JP2015041008A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高開口率、低コストの液晶表示装置を提供する。
【解決手段】透明基板上に形成されたゲート電極９と、それを覆う第１の絶縁膜１０と、その上に順次積層された半導体膜１１の一部、ｎ＋半導体膜１７、第２の金属膜２、及び層間絶縁膜１５とを貫通する第１の貫通口４と、第１の貫通口４の底面に表面が露出したチャネル領域１４とからなる薄膜トランジスタ部と、層間絶縁膜１５、第２の金属膜２、ｎ＋半導体膜１７及び前記半導体膜の一部とを貫通した第２の貫通口６と、第２の貫通口６の底面に形成された接続領域１８と、からなる画素コンタクトホール部と、画素コンタクトホール部の接続領域１８を覆い、第２の貫通口６を経て層間絶縁膜１５上に形成された第１の表示用電極３と、薄膜トランジスタ部のチャネル領域１４を覆い、第１の貫通口４を経て第１の表示用電極３を覆う第２の絶縁膜１６と、その上の第２の表示用電極５からなる表示部とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。

近年、液晶表示装置には、高いコントラスト、非常に広い視野角特性等、優れた表示特性が求められ、それらを満足する液晶表示モードとしてFringe Field Switching（FFS）モードが提案されている。

通常の液晶表示装置は、液晶材料を２枚の透明電極基板で挟持した構造をしており、２枚の基板間に電圧を印加して液晶材料を応答させて表示を行う。一方、ＦＦＳモードの液晶表示装置では、同一基板上に絶縁膜を介して2層の電極を形成し、絶縁膜の下層の電極と、絶縁膜の上層に位置し、スリット形状の電極との間に電圧を印加して、スリット形状の電極の周縁部に集中する横方向の電界により、液晶材料を応答させ表示を行う。

このＦＦＳモードの液晶表示装置に用いる透明基板の構成の一例を述べる。透明基板面に複数のゲート配線が形成され、第１の絶縁膜を介してゲート配線と直交する複数の信号配線が形成される。次にゲート配線と信号配線の交差部近傍にスイッチング素子として薄膜トランジスタが形成される。この薄膜トランジスタは、シリコンからなる半導体膜をエッチングして、電子の流れを制御するチャネル領域を形成して得られる。

その後全面に層間絶縁膜を形成し、薄膜トランジスタのチャネル領域に対応する位置に第１の貫通口とドレイン電極の接続領域に対応する位置に第２の貫通口を形成する。いずれの貫通口も、層間絶縁膜に貫通口を形成したものである点では共通するが、第１の貫通口は下層との電気的接続を保つものではなく、下層に位置するチャネル領域に保護膜等を形成するために用い、第２の貫通口は層間絶縁膜の下層のドレイン電極と上層の画素間で電気的に接続するために用いる。

第２の貫通口を介して層間絶縁膜上に、薄膜トランジスタのドレイン電極と電気的に接続した画素電極を形成し、さらに画素電極上に第２の絶縁膜を形成する。この第２の絶縁膜は画素電極上を覆い、最上層の共通電極との間の絶縁膜として機能するだけでなく、層間絶縁膜の第１の貫通口から露出した薄膜トランジスタのチャネル領域上にも形成し薄膜トランジスタの保護膜として用いる。最後に最上層に共通電極を形成する。このような構成の薄膜トランジスタ基板を用いたＦＦＳモードの液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１６２９８１号公報

