JP3763381B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造方法に関する。より詳しくは、各画素部分にスイッチング用薄膜トランジスタがマトリクス状に形成されているアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、低消費電力、薄型、軽量等の多様な長所を有しており、ノート型パソコン、携帯端末、テレビジョン(TV)等をはじめとする幅広い用途に利用される表示デバイスとして期待されている。
【0003】
このような背景においては、アクティブマトリクス型液晶表示装置の低価格化が要求されており、特に、薄膜トランジスタ(以下「TFT」と略する)アレイ基板の生産性を高めることにより製造コストを低減し、低価格化を図る方法が種々検討されている。中でも、アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造工程において用いられる、フォトマスク回数の低減化の方法については、従来より、広く研究がなされている。
【0004】
たとえば特開平9−152626号公報には、TFTアレイ基板の製造工程として、フォトマスク回数を低減した製造工程について開示されている。以下において、上記公報記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置およびその製造方法を図5ないし図7に基づいて説明する。
【0005】
図5は、上記公報に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板におけるソース信号線の引き出し電極部周辺の製造工程を示す断面図である。また、図6は、上記従来公報記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板の平面図である。さらに、図7は、上記公報に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板における薄膜トランジスタ121周辺の構造を説明する断面図である。
【0006】
上記公報に記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、図6および図7に示すように、ガラス基板101上に、複数のゲート信号線(走査信号線)102と、複数のソース信号線(画像信号線)124とが絶縁膜103・103’を介して直交して配置され、上記ゲート信号線102と上記ソース信号線124との各交点に画素電極126と該画素電極126に画素信号を供給する逆スタガ型のTFT121とがマトリクス状に設けられたTFTアレイ基板と、図示されない対向電極が形成された対向電極基板および、これら両基板間に封入された液晶等より主として構成されている。上記逆スタガ型のTFT121では、チャネル領域にエッチングストッパ膜を形成する必要がない。
【0007】
上記TFT121は、図7に示すように、ゲート信号線102から垂直上方に突出して形成されるゲート電極G、絶縁膜103・103’により形成されるゲート絶縁膜、チャネル領域となる高抵抗半導体膜104、ソース電極Sおよびドレイン電極Dとなる低抵抗半導体膜105、ソース金属膜106、透明導電膜107、および保護膜108がこの順に積層された構造を有している。
【0008】
次に、以下において、上記従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法を、図5に基づいて説明する。
【0009】
まず、図5(a)に示すように、アルミニウム合金や高融点金属等をスパッタリング法等でガラス基板101上に成膜してパターニング(パターン形成)することにより、ゲート信号線102およびゲート電極Gを形成する。
【0010】
次に、同図(b)に示すように、2層構造を有する絶縁膜103・103’、高抵抗半導体膜104、低抵抗半導体膜105をプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法等で連続して成膜した後に、高融点金属またはその合金からなるソース金属膜106をスパッタリング法等により連続して成膜する。このようにして成膜されたソース金属膜106、低抵抗半導体膜105、高抵抗半導体膜104を同一のフォトマスクを用いて同時にフォトエッチングすることによりパターニングする。
【0011】
次に、同図(c)に示すように、ITO(indium−tin oxide,インジウム錫酸化物)等からなる透明導電膜107をソース金属膜106上にスパッタリング法等で成膜する。この後、透明導電膜107、ソース金属膜106、低抵抗半導体膜105を同一のフォトマスクを用いて選択的にフォトエッチングする。
【0012】
これにより、TFT121’、図示しないソース信号線124、および画素電極126等を形成する。
【0013】
最後に、同図(d)に示すように、窒化シリコン膜等からなる保護膜108をプラズマCVD法等により成膜した後、パターニングすることにより、ソース信号線124の図示しない外部引き出し電極部および図示しない画素電極126上に成膜された保護膜108を除去すると同時に、ゲート信号線102の図示しない外部引き出し電極部上の絶縁膜103・103’および保護膜108を除去し、TFTアレイ基板を完成する。
【0014】
上述したように、上記従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法では、画素電極126、ソース信号線124の外部引き出し電極部、ゲート信号線102の外部引き出し電極部のいずれをも4回のフォトリソ工程(フォトエッチ工程)で形成するTFTアレイ基板の製造工程が採用されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法では、絶縁膜103・103’、高抵抗半導体膜104、低抵抗半導体膜105をプラズマCVD法等で連続して成膜した後に、パターニングを行うことなく、ソース金属膜106をスパッタリング法等で成膜するため、低抵抗半導体膜105とソース金属膜106との間において、大面積領域下で界面が存在することとなる。すなわち、低抵抗半導体膜105およびソース金属膜106は、いずれもTFTアレイ基板の全面に成膜されるため、ソース金属膜106を成膜した段階において、上記両膜が接触する面積がTFTアレイ基板表面の全面積に相当するため、上記界面の面積がTFTアレイ基板全面とほぼ同一の領域にわたることとなる。
