JPWO2017043572A1 - 薄膜トランジスタ基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
<TFT基板の画素の構成>
まず、図1および図2を参照して、実施の形態1のTFT基板100の構成について説明する。なお、本発明はTFT基板に関するものであるが、特に画素の構成に特徴を有するので、以下においては画素の構成について説明する。図1は、実施の形態1に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図2は、図1におけるX−X線での断面構成(TFT部の断面構成および画素部の断面構成)、Y−Y線での断面構成(ゲート端子部の断面構成)およびZ−Z線での断面構成(ソース端子部の断面構成)を示す断面図である。なお、以下においてはTFT基板100は光透過型のTNモードの液晶表示装置に用いるものとして説明する。
以下、図3〜図12を用いて実施の形態1のTFT基板100の製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図1および図2に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、リン酸、酢酸および硝酸を含む溶液(Phosphoric-Acetic-Nitric acid:PAN薬液)によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図3および図4に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図4には不図示)およびゲート端子4が形成される。
次に、2回目の写真製版工程で、ゲート電極2、ゲート配線3およびゲート端子4を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層し、エッチングにより略同一形状にパターニングすることで、図5および図6に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体が得られる。この積層体は、平面視における輪郭が、ゲート電極2の輪郭より内側に存在するように配設される。また、ソース配線形成領域においては、酸化物半導体膜13、絶縁膜14および下層ソース配線15の積層体を形成し、ソース端子形成領域においては、上記と同一工程で、酸化物半導体膜13、絶縁膜14およびソース端子15Tの積層体を形成する。
次に、上記各積層体が形成された基板1の上主面全面にフォトレジスト材を塗布し、3回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして、TFT部に形成されたチャネル領域下層遮光膜9をPAN薬液を用いたウエットエッチング法によりパターニングする。
次に、4回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、図9および図10に示すように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図10には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1ソース端子部コンタクトホール20を形成する。
そして、第3の導電膜(非晶質ITO)上全面にフォトレジスト材を塗布し、5回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして、第3の導電膜をエッチングによりパターニングする。第3の導電膜のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液を用いたウエットエッチング法を用いた。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、6回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして第4の導電膜をエッチングによりパターニングする。第4の導電膜のエッチングには、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。このとき、下層の透明導電膜であるITO膜は多結晶化させているので、化学的に非常に安定的であり、PAN薬液に対するエッチングダメージ(膜の消失、電気特性および光学特性の劣化)を殆ど受けることなく上層のAl合金膜だけをエッチングすることができる。
<TFT基板の画素の構成>
まず、図13および図14を参照して、実施の形態2のTFT基板200の構成について説明する。なお、図1および図2を用いて説明したTFT基板100と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下、図15〜図24を用いて実施の形態1のTFT基板200の製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図13および図14に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図15および図16に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図16には不図示)およびゲート端子4が形成される。
次に、ゲート電極2、ゲート配線3およびゲート端子4を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層し、2回目の写真製版工程で、ハーフ露光マスクを用いる露光(ハーフ露光)により厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をエッチングによりパターニングする。これにより、図17および図18に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体を得ると共に、チャネル領域下層遮光膜9に、第1ソース電極コンタクトホール11および第1ドレイン電極コンタクトホール12を形成する。ここで、半導体チャネル層7の平面視における輪郭が、ゲート電極2の輪郭より内側に存在するように配設される。
次に、3回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、図23および図24に示されるように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図24には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1ソース端子部コンタクトホール20を形成する。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、4回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。ここでは、2回目の写真製版工程で説明したハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。すなわち、第4の導電膜を残して上層遮光膜22bおよび23bのパターンを形成したい部分は膜厚を厚くする。なお、第4の導電膜は2回に分けてエッチングされ、2回目のエッチングで除去される部分はフォトレジストパターンの膜厚を薄くしておく。例えば、透過画素電極24が形成される領域上は膜厚を薄くしておき、1回目のエッチングでは、透過画素電極24が形成される領域上の第4の導電膜は除去されないようにしておく。また、ゲート端子部およびソース端子部においてもフォトレジストパターンの膜厚を薄くしておく。