特許文献１に示した液晶表示装置に用いる薄膜トランジスタ基板は、エッチングにより半導体膜にチャネル領域を形成する工程と層間絶縁膜のチャネル領域に対応する位置に貫通口を形成する工程とは、別の工程である。したがって、層間絶縁膜に形成した第１の貫通口を介してチャネル領域に保護膜として第２の絶縁膜を形成する場合、第１の貫通口とチャネル領域の位置合わせが困難であり、位置ずれを考慮して、チャネル領域よりも貫通口を大きく形成する。つまり本来必要な大きさよりも貫通口を大きくする必要がある。そのため、画素領域の表示を行う面積が減少し、表示領域の全面積に対する表示を行う透過領域の面積の比である開口率を高くすることができず、この薄膜トランジスタ基板を用いた表示装置では表示が暗くなるという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、薄膜トランジスタ基板の層間絶縁膜に第１の貫通口を形成する工程と半導体膜にチャネル領域を形成する工程を一連の工程で行うことにより、第１の貫通口とチャネル領域の大きさずれ、位置ずれを考慮することなくチャネル領域に保護膜として絶縁膜の形成することができる。そのため画素の透過領域を無駄にすることがなく、この薄膜トランジスタ基板を用いた表示装置では、開口率が高く、明る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は、透明材料からなる透明基板と、透明基板上に形成された第１の金属膜よりなるゲート電極と、 ゲート電極を覆う第１の絶縁膜と、 第１の絶縁膜上で、かつゲート電極を覆う半導体膜と、半導体膜を覆うｎ＋半導体膜と、ｎ＋半導体膜上を覆う第２の金属膜と、第２の金属膜を覆う層間絶縁膜と、層間絶縁膜、第２の金属膜、ｎ＋半導体膜及び半導体膜の一部とを貫通する第１の貫通口と、第１の貫通口の底面に表面が露出し、第１の絶縁膜を介してゲート電極と対向した半導体層のチャネル領域と、からなる薄膜トランジスタ部と、第１の絶縁膜上に形成された半導体膜と前記ｎ＋半導体膜とｎ＋半導体膜を覆う第２の金属膜と第２の金属膜を覆う層間絶縁膜と、層間絶縁膜、第２の金属膜、ｎ＋半導体膜及び半導体膜の一部とを貫通した第２の貫通口と、第２の貫通口の底面に形成された接続領域と、からなる画素コンタクトホール部と、画素コンタクトホール部の接続領域を覆い、第２の貫通口を経て層間絶縁膜上に形成された第１の表示用電極と、薄膜トランジスタ部のチャネル領域を覆い、第１の貫通口を経て第１の表示用電極上を覆う第２の絶縁膜と、第２の絶縁膜を覆う第２の表示用電極と、からなる表示部とを備えるものである。

本発明の液晶表示装置では、薄膜トランジスタ基板の層間絶縁膜に形成する貫通口と、半導体膜に形成するチャネル領域がずれなく直結するため、層間絶縁膜の貫通口と薄膜トランジスタのチャネル領域の位置ずれ、大きさずれを考慮して、画素の透過領域を無駄にすることがなく、高開口率で明るい表示を得ることができる。

本発明の実施の形態１及び２に係る画素の平面図である。 本発明の実施の形態１に係る薄膜トランジスタ基板の断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係る薄膜トランジスタ基板の工程図である。 本発明の実施の形態１に係る薄膜トランジスタ基板の工程図である。 本発明の実施の形態２に係る薄膜トランジスタ基板の断面模式図である。 本発明の実施の形態２に係る薄膜トランジスタ基板の工程図である。 本発明の実施の形態２に係る薄膜トランジスタ基板の工程図である。

実施の形態の説明及び各図において、同一の符号を付した部分は、同一又は相当する部分を示すものである。

実施の形態１．
＜薄膜トランジスタ基板の構造＞
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず本発明に係る液晶表示装置に用いる薄膜トランジスタ基板の構造を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るFringe Field Switching（FFS）モードの液晶表示装置の画素部分を示す平面図であり、図２は図１のA-A線の薄膜トランジスタを形成した透明基板の断面図を模式的に示した断面模式図である。液晶表示装置を形成する場合、この薄膜トランジスタを形成した透明基板と対向基板としてカラーフィルタ等を形成した透明基板を用い、両基板表面に配向膜を形成して対向配置して液晶材料を挟持する構造とすることが必要である。

また、配向膜に液晶材料を配向させる機能を付与する配向処理を行うことも必要である。しかし本発明は液晶表示装置のうち、薄膜トランジスタ基板に特徴を有するものであるので、ここでは薄膜トランジスタ基板について詳細に説明し、液晶表示装置の構造等については概略を述べるのみとする。

なお、これらの図を始めとして、本明細書中の説明に用いる図面は、いずれも膜厚、長さ等を正確に示したものではなく、説明がわかりやすくなるように単純化して表したものもあり、また縦方向、横方向等の縮尺は必ずしも実際の構成、寸法を反映したものではない。

