JP3857140B2 - Manufacturing method of matrix substrate for liquid crystal - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に用いられる液晶用マトリクス基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知の様に、液晶表示装置としては、TFTと略称される薄膜トランジスタをスイッチング素子として用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置がある。このアクティブマトリクス型液晶表示装置では、多数のTFTを透明なガラス基板上に形成した液晶マトリクス基板を用いる。この液晶マトリクス基板は、フォトリソグラフィのプロセスによる微細なパターニングを繰り返すことにより製造されるため、その製造工程に多数枚のフォトマスクを必要とする。その一方では、液晶表示装置の生産性及び製造歩留まりの向上、あるいはコストの低減を図るために、フォトマスクの枚数の低減、つまりはフォトリソグラフィのプロセスの簡略化が望まれている。
【0003】
ところで、アクティブマトリクス型液晶表示装置の低消費電力化及び高輝度化を図るには、液晶セルの光透過率を改善せねばならず、液晶マトリクス基板の開口率を向上させることが必要である。この開口率を向上させる方法としては、液晶セルに電界を与える画素電極を平坦な保護膜上に形成すると共に、走査用のゲート電極もしくは薄膜トランジスタを画素電極に立体的にオーバラップさせるという方法が知られており、この方法により80%を超える高開口率を実現することができる。
【0004】
この様な高開口率の液晶マトリクス基板は、走査用のゲート電極と画像データ転送用のソース電極とが交差するG−S交差領域、薄膜トランジスタ領域、画素電極領域、及び周辺回路の端子領域等を含んでおり、図9乃至図14に示す様な製造工程により製造される。
【0005】
まず、図9(a)に示す様に、ガラス基板21上にゲート電極膜22を成膜する。ゲート電極膜22は、スパッタリング法等によって生成されるものであって、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)等の金属膜である。このゲート電極膜22上に、フォトレジストを均一に塗布し、1枚目のフォトマスクを用いて、図9(b)に示す様なレジストパターン23を形成する。そして、このレジストパターン23をマスクとして用いてエッチングを行い、図9(c)に示す様にゲート電極膜22をパターニングする。
【0006】
次に、図10(d)に示す様にゲート絶縁膜24、第1半導体層25、及び第2半導体層26の3層をプラズマCVD法やスパッタリング法により連続的に積層して成膜する。ゲート絶縁膜24は、例えば窒化シリコン(SiNx)膜である。第1半導体層25は、アモルファス−シリコン(a−Si)膜である。第2半導体層26は、n型不純物を高濃度にドープしたシリコン(n+ −Si)膜である。
【0007】
次に、フォトレジストを全体に塗布し、2枚目のフォトマスクを用いて、図10(e)に示す様なレジストパターン27を形成する。このレジストパターン27は、薄膜トランジスタ領域のみに形成され、G−S交差領域及び端子領域には形成されない。このレジストパターン27をマスクとして用いてエッチングを行い、図10(f)に示す様に第1半導体層25及び第2半導体層26を島状にパターニングする。
【0008】
次に、レジストパターン27を除去し、図11(g)に示す様にソースドレイン電極膜28を成膜する。ソースドレイン電極膜28は、スパッタリング法等によって生成されるものであって、クロム、アルミニウム、タンタル等の金属膜である。この後、ソースドレイン電極膜28上に、フォトレジストを均一に塗布し、3枚目のフォトマスクを用いて、図11(h)に示す様なレジストパターン29を形成する。このレジストパターン29は、チャネル領域を除く薄膜トランジスタ領域、及びG−S交差領域に形成される。このレジストパターン29をマスクとして用いてエッチングを行い、図11(i)に示す様に薄膜トランジスタ領域内のチャネル領域でソースドレイン電極膜28及び第2半導体層26を除去し、ソース電極とドレイン電極を分離する。更に、チャネル領域で第1半導体層25を半ばエッチングして、チャネル領域の厚みを調整する。
【0009】
次に、図12(j)に示す様にレジストパターン29を除去する。そして、図12(k)に示す様にパッシベーション膜30をCVD法及びスパッタリング法等により全面に形成する。パッシベーション膜30は、例えば窒化シリコン(SiNx)等の保護膜である。更に、図12(l)に示す様に感光性アクリル系樹脂膜31を塗布して、その表面を平坦化する。
【0010】
次に、4枚目のフォトマスクを用いて、図13(m)に示す様に感光性アクリル系樹脂膜31をパターニングする。このパターニングにより、感光性アクリル系樹脂膜31にパッシベーション膜30に達する各貫通孔を形成する。この感光性アクリル系樹脂膜31をマスクとして用いてエッチングを行い、図13(n)に示す様に感光性アクリル系樹脂膜31の表面から薄膜トランジスタのドレイン電極に達するコンタクトホール31aを形成すると共に、感光性アクリル系樹脂膜31の表面から端子領域のゲート電極22に達するコンタクトホール31bを形成する。尚、ここでは図示されていないものの、感光性アクリル系樹脂膜31の表面から薄膜トランジスタのソース電極に達するコンタクトホール(図示せず)も同時に形成する。
【0011】
次に、図13(o)に示す様に透明導電膜32をスパッタリング法等によって全面に形成する。透明導電膜32は、酸化インジウム錫(ITO)や酸化錫(SnO2 )等である。5枚目のフォトマスクを用いて、透明導電膜32をパターニングし、図14(p)に示す様な画素電極33を形成する。この画素電極33は、感光性アクリル樹脂膜31を介してゲート電極膜22もしくは薄膜トランジスタ領域と立体的にオーバラップしているので、この液晶マトリクス基板34の開口率を高くすることができる。
【0012】
尚、レジストパターン27により第1半導体層25及び第2半導体層26を島状にパターニングするに際し、レジストパターン27を薄膜トランジスタ領域だけではなく、G−S交差領域にも形成し、第1半導体層25及び第2半導体層26がG−S交差領域に残存する構造にしても、同様の特性を有する液晶マトリクス基板を得ることができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造工程においては、図9(b)、図10(e)、図11(h)、図13(m)、及び図14(p)の各工程でそれぞれのフォトマスクを用いており、合計で5枚のフォトマスクを必要とし、このフォトマスクの枚数の多さがプロセス時間の長期化や製造歩留まりの低下の原因になっていた。
【0014】
このため、例えば特開平5−303111号公報に記載の技術では、ゲート電極の下地層及び画素電極となるITO透明電極を基板上に形成し、下地層に電界メッキを施してゲート電極を形成し、これによりフォトプロセスを用いることなくゲート電極のパターニングを行ない、フォトマスクの枚数を低減している。しかしながら、それでも、5枚のフォトマスクを必要とし、プロセス時間や製造歩留まりを改善することができなかった。また、ゲート電極と画素電極が同一の層に形成されるため、これらを立体的にオーバラップさせることができず、開口率の向上を望めなかった。更に、ゲート電極を電界メッキにより作成する場合は、電位降下により膜厚が不均一になり易く、特に大型の基板では膜厚の均一性、つまりゲート電極の厚みの均一性を保つことができなかった。
【0015】