次に、図25および図26を参照して、実施の形態2の変形例のTFT基板200Aの構成について説明する。TFT基板200Aは、TFT基板200の画素部において、画素電極の補助容量となる共通電極をさらに備えた構成となっている。なお、図13および図14を用いて説明したTFT基板200と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図25は、実施の形態2の変形例に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図26は、図25におけるX−X線での断面構成(TFT部の断面構成、画素部の断面構成および共通電極部の断面構成)、Y−Y線での断面構成(ゲート端子部の断面構成)およびZ−Z線での断面構成(ソース端子部の断面構成)を示す断面図である。なお、以下においてはTFT基板200Aは光透過型のTNモードの液晶表示装置に用いるものとして説明する。
以下、図27〜図36を用いて実施の形態2の変形例のTFT基板200Aの製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図25および図26に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図27および図28に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図28には不図示)、ゲート端子4および共通電極5が形成される。
次に、ゲート電極2、ゲート配線3、ゲート端子4および共通電極5を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層する。そして、2回目の写真製版工程で、ハーフ露光マスクを用いるハーフ露光により厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をエッチングによりパターニングする。これにより、図29および図30に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体を得ると共に、チャネル領域下層遮光膜9に、第1ソース電極コンタクトホール11および第1ドレイン電極コンタクトホール12を形成する。ここで、半導体チャネル層7の平面視における輪郭が、ゲート電極2の輪郭より内側に存在するように配設される。
次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成し、3回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、図31および図32に示すように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図32には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1ソース端子部コンタクトホール20を形成する。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、4回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。ここでは、2回目の写真製版工程で説明したハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。
<TFT基板の画素の構成>
まず、図33および図34を参照して、実施の形態3のTFT基板300の構成について説明する。なお、図1および図2を用いて説明したTFT基板100と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下、図35〜図40を用いて実施の形態3のTFT基板300の製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図33および図34に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図35および図36に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図16には不図示)およびゲート端子4が形成される。
次に、ゲート電極2、ゲート配線3およびゲート端子4を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層し、2回目の写真製版工程で、ハーフ露光マスクを用いる露光(ハーフ露光)により厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。そして、それを用いて、エッチングによりパターニングすることで、図37および図38に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体を得ると共に、チャネル領域下層遮光膜9に、第1ソース電極コンタクトホール11および第1ドレイン電極コンタクトホール12を形成する。
次に、3回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、図39および図40に示すように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図40には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1ソース端子部コンタクトホール20を形成する。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、4回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。ここでは、ハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。すなわち、第4の導電膜を残して上層遮光膜22bおよび23bのパターンを形成したい部分は膜厚を厚くする。なお、第4の導電膜は2回に分けてエッチングされ、2回目のエッチングで除去される部分はフォトレジストパターンの膜厚を薄くしておく。例えば、透過画素電極24が形成される領域上は膜厚を薄くしておき、1回目のエッチングでは、透過画素電極24が形成される領域上の第4の導電膜は除去されないようにしておく。また、ゲート端子部およびソース端子部においてもフォトレジストパターンの膜厚を薄くしておく。
