JP3962800B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製造工程が簡略化された横電界型液晶表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ(以下TFTという)をスイッチング素子として用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置の中で、特に広視野角を目的として、それぞれ独立したTFTと画素電極を有する画素領域がマトリクス状に配置され、かつ共通電極が画素電極とそれぞれ櫛歯状に非接触で対向して配置されたアクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板とが液晶を介して対向配置された構成の液晶表示装置があり、「IPS(In Plane Switching)型」と呼ばれる横電界型液晶表示装置として知られている。
【0003】
図12は横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の回路構成の配置を模式的に示したものであり、透明絶縁性基板100A上に並列する複数のゲート配線101が形成され、図示しないゲート絶縁層を挟んでゲート配線101と交差するように複数の並列するドレイン配線102が形成され、ゲート配線101とドレイン配線102との交点付近にTFT(図示せず)が形成されている。ゲート配線101とゲート配線101との間には共通配線103が平行して形成されている。
【0004】
またゲート配線101とドレイン配線102とで囲まれた領域に、画素電極と蓄積容量部(図示せず)とが形成され、TFTのゲート電極はゲート配線101に、ドレイン電極はドレイン配線102に、ソース電極は画素電極にそれぞれ接続されている。
【0005】
ゲート配線101とドレイン配線102で囲まれてTFTを含む領域は画素領域P(細かい斜線で示す)と呼ばれ、複数の画素領域Pがマトリクス状に縦横に隣接して配列され、液晶表示装置の表示領域D(一点鎖線で境界を示した粗い斜線の領域)を構成している。
【0006】
ゲート配線101の入力部のゲート端子101aどうしはゲートシャントバス配線120により共通に接続され、ドレイン配線102の入力部のドレイン端子102aどうしはドレインシャントバス配線130により共通に接続されている。また共通配線103はゲート配線101の入力側と反対側とにおいてゲート配線101とは別の層で共通配線結束線140により結束され、共通配線結束線140の一端または両端は共通配線端子140aとなっている。
【0007】
さて、この種の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板はフォトリソグラフィ法を用いて製造される。まず透明絶縁性基板100A上にTFTのゲート電極、ゲート配線101および共通配線103が形成され(第1回目のフォトリソグラフィ)、その上にゲート絶縁層とTFTの半導体層が形成され(第2回目のフォトリソグラフィ)、その上にTFTのソース・ドレイン電極、ドレイン配線102および画素電極が形成され(第3回目のフォトリソグラフィ)、その後パッシベーション膜と開口部が形成され(第4回目のフォトリソグラフィ)、最後にこの開口部を介して静電保護トランジスタ106の電極どうしを相互に接続するための電極(図示せず)および上記共通配線結束線140が形成される(第5回目のフォトリソグラフィ)。このように従来の一般的な横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の製造工程においては、最低5回のフォトリソグラフィが必要である。
【0008】
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の製造工程においてフォトリソグラフィの回数を減らすことは生産性の向上、ひいてはコストの低減につながることから、従来そのための提案がなされている。たとえば特開2000−206571号公報にはハーフトーンマスクを用いて3回のフォトリソグラフィで横電界型のアクティブマトリクス基板を製造する方法が提案されている。
【0009】
ところがこの種の横電界型液晶表示装置においては、アクティブマトリクス基板の製造過程でドレイン配線やゲート配線に電撃(高電位の電荷)が乗ることがあり、その場合にはその電荷を共通配線に有効に分散させて絶縁破壊によるゲート配線とドレイン配線との間のショートや画素領域のTFTの特性変動を防止する必要がある。すなわち図12において、表示領域Dの外側でドレイン配線102の端子側とゲート配線101の端子側とに静電保護トランジスタ106が形成され、それぞれその部分で各ドレイン配線と共通配線、各ゲート配線と共通配線結束線とを電気的に接続し、ドレイン配線やゲート配線に乗った電荷を共通配線結束線140を介して各共通配線103に分散させてTFTを保護するようになっている。