また、特開平2000−206571号公報に記載の技術では、1枚のフォトマスクを用いて、厚みが不均一なレジストパターンを形成し、図10(e)〜図11(i)に相当する各工程を該1枚のフォトマスクにより行うことを可能にしている。この厚みが不均一なレジストパターンは、例えば特開昭61−181130号公報等に開示されている様に、該レジストパターンに対する露光量を不均一にすることにより形成することができる。
【0016】
あるいは、特開2000−206571号公報に記載の技術では、1枚のフォトマスクを用いて、厚みが不均一なレジストパターンを形成し、その上で、2段階のエッチングを行っており、フォトマスクの使用枚数を1枚だけ減少させている。同様の技術は、C.W.Kim et al.によるSid2000Digest 第1006〜1009頁の「A Novel Four-Mask-Count Process Architecture for TFT-LCD」や、月刊FPDintelligence の1995年5 月項の第31頁〜第35頁に記載の「三国電子 IPS TFT-LCDを2PEPで製造するプロセスを考案−TFT チャネル部分をハーフトーン露光」に報告されている。
【0017】
しかしながら、これらの技術においては、フォトマスクの使用枚数を1枚だけ減少させるに過ぎない。また、IPS(In Plane Switching)モードのアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造工程への適用を主に説明しているだけであって、ゲート電極もしくは薄膜トランジスタと画素電極を立体的にオーバラップさせ、開口率を高めた液晶マトリクス基板の製造工程への適用の可能性については言及していない。
【0018】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ゲート電極もしくは薄膜トランジスタと画素電極を立体的にオーバラップさせた液晶マトリクス基板の製造工程への適用が可能であって、フォトマスクの使用枚数をより減少させることが可能な液晶用マトリクス基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の液晶セルを駆動するためのマトリクス回路を電気絶縁性基板上に形成する液晶マトリクス基板の製造方法において、電気絶縁性基板上のマトリクス回路に電気絶縁膜を積層する電気絶縁膜形成工程と、電気絶縁膜にレジストを塗布し、この後に露光量を調整したハーフトーン露光により、各液晶セルの画素電極領域のレジストを該画素電極領域内のコンタクトホール領域を除く範囲で硬化させ、各液晶セルの画素電極領域を区画する区画領域のレジストを半ば硬化させ、各コンタクトホール領域のレジストを未硬化にするレジスト形成工程と、レジスト及び電気絶縁膜のパターニングにより、各コンタクトホール領域でレジスト及び電気絶縁膜を消失させて、マトリクス回路に達する各コンタクトホールを電気絶縁膜に形成し、各液晶セルの画素電極領域を区画する区画領域でレジストを消失させて、該区画領域で電気絶縁膜を露出させるパターニング工程と、区画領域で露出した電気絶縁膜の表面に溌水処理を施す溌水処理工程と、残存したレジストを除去し、パターニングされた電気絶縁膜に導電剤を塗布して、画素電極領域に画素電極を形成する画素電極形成工程とを含んでいる。
【0020】
この様な本発明の製造方法によれば、ハーフトーン露光をレジストに施してから、レジスト及び電気絶縁膜をパターニングしている。これにより、各コンタクトホール領域でレジスト及び電気絶縁膜が消失して、マトリクス回路に達する各コンタクトホールが電気絶縁膜に形成され、各液晶セルの画素電極領域を区画する区画領域でレジストが消失して、電気絶縁膜が露出する。そして、区画領域で露出した電気絶縁膜の表面に溌水処理を施し、更にレジストを除去した上で、電気絶縁膜に導電剤を塗布している。このとき、溌水処理を施された区画領域の電気絶縁膜表面で導電剤が撥ね返されて、ここに塗布されず、導電剤が画素電極領域に塗布されて画素電極となり、かつ導電剤がコンタクトホール領域に充填される。これにより、画素電極が形成され、コンタクトホールが充填される。従って、1枚のフォトマスクを用いるだけで、画素電極の形成、コンタクトホールの形成、コンタクトホールの充填を行うことができる。
【0021】
また、本発明においては、マトリクス回路は、複数の薄膜トランジスタを含むTFTアクティブマトリクス回路であり、TFTアクティブマトリクス回路の製造工程は、電気絶縁性基板上にゲート電極膜を成膜してパターニングするゲート電極膜パターニング工程と、ゲート絶縁膜、各薄膜トランジスタのチャネル領域となる第1半導体層、オーミックコンタクト層となる第2半導体層、ソースドレイン電極となる金属層を順次積層する積層工程と、露光量を調整したハーフトーン露光及びパターニングにより、第1及び第2半導体層を島状に形成し、ソースドレイン電極を形成し、チャネル領域を形成する分離パターニング工程と、パッシベーション膜を成膜するパッシベーション工程とを含んでいる。
【0022】
この様なTFTアクティブマトリクス回路の製造工程においては、ゲート電極膜のパターニングのために1枚のフォトマスクを用い、第1及び第2半導体層、ソースドレイン電極、チャネル領域の形成のために1枚のフォトマスクを用いている。更に、先に述べた様に画素電極の形成、コンタクトホールの形成、コンタクトホールの充填のために1枚のフォトマスクを用いている。従って、このTFTアクティブマトリクス回路を含む液晶マトリクス基板を製造するには、合計で3枚のフォトマスクを用いるだけで済む。
【0023】
更に、本発明においては、マトリクス回路に積層される電気絶縁膜をアクリル系樹脂の塗布により形成し、区画領域で露出した電気絶縁膜の表面の溌水処理をフッ素系プラズマ照射により行い、画素電極となる導電剤を塗布型透明導電材料としている。
【0024】
この様な工程により、溌水処理を施された区画領域のアクリル系樹脂表面で導電剤が撥ね返されて、ここに塗布されず、導電剤が画素電極領域のアクリル系樹脂に塗布されて画素電極となり、かつ導電剤がコンタクトホール領域に充填される。従って、フォトマスクを用いずに、画素電極及びコンタクトホールを高精度で形成することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【0026】
図1乃至図6は、本発明の液晶用マトリクス基板の製造方法の一実施形態を示している。尚、ここに示す液晶用マトリクス基板は、走査用のゲート電極と画像データ転送用のソース電極とが交差するG−S交差領域、薄膜トランジスタ領域、液晶セルに電界を与える画素電極の領域、及び周辺回路の端子領域等を含んでいる。
【0027】
まず、図1(a)に示す様に、ガラス基板1上にゲート電極膜2を成膜する。ゲート電極膜2は、スパッタリング法等によって生成されるものであって、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)等の金属膜である。このゲート電極膜2上に、フォトレジストを均一に塗布し、1枚目のフォトマスクを用いて、図1(b)に示す様なレジストパターン3を形成する。そして、このレジストパターン3を用いてエッチングを行い、図1(c)に示す様にゲート電極膜2をパターニングする。
【0028】
次に、図2(d)に示す様にゲート絶縁膜4、第1半導体層5、及び第2半導体層6の3層をプラズマCVD法やスパッタリング法により連続的に積層して成膜し、更にソースドレイン電極膜7をプラズマCVD法やスパッタリング法により積層して成膜する。ゲート絶縁膜4は、例えば窒化シリコン(SiNx)膜である。第1半導体層5は、アモルファス−シリコン(a−Si)膜である。第2半導体層6は、n型不純物を高濃度にドープしたシリコン(n+ −Si)膜である。ソースドレイン電極膜7は、クロム、アルミニウム、タンタル等の金属膜である。
【0029】
