JP4693219B2 - 液晶表示装置のtftアレイ基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、薄膜トランジスタアレイ基板(以下、TFTアレイ基板という)を用いた液晶表示装置およびTFTアレイ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、液晶表示装置は、対向する2枚の基板間に液晶を挟持して構成され、この液晶に電圧を印加することによって表示を得ている。液晶に電圧を印加する方法はいくつかあるが、なかでも、一方の基板上に多数の画素電極をマトリックス状に配列し、さらに各画素電極ごとにFET(電界効果トランジスタ)などの非線形特性を有する能動素子を設け、これら能動素子のスイッチング動作によって各画素電極に電位を与えて液晶に電圧を印加するアクティブマトリックス液晶表示装置は、良好な画質が得られるため広く適用されている。特に、能動素子として薄膜トランジスタ(以下、TFTという)を使用するTFT液晶表示装置は、多階調、高コントラストの表示が可能であり、好んで使用されている。
【0003】
このTFT液晶表示装置において、TFTを有する基板(以下、TFTアレイ基板という)の製造には、通常、写真製版法が用いられる。
【0004】
写真製版法は、薄膜上に塗布したフォトレジストの一部を露光および現像によって除去してレジストパターンとし、レジストパターンに覆われていない部分の薄膜をエッチングによって除去して、薄膜による微細なパターンを形成する(以下、パターニングという)手法である。
【0005】
写真製版法は数μm程度の高精度の加工が可能である反面、高価な露光装置や感光剤などを必要とすることから、コストが高くなるというデメリットも有する。このため、TFTアレイ基板の製造工程において写真製版の回数を低減することは、製造コストの低減につながり重要である。
【0006】
図18〜図22を使用して、従来の技術によるTFTアレイ基板の製造工程を説明する。図18〜図22は、TFTアレイ基板上の一画素電極およびTFTについて、その製造方法を示した図である。
【0007】
まず、ガラスなどの透明絶縁基板上に、スパッタなどによってCr、Al、Moなどの導電膜1を100〜500nm程度堆積させる。次に、第1の写真製版工程によって導電膜1をパターニングし、ゲート信号線51、共通蓄積容量線52などを形成する。この状態が図18である。
【0008】
次に、CVDなどにより、まずSiN、SiO2などの絶縁膜2を、つぎにSiなどの半導体層3を、連続して成膜する。絶縁膜2の厚さは100〜800nm程度、半導体膜3の厚さは50〜300nm程度である。半導体層3は、a−Siなどの上部に電気接続性を高めるためのn−a−Siなどを堆積させた2層構造となっているのが通常であるが、ここではこれらを一括して半導体層3とする。次に、第2の写真製版工程により半導体層3をパターニングし、トランジスタ部53を形成する。この状態が図19である。
【0009】
さらに、第3の写真製版工程により絶縁膜2の一部を除去するパターニングを行ない、コンタクトホールとする。コンタクトホールは、TFTアレイ基板の表示領域外に位置する端子部に形成されるため、図示されてはいない。
【0010】
次に、スパッタによりITO(インジウムスズ酸化物)などの透明導電膜5aを10〜200nm程度堆積させる。第4の写真製版工程によって、透明導電膜5aのパターニングを行ない画素電極56を形成する。この状態が図20である。
【0011】
さらに、スパッタなどで導電膜4を50〜600nm程度堆積させ、第5の写真製版工程によりパターニングを行ない、ソース信号線57、ドレイン電極59などを形成する。ソース信号線57、ドレイン電極59の形成後に、チャネル部61の半導体層3をハーフエッチングして導電性の高いn−a−Siを除去することにより、TFTが完成する。この状態が図21である。
【0012】
その後、通常は、CVDなどにより、TFTの保護などを目的としたSiNなどの絶縁膜6を50〜1000nm堆積させる。最後に、第6の写真製版工程によって絶縁膜6の一部を除去するパターニングを行ない、端子部のコンタクトホールと、画素電極上の枠開け構造を形成する。この状態が図22(b)である。なお、絶縁膜6の堆積および第6の写真製版工程は行なわない場合もある。
【0013】
以上説明したように、従来の技術によるTFTアレイ基板の製造には5〜6回の写真製版工程を要しており、高価な露光装置や感光剤が多数あるいは大量に必要であって、製造コストの上昇につながっていた。
【0014】
写真製版の工程を削減し、4回の写真製版工程でTFTアレイ基板を製造する方法が、特開昭61−188967号公報明細書に開示されている。この製造方法を、図23を用いて説明する。
【0015】
この製造方法では、まず第1の写真製版工程によってゲート信号線51、共通蓄積容量線52などを形成する。次に、絶縁膜2、半導体層3および導電膜4を連続して成膜し、第2の写真製版工程によってこれら絶縁膜2、半導体層3および導電膜4の不要部分を除去する。その後、透明導電膜5aを堆積させ、第3の写真製版工程によって、透明導電膜5aおよび導電膜4の不要部分を除去する。この状態が図23に示してある。最後に、保護用の絶縁膜6を形成し、第4の写真製版工程によって絶縁膜6の一部を除去する。