図２は図１のA-A線部分の断面模式図を示しており、図２の左から右にかけて、図１のA-A線の下から上に対応している。したがって、図２において、左がスイッチング素子である薄膜トランジスタ部であり、薄膜トランジスタ部の第１の貫通口４を示しており、中央がドレイン電極２の接続領域１８と画素電極３を接続する第２の貫通口６を形成した画素コンタクトホール部、右側は最上層の共通電極５にスリット形状が形成された表示部を示している。また図２には示されていないが、図１に示したように、共通配線７は画素領域の上部に横方向に形成されており、スリット形状の共通電極５と画素上部の共通電極開口部８で電気的に接続している。

図２の断面模式図に示すように、ガラス基板上に第一の金属膜からなるゲート電極９が形成され、その上の全面に第１の絶縁膜であるゲート絶縁膜１０が形成されている。ゲート電極９はMo/Al、ゲート絶縁膜１０は窒化珪素を用いた。ゲート絶縁膜１０上にはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層からなる半導体膜１１とｎ＋半導体膜１７（n+ａ−Ｓｉ層）を形成し、半導体膜の上層には信号配線１２に接続したソース電極１３と画素電極３に電圧を与えるドレイン電極２が形成される。

基板表面に感光性を有する有機材料である層間絶縁膜１５を形成し、層間絶縁膜１５を露光、現像して、チャネル領域１４に対応する位置に第１の貫通口４、ドレイン電極２の接続領域１８に対応する位置に第２の貫通口６、さらに図２には示されていないが共通配線７と共通電極５を接続するための共通電極開口部８が形成されている。

第１の貫通口４、第２の貫通口６をエッチングマスクとして、各々チャネル領域１４、接続領域１８を形成する。次に接続領域１８から第２の貫通口６を介して層間絶縁膜１５上に第１の電極（画素電極３）を形成し、第２の絶縁膜で覆う。このように層間絶縁膜１５に第１の貫通口４を形成する工程と、半導体膜１１等にチャネル領域１４を形成する工程を一連に行うため、第１の貫通口４とチャネル領域１４が同一径で貫通した構造とすることができる。

最上層には共通電極５が形成される。本実施の形態においては、共通電極５は複数の窓部が形成されたスリット形状として用いたが、櫛歯形状としても用いることができ、またスリット形状、櫛歯形状に限定されず、フリンジ電界を生じる形状であれば用いることができる。

液晶材料を駆動するための電圧は、画素電極３と共通電極５の間に印加され、共通電極５に形成した窓部を経てスリット形状電極の周縁部分にフリンジ電界が印加される。ここまでに説明した薄膜トランジスタ基板と、カラーフィルタ等を形成した対向基板とを用い液晶材料を挟持することで液晶表示装置を得ることができ、前記フリンジ電界により液晶材料を応答させ、表示を得ることができる。

＜液晶表示装置の構成＞
このように作製した薄膜トランジスタ基板と対向基板であるカラーフィルタ基板とを対向配置して、それぞれの基板の内面側に配向膜を形成し、所定の方向にラビング処理を行った後液晶材料を挟持して液晶表示装置を得た。この液晶表示装置は、FFSモードの表示を行うことができるため視野角が非常に広く、またチャネル領域１４は第１の貫通口４を介して窒化珪素で覆って保護しているため信頼性が高い。またチャネル領域１４と層間絶縁膜１５の第１の貫通口４、ドレイン電極２の接続領域１８と第２の貫通口６の形成を一連の工程で行うため位置合わせずれ、大きさずれを考慮する必要がなく、画素の透過領域を無駄にすることがないため、高開口率で明るい表示を得ることができる。

さらに従来の製造工程と比べ工程を削減することができるため低コストの液晶表示装置を得ることができた。加えて、層間絶縁膜１５の第１の貫通口４とチャネル領域１４の形成を一連の工程で行ったため、第１の貫通口４とチャネル領域１４はずれなく直結し、境界部に段差、凹凸等がほとんどなくがなく、窒化珪素によるチャネル領域１４の保護膜は密着性よく形成することができるため、通常の絶縁膜によるチャネル領域の保護と比べ、非常に高い信頼性を示した。

なお本実施の形態においては、画素電極３を下層とし、電極間絶縁膜１６を介して共通電極５を上層に形成する構造を示した。しかし画素電極３と共通電極５の位置関係はこれに拘束されるものではなく、共通電極５を下層とし、画素電極３にスリット形状を形成して上層としても同様の効果を得ることができる。

