JP4538219B2 - 液晶表示装置とその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明はカラー画像表示機能を有する液晶表示装置、とりわけアクティブ型の液晶表示装置に関するものである。
近年の微細加工技術、液晶材料技術および高密度実装技術等の進歩により、5〜50cm対角の液晶表示装置でテレビジョン画像や各種の画像表示機器が商用ベースで大量に提供されている。また、液晶パネルを構成する2枚のガラス基板の一方にRGBの着色層を形成しておくことによりカラー表示も容易に実現している。特にスイッチング素子を絵素毎に内蔵させた、いわゆるアクティブ型の液晶パネルではクロストークも少なく、応答速度も早く高いコントラスト比を有する画像が保証されている。
これらの液晶表示装置(液晶パネル)は走査線としては200〜1200本、信号線としては300〜1600本程度のマトリクス編成が一般的であるが、最近は表示容量の増大に対応すべく大画面化と高精細化とが同時に進行している。
図23は液晶パネルへの実装状態を示し、液晶パネル1を構成する一方の透明性絶縁基板、例えばガラス基板2上に形成された走査線の電極端子群5に駆動信号を供給する半導体集積回路チップ3を導電性の接着剤を用いて接続するCOG(Chip−On−Glass)方式や、例えばポリイミド系樹脂薄膜をベースとし、金または半田メッキされた銅箔の端子を有するTCPフィルム4を信号線の電極端子群6に導電性媒体を含む適当な接着剤で圧接して固定するTCP(Tape−Carrier−Package)方式などの実装手段によって電気信号が画像表示部に供給される。ここでは便宜上二つの実装方式を同時に図示しているが実際には何れかの方式が適宜選択される。
液晶パネル1のほぼ中央部に位置する画像表示部内の画素と走査線及び信号線の電極端子5,6との間を接続する配線路が7、8で、必ずしも電極端子群5,6と同一の導電材で構成される必要はない。9は全ての液晶セルに共通する透明導電性の対向電極を対向面上に有するもう1枚の透明性絶縁基板である対向ガラス基板またはカラーフィルタである。
図24はスイッチング素子として絶縁ゲート型トランジスタ10を絵素毎に配置したアクティブ型液晶表示装置の等価回路図を示し、11(図23では7)は走査線、12(図23では8)は信号線、13は液晶セルであって、液晶セル13は電気的には容量素子として扱われる。実線で描かれた素子類は液晶パネルを構成する一方のガラス基板2上に形成され、点線で描かれた全ての液晶セル13に共通な対向電極14はもう一方のガラス基板9の対向する主面上に形成されている。絶縁ゲート型トランジスタ10のOFF抵抗あるいは液晶セル13の抵抗が低い場合や表示画像の階調性を重視する場合には、負荷としての液晶セル13の時定数を大きくするための補助の蓄積容量15を液晶セル13に並列に加える等の回路的工夫が加味される。なお16は蓄積容量15の共通母線である。
図25は液晶表示装置の画像表示部の要部断面図を示し、液晶パネル1を構成する2枚のガラス基板2,9は樹脂性のファイバ、ビーズあるいはカラーフィルタ9上に形成された柱状スペーサ等のスペーサ材(図示せず)によって数μm程度の所定の距離を隔てて形成され、その間隙(ギャップ)はガラス基板9の周縁部において有機性樹脂よりなるシール材と封口材(何れも図示せず)とで封止された閉空間になっており、この閉空間に液晶17が充填されている。
カラー表示を実現する場合には、ガラス基板9の閉空間側に着色層18と称する染料または顔料のいずれか一方もしくは両方を含む厚さ1〜2μm程度の有機薄膜が被着されて色表示機能が与えられるので、その場合にはガラス基板9は別名カラーフィルタ(Color Filter 略語はCF)と呼称される。そして液晶材料17の性質によってはガラス基板9の上面またはガラス基板2の下面の何れかもしくは両面上に偏光板19が貼付され、液晶パネル1は電気光学素子として機能する。現在、市販されている大部分の液晶パネルでは液晶材料にTN(ツイスト・ネマチック)系の物を用いており、偏光板19は通常2枚必要である。図示はしないが、透過型液晶パネルでは光源として裏面光源が配置され、下方より白色光が照射される。
液晶17に接して2枚のガラス基板2,9上に形成された例えば厚さ0.1μm程度のポリイミド系樹脂薄膜20は液晶分子を決められた方向に配向させるための配向膜である。21は絶縁ゲート型トランジスタ10のドレインと透明導電性の絵素電極22とを接続するドレイン電極(配線)であり、信号線(ソース線)12と同時に形成されることが多い。信号線12とドレイン電極21との間に位置するのは半導体層23であり詳細は後述する。カラーフィルタ9上で隣り合った着色層18の境界に形成された厚さ0.1μm程度のCr薄膜層24は半導体層23と走査線11及び信号線12に外部光が入射するのを防止するための光遮蔽部材で、いわゆるブラックマトリクス(Black Matrix 略語はBM)として定着化した技術である。
ここでスイッチング素子として絶縁ゲート型トランジスタの構造と製造方法に関して説明する。絶縁ゲート型トランジスタには2種類のものが現在多用されており、そのうちの一つのエッチストップ型と呼称されるものを従来例として紹介する。図26は従来の液晶パネルを構成するアクティブ基板(表示装置用半導体装置)の単位絵素の平面図であり、図26(e)のA−A’、B−B’およびC−C’線上の断面図を図27に示し、その製造工程を以下に簡単に説明する。
先ず図26(a)と図27(a)に示したように耐熱性と耐薬品性と透明性が高い絶縁性基板として厚さ0.5〜1.1mm程度のガラス基板2、例えばコーニング社製の商品名1737の一主面上にSPT(スパッタ)等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第1の金属層を被着し、微細加工技術によりゲート電極11Aも兼ねる走査線11と蓄積容量線16を選択的に形成する。走査線の材質は耐熱性と耐薬品性と耐弗酸性と導電性とを総合的に勘案して選択するが一般的にはCr,Ta,MoW合金等の耐熱性の高い金属または合金が使用される。
液晶パネルの大画面化や高精細化に対応して走査線の抵抗値を下げるためには走査線の材料としてAL(アルミニウム)を用いるのが合理的であるが、ALは単体では耐熱性が低いので上記した耐熱金属であるCr,Ta,Moまたはそれらのシリサイドと積層化する、あるいはALの表面に陽極酸化で酸化層(Al2O3)を付加することも現在では一般的な技術である。すなわち走査線11は1層以上の金属層で構成される。
次にガラス基板2の全面にPCVD(プラズマ・シーブイディ)装置を用いてゲート絶縁層となる第1のSiNx(シリコン窒化)層30、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第1の非晶質シリコン(a−Si)層31、及びチャネルを保護する絶縁層となる第2のSiNx層32と3種類の薄膜層を例えば、0.3−0.05−0.1μm程度の膜厚で順次被着し、図26(b)と図27(b)に示したように微細加工技術によりゲート電極11A上の第2のSiNx層をゲート電極11Aよりも幅細く選択的に残して保護絶縁層32Dとし、第1の非晶質シリコン層31を露出する。
続いて同じくPCVD装置を用いて全面に不純物として例えば燐を含む第2の非晶質シリコン層33を例えば0.05μm程度の膜厚で被着した後、図26(c)と図27(c)に示したようにSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層として例えばTi,Cr,Mo等の薄膜層34と、低抵抗配線層として膜厚0.3μm程度のAL薄膜層35と、さらに膜厚0.1μm程度の中間導電層として例えばTi薄膜層36を順次被着し、微細加工技術によりソース・ドレイン配線材であるこれら3種の薄膜層34A,35A及び36Aの積層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21とソース電極も兼ねる信号線12とを選択的に形成する。この選択的パターン形成は、ソース・ドレイン配線の形成に用いられる感光性樹脂パターンをマスクとしてTi薄膜層36、AL薄膜層35、Ti薄膜層34を順次食刻した後、ソース・ドレイン電極12,21間の第2の非晶質シリコン層33を除去して第2のSiNx層32Dを露出するとともに、その他の領域では第1の非晶質シリコン層31をも除去してゲート絶縁層30を露出することによってなされる。このようにチャネルの保護層である第2のSiNx層32Dが存在して第2の非晶質シリコン層33の食刻が自動的に終了することからこの製法はエッチストップと呼称される。
絶縁ゲート型トランジスタがオフセット構造とならぬようソース・ドレイン電極12,21はエッチストップ層32Dと一部(数μm)平面的に重なって形成される。この重なりは寄生容量として電気的に作用するので小さいほど良いが、露光機の合わせ精度とフォトマスクの精度とガラス基板の膨張係数及び露光時のガラス基板温度で決定され、実用的な数値は精々2μm程度である。
さらに上記感光性樹脂パターンを除去した後、ガラス基板2の全面に透明性の絶縁層としてゲート絶縁層と同様にPCVD装置を用いて0.3μm程度の膜厚のSiNx層を被着してパシベーション絶縁層37とし、図26(d)と図27(d)に示したようにパシベーション絶縁層37を微細加工技術により選択的に除去してドレイン電極21上に開口部62と、画像表示部外の領域で走査線11の電極端子5が形成される位置上に開口部63と、信号線12の電極端子6が形成される位置上に開口部64を形成してドレイン電極21と走査線11と信号線12の一部分を露出する。蓄積容量線16(を平行に束ねた電極パターン)上には開口部65を形成して蓄積容量線16の一部を露出する。
最後にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層として例えばITO(Indium−Tin−Oxide)あるいはIZO(Indium−Zinc−Oxide)を被着し、図26(e)と図27(e)に示したように微細加工技術により開口部62を含んでパシベーション絶縁層37上に絵素電極22を選択的に形成してアクティブ基板2として完成する。開口部63内の露出している走査線11の一部を電極端子5とし、開口部64内の露出している信号線12の一部を電極端子6としても良く、図示したように開口部63,64を含んでパシベーション絶縁層37上にITOよりなる電極端子5A,6Aを選択的に形成しても良いが、通常は電極端子5A,6A間を接続する透明導電性の短絡線40も同時に形成される。その理由は、図示はしないが電極端子5A,6Aと短絡線40との間を細長いストライプ状に形成することにより高抵抗化して静電気対策用の高抵抗とすることが出来るからである。同様に開口部65を含んで蓄積容量線16への電極端子が形成される。
信号線12の配線抵抗が問題とならない場合にはALよりなる低抵抗配線層35は必ずしも必要ではなく、その場合にはCr,Ta,Mo等の耐熱金属材料を選択すればソース・ドレイン配線12,21を単層化して簡素化することが可能である。このようにソース・ドレイン配線は耐熱金属層を用いて第2の非晶質シリコン層と電気的な接続を確保することが重要であり、絶縁ゲート型トランジスタの耐熱性については先行例である特開平7−74368号公報に詳細が記載されている。なお、図26(c)において蓄積容量線16とドレイン電極21とがゲート絶縁層30を介して平面的に重なっている領域50(右下がり斜線部)が蓄積容量15を形成しているが、ここではその詳細な説明は省略する。
特開平7−74368号公報
以上述べた5枚マスク・プロセスは詳細な経緯は省略するが、半導体層の島化工程の合理化とコンタクト形成工程が1回削減された結果得られたもので、当初は7〜8枚程度必要であったフォトマスクもドライエッチ技術の導入により、現時点では5枚に減少してプロセスコストの削減に大きく寄与している。液晶表示装置の生産コストを下げるためにはアクティブ基板の作製工程ではプロセスコストを、またパネル組立工程とモジュール実装工程では部材コストを下げることが有効であることは周知の開発目標である。プロセスコストを下げるためにはプロセスを短くする工程削減と、安価なプロセス開発またはプロセスへの置き換えとがあるが、ここでは4枚のフォトマスクでアクティブ基板が得られる4枚マスク・プロセスを工程削減の一例として説明する。4枚マスク・プロセスはハーフトーン露光技術の導入により写真食刻工程を削減するもので、図28は4枚マスク・プロセスに対応したアクティブ基板の単位絵素の平面図で、図28(e)のA−A’、B−B’およびC−C’線上の断面図を図29に示す。既に述べたように絶縁ゲート型トランジスタには2種類のものが現在多用されているが、ここではチャネルエッチ型の絶縁ゲート型トランジスタを採用している。
先ず5枚マスク・プロセスと同様にガラス基板2の一主面上にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第1の金属層を被着し、図28(a)と図29(a)に示したように微細加工技術によりゲート電極11Aも兼ねる走査線11と蓄積容量線16を選択的に形成する。
次にガラス基板2の全面にPCVD装置を用いてゲート絶縁層となるSiNx層30、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第1の非晶質シリコン層31、及び不純物を含み絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレインとなる第2の非晶質シリコン層33と3種類の薄膜層を、例えば0.3−0.2−0.05μm程度の膜厚で順次被着する。引き続き、SPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層として例えばTi薄膜層34と、膜厚0.3μm程度の低抵抗配線層としてAL薄膜層35と、さらに膜厚0.1μm程度の中間導電層として例えばTi薄膜層36を、すなわちソース・ドレイン配線材を順次被着し、微細加工技術により絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21とソース電極も兼ねる信号線12を選択的に形成するのであるが、この選択的パターン形成に当たりハーフトーン露光技術により図28(b)と図29(b)に示したようにソース・ドレイン間のチャネル形成領域80B(斜線部)の膜厚が例えば1.5μmで、ソース・ドレイン配線形成領域80A(12),80A(21)の膜厚3μmよりも薄い感光性樹脂パターン80A,80Bを形成する点が大きな特徴である。
このような感光性樹脂パターン80A,80Bは、液晶表示装置用基板の作製には通常ポジ型の感光性樹脂を用いるので、ソース・ドレイン配線形成領域80Aが黒、すなわちCr薄膜が形成されており、チャネル領域80Bは灰色、たとえば幅0.5〜1μm程度のラインアンドスペースのCrパターンが形成されており、その他の領域は白、すなわちCr薄膜が除去されているようなフォトマスクを用いれば良い。灰色領域は露光機の解像力が不足しているためにラインアンドスペースが解像されることはなく、ランプ光源からのフオトマスク照射光を半分程度透過させることが可能であるので、ポジ型感光性樹脂の残膜特性に応じて図29(b)に示したような断面形状を有する感光性樹脂パターン80A,80Bを得ることができる。
上記感光性樹脂パターン80A,80Bをマスクとして図29(b)に示したようにTi薄膜層36、AL薄膜層35、Ti薄膜層34、第2の非晶質シリコン層33及び第1の非晶質シリコン層31を順次食刻してゲート絶縁層30を露出した後、図28(c)と図29(c)に示したように酸素プラズマ等の灰化手段により感光性樹脂パターン80A,80Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン80Bが消失してチャネル領域が露出するとともに、ソース・ドレイン配線形成領域上にのみ80C(12),80C(21)を残すことができる。そこで膜減りした感光性樹脂パターン80C(12),80C(21)をマスクとして、再びソース・ドレイン配線間(チャネル形成領域)のTi薄膜層,AL薄膜層,Ti薄膜層,第2の非晶質シリコン層33A及び第1の非晶質シリコン層31Aを順次食刻し、第1の非晶質シリコン層31Aは0.05〜0.1μm程度残して食刻する。ソース・ドレイン配線が金属層をエッチングした後に第1の非晶質シリコン層31Aを0.05〜0.1μm程度残して食刻することによりなされるので、このような製法で得られる絶縁ゲート型トランジスタはチャネル・エッチと呼称されている。なお上記酸素プラズマ処理ではパターン寸法の変化を抑制するため異方性を強めることが望ましいがその理由は後述する。