【0016】
この製造方法では、絶縁膜2、半導体層3および導電膜4のパターニングを1回の写真製版工程によって行なうことにより、合計4回の写真製版工程でTFTアレイ基板を製造することを可能としている。しかし、パターニングにおいて行なわれるエッチングの手法、条件などが絶縁膜2、半導体層3および導電膜4ごとに異なっていること、またエッチング液やエッチングガスの濃度、温度などといったエッチング条件をTFTアレイ基板の全面において均一に保つことは難しいこと、などから、各膜、各層そしてTFTアレイ基板上の位置によってエッチング量に差が生じ、図23に示したように、導電膜4が大きめに残って絶縁膜2、半導体層3上ではみ出し、庇形状を形成することがある。
【0017】
庇形状が形成された場合、続く工程での透明導電膜5aの堆積時に段切れGが発生して、製品不良となってしまう。庇形状がTFTアレイ基板表面のごく1部分にでも存在すると、製品として使用することはできない。したがって、この製造方法には、歩留まりが極めて低くなるといった問題がある。
【0018】
つまり、この製造方法は、せっかく写真製版工程を4回に削減したにもかかわらず、かえって製造コストが上昇しかねないという課題を有している。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の課題を解決するものであり、従来は5〜6回必要であった写真製版の工程を3〜4回に削減でき、かつ製造不良の少なく高歩留まりなTFTアレイ基板製造工程を実現し、製造コストの低いTFTアレイ基板および液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁性基板上に少なくとも第1の導電膜、第1の絶縁膜、半導体層、第2の導電膜および第3の導電膜(または反射膜)をこの順に設けてなるTFTアレイ基板において、第1の絶縁膜、半導体層および第2の導電膜を同一のレジストパターンによりパターニングし、かつパターニング時にオーバーエッチをかけることにより、第3の導電膜(または反射膜)堆積時の段切れを防止した。
【0021】
しかも、第2の導電膜および第3の導電膜(または反射膜)をエッチングする際に第1の導電膜が同時にエッチングされてしまうことのないように、材料およびエッチング手法を選定した。すなわち、たとえば前記第1の導電膜がAlまたはAl系合金上に、Alを対象とするエッチングに対し耐性のある材料であるCr、Ti、Wを堆積させてなり、前記第2の導電膜がMo、またはMo上にAlもしくはAl系合金を堆積させてなり、前記第3の導電膜または反射膜が、ITO、またはMo、またはMo上にAlもしくはAl系合金を堆積させている。これにより、前記第3の導電膜または反射膜および前記第2の導電膜と、前記第1の導電膜とが選択的にエッチングされる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
【0023】
実施の形態1
本発明の第1の実施の形態を、図1〜図4を用いて説明する。図1〜図4は、TFTアレイ基板上の一画素電極およびTFTについて、その製造方法を示した図である。
【0024】
まず、ガラスなどの透明絶縁基板上に、スパッタなどにより導電膜1を50〜1000nm程度堆積させる。導電膜1は低抵抗なものが好ましく、Al、Cr、Ta、Moなどが使用される。本実施の形態では、一例としてAl上にAl窒化物を形成したものを使用した。
【0025】
Al上にAl窒化物を堆積させるのは、次の理由によるものである。導電膜1をパターニングしてゲート信号線の端子部が形成されるが、表面にAlが露出した状態のままでは自然酸化膜の形成による抵抗増大が生じやすい。そこで対策として、後の工程で堆積させるITOの膜によってゲート信号線の端子部を被覆することが望ましい。しかし、AlとITOとを直接接触させると、Al酸化膜が形成されかえって接触抵抗が増大してしまう。Al上にAl窒化物を形成しておくことで、ITOの酸素がAlに侵入することを防止でき、酸化膜の形成による接触抵抗の増大のない安定した端子部が形成できる。
【0026】
次に、第1の写真製版工程により、導電膜1のパターニングを行ない、ゲート信号線51、ゲート信号線の端子部および共通蓄積容量線52を形成する。この状態を図1に示す。なおゲート信号線の端子部は、図1の領域外に位置するため図示されていない。
【0027】
図1では、共通蓄積容量線52の集合引き出し部52aと各配線部52bとが接続されているが、集合引き出し部52aと各配線部52bとを分離させておき、あとの工程で堆積させるITO(透明導電膜5a)により両者をを電気的に接続するようにするとよい。集合引き出し部52aと各配線部52bとを分離させることにより、この部分の容量を小さくすることができ、のちの工程で導電膜4を堆積させる場合に、共通蓄積容量線52と導電膜4との電位が異なることによって生じる絶縁破壊を防ぐことができる。
【0028】