【0016】
また、上記高抵抗半導体膜104と低抵抗半導体膜105とから形成される半導体層は、膜応力すなわち、膜表面の単位面積当たりにおいて、外部からの力によって変形が加わった場合に、これをもとに戻そうとする力が大きい。このため、上記大面積領域下で存在する低抵抗半導体膜105とソース金属膜106との間の界面において密着性が取れず、膜剥がれを生じるという問題がある。
【0017】
すなわち、TFTアレイ基板の製造工程において、上記のような膜剥がれが生じることから、アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造歩留りが低下するという問題を有している。
【0018】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、少ない製造工程で製造でき、かつ、膜剥がれによる製造歩留りの低下を防止することにより低コスト化を図れるアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の諸問題を解決するために鋭意研究を続けてきた結果、TFTアレイ基板を構成するTFTにおける半導体膜層を先にパターニングして半導体膜パターンを形成し、その後に透明導電膜層およびソース金属膜層を成膜して積層することにより、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0020】
請求項1に記載の製造方法は、上記の課題を解決するために、薄膜トランジスタがマトリクス状に形成され、薄膜トランジスタを制御するゲート信号線および薄膜トランジスタにデータ信号を供給するソース信号線がそれぞれ直交する形で形成され、薄膜トランジスタを介してソース信号線と接続される画素電極を有し、画素電極と画素電極に対向して設けられた対向電極との間に液晶材料が保持されている液晶表示装置の製造方法において、基板上に、第1金属膜および第2金属膜を順に積層した後、第1次のフォトエッチングを行うことにより、上記薄膜トランジスタのゲート電極、ゲート信号線、およびゲート信号線の外部引き出し電極部をそれぞれ形成する段階と、上記第1次のフォトエッチングによるパターンが形成された基板の全面に絶縁膜、高抵抗半導体膜、及び低抵抗半導体膜を順に積層する段階と、上記低抵抗半導体膜及び高抵抗半導体膜に対し、第2次のフォトエッチングを行うことにより、上記薄膜トランジスタに半導体膜パターンを形成する段階と、上記半導体膜パターンを形成した基板の全面に透明導電膜、第3金属膜、および第4金属膜を順に積層する段階と、上記第4金属膜、第3金属膜、透明導電膜、および半導体膜パターンの低抵抗半導体膜に対し、第3次のフォトエッチングを行うことにより、上記ソース信号線、ソース信号線の外部引き出し電極部、上記薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極および画素電極を形成する段階と、上記ソース・ドレイン電極および画素電極を形成した基板全面に保護膜を形成する段階と、上記保護膜、および絶縁膜に対し、第4次のフォトエッチングを行うことにより、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階と、上記第4次フォトエッチングにおいて用いられたフォトマスクをさらに用いて、露出した上記ゲート信号線の外部引き出し電極部における第2金属膜と、露出した上記ソース信号線の外部引き出し電極部および画素電極における第3金属膜および第4金属膜とをエッチングする段階
【0021】
上記の方法によれば、基板の全表面にわたって、上記透明導電膜、第3金属膜、および第4金属膜を順に積層しても、既に上記半導体膜パターンが形成されているので、パターン化された半導体膜パターンと、上記透明導電膜との間で対面する面積が小さいため、膜剥がれを生じることがなく、良好な密着性が得られ、安定な製造歩留りを得ることができる。
【0022】
請求項2に記載の製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1記載の方法に加えて、第1金属膜を、チタンにより形成することを特徴としている。
【0023】
上記の方法によれば、第1金属膜および第2金属膜を有するゲート信号線の外部引き出し電極部が、たとえば、TAB(tape automated bonding)法により、外部駆動回路と接続される場合、ゲート信号線の外部引き出し端子となる第1金属膜をチタンとするとともに、第2金属膜をアルミニウム等とすれば、ウェットエッチングを行うことにより、第1金属膜であるチタンのみを残して選択的にフォトエッチングして、ゲート信号線の外部引き出し端子をチタンにより形成できる。よって、上記方法では、チタンがアルミニウムと比べて酸化され難いことから、チタンからなる上記外部引き出し端子と外部駆動回路との電気的接続における信頼性を向上できる液晶表示装置を簡単に安定して製造できる。
【0024】
請求項3に記載の製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1または2記載の方法に加えて、第2金属膜を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成することを特徴としている。
【0025】
上記の方法によれば、配線抵抗を下げるという効果が得られるとともに、ウェットエッチングにより容易に第1金属膜であるチタンのみを残す、選択的なフォトエッチングを確実に行うことができる。
