１６、画素電極３２と一体のソース領域１５の導電率が高くなるように形成されている。なお、ソース領域１５の一部である画素電極３２の占める領域の導電率はソース領域１５の他の領域の導電率と同じである。紫外線照射と導電率との関係についても詳細は後述する。なお、半導体層１４の厚さは、特に限定されないが、５０ｎｍから１５０ｎｍが望ましく、より望ましくは１００ｎｍ程度である。

第１絶縁層であるゲート絶縁膜１３は、その材質として、酸化シリコン系や窒化シリコン系のＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ 又はＳｉＯｘＮｙの単層膜、あるいはこれらを組み合わせた積層膜を使用することができる。また、液体性の酸化シリコンを用いることもできる。これにより、絶縁性と透明性のある層を形成することができる。ゲート絶縁膜１３は、一般に、基板１１全体を覆うように形成される。これにより、半導体層１４はゲート絶縁膜１３によって覆われる。ゲート絶縁膜１３の膜厚は、１００ｎｍから５００ｎｍが望ましく、より望ましくは２５０ｎｍから３００ｎｍである。

走査線７２及びゲート電極１２等は、第１金属層をパターニングすることにより形成される。第１金属層は、例えば、ＡｌＮｄ、Ａｌ、Ｍｏの単層膜、あるいはＡｌＮｄ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕを組み合わせて形成された積層膜でもよい。第１金属層がＡｌを含み、しかもＩＴＯ等の透明導電層や酸化物半導体と接続するような構造をとる場合には、第１金属層を積層構造とし、例えば、後工程においてＩＴＯ等と接続される可能性のある上層はＭｏを含む金属とし、下層はＡｌＮｄのようなＡｌを含む金属層とすることが望ましい。このような材質や構造をとることにより、ＩＴＯとＡｌとの界面における電蝕を回避し、良好な電気的接続をとることができる。第１金属層の厚さは２００ｎｍから４００ｎｍが望ましく、より望ましくは３００ｎｍである。なお、ＴＦＴ特性の外光による影響を防止する必要がある場合には、第１金属層は遮光性の高い材料を用いることが望ましい。

第２絶縁層である層間絶縁膜１８の材質は、透明性のある酸化シリコン系や窒化シリコン系を使用することができる。また、層間絶縁膜１８の材質として、透明性を備えるものを使用することにより、後述する紫外線の照射をゲート電極１２の形成と層間絶縁膜１８の形成の間でなく層間絶縁膜１８の形成後に行うこともできる。層間絶縁膜１８は基板全面を覆うように形成される。これによって、第１金属層が層間絶縁膜１８によって覆われる。なお、膜厚は３００ｎｍから４００ｎｍが望ましい。

ドレイン電極２６、信号線８２は、第２金属層からパターニングされる。第２金属層の材料又は構造は特に限定されず、ＡｌやＭｏの単層膜でもよいが、ＩＴＯ等の透明導電層とＡｌとの間の電蝕を避けるために、例えば、ＩＴＯと接する上層はＭｏとし下層はＡｌとするというような、ＡｌとＭｏを組み合わせて形成された積層膜（積層配線）が望ましい。また、半導体層の材料として酸化物半導体を用いる場合には、特に半導体層としてＩＧＺＯを用いる場合には、ＩＧＺＯはＩＴＯと化学的特性が似ていることから、ＩＧＺＯとＡｌとの界面でも同様な電蝕の問題を避けるために、ＡｌとＩＴＯ又はＩＧＺＯとを接続する場合には、Ｍｏ−Ａｌ−Ｍｏのような３層構造の金属層を用い、ＩＴＯやＩＧＺＯがＭｏを介してＡｌと接続されるような構造にすることが望ましい。

このように最上層及び最下層がＭｏを含む金属で構成される第２金属層を用いることにより、Ｍｏがいわゆるカバーメタルとして機能して電蝕反応が防止され、第２金属層の下層が酸化物半導体に接続し上層がＩＴＯ等の透明導電層に接続するような場合でも、Ａｌと酸化物半導体層との間、及びＡｌとＩＴＯ等の透明導電層との間で生じやすい電蝕を防止し、低抵抗で良好なオーミックコンタクトを得ることができ、良好で信頼性の高い電気的接続をすることができる。第２金属層の厚さは２００ｎｍから４００ｎｍであり、より望ましくは３００ｎｍである。

