JPH0933949A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】薄膜トランジスタ素子，画素電極，配線、及び
引出し電極を構成する複数の薄膜のうちの少なくとも一
種類の薄膜のパターニング端部の段差形状を、異なる角
度を有する複数の段差を膜厚方向に積層する。段差の角
度はいずれも９０度以下の順テーパであり、かつ、薄膜
の表面側に行くに従って角度がゆるやかになるように積
層し、基板との界面で薄膜のパターニング端部断面と基
板とがなす伏角の角度が、薄膜表面で薄膜のパターニン
グ端部断面と薄膜表面に水平な面とがなす仰角の角度よ
りも常に大きい角度となる。 【効果】薄膜トランジスタ素子，画素電極，配線、及び
引出し電極を構成する薄膜のパターニング端部の段差形
状が改善され、これらの薄膜が関与する段差部分での上
層膜の付周りが確保されるため、上層膜の断線，短絡不
良を低減でき、歩留まりのよい液晶表示装置が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置では、画素のスイッチング
素子として薄膜トランジスタ素子を設けた構造のアクテ
ィブマトリックス型が主流になりつつある。このような
液晶表示装置は、絶縁基板上に薄膜トランジスタ素子，
画素電極，配線，外部駆動回路との接続のための引出し
電極等が形成されている。これらは透明導電膜及び金属
等の各種導電膜、及び絶縁膜，半導体膜等からなる薄膜
パターンを互いに積層，交差することにより構成されて
いる。具体的には画素電極、または配線、または外部駆
動回路との接続のための引出し電極の一部は、酸化イン
ジウム，酸化スズ，酸化インジウムスズ等の透明導電膜
で構成され、薄膜トランジスタの電極端子、または配
線、または外部駆動回路との接続のための引出し電極の
一部は、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ等の金属膜、ま
たは、これらの合金膜、または金属シリサイド膜等で構
成される。薄膜トランジスタのゲート絶縁膜、または層
間絶縁膜、またはパッシベーション膜は窒化シリコン
膜，酸化シリコン膜等の絶縁膜で、薄膜トランジスタの
チャネル部分は、非晶質シリコン膜、または多結晶シリ
コン膜等の半導体膜で構成される。これらの薄膜パター
ンの積層，交差部分では、下層の薄膜パターンによる段
差部分を上層の薄膜パターンが乗り越える構造となるた
め、段差部分での上層膜の付き周りが重要となる。例え
ば、絶縁膜を介して下層の配線パターンを上層の配線パ
ターンが乗り越える場合では、絶縁膜の付き周りが悪い
と絶縁が保てなくなり、下層と上層の配線パターン間で
短絡する不良となる。また、上層の配線パターンの付き
周りが悪いとこの部分で断切れを生じ、断線不良とな
る。これらの不良は液晶表示装置では致命的な欠陥とな
り、歩留りを著しく低下させる原因となる。段差部分で
の付き周りを確保するには、下層の薄膜パターンの端部
形状を９０度以下の順テーパ形状に加工すればよい。こ
のような順テーパ形状の加工手段として、例えば特開平
6−202146 号公報では、下層の薄膜として膜厚方向にエ
ッチングレートの異なる物質を積層する方法を採用して
いる。具体的には、使用するエッチャントに対してエッ
チング速度の異なる物質を、膜厚方向に存在比を変えて
且つエッチング速度の大きい物質の存在比が表面に向か
って大きくなるようにこれらの物質からなる混合膜を堆
積することにより、順テーパ形状を確保している。エッ
チング速度は薄膜の組成を変更することで調整してい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例で形成した
薄膜を実際にエッチングしてみると、膜厚方向に部分的
に順テーパ形状となるが、最表面の部分に逆テーパ状の
ひさしが形成されてしまい、良好な順テーパ形状が得ら
れないことが多い。薄膜のパターニングに際しては、ま
ずホトリソグラフィー法により薄膜表面にレジストパタ
ーンを形成し、次いでエッチングによりレジストパター
ンを転写して薄膜パターンを形成する方法が採られる
が、薄膜表面とレジストとの密着力が大きい場合、最表
面部分で膜本来のエッチング速度を確保できなくなり、
最表面のエッチング速度が極端に小さくなってひさしが
形成される。このようなひさし部分では上層の薄膜の付
き周りが極めて悪くなるという問題を生じる。また、表
面酸化や表面汚染等により薄膜の最表面が変質した場合
にも同様のひさしが形成される。従来例ではこのような
原因によるひさしの形成を回避できない。また、従来例
のように膜厚方向に薄膜の組成を変化させると、薄膜の
物性値の制御が難しくなり、液晶表示装置として要求さ
れる緒特性を満足できなくなる問題が生じる。例えば、
透明導電膜を含めた導電膜であれば抵抗や透過率特性
が、半導体膜やゲート絶縁膜であれば薄膜トランジスタ
の素子特性が低下してしまう。また、異なる組成の膜を
積層するため、膜形成工程も複雑化する。

【０００４】本発明の目的は、液晶表示装置を歩留り良
く提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では以下の手段を講じた。

【０００６】(１)薄膜トランジスタ素子，前記薄膜トラ
ンジスタ素子に接続した画素電極，配線、及び外部駆動
回路との接続のための引出し電極を設けた構造で、前記
薄膜トランジスタ素子，画素電極，配線、及び引出し電
極を構成する複数の薄膜のうち、少なくとも一種類の薄
膜のパターニング端部の段差形状を、異なる角度を有す
る複数の段差を膜厚方向に積層した構造とした。

