JP5408829B2 - アクティブマトリックス基板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は液晶表示装置に用いるアクティブマトリックスの製造方法に係わり、特に製造工程が簡略化されしかも特性に優れたアクティブマトリックス基板の製造方法であって、歩留が改善された製造方法に関する。
表示面Dpの外側には、過電流発生時に各走査線、信号線に接続されるTFTを保護する保護トランジスタ1080が付属している場合もある。また隣合う信号線1031は不用意な電撃を分散させ画素領域のTFTを保護する目的で、表示面Dpの外側で互いに高抵抗線によって電気的に接続されている場合もある。
(第2工程) 図184(b)に示すように、前記透明絶縁性基板上に順次ゲート絶縁層1002と、アモルファスシリコン層1021およびn+アモルファスシリコン層1022からなる半導体層1020とを積層し、TFT部Tfを残して半導体層1020をエッチング除去する。
(第3工程) 図184(c)に示すように、前記透明絶縁性基板上に金属層1030を形成し、信号線1031と、信号線から外周部Ssに延びる信号線端子1035と、ドレイン電極1032と、ソース電極1033とを残して、金属層1030をエッチング除去する。次に残された金属層をマスクとしてTFT部のチャネルギャップ1023に露出したn+アモルファスシリコン層1022を除去する。
(第4工程) 図184(d)に示すように、前記透明絶縁性基板上に保護絶縁層1003を形成し、外周部Ssにおいて保護絶縁層1003を貫通して信号線端子1035に達する第1開口1061と、TFT部Tfにおいて保護絶縁層1003を貫通してソース電極1033に達する第2開口1062と、外周部Ssにおいて保護絶縁層1003およびゲート絶縁層1002を貫通して走査線端子1015に達する第3開口1063とをエッチングして形成する。
(第5工程) 図184(e)に示すように、前記透明絶縁性基板上に透明導電層1040を形成し、TFT部Tfにおいて第2開口1062を通してソース電極1033に接続され窓部Wdに広がる画素電極1041と、蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極1072の上に画素電極から延びる蓄積容量電極1071と、外周部Ssにおいて第1開口1061を通して信号線端子1035上および第3開口1063を通して走査線端子1015上の表面に露出する端子パッド1095とを残して、透明導電層1040をエッチング除去し、工程を完了する。
さらに従来の製造方法では、保護トランジスタなどの周辺回路を形成するため、さらに余分の工程を必要とする場合もあり、またエッチング操作によって下層の残すべき膜が侵食され歩留を低下させる場合もあった。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ特性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通配線が透明絶縁性基板の一方または相対する両方の辺部において端部が走査線の同じ辺部の端部より外側に延びており、これらの共通配線の端部を共通配線連結線が互いに連結し、この連結線に共通配線端子部が形成されているので、走査線端子が透明絶縁性基板の片側に形成されている場合も両側に形成されている場合も共通配線端子の取り出しが可能になり、IPS型のアクティブマトリックス基板が単独で実現できる。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通電極と画素電極部の段差を小さくできるので、パネル工程での配向制御が容易である。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ特性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の下層の半導体層の側面が透明導電層で被覆されているので、TFTのチャネルを形成するn+アモルファスシリコン層のエッチング時に、半導体層のアモルファスシリコン層が横方向に侵食されることを防止でき、保護絶縁膜の被覆形状悪化による配向制御の不具合を防止することができる。また信号線の金属層の側面が透明導電層で被覆されているので、透明導電層のエッチング時にフォトレジストが信号線の金属層と半導体層を覆って形成されているので、金属層上にゴミや異物があっても透明導電層と金属層の界面にエッチング液がしみ込むことがなく、信号線の断線を防止することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ特性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、TFTのチャネルを形成するのと同時に透明導電層をマスクにして信号線の金属層をエッチングするので、信号線の寸法制御を容易に行うことができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と共に形成された透明絶縁性基板上の導体層が透明導電層との接続部を除き全てゲート絶縁層で被覆されているので、信号線の金属層や透明導電層のエッチング中に下層の走査線やゲート電極などの回路要素が侵食されたり、走査線と信号線がショートしたりすることがなく、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、保護トランジスタが形成可能であり、製造工程中での不用意な電撃から画素領域のTFTを保護することができる。また走査線と信号線間の絶縁破壊を防止することができ、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ信頼性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と共に形成された透明絶縁性基板上の導体層が信号線と共に形成された導体層との接続部を除き全てゲート絶縁層で被覆されているので、信号線の導体層のエッチング中に下層の走査線や共通配線などの回路要素が侵食されたり、走査線や共通配線と信号線がショートしたりすることがなく、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、保護トランジスタが形成可能であり、製造工程中での不用意な電撃から画素領域のTFTを保護することができる。また走査線と信号線間の絶縁破壊を防止することができ、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と共に形成された透明絶縁性基板上の導体層が透明導電層との接続部を除き全てゲート絶縁層で被覆されているので、信号線の金属層や透明導電層のエッチング中に下層の走査線やゲート電極などの回路要素が侵食されたり、走査線と信号線がショートしたりすることがなく、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、保護トランジスタが形成可能であり、製造工程中での不用意な電撃から画素領域のTFTを保護することができる。また走査線と信号線間の絶縁破壊を防止することができ、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低滅できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ信頼性が向上する。
またこれらのアクティブマトリックス基板は、保護トランジスタが形成可能であり、製造工程中での不用意な電撃から画素領域のTFTを保護することができる。また走査線と信号線間の絶縁破壊を防止することができ、歩留を向上することができる。
(実施形態1)
図1(a)は実施形態1のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図1(b)はその線A−A’で切った断面図、図1(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図2〜図5はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図1と同様に、図2〜図4の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図2〜図4の(b)、(c)と図5(a)、(b)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図6(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図6(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態1のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
(第1工程) 図2(a)〜(c)および図6(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。ここでTiの窒化膜は反応性スパッタリングにより形成し、Arガスと窒素ガスとの流量比を調整し、窒素が25原子%以上含まれるようにする。
(第2工程) 図3(a)〜(c)および図6(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、それぞれの画素領域においてTFT部Tfと強化層25とを残して半導体層20をエッチング除去する。
(第3工程) 図4(a)〜(c)および図6(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのITOからなる透明導電層40と約200nmのCrからなる金属層30を成膜して第2の導体層50を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、外周部Ssにおいて信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、窓部Wdにおいて画素電極41と、この画素電極41からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図5(a)、(b)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。この操作はフォトリソグラフィが不要である。
(第4工程)図1(a)〜(c)および図6(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、走査線端子部11a上の保護絶縁層3およびゲ−ト絶縁層2とをエッチング除去した後、このエッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の保護絶縁層3をマスクとして画素電極41および信号線端子部31aおよび共通配線端子部上の金属層30をエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41および信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10からなる走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成する。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ特性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線がAlとTiなどの高融点金属の窒化膜との積層膜で形成されているので、走査線の配線抵抗を低減できると共に走査線端子部での表面酸化を防止でき、走査線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
前記高融点金属の窒化膜の窒素濃度は25原子%以上であることが望ましい。図181にその根拠となるデータを示す。本発明者の実験により、窒素濃度が25原子%以上のとき、接続抵抗が著しく低下することがわかった。これによって走査線端子部での接続信頼性を良好に確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と信号線との交差部分に強化層が形成されているので、走査線と信号線との絶縁耐圧が向上する。また画素電極と遮光層とが少なくとも部分的に重畳するように形成されているので、重ねずれマージンを大きくとらなければならないカラーフィルター基板のブラックマトリックスを縮小でき、開口率を向上することができる。
図7(a)は実施形態2のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図7(b)はその線A−A’で切った断面図、図7(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図8〜図11はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図7と同様に、図8〜図10の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図8〜図10の(b)、(c)と図11(a)、(b)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図12(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部位DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図12(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態2のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
(第1工程) 図8(a)〜(c)および図12(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、共通配線13と、外周部Ssにおいて共通配線13を互いに結束する共通配線連結線(図示せず)と、この共通配線連結線に接続されて共通配線端子部位CSに形成される共通配線端子部13aと、それぞれの画素領域において走査線の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線13から延びる複数の共通電極14とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。ここでTiの窒化膜は反応性スパッタリングにより形成し、Arガスと窒素ガスとの流量比を調整し、窒素が25原子%以上含まれるようにする。
(第2工程) 図9(a)〜(c)および図12(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、それぞれの画素領域においてTFT部Tfと強化層25とを残して半導体層20をエッチング除去する。
(第3工程) 図10(a)〜(c)および図12(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのMoからなる下層金属層30Aと約150nmのAlからなる上層金属層30Bを成膜して第2の導体層50を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、それぞれの画素領域において信号線31からゲ−ト電極上に延びるドレイン電極32と、ゲート絶縁層2を介して共通電極14に対向して窓部Wdに延びる画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
次に図11(a)、(b)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。
(第4工程) 図7(a)〜(c)および図12(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、次いで信号線端子部31a上の保護絶縁層3と、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13a上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2とをエッチング除去して、第2の導体層50からなる信号線端子35と、第1の導体層10からなる走査線端子15および共通配線端子16とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成する。
また上記では共通配線端子を走査線端子と同じ構造にする形態を示したが、後述する銀打ちの方法を用いて信号線端子と同じ構造にすることもできる。
またこのアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1の少なくとも一方の辺部において共通配線の端部が共通配線連結線により互いに連結されているので、共通配線端子の取り出しが可能になり、IPS型のアクティブマトリックス基板が単独で実現できる。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通電極と画素電極部の段差を小さくできるので、パネル工程での配向制御が容易である。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線がMoからなる下層金属層上にAlからなる上層金属層が積層されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に信号線端子部での信号線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線がAlとTiなどの高融点金属の窒化膜との積層膜で形成されているので、実施形態1と同様に走査線の配線抵抗を低減できると共に走査線端子部での走査線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と信号線および共通配線と信号線との交差部分に強化層が形成されているので、走査線、共通配線と信号線との絶縁耐圧が向上する。
図13(a)は実施形態3のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図13(b)はその線A−A’で切った断面図、図13(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図14〜図17はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図13と同様に、図14〜図16の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図14〜図16の(b)、(c)と図17(a)、(b)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図18(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図18(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態3のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
(第1工程) 図14(a)〜(c)および図18(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図15(a)〜(c)および図18(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfを通って窓部Wdに延びる突出部34とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。このとき信号線31の側面には金属層30の下にアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20が側面を一致させて露出している。同様に信号線端子部31aおよび共通配線端子部にも金属層30と半導体層20とが積層されて形成される。
(第3工程) 図16(a)〜(c)および図18(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOを成膜して透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31およびその側面を覆う部分と、信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、ドレイン電極とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33と、画素電極41とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図17(a)、(b)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。
(第4工程) 図13(a)〜(c)および図18(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、走査線端子部11a上の保護絶縁層3およびゲ−ト絶縁層2をエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10からなる走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また信号線端子や共通配線端子は金属層と透明導電層の積層膜にした形態を示したが、画素電極と同様に透明導電層のみで形成してもよい。この場合は信号線の金属層にMoなどの腐食耐性の悪い金属を用いることができる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の下層の半導体層の側面が透明導電層で被覆されているので、TFTのチャネルを形成するn+アモルファスシリコン層のエッチング時に、半導体層のアモルファスシリコン層が横方向に侵食されることを防止でき、保護絶縁層の被覆形状悪化による配向制御の不具合を防止することができる。また信号線の金属層の側面が透明導電層で被覆されているので、透明導電層のエッチング時にフォトレジストが信号線の金属層と半導体層を覆って形成されているので、金属層上にゴミや異物があっても透明導電層と金属層の界面にエッチング液がしみ込むことがなく、信号線の断線を防止することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ特性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線がAl−Nd合金で形成されているので、走査線の配線抵抗を低減できると共に走査線端子部での走査線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の下層に半導体層が形成されているので、走査線と信号線との絶縁耐圧が向上する。また画素電極と遮光層とが少なくとも部分的に重畳するように形成されているので、重ねずれマージンを大きくとらなければならないカラーフィルター基板のブラックマトリックスを縮小でき、開口率を向上することができる。
図19(a)は実施形態4のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図19(b)はその線A−A’で切った断面図、図19(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図20〜図23はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図19と同様に、図20〜図22の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図20〜図22の(b)、(c)と図23(a)、(b)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図24(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図24(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態4のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
(第1工程)図20(a)〜(c)および図24(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して導体層10をエッチング除去する。
(第2工程)図21(a)〜(c)および図24(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31を含みその両側に幅広となる部分31wと、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfを通って窓部Wdに延びる突出部34とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程)図22(a)〜(c)および図24(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、ドレイン電極とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33と、このソース電極から連続する画素電極41とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図23(a)、(b)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共に信号線31の肩部に残った金属層30およびn+アモルファスシリコン層22がエッチング除去され、信号線31の下層に形成された半導体層20が下側のアモルファスシリコン層21が幅広となるように断面凸型に形成される。