第３絶縁層であるパッシベーション層１９の材質は、特に限定されないが、絶縁性と透明性とを備える窒化シリコン等を用いることができる。パッシベーション層１９は、基板全面を覆うように形成される。これにより第２金属層から形成されたドレイン電極２６、信号線８２等がパッシベーション層１９によって覆われる。

［製造方法］
次に、図３を参照して、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法を工程順に説明する。図３は本発明の一実施形態である画素部等の製造工程の説明図である。まず、セル・アレイ基板１０１となる基板１１の上に、半導体層１４を形成する（第１ステップ）。半導体層１４の形成方法は、特に限定されないが、スパッタリング方式が望ましい。ＩＧＺＯの半導体層の形成にスパッタリング方式を用いることにより、成膜時のガス流量や成膜雰囲気中の酸素分圧を制御することで導電率やキャリア濃度、移動度等をある程度制御することが可能となり、より安定した組成の成膜をすることができる。また、プラスチック基板にアモルファスＩＧＺＯ半導体層を形成する場合には、基板の耐熱性を考慮し、また基板に対するダメージを少なくするために、スパッタリング法が好ましい。

スパッタのターゲットとしては、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏを含む固体のＩｎＧａＺｎＯ_４を用いる。各成分の組成比としては、Ｚｎや酸素がプア（ｐｏｏｒ）であるような、例えばＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ：Ｏが２：２：１：７であるような酸化物をターゲットとして使用してすることもできる。成膜後の半導体層は透明なアモルファス半導体層であり、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏの各成分の組成比は、１：１：１：４に限られず、略１：１：０．５：２のようにＺｎや酸素がプアなものでもよい。なお、本発明において、「アモルファス」とは、完全にアモルファス状態をもつものだけをいうのではなく、本発明の趣旨を損なわない限り、微結晶を含むものも含まれる。

形成されたアモルファスＩＧＺＯ半導体層をフォトリソグラフィー法やエッチング法によってパターニングする。これにより、アモルファスＩＧＺＯからなるＴＦＴ２０の半導体層１４が形成される。この半導体層１４は、単一の島状をなし、後工程の紫外線照射によって、ＴＦＴ２０のチャネル領域１７、ドレイン領域１６、画素電極３２と一体のソース領域１５の３つの領域となる。ソース領域１５は画素電極３２を含み、画素電極３２はソース領域１５の一部を構成している。

半導体層１４のエッチャントは、特に限定されないが、ＩＧＺＯの化学的性質がＩＴＯの化学的性質に似ていることから、紫外線の照射の前後にかかわらず、蓚酸等のＩＴＯのエッチャントを使用することができる。蓚酸はＡｌをエッチングしないがＩＴＯやＩＧＺＯをエッチングすることができる。ＩＧＺＯのエッチャントとしてＩＴＯのエッチャントを兼用することができるため、ＴＦＴ製造工程の簡素化を図ることができる。エッチングの温度は常温付近でよい。

次に、ゲート絶縁膜１３をＣＶＤ法等により基板全面に形成する（第２ステップ）。これにより、半導体層１４はゲート絶縁膜１３により覆われる。形成方法としては、ＣＶＤ法が望ましく、熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法等を使用することができるが、基板温度の上昇を抑えたい場合、例えば、プラスチック系の基板を用いている場合には、ゲート絶縁膜形成時の基板温度は２５０℃程度以下にすることが望ましく、プラズマＣＶＤ法によって形成することができる。

次に、ゲート絶縁膜１３の上に第１金属層を形成し、これをパターニングし、ゲート電極１２を含む走査線７２等のパターンを形成する（第３ステップ、図３（ａ））。第１金属層の形成方法は、特に限定されないが、スパッタリング方式を使用してもよい。なお、第１金属層の材質や構造は前述のとおりである。次に、図３（ｂ）に示すように、紫外線２２を照射する（第４ステップ、図３（ｂ））。照射の方法としては、例えば、遮光性のあるゲート電極１２をシャドーマスクとして、ゲート電極１２の方向から半導体層１４に向けて、即ち基板１１の表面に向けて紫外線２２を照射する。