さらに上記感光性樹脂パターン80C(12),80C(21)を除去した後は、5枚マスク・プロセスと同じく図28(d)と図29(d)に示したようにガラス基板2の全面に透明性の絶縁層として0.3μm程度の膜厚の第2のSiNx層を被着してパシベーション絶縁層37とし、ドレイン電極21と走査線11と信号線12の電極端子が形成される領域にそれぞれ開口部62,63,64を形成し、開口部63内のパシベーション絶縁層37とゲート絶縁層30を除去して開口部63内に走査線の一部を露出するとともに、開口部62,64内のパシベーション絶縁層37を除去してドレイン電極21の一部と信号線の一部を露出する。
最後にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層として例えばITOあるいはIZOを被着し、図28(e)と図29(e)に示したように微細加工技術によりパシベーション絶縁層37上に開口部62を含んで透明導電性の絵素電極22を選択的に形成してアクティブ基板2として完成する。電極端子に関してはここでは開口部63,64を含んでパシベーション絶縁層37上にITOよりなる透明導電性の電極端子5A,6Aを選択的に形成している。
このように5枚マスク・プロセスと4枚マスク・プロセスにおいてはドレイン電極21と走査線11へのコンタクト形成工程が同時になされるため、それらに対応した開口部62,63内の絶縁層の厚さと種類が異なっている。パシベーション絶縁層37はゲート絶縁層30に比べると製膜温度が低く膜質が劣悪で、弗酸系のエッチング液による食刻では食刻速度が夫々数1000Å/分、数100Å/分と1桁も異なり、ドレイン電極21上の開口部62の断面形状は上部に余りにも過食刻が生じて穴径が制御できない理由から弗素系のガスを用いた乾式食刻(ドライエッチ)を採用している。
ドライエッチを採用してもドレイン電極21上の開口部62はパシベーション絶縁層37のみであるので、走査線11上の開口部63と比較して過食刻になるのは避けられず、材質によっては中間導電層36Aが食刻ガスによって膜減りすることがある。また、食刻終了後の感光性樹脂パターンの除去に当たり、まずは弗素化された表面のポリマー除去のために酸素プラズマ灰化で感光性樹脂パターンの表面を0.1〜0.3μm程度削り、その後に有機剥離液、例えば東京応化製の剥離液106等を用いた薬液処理がなされるのが一般的であるが、中間導電層36Aが膜減りして下地のアルミニウム層35Aが露出した状態になっていると、酸素プラズマ灰化処理でアルミニウム層35Aの表面に絶縁体であるAL2O3が形成されて、絵素電極22との間でオーミック接触が得られなくなる。そこで中間導電層36Aが膜減りしてもいいように、その膜厚を例えば0.2μmと厚く設定することでこの問題から逃れようとしている。あるいは開口部62〜65の形成時、アルミニウム層35Aを除去して下地の耐熱金属層であるTi薄膜層34Aを露出してから絵素電極22を形成する回避策も可能であり、この場合には当初から中間導電層36Aは不要となるメリットもある。
しかしながら、前者の対策ではこれら薄膜の膜厚の面内均一性が良好でないとこの取組みも必ずしも有効に作用するわけではなく、また食刻速度の面内均一性が良好でない場合にも全く同様である。後者の対策では中間導電層36Aは不要となるが、アルミニウム層35Aの除去工程が増加し、また開口部62の断面制御が不十分であると絵素電極22が段切れを起こす恐れがあった。
加えてチャネルエッチ型の絶縁ゲート型トランジスタではチャネル領域の不純物を含まない第1の非晶質シリコン層31はどうしても厚めに(通常0.2μm以上)被着しておかないと、ガラス基板の面内均一性に大きく影響されてトランジスタ特性、とりわけOFF電流が不揃いになりがちである。このことはPCVDの稼働率とパーティクル発生状況とに大きく影響し、生産コストの観点からも非常に重要な事項である。
また4枚マスク・プロセスにおいて適用されているチャネル形成工程はソース・ドレイン配線12,21間のソース・ドレイン配線材と不純物を含む半導体層とを選択的に除去するので、絶縁ゲート型トランジスタのON特性を大きく左右するチャネルの長さ(現在の量産品で4〜6μm)を決定する工程である。このチャネル長の長さの変動は絶縁ゲート型トランジスタのON電流値を大きく変化させるので、通常は厳しい製造管理を要求されるが、チャネル長、すなわちハーフトーン露光領域のパターン寸法は露光量(光源強度とフォマスクのパターン精度、特にライン&スペース寸法)、感光性樹脂の塗布厚、感光性樹脂の現象処理、および当該のエッチング工程における感光性樹脂の膜減り量等多くのパラメータに左右され、加えてこれら諸量の面内均一性もあいまって必ずしも歩留高く安定して生産できるわけではなく、従来の製造管理よりも一段と厳しい製造管理が必要となり、決して高度に完成したレベルにあるとは言えないのが現状である。特にチャネル長が6μm以下ではレジストパターンの膜厚減少に伴って発生するパターン寸法の影響が大きくその傾向が顕著となる。
本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、従来の5枚マスク・プロセスや4枚マスク・プロセスに共通するコンタクト形成時の不具合を回避するだけでなく、製造マージンの大きいハーフトーン露光技術を採用して製造工程の削減を実現するものである。また液晶パネルの低価格化を実現し、需要の増大に対応していくためにも製造工程数の更なる削減を鋭意追求していく必要性があることは明白であり、他の主要な製造工程を簡略化あるいは低コスト化する技術を付与することによりさらに本発明の価値を高めんとするものである。
本発明においては先ずハーフトーン露光技術を絵素電極の形成工程と信号線の工程に適用することで製造工程の削減を図っている。次にソース・ドレイン配線のみを有効にパシベーションするために先行技術である特開平2−216129号公報に開示されているアルミニウムよりなるソース・ドレイン配線の表面に絶縁層を形成する陽極酸化技術と融合させてプロセスの合理化と低温化を実現せんとするものである。あるいはハーフトーン露光技術を用いて信号線上にのみ感光性有機絶縁層を選択的に残すことでパシベーション絶縁層の形成を不要とする合理化を実現している。また更なる工程削減のためにコンタクトの形成工程と半導体層またはエッチストップ層の形成工程、あるいは走査線の形成工程とコンタクトまたはエッチストップ層の形成工程をハーフトーン露光技術により同一のフォトマスクで処理する技術と組み合わせている。
特開平2−216129号公報
請求項に記載の液晶表示装置は
少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなる走査線が形成され、
ゲート電極上に1層以上のゲート絶縁層を介して不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、
前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、
画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、
前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、
前記ソース電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部を含んで透明導電性の走査線の電極端子が形成され、
画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする。
この構成により透明導電性の絵素電極は信号線と同時に形成されるのでゲート絶縁層上に形成されるが、ソース・ドレイン間のチャネル上には保護絶縁層が形成されてチャネルを保護するとともに信号線の表面には感光性有機絶縁層が形成されて最低限のパシベーション機能が付与されるためパシベーション絶縁層をガラス基板の全面に被着する必要は無くなり、絶縁ゲート型トランジスタの耐熱性が問題となることはなくなる。そして透明導電性の電極端子を有するTN型の液晶表示装置が得られ、これもまた本発明の液晶表示装置に共通する特徴となる。
請求項に記載の液晶表示装置は、同じく
少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなる走査線が形成され、
ゲート電極上に1層以上のゲート絶縁層を介して不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、
前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、
画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、
前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、
前記ソース電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部と開口部周辺の第1の半導体層を含み形成された第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる中間電極上に透明導電性の走査線の電極端子が形成され、
画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする。
この構成により透明導電性の絵素電極は信号線と同時に形成されるのでゲート絶縁層上に形成されるが、ソース・ドレイン間のチャネル上には保護絶縁層が形成されてチャネルを保護するとともに信号線の表面には感光性有機絶縁層が形成されて最低限のパシベーション機能が付与されるので請求項2に記載の液晶表示装置と同様の効果が得られ、走査線の電極端子部の構成を除くと請求項2に記載の液晶表示装置と酷似している。
請求項に記載の液晶表示装置は、同じく
少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなりその側面に絶縁層を有する走査線が形成され、
前記走査線上に1層以上のゲート絶縁層が形成され、
ゲート電極上のゲート絶縁層上に不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、
前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、
画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、
前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上と第1の透明性絶縁基板上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、
前記ソース電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部と開口部周辺の保護絶縁層と第1の半導体層を含み形成された第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる中間電極上に透明導電性の走査線の電極端子が形成され、
画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする。
この構成によりコンタクトは走査線と自己整合的に形成されるとともにゲート絶縁層は走査線と同一のパターン幅で形成され、走査線の側面にはゲート絶縁層とは別の絶縁層が付与されて、走査線と信号線との交差が可能となる。なお透明導電性の絵素電極は信号線と同時に形成されるのでガラス基板上に形成される。そしてソース・ドレイン間のチャネル上には保護絶縁層が形成されてチャネルを保護するとともに信号線の表面には感光性有機絶縁層が形成されて最低限のパシベーション機能が付与されており、請求項2に記載の液晶表示装置と同様の効果が得られる。
請求項に記載の液晶表示装置は、同じく
少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなりその側面に絶縁層を有する走査線が形成され、
前記走査線上に1層以上のゲート絶縁層が形成され、
ゲート電極上のゲート絶縁層上に不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、
前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、
画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、
前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上と第1の透明性絶縁基板上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、
前記ソース電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部を含んで透明導電性の走査線の電極端子が形成され、
画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする。
この構成によりチャネルの保護絶縁層は走査線と自己整合的に形成されるとともにゲート絶縁層は走査線と同一のパターン幅で形成され、走査線の側面にはゲート絶縁層とは別の絶縁層が付与されて、走査線と信号線との交差が可能となる。なお透明導電性の絵素電極は信号線と同時に形成されるのでガラス基板上に形成される。そしてソース・ドレイン間のチャネル上には保護絶縁層が形成されてチャネルを保護するとともに信号線の表面には感光性有機絶縁層が形成されて最低限のパシベーション機能が付与されており、請求項2に記載の液晶表示装置と同様の効果が得られる。
請求項に記載の液晶画像表示装置は走査線の側面に形成された絶縁層が有機絶縁層であることを特徴とする請求項3または4に記載の液晶表示装置である。この構成により走査線の材質や構成によらず走査線の側面に電着法により有機絶縁層を形成する事ができて、ハーフトーン露光技術を用いて走査線の形成工程とコンタクトの形成工程またはエッチストップ層の形成工程を1枚のフォトマスクで連続して処理する事が可能となる。
請求項に記載の液晶画像表示装置は第1の金属層が陽極酸化可能な金属層よりなり走査線の側面に形成された絶縁層が陽極酸化層であることを特徴とする請求項3または4に記載の液晶表示装置である。この構成により走査線の側面に陽極酸化により陽極酸化層を形成する事ができて、ハーフトーン露光技術を用いて走査線の形成工程とコンタクトの形成工程またはエッチストップ層の形成工程を1枚のフォトマスクで連続して処理する事が可能となる。
請求項は請求項に記載の液晶表示装置の製造方法であって、走査線を形成する工程と、エッチストップ層を形成する工程と、ソース・ドレイン電極を形成する工程と、コンタクトを形成する工程と、感光性有機絶縁層を用いたハーフトーン露光技術により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残すこと工程を有することを特徴とする。
この構成により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成するに際して信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残すことでパシベーション絶縁層の形成を不要とする製造工程の削減がなされる結果、5枚のフォトマスクを用いてTN型の液晶表示装置を作製する事ができる。
請求項も請求項に記載の液晶表示装置の製造方法であって、走査線を形成する工程と、エッチストップ層を形成する工程と、ハーフトーン露光技術によりコンタクトとソース・ドレイン電極を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、感光性有機絶縁層を用いたハーフトーン露光技術により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残す工程を有することを特徴とする。
この構成により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成するに際して信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残すことでパシベーション絶縁層の形成を不要とする製造工程の削減と、コンタクトとソース・ドレイン電極を1枚のフォトマスクを用いて形成する製造工程の削減が同時になされ、4枚のフォトマスクを用いてTN型の液晶表示装置を製造することが可能となる。
請求項は請求項に記載の液晶表示装置の製造方法であって、走査線を形成する工程と、ハーフトーン露光技術によりエッチストップ層とコンタクトを1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、ソース・ドレイン電極を形成する工程と、感光性有機絶縁層を用いたハーフトーン露光技術により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残す工程を有することを特徴とする。
