JP2010175585A - 電気光学装置の製造方法及び電気光学装置 - Google Patents

電気光学装置の製造方法及び電気光学装置 Download PDF

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JP2010175585A JP2009015054A JP2009015054A JP2010175585A JP 2010175585 A JP2010175585 A JP 2010175585A JP 2009015054 A JP2009015054 A JP 2009015054A JP 2009015054 A JP2009015054 A JP 2009015054A JP 2010175585 A JP2010175585 A JP 2010175585A
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Tomoyuki Noda
朋幸 納田
Togo Morifuji
東吾 森藤
康輔 ▲高▼須
Yasusuke Takasu
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Abstract

【課題】電気特性のバラツキが少ないTFTを備えた電気光学装置の製造方法及び電気光
学装置を提供すること。
【解決手段】本発明の電気光学装置10の製造方法は、表示領域12の周囲の少なくとも
1箇所に、TFTの製造時に、同時に、同条件で、同じ層構造の半導体層を備える膜厚測
定用素子X部分を形成する工程と、前記TFTのチャネルエッチング時に前記膜厚測定用
素子X部分の半導体層も同時にエッチングする工程と、得られた膜厚測定用素子Xの半導
体層の膜厚を測定することによって前記TFTのチャネル領域の半導体層の膜厚を求める
工程と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electroluminescenc
e)表示装置、プラズマ表示装置、電気泳動型表示装置、フィールドエミッションディス
プレイ等の電気光学装置に関する。詳しくは、本発明は、スイッチング素子として使用さ
れている薄膜トランジスター(TFT:Thin Film Transistor)のチャネル領域の膜厚管
理を行うことができ、電気特性のバラツキが少ないTFTを備えた電気光学装置の製造方
法及び電気光学装置に関する。
液晶表示装置、有機EL表示装置、プラズマ表示装置等のアクティブマトリクス型の電
気光学装置は、スイッチング素子としてTFTを備えている。TFTには半導体材料とし
てアモルファス−シリコン(以下、「a−Si」という。)が多く使用されている。この
TFTは、通常、逆スタガー型構造が取られており、ガラス基板等の透明基板の表面に形
成されたゲート電極と、このゲート電極の表面を被覆するゲート絶縁膜と、a−Si層及
びna−Si層とからなる半導体層と、ドレイン電極及びソース電極とを備えている。
なお、na−Si層は、ソース電極及びドレイン電極を形成する金属とa−Si層との
間にオーミック接続を形成するために使用されているものである。
そして、ドレイン電極及びソース電極の製造に際しては、na−Si層の表面にアル
ミニウム、アルミニウム合金、モリブデン等の金属薄膜を積層した後、ソース電極及びド
レイン電極を形成すると共に、チャネルエッチを行ってa−Si層が露出したチャネル領
域を形成することにより作製されている。スイッチング素子としてのTFTの電気特性は
、チャネル領域の半導体層の膜厚によって大きく変化する。そのため、電気特性のバラツ
キが少ないTFTを備えた電気光学装置を作製するには、このチャネル領域の膜厚管理、
すなわちチャネル領域のa−Si層の厚さの測定が重要である。
しかしながら、チャネル領域の形成は、真空雰囲気下で行われていると共に、a−Si
層の表面にna−Si層及び金属層が被覆された後、金属層及びna−Si層をエッ
チングすることによって形成するものである。そのため、a−Si層は最初から露出して
いるものではないため、リアルタイムでのTFT形成時のチャネル領域のa−Si層の厚
さの測定は困難である。そこで、従来は実際に作製したTFTの破壊処理を行い、走査型
電子顕微鏡SEM等で実測することでTFTのチャネル領域のa−Si層の厚さの測定が
行われていたが、フィードバックに時間がかかり、量産品の全てにa−Si層の膜厚管理