(第4工程) 図19(a)〜(c)および図24(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および信号線端子35および共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、走査線端子部11a上の保護絶縁層3およびゲ−ト絶縁層2とをエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41と金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、導体層10からなる走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また信号線端子や共通配線端子は金属層と透明導電層の積層膜にした形態を示したが、画素電極と同様に透明導電層のみで形成してもよい。この場合は信号線の金属層にMoなどの腐食耐性の悪い金属を用いることができる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、TFTのチャネルを形成するのと同時に透明導電層をマスクにして信号線の金属層をエッチングするので、信号線の寸法制御を容易に行うことができる。
また走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態3と全く同様である。
図25(a)は実施形態5のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図25(b)はその線A−A’で切った断面図、図25(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図26〜図28はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。図25と同様に、図26〜図28の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図26〜図28の(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図29(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図29(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態5のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびV属元素のドーピング処理により形成されたn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上にチャネルギャップ23を隔てて形成された第2の導体層50からなる一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
この実施形態では、TFT部Tfにおけるn+アモルファスシリコン層22はV属元素であるリンのドーピング処理により形成され、そのオーミックコンタクト層の厚さが3nm〜6nmの範囲内になっている。
(第1工程) 図26(a)〜(c)および図29(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図27(a)〜(c)および図29(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約100nmのアモルファスシリコン層21とを成膜し、同一真空中でPH3プラズマ処理によるリンのドーピング処理を行ってアモルファスシリコン層21の表層に3nm〜6nmの範囲内のn+アモルファスシリコン層からなるオーミックコンタクト層を形成した後、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30を成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfを通って窓部Wdに延びる突出部34とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図28(a)〜(c)および図29(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOを成膜して透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31およびその側面を覆う部分と、信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、ドレイン電極とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33と、画素電極41とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30およびリンのドーピング処理により形成されたn+アモルファスシリコン層22を順次エッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
(第4工程) 図25(a)〜(c)および図29(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、走査線端子部11a上の保護絶縁層3およびゲ−ト絶縁層2をエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10からなる走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また第1の導体層にAl−Nd合金を用いた形態を示したが、実施形態1と同様にAlとTiなどの高融点金属の窒化膜の積層膜や、Alの下にさらにTiなどの高融点金属の下敷膜を形成してTiとAlとTiの窒化膜の3層の積層膜にしてもよい。またCrの上にITOを積層した膜であってもよい。ここでTiなどの高融点金属の窒化膜は、窒素濃度を25原子%以上にすることが望ましい。
また信号線端子や共通配線端子は金属層と透明導電層の積層膜にした形態を示したが、画素電極と同様に透明導電層のみで形成してもよい。この場合は信号線の金属層にMoなどの腐食耐性の悪い金属を用いることができる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、ドレイン電極およびソース電極のエッチング時に半導体層上層のオーミックコンタクト層も同時にエッチングでき、さらに半導体層の膜厚を100nm程度に薄くできるので、生産効率を上げることができると同時に、半導体層の縦方向の抵抗値が低減でき、TFTの書き込み能力を向上させることができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、実施形態3と同様に信号線の下層の半導体層の側面が透明導電層で被覆されているので、TFTのチャネルを形成するn+アモルファスシリコン層のエッチング時に、半導体層のアモルファスシリコン層が横方向に侵食されることを防止でき、保護絶縁層の被覆形状悪化による配向制御の不具合を防止することができる。また信号線の金属層の側面が透明導電層で被覆されているので、透明導電層のエッチング時にフォトレジストが信号線の金属層と半導体層を覆って形成されているので、金属層上にゴミや異物があっても透明導電層と金属層の界面にエッチング液がしみ込むことがなく、信号線の断線を防止することができる。
また走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態3と全く同様である。
図30(a)は実施形態6のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図30(b)はその線A−A’で切った断面図、図30(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図31〜図34はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図30と同様に、図31〜図33の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図31〜図33の(b)、(c)と図34(a)、(b)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図35(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部位DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図35(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態6のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
(第1工程) 図31(a)〜(c)および図35(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、共通配線13と、外周部Ssにおいて共通配線13を互いに結束する共通配線連結線(図示せず)と、この共通配線連結線に接続されて共通配線端子部位CSに形成される共通配線端子部13aと、それぞれの画素領域において走査線の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線13から延びる複数の共通電極14とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図32(a)〜(c)および図35(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングによりMoからなる約250nmの金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfを通って窓部Wdに延びる突出部34とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図33(a)〜(c)および図35(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOを成膜して透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31およびその側面を覆う部分と、信号線端子部31aを覆う部分と、それぞれの画素領域において信号線31からゲート電極12上に形成されるTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、ゲート絶縁層2を介して共通電極14に対向して窓部Wdに延びる画素電極41と、画素電極41からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
次に図34(a)、(b)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。
(第4工程) 図30(a)〜(c)および図35(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線端子部31a上の保護絶縁層と、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13a上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2とをエッチング除去して、透明導電層40からなる信号線端子35と、第1の導体層10からなる走査線端子15および共通配線端子16とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また第1の導体層にAl−Nd合金を用いた形態を示したが、実施形態1と同様にAlとTiなどの高融点金属の窒化膜の積層膜や、Alの下にさらにTiなどの高融点金属の下敷膜を形成してTiとAlとTiの窒化膜の3層の積層膜にしてもよい。またCrの上にITOを積層した膜であってもよい。ここでTiなどの高融点金属の窒化膜は、窒素濃度を25原子%以上にすることが望ましい。
さらに第3工程において透明導電層の代わりにTiなどの高融点金属の窒化膜を用いてもよい。また第2工程において金属層30の膜厚を約50nmとし、第3工程において透明導電層の代わりに例えば約50nmのMoなどの高融点金属上に約200nmのAlまたはAlを主体とする合金を積層した膜を用いてもよい。
また上記では共通配線端子を走査線端子と同じ構造にする形態を示したが、後述する銀打ちの方法を用いて信号線端子と同じ構造にすることもできる。
またこのアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1の少なくとも一方の辺部において共通配線の端部が共通配線連結線により互いに連結されているので、共通配線端子の取り出しが可能になり、IPS型のアクティブマトリックス基板が単独で実現できる。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通電極と画素電極部の段差を小さくできるので、パネル工程での配向制御が容易である。
またこのアクティブマトリックス基板は、画素電極が透明導電膜で形成されているので、開口率が向上する。逆に画素電極に不透明な高融点金属の窒化膜や高融点金属とAlまたはAlを主体とする合金の積層膜を用いた場合は電圧印加時に配向の乱れの影響を避けることができ、コントラストが向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の下層の半導体層の側面が透明導電層または金属の窒化膜層または金属層で被覆されているので、TFTのチャネルを形成するn+アモルファスシリコン層のエッチング時に、半導体層のアモルファスシリコン層が横方向に侵食されることを防止でき、保護絶縁層の被覆形状悪化による配向制御の不具合を防止することができる。またこのような構造では第3工程で透明導電層または金属の窒化膜層または金属層のエッチング時にフォトレジストが信号線の金属層と半導体層を覆って形成されているので、信号線の金属層上にゴミや異物があっても透明導電層と金属層の界面にエッチング液がしみ込むことがなく、信号線の断線を防止することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線がAl−Nd合金で形成されているので、走査線の配線抵抗を低減できると共に走査線端子部での走査線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。また特に第3工程で透明導電層を用いない場合は、信号線にAlまたはAlを主体とする合金を用いることができ、信号線の配線抵抗を低減できると共に信号線端子部での信号線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、実施形態3と同様に信号線の下層に半導体層が形成されているので、走査線、共通配線と信号線との絶縁耐圧が向上する。
図36(a)は実施形態7のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図36(b)はその線A−A’で切った断面図、図36(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図37〜図40はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図36と同様に、図37〜図39の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図37〜図39の(b)、(c)と図40(a)、(b)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図41(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部位DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図41(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態7のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
(第1工程) 図37(a)〜(c)および図41(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、共通配線13と、外周部Ssにおいて共通配線13を互いに結束する共通配線連結線(図示せず)と、この共通配線連結線に接続されて共通配線端子部位CSに形成される共通配線端子部13aと、それぞれの画素領域において、走査線11の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線13から延びる複数の共通電極14とを残して導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図38(a)〜(c)および図41(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約250nmのMoからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSの信号線端子部31aと、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfを通って窓部Wdに延びる突出部34と、この突出部34からゲート絶縁層2を介して共通電極14に対向して延びる画素電極41とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図39(a)〜(c)および図41(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOを成膜して透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31およびその側面を覆う部分と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aを覆う部分と、それぞれの画素領域において信号線31からゲ−ト電極12上に形成されるTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、ゲート絶縁層2を介して共通電極14に対向して窓部Wdに延びる画素電極41を覆う部分と、画素電極41からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
次に図40(a)、(b)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。
(第4工程) 図36(a)〜(c)および図41(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線端子部31a上の保護絶縁層と、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13a上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2とをエッチング除去して、透明導電層40からなる信号線端子35と、第1の導体層10からなる走査線端子15および共通配線端子16とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また第1の導体層にAl−Nd合金を用いた形態を示したが、実施形態1と同様にAlとTiなどの高融点金属の窒化膜の積層膜や、Alの下にさらにTiなどの高融点金属の下敷膜を形成してTiとAlとTiの窒化膜の3層の積層膜にしてもよい。またCrの上にITOを積層した膜であってもよい。ここでTiなどの高融点金属の窒化膜は、窒素濃度を25原子%以上にすることが望ましい。
さらに第3工程において透明導電層の代わりにTiなどの高融点金属の窒化膜を用いてもよい。また第2工程において金属層30の膜厚を約50nmとし、第3工程において透明導電層の代わりに例えば約50nmのMoなどの高融点金属上に約200nmのAlまたはAlを主体とする合金を積層した膜を用いてもよい。
また上記では共通配線端子を走査線端子と同じ構造にする形態を示したが、後述する銀打ちの方法を用いて信号線端子と同じ構造にすることもできる。
またこのアクティブマトリックス基板は、ガラス基板の少なくとも一方の辺部において共通配線の端部が共通配線連結線により互いに連結されているので、共通配線端子の取り出しが可能になり、IPS型のアクティブマトリックス基板が単独で実現できる。
また透明導電層または金属の窒化膜層または金属層による信号線および半導体層の被覆の効果、走査線や信号線の低抵抗化や端子部での接続信頼性向上の効果、絶縁耐圧向上の効果については実施形態6と全く同様である。
図42(a)は、実施形態8のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図42(b)は、その線A−A’で切った断面図、図42(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図43〜図45はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。図42と同様に、図43〜図45の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図43〜図45の(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図46(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部位DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図46(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態8のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
この実施形態では、TFT部Tfにおけるn+アモルファスシリコン層22はV属元素であるリンのドーピング処理により形成され、そのオーミックコンタクト層の厚さが3nm〜6nmの範囲内になっている。
(第1工程) 図43(a)〜(c)および図46(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、共通配線13と、外周部Ssにおいて共通配線13を互いに結束する共通配線連結線(図示せず)と、この共通配線連結線に接続されて共通配線端子部位CSに形成される共通配線端子部13aと、それぞれの画素領域において、走査線11の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線13から延びる複数の共通電極14とを残して導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図44(a)〜(c)および図46(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約100nmのアモルファスシリコン層21とを成膜し、同一真空中でPH3プラズマ処理によるリンのドーピング処理を行ってアモルファスシリコン層21の表層に3nm〜6nmの範囲内のn+アモルファスシリコン層からなるオーミックコンタクト層を形成した後、引き続きスパッタリングにより約250nmのMoからなる金属層30を成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfを通って窓部Wdに延びる突出部34とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図45(a)〜(c)および図46(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOを成膜して透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31およびその側面を覆う部分と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aを覆う部分と、それぞれの画素領域において信号線31からゲ−ト電極12上に形成されるTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、ゲート絶縁層2を介して共通電極14に対向して窓部Wdに延びる画素電極41と、画素電極41からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30およびリンのドーピング処理により形成されたn+アモルファスシリコン層22を順次エッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
(第4工程) 図42(a)〜(c)および図46(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線端子部31a上の保護絶縁層と、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13a上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2とをエッチング除去して、透明導電層40からなる信号線端子35と、第1の導体層10からなる走査線端子15および共通配線端子16とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また第1の導体層にAl−Nd合金を用いた形態を示したが、実施形態1と同様にAlとTiなどの高融点金属の窒化膜の積層膜や、Alの下にさらにTiなどの高融点金属の下敷膜を形成してTiとAlとTiの窒化膜の3層の積層膜にしてもよい。またCrの上にITOを積層した膜であってもよい。ここでTiなどの高融点金属の窒化膜は、窒素濃度を25原子%以上にすることが望ましい。