【0010】
ところがドレイン配線102とゲート配線101はゲート絶縁膜を介して形成されているために、前述したような従来の製造方法においては、パッシベーション膜およびゲート絶縁膜開口後、共通配線結束線140により各共通配線を結束すると共に、静電保護トランジスタ106の部分で各ドレイン配線と共通配線、各ゲート配線と共通配線結束線とをそれぞれ電気的に接続しなければならず、さらに導電膜形成工程が必要になる。前述した特開2000−206571号公報ではこの導電膜形成工程がなく、静電保護トランジスタや共通配線結束線の形成について明確でない。
【0011】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、製造上の制約を伴うことなく従来より少ない回数のフォトリソグラフィで静電保護素子の形成まで可能にする横電界型液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために、透明絶縁性基板上にゲート配線と共通配線とが交互に配列され、前記ゲート配線にほぼ直交してドレイン配線が配列され、前記ゲート配線と前記ドレイン配線とにより囲まれた画素領域に、ゲート電極と、該ゲ−ト電極にゲート絶縁膜を介して対向する島状の半導体層と、該半導体層上に形成されたドレイン電極およびソース電極とからなる逆スタガ型薄膜トランジスタが形成され、前記ゲート配線と前記ドレイン配線とにより囲まれた窓部に、櫛歯状の画素電極と櫛歯状の共通電極とが対向して形成され、前記ゲート電極は前記ゲート配線に、前記ドレイン電極は前記ドレイン配線に、前記ソース電極は前記画素電極に、前記共通電極は前記共通配線にそれぞれ接続され、前記画素電極と前記共通電極との間に前記透明絶縁性基板面に対して横方向の電界が印加されるアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法において、前記ゲート電極および前記共通電極を形成する工程と、前記半導体層と前記ドレイン電極およびソース電極と前記画素電極とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜と前記薄膜トランジスタ上に形成したパッシベーション膜に所定の開口を形成する工程とから成り、前記共通配線は前記透明絶縁性基板の少なくとも一方の辺部においてその端部が前記ゲート配線の同じ辺部の端部より外側にまで延びており、該共通配線の端部どうしが共通配線結束線により互いに連結され、前記ドレイン配線どうしは、信号の入力側と反対側において、前記薄膜トランジスタの半導体層と同時に形成される島状の半導体層を介して連結線により互いに連結され、前記開口を形成する工程以降に、前記共通配線結束線と前記ドレイン配線連結線とを各線の端部に形成した前記開口を介して導電ぺーストで接続する工程をさらに有し、前記薄膜トランジスタの半導体層と前記ドレイン電極およびソース電極とを1回のフォトリソグラフィ工程において連続して形成し、前記ドレイン電極およびソース電極を形成するときに用いたレジスト膜を有機溶剤で変形して一体化し、少なくとも前記一体化したレジスト膜をマスクとして前記薄膜トランジスタの半導体層のエッチングを行うようにした。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0014】
本発明による横電界型液晶表示装置用アクティブマトリクス基板の製造方法を、(1)TFT、(2)ゲート端子部、共通配線端子部、ドレイン端子部、(3)静電保護素子、(4)銀打ち部に分けて説明するが、それに先立ちアクティブマトリクス基板の構成の概要について図1を参照して説明する。
【0015】
ガラス基板のような透明絶縁性基板100上には複数のゲート配線11と複数のドレイン配線21とがほぼ直交して形成され、ゲート配線11と平行して交互に共通配線13が形成されている。図示していないが、各ゲート配線11と各ドレイン配線21との交差部にTFTが1つずつ形成され、それぞれのTFTのゲート電極がゲート配線11に、ドレイン電極がドレイン配線21に、ソース電極が画素電極に接続されている。また各画素では、櫛歯状の画素電極に対向して櫛歯状の共通電極が共通配線13に接続されて形成され、画素電極との間で透明絶縁性基板100にほぼ平行な電界を形成する構成となっている。
【0016】