次に、CVDなどにより、SiNなどの絶縁膜2を100〜800nm程度堆積させ、続いて半導体層3を堆積させる。半導体層3は、Siなどの半導体層を30〜500nm程度、Pなどをドープしたn型のSiなどを5〜200nm程度堆積させてなる。さらに、スパッタなどにより導電膜4を50〜1000nm程度堆積させる。
【0029】
導電膜4はゲート信号線に使用される材料(つまり導電膜1)とは別種の材料とし、導電膜4のエッチング時にゲート信号線が同時にエッチングされてしまわないようにすることが好ましい。ただし、導電膜4の膜厚が十分小さい場合には、導電膜1と導電膜4を同種の材料とすることも可能である。本実施の形態では、一例としてCrを200nm程度堆積させた。
【0030】
次に、第2の写真製版工程でトランジスタ部53、ソース信号線部54、蓄積容量部55の形成を行なう。この状態が図2である。図2を参照して、この第2の写真製版工程を詳しく説明する。
【0031】
まず導電膜4上にフォトレジストを塗布、露光と現像を行ない所定のパターンを有するレジストパターンを形成する。このレジストパターンを使用して、導電膜4をエッチングする。エッチングにはドライ法とウェット法の2通りがあるが、ここでは硝酸第二セリウムアンモニウムを含んだ酸性のエッチング液でウェットエッチングを行なう。
【0032】
エッチングは、通常、エッチングによって形成される導電膜4のパターンが、レジストパターンと完全に一致するように実施される。このときのエッチング処理の時間を、ジャストエッチ時間という。本実施の形態では、エッチング処理の時間をジャストエッチ時間よりも長くする(オーバーエッチする)ことにより、導電膜4のパターンをレジストパターンよりも小さく形成する。前記した庇形状の形成を防止するために、オーバーエッチは、少なくともジャストエッチ時間の20%以上かけることが望ましい。
【0033】
次に、同じレジストパターンで、半導体層3および絶縁膜2をエッチングする。エッチングにはドライ法とウェット法とがあるが、ここではドライエッチング法で、半導体層3および絶縁膜2を連続してエッチングする。
【0034】
すでに説明したように、このエッチングによるパターン形成時に導電膜4、半導体膜3、絶縁膜2の断面に庇形状が形成されると、続く工程で透明導電膜5aを成膜する際に段切れが生じ、製品不良となってしまう。特に、導電膜4のエッチングと半導体膜3および絶縁膜2のエッチングとは、エッチング手法が異なり、別個のエッチング装置によって行なわれることが多いため、エッチング精度の違いから導電膜4と半導体膜3および絶縁膜2のあいだにエッチング量の差が生じ、TFTアレイ基板上の一部で庇形状が形成されやすい。
【0035】
そこで、本実施の形態では、導電膜4にオーバーエッチをかけることにより、導電膜4のパターンを半導体層3および絶縁膜2のパターンよりも少なくとも0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上小さくし、TFTアレイ基板の全領域で、庇形状が形成されることがないようにした。同じ理由から、半導体層3のパターンは絶縁膜2のパターンと少なくとも同じ寸法、好ましくは0.1μm以上小さく形成することが望ましい。
【0036】
段切れ防止の方法としては、導電膜4、半導体膜3、絶縁膜2のパターンの側面を、それぞれTFT基板に対し85°以下の角度を有する傾斜面とすることも同様の効果がある。
【0037】
また、このとき、蓄積容量部55の半導体層3のパターンは、トランジスタ部53およびソース信号線部54の半導体層3のパターンと分離している必要がある。もし、蓄積容量部55の半導体層3とトランジスタ部53およびソース信号線部54の半導体層3がつながっていると、半導体層3を通して、画素電極に蓄積された電荷がリークしてしまうからである。
【0038】
また、トランジスタ部53とソース信号線部54との接続部分の半導体層3は、ゲート信号線51上でかつゲート信号線51のパターンからはみ出さないことが望ましい。これは、次の理由によるものである。
【0039】
液晶表示装置として本発明のTFTアレイ基板を使用する場合、基板の裏面(断面図の下方)から光が照射されることになる。このとき、ゲート信号線51のパターンからはみ出した半導体層3には光が当たり、励起して導電体となる。もし、トランジスタ部53とソース信号線部54との接続部分の半導体層3が、ゲート信号線51のパターンからはみ出していると、この部分の半導体層3(光励起して導電体となる)を通って、画素に蓄積された電荷がソース信号線へとリーク(光リーク)し画質の劣化をもたらす。トランジスタ部53とソース信号線部54との接続部分の半導体層3を、ゲート信号線51からはみ出さないように形成し、光が当たることを防止することにより、この光リークによる画質劣化を防ぐことができる。
【0040】
次に、ITOなどの透明導電膜5aをスパッタなどにより10〜500nm程度堆積させる。次に、第3の写真製版工程によってパターニングを行ない、画素電極56、ソース信号線57、ソース電極62およびドレイン電極59を形成する。この状態が図3である。図3を参照して、第3の写真製版工程を詳しく説明する。
【0041】
