WO2017043572A1 - 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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井上 和式
謙 今村
津村 直樹
耕治 小田
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a TFT active matrix substrate (thin film transistor substrate: hereinafter referred to as “TFT substrate”) using a thin film transistor (TFT) as a switching device and a method for manufacturing the same.
  • TFT substrate thin film transistor substrate
  • TFT thin film transistor
  • the TFT substrate is used for an electro-optical device such as a display device (liquid crystal display device) using liquid crystal, for example.
  • a display device liquid crystal display device
  • Semiconductor devices such as TFTs are characterized by low power consumption and thinness, and are actively applied to flat panel displays.
  • LCDs Liquid crystal display devices
  • TFT-LCDs are superior to CRTs (cathode-ray tubes) and simple matrix LCDs in terms of portability and display quality, and are widely put into practical use in display products such as mobile computers, notebook computers, and televisions. ing.
  • a TFT-LCD has a liquid crystal display panel having a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between a TFT substrate having a plurality of TFTs arranged in an array and a counter substrate having a color filter or the like. is doing.
  • a polarizing plate is provided on each of the front side and the back side of the liquid crystal display panel, and a backlight is provided on the outer side of one of them.
  • a vertical electric field method such as a TN (Twisted Nematic) mode and a VA (Vertical Alignment) mode, an IPS (In Plane Switching) mode (“IPS” is a registered trademark), and FFS (Fringe).
  • a horizontal electric field method such as a field-switching mode.
  • a horizontal electric field type liquid crystal display device has a wider viewing angle, higher definition, and higher brightness than those of a vertical electric field type, and is mainly used for in-vehicle display devices, small and medium-sized panels such as smartphones and tab reds. It is becoming.
  • a pixel electrode to which a voltage corresponding to an image signal is applied is disposed on a TFT substrate, and a common electrode fixed at a constant potential (common potential) is disposed on a counter substrate. Accordingly, the liquid crystal in the liquid crystal layer is driven by an electric field substantially perpendicular to the surface of the liquid crystal display panel.
  • both the pixel electrode and the common electrode are disposed on the TFT substrate, and the liquid crystal in the liquid crystal layer is driven by an electric field substantially horizontal to the surface of the liquid crystal display panel.
  • the pixel electrode and the common electrode are disposed so as to face each other with an insulating film therebetween.
  • Either the pixel electrode or the common electrode may be formed below, but the lower electrode is formed in a flat plate shape, and the upper electrode (side closer to the liquid crystal layer) has a slit. It is formed in a lattice shape or a comb shape having slits.
  • amorphous silicon (a-Si) has been used as a semiconductor film for forming an active layer (channel layer) of a TFT.
  • a-Si amorphous silicon
  • An oxide semiconductor has higher mobility than conventional amorphous silicon, and has an advantage that a small and high-performance TFT can be realized.
  • a zinc oxide (ZnO) -based material and an amorphous InGaZnO-based material obtained by adding gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and indium oxide (In 2 O 3 ) to zinc oxide are mainly used. Yes. These techniques are disclosed in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1.
  • oxide semiconductor materials generally include amorphous ITO (indium oxide (In 2 O 3 ) + tin oxide (SnO 2 )) and amorphous InZnO (indium oxide (In 2 O) which are transparent conductors. 3 )
  • ITO indium oxide (In 2 O 3 ) + tin oxide (SnO 2 )
  • InZnO indium oxide (In 2 O) which are transparent conductors. 3
  • an oxide conductor such as + zinc oxide (ZnO)
  • it can be etched with a weak acid solution such as oxalic acid or carboxylic acid, and has an advantage that pattern processing is easy.
  • such an oxide semiconductor material is used for etching a general metal film (for example, Cr, Ti, Mo, Ta, Al, Cu and alloys thereof) used for a source electrode and a drain electrode of a TFT.
  • the acid-based solution may also be damaged by etching to deteriorate the characteristics.
  • the oxide semiconductor material may be dissolved in these acid-based solutions. Therefore, for example, a TFT (generally, back channel etching) in which a source electrode and a drain electrode are disposed on a channel layer made of an oxide semiconductor as disclosed in FIG.
  • the channel layer may be damaged by an acid-based solution used for processing the source electrode and the drain electrode, and the TFT characteristics may be deteriorated.
  • the channel layer is damaged by an oxidation-reduction reaction at the interface, and the characteristics of the TFT are deteriorated. There was something that would let me.
  • TFT structure in which a protective insulating film is formed as an upper layer of a semiconductor film as shown in Patent Document 3.
  • the oxide semiconductor film can be prevented from being damaged or lost by etching for processing the metal film into the source electrode and the drain electrode.
  • a TFT having this structure is generally called an etching stopper or an etch stopper (ES) type TFT.
  • FIG. 1 and FIG. 2 of Patent Document 1 in which a metal oxide such as ZnO is used for a semiconductor film include silicon oxide or silicon nitride on a semiconductor film (channel layer) made of a metal oxide.
  • a TN-mode ES-type TFT substrate provided with a channel protective film (channel protective layer) is disclosed.
  • a TN mode TFT substrate having a back channel etching type TFT having an a-Si semiconductor film as a channel layer as disclosed in FIGS. (1) forming a gate electrode, (2) forming a gate insulating film and a channel layer, (3) forming a source electrode and a drain electrode, (4) forming a contact hole in the protective insulating film, (5) It can be manufactured through a total of five photoengraving steps, ie, a pixel electrode forming step.
  • an oxide semiconductor material has conventionally been said to have a light transmission property with an energy band gap of 3 eV or more, and thus has little absorption with respect to visible light.
  • Non-Patent Document 2 and the like it has been pointed out that there is a problem that characteristics deteriorate with respect to visible light in a short wavelength region.
  • Kenji Nomura et al. “Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors '', Nature 2004, 432, 488-492 Dharam Pal Gosain et al., “Instability of Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide Thin Film Transistors under Light Illumination '', Japanese Journal of Applied Physics 2009, 48, 03B018-1 to 03B018-5
  • Patent Document 4 discloses (1) a gate electrode forming step, (2) a channel layer forming step using an oxide semiconductor, (3) a contact hole forming step for a protective insulating film, (4) a pixel electrode, There has been proposed a method of manufacturing a TN mode etch stopper type TFT substrate by using a total of four photoengraving steps of forming a source electrode and a drain electrode. In addition, the photoengraving process for forming the source wiring connected to the source electrode is performed between the process (2) and the process (3), and there may be a total of 5 photoengraving processes. .
  • a first insulating film in the same layer as the gate insulating film and a protective insulating film in the same layer are provided below the source wiring to which the source electrode of the TFT is connected.
  • the second insulating film is present.
  • an oxide semiconductor film etching step is performed between the first insulating film forming step and the second insulating film forming step. Therefore, the surface of the first insulating film may be damaged in the etching process of the oxide semiconductor film, and the adhesion between the first insulating film and the second insulating film may be deteriorated.
  • Patent Document 4 describes a method for reducing the number of photoengraving processes for LCDs using etch stopper TFTs, the process of photoengraving processes in the production of lateral electric field type LCDs (particularly FFS-LCDs) is described. There is no description on how to reduce the number of times and manufacturing costs. There is no description on a method for preventing characteristic deterioration (light deterioration) when light enters the oxide semiconductor film. In order to prevent this, if a new light-shielding film is provided, the number of photoengraving steps increases.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems.
  • a TFT substrate having an etch stopper type TFT and a TFT substrate of a lateral electric field type LCD (particularly FFS-LCD) the TFT channel layer is oxidized.
  • An object of the present invention is to provide a TFT substrate and a method for manufacturing the same that can suppress the above.
  • the thin film transistor substrate according to the present invention is a thin film transistor substrate in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, and the pixel includes a gate electrode selectively disposed on the substrate, and a gate insulating film covering the gate electrode.
  • a semiconductor channel layer formed of an oxide semiconductor film and selectively disposed on the gate insulating film, a protective insulating film disposed on the semiconductor channel layer, the protective insulating film, and the semiconductor channel A first interlayer insulating film provided on the substrate so as to cover the laminated film with the layer, and a transparent conductive film, through a contact hole penetrating the first interlayer insulating film and the protective insulating film, A source electrode and a drain electrode that are in contact with and spaced apart from the semiconductor channel layer; and a pixel electrode extending from the drain electrode, the semiconductor channel layer comprising: A region between the source electrode and the drain electrode forms a channel region, and a first light-shielding film is disposed on the protective insulating film so as to
  • the entire region of the semiconductor channel layer is shielded by the first and second light shielding films also above the semiconductor channel layer. Since it has a structure, it is possible to prevent deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the liquid crystal display device.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating a planar configuration of a pixel according to Embodiment 1
  • FIG. 2 is a cross-sectional configuration taken along line XX in FIG. 1 (a cross-sectional configuration of a TFT portion and a cross-sectional configuration of a pixel portion).
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration at the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration at the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 100 is used for a light transmission type TN mode liquid crystal display device.
  • the TFT substrate 100 is arranged such that a plurality of gate wirings 3 (scanning signal lines) and a plurality of source wirings 151 (display signal lines) intersect at right angles, and the intersections of both wirings.
  • a TFT is disposed in the vicinity, and the gate electrode 2 of the TFT is constituted by a part of the gate wiring 3. That is, the portion branched from the gate wiring 3 and extending to the TFT formation region (TFT portion) constitutes the gate electrode 2.
  • the depth and width of the portion that becomes the gate electrode 2 are made larger than the width of the gate wiring 3, and the source electrode 22 and the drain electrode 23 can be disposed above the gate electrode 2.
  • the gate wiring 3 is disposed so as to extend in the horizontal direction (X direction), and the source wiring 151 is disposed so as to extend in the vertical direction (Y direction).
  • the source wiring 151 is composed of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26.
  • the gate terminal 4 is obtained by adding a light-shielding metal or alloy, for example, a metal such as molybdenum (Mo) and aluminum (Al), or other elements to these metals, as will be described later.
  • a light-shielding metal or alloy for example, a metal such as molybdenum (Mo) and aluminum (Al), or other elements to these metals, as will be described later.
  • a first conductive film made of an alloy is used.
  • one end of the lower layer source wiring 15 is connected to the source terminal 15T, and the source terminal extraction electrode 26T is connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the upper layer source wiring 26 extending from the source electrode 22 is connected to the lower layer source wiring 15 through the first source wiring contact hole 10, whereby the source electrode 22 is electrically connected to the lower source wiring 15.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form a light transmissive transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are provided on the regions of the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • the TFT substrate 100 since the region surrounded by the adjacent gate wiring 3 and the adjacent lower layer source wiring 15 is a pixel region, the TFT substrate 100 has a configuration in which the pixel regions are arranged in a matrix.
  • the TFT substrate 100 has a substrate 1, which is a transparent insulating substrate such as glass, as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3) and a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • a substrate 1 is a transparent insulating substrate such as glass, as a base material
  • a gate electrode 2 including gate wiring 3
  • a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2 and the gate terminal 4. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2. Since the oxide semiconductor film 7 functions as a channel layer of the TFT, it may be referred to as a semiconductor channel layer 7.
  • the planar pattern of the semiconductor channel layer 7 is formed smaller than the planar pattern of the gate electrode 2 in plan view, and the outline of the semiconductor channel layer 7 exists inside the outline of the gate electrode 2. ing.
  • the semiconductor channel layer 7 is, for example, a zinc oxide (ZnO) -based oxide semiconductor, an InZnSnO-based oxide semiconductor obtained by adding indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) to zinc oxide, or an oxide An InGaZnO-based oxide semiconductor in which gallium oxide (Ga 2 O 3 ) and indium oxide (In 2 O 3 ) are added to zinc can be used.
  • the semiconductor channel layer 7 is made of an oxide semiconductor, the mobility can be increased as compared with the conventional structure using amorphous silicon for the semiconductor channel layer.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed at the bottom surface. It is formed.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect.
  • a region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface in plan view by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b and 9c. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • a method for manufacturing the TFT substrate 100 according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS.
  • a plan view and a cross-sectional view showing the final process correspond to FIGS. 1 and 2, respectively.
  • the substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass is cleaned using a cleaning liquid or pure water.
  • a glass substrate having a thickness of 0.6 mm is used as the substrate 1.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2 and the gate wiring 3 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1. Note that the side on which the gate electrode 2, the gate wiring 3, and the like are provided is the upper main surface of the substrate 1.
  • the first conductive film examples include metals such as chromium (Cr), molybdenum (Mo), titanium (Ti), copper (Cu), tantalum (Ta), tungsten (W), and aluminum (Al), and these metals.
  • An alloy or the like to which an element is the main component and one or more other elements are added can be used.
  • the main component element means an element having the largest content among elements constituting the alloy.
  • a stacked structure including two or more of these metal layers or alloy layers may be employed.
  • a low resistance conductive film having a specific resistance value of 50 ⁇ cm or less can be obtained.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by a sputtering method using an argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a solution containing phosphoric acid, acetic acid and nitric acid Phosphoric-Acetic-Nitric acid: PAN chemical solution
  • PAN chemical solution Phosphoric-Acetic-Nitric acid
  • an insulating film 6 (first insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1 so as to cover the gate electrode 2, the gate wiring 3 and the gate terminal 4.
  • an oxide semiconductor film, a second insulating film, and a second conductive film are stacked in this order on the film 6 and patterned into approximately the same shape by etching.
  • a stacked body of the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower layer light shielding film 9 is obtained above the gate electrode 2. This stacked body is arranged so that the outline in plan view exists inside the outline of the gate electrode 2.
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the insulating film 6 is formed by forming a silicon nitride film (SiN) and a silicon oxide film (SiO) in this order by using a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • SiN silicon nitride film
  • SiO silicon oxide film
  • the SiO film contains oxygen (O) atoms
  • the SiO film has a weak barrier property (blocking property) against impurity elements that affect TFT characteristics such as moisture (H 2 O), hydrogen (H 2 ), sodium (Na), and potassium (K).
  • the insulating film 6 is a laminated film of a SiN film having a thickness of 400 nm and a SiO film having a thickness of 50 nm.
  • the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion.
  • the oxide semiconductor film formed over the insulating film 6 uses an oxide containing In, Ga, and Zn (eg, InGaZnO) as an oxide semiconductor. More specifically, a sputtering method using an InGaZnO target [In 2 O 3 .Ga 2 O 3 .2 (ZnO)] in which the atomic composition ratio of In: Ga: Zn: O is 1: 1: 1: 4. Thus, an InGaZnO film was formed.
  • InGaZnO target In 2 O 3 .Ga 2 O 3 .2 (ZnO)
  • the SiO film is formed as the second insulating film by using the CVD method.
  • the reason for using the SiO film containing O atoms is to suppress the influence of the diffusion (release) of O atoms from the lower oxide semiconductor film.
  • an SiO film having a thickness of 100 nm was formed.
  • an aluminum (Al) alloy film having a thickness of 200 nm is formed as the second conductive film.
  • the second conductive film is not limited to an Al alloy, and a light-shielding metal and alloy may be used.
  • a photoresist material is applied to the stacked body of the oxide semiconductor film, the second insulating film, and the second conductive film laminated on the insulating film 6 in this manner, and the photoresist is applied in the second photolithography process.
  • the stacked body is sequentially etched and patterned.
  • the second conductive film (Al alloy film) is etched. Etching of the second conductive film (Al alloy film) was performed by a wet etching method using a solution containing phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid (Phosphoric-Acetic-Nitric acid). In this case, since the oxide semiconductor film is covered with the second insulating film, the oxide semiconductor film is not damaged by the etching chemical.
  • the second insulating film (SiO film) is continuously etched.
  • a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ) was performed.
  • O 2 gas damage due to a reduction reaction can be suppressed in the oxide semiconductor film under the second insulating film during etching.
  • the oxide semiconductor film (InGaZnO film) is continuously etched.
  • a wet etching method using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • a photoresist material is applied to the entire upper main surface of the substrate 1 on which each of the laminates is formed, and a photoresist pattern is formed in the third photolithography process. Using this as a mask, the photoresist is formed on the TFT portion.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 is patterned by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are formed in the channel region lower layer light-shielding film 9.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is referred to as the lower layer light shielding film 9 a and the lower layer light shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower light shielding film 9 remaining on the opposite side is referred to as a lower light shielding film 9b
  • the channel region lower light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 from the lower light shielding film 9a is referred to as a lower light shielding film 9c.
  • the protective insulating film 8 is exposed on the bottom surfaces of the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12, but the underlying semiconductor channel layer 7 covered with the protective insulating film 8 is not damaged. Absent.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a resin-based insulating film is formed using an organic resin material.
  • an acrylic organic resin material having photosensitivity is applied on the substrate 1 so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 ⁇ m by a spin coating method to form the interlayer insulating film 16.
  • the interlayer insulating film 16 is exposed and developed, and as shown in FIGS. 9 and 10, the first source wiring contact hole 10 (see FIG. 10) penetrating the interlayer insulating film 16 is formed.
  • a second source electrode contact hole 17, a second drain electrode contact hole 18, a first gate terminal contact hole 19, and a first source terminal contact hole 20 are formed.
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • O 2 oxygen
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • the first gate terminal contact hole 19 also penetrates the insulating film 6, the Al alloy gate terminal 4 is exposed on the bottom surface thereof, and the bottom surfaces of the first source wiring contact hole 10 and the first source terminal contact hole 20.
  • the lower source wiring 15 and the source terminal 15T of the Al alloy are exposed, but the Al alloy is not etched by dry etching using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ). Therefore, these patterns remain as they are.
  • an olefin-based material, a novolac-based material, a polyimide-based material, and a siloxane-based material can be used in addition to an acrylic organic resin material.
  • These coating-type organic insulating materials have a low dielectric constant, can be easily increased to a thickness of 2.0 ⁇ m or more, and the wiring capacity can be kept low. Therefore, by using these materials, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to low power consumption. For this reason, the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO) can be used instead of the resin-based insulating film material.
  • SiN silicon nitride
  • SiO silicon oxide
  • the first source wiring contact hole 10 the second source electrode contact hole 17, the second drain electrode contact hole 18, and the first gate terminal contact hole 19 using the photoresist pattern as a mask.
  • the first source terminal contact hole 20 is formed.
  • an inorganic insulating film material and a resin insulating film material may be used in appropriate combination.
  • a third conductive film is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • ITO mixed conductive film
  • tin oxide SnO 2
  • a gas containing hydrogen (H) in argon (Ar) for example, a mixture of hydrogen (H 2 ) gas, water vapor (H 2 O), or the like is used to form a 100 nm thick ITO film by sputtering. Formed in a crystalline state.
  • a photoresist material is applied on the entire surface of the third conductive film (amorphous ITO), a photoresist pattern is formed in the fifth photolithography process, and the third conductive film is etched by using this as a mask.
  • a wet etching method using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated to 200 ° C. By this heating, the amorphous ITO film is crystallized to become a polycrystalline ITO film.
  • the substrate temperature is not limited to 200 ° C., and the mixing ratio of indium oxide (In 2 O 3 ) is 85 wt% or more and 95 wt% or less, and tin oxide (SnO 2 ) is 5 wt% or more and 15 wt% or less ( In the case of a general amorphous ITO film having a total of 100% by weight), it can be crystallized at 140 ° C. or higher.
  • the high temperature side can be arbitrarily determined by the heat resistance temperature of the material used for the layer and pattern formed on the TFT substrate.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the gate terminal extraction electrode 25, the source electrode 22, and the source electrode 22 made of a transparent conductive film (polycrystalline ITO film) are extended.
  • the upper layer source wiring 26, the source terminal extraction electrode 26T, the drain electrode 23, and the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23 are formed.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19.
  • the source electrode 22 is directly connected to the semiconductor channel layer 7 through the second source electrode contact hole 17.
  • the upper layer source line 26 is directly connected to the lower layer source line 15 through the first source line contact hole 10. Further, the source wiring lead electrode 26T is directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • a fourth conductive film is formed on the entire upper main surface of the substrate 1 on which the source electrode 22 and the like are formed.
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • an Al alloy film having a thickness of 100 nm was formed by a sputtering method using Ar gas.
  • the fourth conductive film is not limited to an Al alloy, and other metals and alloys having a light shielding property may be used.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fourth conductive film (Al alloy film), a photoresist pattern is formed in the sixth photolithography process, and the fourth conductive film is patterned by etching using this as a mask.
  • the fourth conductive film wet etching using a PAN chemical solution was used.
  • the ITO film which is the lower transparent conductive film, is polycrystallized, it is chemically very stable and causes etching damage to the PAN chemical (disappearance of the film, deterioration of electrical characteristics and optical characteristics). It is possible to etch only the upper Al alloy film with little reception.
  • upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion, respectively. These upper light shielding films 22b and 23b are formed so as to cover almost the entire planar pattern of the semiconductor channel layer 7 excluding the channel region BC in plan view.
  • the TFT substrate 100 shown in FIGS. 1 and 2 is completed.
  • the alignment film is a film for aligning liquid crystals and is made of polyimide or the like.
  • a separately manufactured counter substrate including a color filter, a counter electrode, an alignment film, and the like is bonded to the TFT substrate 100.
  • a gap is formed between the TFT substrate and the counter substrate by the spacer, and liquid crystal sealing is performed in the gap to form a vertical electric field type TN mode or VA mode liquid crystal display panel.
  • a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a retardation plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel.
  • the TFT substrate 100 including the etch stopper type TFT using a high-performance oxide semiconductor film for the channel layer can be manufactured by six photolithography processes.
  • the protective insulating film 8 serving as an etch stopper is formed after the formation of the oxide semiconductor film, the semiconductor channel layer 7 hardly receives characteristic deterioration due to process damage in the subsequent TFT manufacturing process. Therefore, the oxide semiconductor can be used as a TFT channel layer while maintaining the high-performance characteristics of the oxide semiconductor.
  • the source wiring 151 has a two-layer structure of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26 that are independently formed through an interlayer insulating film, and is a so-called redundant wiring.
  • the upper layer source wiring 26 is directly connected to the lower layer source wiring 15 through the plurality of first source wiring contact holes 10 provided in the interlayer insulating film 16, even if one of the wirings is disconnected, One wiring can supplement the function. For this reason, it is possible to reduce the occurrence of a linear defect due to the disconnection of the source wiring 151, and it is possible to improve the manufacturing yield and the product reliability.