一方、各ゲート配線11の一端はゲート端子15となっており、各ゲート配線11の他端はゲートシャントバス配線35で共通に接続されている。同様に各ドレイン配線21の一端はドレイン端子25となっており、各ドレイン端子25はドレインシャントバス配線55で共通に接続されている。また各ドレイン配線21の他端には静電保護素子45が形成され、各静電保護素子45は連結線21aにより共通に接続されて銀打ち部80の一方の電極80aに接続されている。各共通配線13の一端は共通配線結束線13aにより共通に接続され、結束線13aの一端は共通配線端子16に接続され、反対端は銀打ち部80の他方の電極80bに接続されている。図中、一点鎖線で囲んだ粗い斜線の領域Dは表示領域を示し、2点鎖線Lは基板製造後にゲートシャントバス配線35とドレインシャントバス配線55を透明絶縁性基板100から切除する切断線を示す。
【0017】
(1)TFTの形成
(1−1)本発明による横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板のTFTの製造方法の一実施例について図2を参照して説明する。図2は後述する図5のTFT110のC−C´部分の断面図であり、このTFTの製造工程を示すものである。
【0018】
まず図2(a)に示すように、ガラス基板のような透明絶縁性基板100上にスパッタリングにより厚さ200nmの下層金属層(たとえばAlまたはAlを主体とする合金)と厚さ70nmの上層金属層(たとえばTi、Ta、Nb、Crなどの高融点金属またはこれらの合金の窒化膜)から成る第1の導電層10を成膜した後、レジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィ(1回目)によりレジストパターンを形成後、エッチングによりゲート電極110gを形成する。このときゲート配線11、共通配線13、共通電極14(図5参照)、共通配線結束線13a、ゲート端子15、共通配線端子16、ゲートシャントバス配線35も同時に形成される。下層金属層にCrなどの高融点金属を用いた場合は上層金属層はCrNなどの高融点金属の窒化膜以外にITOなどの透明導電膜を用いることができる。このように第1の導電層10の上層を高融点金属またはその合金の窒化膜や透明導電膜として2層構造にすることにより下層金属層の表面酸化を防止することができる。
【0019】
次に図2(b)に示すように、ゲート電極110gを覆ってプラズマCVDにより厚さ400nmのゲート絶縁層(たとえばシリコン窒化膜)20と、その上に厚さ200nmのa−Si(アモルファスシリコン)層31と厚さ30nmのna−Si(nアモルファスシリコン)層32から成る半導体層30と、その上にスパッタリングにより厚さ200nmのドレイン配線用の金属層(たとえばCr)41と厚さ50nmの透明導電膜(たとえばITO)42から成る第2の導電層40を成膜し、さらにその上にレジスト膜を塗布する。
【0020】
ここで、図示したような透過光量がマスク上で異なるハーフトーンマスク200を用いて露光する。ハーフトーンマスク200は、光の透過量が少ない部分200aと、光が完全に透過しない部分200bと、光を完全に透過させる開口部200cとを備えており、このようなハーフトーンマスク200を用いて露光した後現像すると、半露光部(トランジスタチャネル部となる部分)が薄くなった階段形状のレジスト膜50になる。こうして膜厚差のついたレジスト膜50をマスクとしてエッチングすることにより島状の第2の導電層40と半導体層30を形成する。このときドレイン配線21、画素電極47(図5参照)、ドレイン端子25、ドレインシャントバス配線55も同時に形成される。
【0021】
次いで図2(c)に示すように、O2アッシングを行ない、レジスト膜50の半露光部を除去し、残ったレジスト膜50をマスクとして第2の導電層40のエッチングを行う。
【0022】
その後図2(d)に示すように、レジスト膜50を剥離除去した後、na−Si層32を除去してトランジスタチャネル部を形成する。こうしてソース電極110sとドレイン電極110dが形成される。図2(b)〜(d)の工程において、フォトリソグラフィ(2回目)は1回だけ行われる。ここでトランジスタチャネル部のna−Si層32の除去はソース・ドレイン電極の形成後、引き続いて行ってもよい。
【0023】
最後に図2(e)に示すように、プラズマCVDにより厚さ400nmのパッシベーション膜(たとえばシリコン窒化膜)60を形成する。このときフォトリソグラフィ(3回目)とエッチングによりゲート端子15、共通配線端子16およびドレイン端子25部が開口される。
【0024】
このように3回のフォトリソグラフィで横電界型TFTを製造することができる。
(1−2)次に、本発明による横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板のTFTの製造方法のもう1つの実施例を図3を参照して説明する。図3は後述する図6のTFT110のC−C´部分の断面図であり、TFT110の製造工程を示すものである。この実施例ではソース・ドレイン電極と半導体層の製造方法が第1の実施例とは異なっているが、他の工程については上記第1の実施例と同じである。