まず、透明導電膜5aをエッチングする。次に、導電膜4を硝酸第二セリウムアンモニウムでエッチングし、さらに半導体層3をハーフエッチし上部のn型Siを取り除く。チャネル部61の導電膜4および半導体層3上部のn型Siが取り除かれTFTが完成する。なお、各エッチングの際、ゲート配線51がエッチングされないよう、ゲート配線51、透明導電膜5aおよび導電膜4の材料あるいはエッチングの手法を選択することが望ましい。
【0042】
ソース電極62およびドレイン電極59のパターンはゲート信号線51との短絡を避けるため、少なくとも絶縁膜2のパターンよりも内側に形成する必要がある。加工装置の精度を考慮すると、1μm以上は内側に形成することが好ましい。ソース信号線57の幅は、第2の写真製版工程で形成したソース信号線部54より大きくしても、小さくしても、同一にしてもよい。
【0043】
この状態から、TFTの半導体層3を表面酸化させることで、TFTアレイ基板として使用することが可能である。
【0044】
本実施の形態では、さらに、TFTの保護およびゲート信号線、ソース信号線の電位が直接液晶に印加されることによる悪影響を緩和するために、第2の絶縁膜6を堆積させる。第4の写真製版工程によって絶縁膜6の一部を除去することにより、端子部のコンタクトホールと、画素電極上の枠開け構造を形成する。この状態が図4(b)である。
【0045】
絶縁膜6は誘電率の低い材料であることが好ましい。これは、画素電極56とソース信号線57との間に形成される容量を小さくすることで、ソース信号線57の負荷が小さくなるからである。
【0046】
また、この絶縁膜6が遮光性のある物質であれば、画素電極の周辺部分に生じる液晶の配向異常領域を遮光することが可能となり、開口率の高く、高輝度の液晶表示装置が得られる。
【0047】
もちろん、この絶縁膜6は絶縁膜2と同じ材料であっても問題はない。
【0048】
以上述べてきたとおり、本実施の形態によれば、従来は6回の写真製版工程が必要であったTFTアレイ基板の製造を4回の写真製版工程で行なうことができ、高価な露光装置および感光剤の使用回数を減らすことができるとともに、段切れによる製品不良を防止することが可能であるため、製造コストを大幅に低減することができる。
【0049】
なお、本実施の形態では、画質を向上させるための蓄積容量を共通蓄積配線を用いて形成する方法を採用したが、蓄積容量を形成しない場合、または蓄積容量をゲート信号線上に形成する場合についてもまったく同様の工程でTFTアレイ基板を製造することができることはいうまでもない。
【0050】
実施の形態2
本発明の第2の実施の形態を、図5〜図7を用いて説明する。本実施の形態は、反射型液晶表示装置に関するものであり、TFTアレイ基板内に反射板を備えている。
【0051】
ガラスなどの絶縁基板の上に、スパッタなどにより導電膜1を50〜1000nm程度堆積させる。導電膜1は低抵抗なものが好ましく、Al、Cr、Ta、Moなどが使用される。本実施の形態ではCrを300nm程度堆積させる。次に第1の写真製版工程により、ゲート信号線51、共通蓄積容量線52を形成する。この状態が図5である。
【0052】
次にCVDなどにより、SiNなどの絶縁膜2を100〜800nm程度堆積させ、続いて半導体層3を堆積させる。半導体層3は、Siなどの半導体層を30〜500nm程度、Pなどをドープしたn型のSiなどを5〜200nm程度堆積させてなる。さらに、スパッタなどにより導電膜4を50〜1000nm程度堆積させる。
【0053】
導電膜4はゲート信号線に使用される材料(つまり導電膜1)とは別種の材料とし、導電膜4のエッチング時にゲート信号線が同時にエッチングされてしまわないようにすることが好ましい。ただし、導電膜4の膜厚が十分小さい場合には、導電膜1と導電膜4を同種の材料とすることも可能である。本実施の形態では、一例としてMoを100nm程度堆積させた。
【0054】
次に、第2の写真製版工程で、まずウェットまたはドライエッチングにより導電膜4をエッチングし、つぎに半導体層3、絶縁膜2をエッチングして、トランジスタ部53、ソース信号線部54、蓄積容量部55を形成する。この状態が図6である。
【0055】
次にスパッタなどの方法で反射率の高い材料を堆積させ反射膜5bを形成する。反射膜5bの材料としては、Al、Agなどが一般的であるが、反射型液晶表示装置の場合には、反射膜5bが導電性である必要はない。本実施の形態では、一例としてAlを100nm堆積させた。
【0056】
次に第3の写真製版工程により、反射膜5bおよび導電膜4を同時にエッチングし、画素電極56およびソース信号線57を形成する。エッチングには、燐酸系のエッチング液を使用した。さらにチャネル部61の半導体層3をハーフエッチすることによりTFTが完成する。この状態が図7である。チャネル部61の半導体層3を酸化させることで、保護膜の形成工程を省略する。
【0057】
以上述べたとおり、本実施の形態によれば、従来5回の写真製版工程が必要であったTFTアレイ基板の製造を、3回の写真製版工程で行なうことができ、高価な露光装置および感光剤の使用回数が減るため、製造コストを低減することができる。
【0058】