さらに第3工程において透明導電層の代わりにTiなどの高融点金属の窒化膜を用いてもよい。また第2工程において金属層30の膜厚を約50nmとし、第3工程において透明導電層の代わりに例えば約50nmのMoなどの高融点金属上に約200nmのAlまたはAlを主体とする合金を積層した膜を用いてもよい。
また上記では共通配線端子を走査線端子と同じ構造にする形態を示したが、後述する銀打ちの方法を用いて信号線端子と同じ構造にすることもできる。
またこのアクティブマトリックス基板は、ガラス基板の少なくとも一方の辺部において共通配線の端部が共通配線連結線により互いに連結されているので、共通配線端子の取り出しが可能になり、IPS型のアクティブマトリックス基板が単独で実現できる。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通電極と画素電極部の段差を小さくできるので、パネル工程での配向制御が容易である。
またこのアクティブマトリックス基板は、画素電極が透明導電膜で形成されているので、開口率が向上する。逆に画素電極に不透明な高融点金属の窒化膜や高融点金属とAlまたはAlを主体とする合金の積層膜を用いた場合は電圧印加時に配向の乱れの影響を避けることができ、コントラストが向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、ドレイン電極およびソース電極のエッチング時に半導体層上層のオーミックコンタクト層も同時にエッチングでき、さらに半導体層の膜厚を100nm程度に薄くできるので、生産効率を上げることができると同時に、半導体層の縦方向の抵抗値が低減でき、TFTの書き込み能力を向上させることができる。
また透明導電層または金属の窒化膜層または金属層による信号線および半導体層の被覆の効果、走査線や信号線の低抵抗化や端子部での接続信頼性向上の効果、絶縁耐圧向上の効果については実施形態6と全く同様である。
図47(a)は、実施形態9のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図47(b)は、その線A−A’で切った断面図、図47(c)はその線B−B’で切った断面図である。また図48〜図50はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。図47と同様に、図48〜図50の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図48〜図50の(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’で切った断面図である。また図51(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部位DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図51(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態9のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して平行に配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
この実施形態では、TFT部Tfにおけるn+アモルファスシリコン層22はV属元素であるリンのドーピング処理により形成され、そのオーミックコンタクト層の厚さが3nm〜6nmの範囲内になっている。
(第1工程) 図48(a)〜(c)および図51(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、共通配線13と、外周部Ssにおいて共通配線13を互いに結束する共通配線連結線(図示せず)と、この共通配線連結線に接続されて共通配線端子部位CSに形成される共通配線端子部13aと、それぞれの画素領域において、走査線11の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線13から延びる複数の共通電極14とを残して導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図49(a)〜(c)および図51(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約100nmのアモルファスシリコン層21とを成膜し、同一真空中でPH3プラズマ処理によるリンのドーピング処理を行ってアモルファスシリコン層21の表層に3nm〜6nmの範囲内のn+アモルファスシリコン層からなるオーミックコンタクト層を形成した後、引き続きスパッタリングにより約250nmのMoからなる金属層30を成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfを通って窓部Wdに延びる突出部34と、この突出部34からゲート絶縁層2を介して共通電極14に対向して延びる画素電極41とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図50(a)〜(c)および図51(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOを成膜して透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31およびその側面を覆う部分と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aを覆う部分と、それぞれの画素領域において信号線31からゲ−ト電極12上に形成されるTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、ゲート絶縁層2を介して共通電極14に対向して窓部Wdに延びる画素電極41を覆う部分と、画素電極41からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30およびリンのドーピング処理により形成されたn+アモルファスシリコン層22を順次エッチング除去してチャネルギャップ23を形成する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
(第4工程) 図47(a)〜(c)および図51(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線端子部31a上の保護絶縁層と、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13a上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2とをエッチング除去して、透明導電層40からなる信号線端子35と、第1の導体層10からなる走査線端子15および共通配線端子16とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また第1の導体層にAl−Nd合金を用いた形態を示したが、実施形態1と同様にAlとTiなどの高融点金属の窒化膜の積層膜や、Alの下にさらにTiなどの高融点金属の下敷膜を形成してTiとAlとTiの窒化膜の3層の積層膜にしてもよい。またCrの上にITOを積層した膜であってもよい。ここでTiなどの高融点金属の窒化膜は、窒素濃度を25原子%以上にすることが望ましい。
さらに第3工程において透明導電層の代わりにTiなどの高融点金属の窒化膜を用いてもよい。また第2工程において金属層30の膜厚を約50nmとし、第3工程において透明導電層の代わりに例えば約50nmのMoなどの高融点金属上に約200nmのAlまたはAlを主体とする合金を積層した膜を用いてもよい。
また上記では共通配線端子を走査線端子と同じ構造にする形態を示したが、後述する銀打ちの方法を用いて信号線端子と同じ構造にすることもできる。
またこのアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1の少なくとも一方の辺部において共通配線の端部が共通配線連結線により互いに連結されているので、共通配線端子の取り出しが可能になり、IPS型のアクティブマトリックス基板が単独で実現できる。
またこのアクティブマトリックス基板は、実施形態8と同様にドレイン電極およびソース電極のエッチング時に半導体層上層のオーミックコンタクト層も同時にエッチングでき、さらに半導体層の膜厚を100nm程度に薄くできるので、生産効率を上げることができると同時に、半導体層の縦方向の抵抗値が低減でき、TFTの書き込み能力を向上させることができる。
また透明導電層または金属の窒化膜層または金属層による信号線および半導体層の被覆の効果、走査線や信号線の低抵抗化や端子部での接続信頼性向上の効果、絶縁耐圧向上の効果については実施形態6と全く同様である。
図53(a)は実施形態10のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図53(b)はその線A−A’で切った断面図、図53(c)はその線B−B’で切った断面図、図53(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図54〜図57はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図53と同様に、図54〜図57の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図54〜図57の(b)、(c)、(d)と図57(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図58(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図58(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態10のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図54(a)〜(d)および図58(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図55(a)〜(d)および図58(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62および走査線端子部11a上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、ゲート電極12、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、ゲート電極12上および走査線11上の2箇所に第1の導体層10に達する開口部61、62が形成され、かつ走査線端子部11a上に第1の導体層10に達する開口部63が形成される。
(第3工程) 図56(a)〜(d)および図58(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのITOからなる透明導電層40と約200nmのCrからなる金属層30とを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端子部11aに接続する接続電極部42と、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図57(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61,62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図53(a)〜(d)および図58(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および前記接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも信号線31の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残して、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。次に画素電極41および接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部上の保護絶縁層に形成された開口部に露出した金属層30をエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41および信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10上に半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して透明導電層40が積層された走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と共に形成された透明絶縁性基板上の導体層が透明導電層との接続部を除き全てゲート絶縁層で被覆されているので、信号線の金属層や透明導電層のエッチング中に下層の走査線やゲート電極などの回路要素が侵食されたり、走査線と信号線がショートしたりすることがなく、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、保護トランジスタが形成可能であり、製造工程中での不用意な電撃から画素領域のTFTを保護することができる。また走査線と信号線間の絶縁破壊を防止することができ、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、TFT部のチャネルギャップが延びる方向の半導体層の両側側面の一部が保護絶縁層で被覆されているので、半導体層の側面を経路とするリークを防止でき、薄膜トランジスタの信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の金属層や透明導電層のエッチング時にゲート電極上のゲート絶縁層と半導体層とを貫通する開口部を通してエッチング液がしみ込み、ゲート電極や走査線の下層の導電膜が侵食されることを防止でき、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金層層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ信頼性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線がAlとTiなどの高融点金属との積層膜で形成されているので、走査線の配線抵抗を低減できる。また走査線端子の走査線ドライバとの接続部がITOで形成されているので、端子部での表面酸化を防止でき、走査線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と信号線との交差部分に半導体層が形成されているので、走査線と信号線との絶縁耐圧が向上する。また画素電極と遮光層とが少なくとも部分的に重畳するように形成されているので、重ねずれマージンを大きくとらなければならないカラーフィルター基板のブラックマトリックスを縮小でき、開口率を向上することができる。
図59(a)は実施形態11のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図59(b)はその線A−A’で切った断面図、図59(c)はその線B−B’で切った断面図、図59(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図60〜図63はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図59と同様に、図60〜図63の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図60〜図62の(b)、(c)、(d)と図63(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図64(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図64(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態11のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、透明導電層40と金属層30とからなる第2の導体層50がゲート絶縁層2および半導体層20の積層膜の側面を覆うようにソース電極33からガラス基板1上に垂下し、さらに金属層30の下層に積層された透明導電層40がガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
また本実施形態では、走査線端子部のように第1の導体層10と第2の導体層50の接続部上では保護絶縁層3の開口部が形成されないようになっている。
(第1工程) 図60(a)〜(d)および図64(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図61(a)〜(d)および図64(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62および走査線端部11b上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、ゲート電極12、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、ゲート電極12上および走査線11上の2箇所に第1の導体層10に達する開口部61、62が形成され、かつ走査線端部11b上に第1の導体層10に達する開口部63が形成される。
(第3工程) 図62(a)〜(d)および図64(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのITOからなる透明導電層40と約200nmのCrからなる金属層30とを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端部11bに接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに延びて走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図63(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図59(a)〜(d)および図64(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および前記走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも信号線31の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。次に画素電極41および走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部上の保護絶縁層に形成された開口部に露出した金属層30をエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41および走査線端子15および信号線端子35および共通配線端子(図示せず)を露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、第1の導体層と第2の導体層の接続部上に保護絶縁層の開口部が設けられていないので、第1の導体層と第2の導体層の金属層に同じ金属を用いたり、異なる金属を用いた場合でも第1の導体層が第2の導体層の金属層のエッチングに対して選択性がない場合、保護絶縁層の開口後第2の導体層の金属層をエッチング除去するときに、上記接続部でエッチング液が透明導電層を通してしみ込み、第1の導体層が侵食されることを防止することができる。
また信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態10と全く同様である。
図65(a)は実施形態12のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図65(b)はその線A−A’で切った断面図、図65(c)はその線B−B’で切った断面図、図65(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図66〜図69はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図65と同様に、図66〜図68の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図66〜図68の(b)、(c)、(d)と図69(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図70(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図70(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態12のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と、複数の信号線31とが直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
また上層信号線36、ドレイン電極32、ソース電極33を形成する第2の導体層50は、ITOからなる透明導電層40上にCrやMoからなる金属層30を積層して形成されている。
画素電極41は、透明導電層40と金属層30とからなる第2の導体層50がゲート絶縁層2および半導体層20の積層膜の側面を覆うようにソース電極33からガラス基板1上に垂下し、さらに金属層30の下層に積層された透明導電層40がガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図66(a)〜(d)および図70(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において前記走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、隣合う走査線11の間に前記走査線と非接触に形成され信号線31の一部となる下層信号線18と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図67(a)〜(d)および図70(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62、下層信号線18の両端部上に形成される開口部65および走査線端子部11a上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、下層信号線18、ゲート電極12、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、それぞれ第1の導体層10に達する開口部61、62、63、65が形成される。
(第3工程) 図68(a)〜(d)および図70(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのITOからなる透明導電層40と約200nmのCrからなる金属層30とを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11a上の開口部63を通して走査線端子部11aに接続する接続電極部42と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、隣接する画素領域の走査線11を挟んで対向する下層信号線18に半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部65を通して接続する上層信号線36と、共通配線と共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において上層信号線36からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図69(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図65(a)〜(d)および図70(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも上層信号線36の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21とを順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。次に画素電極41および接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部上の保護絶縁層3に形成された開口部に露出した金属層30をエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41および信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10上に半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して透明導電層40が積層された走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の一部が下層信号線として画素電極と異なる層に形成されているので、信号線と画素電極とのショートを低減でき、歩留を向上することができる。