【0025】
図3(a)において、フォトリソグラフィ(1回目)とエッチングにより第1の導電層10からゲート電極110gを形成する工程は図2(a)の工程と同じである。
【0026】
次に図3(b)において、このゲート電極110gを覆ってプラズマCVDにより厚さ400nmのゲート絶縁層(たとえばシリコン窒化膜)20と、その上に厚さ200nmのa−Si層31と厚さ30nmのna−Si層32から成る半導体層30と、その上にスパッタリングにより厚さ200nmのドレイン配線用の金属層(たとえばCr)41と厚さ50nmの透明導電膜(たとえばITO)42から成る第2の導電層40を成膜し、さらにその上にレジスト膜を塗布する。ここまでは図2(b)の工程と同じであるが、この実施例で用いるハーフトーンマスク201は第1の実施例で用いたハーフトーンマスク200と異なっている。
【0027】
このハーフトーンマスク201は、光の透過量が少ない部分201aと、光が全く透過しない部分201bと、光を完全に透過させる開口部201cとを備えており、このようなハーフトーンマスク201を用いて露光した後現像すると、半露光部(ソース電極、ドレイン電極となる部分で、チャネル部に面しない部分)が薄くなった階段形状のレジスト膜51になる。こうして膜厚差のついたレジスト膜51をマスクとしてエッチングすることによりソース電極110sおよびドレイン電極110dを形成する。このときドレイン配線21、画素電極47(図6参照)、ドレイン端子25、ドレインシャントバス配線55も同時に形成される。
【0028】
次いで図3(c)に示すように、O2アッシングを行ない、レジスト膜51の半露光部を除去する。
【0029】
その後図3(d)に示すように、有機溶媒(たとえばNMP:N−メチルー2−ピロリドン)の蒸気に曝すと、第2の導電層40上に残存するレジスト膜51が変形し、その一部がna−Si層32が露呈しているトランジスタチャネル部に流れ込み、全体的にほぼ平坦な状態で上面を覆う。そしてレジスト膜とソース電極110s、ドレイン電極110dをマスクとしてエッチングを行い半導体層30を形成する。
【0030】
その後図3(e)に示すように、上記レジスト膜51を剥離除去した後na−Si層32をエッチング除去してトランジスタチャネル部を形成する。図3(b)〜(e)の工程において、フォトリソグラフィ(2回目)は1回だけ行われる。
【0031】
最後に図3(f)に示すように、プラズマCVDにより厚さ400nmのパッシベーション膜(たとえばシリコン窒化膜)60を成膜し、フォトリソグラフィ(3回目)とエッチングによりゲート配線およびドレイン配線の端子部を開口する。
【0032】
この実施例においても3回のフォトリソグラフィで横電界型TFTを製造することができる
(2)ゲート端子部、共通配線端子部、ドレイン端子部の形成
図4の(I)は、図1のゲート端子15および共通配線端子16のA−A´部分の断面図、(II)は図1のドレイン端子25のB−B´部分の断面図であり、いずれもゲート端子15、共通配線端子16、ドレイン端子25の製造工程を示すものである。ゲート端子15と共通配線端子16の製造工程は同じであるので、図4(I)として示し、ドレイン端子25の製造工程は図4(II)として示してある。
【0033】
ゲート端子15、共通配線端子16、ドレイン端子25の製造は上述したTFTの製造工程と同時に実行されるものであるから、その関連性も含めて説明するが、図4(I)および図4(II)の関連について言えば、同列にある工程どうし(たとえば図4(I)における工程(a)と図4(II)における工程(a))は同時に実行される工程である。
【0034】
まず、図4(I)を参照してゲート端子15と共通配線端子16の製造工程を説明する。
【0035】
工程(a)は図2または図3に示したTFTの製造工程(a)と同時に実行され、ガラス基板のような透明絶縁性基板100上にスパッタリングにより厚さ200nmの下層金属層(たとえばAl)と厚さ70nmの上層金属層(たとえばTi窒化膜)から成る第1の導電層10を形成した後、フォトリソグラフィ(1回目)とエッチングによりゲート端子15および共通配線端子16を形成する。
【0036】
次に工程(b)は図2に示したTFTの製造工程(b)〜(d)または図3に示したTFTの製造工程(b)〜(e)と同時に実行され、ゲート端子15、共通配線端子16を覆ってプラズマCVDにより厚さ400nmのゲート絶縁層(たとえばシリコン窒化膜)20と、その上にa−Si層31とna−Si層32から成る半導体層30と、その上にスパッタリングにより金属層(たとえばCr)41と透明導電膜(たとえばITO)42から成る第2の導電層40を成膜し、フォトリソグラフィ(2回目)とエッチングにより第2の導電層40と半導体層30をエッチング除去してゲート絶縁層20だけ残す。
