本発明は、薄膜トランジスタアレイ及びその製造方法に関し、特に、画素表示装置等に用いる薄膜トランジスタアレイ及びその製造方法に関する。
近年、電子機器の小型化・軽量化及び低消費電力化が進む中で、ディスプレイの分野においては、有機半導体や酸化物半導体が登場し、200℃以下の低温で薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)を作製できることが示され、プラスチック基板を用いたフレキシブルなディスプレイへの期待も高まっている。それに伴い、有機ELやフィルム液晶、電子ペーパなどの明るくて見やすい表示媒体を実現するため、フレキシブルディスプレイの各画素に、フレキシブルな薄膜トランジスタを備えたアクティブ駆動回路を埋め込む試みが始まっている。更に、これらの技術は情報ネットワークを介したユビキタス社会に適応する新しい次世代情報端末機器としての利用も期待されており、軽量、壊れにくい、薄型化などの付加価値も望まれている。
一般の半導体装置及び液晶表示装置等の精密機器には、微細な配線パターンが設けられている。配線パターンの形成方法としては、配線材料を全面に形成した後に、レジストパターンを形成し、このレジストパターンのない部分をエッチング除去することが多い。しかし、先にレジストパターンを形成し、配線材料を全面に形成した後に、レジストパターン及びその上の膜を除去するリフトオフ法を用いることもできる。
薄膜トランジスタとして、例えば、非特許文献1で記載されているように、アモルファスIGZOに代表される酸化物半導体は、低温で樹脂フィルム上に成膜することが可能であることから、近年、注目されている。酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタでは、通常、1:ゲート電極(キャパシタ電極)、2:ゲート絶縁膜、3:半導体層、4:ソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極、5:封止層、6:層間絶縁膜、7:上部画素電極の7枚のフォトマスクを用いる。ここで、ゲート絶縁膜をベタ膜(非パターニング)にすること、上部画素電極を省略することにより、それぞれ1枚ずつ削減可能だが、それでも最低5枚のマスクが必要となる。
K.Nomura et al., Nature, Vol.432, 25, Nov. 2004, 488−492.
本発明は、マスク数やフォトリソグラフィ法の回数を減らし、プロセスの簡略化及びコストの低減ができ、封止性能が向上した薄膜トランジスタアレイ及びその製造方法を提供することである。
本発明の請求項1に係る発明は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極に接続されたゲート配線と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極と、ソース電極に接続されたソース配線と、ソース電極に離間して形成されたドレイン電極と、ドレイン電極に接続された画素電極と、ソース電極及びドレイン電極間に形成された半導体層と、半導体層及びゲート絶縁膜上にソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極のパターンと逆のパターンに形成された封止層と、からなる要素をアレイ状に形成したことを特徴とする薄膜トランジスタアレイとしたものである。
本発明の請求項2に係る発明は、封止層が、半導体層上にソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極と一定幅の重なりを有して形成されたことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタアレイとしたものである。
本発明の請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタアレイを備えたことを特徴とする画像表示装置としたものである。
本発明の請求項4に係る発明は、請求項3に記載の画像表示装置は、電子ペーパ、液晶表示装置または有機EL表示装置のいずれかであることを特徴とする画像表示装置としたものである。
本発明の請求項5に係る発明は、基板上にゲート電極及びゲート配線を形成し、ゲート電極及びゲート配線上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に半導体層を形成し、半導体層及びゲート絶縁膜上に導電膜を形成し、導電膜上にレジストを形成し、導電膜をフォトリソグラフィ及びエッチングを行いソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極を形成し、ソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極を含む全面に封止層を形成し、レジストを剥離することにより封止層をパターニングし、少なくともソース電極、ソース配線を覆い、かつ画素電極上に開口を有する層間絶縁膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタアレイの製造方法としたものである。
本発明の請求項6に係る発明は、基板上にゲート電極及びゲート配線を形成し、ゲート電極及びゲート配線上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に半導体層を形成し、半導体層及びゲート絶縁膜上に導電膜を形成し、導電膜上にレジストを形成し、導電膜をフォトリソグラフィ及びエッチングを行いソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極を形成し、レジストにサイドエッチングを行い、ソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極を含む全面に封止層を形成し、レジストを剥離することにより封止層をパターニングし、少なくともソース電極、ソース配線を覆い、かつ画素電極上に開口を有する層間絶縁膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタアレイの製造方法としたものである。