また信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態10と全く同様である。
図71(a)は、実施形態13のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図71(b)は、その線A−A’で切った断面図、図71(c)はその線B−B’で切った断面図、図71(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図72〜図75はこのアクティブマトリックス基板の製造工桿を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図71と同様に、図72〜図74の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図72〜図74の(b)、(c)、(d)と図75(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図76(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図76(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態13のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と、複数の信号線31とが直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
AlまたはAlを主体とする合金からなる下層金属層10AとTiなどの高融点金属またはその窒化膜からなる上層金属層10Bとを積層して形成されている。また上層信号線36、ドレイン電極32、ソース電極33を形成する第2の導体層50は、ITOからなる透明導電層40上にCrやMoからなる金属層30を積層して形成されている。
画素電極41は、透明導電層40と金属層30とからなる第2の導体層50がゲート絶縁層2および半導体層20の積層膜の側面を覆うようにソース電極33からガラス基板1上に垂下し、さらに金属層30の下層に積層された透明導電層40がガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
また本実施形態では、走査線端子部のように第1の導体層10と第2の導体層50の接続部上では保護絶縁層3の開口部が形成されないようになっている。
(第1工程) 図72(a)〜(d)および図76(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、隣合う走査線11の間に走査線と非接触に形成され信号線31の一部となる下層信号線18と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図73(a)〜(d)および図76(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62、下層走査線18の両端部上に形成される開口部65および走査線端部11bの上に形成される端子開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、ゲート電極12、下層走査線18、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、それぞれ第1の導体層10に達する開口部61、62、63、65が形成される。
(第3工程) 図74(a)〜(d)および図76(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのITOからなる透明導電層40と約200nmのCrからなる金属層30とを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、走査線端部11b上で半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して走査線端部11bに接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに延びて走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、隣接する画素領域の走査線11を挟んで対向する下層信号線18に半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部65を通して接続する上層信号線36と、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において上層信号線36からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図75(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図71(a)〜(d)および図76(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも上層信号線36の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。次に画素電極41および走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部上の保護絶縁層3の開口部に露出した金属層30をエッチング除去して、透明導電層40からなる画素電極41および走査線端子15および信号線端子35および共通配線端子(図示せず)を露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、第1の導体層と第2の導体層の接続部上に保護絶縁層の開口部が設けられていないので、第1の導体層と第2の導体層の金属層に同じ金属を用いたり、異なる金属を用いた場合でも第1の導体層が第2の導体層の金属層のエッチングに対して選択性がない場合、保護絶縁層の開口後第2の導体層の金属層をエッチング除去するときに、上記接続部でエッチング液が透明導電層を通してしみ込み、第1の導体層が侵食されることを防止することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の一部が下層信号線として画素電極と異なる層に形成されているので、信号線と画素電極とのショートを低減でき、歩留を向上することができる。
また信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態10と全く同様である。
図77(a)は実施形態14のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図77(b)はその線A−A’で切った断面図、図77(c)はその線B−B’で切った断面図、図77(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図78〜図81はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図77と同様に、図78〜図80の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図78〜図80の(b)、(c)、(d)と図81(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図82(a)は左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図82(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態14のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
共通電極14と画素電極41は、第2の導体層がゲート絶縁層2および半導体層20の積層膜の側面を覆うように共通配線13に接続された共通電極の基部とソース電極33からそれぞれガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板上を窓部Wdに延びて櫛歯状に対向して形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図78(a)〜(d)および図82(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、共通配線13と、共通配線端子部位CSに形成される共通配線端子部13aと、それぞれの画素領域において走査線の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線13から延びる複数の共通電極接続部13bと、共通配線内に形成される蓄積共通電極72とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図79(a)〜(c)および図82(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、TFT部Tfにおいてゲート電極12を挟むように走査線11上に形成される開口部62、共通電極接続部13b上にそれぞれ形成される共通電極開口部67、走査線端子部11aと共通配線端子部13aとにそれぞれ形成される開口部63および各共通配線を結束するために共通配線端部上にそれぞれ形成される開口部(図示せず)を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、共通配線13,共通配線端子部13a、共通電極接続部13b、ゲート電極12)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図80(a)〜(d)および図82(d)に示すように、上記基板上に同一真空中でスパッタエッチング後スパッタリングにより連続して約50nmのMoからなる下層金属層30Aと約150nmのAlからなる上層金属層30Bを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DS上に形成される信号線端子部31aと、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端子部11aに接続する接続電極部42と、共通配線端子部13a上に形成された開口部63を通して共通配線端子部13aに接続する接続電極部42と、各共通配線端部上に形成された開口部(図示せず)を通して各共通配線を結束し、前記共通配線端子部13a上の接続電極部42に連結する共通配線連結線(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、共通電極接続部13b上に形成された開口部67を通して基部が共通配線13に接続される複数の共通電極14と、この共通電極に対向して延びる画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
次に図81(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図77(a)〜(d)および図82(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13a上の接続電極部42および信号線端子部31a上の保護絶縁層3と、少なくとも第2の導体層(信号線31、ドレイン電極32、ソース電極33、画素電極41、共通配線連結線)の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層20が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって第1の導体層10上に半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して第2の導体層50が積層された走査線端子15および共通配線端子16と、第2の導体層50からなる信号線端子35とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と共に形成された透明絶縁性基板上の第1の導体層が第2の導体層との接続部を除き全てゲート絶縁層で被覆されているので、第2の導体層のエッチング中に下層の走査線やゲート電極などの回路要素が侵食されたり、走査線と信号線がショートしたりすることがなく、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、保護トランジスタが形成可能であり、製造工程中での不用意な電撃から画素領域のTFTを保護することができる。また走査線と信号線間の絶縁破壊を防止することができ、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、TFT部のチャネルギャップが延びる方向の半導体層の両側側面の一部が保護絶縁層で被覆されているので、半導体層の側面を経路とするリークを防止でき、薄膜トランジスタの信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通電極と画素電極部の段差を小さくできるので、パネル工程での配向制御が容易である。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線および信号線にAlまたはAlを主体とする合金を用いることができ、走査線および信号線の配線抵抗を低減できると共に走査線端子部での走査線ドライバとの接続信頼性および信号線端子部での信号線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と信号線との交差部分に半導体層が形成されているので、走査線と信号線との絶縁耐圧が向上する。
図83(a)は実施形態15のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図83(b)はその線A−A’で切った断面図、図83(c)はその線B−B’で切った断面図、図83(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図84〜図87はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図83と同様に、図84〜図86の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図84〜図86の(b)、(c)、(d)と図87(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図88(a)は左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図88(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態15のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲート電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
共通電極14と画素電極41は、第2の導体層がゲート絶縁層2および半導体層20の積層膜の側面を覆うように共通配線13に接続された共通電極の基部とソース電極33からそれぞれガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板上を窓部Wdに延びて櫛歯状に対向して形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図84(a)〜(d)および図88(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、共通配線13と、それぞれの画素領域において走査線の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線13から窓部Wdに延びる複数の共通電極接続部13bと、共通配線内に形成される蓄積共通電極72とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図85(a)〜(d)および図88(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、TFT部Tfにおいてゲート電極12を挟むように走査線11上に形成される開口部62、共通電極接続部13b上にそれぞれ形成される共通電極開口部67、走査線端部11bと共通配線端部13cとにそれぞれ形成される開口部63および各共通配線を結束するために共通配線端部上にそれぞれ形成される開口部(図示せず)を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、共通配線13、共通電極接続部13b、ゲート電極12)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図86(a)〜(d)および図88(d)に示すように、上記基板上に同一真空中でスパッタエッチング後スパッタリングにより連続して約50nmのMoからなる下層金属層30Aと約150nmのAlからなる上層金属層30Bを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DS上に形成される信号線端子部31aと、走査線端部11b上に形成された開口部63を通して走査線端部11bに接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに延びて走査線端子部位DSに形成される走査線端子部11aと、外周部Ssに隣接する共通配線端部13c上に形成された開口部63を通してこの共通配線端部に接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに延びて共通配線始端部CSに形成される共通電極端子部13aと、各共通配線端部上に形成された開口部(図示せず)を通して各共通配線を結束し、前記共通配線端部13c上の接続電極部42に連結する共通配線連結線(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、共通電極接続部13b上に形成された開口部67を通して基部が共通配線13に接続される複数の共通電極14と、この共通電極に対向して延びる画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
次に図87(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図83(a)〜(d)および図88(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13aおよび信号線端子部31a上の保護絶縁層3と、少なくとも第2の導体層(信号線31,ドレイン電極32、ソース電極33、画素電極41、共通電極14、共通配線連結線)の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層20が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって第2の導体層からなる走査線端子15および共通配線端子16および信号線端子35を露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
信号線の導体層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、配向制御の容易化の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧の向上の効果については、実施形態14と全く同様である。
図89(a)は実施形態16のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図89(b)はその線A−A’で切った断面図、図89(c)はその線B−B’で切った断面図、図89(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図90〜図93はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図89と同様に、図90〜図92の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図90〜図92の(b)、(c)、(d)と図93(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図94(a)は左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図94(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態16のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、第2の導体層がゲート絶縁層2および半導体層20の積層膜の側面を覆うようにソース電極33からガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板上を窓部Wdに延びて共通電極14と対向して櫛歯状に形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程)図90(a)〜(d)および図94(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSの走査線端子部11aと、共通配線13と、共通配線端子部位CSの共通配線端子部13aと、それぞれの画素領域において走査線の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線から窓部Wdに延びる複数の共通電極14と、共通配線内に形成される蓄積共通電極72とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程)図91(a)〜(c)および図94(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、TFT部Tfにおいてゲート電極12を挟むように走査線11上に形成される開口部62、走査線端子部11aと共通配線端子部13aとにそれぞれ形成される開口部63および各共通配線を結束するために共通配線端部上にそれぞれ形成される開口部(図示せず)を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、共通配線13、共通配線端子部13a、共通電極14、ゲート電極12)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程)図92(a)〜(d)および図94(d)に示すように、上記基板上に同一真空中でスパッタエッチング後スパッタリングにより連続して約50nmのMoからなる下層金属層30Aと約150nmのAlからなる上層金属層30Bを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端子部に接続する接続電極部42と、共通配線端子部13a上に形成された開口部63を通して共通配線端子部に接続する接続電極部42と、各共通配線端部上に形成された開口部(図示せず)を通して各共通配線を結束し、前記共通配線端子部13a上の接続電極部42に連結する共通配線連結線(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、共通電極14に対向して延びる画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
次に図93(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程)図91(a)〜(d)および図94(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13a上の接続電極部42および信号線端子部31a上の保護絶縁層3と、少なくとも第2の導体層(信号線31,ドレイン電極32、ソース電極33、画素電極41、共通配線連結線)の上面および側面が全て保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層20が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、開口部62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって第1の導体層10上に半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して第2の導体層50が積層された走査線端子15および共通配線端子16と、第2の導体層50からなる信号線端子35とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通電極と画素電極が異なる層に形成されているので、共通電極と画素電極のショートを低減でき、歩留を向上することができる。
信号線の導体層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧の向上の効果については、実施形態14と全く同様である。