ができないなどの問題が生じていた。
一方、従来から、電気光学装置の製造に際しては、絶縁膜、導電性膜、樹脂膜等、多く
の薄膜形成工程が存在するため、種々の検査工程が設けられている。例えば、下記特許文
献1には、樹脂膜や導電性膜の膜厚や抵抗値を精度よく検証できるようにするため、表示
領域外に検査用パターンを備えた電気光学装置等の発明が開示されている。また、下記特
許文献2には、薄膜トランジスターの評価方法ないし作製方法の発明に関し、SEM等に
よる観察を行うことなくTFTと同時に作製されたTEG(評価用単体素子群)の電気的
特性を測定することによって半導体素子製造用のマスクのアライメントズレを評価するも
のが開示されている。
特開2008−317483号公報 特開2004−214638号公報
上記特許文献1に開示されている発明では、電気光学装置のシール領域外に樹脂膜又は
導電性膜の検査用パターンを形成し、電気光学装置の製造後であっても樹脂膜の厚さ及び
導電性膜の抵抗を測定することができるようにして、表示品位に影響を与えるそれぞれの
部材の形成状態を検査できるようにしている。しかしながら、上記特許文献1にはTFT
のチャネル領域のa−Si層の厚さを測定することを示唆する記載はないし、しかも、引
用文献1に開示されている発明では、電気光学装置の完成後にプローブを接触させて各種
膜厚や電気抵抗の測定を行うものであるため、チャネル領域のa−Si層の膜厚管理に適
用することは困難である。
更に、上記特許文献2には、TFTと同時に作製されたTEGの電気的特性を測定する
ことが示されているが、TFTのチャネル領域のa−Si層の厚さを測定するための構成
については何も示されておらず、しかも、TEGの電気的特性に基いてTFTのチャネル
領域のa−Si層の厚さを求めることは困難である。
本発明は、上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、
容易にスイッチング素子として使用されているTFTのチャネル領域の膜厚管理を行うこ
とができ、電気特性のバラツキが少ないTFTを備えた電気光学装置の製造方法及び電気
光学装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の電気光学装置の製造方法は、表示領域にスイッチン
グ素子としてTFTが形成されている基板を備えた電気光学装置の製造方法であって、前
記基板の前記表示領域の周囲の少なくとも1箇所に、前記TFTの製造時に、同時に、同
条件で、同じ層構造の半導体層を備える膜厚測定用素子部分を形成する工程と、前記TF
Tのチャネルエッチング時に前記膜厚測定用素子部分の半導体層も同時にエッチングする
工程と、得られた膜厚測定用素子のエッチングされた半導体層部分の膜厚を測定すること
によって前記TFTのチャネル領域の半導体層の膜厚を求める工程と、を備えることを特
徴とする。
電気光学装置としては、液晶表示装置、有機EL表示装置、プラズマ表示装置、電気泳
動型表示装置、フィールドエミッションディスプレイ等が知られている。そして、これら
の電気光学装置のスイッチング素子としては、TFTが多く採用されている。TFTの電
気的特性はチャネル領域の半導体層の厚さに依存する。本発明の電気光学装置の製造方法
では、膜厚測定用素子の半導体層はTFTの半導体層と同時に、同条件で、同じ層構造で
形成されているから、膜厚測定用素子の半導体層の厚さを測定することによってチャネル
領域の半導体層の厚さを確度高く推測できる。そのため、本発明の電気光学装置の製造方
法によれば、推定されたチャネル領域の半導体層の厚さをチャネル領域形成時のエッチン
グ条件にフィードバックすることによって、エッチング条件を精度高く管理でき、製品毎
にTFTの電気的特性のバラツキが少ない電気光学装置を容易に製造することができるよ
うになる。
しかも、TFTのチャネル領域に幅は非常に狭いため、TFTのチャネル領域に位置す
る半導体層の厚さを直接測定することは困難である。しかしながら、本発明の電気光学装
置の製造方法によれば、膜厚測定用素子の大きさをTFTのチャネル領域の幅に無関係に
任意の大きさにできるため、膜厚測定用素子における半導体層の厚さを容易に測定するこ
とができるから、TFTのチャネル領域の半導体層の厚さを容易に推定することができる
ようになる。
また、本発明の電気光学装置の製造方法においては、膜厚測定用素子を表示領域の外に
形成したので、実工程中に抜取り検査などで素早くチャネル領域の半導体層の厚さを推測