【0037】
工程(c)は図2に示したTFTの製造工程(e)または図3に示したTFTの製造工程(f)と同時に実行され、プラズマCVDにより厚さ400nmのパッシベーション膜(たとえばシリコン窒化膜)60が成膜された後、フォトリソグラフィ(3回目)とエッチングによりゲート絶縁層20とパッシベーション膜60にコンタクトホール70を形成する。
【0038】
次に、図4(II)を参照してドレイン端子25の製造工程を説明する。
【0039】
工程(a)ではガラス基板100上に前記したと同様に第1の導電層10を成膜し、フォトリソグラフィ(1回目)とエッチングにより第1の導電層10をすべてエッチング除去する。
【0040】
工程(b)は図2に示したTFTの製造工程(b)〜(d)または図3に示したTFTの製造工程(b)〜(e)と同時に実行され、ガラス基板100上にプラズマCVDにより厚さ400nmのゲート絶縁層(たとえばシリコン窒化膜)20を成膜し、その上に厚さ200nmのa−Si層31と厚さ30nmのna−Si層32から成る半導体層30と、その上にスパッタリングにより厚さ200nmのドレイン配線用の金属層(たとえばCr)41と厚さ50nmの透明導電膜(たとえばITO)42とから成る第2の導電層40を成膜する。その後フォトリソグラフィ(2回目)とエッチングによりドレイン端子25を形成する。
【0041】
次いで工程(c)は図2に示すTFTの製造工程(e)または図3に示すTFTの製造工程(f)と同時に実行され、厚さ400nmのパッシベーション膜(たとえばシリコン窒化膜)60を成膜した後、フォトリソグラフィ(3回目)とエッチングによりパッシベーション膜60にコンタクトホール71を形成する。(3)静電保護素子の形成
次に、ドレイン配線21の入力側と反対側の端部に形成される静電保護素子45(図1参照)の製造工程を説明する。
【0042】
図5および図6はそれぞれ(1−1)で説明した第1の実施例および(1−2)で説明した第2の実施例のアクティブマトリクス基板上のドレイン配線102の終端側の隣接する2つの画素領域Pとその周辺部の一部を示す透視平面図であり、図において、14は共通電極、47は画素電極、21aは連結線、110はTFT、45は静電保護素子である。
(3−1)アクティブマトリクス基板を上記第1の実施例で製造する場合における静電保護素子45の一実施の形態の製造工程を図7を参照して説明する。この実施の形態は静電保護素子45を高抵抗素子として形成した場合であり、図7は図5におけるL−L´部分の断面図である。
【0043】
一連の製造工程は図2に示したTFTの製造工程と類似している。まず工程(a)において、ガラス基板のような透明絶縁性基板100上にスパッタリングにより下層金属層(たとえばAl)と上層金属層(たとえばTi窒化膜)から成る第1の導電層10を形成するが、フォトリソグラフィ(1回目)により第1の導電層10をすべてエッチング除去する。
【0044】
次に工程(b)に示すように、プラズマCVDにより厚さ400nmのゲート絶縁層(たとえばシリコン窒化膜)20と、その上に厚さ200nmのa−Si層31と厚さ30nmのna−Si層32から成る半導体層30と、その上にスパッタリングにより厚さ200nmのドレイン配線用の金属層(たとえばCr)41とその上に厚さ50nmの透明導電膜(たとえばITO)42から成る第2の導電層40を成膜し、さらにその上にレジスト膜を塗布する。
【0045】
ここで、TFTの製造に用いたハーフトーンマスク200を用いて露光する。露光後現像すると、半露光部が薄くなった階段状のレジスト膜50になる。こうして膜厚差のついたレジスト膜50をマスクとして、エッチングによりドレイン配線21と連結線21aとなる部分とこれらを接続する部分の半導体層30と第2の導電層40を一体的にパターン形成する。
【0046】
次いで工程(c)に示すように、O2アッシングを行ない、レジスト膜50の半露光部を除去し、残ったレジスト膜50をマスクとしてドレイン配線21末端部と連結線21aを接続する部分の第2の導電層40のエッチングを行い、ドレイン配線21と連結線21aを形成する。
【0047】
その後工程(d)において、レジスト膜50を剥離除去した後露呈したna−Si層32を除去する。図7(b)〜(d)の工程においてフォトリソグラフィ(2回目)は1回だけ行われる。
【0048】
最後に工程(e)に示すように、プラズマCVDにより厚さ400nmのパッシベーション膜(たとえばシリコン窒化膜)60を形成する。
このようにTFTの製造に合わせて3回のフォトリソグラフィによりドレイン配線21と連結線21aが高抵抗のa−Si層31で接続された静電保護素子45が形成される。