  • the lower layer source wiring 15 is formed continuously with the oxide semiconductor film and the insulating film, the lower layer source wiring 15 (second conductive film) can be formed with good adhesion, and the adhesion is insufficient. It is possible to reduce the occurrence of disconnection failure due to film peeling due to the above. This is particularly effective at a step portion on the gate wiring pattern in a region where the gate wiring 3 and the lower layer source wiring 15 intersect.
  • the entire region of the semiconductor channel layer 7 is shielded by the two light shielding films above the semiconductor channel layer 7 as well. It is possible to prevent deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the display device.
  • the upper light shielding films 22b and 23b are formed of a conductive film such as a metal such as Mo and Al or an alloy obtained by adding other elements to these metals, and the upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23.
  • a conductive film such as a metal such as Mo and Al or an alloy obtained by adding other elements to these metals
  • the upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23.
  • the conduction function can be supplemented by the upper light shielding films 22b and 23b formed of the conductive film. For this reason, it is possible to reduce the occurrence of connection failure due to the disconnection of the source electrode 22 and the drain electrode 23, and it is possible to improve the manufacturing yield and the product reliability.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 is formed of a conductive film, and is electrically separated (not short-circuited) from the source electrode 22 and the drain electrode 23, and is electrically floating (floating).
  • the effect of electrostatic shielding on the layer 7 can be obtained, and the variation in TFT characteristics caused by unspecified external noise or the like can be suppressed, so that the reliability can be improved.
  • the interlayer insulating film 16 (third insulating film), a resin-based insulating film having a low dielectric constant and a thickness of 2.0 ⁇ m or more and having a planarizing action on the main surface of the substrate 1
  • the wiring capacitance can be kept low. Therefore, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to lower power consumption.
  • the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • the transmissive pixel electrode 24 When priority is given to increasing the aperture ratio and the transmissive pixel electrode 24 is overlapped on the source wiring, it is redundantly disposed on the upper layer source wiring 26 in the same layer as the transmissive pixel electrode 24, particularly on the lower layer source wiring 15.
  • the upper layer source wiring 26 between the adjacent portions, that is, the adjacent first source wiring contact holes 10 may be omitted. By doing so, although it is impossible to obtain the above-described effect of reducing the linear defect due to the disconnection of the source wiring, the transmission pixel electrode 24 is formed on the lower source wiring 15 without interfering with the upper source wiring 26. It becomes the structure which made it overlap, and it becomes possible to aim at the high aperture ratio in a higher level.
  • the present embodiment provides a structure and a manufacturing method that can be efficiently manufactured while reducing the number of photolithography processes while maintaining the effects of the invention of the TFT substrate of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view showing a planar configuration of the pixel according to Embodiment 2
  • FIG. 14 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 13 (a sectional configuration of the TFT portion and a sectional configuration of the pixel portion).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration at the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration at the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 200 is used for a light transmission type TN mode liquid crystal display device.
  • the TFT gate electrode 2 is constituted by a part of the gate wiring 3. That is, the portion branched from the gate wiring 3 and extending to the TFT formation region (TFT portion) constitutes the gate electrode 2.
  • the depth and width of the portion that becomes the gate electrode 2 are made larger than the width of the gate wiring 3, and the source electrode 22 and the drain electrode 23 can be disposed above the gate electrode 2.
  • the gate wiring 3 is electrically connected to the gate terminal 4, and a gate terminal extraction electrode 25 is connected to the gate terminal 4 through a first gate terminal contact hole 19.
  • the light-shielding metal or alloy for example, a metal such as molybdenum (Mo) or aluminum (Al), or another element is added to these metals for the gate wiring 3 and the gate terminal 4.
  • the 1st electrically conductive film comprised with the alloy obtained by using is used.
  • the gate wiring 3 is disposed so as to extend in the horizontal direction (X direction), and the source wiring 151 is disposed so as to extend in the vertical direction (Y direction).
  • the source wiring 151 is composed of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26.
  • one end of the lower layer source wiring 15 is connected to the source terminal 15T, and the source terminal extraction electrode 26T is connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the upper layer source wiring 26 extending from the source electrode 22 is connected to the lower layer source wiring 15 through the first source wiring contact hole 10, whereby the source electrode 22 is electrically connected to the lower source wiring 15.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form a transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are provided on the regions of the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • the TFT substrate 200 since the region surrounded by the adjacent gate wiring 3 and the adjacent lower layer source wiring 15 is a pixel region, the TFT substrate 200 has a configuration in which the pixel regions are arranged in a matrix.
  • the TFT substrate 200 uses, for example, a substrate 1, which is a transparent insulating substrate such as glass, as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3) and a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass, as a base material
  • a gate electrode 2 including gate wiring 3
  • a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2 and the gate terminal 4. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2. Since the oxide semiconductor film 7 functions as a channel layer of the TFT, it may be referred to as a semiconductor channel layer 7.
  • the planar pattern of the semiconductor channel layer 7 is formed smaller than the planar pattern of the gate electrode 2 in plan view, and the outline of the semiconductor channel layer 7 exists inside the outline of the gate electrode 2. ing.
  • the material of the semiconductor channel layer 7 is the same as that described in the first embodiment, and the mobility can be increased as compared with the conventional configuration using amorphous silicon for the semiconductor channel layer.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • the contour of the channel region lower layer light shielding film 9 exists inside the contours of the protective insulating film 8 and the semiconductor channel layer 7, and this point is different from that of the first embodiment. This is due to the difference.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become. Note that the outline of the source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) exists inside the outlines of the insulating film 14 and the oxide semiconductor film 13 and is different from the first embodiment in this respect. This is due to the difference in the manufacturing method.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed at the bottom surface. It is formed.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect.
  • a region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b, and 9c in plan view. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • FIGS. 13 and 14 A plan view and a sectional view showing the final process correspond to FIGS. 13 and 14, respectively.
  • the substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass is cleaned using a cleaning liquid or pure water.
  • a glass substrate having a thickness of 0.6 mm is used as the substrate 1.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2 and the gate wiring 3 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1.
  • the materials that can be used as the first conductive film have been described in Embodiment 1, and redundant description is omitted.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by a sputtering method using an argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a PAN chemical was used.
  • the gate electrode 2, the gate wiring 3 (not shown in FIG. 16), and the gate terminal 4 are formed on the upper main surface of the substrate 1, as shown in FIGS. Is formed.
  • a stacked body of the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9 is obtained above the gate electrode 2, and the channel A first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are formed in the lower region light shielding film 9.
  • the contour of the semiconductor channel layer 7 in a plan view is arranged so as to exist inside the contour of the gate electrode 2.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is used as the lower layer light-shielding film 9 a and the lower layer light-shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 and the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 are referred to as the lower layer light-shielding film 9c. .
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the second photoengraving process exposure using a half exposure mask called “gray tone mask” or “half tone mask” (half exposure) is performed, and photoresist patterns having different thicknesses are formed.
  • the photoengraving process which is originally required twice, is made common and only once.
  • a first insulating film is formed on the entire upper main surface of the substrate 1 on which the gate electrode 2, the gate wiring 3 and the gate terminal 4 are formed.
  • a silicon nitride film (SiN) and a silicon oxide film (SiO) are formed in this order by using the CVD method to form the insulating film 6 (first insulating film). Since the silicon oxide film contains oxygen (O) atoms, when an oxide semiconductor film is formed over the insulating film 6 in the subsequent process, O atoms are transferred from the oxide semiconductor film into the insulating film 6. And the influence caused by diffusion (release).
  • the SiO film has a weak barrier property (blocking property) against impurity elements that affect TFT characteristics such as moisture (H 2 O), hydrogen (H 2 ), sodium (Na), and potassium (K).
  • the insulating film 6 is a laminated film of a SiN film having a thickness of 400 nm and a SiO film having a thickness of 50 nm. The insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion.
  • an oxide semiconductor film 7 that is a material for the channel layer is formed over the insulating film 6.
  • an oxide containing In, Ga, and Zn eg, InGaZnO
  • an oxide containing In, Ga, and Zn is used as the oxide semiconductor. More specifically, a sputtering method using an InGaZnO target [In 2 O 3 .Ga 2 O 3 .2 (ZnO)] in which the atomic composition ratio of In: Ga: Zn: O is 1: 1: 1: 4. Thus, an InGaZnO film was formed.
  • an insulating film 8 (second insulating film) is formed over the oxide semiconductor film 7.
  • a SiO film is formed as the insulating film 8 using the CVD method.
  • the reason for using the SiO film containing O atoms is to suppress the influence of the diffusion (release) of O atoms from the lower oxide semiconductor film 7.
  • an SiO film having a thickness of 100 nm was formed.
  • a conductive film 9 (second conductive film) is formed on the insulating film 8.
  • an aluminum (Al) alloy film having a thickness of 200 nm is formed as the conductive film 9.
  • the second conductive film is not limited to an Al alloy, and a light-shielding metal and alloy may be used.
  • a photoresist material is applied on the laminate thus obtained, a photoresist pattern is formed in the second photolithography process, and the laminate film is sequentially etched and patterned using this as a mask.
  • the photoresist pattern formed here is formed in the photoresist pattern PR1 formed in the formation region of the semiconductor channel layer 7, the formation region of the lower layer source wiring 15 and the source terminal 15T.
  • This is a photoresist pattern PR2.
  • the photoresist pattern PR1 when the photoresist pattern PR1 is formed, by performing half exposure, the photoresist pattern PR1d on the formation region of the first source electrode contact hole 11 and the photo on the formation region of the first drain electrode contact hole 12 are formed.
  • the film thickness of the resist pattern PR1e is made thinner than the other photoresist patterns PR1a, PR1b, PR1c, and PR2.
  • the conductive film (Al alloy film) 9 is etched using the photoresist patterns PR1 and PR2 as a mask. Etching of the conductive film 9 was performed by wet etching using a PAN chemical solution. In this case, since the oxide semiconductor film 7 is covered with the insulating film 8, it is not damaged by the chemical solution for etching.
  • the insulating film (SiO film) 8 is continuously etched.
  • a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ) was performed.
  • O 2 gas By adding O 2 gas, it is possible to suppress the oxide semiconductor film 7 under the insulating film 8 from being damaged due to a reduction reaction during etching.
  • the oxide semiconductor film (InGaZnO film) 7 is subsequently etched.
  • a wet etching method using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • a pattern of a stacked body of the oxide semiconductor film 7, the insulating film 8, and the conductive film 9 is formed below the photoresist patterns PR1 and PR2, respectively.
  • the film thicknesses of the photoresist patterns PR1 and PR2 are reduced as a whole by oxygen ashing, and the photoresist patterns PR1d and 1e having a small film thickness are completely removed.
  • the photoresist patterns PR1a, PR1b, PR1c, and PR2 having a large film thickness remain after being thinned.
  • the conductive film 9 is etched again using the remaining photoresist patterns PR1 and PR2 as a mask, so that the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode are formed in the conductive film 9, as shown in FIG. A contact hole 12 is formed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for this etching.
  • the protective insulating film 8 is exposed on the bottom surfaces of the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12, but the underlying semiconductor channel layer 7 covered with the protective insulating film 8 is not damaged. Absent.
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the outline of the source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) exists inside the outline of the insulating film 14 and the oxide semiconductor film 13. This is because the photoresist pattern PR2 is thinned and seen in a plan view. This is because it has become smaller.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a resin-based insulating film is formed using an organic resin material.
  • an acrylic organic resin material having photosensitivity is applied on the substrate 1 so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 ⁇ m by a spin coating method to form the interlayer insulating film 16.
  • the interlayer insulating film 16 is exposed and developed, and as shown in FIGS. 23 and 24, the first source wiring contact hole 10 (FIG. 24) penetrating the interlayer insulating film 16 is obtained. (Not shown), a second source electrode contact hole 17, a second drain electrode contact hole 18, a first gate terminal contact hole 19 and a first source terminal contact hole 20 are formed.
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • O 2 oxygen
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • the first gate terminal contact hole 19 also penetrates the insulating film 6, the Al alloy gate terminal 4 is exposed on the bottom surface thereof, and the bottom surfaces of the first source wiring contact hole 10 and the first source terminal contact hole 20.
  • the lower source wiring 15 and the source terminal 15T of the Al alloy are exposed, but the Al alloy is not etched by dry etching using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ). Therefore, these patterns remain as they are.
  • an olefin-based material, a novolac-based material, a polyimide-based material, and a siloxane-based material can be used in addition to an acrylic organic resin material.
  • These coating-type organic insulating materials have a low dielectric constant, can be easily increased to a thickness of 2.0 ⁇ m or more, and the wiring capacity can be kept low. Therefore, by using these materials, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to low power consumption. For this reason, the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO) can be used instead of the resin-based insulating film material.
  • SiN silicon nitride
  • SiO silicon oxide
  • the first source wiring contact hole 10 the second source electrode contact hole 17, the second drain electrode contact hole 18, and the first gate terminal contact hole 19 using the photoresist pattern as a mask.
  • the first source terminal contact hole 20 is formed.
  • an inorganic insulating film material and a resin insulating film material may be used in appropriate combination.
  • a third conductive film and a fourth conductive film are stacked in this order on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • ITO mixed conductive film
  • a gas containing hydrogen (H) in argon (Ar) for example, a mixture of hydrogen (H 2 ) gas, water vapor (H 2 O), or the like is used to form a 100 nm thick ITO film by sputtering. Formed in a crystalline state.
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • an Al alloy film having a thickness of 100 nm was formed by a sputtering method using Ar gas.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fourth conductive film (Al alloy film), and a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed. That is, the thickness of the portion where the pattern of the upper light-shielding films 22b and 23b is to be formed with the fourth conductive film remaining is increased.
  • the fourth conductive film is etched twice, and the thickness of the photoresist pattern is reduced in the portion removed by the second etching.
  • the film thickness is made thin on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and the fourth conductive film on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed is not removed by the first etching. . Further, the film thickness of the photoresist pattern is also reduced in the gate terminal portion and the source terminal portion.
  • the fourth conductive film is first patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for the etching of the fourth conductive film.
  • the third conductive film is patterned by etching, and the third conductive film that is not covered with the photoresist pattern and the fourth conductive film is removed.
  • etching the third conductive film amorphous ITO
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated to 150 ° C.
  • the amorphous ITO film is crystallized to become a polycrystalline ITO film.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and the mixing ratio of indium oxide (In 2 O 3 ) is 85 wt% or more and 95 wt% or less, and tin oxide (SnO 2 ) is 5 wt% or more and 15 wt% or less ( In the case of a general amorphous ITO film having a total of 100% by weight), it can be crystallized at 140 ° C. or higher.
  • the high temperature side can be arbitrarily determined by the heat resistance temperature of the material used for the layer and pattern formed on the TFT substrate.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the fourth conductive film is etched again by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Etching an Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, an Al alloy film on a region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and an Al alloy film in the gate terminal portion and the source terminal portion. Can do.
  • the gate terminal extraction electrode 25 made of a transparent conductive film (polycrystalline ITO film), the source electrode 22, and the source electrode 22 are extended.
  • the upper layer source wiring 26, the source terminal extraction electrode 26T, the drain electrode 23, and the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23 are formed.
  • upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the TFT portion, respectively. These upper light shielding films 22b and 23b are formed so as to cover almost the entire planar pattern of the semiconductor channel layer 7 excluding the channel region BC in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19.
  • the source electrode 22 is directly connected to the semiconductor channel layer 7 through the second source electrode contact hole 17.
  • the upper layer source line 26 is directly connected to the lower layer source line 15 through the first source line contact hole 10. Further, the source wiring lead electrode 26T is directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • liquid crystal display panel is assembled, and a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a phase difference plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel.
  • a polarizing plate for converting a polarizing signal to a polarized signal.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed by exposure using a half exposure mask (half exposure) in the second photolithography process, and the oxide semiconductor film is formed using the photoresist patterns.
  • the second insulating film and the second conductive film are patterned by etching.
  • the TFT substrate 200 having an etch stopper type TFT using a high-performance oxide semiconductor film for the channel layer is subjected to four photolithography processes by reducing the photolithography process up to twice as much as in the first embodiment. Can be manufactured.
  • the protective insulating film 8 serving as an etch stopper is formed after the formation of the oxide semiconductor film, the semiconductor channel layer 7 is deteriorated in characteristics due to process damage in the subsequent TFT manufacturing process. Is hardly received. Therefore, the oxide semiconductor can be used as a TFT channel layer while maintaining the high-performance characteristics of the oxide semiconductor.
  • the source wiring 151 is a redundant wiring
  • the upper layer source wiring 26 is directly connected to the lower layer source wiring 15 through the plurality of first source wiring contact holes 10 provided in the interlayer insulating film 16. Even when one of the wirings is disconnected, the function can be supplemented by the other wiring. For this reason, it is possible to reduce the occurrence of a linear defect due to the disconnection of the source wiring 151, and it is possible to improve the manufacturing yield and the product reliability.
  • the lower layer source wiring 15 is formed continuously with the oxide semiconductor film and the insulating film, the lower layer source wiring 15 (second conductive film) can be formed with good adhesion, and the adhesion is insufficient. It is possible to reduce the occurrence of disconnection failure due to film peeling due to the above. This is particularly effective at a step portion on the gate wiring pattern in a region where the gate wiring 3 and the lower layer source wiring 15 intersect.
  • the entire region of the semiconductor channel layer 7 is shielded by the two light shielding films above the semiconductor channel layer 7 as well. It is possible to prevent deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the display device.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 is formed of a conductive film, and is electrically separated (not short-circuited) from the source electrode 22 and the drain electrode 23, and is electrically floating (floating).
  • the effect of electrostatic shielding on the layer 7 can be obtained, and the variation in TFT characteristics caused by unspecified external noise or the like can be suppressed, so that the reliability can be improved.
  • the interlayer insulating film 16 (third insulating film), a resin-based insulating film having a low dielectric constant and a thickness of 2.0 ⁇ m or more and having a planarizing action on the main surface of the substrate 1
  • the wiring capacitance can be kept low. Therefore, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to lower power consumption.
  • the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • the TFT substrate 200 ⁇ / b> A is configured to further include a common electrode serving as an auxiliary capacitor of the pixel electrode in the pixel portion of the TFT substrate 200.
  • symbol is attached
  • ⁇ TFT substrate pixel configuration> 25 is a plan view showing a planar configuration of a pixel according to a modification of the second embodiment
  • FIG. 26 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 25 (a sectional configuration of the TFT portion, a sectional configuration of the pixel portion).
  • 4 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration along the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration along the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 200A is used for a light transmission type TN mode liquid crystal display device.
  • the gate electrode 2 of the TFT is constituted by a part of the gate wiring 3. That is, the portion branched from the gate wiring 3 and extending to the TFT formation region (TFT portion) constitutes the gate electrode 2.
  • the depth and width of the portion that becomes the gate electrode 2 are made larger than the width of the gate wiring 3, and the source electrode 22 and the drain electrode 23 can be disposed above the gate electrode 2.
  • a common electrode 5 is disposed so as to extend in parallel with the gate wiring 3.
  • the gate wiring 3 is electrically connected to the gate terminal 4, and a gate terminal extraction electrode 25 is connected to the gate terminal 4 through a first gate terminal contact hole 19.
  • the gate wiring 3, the gate terminal 4, and the common electrode 5 include a light-shielding metal or alloy, such as a metal such as molybdenum (Mo) and aluminum (Al), or other metals.
  • a light-shielding metal or alloy such as a metal such as molybdenum (Mo) and aluminum (Al), or other metals.
  • Mo molybdenum
  • Al aluminum
  • the gate wiring 3 and the common electrode 5 are arranged so as to extend in the horizontal direction (X direction), and the source wiring 151 is arranged so as to extend in the vertical direction (Y direction).
  • the source wiring 151 is composed of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26.
  • one end of the lower layer source wiring 15 is connected to the source terminal 15T, and the source terminal extraction electrode 26T is connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the upper layer source wiring 26 extending from the source electrode 22 is connected to the lower layer source wiring 15 through the first source wiring contact hole 10, whereby the source electrode 22 is electrically connected to the lower source wiring 15.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form a transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are provided on the regions of the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • the TFT substrate 200A has a configuration in which the pixel regions are arranged in a matrix.
  • the TFT substrate 200A has a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3), a gate terminal 4 and a common electrode on the substrate 1. 5 is disposed.
  • a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material
  • a gate electrode 2 including gate wiring 3
  • a gate terminal 4 and a common electrode on the substrate 1. 5 is disposed.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2, the gate terminal 4, and the common electrode 5. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2. Since the oxide semiconductor film 7 functions as a channel layer of the TFT, it may be referred to as a semiconductor channel layer 7.
  • the planar pattern of the semiconductor channel layer 7 is formed smaller than the planar pattern of the gate electrode 2 in plan view, and the outline of the semiconductor channel layer 7 exists inside the outline of the gate electrode 2. Yes.
  • the material of the semiconductor channel layer 7 is the same as that described in the first embodiment, and the mobility can be increased as compared with the conventional configuration using amorphous silicon for the semiconductor channel layer.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used as the channel region lower layer light-shielding film 9.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed at the bottom surface. It is formed.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form the transmissive pixel electrode 24.
  • the transmissive pixel electrode 24 partially overlaps the common electrode 5 of the common electrode portion in plan view, and the insulating film 6 and the interlayer A storage capacitor of pixel potential is formed through the insulating film 16.
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface in plan view by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b and 9c. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2 and the gate wiring 3 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1.
  • the materials that can be used as the first conductive film have been described in Embodiment 1, and redundant description is omitted.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by sputtering using argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a PAN chemical was used.
  • the gate electrode 2, the gate wiring 3 (not shown in FIG. 28), and the gate terminal 4 are formed on the upper main surface of the substrate 1.
  • the common electrode 5 is formed.
  • a stacked body of the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower layer light-shielding film 9 is obtained above the gate electrode 2, and the channel A first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are formed in the lower region light shielding film 9.
  • the contour of the semiconductor channel layer 7 in a plan view is arranged so as to exist inside the contour of the gate electrode 2.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is used as the lower layer light-shielding film 9 a and the lower layer light-shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 and the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 are referred to as the lower layer light shielding film 9c. .