このようにゲート電極１２をシャドーマスクとして半導体層１４に向けて紫外線２２を照射することにより、半導体層１４に対して選択的に紫外線を照射することができる。本実施の形態においては、ＴＦＴの半導体層の材料としてＩＧＺＯからなる透明なアモルファス酸化物を用いているため、これに紫外線２２を照射することにより、半導体層の導電率を向上させることができる。そして、このような紫外線を半導体層の一部の領域に選択的に照射することにより、その照射された領域のみ導電率を高めることができる。

従って、ＴＦＴ２０の半導体層１４のうち少なくともソース領域１５となるべき領域に紫外線を選択的に照射することにより、電極として使用できる程度の導電率を備えるソース領域を形成することができる。一方、半導体層のうち紫外線の照射がされてなかった領域の導電率は、照射前の導電率がそのまま維持されることになるため、ＴＦＴのチャネル領域１７となるべき領域には紫外線を照射しないようにすることにより、その領域はＴＦＴのチャネルとして使用できる導電率を備える領域となる。

そして、本発明に係るソース領域１５は画素電極３２を含み画素電極と一体のものとして形成されているものであるため、このようなソース領域に紫外線を照射することにより、画素電極３２にも紫外線が照射され、その導電率もチャネル領域１７の導電率よりも高くなり、画素電極として機能を果たすことができる。しかも、ＩＧＺＯは紫外線照射前後において透明であるため、画素電極としての透明性が損なわれることはなく、また、画素電極３２と一体のソース領域１５も透明であるため、画面が特定の色を帯びたり透過率を低下させたりすることがない。

さらに、画素電極３２とソース領域１５とは一体に形成されているものであるため、従来のようにソース領域と画素電極とを離間して形成されたものではない。そのため、従来のようにソース領域と画素電極とを接続するためにコンタクトホールを開口する必要がなく、また、この開口から画素電極までの間に遮光性ある金属配線を形成する必要もない。従って、本発明においては、従来のソース電極や接続パターン分だけ開口率が高い液晶表示装置を提供することができるとともに、コンタクトホールの開口や金属配線の形成工程に起因する歩留まりの低下も生じ得ない。紫外線照射と導電率との関係の詳細は後述する。

さらに、ゲート電極１２をシャドーマスクとして、ゲート電極１２の方向から半導体層１４に向けて紫外線を照射することにより、ソース領域１５、ドレイン領域１６及びチャネル領域１７の三領域が、ゲート電極１２に対して自己整合的に形成されることになる（セルフアライン）。従って、このようにして形成されたＴＦＴは、ゲート電極１２とソース領域又はドレイン領域との重なり合いが生じることがなく、マスクの合わせずれに起因する重なり合いのばらつきも生じ得ない。

特に、ゲート・ソース間の重なり合いがなくなるため、まず、ゲート・ソース間寄生容量Ｃｇｓ３８がきわめて小さくなるとともにばらつきも減少する。そのため、Ｃｇｓ３８による突き抜け電圧も減少して均一化され、液晶の表示品質を向上することができ、表示画面上での輝度のばらつきや輝度むらが著しく低減される。また、これによって再充電効果も減少し、輝度の傾斜現象も低減される。また、Ｃｇｓ３８の値自体が小さくなりそのばらつきも減少するため、Ｃｇｓ対策という観点からは蓄積容量Ｃｓ２７も小さくすることができ、蓄積容量Ｃｓを構成する遮光性の金属からなる電極の面積を小さくできるため、この点においても画素部の開口率が向上する。

なお、紫外線の照射工程については、少なくとも画素電極を含むソース領域１５が遮光されておらず、かつ、チャネル領域１７が遮光されているようなときであれば、他に悪影響を及ぼさない限り、いずれの工程で紫外線を照射してもよい。本実施の形態においてはゲート電極１２の形成後に行われるものとして説明しているが、前述のとおり層間絶縁膜１８の形成後でもよいし、また、例えば、ドレイン電極２６や蓄積容量線２８による遮光効果を無視できるようであればパッシベーション層１９の形成後でもよい。