本発明の請求項7に係る発明は、基板上にゲート電極及びゲート配線を形成し、ゲート電極及びゲート配線上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に半導体層を形成し、半導体層及びゲート絶縁膜上に封止層を形成し、封止層上にレジストを形成し、封止層をパターニングし、封止層を含むゲート絶縁膜上に導電膜を形成し、レジストを剥離し、導電膜をパターニングすることによってソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極を形成し、少なくともソース電極、ソース配線を覆い、かつ画素電極上に開口を有する層間絶縁膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタアレイの製造方法としたものである。
本発明の請求項8に係る発明は、基板上にゲート電極及びゲート配線を形成し、ゲート電極及びゲート配線上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に半導体層を形成し、半導体層及びゲート絶縁膜上に封止層を形成し、封止層上にレジストを形成し、封止層をパターニングし、レジストをサイドエッチングし、封止層を含むゲート絶縁膜上に導電膜を形成し、レジストを剥離し、導電膜をパターニングすることによってソース電極、ソース配線、ドレイン電極及び画素電極を形成し、少なくともソース電極、ソース配線を覆い、かつ画素電極上に開口を有する層間絶縁膜を形成することを特徴とする薄膜トランジスタアレイの製造方法としたものである。
本発明によれば、マスク数やフォトリソグラフィ法の回数を減らし、プロセスの簡略化及びコストの低減ができ、封止性能が向上した薄膜トランジスタアレイ及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
図1(a)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイ内の1画素を示す概略平面図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線を示す概略断面図である。同様に図2(a)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイ内の1画素を示す概略平面図であり、図2(b)は、図2(a)のA−A線を示す概略断面図である。また、図3(a)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイ内の1画素を示す概略平面図であり、図3(b)は、図3(a)のA−A線を示す概略断面図である。なお、これらの図面においては、説明を分かり易くするために縮尺は実際のものとは異なっている。また、図2(a)、図2(b)、図3(a)及び(b)は、図1(a)及び(b)と重複する説明は省略することにする。
図1(a)及び(b)に示すように、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイでは、基板11上にゲート電極12、ゲート電極12に接続されたゲート配線13、ゲート電極12と同一層に隔離して形成されたキャパシタ電極14、キャパシタ電極14に接続されたキャパシタ配線15が設けられ、ゲート絶縁膜16及び半導体層21を有し、さらにソース電極17、ソース電極17に接続されたソース配線18、ドレイン電極19、ドレイン電極19に接続された画素電極20が設けられている。ただし、キャパシタ電極14及びキャパシタ配線15は任意で形成することができる。そして、封止層22は、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20以外の部分を覆っており、従って、半導体層21上の電極で覆われていない部分は、封止層22で完全に覆われている。さらに、少なくともソース電極17とソース配線18を覆う層間絶縁膜23を設ける。層間絶縁膜23は、さらに、ドレイン電極19やゲート電極12、ゲート配線13上を覆ってもよく、画素電極20上に開口部24を有すればよい。
図1(a)及び(b)では、封止層22とソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20とは逆パターンであり重なりはない。しかし、図2(a)、図2(b)、図3(a)及び図3(b)に示すように、封止層22とソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20とが一定幅の重なりを有してもよい。図2(a)及び(b)では、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20の縁の上に封止層22が重なっている。また、図3(a)及び(b)では、封止層22の縁の上にソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20が重なっている。
本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイは、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20と封止層22とが逆パターン(ネガ、ポジの関係)であるため、一方のパターンを利用してもう一方のパターンを形成することによって、一つのフォトマスクで、各電極及び配線パターンと、封止層22のパターンを形成することが可能となる。このためコストを低減できる。また、1回のフォトリソグラフィ工程を用いてソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20と、封止層22との両方を形成することができるため、工程を簡略化できる。さらに、各電極及び配線と封止層22とを重ねることにより、封止層22と各電極及び配線で確実に基板前面を覆うことができるため、封止特性を向上させることができる。