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the materials for the insulating film 6, the oxide semiconductor film, the second insulating film, and the second conductive film, the formation method, and etching using the photoresist pattern formed by half exposure are described in Embodiment Mode 2. Since the description is made with reference to FIGS. 19 to 22, the description is omitted.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1, and the interlayer insulating film 16 is exposed and developed in the third photolithography process, so that FIGS.
  • the first source wiring contact hole 10 (not shown in FIG. 32), the second source electrode contact hole 17, the second drain electrode contact hole 18, and the first gate terminal contact that penetrate the interlayer insulating film 16.
  • a hole 19 and a first source terminal contact hole 20 are formed.
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • the etching method is the same as in the second embodiment. By this etching, as shown in FIGS. 31 and 32, the semiconductor channel layer 7 is exposed at the bottom surfaces of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18.
  • a third conductive film and a fourth conductive film are laminated in this order on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • the material, film thickness, and manufacturing method of the transparent conductive film, and the material, film thickness, and manufacturing method of the Al alloy film are the same as those in the third embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fourth conductive film (Al alloy film), and a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • the fourth conductive film is patterned by wet etching using a PAN chemical solution, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • the third conductive film is patterned by wet etching with an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water, and the portion not covered with the photoresist pattern and the fourth conductive film The third conductive film is removed.
  • the entire substrate 1 is heated to 150 ° C. to crystallize the amorphous ITO film to obtain a polycrystalline ITO film.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the fourth conductive film is etched again by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is a transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, the photoresist pattern hardly receives etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • An Al alloy film that is not covered with, for example, an Al alloy film on a region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and an Al alloy film in the gate terminal portion and the source terminal portion can be etched.
  • the gate terminal extraction electrode 25 made of a transparent conductive film (polycrystalline ITO film), the source electrode 22, and the source electrode 22 are extended.
  • the upper layer source wiring 26, the source terminal extraction electrode 26T, the drain electrode 23, and the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23 are formed.
  • upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the TFT portion, respectively. These upper light shielding films 22b and 23b are formed so as to cover almost the entire planar pattern of the semiconductor channel layer 7 excluding the channel region BC in plan view.
  • liquid crystal display panel is assembled, and a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a phase difference plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel. Since it is explained in 1.
  • TFT substrate pixel configuration First, the configuration of the TFT substrate 300 of the third embodiment will be described with reference to FIG. 33 and FIG. In addition, the same code
  • FIG. 33 is a plan view showing a planar configuration of the pixel according to Embodiment 3
  • FIG. 34 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 33 (a sectional configuration of the TFT portion and a sectional configuration of the pixel portion).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration at the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration at the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 300 is used for a light transmission type TN mode liquid crystal display device.
  • the gate electrode 2 of the TFT is constituted by a part of the gate wiring 3. That is, the portion branched from the gate wiring 3 and extending to the TFT formation region (TFT portion) constitutes the gate electrode 2.
  • the depth and width of the portion that becomes the gate electrode 2 are made larger than the width of the gate wiring 3, and the source electrode 22 and the drain electrode 23 can be disposed above the gate electrode 2.
  • the gate wiring 3 is electrically connected to the gate terminal 4, and a gate terminal extraction electrode 25 is connected to the gate terminal 4 through a first gate terminal contact hole 19.
  • the light-shielding metal or alloy for example, a metal such as molybdenum (Mo) or aluminum (Al), or another element is added to these metals for the gate wiring 3 and the gate terminal 4.
  • the 1st electrically conductive film comprised with the alloy obtained by using is used.
  • the gate wiring 3 is disposed so as to extend in the horizontal direction (X direction), and the source wiring 151 is disposed so as to extend in the vertical direction (Y direction).
  • the source wiring 151 is composed of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26.
  • one end of the lower layer source wiring 15 is connected to the source terminal 15T, and the source terminal extraction electrode 26T is connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the upper layer source wiring 26 extending from the source electrode 22 is connected to the lower layer source wiring 15 through the first source wiring contact hole 10, whereby the source electrode 22 is electrically connected to the lower source wiring 15.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form a transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are provided on the regions of the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • the TFT substrate 300 since the region surrounded by the adjacent gate wiring 3 and the adjacent lower layer source wiring 15 is a pixel region, the TFT substrate 300 has a configuration in which the pixel regions are arranged in a matrix.
  • the TFT substrate 300 has a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3) and a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material
  • a gate electrode 2 including gate wiring 3
  • a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2 and the gate terminal 4. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2. Since the oxide semiconductor film 7 functions as a channel layer of the TFT, it may be referred to as a semiconductor channel layer 7.
  • the planar pattern of the semiconductor channel layer 7 is formed smaller than the planar pattern of the gate electrode 2 in plan view, and the outline of the semiconductor channel layer 7 exists inside the outline of the gate electrode 2. ing.
  • the material of the semiconductor channel layer 7 is the same as that described in the first embodiment, and the mobility can be increased as compared with the conventional configuration using amorphous silicon for the semiconductor channel layer.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • the contour of the channel region lower layer light shielding film 9 exists inside the contours of the protective insulating film 8 and the semiconductor channel layer 7, and this point is different from that of the first embodiment. This is due to the difference.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become. Note that the outline of the source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) exists inside the outlines of the insulating film 14 and the oxide semiconductor film 13 and is different from the first embodiment in this respect. This is due to the difference in the manufacturing method.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so that at least a part thereof is located outside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 and the channel It is formed so that both surfaces of at least a part of the region lower light shielding film 9 (region of the lower light shielding film 9a in this embodiment) are exposed.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect.
  • the region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • the drain electrode 23 is connected to the semiconductor channel layer 7 and also directly connected to the lower light shielding film 9a.
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface in plan view by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b and 9c. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • a method for manufacturing the TFT substrate 300 according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS.
  • a plan view and a cross-sectional view showing the final process correspond to FIGS. 33 and 34, respectively.
  • the substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass is cleaned using a cleaning liquid or pure water.
  • a glass substrate having a thickness of 0.6 mm is used as the substrate 1.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2 and the gate wiring 3 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1.
  • the materials that can be used as the first conductive film have been described in Embodiment 1, and redundant description is omitted.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by a sputtering method using an argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a PAN chemical was used.
  • the gate electrode 2, the gate wiring 3 (not shown in FIG. 16), and the gate terminal 4 are formed on the upper main surface of the substrate 1, as shown in FIGS. Is formed.
  • the materials for the insulating film 6, the oxide semiconductor film, the second insulating film, and the second conductive film, the formation method, and etching using the photoresist pattern formed by half exposure are described in Embodiment Mode 2. Since the description is made with reference to FIGS. 19 to 22, the description is omitted.
  • the contour of the channel region lower light shielding film 9 exists inside the contours of the protective insulating film 8 and the semiconductor channel layer 7, but this is also reduced in plan view as the photoresist pattern is thinned. This is because.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is used as the lower layer light-shielding film 9 a and the lower layer light-shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 and the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 are referred to as the lower layer light shielding film 9c. .
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the outline of the source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) exists inside the outline of the insulating film 14 and the oxide semiconductor film 13. This is because the photoresist pattern is thinned and is seen in a plan view. This is because it has become smaller.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a resin-based insulating film is formed using an organic resin material.
  • an acrylic organic resin material having photosensitivity is applied on the substrate 1 so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 ⁇ m by a spin coating method to form the interlayer insulating film 16.
  • the material and manufacturing method of the interlayer insulating film 16 have been described in the first embodiment, and the effect is the same, so the description thereof will be omitted.
  • the interlayer insulating film 16 is exposed and developed, and as shown in FIGS. 39 and 40, the first source wiring contact hole 10 (see FIG. 40) penetrating the interlayer insulating film 16 is formed.
  • a second source electrode contact hole 17, a second drain electrode contact hole 18, a first gate terminal contact hole 19, and a first source terminal contact hole 20 are formed.
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • O 2 oxygen
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • the Al alloy gate terminal 4 is exposed at the bottom surface of the first gate terminal contact hole 19, and the lower layer of the Al alloy is formed at the bottom surfaces of the first source wiring contact hole 10 and the first source terminal contact hole 20, respectively.
  • the source wiring 15 and the source terminal 15T are exposed, the Al alloy is not etched by dry etching using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ), so these patterns remain as they are. To do.
  • a third conductive film and a fourth conductive film are laminated in this order on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • the material, film thickness, and manufacturing method of the transparent conductive film, and the material, film thickness, and manufacturing method of the Al alloy film are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the film thickness is made thin on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and the fourth conductive film on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed is not removed by the first etching. . Further, the film thickness of the photoresist pattern is also reduced in the gate terminal portion and the source terminal portion.
  • the fourth conductive film is first patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for the etching of the fourth conductive film.
  • the third conductive film is patterned by etching, and the third conductive film that is not covered with the photoresist pattern and the fourth conductive film is removed.
  • etching the third conductive film amorphous ITO
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated to 150 ° C.
  • the amorphous ITO film is crystallized to become a polycrystalline ITO film.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and the mixing ratio of indium oxide (In 2 O 3 ) is 85 wt% or more and 95 wt% or less, and tin oxide (SnO 2 ) is 5 wt% or more and 15 wt% or less ( In the case of a general amorphous ITO film having a total of 100% by weight), it can be crystallized at 140 ° C. or higher.
  • the high temperature side can be arbitrarily determined by the heat resistance temperature of the material used for the layer and pattern formed on the TFT substrate.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the fourth conductive film is etched again by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Etching an Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, an Al alloy film on a region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and an Al alloy film in the gate terminal portion and the source terminal portion. Can do.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19.
  • the source electrode 22 is directly connected to the semiconductor channel layer 7 through the second source electrode contact hole 17.
  • the upper layer source line 26 is directly connected to the lower layer source line 15 through the first source line contact hole 10. Further, the source wiring lead electrode 26T is directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • liquid crystal display panel is assembled, and a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a phase difference plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel. Since it is explained in 1.
  • the photolithography process is performed twice at the maximum in the TFT substrate 300 including the etch stopper type TFT using the high-performance oxide semiconductor film in the channel layer as compared with the first embodiment. It can be manufactured by four photolithography processes.
  • the protective insulating film 8 serving as an etch stopper is formed after the formation of the oxide semiconductor film, the semiconductor channel layer 7 is deteriorated in characteristics due to process damage in the subsequent TFT manufacturing process. Is hardly received. Therefore, the oxide semiconductor can be used as a TFT channel layer while maintaining the high-performance characteristics of the oxide semiconductor.
  • the source wiring 151 is a redundant wiring
  • the upper layer source wiring 26 is directly connected to the lower layer source wiring 15 through the plurality of first source wiring contact holes 10 provided in the interlayer insulating film 16. Even when one of the wirings is disconnected, the function can be supplemented by the other wiring. For this reason, it is possible to reduce the occurrence of a linear defect due to the disconnection of the source wiring 151, and it is possible to improve the manufacturing yield and the product reliability.
  • the lower layer source wiring 15 is formed continuously with the oxide semiconductor film and the insulating film, the lower layer source wiring 15 (second conductive film) can be formed with good adhesion, and the adhesion is insufficient. It is possible to reduce the occurrence of disconnection failure due to film peeling due to the above. This is particularly effective at a step portion on the gate wiring pattern in a region where the gate wiring 3 and the lower layer source wiring 15 intersect.
  • the entire region of the semiconductor channel layer 7 is shielded by the two light shielding films above the semiconductor channel layer 7 as well. It is possible to prevent deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the display device.
  • the interlayer insulating film 16 (third insulating film), a resin-based insulating film having a low dielectric constant and a thickness of 2.0 ⁇ m or more and having a planarizing action on the main surface of the substrate 1
  • the wiring capacitance can be kept low. Therefore, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to lower power consumption.
  • the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • the channel region lower light shielding film 9 is formed of a conductive film and is directly connected to the drain electrode 23 and the transmissive pixel electrode 24, the potential of the transmissive pixel electrode 24 is applied as a bias potential on the channel region BC. .
  • Vth threshold voltage
  • the channel region lower-layer light-shielding film 9 may be directly connected to the source electrode 22 instead of the drain electrode 23.
  • the TFT substrate 300A further includes a common electrode serving as an auxiliary capacitor of the pixel electrode in the pixel portion of the TFT substrate 300. Note that the same components as those of the TFT substrate 300 described with reference to FIGS. 33 and 34 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • ⁇ TFT substrate pixel configuration> 41 is a plan view showing a planar configuration of a pixel according to a modification of the third embodiment
  • FIG. 42 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 41 (a sectional configuration of the TFT portion, a sectional configuration of the pixel portion).
  • 4 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration along the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration along the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 300A is used for a light transmission type TN mode liquid crystal display device.
  • the gate electrode 2 of the TFT is constituted by a part of the gate wiring 3. That is, the portion branched from the gate wiring 3 and extending to the TFT formation region (TFT portion) constitutes the gate electrode 2.
  • the depth and width of the portion that becomes the gate electrode 2 are made larger than the width of the gate wiring 3, and the source electrode 22 and the drain electrode 23 can be disposed above the gate electrode 2.
  • a common electrode 5 is disposed so as to extend in parallel with the gate wiring 3.
  • the gate wiring 3 is electrically connected to the gate terminal 4, and a gate terminal extraction electrode 25 is connected to the gate terminal 4 through a first gate terminal contact hole 19.
  • the gate wiring 3, the gate terminal 4, and the common electrode 5 include a light-shielding metal or alloy, such as a metal such as molybdenum (Mo) and aluminum (Al), or other metals.
  • a light-shielding metal or alloy such as a metal such as molybdenum (Mo) and aluminum (Al), or other metals.
  • Mo molybdenum
  • Al aluminum
  • the gate wiring 3 and the common electrode 5 are arranged so as to extend in the horizontal direction (X direction), and the source wiring 151 is arranged so as to extend in the vertical direction (Y direction).
  • the source wiring 151 is composed of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26.
  • one end of the lower layer source wiring 15 is connected to the source terminal 15T, and the source terminal extraction electrode 26T is connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the upper layer source wiring 26 extending from the source electrode 22 is connected to the lower layer source wiring 15 through the first source wiring contact hole 10, whereby the source electrode 22 is electrically connected to the lower source wiring 15.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form a transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are provided on the regions of the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • the TFT substrate 200A has a configuration in which the pixel regions are arranged in a matrix.
  • a TFT substrate 200A is made of, for example, a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3), a gate terminal 4 and a common electrode are formed on the substrate 1. 5 is disposed.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2, the gate terminal 4, and the common electrode 5. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2. Since the oxide semiconductor film 7 functions as a channel layer of the TFT, it may be referred to as a semiconductor channel layer 7.
  • the planar pattern of the semiconductor channel layer 7 is formed smaller than the planar pattern of the gate electrode 2 in plan view, and the outline of the semiconductor channel layer 7 exists inside the outline of the gate electrode 2. ing.
  • the material of the semiconductor channel layer 7 is the same as that described in the first embodiment, and the mobility can be increased as compared with the conventional configuration using amorphous silicon for the semiconductor channel layer.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so that at least a part thereof is located outside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 and the channel It is formed so that both surfaces of at least a part of the region lower light shielding film 9 (region of the lower light shielding film 9a in this embodiment) are exposed.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect.
  • a region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • the drain electrode 23 is connected to the semiconductor channel layer 7 and also directly connected to the lower light shielding film 9a.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form the transmissive pixel electrode 24.
  • the transmissive pixel electrode 24 partially overlaps the common electrode 5 of the common electrode portion in plan view, and the insulating film 6 and the interlayer A storage capacitor of pixel potential is formed through the insulating film 16.
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface in plan view by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b and 9c. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • the manufacturing method of the TFT substrate 300A according to the modification of the third embodiment is the same as the manufacturing method of the TFT substrate 200A according to the modification of the second embodiment described with reference to FIGS.
  • a pattern of the gate electrode 2, the gate wiring 3, the gate terminal 4, and the common electrode 5 is formed on the substrate 1 through a first photolithography process and etching. Note that the material of the first conductive film, the etching method during patterning, and the like are the same as those in the third embodiment.
  • the TFT substrate 300A shown in FIGS. 41 and 42 can be obtained through the same steps as the second to fourth photolithography processes described in Embodiment 3 with reference to FIGS. it can.
  • liquid crystal display panel is assembled, and a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a phase difference plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel. Since it is explained in 1.
  • an auxiliary capacitance can be added to the transmissive pixel electrode 24.
  • the leak margin of the applied display signal potential can be widened. As a result, it is possible to reduce display defects due to poor holding of the signal potential and obtain a higher quality liquid crystal display device.
  • TFT substrate pixel configuration First, the configuration of the TFT substrate 400 of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
  • symbol is attached
  • FIG. 43 is a plan view showing a planar configuration of the pixel according to Embodiment 4, and FIG. 44 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 43 (a sectional configuration of the TFT portion and a sectional configuration of the pixel portion).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration at the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration at the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the gate electrode 2 of the TFT is constituted by a part of the gate wiring 3.
  • the portion branched from the gate wiring 3 and extending to the TFT formation region (TFT portion) constitutes the gate electrode 2.
  • the depth and width of the portion that becomes the gate electrode 2 are made larger than the width of the gate wiring 3, and the source electrode 22 and the drain electrode 23 can be disposed above the gate electrode 2.
  • One end of the gate wiring 3 is electrically connected to the gate terminal 4, and a gate terminal extraction electrode 25 is connected to the gate terminal 4 through a first gate terminal contact hole 19.
  • An upper gate terminal pad 34 is connected to the gate terminal extraction electrode 25 through a second gate terminal contact hole 29.
  • the light-shielding metal or alloy for example, a metal such as molybdenum (Mo) or aluminum (Al), or another element is added to these metals for the gate wiring 3 and the gate terminal 4.
  • the 1st electrically conductive film comprised with the alloy obtained by using is used.
  • the gate wiring 3 is arranged to extend in the horizontal direction (X direction), and the source wiring 151 is arranged to extend in the vertical direction (Y direction).
  • the source wiring 151 is composed of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26.
  • one end of the lower layer source wiring 15 is connected to the source terminal 15T, and the source terminal extraction electrode 26T is connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the upper source terminal pad 35 is connected to the source extraction electrode 26T through the second source terminal contact hole 30.
  • the upper layer source wiring 26 extending from the source electrode 22 is connected to the lower layer source wiring 15 through the first source wiring contact hole 10, whereby the source electrode 22 is electrically connected to the lower source wiring 15.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form a transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are provided on the regions of the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • a counter electrode 32 (fifth conductive film) having a plurality of slit openings SL is provided so as to face the transmissive pixel electrode 24, and the counter electrodes 32 adjacent in the horizontal direction (X direction) are They are connected to each other across the source wiring 151.
  • the TFT substrate 400 since the region surrounded by the adjacent gate wiring 3 and the adjacent lower layer source wiring 15 is a pixel region, the TFT substrate 400 has a configuration in which the pixel regions are arranged in a matrix.
  • the TFT substrate 400 has a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3) and a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material
  • a gate electrode 2 including gate wiring 3
  • a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2 and the gate terminal 4. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2. Since the oxide semiconductor film 7 functions as a channel layer of the TFT, it may be referred to as a semiconductor channel layer 7.
  • the planar pattern of the semiconductor channel layer 7 is formed smaller than the planar pattern of the gate electrode 2 in plan view, and the outline of the semiconductor channel layer 7 exists inside the outline of the gate electrode 2. ing.
  • the material of the semiconductor channel layer 7 is the same as that described in the first to third embodiments, and the mobility can be increased as compared with the conventional configuration using amorphous silicon for the semiconductor channel layer.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed at the bottom surface. It is formed.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect.
  • a region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface in plan view by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b and 9c. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • An interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire substrate 1 so as to cover the source electrode 22, the drain electrode 23, the transmissive pixel electrode 24, and the upper light shielding films 22 b and 23 b, and on the interlayer insulating film 27.
  • the counter electrode 32 is disposed so as to overlap with the lower transmissive pixel electrode 24 in plan view.
  • the counter electrode 32 is formed in a continuous shape so as to straddle between adjacent pixels in the horizontal direction (X direction), and the counter electrode 32 is formed at the edge (not shown) of the display region. Is configured to be supplied with a constant common potential.
  • the counter electrode 32 is provided with a slit opening SL.
  • the counter electrode 32 is substantially above the main surface of the substrate 1 above the counter electrode 32. It is possible to generate a horizontal electric field between the transmissive pixel electrode 24.
  • a configuration in which a slit-like opening is formed in the counter electrode 32 is shown, but a comb-like opening in which one ends of a plurality of slits are connected may be formed.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the upper source terminal pad 35 is connected to the source extraction electrode 26T through the second source terminal portion contact hole 30 penetrating the interlayer insulating film 27 so as to overlap in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the upper gate terminal pad 34 is connected to the gate terminal extraction electrode 25 through a second gate terminal contact hole 29 penetrating the interlayer insulating film 27 so as to overlap in plan view.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • the source terminal pad 35 and the gate terminal pad 34 are formed of the fifth conductive film in the same layer as the counter electrode 32 of the TFT portion.
  • a method for manufacturing the TFT substrate 400 of the fourth embodiment will be described below with reference to FIGS.
  • a plan view and a cross-sectional view showing the final process correspond to FIGS. 43 and 44, respectively.
  • the substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass is cleaned using a cleaning liquid or pure water.
  • a glass substrate having a thickness of 0.6 mm is used as the substrate 1.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2 and the gate wiring 3 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1.
  • the materials that can be used as the first conductive film have been described in Embodiment 1, and redundant description is omitted.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by a sputtering method using an argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a PAN chemical was used.
  • the gate electrode 2, the gate wiring 3 (not shown in FIG. 46), and the gate terminal 4 are formed on the upper main surface of the substrate 1. Is formed.
  • the gate electrode 2 A stacked body of the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8 and the channel region lower light shielding film 9 is obtained above the first light source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 in the lower light shielding film 9.
  • the contour of the semiconductor channel layer 7 in a plan view is arranged so as to exist inside the contour of the gate electrode 2.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is used as the lower layer light-shielding film 9 a and the lower layer light-shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 is called the lower layer light shielding film 9b
  • the lower layer light shielding film 9c the lower layer light shielding film 9c.
  • the contour of the channel region lower light shielding film 9 exists inside the contours of the protective insulating film 8 and the semiconductor channel layer 7, but this is also reduced in plan view as the photoresist pattern is thinned. This is because.