でき、しかも、測定後に同じ工程へ戻すことができるため、電気光学装置の製造効率が向
上する。なお、半導体層の厚さの測定方法としては、光干渉法等の簡便な光学的測定方法
を採用し得る。
また、本発明の電気光学装置の製造方法においては、前記半導体層を、a−Si層及び
a−Si層の複層構造とすることが好ましい。
電気光学装置におけるスイッチング素子としてのTFTは、半導体層としてa−Siを
用いたものが300℃以下の温度で製造できるために多く使用されている。本発明はこの
ような半導体層としてa−Si層を用いたTFTを備える電気光学装置に対しても有効に
適用することができる。なお、na−Si層は、TFTのソース電極及びドレイン電極
とa−Si層との間がオーミック接続となるようにするために使用されるものである。
また、本発明の電気光学装置の製造方法においては、前記膜厚測定用素子部分の半導体
層の周囲表面にレジスト層を形成し、前記チャネルエッチング時に前記膜厚測定用素子部
分に形成されたレジスト層の内側の半導体層をエッチングすることが好ましい。
エッチング箇所に角部が存在していると、エッチング時に角部は平坦部よりも急速にエ
ッチングされる。チャネルエッチング前のTFTのチャネル領域は、ソース電極とドレイ
ン電極に挟まれた狭い領域であり、表面は平坦となっている。本発明の電気光学装置の製
造方法においては、エッチング前の膜厚測定用素子部分の半導体層の表面も平坦となって
いる。従って、本発明の電気光学装置の製造方法においては、膜厚測定用素子部分の半導
体層の周囲表面にレジスト層を形成し、チャネルエッチング時に膜厚測定用素子部分に形
成されたレジスト層の内側の半導体層をエッチングするようにしているため、膜厚測定用
素子のエッチングされた部分の半導体層の厚さは実質的にTFTのチャネル領域の半導体
層の厚さと等しくなる。そのため、本発明の電気光学装置の製造方法によれば、より正確
にTFTのチャネル領域の半導体層の厚さを推定することができるようになる。なお、前
記レジスト層は、TFTのチャネル部を模するため、一定幅の隙間が生じるように形成さ
れていれば、周囲の一部が開放されていてもよい。
また、本発明の電気光学装置の製造方法においては、前記膜厚測定用素子部分の半導体
層を、酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜の表面に形成することが好ましい。
電気光学装置で使用されているスイッチング素子としてのTFTは、ゲート電極が最下
層にある逆スタガー型のTFTが多い。このような逆スタガー型のTFTでは、半導体層
は酸化ケイ素層又は窒化ケイ素層からなるゲート絶縁膜の表面に形成されている。本発明
の電気光学装置の製造方法によれば、膜厚測定用素子部分の半導体層を、酸化ケイ素膜又
は窒化ケイ素膜の表面に形成したため、得られる膜厚測定用素子の半導体層の構成がより
スイッチング素子としてのTFTの構成に類似するようになるので、より正確にTFTの
チャネル領域の半導体層の厚さを推定することができるようになる。
また、本発明の電気光学装置の製造方法においては、前記膜厚測定用素子部分の半導体
層を、酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜の周縁部に跨って段差が生じるように形成し、前記
レジスト層を平面視で前記酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜と重畳するように形成すること
が好ましい。
電気光学装置で使用されているスイッチング素子としてのTFTは、ゲート電極の表面
に形成されたゲート絶縁膜の表面に、前記ゲート電極の幅よりも広くして平面視で前記ゲ
ート電極を跨るように形成されているものが多い。そのため、本発明の電気光学装置の製
造方法によれば、膜厚測定用素子部分の半導体層を、酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜の周
縁部に跨って段差が生じるように形成し、前記レジスト層を平面視で前記酸化ケイ素膜又
は窒化ケイ素膜と重畳するように形成したため、得られる膜厚測定用素子の半導体層構成
がよりスイッチング素子としてのTFTの構成に類似するようになるので、より正確にT
FTのチャネル領域の半導体層の厚さを推定することができるようになる。
また、本発明の電気光学装置の製造方法においては、前記基板として複数の電気光学装