なお、図1〜3には、ゲート電極12にゲート配線13とは独立したキャパシタ電極14及びキャパシタ配線15を示しているが、キャパシタ電極14は隣の行のゲート配線15に接続しても良いし、表示媒体の静電容量が大きい場合にはキャパシタ電極14を省略することもできる。
以下、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイに用いられる材料、形成方法について説明する。基板11は特に限定されるものではないが、各種ガラス基板や、プラスチックフィルムもしくはシートより耐熱性や可撓性などの観点から適宜選択して用いることができる。具体的には、ソーダガラス、石英、シリコンウエハや、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリプロピレン(PP)、シクロオレフィンポリマー、ポリアミド(PA)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリアリルレート、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(PE)、ナイロン(Ny)などを使用することができるが、これらに限定されるものではない。
導電膜27であるゲート電極12、ゲート配線13、キャパシタ電極14及びキャパシタ配線15としては、Mo、Cr、W、Ni、Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Tiなどの金属や、ITO等の透明導電膜、Ag、Cu、Auなどのナノ粒子や有機Ag化合物などの導電材原料を含有する各種導電性ペーストまたは導電性インキなどの材料を用いることができる。金属や透明導電膜を用いる場合、真空蒸着法、スパッタリング法、化学気相蒸着法(CVD)などの乾式法を用いて成膜した導電膜27を、フォトリソグラフィ及びエッチングすることにより上述した電極をパターンニングすることができる。また、導電性インキを用いる場合、スクリーン印刷法や凸版印刷法、グラビア印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット法などでゲート電極12を作製する。
ゲート絶縁膜16の材料は特に限定されるものではないが、具体的には、SiO2、SiN、SiON、Al2O3などの無機系材料や、フッ素樹脂、ポリエステル/メラミン樹脂系、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)などの有機系材料などを用いることができる。ゲート絶縁膜16の形成方法として、例えば、スピンコート法、凸版印刷法、インクジェット法、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
半導体層8としては、酸化物半導体を用いるのが望ましい。具体的には、InGaZnO系、InZnO系、InO系、GaO系、SnO系、あるいはそれらの混合物の酸化物半導体を用いることができる。あるいは、シリコン(Si)やガリウム砒素(GaAs)等の無機半導体や、ポリチオフェンやポリアリルアミン及びそれらの誘導体のような高分子有機半導体や、ペンタセンやテトラセンおよびそれらの誘導体のような低分子有機半導体を用いることができる。半導体層8の形成方法として、酸化物半導体では、スパッタリング法、真空蒸着法、レーザアブレーション法等を用いることができ、有機半導体では、インクジェット法や凸版印刷法等の印刷法を用いることができる。
[電極を先に形成する場合]
ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20の材料としては、Mo、Cr、W、Ni、Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Tiなどの金属や、ITO等の透明導電膜、Ag、Cu、Auなどのナノ粒子や有機Ag化合物などの導電材料を含有する各種導電性ペーストまたは導電性インキなどの材料を用いることができる。ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20の形成方法は、スピンコート法、真空蒸着法、スパッタリング法等の方法を用いることができ、成膜した金属をフォトリソグラフィ及びエッチングによりパターニングする方法を用いることができる。また、エッチングにはウエットエッチングもしくはドライエッチングのいずれも適用可能である。
エッチング用のレジスト26のパターンを残したままほぼ全面に封止層22を成膜し、レジスト26を剥離することによって、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20以外の部分に封止層22をパターニングできる。封止層22の材料としては特に限定されるものではないが、例えば、SiO2、SiN、SiON、Al2O3などの無機系材料や、フッ素樹脂、ポリエステル/メラミン樹脂系、ポリビニルフェノール(PVP)、ポリビニルアルコール(PVA)などの有機系材料などを用いることができる。封止層22の形成方法としては、スピンコート法、真空蒸着法、スパッタリング法等などを用いることができるが、これらに限定されるものではない。