この構成により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成するに際して信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残すことでパシベーション絶縁層の形成を不要とする製造工程の削減と、エッチストップ層とコンタクトを1枚のフォトマスクを用いて形成する製造工程の削減が同時になされ、4枚のフォトマスクを用いてTN型の液晶表示装置を製造することが可能となる。
請求項10は請求項に記載の液晶表示装置の製造方法であって、ハーフトーン露光技術により走査線とコンタクトを1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、エッチストップ層を形成する工程と、ソース・ドレイン電極を形成する工程と、感光性有機絶縁層を用いたハーフトーン露光技術により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残す工程を有することを特徴とする。
この構成により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成するに際して信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残すことでパシベーション絶縁層の形成を不要とする製造工程の削減と、走査線とコンタクトを1枚のフォトマスクを用いて形成する製造工程の削減が同時になされ、4枚のフォトマスクを用いてTN型の液晶表示装置を製造することが可能となる。
請求項11は請求項に記載の液晶表示装置の製造方法であって、ハーフトーン露光技術により走査線とエッチストップ層を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、ハーフトーン露光技術によりコンタクトとソース・ドレイン電極を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、感光性有機絶縁層を用いたハーフトーン露光技術により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成する工程と、信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残す工程を有することを特徴とする。
この構成により絵素電極と信号線を1枚のフォトマスクを用いて形成するに際して信号線上にのみ選択的に感光性有機絶縁層を残すことでパシベーション絶縁層の形成を不要とする製造工程の削減と、走査線とエッチストップ層を1枚のフォトマスクを用いて形成する製造工程の削減と、コンタクトとソース・ドレイン電極を1枚のフォトマスクを用いて形成する製造工程の削減が同時になされ、3枚のフォトマスクを用いてTN型の液晶表示装置を製造することが可能となる。
本発明に記載の液晶表示装置では絶縁ゲート型トランジスタはチャネル上に保護絶縁層を有しているので、画像表示部内の透明導電層と低抵抗金属層との積層よりなる信号線上にのみ感光性有機絶縁層を選択的に形成するか、あるいは透明導電層と陽極酸化可能な低抵抗金属層との積層よりなる信号線を陽極酸化してその表面に絶縁層を形成することでアクティブ基板にはパシベーション機能が与えられる。したがって液晶表示装置を構成するアクティブ基板の作製に当たりパシベーション絶縁層の形成工程が不要となるだけでなく、格別な加熱工程を伴わず非晶質シリコン層を半導体層とする絶縁ゲート型トランジスタに過度の耐熱性を必要としない。換言すればパシベーション形成で電気的な性能の劣化を生じない効果が付加されている。また信号線上にのみ感光性有機絶縁層または陽極酸化層を形成するに当たり、ハーフトーン露光技術の導入により走査線や信号線の電極端子を選択的に保護することが可能となり写真食刻工程数の増加を阻止できる格別の効果が得られる。
ハーフトーン露光技術の導入により透明導電層と低抵抗金属層の積層よりなるソース・ドレイン配線を形成した後、ドレイン配線上の低抵抗金属層を選択的に除去することで絵素電極を形成する工程削減は本発明の主眼点であり、走査線と信号線の電極端子が透明導電層で構成されるという構造的な特徴もここから生まれる。
加えてコンタクトとソース・ドレイン電極またはエッチストップ層を1枚のフォトマスクを用いて形成する合理化技術、さらには走査線とコンタクトまたはエッチストップ層を1枚のフォトマスクを用いて形成する合理化技術との組合せもあいまって、写真食刻工程数を従来の5回よりさらに削減できて4枚さらには3枚のフォトマスクを用いて液晶表示装置を作製することが可能となり、液晶表示装置のコスト削減の観点からも工業的な価値は極めて大きい。しかもこれらの工程のパターン精度はさほど高くないので歩留や品質に大きな影響を与えない事も生産管理を容易なものとしてくれる。
なお本発明の要件は上記の説明からも明らかなようにアクティブ基板の作製に当たり信号線と絵素電極の形成工程をハーフトーン露光技術の導入により透明導電層と低抵抗金属層の積層よりなるソース・ドレイン配線を形成した後、ドレイン配線上の低抵抗金属層を選択的に除去することで絵素電極を形成した点にあり、それ以外の構成に関しては走査線、ゲート絶縁層等の材質や膜厚等が異なった表示装置用半導体装置、あるいはその製造方法の差異も本発明の範疇に属することは自明であり、垂直配向の液晶を用いた液晶表示装置や反射型の液晶表示装置においても本発明の有用性は変らず、また絶縁ゲート型トランジスタの半導体層も非晶質シリコンに限定されるものでないことも明らかである。
本発明の実施例を図1〜図22に基づいて説明する。図1に本発明の実施例1に係る表示装置用半導体装置(アクティブ基板)の平面図を示し、図2に図1のA−A’線上とB−B’線上及びC−C’線上の製造工程の断面図を示す。同様に実施例2は図3と図4、実施例3は図5と図6、実施例4は図7と図8、実施例5は図9と図10、実施例6は図11と図12、実施例7は図13と図14、実施例8は図15と図16、実施例9は図17と図18、実施例10は図19と図20とで夫々アクティブ基板の平面図と製造工程の断面図を示す。なお従来例と同一の部位については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
実施例1では従来例と同様に先ずガラス基板2の一主面上にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第1の金属層として例えばCr,Ta,Mo等あるいはそれらの合金やシリサイドを被着する。必要であれば低抵抗化のためにALまたはAL合金と耐熱性の高いこれらの金属との積層とすれば良いことは言うまでも無い。そして図1(a)と図2(a)に示したように微細加工技術によりゲート電極11Aも兼ねる走査線11と蓄積容量線16を選択的に形成する。
次にガラス基板2の全面にPCVD装置を用いてゲート絶縁層となる第1のSiNx(シリコン窒化)層30、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第1の非晶質シリコン(a−Si)層31、及びチャネルを保護する絶縁層となる第2のSiNx層32と3種類の薄膜層を例えば、0.3−0.05−0.1μm程度の膜厚で順次被着し、図1(b)と図2(b)に示したように微細加工技術によりゲート電極11A上の第2のSiNx層をゲート電極11Aよりも幅細く選択的に残して保護絶縁層(またはエッチストップ層あるいはチャネル保護層)32Dとし、第1の非晶質シリコン層31を露出する。
続いて同じくPCVD装置を用いて全面に不純物として例えば燐を含む第2の非晶質シリコン層33を例えば0.05μm程度の膜厚で被着し、さらにSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層として例えばTi,Cr,Mo等の耐熱金属またはそれらのシリサイドよりなる薄膜層34を被着した後、図1(c)と図2(c)に示したように微細加工技術により耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31を選択的に除去し、保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極を形成し、保護絶縁層32Dとゲート絶縁層30を露出する。正確に記載すれば第2の非晶質シリコン層33はこの工程で一対の電極33A1、33A2に分割され、夫々絶縁ゲート型トランジスタのソース、ドレインとして機能し、同様に耐熱金属層34は一対の電極34A1、34A2に分割され、夫々絶縁ゲート型トランジスタのソース電極、ドレイン電極として機能する。
引き続き図1(d)と図2(d)に示したように微細加工技術により画像表示部外の領域で走査線11上と蓄積容量線16上に選択的に開口部63A,65Aを形成し、前記開口部63A,65A内のゲート絶縁層30を食刻して夫々走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75を露出する。
そしてガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、微細加工技術により感光性樹脂パターン86A,86Bを用いてAL薄膜層35と透明導電層91を除去して図1(e)と図2(e)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している走査線の一部73を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。同様に蓄積容量線16の一部75を含んで番号は付与しないが蓄積容量線16の電極端子も形成するが、これは以降の説明では省略する。
この時に信号線12上の領域86A(黒領域)の膜厚が例えば3μmとドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の領域86B(中間調領域)の膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン86A,86Bをハーフトーン露光技術により形成しておくことが第1の実施例の重要な特徴である。電極端子5,6に対応した86Bの最小寸法は数10μmと大きく、フォトマスク製作もまたその仕上がり寸法管理も極めて容易であるが、信号線12に対応した領域86Aの最小寸法は4〜8μmと比較的寸法精度が高いので黒領域としては細いパターンを必要とする。しかしながら合理化された従来例で説明したように1回の露光処理と2回の食刻処理で形成されたソース・ドレイン配線12,21と比較すると、本発明のソース・ドレイン配線12,21は1回の露光処理と1.5回の食刻処理(後述するように2回目の食刻は低抵抗金属層35A、35Bのみである)で形成されるためにパターン幅の変動する要因が少なく、ソース・ドレイン配線12,21の寸法管理も、ソース・ドレイン配線12,21間すなわちチャネル長の寸法管理も従来のハーフトーン露光技術よりはパターン精度の管理が容易である。またチャネルエッチ型の絶縁ゲートトランジスタと比較するとエッチストップ型の絶縁ゲート型トランジスタのON電流を決定するのは保護絶縁層32Dの寸法であってソース・ドレイン配線12,21間の寸法ではないことからもプロセス管理がさらに容易となることを理解されたい。加えソース・ドレイン電極34A1,34A2の形成がソース・ドレイン配線12,21の形成より前の段階で行われ、ソース・ドレイン配線12,21はソース・ドレイン電極34A1,34A2の一部を含んで形成されれば良いので、本発明においてはソース・ドレイン配線12,21が電気的な特性を大きく左右することは回避されている。
ソース・ドレイン配線12,22の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン86A,86Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン86Bが消失して絵素電極(ドレイン電極)22と電極端子5,6上の低抵抗金属層35A〜35Cが露出すると共に信号線12上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン86Cをそのまま残すことができるが、上記酸素プラズマ処理で感光性樹脂パターン86Cが等方的に膜減りして感光性樹脂パターン86Cのパターン幅が細くなると信号線12の上面が露出し、後述する低抵抗金属層35A〜35Cの除去時に信号線12のパターン幅が細くなり抵抗値の増大をもたらすだけでなく、透明導電層91Aの露出面積も増大して液晶表示装置としての信頼性が低下するので酸素プラズマ処理にはRIE(Reactive Ion Etching)方式、さらに高密度のプラズマ源を有するICP(Inductive Coupled Plasama)方式やTCP(Transfer Coupled Plasama)方式の酸素プラズマ処理で異方性を強めてパターン寸法の変化を抑制することが望ましい。そして膜減りした感光性樹脂パターン86CをマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図1(f)と図2(f)に示したように透明導電性の電極91A〜91Cが露出し、夫々電極端子6A,絵素電極22及び電極端子5Aが得られる。
このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例1が完了する。実施例1では感光性樹脂パターン86Cは液晶に接しているので、感光性樹脂パターン86Cはノボラック系の樹脂を主成分とする通常の感光性樹脂ではなく、純度が高く主成分にアクリル樹脂やポリイミド樹脂を含む耐熱性の高い感光性有機絶縁層を用いることが大切であり、感光性有機絶縁層の材質によっては加熱することで流動化させて信号線12の側面を覆うように構成することも可能で、この場合には液晶パネルとして信頼性が一段と向上する。蓄積容量15の構成に関しては図1(f)に示したように絵素電極22と蓄積容量線16とがゲート絶縁層30を介して平面的に重なっている領域51(右下がり斜線部)が蓄積容量15を構成する場合を例示しているが、蓄積容量15の構成はこれに限られるものではなく、前段の走査線11と絵素電極22との間にゲート絶縁層30を含む絶縁層を介して構成しても良い。静電気対策は図1(f)に示したようにアクティブ基板2の外周に静電気対策用の透明導電層パターン40を配置し、透明導電層パターン40を透明導電性の電極端子5A,6Aに接続して構成する従来例の静電気対策でも良いが、ゲート絶縁層30への開口部形成工程が付与されているのでその他の静電気対策も容易である。
実施例1では信号線12上のみに有機絶縁層を形成して絵素電極22は導電性を保ったまま露出しているが、これでも十分な信頼性が得られる理由は液晶セルに印可される駆動信号は基本的に交流であり、カラーフィルタの対向面上に形成された対向電極14と絵素電極22との間には直流電圧成分が少なくなるように対向電極14の電圧は画像検査時に調整されるので(フリッカ低減調整)、従って信号線12上にのみ直流成分が流れないように絶縁層を形成しておけば良いと言う基本原理からである。正確に述べると信号線12の下側面とソース電極34A1の一部も露出しているが、その露出面積は信号線12と比較すると夫々数10分の1と小さく、信号線12の上面に絶縁層が形成されていれば露出している透明導電層91Aとソース電極34A1の一部からの直流成分で液晶が劣化することは無視して良い程である。
このように実施例1では感光性有機絶縁層を用いてソース・ドレイン配線を形成し、かつ信号線12上にのみ感光性有機絶縁層をそのまま残しており、従来の製造方法と比較するとソース・ドレイン配線を形成するための感光性樹脂パターンの除去工程と、パシベーション絶縁層の形成工程と、パシベーション絶縁層への開口部形成工程を不要とする製造工程の削減を推進している。しかしながら有機絶縁層の厚みが通常は1μm以上あるので高精細パネルで画素が小さい場合にはラビング布を用いた配向膜の配向処理でその段差が非配向状態をもたらす、あるいは液晶セルのギャップ精度の確保に支障が出る恐れもある。そこで実施例2では最小限度の工程数の追加で有機絶縁層に代わるパシベーション技術を具備させるものである。
実施例2では図3(d)と図4(d)に示したように走査線11と蓄積容量線16へのコンタクト63A,65Aの形成工程までは実施例1と同一の製造工程で進行する。ただし、耐熱金属層34は陽極酸化可能な金属である必要がありCr,Mo,W等は適していないので、少なくともTi、好ましくはTaまたは高融点金属のシリサイドが選択される。