【0026】
請求項4に記載の製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法に加えて、第3金属膜をモリブデンにより形成することを特徴としている。
【0027】
上記の方法によれば、画素電極としてのITOが、上記モリブデンからなる第3金属膜によって、アルミニウム等と直接接触することが防止されるため、アルミニウムによる電蝕を防止することができる。また、モリブデンは、アルミニウムをウェットエッチングする際に用いる燐酸と硝酸とを主成分とするエッチャント(薬液)により、容易にウェットエッチングして除去することができるため、アルミニウムと同時にウェットエッチングすることができ、製造コストを低減できる。
【0028】
請求項5に記載の製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法に加えて、第4金属膜を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成することを特徴としている。
【0029】
上記の方法によれば、画素電極およびゲート信号線の外部引き出し端子を露出させる段階において、同じくアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成された第2金属膜と第4金属膜とを同時にウェットエッチングすることができるため、フォトエッチング工程を削減でき、製造コストを低減できる。
【0030】
請求項6に記載の製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法に加えて、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階において、複数の上記ゲート信号線の外部引き出し電極部および複数の上記ソース信号線の外部引き出し電極部の少なくとも何れか一つの露出部は、一つのコンタクトホールにより形成されることを特徴としている。
【0031】
上記の方法によれば、各露出部間に生じる保護膜と該露出部との段差が生じないため、オーバーハングによる不安定な断面構造が生じない。これにより、たとえば、TAB法等を用いたソース信号線の外部引き出し端子と外部駆動回路とを容易に接続することができる。
【0032】
請求項7に記載の製造方法は、上記の課題を解決するために、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法に加えて、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階において、上記画素電極の露出部は、該画素電極よりも大きく形成されることを特徴としている。
【0033】
上記の方法によれば、画素電極とソース信号線との間の露出部に残存している不要部分である低抵抗半導体膜を、画素電極の露出と同時に容易に除去することができるため、短絡不良を防止でき、その上、製造歩留りを向上させることができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。
〔実施の形態1〕
図1は、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法を説明するための、図2のA−A’線における矢視断面図である。また、図2は、本実施の形態にかかる液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板を示す平面図である。
【0035】
本実施の形態にかかるTFTアレイ基板は、図2に示すように、TFTアレイ基板平面に互いに並行した複数のゲート信号線22と互いに並行した複数のソース信号線24とが互いに直交してマトリクス状に配置されている。すなわち、各ゲート信号線22と各ソース信号線24とは、図1に示す絶縁膜3を介して直交して配置されており、ゲート信号線22とソース信号線24との各交点には、画素電極26に対し、ソース信号線24からのデータ信号(画素信号)を供給するTFT21がマトリクス状に設けられている。
【0036】
また、図示しないTFTアレイ基板の周辺部には、ゲート信号線22とソース信号線24とのそれぞれの延長線上に、ゲート信号線の外部引き出し電極部23(図3参照)とソース信号線の外部引き出し電極部25(図4参照)とがそれぞれ配置されており、外部駆動回路との接続を担っている。
【0037】
以下において、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法を、上記TFT21におけるフォトエッチング工程を例にとって説明する。
【0038】
本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法では、図1(a)に示すように、まず、ガラス基板1上に第1金属膜2を形成するための、厚み500Åのチタン、および第2金属膜2’を形成するための、厚み3000Åのアルミニウムをスパッタリング法によりこの順に蒸着し、積層する。
【0039】
その後、第1次のフォトエッチング工程として、フォトエッチングを行い、第1金属膜2および第2金属膜2’をパターン形成することにより、TFT21におけるゲート信号線22、および図示しないゲート信号線の外部引き出し電極部23をそれぞれ形成する。すなわち、図1(a)に示す第1次のフォトエッチングにより形成された、互いに積層された状態の第1金属膜2と第2金属膜2’との二重構造により、ゲート信号線22およびゲート信号線の外部引き出し電極部23が形成される。
【0040】
第1金属膜2として用いられる金属は、特に限定されないが、たとえば、チタン、クロム、あるいは、モリブデン等が挙げられる。これら例示の金属のうち、特にチタンが好ましい。
【0041】