また、上述したソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成後、レジスト26のパターンにサイドエッチングを行ってから、全面に封止層22を形成し、レジスト26を剥離することにより、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20と封止層22とに重なりを設けることができる。サイドエッチングする方法としては、ポジ型のレジスト26の追加現像やプラズマエッチング等が挙げられる。また、重なりを設ける他の方法としては、電極のエッチングに反応性エッチングのような異方性のドライエッチングを用いることでレジスト26の形状を逆テーパ状にして、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20のパターンの縁を残し、次にスパッタや回転蒸着のように回り込みの大きい成膜法で全面に封止層22を形成し、レジスト26を剥離することにより、各電極及び配線と封止層22との重なりを設けることもできる。
[封止層を先に形成する場合]
ゲート絶縁膜16上の全面に封止層22を形成し、フォトリソグフラフィ及びエッチングによって封止層22をパターニングする。そして、エッチング用のレジスト26を残したままほぼ全面に導電膜27を形成し、レジスト26を剥離することによって、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20をパターニングできる。封止層22に用いる材料やソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20に用いる材料は、上述した材料と同様である。また、レジスト26にサイドエッチングを行うことや逆テーパ状のレジスト26を用いることにより、重なりを設けることができることも、上述した方法と同様である。
本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイでは、封止層22とソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20は、重なりを有することが望ましく、封止層22とソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20の界面から侵入する水分等の経路が長くなることにより、封止性能が向上できる。
層間絶縁膜23としては、エポキシやアクリル等の有機絶縁膜が望ましい。印刷法の一つとして、スクリーン印刷法で開口部24を有する層間絶縁膜23を直接形成する方法や、フォトリソグフラフィによって、開口部24を有する感光性樹脂パターンを形成する方法を用いることができるが、これらの方法に限定されるものではない。
上部画素電極25としては、Mo、Cr、W、Ni、Al、Cu、Ag、Au、Pt、Pd、Tiなどの金属や、ITO等の透明導電膜、Ag、Cu、Auなどのナノ粒子や有機Ag化合物などの導電材原料を含有する各種導電性ペーストまたは導電性インキなどの材料を用いることができる。また、この上部画素電極25が画像表示物に電圧を印加する作用をする。上部画素電極25の形成方法としては、フォトリソグラフィ及びエッチングにより上部画素電極25をパターンニングしてもよいし、また印刷法、特にスクリーン印刷を用いると、簡単な工程で成膜とパターニングを同時に行うことができるが、これらの方法に限定されるものではない。また、上部画素電極25の工程は省略することも可能である。上部画素電極25を省略した場合、層間絶縁膜23の開口部24内にある画素電極20が画像表示物に電圧を印加する作用をする。
次に、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法について、説明する。図4(a)〜(d)、図5(a)〜(c)、図8(a)〜(d)及び図9(a)〜(d)は、電極を形成するためのレジスト26による封止層22のリフトオフ法を含む製造方法を示し、図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(c)は、電極と封止層22との重なりなしの場合、図8(a)〜(d)及び図9(a)〜(d)は、電極と封止層22との重なりありの場合を示す概略平面図及び概略断面図である。さらに、図6(a)〜(d)、図7(a)〜(c)、図10(a)〜(d)、図11(a)〜(d)、図12(a)〜(d)及び図13(a)〜(c)は、封止層22を形成するレジスト26による電極のリフトオフを含む製造方法を示しており、図6(a)〜(d)及び図7(a)〜(c)は、電極と封止層22との重なりなしの場合、図10(a)〜(d)、図11(a)〜(d)、図12(a)〜(d)及び図13(a)〜(c)は、電極と封止層22との重なりありの場合を示す概略平面図及び概略断面図を示している。ここで、電極とは、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20のことをいう。
まず、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法について、図4(a)〜(d)、図5(a)〜(c)、図8(a)〜(d)及び図9(a)〜(d)を用いて説明する。図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイにおいて、金属電極上のレジスト12の除去により封止層22をパターニングする方法を示している。具体的には、図4(a)に示すように、基板11上にゲート電極12、ゲート配線13、キャパシタ電極14及びキャパシタ配線15を形成した後、ゲート絶縁膜16を形成する。次に、半導体層21を形成した後、導電膜27を全面に形成する。次に、図4(b)に示すように、導電膜27上にエッチング用のレジスト26をフォトリソグラフィによりパターニングする。次に、図4(c)に示すように、レジスト26のパターニングした以外の部分をエッチングすることで、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成する。次に、図4(d)に示すように、封止層22を全面に塗布する。次に、図5(a)に示すように、レジスト26を除去することにより封止層22をパターニングする。次に、図5(b)に示すように、層間絶縁膜23を形成する。層間絶縁膜23は、ソース電極17、ソース配線18を覆い、画素電極上20上に開口部24を有する。層間絶縁膜23は、ゲート電極12及びゲート配線13を覆う方が望ましいが、覆わなくてもよい。最後に、図5(c)に示すように、上部画素電極25を形成する。上部画素電極25は形成しなくてもよい。