なお、上記ドレイン領域１６及び画素電極３２と一体のソース領域１５に選択的に紫外線を照射する方法は、上記のように遮光性のゲート電極１２をシャドーマスクとして用いる方法に限定されるものではなく、例えば、遮光パターンとして適当にパターニングされた遮光性のレジスト等をシャドーマスクとして照射してもよい。このような場合であっても、ソース領域１５のゲート電極１２に対するセルフアライン構造に基づくＣｇｓ減少にかかる効果以外の効果を奏する。また、このようにゲート電極以外の遮光パターンをシャドーマスクとする場合には、紫外線の照射をどの工程で行うかの自由度が増すことになり、例えば、半導体層１４の成膜後であって半導体層１４のエッチング前に紫外線照射を行ってもよい。

次に、紫外線照射の条件をより詳しく説明する。紫外線照射工程における紫外線の光源、波長、照射エネルギー密度や照射時間等の照射条件は、以下のとおりである。照射する紫外線光源は、面光源であることが望ましい。面光源を用いるため、基板全体をカバーするような広い照射面積に対して一度に紫外線を一様に照射することができる。また、面光源を使用するため、光線スポットの狭小なレーザー光源の場合のように基板をスキャンする必要がないため、スキャンによる半導体層への二重照射やそれに伴うＴＦＴの特性の面内ばらつきも生じない。そのため、均一な照射エネルギーでもって紫外線を照射することができ、その結果、大面積の表示画面全体にわたって多数のＴＦＴを形成する場合に、工程の簡素化、量産性の向上のみならず、ＴＦＴの特性のばらつきを抑えて均一なものとすることができ、表示品質の高い、輝度ばらつきや輝度むらのない液晶表示装置を得ることができる。

また、紫外線光源は、レーザー光源ではなく、特定の範囲の波長の紫外線を照射するランプを用いることができる。レーザー光源を用いないため、レーザー光による基板の発熱等による不具合を回避することができ、また、プラスチックフィルム基板を使用することが可能となる。また、レーザー光照射装置に比べて安価な紫外線照射装置を使用できる。紫外線光源として使用するランプの種類は、特に限定されないが、例えば、水銀ランプを使用することができる。照射する紫外線の波長は、約２７０ｎｍから約４５０ｎｍまでにわたる波長であることが望ましい。この波長の範囲の紫外線を照射することで、照射された領域の導電率を向上させることができる。紫外線照射時の基板の温度や照射雰囲気は、特に限定されないが、室温で大気中でも可能である。

次に、紫外線の照射エネルギー密度と照射時間について説明する。図４は、アモルファスＩＧＺＯ半導体層に対して、照射エネルギー密度が１００ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ^２の紫外線を照射したときの、アモルファスＩＧＺＯ半導体層の導電率と紫外線照射時間との関係を示したグラフである。同図から、照射エネルギー密度１００ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ^２で約６時間以上照射すると導電率の上昇が飽和する傾向が認められるが、それまでの間は、照射時間が６時間で、導電率が、サンプル＃１では照射前の６×１０^−５Ｓ／ｍに比べて約３．３３×１０^５倍（＝１０^５．５２倍）の２×１０^１Ｓ／ｍに、サンプル＃２では同じく照射前の４×１０^−７Ｓ／ｍに比べて約１０^７倍の４Ｓ／ｍに、指数関数的に向上することが認められる。６時間の照射時間で導電率が約３．３３×１０^５倍（＝１０^５．５２倍）ないし約１０^７倍に指数関数的に向上するということは、言い換えれば、約０．８６ないし約１．０９時間ごとに導電率が約１桁増加することを意味する。