すなわち、たとえば、ゲート信号線の外部引き出し電極部23がTAB法により、外部駆動回路と接続される場合、外部駆動回路との接続端子、つまりゲート信号線の外部引き出し端子となる第1金属膜2をチタンとすることにより、選択的なフォトエッチングを確実に行うことができる。
【0042】
具体的には、たとえば、第1金属膜2をチタンで形成するとともに、第2金属膜2’をアルミニウム等の低抵抗配線で形成した場合、まず、ドライエッチングにより容易にゲート信号線22およびゲート信号線の外部引き出し電極部23のゲートパターンを形成でき、かつ、ゲート信号線の外部引き出し端子を形成する際に、ウェットエッチングを行うことにより、第1金属膜2であるチタンのみを残して選択的にフォトエッチングして、第2金属膜2’の該当部分を除去することができる。
【0043】
上記のように、第1金属膜2をチタンにより形成すれば、チタンがアルミニウムと比べて酸化され難いことから、チタンからなる上記外部引き出し端子と、外部駆動回路との電気的接続における信頼性を向上できる。
【0044】
また、第2金属膜2’を、たとえば、アルミニウムまたは、アルミニウム合金で形成することにより、配線抵抗を下げるという効果が得られるとともに、上記ウェットエッチングにより容易にチタンのみを残す選択的なフォトエッチングを確実に行うことができる。
【0045】
次に、図1(b)に示すように、上記のようにしてゲートパターン、すなわち、パターニング後のゲート信号線22およびゲート信号線の外部引き出し電極部23が形成されたガラス基板1の全表面に対応する範囲内に、絶縁膜3としての、厚み4000Åの窒化シリコン膜、高抵抗半導体膜4(高抵抗半導体膜層)を形成するための、厚み1500Åの非晶質シリコン膜、および低抵抗半導体膜5(低抵抗半導体膜層)を形成するための、不純物ドープされた厚み500Åの非晶質シリコン膜をプラズマCVD法によりこの順に積層する。
【0046】
その後、第2次のフォトエッチング工程として、上記積層された低抵抗半導体膜5と高抵抗半導体膜4とを同一のフォトマスクを用いて同時に選択的にフォトエッチングすることにより、TFT21における半導体領域として、半導体膜パターンを形成する。
【0047】
次に、図1(c)に示すように、ガラス基板1の全平面積に対応する範囲内に、透明導電膜6としての、厚み1000ÅのITO、第3金属膜7としての、厚み1000Åのモリブデン、および第4金属膜7’としての、厚み1000Åのアルミニウムをスパッタリング法によりこの順に蒸着して積層する。
【0048】
続いて、第3次のフォトエッチング工程として、上記積層された第4金属膜7’、第3金属膜7、および透明導電膜6を同一のフォトマスクを用いて同時にフォトエッチングする。また、さらに上記と同一のフォトマスクを用いて、該フォトエッチングにより生じた、TFT21において露出している低抵抗半導体膜5(低抵抗半導体膜層)の該露出部を選択的にフォトエッチングする。
【0049】
上記第3次のフォトエッチング工程により、TFT21のソース電極S、ドレイン電極Dならびに画素電極26、および、図示しないソース信号線24並びに図示しないソース信号線の外部引き出し電極部25が形成される。
【0050】
ここで、第3金属膜7として用いられる金属としては、特に限定がないが、たとえば、モリブデン、チタン、クロム等が挙げられる。これら例示の金属の中でも、特にモリブデンが好ましい。
【0051】
第3金属膜7をモリブデンで形成することにより、画素電極26としてのITOがアルミニウム等と直接接触することがないため、電蝕を防止することができる。たとえば、画素電極26としてのITO上にモリブデンを積層し、該モリブデンからなる第3金属膜7上に第4金属膜7’としてアルミニウムを積層する構造とすることにより、電蝕が防止できる。
【0052】
また、モリブデンは、アルミニウムをウェットエッチングする際に用いる燐酸と硝酸とを主成分とするエッチャントにより、容易にウェットエッチングして除去することができるため、アルミニウムと同時にウェットエッチングすることができ、効率的である。
【0053】
また、第4金属膜7’をたとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金とすれば、画素電極26およびゲート信号線の外部引き出し端子を露出させる段階において、同じくアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成された第2金属膜2’と上記第4金属膜7’とを同時にウェットエッチングすることができるため、フォトエッチング工程を削減でき、効率的である。
【0054】
最後に、図1(d)に示すように、ガラス基板1の全平面積に対応する範囲内に、保護膜8としての、厚み2000Åの窒化シリコン膜をプラズマCVD法により成膜する。その後、第4次のフォトエッチング工程として、同一のフォトマスクを用いて、画素電極26、図3に示すゲート信号線の外部引き出し電極部23、および図4に示すソース信号線の外部引き出し電極部25をTFTアレイ基板表面に露出させるために、まず、保護膜8および/または絶縁膜3を同時にフォトエッチングする。これにより、まず、ゲート信号線の外部引き出し電極部23、およびソース信号線の外部引き出し電極部25がTFTアレイ基板表面に露出する。尚、この時、画素電極26上に積層されている第4金属膜7’も同時に露出する。
【0055】
続いて上記同一のフォトマスクをさらに用いて、上記フォトエッチングの結果露出したゲート信号線の外部引き出し電極部23として形成された第2金属膜2’、およびソース信号線の外部引き出し電極部25および画素電極26上に形成された第3金属膜7および第4金属膜7’を同時にフォトエッチングすることにより、TFTアレイ基板を完成する。
【0056】
尚、上記保護膜8をフォトエッチングして、画素電極26上に積層されている第4金属膜7’を露出させる段階で、露出部を形成するためのマスクパターンを該露出部が画素電極26よりも大きく形成される大きさに設定してもよい。より詳細には、保護膜8をフォトエッチングする段階におけるフォトエッチングによって、残存する低抵抗半導体膜5の不要部分が同時に除去できるように、上記露出部の大きさを設定する。