その後ガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに陽極酸化可能な低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、微細加工技術により感光性樹脂パターン87A,87Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図3(e)と図4(e)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している走査線の一部73を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。この時にドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の領域87A(黒領域)の膜厚が例えば3μmと信号線12上の領域87B(中間調領域)の膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン87A,87Bをハーフトーン露光技術により形成しておくことが実施例2の重要な特徴である。
ソース・ドレイン配線12,22の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン87A,87Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン87Bが消失して信号線12(35A)が露出すると共にドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上に膜減りした感光性樹脂パターン87Cをそのまま残すことができる。上記酸素プラズマ処理で感光性樹脂パターン87Cのパターン幅が細くなっても大きなパターン寸法を有する絵素電極22と電極端子5,6の周囲に陽極酸化層が形成されるだけで、電気特性と歩留及び品質に与える影響は殆ど無いのは特筆すべき特徴である。そして感光性樹脂パターン87Cをマスクとして図3(f)と図4(f)に示したように信号線12を陽極酸化してその表面に酸化層を形成する。詳細に記載するとアクティブ基板2上ではソース電極34A1の一部と信号線12の上面の低抵抗金属層であるALまたはAL合金薄膜層35Aが露出しており、また信号線12のチャネル側の一方の側面にはALまたはAL合金薄膜層35Aと透明導電層91A及びソース電極34A1の側面には耐熱金属層であるTi薄膜層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層が、そしてチャネルと反対側の信号線12の他方の側面にはALまたはAL合金薄膜層35Aと透明導電層91Aとの積層が露出しており、陽極酸化によってALまたはAL合金薄膜層35Aは絶縁層であるアルミナ(AL2O3)または酸化アルミニウム69(12)に、図示はしないがTi薄膜層34A1は半導体である酸化チタン(TiO2)68(12)に、そして同じく図示はしないが第2の非晶質シリコン層33A1は不純物を含む酸化シリコン層(SiO2)66に夫々変質する。同じくドレイン電極34A2の一部も露出しており、ドレイン電極21(絵素電極22)の上面は感光性樹脂パターン87Cで覆われており、またチャネル側の一方の側面にはALまたはAL合金薄膜層35Bと透明導電層91B及びドレイン電極34A2の側面には耐熱金属層であるTi薄膜層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層が、そしてチャネルと反対側の他方の側面にはALまたはAL合金薄膜層35Bと透明導電層91Bとの積層が露出しており、同様にこれらの薄膜の陽極酸化層が形成される。酸化チタン層68は絶縁層ではないが膜厚が極めて薄く露出面積も小さいのでパシベーション上はまず問題とならないが、耐熱金属薄膜層34AもTaを選択しておくことが望ましい。しかしながらTaはTiと異なり下地の表面酸化層を吸収してオーミック接触を容易にする機能に欠ける特性に注意する必要がある。IZOまたはITOよりなる透明導電層91Aは陽極酸化しても絶縁性の酸化層が形成される事は無い。
信号線12の陽極酸化時、絵素電極91B上の低抵抗金属層35Bの側面には絶縁層であるアルミナ69(35B)が形成され、静電気対策で走査線と信号線の電極端子5,6間が導電性媒体で接続されていれば導電性媒体を通して信号線12から化成電流が流れるので低抵抗金属層35Cよりなる電極端子5の側面には同じく69(35C)が形成される。ただし、導電性媒体の抵抗値が一般的には高いので69(35C)の膜厚は通常69(35B)の膜厚よりも一段と薄いものである。
陽極酸化で形成されるアルミナ69、酸化チタン68、酸化シリコン層66の各酸化層の膜厚は配線のパシベーションとしては0.1〜0.2μm程度で十分であり、エチレングリコール等の化成液を用いて印可電圧は同じく100V超で実現する。陽極酸化層69(12)の膜厚は0.1〜0.2μm程度で十分なパシベーション性能が得られるので、配向処理で不具合が生ずる恐れは皆無である。ソース・ドレイン配線12,21の陽極酸化に当たって留意すべき事項は、図示はしないが全ての信号線12は電気的に並列または直列に形成されている必要があり、後に続く製造工程の何処かでこの直並列を解除しないとアクティブ基板2の電気検査のみならず、液晶表示装置としての実動作に支障があることは言うまでもないだろう。これは以降の実施例でも共通する事項で、解除手段としてはレーザ光の照射による蒸散、またはスクライブによる機械的切除が簡易的であるが詳細な説明は省略する。
陽極酸化終了後、感光性樹脂パターン87Cを除去すると図3(g)と図4(g)に示したようにその側面に陽極酸化層を形成された低抵抗金属層35Bよりなる絵素電極(ドレイン電極)と低抵抗金属層35A,35Cよりなる電極端子6,5が露出する。
さらに信号線12上の陽極酸化層69(12)とソース・ドレイン電極34A1,34A2上に形成された陽極酸化層をマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図3(h)と図4(h)に示したように透明導電層91A〜91Cが露出し、夫々信号線の電極端子6A、絵素電極22及び走査線の電極端子5Aとして機能する。なお、絵素電極22(35B)の側面と走査線の電極端子5の側面の陽極酸化層69(35B)と69(35C)は存在母体(35B,35C)が消失するのでリフトオフされて消失する。このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例2が完了する。蓄積容量15の構成に関しては実施例1と同一である。
実施例2では信号線12上とソース・ドレイン電極34A1,34A2の一部上のみに陽極酸化層を形成して絵素電極22は導電性を保ったまま露出しているが、これでも十分な信頼性が得られる理由は液晶セルに印可される駆動信号は基本的に交流であり、カラーフィルタの対向面上に形成された対向電極14と絵素電極22との間には直流電圧成分が少なくなるように対向電極14の電圧は画像検査時に調整されるので(フリッカ低減調整)、従って信号線12上にのみ直流成分が流れないように絶縁層を形成しておけば良いという基本原理からである。そして信号線12の下側面に露出している透明導電層91Aの影響が小さいことは既に述べた通りである。
実施例1と実施例2では絵素電極と信号線の同時形成並びにパシベーション絶縁層を不要とする工程削減を実現したがアクティブ基板の製作に必要なフォトマスク枚数は5枚止まりに過ぎない。その他の主要工程を合理化して更なる低コスト化を実現する事が本発明の主題であり、以下の実施例では絵素電極と信号線の同時形成並びにパシベーション絶縁層を不要とする工程削減を維持しつつ他の主要工程を合理化して4枚マスク・プロセスさらには3枚マスク・プロセスを実現する創意・発明について説明する。
実施例3では図5(b)と図6(b)に示したように微細加工技術によりゲート電極11A上の第2のSiNx層をゲート電極11Aよりも幅細く選択的に残して保護絶縁層32Dとし、第1の非晶質シリコン層31を露出するまでは実施例1と同一の製造工程で進行する。
続いて同じくPCVD装置を用いて全面に不純物として例えば燐を含む第2の非晶質シリコン層33を例えば0.05μm程度の膜厚で被着し、さらにSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層として例えばTi,Cr,Mo等の耐熱金属またはそれらのシリサイドよりなる薄膜層34を被着した後、画像表示部外の領域で走査線11と蓄積容量線16のコンタクト形成領域上に開口部63A,65Aを有するとともに絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン電極形成領域、すなわち保護絶縁層32Dと一部重なる一対の領域81A1、81A2の膜厚が例えば2μmと他の領域81Bの膜厚1μmよりも厚い感光性樹脂パターン81A1、81A2及び81Bをハーフトーン露光技術により形成する。そして図5(c)と図6(c)に示したように感光性樹脂パターン81A1、81A2及び81Bをマスクとして開口部63A,65A内に露出している耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31を順次食刻し、開口部63A,65A内にゲート絶縁層30を露出する。走査線11の電極端子は最大で駆動用LSIの電極ピッチの半分程度まで、通常20μm以上の大きさを有するので開口部63A,65A(白領域)を形成するためのフォトマスクの作製もその仕上がり寸法の精度管理も極めて容易である。
引き続き酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン81A1、81A2及び81Bを1μm以上膜減りさせると、図5(d)と図6(d)に示したように感光性樹脂パターン81Bが消失して耐熱金属層34が露出すると共にソース・ドレイン電極の形成領域に膜減りした感光性樹脂パターン81C1、81C2をそのまま残すことができる。ソース・ドレイン電極34A1,34A2はマスク合わせ精度(通常2〜3μm)分を見込んで保護絶縁層32Dと重なって形成されており、ソース・ドレイン配線12,21は同じくマスク合わせ精度分を見込んでソース・ドレイン電極34A1,34A2の一部と重なって形成されるので、ソース・ドレイン電極34A1,34A2が多少小さくなっても絶縁ゲート型トランジスタがオフセットして動作不能になるとか、絶縁ゲート型トランジスタの電気的な特性が大きく変化する影響は無いので、ソース・ドレイン電極34A1,34A2、すなわち81C1、81C2の寸法変化にさほど注意する必要は無い。
さらに図5(e)と図6(e)に示したように膜減りした感光性樹脂パターン81C1,81C2をマスクとして耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31を選択的に除去し、保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極を形成し、保護絶縁層32Dとゲート絶縁層30を露出する。感光性樹脂パターン81C1,81C2(黒領域)、すなわちソース・ドレイン電極34A1,34A2の大きさは最小寸法でも重ね合わせ3回分の大きさを有し、白領域と黒領域以外の領域をハーフトーン露光領域とするフォトマスクの作製が容易なだけでなく、ソース・ドレイン電極34A1,34A2の寸法精度が変動しても絶縁ゲート型トランジスタの電気特性の変動はほとんど無いのでプロセス管理が容易となることを理解されたい。
この時、開口部63A,65Aのエッチング状況は次に記載する通りであり、最終的には開口部63A,65A内に走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75が夫々露出する。耐熱金属層34の食刻には通常塩素系のガスを用いたドライエッチ(乾式食刻)が採用されるが、その時にSiNxよりなるゲート絶縁層30は耐性を持ち殆ど膜減りしないので先ず耐熱金属層34が除去されてガラス基板2の全面に第2の非晶質シリコン層33が露出する。次に第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31の食刻には弗素系のガスを用いたドライエッチが採用されるが、その時にSiNxよりなるゲート絶縁層30は非晶質シリコン層33,31よりも若干速く(3倍程度)食刻されるプロセス条件を適用する事により、第2の非晶質シリコン層33(膜厚0.05μm)と第1の非晶質シリコン層31(膜厚0.05μm)の食刻が終ると開口部63A,65A内のSiNxよりなるゲート絶縁層30(膜厚0.3μm)の食刻が終わり、開口部63A,65A内に走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75が夫々露出する。
この適切な食刻速度比よりも速く第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31の食刻が終る場合には過食刻で開口部63A,65A内のゲート絶縁層30を除去しなければならないが、その場合には既にガラス基板2の全面にゲート絶縁層30が露出しており、全体としてゲート絶縁層30が膜減りして後続の製造工程で形成されるソース・ドレイン配線12,21と走査線11との層間短絡や絵素電極22と蓄積容量線16との層間短絡が生じ易く歩留を下げるので、対策としては信号線12と走査線11との交点近傍と蓄積容量線16上に図示はしないが半導体層形成領域と同様に耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31よりなる積層を残してゲート絶縁層30の膜減りを防止することができる。すなわちパターン設計による歩留確保が可能である。
半導体層形成領域の食刻時に耐熱金属層34の食刻ガスまたは食刻液が露出している走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75を食刻する速度が極めて低い場合、例えば耐熱金属層34がCr,Moで(Crの食刻液には過塩素酸と硝酸セリウムの混合液、Moの食刻液には過酸化水素水に微量のアンモニアを添加した食刻液を用いる)、走査線11がAL合金のような場合には、図5(c)と図6(c)においてゲート絶縁層30も一気に連続して食刻して開口部63A,65A内に走査線11と蓄積容量線16の一部73と75を夫々露出し、その後酸素プラズマ処理を行い、膜減りした感光性樹脂パターン81Cをマスクとして上記の食刻液を用いて耐熱金属層34(Cr,Mo)を除去し、次にドライエッチで第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31を食刻してゲート絶縁層30を露出することが可能であるが、一般的に言ってドライエッチでは食刻液程の選択比が得られないので、その場合には当初に記載した食刻方法を採用する事になる。
耐熱金属層34に高融点金属のシリサイドを採用すると、弗素系のガスを用いたドライエッチ(乾式食刻)で第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31と同等にエッチングすることが容易であり、一気にこれらの3種類の薄膜層とゲート絶縁層30をドライエッチで除去することは可能であるが、耐熱金属層34に高融点金属のシリサイドが採用された事例はあまり知られてはいないようである。
前記感光性樹脂パターン81C1,81C2を除去した後は実施例1と同様にガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、信号線12上の86Aの膜厚が例えば3μmとドレイン電極21も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の86Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン86A,86Bをハーフトーン露光技術により形成し、感光性樹脂パターン86A,86Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図5(f)と図6(f)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで91Bと35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している走査線の一部73を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン86A,86Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン86Bが消失してドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の低抵抗金属層35A〜35Cが露出すると共に信号線12上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン86Cをそのまま残すことができるので、膜減りした感光性樹脂パターン86CをマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去して、図5(g)と図6(g)に示したように透明導電性の絵素電極22と透明導電性の電極端子5A,6Aを形成する。
このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例3が完了する。実施例3でも感光性樹脂パターン86Cは液晶に接しているので、感光性樹脂パターン86Cはノボラック系の樹脂を主成分とする通常の感光性樹脂ではなく、純度が高く主成分にアクリル樹脂やポリイミド樹脂を含む耐熱性の高い感光性有機絶縁層を用いることが大切である。蓄積容量15の構成に関しては図5(g)に示したように、実施例1と同様に絵素電極22と蓄積容量線16とがゲート絶縁層30を介して平面的に重なっている領域51(右下がり斜線部)が蓄積容量15を構成する場合を例示しているが、既に述べたようにゲート絶縁層30に加えて耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31の積層を介在させることも容易である。
実施例1と実施例2の関係と同様に実施例4では実施例3に最小限度の工程数の追加で有機絶縁層に代わるパシベーション技術を具備させるものである。実施例4では図7(e)と図8(e)に示したように保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極と画像表示外の領域で走査線11上と蓄積容量線16上にコンタクト63A,65Aを形成するまでは実施例3と同一の製造工程で進行する。ただし、耐熱金属層34は陽極酸化可能な金属である必要がありCr,Mo,W等は適していないので、少なくともTi、好ましくはTaまたは高融点金属のシリサイドが選択される。また誌面の関係から図7(d)と図8(d)は記載を略す。
その後ガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに陽極酸化可能な低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、ハーフトーン露光技術により絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21上と電極端子5,6上の87Aの膜厚が例えば3μmで、信号線12上の87Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン87A,87Bを形成し、感光性樹脂パターン87A,87Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図7(f)と図8(f)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している走査線の一部73を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン87A,87Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン87Bが消失して信号線12(35A)が露出すると共にドレイン電極21も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上に膜減りした感光性樹脂パターン87Cをそのまま残すことができる。そして膜減りした感光性樹脂パターン87Cをマスクとして図7(g)と図8(g)に示したように信号線12を陽極酸化して信号線12の表面に酸化層69(12)を形成する。番号は付与しないが露出しているソース・ドレイン電極34A1,34A2の表面にも酸化層が形成される。その酸化層は耐熱金属層34にTi,Ta等の陽極酸化可能な金属を選択した場合にはTiO2,Ta2O5等が形成され、MoSi2等のシリサイドを選択した場合にはSiO2が形成される。
陽極酸化終了後、感光性樹脂パターン87Cを除去すると図7(h)と図8(h)に示したようにその側面に陽極酸化層69(35B)を形成された低抵抗金属層35Bよりなる絵素電極と低抵抗金属層35A,35Cよりなる電極端子6,5が露出する。
さらにソース・ドレイン電極34A1,34A2上の酸化層と信号線12上の陽極酸化層69(12)をマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図7(i)と図8(i)に示したように透明導電層91A〜91Cが露出し、夫々信号線の電極端子6A、絵素電極22及び走査線の電極端子5Aとして機能する。このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例4が完了する。蓄積容量15の構成に関しては実施例3と同一である。
このように実施例3と実施例4ではソース・ドレイン電極の形成工程とコンタクトの形成工程とをハーフトーン露光技術を用いて同一のフォトマスクで処理する事により製造工程の削減を推進し、4枚のフォトマスクを用いて液表表示装置を得ているが、ハーフトーン露光技術を別の主要工程に適用することで異なった内容の4枚マスク・プロセスも可能であるので、それを以下に説明する。
実施例5では先ずガラス基板2の一主面上にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第1の金属層として例えばCr,Ta,Mo等あるいはそれらの合金やシリサイドを被着する。そして図9(a)と図10(a)に示したように微細加工技術によりゲート電極11Aも兼ねる走査線11と蓄積容量線16を選択的に形成する。
次にガラス基板2の全面にPCVD装置を用いてゲート絶縁層となる第1のSiNx層30、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第1の非晶質シリコン層31、及びチャネルを保護する絶縁層となる第2のSiNx層32と3種類の薄膜層を例えば、0.3−0.05−0.1μm程度の膜厚で順次被着し、そして図9(b)と図10(b)に示したように画像表示部外の領域で走査線11と蓄積容量線16のコンタクト形成領域上に開口部63A,65Aを有するとともに保護絶縁層形成領域、すなわちゲート電極11A上の領域85Aの膜厚が例えば2μmと他の領域85Bの膜厚1μmよりも厚い感光性樹脂パターン85A,85Bをハーフトーン露光技術により形成し、感光性樹脂パターン85A,85Bをマスクとして開口部63A,開口部65A内の第2のSiNx層32と第1の非晶質シリコン層31とゲート絶縁層である第1のSiNx層30を選択的に除去して走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75を露出する。すなわち走査線11と蓄積容量線16にコンタクトを形成する。走査線11の電極端子は最大で駆動用LSIの電極ピッチの半分程度まで、通常20μm以上の大きさを有するので開口部63A,65B(白領域)を形成するためのフォトマスクの作製もその仕上がり寸法の精度管理も極めて容易である。
続いて酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン85A,85Bを1μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン85Bが消失し、第2のSiNx層32が露出すると共に保護絶縁層形成領域上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン85Cをそのまま残すことができる。感光性樹脂パターン85C、すなわちエッチストップ層のパターン幅はソース・ドレイン配線間の寸法にマスク合わせ精度を加算したものであるから、ソース・ドレイン配線間を4〜6μm、合わせ精度を±3μmとすると10〜12μmとなり寸法精度としては厳しいものではない。しかしながらレジストパターン85Aから85Cへの変換時にレジストパターンが等方的に1μm膜減りすると、寸法が2μm小さくなるだけでなく、ソース・ドレイン配線形成時のマスク合わせ精度が1μm小さくなって±2μmとなり、前者よりも後者の影響がプロセス的には厳しいものとなる。したがって上記酸素プラズマ処理ではパターン寸法の変化を抑制するため異方性を強めることが望ましい。具体的にはRIE方式、さらに高密度のプラズマ源を有するICP方式やTCP方式の酸素プラズマ処理がより望ましい。あるいはレジストパターンの寸法変化量を見込んでレジストパターン85Aのパターン寸法をあらかじめ大きく設計することでプロセス的な対応を図る等の処置が望ましい。
引き続き図9(c)と図10(c)に示したように感光性樹脂パターン85Cをマスクとして第2のSiNx層32をゲート電極11Aよりも幅細く選択的に食刻して保護絶縁層32Dとするとともに第1の非晶質シリコン層31を露出する。保護絶縁層形成領域、すなわち感光性樹脂パターン85C(黒領域)の大きさは最小寸法でも10μmの大きさを有し、白領域と黒領域以外の領域をハーフトーン露光領域とするフォトマスクの作製が容易なだけでなく、チャネルエッチ型の絶縁ゲートトランジスタと比較すると絶縁ゲート型トランジスタのON電流を決定するのはチャネル保護絶縁層32Dの寸法であってソース・ドレイン配線12,21間の寸法ではないことからもプロセス管理がさらに容易となることを理解されたい。具体的には例えばチャネルエッチ型においてソース・ドレイン配線間の寸法が5±1μmとなり、エッチストップ型における保護絶縁層の寸法が10±1μmとなるような同一の現像条件の下ではON電流の変動量は略半減する。
前記感光性樹脂パターン85Cを除去し、PCVD装置を用いてガラス基板2の全面に不純物として例えば燐を含む第2の非晶質シリコン層33を例えば0.05μm程度の膜厚で被着した後、さらにSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層としてTi,Cr,Mo等の耐熱金属またはそれらのシリサイドよりなる薄膜層34を被着し、図9(d)と図10(d)に示したように微細加工技術により耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31を選択的に除去し、保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極を形成して保護絶縁層32Dとゲート絶縁層30を露出する。この時、開口部63A内に露出している走査線の一部73を含んで耐熱金属層34Cと第2の非晶質シリコン層33Cとの積層よりなる中間電極も形成するのが一般的である。この結果、中間電極下の開口部63Aの周囲には第1の非晶質シリコン層31Cが部分的に形成されて残る。
第2の非晶質シリコン層33Cと第1の非晶質シリコン層31Cの食刻時に走査線の一部73上にコンタクト抵抗を高めるような反応性生物が生じないような走査線材料あるいは食刻方式であれば、上記中間電極を形成せずに走査線の一部73をそのまま露出させておくことも可能であり、その場合アクティブ基板2の構成は実施例1及び実施例2においては同一となり、構成上の差異は無くなることを補足しておく。
ソース・ドレイン配線と絵素電極の形成工程では実施例1と同様にガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、微細加工技術により感光性樹脂パターン86A,86Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図9(e)と図10(e)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している中間電極(あるいは走査線の一部73)を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
この時に信号線12上の86Aの膜厚が例えば3μmとドレイン電極21も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の86Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン86A,86Bをハーフトーン露光技術により形成しておくことが実施例5の重要な特徴となることは言うまでも無い。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン86A,86Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン86Bが消失してドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の低抵抗金属層35A〜35Cが露出すると共に信号線12上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン86Cをそのまま残すことができる。そこで膜減りした感光性樹脂パターン86CをマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図9(f)と図10(f)に示したように透明導電性の絵素電極22と透明導電性の電極端子5A,6Aが得られる。
このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例5が完了する。実施例5でも感光性樹脂パターン86Cは液晶に接しているので、感光性樹脂パターン86Cはノボラック系の樹脂を主成分とする通常の感光性樹脂ではなく、純度が高く主成分にアクリル樹脂やポリイミド樹脂を含む耐熱性の高い感光性有機絶縁層を用いることが大切である。蓄積容量15の構成に関しては図9(f)に示したように、絵素電極22と蓄積容量線16とがゲート絶縁層30を介して平面的に重なっている領域51(右下がり斜線部)が蓄積容量15を構成する場合を例示しており実施例1と同一である。
実施例1と実施例2の関係と同様に実施例6では実施例5に最小限度の工程数の追加で有機絶縁層に代わるパシベーション技術を具備させるものである。実施例6では図11(d)と図12(d)に示したように微細加工技術により保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極と、開口部63A,65Aを含んで耐熱金属層34Cと第2の非晶質シリコン層33Cとの積層よりなる中間電極を形成して保護絶縁層32Dとゲート絶縁層30を露出するまでは実施例5と同一の製造工程で進行する。
その後ガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに陽極酸化可能な低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、ハーフトーン露光技術により絵素電極22も兼ねるドレイン電極21上と電極端子5,6上の87Aの膜厚が例えば3μmと信号線12上の87Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン87A,87Bを形成し、感光性樹脂パターン87A,87Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図11(e)と図12(e)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している中間電極を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン87A,87Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン87Bが消失して信号線12(35A)が露出すると共にドレイン電極21も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上に膜減りした感光性樹脂パターン87Cをそのまま残すことができる。そして膜減りした感光性樹脂パターン87Cをマスクとして図11(f)と図12(f)に示したように信号線12を陽極酸化して信号線12の表面に酸化層69(12)を形成する。番号は付与しないが露出しているソース・ドレイン電極34A1,34A2の表面にもTiO2、Ta2O5、SiO2等の酸化層が形成される。
陽極酸化終了後、感光性樹脂パターン87Cを除去すると図11(g)と図12(g)に示したようにその側面に陽極酸化層69(35B)を形成された低抵抗金属層35Bよりなる絵素電極と低抵抗金属層35A,35Cよりなる電極端子6,5が露出する。
さらにソース・ドレイン電極34A1,34A2上の酸化層と信号線12上の陽極酸化層69(12)をマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図11(h)と図12(h)に示したように透明導電層91A〜91Cが露出し、夫々信号線の電極端子6A、絵素電極22及び走査線の電極端子5Aとして機能する。このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例6が完了する。蓄積容量15の構成に関しては実施例5と同一である。
このように実施例5と実施例6ではエッチストップ層の形成工程とコンタクトの形成工程とをハーフトーン露光技術を用いて同一のフォトマスクで処理する事により製造工程の削減を推進して4枚のフォトマスクを用いて液晶表示装置を得ているが、さらに異なった内容の4枚マスク・プロセスも可能であるのでそれを以下に説明する。