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the outline of the source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) exists inside the outline of the insulating film 14 and the oxide semiconductor film 13. This is because the photoresist pattern is thinned and is seen in a plan view. This is because it has become smaller.
  • the materials for the insulating film 6, the oxide semiconductor film, the second insulating film, and the second conductive film, the formation method, and etching using the photoresist pattern formed by half exposure are described in Embodiment Mode 2. Since the description is made with reference to FIGS. 19 to 22, the description is omitted.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a resin-based insulating film is formed using an organic resin material.
  • an acrylic organic resin material having photosensitivity is applied on the substrate 1 so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 ⁇ m by a spin coating method to form the interlayer insulating film 16.
  • the interlayer insulating film 16 is exposed and developed, and as shown in FIGS. 49 and 50, the first source wiring contact hole 10 (see FIG. 50) penetrating the interlayer insulating film 16 is formed.
  • a second source electrode contact hole 17, a second drain electrode contact hole 18, a first gate terminal contact hole 19, and a first source terminal contact hole 20 are formed.
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • O 2 oxygen
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • the Al alloy gate terminal 4 is exposed at the bottom surface of the first gate terminal contact hole 19, and the lower layer of the Al alloy is formed at the bottom surfaces of the first source wiring contact hole 10 and the first source terminal contact hole 20, respectively.
  • the source wiring 15 and the source terminal 15T are exposed, the Al alloy is not etched by dry etching using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ), so these patterns remain as they are. To do.
  • an olefin-based material, a novolac-based material, a polyimide-based material, and a siloxane-based material can be used in addition to an acrylic organic resin material.
  • These coating-type organic insulating materials have a low dielectric constant, can be easily increased to a thickness of 2.0 ⁇ m or more, and the wiring capacity can be kept low. Therefore, by using these materials, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to low power consumption. For this reason, the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO) can be used instead of the resin-based insulating film material.
  • SiN silicon nitride
  • SiO silicon oxide
  • the first source wiring contact hole 10 the second source electrode contact hole 17, the second drain electrode contact hole 18, and the first gate terminal contact hole 19 using the photoresist pattern as a mask.
  • the first source terminal contact hole 20 is formed.
  • an inorganic insulating film material and a resin insulating film material may be used in appropriate combination.
  • a third conductive film and a fourth conductive film are stacked in this order on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • ITO mixed conductive film
  • a gas containing hydrogen (H) in argon (Ar) for example, a mixture of hydrogen (H 2 ) gas, water vapor (H 2 O), or the like is used to form a 100 nm thick ITO film by sputtering. Formed in a crystalline state.
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • an Al alloy film having a thickness of 100 nm was formed by a sputtering method using Ar gas.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fourth conductive film (Al alloy film), and a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process. Using this as a mask, an Al alloy film and an amorphous ITO film are formed. Are sequentially etched.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed by performing half exposure using a half exposure mask. That is, the thickness of the portion where the pattern of the upper light-shielding films 22b and 23b is to be formed with the fourth conductive film remaining is increased. Note that the fourth conductive film is etched twice, and the thickness of the photoresist pattern is reduced in the portion removed by the second etching. For example, the film thickness is made thin on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and the fourth conductive film on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed is not removed by the first etching. . Further, the film thickness of the photoresist pattern is also reduced in the gate terminal portion and the source terminal portion.
  • the fourth conductive film is first patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for the etching of the fourth conductive film.
  • the third conductive film is patterned by etching, and the third conductive film that is not covered with the photoresist pattern and the fourth conductive film is removed.
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated to 150 ° C.
  • the amorphous ITO film is crystallized to become a polycrystalline ITO film.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and the mixing ratio of indium oxide (In 2 O 3 ) is 85 wt% or more and 95 wt% or less, and tin oxide (SnO 2 ) is 5 wt% or more and 15 wt% or less ( In the case of a general amorphous ITO film having a total of 100% by weight), it can be crystallized at 140 ° C. or higher. Moreover, what is necessary is just to determine arbitrarily the high temperature side with the heat-resistant temperature of the photoresist material etc. to be used.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the fourth conductive film is etched again by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Etching an Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, an Al alloy film on a region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and an Al alloy film in the gate terminal portion and the source terminal portion. Can do.
  • the gate terminal extraction electrode 25, the source electrode 22, and the source electrode 22 made of a transparent conductive film (polycrystalline ITO film) are extended.
  • the upper layer source wiring 26, the source terminal extraction electrode 26T, the drain electrode 23, and the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23 are formed.
  • upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the TFT portion, respectively. These upper light shielding films 22b and 23b are formed so as to cover almost the entire planar pattern of the semiconductor channel layer 7 excluding the channel region BC in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19.
  • the source electrode 22 is directly connected to the semiconductor channel layer 7 through the second source electrode contact hole 17.
  • the upper layer source line 26 is directly connected to the lower layer source line 15 through the first source line contact hole 10. Further, the source wiring lead electrode 26T is directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • an interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a silicon nitride film (SiN) having a thickness of 400 nm is formed by a CVD method.
  • a photoresist material is applied on the entire surface of the interlayer insulating film 27 (SiN film), a photoresist pattern is formed in the fifth photolithography process, and the interlayer insulating film 27 is etched using this as a mask.
  • etching a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • the fifth conductive film 340 which is the material of the counter electrode 32, is formed in the interlayer insulating film 27 including the second gate terminal portion contact hole 29 and the second source terminal portion contact hole as shown in FIG. It is formed on the entire top surface.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fifth conductive film 340 (amorphous ITO film), a photoresist pattern is formed in the sixth photolithography process, and the fifth conductive film 340 is used as a mask.
  • Etch a wet etching method using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water can be used.
  • the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source having a slit opening made of an amorphous ITO film of a transparent conductive film Terminal pads 35 are formed.
  • the gate terminal pad 34 is directly connected to the lower gate terminal extraction electrode 25 through the second gate terminal portion contact hole 29.
  • the source terminal pad 35 is directly connected to the lower source terminal extraction electrode 26T through the second source terminal contact hole 30.
  • the entire substrate 1 is heated at 200 ° C., and the amorphous ITO film constituting the counter electrode 32, the gate terminal pad 34 and the source terminal pad 35 is polycrystallized, whereby the TFT shown in FIGS. 43 and 44 is obtained.
  • the substrate 400 is completed.
  • the alignment film is a film for aligning liquid crystals and is made of polyimide or the like.
  • a counter substrate which is separately manufactured and includes a color filter, a counter electrode, an alignment film, and the like is bonded to the TFT substrate 400.
  • a gap is formed between the TFT substrate and the counter substrate by the spacer, and a liquid crystal is sealed in the gap to form a transverse electric field type light transmission type FFS mode liquid crystal display panel.
  • a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a retardation plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel.
  • the TFT substrate 400 used in the etch stopper type FFS mode liquid crystal display device using a high-performance oxide semiconductor film for the channel layer is manufactured in six photolithography processes. can do.
  • the protective insulating film 8 serving as an etch stopper is formed after the formation of the oxide semiconductor film, the semiconductor channel layer 7 hardly receives characteristic deterioration due to process damage in the subsequent TFT manufacturing process. Therefore, the oxide semiconductor can be used as a TFT channel layer while maintaining the high-performance characteristics of the oxide semiconductor.
  • the source wiring 151 has a two-layer structure of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26 that are independently formed through an interlayer insulating film, and is a so-called redundant wiring.
  • the upper layer source wiring 26 is directly connected to the lower layer source wiring 15 through the plurality of first source wiring contact holes 10 provided in the interlayer insulating film 16, even if one of the wirings is disconnected, One wiring can supplement the function. For this reason, it is possible to reduce the occurrence of a linear defect due to the disconnection of the source wiring 151, and it is possible to improve the manufacturing yield and the product reliability.
  • the lower layer source wiring 15 is formed continuously with the oxide semiconductor film and the insulating film, the lower layer source wiring 15 (second conductive film) can be formed with good adhesion, and the adhesion is insufficient. It is possible to reduce the occurrence of disconnection failure due to film peeling due to the above. This is particularly effective at a step portion on the gate wiring pattern in a region where the gate wiring 3 and the lower layer source wiring 15 intersect.
  • the entire region of the semiconductor channel layer 7 is shielded by the two light shielding films above the semiconductor channel layer 7 as well. It is possible to prevent deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the display device.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 is formed of a conductive film, and is electrically separated (not short-circuited) from the source electrode 22 and the drain electrode 23, and is electrically floating (floating).
  • the effect of electrostatic shielding on the layer 7 can be obtained, and the variation in TFT characteristics caused by unspecified external noise or the like can be suppressed, so that the reliability can be improved.
  • the interlayer insulating film 16 (third insulating film), a resin-based insulating film having a low dielectric constant and a thickness of 2.0 ⁇ m or more and having a planarizing action on the main surface of the substrate 1
  • the wiring capacitance can be kept low. Therefore, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to lower power consumption.
  • the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • a portion redundantly arranged on the wiring 15, that is, the upper layer source wiring 26 between the adjacent first source wiring contact holes 10 may be omitted.
  • the counter electrode 32 is overlapped, and it is possible to increase the aperture ratio of the FFS mode liquid crystal display device at a higher level.
  • the fifth conductive film is patterned to form the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35.
  • the light-shielding conductive film is further formed on the fifth conductive film. (Sixth conductive film) is formed, and a half-exposure using a half exposure mask is performed on the laminated film of the fifth conductive film and the sixth conductive film, so that photoresist patterns having different thicknesses are formed. Form. Then, by sequentially etching the laminated film of the fifth conductive film and the sixth conductive film using the same, as shown in FIGS. 54 and 55, the channel is formed in the plan view above the channel region of the TFT portion. An uppermost light shielding film 33 (lower film) and an uppermost light shielding film 33b (upper film) covering the region may be formed.
  • a fifth conductive film (amorphous ITO film) is formed on the entire top surface of the interlayer insulating film 27, a light-shielding Al alloy film is formed as a sixth conductive film to form a laminated film.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed by half exposure, and the sixth conductive film (Al alloy film) and the fifth conductive film (amorphous ITO film) are sequentially etched using this as a mask.
  • the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed.
  • a laminated film of an uppermost light shielding film 33 made of an ITO film and an uppermost light shielding film 33b made of an Al alloy film is simultaneously formed above the channel region of the TFT portion. Thereby, a manufacturing process can be reduced.
  • the photoresist patterns having different thicknesses formed by half exposure are made thicker at portions where the patterns of the uppermost light shielding films 33 and 33b are to be formed, leaving the fifth and sixth conductive films.
  • the sixth conductive film is etched in two steps, and the photoresist pattern is thinned at portions removed by the second etching.
  • the region where the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed is thinned, and the first conductive film on the region where these are formed in the first etching is as follows. Keep it from being removed.
  • the sixth conductive film is patterned by etching, and the portion of the sixth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for etching the sixth conductive film.
  • the fifth conductive film is patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern and the sixth conductive film is removed.
  • etching the sixth conductive film amorphous ITO
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated at 150 ° C. to polycrystallize the amorphous ITO film constituting the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, the source terminal pad 35, and the uppermost light shielding film 33.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and a mixture of 85% to 95% by weight of indium oxide (In 2 O 3 ) and 5% to 15% by weight of tin oxide (SnO 2 ).
  • the high temperature side can be arbitrarily determined by the heat resistance temperature of the material used for the layer and pattern formed on the TFT substrate.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the sixth conductive film is again etched by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, the Al alloy film on the counter electrode 32, the Al alloy film in the gate terminal portion, and the source terminal portion can be etched.
  • the upper surface of the semiconductor channel layer 7 is planarized by three layers of light shielding films including the uppermost light shielding films 33 and 33b in addition to the lower light shielding films 9a, 9b and 9c and the upper light shielding films 22b and 23b. Since the structure is such that the upper part of the channel layer in view can be completely shielded, deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the liquid crystal display device can be further suppressed.
  • the TFT substrate 400A further includes a common electrode serving as a storage capacitor of the pixel electrode in the pixel portion of the TFT substrate 400. Note that the same components as those of the TFT substrate 400 described with reference to FIGS. 43 and 44 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • ⁇ TFT substrate pixel configuration> 56 is a plan view showing a planar configuration of a pixel according to a modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 57 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 56 (a sectional configuration of the TFT portion, a sectional configuration of the pixel portion).
  • 4 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration along the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration along the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 400A is used for a light transmission type FFS mode liquid crystal display device.
  • the same first conductive film as that of the gate wiring 3 disposed so as to extend in parallel with the gate wiring 3 is used.
  • the formed common electrode 5 is provided.
  • the common electrode 5 forms an auxiliary capacitance of the transmissive pixel electrode 24 in the pixel portion and supplies a constant common potential to the counter electrode 32 in the pixel portion.
  • the counter electrode 32 is independent for each pixel portion and is electrically connected to the common electrode 5 via the common electrode extraction electrode 28 provided in the first common electrode portion contact hole 21.
  • the TFT substrate 400A has a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3), a gate terminal 4 and a common electrode on the substrate 1. 5 is disposed.
  • a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material
  • a gate electrode 2 including gate wiring 3
  • a gate terminal 4 and a common electrode on the substrate 1. 5 is disposed.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2, the gate terminal 4, and the common electrode 5. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed at the bottom surface. It is formed. Further, in the common electrode portion, a first common electrode portion contact hole 21 that reaches the common electrode 5 through the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 is provided in a region overlapping the pattern of the lower common electrode 5 in plan view. ing.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect.
  • a region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23 is provided so as to partially overlap the lower common electrode 5 in the common electrode formation region in plan view, and the insulating film 6 and the interlayer insulating film 16 are interposed therebetween. Thus, an auxiliary capacitor for the pixel potential is formed.
  • a common electrode extraction electrode 28 formed as a third conductive film is provided so as to be directly connected to the lower common electrode 5.
  • the common electrode extraction electrode 28 is formed as a pattern separated from the source electrode 22 and the drain electrode 23 (including the transmissive pixel electrode 24) so as not to be electrically connected to each other (do not short-circuit).
  • Upper light shielding films 22b and 23b are provided on the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • the region above the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is The upper-layer light-shielding films 22b and 23b and the lower-layer light-shielding films 9a, 9b, and 9c are configured to shield the entire region from light from the upper surface in plan view.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • an interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire substrate 1 so as to cover the source electrode 22, the drain electrode 23, the transmissive pixel electrode 24, the upper light shielding films 22b and 23b, and the common electrode extraction electrode 28. Yes.
  • the interlayer insulating film 27 is provided with a second common electrode portion contact hole 31.
  • the second common electrode portion contact hole 31 is disposed in a region overlapping the pattern of the lower common electrode 5 and the common electrode extraction electrode 28 in plan view, and is formed so that the surface of the lower common electrode extraction electrode 28 is exposed.
  • a counter electrode 32 (fifth conductive film) is provided on the interlayer insulating film 27. As shown in FIG. 57, the counter electrode 32 is provided so as to be directly connected to the lower common electrode extraction electrode 28 via the second common electrode portion contact hole 31, and is connected via the common electrode extraction electrode 28. It is electrically connected to the lower common electrode 5 and configured to supply a constant common potential to the counter electrode 32.
  • FIGS. 56 and 57 A plan view and a cross-sectional view showing the final process correspond to FIGS. 56 and 57, respectively.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2, the gate wiring 3, and the common electrode 5 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1.
  • the materials that can be used as the first conductive film are described in Embodiment Mode 4, and redundant description is omitted.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by sputtering using argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a PAN chemical was used.
  • the gate electrode 2, the gate wiring 3 (not shown in FIG. 59), and the gate terminal 4 are formed on the upper main surface of the substrate 1, as shown in FIGS. And the common electrode 5 is formed.
  • the contour of the semiconductor channel layer 7 in a plan view is arranged so as to exist inside the contour of the gate electrode 2.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is used as the lower layer light-shielding film 9 a and the lower layer light-shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 and the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 are referred to as the lower layer light shielding film 9c. .
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the materials for the insulating film 6, the oxide semiconductor film, the second insulating film, and the second conductive film, the formation method, and etching using the photoresist pattern formed by half exposure are described in Embodiment Mode 2. Since the description is made with reference to FIGS. 19 to 22, the description is omitted.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a resin-based insulating film is formed from an organic resin material.
  • an acrylic organic resin material having photosensitivity is applied on the substrate 1 so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 ⁇ m by a spin coating method to form the interlayer insulating film 16.
  • the interlayer insulating film 16 is exposed and developed, and as shown in FIGS. 62 and 63, the first source wiring contact hole 10 (see FIG. 63) penetrating the interlayer insulating film 16 is formed. ), A second source electrode contact hole 17, a second drain electrode contact hole 18, a first gate terminal contact hole 19, a first source terminal contact hole 20, and a first common electrode contact hole 21 are formed. .
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • first gate terminal contact hole 19 and the first common electrode contact hole 21 also penetrate the insulating film 6, and the Al alloy gate terminal 4 and the common electrode 5 are exposed on the bottom surfaces of the first source wiring line.
  • the bottom of the contact hole 10 and the first source terminal portion contact hole 20 although the lower source lines 15 and the source terminal 15T of Al alloy respectively exposed, Al alloy, oxygen sulfur hexafluoride (SF 6) (O These patterns remain as they are because they are not etched by dry etching using a gas to which 2 ) is added.
  • SF 6 oxygen sulfur hexafluoride
  • an olefin-based material, a novolac-based material, a polyimide-based material, and a siloxane-based material can be used in addition to an acrylic organic resin material.
  • These coating-type organic insulating materials have a low dielectric constant, can be easily increased to a thickness of 2.0 ⁇ m or more, and the wiring capacity can be kept low. Therefore, by using these materials, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to low power consumption. For this reason, the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO) can be used instead of the resin-based insulating film material.
  • SiN silicon nitride
  • SiO silicon oxide
  • the first source wiring contact hole 10 the second source electrode contact hole 17, the second drain electrode contact hole 18, and the first gate terminal contact hole 19 using the photoresist pattern as a mask.
  • the first source terminal contact hole 20 is formed.
  • an inorganic insulating film material and a resin insulating film material may be used in appropriate combination.
  • a third conductive film and a fourth conductive film are laminated in this order on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • the material, film thickness, and manufacturing method of a transparent conductive film and the material, film thickness, and manufacturing method of an Al alloy film are the same as Embodiment 4, description is omitted.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fourth conductive film (Al alloy film), and a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • the fourth conductive film is patterned by wet etching using a PAN chemical solution, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • the third conductive film is patterned by wet etching with an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water, and the portion not covered with the photoresist pattern and the fourth conductive film The third conductive film is removed.
  • the entire substrate 1 is heated to 150 ° C. to crystallize the amorphous ITO film to obtain a polycrystalline ITO film.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the fourth conductive film is etched again by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is a transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, the photoresist pattern hardly receives etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • An Al alloy film not covered with, for example, an Al alloy film on a region where the transmissive pixel electrode 24 and the common electrode extraction electrode 28 are formed, and an Al alloy film in the gate terminal portion and the source terminal portion can be etched.
  • the photoresist pattern is removed to extend from the gate terminal extraction electrode 25, the source electrode 22, and the source electrode 22 made of a transparent conductive film (polycrystalline ITO film) as shown in FIGS.
  • the upper layer source wiring 26, the source terminal extraction electrode 26T, the drain electrode 23, the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23, and the common electrode extraction electrode 28 are formed.
  • the common electrode extraction electrode 28 is formed as an independent pattern electrically separated from the transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the TFT portion, respectively. These upper light shielding films 22b and 23b are formed so as to cover almost the entire planar pattern of the semiconductor channel layer 7 excluding the channel region BC in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19.
  • the source electrode 22 is directly connected to the semiconductor channel layer 7 through the second source electrode contact hole 17.
  • the upper layer source line 26 is directly connected to the lower layer source line 15 through the first source line contact hole 10.
  • the source wiring lead electrode 26T is directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the common electrode extraction electrode 28 is directly connected to the common electrode 5 via the first common electrode portion contact hole 21.
  • an interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a silicon nitride film (SiN) having a thickness of 400 nm is formed by a CVD method.
  • a photoresist material is applied on the entire surface of the interlayer insulating film 27 (SiN film), a photoresist pattern is formed in the fifth photolithography process, and the interlayer insulating film 27 is etched using this as a mask.
  • etching a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching was performed using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • the fifth conductive film 340 which is the material of the counter electrode 32, is formed in the second gate terminal contact hole 29, the second source terminal contact hole, and the second common electrode contact hole 31 as shown in FIG. It is formed on the entire upper surface of the interlayer insulating film 27 including the inside.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fifth conductive film 340 (amorphous ITO film), a photoresist pattern is formed in the sixth photolithography process, and the fifth conductive film 340 is used as a mask.
  • Etch a wet etching method using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water can be used.
  • the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source having a slit opening made of an amorphous ITO film of a transparent conductive film Terminal pads 35 are formed.
  • the gate terminal pad 34 is directly connected to the lower gate terminal extraction electrode 25 through the second gate terminal portion contact hole 29.
  • the source terminal pad 35 is directly connected to the lower source terminal extraction electrode 26T through the second source terminal contact hole 30.
  • the counter electrode 32 is directly connected to the lower common electrode extraction electrode 28 through the second common electrode portion contact hole 31.
  • the entire substrate 1 is heated at 200 ° C. to polycrystallize the amorphous ITO film which is the counter electrode 32 having the slit opening, the gate terminal pad 34 and the source terminal pad 35.
  • the TFT substrate 400A of the present modification shown in FIGS. 56 and 57 is completed.
  • liquid crystal display panel is assembled, and a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a phase difference plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel. Since it is explained in 1.
  • the common electrode 5 is provided so that an auxiliary capacitor can be added to the transmissive pixel electrode 24.
  • the leak margin of the applied display signal potential can be widened. As a result, it is possible to reduce display defects due to poor holding of the signal potential and obtain a higher quality liquid crystal display device.
  • the counter electrode 32 is electrically directly connected to the lower common electrode 5 via the first common electrode portion contact hole 21 and the second common electrode portion contact hole 31 provided for each pixel, Since a certain common potential signal is surely supplied to the pixels, the occurrence of display defects such as point defects can be reduced.