紫外線の照射時間の目安としては、照射エネルギー密度を１００ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ^２とした場合に、紫外線照射後の導電率（目的導電率）を紫外線照射前の導電率に対して１０^ｎ倍に向上させるときは、概ね、０．８６・ｎ時間ないし１．０９・ｎ時間（但し、０＜ｎ≦６）を目安に照射を行えばよい。これは積算照射エネルギー密度（＝照射エネルギー密度×照射時間）でいえば、約（３０９・ｎ）Ｊ／ｃｍ^２ないし（３９２・ｎ）Ｊ／ｃｍ^２に当たる。導電率は紫外線の積算照射エネルギー密度によるから、例えば、同じ導電率を得るのであれば、照射エネルギー密度を４倍にすれば照射時間は１／４でよい。従って、照射前の導電率を測定したうえで目的導電率を決めれば容易に照射エネルギー密度と照射時間とを設定することができ、紫外線の適切な照射によって所望の導電率をもつアモルファスＩＧＺＯからなる半導体層を得ることができる。

例えば、同図によれば、３．７時間程度（積算照射エネルギー密度で１３３２Ｊ／ｃｍ^２程度）の紫外線照射をすることにより、その導電率は約１０^−２Ｓ／ｍ程度以上に向上することが認められる。この程度の高い導電率であれば、ＴＦＴのソース領域１５又はドレイン領域１６として機能させることができるばかりでなく、透明なソース領域１５から延びて形成された部分をそのまま画素電極３２として使用することができる。そのため、ソース領域１５と画素電極とを接続するために従来のようなコンタクトホール形成も遮光性金属層からなる接続パターンの形成も必要がなく、歩留まりと開口率が向上する。

なお、ソース領域１５に照射すべき紫外線の積算照射エネルギー密度は、一般的に、画素電極３２の抵抗を含めソース領域１５全体の抵抗がＴＦＴ２０のオン抵抗よりも低くなるような値とすることが望ましい。従って、このような観点から照射すべき積算照射エネルギー密度を設定してもよい。このようにすることにより、画素電極を含むソース領域全体の抵抗による画像信号の信号レベルの低下を小さくすることができる。

このように、半導体層１４のドレイン領域１６又はソース領域１５とすべき領域に選択的に紫外線を照射することにより、その導電率を所望の値に制御することができる。従って、チャネル領域１７よりも導電率の高いソース領域１５又はドレイン領域１６を形成するために、従来のようにイオンドーピング等によって不純物注入を行う必要がなく、チャネル領域１７、ドレイン領域１６及びソース領域１５の不純物濃度は同じでよい。また、画素電極３２も同様である。従って、高価なイオンドーピング装置等が不要となり製造工程の合理化を図ることができるだけでなく、イオンドーピングによる半導体層のダメージを回避することができる。なお、紫外線の積算照射エネルギー密度は、アモルファスＩＧＺＯ半導体層の膜厚にも依存し、一般に、膜厚が厚ければより大きなエネルギー密度を必要とする。

次に、図３（ｃ）に示すように、第２絶縁層である層間絶縁膜１８を基板全面に形成し、さらに、コンタクトホールを形成する（第５ステップ）。これにより、第１金属層から形成されたパターンは層間絶縁膜１８に覆われるとともに、後工程におけるドレイン領域１６と信号線８２との接続のためのコンタクトホール２３を形成できる。コンタクトホール２３は、層間絶縁膜１８及びゲート絶縁膜１３を貫通しドレイン領域１６に到達している。層間絶縁膜１８の形成方法は、特に限定されないが、ＣＶＤ法を用いることができる。

このときのエッチング方法としては、プラズマを利用したドライエッチング法を用いることが望ましい。ウェットエッチング方法ではエッチャントによってはドレイン領域１６もエッチングしてしまうおそれがあるが、プラズマドライエッチング方法を用いることで、このような不具合を回避することでき、良好なエッチングをすることができる。プラズマエッチングは、下地にダメージを与えることがあるためチャネル領域１７に適用するには不向きであるが、本発明では、プラズマドライエッチングを施す工程ではチャネル領域１７は層間絶縁膜１８やゲート絶縁膜１３、ゲート電極１２で保護されており、そのような不具合は生じない。

次に、第２金属層を形成する（第６ステップ）。この第２金属層をパターニングすることにより、第２金属層をドレイン電極２６、信号線８２等として使用することができる。形成方法は、特に限定されないが、スパッタリング方式を使用してもよい。第２金属層の材質や構造は前述のとおりである。

