JPH09185083A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程の簡略化を図るとともに、表示性能
の低下を防止できる液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 ガラス基板１上にゲート電極２を形成
し、ゲート絶縁膜４および半導体膜５を積層形成する。
半導体膜のゲート電極２上に、半導体保護膜６を形成
し、ソースおよびドレイン領域を形成する低抵抗半導体
膜７，８を形成する。第１および第２の透明導電膜11，
12および表示画素電極13を形成する。第１および第２の
透明導電膜11，12および低抵抗半導体膜７，８上に、ソ
ース電極14およびドレイン電極15を形成し、薄膜トラン
ジスタ16を形成する。ガラス基板21上に、カラーフィル
タ22、対向電極23を積層形成して対向基板24を形成す
る。マトリクスアレイ基板19および対向基板24にポリイ
ミド膜25，26、偏光板27，28を設ける。マトリクスアレ
イ基板19および対向基板24間に液晶29を封入挟持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製造工程を簡略化
した液晶表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置を製造する際の製造
工程を簡略化する製造方法が種々用いられている。

【０００３】この製造方法を簡略化するアクティブマト
リクス型液晶表示装置としては、従来、たとえば特開昭
６０−５２０５７号公報に記載の構成が知られている。

【０００４】この特開昭６０−５２０５７号公報に記載
の構成は、逆スタガード型の薄膜トランジスタで、この
薄膜トランジスタは、絶縁性透明基板上にゲート電極を
形成し、このゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜およ
び半導体層をほぼ同一形状で積層形成し、半導体層上に
ソース領域およびドレイン領域を形成し、これらソース
領域およびドレイン領域上に半導体層に一部が接触する
状態のソース電極およびドレイン電極を形成したもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６０−５２０５７号公報に記載のアクティブマトリ
クス型液晶表示素子の製造方法においては、各工程で合
計７枚のフォトマスクが必要となり、製造コストが高く
なるばかりでなく、フォトプロセスに時間がかかり生産
性が低下するとともに、製造工程が多くなるため、パタ
ーニングの際に欠陥が発生し易くなり、製造歩留まりが
低下する要因になる。

【０００６】また、ゲート電極の一部を被覆するゲート
絶縁膜および半導体膜をほぼ同一の島状領域にパターン
形成する製造工程の簡略化だけでは、これらゲート絶縁
膜および半導体膜の島状領域と引き続き形成される透明
導電膜の表示画素電極との間の絶縁性透明基板が剥き出
しになる部分が生じ、透明導電膜の表示画素電極形成後
に形成される信号電極金属のパターン形成時に、絶縁性
透明基板の剥き出し部分がダメージおよび汚染を受け表
示性能を著しく低下させる要因になるおそれがある問題
を有している。

【０００７】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、製造工程の簡略化を図ることができるとともに、表
示性能の低下を防止できる液晶表示装置およびその製造
方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性透明基
板上に形成されたゲート電極、このゲート電極の一部を
被覆するほぼ同一形状で積層形成されたゲート絶縁膜お
よび半導体膜、一端縁がこの半導体膜の一端縁と平面的
にほぼ一致して前記絶縁性透明基板上に形成された第１
の透明導電膜、この第１の透明導電膜とは電気的に絶縁
され一端縁が前記半導体膜の一端縁と平面的にほぼ一致
して前記絶縁性透明基板上に形成された第２の透明導電
膜、前記半導体膜のソース領域および前記第１の透明導
電膜上に形成された金属のソース電極、および、前記半
導体膜のドレイン領域および前記第２の透明導電膜上に
形成された金属のドレイン電極を有し、マトリクス状に
形成された薄膜トランジスタ、この薄膜トランジスタの
ドレイン電極に対応するドレイン配線、前記透明導電膜
にて形成され前記薄膜トランジスタに対応してマトリク
ス状に複数配設された表示画素電極を有するアレイ基板
と、このアレイ基板に対向して設けられ前記表示画素電
極に対向する対向電極を有する対向基板と、前記アレイ
基板および対向基板間に配設された液晶とを具備したも
ので、ソース電極およびドレイン電極を形成する前にも
第１の透明導電膜および第２の透明導電膜が絶縁性透明
基板を被膜しているため、絶縁性透明基板が剥き出しに
ならず、絶縁性透明基板にダメージまたは汚染が生じて
表示性能が著しく低下することはない。