次に、フォトレジストを全体に1回塗布し、2枚目のフォトマスクとして、スリット等により露光量を調整したマスクを用いて、ハーフトーン露光を行い、更に現像を行うことにより、図2(e)に示す様な不均一な厚みを有するレジストパターン8を形成する。レジストパターン8は、端子領域に形成されず、G−S交差領域及び薄膜トランジスタ領域に形成されており、薄膜トランジスタ領域内のチャネル領域5aでのみ薄くされて、薄肉部8aとなっている。そして、このレジストパターン8を用いてエッチングを行い、図2(f)に示す様にレジストパターン8に覆われていない領域で、ゲート絶縁膜4、第1及び第2半導体層5,6という3つの層と、該領域のソースドレイン電極膜7を除去する。
【0030】
次に、図3(g)に示す様にレジストパターン8全体の厚みをアッシングにより減少させて、図2(f)に示すレジストパターン8の薄肉部8aを除去し、薄膜トランジスタ領域内のチャネル領域5aでソースドレイン電極膜7を露出させる。そして、このレジストパターン8をマスクとして用いてエッチングを行い、図3(h)に示す様に薄膜トランジスタ領域内のチャネル領域でソースドレイン電極膜7及び第2半導体層6を除去し、ソース電極とドレイン電極を分離する。更に、チャネル領域で第1半導体層5を半ばエッチングして、チャネル領域の厚みを調整する。
【0031】
次に、図3(i)に示す様にレジストパターン8を除去し、図4(j)に示す様にパッシベーション膜9をCVD法及びスパッタリング法等により全面に形成する。パッシベーション膜9は、例えば窒化シリコン(SiNx)等の保護膜である。更に、図4(k)に示す様に感光性アクリル系樹脂膜10を塗布して、その表面を平坦化し、この感光性アクリル系樹脂膜10を80〜100℃でプリベークしてから、図4(l)に示す様にレジスト層11を塗布する。
【0032】
次に、3枚目のフォトマスクとして、スリット等により露光量を調整したマスクを用いて、ハーフトーン露光を行い、更に現像を行うことにより、図5(m)に示す様にレジスト層11をパターニングして、不均一な厚みのレジストパターン11Pを形成する。このハーフトーン露光により、各コンタクトホール領域でレジスト層11が硬化せず、コンタクトホール領域を除く画素電極領域でレジスト層11が硬化し、画素電極領域を区画する区画領域でレジスト層11が半ば硬化する。そして、現像により、各コンタクトホール領域で消失し、コンタクトホール領域を除く画素電極領域で十分な厚みとなり、画素電極領域を区画する区画領域で薄肉となるレジストパターン11Pが形成される。
【0033】
次に、レジストパターン11Pをマスクとしてドライエッチングを行う。これにより、図5(n)に示す様に画素電極領域内の一方のコンタクトホール領域では、感光性アクリル系樹脂膜10及びパッシベーション膜9が除去されて、薄膜トランジスタのドレイン電極に達するコンタクトホール11cが形成され、また他方のコンタクトホール領域では、感光性アクリル系樹脂膜10、パッシベーション膜9、及びゲート絶縁膜4が除去されてゲート電極膜2に達するコンタクトホール11dが形成される。尚、ここでは図示されていないものの、感光性アクリル系樹脂膜10及びパッシベーション膜9を貫通して薄膜トランジスタのソース電極に達するコンタクトホール(図示せず)も同時に形成される。
【0034】
同時に、画素電極領域を区画する区画領域では、薄肉のレジストパターン11Pが除去されて、孔11eが形成され、感光性アクリル系樹脂膜10の表面が露出する。画素電極領域では、レジストパターン11Pが残存し、このレジストパターン11Pにより感光性アクリル系樹脂膜10の表面が覆われる。
【0035】
次に、フッ素プラズマ照射を行って、撥水処理を施すと、図6(o)に示す様に孔11eの部位で、感光性アクリル系樹脂膜10の表面に撥水性が付与されて、撥水部12が形成される。この際、各コンタクトホール11c,11d及びレジストパターン11Pでは、感光性アクリル系樹脂膜10の表面が露出していないので、撥水部が形成されない。そして、図6(p)に示す様にレジストパターン11Pを全て除去する。
【0036】
最後に、図6(q)に示す様に酸化インジウム錫(ITO)等の塗布型透明導電材13をスピンコート等により塗布する。このとき、塗布型透明導電材13は、撥水部12で撥ね返されるので、撥水部12を除く他の部位に付着して塗布される。従って、塗布型透明導電材13は、画素電極領域の感光性アクリル系樹脂膜10表面に付着し、各コンタクトホール11c,11dに充填される。更に、塗布型透明導電材13を200〜250℃で焼成すると、画素電極領域に付着した塗布型透明導電材13が画素電極となり、各コンタクトホール11c,11dに充填された塗布型透明導電材13が導電パターンとなる。
【0037】
こうして製造された図6(q)に示す液晶用マトリクス基板14は、ゲート電極膜もしくは薄膜トランジスタと画素電極が立体的にオーバラップしており、開口率が高いものとなる。
【0038】
また、本実施形態の製造工程においては、図1(b)、図2(e)、及び図5(m)の3つの工程でそれぞれのフォトマスクを使用しているので、合計3枚のフォトマスクを用いて、液晶用マトリクス基板を製造することができる。図7は、本実施形態の製造工程における3枚のフォトマスクの役目と、従来の製造工程における5枚のフォトマスクの役目とを対比して示す図表である。図7の図表から明らかな様に本実施形態の製造工程においては、ハーフトーン露光を行う2枚目と3枚目のフォトマスクを適用したことにより、フォトマスクの枚数を減少させている。
【0039】
従って、本実施形態によれば、ゲート電極膜もしくは薄膜トランジスタと画素電極を立体的にオーバラップさせて、開口率を高くした液晶マトリクス基板を製造することができ、かつフォトマスクの枚数をより少なくすることができる。
【0040】
また、画素電極を酸化インジウム錫(ITO)等の塗布型透明導電材を塗布して形成するので、画素電極をプラズマCVD法やスパッタリング法等の真空成膜法により形成するよりも、製造コストを低く抑えることができる。
【0041】
図8は、本実施形態におけるハーフトーン露光を行うフォトマスクの構造、このフォトマスク透過光量、このフォトマスクにより形成されるレジストの厚みを例示している。このフォトマスク15は、光を100%透過する透過部15A、光を遮断する遮光部15B、及び光の透過率を適宜に設定されて、光を半ば透過するメッシュ部15Cを有している。
【0042】
一般のフォトマスクは、透過部15A及び遮光部15Bのみを有している。これに対して、フォトマスク15は、更にメッシュ部15Cを有している。このメッシュ部15Cは、例えば使用される光の分解能よりも小さな間隔のメッシュパターンやスリットパターンからなる。例えば、フォトマスク15をポジ型のレジストに用いた場合は、透過部15Aに対応するレジスト部分の厚みが零となり、つまり該レジスト部分が消失し、遮光部15Bに対応するレジスト部分の厚みが最大となり、メッシュ部15Cに対応するレジスト部分の厚みが該メッシュ部15Cの透過光量に比例することになる。
【0043】
また、撥水性の樹脂を用いるという方法は、例えばカラーフィルターの製造に関連して、特開平8−179113号公報や特開平8−292313号公報に開示されている。
【0044】
本実施形態では、ハーフトーン露光を行うマスクと、フッ素系プラズマ照射による撥水処理を組み合わせて、画素電極を生成している。この様な画素電極の形成は、単純マトリクス型液晶表示装置のマトリクス基板にも適用することができる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、ハーフトーン露光をレジストに施してから、レジスト及び電気絶縁膜をパターニングしている。これにより、各コンタクトホール領域でレジスト及び電気絶縁膜が消失して、マトリクス回路に達する各コンタクトホールが電気絶縁膜に形成され、各液晶セルの画素電極領域を区画する区画領域でレジストが消失して、電気絶縁膜が露出する。そして、区画領域で露出した電気絶縁膜の表面に溌水処理を施し、更にレジストを除去した上で、電気絶縁膜に導電剤を塗布している。このとき、溌水処理を施された区画領域の電気絶縁膜表面で導電剤が撥ね返されて、ここに塗布されず、導電剤が画素電極領域に塗布されて画素電極となり、かつ導電剤がコンタクトホール領域に充填される。これにより、画素電極が形成され、コンタクトホールが充填される。従って、1枚のフォトマスクを用いるだけで、画素電極の形成、コンタクトホールの形成、コンタクトホールの充填を行うことができる。