次に、図41および図42を参照して、実施の形態3の変形例のTFT基板300Aの構成について説明する。TFT基板300Aは、TFT基板300の画素部において、画素電極の補助容量となる共通電極をさらに備えた構成となっている。なお、図33および図34を用いて説明したTFT基板300と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図41は、実施の形態3の変形例に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図42は、図41におけるX−X線での断面構成(TFT部の断面構成、画素部の断面構成および共通電極部の断面構成)、Y−Y線での断面構成(ゲート端子部の断面構成)およびZ−Z線での断面構成(ソース端子部の断面構成)を示す断面図である。なお、以下においてはTFT基板300Aは光透過型のTNモードの液晶表示装置に用いるものとして説明する。
実施の形態3の変形例のTFT基板300Aの製造方法は、まず、図27〜図30を用いて説明した、実施の形態2の変形例のTFT基板200Aの製造方法と同じように、基板1の上に第1の導電膜を形成した後に、1回目の写真製版工程とエッチングを経て、基板1上にゲート電極2、ゲート配線3、ゲート端子4および共通電極5のパターンを形成する。なお、第1の導電膜の材料、パターニング加工時のエッチング方法等は、実施の形態3と同様である。
以上説明した実施の形態1〜3においては、本発明を光透過型のTNモードの液晶表示装置に使用されるTFT基板に適用した例を示したが、実施の形態4では、本発明を、光透過型のFFSモードの液晶表示装置に使用されるTFT基板に適用した例を示す。
まず、図43および図44を参照して、実施の形態4のTFT基板400の構成について説明する。なお、図13および図14を用いて説明したTFT基板200と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下、図45〜図52を用いて実施の形態4のTFT基板400の製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図43および図44に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図45および図46に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図46には不図示)およびゲート端子4が形成される。
次に、ゲート電極2、ゲート配線3およびゲート端子4を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層し、2回目の写真製版工程で、ハーフ露光マスクを用いる露光(ハーフ露光)により厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。そして、それを用いて、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をエッチングによりパターニングすることで、図47および図48に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体を得ると共に、下層遮光膜9に、第1ソース電極コンタクトホール11および第1ドレイン電極コンタクトホール12を形成する。ここで、半導体チャネル層7の平面視における輪郭が、ゲート電極2の輪郭より内側に存在するように配設される。
次に、3回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、図49および図50に示すように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図50には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1ソース端子部コンタクトホール20を形成する。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、4回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとしてAl合金膜と非晶質ITO膜とを順次エッチングする。
次に、層間絶縁膜27(SiN膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、5回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして層間絶縁膜27をエッチングする。
次に、第5の導電膜340(非晶質ITO膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、6回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして第5の導電膜340をエッチングする。このエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液を用いたウエットエッチング法を用いることができる。
上述した6回目の写真製版工程では、第5の導電膜をパターニングして対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35を形成したが、第5の導電膜上にさらに遮光性の導電膜(第6の導電膜)を形成し、第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜上に、ハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。そして、それを用いて第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜を順次エッチングすることで図54および図55に示すように、TFT部のチャネル領域の上方に、平面視においてチャネル領域を覆う最上層遮光膜33(下層膜)および最上層遮光膜33b(上層膜)を形成するようにしても良い。
次に、図56および図57を参照して、実施の形態4の変形例のTFT基板400Aの構成について説明する。TFT基板400Aは、TFT基板400の画素部において、画素電極の補助容量となる共通電極をさらに備えた構成となっている。なお、図43および図44を用いて説明したTFT基板400と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図56は、実施の形態4の変形例に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図57は、図56におけるX−X線での断面構成(TFT部の断面構成、画素部の断面構成および共通電極部の断面構成)、Y−Y線での断面構成(ゲート端子部の断面構成)およびZ−Z線での断面構成(ソース端子部の断面構成)を示す断面図である。なお、以下においてはTFT基板400Aは光透過型のFFSモードの液晶表示装置に用いるものとして説明する。
以下、図58〜図68を用いて実施の形態4の変形例のTFT基板400Aの製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図56および図57に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図58および図59に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図59には不図示)、ゲート端子4および共通電極5が形成される。