【０００９】また、本発明は、絶縁性透明基板上にゲー
ト電極をパターン形成する工程、このゲート電極を覆う
ゲート絶縁膜および半導体膜を積層形成してほぼ同一の
形状にパターン形成する工程、これらゲート絶縁膜およ
び半導体膜がパターン形成された絶縁性透明基板上に透
明導電膜を形成する工程、前記ゲート絶縁膜および半導
体膜上の透明導電膜をリフトオフする工程、前記透明導
電膜上に信号電極金属層を形成する工程、信号電極金属
および透明導電膜をパターニングしてソース電極、ドレ
イン電極および表示画素電極をパターン形成する工程を
有するアレイ基板を製造する工程と、絶縁性透明基板上
に透明導電膜を形成する工程を有する対向基板を製造す
る工程と、前記アレイ基板および前記対向基板を対向さ
せて貼り合わせる工程と、この貼り合わされたアレイ基
板および前記対向基板間に液晶を封入させる工程とを具
備するもので、信号電極金属層を形成する前にも第１の
透明導電膜および第２の透明導電膜が絶縁性透明基板を
被膜しているため、絶縁性透明基板が剥き出しになら
ず、絶縁性透明基板にダメージまたは汚染が生じて表示
性能が著しく低下することはない。

【００１０】また、ゲート絶縁膜および半導体膜を同時
にパターン形成する工程を有するもので、製造工程をよ
り簡素化する。

【００１１】さらに、透明導電膜および信号電極金属層
を同時にパターン形成する工程を有するもので、製造工
程をより簡素化する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の一
実施の形態を図面を参照して説明する。

【００１３】図１に示すように、絶縁性透明基板として
のガラス基板１の一主面上にモリブデン（Ｍｏ）・タン
タル（Ｔａ）合金のゲート電極２が形成され、このゲー
ト電極２には図８に示すストライプ状で行状のゲート配
線である走査電極線３が電気的に接続されて一体に形成
されている。また、ゲート電極２を含んだガラス基板１
上には窒化ケイ素（ＳｉＮ_x ）のゲート絶縁膜４および
アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の半導体膜５がほぼ
同一形状で積層形成されている。

【００１４】さらに、半導体膜５のゲート電極２上に
は、ゲート電極２よりやや小さい形状の窒化ケイ素（Ｓ
ｉＮ_x ）の半導体保護膜６が形成され、この半導体保護
膜６の両側には不純物ドープ・アモルファスシリコン
（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ）のソース領域およびドレイン領域を形
成する低抵抗半導体膜７，８が形成されている。

【００１５】また、ゲート絶縁膜４の一端側に一端面が
ほぼ対向したインジウム・スズ酸化物（Indium Tin Oxi
de）の第１の透明導電膜11がガラス基板１上に形成さ
れ、ゲート絶縁膜４の他端側に一端面がほぼ対向したイ
ンジウム・スズ酸化物の第２の透明導電膜12がガラス基
板１上に形成されている。なお、第１の透明導電膜11の
一端側には表示画素電極13が形成され、この表示画素電
極13はマトリクス状に配設されている。

【００１６】さらに、ソース領域の低抵抗半導体膜７お
よび第１の透明導電膜11の一部の上には金属であるモリ
ブデン（Ｍｏ）のソース電極14が形成され、ドレイン領
域の低抵抗半導体膜８および第２の透明導電膜12上には
モリブデン（Ｍｏ）のドレイン電極15が形成され、薄膜
トランジスタ16を形成し、図８に示すように、マトリク
ス状に配設されている。なお、ドレイン電極15には図８
に示す第１の透明導電膜11のストライプ状で列状のドレ
イン配線である信号電極線17が電気的に接続されて一体
に形成されている。

【００１７】そして、薄膜トランジスタ16上に窒化ケイ
素（ＳｉＮ_x ）の保護絶縁膜18が成膜されて、マトリク
スアレイ基板19を構成している。

【００１８】一方、絶縁性透明基板としてのガラス基板
21の一主面側には図示しないブラックマトリクスを有す
るＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ22が形成され、このカラ
ーフィルタ22上にはＩＴＯの対向電極23が形成され、対
向基板24を形成している。

【００１９】また、マトリクスアレイ基板19の保護絶縁
膜18および対向基板24の対向電極23上には、それぞれポ
リイミド膜25，26が形成され、反対面側には偏光板27，
28が貼着され、これらマトリクスアレイ基板19および対
向基板24が対向され、これらマトリクスアレイ基板19お
よび対向基板24間に液晶29が封入挟持されている。