図95(a)は実施形態17のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図95(b)はその線A−A’で切った断面図、図95(c)はその線B−B’で切った断面図、図95(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図96〜図99はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図95と同様に、図96〜図98の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図96〜図98の(b)、(c)、(d)と図99(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図100(a)は左側が走査線端子部位GSの、中央が信号線端子部DSの、右側が共通配線端子部位CSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図100(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態17のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の共通配線13とが交互に平行に配列され、複数の信号線31がゲート絶縁層2を介して前記走査線に直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11の一部をゲート電極12とし、このゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた窓部Wdに櫛歯状の画素電極41と、画素電極に対向して共通配線13に接続された櫛歯状の共通電極14とが形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続され、画素電極41と共通電極14との間にガラス基板1に対して横方向の電界を形成するIPS型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、第2の導体層がゲート絶縁層2および半導体層20の積層膜の側面を覆うようにソース電極33からガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板上を窓部Wdに延びて共通電極14と対向して櫛歯状に形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図96(a)〜(d)および図100(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより約250nmのAl−Nd合金を成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、共通配線13と、それぞれの画素領域において走査線の一部を共有するゲ−ト電極12と、共通配線から窓部Wdに延びる複数の共通電極14と、共通配線内に形成される蓄積共通電極72とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図97(a)〜(d)および図100(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、TFT部Tfにおいてゲート電極12を挟むように走査線11上に形成される開口部62、走査線端部11b上と共通配線端部13c上とにそれぞれ形成される開口部63および各共通配線を結束するために共通配線端部上にそれぞれ形成される開口部(図示せず)を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、共通配線13、共通電極14、ゲート電極12)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図98(a)〜(d)および図100(d)に示すように、上記基板上に同一真空中でスパッタエッチング後スパッタリングにより連続して約50nmのMoからなる下層金属層30Aと約150nmのAlからなる上層金属層30Bを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端部11b上に形成された開口部63を通して走査線端部に接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに延びて走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、外周部Ssに隣接する共通配線端部13c上に形成された開口部63を通してこの共通配線端部に接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに延びて共通配線端子部位CSに形成される共通配線端子部13aと、各共通配線端部上に形成された開口部(図示せず)を通して各共通配線を結束し、前記共通配線端部13c上の接続電極部42に連結する共通配線連結線(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線31からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、共通電極14に対向して延びる画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して第2の導体層50をエッチング除去する。この際、画素電極41の一部は蓄積容量部Cpにおいて共通配線13の一部分と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成する。
次に図99(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図95(a)〜(d)および図100(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11aおよび共通配線端子部13aおよび信号線端子部31a上の保護絶縁層3と、少なくとも第2の導体層(信号線31、ドレイン電極32、ソース電極33、画素電極41、共通配線連結線)の上面および側面が全て保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層20が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、開口部62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって第2の導体層からなる走査線端子15および信号線端子35および共通配線端子16を露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
またこのアクティブマトリックス基板は、共通電極と画素電極が異なる層に形成されているので、共通電極と画素電極のショートを低減でき、歩留を向上することができる。
信号線の導体層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧の向上の効果については、実施形態14と全く同様である。
図101(a)は実施形態18のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図101(b)はその線A−A’で切った断面図、図101(c)はその線B−B’で切った断面図、図101(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図102〜図105はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図101と同様に、図102〜図104の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図102〜図104の(b)、(c)、(d)と図105(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図106(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図106(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態18のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、ソース電極33上層の透明導電層40がゲート絶縁層2と半導体層20と金属層30との積層膜の側面を覆うようにガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図102(a)〜(d)および図106(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図103(a)〜(d)および図106(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。フォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62および走査線端子部11a上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、ゲート電極12、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、ゲート電極12上および走査線11上の2箇所に第1の導体層10に達する開口部61、62が形成され、かつ走査線端子部11a上に第1の導体層10に達する開口部63が形成される。
(第3工程) 図104(a)〜(d)および図106(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端子部11aに接続する接続電極部42と、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図105(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図101(a)〜(d)および図106(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11a上の接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも信号線31の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10上に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して透明導電層40が積層された走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線と共に形成された透明絶縁性基板上の導体層が透明導電層との接続部を除き全てゲート絶縁層で被覆されているので、信号線の金属層や透明導電層のエッチング中に下層の走査線やゲート電極などの回路要素が侵食されたり、走査線と信号線がショートしたりすることがなく、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、保護トランジスタが形成可能であり、製造工程中での不用意な電撃から画素領域のTFTを保護することができる。また走査線と信号線間の絶縁破壊を防止することができ、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、TFT部のチャネルギャップが延びる方向の半導体層の両側側面の一部が保護絶縁層で被覆されているので、半導体層の側面を経路とするリークを防止でき、薄膜トランジスタの信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の金属層や透明導電層のエッチング時にゲート電極上のゲート絶縁層と半導体層とを貫通する開口部を通してエッチング液がしみ込み、ゲート電極や走査線の下層の導電膜が侵食されることを防止でき、歩留を向上することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線が金属層と透明導電層とで積層されて形成されているので、信号線の配線抵抗が低減できると共に断線不良などによる歩留の低下が抑えられ、またソース電極と画素電極とが透明導電層によって一体に形成されているので、接続による電気抵抗の増大が抑えられ信頼性が向上する。
またこのアクティブマトリックス基板は、走査線がAlとTiなどの高融点金属との積層膜で形成されているので、走査線の配線抵抗を低減できる。また走査線端子の走査線ドライバとの接続部がITOで形成されているので、端子部での表面酸化を防止でき、走査線ドライバとの接続信頼性を確保することができる。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の下層に半導体層が形成されているので、走査線と信号線との絶縁耐圧が向上する。また画素電極と遮光層とが少なくとも部分的に重畳するように形成されているので、重ねずれマージンを大きくとらなければならないカラーフィルター基板のブラックマトリックスを縮小でき、開口率を向上することができる。
図107(a)は実施形態19のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図107(b)はその線A−A’で切った断面図、図107(c)はその線B−B’で切った断面図、図107(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図108〜図111はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図107と同様に、図108〜図110の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図108〜図110の(b)、(c)、(d)と図111(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図112(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図112(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態19のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、ソース電極33上層の透明導電層40がゲート絶縁層2と半導体層20と金属層30との積層膜の側面を覆うようにガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図108(a)〜(d)および図112(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図109(a)〜(d)および図112(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62および走査線端部11b上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、ゲート電極12、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、ゲート電極12上および走査線11上の2箇所に第1の導体層10に達する開口部61、62が形成され、かつ走査線端部11b上に第1の導体層10に達する開口部63が形成される。
(第3工程) 図110(a)〜(d)および図112(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端部11b上に形成された開口部63を通して走査線端部11bに接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに金属層30上を走査線端子部位GSに延びて形成される走査線端子部11aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図111(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図107(a)〜(d)および図112(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも信号線31の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および走査線端子15および共通配線端子(図示せず)とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態18と全く同様である。
図113(a)は実施形態20のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図113(b)はその線A−A’で切った断面図、図113(c)はその線B−B’で切った断面図、図113(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図114〜図117はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図113と同様に、図114〜図116の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図114〜図116の(b)、(c)、(d)と図117(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図118(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図118(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態20のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の信号線31とが直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、ソース電極33上層の透明導電層40がゲート絶縁層2と半導体層20と金属層30との積層膜の側面を覆うようにガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図114(a)〜(d)および図118(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、隣合う走査線11の間にこの走査線と非接触に形成され信号線31の一部となる下層信号線18と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図115(a)〜(d)および図118(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62、下層信号線18の両端部上に形成される開口部65および走査線端子部11a上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、ゲート電極12、下層信号線18、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、それぞれ第1の導体層10に達する開口部61、62、63、65が形成される。
(第3工程) 図116(a)〜(d)および図118(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端子部11aに接続する接続電極部42と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、隣接する画素領域の走査線11を挟んで対向する下層信号線18に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部65を通して接続する上層信号線36と、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において上層信号線36からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図117(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図113(a)〜(d)および図118(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11a上の接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも上層信号線36の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10上に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して透明導電層40が積層された走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の一部が下層信号線として画素電極と異なる層に形成されているので、信号線と画素電極とのショートを低減でき、歩留を向上することができる。
信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態18と全く同様である。
図119(a)は実施形態21のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図119(b)はその線A−A’で切った断面図、図119(c)はその線B−B’で切った断面図、図119(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図120〜図123はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。図119と同様に、図120〜図122の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図120〜図122の(b)、(c)、(d)と図123(a)、(b)、(c)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図124(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図124(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態21のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の信号線31とが直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、ソース電極33上層の透明導電層40がゲート絶縁層2と半導体層20と金属層30との積層膜の側面を覆うようにガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
(第1工程) 図120(a)〜(d)および図124(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、隣合う走査線11の間にこの走査線と非接触に形成され信号線31の一部となる下層信号線18と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図121(a)〜(d)および図124(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62、下層信号線18の両端部上に形成される開口部65および走査線端部11b上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、ゲート電極12、下層信号線18、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、それぞれ第1の導体層10に達する開口部61、62、63、65が形成される。
(第3工程) 図122(a)〜(d)および図124(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端部11b上に形成された開口部63を通して走査線端部11bに接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに金属層30上を走査線端子部位GSに延びて形成される走査線端子部11aと、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、隣接する画素領域の走査線11を挟んで対向する下層信号線18に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部65を通して接続する上層信号線36と、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において、上層信号線36からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
次に図123(a)〜(c)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図119(a)〜(d)および図123(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも上層信号線36の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる走査線端子15および信号線端子35および共通配線端子(図示せず)とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、信号線の一部が下層信号線として画素電極と異なる層に形成されているので、信号線と画素電極とのショートを低減でき、歩留を向上することができる。
信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態18と全く同様である。