【０００７】(２)(１)で、前記異なる角度を有する複数
の段差の角度はいずれも９０度以下の順テーパであり、
かつ、膜の表面側に行くに従って順テーパ角度がゆるや
かになるように段差を積層することで、基板との界面で
薄膜のパターニング端部断面と基板とがなす伏角の角度
が、薄膜表面で薄膜のパターニング端部断面と薄膜表面
に水平な面とがなす仰角の角度よりも常に大きい角度で
構成される構造とした。

【０００８】(３)(１)，(２)で、前記パターニング端部
を有する薄膜は、画素電極、または配線、または外部駆
動回路との接続のための引出し電極の一部を構成する透
明導電膜とした。

【０００９】(４)(１)，(２)で、前記パターニング端部
を有する薄膜は、前記薄膜トランジスタ素子の端子電
極、または配線、または外部駆動回路との接続のための
引出し電極の一部を構成する金属膜、または合金膜、ま
たは金属シリサイド膜とした。

【００１０】(５)(１)，(２)で、前記パターニング端部
を有する薄膜は、前記薄膜トランジスタ素子のゲート絶
縁膜、または層間絶縁膜、またはパッシベーション膜を
構成する絶縁膜とした。

【００１１】(６)(１)，(２)で、前記パターニング端部
を有する薄膜は、前記薄膜トランジスタ素子のチャネル
半導体膜とした。

【００１２】(７)(３)で、前記透明導電膜として酸化イ
ンジウム，酸化スズ，酸化インジウムスズを用いた。

【００１３】(８)(４)で、前記金属膜、または合金膜、
または金属シリサイド膜としてＡｌ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｔ
ｉ，Ｍｏ等の金属膜、または合金膜、または金属シリサ
イド膜を用いた。

【００１４】(９)(５)で、前記絶縁膜として窒化シリコ
ン膜，酸化シリコン膜を用いた。

【００１５】(１０)(６)で、前記半導体膜として非晶質
シリコン膜、または多結晶シリコン膜を用いた。

【００１６】(１１)(１)〜(１０)の液晶表示装置の製造
方法で、前記薄膜をウエットエッチング法でパターニン
グする際に、膜厚方向と膜の横方向に異なるエッチング
速度を有する異なる複数のエッチング液を用いて、エッ
チングの初期には膜厚方向、エッチングの終期には膜の
横方向のエッチング速度が優先するようにエッチング液
を調合して、連続的にパターニングする方法を用いた。

【００１７】(１２)(１１)の液晶表示装置の製造方法
で、前記複数のエッチング液として、レジストに対して
異なるエッチング速度を有する複数のエッチング液、例
えば硝酸，塩酸等の薬品添加量を変えた複数のエッチン
グ液を用いて、連続的にパターニングする方法を用い
た。

【００１８】(１３)(１)〜(１０)の液晶表示装置の製造
方法で、前記薄膜をドライエッチング法でパターニング
する際に、膜厚方向と膜の横方向に異なるエッチング速
度を有する、異なる複数のエッチングガスを用いて、エ
ッチングの初期には膜厚方向、エッチングの終期には膜
の横方向のエッチング速度が優先するようにエッチング
ガスを調合して、連続的にパターニングする方法を用い
た。

【００１９】(１４)(１３)の液晶表示装置の製造方法
で、前記複数のエッチングガスとして、レジストに対し
て異なるエッチング速度を有する複数のエッチングガ
ス、例えば酸素，塩素，塩化水素ガス等のガス添加量を
変えた複数のエッチングガスを用いて連続的にパターニ
ングする方法を用いた。

【００２０】(１５)(１)〜(１０)の液晶表示装置の製造
方法で、前記薄膜をパターニングする際に、膜厚方向と
膜の横方向に異なるエッチング速度を有する、異なる複
数のエッチング方法、例えばウエットエッチング法とド
ライエッチング法を用いて、エッチングの初期には膜厚
方向、エッチングの終期には膜の横方向のエッチング速
度が優先するようにエッチング方法を組み合わせて、連
続的にパターニングする方法を用いた。

【００２１】(１６)(１１)，(１２)，(１５)の液晶表示
装置の製造方法で、前記薄膜をウエットエッチング法で
パターニングする際に、前記複数のエッチング液に対応
する複数のエッチング槽を有し、前記絶縁基板が槽間を
移動して前記薄膜を連続的にエッチングする機構を有す
る、ウエットエッチング装置を用いた。

【００２２】(１７)(１３)，(１４)，(１５)の液晶表示
装置の製造方法で、前記薄膜をドライエッチング法でパ
ターニングする際に、前記複数のエッチングガスに対応
する複数のエッチングガス導入機構を有し、前記薄膜を
連続的にエッチングする機構、または前記複数のエッチ
ングガスに対応する複数のエッチングチャンバを有し、
前記絶縁基板がチャンバ間を移動して前記薄膜を連続的
にエッチングする機構を有する、ドライエッチング装置
を用いた。