＜薄膜トランジスタ基板の製造＞
図３（ａ）〜（ｅ）、図４（ｆ）〜（ｈ）は、図２に示す薄膜トランジスタ基板の製造方法を示している。図３、図４に基づいて、薄膜トランジスタ基板の製造方法を順に追って説明する。
まず透明絶縁性基板であるガラス基板の一方の面にMo/Alの２層膜からなる第１の金属膜を成膜する。この第１の金属膜上に感光性樹脂からなるフォトレジストをスピンコートにより塗布後乾燥しフォトレジスト膜を形成し、露光、現像によりフォトレジストのパターニングを行う。このパターニングしたフォトレジストをエッチングマスクとして第１の金属膜のパターニングを行い、Mo/Alの２層膜からなるゲート電極９等を形成する（第１のフォトリソグラフィー工程：図３（ａ））。図３（ａ）には示していないが、共通電位に接続する共通配線７も同一工程で形成する。

次にゲート電極９等が形成されたガラス基板上を覆うように、プラズマCVD法により窒化珪素からなるゲート絶縁膜１０とアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる半導体膜１１およびリンドープアモルファスシリコン（ｎ^＋ａ−Ｓｉ）膜からなるｎ＋半導体膜１７を順に連続して成膜する。この半導体膜１１等を形成した上に感光性を有するフォトレジストをスピンコートによって塗布、乾燥し、さらに露光、現像してフォトレジスト膜のパターニングを行う。このパターニングしたフォトレジストをエッチングマスクとして半導体膜１１等のエッチングを行う（第２のフォトリソグラフィー工程：図３（ｂ））。

半導体膜１１等のパターンを形成したガラス基板上を覆うように、スパッタリング法を用いてMo/Al/Moからなる３層の第２の金属膜を形成する。この第２の金属膜上に感光性を有するフォトレジスト膜を形成し、露光、現像を行いフォトレジスト膜のパターニングを行う。このパターニングしたフォトレジスト膜をエッチングマスクとして第２の金属膜のエッチングを行い、半導体膜１１等の上にソース電極１３、ドレイン電極２（この段階ではソース電極１３とドレイン電極２は一体のままとなっている）が形成される（第３のフォトリソグラフィー工程：図３（ｃ））。この工程では図には示していないが、同時に信号配線１２を形成する。

ドレイン電極２（ソース電極１３を含む）を形成したガラス基板上を覆うように、感光性を有するアクリル樹脂からなる平坦化膜（層間絶縁膜１５）をスピンコートにより塗布し、乾燥する（図３（ｄ））。さらに露光、現像を行い、半導体膜１１に形成するチャネル領域１４に対応した第１の貫通口４及びドレイン電極２に形成する接続部１８に対応した第２の貫通口６を形成する。

層間絶縁膜１５の第１の貫通口４及び第２の貫通口６を介して露出したドレイン電極２、ｎ＋半導体膜１７（ｎ^＋ａ−Ｓｉ膜）及び半導体膜１１をエッチングする（第４のフォトリソグラフィー工程：図３（ｅ））。この工程では、図には示していないが、共通配線７部分にも共通電極開口部８を形成する。

層間絶縁膜１５の第１の貫通口４を介して露出したチャネル領域１４のエッチングについて詳細に述べる。この第１の貫通口４をエッチングマスクとしてドレイン電極２（ソース電極１３を含む）をウエットエッチング法によりまずエッチングし、続いて半導体膜１１等をドライエッチング法によりエッチングしてチャネル領域１４を形成する。半導体層１１等のドライエッチング工程において同時に第１の貫通口４の内壁がややエッチングされ、後退する。そのため第１の貫通口４内の層間絶縁膜１５部分と半導体膜１１上のドレイン電極２（ソース電極１３を含む）の部分には、わずかに段差が形成される。

つまり、第１の貫通口４とチャネル領域１４が接する部分では、第１の貫通口４の大きさの方が、チャネル領域１４よりも大きくなる。しかし、その差はわずかであり、本発明の課題である第１の貫通口４とチャネル領域１４の形成を別工程とした場合の位置ずれ、大きさずれと比較すると非常に小さく、開口率を変化させるほどのものではない。つまり、第１の貫通口４の大きさとチャネル領域１４の大きさは、精密な測定を行えば差を見出すことができるが、本発明の目的の範囲では実質的に同じ大きさであると言える。