置の同時製造用マザー基板を用い、このマザー基板の表面に前記膜厚測定用素子部分を少
なくとも1箇所に形成して前記チャネルエッチングを行い、更に前記マザー基板を各電気
光学装置用の基板に分断する工程を含むことが好ましい。
中、小型の電気光学装置は、大型のマザー基板上に複数の電気光学装置部分を同時に形
成し、分断することによって一度に複数個の電気光学装置を作成することが行われている
。本発明の電気光学装置の製造方法によれば、正確にTFTのチャネル領域の半導体層の
厚さが制御された電気光学装置を一度に複数個製造することができるので、電気光学装置
の製造効率が向上する。
また、本発明の電気光学装置の製造方法においては、前記チャネルエッチング後に前記
膜厚測定用素子を切り離す工程を含むことが好ましい。
膜厚測定用素子は、電気光学装置が完成された後には、必ずしも必要な構成ではない。
本発明の電気光学装置の製造方法によれば、チャネルエッチング後に膜厚測定用素子を切
り離しているので、非表示領域の面積がより小さい電気光学装置を製造することができる
ようになる。
更に、上記目的を達成するため、本発明の電気光学装置は、表示領域にスイッチング素
子として薄膜トランジスターが形成されている基板を備えた電気光学装置であって、前記
基板の前記表示領域の周囲の少なくとも1箇所に、前記薄膜トランジスターの半導体層と
同じ層構造の半導体層を有する膜厚測定用素子が形成されていることを特徴とする。
本発明の電気光学装置によれば、前記電気光学装置の製造方法のはつめいにおいて詳細
に述べたように、製品毎にTFTの電気的特性のバラツキが少ない電気光学装置が得られ
る。
実施形態の液晶表示装置の概略平面図である。 図2Aは図1のII−II線に沿った模式断面図である。 図1の液晶表示装置のカラーフィルター基板を透視して表した1サブ画素分の概略平面図である。 図3のIV−IV線に沿った断面図である。 図5Aは膜厚測定素子の拡大平面図であり、図5Bは図5AのVB−VB線に沿った拡大断面図である。 実施形態のアレイ基板におけるサブ画素部分及び膜厚測定用素子部分の構成を製造工程順に説明する断面図である。 図6に引き続くアレイ基板のサブ画素部分の工程を製造工程順に説明する断面図である。 図8Aは膜厚測定素子の第1の変形例の断面図であり、図8Bは膜厚測定素子の第2の変形例の断面図である。
以下、実施形態及び図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を液晶表示装置
の場合を例にとって説明するが、以下に示す実施形態は本発明を液晶表示装置に限定する
ことを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術的思想を逸脱するこ
となく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書にお
ける説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度
の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の
寸法に比例して表示されているものではない。
図1は実施形態の液晶表示装置の概略平面図である。図2Aは図1のII−II線に沿った
模式断面図である。図3は図1の液晶表示装置のカラーフィルター基板を透視して表した
1サブ画素分の概略平面図である。図4は図3のIV−IV線に沿った断面図である。図5A
は膜厚測定素子の拡大平面図であり、図5Bは図5AのVB−VB線に沿った拡大断面図であ
る。図6は実施形態のアレイ基板におけるサブ画素部分及び膜厚測定用素子部分の構成を
製造工程順に説明する断面図である。図7は図6に引き続くアレイ基板のサブ画素部分の
工程を製造工程順に説明する断面図である。図8Aは膜厚測定素子の第1の変形例の断面
図であり、図8Bは膜厚測定素子の第2の変形例の断面図である。
また、本発明で使用されている膜厚測定用素子Xは、複数の液晶表示装置の同時製造用
マザー基板において少なくとも1箇所形成され、個々の液晶表示装置が完成された後には
、必要に応じて非表示領域の面積を小さくするために切り離されているものである。しか
しながら、以下においては、説明を容易にするために個々の液晶表示装置に膜厚測定用素
子Xが形成されているものとして説明する。
この液晶表示装置10は、図1及び図2に示すように、アレイ基板AR及びカラーフィ