なお、本実施の形態では、画質を向上させるための蓄積容量を共通蓄積配線を用いて形成する方法を採用したが、蓄積容量を形成しない場合、または蓄積容量をゲート信号線上に形成する場合についてもまったく同様の工程でTFTアレイ基板を製造することができることはいうまでもない。
【0059】
実施の形態3
本発明の第3の実施の形態を、図8〜図11を用いて説明する。本実施の形態は、IPS(In−Plane−Switching)型の液晶表示装置およびそのTFTアレイ基板に関するものである。
【0060】
まず、ガラスなどの透明絶縁基板上に、スパッタなどにより導電膜1を50〜1000nm程度堆積させる。導電膜1は低抵抗なものが好ましく、Al、Cr、Ta、Moなどが使用される。本実施の形態では、一例としてAlを200nm程度堆積させた。
【0061】
次に、第1の写真製版工程により、ゲート信号線51、共通蓄積容量線52、コモン電極60を形成する。この状態を図8に示す。
【0062】
次にCVDなどにより、SiNなどの絶縁膜2を100〜800nm程度堆積させ、続いて半導体層3を堆積させる。半導体層3は、Siなどの半導体層を30〜500nm程度、Pなどをドープしたn型のSiなどを5〜200nm程度堆積させてなる。さらに、スパッタなどにより導電膜4を50〜1000nm程度堆積させる。
【0063】
導電膜4はゲート信号線に使用される材料(つまり導電膜1)とは別種の材料とし、導電膜4のエッチング時にゲート信号線が同時にエッチングされてしまわないようにすることが好ましい。ただし、導電膜4の膜厚が十分小さい場合には、導電膜1と導電膜4を同種の材料とすることも可能である。本実施の形態では、一例としてCrを300nm程度堆積させた。
【0064】
次に、第2の写真製版工程で、まずウェットまたはドライエッチングにより導電膜4をエッチングし、つぎに半導体層3、絶縁膜2をエッチングして、トランジスタ部53、ソース信号線部54、蓄積容量部55を形成する。この状態を図9に示す。
【0065】
次にスパッタなどの方法で導電性薄膜5cを堆積させる。導電性薄膜5cの材料は、導電性であればよく、透明であっても、また透明でなくてもかまわない。本実施の形態では、一例としてCrを100nm程度堆積させた。
【0066】
次に第3の写真製版工程により、導電性薄膜5cをエッチングし、ドレイン電極59(本実施の形態においては、画素電極でもある)およびソース信号線57を形成する。さらに、ウェットまたはドライエッチングにより導電膜4をエッチングし、つぎに半導体層3をハーフエッチしてn型Siを取り除きTFTが完成する。この状態を図10に示す。
【0067】
本実施の形態では、さらに、TFTの保護およびゲート信号線51、ソース信号線57の電位が直接液晶に印加されることによる悪影響を緩和するために、第2の絶縁膜6を堆積させる。この状態を図11(b)に示す。第4の写真製版工程によって絶縁膜6の一部を除去することにより、端子部のコンタクトホールを形成する。
【0068】
以上述べてきたとおり、本実施の形態によれば、従来6回の写真製版工程が必要であったTFTアレイ基板の製造を、4回の写真製版工程で行なうことができ、高価な露光装置および感光剤の使用回数が減るため、製造コストを低減することができる。
【0069】
実施の形態4
本発明の第4の実施の形態を、図12〜図14を用いて説明する。本実施の形態は、IPS型の液晶表示装置およびそのTFTアレイ基板に関するものである。
【0070】
まず、ガラスなどの絶縁基板上に、スパッタなどにより導電膜1を50〜1000nm程度堆積させる。導電膜1は低抵抗なものが好ましく、Al、Cr、Ta、Moなどが使用される。本実施の形態では、一例としてAlを200nm程度堆積させた。
【0071】
次に、第1の写真製版工程により、ゲート信号線51、共通蓄積容量線52、ドレイン電極線58(本実施の形態においては、画素電極でもある)、コモン電極60を形成する。この状態を図12に示す。実施の形態3では、コモン電極を第1の写真製版工程で、ドレイン電極を第3の写真製版工程で形成していたが、本実施の形態のようにコモン電極60およびドレイン電極線58を第1の写真製版工程で形成することも可能である。
【0072】
次にCVDなどにより、SiNなどの絶縁膜2を100〜800nm程度堆積させ、続いて半導体層3を堆積させる。半導体層3は、Siなどの半導体層を30〜500nm程度、Pなどをドープしたn型のSiなどを5〜200nm程度堆積させてなる。さらに、スパッタなどにより導電膜4を50〜1000nm程度堆積させる。
【0073】
導電膜4はゲート信号線に使用される材料(つまり導電膜1)とは別種の材料とし、導電膜4のエッチング時にゲート信号線が同時にエッチングされてしまわないようにすることが好ましい。ただし、導電膜4の膜厚が十分小さい場合には、導電膜1と導電膜4を同種の材料とすることも可能である。本実施の形態では、一例としてCrを300nm程度堆積させた。
【0074】
次に、第2の写真製版工程で、まずウェットまたはドライエッチングにより導電膜4をエッチングし、つぎに半導体層3、絶縁膜2をエッチングして、トランジスタ部53、ソース信号線部54、蓄積容量部55を形成する。この状態を図13に示す。