図8(a)〜(d)及び図9(a)〜(d)に示すように、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法は、図8(c)の工程の後に、図8(d)に示すように、レジスト26をサイドエッチングする工程が追加されている。これにより、図9(a)に示す工程、図9(b)に示す工程で形成される封止層22がソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20と重なりを持つ。さらに、図8(d)に示す工程、図9(a)に示す工程及び図9(b)に示す工程以外は上述した図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(c)に示す工程と同様であるため説明を省略する。
次に、本発明の実施の形態に係る他の薄膜トランジスタアレイの製造方法について、図6(a)〜(d)、図7(a)〜(c)、図10(a)〜(d)、図11(a)〜(d)、図12(a)〜(d)及び図13(a)〜(c)を参照して説明する。図6(a)〜(d)及び図7(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイにおいて、レジスト26の除去によるソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19、画素電極20のパターニング法を示している。具体的には、図6(a)に示すように、基板11上にゲート電極12、ゲート配線13、キャパシタ電極14及びキャパシタ配線15を形成し、その上にゲート絶縁膜16を形成し、ゲート絶縁膜16上に半導体層21を形成し、半導体層21上に封止層22を全面に形成する。次に、図6(b)に示すように、封止層22上にエッチング用のレジスト26をフォトリソグラフィによりパターニングする。次に、図6(c)に示すように、パターニングしたレジスト26以外の部分をエッチングすることで封止層22をパターニングする。次に、図6(d)に示すように、導電膜27を全面に形成する。次に、図7(a)に示すように、レジスト26の除去によりソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成する。次に、図7(b)に示すように、層間絶縁膜23を形成する。層間絶縁膜23は、ソース電極17、ソース配線18を覆い、画素電極上20上に層間絶縁膜23の開口部24を有する。層間絶縁膜23は、さらに、ゲート電極12及びゲート配線13を覆う方が望ましいが、覆わなくてもよい。最後に、図7(c)に示すように、上部画素電極25を形成する。上部画素電極25は形成しなくてもよい。
図10(a)〜(d)及び図11(a)〜(d)に示す工程では、図10(c)に示す工程の後に、図10(d)に示すように、レジスト26をサイドエッチングする工程が追加されている。また、図12(a)〜(d)及び図13(a)〜(c)に示す工程では、レジスト26の形状が逆テーパ状になっている。なおレジスト26の形状は反応性エッチングのような異方性のドライエッチングを用いることで形成することができ、図12(a)に示される封止層22の成膜はスパッタや回転蒸着のように回り込みの大きい成膜法で形成することができる。これらにより、図11(a)及び(b)に示す工程、図12(d)及び図13(a)に示す工程で形成されるソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20が封止層22と重なりを持つ。上述した図10(d)に示す工程及び図12(a)〜(d)及び図13(a)〜(c)に示すレジスト26の形状以外の工程は、図6(a)〜(d)及び図7(a)〜(c)に示す工程と同様であるため説明は省略することにする。
本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法は、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成する工程と、封止層22を形成する工程において、フォトリソグラフィ、エッチング及びレジスト26の剥離と同時にパターニングすることにより、製造プロセス工程数の低減を実現できる。また、レジスト26にサイドエッチング工程を行うことまたはレジスト26を逆テーパ状の形成することにより、封止層22と、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20に重なりを形成することができ、重なりを有することにより、封止層22とソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20の界面から侵入する水分等の経路を長くすることができ、封止性能の向上が実現する。
なお、前述したように、キャパシタ電極14やキャパシタ配線15は省略可能である。
次に、薄膜トランジスタアレイを用いた画像表示装置について説明する。図14(a)及び(b)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイを用いた電子ペーパを示す概略断面図である。図14(a)及び(b)は、画像表示媒体にマイクロカプセル31を用いた電子ペーパ30の例である。図14(a)に示すように、画素電極20上のみに開口部24を設けた場合の表示領域17は層間絶縁膜23の開口部24のみである。あるいは、図14(b)に示すように、その上に上部画素電極25を設けてもよい。上部画素電極25は層間絶縁膜開口部24を介して画素電極20と電気的に接続されている。また、層間絶縁膜23は、ゲート配線13、キャパシタ電極14、ソース電極17、ソース配線18及びドレイン電極19の大部分を覆っていることが望ましい。この場合、表示領域は上部画素電極25の部分で行われる。