【００２３】

【作用】（１)，(２）のパターニング端部の段差形状を
有する薄膜を、薄膜トランジスタ素子，画素電極，配
線、及び引出し電極を構成する複数の薄膜のうちの少な
くとも一種類に用いることで、膜厚方向に薄膜の組成を
変化させることなく、これらの薄膜の段差部分での上層
膜の付周りを改善できる。これにより配線の断線，短絡
不良を低減でき、高性能で歩留りの良い液晶表示装置が
得られる。具体的には(３)〜(１０)の構成とすることで
画素電極、または配線、または外部駆動回路との接続の
ための引出し電極の一部、または薄膜トランジスタ素子
の端子電極等を構成する透明導電膜、または金属膜、ま
たは合金膜、または金属シリサイド膜のパターニング端
部の段差部分での上層膜の付周りを改善できる。また、
同様に薄膜トランジスタ素子のゲート絶縁膜、または層
間絶縁膜、またはパッシベーション膜を構成する絶縁膜
のパターニング端部の段差部分での上層膜の付周りを改
善できる。また、同様に薄膜トランジスタ素子のチャネ
ル半導体膜のパターニング端部の段差部分での上層膜の
付周りを改善できる。また、(１１)〜(１７)のエッチン
グ方法及びエッチング装置を用いて薄膜をパターニング
することで、膜厚方向に薄膜の組成を変化させることな
く、(１)〜(１０)の段差形状を有するパターニング端部
が容易に得られるため、(１)〜(１０)の液晶表示装置が
高性能で歩留り良く得られる。

【００２４】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００２５】図１は本発明による薄膜のパターニング端
部の断面図を示す。同図で１０１は絶縁基板、１０２は
本発明によるパターニング端部の段差形状を有する第一
の薄膜、１０３は薄膜１０２の上層に形成される第二の
薄膜である。第一の薄膜102のパターニング端部の段差
形状は異なる角度を有する複数の段差を膜厚方向に積層
した構造で構成されている。複数の段差の角度はいずれ
も９０度以下の順テーパであり、かつ、薄膜の表面側に
行くに従って順テーパ角度がゆるやかになるように積層
する(同図で、角度α＞β＞γ)。図１の例では段差の数
は３段であるが、２段以上なら何段でもよい。このよう
に段差を積層していくと、最終的なパターニング端部の
段面形状は基板との界面で第一の薄膜１０２のパターニ
ング端部断面と基板１０１とがなす伏角の角度(図１の
場合はα)が、薄膜表面で第一の薄膜１０２のパターニ
ング端部断面と第一の薄膜１０２の表面に水平な面とが
なす仰角の角度(図１の場合はθ)よりも常に大きい角度
で構成されることがわかる（この時、最上段の段差の角
度(図１の場合はγ)とθは常に錯角の関係となるため、
同一角度になることがわかる(γ＝θ)）。このようなパ
ターニング端部を有する第一の薄膜１０２上を、第二の
薄膜１０３が乗り越える場合では第一の薄膜１０２のパ
ターニング端部の段差形状は常に順テーパが確保され、
かつ、薄膜表面に行くに従って順テーパがゆるやかとな
るため、第二の薄膜１０３の乗り越え部分での付周りが
確保される。パターニング方法の実施例については後述
するが、第一の薄膜１０２の組成を膜厚方向に変化させ
る必要がないので、第一の薄膜１０２に要求される緒特
性も十分に確保できる。

【００２６】次に図２〜図９の断面図を用いて、図１に
示した本発明のパターニング端部を有する薄膜の、付周
り改善効果を利用した実施例を具体的に説明する。図２
〜図９で１０１〜１０３はそれぞれ絶縁基板１０１，本
発明のパターニング端部形状を有する第一の薄膜１０
２，第一の薄膜の上層に位置する第二の薄膜１０３を示
す。

【００２７】図２は第一の薄膜１０２が画素電極、また
は配線、または外部駆動回路との接続のための引出し電
極の一部を構成する透明導電膜２０１で、第二の薄膜１
０３が薄膜トランジスタ素子の端子電極、または配線、
または外部駆動回路との接続のための引出し電極の一部
を構成する電極または配線２０２で構成されている例で
ある。下層の透明導電膜２０１を上層の電極または配線
２０２が乗り越えて接続する部分で、上層の電極または
配線２０２の付周りが改善されるため、２０２の断線不
良を低減できる。透明導電膜２０１は通常酸化インジウ
ム，酸化スズ，酸化インジウムスズ膜が用いられる。電
極または配線２０１は通常Ａｌ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｍ
ｏ等の金属膜、または合金膜、または金属シリサイド膜
が用いられる。

【００２８】図３は図２で上下の層構造が入れ替わった
例であり、第一の薄膜１０２が電極または配線２０２
で、第二の薄膜１０３が透明導電膜２０１で構成されて
いる例である。上下の層構造が入れ替わって下層の電
極，配線２０２を上層の透明導電膜２０１が乗り越えて
接続する部分でも、上層の透明導電膜２０１の付周りが
改善されるため、図２と同様に２０２の断線不良を低減
できる。

【００２９】図４は第一の薄膜１０２、及び第二の薄膜
１０３がいずれも、第一の電極または配線２０２、及び
第二の電極または配線４０１で構成されている例であ
る。下層の第一の電極または配線２０２を、上層の第二
の電極または配線４０１が乗り越えて接続する部分で、
同様に上層の第二の電極または配線４０１の付周りが改
善されるため、４０１の断線不良を低減できる。