(3−2) 次に、アクティブマトリクス基板を上記第2の実施例で製造する場合における静電保護素子45の一実施の形態の製造工程を図8を参照して説明する。この実施の形態も静電保護素子45を高抵抗素子として形成した場合であり、図8は図6におけるL−L´部分の断面図である。
【0049】
一連の製造工程は図3に示したTFTの製造工程と類似している。まず工程(a)において、透明絶縁性基板100上にスパッタリングにより下層金属層(たとえばAl)と上層金属層(たとえばTi窒化膜)から成る第1の導電層10を形成するが、フォトリソグラフィ(1回目)により第1の導電層10をすべてエッチング除去する。
次に工程(b)に示すように、プラズマCVDにより厚さ400nmのゲート絶縁層(たとえばシリコン窒化膜)20と、その上に厚さ200nmのa−Si層31と厚さ30nmのna−Si層32から成る半導体層30と、その上にスパッタリングにより厚さ200nmのドレイン配線用の金属層(たとえばCr)41とその上に厚さ50nmの透明導電膜(たとえばITO)42から成る第2の導電層40を成膜し、さらにその上にレジスト膜を塗布する。
ここで、TFTの製造に用いたハーフトーンマスク201を用いて露光する。
露光後現像すると、半露光部が薄くなった階段形状のレジスト膜51になる。こうして膜厚差のついたレジスト膜51をマスクとして、エッチングすることによりドレイン配線21と連結線21aを形成する。
【0050】
次いで工程(c)に示すように、O2アッシングを行ない、レジスト膜51の半露光部を除去する。
【0051】
その後工程(d)に示すように、有機溶媒(たとえばNMP:N−メチルー2−ピロリドン)の蒸気に曝すと、第2の導電層40上に残存するレジスト膜51が変形し、その一部がドレイン配線21末端部と連結線21aの間のna−Si層32が露呈している部分に流れ込み、全体的にほぼ平坦な状態で上面を覆う。そしてレジスト膜51と第2の導電層40をマスクとしてエッチングを行い半導体層30パターンを形成する。
その後工程(e)に示すように、上記レジスト膜51を剥離除去した後露呈したna−Si層32をエッチング除去する。図8(b)〜(e)の工程において、フォトリソグラフィ(2回目)は1回だけ行われる。
最後に工程(e)に示すように、プラズマCVDにより厚さ400nmのパッシベーション膜(たとえばシリコン窒化膜)60を形成する。
このようにTFTの製造に合わせて3回のフォトリソグラフィによりドレイン配線21と連結線21aが高抵抗のa−Si層31で接続された静電保護素子45が形成される。形成される静電保護素子45の平面形状は図6からわかるようにドレイン配線21より少し幅広となる。
ここでは、静電保護素子45は各ドレイン配線21と連結線21aが1個の高抵抗のa−Si層パターンを介して接続されている例を示したが、並列する複数の高抵抗のa−Si層パターンを介して接続されていてもよい。
【0052】
このようにして形成された静電保護素子が静電保護機能を果たすためには、連結線21aと共通配線結束線13aを電気的に接続する必要がある。その手法としての銀打ち部の形成について次に説明する。
(4)銀打ち部の形成
銀打ち部80は、図1に示すように、連結線21aの端部と共通配線結束線13aの端部との間に形成されるもので、拡大した様子を図9に示す。連結線21aの端部は銀打ち部80の一方の電極80aに接続され、共通配線結束線13aの端部は銀打ち部80の他方の電極80bに接続される。
【0053】
次にこの銀打ち部80の製造工程を図10を参照して説明する。図10は図9におけるD−D´部分の断面図である。
工程(a)は図2または図3に示したTFTの製造工程(a)と同時に実行され、ガラス基板のような透明絶縁性基板100上にスパッタリングにより厚さ200nmの下層金属層(たとえばAl)と厚さ70nmの上層金属層(たとえばTiの窒化膜)から成る第1の導電層10を成膜し、フォトリソグラフィ(1回目)とエッチングにより共通配線結束線13aとその端部に銀打ち部80の電極80bを形成する。
【0054】
次に工程(b)は図2に示したTFTの製造工程(b)〜(d)または図3に示した製造工程(b)〜(e)と同時に実行され、プラズマCVDにより厚さ400nmのゲート絶縁層(たとえばシリコン窒化膜)20と、厚さ200nmのa−Si層31と厚さ30nmのna−Si層32から成る半導体層30と、その上にスパッタリングにより厚さ200nmの金属層(たとえばCr)41と厚さ50nmの透明導電膜(たとえばITO)42から成る第2の導電層40を成膜して、フォトリソグラフィ(2回目)とエッチングにより連結線21aと銀打ち部80の他方の電極80aを形成する。
【0055】