本発明の実施の形態においては、薄膜トランジスタアレイが形成された基板上に画像表示媒体としてマイクロカプセル31を配置しているが、画像表示媒体としてマイクロカプセル31に限定されるわけではなく、例えば、他の電気泳動方式や液晶方式または有機ELを用いてもよい。
以下、本発明の実施例1乃至実施例5について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
本発明の実施例1としては、図1に示す薄膜トランジスタアレイを作製する方法を、図4(a)〜(d)及び図5(a)〜(c)を用いて説明する。図4(a)に示すように、まず、基板11にはガラスを用いた。次に、基板11上の全面にスパッタリング法を用いてAlを膜厚30nmに形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによってゲート電極12、ゲート配線13、キャパシタ電極14及びキャパシタ配線15をパターニングした。次に、パターニングした各電極及び配線のゲート電極12及びキャパシタ電極14の全面を覆うようにゲート絶縁膜16を形成した。ゲート絶縁膜16には、SiONをスパッタリング法により膜厚500nmで形成した。次に、ゲート絶縁膜16上に酸化物半導体21を形成した。酸化物半導体21には、InGaZnOを用いて膜厚200nmにスパッタリング法により形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによって酸化物半導体21をパターニングした。次に、酸化物半導体21の全面を覆うように、導電膜27を形成した。導電膜27には、Tiを用いて膜厚50nmにスパッタリング法により形成した。
次に、図4(b)に示すように、導電膜27上にレジスト26を形成した。レジスト26にはポジ型を用いて、露光・現像によりレジスト26をパターニングした。
次に、図4(c)に示すように、導電膜27を過酸化水素水によりウエットエッチングし、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20として形成した。
次に、図4(d)に示すように、レジスト26を残したまま、全面に封止層22を形成した。封止層22には、SiONをスパッタリング法により膜厚200nmで形成した。
次に、図5(a)に示すように、レジスト26を剥離することにより、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20以外の部分に封止層22をパターニングした。
次に、図5(b)に示すように、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19を覆い、画素電極20上に開口部34を有する層間絶縁膜33を形成した。開口部34を有する層間絶縁膜33には、フッ素樹脂を用いて膜厚2μmにスクリーン印刷により印刷した。
次に、図5(c)に示すように、開口部34を有する層間絶縁膜33上に上部画素電極25を形成した。上部画素電極25にはAgペーストを用いて、スクリーン印刷し、100℃で焼成することにより、図1に示す薄膜トランジスタアレイを作製した。ここで、上部画素電極25は画素電極20と電気的に接続している。
作製した薄膜トランジスタアレイは、良好なトランジスタ特性を得ることができた。次に、図14(b)に示すように、薄膜トランジスタアレイとマイクロカプセル31、対向電極32及び対向基板33を有する電子ペーパの前面板とを貼り合わせて電子ペーパパネル30を作製し、正常に表示できることを確認した。
本発明の実施例2としては、図2に示す薄膜トランジスタアレイを作製する方法を、図8(a)〜(d)及び図9(a)〜(c)を用いて説明する。まず、図8(a)〜(c)は、実施例1の図4(a)〜(c)に示す工程と同様にソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成した。
次に、図8(d)に示すように、レジスト26の追加現像により幅3μmのサイドエッチングを行った。
次に、図9(a)に示すように、レジスト26を含む全面に封止層22を形成した。封止層22には、SiONをスパッタリング法により膜厚200nmで形成した。
次に、図9(b)に示すように、レジスト26を剥離することにより、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20に幅3μmが重なった封止層22を形成した。
次に、図9(c)及び(d)に示すように、実施例1と同様に、層間絶縁膜23及び上部画素電極25を形成し、図2の薄膜トランジスタアレイを作製した。ここで、上部画素電極25は画素電極20と電気的に接続している。
作製した薄膜トランジスタアレイは、良好なトランジスタ特性を得ることができた。次に、図14(b)に示すように、薄膜トランジスタアレイとマイクロカプセル31、対向電極32及び対向基板33を有する電子ペーパの前面板とを貼り合わせて電子ペーパパネル30を作製し、正常に表示できることを確認した。
本発明の実施例3としては、図2に示す薄膜トランジスタアレイを作製する方法であり、実施例2と同様の工程を用いることができるために、実施例2と相違する工程を説明することにする。
導電膜27には、Moを膜厚50nmにスパッタリング法を用いて形成し、ポジ型のレジスト26をフォトリソグラフィによりパターニングし、CF4ガスを用いて反応性イオンエッチングにより、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成した。
次に、レジスト26を残したまま、O2プラズマエッチによりレジスト26のサイドエッチングを行い、レジスト26を含む全面に封止層22をフッ素樹脂を用いて膜厚200nmにスピンコート法により形成した。