【００２０】次に、上記実施の形態の製造工程について
説明する。

【００２１】まず、図２に示すように、ガラス基板１上
にモリブデン・タンタル合金を２０００オングストロー
ムの厚さに成膜し、フォトリソグラフィ法によりストラ
イプ状の走査電極線３およびこの走査電極線３に電気的
に接続しているゲート電極２を形成する。

【００２２】次に、図３に示すように、ゲート電極２を
含むガラス基板１の全面にたとえばプラズマＣＶＤ法に
よりたとえば約４０００オングストロームの窒化ケイ素
（ＳｉＮ_x ）膜31、たとえば約５００オングストローム
のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜32およびたとえ
ば約２０００オングストロームの窒化ケイ素（Ｓｉ
Ｎ_x ）膜を順次成膜し、この窒化ケイ素膜をフォトリソ
グラフィ法によりゲート電極２の概略内側となる半導体
保護膜６を形成する。

【００２３】また、図４に示すように、たとえばプラズ
マＣＶＤ法により不純物ドープ・アモルファスシリコン
（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ）からなる低抵抗半導体膜33を約５００
オングストローム成膜し、モリブデン（Ｍｏ）のリフト
オフ用マスク材34を約５００オングストローム成膜し、
半導体膜５、低抵抗半導体膜７，８およびゲート絶縁膜
４をフォトリソグラフィ法によりたとえば信号電極線17
とほぼ同一形状でかつ走査電極線３の一部を被覆するよ
うに成形する。なお、図示しない外部電極との接続に用
いるコンタクトホールも形成するが、図示していない。
このパターン形成をたとえばＣＤＥ（Chemical Dry Etc
hing）などのドライエッチングを用いて、たとえばリフ
トオフ用マスク材34のエッチングにはＯ₂ ／ＣＦ₄ のエ
ッチングガス比を２、窒化ケイ素膜31、アモルファスシ
リコン膜32および低抵抗半導体膜33までをエッチングガ
ス比０．５で行なうことにより、リフトオフ用マスク材
34はゲート絶縁膜４および半導体膜５に対しオーバーハ
ングした形状で形成できる。

【００２４】さらに、図５に示すように、約１０００オ
ングストロームのＩＴＯの透明導電膜35をスパッタ法な
どで成膜する。そして、リフトオフ用マスク材34をエッ
チング除去してリフトオフすると、平面形状が低抵抗半
導体膜33の一端面とほぼ一致する形で透明導電膜35が形
成できる。

【００２５】続いて、図６に示すように、信号電極金属
層をモリブデンで３０００オングストロームの膜厚で成
膜し、フォトリソグラフィ法により信号電極金属層と透
明導電膜35とを同一形状に連続的にパターニングし、ス
トライプ状の信号電極線17およびドレイン電極15と、ソ
ース電極14とを同時に形成する。そして、ソース電極14
およびドレイン電極15と半導体保護膜６をマスクとし
て、半導体保護膜６上の低抵抗半導体膜33を除去する。

【００２６】また、図７に示すように、たとえば３００
０オングストロームの窒化ケイ素（ＳｉＮ_x ）の保護絶
縁膜18をプラズマＣＶＤ法により成膜し、フォトリソグ
ラフィ法により不要部分を除去する。なお、この際、表
示画素電極13上の保護絶縁膜18も除去し、このパターン
あるいはパターニングに用いたレジストをマスクとし
て、透明導電膜35上の信号電極金属層もエッチング除去
し、透明導電膜35を露出させて表示画素電極13を形成
し、マトリクスアレイ基板19を形成する。

【００２７】一方、ガラス基板21上に、カラーフィルタ
22、対向電極23を積層形成して対向基板24を形成する。

【００２８】そして、マトリクスアレイ基板19および対
向基板24のそれぞれにポリイミド膜25，26を形成すると
ともに、反対面に偏光板27，28を貼着する。

【００２９】最後に、マトリクスアレイ基板19および対
向基板24を貼り合わせ、これらマトリクスアレイ基板19
および対向基板24間に液晶29を注入して封入し液晶表示
装置として完成する。