次に、ゲート電極2、ゲート配線3、ゲート端子4および共通電極5を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層する。そして、2回目の写真製版工程で、ハーフ露光マスクを用いる露光(ハーフ露光)により厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をエッチングによりパターニングする。これにより、図60および図61に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体を得ると共に、チャネル領域下層遮光膜9に、第1ソース電極コンタクトホール11および第1ドレイン電極コンタクトホール12を形成する。ここで、半導体チャネル層7の平面視における輪郭が、ゲート電極2の輪郭より内側に存在するように配設される。
次に、3回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、図62および図63に示すように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図63には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19、第1ソース端子部コンタクトホール20および第1共通電極部コンタクトホール21を形成する。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、4回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。ここでは、2回目の写真製版工程で説明したハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。
次に、層間絶縁膜27(SiN膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、5回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして層間絶縁膜27をエッチングする。
次に、第5の導電膜340(非晶質ITO膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、6回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして第5の導電膜340をエッチングする。このエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液を用いたウエットエッチング法を用いることができる。
上述した6回目の写真製版工程では、第5の導電膜をパターニングして対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35を形成したが、第5の導電膜上にさらに遮光性の導電膜(第6の導電膜)を形成し、第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜上に、ハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜を順次エッチングすることで図69および図70に示すように、TFT部のチャネル領域の上方に、平面視においてチャネル領域を覆う最上層遮光膜33(下層膜)および最上層遮光膜33b(上層膜)を形成するようにしても良い。
FFSモードの液晶表示装置の場合においても、実施の形態3のTNモードの液晶表示装置のように、チャネル領域下層遮光膜がドレイン電極および画素電極に直接接続される構成とし、下層遮光膜に画素電極の電位が印加されるようにすることも可能である。
まず、図71および図72を参照して、実施の形態5のTFT基板500の構成について説明する。なお、図43および図44を用いて説明したTFT基板400と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
以下、図73〜図79を用いて実施の形態5のTFT基板500の製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図71および図72に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図73および図74に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図74には不図示)およびゲート端子4が形成される。
次に、ゲート電極2、ゲート配線3およびゲート端子4を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層し、2回目の写真製版工程で、ハーフ露光マスクを用いる露光(ハーフ露光)により厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をエッチングによりパターニングすることで、実施の形態3の図37および図38に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体を得ると共に、チャネル領域下層遮光膜9に、第1ソース電極コンタクトホール11および第1ドレイン電極コンタクトホール12を形成する。ここで、半導体チャネル層7の平面視における輪郭が、ゲート電極2の輪郭より内側に存在するように配設される。
次に、3回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、実施の形態3の図39および図40に示すように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図40には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1ソース端子部コンタクトホール20を形成する。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、4回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとしてAl合金膜と非晶質ITO膜とを順次エッチングする。
次に、層間絶縁膜27(SiN膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、5回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして層間絶縁膜27をエッチングする。
次に、第5の導電膜340(非晶質ITO膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、6回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして第5の導電膜340をエッチングする。このエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液を用いたウエットエッチング法を用いることができる。