次に、窒化シリコン等を用いてＣＶＤ法により第３絶縁層であるパッシベーション層１９を基板全面に形成する。これにより第２金属層等はパッシベーション層１９によって覆われることになる（第７ステップ、図３（ｃ））。パッシベーション層１９の形成後、これをエッチングによりパターニングを行い、その一部を除去することにより、例えば、次の工程で形成されるＩＴＯからなる透明導電層と電気接続をするためのコンタクトホールを形成する。

次に、図示していないが、透明導電層をスパッタリング法等により形成する（第８ステップ）。透明導電層の材質は特に限定されないが、例えば、ＩＴＯが用いられる。透明導電層を形成した後、これをパターニングすることにより、走査線外部端子７４、信号線外部端子８４等を形成したり、相異なる層に形成された金属層の接続を行うことができる。このようにして、トップゲート型のＴＦＴ２０を含む画素部１０、走査線７２、及び信号線８２等の各種配線を基板１１上に備えるセル・アレイ基板１０１が形成される。

次に、セル・アレイ基板１０１とカラーフィルター等を設けた対向基板とに配向処理等を行い、その後、両基板をシール材で貼り合わせる。シール材は、例えば光硬化型のアクリル樹脂のような、紫外線硬化型のシール材を用いる。このようにしてシールされた液晶基板の間に液晶を注入し、駆動回路や偏光板、バックライト等の光学部材などを取り付けることにより液晶表示装置１００が完成する（第９ステップ）。本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法はこのような構成をとるため、ＩＧＺＯからなり画素電極と一体のソース領域を備える液晶表示装置を提供することができ、かかる製造方法によって製造された液晶表示装置はすでに説明したとおりの効果を奏する。

［具体例］
以下、本発明の製造方法の具体例を説明する。半導体層１４の形成にあたっては、スパッタリング法を用いた。ターゲットは、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏの各成分の組成比を１：１：１：４とするインゴットを用いた。スパッタ装置の投入パワーは、０．５ＫＷとした。成膜時の基板温度は室温とし、雰囲気は、全圧０．２６５Ｐａ、酸素分圧は０．０１１Ｐａとした。成膜時のガス流量は、キャリアガスとしてのＡｒは６７ｓｃｃｍ、ホルダーガスとしてのＡｒは２２ｓｃｃｍ、酸素は４ｓｃｃｍとした。なお、ｓｃｃｍとは、ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍｉｎの略である。成膜レートは４３．２ｎｍ／ｍｉｎである。これにより、膜厚１００ｎｍの透明なｎ型アモルファスＩＧＺＯ半導体層を絶縁性及び透明性のあるガラス基板１１上に形成することができた。

図４に示すとおり、この半導体層の導電率は、常温で、約６×１０^−５Ｓ／ｍないし４×１０^−７Ｓ／ｍであったため、ＴＦＴの半導体層１４として使用できる。なお、導電率の測定には２探針測定法を用いた。このように形成されたアモルファスＩＧＺＯ半導体層を、フォトリソグラフィー法とエッチング法を用いることにより、適当な大きさと形状にパターニングして成形し、ＴＦＴのチャネル領域１７、ドレイン領域１６、及び画素電極３２と一体のソース領域１５となるべき半導体層１４を成形した。エッチング液には濃度３．２％の蓚酸を用いた。エッチングの温度は３０℃とした。

次に、プラズマＣＶＤ法によりゲート絶縁膜１３を形成した。ゲート絶縁膜１３の形成時の基板温度は２００℃とした。膜厚は３００ｎｍであった。次に、第１金属層を形成した。下層をＡｌＮｄ層とし、上層をＭｏとする２層の積層された第１金属層をスパッタ法により形成し、これをパターニングしてゲート電極１２を生成した。下層のＡｌＮｄ層の組成はＡｌにＮｄを約２％含有させたものを使用した。この金属層は、光遮光性を有する。第１金属層の厚さは３００ｎｍとした。

次に、ゲート電極１２をシャドーマスクにして半導体層１４に向けて紫外線を照射した。光源装置として、ＨＯＹＡ ＣＡＮＤＥＯ ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製のＵＶ照射装置（型番ＵＬ７５０）を用いた。この装置は超高圧水銀ランプを光源とする装置であり、このランプは波長が約２７０ｎｍから約４５０ｎｍまでにわたる紫外線を放射する。紫外線照射時の基板１１の温度は室温であり、照射雰囲気は大気中で行った。なお、成膜後、紫外線照射工程の前に、特殊な雰囲気で特殊な温度でのアニール処理は行わなかった。また、レーザー照射もイオンドーピングも行わなかった。