  • the pattern of the counter electrode 32 is not an independent pattern for each pixel, but as shown in FIG. 43 of Embodiment 4, the counter electrode 32 is continuous so as to straddle at least between adjacent pixels in the horizontal direction. It may be formed in such a shape that a constant common potential is supplied from an end portion (not shown) of the display region. In this case, since a constant common potential is supplied to the counter electrode 32 from both the common electrode 5 and the end of the display area, even if one of them has a disconnection failure, the common potential is supplied from the other. Therefore, the effect of preventing the occurrence of display defects such as point defects and line defects is further enhanced.
  • the fifth conductive film is patterned to form the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35.
  • the light-shielding conductive film is further formed on the fifth conductive film. (Sixth conductive film) is formed, and a half-exposure using a half exposure mask is performed on the laminated film of the fifth conductive film and the sixth conductive film, so that photoresist patterns having different thicknesses are formed.
  • the fifth conductive film and the sixth conductive film are sequentially etched by using this, and as shown in FIGS. 69 and 70, in a plan view, above the channel region of the TFT portion.
  • An uppermost light shielding film 33 (lower film) and an uppermost light shielding film 33b (upper film) covering the channel region may be formed.
  • a fifth conductive film (amorphous ITO film) is formed on the entire top surface of the interlayer insulating film 27, a light-shielding Al alloy film is formed as a sixth conductive film to form a laminated film.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed by half exposure, and the sixth conductive film (Al alloy film) and the fifth conductive film (amorphous ITO film) are sequentially etched using this as a mask.
  • the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed, and the uppermost light shielding film 33 made of an ITO film and the uppermost light shielding film made of an Al alloy film are provided above the channel region of the TFT portion.
  • a laminated film with 33b is formed.
  • the photoresist patterns having different thicknesses formed by half exposure are made thicker at portions where the patterns of the uppermost light shielding films 33 and 33b are to be formed, leaving the fifth and sixth conductive films.
  • the sixth conductive film is etched in two steps, and the photoresist pattern is thinned at portions removed by the second etching.
  • the region where the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed is thinned, and the first conductive film on the region where these are formed in the first etching is as follows. Keep it from being removed.
  • the sixth conductive film is patterned by etching, and the portion of the sixth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for the etching of the fourth conductive film.
  • the fifth conductive film is patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern and the sixth conductive film is removed.
  • etching the fourth conductive film amorphous ITO
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated at 150 ° C. to polycrystallize the amorphous ITO film constituting the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, the source terminal pad 35, and the uppermost light shielding film 33.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and a mixture of 85% to 95% by weight of indium oxide (In 2 O 3 ) and 5% to 15% by weight of tin oxide (SnO 2 ).
  • the high temperature side can be arbitrarily determined by the heat resistance temperature of the material used for the layer and pattern formed on the TFT substrate.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the sixth conductive film is again etched by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, the Al alloy film on the counter electrode 32, the Al alloy film in the gate terminal portion, and the source terminal portion can be etched.
  • the upper side of the semiconductor channel layer 7 is planarized by three layers of light shielding films including the uppermost light shielding films 33 and 33b in addition to the lower light shielding films 9a, 9b, 9c and the upper light shielding films 22b, 23b. Since the structure is such that the upper part of the channel layer in view can be completely shielded, deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the liquid crystal display device can be further suppressed.
  • the channel region lower layer light shielding film is directly connected to the drain electrode and the pixel electrode as in the TN mode liquid crystal display device of Embodiment 3, and the lower layer light shielding film has a pixel. It is also possible to apply an electrode potential.
  • TFT substrate pixel configuration First, the configuration of the TFT substrate 500 of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 71 and FIG. Note that the same components as those of the TFT substrate 400 described with reference to FIGS. 43 and 44 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • FIG. 71 is a plan view showing a planar configuration of a pixel according to Embodiment 5, and FIG. 72 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 71 (a sectional configuration of the TFT portion and a sectional configuration of the pixel portion).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration at the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration at the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 500 is used for a light transmission type FFS mode liquid crystal display device.
  • the gate electrode 2 of the TFT is constituted by a part of the gate wiring 3.
  • the portion branched from the gate wiring 3 and extending to the TFT formation region (TFT portion) constitutes the gate electrode 2.
  • the depth and width of the portion that becomes the gate electrode 2 are made larger than the width of the gate wiring 3, and the source electrode 22 and the drain electrode 23 can be disposed above the gate electrode 2.
  • One end of the gate wiring 3 is electrically connected to the gate terminal 4, and a gate terminal extraction electrode 25 is connected to the gate terminal 4 through a first gate terminal contact hole 19.
  • An upper gate terminal pad 34 is connected to the gate terminal extraction electrode 25 through a second gate terminal contact hole 29.
  • the light-shielding metal or alloy for example, a metal such as molybdenum (Mo) or aluminum (Al), or another element is added to these metals for the gate wiring 3 and the gate terminal 4.
  • the 1st electrically conductive film comprised with the alloy obtained by using is used.
  • the gate wiring 3 is arranged so as to extend in the horizontal direction (X direction), and the source wiring 151 is arranged so as to extend in the vertical direction (Y direction).
  • the source wiring 151 is composed of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26.
  • one end of the lower layer source wiring 15 is connected to the source terminal 15T, and the source terminal extraction electrode 26T is connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the upper source terminal pad 35 is connected to the source extraction electrode 26T through the second source terminal contact hole 30.
  • the upper layer source wiring 26 extending from the source electrode 22 is connected to the lower layer source wiring 15 through the first source wiring contact hole 10, whereby the source electrode 22 is electrically connected to the lower source wiring 15.
  • the drain electrode 23 extends to the pixel region to form a transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are provided on the regions of the source electrode 22 and the drain electrode 23, respectively.
  • the TFT substrate 500 has a configuration in which the pixel regions are arranged in a matrix.
  • the TFT substrate 500 has a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3) and a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material
  • a gate electrode 2 including gate wiring 3
  • a gate terminal 4 are disposed on the substrate 1.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2 and the gate terminal 4. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2. Since the oxide semiconductor film 7 functions as a channel layer of the TFT, it may be referred to as a semiconductor channel layer 7.
  • the planar pattern of the semiconductor channel layer 7 is formed smaller than the planar pattern of the gate electrode 2 in plan view, and the outline of the semiconductor channel layer 7 exists inside the outline of the gate electrode 2. ing.
  • the material of the semiconductor channel layer 7 is the same as that described in the first embodiment, and the mobility can be increased as compared with the conventional configuration using amorphous silicon for the semiconductor channel layer.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so that at least a part thereof is located outside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 and the channel It is formed so that both surfaces of at least a part of the region lower light shielding film 9 (region of the lower light shielding film 9a in this embodiment) are exposed.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect.
  • a region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • the drain electrode 23 is connected to the semiconductor channel layer 7 and also directly connected to the lower light shielding film 9a.
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface in plan view by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b and 9c. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • An interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire substrate 1 so as to cover the source electrode 22, the drain electrode 23, the transmissive pixel electrode 24, and the upper light shielding films 22 b and 23 b, and on the interlayer insulating film 27.
  • the counter electrode 32 is disposed so as to overlap with the lower transmissive pixel electrode 24 in plan view.
  • the counter electrode 32 is formed in a continuous shape so as to straddle between adjacent pixels in the horizontal direction (X direction), and the counter electrode 32 is formed at the edge (not shown) of the display region. Is configured to be supplied with a constant common potential.
  • the counter electrode 32 is provided with a slit opening SL.
  • the counter electrode 32 is substantially above the main surface of the substrate 1 above the counter electrode 32. It is possible to generate a horizontal electric field between the transmissive pixel electrode 24.
  • a configuration in which a slit-like opening is formed in the counter electrode 32 is shown, but a comb-like opening in which one ends of a plurality of slits are connected may be formed.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the upper source terminal pad 35 is connected to the source extraction electrode 26T through the second source terminal portion contact hole 30 penetrating the interlayer insulating film 27 so as to overlap in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the upper gate terminal pad 34 is connected to the gate terminal extraction electrode 25 through a second gate terminal contact hole 29 penetrating the interlayer insulating film 27 so as to overlap in plan view.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • the source terminal pad 35 and the gate terminal pad 34 are formed of a fifth conductive film in the same layer as the counter electrode 32 of the TFT portion.
  • FIGS. 71 and 72 A plan view and a cross-sectional view showing the final process correspond to FIGS. 71 and 72, respectively.
  • the substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass is cleaned using a cleaning liquid or pure water.
  • a glass substrate having a thickness of 0.6 mm is used as the substrate 1.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2 and the gate wiring 3 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1.
  • the materials that can be used as the first conductive film have been described in Embodiment 1, and redundant description is omitted.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by a sputtering method using an argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a PAN chemical was used.
  • the gate electrode 2, the gate wiring 3 (not shown in FIG. 74), and the gate terminal 4 are formed on the upper main surface of the substrate 1 as shown in FIGS. Is formed.
  • a stacked body of the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8 and the channel region lower light shielding film 9 is obtained above the gate electrode 2, and the first source electrode contact hole 11 and the first source electrode contact hole 11 are formed on the channel region lower light shielding film 9.
  • the contour of the semiconductor channel layer 7 in a plan view is arranged so as to exist inside the contour of the gate electrode 2.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is used as the lower layer light-shielding film 9 a and the lower layer light-shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 and the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 are referred to as the lower layer light shielding film 9c. .
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the materials for the insulating film 6, the oxide semiconductor film, the second insulating film, and the second conductive film, the formation method, and etching using the photoresist pattern formed by half exposure are described in Embodiment Mode 2. Since the description is made with reference to FIGS. 19 to 22, the description is omitted.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a resin-based insulating film is formed using an organic resin material.
  • an acrylic organic resin material having photosensitivity is applied on the substrate 1 so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 ⁇ m by a spin coating method to form the interlayer insulating film 16.
  • the interlayer insulating film 16 is exposed and developed, and as shown in FIGS. 39 and 40 of the third embodiment, the first source wiring contact hole penetrating the interlayer insulating film 16 is used. 10 (not shown in FIG. 40), a second source electrode contact hole 17, a second drain electrode contact hole 18, a first gate terminal contact hole 19, and a first source terminal contact hole 20.
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • O 2 oxygen
  • SF 6 sulfur hexafluoride
  • the Al alloy gate terminal 4 is exposed at the bottom surface of the first gate terminal contact hole 19, and the lower layer of the Al alloy is formed at the bottom surfaces of the first source wiring contact hole 10 and the first source terminal contact hole 20, respectively.
  • the source wiring 15 and the source terminal 15T are exposed, the Al alloy is not etched by dry etching using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ), so these patterns remain as they are. To do.
  • an olefin-based material, a novolac-based material, a polyimide-based material, and a siloxane-based material can be used in addition to an acrylic organic resin material.
  • These coating-type organic insulating materials have a low dielectric constant, can be easily increased to a thickness of 2.0 ⁇ m or more, and the wiring capacity can be kept low. Therefore, by using these materials, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to low power consumption. For this reason, the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO) can be used instead of the resin-based insulating film material.
  • SiN silicon nitride
  • SiO silicon oxide
  • the first source wiring contact hole 10 the second source electrode contact hole 17, the second drain electrode contact hole 18, and the first gate terminal contact hole 19 using the photoresist pattern as a mask.
  • the first source terminal contact hole 20 is formed.
  • an inorganic insulating film material and a resin insulating film material may be used in appropriate combination.
  • a third conductive film and a fourth conductive film are stacked in this order on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • ITO mixed conductive film
  • a gas containing hydrogen (H) in argon (Ar) for example, a mixture of hydrogen (H 2 ) gas, water vapor (H 2 O), or the like is used to form a 100 nm thick ITO film by sputtering. Formed in a crystalline state.
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • an Al alloy film having a thickness of 100 nm was formed by a sputtering method using Ar gas.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fourth conductive film (Al alloy film), and a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process. Using this as a mask, an Al alloy film and an amorphous ITO film are formed. Are sequentially etched.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed by performing half exposure using a half exposure mask. That is, the thickness of the portion where the pattern of the upper light-shielding films 22b and 23b is to be formed with the fourth conductive film remaining is increased. Note that the fourth conductive film is etched twice, and the thickness of the photoresist pattern is reduced in the portion removed by the second etching. For example, the film thickness is made thin on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and the fourth conductive film on the region where the transmissive pixel electrode 24 is formed is not removed by the first etching. . Further, the film thickness of the photoresist pattern is also reduced in the gate terminal portion and the source terminal portion.
  • the fourth conductive film is first patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for the etching of the fourth conductive film.
  • the third conductive film is patterned by etching, and the third conductive film that is not covered with the photoresist pattern and the fourth conductive film is removed.
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated to 150 ° C.
  • the amorphous ITO film is crystallized to become a polycrystalline ITO film.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and the mixing ratio of indium oxide (In 2 O 3 ) is 85 wt% or more and 95 wt% or less, and tin oxide (SnO 2 ) is 5 wt% or more and 15 wt% or less ( In the case of a general amorphous ITO film having a total of 100% by weight), it can be crystallized at 140 ° C. or higher. Moreover, what is necessary is just to determine arbitrarily the high temperature side with the heat-resistant temperature of the photoresist material etc. to be used.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the fourth conductive film is etched again by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Etching an Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, an Al alloy film on a region where the transmissive pixel electrode 24 is formed, and an Al alloy film in the gate terminal portion and the source terminal portion. Can do.
  • the gate terminal extraction electrode 25, the source electrode 22, and the source electrode 22 made of a transparent conductive film (polycrystalline ITO film) are extended.
  • the upper layer source wiring 26, the source terminal extraction electrode 26T, the drain electrode 23, and the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23 are formed.
  • upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the TFT portion, respectively. These upper light shielding films 22b and 23b are formed so as to cover almost the entire planar pattern of the semiconductor channel layer 7 excluding the channel region BC in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19.
  • the source electrode 22 is directly connected to the semiconductor channel layer 7 through the second source electrode contact hole 17.
  • the upper layer source line 26 is directly connected to the lower layer source line 15 through the first source line contact hole 10. Further, the source wiring lead electrode 26T is directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • an interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a silicon nitride film (SiN) having a thickness of 400 nm is formed by a CVD method.
  • a photoresist material is applied on the entire surface of the interlayer insulating film 27 (SiN film), a photoresist pattern is formed in the fifth photolithography process, and the interlayer insulating film 27 is etched using this as a mask.
  • etching a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • the fifth conductive film 340 which is the material of the counter electrode 32, is formed on the interlayer insulating film including the second gate terminal contact hole 29 and the second source terminal contact hole 30, as shown in FIG. 27 is formed on the entire upper surface of 27.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fifth conductive film 340 (amorphous ITO film), a photoresist pattern is formed in the sixth photolithography process, and the fifth conductive film 340 is used as a mask.
  • Etch a wet etching method using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water can be used.
  • the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source having a slit opening made of an amorphous ITO film of a transparent conductive film Terminal pads 35 are formed.
  • the gate terminal pad 34 is directly connected to the lower gate terminal extraction electrode 25 through the second gate terminal portion contact hole 29.
  • the source terminal pad 35 is directly connected to the lower source terminal extraction electrode 26T through the second source terminal contact hole 30.
  • the entire substrate 1 is heated at 200 ° C., and the amorphous ITO film constituting the counter electrode 32, the gate terminal pad 34 and the source terminal pad 35 is polycrystallized, whereby the TFT shown in FIGS. 71 and 72 is obtained.
  • the substrate 500 is completed.
  • the alignment film is a film for aligning liquid crystals and is made of polyimide or the like.
  • a separately manufactured counter substrate including a color filter, a counter electrode, an alignment film, and the like is bonded to the TFT substrate 500.
  • a gap is formed between the TFT substrate and the counter substrate by the spacer, and a liquid crystal is sealed in the gap to form a transverse electric field type light transmission type FFS mode liquid crystal display panel.
  • a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a retardation plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel.
  • the TFT substrate 500 used in the etch stopper type FFS mode liquid crystal display device using a high-performance oxide semiconductor film for the channel layer is manufactured in six photolithography processes. can do.
  • the protective insulating film 8 serving as an etch stopper is formed after the formation of the oxide semiconductor film, the semiconductor channel layer 7 hardly receives characteristic deterioration due to process damage in the subsequent TFT manufacturing process. Therefore, the oxide semiconductor can be used as a TFT channel layer while maintaining the high-performance characteristics of the oxide semiconductor.
  • the source wiring 151 has a two-layer structure of a lower layer source wiring 15 and an upper layer source wiring 26 that are independently formed through an interlayer insulating film, and is a so-called redundant wiring.
  • the upper layer source wiring 26 is directly connected to the lower layer source wiring 15 through the plurality of first source wiring contact holes 10 provided in the interlayer insulating film 16, even if one of the wirings is disconnected, One wiring can supplement the function. For this reason, it is possible to reduce the occurrence of a linear defect due to the disconnection of the source wiring 151, and it is possible to improve the manufacturing yield and the product reliability.
  • the lower layer source wiring 15 is formed continuously with the oxide semiconductor film and the insulating film, the lower layer source wiring 15 (second conductive film) can be formed with good adhesion, and the adhesion is insufficient. It is possible to reduce the occurrence of disconnection failure due to film peeling due to the above. This is particularly effective at a step portion on the gate wiring pattern in a region where the gate wiring 3 and the lower layer source wiring 15 intersect.
  • the entire region of the semiconductor channel layer 7 is shielded by the two light shielding films above the semiconductor channel layer 7. It is possible to prevent deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the liquid crystal display device.
  • the interlayer insulating film 16 (third insulating film), a resin-based insulating film having a low dielectric constant and a thickness of 2.0 ⁇ m or more and having a planarizing action on the main surface of the substrate 1
  • the wiring capacitance can be kept low. Therefore, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to lower power consumption.
  • the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • the channel region lower light shielding film 9 is formed of a conductive film and is directly connected to the drain electrode 23 and the transmissive pixel electrode 24, the potential of the transmissive pixel electrode 24 is applied as a bias potential on the channel region BC. .
  • Vth threshold voltage
  • the channel region lower-layer light-shielding film 9 may be directly connected to the source electrode 22 instead of the drain electrode 23.
  • the fifth conductive film is patterned to form the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35.
  • the light-shielding conductive film is further formed on the fifth conductive film. (Sixth conductive film) is formed, and a half-exposure using a half exposure mask is performed on the laminated film of the fifth conductive film and the sixth conductive film, so that photoresist patterns having different thicknesses are formed.
  • An uppermost light shielding film 33 (lower film) and an uppermost light shielding film 33b (upper film) covering the channel region may be formed.
  • a fifth conductive film (amorphous ITO film) is formed on the entire top surface of the interlayer insulating film 27, a light-shielding Al alloy film is formed as a sixth conductive film to form a laminated film.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed by half exposure, and the sixth conductive film (Al alloy film) and the fifth conductive film (amorphous ITO film) are sequentially etched using this as a mask.
  • the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed, and the uppermost light shielding film 33 made of an ITO film and the uppermost light shielding film made of an Al alloy film are provided above the channel region of the TFT portion.
  • a laminated film with 33b is formed.
  • the photoresist patterns having different thicknesses formed by half exposure are made thicker at portions where the patterns of the uppermost light shielding films 33 and 33b are to be formed, leaving the fifth and sixth conductive films.
  • the sixth conductive film is etched in two steps, and the photoresist pattern is thinned at portions removed by the second etching.
  • the region where the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed is thinned, and the first conductive film on the region where these are formed in the first etching is as follows. Keep it from being removed.
  • the sixth conductive film is patterned by etching, and the portion of the sixth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for the etching of the fourth conductive film.
  • the fifth conductive film is patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern and the sixth conductive film is removed.
  • etching the fourth conductive film amorphous ITO
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated at 150 ° C. to polycrystallize the amorphous ITO film constituting the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, the source terminal pad 35, and the uppermost light shielding film 33.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and a mixture of 85% to 95% by weight of indium oxide (In 2 O 3 ) and 5% to 15% by weight of tin oxide (SnO 2 ).
  • the high temperature side can be arbitrarily determined by the heat resistance temperature of the material used for the layer and pattern formed on the TFT substrate.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the sixth conductive film is again etched by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, the Al alloy film on the counter electrode 32, the Al alloy film in the gate terminal portion, and the source terminal portion can be etched.
  • a plane above the semiconductor channel layer 7 is formed by three layers of light shielding films including the uppermost light shielding films 33 and 33b in addition to the lower light shielding films 9a, 9b and 9c and the upper light shielding films 22b and 23b. Since the structure is such that the upper part of the channel layer in view can be completely shielded, deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the liquid crystal display device can be further suppressed.
  • the TFT substrate 500A has a configuration further including a common electrode serving as an auxiliary capacitor of the pixel electrode in the pixel portion of the TFT substrate 500.
  • symbol is attached
  • ⁇ TFT substrate pixel configuration> 82 is a plan view showing a planar configuration of a pixel according to a modification of the fifth embodiment, and FIG. 83 is a sectional configuration taken along line XX in FIG. 82 (a sectional configuration of the TFT portion, a sectional configuration of the pixel portion).
  • 4 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration along the YY line (cross-sectional configuration of the gate terminal portion) and a cross-sectional configuration along the ZZ line (cross-sectional configuration of the source terminal portion).
  • the TFT substrate 500A is used for a light transmission type FFS mode liquid crystal display device.
  • the same first conductive film as the gate wiring 3 disposed so as to extend in parallel with the gate wiring 3 is used.
  • the formed common electrode 5 is provided.
  • the common electrode 5 forms an auxiliary capacitance of the transmissive pixel electrode 24 in the pixel portion and supplies a constant common potential to the counter electrode 32 in the pixel portion.
  • the counter electrode 32 is independent for each pixel portion and is electrically connected to the common electrode 5 via the common electrode extraction electrode 28 provided in the first common electrode portion contact hole 21.
  • a TFT substrate 500A has a substrate 1 which is a transparent insulating substrate such as glass as a base material, and a gate electrode 2 (including gate wiring 3), a gate terminal 4 and a common electrode on the substrate 1. 5 is disposed.
  • An insulating film 6 (first insulating film) is disposed so as to cover the gate electrode 2, the gate terminal 4, and the common electrode 5. Since the insulating film 6 functions as a gate insulating film in the TFT portion, it may be referred to as a gate insulating film 6.