図125(a)は実施形態22のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図125(b)はその線A−A’で切った断面図、図125(c)はその線B−B’で切った断面図、図125(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図126〜図128はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。図125と同様に、図126〜図128の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図126〜図128の(b)、(c)、(d)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図129(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図129(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態22のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、ソース電極33上層の透明導電層40がゲート絶縁層2と半導体層20と金属層30との積層膜の側面を覆うようにガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
なお画素電極41は、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72上にゲート絶縁層2を介して重畳するように延びて蓄積容量電極71を形成し、この画素領域における蓄積容量部Cpを構成している。またこの画素領域には、ゲート絶縁層2を介して一部が画素電極41の1辺部と重畳するように、第1の導体層10からなる遮光層17が形成されている。
(第1工程) 図126(a)〜(d)および図129(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図127(a)〜(d)および図129(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約100nmのアモルファスシリコン層21を成膜し、同一真空中でPH3プラズマ処理によるリンのドーピング処理を行ってアモルファスシリコン層21の表層に3nm〜6nmの範囲内のn+アモルファスシリコン層からなるオーミックコンタクト層を形成した後、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62および走査線端子部11a上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、ゲート電極12、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、ゲート電極12上および走査線11上の2箇所に導体層10に達する開口部61、62が形成され、かつ走査線端子部11a上に導体層10に達する開口部63が形成される。
(第3工程) 図128(a)〜(d)および図129(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端子部11aに接続する接続電極部42と、共通配線と共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去する。次いで露出した金属層30およびn+アモルファスシリコン層22を順次エッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
(第4工程) 図125(a)〜(d)および図129(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11a上の接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも信号線31の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10上に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して透明導電層40が積層された走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、ドレイン電極およびソース電極のエッチング時に半導体層上層のオーミックコンタクト層も同時にエッチングでき、さらに半導体層の膜厚を100nm程度に薄くできるので、生産効率を上げることができると同時に、半導体層の縦方向の抵抗値が低減でき、TFTの書き込み能力を向上させることができる。
信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態18と全く同様である。
図130(a)は実施形態23のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図130(b)はその線A−A’で切った断面図、図130(c)はその線B−B’で切った断面図、図130(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図131〜図133はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。図130と同様に、図131〜図133の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図131〜図133の(b)、(c)、(d)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図134(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図134(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態23のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と第2の導体層50からなる複数の信号線31とがゲート絶縁層2を介して直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、ソース電極33上層の透明導電層40がゲート絶縁層2と半導体層20と金属層30との積層膜の側面を覆うようにガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
なお画素電極41は、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72上にゲート絶縁層2を介して重畳するように延びて蓄積容量電極71を形成し、この画素領域における蓄積容量部Cpを構成している。またこの画素領域には、ゲート絶縁層2を介して一部が画素電極41の1辺部と重畳するように、第1の導体層10からなる遮光層17が形成されている。
(第1工程) 図131(a)〜(d)および図134(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図132(a)〜(d)および図134(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約100nmのアモルファスシリコン層21を成膜し、同一真空中でPH3プラズマ処理によるリンのドーピング処理を行ってアモルファスシリコン層21の表層に3nm〜6nmの範囲内のn+アモルファスシリコン層からなるオーミックコンタクト層を形成した後、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62および走査線端部11b上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、ゲート電極12、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、ゲート電極12上および走査線11上の2箇所に導体層10に達する開口部61、62が形成され、かつ走査線端部11b上に導体層10に達する開口部63が形成される。
(第3工程) 図133(a)〜(d)および図134(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、走査線端部11b上に形成された開口部63を通して走査線端子部11bに接続する接続電極部42と、この接続電極部からさらに金属層30上を走査線端子部位GSに延びて形成される走査線端子部11aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去する。次いで露出した金属層30およびn+アモルファスシリコン層22を順次エッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
(第4工程) 図130(a)〜(d)および図134(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも信号線31の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および走査線端子15および共通配線端子(図示せず)とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、ドレイン電極およびソース電極のエッチング時に半導体層上層のオーミックコンタクト層も同時にエッチングでき、さらに半導体層の膜厚を100nm程度に薄くできるので、生産効率を上げることができると同時に、半導体層の縦方向の抵抗値が低減でき、TFTの書き込み能力を向上させることができる。
信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態19と全く同様である。
図135(a)は実施形態24のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図135(b)はその線A−A’で切った断面図、図135(c)はその線B−B’で切った断面図、図135(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図136〜図138はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。図135と同様に、図136〜図138の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図136〜図138の(b)、(c)、(d)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図139(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図139(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態24のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の信号線31とが直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
画素電極41は、ソース電極33上層の透明導電層40がゲート絶縁層2と半導体層20と金属層30との積層膜の側面を覆うようにガラス基板1上に垂下し、さらにガラス基板1上を窓部Wdに延びて形成されている。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
なお画素電極41は、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72上にゲート絶縁層2を介して重畳するように延びて蓄積容量電極71を形成し、この画素領域における蓄積容量部Cpを構成している。またこの画素領域には、ゲート絶縁層2を介して一部が画素電極41の1辺部と重畳するように、第1の導体層10からなる遮光層17が形成されている。
(第1工程) 図136(a)〜(d)および図139(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、走査線端子部位GSに形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、隣合う走査線11の間にこの走査線と非接触に形成され信号線31の一部となる下層信号線18と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図137(a)〜(d)および図139(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約100nmのアモルファスシリコン層21を成膜し、同一真空中でPH3プラズマ処理によるリンのドーピング処理を行ってアモルファスシリコン層21の表層に3nm〜6nmの範囲内のn+アモルファスシリコン層からなるオーミックコンタクト層を形成した後、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62、下層信号線18の両端部上に形成される開口部65および走査線端子部11a上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、走査線端子部11a、ゲート電極12、下層信号線18、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、それぞれ第1の導体層10に達する開口部61、62、63、65が形成される。
(第3工程) 図138(a)〜(d)および図139(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11a上に形成された開口部63を通して走査線端子部11aに接続する接続電極部42と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、隣接する画素領域の走査線11を挟んで対向する下層信号線18に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部65を通して接続する上層信号線36と、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、それぞれの画素領域において上層信号線36からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去する。次いで露出した金属層30およびn+アモルファスシリコン層22を順次エッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
(第4工程) 図135(a)〜(d)および図139(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および前記接続電極部42および信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも上層信号線36の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および共通配線端子(図示せず)と、第1の導体層10上に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部63を通して透明導電層40が積層された走査線端子15とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、ドレイン電極およびソース電極のエッチング時に半導体層上層のオーミックコンタクト層も同時にエッチングでき、さらに半導体層の膜厚を100nm程度に薄くできるので、生産効率を上げることができると同時に、半導体層の縦方向の抵抗値が低減でき、TFTの書き込み能力を向上させることができる。
信号線と画素電極とのショート低減の効果、信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態20と全く同様である。
図140(a)は実施形態25のアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図140(b)はその線A−A’で切った断面図、図140(c)はその線B−B’で切った断面図、図140(d)はその線C−C’で切った断面図である。また図141〜図143はこのアクティブマトリックス基板の製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。図140と同様に、図141〜図143の(a)は1画素領域を示す透視平面図、図141〜図143の(b)、(c)、(d)はそれぞれ前記線A−A’、線B−B’、線C−C’で切った断面図である。また図144(a)はこのアクティブマトリックス基板の端子部の断面図で、左側が走査線端子部位GSの、右側が信号線端子部位DSのそれぞれ長辺方向の断面図である。図144(b)〜(d)はそれぞれこの端子部分の第1工程〜第3工程を示す図である。
この実施形態25のアクティブマトリックス基板は、ガラス基板1上に第1の導体層10からなる複数の走査線11と複数の信号線31とが直交して配列され、この走査線11と信号線31との交点付近のTFT部Tfに、走査線11から延びるゲート電極12と、このゲ−ト電極にゲート絶縁層2を介して対向する島状のアモルファスシリコン層21およびn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、この半導体層上に第2の導体層50からなりチャネルギャップ23を隔てて形成された一対のドレイン電極32およびソース電極33とからなる逆スタガ型TFTが形成され、走査線11と信号線31とに囲まれた光が透過する窓部Wdに、透明導電層40からなる画素電極41が形成され、ドレイン電極32は信号線31に、ソース電極33は画素電極41にそれぞれ接続されてTN型のアクティブマトリックス基板を構成している。
また走査線11と共に形成されたガラス基板1上の導体層10の側面は全てゲート絶縁層2で被覆されている。またTFT部Tfのチャネルギャップ23が延びる方向のアモルファスシリコン層21の両側の側面の一部が保護絶縁層3で被覆されている。
なお画素電極41は、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72上にゲート絶縁層2を介して重畳するように延びて蓄積容量電極71を形成し、この画素領域における蓄積容量部Cpを構成している。またこの画素領域には、ゲート絶縁層2を介して一部が画素電極41の1辺部と重畳するように、第1の導体層10からなる遮光層17が形成されている。
(第1工程) 図141(a)〜(d)および図144(b)に示すように、まずガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線11と、それぞれの画素領域において走査線11からTFT部Tfに延びるゲート電極12と、隣合う走査線11の間にこの走査線と非接触に形成され信号線31の一部となる下層信号線18と、前段の走査線11内に形成される蓄積共通電極72と、遮光層17とを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図142(a)〜(d)および図144(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約100nmのアモルファスシリコン層21を成摸し、同一真空中でPH3プラズマ処理によるリンのドーピング処理を行ってアモルファスシリコン層21の表層に3nm〜6nmの範囲内のn+アモルファスシリコン層からなるオーミックコンタクト層を形成した後、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、ゲート電極12上の長さ方向先端側の開口部61、ゲート電極基部の走査線11上の開口部62、下層信号線18の両端部上に形成される開口部65および走査線端部11b上に形成される開口部63を除き、少なくとも前記第1の導体層10(走査線11、ゲート電極12、下層信号線18、遮光層17)の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30およひ半導体層20およひケート絶縁層2を順次エッチング除去する。これによって窓部Wdから金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2が除去されてガラス基板1が露出すると共に、それぞれ第1の導体層10に達する開口部61、62、63、65が形成される。
(第3工程) 図143(a)〜(d)および図144(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端部11b上に形成された開口部63を通して走査線端部11bに接続する接続電極部42と、信号線端子部位DSに形成される信号線端子部31aと、共通配線および共通配線端子部(図示せず)と、隣接する画素領域の走査線11を挟んで対向する下層信号線18に金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を貫通する開口部65を通して接続する上層信号線36と、この接続電極部からさらに金属層30上を走査線端子部位GSに延びて形成される走査線端子部11aと、それぞれの画素領域において信号線からTFT部Tfに延びるドレイン電極32と、画素電極41と、この画素電極からTFT部Tfに延びてドレイン電極32とチャネルギャップ23を隔てて対向配置されるソース電極33とを残して透明導電層40をエッチング除去する。次いで露出した金属層30およびn+アモルファスシリコン層22を順次エッチング除去する。これによってチャネルギャップ23が形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部61、62を越えてアモルファスシリコン層21が露出する。この際、画素電極41の辺部は蓄積容量部Cpにおいて蓄積共通電極72と重畳するように延ばして蓄積容量電極71を形成し、またこの辺部に隣接する画素電極の双方の辺部はそれぞれ遮光層17と少なくとも一部が重畳するように形成する。
(第4工程) 図140(a)〜(d)および図144(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41および走査線端子部11aおよび信号線端子部31aおよび共通配線端子部(図示せず)上の保護絶縁層3と、少なくとも上層信号線36の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつTFT部Tfの半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部61、62と保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部61、62に露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ23側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うようにTFT部Tfの保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。これによって透明導電層40からなる画素電極41と、金属層30および透明導電層40の積層膜からなる信号線端子35および走査線端子15および共通配線端子(図示せず)とを露出させる。最後に約280℃のアニール工程を経てアクティブマトリックス基板を完成させる。
また本実施形態ではゲート電極が走査線から画素部に延びて形成される縦置き型のTFTの形態を示したが、ゲート電極が走査線の一部を共有して形成される横置き型のTFTであってもよい。
またこのアクティブマトリックス基板は、ドレイン電極およびソース電極のエッチング時に半導体層上層のオーミックコンタクト層も同時にエッチングでき、さらに半導体層の膜厚を100nm程度に薄くできるので、生産効率を上げることができると同時に、半導体層の縦方向の抵抗値が低減でき、TFTの書き込み能力を向上させることができる。
信号線と画素電極とのショート低減の効果、信号線の金属層や透明導電層のエッチング時に走査線などの回路要素の侵食が防止される効果、静電保護の効果、TFTの信頼性向上の効果、走査線や信号線の低抵抗化などの効果および絶縁耐圧や開口率の向上の効果については、実施形態21と全く同様である。
図145(a)は実施形態26のアクティブマトリックス基板における外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図145(b)はその線D−D’で切った断面図である。図146(a)〜(c)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線D−D’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態3に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。但し実施形態26〜実施形態35では、走査線11、ゲート12を形成する第1の導体層10がAlからなる下層金属層10AとTiなどの高融点金属の窒化膜からなる上層金属層10Bとを積層して形成されている場合を示した。