ルター基板CFを備えている。アレイ基板ARのガラス等の透明基板からなる第1基板1
1には表示領域12に走査線及び信号線がマトリクス状に形成されており、走査線と信号
線で囲まれる部分が各サブ画素を形成している。そして、サブ画素毎に画素電極が形成さ
れ、また、走査線と信号線の交差部近傍にはスイッチング素子としてのTFTが形成され
ている。これら各配線やTFT、画素電極の具体的な構成は以下において別途詳細に説明
するが、図2ではこれらを模式的に第1構造物13として示してある。
なお、第1基板11の短辺部には液晶表示装置10を駆動するためのドライバIC14
が配置されている。中型ないし大型の液晶表示装置の場合、ドライバIC14は別途フレ
キシブル配線基板等に搭載されて第1基板11に電気的に接続される場合もある。また、
第1基板11の隅には複数(図1では4個)のトランスファ電極15が設けられている。
このトランスファ電極15は走査線等を形成する工程と同一工程で形成され、走査線と同
じ素材で構成されている。このトランスファ電極15はコモン配線16を介して互いに直
接接続ないしはドライバIC14内で互いに接続されて同電位となるようになっている。
また、走査線はゲート配線17に接続され、信号線はソース配線18に接続されて、これ
らのゲート配線17及びソース配線18によって走査線及び信号線はドライバIC14と
電気的に接続されている。
なお、図1ではゲート配線17を第1基板11の長辺側及びソース配線18を第1基板
11の短辺側に配置した例を示したが、この配置を逆にする場合もある。また、ドライバ
IC14は、短辺部のみに配置されるのではなく、長辺部に配置される場合もある。
また、カラーフィルター基板CFは、ガラス等の透明基板からなる第2基板20上にカ
ラーフィルター層と、遮光部材が形成されている。カラーフィルター層は第1基板11の
画素電極と対向するように配置されるとともに各サブ画素に応じたカラーフィルター層が
設けられ、遮光部材は少なくとも第1基板11の走査線や信号線に対応する位置に配置さ
れている。これらカラーフィルター層等の具体的な構成は周知であるので詳細な説明は省
略するが、図2及び図4ではこれらを模式的に第2構造物21として示してある。また、
第2基板20には更にITO(Indium Tin Oxide)ないしIZO(Indium Zinc Oxide)
等で構成された透明電極からなる共通電極22が少なくとも表示領域12の全域に亘って
形成されている。
シール材23は第1基板11の表示領域12の周囲を塗布されており、また、トランス
ファ電極15上には図示しないコンタクト材が塗布されて共通電極22と電気的に接続さ
れている。このシール材23は例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂等か
らなり、必要に応じて絶縁性のフィラを混入したものである。なお、前述のコンタクト材
は、シール材と同様の樹脂に粒状の導電体を混入したものである。そして、両基板間には
液晶24が封入されている。
そして、この液晶表示装置10においては、アレイ基板ARの第1基板11上の表示領
域12外の各種配線が設けられていない部分(図1では左下側の破線丸印で囲んだ部分)
に、本発明の膜厚測定用素子Xが形成されている。
ここで、液晶表示装置10のアレイ基板ARの1サブ画素分の具体的構成を図3及び図
4を用いて説明する。この液晶表示装置10のアレイ基板ARの表示領域12(図1参照
)には、マトリクス状に形成された複数本の走査線31及び信号線32と、これらの複数
本の走査線31間に設けられた走査線31と平行な複数本の補助容量線33及び補助容量
電極33aと、ソース電極S、ゲート電極G、ドレイン電極D、半導体層34からなるT
FTと、走査線31と信号線32とで囲まれた領域を覆う画素電極35と、この画素電極
35の表面に形成された配向膜(図示省略)とが設けられている。なお、TFTの半導体
層34は、下層がa−Si層34aからなり、その表層がna−Si層34bからなっ
ており、na−Si層34bはa−Si層34aとソース電極S及びドレイン電極Dと
の間にオーミック接続を形成するために用いられているものである。
一方、膜厚測定用素子Xは、図5A及び図5Bに示すように、アレイ基板ARの第1基
板11の表面に形成された酸化ケイ素ないし窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜37の表面