第２の貫通口６も同様に、第２の貫通口６をエッチングマスクとしてドレイン電極に接続領域１８を形成し、ドレイン電極２の接続領域１８と画素電極３とを接続しており、第２の貫通口６とドレイン電極２の接続領域１８の大きさは、本発明の目的の範囲で実質的に同じ大きさである。

したがって、層間絶縁膜１５の第１の貫通口４のチャネル方向の開口長さは、チャネル長と同一と言うことができ、第１の貫通口４のチャネル方向に垂直な方向の開口長さは、チャネル幅と同一と言うことができる。そのため位置ずれ等を考慮して、必要以上に大きな第１の貫通口４を形成することがなく、画素の透過領域を無駄にすることがないため、高い開口率の表示を得ることができる。

このドレイン電極２のエッチング及び半導体膜１１のエッチングの工程において、アッシング工程を追加して行い、層間絶縁膜１５をアッシングにより後退させ、ドレイン電極２の上表面を露出させる。第２の貫通口６をやや大きく開口させることで、次の工程で形成する、ドレイン電極２と接続する画素電極３を、ドレイン電極２に形成した接続領域１８の端側面だけでなく、ドレイン電極２の上面部分とも接続させることができ、接触する面積を広くすることができるため、画素電極３の接続の信頼性を高めることができる。

層間絶縁膜１５に第２の貫通口６等を形成した透明基板上全面を覆うように、スパッタリング法により第１の透明導電膜を形成する。透明導電膜材料はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を用いた。ＩＺO（Indium Zinc Oxide）等を用いることもできる。透明導電膜上に感光性のフォトレジストを塗布、乾燥後、露光、現像を行い、パターニングしたフォトレジストをエッチングマスクとして透明導電膜のエッチングを行う（第５のフォトリソグラフィー工程：図４（ｆ））。この工程で画素電極３を形成することができる。

次に、透明導電膜からなる画素電極３を形成した透明基板上の全面を覆うようにプラズマCVD法により第２の絶縁膜を成膜する。この第２の絶縁膜は窒化珪素を用いた。第２の絶縁膜上に感光性フォトレジスト膜を形成し、露光、現像してパターニングしたエッチングマスクを形成し、第２の絶縁膜のパターニングを行った（第６のフォトリソグラフィー工程：図４（ｇ））。この第２の絶縁膜は画素電極３と次の工程で形成する共通電極間の電極間絶縁膜１６として機能するものであり、同時にチャネル領域１４を覆ってチャネルの保護膜として信頼性を高める機能を有する。

次に、第２の絶縁膜を形成した透明基板上を覆うように、スパッタリング法により第２の透明導電層を形成した。この透明導電層もＩＴＯを使用した。第２の透明導電層上にフォトレジスト膜を形成し、露光、現像によってパターニングし、エッチングマスクを形成して第２の透明導電層のパターニングを行った（第７のフォトリソグラフィー工程：図４（ｈ））。この工程により画素電極との間で電界を印加するスリット形状の共通電極５を形成する。

＜液晶表示装置の作製＞
このように作製した薄膜トランジスタ基板と対向基板であるカラーフィルタ基板とを対向配置して、それぞれの基板の内面側に配向膜を形成し、所定の方向にラビング処理を行った後液晶材料を挟持して液晶表示装置を得た。この液晶表示装置は、FFSモードの表示を行うことができるため視野角が非常に広く、またチャネル領域１４を窒化珪素で覆い保護しているため信頼性が高い。

またチャネル領域１４及び接続領域１８の形成と層間絶縁膜１５の第１の貫通口４、第２の貫通口６の形成を一連の工程で行い、また第１の貫通口４、第２の貫通口６をエッチングマスクとしてチャネル領域１４、接続領域１８を形成するため位置合わせのマージンを考慮する必要がなく、画素の透過領域を無駄にすることがないため、高開口率を達成することができる。さらに従来の製造工程と比べ工程を削減することができるため低コストの液晶表示装置を得ることができた。加えて、上記の窒化珪素によるチャネル領域１４の保護は、層間絶縁膜１５の第１の貫通口４とチャネル領域１４の形成を一連の工程で行ったため、第１の貫通口４とチャネル領域１４の境界部に段差、凹凸等がなく、保護膜を密着性よく形成することができるため、通常の絶縁膜によるチャネル領域の保護と比べ、非常に高い信頼性を示した。