  • an oxide semiconductor film 7 is disposed on the insulating film 6 at a position overlapping the gate electrode 2.
  • a protective insulating film 8 (second insulating film) is disposed on the semiconductor channel layer 7, and a channel region lower-layer light-shielding film 9 (second film) made of a light-shielding metal film or the like is disposed on the protective insulating film 8.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 for example, a metal such as Mo and Al, or an alloy obtained by adding other elements to these metals is used as the channel region lower layer light-shielding film 9.
  • a first source electrode contact hole 11 and a first drain electrode contact hole 12 are provided in the channel region lower-layer light shielding film 9 on the semiconductor channel layer 7.
  • the channel region lower light shielding film 9 may be referred to as lower light shielding films 9a, 9b and 9c depending on the portion provided for convenience.
  • an oxide semiconductor film 13 in the same layer as the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is provided, and an insulating film 14 in the same layer as the protective insulating film 8 is formed on the oxide semiconductor film 13. Is provided.
  • a source terminal 15T (including the lower layer source wiring 15) in the same layer as the channel region lower light shielding film 9 (second conductive film) is provided on the insulating film 14, and the uppermost layer film of the three-layer stack It has become.
  • an insulating film 6 is formed so as to cover the gate terminal 4 (including the gate wiring 3).
  • An interlayer insulating film 16 (third insulating film) is disposed on the entire surface of the substrate 1 so as to cover the insulating film 6, the semiconductor channel layer 7, the protective insulating film 8, and the channel region lower light shielding film 9.
  • a second source electrode contact hole 17 and a second drain electrode contact hole 18 that penetrate the interlayer insulating film 16 and the protective insulating film 8 and reach the semiconductor channel layer 7 are provided.
  • the second source electrode contact hole 17 is disposed so as to be located inside the outer periphery of the first source electrode contact hole 11 in plan view, and is formed so that the surface of the semiconductor channel layer 7 is exposed on the bottom surface thereof.
  • the second drain electrode contact hole 18 is disposed so that at least a part thereof is located outside the outer periphery of the first drain electrode contact hole 12 in plan view, and the surface of the semiconductor channel layer 7 and the channel It is formed so that both surfaces of at least a part of the region lower light shielding film 9 (region of the lower light shielding film 9a in this embodiment) are exposed.
  • a first common electrode portion contact hole 21 that reaches the common electrode 5 through the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 is provided in a region overlapping the pattern of the lower common electrode 5 in plan view. ing.
  • the source electrode 22 and the drain electrode 23 formed as the third conductive film are directly separated from the semiconductor channel layer 7 via the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, respectively. It is arranged to connect. A region between the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the semiconductor channel layer 7 forms a channel region BC.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23 is provided so as to partially overlap the lower common electrode 5 in the common electrode formation region in plan view, and the insulating film 6 and the interlayer insulating film 16 are interposed therebetween. Thus, an auxiliary capacitor for the pixel potential is formed.
  • a common electrode extraction electrode 28 formed as a third conductive film is provided so as to be directly connected to the lower common electrode 5.
  • the common electrode extraction electrode 28 is formed as a pattern separated from the source electrode 22 and the drain electrode 23 (including the transmissive pixel electrode 24) so as not to be electrically connected to each other (do not short-circuit).
  • upper-layer light shielding films 22b and 23b are provided, respectively.
  • the upper light-shielding films 22b and 23b are formed of, for example, a light-shielding metal film, they are formed apart from each other so that the source electrode 22 and the drain electrode 23 are not electrically short-circuited.
  • metals such as Mo and Al, or alloys obtained by adding other elements to these metals can be used as the upper light shielding films 22b and 23b.
  • the upper region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is shielded against light from the upper surface in plan view by the upper light shielding films 22b and 23b and the lower light shielding films 9a, 9b and 9c. It becomes the composition which is done.
  • the lower region of the semiconductor channel layer 7 in the TFT portion is configured so that the entire region is shielded against light from the lower surface (surface on the substrate 1 side) by the gate electrode 2 in plan view.
  • an interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire substrate 1 so as to cover the source electrode 22, the drain electrode 23, the transmissive pixel electrode 24, the upper light shielding films 22b and 23b, and the common electrode extraction electrode 28. Yes.
  • the interlayer insulating film 27 is provided with a second common electrode portion contact hole 31.
  • the second common electrode portion contact hole 31 is disposed in a region overlapping the pattern of the lower common electrode 5 and the common electrode extraction electrode 28 in plan view, and is formed so that the surface of the lower common electrode extraction electrode 28 is exposed.
  • a counter electrode 32 (fifth conductive film) is provided on the interlayer insulating film 27. As shown in FIG. 83, the counter electrode 32 is provided so as to be directly connected to the lower common electrode extraction electrode 28 via the second common electrode portion contact hole 31, and via the common electrode extraction electrode 28. It is electrically connected to the lower common electrode 5 and configured to supply a constant common potential to the counter electrode 32.
  • the counter electrode 32 is provided with a slit opening SL.
  • the counter electrode 32 is substantially above the main surface of the substrate 1 above the counter electrode 32. It is possible to generate a horizontal electric field between the transmissive pixel electrode 24.
  • a configuration in which a slit-like opening is formed in the counter electrode 32 is shown, but a comb-like opening in which one ends of a plurality of slits are connected may be formed.
  • the source extraction electrode 26T is provided so as to be directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal portion contact hole 20 that penetrates the interlayer insulating film 16 and reaches the source terminal 15T. ing.
  • the upper source terminal pad 35 is connected to the source extraction electrode 26T through the second source terminal portion contact hole 30 penetrating the interlayer insulating film 27 so as to overlap in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19 that penetrates the interlayer insulating film 16 and the insulating film 6 and reaches the gate terminal. It is provided so that.
  • the upper gate terminal pad 34 is connected to the gate terminal extraction electrode 25 through a second gate terminal contact hole 29 penetrating the interlayer insulating film 27 so as to overlap in plan view.
  • the source extraction electrode 26T and the gate terminal extraction electrode 25 are formed of a third conductive film in the same layer as the source electrode 22 and the drain electrode 23 of the TFT portion.
  • the source terminal pad 35 and the gate terminal pad 34 are formed of a fifth conductive film in the same layer as the counter electrode 32 of the TFT portion.
  • a first conductive film made of a material such as the gate electrode 2, the gate wiring 3, and the common electrode 5 is formed on the entire surface of one main surface of the cleaned substrate 1.
  • the materials that can be used as the first conductive film are described in Embodiment Mode 5, and redundant descriptions are omitted.
  • an aluminum (Al) alloy film is used as the first conductive film, and the Al alloy film is formed to a thickness of 200 nm by sputtering using argon (Ar) gas.
  • a photoresist material is applied onto the first conductive film, a photoresist pattern is formed in the first photolithography process, and the first conductive film is patterned by etching using the photoresist pattern as a mask.
  • wet etching using a PAN chemical was used.
  • the gate electrode 2, the gate wiring 3 (not shown in FIG. 85), and the gate terminal 4 are formed on the upper main surface of the substrate 1.
  • the common electrode 5 is formed.
  • the contour of the semiconductor channel layer 7 in a plan view is arranged so as to exist inside the contour of the gate electrode 2.
  • the channel region lower layer light-shielding film 9 remaining between the first source electrode contact hole 11 and the first drain electrode contact hole 12 is used as the lower layer light-shielding film 9 a and the lower layer light-shielding film 9 a of the first source electrode contact hole 11.
  • the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 and the channel region lower layer light shielding film 9 remaining on the opposite side of the first drain electrode contact hole 12 are referred to as the lower layer light shielding film 9c. .
  • a stacked body of the oxide semiconductor film 13, the insulating film 14, and the lower source wiring 15 is formed.
  • the oxide semiconductor film 13 and the insulating film are formed in the same process as described above.
  • a laminate of the film 14 and the source terminal 15T is formed.
  • the materials for the insulating film 6, the oxide semiconductor film, the second insulating film, and the second conductive film, the formation method, and etching using the photoresist pattern formed by half exposure are described in Embodiment Mode 2. Since the description is made with reference to FIGS. 19 to 22, the description is omitted.
  • an interlayer insulating film 16 (third insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a resin-based insulating film is formed from an organic resin material.
  • an acrylic organic resin material having photosensitivity is applied on the substrate 1 so as to have a thickness of 2.0 to 3.0 ⁇ m by a spin coating method to form the interlayer insulating film 16.
  • the interlayer insulating film 16 is exposed and developed, and as shown in FIGS. 86 and 87, the first source wiring contact hole 10 (see FIG. 63) penetrating the interlayer insulating film 16 is obtained. ), A second source electrode contact hole 17, a second drain electrode contact hole 18, a first gate terminal contact hole 19, a first source terminal contact hole 20, and a first common electrode contact hole 21 are formed. .
  • the protective insulating film 8 exposed at the bottoms of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18 is etched.
  • dry etching is performed using a gas in which oxygen (O 2 ) is added to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • This etching exposes the semiconductor channel layer 7 on the bottom surfaces of the second source electrode contact hole 17 and the second drain electrode contact hole 18, as shown in FIGS.
  • a part of the semiconductor channel layer 7 and the channel region lower light shielding film 9 (in this embodiment, the lower light shielding film 9a) is exposed on the bottom surface of the second drain electrode contact hole 18.
  • first gate terminal contact hole 19 and the first common electrode contact hole 21 also penetrate the insulating film 6, and the Al alloy gate terminal 4 and the common electrode 5 are exposed on the bottom surfaces of the first source wiring line.
  • the lower layer source wiring 15 and the source terminal 15T made of Al alloy are exposed on the bottom surfaces of the contact hole 10 and the first source terminal contact hole 20, respectively.
  • the Al alloy is oxygenated with sulfur hexafluoride (SF 6 ) and oxygen (O These patterns remain as they are because they are not etched by dry etching using a gas to which 2 ) is added.
  • an olefin-based material, a novolac-based material, a polyimide-based material, and a siloxane-based material can be used in addition to an acrylic organic resin material.
  • These coating-type organic insulating materials have a low dielectric constant, can be easily increased to a thickness of 2.0 ⁇ m or more, and the wiring capacity can be kept low. Therefore, by using these materials, the TFT substrate can be driven at a low voltage, which can contribute to low power consumption. For this reason, the transmissive pixel electrode 24 can be overlapped on the gate wiring or the source wiring, and the aperture ratio can be increased.
  • an inorganic insulating material such as silicon nitride (SiN) or silicon oxide (SiO) can be used instead of the resin-based insulating film material.
  • SiN silicon nitride
  • SiO silicon oxide
  • the first source wiring contact hole 10 the second source electrode contact hole 17, the second drain electrode contact hole 18, and the first gate terminal contact hole 19 using the photoresist pattern as a mask.
  • the first source terminal contact hole 20 is formed.
  • an inorganic insulating film material and a resin insulating film material may be used in appropriate combination.
  • a third conductive film and a fourth conductive film are laminated in this order on the entire surface of the interlayer insulating film 16.
  • a transparent conductive film transparent conductive film
  • a light-shielding Al alloy film is used as the fourth conductive film.
  • the material, film thickness, and manufacturing method of the transparent conductive film, and the material, film thickness, and manufacturing method of the Al alloy film are the same as those in the fifth embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fourth conductive film (Al alloy film), and a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • a photoresist pattern is formed in the fourth photolithography process.
  • the fourth conductive film is patterned by wet etching using a PAN chemical solution, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • the third conductive film is patterned by wet etching with an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water, and the portion not covered with the photoresist pattern and the fourth conductive film The third conductive film is removed.
  • the entire substrate 1 is heated to 150 ° C. to crystallize the amorphous ITO film to obtain a polycrystalline ITO film.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the fourth conductive film is etched again by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is a transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, the photoresist pattern hardly receives etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • An Al alloy film not covered with, for example, an Al alloy film on a region where the transmissive pixel electrode 24 and the common electrode extraction electrode 28 are formed, and an Al alloy film in the gate terminal portion and the source terminal portion can be etched.
  • the photoresist pattern is removed to extend from the gate terminal extraction electrode 25, the source electrode 22, and the source electrode 22 made of a transparent conductive film (polycrystalline ITO film) as shown in FIGS.
  • the upper layer source wiring 26, the source terminal extraction electrode 26T, the drain electrode 23, the transmissive pixel electrode 24 extending from the drain electrode 23, and the common electrode extraction electrode 28 are formed.
  • the common electrode extraction electrode 28 is formed as an independent pattern electrically separated from the transmissive pixel electrode 24.
  • upper light shielding films 22b and 23b are formed on the source electrode 22 and the drain electrode 23 in the TFT portion, respectively. These upper light shielding films 22b and 23b are formed so as to cover almost the entire planar pattern of the semiconductor channel layer 7 excluding the channel region BC in plan view.
  • the gate terminal extraction electrode 25 is directly connected to the gate terminal 4 through the first gate terminal portion contact hole 19.
  • the source electrode 22 is directly connected to the semiconductor channel layer 7 through the second source electrode contact hole 17.
  • the upper layer source line 26 is directly connected to the lower layer source line 15 through the first source line contact hole 10.
  • the source wiring lead electrode 26T is directly connected to the source terminal 15T through the first source terminal contact hole 20.
  • the common electrode extraction electrode 28 is directly connected to the common electrode 5 via the first common electrode portion contact hole 21.
  • an interlayer insulating film 27 (fourth insulating film) is formed on the entire upper main surface of the substrate 1.
  • a silicon nitride film (SiN) having a thickness of 400 nm is formed by a CVD method.
  • a photoresist material is applied on the entire surface of the interlayer insulating film 27 (SiN film), a photoresist pattern is formed in the fifth photolithography process, and the interlayer insulating film 27 is etched using this as a mask.
  • etching a dry etching method using a gas containing fluorine can be used.
  • dry etching was performed using a gas obtained by adding oxygen (O 2 ) to sulfur hexafluoride (SF 6 ).
  • the fifth conductive film 340 that is the material of the counter electrode 32 is placed in the second gate terminal contact hole 29, the second source terminal contact hole, and the second common electrode contact hole 31. It is formed on the entire upper surface of the interlayer insulating film 27 including the inside.
  • a photoresist material is applied to the entire surface of the fifth conductive film 340 (amorphous ITO film), a photoresist pattern is formed in the sixth photolithography process, and the fifth conductive film 340 is used as a mask.
  • Etch a wet etching method using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water can be used.
  • the entire substrate 1 is heated at 200 ° C. to polycrystallize the amorphous ITO film which is the counter electrode 32 having the slit opening, the gate terminal pad 34 and the source terminal pad 35.
  • the TFT substrate 500A of the present modification shown in FIGS. 82 and 83 is completed.
  • liquid crystal display panel is assembled, and a liquid crystal display device is completed by disposing a polarizing plate, a phase difference plate, a drive circuit, a backlight unit, and the like outside the liquid crystal display panel. Since it is explained in 1.
  • an auxiliary capacitance can be added to the transmissive pixel electrode 24.
  • the leak margin of the applied display signal potential can be widened. As a result, it is possible to reduce display defects due to poor holding of the signal potential and obtain a higher quality liquid crystal display device.
  • the counter electrode 32 is electrically directly connected to the lower common electrode 5 via the first common electrode portion contact hole 21 and the second common electrode portion contact hole 31 provided for each pixel, Since a certain common potential signal is surely supplied to the pixels, the occurrence of display defects such as point defects can be reduced.
  • the pattern of the counter electrode 32 is not an independent pattern for each pixel, but as shown in FIG. 71 of the fifth embodiment, the counter electrode 32 is continuous so as to straddle at least between adjacent pixels in the horizontal direction. It may be formed in such a shape that a constant common potential is supplied from an end portion (not shown) of the display region. In this case, since a constant common potential is supplied to the counter electrode 32 from both the common electrode 5 and the end of the display area, even if one of them has a disconnection failure, the common potential is supplied from the other. Therefore, the effect of preventing the occurrence of display defects such as point defects and line defects is further enhanced.
  • the fifth conductive film is patterned to form the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35.
  • the light-shielding conductive film is further formed on the fifth conductive film. (Sixth conductive film) is formed, and a half-exposure using a half exposure mask is performed on the laminated film of the fifth conductive film and the sixth conductive film, so that photoresist patterns having different thicknesses are formed.
  • An uppermost light shielding film 33 (lower film) and an uppermost light shielding film 33b (upper film) covering the channel region may be formed.
  • a fifth conductive film (amorphous ITO film) is formed on the entire top surface of the interlayer insulating film 27, a light-shielding Al alloy film is formed as a sixth conductive film to form a laminated film.
  • photoresist patterns having different thicknesses are formed by half exposure, and the sixth conductive film (Al alloy film) and the fifth conductive film (amorphous ITO film) are sequentially etched using this as a mask.
  • the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed.
  • a laminated film of an uppermost light shielding film 33 made of an ITO film and an uppermost light shielding film 33b made of an Al alloy film is simultaneously formed above the channel region of the TFT portion. Thereby, a manufacturing process can be reduced.
  • the photoresist patterns having different thicknesses formed by half exposure are made thicker at portions where the patterns of the uppermost light shielding films 33 and 33b are to be formed, leaving the fifth and sixth conductive films.
  • the sixth conductive film is etched in two steps, and the photoresist pattern is thinned at portions removed by the second etching.
  • the region where the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, and the source terminal pad 35 are formed is thinned, and the first conductive film on the region where these are formed in the first etching is as follows. Keep it from being removed.
  • the sixth conductive film is patterned by etching, and the portion of the sixth conductive film not covered with the photoresist pattern is removed.
  • wet etching using a PAN chemical solution was used for the etching of the fourth conductive film.
  • the fifth conductive film is patterned by etching, and the portion of the fourth conductive film not covered with the photoresist pattern and the sixth conductive film is removed.
  • etching the fourth conductive film amorphous ITO
  • wet etching using an oxalic acid-based chemical solution of oxalic acid 5 wt% + water was used.
  • the entire substrate 1 is heated at 150 ° C. to polycrystallize the amorphous ITO film constituting the counter electrode 32, the gate terminal pad 34, the source terminal pad 35, and the uppermost light shielding film 33.
  • the substrate temperature is not limited to 150 ° C., and a mixture of 85% to 95% by weight of indium oxide (In 2 O 3 ) and 5% to 15% by weight of tin oxide (SnO 2 ).
  • the high temperature side can be arbitrarily determined by the heat resistance temperature of the material used for the layer and pattern formed on the TFT substrate.
  • the heat resistance temperature of this material may be 230 ° C. or lower.
  • the temperature may be 160 ° C. or lower.
  • the film thickness of the photoresist pattern is entirely reduced by oxygen ashing, and the photoresist pattern having a small film thickness is completely removed.
  • the thick photoresist pattern remains as a thin film.
  • the sixth conductive film is again etched by a wet etching method using a PAN chemical solution.
  • the ITO film which is the transparent conductive film in the lower layer, is polycrystallized, it is chemically very stable, and etching damage to the PAN chemical solution (the film disappears or the electrical characteristics and optical characteristics deteriorate).
  • Al alloy film that is hardly covered with the photoresist pattern for example, the Al alloy film on the counter electrode 32, the Al alloy film in the gate terminal portion, and the source terminal portion can be etched.
  • the upper surface of the semiconductor channel layer 7 is planarized by three layers of light shielding films including the uppermost light shielding films 33 and 33b in addition to the lower light shielding films 9a, 9b and 9c and the upper light shielding films 22b and 23b. Since the structure is such that the upper part of the channel layer in view can be completely shielded, deterioration of the channel layer (light deterioration) due to absorption of backlight light and external light during operation of the liquid crystal display device can be further suppressed.