上述した6回目の写真製版工程では、第5の導電膜をパターニングして対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35を形成したが、第5の導電膜上にさらに遮光性の導電膜(第6の導電膜)を形成し、第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜上に、ハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜を順次エッチングすることで図80および図81に示すように、TFT部のチャネル領域の上方に、平面視においてチャネル領域を覆う最上層遮光膜33(下層膜)および最上層遮光膜33b(上層膜)を形成するようにしても良い。
次に、図82および図83を参照して、実施の形態5の変形例のTFT基板500Aの構成について説明する。TFT基板500Aは、TFT基板500の画素部において、画素電極の補助容量となる共通電極をさらに備えた構成となっている。なお、図71および図72を用いて説明したTFT基板500と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図82は、実施の形態5の変形例に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図83は、図82におけるX−X線での断面構成(TFT部の断面構成、画素部の断面構成および共通電極部の断面構成)、Y−Y線での断面構成(ゲート端子部の断面構成)およびZ−Z線での断面構成(ソース端子部の断面構成)を示す断面図である。なお、以下においてはTFT基板500Aは光透過型のFFSモードの液晶表示装置に用いるものとして説明する。
以下、図84〜図92を用いて実施の形態5の変形例のTFT基板500Aの製造方法について説明する。なお、最終工程を示す平面図および断面図は、それぞれ図82および図83に相当する。
その後、第1の導電膜上にフォトレジスト材を塗布し、1回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、当該フォトレジストパターンをマスクとして、第1の導電膜をエッチングによりパターニングする。ここでは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。その後、フォトレジストパターンを除去することで、図84および図85に示されるように、基板1の上主面上に、ゲート電極2、ゲート配線3(図85には不図示)、ゲート端子4および共通電極5が形成される。
次に、ゲート電極2、ゲート配線3、ゲート端子4および共通電極5を覆うように基板1の上主面全面に絶縁膜6(第1の絶縁膜)を形成した後、絶縁膜6の上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をこの順に積層する。そして、2回目の写真製版工程で、ハーフ露光マスクを用いる露光(ハーフ露光)により厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜をエッチングによりパターニングする。これにより、実施の形態4の図60および図61に示されるように、TFT部においては、ゲート電極2の上方に、半導体チャネル層7、保護絶縁膜8およびチャネル領域下層遮光膜9の積層体を得ると共に、チャネル領域下層遮光膜9に、第1ソース電極コンタクトホール11および第1ドレイン電極コンタクトホール12を形成する。ここで、半導体チャネル層7の平面視における輪郭が、ゲート電極2の輪郭より内側に存在するように配設される。
次に、3回目の写真製版工程で層間絶縁膜16を露光および現像して、図86および図87に示すように、層間絶縁膜16を貫通する、第1ソース配線コンタクトホール10(図63には不図示)、第2ソース電極コンタクトホール17、第2ドレイン電極コンタクトホール18、第1ゲート端子部コンタクトホール19、第1ソース端子部コンタクトホール20および第1共通電極部コンタクトホール21を形成する。
次に、第4の導電膜(Al合金膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、4回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。ここでは、2回目の写真製版工程で説明したハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成する。
次に、層間絶縁膜27(SiN膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、5回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして層間絶縁膜27をエッチングする。
次に、第5の導電膜340(非晶質ITO膜)上全面にフォトレジスト材を塗布し、6回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成し、これをマスクとして第5の導電膜340をエッチングする。このエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液を用いたウエットエッチング法を用いることができる。
上述した6回目の写真製版工程では、第5の導電膜をパターニングして対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35を形成したが、第5の導電膜上にさらに遮光性の導電膜(第6の導電膜)を形成し、第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜上に、ハーフ露光マスクを用いたハーフ露光を行うことで、厚さの異なるフォトレジストパターンを形成し、それを用いて第5の導電膜と第6の導電膜との積層膜を順次エッチングすることで図93および図94に示すように、TFT部のチャネル領域の上方に、平面視においてチャネル領域を覆う最上層遮光膜33(下層膜)および最上層遮光膜33b(上層膜)を形成するようにしても良い。
Claims (12)
- 画素がマトリックス状に複数配列された薄膜トランジスタ基板であって、
前記画素は、
基板上に選択的に配設されたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
酸化物半導体膜で形成され、前記ゲート絶縁膜上に選択的に配設された半導体チャネル層と、
前記半導体チャネル層上に配設された保護絶縁膜と、
前記保護絶縁膜と前記半導体チャネル層との積層膜を覆うように前記基板上に設けられた第1の層間絶縁膜と、
透明導電膜で形成され、前記第1の層間絶縁膜および前記保護絶縁膜を貫通するコンタクトホールを通して、前記半導体チャネル層に互いに離間して接するソース電極およびドレイン電極と、
前記ドレイン電極から延在する画素電極と、を備え、
前記半導体チャネル層における前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域がチャネル領域を形成し、