実施例7では先ずガラス基板2の一主面上にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第1の金属層として例えばCr,Ta,Mo等あるいはそれらの合金やシリサイドを被着する。以降の説明で明確になるが実施例7〜実施例10においては走査線の側面に形成される絶縁層に有機絶縁層を選択する場合には走査線材料がもたらす制約はほとんど無いが、走査線の側面に形成される絶縁層に陽極酸化層を選択する場合にはその陽極酸化層が絶縁性を保有する必要があり、その場合にはTa単体では抵抗が高いこととAL単体では耐熱性が乏しいことを考慮すると、走査線の低抵抗化のために走査線の構成としては耐熱性の高いAL(Zr,Ta,Nd)合金等の単層構成あるいはAL/Ta,Ta/AL/Ta,AL/AL(Ta,Zr,Nd)合金等の積層構成が選択可能である。
次にガラス基板2の全面にPCVD装置を用いてゲート絶縁層となる第1のSiNx層30、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第1の非晶質シリコン層31、及びチャネルを保護する絶縁層となる第2のSiNx層32と3種類の薄膜層を例えば、0.3−0.05−0.1μm程度の膜厚で順次被着し、そして図13(a)と図14(a)に示したように開口部63A,65Aに対応したコンタクト形成領域82Bの膜厚が例えば1μmで、走査線11と蓄積容量線16に対応した領域82Aの膜厚2μmより薄い感光性樹脂パターン82A,82Bをハーフトーン露光技術により形成し、感光性樹脂パターン82A,82Bをマスクとして第2のSiNx層32、第1の非晶質シリコン層31、ゲート絶縁層30及び第1の金属層を選択的に除去してガラス基板2を露出する。コンタクトの大きさは電極端子に匹敵する通常10μm以上の大きさを有するので82B(中間調領域)を形成するためのフォトマスクの作製もその仕上がり寸法の精度管理も容易である。
続いて酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン82A,82Bを1μm以上膜減りさせると図13(b)と図14(b)に示したように感光性樹脂パターン82Bが消失して開口部63A,65A内の第2のSiNx層32A,32Bが露出すると共に走査線11上と蓄積容量線16上に膜減りした感光性樹脂パターン82Cをそのまま残すことができる。感光性樹脂パターン82C(黒領域)、すなわちゲート電極11Aのパターン幅は保護絶縁層の寸法にマスク合わせ精度を加算したものであるから、チャネルの保護絶縁層を10〜12μm、合わせ精度を±3μmとすると最小でも16〜18μmとなり寸法精度としては厳しいものではない。また走査線11と蓄積容量線16のパターン幅も抵抗値の関係から通常10μm以上に設定される。しかしながらレジストパターン82Aから82Cへの変換時にレジストパターンが等方的に1μm膜減りすると、寸法が2μm小さくなるだけでなく、後続の保護絶縁層形成時のマスク合わせ精度が1μm小さくなって±2μmとなり、前者よりも後者の影響がプロセス的には厳しいものとなる。したがって上記酸素プラズマ処理ではパターン寸法の変化を抑制するため異方性を強めることが望ましい。具体的にはRIE方式、さらに高密度のプラズマ源を有するICP方式やTCP方式の酸素プラズマ処理がより望ましい。あるいはレジストパターンの寸法変化量を見込んでレジストパターン82Aのパターン寸法をあらかじめ大きく設計することでプロセス的な対応を図る等の処置が望ましいことは既に述べた通りである。
引き続き図14(b)に示したようにゲート電極11A(走査線11)の側面に絶縁層76を形成する。このためには図21に示したように、走査線11(蓄積容量線16も同様であるがここでは図示を略す)を並列に束ねる配線77とガラス基板2の外周部で電着または陽極酸化時に走査線11に電位を与えるための接続パターン78が必要であり、さらにプラズマCVDによる非晶質シリコン層31とシリコン窒化層30,32の適当なマスク手段を用いた製膜領域79が接続パターン78より内側に限定され、少なくとも接続パターン78が露出している必要がある。接続パターン78に鋭い刃先を有する鰐口クリップ等の接続手段を用いて接続パターン78上の感光性樹脂パターン82C(78)を突き破り走査線11に+(プラス)電位を与えてエチレングリコールを主成分とする化成液中にガラス基板2を浸透させて陽極酸化を行うと、走査線11がAL系の合金であれば、例えば化成電圧200Vで0.3μmの膜厚を有するアルミナ(AL2O3)が形成される。電着の場合には文献、月間「高分子加工」2002年11月号にも示されているようにペンダントカルボシキル基含有ポリイミド電着液を用いて電着電圧数Vで0.3μmの膜厚を有するポリイミド樹脂層が形成される。走査線11と蓄積容量線16の露出している側面への絶縁層形成に当たって留意すべき事項は、後に続く製造工程の何処かで少なくとも走査線11の並列を解除しないとアクティブ基板2の電気検査のみならず、液晶表示装置としての実動作に支障があることは言うまでもないだろう。解除手段としてはレーザ光の照射による蒸散、またはスクライブによる機械的切除が簡易的であるが詳細な説明は省略する。
月間「高分子加工」2002年11月号
絶縁層76の形成後、図13(c)と図14(c)に示したように膜減りした感光性樹脂パターン82Cをマスクとして開口部63A,65A内の第2のSiNx層32A,32Bと第1の非晶質シリコン層31A,31Bとゲート絶縁層30A,30Bを選択的に食刻して夫々走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75を露出する。
前記感光性樹脂パターン82Cを除去した後、図13(d)と図14(d)に示したように微細加工技術によりゲート電極11A上の第2のSiNx層32Aをゲート電極11Aよりも幅細く選択的に食刻して保護絶縁層32Dとするとともに走査線11上の第1の非晶質シリコン層31Aと蓄積容量線16上の第1の非晶質シリコン層31Bを露出する。この時、図示はしないが必要とあらば露出している走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75は感光性樹脂で覆っておけば走査線11の一部73と蓄積容量線16の一部75が第2のSiNx層32Aの食刻時に膜減りする、あるいは変質すると言った不具合は容易に回避できる。すなわち開口部63A,65Aの周囲に第2のSiNx層32Cが残ってしまうが、その膜厚が薄いこともあって走査線11へのコンタクト性に関しては何ら支障の無いものである。
その後、PCVD装置を用いてガラス基板2の全面に不純物として例えば燐を含む第2の非晶質シリコン層33を例えば0.05μm程度の膜厚で被着し、さらにSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層としてTi,Cr,Mo等の耐熱金属またはそれらのシリサイドよりなる薄膜層34を被着した後、図13(e)と図14(e)に示したように微細加工技術により耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33を選択的に除去し、保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極を形成して保護絶縁層32Dとガラス基板2を露出するとともに過食刻により走査線11上と蓄積容量線16上の第1の非晶質シリコン層31A,31Bも除去して夫々ゲート絶縁層30A,30Bを露出する。この時に開口部63A,65Aを含んで耐熱金属層34Cと第2の非晶質シリコン層33Cとの積層よりなる中間電極も形成する。
ソース・ドレイン配線と絵素電極の形成工程では実施例1と同様にガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、微細加工技術により感光性樹脂パターン86A,86Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図13(f)と図14(f)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している中間電極を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
この時に信号線12上の86Aの膜厚が例えば3μmとドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の86Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン86A,86Bをハーフトーン露光技術により形成しておくことが実施例7の重要な特徴となることは言うまでも無い。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン86A,86Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン86Bが消失してドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の低抵抗金属層35A〜35Cが露出すると共に信号線12上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン86Cをそのまま残すことができる。そこで膜減りした感光性樹脂パターン86CをマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図13(g)と図14(g)に示したように透明導電性の絵素電極22と透明導電性の電極端子5A,6Aが得られる。
このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例7が完了する。実施例7でも感光性樹脂パターン86Cは液晶に接しているので、感光性樹脂パターン86Cはノボラック系の樹脂を主成分とする通常の感光性樹脂ではなく、純度が高く主成分にアクリル樹脂やポリイミド樹脂を含む耐熱性の高い感光性有機絶縁層を用いることが大切である。蓄積容量15の構成に関しては図13(g)に示したように、絵素電極22と蓄積容量線16とがゲート絶縁層30Bを介して平面的に重なっている領域51(右下がり斜線部)が蓄積容量15を構成する場合を例示しているが、蓄積容量15の構成はこれに限られるものではなく、前段の走査線11と絵素電極22との間にゲート絶縁層30Aを含む絶縁層を介して構成しても良い。
実施例1と実施例2の関係と同様に実施例8では実施例7に最小限度の工程数の追加で有機絶縁層に代わるパシベーション技術を具備させるものである。実施例8では図15(e)と図16(e)に示したように微細加工技術により保護絶縁層32Dと一部重なり陽極酸化可能な耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極と、開口部63A,65Aを含んで耐熱金属層34Cと第2の非晶質シリコン層33Cとの積層よりなる中間電極を形成して保護絶縁層32Dとガラス基板2及びゲート絶縁層30A,30Bを露出するまでは実施例7と同一の製造工程で進行する。ただし誌面の関係で図15(c)と図16(c)は記載を省略している。
その後ガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに陽極酸化可能な低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、ハーフトーン露光技術により絵素電極22も兼ねるドレイン電極21上と電極端子5,6上の87Aの膜厚が例えば3μmと信号線12上の87Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン87A,87Bを形成し、感光性樹脂パターン87A,87Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図15(f)と図16(f)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出している中間電極を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン87A,87Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン87Bが消失して信号線12(35A)が露出すると共にドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上に膜減りした感光性樹脂パターン87Cをそのまま残すことができる。そして膜減りした感光性樹脂パターン87Cをマスクとして図15(g)と図16(g)に示したように信号線12を陽極酸化して信号線12の表面に酸化層69(12)を形成する。番号は付与しないが露出しているソース・ドレイン電極34A1,34A2の表面にもTiO2、Ta2O5、SiO2等の酸化層が形成される。
陽極酸化終了後、感光性樹脂パターン87Cを除去すると図15(h)と図16(h)に示したようにその側面に陽極酸化層69(35B)を形成された低抵抗金属層35Bよりなる絵素電極と低抵抗金属層35A,35Cよりなる電極端子6,5が露出する。
さらにソース・ドレイン電極34A1,34A2上の酸化層と信号線12上の陽極酸化層69(12)をマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図15(i)と図16(i)に示したように透明導電層91A〜91Cが露出し、夫々信号線の電極端子6A、絵素電極22及び走査線の電極端子5Aとして機能する。このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例8が完了する。蓄積容量15の構成に関しては実施例7と同一である。
このように実施例7と実施例8では走査線の形成工程とコンタクトの形成工程とをハーフトーン露光技術を用いて同一のフォトマスクで処理する事により製造工程の削減を推進し4枚のフォトマスクを用いて液晶表示装置を得ているが、本発明者は更なる合理化の組合せが存在することを発案するに至り、それによって3枚マスク・プロセスが可能となるのでそれを以下に説明する。
実施例9では実施例7と同様に先ずガラス基板2の一主面上にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第1の金属層として例えばCr,Ta,Mo等あるいはそれらの合金やシリサイドを被着する。走査線の側面に形成される絶縁層に陽極酸化層を選択する場合にはその陽極酸化層が絶縁性を保有する必要があり、その場合にはTa単体では抵抗が高いこととAL単体では耐熱性が乏しいことを考慮すると、既に述べたように走査線の低抵抗化のために走査線の構成としては耐熱性の高いAL(Zr,Ta,Nd)合金等の単層構成あるいはAL/Ta,Ta/AL/Ta,AL/AL(Ta,Zr,Nd)合金等の積層構成が選択可能である。
次にガラス基板2の全面にPCVD装置を用いてゲート絶縁層となる第1のSiNx層30、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第1の非晶質シリコン層31、及びチャネルを保護する絶縁層となる第2のSiNx層32と3種類の薄膜層を例えば、0.3−0.05−0.1μm程度の膜厚で順次被着し、そして図17(a)と図18(a)に示したように保護絶縁層形成領域、すなわちゲート電極11A上の領域83Aの膜厚が例えば2μmで、走査線11と蓄積容量線16に対応した領域83B上の膜厚1μmより厚い感光性樹脂パターン83A,83Bをハーフトーン露光技術により形成し、感光性樹脂パターン83A,83Bをマスクとして第2のSiNx層32、第1の非晶質シリコン層31、ゲート絶縁層30及び第1の金属層を選択的に除去してガラス基板2を露出する。走査線11の線幅は抵抗値の関係から最小でも通常10μm以上の大きさを有するので83B(中間調領域)を形成するためのフォトマスクの作製もその仕上がり寸法の精度管理も容易である。
続いて酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン83A,83Bを1μm以上膜減りさせると図18(b)に示したように感光性樹脂パターン83Bが消失して第2のSiNx層32A,32B(図示せず)が露出すると共にゲート電極11A上の保護絶縁層形成領域上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン83Cをそのまま残す形成することができる。上記酸素プラズマ処理ではパターン寸法の変化を抑制するため異方性を強めることが望ましい。具体的にはRIE方式、さらに高密度のプラズマ源を有するICP方式やTCP方式の酸素プラズマ処理がより望ましい。あるいはレジストパターンの寸法変化量を見込んでレジストパターン83Aのパターン寸法をあらかじめ大きく設計する、またはレジストパターン83Aのパターン寸法が大きくなるような露光・現像条件でプロセス的な対応を図る等の処置が望ましいことも既に述べた通りである。