次に、レジスト26を剥離することによりパターニングし、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20に幅3μm重なった封止層22を形成した以外は、実施例2と同様の工程で薄膜トランジスタアレイを作製した。
作製した薄膜トランジスタアレイは、良好なトランジスタ特性を得ることができた。次に、図14(b)に示すように、薄膜トランジスタアレイとマイクロカプセル31、対向電極32及び対向基板33を有する電子ペーパの前面板とを貼り合わせて電子ペーパパネル30を作製し、正常に表示できることを確認した。
本発明の実施例4としては、図1に示す薄膜トランジスタアレイを作製する方法を、図6(a)〜(d)及び図7(a)〜(c)を用いて説明する。まず、図6(a)に示すように、基板11にはガラスを用いた。次に、基板11上の全面にスパッタリング法を用いてAlを膜厚30nmに形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによってゲート電極12、ゲート配線13、キャパシタ電極14及びキャパシタ配線15を作製した。次に、作製した各電極及び配線の全面を覆うように、ゲート絶縁膜16を形成した。ゲート絶縁膜16には、SiONを用いて膜厚500nmにスパッタリング法により形成した。次に、ゲート絶縁膜16上に酸化物半導体21を形成した。酸化物半導体21には、InGaZnOを用いて膜厚200nmにスパッタリング法により形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによって酸化物半導体21をパターニングした。次に、酸化物半導体21の全面を覆うように封止層22を形成した。封止層22には、SiONを用いて膜厚200nmにスパッタリング法により形成した。
次に、図6(b)に示すように、封止層22上にレジスト26を形成した。レジスト26には、ポジ型を用いて、露光・現像によりレジスト26のパターニングを行った。
次に、図6(c)に示すように、CF4ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、封止層22をパターニングした。
次に、図6(d)に示すように、レジスト26を残したまま、導電膜27には、Moを用いて、全面に膜厚50nmにスパッタリング法により形成した。
次に、図7(a)に示すように、レジスト26を剥離することにより、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成した。
次に、図7(b)に示すように、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19を覆い、画素電極20上に開口部24を有する層間絶縁膜23を形成した。開口部24を有する層間絶縁膜23には、フッ素樹脂を用いて膜厚2μmにスクリーン印刷により印刷した。
次に、図7(c)に示すように、開口部24を有する層間絶縁膜23上に上部画素電極20を形成した。上部画素電極25には、Agペーストを用いてスクリーン印刷し、100℃で焼成することにより形成し、図1に示す薄膜トランジスタアレイを作製した。
作製した薄膜トランジスタアレイは、良好なトランジスタ特性を得ることができた。次に、図14(b)に示すように、薄膜トランジスタアレイとマイクロカプセル31、対向電極32及び対向基板33を有する電子ペーパの前面板とを貼り合わせて電子ペーパパネル30を作製し、正常に表示できることを確認した。
本発明の実施例5としては、図3に示す薄膜トランジスタアレイを作製する方法を、図10(a)〜(d)及び図11(a)〜(d)を用いて説明する。まず、図10(a)に示すように、基板11にはガラスを用いた。次に、基板11上の全面にAlをスパッタリング法により膜厚30nmに形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによってゲート電極12及びキャパシタ電極14を形成した。次に、ゲート電極12及びキャパシタ電極14の全面を覆うようにゲート絶縁膜16を形成した。ゲート絶縁膜16には、SiONをスパッタリング法により膜厚500nmで形成した。次に、ゲート絶縁膜16上に酸化物半導体21を形成した。酸化物半導体21には、InGaZnOを用いて膜厚200nmにスパッタリング法により形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによって酸化物半導体21をパターニングした。次に、酸化物半導体21の全面を覆うように封止層22を形成した。封止層22には、SiONをスパッタリング法により膜厚200nmで形成した。
次に、図10(b)に示すように、封止層22上にレジスト26を形成した。レジスト26には、ポジ型を用い、露光・現像によりパターニングを行った。
次に、図10(c)に示すように、CF4ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、封止層22をパターニングした。
次に、図10(d)に示すように、レジスト26を残したまま、O2プラズマエッチによりレジスト26にサイドエッチングを行った。
次に、図11(a)に示すように、ゲート絶縁膜16及びレジスト26上の全面に導電膜27を形成した。導電膜27は、Moをスパッタリング法により膜厚50nmで形成した。
次に、図11(b)に示すように、レジスト26を剥離することにより、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成した。
次に、図11(c)に示すように、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19を覆い、画素電極20上に開口部24を有する層間絶縁膜23を形成した。開口部24を有する層間絶縁膜23には、フッ素樹脂を用いて膜厚2μmにスクリーン印刷により印刷した。