【0046】
また、本発明によれば、ゲート電極膜のパターニングのために1枚のフォトマスクを用い、第1及び第2半導体層、ソースドレイン電極、チャネル領域の形成のために1枚のフォトマスクを用いている。更に、先に述べた様に画素電極の形成、コンタクトホールの形成、コンタクトホールの充填のために1枚のフォトマスクを用いている。従って、このTFTアクティブマトリクス回路を含む液晶マトリクス基板を製造するには、合計で3枚のフォトマスクを用いるだけで済む。
【0047】
更に、本発明によれば、マトリクス回路に積層される電気絶縁膜をアクリル系樹脂の塗布により形成し、区画領域で露出した電気絶縁膜の表面の溌水処理をフッ素系プラズマ照射により行い、画素電極となる導電剤を塗布型透明導電材料としている。この様な工程により、溌水処理を施された区画領域のアクリル系樹脂表面で導電剤が撥ね返されて、ここに塗布されず、導電剤が画素電極領域のアクリル系樹脂に塗布されて画素電極となり、かつ導電剤がコンタクトホール領域に充填される。従って、フォトマスクを用いずに、画素電極及びコンタクトホールを高精度で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(c)は、本発明の液晶用マトリクス基板の製造方法の一実施形態における各工程を示す図である。
【図2】(d)〜(f)は、図1に引き続く各工程を示す図である。
【図3】(g)〜(i)は、図2に引き続く各工程を示す図である。
【図4】(j)〜(l)は、図3に引き続く各工程を示す図である。
【図5】(m)及び(n)は、図4に引き続く各工程を示す図である。
【図6】(o)〜(q)は、図5に引き続く各工程を示す図である。
【図7】本実施形態の製造工程における3枚のフォトマスクの役目と、従来の製造工程における5枚のフォトマスクの役目とを対比して示す図表である。
【図8】本実施形態におけるハーフトーン露光を行うフォトマスクの構造、フォトマスクの透過光量、フォトマスクにより形成されるレジストの厚みを例示する図である。
【図9】(a)〜(c)は、液晶用マトリクス基板の従来の製造方法における各工程を示す図である。
【図10】(d)〜(f)は、図9に引き続く各工程を示す図である。
【図11】(g)〜(i)は、図10に引き続く各工程を示す図である。
【図12】(j)〜(l)は、図11に引き続く各工程を示す図である。
【図13】(m)〜(o)は、図12に引き続く各工程を示す図である。
【図14】(p)は、図13に引き続く工程を示す図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板
2 ゲート電極膜
3,8 レジストパターン
4 ゲート絶縁膜
5 第1半導体層
6 第2半導体層
7 ソースドレイン電極膜
9 パッシベーション膜
10 感光性アクリル系樹脂膜
11 レジスト層
12 撥水部
13 塗布型透明導電材
14 液晶用マトリクス基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a liquid crystal matrix substrate used in a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
As is well known, as a liquid crystal display device, there is an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor abbreviated as TFT as a switching element. In this active matrix liquid crystal display device, a liquid crystal matrix substrate in which a number of TFTs are formed on a transparent glass substrate is used. Since this liquid crystal matrix substrate is manufactured by repeating fine patterning by a photolithography process, a large number of photomasks are required for the manufacturing process. On the other hand, reduction of the number of photomasks, that is, simplification of the photolithography process is desired in order to improve the productivity and manufacturing yield of the liquid crystal display device or reduce the cost.
[0003]
By the way, in order to reduce the power consumption and increase the brightness of the active matrix type liquid crystal display device, it is necessary to improve the light transmittance of the liquid crystal cell, and it is necessary to improve the aperture ratio of the liquid crystal matrix substrate. As a method for improving the aperture ratio, a method is known in which a pixel electrode for applying an electric field to a liquid crystal cell is formed on a flat protective film, and a scanning gate electrode or a thin film transistor is three-dimensionally overlapped with the pixel electrode. Therefore, a high aperture ratio exceeding 80% can be realized by this method.
[0004]
Such a liquid crystal matrix substrate having a high aperture ratio has a GS intersection region, a thin film transistor region, a pixel electrode region, a terminal region of a peripheral circuit, and the like in which a scanning gate electrode and a source electrode for image data transfer intersect. It is manufactured by a manufacturing process as shown in FIGS.