実施の形態２．
図５は本実施の形態に係る薄膜トランジスタを形成した透明電極基板の断面図を模式的に示した断面模式図であり、図１に示した画素部分の平面図のA-A線部分を示したものである。図６（ａ）〜（ｅ）、図７（ｆ）〜（ｈ）は図５に示した構造を得るための工程を示している。

本実施の形態に係る薄膜トランジスタ基板の断面模式図（図５）は、実施の形態１の薄膜トランジスタ基板の断面模式図（図２）と比較すると、ドレイン電極２と画素電極３の接続方法が異なっており、実施の形態１ではエッチングしたドレイン電極２の接続領域１８に画素電極３を接続していたのに対し、本実施の形態においては、ドレイン電極２をそのまま残し、その上から画素電極３を形成しているので、電極間の接触面積を広くとることができ、安定した接続が可能となる。

以下、図６、図７にしたがって、本実施の形態の薄膜トランジスタ基板の製造工程を説明する。

透明基板上にゲート電極９、ゲート絶縁膜１０を形成する工程は、実施の形態１と同じなので詳細は省略する。実施の形態１と同様に、透明基板上に第１の金属膜を形成し、第１のフォトリソグラフィー工程（図６（ａ））によりゲート電極９が形成される。ゲート電極９を形成した透明基板全面に窒化珪素からなるゲート絶縁膜１０を形成し、さらにゲート絶縁膜１０上に半導体膜１１、ｎ＋半導体膜１７及び第２の金属膜を形成する。なお、ここでｎ＋半導体膜１７とは、半導体膜１１と第２の金属膜との間にショットキー障壁が生成するのを防止することにより良好な電気的接続を形成するために不純物を半導体膜に添加した膜であり、オーミックコンタクト膜ともいう。

感光性フォトレジストを用いてエッチングマスクを形成し、第２の金属膜、ｎ＋半導体膜１７及び半導体膜１１を同じ形状にエッチングし、半導体膜１１、ｎ＋半導体膜１７とその上のドレイン電極２とソース電極１３となる第２の電極を形成する（第２のフォトリソグラフィー工程：図６（ｂ））。

次に、透明基板上に全体を覆うように有機材料からなる感光性樹脂を均等に塗布し、層間絶縁膜１５を形成し（図６（ｃ））、この層間絶縁膜１５に対して露光、現像を行い、薄膜トランジスタ部の第１の貫通口４、第２の貫通口６および図５には示していないが、共通配線７と共通電極５が電気的に接触するための共通電極貫通口部８を同時に形成する（第３のフォトリソグラフィー工程：図６（ｄ））。

このフォトリソグラフィー工程において、第２の貫通口６に対しては、グレートーンマスクを用いて、露光が他の部分よりも進まないように制御して行う。この時、グレートーンマスクを用いた第２の貫通口６では、底部に層間絶縁膜が薄く残った状態となる。残った層間絶縁膜をアッシングにより取り除きドレイン電極２の表面を露出させる。第１の貫通口４は実施の形態１と同様の条件でエッチングを行い、第２の金属膜、ｎ＋半導体膜１７を層間絶縁膜１５の第１の貫通口４の作製と一連の工程で行う（図６（ｅ））。

ここでグレートーンマスクとは、中間透過率を用いたマスクの総称であり、微細パターンで開口率を調整する方式、膜自体の透過率を調整したパターンを用いる方式等があり、一般にハーフトーン、スタックドレーヤーマスク、スリットマスク等と呼ばれるものを含むものである。

層間絶縁膜１５の貫通口６等の作製と半導体層１１のチャネル領域１４の形成を一連の工程で行うため、第１の貫通口４とチャネル領域１４の位置合わせが不要であり、位置ずれのマージンを考慮する必要がないため、画素の透過領域を無駄にすることがなく、開口率の高い表示が可能となる。