最後に工程(c)は図2に示したTFTの製造工程(e)または図3に示した製造工程(f)と同時に実行され、プラズマCVDにより厚さ400nmのパッベーション膜(たとえばシリコン窒化膜)60を成膜した後、フォトリソグラフィ(3回目)とエッチングにより銀打ち部80の一方の電極80a上のパッシベーション膜60を貫通する開口部91と、もう一方の電極80b上のパッシベーション膜60とゲート絶縁層20を貫通する開口部92とを形成する。
【0056】
こうしてTFTの製造工程に合わせて3回のフォトリソグラフィで銀打ち部が形成される。
アクティブマトリクス基板上で銀打ち部80が形成される位置は正確に規定されるので、その後の液晶セル組立て工程において銀打ち部80には図11に示すように溶融したAgを滴下することにより開口部91と92にAgが埋まり、電極80aと80bが電気的に接続される。その結果、連結線21aと共通配線結束線13aとが電気的に接続されることになる。したがって、本発明の静電保護素子と液晶セル組立工程での銀打ちの技術を組合わせることにより、製造工程中にドレイン配線に高電位の電荷が乗っても静電保護素子45、連結線21a、銀打ち部80、共通配線結束線13aを介して共通配線13に電荷を逃がすことができ、絶縁破壊によるゲート配線とドレイン配線間のショートや画素領域のTFTの特性変動を防止することができる。
【0057】
ここでは連結線と共通配線結束線との接続にAgを用いたが、他の導電ペーストを用いてもよい。
【0058】
また前述した実施例では、ゲート配線がAlまたはAlを主体とする合金とTi、Ta、Nb、Crなどの高融点金属またはこれらの合金の窒化膜との積層膜、ドレイン配線がCrなどの高融点金属とITOなどの透明導電膜との積層膜で形成される例を示したが、本願発明はこれらに限られるものではなく、一般に最上層の導電膜がAlまたはAlを主体とする合金、あるいはTi、Ta、Nb、Crなどの高融点金属またはこれらの合金の窒化膜、あるいはITO、IZOなどの透明導電膜で形成される導電膜であればよい。たとえば、ゲート配線では、Al−Nd合金、Al−Ti合金、Al−Ta合金の単層膜や、ITO/Cr、CrN/Cr、TiN/Al/Tiなどの2層、3層の積層膜、ドレイン配線では、Al−Nd合金/Mo、Al−Ti合金/Cr、CrN/Cr、TiN/Al/Tiなどの2層、3層の積層膜を適用することが可能である。これにより各端子部での接続信頼性を確保することができる。
【0059】
ただし、AlまたはAlを主体とする合金を最上層にする場合は、温水洗などによる表面酸化、水酸化が問題になる製造工程は温水の温度を下げるなどの条件を選択する必要がある。
【0060】
また前述した実施例では、3回のフォトリソグラフィ工程で製造可能な横電界型のTFTの製造方法の例を示したが、本願発明は、半導体層とソース、ドレイン電極が別のフォトリソグラフィ工程で形成されるチャネルエッチ型TFTや、半導体層とソース、ドレイン電極が同じフォトリソグラフィ工程で形成されるチャネル保護型TFTのような4回のフォトリソグラフィ工程で製造する(何れもパッシベーション膜とゲート絶縁層の開口工程が最終のフォトリソグラフィ工程になる)TFTにも適用できることは言うまでもない。また実施例の第2工程で、ハーフトーンマスクを使用せず、2枚のマスクを露光量を変えて露光する2回露光の方法(塗布、現像は1回)を用いてもよいことはもちろんである。
【0061】
【発明の効果】
本発明においては、光の透過量が部分的に異なるハーフトーンマスクを使用することにより、全体工程で3回のフォトリソグラフィで横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板上にTFTを形成することができるとともに、その工程内で静電保護素子と銀打ち部を形成することができるので、後の液晶セル組立て工程で銀打ち工程は必要になるものの、フォトリソグラフィの回数が3回ですむ故にマスク数の削減、工程の短縮が可能となり、生産性が著しく向上する。
【0062】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の回路構成、特に基板周辺部に形成される配線を模式的に示した図である。
【図2】本発明による横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板のTFT部分の製造工程の一実施例を示す工程断面図である。
【図3】本発明による横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板のTFT部分製造工程の他の実施例を示す工程断面図である。
【図4】(I)は本発明による横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板のゲート端子部と共通配線端子部の製造工程を示す工程断面図であり、(II)はドレイン端子部の製造工程を示す工程断面図である。