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Abstract

本発明はTFT基板に関し、画素は、基板上に選択的に配設されたゲート電極と、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、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、半導体チャネル層上に配設された保護絶縁膜と、基板上に設けられた第1の層間絶縁膜と、第1の層間絶縁膜および保護絶縁膜を貫通するコンタクトホールを通して、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、ドレイン電極から延在する画素電極とを備え、平面視において、少なくともチャネル領域と重なるように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、半導体チャネル層および前1の遮光膜と重なるように、ソース電極上およびドレイン電極上に第2の遮光膜が配設されている。

Description

薄膜トランジスタ基板およびその製造方法
 本発明は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)をスイッチングデバイスとして用いたTFTアクティブマトリックス基板(薄膜トランジスタ基板:以下、「TFT基板」と呼称)およびその製造方法に関する。
 TFT基板は、例えば液晶を利用した表示装置(液晶表示装置)等の電気光学装置に利用される。TFT等の半導体装置は、低消費電力で薄型という特徴があり、フラットパネルディスプレイへの応用が盛んになされている。
 液晶表示装置(LCD)には、単純マトリックス型LCDと、TFTをスイッチングデバイスとして用いるTFT-LCDとがある。特にTFT-LCDは、携帯性および表示品位の点でCRT(cathode-ray tube)や単純マトリックス型LCDより優れており、モバイルコンピューター、ノート型パソコン、あるいはテレビジョンなどのディスプレイ製品に広く実用化されている。
 一般に、TFT-LCDは、アレイ状に配設された複数のTFTを備えたTFT基板と、カラーフィルタ等を備えた対向基板との間に、液晶層が挟持された構造の液晶表示パネルを有している。液晶表示パネルの前面側と背面側のそれぞれに偏光板が設けられ、そのうちの一方のさらに外側にはバックライトが設けられる。この構造によって良好なカラー表示が得られる。
 液晶表示装置における液晶の駆動方式としては、TN(Twisted Nematic)モード、VA(Vertical Alignment)モードなどの縦電界方式と、IPS(In Plane Switching)モード(「IPS」は登録商標)、FFS(Fringe Field Switching)モードなどの横電界方式とがある。一般に、横電界方式の液晶表示装置は、縦電界方式のものに比べて、広視野角、高精細度、高輝度が得られ、車載用表示機器、スマートフォンやタブレッドなどの中小型パネルでは主流になりつつある。
 縦電界方式の液晶表示パネルでは、画像信号に応じた電圧が印加される画素電極がTFT基板に配設され、一定の電位(共通電位)に固定される共通電極が対向基板に配設される。従って、液晶層の液晶は、液晶表示パネルの表面に対してほぼ垂直な電界によって駆動される。
 一方、横電界方式の液晶表示パネルでは、画素電極と共通電極の両方がTFT基板に配設され、液晶層の液晶は、液晶表示パネルの表面に対してほぼ水平な電界によって駆動される。特に、FFSモードのTFT基板では、画素電極と共通電極とが絶縁膜を介して上下に対向するように配設される。画素電極と共通電極はどちらを下に形成してもよいが、下側に配設される方は平板状に形成され、上側(液晶層に近い側)に配設される方はスリットを有する格子状またはスリットを有する櫛歯状に形成される。
 従来、液晶表示装置用のTFT基板のスイッチングデバイスにおいては、TFTの活性層(チャネル層)を形成するための半導体膜にアモルファスシリコン(a-Si)が用いられていた。近年では、活性層に酸化物半導体を用いたTFTの開発が盛んになされている。酸化物半導体は、従来のアモルファスシリコンよりも高い移動度を有しており、小型で高性能なTFTを実現できるという利点がある。
 酸化物半導体としては、酸化亜鉛(ZnO)系材料および酸化亜鉛に酸化ガリウム(Ga)および酸化インジウム(In)を添加した非晶質のInGaZnO系材料が主に用いられている。これらの技術は、特許文献1、2および非特許文献1に開示されている。
 これらの酸化物半導体材料は、一般的に、透明導電体である非晶質ITO(酸化インジウム(In)+酸化すず(SnO))および非晶質InZnO(酸化インジウム(In)+酸化亜鉛(ZnO))のような酸化物導電体と同様に、シュウ酸、カルボン酸などの弱酸系溶液でエッチングすることが可能であり、パターン加工が容易であるという利点がある。
 しかし、このような酸化物半導体材料は、TFTのソース電極およびドレイン電極に用いられる一般的な金属膜(例えばCr、Ti、Mo、Ta、Al、Cuおよびこれらの合金)のエッチング加工に用いられる酸系溶液によってもエッチングダメージを受け、特性を劣化させてしまうことがある。また、酸化物半導体材料の種類によっては、これらの酸系溶液に溶けてしまうことがある。従って、例えば特許文献2の図11の(b)部に開示されるように酸化物半導体で構成されるチャネル層の上にソース電極およびドレイン電極を配設したTFT(一般的に、バックチャネルエッチング(BCE)型TFTと呼ばれる)を形成する場合は、ソース電極およびドレイン電極の加工に用いる酸系溶液によってチャネル層がダメージを受け、TFT特性を劣化させてしまうことがあった。さらには、ソース電極およびドレイン電極となる金属膜を酸化物半導体膜(チャネル層)の上に成膜する際に、その界面での酸化還元反応によりチャネル層がダメージを受け、TFTの特性を劣化させてしまうことがあった。
 この問題を解決するために、特許文献3に示すような、半導体膜の上層に保護絶縁膜を形成したTFT構造を利用することが考えられる。このTFT構造では、金属膜をソース電極およびドレイン電極に加工するためのエッチングによって、酸化物半導体膜がダメージを受けたり消失したりすることを防止できる。この構造のTFTは、一般的に、エッチングストッパまたはエッチストッパ(ES)型TFTと呼ばれる。
 例えば、ZnOのような金属酸化物を半導体膜に用いた特許文献1の図1および図2には、金属酸化物で構成される半導体膜(チャネル層)上に、酸化シリコンまたは窒化シリコンで構成されるチャネル保護膜(チャネル保護層)が設けられたTNモードのES型TFT基板が開示されている。
 ここで、例えば特許文献5の図1および図2に開示されるような、a-Si半導体膜をチャネル層とするバックチャネルエッチング型TFTを備えたTNモードのTFT基板を作製する場合、一般的には、(1)ゲート電極の形成工程、(2)ゲート絶縁膜およびチャネル層の形成工程、(3)ソース電極およびドレイン電極の形成工程、(4)保護絶縁膜へのコンタクトホール形成工程、(5)画素電極の形成工程、という計5回の写真製版工程を経て製造することができる。
 また、例えば特許文献6の図2および図3に開示されるように、バックチャネルエッチング型TFTを備えるFFS-TFT基板を作製する場合は、(1)ゲート電極の形成工程、(2)ゲート絶縁膜およびチャネル層の形成工程、(3)ソース電極およびドレイン電極の形成工程、(4)保護絶縁膜へのコンタクトホール形成工程、(5)画素電極の形成工程、(6)層間絶縁膜へのコンタクトホール形成工程、(7)共通電極の形成工程、という計7回の写真製版工程を経て製造することができる。
 しかしながら、酸化物半導体をチャネル層とする一般的なエッチストッパ型TFTを備えたTFT基板を作成するためには、酸化物半導体膜の上に保護絶縁膜を形成するために、少なくとも写真製版工程を1回追加する必要がある。このため、生産能力を低下させ、製造コストの増加を招くといった問題があった。
 また、酸化物半導体材料は、従来より、一般的にエネルギーバンドギャップが3eV以上で透光性を有しているため、可視光に対して吸収が少なく特性が変化しにくいといわれてきたが、例えば非特許文献2等に開示されているように、短波長領域の可視光に対しては特性が劣化する問題があることが指摘されている。
特開2005-77822号公報 特開2007-281409号公報 特開昭62-235784号公報 再表2011/077607号公報 特開平10-268353号公報 特開2009-151285号公報
Kenji Nomura等著、「Room-temperature fabrication of transparent flexible thin-film transistors using amorphous oxide semiconductors」、Nature 2004年、第432巻、第488頁~第492頁 Dharam Pal Gosain等著、「Instability of Amorphous Indium Gallium Zinc Oxide Thin Film Transistors under Light Illumination」、Japanese Journal of Applied Physics 2009年、第48巻、第03B018-1頁~第03B018-5頁
 例えば特許文献4には、(1)ゲート電極の形成工程、(2)酸化物半導体を用いたチャネル層の形成工程、(3)保護絶縁膜へのコンタクトホール形成工程、(4)画素電極、ソース電極およびドレイン電極の形成工程、という計4回の写真製版工程を用いて、TNモードのエッチストッパ型TFT基板を作製する方法が提案されている。なお、上記(2)の工程と(3)の工程との間に、ソース電極に接続するソース配線を形成するための写真製版工程が行われ、計5回の写真製版工程となる場合もある。
 特許文献4に開示された方法でTFT基板を作製した場合、TFTのソース電極が接続するソース配線の下には、ゲート絶縁膜と同層の第1の絶縁膜と、保護絶縁膜と同層の第2の絶縁膜とが存在することになる。また、第1の絶縁膜の成膜工程と第2の絶縁膜の成膜工程との間に、酸化物半導体膜のエッチング工程が行われる。そのため、第1の絶縁膜の表面が、酸化物半導体膜のエッチング工程でダメージを受け、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との密着力が悪くなる可能性がある。その結果、液晶表示装置の長期使用時に、第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との密着力が悪い箇所でソース配線の断線が生じやすくなり、信頼性が低下するという問題があった。
 なお、特許文献4には、エッチストッパ型TFTを用いたLCDの写真製版工程の回数を減らす方法が記載されているものの、横電界方式のLCD(特にFFS-LCD)の製造において写真製版工程の回数および製造コストを削減する方法についての記載はない。また酸化物半導体膜に光が入射した場合の特性劣化(光劣化)を防止する方法についての記載はない。なお、これを防止するために、新たに遮光膜を設けようとすると写真製版工程の回数が増えてしまう。
 本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、エッチストッパ型TFTを有するTFT基板および横電界方式のLCD(特にFFS-LCD)のTFT基板において、TFTのチャネル層に酸化物半導体を用いる場合に、バックライト光、外光およびこれらの散乱光に起因するチャネル層の特性劣化を防止できると共に、各層の密着力の低下を防止し、また、写真製版工程の回数の増加を抑制できるTFT基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
 本発明に係る薄膜トランジスタ基板は、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ている。
 本発明に係る薄膜トランジスタ基板によれば、半導体チャネル層の下方のゲート電極による遮光に加えて、半導体チャネル層の上方においても第1、第2の遮光膜によって、半導体チャネル層の全領域を遮光する構造となっているので、液晶表示装置動作時のバックライト光および外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)を防止することができる。
本発明に係る実施の形態1のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態1のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態2の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態3のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態3の変形例のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態3の変形例のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態4の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の構成を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の構成を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態5の変形例のTFT基板の製造方法を示す断面図である。
 <実施の形態1>
  <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。
 図1に示すように、TFT基板100は、複数のゲート配線3(走査信号線)と複数のソース配線151(表示信号線)とが直交して交差するように配設され、両配線の交点近傍にTFTが配設されており、TFTのゲート電極2はゲート配線3の一部で構成されている。すなわち、ゲート配線3から分岐してTFTの形成領域(TFT部)へ延びた部分がゲート電極2を構成する。本実施の形態では、ゲート電極2となる部分の奥行および幅を、ゲート配線3の幅よりも広くし、ゲート電極2の上方にソース電極22およびドレイン電極23を配設できる大きさとしている。
 図1に示されるように、ゲート配線3が横方向(X方向)に延在するように配設され、ソース配線151が縦方向(Y方向)に延在するように配設されている。なお、ソース配線151は、下層ソース配線15と上層ソース配線26とで構成されている。
 ゲート配線3の一方の端部はゲート端子4に電気的に接続されており、ゲート端子4には、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子取り出し電極25が接続されている。なお、ゲート端子4には、後に説明するように、遮光性を有する金属または合金、例えばモリブデン(Mo)およびアルミニウム(Al)などの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金で構成される第1の導電膜が使用されている。
 また、下層ソース配線15の一方の端部はソース端子15Tに接続されており、ソース端子15Tには、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子取り出し電極26Tが接続されている。
 ソース電極22から延在する上層ソース配線26が、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15に接続されることで、ソース電極22が下層ソース配線15に電気的に接続される。また、ドレイン電極23は、画素領域にまで延在して光透過型の透過画素電極24を形成している。また、ソース電極22およびドレイン電極23の領域の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが設けられている。
 なお、隣接するゲート配線3および隣接する下層ソース配線15に囲まれた領域が画素領域となるので、TFT基板100では、画素領域がマトリックス状に配列された構成となる。
 次に、図2を用いてTFT基板100の断面構成について説明する。図2に示すように、TFT基板100は、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4が配設されている。
 そして、ゲート電極2およびゲート端子4を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。酸化物半導体膜7はTFTのチャネル層として機能するので、半導体チャネル層7と呼称する場合もある。なお、本実施の形態では、半導体チャネル層7の平面パターンは、平面視においてゲート電極2の平面パターンよりも小さく形成され、半導体チャネル層7の輪郭は、ゲート電極2の輪郭より内側に存在している。
 半導体チャネル層7は、例えば、酸化亜鉛(ZnO)系の酸化物半導体、酸化亜鉛に酸化インジウム(In)および酸化すず(SnO)を添加したInZnSnO系の酸化物半導体、または、酸化亜鉛に酸化ガリウム(Ga)および酸化インジウム(In)を添加したInGaZnO系の酸化物半導体などを用いることができる。半導体チャネル層7が酸化物半導体で構成されることにより、半導体チャネル層にアモルファスシリコンを用いた従来の構成よりも移動度を高めることができる。
 半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本実施の形態では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図1に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 まず、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を洗浄液または純水を用いて洗浄する。本実施の形態では、厚さ0.6mmのガラス基板を基板1として用いた。そして、洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3等の材料である第1の導電膜を成形成る。なお、ゲート電極2、ゲート配線3等が設けられる方を基板1の上主面とする。
 第1の導電膜としては、例えばクロム(Cr)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、銅(Cu)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)などの金属およびこれらの金属元素を主成分として他の元素を1種類以上添加した合金等を用いることができる。ここで、主成分の元素とは、合金を構成する元素のうち、含有量が最も多い元素のことを示すものとする。また、これらの金属の層または合金の層を2層以上含む積層構造としても良い。これらの金属または合金を用いることによって、比抵抗値が50μΩcm以下の低抵抗な導電膜を得ることができる。本実施の形態では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 以下、より具体的に製造方法を説明する。本実施の形態では、化学的気相成膜(Chemical Vapor Deposition:CVD)法を用いて、窒化シリコン膜(SiN)と酸化シリコン膜(SiO)をこの順に形成することで、絶縁膜6を形成した。酸化シリコン膜は、酸素(O)原子を含むため、この後の工程で絶縁膜6の上に酸化物半導体膜を形成した場合に、酸化物半導体膜からO原子が絶縁膜6の膜中へと拡散する(放出される)ことによる影響を抑制することができる。一方で、SiO膜は、水分(HO)、水素(H)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)のようなTFT特性に影響を及ぼす不純物元素に対するバリア性(遮断性)が弱い。このため、本実施形態では、SiO膜の下にバリア性に優れるSiN膜を設けた構成としている。より具体的には、絶縁膜6を、厚さ400nmのSiN膜と厚さ50nmのSiO膜の積層膜とした。なお、絶縁膜6は、TFT部においてはゲート絶縁膜として機能する。
 また、絶縁膜6の上に形成する酸化物半導体膜は、本実施の形態では、酸化物半導体として、InとGaとZnを含む酸化物(例:InGaZnO)を用いる。より具体的には、In:Ga:Zn:Oの原子組成比が1:1:1:4であるInGaZnOターゲット[In・Ga・2(ZnO)]を用いたスパッタリング法により、InGaZnO膜を形成した。
 また、本実施形態では、第2の絶縁膜として、CVD法を用いて、SiO膜を形成した。O原子を含むSiO膜を用いた理由は、下層の酸化物半導体膜の膜中からのO原子の拡散(放出)による影響を抑制するためである。ここでは、厚さ100nmのSiO膜を形成した。
 また、本実施形態では、第2の導電膜として、厚さ200nmのアルミニウム(Al)合金膜を形成した。第2の導電膜としては、Al合金に限定されず、遮光性のある金属および合金を用いれば良い。
 このようにして絶縁膜6上に積層された、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜の積層体上にフォトレジスト材を塗布し、2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、上記積層体を順次エッチングしてパターニングする。
 まず、第2の導電膜(Al合金膜)をエッチングする。第2の導電膜(Al合金膜)のエッチングは、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法を用いた。この場合、酸化物半導体膜は第2の絶縁膜で覆われているため、エッチングの薬液によるダメージを受けることはない。
 第2の導電膜をエッチングした後、続けて第2の絶縁膜(SiO膜)をエッチングする。このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。ここでは、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングを行った。Oガスを添加することで、エッチング時に第2の絶縁膜の下の酸化物半導体膜に還元反応によるダメージが生じることを抑制することができる。
 第2の絶縁膜をエッチングした後に、続けて酸化物半導体膜(InGaZnO膜)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た。
 その後、フォトレジストパターンを除去する。このようにして、図5および図6に示される各積層体が同一の工程で同時に形成されることとなる。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図7および図8に示されるように、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が形成される。
 便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 なお、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の底面には保護絶縁膜8が露出するが、保護絶縁膜8で覆われた下層の半導体チャネル層7はダメージを受けることはない。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、有機樹脂材料で樹脂系絶縁膜を形成した。具体的には、例えば、感光性を持ったアクリル系の有機樹脂材料をスピンコート法で2.0~3.0μmの厚さとなるように基板1上に塗布して層間絶縁膜16とする。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。
 本実施の形態では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。Oガスを添加することで、エッチング時に保護絶縁膜8の下の酸化物半導体膜7に還元反応によるダメージが生じることを抑制することができる。このエッチングにより、図9および図10に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7が露出する。
 また、第1ゲート端子部コンタクトホール19は絶縁膜6も貫通し、その底面にはAl合金のゲート端子4が露出し、第1ソース配線コンタクトホール10および第1ソース端子部コンタクトホール20の底面には、それぞれAl合金の下層ソース配線15およびソース端子15Tが露出するが、Al合金は、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングではエッチングされないので、これらのパターンはそのまま残存する。
 なお、層間絶縁膜16に用いる樹脂系絶縁膜の材料としては、アクリル系の有機樹脂材料の他、オレフィン系材料、ノボラック系材料、ポリイミド系材料およびシロキサン系材料を用いることもできる。これら塗布型の有機絶縁材料は、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化することも容易であり、配線容量を低く抑えることができる。よってこれらの材料を用いることにより、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり、低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 また、層間絶縁膜16として、樹脂系絶縁膜材料ではなく、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)等の無機系絶縁材料を用いることもできる。これらの無機系縁材料を用いる場合は、フォトレジストパターンをマスクとして、第1ソース配線コンタクトホール10、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が形成される。また、無機系絶縁膜材料と樹脂系絶縁膜材料とを適宜組み合わせて用いても良い。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜を形成する。本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。透明導電膜としては、ITO(酸化インジウム(In)と酸化すず(SnO)の混合比が、例えば90:10(重量%)となっている)を用いる。ここではスパッタリング法により、アルゴン(Ar)に水素(H)を含むガス、例えば、水素(H)ガスまたは水蒸気(HO)などを混合したガスを用い、厚さ100nmのITO膜を非晶質状態で形成した。
  <5回目の写真製版工程>
 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。
 フォトレジストパターンを除去した後、基板1全体を200℃に加熱する。この加熱により、非晶質ITO膜が結晶化し、多結晶ITO膜となる。基板温度は200℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。一方、高温側はTFT基板に形成されている層およびパターンに用いられる材料等の耐熱温度で任意に決めることができる。例えば、本実施の形態であれば、第3の絶縁膜としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良い。
 上述した第3の導電膜のパターニングにより、図11および図12に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24が形成される。
 ここで、ゲート端子取り出し電極25は、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子4と直接接続される。また、ソース電極22は、第2ソース電極コンタクトホール17を介して半導体チャネル層7と直接接続される。また、上層ソース配線26は、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続される。さらにソース配線取り出し電極26Tは、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tと直接接続される。
 次に、ソース電極22等が形成された基板1の上主面全面に第4の導電膜を形成する。本実施の形態では、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を用いる。ここでは、厚さ100nmのAl合金膜を、Arガスを用いたスパッタリング法で形成した。なお、第4の導電膜としては、Al合金に限定されず、遮光性のあるその他の金属および合金を用いても良い。
  <6回目の写真製版工程>
 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。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図1および図2に示されるように、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 以上説明した工程を経て、図1および図2に示したTFT基板100が完成する。なお、液晶表示パネルの組み立ての際は、完成したTFT基板100の表面に配向膜、スペーサを形成する。配向膜は、液晶を配列させるための膜であり、ポリイミド等で構成される。また、別途作製した、カラーフィルタ、対向電極および配向膜等を備えた対向基板を、TFT基板100と貼り合わせる。この際、スペーサによってTFT基板と対向基板との間に隙間が形成され、その隙間に液晶封止することによって、縦電界方式のTNモードあるいはVAモードの液晶表示パネルが形成される。最後に、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成する。
 以上のように、実施の形態1では、チャネル層に高性能の酸化物半導体膜を用いたエッチストッパ型TFTを備えたTFT基板100を、6回の写真製版工程で製造することができる。特にエッチストッパとなる保護絶縁膜8は酸化物半導体膜の形成後に続けて形成されるので、半導体チャネル層7は、その後のTFT製造工程のプロセスダメージによる特性劣化を殆ど受けることがない。このため、酸化物半導体の高性能な特性を維持した状態でTFTのチャネル層として用いることができる。
 また、ソース配線151が、層間絶縁膜を介してそれぞれ独立して形成される下層ソース配線15と上層ソース配線26との2層構造となっており、いわゆる冗長配線となっている。また、上層ソース配線26を層間絶縁膜16に設けられた複数の第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続するようにしたので、一方の配線が断線した場合でも、もう一方の配線で機能を補うことができる。このため、ソース配線151の断線による線状欠陥不良の発生を低減させることができ、製造時の歩留まりおよび製品の信頼性を向上させることができる。
 さらに、下層ソース配線15を、酸化物半導体膜および絶縁膜と連続して形成しているので、下層ソース配線15(第2の導電膜)を密着性良く形成することが可能となり、密着力不足に起因する膜剥がれによる断線不良の発生を低減することができる。これは、特にゲート配線3と下層ソース配線15が交差する領域のゲート配線パターン上の段差部で効果が大きい。
 さらに半導体チャネル層7の下方のゲート電極2による遮光に加えて、半導体チャネル層7の上方においても2層の遮光膜によって、半導体チャネル層7の全領域を遮光する構造となっているので、液晶表示装置動作時のバックライト光および外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)を防止することができる。
 また、上層遮光膜22bおよび23bをMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金などの導電膜で形成し、ソース電極22上およびドレイン電極23上の第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の形成領域に配置することにより、以下の効果も得られる。すなわち、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の側壁部は、それぞれソース電極22と上層遮光膜22b、およびドレイン電極23と上層遮光膜23bとの2層構造となっており、いわゆる冗長配線となっている。従って、当該側壁部において、ソース電極22およびドレイン電極23が断線した場合でも、導電膜で形成された上層遮光膜22bおよび23bで導通機能を補うことができる。このため、ソース電極22およびドレイン電極23の断線による接続不良の発生を低減させることができ、製造時の歩留まりおよび製品の信頼性を向上させることができる。
 また、チャネル領域下層遮光膜9を導電膜で形成し、ソース電極22およびドレイン電極23とは電気的に分離され(短絡しない)、電気的にフローティング(浮遊)の状態とすることにより、半導体チャネル層7に対する静電遮蔽の効果を得ることができ、不特定の外部ノイズ等に起因するTFT特性の変動を抑制することができるので、信頼性を向上させることが可能となる。
 また、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)として、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化され、基板1の主面に対して平坦化作用のある樹脂系絶縁膜を用いていることで、配線容量を低く抑えることができる。よって、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 なお、高開口率化を優先し、ソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップさせる際には、透過画素電極24と同層の上層ソース配線26、特に下層ソース配線15上に冗長して配置される部分、すなわち、隣接する第1ソース配線コンタクトホール10間の上層ソース配線26を省略すると良い。このようにすることで、先に説明したソース配線の断線による線状欠陥不良を低減させる作用は得られなくなるものの、上層ソース配線26と干渉することなく下層ソース配線15上に透過画素電極24をオーバーラップさせた構成となり、より高いレベルでの高開口率化を図ることが可能となる。
 <実施の形態2>
  <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。
 本実施の形態は、実施の形態1のTFT基板の発明の効果を維持しつつ、さらに写真製版工程の回数を減らして効率良く製造することのできる構造および製造方法を提供するものである。
 図13は、実施の形態2に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図14は、図13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200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。
 図13に示すように、TFT基板200において、TFTのゲート電極2はゲート配線3の一部で構成されている。すなわち、ゲート配線3から分岐してTFTの形成領域(TFT部)へ延びた部分がゲート電極2を構成する。本実施の形態では、ゲート電極2となる部分の奥行および幅を、ゲート配線3の幅よりも広くし、ゲート電極2の上方にソース電極22およびドレイン電極23を配設できる大きさとしている。
 ゲート配線3の一方の端部はゲート端子4に電気的に接続されており、ゲート端子4には、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子取り出し電極25が接続されている。なお、ゲート配線3、ゲート端子4には、後に説明するように、遮光性を有する金属または合金、例えばモリブデン(Mo)およびアルミニウム(Al)などの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金で構成される第1の導電膜が使用されている。
 図13に示されるように、ゲート配線3が横方向(X方向)に延在するように配設され、ソース配線151が縦方向(Y方向)に延在するように配設されている。なお、ソース配線151は、下層ソース配線15と上層ソース配線26とで構成されている。