【００３０】図５は第一の薄膜１０２が薄膜トランジス
タ素子のゲート絶縁膜、または層間絶縁膜、またはパッ
シベーション膜を構成する絶縁膜５０１で、第二の薄膜
103が透明導電膜２０１で構成されている。下層の絶縁
膜５０１を、上層の透明導電膜２０１が乗り越える場合
でも、上層の透明導電膜２０１の付周りが改善されるた
め、同様に２０１の断線不良を低減できる。絶縁膜５０
１は通常窒化シリコン膜，酸化シリコン膜が用いられ
る。また、図５で、第二の薄膜１０３を透明導電膜２０
１から電極または配線２０２に入れ替えた構成例に適用
してもよく、その場合には上層の電極または配線２０２
の付周りが改善されるため、同様に２０２の断線不良を
低減できる。

【００３１】図６は第一の薄膜１０２が薄膜トランジス
タ素子のチャネル半導体膜６０１で、第二の薄膜１０３
が透明導電膜２０１で構成されている例である。下層の
半導体膜６０１を、上層の透明導電膜２０１が乗り越え
て接続する場合でも、上層の透明導電膜２０１の付周り
が改善されるため、同様に２０１の断線不良を低減でき
る。半導体膜６０１は通常非晶質シりコン膜、または多
結晶シリコン膜が用いられる。また、図６で、図３のよ
うに上下の層構造を入れ替えた構成例に適用してもよ
く、その場合には上層の半導体膜６０１の付周りが改善
されるため、同様に６０１の断線不良を低減できる。

【００３２】図７は第一の薄膜１０２が半導体膜６０１
で、第二の薄膜１０３が電極または配線２０２で構成さ
れている。下層の半導体膜６０１を、上層の電極または
配線２０２が乗り越えて接続する場合でも、上層の電極
または配線２０２の付周りが改善されるため、同様に２
０２の断線不良を低減できる。図７でも、図３のように
上下の層構造を入れ替えた構成例に適用してもよく、そ
の場合には上層の半導体６０１の付周りが改善されるた
め、同様に６０１の断線不良を低減できる。

【００３３】図８は第一の薄膜１０２が透明導電膜２０
１で、第二の薄膜１０３が絶縁膜５０１で構成されてお
り、絶縁膜５０１の上層にさらに電極または配線２０２
が積層されている例である。下層の透明導電膜２０１
を、上層の絶縁膜５０１が乗り越える場合でも、上層の
絶縁膜５０１の付周りが改善されるため、絶縁膜501を
介して下層の透明導電膜２０１と最上層の電極または配
線２０２との絶縁不良による短絡不良を低減できる。ま
た、最上層の電極または配線２０２に付周りも改善され
るため、２０２の断線不良も低減できる。また、図８で
も、図３のように上下の層構造を入れ替えた構成例に適
用してもよい。具体的には第一の薄膜１０２が電極また
は配線２０２で、第二の薄膜１０３が絶縁膜５０１で構
成されており、絶縁膜５０１の上層にさらに透明導電膜
２０１が積層されている例でも、同様に下層の電極また
は配線２０２と最上層の透明導電膜２０１との絶縁不良
による短絡不良を低減でき、最上層の透明導電膜２０１
の断線不良を低減できる。

【００３４】図９は第一の薄膜１０２が第一の電極また
は配線２０２で、第二の薄膜１０３が絶縁膜５０１で構
成されており、絶縁膜５０１の上層にさらに第二の電極
または配線４０１が積層されている例である。図８と同
様に絶縁膜５０１の付周りが改善されるため、絶縁膜５
０１を介して下層の第一の電極または配線２０２と最上
層の第二の電極または配線４０１との絶縁不良による短
絡不良を低減できる。また、最上層の第二の電極または
配線４０１の断線不良も低減できる。

【００３５】図１０は本発明のパターニング端部を有す
る薄膜を構成要素の一部に適用した、液晶表示装置の構
成を示した斜視図である。同図で、ガラス基板１００１
上にはスイッチング素子である薄膜トランジスタ(以下
ＴＦＴ)素子１００２，画素電極１００３，TFT1002 を
駆動するための信号を各TFT1002 に伝達，保持するため
の走査配線１００４，信号配線１００５等が構成されて
アクティブマトリックス基板１００６を構成している。
アクティブマトリックス基板１００６の表面には液晶層
１００７を介して対向電極１００８上にカラーフィルタ
１００９が形成され、カラーフィルタ１００９上には絶
縁基板１０１０が形成されている。ガラス基板１００
１、及び絶縁基板１０１０の外部に露出した主表面には
偏向板1011が形成されている。このような構成のアクテ
ィブマトリックス基板ではTFT1002 を介して画素電極１
００３へ電圧を印加し、光源からの光を調整することに
よってカラー表示が可能になる。本実施例ではパターニ
ング端部を有する薄膜を、TFT1002 、またはTFT1002 に
接続した画素電極１００３、または配線１００４または
１００５、または配線１００４または１００５と外部駆
動回路との接続のための端子を構成する複数の薄膜のう
ちの、少なくとも一種類に適用しているため、適用薄膜
が関与する段差部分で、上層膜の付周りを改善すること
ができる。従って段差部分での断線，短絡不良を低減す
ることができる。また、適用薄膜の組成を膜厚方向に変
化させる必要がないので、適用薄膜に要求される緒特性
も十分に確保できる。