【0075】
次にスパッタなどの方法で導電性薄膜5cを堆積させる。導電性薄膜5cの材料は、導電性であればよく、透明であっても、また透明でなくてもかまわない。本実施の形態では、一例としてCrを100nm程度堆積させた。
【0076】
次に第3の写真製版工程により、導電性薄膜5cをエッチングし、ドレイン電極59およびソース信号線57を形成する。ドレイン電極59は、第1の写真製版工程で形成したドレイン電極線58と電気的に接続される必要がある。さらに、ウェットまたはドライエッチングにより導電膜4をエッチングし、つぎに半導体層3をハーフエッチしてn型Siを取り除きTFTが完成する。この状態を図14に示す。
【0077】
本実施の形態では、さらに、TFTの保護およびゲート信号線51、ソース信号線57の電位が直接液晶に印加されることによる悪影響を緩和するために、第2の絶縁膜6を堆積させる。第4の写真製版工程によって絶縁膜6の一部を除去することにより、端子部のコンタクトホールを形成する。
【0078】
以上述べてきたとおり、本実施の形態によれば、従来6回の写真製版工程が必要であったTFTアレイ基板の製造を、4回の写真製版工程で行なうことができ、高価な露光装置および感光剤の使用回数が減るため、製造コストを低減することができる。
【0079】
実施の形態5
本発明の第5の実施の形態を、図15〜図17を用いて説明する。本実施の形態は、IPS型の液晶表示装置およびそのTFTアレイ基板に関するものである。
【0080】
まず、ガラスなどの絶縁基板上に、スパッタなどにより導電膜1を50〜1000nm程度堆積させる。導電膜1は低抵抗なものが好ましく、Al、Cr、Ta、Moなどが使用される。本実施の形態では、一例としてAlを200nm程度堆積させた。
【0081】
次に、第1の写真製版工程により、ゲート信号線51、共通蓄積容量線52を形成する。この状態を図15に示す。
【0082】
次にCVDなどにより、SiNなどの絶縁膜2を100〜800nm程度堆積させ、続いて半導体層3を堆積させる。半導体層3は、Siなどの半導体層を30〜500nm程度、Pなどをドープしたn型のSiなどを5〜200nm程度堆積させてなる。さらに、スパッタなどにより導電膜4を50〜1000nm程度堆積させる。
【0083】
導電膜4はゲート信号線に使用される材料(つまり導電膜1)とは別種の材料とし、導電膜4のエッチング時にゲート信号線が同時にエッチングされてしまわないようにすることが好ましい。ただし、導電膜4の膜厚が十分小さい場合には、導電膜1と導電膜4を同種の材料とすることも可能である。本実施の形態では、一例としてCrを300nm程度堆積させた。
【0084】
次に、第2の写真製版工程で、まずウェットまたはドライエッチングにより導電膜4をエッチングし、つぎに半導体層3、絶縁膜2をエッチングして、トランジスタ部53、ソース信号線部54、蓄積容量部55を形成する。この状態を図16に示す。
【0085】
次にスパッタなどの方法で導電性薄膜5cを堆積させる。導電性薄膜5cの材料は導電性であればよく、透明であっても、また透明でなくてもかまわない。本実施の形態では、一例としてCrを100nm程度堆積させた。
【0086】
次に第3の写真製版工程により、ソース信号線57、ドレイン電極59、コモン電極60を形成する。本発明の実施の形態3では、コモン電極60を第1の写真製版工程で、ドレイン電極59を第3の写真製版工程で形成していたが、本実施の形態のように、コモン電極60およびドレイン電極59を第3の写真製版工程で形成することも可能である。このとき、第1の写真製版工程で形成した共通容量線52とコモン電極60とは電気的に接続される必要がある。さらに、ウェットまたはドライエッチングにより導電膜4をエッチングし、つぎに半導体層3をハーフエッチしてn型Siを取り除きTFTが完成する。
【0087】
本実施の形態では、さらに、TFT部の保護およびゲート信号線51、ソース信号線57の電位が直接液晶に印加されることによる悪影響を緩和するために、第2の絶縁膜6を堆積させる。第4の写真製版工程によって絶縁膜6の一部を除去することにより、端子部のコンタクトホールを形成する。
【0088】
以上述べてきたとおり、本実施の形態によれば、従来6回の写真製版工程が必要であったTFTアレイ基板の製造を、4回の写真製版工程で行なうことができ、高価な露光装置の使用回数が減るため、製造コストを低減することができる。
【0089】
なお、以上述べてきた実施例はいずれも半導体層3をa−Siとしているが、移動度の高いpoli−Siであってもかまわない。
【0090】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁性基板上に少なくとも第1の導電膜、絶縁膜、半導体層、第2の導電膜および第3の導電膜(または反射膜)を有するTFTアレイ基板の製造方法において、第2の導電膜、半導体層および絶縁膜を1回の写真製版工程でパターニングするとともに、第2の導電膜をオーバーエッチすることにより、従来は5〜6回の写真製版工程が必要であったTFTアレイ基板の製造を3〜4回の写真製版工程で行ないつつ、かつ第3の導電膜(または反射膜)の段切れによる製品不良を防止することが可能であるため、製造コストを大幅に低減することができる。