【００３０】以上のような構成にすることにより、半導
体膜と外部電極とのコンタクトホールの製造工程および
表示画素電極13と信号電極線17との製造工程が簡略化さ
れるため、製造コストが安く、歩留まりの高いアクティ
ブマトリクス型液晶表示素子用の薄膜トランジスタ16の
マトリクスアレイ基板を製造できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、第１の透明導電膜およ
び第２の透明導電膜が絶縁性透明基板を被膜しているた
め、絶縁性透明基板が剥き出しにならず、絶縁性透明基
板にダメージまたは汚染が生じて表示性能が著しく低下
することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の液晶表示装置を示す断
面図である。

【図２】同上マトリクスアレイ基板の一製造工程を示す
断面図である。

【図３】同上マトリクスアレイ基板の図２に示す次の工
程を示す断面図である。

【図４】同上マトリクスアレイ基板の図３に示す次の工
程を示す断面図である。

【図５】同上マトリクスアレイ基板の図４に示す次の工
程を示す断面図である。

【図６】同上マトリクスアレイ基板の図５に示す次の工
程を示す断面図である。

【図７】同上マトリクスアレイ基板の図６に示す次の工
程を示す断面図である。

【図８】同上マトリクスアレイ基板を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１ 絶縁性透明基板としてのガラス基板 ２ ゲート電極 ４ ゲート絶縁膜 ５ 半導体膜 11 第１の透明導電膜 12 第２の透明導電膜 13 表示画素電極 14 ソース電極 15 ドレイン電極 16 薄膜トランジスタ 17 ドレイン配線である信号電極線 19 マトリクスアレイ基板 23 対向電極 24 対向基板 29 液晶

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 靖憲 兵庫県姫路市余部区上余部50番地 株式会 社東芝姫路工場内 (72)発明者 カッカド ラメシュ 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８ 株式会 社東芝横浜事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性透明基板上に形成されたゲート電
   極、このゲート電極の一部を被覆するほぼ同一形状で積
   層形成されたゲート絶縁膜および半導体膜、一端縁がこ
   の半導体膜の一端縁と平面的にほぼ一致して前記絶縁性
   透明基板上に形成された第１の透明導電膜、この第１の
   透明導電膜とは電気的に絶縁され一端縁が前記半導体膜
   の一端縁と平面的にほぼ一致して前記絶縁性透明基板上
   に形成された第２の透明導電膜、前記半導体膜のソース
   領域および前記第１の透明導電膜上に形成された金属の
   ソース電極、および、前記半導体膜のドレイン領域およ
   び前記第２の透明導電膜上に形成された金属のドレイン
   電極を有し、マトリクス状に形成された薄膜トランジス
   タ、この薄膜トランジスタのドレイン電極に対応するド
   レイン配線、前記透明導電膜にて形成され前記薄膜トラ
   ンジスタに対応してマトリクス状に複数配設された表示
   画素電極を有するアレイ基板と、 このアレイ基板に対向して設けられ前記表示画素電極に
   対向する対向電極を有する対向基板と、 前記アレイ基板および対向基板間に配設された液晶とを
   具備したことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 絶縁性透明基板上にゲート電極をパター
   ン形成する工程、このゲート電極を覆うゲート絶縁膜お
   よび半導体膜を積層形成してほぼ同一の形状にパターン
   形成する工程、これらゲート絶縁膜および半導体膜がパ
   ターン形成された絶縁性透明基板上に透明導電膜を形成
   する工程、前記ゲート絶縁膜および半導体膜上の透明導
   電膜をリフトオフする工程、前記透明導電膜上に信号電
   極金属層を形成する工程、信号電極金属および透明導電
   膜をパターニングしてソース電極、ドレイン電極および
   表示画素電極をパターン形成する工程を有するアレイ基
   板を製造する工程と、 絶縁性透明基板上に透明導電膜を形成する工程を有する
   対向基板を製造する工程と、 前記アレイ基板および前記対向基板を対向させて貼り合
   わせる工程と、 この貼り合わされたアレイ基板および前記対向基板間に
   液晶を封入させる工程とを具備することを特徴とする液
   晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】 ゲート絶縁膜および半導体膜を同時にパ
   ターン形成する工程を有することを特徴とする請求項２
   記載の液晶表示装置の製造方法。
4. 【請求項４】 透明導電膜および信号電極金属層を同時
   にパターン形成する工程を有することを特徴とする請求
   項２または３記載の液晶表示装置の製造方法。