【００３６】次に、図１１〜図１４を用いて、図１０で
述べたアクティブマトリックス基板１００６を構成する
各種薄膜に、本発明を適用した実施例の具体例を示す。

【００３７】図１１は逆スタガ型のＴＦＴをスイッチン
グ素子に用いたアクティブマトリックス基板の、一画素
の断面の実施例を示す。図１１で、ガラス基板１００１
上の一部にゲート電極１１０１，透明導電膜からなる画
素電極１００３が形成され、その上にゲート絶縁膜１１
０２が全面に形成される。ゲート電極１１０１上にはゲ
ート絶縁膜１１０２を介してTFT1002 のチャネル半導体
層となる非晶質シリコン膜１１０３、及びコンタクトを
補償するためにリン等の不純物をドープした非晶質シリ
コン膜からなる電極層１１０４を積層した島が形成され
る。この島上の一部に、ソース／ドレイン電極１１０５
が形成される。ソース／ドレイン電極１１０５のパター
ンをマスクに、不純物をドープした非晶質シリコン膜１
１０４の一部分が除去され、TFT1002 のチャネル部分１
１０６が形成される。画素電極１００３上のゲート絶縁
膜１１０２の一部に開口部１１０７が設けられ、この開
口部１１０７を介して画素電極１００３とソース／ドレ
イン電極１１０５が接続される。さらにTFT1002 、及び
画素電極１００３上の全面を覆うように、パッシベーシ
ョン膜１１０８が形成される。ゲート電極１１０１、及
びソース／ドレイン電極１１０５は延長部分でそれぞれ
図１０中の走査配線１００４，信号配線１００５にな
る。画素電極１００３は例えば、スパッタリングまたは
蒸着法等で形成された酸化インジウム，酸化スズ，酸化
インジウムスズからなる透明導電膜で構成されている。
ゲート電極１１０１、及びソース／ドレイン電極１１０
５は例えば、スパッタリング、または蒸着法等で形成さ
れたＡｌ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｍｏ等の金属，合金また
は金属シリサイド、またはこれらの積層膜で構成されて
いる。ゲート絶縁膜１１０２、及びパッシベーション膜
１１０８は例えば、プラズマＣＶＤ、またはスパッタリ
ング法等で形成された窒化シリコン膜、または酸化シリ
コン膜等の絶縁膜で構成される。ゲート絶縁膜１１０２
はゲート電極１１０１、及び走査配線１００４の一部表
面を酸化して形成しても良い。また、これらの酸化膜と
窒化シリコン膜、または酸化シリコン膜等との積層膜で
構成しても良い。配線またはゲートチャネル半導体層１
１０３、及び不純物を含む半導体層１１０４は例えば、
プラズマＣＶＤ法で形成された非晶質シリコン膜、また
は熱処理によって多結晶化した多結晶シリコン膜で構成
される。本実施例で、例えば画素電極１００３のパター
ニング端部の段差形状１１０９に本発明を適用すること
により、段差形状１１０９は順テーパの良好な形状とな
るため、ゲート絶縁膜１１０２を介したソース／ドレイ
ン電極１１０５のパターニング端部1109での段差付周り
が良くなり、端部での段切れによる断線不良を防止でき
る。また、画素電極１００３の反対側のパターニング端
部１１１０でも、ゲート絶縁膜1102、及びパッシベーシ
ョン膜１１０８の段差付周りが良くなり、端部での絶縁
破壊による短絡不良を防止できる。

【００３８】図１２は図１１の実施例における走査配線
１００４と信号配線１００５の交差部分の断面の構成例
を示す。走査配線１００４と信号配線１００５はゲート
絶縁膜１１０２を挟んで互いに直行する。本実施例で、
例えば、走査配線１００４のパターニング端部の段差形
状１２０１に本発明を適用することにより、段差形状１
２０１は順テーパの良好な形状となるため、ゲート絶縁
膜１１０２，パッシベーション膜１１０８、及び信号配
線１００５のパターニング端部１２０１での段差付周り
が良くなり、配線交差部分での絶縁破壊による短絡不
良、及び信号配線１００５の段切れによる断線不良を防
止できる。

【００３９】図１３は図１１の実施例における走査配線
１００４の、外部駆動回路との接続のための引出し電極
部分の断面の構成例を示す。走査配線１００４の露出部
分は大気に曝されると容易に腐食されてしまうため、露
出部分を透明導電膜で被覆する引出し電極構成となる。
具体的にはガラス基板１００１上の一部に走査配線１０
０４が形成され、その上に引出し電極の露出部分を覆う
ように、透明導電膜からなる保護電極１３０１が形成さ
れる。保護電極１３０１は画素電極と同一工程で形成さ
れる。ゲート絶縁膜１１０２、及びパッシベーション膜
１１０８は保護電極１３０１が露出するように、保護電
極１３０１上の一部分がエッチングにより除去される。
本実施例でも、図１２と同様に、走査配線１００４のパ
ターニング端部の段差形状１３０２に本発明を適用する
ことにより、透明導電膜からなる保護電極１３０１の付
周りが確保される。これにより、引出し電極の被覆保護
が完全となり、従って、腐食による走査配線１００４の
引出し電極部分での断線を防止できる。