[0005]
First, as shown in FIG. 9A, a gate electrode film 22 is formed on a glass substrate 21. The gate electrode film 22 is formed by a sputtering method or the like, and is a metal film such as chromium (Cr), aluminum (Al), or tantalum (Ta). A photoresist is uniformly applied on the gate electrode film 22, and a resist pattern 23 as shown in FIG. 9B is formed using the first photomask. Then, etching is performed using the resist pattern 23 as a mask, and the gate electrode film 22 is patterned as shown in FIG.
[0006]
Next, as shown in FIG. 10D, three layers of a gate insulating film 24, a first semiconductor layer 25, and a second semiconductor layer 26 are successively stacked by a plasma CVD method or a sputtering method. The gate insulating film 24 is, for example, a silicon nitride (SiNx) film. The first semiconductor layer 25 is an amorphous-silicon (a-Si) film. The second semiconductor layer 26 is made of silicon (n + -Si) film.
[0007]
Next, a photoresist is applied to the entire surface, and a resist pattern 27 as shown in FIG. 10E is formed using a second photomask. The resist pattern 27 is formed only in the thin film transistor region, and is not formed in the GS intersection region and the terminal region. Etching is performed using the resist pattern 27 as a mask, and the first semiconductor layer 25 and the second semiconductor layer 26 are patterned in an island shape as shown in FIG.
[0008]
Next, the resist pattern 27 is removed, and a source / drain electrode film 28 is formed as shown in FIG. The source / drain electrode film 28 is formed by sputtering or the like, and is a metal film such as chromium, aluminum, or tantalum. Thereafter, a photoresist is uniformly applied on the source / drain electrode film 28, and a resist pattern 29 as shown in FIG. 11H is formed using a third photomask. The resist pattern 29 is formed in the thin film transistor region excluding the channel region and the GS intersection region. Etching is performed using the resist pattern 29 as a mask, and the source / drain electrode film 28 and the second semiconductor layer 26 are removed from the channel region in the thin film transistor region as shown in FIG. To separate. Further, the thickness of the channel region is adjusted by half-etching the first semiconductor layer 25 in the channel region.
[0009]
Next, the resist pattern 29 is removed as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 12 (k), a passivation film 30 is formed on the entire surface by a CVD method, a sputtering method, or the like. The passivation film 30 is a protective film such as silicon nitride (SiNx). Further, as shown in FIG. 12L, a photosensitive acrylic resin film 31 is applied to flatten the surface.
[0010]
Next, using the fourth photomask, the photosensitive acrylic resin film 31 is patterned as shown in FIG. Through this patterning, each through hole reaching the passivation film 30 is formed in the photosensitive acrylic resin film 31. Etching is performed using the photosensitive acrylic resin film 31 as a mask to form a contact hole 31a reaching the drain electrode of the thin film transistor from the surface of the photosensitive acrylic resin film 31, as shown in FIG. A contact hole 31b reaching the gate electrode 22 in the terminal region from the surface of the photosensitive acrylic resin film 31 is formed. Although not shown here, a contact hole (not shown) reaching the source electrode of the thin film transistor from the surface of the photosensitive acrylic resin film 31 is also formed at the same time.
[0011]
Next, as shown in FIG. 13 (o), a transparent conductive film 32 is formed on the entire surface by sputtering or the like. The transparent conductive film 32 is made of indium tin oxide (ITO) or tin oxide (SnO). 2 ) Etc. Using the fifth photomask, the transparent conductive film 32 is patterned to form a pixel electrode 33 as shown in FIG. Since the pixel electrode 33 three-dimensionally overlaps the gate electrode film 22 or the thin film transistor region via the photosensitive acrylic resin film 31, the aperture ratio of the liquid crystal matrix substrate 34 can be increased.
[0012]
When the first semiconductor layer 25 and the second semiconductor layer 26 are patterned in an island shape with the resist pattern 27, the resist pattern 27 is formed not only in the thin film transistor region but also in the GS intersection region. Even when the second semiconductor layer 26 remains in the GS intersection region, a liquid crystal matrix substrate having similar characteristics can be obtained.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional manufacturing process described above, each photomask is used in each process of FIGS. 9B, 10E, 11H, 13M, and 14P. Therefore, a total of five photomasks are required, and the large number of photomasks causes a long process time and a decrease in manufacturing yield.
[0014]
For this reason, for example, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-303111, an ITO transparent electrode serving as a base layer of the gate electrode and a pixel electrode is formed on the substrate, and the gate electrode is formed by performing electroplating on the base layer. As a result, the gate electrode is patterned without using a photo process, and the number of photo masks is reduced. However, it still requires five photomasks, and process time and manufacturing yield cannot be improved. Further, since the gate electrode and the pixel electrode are formed in the same layer, they cannot be three-dimensionally overlapped, and an improvement in aperture ratio cannot be expected. Furthermore, when the gate electrode is formed by electroplating, the film thickness is likely to be non-uniform due to the potential drop, and the uniformity of the film thickness, that is, the uniformity of the gate electrode thickness cannot be maintained particularly on a large substrate. It was.
[0015]
In the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-206571, a resist pattern having a non-uniform thickness is formed using a single photomask, and each of the patterns corresponding to FIGS. 10 (e) to 11 (i). It is possible to perform the process with the single photomask. The resist pattern having a non-uniform thickness can be formed by making the exposure amount of the resist pattern non-uniform as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-181130.
[0016]
Alternatively, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-206571, a resist pattern having a non-uniform thickness is formed using a single photomask, and then two-step etching is performed. The number of sheets used is reduced by one. Similar technologies include “A Novel Four-Mask-Count Process Architecture for TFT-LCD” on pages 1006 to 1009 of Sid2000Digest by CWKim et al. "Sangoku Denshi IPS TFT-LCD manufacturing process with 2PEP-TFT channel part half-tone exposure" is reported.
[0017]
However, these techniques only reduce the number of photomasks used by one. Also, only the application of the IPS (In Plane Switching) mode active matrix liquid crystal display device to the manufacturing process is mainly described, and the gate electrode or thin film transistor and the pixel electrode are three-dimensionally overlapped to form an opening. No mention is made of the possibility of applying the liquid crystal matrix substrate with an increased rate to the manufacturing process.
[0018]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and can be applied to a manufacturing process of a liquid crystal matrix substrate in which a gate electrode or a thin film transistor and a pixel electrode are three-dimensionally overlapped, An object of the present invention is to provide a liquid crystal matrix substrate manufacturing method capable of further reducing the number of photomasks used.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a liquid crystal matrix substrate manufacturing method in which a matrix circuit for driving a plurality of liquid crystal cells is formed on an electrically insulating substrate. Contacting the resist in the pixel electrode area of each liquid crystal cell by applying an insulating film to the insulating film, and applying half-tone exposure after adjusting the exposure amount. A resist forming step in which the resist is cured in a range excluding the hole region, the resist in the partition region partitioning the pixel electrode region of each liquid crystal cell is half-cured, and the resist in each contact hole region is uncured; By patterning, the resist and the electrical insulating film disappear in each contact hole region, and each contact reaching the matrix circuit is obtained. A patterning step of forming holes in the electrical insulating film, erasing the resist in the partition regions partitioning the pixel electrode regions of each liquid crystal cell, and exposing the electrical insulating film in the partition regions, and the electrical insulating film exposed in the partition regions And a pixel electrode forming step of forming a pixel electrode in the pixel electrode region by removing the remaining resist, applying a conductive agent to the patterned electric insulation film, and forming a pixel electrode in the pixel electrode region. Contains.