紫外線照射エネルギー密度は１００ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ^２とした。この照射エネルギー密度であれば、他の用途に用いられているような一般的な紫外線照射装置を使用して照射を行うことができるため、製造設備の合理化を図ることができる。そして、照射時間を約３．７時間（積算照射エネルギー密度で約１３３２Ｊ／ｃｍ^２）としたところ、画素電極と一体のソース領域１５、ドレイン領域１６の導電率を約１０^−２Ｓ／ｍまで向上させることができた。

なお、紫外線照射後のＩＧＺＯ半導体層をＳＳＩ社製ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）分析器ＸＰＳ Ｍ−Ｐｒｏｂｅを用いて化学量論比の解析を行ったところ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏの各成分の組成比は略１：１：０．６：３であった。また、紫外線照射前後のＩＧＺＯ半導体層は、いずれも透明であり、リガク社のＸ線回折装置ＲＩＮＴ−２０００を用いて入射角１度でＸ線回折を行ったところ、ＩｎＧａＺｎＯ_４結晶に見られるような回折ピークは認められず、いずれもアモルファスＩＧＺＯ半導体層であることが確認された。

次に、層間絶縁膜１８を形成し、プラズマドライエッチング法により、コンタクトホール２３を形成した。次に、第２金属層を形成した。第２金属層はＭｏ−Ａｌ−Ｍｏの３層構造の金属層を用いた。第２金属層の形成後、パターニングにより信号線８２を形成するとともに、信号線８２をドレイン領域１６に接続した。次に、窒化シリコンを用いてＣＶＤ法でパッシベーション層１９を形成した。以上の工程により、アモルファスＩＧＺＯのＴＦＴ２０を含む画素部を形成した。

［応用例]
上記実施の形態における走査線７２、ゲート電極１２となる第１金属層を成膜する前の工程において、さらに、紫外線を半導体層１４に照射する工程（「プレ紫外線照射工程」という）を加えてもよい。即ち、半導体層１４の形成後、第１金属層を成膜する前の工程において、半導体層１４に紫外線を照射することによりその導電率を向上させることができる。この工程を追加することにより、半導体層成膜時の導電率が低いためにそのままではＴＦＴのチャネル領域１７となりえないような場合でも、プレ紫外線照射工程によってその導電率をチャネル領域１７として適切な導電率にまで向上させることができる。

プレ紫外線照射工程は、半導体層１４をパターニングする前でもよいし、パターンニングをした後でもよい。また、プレ紫外線照射は、ゲート絶縁膜１３が透明であればゲート絶縁膜１３の形成後でもよく、本発明においては、ゲート電極１２を形成する前の段階であれば、ゲート絶縁膜１３等に悪影響を及ぼさない限り、照射の工程は特に問題とされない。

紫外線を照射する領域は、パターニング前後を問わず半導体層全体でもよいし、選択的に照射してもよく、少なくとも、将来ＴＦＴ２０のチャネル層となるべき領域に照射する。ただし、将来ソース領域１５やドレイン領域１６となるべき領域にも同時に又は異時に、同量、又は異なる量の紫外線を照射してもよい。プレ紫外線照射工程は、半導体層１４のチャネル領域１７導電率を制御する工程であるため、成膜後の半導体層の導電率がチャネル領域１７の導電率としてはじめから適切なものである場合には、照射を行う必要がないことは言うまでもない。

本実施の形態においては、このプレ紫外線照射工程において半導体層１４の全面に紫外線を照射することにより、チャネル領域１７、ドレイン領域１６及びソース領域１５は、画素電極３２も含め、いずれもその導電率が同じ目的導電率をもつ半導体層１４として形成することができる。プレ紫外線照射の照射時間は、図４に示すとおり、照射エネルギー密度が１００ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ^２の場合には、約１時間ないし２．５時間以下（積算照射エネルギー密度でいえば約３６０ないし９００Ｊ／ｃｍ^２以下）にすればその導電率を約１０^−３Ｓ／ｍ（ジーメンス／ｍ）程度にまで高くすることができる。このため、かかる導電率をもつ半導体層１４をＴＦＴのチャネル領域１７として使用することができる。