【００４０】図１４は図１１の実施例における信号配線
１００５の、引出し電極部分の断面の構成例を示す。図
１３で述べた走査配線１００４の引出し電極の構成例と
同じ理由で、信号配線１００５を露出させることはでき
ない。そこで、走査配線1004を形成する際に、信号配線
１００４の引出し電極部分に信号配線引出し用のパッド
電極１４０１が形成される。信号配線１００５はパッド
電極１４０１に接続され、パッド電極１４０１を中継し
て外部へ露出される。パッド電極１４０１の表面には図
１３と同様に、透明導電膜からなる保護電極１３０１が
形成される。本実施例で、例えば、パッド電極１４０１
のパターニング端部の段差形状１４０２に本発明を適用
することにより、透明導電膜からなる保護電極１３０１
の付周りが確保できる。これにより信号配線１００５の
引出し電極の被覆保護が完全となり、従って、腐食によ
る信号配線１００５の断線を防止できる。また、パッド
電極１４０２の反対側のエッチング端部１４０３でも、
ゲート絶縁膜１１０２，信号配線１００５、及びパッシ
ベーション膜１１０８の付周りが確保できる。これによ
り信号配線１００５の段切れによる断線不良、及びパッ
シベーション膜1108の絶縁不良による短絡を防止でき
る。

【００４１】図１１〜図１４の実施例では本発明のパタ
ーニング端部を有する薄膜を、画素電極１００３を構成
する透明導電膜、または走査配線１００４、または走査
配線１００４及び信号配線１００５の引出し電極部分の
パターニング端部に適用した例を説明したが、本発明は
これのみに限定されるものではなく、例えば薄膜トラン
ジスタ素子のゲート絶縁膜、または層間絶縁膜、または
パッシベーション膜を構成する絶縁膜に適用してもよ
い。また、同様に薄膜トランジスタ素子のチャネル半導
体膜に適用してもよい。

【００４２】図１１〜図１４の実施例では本発明のパタ
ーニング端部を有する各種薄膜を、逆スタガ型のＴＦＴ
をスイッチング素子に用いたアクティブマトリックス基
板に適用した例を説明したが、例えば正スタガ型のＴＦ
Ｔ等、異なる構造のＴＦＴを用いた場合にも適用可能で
ある。

【００４３】次に、図１５の断面図を用いて、本発明に
よる薄膜のパターニング端部の形成方法の実施例を示
す。本発明のパターニング端部の形状は膜厚方向、及び
膜の横方向のエッチング速度を、エッチングの進行過程
に合わせて調整することにより形成できる。具体的には
エッチングの初期には膜厚方向、エッチングの終期には
膜の横方向のエッチング速度が優先するように調整す
る。図１５中(Ａ)はエッチング前、(Ｂ)はエッチングの
初期、(Ｃ)はエッチングの中期、(Ｄ)はエッチングの終
期の段階における薄膜のパターニング端部形状を示す。
同図で１０１は絶縁基板、１０２は図１〜図１４の実施
例で述べた本発明のパターニング端部形状を有する薄
膜、１５０１はホトリソグラフィーにより薄膜をパター
ニングするためのレジスト膜である。(Ｂ)のエッチング
初期の段階では膜厚方向のエッチング速度ａ１を膜の横
方向のエッチング速度ｂ１よりも大きく調整する(ａ１
＞ｂ１)。膜厚方向に優先的にエッチングされるため、
薄膜１０２のエッチング端部断面と基板１０１表面に水
平な面とがなす角度αはかなり大きくなり、急な順テー
パとなる。(Ｃ)のエッチング中期の段階では膜厚方向の
エッチング速度ａ２を先程のａ１よりも小さく、膜の横
方向のエッチング速度ｂ２を先程のｂ１よりも大きく調
整する(ａ２＜ａ１，ｂ２＞ｂ１)。膜の横方向のエッチ
ングが(Ｂ)の段階よりも相対的に大きくなるため、新た
に形成された薄膜１０２のエッチング端部断面と、基板
１０１表面に水平な面とがなす角度βはαに比べて小さ
くなり、相対的にゆるやかな順テーパとなる(β＜α)。
(Ｄ)のエッチング終期の段階では膜厚方向のエッチング
速度ａ３を先程のａ１及びａ２よりもさらに小さく、膜
の横方向のエッチング速度ｂ３を先程のｂ１及びｂ２よ
りもさらに大きく調整する（ａ３＜ａ２＜ａ１，ｂ３＞
ｂ２＞ｂ１）。膜の横方向のエッチングが(Ｃ)の段階よ
りもさらに大きくなるため、新たに形成された薄膜１０
２のエッチング端部断面と基板１０１表面に水平な面と
がなす角度γはα及びβに比べて小さくなり、相対的に
さらにゆるやかな順テーパとなる(γ＜β＜α)。このよ
うにしてエッチングされた薄膜１０２の、最終的なパタ
ーニング端部の段差形状は異なる角度を有する複数の段
差を膜厚方向に積層した構造となることがわかる。段差
の角度はいずれも９０度以下の順テーパであり、かつ、
膜の表面側に行くに従って角度がゆるやかとなる。ま
た、基板１０１との界面で薄膜１０２のパターニング端
部断面と基板とがなす伏角の角度αが、薄膜表面で薄膜
１０２のパターニング端部断面と薄膜１０２表面に水平
な面とがなす仰角の角度θよりも、常に大きい角度で構
成されることがわかる。従って、本実施例によれば、薄
膜１０２の組成を膜厚方向に変更することなく、本発明
のパターニング端部の段差形状を容易に形成できること
がわかる。また、本実施例では薄膜１０２の段差の数は
三段であるが、二段以上なら何段でもよい。

【００４４】次に、図１５の実施例における膜厚方向，
膜の横方向のエッチング速度の調整の仕方の具体例を示
す。液晶表示装置の製造方法で、薄膜のエッチングには
通常ウエットエッチング法、またはドライエッチング法
が用いられる。