引き続き図17(b)と図18(b)に示したように膜減りした感光性樹脂パターン83Cをマスクとして第2のSiNx層32Aをゲート電極11Aよりも幅細く選択的に食刻して保護絶縁層32Dとするとともに走査線11上と蓄積容量線16上の第1の非晶質シリコン層31A,31Bを夫々露出する。
前記感光性樹脂パターン83Cを除去した後、図17(c)と図18(c)に示したようにゲート電極11Aの側面に絶縁層76を形成する。このためには図22に示したように、走査線11(蓄積容量線16も同様であるがここでは図示を略す)を並列に束ねる配線77とガラス基板2の外周部で電着または陽極酸化時に電位を与えるための接続パターン78が必要であり、さらにプラズマCVDによる非晶質シリコン層31とシリコン窒化層30,32の適当なマスク手段を用いた製膜領域79が接続パターン78より内側に限定され、少なくとも接続パターン78が露出している必要がある。接続パターン78に刃先の鋭い鰐口クリップ等の接続手段を用いて走査線11に+(プラス)電位を与えてエチレングリコールを主成分とする化成液中にガラス基板2を浸透させて陽極酸化を行うと走査線11がAL系の合金であれば、例えば化成電圧200Vで0.3μmの膜厚を有するアルミナ(AL2O3)が形成される。電着の場合には先述したようにペンダントカルボシキル基含有ポリイミド電着液を用いて電着電圧数Vで0.3μmの膜厚を有するポリイミド樹脂層が形成される。なお実施例9と実施例10では絶縁層76を形成することにより走査線11上のゲート絶縁層30Aに生じているピンホールが絶縁層であるアルミナまたはポリイミド樹脂で埋められるため、走査線11と後述するソース・ドレイン配線12,21との間の層間短絡が抑制され、歩留が向上する副次的な効果もあることを忘れてはならない。
この後は実施例3と同一の製造工程を進行するので説明を簡略に行うが、PCVD装置を用いてガラス基板2の全面に不純物として例えば燐を含む第2の非晶質シリコン層33を例えば0.05μm程度の膜厚で被着し、さらにSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層としてTi,Cr,Mo等の耐熱金属またはそれらのシリサイドよりなる薄膜層34を被着した後、画像表示部外の領域で走査線11と蓄積容量線16のコンタクト形成領域に開口部63A,65Aを有するとともに絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン電極形成領域、すなわち保護絶縁層32Dと一部重なる一対の領域81A1,81A2の膜厚が例えば2μmと他の領域81Bの膜厚1μmよりも厚い感光性樹脂パターン81A1,81A2及び81Bをハーフトーン露光技術により形成する。そして図17(d)と図18(d)に示したように感光性樹脂パターン81A1,81A2及び81Bをマスクとして開口部63A,65A内に露出している耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31A,31Bを順次食刻し、開口部63A,65A内に夫々ゲート絶縁層30A,30Bを露出する。
続いて酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン81A1,81A2及び81Bを1μm以上膜減りさせると、図17(e)と図18(e)に示したように感光性樹脂パターン81Bが消失して耐熱金属層34が露出すると共にゲート電極11A上のソース・ドレイン電極形成領域上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン81C1,81C2をそのまま残すことができる。
引き続いて図17(f)と図18(f)に示したように感光性樹脂パターン81C1,81C2をマスクとして耐熱金属層34と第2の非晶質シリコン層33と第1の非晶質シリコン層31を選択的に除去し、保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極を形成し、保護絶縁層32Dとガラス基板2及びゲート絶縁層30A,30Bを露出する。
開口部63A,65Aのエッチング状況は実施例3に記載した通りであり、最終的には走査線11と蓄積容量線16上のゲート絶縁層30A,30Bに形成された開口部63A,65A内に走査線11と蓄積容量線16の一部73と75が夫々露出する。
前記感光性樹脂パターン81C1,81C2を除去した後は実施例3と同様にガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、信号線12上の86Aの膜厚が例えば3μmと絵素電極22も兼ねるドレイン電極21上と電極端子5,6上の86Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン86A,86Bをハーフトーン露光技術により形成し、感光性樹脂パターン86A,86Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を選択的に除去して図17(g)と図18(g)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで91Bと35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に開口部63A内に露出している走査線の一部73を含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン86A,86Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン86Bが消失してドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上の低抵抗金属層35A〜35Cが露出すると共に信号線12上にのみ膜減りした感光性樹脂パターン86Cをそのまま残すことができるので、膜減りした感光性樹脂パターン86CをマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去して、図17(h)と図18(h)に示したように透明導電性の絵素電極22と透明導電性の電極端子5A,6Aを形成する。
このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例9が完了する。実施例9でも感光性樹脂パターン86Cは液晶に接しているので、感光性樹脂パターン86Cはノボラック系の樹脂を主成分とする通常の感光性樹脂ではなく、純度が高く主成分にアクリル樹脂やポリイミド樹脂を含む耐熱性の高い感光性有機絶縁層を用いることが大切である。蓄積容量15の構成に関しては図17(h)に示したように絵素電極22と蓄積容量線16とがゲート絶縁層30Bを介して平面的に重なっている領域51(右下がり斜線部)が蓄積容量15を構成する場合を例示しており、実施例7と同一である。
実施例1と実施例2の関係と同様に実施10では実施例9に最小限度の工程数の追加で有機絶縁層に代わるパシベーション技術を具備させるものである。実施例10では図19(f)と図20(f)に示したように微細加工技術により保護絶縁層32Dと一部重なり耐熱金属層34A1と第2の非晶質シリコン層33A1との積層よりなるソース電極と同じく耐熱金属層34A2と第2の非晶質シリコン層33A2との積層よりなるドレイン電極と、画像表示部外の領域で走査線11上と蓄積容量線16上のゲート絶縁層30A,30Bに夫々コンタクト(開口部)63A,65Aを形成するまでは実施例9と同一の製造工程で進行する。ただし、誌面の関係で図19(b)、図19(e)、図20(b)及び図20(e)は記載を省略する。
その後ガラス基板2の全面にSPT等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層91として例えばIZOまたはITOを被着し、さらに陽極酸化可能な低抵抗金属層として膜厚0.3μm程度のALまたはAL(Nd)合金薄膜層35を順次被着した後、ハーフトーン露光技術により絵素電極22も兼ねるドレイン電極21上と電極端子5,6上の87Aの膜厚が例えば3μmと信号線12上の87Bの膜厚1.5μmよりも厚い感光性樹脂パターン87A,87Bを形成し、感光性樹脂パターン87A,87Bを用いてALまたはAL(Nd)合金薄膜層35と透明導電層91を除去して図19(g)と図20(g)に示したようにソース電極34A1の一部を含んで透明導電層91Aと低抵抗金属層35Aとの積層よりなりソース配線も兼ねる信号線12と、ドレイン電極34A2の一部を含んで透明導電層91Bと低抵抗金属層35Bとの積層よりなり絵素電極22も兼ねる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極21を選択的に形成し、ソース・ドレイン配線12,21の形成と同時に露出しているコンタクト(開口部)63A,65Aを含んで走査線の電極端子5と信号線の一部よりなる電極端子6も同時に形成する。
ソース・ドレイン配線12,21の形成後、酸素プラズマ等の灰化手段により上記感光性樹脂パターン87A,87Bを1.5μm以上膜減りさせると感光性樹脂パターン87Bが消失して信号線12(35A)が露出すると共にドレイン電極も兼ねる絵素電極22上と電極端子5,6上に膜減りした感光性樹脂パターン87Cをそのまま残すことができる。そして膜減りした感光性樹脂パターン87Cをマスクとして図19(h)と図20(h)に示したように信号線12を陽極酸化して信号線12の表面に酸化層69(12)を形成する。番号は付与しないが露出しているソース・ドレイン電極34A1,34A2の表面にもTiO2、Ta2O5、SiO2等の酸化層が形成される。
陽極酸化終了後、感光性樹脂パターン87Cを除去すると図19(i)と図20(i)に示したようにその側面に陽極酸化層69(35B)を形成された低抵抗金属層35Bよりなる絵素電極と低抵抗金属層35A,35Cよりなる電極端子6,5が露出する。
さらにソース・ドレイン電極34A1,34A2上の酸化層と信号線12上の陽極酸化層69(12)をマスクとしてALまたはAL(Nd)合金よりなる低抵抗金属層35A〜35Cを除去すると、図19(j)と図20(j)に示したように透明導電層91A〜91Cが露出し、夫々信号線の電極端子6A、絵素電極22及び走査線の電極端子5Aとして機能する。このようにして得られたアクティブ基板2とカラーフィルタとを貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例10が完了する。蓄積容量15の構成に関しては実施例9と同一である。
本発明の実施例1にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例1にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例2にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例2にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例3にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例3にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例4にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例4にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例5にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例5にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例6にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例6にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例7にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例7にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例8にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例8にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例9にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例9にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 本発明の実施例10にかかる表示装置用半導体装置の平面図 本発明の実施例10にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図 実施例7と実施例8における絶縁層形成のための接続パターンの配置図 実施例9と実施例10における絶縁層形成のための接続パターンの配置図 液晶パネルの実装状態を示す斜視図 液晶パネルの等価回路図 液晶パネルの断面図 従来例のアクティブ基板の平面図 従来例のアクティブ基板の製造工程断面図 合理化されたアクティブ基板の平面図 合理化されたアクティブ基板の製造工程断面図
符号の説明
1:液晶パネル
2:アクティブ基板(ガラス基板)
3:半導体集積回路チップ
4:TCPフィルム
5:走査線の電極端子、走査線の一部
6:信号線の電極端子、信号線の一部
9:カラーフィルタ(対向するガラス基板)
10:絶縁ゲート型トランジスタ
11:走査線
11A:(ゲート配線、ゲート電極)
12:信号線(ソース電極、ソース配線)
16:蓄積容量線
17:液晶
19:偏光板
20:配向膜
21:ドレイン電極、ドレイン配線
22:(透明導電性の)絵素電極
30,30A,30B,30C:ゲート絶縁層(第1のSiNx層)
31,31A,31B,31C:(不純物を含まない)第1の非晶質シリコン層
32,32A,32B,32C:第2のSiNx層
32D:保護絶縁層(エッチストップ層、チャネル保護層)
33,33A1,33A2,33B,33C:(不純物を含む)第2の非晶質シリコン層
34,34A1,34A2:(陽極酸化可能な)耐熱金属層
35,35A,35B,35C:(陽極酸化可能な)低抵抗金属層(AL)
37:パシベーション絶縁層
38:(絵素電極上の)開口部
50,51:蓄積容量形成領域
62:(ドレイン電極上の)開口部
63,63A:(走査線上の)開口部
64,64A:(信号線上の)開口部
65,65A:(対向電極上の)開口部
66:不純物を含む酸化シリコン層
68:陽極酸化層(酸化チタン,TiO2)
69:陽極酸化層(アルミナ,Al2O3)
73:走査線の一部
75:蓄積容量線の一部
76:走査線の側面に形成された絶縁層
81A1,81A2,81B,82A,82B,83A,83B,85A,85B,
87A,87B:(ハーフトーン露光で形成された)感光性樹脂パターン
86A,86B:(ハーフトーン露光で形成された)感光性有機絶縁層パターン
91,91A,91B,91C:透明導電層

Claims (11)