[0020]
According to such a manufacturing method of the present invention, the resist and the electrical insulating film are patterned after halftone exposure is performed on the resist. As a result, the resist and the electrical insulating film disappear in each contact hole region, each contact hole reaching the matrix circuit is formed in the electrical insulating film, and the resist disappears in the partition region that partitions the pixel electrode region of each liquid crystal cell. Thus, the electrical insulating film is exposed. Then, the surface of the electrical insulating film exposed in the partition region is subjected to a flooding treatment, and after further removing the resist, a conductive agent is applied to the electrical insulating film. At this time, the conductive agent is repelled on the surface of the electrical insulating film in the partition region that has been subjected to the flooding treatment and is not applied here, but the conductive agent is applied to the pixel electrode region to become a pixel electrode, and the conductive agent is applied The contact hole region is filled. Thereby, a pixel electrode is formed and the contact hole is filled. Accordingly, the pixel electrode, the contact hole, and the contact hole can be filled only by using one photomask.
[0021]
In the present invention, the matrix circuit is a TFT active matrix circuit including a plurality of thin film transistors, and the manufacturing process of the TFT active matrix circuit includes a gate electrode film formed on an electrically insulating substrate and patterned. The film patterning step, the gate insulating film, the first semiconductor layer serving as the channel region of each thin film transistor, the second semiconductor layer serving as the ohmic contact layer, and the metal layer serving as the source / drain electrode are sequentially stacked, and the exposure amount is adjusted. The first and second semiconductor layers are formed in an island shape by halftone exposure and patterning, the source / drain electrodes are formed, the channel region is formed, and the passivation process is performed to form a passivation film. It is out.
[0022]
In the manufacturing process of such a TFT active matrix circuit, one photomask is used for patterning of the gate electrode film, and one photomask is used for forming the first and second semiconductor layers, the source / drain electrodes, and the channel region. This photomask is used. Further, as described above, one photomask is used for forming the pixel electrode, forming the contact hole, and filling the contact hole. Therefore, in order to manufacture a liquid crystal matrix substrate including this TFT active matrix circuit, it is only necessary to use a total of three photomasks.
[0023]
Furthermore, in the present invention, the electrical insulating film laminated on the matrix circuit is formed by application of acrylic resin, and the surface of the electrical insulating film exposed in the partition region is subjected to water irrigation treatment by fluorinated plasma irradiation, and the pixel electrode The conductive agent is a coating type transparent conductive material.
[0024]
Through such a process, the conductive agent is repelled on the surface of the acrylic resin in the partition region that has been subjected to the water proofing treatment, and is not applied here, but the conductive agent is applied to the acrylic resin in the pixel electrode region. The contact hole region is filled with a conductive agent as an electrode. Therefore, the pixel electrode and the contact hole can be formed with high accuracy without using a photomask.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0026]
1 to 6 show an embodiment of a method for manufacturing a liquid crystal matrix substrate of the present invention. The matrix substrate for liquid crystal shown here includes a GS intersection region where a scanning gate electrode and a source electrode for image data transfer intersect, a thin film transistor region, a region of a pixel electrode that applies an electric field to a liquid crystal cell, and the periphery. It includes the terminal area of the circuit.
[0027]
First, as shown in FIG. 1A, a gate electrode film 2 is formed on a glass substrate 1. The gate electrode film 2 is formed by sputtering or the like, and is a metal film such as chromium (Cr), aluminum (Al), or tantalum (Ta). A photoresist is uniformly applied on the gate electrode film 2, and a resist pattern 3 as shown in FIG. 1B is formed using the first photomask. Then, etching is performed using the resist pattern 3 to pattern the gate electrode film 2 as shown in FIG.
[0028]
Next, as shown in FIG. 2D, three layers of the gate insulating film 4, the first semiconductor layer 5, and the second semiconductor layer 6 are successively stacked by a plasma CVD method or a sputtering method, Further, the source / drain electrode film 7 is deposited by plasma CVD or sputtering. The gate insulating film 4 is, for example, a silicon nitride (SiNx) film. The first semiconductor layer 5 is an amorphous-silicon (a-Si) film. The second semiconductor layer 6 is made of silicon (n + -Si) film. The source / drain electrode film 7 is a metal film such as chromium, aluminum, or tantalum.
[0029]
Next, a photoresist is applied once on the entire surface, halftone exposure is performed using a mask whose exposure amount is adjusted by a slit or the like as a second photomask, and further development is performed, whereby FIG. A resist pattern 8 having a non-uniform thickness as shown in e) is formed. The resist pattern 8 is not formed in the terminal region, but is formed in the GS intersection region and the thin film transistor region, and is thinned only in the channel region 5a in the thin film transistor region to form a thin portion 8a. Then, etching is performed using the resist pattern 8, and the gate insulating film 4 and the first and second semiconductor layers 5 and 6 are formed in a region not covered with the resist pattern 8 as shown in FIG. The two layers and the source / drain electrode film 7 in the region are removed.
[0030]
Next, as shown in FIG. 3G, the thickness of the entire resist pattern 8 is reduced by ashing to remove the thin portion 8a of the resist pattern 8 shown in FIG. 2F, and the channel region 5a in the thin film transistor region is removed. Then, the source / drain electrode film 7 is exposed. Then, etching is performed using the resist pattern 8 as a mask, and the source / drain electrode film 7 and the second semiconductor layer 6 are removed from the channel region in the thin film transistor region as shown in FIG. Separate the electrodes. Further, the thickness of the channel region is adjusted by half-etching the first semiconductor layer 5 in the channel region.
[0031]
Next, the resist pattern 8 is removed as shown in FIG. 3I, and a passivation film 9 is formed on the entire surface by CVD or sputtering as shown in FIG. 4J. The passivation film 9 is a protective film such as silicon nitride (SiNx). Further, as shown in FIG. 4 (k), a photosensitive acrylic resin film 10 is applied, the surface thereof is flattened, and the photosensitive acrylic resin film 10 is pre-baked at 80 to 100 ° C. A resist layer 11 is applied as shown in (l).