に形成されたa−Si層34Aと、その表面に形成されたna−Si層34Bとの2層
構造となっており、それぞれTFTのa−Si層34a及びna−Si層34bと同時
に、同条件で、同じ層構造となるように形成されているものである。
ここで、図6及び図7を用いて、上述の液晶表示装置10のアレイ基板ARのサブ画素
部分の構成及び膜厚測定用素子X部分の構成を製造工程順に説明する。なお、図6及び図
7は図3に対応する部分の断面図である。先ず、図6(a)に示すように、第1基板11
上に、例えば、所定厚のアルミニウム/モリブデンの複層構造からなる導電物質層36を
成膜する。
そして、図6(b)に示すように、周知のフォトリソグラフィー法を用いてパターニン
グすることによりその一部をエッチングにより除去し、行方向に平行に伸びる複数本の走
査線31と、これら複数本の走査線31の間に配置された補助容量線33と、走査線31
から伸びるゲート電極Gと、補助容量線33の一部を幅広とした補助容量電極33aと、
を形成し、それと同時に液晶表示装置10の表示領域12の周囲に少なくともゲート配線
17(図1参照)を形成する。このとき、これらのエッチング処理された導電物質層36
の端面はテーパ状となる。なお、図6(b)には、ゲート電極Gと補助容量電極33aの
みが示されている。また、膜厚測定用素子X部分に形成された導電物質層36はエッチン
グ時に除去される。
次に、図6(c)に示すように、前記工程によって走査線31と補助容量線33が形成
された第1基板11上を覆うように所定厚さのゲート絶縁膜37を成膜する。このゲート
絶縁膜37としては酸化ケイ素ないし窒化ケイ素などからなる透明な無機絶縁物が用いら
れる。次いで、図6(d)に示すように、このゲート絶縁膜37上にa−Si層34a及
びna−Si層34bを成膜する。このとき膜厚測定用素子X部分には同じ厚さにa−
Si層34A及びna−Si層34Bが形成される。そして、図6(e)に示すように
、フォトリソグラフィー法によりゲート電極Gを覆う部分を残してa−Si層34a及び
a−Si層34bをエッチングにより除去し、TFTの一部となるa−Si層34a
とその表面にna−Si層34bを形成する。このとき、膜厚測定用素子X部分では、
第1層目の絶縁膜38上のa−Si層34A及びna−Si層34Bがエッチングされ
ないように保護しておく共に、その他の部分のa−Si層34A及びna−Si層34
Bをエッチングにより除去する。
そして、図6(f)に示すように、第1基板11上に例えばモリブデン/アルミニウム
合金/モリブデンの3層構造からなる金属膜を成膜し、フォトリソグラフィー法により走
査線31に交差する方向に延びる複数本の信号線32、この信号線32から延設され、n
a−Si層34bに接続されるソース電極S、及び、補助容量電極33a上を覆うとと
もに一端がna−Si層34bに接続されるドレイン電極Dをパターニングするととも
に、チャネル領域CNを形成する。このチャネル領域CNでは、ソース電極Sとドレイン
電極Dとの間に存在していたna−Si層34bがエッチング除去されると共に、露出
したa−Si層34aの一部もエッチングされている。これにより、第1基板11の走査
線31と信号線32との交差部近傍にはスイッチング素子となるTFTが形成される。な
お、このとき表示領域12の周囲にソース配線18(図1参照)も同時に形成される。
このとき、膜厚測定用素子X部分では、na−Si層34Aの表面に一定幅の隙間が
生じるようにレジストを形成してから、サブ画素部分と同時にエッチング処理を行う。こ
のレジストとしては、サブ画素部分にも形成されたモリブデン/アルミニウム合金/モリ
ブデンの3層構造からなる金属膜によって形成してもよく、フォトレジスト材料によって
形成してもよい。この工程では、膜厚測定用素子X部分においても、レジスト間に被覆さ
れていなかった部分のna−Si層34Bがエッチング除去されると共に、露出したa
−Si層34Aの一部もエッチングされる。このようにして、膜厚測定用素子Xが完成さ
れる。なお、このとき得られた膜厚測定素子Xの拡大断面構造を図5Bに示した。
ここで、適宜製造途中のアレイ基板ARを取り出し、光干渉法等の光学的測定方法によ
り膜厚測定用素子Xにおけるa−Si層34Aの厚さLを測定する。膜厚測定用素子Xの
a−Si層34A及びna−Si層34Bは、サブ画素部分のTFTのa−Si層34