  1. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなる走査線が形成され、ゲート電極上に1層以上のゲート絶縁層を介して不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、前記ソース電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部を含んで透明導電性の走査線の電極端子が形成され、画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなる走査線が形成され、ゲート電極上に1層以上のゲート絶縁層を介して不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、前記ソース電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上とゲート絶縁層上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部と開口部周辺の第1の半導体層を含み形成された第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる中間電極上に透明導電性の走査線の電極端子が形成され、画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなりその側面に絶縁層を有する走査線が形成され、前記走査線上に1層以上のゲート絶縁層が形成され、ゲート電極上のゲート絶縁層上に不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上と第1の透明性絶縁基板上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、前記ソース電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部と開口部周辺の保護絶縁層と第1の半導体層を含み形成された第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる中間電極上に透明導電性の走査線の電極端子が形成され、画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなりその側面に絶縁層を有する走査線が形成され、前記走査線上に1層以上のゲート絶縁層が形成され、ゲート電極上のゲート絶縁層上に不純物を含まない第1の半導体層が島状に形成され、前記第1の半導体層上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層が形成され、画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部が形成されて開口部内に走査線の一部が露出し、前記保護絶縁層の一部上と第1の半導体層上と第1の透明性絶縁基板上に不純物を含む第2の半導体層と耐熱金属層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極が形成され、前記ソース電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電層とその表面上に感光性有機絶縁層を有する低抵抗金属層との積層よりなる信号線と、前記ドレイン電極の一部上と第1の透明性絶縁基板上に透明導電性の絵素電極と、前記開口部を含んで透明導電性の走査線の電極端子が形成され、画像表示部外の領域で前記信号線上の感光性有機絶縁層と低抵抗金属層が除去されて透明導電性の信号線の電極端子が露出していることを特徴とする液晶表示装置。
  5. 走査線の側面に形成された絶縁層が有機絶縁層であることを特徴とする請求項3または4に記載の液晶表示装置。
  6. 第1の金属層が陽極酸化可能な金属層よりなり走査線の側面に形成された絶縁層が陽極酸化層であることを特徴とする請求項3または4に記載の液晶表示装置。
  7. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなる走査線を形成する工程と、
    1層以上のゲート絶縁層と不純物を含まない第1の非晶質シリコン層と保護絶縁層を順次被着する工程と、
    ゲート電極上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層を形成して前記第1の非晶質シリコン層を露出する工程と、
    不純物を含む第2の非晶質シリコン層と耐熱金属層を被着する工程と、
    前記保護絶縁層と一部重なるように耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極を形成して保護絶縁層とゲート絶縁層を露出する工程と、
    画像表示部外の領域で走査線上のゲート絶縁層に開口部を形成して走査線の一部を露出する工程と、
    透明導電層と低抵抗金属層を被着後、前記ソース電極と一部重なるようにソース配線(信号線)と、前記ドレイン電極と一部重なるように絵素電極も兼ねるドレイン配線と、前記開口部を含んで走査線の電極端子と、画像表示部外の領域で信号線の一部よりなる信号線の電極端子に対応し、信号線上の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして低抵抗金属層と透明導電層を選択的に除去してソース・ドレイン配線と、走査線と信号線の電極端子を形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少して絵素電極上と走査線と信号線の電極端子上の低抵抗金属層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性有機絶縁層パターンをマスクとして露出している低抵抗金属層を除去し、透明導電性の絵素電極と透明導電性の走査線と信号線の電極端子を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
  8. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなる走査線を形成する工程と、
    1層以上のゲート絶縁層と不純物を含まない第1の非晶質シリコン層と保護絶縁層を順次被着する工程と、
    ゲート電極上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層を形成して前記第1の非晶質シリコン層を露出する工程と、
    不純物を含む第2の非晶質シリコン層と耐熱金属層を被着する工程と、
    画像表示部外の領域で走査線のコンタクト形成領域上に開口部を有し、前記保護絶縁層と一部重なる一対のソース・ドレイン電極形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性樹脂パターンを形成する工程と、
    前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内の耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層と第1の非晶質シリコン層を除去してゲート絶縁層を露出する工程と、
    前記感光性樹脂パターンの膜厚を減少して前記耐熱金属層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして保護絶縁層と一部重なり耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極を形成して保護絶縁層とゲート絶縁層を露出するとともに前記開口部内のゲート絶縁層を除去して走査線の一部を露出する工程と、
    透明導電層と低抵抗金属層を被着後、前記ソース電極と一部重なるようにソース配線(信号線)と、前記ドレイン電極と一部重なるように絵素電極も兼ねるドレイン配線と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子と、画像表示部外の領域で信号線の一部よりなる信号線の電極端子に対応し、信号線上の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして低抵抗金属層と透明導電層を選択的に除去してソース・ドレイン配線と、走査線と信号線の電極端子を形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少して絵素電極上と走査線と信号線の電極端子上の低抵抗金属層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性有機絶縁層パターンをマスクとして露出している低抵抗金属層を除去し、透明導電性の絵素電極と透明導電性の走査線と信号線の電極端子を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
  9. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層よりなる走査線を形成する工程と、
    1層以上のゲート絶縁層と不純物を含まない第1の非晶質シリコン層と保護絶縁層を順次被着する工程と、
    走査線のコンタクト形成領域上に開口部を有しゲート電極上の保護絶縁層形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性樹脂パターンを形成する工程と、
    前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内の保護絶縁層と第1の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を除去して走査線の一部を露出する工程と、
    前記感光性樹脂パターンの膜厚を減少して前記保護絶縁層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとしてゲート電極上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層を残して第1の非晶質シリコン層を露出する工程と、
    不純物を含む第2の非晶質シリコン層と耐熱金属層を被着する工程と、
    前記保護絶縁層と一部重なるように耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極を形成して保護絶縁層とゲート絶縁層を露出するとともに前記走査線の一部を含んで耐熱金属層と第2非晶質シリコン層との積層よりなる中間電極を形成する工程と、
    透明導電層と低抵抗金属層を被着後、前記ソース電極と一部重なるようにソース配線(信号線)と、前記ドレイン電極と一部重なるように絵素電極も兼ねるドレイン配線と、前記中間電極を含んで走査線の電極端子と、画像表示部外の領域で信号線の一部よりなる信号線の電極端子に対応し、信号線上の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして低抵抗金属層と透明導電層を選択的に除去してソース・ドレイン配線と、走査線と信号線の電極端子を形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少して絵素電極上と走査線と信号線の電極端子上の低抵抗金属層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性有機絶縁層パターンをマスクとして露出している低抵抗金属層を除去し、透明導電性の絵素電極と透明導電性の走査線と信号線の電極端子を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
  10. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層と1層以上のゲート絶縁層と不純物を含まない第1の非晶質シリコン層と保護絶縁層を順次被着する工程と、
    走査線に対応し、画像表示部外の領域で走査線のコンタクト形成領域上の膜厚が他の領域よりも薄い感光性樹脂パターンを形成する工程と、
    前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記保護絶縁層と第1の非晶質シリコン層とゲート絶縁層と第1の金属層を順次食刻する工程と、
    前記感光性樹脂パターンの膜厚を減少してコンタクト形成領域上の保護絶縁層を露出する工程と、
    走査線の側面に絶縁層を形成する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記コンタクト形成領域の保護絶縁層と第1の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を食刻して走査線の一部を露出する工程と、
    ゲート電極上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層を選択的に形成して前記第1の非晶質シリコン層を露出する工程と、
    不純物を含む第2の非晶質シリコン層と耐熱金属層を被着する工程と、
    前記保護絶縁層と一部重なるように耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極を形成して保護絶縁層と第1の透明性絶縁基板を露出するとともに前記走査線の一部を含んで耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層との積層よりなる中間電極を形成する工程と、
    透明導電層と低抵抗金属層を被着後、前記ソース電極と一部重なるようにソース配線(信号線)と、前記ドレイン電極と一部重なるように絵素電極も兼ねるドレイン配線と、前記中間電極を含んで走査線の電極端子と、画像表示部外の領域で信号線の一部よりなる信号線の電極端子に対応し、信号線上の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして低抵抗金属層と透明導電層を選択的に除去してソース・ドレイン配線と、走査線と信号線の電極端子を形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少して絵素電極上と走査線と信号線の電極端子上の低抵抗金属層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性有機絶縁層パターンをマスクとして露出している低抵抗金属層を除去し、透明導電性の絵素電極と透明導電性の走査線と信号線の電極端子を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
  11. 一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第1の透明性絶縁基板と、前記第1の透明性絶縁基板と対向する第2の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、
    少なくとも第1の透明性絶縁基板の一主面上に1層以上の第1の金属層と1層以上のゲート絶縁層と不純物を含まない第1の非晶質シリコン層と保護絶縁層を順次被着する工程と、
    走査線に対応し、ゲート電極上の保護絶縁層形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性樹脂パターンを形成する工程と、
    前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記保護絶縁層と第1の非晶質シリコン層とゲート絶縁層と第1の金属層を順次食刻する工程と、
    前記感光性樹脂パターンの膜厚を減少して前記保護絶縁層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとしてゲート電極上にゲート電極よりも幅細く保護絶縁層を残して前記第1の非晶質シリコン層を露出する工程と、
    走査線の側面に絶縁層を形成する工程と、
    不純物を含む第2の非晶質シリコン層と耐熱金属層を被着する工程と、
    画像表示部外の領域で走査線のコンタクト形成領域上に開口部を有し、前記保護絶縁層と一部重なる一対のソース・ドレイン電極形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性樹脂パターンを形成する工程と、
    前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内の耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層と第1の非晶質シリコン層を除去してゲート絶縁層を露出する工程と、
    前記感光性樹脂パターンの膜厚を減少して前記耐熱金属層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記保護絶縁層と一部重なるように耐熱金属層と第2の非晶質シリコン層との積層よりなる一対のソース・ドレイン電極を形成して保護絶縁層と第1の透明性絶縁基板を露出するとともに前記開口部内のゲート絶縁層を除去して走査線の一部を露出する工程と、
    透明導電層と低抵抗金属層を被着後、前記ソース電極と一部重なるようにソース配線(信号線)と、前記ドレイン電極と一部重なるように絵素電極も兼ねるドレイン配線と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子と、画像表示部外の領域で信号線の一部よりなる信号線の電極端子に対応し、信号線上の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして低抵抗金属層と透明導電層を選択的に除去してソース・ドレイン配線と、走査線と信号線の電極端子を形成する工程と、
    前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少して絵素電極上と走査線と信号線の電極端子上の低抵抗金属層を露出する工程と、
    前記膜厚を減ぜられた感光性有機絶縁層パターンをマスクとして露出している低抵抗金属層を除去し、透明導電性の絵素電極と透明導電性の走査線と信号線の電極端子を形成する工程とを有する液晶表示装置の製造方法。
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