[0032]
Next, as a third photomask, halftone exposure is performed using a mask whose exposure amount is adjusted by a slit or the like, and further development is performed, whereby the resist layer 11 is formed as shown in FIG. Patterning is performed to form a resist pattern 11P having a non-uniform thickness. By this halftone exposure, the resist layer 11 is not cured in each contact hole region, the resist layer 11 is cured in the pixel electrode region excluding the contact hole region, and the resist layer 11 is half cured in the partition region that partitions the pixel electrode region. To do. Then, by development, a resist pattern 11P that disappears in each contact hole region, has a sufficient thickness in the pixel electrode region excluding the contact hole region, and becomes thin in a partition region that partitions the pixel electrode region is formed.
[0033]
Next, dry etching is performed using the resist pattern 11P as a mask. Thereby, as shown in FIG. 5 (n), in one contact hole region in the pixel electrode region, the photosensitive acrylic resin film 10 and the passivation film 9 are removed, and the contact hole 11c reaching the drain electrode of the thin film transistor is formed. In the other contact hole region, the photosensitive acrylic resin film 10, the passivation film 9, and the gate insulating film 4 are removed, and a contact hole 11d reaching the gate electrode film 2 is formed. Although not shown here, a contact hole (not shown) that reaches the source electrode of the thin film transistor through the photosensitive acrylic resin film 10 and the passivation film 9 is also formed at the same time.
[0034]
At the same time, in the partition region that partitions the pixel electrode region, the thin resist pattern 11P is removed, the hole 11e is formed, and the surface of the photosensitive acrylic resin film 10 is exposed. In the pixel electrode region, the resist pattern 11P remains, and the surface of the photosensitive acrylic resin film 10 is covered with the resist pattern 11P.
[0035]
Next, when fluorine plasma irradiation is performed and water repellent treatment is performed, water repellency is imparted to the surface of the photosensitive acrylic resin film 10 at the hole 11e as shown in FIG. A water portion 12 is formed. At this time, in each of the contact holes 11c and 11d and the resist pattern 11P, the surface of the photosensitive acrylic resin film 10 is not exposed, so that a water repellent portion is not formed. Then, as shown in FIG. 6 (p), the entire resist pattern 11P is removed.
[0036]
Finally, as shown in FIG. 6 (q), a coating type transparent conductive material 13 such as indium tin oxide (ITO) is applied by spin coating or the like. At this time, the coating-type transparent conductive material 13 is repelled by the water repellent portion 12, so that it is applied to other portions except the water repellent portion 12. Accordingly, the coating-type transparent conductive material 13 adheres to the surface of the photosensitive acrylic resin film 10 in the pixel electrode region and fills the contact holes 11c and 11d. Further, when the coating-type transparent conductive material 13 is baked at 200 to 250 ° C., the coating-type transparent conductive material 13 attached to the pixel electrode region becomes a pixel electrode, and the coating-type transparent conductive material 13 filled in each contact hole 11c, 11d. Becomes a conductive pattern.
[0037]
The liquid crystal matrix substrate 14 shown in FIG. 6 (q) thus manufactured has a high aperture ratio because the gate electrode film or thin film transistor and the pixel electrode are three-dimensionally overlapped.
[0038]
Further, in the manufacturing process of this embodiment, since each photomask is used in the three steps of FIGS. 1B, 2E, and 5M, a total of three photo A matrix substrate for liquid crystal can be manufactured using the mask. FIG. 7 is a chart showing the role of three photomasks in the manufacturing process of this embodiment in comparison with the role of five photomasks in the conventional manufacturing process. As is apparent from the chart of FIG. 7, in the manufacturing process of this embodiment, the number of photomasks is reduced by applying the second and third photomasks for halftone exposure.
[0039]
Therefore, according to this embodiment, a liquid crystal matrix substrate with a high aperture ratio can be manufactured by three-dimensionally overlapping the gate electrode film or thin film transistor and the pixel electrode, and the number of photomasks can be reduced. be able to.
[0040]
In addition, since the pixel electrode is formed by applying a coating-type transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO), the manufacturing cost is lower than when the pixel electrode is formed by a vacuum film forming method such as a plasma CVD method or a sputtering method. It can be kept low.
[0041]
FIG. 8 exemplifies the structure of a photomask that performs halftone exposure in this embodiment, the amount of light transmitted through the photomask, and the thickness of a resist formed by the photomask. The photomask 15 includes a transmissive portion 15A that transmits 100% of light, a light shielding portion 15B that blocks light, and a mesh portion 15C that has light transmittance set appropriately and transmits light halfway.
[0042]
A general photomask has only a transmission part 15A and a light shielding part 15B. In contrast, the photomask 15 further has a mesh portion 15C. The mesh portion 15C is formed of, for example, a mesh pattern or a slit pattern having an interval smaller than the resolution of light used. For example, when the photomask 15 is used as a positive resist, the thickness of the resist portion corresponding to the transmissive portion 15A becomes zero, that is, the resist portion disappears, and the thickness of the resist portion corresponding to the light shielding portion 15B is maximum. Thus, the thickness of the resist portion corresponding to the mesh portion 15C is proportional to the amount of transmitted light of the mesh portion 15C.
[0043]
A method of using a water-repellent resin is disclosed in, for example, JP-A-8-179113 and JP-A-8-292313 in connection with the production of a color filter.
[0044]
In the present embodiment, a pixel electrode is generated by combining a mask for performing halftone exposure and water repellent treatment by fluorine plasma irradiation. Such pixel electrode formation can also be applied to a matrix substrate of a simple matrix type liquid crystal display device.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the resist and the electrical insulating film are patterned after halftone exposure is performed on the resist. As a result, the resist and the electrical insulating film disappear in each contact hole region, each contact hole reaching the matrix circuit is formed in the electrical insulating film, and the resist disappears in the partition region that partitions the pixel electrode region of each liquid crystal cell. Thus, the electrical insulating film is exposed. Then, the surface of the electrical insulating film exposed in the partition region is subjected to a flooding treatment, and after further removing the resist, a conductive agent is applied to the electrical insulating film. At this time, the conductive agent is repelled on the surface of the electrical insulating film in the partition region that has been subjected to the flooding treatment and is not applied here, but the conductive agent is applied to the pixel electrode region to become a pixel electrode, and the conductive agent is applied The contact hole region is filled. Thereby, a pixel electrode is formed and the contact hole is filled. Accordingly, the pixel electrode, the contact hole, and the contact hole can be filled only by using one photomask.
[0046]
Further, according to the present invention, one photomask is used for patterning the gate electrode film, and one photomask is used for forming the first and second semiconductor layers, the source / drain electrodes, and the channel region. ing. Further, as described above, one photomask is used for forming the pixel electrode, forming the contact hole, and filling the contact hole. Therefore, in order to manufacture a liquid crystal matrix substrate including this TFT active matrix circuit, it is only necessary to use a total of three photomasks.