平面視において、少なくとも前記チャネル領域と重なるように前記保護絶縁膜の上に第1の遮光膜が配設され、
平面視において、前記半導体チャネル層および前記第1の遮光膜と重なるように、前記ソース電極上および前記ドレイン電極上に第2の遮光膜が配設されたことを特徴とする、薄膜トランジスタ基板。 - 前記第1の遮光膜は、
遮光性の導電膜で形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極とは電気的に分離されて、電気的にフローティング状態で配設される、請求項1記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記第1の遮光膜は、
遮光性の導電膜で形成され、前記ソース電極および前記ドレイン電極の一方と電気的に直接接続される、請求項1記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記第2の遮光膜は、
平面視において、前記コンタクトホールの形成領域から前記第1の遮光膜の形成領域までの領域を覆うように配設される、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記画素は、
前記基板上に配設された前記ゲート電極と同層のゲート配線と、
前記ゲート絶縁膜上に配設されたソース配線と、を備え、
前記ソース配線は、
前記半導体チャネル層と同層の半導体膜と、前記保護絶縁膜と同層の絶縁膜との積層膜上に形成された前記第1の遮光膜と同層の下層ソース配線と、前記ソース電極から延在し、前記ソース電極と同層の上層ソース配線とで構成される、請求項2または請求項3記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記画素は、
前記基板上に配設された、前記ゲート電極および前記ゲート配線と同層の共通電極をさらに備え、
前記共通電極は、前記ゲート配線とは電気的に分離されて前記ゲート配線と平行に配設され、
前記画素電極は、
平面視において、前記共通電極の少なくとも一部と重なるように前記共通電極と対向して配設され、少なくとも前記第1の層間絶縁膜を介して前記画素電極と前記共通電極との間に画素電位の補助容量を形成する、請求項5記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記画素は、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記画素電極を覆うように、前記第1の層間絶縁膜上に設けられた第2の層間絶縁膜と、
前記第2の層間絶縁膜上に透明導電膜で形成され、平面視において、前記画素電極と対向するように設けられた対向電極と、
平面視において、前記半導体チャネル層、前記第1および前記第2の遮光膜と少なくとも重なるように前記第2の層間絶縁膜上に配設された第3の遮光膜と、を備える、請求項5記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記画素は、
前記基板上に配設された、前記ゲート電極および前記ゲート配線と同層の共通電極をさらに備え、
前記共通電極は、前記ゲート配線とは電気的に分離されて前記ゲート配線と平行に配設され、
前記画素電極は、
平面視において、前記共通電極の少なくとも一部と重なるように前記共通電極と対向して配設され、少なくとも前記第1の層間絶縁膜を介して前記画素電極と前記共通電極との間に画素電位の補助容量を形成する、請求項7記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記対向電極は、
前記ゲート絶縁膜、前記第1および第2の層間絶縁膜を貫通するコンタクトホールを通して前記共通電極と電気的に接続される、請求項8記載の薄膜トランジスタ基板。 - 前記第3の遮光膜は、
前記第2の層間絶縁膜上に配設された前記対向電極と同層の下層膜と、前記下層膜上に配設された遮光性の導電膜で形成される上層膜との積層膜で構成される、請求項7記載の薄膜トランジスタ基板。 - 薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
(a)基板上に第1の導電膜を形成し、パターニングしてゲート電極を形成する工程と、
(b)前記ゲート電極を覆うように前記基板上に第1の絶縁膜を形成して前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
(c)前記ゲート絶縁膜上に、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および遮光性の第2の導電膜をこの順に積層し、パターニングして積層体を形成することで半導体チャネル層および保護絶縁膜を形成する工程と、
(d)前記第2の導電膜をパターニングし、前記第2の絶縁膜に達する複数の第1のコンタクトホールを形成することで第1の遮光膜を形成する工程と、
(e)前記積層体を含む前記基板上に第3の絶縁膜を形成して第1の層間絶縁膜形成する工程と、
(f)前記複数の第1のコンタクトホール上に対応する部分の前記第1の層間絶縁膜および前記複数の第1のコンタクトホール下の前記保護絶縁膜を貫通して、前記半導体チャネル層に達する複数の第2のコンタクトホールを形成する工程と、
(g)前記複数の第2のコンタクトホール内を含めて前記第1の層間絶縁膜上に第3の導電膜を形成し、パターニングしてソース電極、ドレイン電極および画素電極を形成する工程と、
(h)前記ソース電極上および前記ドレイン電極上に遮光性の第4の導電膜を形成し、パターニングして第2の遮光膜を形成する工程と、を備え、
前記工程(c)と前記工程(d)との組み合わせ、および、前記工程(g)と前記工程(h)との組み合わせのうち、少なくとも一方において、複数の異なる膜厚を備えたフォトレジストパターンを形成し、該フォトレジストパターンを用いてパターニングを行うことで、写真製版工程を共通化することを特徴とする、薄膜トランジスタ基板の製造方法。 - 前記工程(h)の後に、
(i)前記第2の遮光膜上を含む前記第1の層間絶縁膜上に第4の絶縁膜を形成して第2の層間絶縁膜形成する工程と、
(j)前記第2の層間絶縁膜上に第5の導電膜を形成し、パターニングして、平面視において、前記画素電極と対向する対向電極を形成する工程と、
(k)前記第2の層間絶縁膜の上方に遮光性の第6の導電膜を形成し、パターニングして、平面視において、前記半導体チャネル層、前記第1および前記第2の遮光膜と少なくとも重なる第3の遮光膜を形成する工程と、を備え、
前記工程(j)および前記工程(k)は、
前記第2の層間絶縁膜上に前記第5の導電膜と前記第6の導電膜とをこの順に積層し、複数の異なる膜厚を備えたフォトレジストパターンを形成し、該フォトレジストパターンを用いてパターニングを行うことで、前記対向電極と、前記第5の導電膜および前記第6の導電膜の積層膜で構成される前記第3の遮光膜を形成する写真製版工程を共通化する、請求項11記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
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