(第1工程) 図145(a)、図146(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、走査線端子部11aの外側で各々の走査線11を連結するゲートシャントバス線91と、このゲートシャントバス線の一方の端部に形成されるゲート側重畳部93aとを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図146(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、ゲート側重畳部93a上の金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図146(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線端子部35aの外側で各々の信号線31を連結するドレインシャントバス線92と、このドレインシャントバス線の一方の端部にゲート側重畳部93aとゲート絶縁層2を介して対向するように形成されるドレイン側重畳部93bとを残して透明導電層40および金属層30を順次エッチング除去し、次いで露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。
(第4工程) 図145(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、ゲートシャントバス線91とドレインシャントバス線92との前記重畳部93上の保護絶縁層3をエッチング除去する。次に前記重畳部93にレーザー光を照射し、ゲート絶縁層2を貫通してゲートシャントバス線91とドレインシャントバス線92とを融着し短絡させる。
これらのゲートシャントバス線91およびドレインシャントバス線92は以降の製造工程において切断除去される。
また本実施形態では実施形態3の場合の周辺回路の製造方法について説明したが、実施形態4〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態1、実施形態2についても、それらの製造方法に応じて同様な周辺回路を形成することができる。
図147(a)は実施形態27のアクティブマトリックス基板における信号線入力側の隣接する二つの画素領域Pxとその外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図147(b)はその線E−E’で切った断面図である。図148(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線E−E’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態3に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図148(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも高抵抗線95が形成される部分の第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図148(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と高抵抗線95が形成される部分とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図148(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31を覆うように残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。
次に図148(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、高抵抗線95となる部分のアモルファスシリコン層21を露出させる。これによって工程数を増やすことなく信号線31と接続された高抵抗線95が一体的に形成される。
(第4工程) 図147(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成する。(フォトリソグラフィ工程を通すが、この領域では保護絶縁層3は開口しない。)
また本実施形態では実施形態3の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態4〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態1、実施形態2についても、それらの製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図149(a)は実施形態28のアクティブマトリックス基板における信号線入力側の隣接する二つの画素領域Pxとその外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図149(b)はその線F−F’で切った断面図である。図150(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線F−F’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態3に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図150(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも高抵抗線95が形成される部分の第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図150(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と高抵抗線95が形成される部分とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図150(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31および各々の信号線から高抵抗線95となるアモルファスシリコン層21上を隣接する信号線に向けて互いに非接触に延びる信号線延長部38を覆うように残して、透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。
次に図150(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、高抵抗線95となる部分のアモルファスシリコン層21を露出させる。これによって工程数を増やすことなく信号線31と接続された高抵抗線95が一体的に形成される。
(第4工程) 図149(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成する。(フォトリソグラフィ工程を通すが、この領域では保護絶縁層3は開口しない。)
また本実施形態では実施形態3の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態4〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態1、実施形態2についても、それらの製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図151(a)は実施形態29のアクティブマトリックス基板における信号線入力側の隣接する二つの画素領域Pxとその外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図151(b)はその線G−G’で切った断面図である。図152(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線G−G’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。
このアクティブマトリックスの表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態3に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図152(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、隣接する信号線間に非接触に延びる浮遊電極96を残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図152(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも浮遊電極96を覆うようにかつ外周部Ssの信号線31と、隣接する信号線に向かって延びる信号線延長部38と、その間隙部とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図152(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31および信号線延長部38を覆うように残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。
次に図152(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、対向する信号線延長部38の間隙部のアモルファスシリコン層21を露出させる。
(第4工程) 図151(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成する。(フォトリソグラフィ工程を通すが、この領域では保護絶縁層3は開口しない。)
また本実施形態では実施形態3の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態4〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態1、実施形態2についても、それらの製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図153(a)は実施形態30のアクティブマトリックス基板における信号線終端側の隣接する二つの画素領域Pxと外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図153(b)はその線H−H’で切った断面図である。図154(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線H−H’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態3に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図154(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも高抵抗線95が形成される部分の第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図154(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と、高抵抗線95と、信号線31の端部に対向する共通配線13となる部分とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図154(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31および共通配線13を覆うように残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。
次に図154(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、信号線31端部と共通配線13との間隙部の高抵抗線95となる部分のアモルファスシリコン層21を露出させる。これによって工程数を増やすことなく信号線31端部と共通配線13とに接続された高抵抗線95が一体的に形成される。
(第4工程) 図153(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成する。(フォトリソグラフィ工程を通すが、この領域では保護絶縁層3は開口しない。)
また本実施形態では実施形態3の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態4〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態1、実施形態2についても、それらの製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図155(a)は実施形態31のアクティブマトリックス基板における信号線終端側の隣接する二つの画素領域Pxと外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図155(b)はその線J−J’で切った断面図である。図156(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線J−J’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態3に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図156(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも高抵抗線95が形成される部分の第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図156(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と、信号線の側端部31Tと、共通配線の側端部13Tと、共通配線延長部13Eと、共通配線13となる部分とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図156(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31と、共通配線13と、共通配線延長部13Eとを覆うように残して、かつ信号線の側端部31Tと共通配線の側端部13Tとの間に間隙部が形成されるように透明導電層40をエッチング除去し、次いで前記間隙部に露出した金属層30をエッチング除去する。
次に図156(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、信号線側端部31Tと共通配線側端部13Tとの間隙部の高抵抗線95となる部分のアモルファスシリコン層21を露出させる。これによって工程数を増やすことなく信号線側端部31Tと共通配線側端部13Tとに接続された高抵抗線95が一体的に形成される。
(第4工程) 図155(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成する。(フォトリソグラフィ工程を通すが、この領域では保護絶縁層3は開口しない。)
また本実施形態では実施形態3の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態4〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態1、実施形態2についても、それらの製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図157(a)は実施形態32のアクティブマトリックス基板における信号線終端側の隣接する二つの画素領域Pxと外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図157(b)はその線K−K’で切った断面図である。図158(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線K−K’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態3に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図158(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、両端部がそれぞれ後に形成される信号線側端部31Tおよび共通配線側端部13Tと重畳するように延びる浮遊電極96を残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図158(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と、信号線側端部31Tと、共通配線側端部13Tと、共通配線延長部13Eと、共通配線13となる部分とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図158(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31と、共通配線13と、共通配線延長部13Eとを覆うように残して、かつ信号線側端部31Tと共通配線側端部13Tとの間に間隙部が形成されるように透明導電層40をエッチング除去し、次いで前記間隙部に露出した金属層30をエッチング除去する。
次に図158(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、信号線側端部31Tと共通配線側端部13Tとの間隙部のアモルファスシリコン層21を露出させる。
(第4工程) 図157(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成する。(フォトリソグラフィ工程を通すが、この領域では保護絶縁層3は開口しない。)
また本実施形態では実施形態3の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態4〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態1、実施形態2についても、それらの製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図159(a)は実施形態33のアクティブマトリックス基板における信号線終端側の隣接する二つの画素領域Pxと外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図159(b)はその線L−L’で切った断面図である。図160(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線L−L’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。
また図165は、このアクティブマトリックス基板の外周部Ssに形成された配線を示す概略図であり、図166(a)は図165における銀打ち部97を示す透視平面図、図166(b)はその線D−D’で切った断面図である。また図167(a)〜(c)は銀打ち部97の製造工程を示す前記線D−D’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程を示す。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態6に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図160(a)、図167(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、外周部Ssの共通配線連結線19およびその末端に形成される共通配線銀打ち部97Cを残し、少なくとも高抵抗線95および信号線連結線39が形成される部分の第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図160(b)、図167(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約250nmのMoからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と、高抵抗線95と、信号線31の端部と対向する信号線連結線39とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図160(c)、図167(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31と信号線連結線39とを覆うように残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。この際、透明導電層40が信号線連結線39の端部側面を垂下してゲート絶縁層2上を延び、信号線銀打ち部97Dを形成するように透明導電層40を残す。
次に図160(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、信号線31の端部と信号線連結線39との間隙部の高抵抗線95となる部分のアモルファスシリコン層21を露出させる。これによって工程数を増やすことなく信号線31端部と信号線連結線39とに接続された高抵抗線95が一体的に形成される。
(第4工程) 図159(a)、(b)および図166(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線銀打ち部97D上の保護絶縁層3を貫通する開口部68と、共通配線銀打ち部97C上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2を貫通する開口部69とを形成する。
最後に以降の工程で開口部68、69を通してそれぞれ信号線銀打ち部97Dと共通配線銀打ち部97Cとが接続するように銀打ち部97にAgを溶融して埋め込む。
また本実施形態では実施形態6の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態7〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態2についても、その製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図161(a)は実施形態34のアクティブマトリックス基板における信号線終端側の隣接する二つの画素領域Pxと外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図161(b)はその線M−M’で切った断面図である。図162(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線M−M’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。図165〜図167は実施形態33と同じである。
実施形態34のアクティブマトリックス基板は、信号線終端側の外周部Ssにおいて、各々の信号線31の端部にそれぞれ二つの側端部31Tが配列され、また信号線と直角方向に延びる信号線連結線39から信号線の側端部31Tにそれぞれ間隙部を隔てて対向する側端部39Tを有する信号線連結線延長部39Eが延び出ている。そして信号線31の二つの側端部31Tとそれぞれに対向する信号線連結線39の側端部39Tとがアモルファスシリコンからなる高抵抗線95で相互に連結されている。高抵抗線95は2本並列に設けられ、前記側端部31Tと39Tとは信号線31端部と信号線連結線延長部39Eとの間で信号線を縦方向にしておおむね左右対称になるように形成されている。また信号線連結線39は表示面Dpの各共通配線13がガラス基板1の一方の端部で結束された共通配線連結線19と銀打ち部97によって接続されている。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態6に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図162(a)、図167(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、外周部Ssの共通配線連結線19およびその末端に形成される共通配線銀打ち部97Cを残し、少なくとも高抵抗線95および信号線連結線39が形成される部分の第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図162(b)、図167(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約250nmのMoからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と、信号線側端部31Tと、信号線連結線側端部39Tと、信号線連結線延長部39Eと、信号線連結線39となる部分とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図162(c)、図167(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31と、信号線連結線39と、信号線連結線延長部39Eとを覆うように残して、かつ信号線側端部31Tと信号線連結線側端部39Tとの間に間隙部が形成されるように透明導電層40をエッチング除去し、次いで前記間隙部に露出した金属層30をエッチング除去する。この際、透明導電層40が信号線連結線39の端部側面を垂下してゲート絶縁層2上を延び、信号線銀打ち部97Dを形成するように透明導電層40を残す。
次に図162(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、信号線側端部31Tと信号線連結線側端部39Tとの間隙部の高抵抗線となる部分のアモルファスシリコン層21を露出させる。これによって工程数を増やすことなく信号線側端部31Tと信号線連結線側端部39Tとに接続された高抵抗線95が一体的に形成される。
(第4工程) 図161(a)、(b)および図166(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線銀打ち部97D上の保護絶縁層3を貫通する開口部68と、共通配線銀打ち部97C上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2を貫通する開口部69とを形成する。