次に基板上の全面を覆うように、スパッタリング法により第１の透明電極膜を形成し、感光性フォトレジストを用いた第４のフォトリソグラフィー工程（図７（ｆ））によりパターニングして画素電極３を形成した。ここで透明電極膜はITOを用いた。ドレイン電極２と画素電極３の接続面積は広く、電気的な信頼性を高めることができた。

画素電極３を形成した後の電極間絶縁膜１６の形成（第５のフォトリソグラフィー工程：図７（ｇ））、絶縁膜上の共通電極５の形成（第６のフォトリソグラフィー工程：図７（ｈ））は実施の形態１と同じであるので省略する。

このように作製した薄膜トランジスタ基板と対向基板であるカラーフィルタ基板とを対向配置して、それぞれの基板の内面側に配向膜を形成し、所定の方向にラビング処理を行った後液晶材料を挟持して液晶表示装置を得た。この液晶表示装置は、FFSモードの表示を行うことができるため視野角が非常に広く、またチャネル領域を窒化珪素で覆い保護しているため信頼性が高い。また層間絶縁膜１５の第１の貫通口４の形成とチャネル領域１４の形成とを一連の同一工程で行うため位置合わせのマージンを考慮する必要がなく、画素の透過領域を無駄にすることがないため、高開口率を達成し、かつ従来の製造工程と比べ工程を削減することができるため低コストの液晶表示装置を得ることができる。

さらに本実施の形態で示した液晶表示装置では、ドレイン電極２と画素電極３の接続の信頼性が高く、高信頼性の液晶表示装置を得ることができた。加えて、上記の窒化珪素によるチャネル領域１４の保護は、層間絶縁膜１５の第１の貫通口４とチャネル領域１４の形成を一連の工程で行ったため、第１の貫通口４とチャネル領域１４の境界部に段差、凹凸等がなく、保護膜を密着性よく形成することができるため、通常の絶縁膜によるチャネル領域の保護と比べ、非常に高い信頼性を示した。

なお本実施の形態においては、画素電極３を下層とし、電極間絶縁膜１６を介して共通電極５を上層に形成する構造を示した。しかし画素電極３と共通電極５の位置関係はこれに拘束されるものではなく、共通電極５を下層とし、画素電極３にスリット形状を形成して上層としても同様の効果を得ることができる。

本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することができる。

１ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、２ ドレイン電極、３ 画素電極、４ 第１の貫通口、５ 共通電極、６ 第２の貫通口、７ 共通配線、８ 共通電極開口部、９ ゲート電極、１０ ゲート絶縁膜、１１ 半導体膜、１２ 信号配線、１３ ソース電極、１４ チャネル領域、１５ 層間絶縁膜、１６ 電極間絶縁膜、１７ ｎ＋半導体膜、１８ 接続領域、１９ ゲート配線

Claims (18)