なお、上記実施の形態で説明したようなゲート電極１２をパターニングした後の紫外線照射によってソース領域１５、ドレイン領域１６を自己整合方式で形成する場合には、その積算照射エネルギー密度は、ソース領域、ドレイン領域の目的導電率と、すでにプレ紫外線照射によって高められたソース領域、ドレイン領域の導電率とを考慮して決定することができる。なお、プレ紫外線照射の照射条件は、照射時間や積算照射エネルギー密度以外の紫外線光源、光源装置等は、上記実施の形態で説明したものと同様であり、また、プレ紫外線照射後の工程は、上記実施の形態及びその具体例で説明したとおりである。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

本発明の一実施形態である液晶表示装置の概略の構成図である。 本発明の一実施形態である画素部等の概略の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態である画素部等の製造工程の説明図である。 本発明のアモルファスＩＧＺＯ半導体層の導電率と紫外線照射時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０…画素部
１１…基板
１２…ゲート電極
１３…ゲート絶縁膜（第１絶縁層）
１４…半導体層
１５…ソース領域
１６…ドレイン領域
１７…チャネル領域
１８…層間絶縁膜（第２絶縁層）
１９…パッシベーション層（第３絶縁層）
２０…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
２２…紫外線
２５…ソース電極
２６…ドレイン電極
３２…画素電極
３４…コモン電極（対向電極）
３５…コモン電極線
７２…走査線
８２…信号線
１００…液晶表示装置
１０１…セル・アレイ基板

Claims (13)

1. 対向する基板の間に液晶を挟持する液晶表示装置の製造方法であって、
   Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む透明なアモルファス酸化物からなり薄膜トランジスタのドレイン領域、チャネル領域、及び画素電極を含み該画素電極と一体のソース領域となる半導体層を一方の該基板上に形成する第１工程と、
   該チャネル領域となる該半導体層の上にゲート絶縁膜を介して遮光性を備えるゲート電極を形成する第２工程と、
   該半導体層に向けて紫外線を照射することにより導電率を高める第３工程と
   を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
2. 前記紫外線の前記半導体層への照射は、前記ゲート電極をシャドーマスクとしてなされることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
3. 前記第２工程と前記第３工程との間に透明性を備える層間絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 前記紫外線の照射後の前記ソース領域の抵抗は、前記薄膜トランジスタのオン抵抗よりも低いことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
5. 前記チャネル領域の不純物濃度と前記ソース領域の不純物濃度とが同じであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
6. 前記紫外線を照射する光源は、面光源であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
7. 前記紫外線を照射する光源は、水銀ランプであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 前記紫外線の波長は、２７０ｎｍから４５０ｎｍまでの範囲にわたることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
9. 前記第３工程における紫外線の積算照射エネルギー密度は、１３３２Ｊ／ｃｍ^２以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
10. 前記第３工程における紫外線の照射エネルギー密度は、１００ｍＪ／ｓｅｃ・ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
11. 前記第１工程と前記第２工程との間に、さらに、前記半導体層に紫外線を照射して該半導体層の導電率が該紫外線の照射前よりも高いアモルファスの半導体層とするプレ紫外線照射工程を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
12. 前記プレ紫外線照射工程における紫外線の積算照射エネルギー密度を９００Ｊ／ｃｍ^２以下とすることを特徴とする請求項１１記載の液晶表示装置の製造方法。
13. 対向する基板の間に挟持された液晶と、
    チャネル領域、ドレイン領域、及び画素電極を含み該画素電極と一体に形成され紫外線が照射されたことにより照射前よりも導電率の高いソース領域からなり、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを含む透明なアモルファス酸化物からなる半導体層と、
    該チャネル領域の上にゲート絶縁膜を介して形成されたゲート電極とを含み、一方の該基板上に形成された薄膜トランジスタと
    を含むことを特徴とする液晶表示装置。

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