【００４５】薄膜１０２をウエットエッチング法でパタ
ーニングする際には膜厚方向と膜の横方向に異なるエッ
チング速度を有する複数のエッチング液を用いて、エッ
チングの初期には膜厚方向、エッチングの終期には膜の
横方向のエッチング速度が優先するようにエッチング液
を調合すればよい。薄膜１０２の材質によりエッチング
液の基本になる薬品の種類は異なるが、この基本のエッ
チング液に、例えば、レジスト１５０１をエッチングす
る性質を持つ硝酸，塩酸等の薬品を添加すれば、エッチ
ングの最中に薄膜１０２とレジスト１５０１の界面方向
にエッチング液の滲出を促進でき、膜の横方向のエッチ
ングを加速できる。従って、硝酸，塩酸等の薬品を添加
量を変えて調合すれば、膜厚方向、及び膜の横方向に異
なるエッチング速度を有する複数のエッチング液が得ら
れる。また、液晶表示装置の製造工程で、実際に薄膜１
０２をウエットエッチング法でパターニングする際には
エッチング速度の異なる複数のエッチング液に対応する
複数のエッチング槽を有し、絶縁基板１０１が槽間を移
動して連続的にエッチングする機構を持つウエットエッ
チング装置を用いることで、薄膜１０２のエッチングを
より容易に行うことができ、これによりエッチング工程
も短縮化できる。

【００４６】薄膜１０２をドライエッチング法でパター
ニングする際には膜厚方向と膜の横方向に異なるエッチ
ング速度を有する複数のエッチングガスを用いて、エッ
チングの初期には膜厚方向、エッチングの終期には膜の
横方向のエッチング速度が優先するようにエッチングガ
スを調合すればよい。薄膜１０２の材質によりエッチン
グの基本になるガスの種類は異なるが、この基本のエッ
チングガスに、例えば、レジスト１５０１をエッチング
する性質を持つ酸素，塩素，塩化水素ガス等を添加すれ
ば、エッチングの最中にレジスト１５０１の端部も同じ
にエッチングされて後退するため、膜の横方向のエッチ
ングを加速できる。従って、塩素，塩化水素ガス等の添
加量を変えて調合すれば、膜厚方向、及び膜の横方向に
異なるエッチング速度を有する複数のエッチングガスが
得られる。また、液晶表示装置の製造工程で、実際に薄
膜１０２をドライエッチング法でパターニングする際に
はエッチング速度の異なる複数のエッチングガスに対応
する複数のエッチングガス導入機構を有し、連続的にエ
ッチングする機構、または複数のエッチングガスに対応
する複数のエッチングチャンバを有し、絶縁基板１０１
がチャンバ間を移動して連続的にエッチングする機構を
持つドライエッチング装置を用いることで、薄膜１０２
のエッチングをより容易に行うことができ、これにより
エッチング工程も短縮化できる。

【００４７】また、薄膜１０２をパターニングする際
に、膜厚方向と膜の横方向に異なるエッチング速度を有
する、異なる複数のエッチング方法、例えば、ウエット
エッチング法とドライエッチング法を用いて、エッチン
グの初期には膜厚方向，エッチングの終期には膜の横方
向のエッチング速度が優先するようにエッチング方法を
組み合わせてもよい。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、ウエットエッチング、
またはドライエッチング、またはウエットエッチングと
ドライエッチングの併用による薄膜のパターニングに際
して、エッチングの初期には膜厚方向、エッチングの終
期には膜の横方向のエッチングが優先するようにエッチ
ング速度を調節しながら、連続的に薄膜をパターニング
することで、段差形状を有するパターニング端部が容易
に得られるため、同様に高性能で歩留りの良い液晶表示
装置が容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜のパターニング端部の断面
図。