1. 透明材料からなる透明基板と、
   透明基板上に形成された第１の金属膜よりなるゲート電極と、
   前記ゲート電極を覆う第１の絶縁膜と、
   前記第１の絶縁膜上で、かつ前記ゲート電極を覆う半導体膜と、
   前記半導体膜を覆うｎ＋半導体膜と、
   前記ｎ＋半導体膜上を覆う第２の金属膜と、
   前記第２の金属膜を覆う層間絶縁膜と、
   前記層間絶縁膜、前記第２の金属膜、前記ｎ＋半導体膜及び前記半導体膜の一部とを貫通する第１の貫通口と、
   前記第１の貫通口の底面に表面が露出し、前記第１の絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向した前記半導体層のチャネル領域と、からなる薄膜トランジスタ部と、
   前記第１の絶縁膜上に形成された前記半導体膜と前記ｎ＋半導体膜と
   前記ｎ＋半導体膜を覆う前記第２の金属膜と
   前記第２の金属膜を覆う層間絶縁膜と、
   前記層間絶縁膜、前記第２の金属膜、前記ｎ＋半導体膜及び前記半導体膜の一部とを貫通した第２の貫通口と、
   前記第２の貫通口の底面に形成された接続領域と、からなる画素コンタクトホール部と、
   前記画素コンタクトホール部の接続領域を覆い、前記第２の貫通口を経て前記層間絶縁膜上に形成された第１の表示用電極と、
   前記薄膜トランジスタ部の前記チャネル領域を覆い、前記第１の貫通口を経て前記第１の表示用電極上を覆う第２の絶縁膜と、
   前記第２の絶縁膜を覆う第２の表示用電極と、からなる表示部と
   を備える液晶表示装置。
2. 前記第２の表示用電極が櫛歯形状を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記第２の表示用電極がスリット形状を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
4. 前記層間絶縁膜が有機絶縁材料からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記有機絶縁材料が感光性を有することを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
6. 前記第１の貫通口のチャネル方向の開口長さがチャネル長と同一であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
7. 前記第１の貫通口のうち、チャネル方向に垂直な方向の開口長さが、チャネル幅と同一であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
8. 前記第１の表示用電極と前記第２の表示用電極が透明導電材料からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
9. 透明基板上に第１の金属膜を形成し、パターニングしてゲート電極を形成する工程と、
   前記ゲート電極を覆う第１の絶縁膜、半導体膜、ｎ＋半導体膜を順に形成し、前記半導体膜及び前記ｎ＋半導体膜をパターニングする工程と、
   第２の金属膜を形成してパターニングする工程と、
   前記第２の金属膜を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
   前記層間絶縁膜の前記薄膜トランジスタ部にチャネル領域を有する前記第１の貫通口を形成する工程と、
   前記画素コンタクトホール部に前記接続領域を有する前記第２の貫通口を形成する工程と、
   前記画素コンタクトホール部の接続領域を覆い、前記第２の貫通口を経て前記層間絶縁膜上に形成された第１の表示用電極を形成する工程と、
   前記薄膜トランジスタ部の前記チャネル領域を覆い、前記第１の貫通口を経て前記画素電極上を覆う第２の絶縁膜を形成する工程と、
   前記第２の絶縁膜を覆う第２の表示用電極を形成する工程と、からなる液晶表示装置の製造方法。
10. 前記第２の表示用電極が櫛歯形状を形成することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
11. 前記第２の表示用電極がスリット形状を形成することを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置の製造方法。
12. 前記層間絶縁膜が感光性を有する有機絶縁材料からなることを特徴とする請求項１０乃至１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
13. 前記第１の貫通口のチャネル方向の開口長さがチャネル長と同一であることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
14. 前記第１の貫通口のうち、チャネル方向に垂直な方向の開口長さが、チャネル幅と同一であることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
15. 前記第１の表示用電極と前記第２の表示用電極が透明導電材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
16. 前記第２の貫通口を形成する工程が、露光にグレートーンマスクを用い、前記薄膜トランジスタの金属膜上にのみ薄膜状の層間絶縁膜を残し、前記薄膜状の層間絶縁膜をアッシングにより取り除く工程を備えることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
17. 前記薄膜トランジスタの形成工程が、前記信号配線の形成と同一工程であることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法。
18. 透明材料からなる透明基板と、
    透明基板上に形成された第１の金属膜よりなるゲート電極と、
    前記ゲート電極を覆う第１の絶縁膜と、
    前記第１の絶縁膜上で、かつ前記ゲート電極を覆う半導体膜と、
    前記半導体膜を覆うｎ＋半導体膜と、
    前記ｎ＋半導体膜上を覆う第２の金属膜と、
    前記第２の金属膜を覆う層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜、前記第２の金属膜、前記ｎ＋半導体膜及び前記半導体膜の一部とを貫通する第１の貫通口と、
    前記第１の貫通口の底面に表面が露出し、前記第１の絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向した前記半導体層のチャネル領域と、からなる薄膜トランジスタ部と、
    前記第１の絶縁膜上に形成された前記半導体膜と前記ｎ＋半導体膜と
    前記ｎ＋半導体膜を覆う前記第２の金属膜と
    前記第２の金属膜を覆う層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜を貫通して前記第２の金属膜まで到達した第２の貫通口と、
    前記第２の貫通口の底面に形成された接続領域と、からなる画素コンタクトホール部と、
    前記画素コンタクトホール部の接続領域を覆い、前記第２の貫通口を経て前記層間絶縁膜上に形成された第１の表示用電極と、
    前記薄膜トランジスタ部の前記チャネル領域を覆い、前記第１の貫通口を経て前記第１の表示用電極上を覆う第２の絶縁膜と、
    前記第２の絶縁膜を覆う第２の表示用電極と、からなる表示部と
    を備える液晶表示装置。

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