最後に以降の工程で開口部68、69を通してそれぞれ信号線銀打ち部97Dと共通配線銀打ち部97Cとが接続するように銀打ち部97にAgを溶融して埋め込む。
また本実施形態では実施形態6の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態7〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態2についても、その製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図163(a)は実施形態35のアクティブマトリックス基板における信号線終端側の隣接する二つの画素領域Pxと外周部Ssの一部を示す透視平面図であり、図163(b)はその線N−N’で切った断面図である。図164(a)〜(d)はこの外周部Ssの製造工程を示す前記線N−N’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後の状態を示す。図165〜図167は実施形態33と同じである。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態6に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図164(a)、図167(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiの窒化膜からなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの共通配線連結線19およびその末端に形成される共通配線銀打ち部97Cおよび両端部がそれぞれ後に形成される信号線側端部31Tおよび信号線連結線側端部39Tと重畳するように延びる浮遊電極96を残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図164(b)、図167(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約250nmのMoからなる金属層30とを成膜し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも外周部Ssの信号線31と、信号線側端部31Tと、信号線連結線側端部39Tと、信号線連結線延長部39Eと、信号線連結線39となる部分とを残して金属層30および半導体層20を順次エッチング除去する。 (第3工程) 図164(c)、図167(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、各々の信号線31と、信号線連結線39と、信号線連結線延長部39Eとを覆うように残して、かつ信号線側端部31Tと信号線連結線側端部39Tとの間に間隙部が形成されるように透明導電層40をエッチング除去し、次いで前記間隙部に露出した金属層30をエッチング除去する。この際、透明導電層40が信号線連結線39の端部側面を垂下してゲート絶縁層2上を延び、信号線銀打ち部97Dを形成するように透明導電層40を残す。
次に図164(d)に示すように、TFT部Tfのチャネルギャップを形成するのと同時にn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去し、信号線側端部31Tと信号線連結線側端部39Tとの間隙部のアモルファスシリコン層21を露出させる。
(第4工程) 図163(a)、(b)および図166(a)、(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約300nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線銀打ち部97D上の保護絶縁層3を貫通する開口部68と、共通配線銀打ち部97C上の保護絶縁層3およびゲート絶縁層2を貫通する開口部69とを形成する。
最後に以降の工程で開口部68、69を通してそれぞれ信号線銀打ち部97Dと共通配線銀打ち部97Cとが接続するように銀打ち部97にAgを溶融して埋め込む。
また本実施形態では実施形態6の場合の静電保護素子の製造方法について説明したが、実施形態7〜実施形態9についても全く同様に製造することができる。また実施形態2についても、その製造方法に応じて同様な静電保護素子を形成することができる。
図168はこのアクティブマトリックス基板の外周部Ssに形成された配線を示す概略図であり、図169は図168における保護トランジスタ部80を示す透視平面図、図170(a)はその線A−A’で切った断面図、図171(a)はその線B−B’で切った断面図である。図170(b)〜(e)および図171(b)〜(e)はそれぞれ保護トランジスタ部80の製造工程を示す前記線A−A’、線B−B’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。また図172は保護トランジスタ部80の作用を示す等価回路図である。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態10に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図170(b)、図171(b)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、保護トランジスタ部80に共通配線13と、共通配線13に接続する第1トランジスタゲート電極81Gと、共通配線13から独立した位置に形成される第2トランジスタゲート電極82Gとを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図170(c)、図171(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、共通配線13に達する開口部83と、第1トランジスタゲート電極81Gに達する相対する二つの開口部81Hと、第2トランジスタゲート電極82Gに達する開口部84および相対する二つの開口部82Hとを除き、共通配線13および第1トランジスタゲート電極81Gおよび第2トランジスタゲート電極82Gの上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図170(d)、図171(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのITOからなる透明導電層40と約200nmのCrからなる金属層30とを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、この信号線からそれぞれ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82に延びて形成される第1トランジスタドレイン電極81Dおよび第2トランジスタソース電極82Sと、開口部83の上部に独立して形成される分配電極85と、この分配電極からそれぞれ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82に延びて形成される第1トランジスタソース電極81Sおよび第2トランジスタドレイン電極82Dとを残して金属層30および透明導電層40を順次エッチング除去する。これによって開口部83、84を通してそれぞれ共通配線13と分配電極85、第2トランジスタゲート電極82Gと第2トランジスタソース電極82Sが接続される。
次に図170(e)および図171(e)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってそれぞれ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82のチャネルギャップ81Ch、82Chが形成されると共に、このチャネルギャップが延びる方向に開口部81H、82Hを越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図169、図170(a)、図171(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも信号線31および分配電極85の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82の半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部81H、82Hと保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部81H、82Hに露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ81Ch、82Ch側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うように第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82上の保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。
図168はこのアクティブマトリックス基板の外周部Ssに形成された配線を示す概略図であり、図173は図168における保護トランジスタ部80を示す透視平面図、図174(a)はその線A−A’で切った断面図、図175(a)はその線B−B’で切った断面図である。図174(b)〜(e)および図175(b)〜(e)はそれぞれ保護トランジスタ部80の製造工程を示す前記線A−A’、線B−B’で切った断面図であり、それぞれ第1工程〜第3工程およびチャネル形成後を示す。また図176は保護トランジスタ部80の作用を示す等価回路図である。
このアクティブマトリックス基板の表示面Dpおよび端子部の構成、製造方法は実施形態18に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図174(b)、図175(b)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、保護トランジスタ部80に共通配線13と、共通配線13に接続する第1トランジスタゲート電極81Gと、共通配線13から独立した位置に形成される第2トランジスタゲート電極82Gとを残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図174(c)、図175(c)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、共通配線13に達する開口部83と、第1トランジスタゲート電極81Gに達する相対する二つの開口部81Hと、第2トランジスタゲート電極82Gに達する開口部84および相対する二つの開口部82Hとを除き、共通配線13および第1トランジスタゲート電極81Gおよび第2トランジスタゲート電極82Gの上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図174(d)、図175(d)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、信号線31と、この信号線からそれぞれ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82に延びて形成される第1トランジスタドレイン電極81Dおよび第2トランジスタソース電極Sと、開口部83の上部に独立して形成される分配電極85と、この分配電極からそれぞれ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82に延びて形成される第1トランジスタソース電極81Sおよび第2トランジスタドレイン電極82Dとを残して、透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。これによって開口部83、84を通してそれぞれ共通配線13と分配電極85、第2トランジスタゲート電極82Gと第2トランジスタソース電極82Sが接続される。
次に図174(d)、図175(d)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。これによってそれぞれ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82のチャネルギャップ81Ch、82Chが形成されると共にこのチャネルギャップが延びる方向に開口部81H、82Hを越えてアモルファスシリコン層21が露出する。
(第4工程) 図173、図174(a)、図175(a)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、少なくとも信号線31および分配電極85の上面および側面全体が保護絶縁層3で覆われるようにかつ第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82の半導体層が形成されるように残して、保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。この際、前記開口部81H、82Hと保護絶縁層3の辺部とを交差させ、前記開口部81H、82Hに露出したアモルファスシリコン層21のチャネルギャップ81Ch、82Ch側の側面の一部を保護絶縁層の辺部が垂下して覆うように第1トランジスタ部81および第2トランジスタ部82上の保護絶縁層3を残し、その外側の保護絶縁層およびアモルファスシリコン層をエッチング除去する。
図177(a)はこのアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図177(b)はその線D−D’で切った蓄積容量部Cpの断面図である。また図178(a)〜(d)はこのアクティブマトリックス基板における蓄積容量部Cpの製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。
このアクティブマトリックス基板の蓄積容量部Cp以外の構成、製造方法は実施形態10に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図178(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、当該画素領域Pxの前段の走査線11を各画素領域の蓄積容量部Cpに蓄積共通電極72が形成されるように残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図178(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、走査線11の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図178(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより連続して約50nmのITOからなる透明導電層40と約200nmのCrからなる金属層30とを成膜して第2の導体層50を形成する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41から蓄積容量部Cpに延びる蓄積容量電極71が形成されるように残して金属層30および透明導電層40を順次エッチング除去する。
次に図178(d)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の第2の導体層50をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。
(第4工程) 図177(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、蓄積容量部Cpが形成された部分の保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。次いで露出した透明導電層40上の金属層30をエッチング除去して、透明導電層40を露出させる。
図179(a)はこのアクティブマトリックス基板の1画素領域を示す透視平面図であり、図179(b)はその線D−D’で切った蓄積容量部Cpの断面図である。また図180(a)〜(d)はこのアクティブマトリックス基板における蓄積容量部Cpの製造工程を示す図で、それぞれ第1工程〜第3工程およびTFTのチャネル形成後を示す。
このアクティブマトリックス基板の蓄積容量部Cp以外の構成、製造方法は実施形態18に示したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(第1工程) 図180(a)に示すように、ガラス基板1上にスパッタリングにより連続して約200nmのAlからなる下層金属層10Aと約100nmのTiからなる上層金属層10Bとを成膜して第1の導体層10を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、当該画素領域Pxの前段の走査線11を各画素領域の蓄積容量部Cpに蓄積共通電極72が形成されるように残して第1の導体層10をエッチング除去する。
(第2工程) 図180(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより連続して約400nmのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁層2と、約250nmのアモルファスシリコン層21および約50nmのn+アモルファスシリコン層22からなる半導体層20と、引き続きスパッタリングにより約200nmのCrからなる金属層30とを成膜する。次にフォトリソグラフィ工程を通して、走査線11の上面および側面全体がゲート絶縁層2で覆われるように残して金属層30および半導体層20およびゲート絶縁層2を順次エッチング除去する。
(第3工程) 図180(c)に示すように、上記基板上にスパッタリングにより約50nmのITOからなる透明導電層40を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、画素電極41から蓄積容量部Cpに延びる蓄積容量電極71が形成されるように残して透明導電層40をエッチング除去し、次いで露出した金属層30をエッチング除去する。
次に図180(d)に示すように、前記エッチングに用いたマスクパターンまたはマスクを除去した後の透明導電層40をマスクとして、露出したn+アモルファスシリコン層22をエッチング除去する。
(第4工程) 図179(b)に示すように、上記基板上にプラズマCVDにより約150nmのシリコン窒化膜からなる保護絶縁層3を形成し、フォトリソグラフィ工程を通して、蓄積容量部Cpが形成された部分の保護絶縁層3およびアモルファスシリコン層21を順次エッチング除去する。
10…第1の導体層、11…走査線、12…ゲート電極、13…共通配線、
14…共通電極、15…走査線端子、16…共通配線端子、17…遮光層、
19…共通配線連結線、
20…半導体層、21…アモルファスシリコン層、
22…n+アモルファスシリコン層、23…チャネルギャップ、25…強化層、
30…金属層、31…信号線、32…ドレイン電極、33…ソース電極、
35…信号線端子、40…透明導電層、41…画素電極、50…第2の導体層、
71…蓄積容量電極、72…蓄積共通電極
Claims (2)
- 透明絶縁性基板上に走査線と共通配線とが交互に複数配列され、直交する走査線と信号線とに囲まれて前記走査線と前記信号線とを含む画素領域が配列され、当該領域にゲート電極と、前記ゲ−ト電極にゲート絶縁層を介して対向する島状の半導体層と、前記半導体層上にチャネルギャップを隔てて形成された一対のドレイン電極およびソース電極とからなる逆スタガ型薄膜トランジスタが形成され、前記走査線と前記信号線とに囲まれた窓部に配設された櫛歯状の画素電極と、前記画素電極に対向して前記共通配線に接続された櫛歯状の共通電極とが形成され、前記ゲート電極は前記走査線に、前記ドレイン電極は前記信号線に、前記ソース電極は前記画素電極にそれぞれ接続され、前記画素電極と前記共通電極との間に前記透明絶縁性基板面に対して横方向の電界を形成するアクティブマトリックス基板の製造方法において、
第1のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に導体層を形成し、走査線と、走査線始端部に形成される走査線端子部と、前記透明絶縁性基板の少なくとも一方の辺部において端部が前記走査線の同じ辺部の端部より外側に延びる共通配線と、前記共通配線の端部を互いに電気的に接続する共通配線連結線と、それぞれの画素領域において、前記走査線の一部を共有するゲ−ト電極と、前記共通配線から延びる複数の共通電極とを残して前記導体層をエッチング除去し、
第2のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に順次ゲート絶縁層と、アモルファスシリコン層およびn+アモルファスシリコン層からなる半導体層と、金属層とを積層し、信号線と、信号線始端部に形成される信号線端子部と、それぞれの画素領域において、前記信号線から薄膜トランジスタ部を通って画素電極部に延びる突出部と、前記突出部から前記ゲート絶縁層を介して前記共通電極に対向して延びる画素電極とを残して前記金属層および前記半導体層をエッチング除去し、
第3のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に透明導電層または金属の窒化膜層または第2の金属層を形成し、前記信号線を覆う部分と、前記信号線端子部を覆う部分と、それぞれの画素領域において、前記信号線から前記ゲ−ト電極上に形成される薄膜トランジスタ部に延びるドレイン電極と、前記画素電極を覆う部分と、前記画素電極から薄膜トランジスタ部に延びて前記ドレイン電極とチャネルギャップを隔てて配置されるソース電極とを残して前記透明導電層または前記金属の窒化膜層または前記第2の金属層をエッチング除去し、次いで露出した前記金属層および前記n+アモルファスシリコン層をエッチング除去し、
第4のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に保護絶縁層を形成し、次いで前記信号線端子部上の保護絶縁層と、前記走査線端子部上の保護絶縁層およびゲート絶縁層とをエッチング除去して、前記信号線端子部と前記走査線端子部とを露出させることを特徴とするアクティブマトリックス基板の製造方法。
- 透明絶縁性基板上に走査線と共通配線とが交互に複数配列され、直交する走査線と信号線とに囲まれて前記走査線と前記信号線とを含む画素領域が配列され、当該領域にゲート電極と、前記ゲ−ト電極にゲート絶縁層を介して対向する島状の半導体層と、前記半導体層上にチャネルギャップを隔てて形成された一対のドレイン電極およびソース電極とからなる逆スタガ型薄膜トランジスタが形成され、前記走査線と前記信号線とに囲まれた窓部に配設された櫛歯状の画素電極と、前記画素電極に対向して前記共通配線に接続された櫛歯状の共通電極とが形成され、前記ゲート電極は前記走査線に、前記ドレイン電極は前記信号線に、前記ソース電極は前記画素電極にそれぞれ接続され、前記画素電極と前記共通電極との間に前記透明絶縁性基板面に対して横方向の電界を形成するアクティブマトリックス基板の製造方法において、
第1のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に導体層を形成し、走査線と、走査線始端部に形成される走査線端子部と、前記透明絶縁性基板の少なくとも一方の辺部において端部が前記走査線の同じ辺部の端部より外側に延びる共通配線と、前記共通配線の端部を互いに電気的に接続する共通配線連結線と、それぞれの画素領域において、前記走査線の一部を共有するゲ−ト電極と、前記共通配線から延びる複数の共通電極とを残して前記導体層をエッチング除去し、
第2のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に順次、ゲート絶縁層と、アモルファスシリコン層からなる半導体層とを積層し、V属元素のドーピング処理を行って前記半導体層の表層にn+アモルファスシリコン層を形成した後、金属層を積層し、信号線と、信号線始端部に形成される信号線端子部と、それぞれの画素領域において、前記信号線から薄膜トランジスタ部を通って画素電極部に延びる突出部と、この突出部から前記ゲート絶縁層を介して前記共通電極に対向して延びる画素電極とを残して前記金属層および前記半導体層をエッチング除去し、
第3のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に透明導電層または金属の窒化膜層または第2の金属層を形成し、前記信号線を覆う部分と、前記信号線端子部を覆う部分と、それぞれの画素領域において、前記信号線から前記ゲ−ト電極上に形成される薄膜トランジスタ部に延びるドレイン電極と、前記画素電極を覆う部分と、前記画素電極から薄膜トランジスタ部に延びて前記ドレイン電極とチャネルギャップを隔てて配置されるソース電極とを残して前記透明導電層または前記金属の窒化膜層または前記第2の金属層をエッチング除去し、次いで露出した金属層およびV属元素のドーピング処理により形成されたn+アモルファスシリコン層をエッチング除去し、
第4のフォトリソグラフィ工程において、前記透明絶縁性基板上に保護絶縁層を形成し、次いで前記信号線端子部上の保護絶縁層と、前記走査線端子部上の保護絶縁層およびゲート絶縁層とをエッチング除去して、前記信号線端子部と前記走査線端子部とを露出させることを特徴とするアクティブマトリックス基板の製造方法。
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