【図２】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した一実施例の断面図。

【図３】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した第二実施例の断面図。

【図４】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した第三実施例の断面図。

【図５】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した第四実施例の断面図。

【図６】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した第五実施例の断面図。

【図７】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した第六実施例の断面図。

【図８】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した第七実施例の断面図。

【図９】本発明のパターニング端部を有する薄膜の付周
り改善効果を利用した第八実施例の断面図。

【図１０】本発明のパターニング端部を有する薄膜を構
成要素の一部に適用した液晶表示装置の構成を示した斜
視図。

【図１１】本発明のパターニング端部を有する薄膜を構
成要素の一部に適用したアクティブマトリックス基板の
一画素の実施例の断面図。

【図１２】図１１の実施例における走査配線と信号配線
の交差部分の断面図。

【図１３】図１１の実施例における走査配線側の引出し
電極部分の断面図。

【図１４】図１１の実施例における信号配線側の引出し
電極部分の断面図。

【図１５】本発明による薄膜のパターニング端部の形成
方法の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１０１…絶縁基板、１０２…本発明のパターニング端部
形状を有する第一の薄膜、１０３…第一の薄膜１０２の
上層に位置する第二の薄膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 健史 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板の一主面上の少なくとも一部に薄
   膜トランジスタ素子，前記薄膜トランジスタ素子に接続
   した画素電極，配線、及び外部駆動回路との接続のため
   の端子を設けてなる絶縁基板と、前記絶縁基板の一主面
   上の少なくとも一部に対向電極を設けてなる絶縁基板
   を、互いの一主面側が対向するように向い合わせて得ら
   れる間隙に液晶を挟持した構造の液晶表示装置におい
   て、前記薄膜トランジスタ素子，画素電極，配線、及び
   端子を構成する複数の薄膜のうち、少なくとも一種類の
   薄膜のパターニング端部の段差形状が、異なる角度を有
   する複数の段差を膜厚方向に積層した構造で構成されて
   いることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記異なる角度を有す
   る複数の段差の角度はいずれも９０度以下の順テーパで
   あり、かつ、薄膜の表面側に行くに従って順テーパ角度
   がゆるやかになるように段差を積層することで、基板と
   の界面で薄膜のパターニング端部断面と基板とがなす伏
   角の角度が、薄膜表面で薄膜のパターニング端部断面と
   薄膜表面に水平な面とがなす仰角の角度よりも常に大き
   い角度で構成されている液晶表示装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において、前記パターニ
   ング端部を有する薄膜が、画素電極、または配線、また
   は外部駆動回路との接続のための引出し電極の一部を構
   成する透明導電膜である液晶表示装置。
4. 【請求項４】請求項１または２において、前記パターニ
   ング端部を有する薄膜が、前記薄膜トランジスタ素子の
   端子電極、または配線、または外部駆動回路との接続の
   ための引出し電極の一部を構成する金属膜、または合金
   膜、または金属シリサイド膜である液晶表示装置。
5. 【請求項５】請求項１または２において、前記パターニ
   ング端部を有する薄膜が、前記薄膜トランジスタ素子の
   ゲート絶縁膜、または層間絶縁膜、またはパッシベーシ
   ョン膜を構成する絶縁膜である液晶表示装置。
6. 【請求項６】請求項１または２において、前記パターニ
   ング端部を有する薄膜が、前記薄膜トランジスタ素子の
   チャネル半導体膜である液晶表示装置。
7. 【請求項７】請求項３において、前記透明導電膜として
   酸化インジウム，酸化スズ，酸化インジウムスズを用い
   た液晶表示装置。
8. 【請求項８】請求項４において、前記金属膜、または合
   金膜、または金属シリサイド膜としてＡｌ，Ｃｒ，Ｔ
   ａ，Ｔｉ，Ｍｏ等の金属膜、または合金膜、または金属
   シリサイド膜を用いた液晶表示装置。
9. 【請求項９】請求項５において、前記絶縁膜として窒化
   シリコン膜，酸化シリコン膜を用いた液晶表示装置。
10. 【請求項１０】請求項６において、前記半導体膜として
    非晶質シリコン膜、または多結晶シリコン膜を用いた液
    晶表示装置。
11. 【請求項１１】請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９または１０において、前記薄膜をウエットエッチ
    ング法でパターニングする際に、膜厚方向と膜の横方向
    に異なるエッチング速度を有する異なる複数のエッチン
    グ液を用いて、エッチングの初期には膜厚方向，エッチ
    ングの終期には膜の横方向のエッチング速度が優先する
    ようにエッチング液を調合して、連続的にパターニング
    する液晶表示装置の製造方法。
12. 【請求項１２】請求項１１において、前記複数のエッチ
    ング液として、レジストに対して異なるエッチング速度
    を有する複数のエッチング液、例えば硝酸，塩酸等の薬
    品添加量を変えた複数のエッチング液を用いた、液晶表
    示装置の製造方法。
13. 【請求項１３】請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９または１０において、前記薄膜をドライエッチン
    グ法でパターニングする際に、膜厚方向と膜の横方向に
    異なるエッチング速度を有する異なる複数のエッチング
    ガスを用いて、エッチングの初期には膜厚方向、エッチ
    ングの終期には膜の横方向のエッチング速度が優先する
    ようにエッチングガスを調合して、連続的にパターニン
    グする液晶表示装置の製造方法。
14. 【請求項１４】請求項１３において、前記複数のエッチ
    ングガスとして、レジストに対して異なるエッチング速
    度を有する複数のエッチングガスである酸素，塩素，塩
    化水素ガスを用いてパターニングする液晶表示装置の製
    造方法。
15. 【請求項１５】請求項１，２，３，４，５，６，７，
    ８，９または１０において、前記薄膜をパターニングす
    る際に、膜厚方向と膜の横方向に異なるエッチング速度
    を有する異なる複数のエッチング方法を用いて、エッチ
    ングの初期には膜厚方向、エッチングの終期には膜の横
    方向のエッチング速度が優先するようにエッチング方法
    を組み合わせて、連続的にパターニングする液晶表示装
    置の製造方法。
16. 【請求項１６】請求項１１，１２または１５において、
    前記薄膜をウエットエッチング法でパターニングする際
    に、前記複数のエッチング液に対応する複数のエッチン
    グ槽を有し、前記絶縁基板が槽間を移動して前記薄膜を
    連続的にエッチングする機構を有するウエットエッチン
    グ装置を用いた液晶表示装置の製造方法。
17. 【請求項１７】請求項１３，１４または１５において、
    前記薄膜をドライエッチング法でパターニングする際
    に、前記複数のエッチングガスに対応する複数のエッチ
    ングガス導入機構を有し、前記薄膜を連続的にエッチン
    グする機構、または前記複数のエッチングガスに対応す
    る複数のエッチングチャンバを有し、前記絶縁基板がチ
    ャンバ間を移動して前記薄膜を連続的にエッチングする
    機構を有するドライエッチング装置を用いた液晶表示装
    置の製造方法。