[0047]
Further, according to the present invention, the electrical insulating film laminated on the matrix circuit is formed by application of acrylic resin, and the surface of the electrical insulating film exposed in the partition region is subjected to water irrigation treatment by fluorine-based plasma irradiation. A conductive agent serving as an electrode is a coating-type transparent conductive material. By such a process, the conductive agent is repelled on the surface of the acrylic resin in the partition area that has been subjected to the water proofing treatment and is not applied here, but the conductive agent is applied to the acrylic resin in the pixel electrode area and the pixel is applied. The contact hole region is filled with a conductive agent as an electrode. Therefore, the pixel electrode and the contact hole can be formed with high accuracy without using a photomask.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are diagrams showing respective steps in an embodiment of a method for producing a liquid crystal matrix substrate of the present invention. FIGS.
FIGS. 2D to 2F are diagrams illustrating each process subsequent to FIG.
3 (g) to (i) are diagrams showing respective steps subsequent to FIG.
4 (j) to (l) are diagrams illustrating each process subsequent to FIG. 3. FIG.
FIGS. 5 (m) and (n) are diagrams showing each step subsequent to FIG.
6 (o) to (q) are diagrams illustrating each process subsequent to FIG.
FIG. 7 is a chart showing the roles of three photomasks in the manufacturing process of the present embodiment and the roles of five photomasks in a conventional manufacturing process in comparison.
FIG. 8 is a diagram illustrating the structure of a photomask that performs halftone exposure, the amount of light transmitted through the photomask, and the thickness of a resist formed by the photomask in this embodiment.
FIGS. 9A to 9C are diagrams showing respective steps in a conventional manufacturing method of a liquid crystal matrix substrate. FIGS.
FIGS. 10D to 10F are diagrams illustrating each process subsequent to FIG.
11 (g) to (i) are diagrams illustrating each process subsequent to FIG.
12 (j) to (l) are diagrams illustrating each process subsequent to FIG.
FIGS. 13 (m) to (o) are views showing each step subsequent to FIG.
14 (p) is a diagram showing a step subsequent to FIG. 13. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Glass substrate
2 Gate electrode film
3,8 resist pattern
4 Gate insulation film
5 First semiconductor layer
6 Second semiconductor layer
7 Source / drain electrode film
9 Passivation film
10 Photosensitive acrylic resin film
11 resist layer
12 Water repellent part
13 Coating type transparent conductive material
14 Liquid crystal matrix substrate

Claims (3)

複数の液晶セルを駆動するためのマトリクス回路を電気絶縁性基板上に形成する液晶マトリクス基板の製造方法において、
電気絶縁性基板上のマトリクス回路に電気絶縁膜を積層する電気絶縁膜形成工程と、
電気絶縁膜にレジストを塗布し、この後に露光量を調整したハーフトーン露光により、各液晶セルの画素電極領域のレジストを該画素電極領域内のコンタクトホール領域を除く範囲で硬化させ、各液晶セルの画素電極領域を区画する区画領域のレジストを半ば硬化させ、各コンタクトホール領域のレジストを未硬化にするレジスト形成工程と、
レジスト及び電気絶縁膜のパターニングにより、各コンタクトホール領域でレジスト及び電気絶縁膜を消失させて、マトリクス回路に達する各コンタクトホールを電気絶縁膜に形成し、各液晶セルの画素電極領域を区画する区画領域でレジストを消失させて、該区画領域で電気絶縁膜を露出させるパターニング工程と、
区画領域で露出した電気絶縁膜の表面に溌水処理を施す溌水処理工程と、
残存したレジストを除去し、パターニングされた電気絶縁膜に導電剤を塗布して、画素電極領域に画素電極を形成する画素電極形成工程と
を含むことを特徴とする液晶用マトリクス基板の製造方法。
In a method for manufacturing a liquid crystal matrix substrate, a matrix circuit for driving a plurality of liquid crystal cells is formed on an electrically insulating substrate.
An electric insulating film forming step of laminating an electric insulating film on a matrix circuit on the electric insulating substrate;
Resist is applied to the electrical insulating film, and then the resist in the pixel electrode area of each liquid crystal cell is cured in a range excluding the contact hole area in each pixel electrode area by halftone exposure with an adjusted exposure amount. A resist forming step of half-curing the resist in the partition region partitioning the pixel electrode region, and uncuring the resist in each contact hole region;
By partitioning the resist and the electrical insulating film, the resist and the electrical insulating film disappear in each contact hole region, each contact hole reaching the matrix circuit is formed in the electrical insulating film, and the pixel electrode region of each liquid crystal cell is partitioned. A patterning step of removing the resist in the region and exposing the electrical insulating film in the partition region;
A submerged water treatment step of subjecting the surface of the electrical insulating film exposed in the partition region to a submerged water treatment;
And a pixel electrode formation step of forming a pixel electrode in a pixel electrode region by removing the remaining resist, applying a conductive agent to the patterned electrical insulating film, and a method for manufacturing a matrix substrate for liquid crystal.
マトリクス回路は、複数の薄膜トランジスタを含むTFTアクティブマトリクス回路であり、
TFTアクティブマトリクス回路の製造工程は、
電気絶縁性基板上にゲート電極膜を成膜してパターニングするゲート電極膜パターニング工程と、
ゲート絶縁膜、各薄膜トランジスタのチャネル領域となる第1半導体層、オーミックコンタクト層となる第2半導体層、ソースドレイン電極となる金属層を順次積層する積層工程と、
露光量を調整したハーフトーン露光及びパターニングにより、第1及び第2半導体層を島状に形成し、ソースドレイン電極を形成し、チャネル領域を形成する分離パターニング工程と、
パッシベーション膜を成膜するパッシベーション工程と
を含むことを特徴とする請求項1に記載の液晶用マトリクス基板の製造方法。
The matrix circuit is a TFT active matrix circuit including a plurality of thin film transistors,
The manufacturing process of TFT active matrix circuit is
A gate electrode film patterning step of forming and patterning a gate electrode film on an electrically insulating substrate; and
A stacking step of sequentially stacking a gate insulating film, a first semiconductor layer serving as a channel region of each thin film transistor, a second semiconductor layer serving as an ohmic contact layer, and a metal layer serving as a source / drain electrode;
A separation patterning step of forming first and second semiconductor layers in an island shape by forming halftone exposure and patterning with adjusted exposure, forming source / drain electrodes, and forming a channel region;
A method for manufacturing a liquid crystal matrix substrate according to claim 1, further comprising a passivation step of forming a passivation film.
マトリクス回路に積層される電気絶縁膜をアクリル系樹脂の塗布により形成し、区画領域で露出した電気絶縁膜の表面の溌水処理をフッ素系プラズマ照射により行い、画素電極となる導電剤を塗布型透明導電材料としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶用マトリクス基板の製造方法。An electrical insulation film to be laminated on the matrix circuit is formed by application of acrylic resin, and the surface of the electrical insulation film exposed in the partition region is subjected to water irrigation treatment by fluorine plasma irradiation, and a conductive agent that becomes a pixel electrode is applied. 3. The method for producing a liquid crystal matrix substrate according to claim 1, wherein the transparent conductive material is used.
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