【0057】
このような方法を用いることにより、ドレイン電極Dおよび画素電極26とソース信号線24との間に残存している、不要部分である低抵抗半導体膜5を、第4金属膜7’、第3金属膜7を除去して画素電極26を露出させる段階で容易に除去することができる。このため、画素電極26とソース信号線24との間、および、画素電極26相互間の短絡不良を防止できる。これにより製造歩留りを向上させることができる。
【0058】
以上のように、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法を用いれば、第1次から第4次までの4段階のフォトエッチング工程により、TFTアレイ基板を形成できるため、製造工程が簡略となる。
【0059】
これに加えてさらに、第2次のフォトエッチング工程として、上記積層された低抵抗半導体膜5と高抵抗半導体膜4とを同一のフォトマスクを用いて同時に選択的にフォトエッチングすることにより、TFT21における半導体膜パターンを形成した後、ガラス基板1の全平面積に対応する範囲内に、透明導電膜6、第3金属膜7、および第4金属膜7’を積層することから、膜剥がれを生じることがない。
【0060】
すなわち、ガラス基板1の、たとえば、全平面積にわたって、上記透明導電膜6やソース金属膜層等を積層しても、既に上記半導体領域としての半導体膜パターンが第2次のフォトエッチング工程において形成されているので、低抵抗半導体膜5と高抵抗半導体膜4、すなわち、膜応力の大きい半導体膜パターンと、上記透明導電膜6やソース金属膜層との界面が広い面積にわたって存在しないため、膜剥がれを生じることがなく、良好な密着性が得られ、安定な製造歩留りを得ることができる。
【0061】
〔実施の形態2〕
以下において上記TFTアレイ基板の製造工程の他の実施の形態について説明する。尚、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法において、実施の形態1と同様の箇所については、同一の部材番号を付し、その説明を省略する。
図3は、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法における、TFTアレイ基板のゲート信号線の外部引き出し電極部23における露出部の形成方法を説明する説明図である。また、図4は、本実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法における、TFTアレイ基板のソース信号線の外部引き出し電極部25における露出部の形成方法を説明する説明図である。
【0062】
ゲート信号線の外部引き出し電極部23は、まず、図1(a)に示す第1次のフォトエッチング工程において、フォトエッチング後の第1金属膜2および第2金属膜2’として形成される。その後、実施の形態1で示した図1(a)〜図1(c)に示す製造工程により、TFT21が形成された後、図1(d)に示す第4次のフォトエッチング工程において、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部23上に積層されている保護膜8および絶縁膜3が、画素電極部26およびソース信号線の引き出し電極部25上に積層された保護膜8および絶縁膜3と同時にフォトエッチングされることにより、ゲート信号線の外部引き出し電極部23がTFTアレイ基板表面に露出する。
【0063】
次いで、露出したゲート信号線の外部引き出し電極部23表面の第2金属膜2’を、上記のフォトエッチングに用いたと同一のフォトマスクをさらに用いて、ソース信号線の外部引き出し電極部25および画素電極26上に形成された第3金属膜7、および第4金属膜7’と同時にフォトエッチングすることにより、ゲート信号線の外部引き出し端子が形成される。
【0064】
ここで、上記保護膜8および絶縁膜3を同時にフォトエッチングしてゲート信号線の外部引き出し電極部23を露出させる際、複数あるゲート信号線の外部引き出し電極部23を、同一のマスクパターンを用いてフォトエッチングする。すなわち、図3に示すように、同一のマスクパターンを用いて一つのコンタクトホール27(保護膜8および絶縁膜3の開口部)を形成することにより、複数あるゲート信号線の外部引き出し電極部23をコンタクトホール27の範囲内に露出させる。
【0065】
上記の方法を用いれば、複数あるゲート信号線の外部引き出し電極部23の各電極毎に各別のコンタクトホールを設けることにより、各別に露出部を設ける場合のような、各電極毎に、つまり、各露出部間に生じる保護膜8および絶縁膜3と該露出部との段差が生じない。これにより、オーバーハングによる不安定な断面構造が生じないため、たとえば、TAB法等を用いたゲート信号線の外部引き出し端子と外部駆動回路とを容易に接続することができる。
【0066】
また、ゲート信号線の外部引き出し電極部23を露出させる際、露出部を上記のようなコンタクトホールにより形成する方法の他に、たとえば、保護膜8および絶縁膜3を完全に除去することにより、露出させる方法を用いてもよい。この場合、保護膜8および絶縁膜3を完全に除去するため、上記のようなマスクパターンを用いる手間が省け、更に効率的に露出させることができる。
【0067】
次に、上記ゲート信号線の外部引き出し端子の形成と同様の原理を用いたソース信号線の外部引き出し端子の形成方法を図4により以下に説明する。
ソース信号線の外部引き出し電極部25は、まず、図1(c)に示す第3次のフォトエッチング工程において、図示しないフォトエッチング後の透明導電膜6、第3金属膜7、第4金属膜7’として形成される。その後、図1(d)に示す第4次のフォトエッチング工程において、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部23上に積層されている保護膜8が、フォトエッチングされることにより、画素電極部26およびゲート信号線の外部引き出し電極部23と同時にソース信号線の外部引き出し電極部25がTFTアレイ基板表面に露出する。