【図5】図2に対応する横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板のドレイン配線末端部近辺の画素領域と静電保護素子の平面透視図である。
【図6】図3に対応する横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板のドレイン配線末端部近辺の画素領域と静電保護素子の平面透視図である。
【図7】図5に示した静電保護素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図8】図6に示した静電保護素子の製造工程を示す工程断面図である。
【図9】本発明による横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の周辺部に形成される銀打ち部の透視平面図である。
【図10】図9に示した銀打ち部の製造工程を示す工程断面図である。
【図11】図9に示した銀打ち部の断面図である。
【図12】従来の横電界型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の回路構成を模式的に示した図である。
【符号の説明】
10 第1の導電層
11 ゲート配線
13 共通配線
13a 共通配線結束線
14 共通電極
15 ゲート端子
16 共通配線端子
20 ゲート絶縁層
21 ドレイン配線
21a 連結線
25 ドレイン端子
30 半導体層
35 ゲートシャントバス配線
40 第2の導電層
45 静電保護素子
50、51 レジスト膜
55 ドレインシャントバス配線
60 パッシベーション膜
70、71 コンタクトホール
80 銀打ち部
91、92 開口部
100 透明絶縁性基板

Claims (3)

  1. 透明絶縁性基板上にゲート配線と共通配線とが交互に配列され、前記ゲート配線にほぼ直交してドレイン配線が配列され、前記ゲート配線と前記ドレイン配線とにより囲まれた画素領域に、ゲート電極と、該ゲ−ト電極にゲート絶縁膜を介して対向する島状の半導体層と、該半導体層上に形成されたドレイン電極およびソース電極とからなる逆スタガ型薄膜トランジスタが形成され、前記ゲート配線と前記ドレイン配線とにより囲まれた窓部に、櫛歯状の画素電極と櫛歯状の共通電極とが対向して形成され、前記ゲート電極は前記ゲート配線に、前記ドレイン電極は前記ドレイン配線に、前記ソース電極は前記画素電極に、前記共通電極は前記共通配線にそれぞれ接続され、前記画素電極と前記共通電極との間に前記透明絶縁性基板面に対して横方向の電界が印加されるアクティブマトリクス基板を有する液晶表示装置の製造方法において、前記ゲート電極および前記共通電極を形成する工程と、前記半導体層と前記ドレイン電極およびソース電極と前記画素電極とを形成する工程と、前記ゲート絶縁膜と前記薄膜トランジスタ上に形成したパッシベーション膜に所定の開口を形成する工程とから成り、前記共通配線は前記透明絶縁性基板の少なくとも一方の辺部においてその端部が前記ゲート配線の同じ辺部の端部より外側にまで延びており、該共通配線の端部どうしが共通配線結束線により互いに連結され、前記ドレイン配線どうしは、信号の入力側と反対側において、前記薄膜トランジスタの半導体層と同時に形成される島状の半導体層を介して連結線により互いに連結され、前記開口を形成する工程以降に、前記共通配線結束線と前記ドレイン配線連結線とを各線の端部に形成した前記開口を介して導電ぺーストで接続する工程をさらに有し、
    前記薄膜トランジスタの半導体層と前記ドレイン電極およびソース電極とを1回のフォトリソグラフィ工程において連続して形成し、
    前記ドレイン電極およびソース電極を形成するときに用いたレジスト膜を有機溶剤で変形して一体化し、少なくとも前記一体化したレジスト膜をマスクとして前記薄膜トランジスタの半導体層のエッチングを行うことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  2. 前記ゲート配線はアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金からなる単層膜または2層以上の積層導電膜から成り、該積層導電膜の最上層の導電膜が高融点金属の窒化膜または透明導電膜から形成されることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置の製造方法。
  3. 前記ドレイン配線は2層以上の積層導電膜から形成され、その最上層の導電膜がアルミニウムまたはアルミニウムを主体とする合金、または高融点金属の窒化膜または透明導電膜から形成されることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表示装置の製造方法。
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