【0091】
また、第1の導電膜をパターニングする際に、蓄積容量の集合引き出し部と各配線部とを分離させることにより、のちの工程で第2の導電膜を堆積させた際に生じる絶縁破壊を防止することができる。
【0092】
また、蓄積容量部の半導体層を周囲の半導体層とは独立させているため、画素電極に蓄積された電荷がリークしてしまうことを防止することができる。
【0093】
また、TFTとソース信号線との接続部分の半導体層を、ゲート信号線51からはみ出さないように形成したため、半導体層の光励起によって画素に蓄積された電荷がリークしてしまうことがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるTFTアレイ基板の製造方法を説明する図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図1(a)と、そのI−I断面を表わした図1(b)である。
【図2】図1に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図2(a)と、そのII−II断面を表わした図2(b)である。
【図3】図2に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図3(a)と、そのIII−III断面を表わした図3(b)である。
【図4】図4に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図4(a)と、そのIV−IV断面を表わした図4(b)である。
【図5】本発明の第2の実施の形態によるTFTアレイ基板の製造方法を説明する図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図5(a)と、そのV−V断面を表わした図5(b)である。
【図6】図5に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図6(a)と、そのVI−VI断面を表わした図6(b)である。
【図7】図6に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図7(a)と、そのVII−VII断面を表わした図7(b)である。
【図8】本発明の第3の実施の形態によるTFTアレイ基板の製造方法を説明する図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図8(a)と、そのVIII−VIII断面を表わした図8(b)である。
【図9】図8に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図9(a)と、そのIX−IX断面を表わした図9(b)である。
【図10】図9に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図10(a)と、そのX−X断面を表わした図10(b)である。
【図11】図10に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図11(a)と、そのXI−XI断面を表わした図11(b)である。
【図12】本発明の第4の実施の形態によるTFTアレイ基板の製造方法を説明する図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図である。
【図13】図12に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図である。
【図14】図13に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図である。
【図15】本発明の第5の実施の形態によるTFTアレイ基板の製造方法を説明する図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図である。
【図16】図15に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図である。
【図17】図16に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図である。
【図18】従来の技術によるTFTアレイ基板の製造方法を説明する図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図18(a)と、そのA−A断面を表わした図18(b)である。
【図19】図18に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図19(a)と、そのB−B断面を表わした図19(b)である。
【図20】図19に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図20(a)と、そのC−C断面を表わした図20(b)である。