【0068】
次いで、露出したソース信号線の外部引き出し電極部25表面の第3金属膜7および第4金属膜7’を、上記のフォトエッチングに用いたと同一のフォトマスクをさらに用いて、ゲート信号線の外部引き出し電極部23における第2金属膜2’、および画素電極26上に形成された第3金属膜7および第4金属膜7’と同時にフォトエッチングすることにより、ソース信号線の外部引き出し端子が形成される。
【0069】
ここで、上記保護膜8を同時にフォトエッチングしてソース信号線の外部引き出し電極部25を露出させる際、複数あるソース信号線の外部引き出し電極部25を、同一のマスクパターンを用いてフォトエッチングする。すなわち、図4に示すように、同一のマスクパターンを用いて一つのコンタクトホール27(保護膜8の開口部)を形成することにより、複数あるソース信号線の外部引き出し電極部25をコンタクトホール27の範囲内に露出させる。
【0070】
上記の方法を用いれば、複数あるソース信号線の外部引き出し電極部25の各電極毎に各別のコンタクトホールを設けることで各別の露出部を設ける場合のような、各電極毎つまり、各露出部間に生じる保護膜8と該露出部との段差が生じない。これにより、オーバーハングによる不安定な断面構造が生じないため、たとえば、TAB法等を用いたソース信号線の外部引き出し端子と外部駆動回路とを容易に接続することができる。
【0071】
また、ソース信号線の外部引き出し電極部25を露出させる際、露出部を上記のようなコンタクトホールにより形成する方法の他に、たとえば、保護膜8を完全に除去することにより、露出させる方法を用いてもよい。この場合、保護膜8を完全に除去するため、上記のようなマスクパターンを用いる手間が省け、更に効率的に露出させることができる。
【0072】
以上述べたように、本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、たとえば、薄膜トランジスタがマトリクス状に形成され、該薄膜トランジスタを制御するゲート信号線および該薄膜トランジスタにデータ信号を供給するソース信号線がそれぞれ直交する形で形成された該薄膜トランジスタを介してソース信号線と接続される画素電極を有し、該画素電極と、画素電極に対向して設けられた対向電極との間に液晶材料が保持された液晶表示装置の製造方法として、以下に述べる工程を含む方法とすることができる。
【0073】
すなわち、ガラス基板上に、ゲート信号線とソース信号線とを絶縁膜を介して直交して配置し、上記ゲート信号線とソース信号線との各交点に、画素電極に画素信号を供給するための上記薄膜トランジスタを、上記ゲート信号線、ソース信号線、および上記画素電極と接続させて配置して薄膜トランジスタアレイ基板を形成する液晶表示装置の製造方法であって、第1金属膜と第2金属膜とを上記ガラス基板上に積層した後、上記ゲート信号線およびゲート信号線の外部引き出し電極部をパターン形成する第1次のフォトエッチング工程と、上記パターン形成された基板上に、上記絶縁膜と、高抵抗半導体膜と低抵抗半導体膜とをこの順に積層した後、上記薄膜トランジスタにおける半導体膜パターンを形成する第2次のフォトエッチング工程と、上記半導体膜パターンが形成された基板上に透明導電膜、第3金属膜、第4金属膜をこの順に積層した後、上記ソース信号線、ソース信号線の外部引き出し電極部、上記薄膜トランジスタにおけるソース電極ならびにドレイン電極、および画素電極を形成するとともに、上記半導体膜パターン形成後の低抵抗半導体膜の露出部を除去する第3次のフォトエッチング工程と、基板上に保護膜を積層した後、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、上記ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極をそれぞれ露出させる第4次のフォトエッチング工程とを含み、上記露出した上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、上記ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極の第2金属膜、第3金属膜、第4金属膜をエッチングする段階を含む方法とすることができる。
【0074】
上記のような方法とすることにより、本発明にかかる液晶表示装置のTFTアレイ基板は、4回のフォトエッチング工程で形成することができ、製造工程の簡略化が可能となるとともに、半導体膜パターンと、ソース金属膜層との間の良好な密着性を得ることができる。
【0075】
すなわち、低抵抗半導体膜5と高抵抗半導体膜4とを同時に選択的にフォトエッチングすることによりTFT21に半導体膜パターンを形成した後、ガラス基板1の、たとえば全面に透明導電膜6、第3金属膜7、および第4金属膜7’を積層しても、既に、上記半導体膜パターンが形成されており、大面積での半導体膜層とソース金属膜層との界面が存在しないため、良好な密着性が得られ、膜剥がれを生じることなく、安定な製造歩留りを得ることができる。
【0076】
【発明の効果】