a及びna−Si層34bと同時に、同条件で、同じ層構造で形成されているから、膜
厚測定用素子X部分のa−Si層34Aの厚さLは、TFTのチャネル領域CN部分のa
−Si層34aの厚さと同一になっていると見なせる。そのため、膜厚測定用素子X部分
のa−Si層34Aの厚さLを測定することによって、チャネル領域のTFTのチャネル
領域CN部分のa−Si層34aの厚さを確度高く推測できる。なお、一度、膜厚測定用
素子X部分のa−Si層34Aの厚さLを測定した製造途中のアレイ基板ARは、そのま
ま次の工程に移行させることによりアレイ基板を完成させることができる。
このようにして適宜膜厚測定用素子Xにおけるa−Si層34Aの厚さLを測定し、推
定されたチャネル領域の半導体層の厚さをチャネル領域形成時のエッチング条件にフィー
ドバックすることによって、エッチング条件を精度高く管理でき、製品毎にTFTの電気
的特性のバラツキが少ない液晶表示装置を製造することができるようになる。しかも、膜
厚測定用素子Xの大きさは、TFTのチャネル領域の幅に無関係に任意の大きさにできる
ため、膜厚測定用素子X部分のa−Si層34Aの厚さLを容易に測定することができ、
TFTのチャネル領域の半導体層の厚さを容易に推定することができるようになる。
膜厚測定用素子X部分は、上記図6(f)で完成されているが、アレイ基板ARとして
完成させるには更なる工程が必要である。この追加の工程を図7を用いて説明する。まず
、図7(a)に示すように、図6(f)で得られた基板の表面全体に亘って、酸化ケイ素
ないし窒化ケイ素等の無機絶縁材料からなる保護絶縁膜39を成膜し、続いて、図7(b
)に示すように、アレイ基板ARの表面を平坦化するための有機絶縁材料からなる層間膜
40を成膜し、フォトリソグラフィー法により、この層間膜40の補助容量電極33a上
に位置する部分に後述する画素電極35とドレイン電極Dとを電気的に接続するためのコ
ンタクトホール41を形成する。
次いで、図7(c)に示すように、層間膜40に形成された穴から露出している保護絶
縁膜39をエッチングして取り除き、更に、表面全体にITOないしIZOからなる透明
導電性膜を形成した後に、図7(d)に示すように、フォトリソグラフィー法により走査
線31及び信号線32によって囲まれた1サブ画素領域ごとに画素電極35を形成する。
以上の工程によりアレイ基板ARが製造される。
なお、上記実施形態では膜厚測定用素子Xを個々の液晶表示装置10に形成した例を示
したが、この膜厚測定用素子Xはアレイ基板ARが完成された後には不要なものであるの
で、適宜アレイ基板ARを分断することによって除去してもよい。また、アレイ基板AR
を複数の液晶表示装置の同時製造用マザー基板を用いて作成する場合には、複数の液晶表
示装置の同時製造用マザー基板において少なくとも1箇所に形成されていればそれぞれの
TFTのチャネル領域の膜厚管理を行うことができるが、部分的なエッチング速度のバラ
ツキを考慮すると複数箇所に形成した方がよい。
[変形例]
上記実施形態では、膜厚測定用素子Xを、基部がゲート絶縁膜37からなり、更に、膜
厚測定用素子Xのa−Si層34A及びna−Si層34Bのサイズがゲート絶縁膜3
7の大きさと同じとなるように形成した例を示した。しかしながら、膜厚測定用素子X部
分の絶縁膜のサイズは、TFTのゲート絶縁膜と同時に形成されるものであれば、膜厚測
定用素子Xのa−Si層34A及びna−Si層34Bのサイズと同じにしなくてもよ
いことは明らかである。
このような本発明を適用し得る膜厚測定用素子Xの変形例を図8A及び図8Bを用いて
説明する。図8Aに示した第1の変形例の膜厚測定用素子Xは、ゲート絶縁膜37のサイ
ズが膜厚測定用素子Xよりも大きくなるようにしたものである。このような構成とすると
、ゲート絶縁膜37のパターニングの必要がなくなるので、より簡単に膜厚測定用素子X
を形成することができるようになる。
また、図8に示した第2の変形例は、ゲート絶縁膜37のサイズが上記実施形態の場合
と同様となるようにし、更に膜厚測定用素子Xのa−Si層34A及びna−Si層3
4Bのサイズがゲート絶縁膜37のサイズよりも大きくなるようにしてa−Si層34A
及びna−Si層34Bがゲート絶縁膜37の周縁部に跨って段差が生じるように形成
したものである。この場合、チャネル領域CN形成時のレジスト層は、平面視でゲート絶
縁膜37と重畳する位置に形成すればよい。このような構成とすると、TFT部分のゲー