【図21】図20に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図21(a)と、そのD−D断面を表わした図21(b)である。
【図22】図21に続く工程を表わした図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図22(a)と、そのE−E断面を表わした図22(b)である。
【図23】従来の技術によるTFTアレイ基板を説明する図であり、TFTアレイ基板上の画素電極およびTFTを拡大して示した図23(a)と、そのF−F断面を表わした図23(b)である。
【符号の説明】
1 導電膜(第1の導電膜)
2 絶縁膜(第1の絶縁膜)
3 半導体層
4 導電膜(第2の導電膜)
5a 透明導電膜(第3の導電膜)
5b 反射膜
5c 導電性薄膜(第3の導電膜)
6 絶縁膜(第2の絶縁膜)
51 ゲート信号線
52 共通蓄積容量線
52a 集合引き出し部
52b 配線部
53 トランジスタ部
54 ソース信号線部
55 蓄積容量部
56 画素電極
57 ソース信号線
58 ドレイン電極線
59 ドレイン電極
60 コモン電極
61 チャネル部
62 ソース電極
Claims (9)
- 絶縁性基板上に、少なくとも第1の導電膜、第1の絶縁膜、半導体層、第2の導電膜および第3の導電膜または反射膜をこの順に設けてなり、
ゲート信号線、ソース信号線、TFTおよび表示電極を有するTFTアレイ基板において、
前記第1の導電膜をパターニングして、少なくとも前記ゲート信号線が形成されており、
前記第2の導電膜をパターニングして、前記ソース信号線、ソース電極およびドレイン電極が形成されており、
前記第3の導電膜または反射膜をパターニングして、画素電極が形成されており、
前記ゲート信号線と前記ソース配線が交差する部分には、前記第1の絶縁膜および前記半導体層が存在して両配線を絶縁し、
前記ゲート信号線と前記ソース電極およびドレイン電極とのあいだには、前記第1の絶縁膜および前記半導体層が存在して前記TFTを構成し、
さらに、前記ゲート信号線上に、前記第1の絶縁膜および前記半導体層が取り除かれた領域が存在し、
前記TFTのドレイン電極の少なくとも一部は、前記画素電極と重なり合って電気的接続を構成し、
前記ソース信号線上の少なくとも一部には、前記第3の導電膜または反射膜が存在し、
前記第1の導電膜がAlまたはAl系合金上に、Alを対象とするエッチングに対し耐性のある材料であるCr、Ti、Wを堆積させてなり、
前記第2の導電膜がMo、またはMo上にAlもしくはAl系合金を堆積させてなり、
前記第3の導電膜または反射膜が、ITO、またはMo、またはMo上にAlもしくはAl系合金を堆積させてなる
ことを特徴とするTFTアレイ基板。 - 前記TFTアレイ基板の少なくともTFT上に、さらに第2の絶縁膜が設けられてなる請求項1記載のTFTアレイ基板。
- 前記TFTのドレイン電極と前記画素電極とが重なり合っている部分において、
前記半導体層のパターンが前記第2の導電膜のパターンよりも少なくとも0.1μm以上大きく、かつ前記第1の絶縁膜のパターンが前記半導体層のパターンよりも小さくないことを特徴とする請求項1または2記載のTFTアレイ基板。 - 前記TFTのドレイン電極と前記画素電極とが重なり合っている部分において、
前記第2の導電膜、前記半導体層および前記第1の絶縁膜のパターンの側面が、前記絶縁性基板に対し85°以下の角度を有する傾斜面とされていることを特徴とする請求項1または2記載のTFTアレイ基板。 - 前記ソース電極および前記ソース電極と前記ソース信号線とを接続している部分において、
前記半導体層のパターンの少なくとも一部が前記ゲート信号線のパターンの内側に位置することを特徴とする請求項1または2記載のTFTアレイ基板。 - 前記第1の導電膜をパターニングして共通蓄積容量線が形成され、該共通蓄積容量線上には前記第1の絶縁膜および前記半導体層が存在して、前記第3の導電膜または反射膜または前記第2の導電膜とのあいだに蓄積容量が形成され、
該蓄積容量を形成する半導体層が、パターニングによって前記画素電極の下層に位置する半導体層および前記ソース信号線の下層に位置する半導体層と切り離されていることを特徴とする請求項1または2記載のTFTアレイ基板。 - 前記第1の導電膜をパターニングして共通蓄積容量線が形成され、該共通蓄積容量線上には前記第1の絶縁膜および前記半導体層が存在して、前記第3の導電膜または反射膜または前記第2の導電膜とのあいだに蓄積容量が形成され、
該共通蓄積容量線がパターニングによって複数に分割されており、前記第1の導電膜によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項1または2記載のTFTアレイ基板。 - 前記第2の絶縁膜が、誘電率の低い物質である有機性の樹脂であることを特徴とする請求項2記載のTFTアレイ基板。
- 前記第2の絶縁膜が、遮光性の物質である金属酸化物または有機樹脂であることを特徴とする請求項2記載のTFTアレイ基板。
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