請求項1に記載の製造方法は、以上のように、薄膜トランジスタがマトリクス状に形成され、薄膜トランジスタを制御するゲート信号線および薄膜トランジスタにデータ信号を供給するソース信号線がそれぞれ直交する形で形成され、薄膜トランジスタを介してソース信号線と接続される画素電極を有し、画素電極と画素電極に対向して設けられた対向電極との間に液晶材料が保持されている液晶表示装置の製造方法において、基板上に、第1金属膜および第2金属膜を順に積層した後、第1次のフォトエッチングを行うことにより、上記薄膜トランジスタのゲート電極、ゲート信号線、およびゲート信号線の外部引き出し電極部をそれぞれ形成する段階と、上記第1次のフォトエッチングによるパターンが形成された基板の全面に絶縁膜、高抵抗半導体膜、及び低抵抗半導体膜を順に積層する段階と、上記低抵抗半導体膜及び高抵抗半導体膜に対し、第2次のフォトエッチングを行うことにより、上記薄膜トランジスタに半導体膜パターンを形成する段階と、上記半導体膜パターンを形成した基板の全面に透明導電膜、第3金属膜、および第4金属膜を順に積層する段階と、上記第4金属膜、第3金属膜、透明導電膜、および半導体膜パターンの低抵抗半導体膜に対し、第3次のフォトエッチングを行うことにより、上記ソース信号線、ソース信号線の外部引き出し電極部、上記薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極および画素電極を形成する段階と、上記ソース・ドレイン電極および画素電極を形成した基板全面に保護膜を形成する段階と、上記保護膜、および絶縁膜に対し、第4次のフォトエッチングを行うことにより、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階と、上記第4次フォトエッチングにおいて用いられたフォトマスクをさらに用いて、露出した上記ゲート信号線の外部引き出し電極部における第2金属膜と、露出した上記ソース信号線の外部引き出し電極部および画素電極における第3金属膜および第4金属膜とをエッチングする段階とを含む方法である。
【0077】
それゆえ、基板の全表面にわたって、上記透明導電膜、第3金属膜、および第4金属膜を順に積層しても、既に上記半導体膜パターンが形成されているので、パターン化された半導体膜パターンと、上記透明導電膜との間で対面する面積が小さいため、膜剥がれを生じることがなく、良好な密着性が得られ、安定な製造歩留りを得ることができるという効果を奏する。
【0078】
請求項2に記載の製造方法は、以上のように、請求項1記載の方法に加えて、第1金属膜を、チタンにより形成する方法である。
【0079】
それゆえ、第1金属膜および第2金属膜を有するゲート信号線の外部引き出し電極部が、たとえば、TAB(tape automated bonding)法により、外部駆動回路と接続される場合、ゲート信号線の外部引き出し端子となる第1金属膜をチタンとするとともに、第2金属膜をアルミニウム等とすれば、ウェットエッチングを行うことにより、第1金属膜であるチタンのみを残して選択的にフォトエッチングして、ゲート信号線の外部引き出し端子をチタンにより形成できる。よって、上記方法では、チタンがアルミニウムと比べて酸化され難いことから、チタンからなる上記外部引き出し端子と外部駆動回路との電気的接続における信頼性を向上できる液晶表示装置を簡単に安定して製造できるという効果を奏する。
【0080】
請求項3に記載の製造方法は、以上のように、請求項1または2記載の方法に加えて、第2金属膜を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成する方法である。
【0081】
それゆえ、配線抵抗を下げるという効果が得られるとともに、ウェットエッチングにより容易に第1金属膜であるチタンのみを残す、選択的なフォトエッチングを確実に行えるという効果を奏する。
【0082】
請求項4に記載の製造方法は、以上のように、請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法に加えて、第3金属膜をモリブデンにより形成する方法である。
【0083】
それゆえ、画素電極としてのITOが、上記モリブデンからなる第3金属膜によって、アルミニウム等と直接接触することが防止されるため、アルミニウムによる電蝕を防止することができる。また、モリブデンは、アルミニウムをウェットエッチングする際に用いる燐酸と硝酸とを主成分とするエッチャント(薬液)により、容易にウェットエッチングして除去することができるため、アルミニウムと同時にウェットエッチングすることができ、製造コストを低減できるという効果を奏する。
【0084】
請求項5に記載の製造方法は、以上のように、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法に加えて、第4金属膜を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成する方法である。
【0085】
それゆえ、画素電極およびゲート信号線の外部引き出し端子を露出させる段階において、同じくアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成された第2金属膜と第4金属膜とを同時にウェットエッチングすることができるため、フォトエッチング工程を削減でき、製造コストを低減できるという効果を奏する。
【0086】
請求項6に記載の製造方法は、以上のように、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法に加えて、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階において、複数の上記ゲート信号線の外部引き出し電極部および複数の上記ソース信号線の外部引き出し電極部の少なくとも何れか一つの露出部は、一つのコンタクトホールにより形成される方法である。
【0087】
それゆえ、各露出部間に生じる保護膜と該露出部との段差が生じないため、オーバーハングによる不安定な断面構造が生じない。これにより、たとえば、TAB法等を用いたソース信号線の外部引き出し端子と外部駆動回路とを容易に接続することができるという効果を奏する。
【0088】
請求項7に記載の製造方法は、以上のように、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の方法に加えて、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階において、上記画素電極の露出部は、該画素電極よりも大きく形成される方法である。