次に、図11(d)に示すように、開口部24を有する層間絶縁膜23上に上部画素電極25を形成した。上部画素電極25には、Agペーストを用いてスクリーン印刷し、100℃で焼成することにより形成し、図1に示す薄膜トランジスタアレイを作製した。
作製した薄膜トランジスタアレイは、良好なトランジスタ特性を得ることができた。次に、図14(b)に示すように、薄膜トランジスタアレイとマイクロカプセル31、対向電極32及び対向基板33を有する電子ペーパの前面板とを貼り合わせて電子ペーパパネル30を作製し、正常に表示できることを確認した。
本発明の実施例6としては、図3に示す薄膜トランジスタアレイを作製する方法を、図12(a)〜(d)及び図13(a)〜(c)用いて説明する。まず、図12(a)に示すように、基板11にはガラスを用いた。次に、基板11上の全面にAlをスパッタリング法により膜厚30nmに形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによってゲート電極12、ゲート配線13、キャパシタ電極14及びキャパシタ配線15をパターニングした。次に、パターニングした各電極及び配線の全面を覆うようにゲート絶縁膜16を形成した。ゲート絶縁膜16には、SiONをスパッタリング法により膜厚500nmで形成した。次に、ゲート絶縁膜16上に酸化物半導体21を形成した。酸化物半導体21には、InGaZnOを用いて膜厚200nmにスパッタリング法により形成し、フォトリソグラフィ及びウエットエッチングによって酸化物半導体21をパターニングした。次に、酸化物半導体21の全面を覆うように封止層22を形成した。封止層22には、SiONをスパッタリング法により膜厚200nmで形成した。
次に、図12(b)に示すように、封止層22上にレジスト26を形成した。レジスト26には、ネガ型を用いて、露光・現像により逆テーパ状にパターニングした。
次に、図12(c)に示すように、CF4ガスを用いて反応性エッチングにより封止層22をパターニングした。その際、ネガ型のレジスト26を用いた場合、レジスト26の形状を逆テーパにすることが容易であり、ひさしの陰の封止層22はエッチングされずに残る。
次に、図12(d)に示すように、レジスト26を残しまま、導電膜27は、Moをスパッタリング法により膜厚50nmで形成し、リフトオフによりパターニングし、ソース電極17、ソース配線18、ドレイン電極19及び画素電極20を形成した。その際、回り込みの大きい条件で成膜することにより、レジスト26のひさしの陰の封止層22上に導電膜27を重ねることができる。
図13(a)〜(c)の工程は、実施例4と同様の工程を用いて、薄膜トランジスタアレイを作製した。
作製した薄膜トランジスタアレイは、良好なトランジスタ特性を得ることができた。次に、図14(b)に示すように、薄膜トランジスタアレイとマイクロカプセル31、対向電極32及び対向基板33を有する電子ペーパの前面板とを貼り合わせて電子ペーパパネル30を作製し、正常に表示できることを確認した。
(a)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイを示す概略平面図であり、(b)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイのA−A線を示す概略断面図である。
(a)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイを示す概略平面図であり、(b)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイのA−A線を示す概略断面図である。
(a)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイを示す概略平面図であり、(b)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイのA−A線を示す概略断面図である。
(a)〜(d)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(d)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(d)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(d)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(d)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(d)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(d)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)〜(c)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法を示す概略平面図及び概略断面図である。
(a)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイを用いた上部画素電極なしの電子ペーパを示す概略断面図であり、(b)は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイを用いた上部画素電極ありの電子ペーパを示す概略断面図である。
符号の説明
10…薄膜トランジスタアレイ、11…基板、12…ゲート電極、13…ゲート配線、14…キャパシタ電極、15…キャパシタ配線、16…ゲート絶縁膜、17…ソース電極、18…ソース配線、19…ドレイン電極、20…画素電極、21…半導体層、22…封止層、23…層間絶縁膜、24…開口部、25…上部画素電極、26…レジスト、27…導電膜、30…電子ペーパパネル、31…マイクロカプセル、32…対向電極、33…対向基板、34…表示領域