ト電極Gによって形成された凹凸を模した状態となるので、より正確にTFTのチャネル
領域のa−Si層34aの厚さを推測することができるようになる。
また、上記実施形態では、液晶表示装置10の場合を例にとって説明したが、本発明は
これに限らず、有機EL表示装置、プラズマ表示装置、電気泳動型表示装置、フィールド
エミッションディスプレイ等、スイッチング素子としてTFTを使用したアクティブマト
リクス型の電気光学装置に等しく適用することができる。
10…液晶表示装置 11…第1基板 12…表示領域 13…構造物 14…ドライ
バIC 15…トランスファ電極 16…コモン配線 17…ゲート配線 18…ソース
配線 20…第2基板 21…構造物 22…共通電極 23…シール材 24…液晶
31…走査線 32…信号線 33…補助容量線 33a…補助容量電極 34…半導体
層 34a、34A…a−Si層 34b、34B…n層a−Si層 35…画素電極
36…導電物質層 37…ゲート絶縁膜 39…保護絶縁膜 40…層間膜 41…コ
ンタクトホール AR…アレイ基板 CF…カラーフィルター基板 CN…チャネル領域
X…膜厚測定用素子

Claims (8)

  1. 表示領域にスイッチング素子として薄膜トランジスターが形成されている基板を備えた
    電気光学装置の製造方法であって、
    前記基板の前記表示領域の周囲の少なくとも1箇所に、前記薄膜トランジスターの製造
    時に、同時に、同条件で、同じ層構造の半導体層を備える膜厚測定用素子部分を形成する
    工程と、
    前記薄膜トランジスターのチャネルエッチング時に前記膜厚測定用素子部分の半導体層
    も同時にエッチングする工程と、
    得られた膜厚測定用素子のエッチングされた半導体層部分の膜厚を測定することによっ
    て前記薄膜トランジスターのチャネル領域の半導体層の膜厚を求める工程と、
    を備えることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
  2. 前記半導体層を、アモルファス−シリコン層及びnアモルファスシリコン層の複層構
    造としたことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の製造方法。
  3. 前記膜厚測定用素子部分の半導体層の周囲表面にレジスト層を形成し、前記チャネルエ
    ッチング時に前記膜厚測定用素子部分に形成されたレジスト層の内側の半導体層をエッチ
    ングすることを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置の製造方法。
  4. 前記膜厚測定用素子部分の半導体層を、酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜の表面に形成し
    たことを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置の製造方法。
  5. 前記膜厚測定用素子部分の半導体層を、酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜の周縁部に跨っ
    て段差が生じるように形成し、前記レジスト層を平面視で前記酸化ケイ素膜又は窒化ケイ
    素膜と重畳するように形成したことを特徴とする請求項3に記載の電気光学装置の製造方
    法。
  6. 前記基板として複数の電気光学装置の同時製造用マザー基板を用い、このマザー基板の
    表面に前記膜厚測定用素子部分を少なくとも1箇所に形成して前記チャネルエッチングを
    行い、更に前記マザー基板を各電気光学装置用の基板に分断する工程を含むことを特徴と
    する請求項1に記載の電気光学装置の製造方法。
  7. 前記チャネルエッチング後に前記膜厚測定用素子を切り離す工程を含むことを特徴とす
    る請求項1〜6の何れかに記載の電気光学装置の製造方法。
  8. 表示領域にスイッチング素子として薄膜トランジスターが形成されている基板を備えた
    電気光学装置であって、
    前記基板の前記表示領域の周囲の少なくとも1箇所に、前記薄膜トランジスターの半導
    体層と同じ層構造の半導体層を有する膜厚測定用素子が形成されていることを特徴とする
    電気光学装置。
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