【0089】
それゆえ、画素電極とソース信号線との間の露出部に残存している不要部分である低抵抗半導体膜を、画素電極の露出と同時に容易に除去することができるため、短絡不良を防止でき、その上、製造歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1図(a)〜(d)は、本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法を説明するための、図2のA−A’線における矢視断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板を示す平面図である。
【図3】本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法における、TFTアレイ基板のゲート信号線の外部引き出し電極部の露出部の形成方法を説明する説明図である。
【図4】本発明の一実施の形態にかかる液晶表示装置の製造方法における、TFTアレイ基板のソース信号線の外部引き出し電極部の露出部の形成方法を説明する説明図である。
【図5】第5図(a)〜(d)は、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板におけるソース信号線の引き出し電極部周辺の製造工程を示す断面図である。
【図6】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板の平面図である。
【図7】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置を構成するTFTアレイ基板における薄膜トランジスタ周辺の構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 第1金属膜
2’ 第2金属膜
4 高抵抗半導体膜(半導体膜パターン)
5 低抵抗半導体膜(半導体膜パターン)
6 透明導電膜
7 第3金属膜
7’ 第4金属膜
8 保護膜
21 薄膜トランジスタ
22 ゲート信号線
23 ゲート信号線の外部引き出し電極部
24 ソース信号線
25 ソース信号線の外部引き出し電極部
26 画素電極
27 コンタクトホール
Claims (7)
- 薄膜トランジスタがマトリクス状に形成され、薄膜トランジスタを制御するゲート信号線および薄膜トランジスタにデータ信号を供給するソース信号線がそれぞれ直交する形で形成され、薄膜トランジスタを介してソース信号線と接続される画素電極を有し、画素電極と画素電極に対向して設けられた対向電極との間に液晶材料が保持されている液晶表示装置の製造方法において、
基板上に、第1金属膜および第2金属膜を順に積層した後、第1次のフォトエッチングを行うことにより、上記薄膜トランジスタのゲート電極、ゲート信号線、およびゲート信号線の外部引き出し電極部をそれぞれ形成する段階と、
上記第1次のフォトエッチングによるパターンが形成された基板の全面に絶縁膜、高抵抗半導体膜、及び低抵抗半導体膜を順に積層する段階と、
上記低抵抗半導体膜及び高抵抗半導体膜に対し、第2次のフォトエッチングを行うことにより、上記薄膜トランジスタに半導体膜パターンを形成する段階と、
上記半導体膜パターンを形成した基板の全面に透明導電膜、第3金属膜、および第4金属膜を順に積層する段階と、
上記第4金属膜、第3金属膜、透明導電膜、および半導体膜パターンの低抵抗半導体膜に対し、第3次のフォトエッチングを行うことにより、上記ソース信号線、ソース信号線の外部引き出し電極部、上記薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極および画素電極を形成する段階と、
上記ソース・ドレイン電極および画素電極を形成した基板全面に保護膜を形成する段階と、
上記保護膜、および絶縁膜に対し、第4次のフォトエッチングを行うことにより、上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階と、
上記第4次フォトエッチングにおいて用いられたフォトマスクをさらに用いて、露出した上記ゲート信号線の外部引き出し電極部における第2金属膜と、露出した上記ソース信号線の外部引き出し電極部および画素電極における第3金属膜および第4金属膜とをエッチングする段階とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 第1金属膜を、チタンにより形成す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。
- 第2金属膜を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成することを特徴とする請求項1または2記載の液晶表示装置の製造方法。
- 第3金属膜をモリブデンにより形成することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 第4金属膜を、アルミニウムまたはアルミニウム合金により形成することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階において、複数の上記ゲート信号線の外部引き出し電極部および複数の上記ソース信号線の外部引き出し電極部の少なくとも一方の露出部は、一つのコンタクトホールにより形成されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。
- 上記ゲート信号線の外部引き出し電極部、ソース信号線の外部引き出し電極部、および画素電極を露出させる段階において、上記画素電極の露出部は、該画素電極よりも大きく形成されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の液晶表示装置の製造方法。
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