 また、下層ソース配線15の一方の端部はソース端子15Tに接続されており、ソース端子15Tには、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子取り出し電極26Tが接続されている。
 ソース電極22から延在する上層ソース配線26が、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15に接続されることで、ソース電極22が下層ソース配線15に電気的に接続される。また、ドレイン電極23は、画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成している。また、ソース電極22およびドレイン電極23の領域の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが設けられている。
 なお、隣接するゲート配線3および隣接する下層ソース配線15に囲まれた領域が画素領域となるので、TFT基板200では、画素領域がマトリックス状に配列された構成となる。
 次に、図14を用いてTFT基板200の断面構成について説明する。図14に示すように、TFT基板200は、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4が配設されている。
 そして、ゲート電極2およびゲート端子4を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。酸化物半導体膜7はTFTのチャネル層として機能するので、半導体チャネル層7と呼称する場合もある。なお、本実施の形態では、半導体チャネル層7の平面パターンは、平面視においてゲート電極2の平面パターンよりも小さく形成され、半導体チャネル層7の輪郭は、ゲート電極2の輪郭より内側に存在している。なお、半導体チャネル層7の材質は、実施の形態1において説明したものと同じであり、半導体チャネル層にアモルファスシリコンを用いた従来の構成よりも移動度を高めることができる。
 半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本実施の形態では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。また、チャネル領域下層遮光膜9の輪郭は、保護絶縁膜8および半導体チャネル層7の輪郭より内側に存在しており、この点において実施の形態1と異なっているが、これは、製造方法の違いに起因するものである。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。なお、ソース端子15T(下層ソース配線15含む)の輪郭は、絶縁膜14および酸化物半導体膜13の輪郭より内側に存在しており、この点において実施の形態1と異なっているが、これは、製造方法の違いに起因するものである。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図13に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 まず、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を洗浄液または純水を用いて洗浄する。本実施の形態では、厚さ0.6mmのガラス基板を基板1として用いた。そして、洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3等の材料である第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として使用可能な材質は、実施の形態1において説明しており、重複する説明は省略する。本実施の形態では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 また、便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 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。
 本実施の形態では、この2回目の写真製版工程において、「グレートーンマスク」あるいは「ハーフトーンマスク」と呼ばれるハーフ露光マスクを用いた露光(ハーフ露光)を行い、厚さの異なる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利用することで、異なるパターン形状にパターニングするために、本来、2回必要な写真製版工程が共通化されて1回で済んでいる。以下、図19~図22を用いて2回目の写真製版工程についてさらに説明する。
 ゲート電極2、ゲート配線3およびゲート端子4が形成された基板1の上主面全面に第1の絶縁膜を形成する。本実施形態では、CVD法を用いて、窒化シリコン膜(SiN)および酸化シリコン膜(SiO)をこの順で形成して絶縁膜6(第1の絶縁膜)とした。酸化シリコン膜は、酸素(O)原子を含むため、この後の工程で絶縁膜6の上に酸化物半導体膜を形成した場合に、酸化物半導体膜からO原子が絶縁膜6の膜中へと拡散する(放出される)ことによる影響を抑制することができる。一方で、SiO膜は、水分(HO)、水素(H)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)のようなTFT特性に影響を及ぼす不純物元素に対するバリア性(遮断性)が弱い。このため、本実施形態では、SiO膜の下にバリア性に優れるSiN膜を設けた構成としている。より具体的には、絶縁膜6を、厚さ400nmのSiN膜と厚さ50nmのSiO膜の積層膜とした。なお、絶縁膜6は、TFT部においてはゲート絶縁膜として機能する。
 その後、絶縁膜6の上に、チャネル層の材料である酸化物半導体膜7を形成する。本実施の形態では、酸化物半導体として、InとGaとZnを含む酸化物(例:InGaZnO)を用いる。より具体的には、In:Ga:Zn:Oの原子組成比が1:1:1:4であるInGaZnOターゲット[In・Ga・2(ZnO)]を用いたスパッタリング法により、InGaZnO膜を形成した。
 次に、酸化物半導体膜7上に絶縁膜8(第2の絶縁膜)を形成する。本実施形態では、絶縁膜8として、CVD法を用いて、SiO膜を形成した。O原子を含むSiO膜を用いた理由は、下層の酸化物半導体膜7の膜中からのO原子の拡散(放出)による影響を抑制するためである。ここでは、厚さ100nmのSiO膜を形成した。
 次に、絶縁膜8上に導電膜9(第2の導電膜)を形成する。本実施形態では、導電膜9として、厚さ200nmのアルミニウム(Al)合金膜を形成した。第2の導電膜としては、Al合金に限定されず、遮光性のある金属および合金を用いれば良い。
 以上の工程を経て、図19に示されるように、絶縁膜6上に、酸化物半導体膜7、絶縁膜8および導電膜9が積層された積層体が得られる。
 このようにして得られた積層体上にフォトレジスト材を塗布し、2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、上記積層膜を順次エッチングしてパターニングする。
 ここで形成されるフォトレジストパターンは、図20に示されるように、半導体チャネル層7の形成領域に形成されるフォトレジストパターンPR1と、下層ソース配線15および、ソース端子15Tの形成領域に形成されるフォトレジストパターンPR2である。ただし、フォトレジストパターンPR1を形成する際に、ハーフ露光を行うことで、第1ソース電極コンタクトホール11の形成領域上のフォトレジストパターンPR1dと、第1ドレイン電極コンタクトホール12の形成領域上のフォトレジストパターンPR1eの膜厚を、他の部分のフォトレジストパターンPR1a、PR1b、PR1cおよびPR2よりも薄くする。
 次に、フォトレジストパターンPR1およびPR2をマスクとして、導電膜(Al合金膜)9をエッチングする。導電膜9のエッチングは、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。この場合、酸化物半導体膜7は絶縁膜8で覆われているため、エッチングの薬液によるダメージを受けることはない。
 導電膜9をエッチングした後、続けて絶縁膜(SiO膜)8をエッチングする。このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。ここでは、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングを行った。Oガスを添加することで、エッチング時に絶縁膜8の下の酸化物半導体膜7に還元反応によるダメージが生じることを抑制することができる。
 絶縁膜8をエッチングした後に、続けて酸化物半導体膜(InGaZnO膜)7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た。
 このようにして、図21に示されるように、フォトレジストパターンPR1およびPR2の下部に、それぞれ、酸化物半導体膜7、絶縁膜8および導電膜9の積層体のパターンが形成される。
 その後、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンPR1およびPR2の膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンPR1dおよび1eを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンPR1a、PR1b、PR1cおよびPR2は、薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するこれらのフォトレジストパターンPR1およびPR2をマスクとして、再び導電膜9をエッチングすることで、図22に示すように、導電膜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が形成される。このエッチングには、PAN薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、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が形成される。なお、チャネル領域下層遮光膜9の輪郭は、保護絶縁膜8および半導体チャネル層7の輪郭より内側に存在しているが、これは、フォトレジストパターンPR1が薄膜化されて平面視的にも小さくなったためである。
 なお、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の底面には保護絶縁膜8が露出するが、保護絶縁膜8で覆われた下層の半導体チャネル層7はダメージを受けることはない。
 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。
 なお、ソース端子15T(下層ソース配線15含む)の輪郭は、絶縁膜14および酸化物半導体膜13の輪郭より内側に存在しているが、これは、フォトレジストパターンPR2が薄膜化されて平面視的にも小さくなったためである。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、有機樹脂材料で樹脂系絶縁膜を形成した。具体的には、例えば、感光性を持ったアクリル系の有機樹脂材料をスピンコート法で2.0~3.0μmの厚さとなるように基板1上に塗布して層間絶縁膜16とする。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。
 本実施の形態では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。Oガスを添加することで、エッチング時に保護絶縁膜8の下の酸化物半導体膜7に還元反応によるダメージが生じることを抑制することができる。このエッチングにより、図23および図24に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7が露出する。
 また、第1ゲート端子部コンタクトホール19は絶縁膜6も貫通し、その底面にはAl合金のゲート端子4が露出し、第1ソース配線コンタクトホール10および第1ソース端子部コンタクトホール20の底面には、それぞれAl合金の下層ソース配線15およびソース端子15Tが露出するが、Al合金は、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングではエッチングされないので、これらのパターンはそのまま残存する。
 なお、層間絶縁膜16に用いる樹脂系絶縁膜の材料としては、アクリル系の有機樹脂材料の他、オレフィン系材料、ノボラック系材料、ポリイミド系材料およびシロキサン系材料を用いることもできる。これら塗布型の有機絶縁材料は、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化することも容易であり、配線容量を低く抑えることができる。よってこれらの材料を用いることにより、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり、低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 また、層間絶縁膜16として、樹脂系絶縁膜材料ではなく、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)等の無機系絶縁材料を用いることもできる。これらの無機系縁材料を用いる場合は、フォトレジストパターンをマスクとして、第1ソース配線コンタクトホール10、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が形成される。また、無機系絶縁膜材料と樹脂系絶縁膜材料とを適宜組み合わせて用いても良い。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜および第4の導電膜をこの順に積層する。本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。透明導電膜としては、ITO(酸化インジウム(In)と酸化すず(SnO)の混合比が、例えば90:10(重量%)となっている)を用いる。ここではスパッタリング法により、アルゴン(Ar)に水素(H)を含むガス、例えば、水素(H)ガスまたは水蒸気(HO)などを混合したガスを用い、厚さ100nmのITO膜を非晶質状態で形成した。また、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を用いる。ここでは、厚さ100nmのAl合金膜を、Arガスを用いたスパッタリング法で形成した。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第4の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第4の導電膜を除去する。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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第3の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第4の導電膜で覆われない部分の第3の導電膜を除去する。第3の導電膜(非晶質ITO)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃に加熱する。この加熱により、非晶質ITO膜が結晶化し、多結晶ITO膜となる。基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。一方、高温側はTFT基板に形成されている層およびパターンに用いられる材料等の耐熱温度で任意に決めることができる。例えば、本実施の形態であれば、第3の絶縁膜としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、透過画素電極24が形成される領域上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図13および図14に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24が形成される。また、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 ここで、ゲート端子取り出し電極25は、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子4と直接接続される。また、ソース電極22は、第2ソース電極コンタクトホール17を介して半導体チャネル層7と直接接続される。また、上層ソース配線26は、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続される。さらにソース配線取り出し電極26Tは、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tと直接接続される。
 この後、液晶表示パネルの組み立てを行い、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成するが、詳細は実施の形態1において説明しているので説明は割愛する。
 以上のように、実施の形態2では、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、チャネル層に高性能の酸化物半導体膜を用いたエッチストッパ型TFTを備えたTFT基板200を、実施の形態1よりも写真製版工程を最大で2回減らして4回の写真製版工程で製造することができる。
 また、実施の形態1と同様に、エッチストッパとなる保護絶縁膜8は酸化物半導体膜の形成後に続けて形成されるので、半導体チャネル層7は、その後のTFT製造工程のプロセスダメージによる特性劣化を殆ど受けることがない。このため、酸化物半導体の高性能な特性を維持した状態でTFTのチャネル層として用いることができる。
 また、ソース配線151が冗長配線となっており、上層ソース配線26を層間絶縁膜16に設けられた複数の第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続するようにしたので、一方の配線が断線した場合でも、もう一方の配線で機能を補うことができる。このため、ソース配線151の断線による線状欠陥不良の発生を低減させることができ、製造時の歩留まりおよび製品の信頼性を向上させることができる。
 さらに、下層ソース配線15を、酸化物半導体膜および絶縁膜と連続して形成しているので、下層ソース配線15(第2の導電膜)を密着性良く形成することが可能となり、密着力不足に起因する膜剥がれによる断線不良の発生を低減することができる。これは、特にゲート配線3と下層ソース配線15が交差する領域のゲート配線パターン上の段差部で効果が大きい。
 さらに半導体チャネル層7の下方のゲート電極2による遮光に加えて、半導体チャネル層7の上方においても2層の遮光膜によって、半導体チャネル層7の全領域を遮光する構造となっているので、液晶表示装置動作時のバックライト光および外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)を防止することができる。
 また、チャネル領域下層遮光膜9を導電膜で形成し、ソース電極22およびドレイン電極23とは電気的に分離され(短絡しない)、電気的にフローティング(浮遊)の状態とすることにより、半導体チャネル層7に対する静電遮蔽の効果を得ることができ、不特定の外部ノイズ等に起因するTFT特性の変動を抑制することができるので、信頼性を向上させることが可能となる。
 また、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)として、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化され、基板1の主面に対して平坦化作用のある樹脂系絶縁膜を用いていることで、配線容量を低く抑えることができる。よって、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 <変形例>
 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。
  <TFT基板の画素の構成>
 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。
 図25に示すように、TFT基板200Aにおいて、TFTのゲート電極2はゲート配線3の一部で構成されている。すなわち、ゲート配線3から分岐してTFTの形成領域(TFT部)へ延びた部分がゲート電極2を構成する。本実施の形態では、ゲート電極2となる部分の奥行および幅を、ゲート配線3の幅よりも広くし、ゲート電極2の上方にソース電極22およびドレイン電極23を配設できる大きさとしている。また、ゲート配線3に平行して延在するように共通電極5が配設されている。
 ゲート配線3の一方の端部はゲート端子4に電気的に接続されており、ゲート端子4には、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子取り出し電極25が接続されている。なお、ゲート配線3、ゲート端子4および共通電極5には、後に説明するように、遮光性を有する金属または合金、例えばモリブデン(Mo)およびアルミニウム(Al)などの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金で構成される第1の導電膜が使用されている。
 図25に示されるように、ゲート配線3および共通電極5が横方向(X方向)に延在するように配設され、ソース配線151が縦方向(Y方向)に延在するように配設されている。なお、ソース配線151は、下層ソース配線15と上層ソース配線26とで構成されている。
 また、下層ソース配線15の一方の端部はソース端子15Tに接続されており、ソース端子15Tには、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子取り出し電極26Tが接続されている。
 ソース電極22から延在する上層ソース配線26が、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15に接続されることで、ソース電極22が下層ソース配線15に電気的に接続される。また、ドレイン電極23は、画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成している。また、ソース電極22およびドレイン電極23の領域の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが設けられている。
 なお、隣接するゲート配線3および隣接する下層ソース配線15に囲まれた領域が画素領域となるので、TFT基板200Aでは、画素領域がマトリックス状に配列された構成となる。
 次に、図26を用いてTFT基板200Aの断面構成について説明する。図26に示すように、TFT基板200Aは、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4および共通電極5が配設されている。
 そして、ゲート電極2、ゲート端子4および共通電極5を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。酸化物半導体膜7はTFTのチャネル層として機能するので、半導体チャネル層7と呼称する場合もある。なお、本変形例では、半導体チャネル層7の平面パターンは、平面視においてゲート電極2の平面パターンよりも小さく形成され、半導体チャネル層7の輪郭は、ゲート電極2の輪郭より内側に存在している。なお、半導体チャネル層7の材質は、実施の形態1において説明したものと同じであり、半導体チャネル層にアモルファスシリコンを用いた従来の構成よりも移動度を高めることができる。
 半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本変形例では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。
 また、ドレイン電極23は画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成するが、透過画素電極24は平面視において、共通電極部の共通電極5と一部が重なり、絶縁膜6と層間絶縁膜16とを介して画素電位の補助容量が形成される。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図25に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3等の材料である第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として使用可能な材質は、実施の形態1において説明しており、重複する説明は省略する。本変形例では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 また、便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 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。
 なお、絶縁膜6、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜の材質、形成方法およびハーフ露光により形成されたフォトレジストパターンを用いたエッチングについては、実施の形態2において図19~図22を用いて説明しているので説明は割愛する。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。なお、エッチング方法については実施の形態2と同じである。このエッチングにより、図31および図32に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7が露出する。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜および第4の導電膜をこの順に積層する。本変形例では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を使用し、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を使用する。なお、透明導電膜の材質、膜厚および製造方法、Al合金膜の材質、膜厚および製造方法は実施の形態3と同じであるので、説明は割愛する。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第4の導電膜を除去する。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第3の導電膜をシュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第4の導電膜で覆われない部分の第3の導電膜を除去する。
 その後、基板1全体を150℃に加熱して非晶質ITO膜を結晶化して、多結晶ITO膜とする。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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、PAN薬液に対するエッチングダメージ(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、透過画素電極24が形成される領域上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図25および図26に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24が形成される。また、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 この後、液晶表示パネルの組み立てを行い、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成するが、詳細は実施の形態1において説明しているので割愛する。
 以上のように、本変形例では、実施の形態2と同じ効果に加え、共通電極5を設けることで、透過画素電極24に補助容量を加えることができる構成としたので、透過画素電極24に印加された表示信号電位のリークマージンを広げることができる。これにより信号電位の保持不良に起因する表示不良を低減してさらに高品質の液晶表示装置を得ることができる。
 <実施の形態3>
  <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。
 図33は、実施の形態3に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図34は、図33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300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。
 図33に示すように、TFT基板300において、TFTのゲート電極2はゲート配線3の一部で構成されている。すなわち、ゲート配線3から分岐してTFTの形成領域(TFT部)へ延びた部分がゲート電極2を構成する。本実施の形態では、ゲート電極2となる部分の奥行および幅を、ゲート配線3の幅よりも広くし、ゲート電極2の上方にソース電極22およびドレイン電極23を配設できる大きさとしている。
 ゲート配線3の一方の端部はゲート端子4に電気的に接続されており、ゲート端子4には、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子取り出し電極25が接続されている。なお、ゲート配線3、ゲート端子4には、後に説明するように、遮光性を有する金属または合金、例えばモリブデン(Mo)およびアルミニウム(Al)などの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金で構成される第1の導電膜が使用されている。
 図33に示されるように、ゲート配線3が横方向(X方向)に延在するように配設され、ソース配線151が縦方向(Y方向)に延在するように配設されている。なお、ソース配線151は、下層ソース配線15と上層ソース配線26とで構成されている。
 また、下層ソース配線15の一方の端部はソース端子15Tに接続されており、ソース端子15Tには、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子取り出し電極26Tが接続されている。
 ソース電極22から延在する上層ソース配線26が、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15に接続されることで、ソース電極22が下層ソース配線15に電気的に接続される。また、ドレイン電極23は、画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成している。また、ソース電極22およびドレイン電極23の領域の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが設けられている。
 なお、隣接するゲート配線3および隣接する下層ソース配線15に囲まれた領域が画素領域となるので、TFT基板300では、画素領域がマトリックス状に配列された構成となる。
 次に、図34を用いてTFT基板300の断面構成について説明する。図34に示すように、TFT基板300は、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4が配設されている。
 そして、ゲート電極2およびゲート端子4を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。酸化物半導体膜7はTFTのチャネル層として機能するので、半導体チャネル層7と呼称する場合もある。なお、本実施の形態では、半導体チャネル層7の平面パターンは、平面視においてゲート電極2の平面パターンよりも小さく形成され、半導体チャネル層7の輪郭は、ゲート電極2の輪郭より内側に存在している。なお、半導体チャネル層7の材質は、実施の形態1において説明したものと同じであり、半導体チャネル層にアモルファスシリコンを用いた従来の構成よりも移動度を高めることができる。
 半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本実施の形態では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。また、チャネル領域下層遮光膜9の輪郭は、保護絶縁膜8および半導体チャネル層7の輪郭より内側に存在しており、この点において実施の形態1と異なっているが、これは、製造方法の違いに起因するものである。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。なお、ソース端子15T(下層ソース配線15含む)の輪郭は、絶縁膜14および酸化物半導体膜13の輪郭より内側に存在しており、この点において実施の形態1と異なっているが、これは、製造方法の違いに起因するものである。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において少なくとも一部が第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも外側に位置するように配設されると共に、半導体チャネル層7の表面、およびチャネル領域下層遮光膜9の少なくとも一部の領域(本実施の形態では下層遮光膜9aの領域)の表面の両方が露出するように形成される。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。
 この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、ドレイン電極23は、半導体チャネル層7に接続されると共に、下層遮光膜9aにも直接接続されている。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図33に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 まず、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を洗浄液または純水を用いて洗浄する。本実施の形態では、厚さ0.6mmのガラス基板を基板1として用いた。そして、洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3等の材料である第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として使用可能な材質は、実施の形態1において説明しており、重複する説明は省略する。本実施の形態では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 なお、絶縁膜6、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜の材質、形成方法およびハーフ露光により形成されたフォトレジストパターンを用いたエッチングについては、実施の形態2において図19~図22を用いて説明しているので説明は割愛する。
 また、チャネル領域下層遮光膜9の輪郭は、保護絶縁膜8および半導体チャネル層7の輪郭より内側に存在しているが、これは、フォトレジストパターンが薄膜化されて平面視的にも小さくなったためである。
 また、便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 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。
 なお、ソース端子15T(下層ソース配線15含む)の輪郭は、絶縁膜14および酸化物半導体膜13の輪郭より内側に存在しているが、これは、フォトレジストパターンが薄膜化されて平面視的にも小さくなったためである。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、有機樹脂材料で樹脂系絶縁膜を形成した。具体的には、例えば、感光性を持ったアクリル系の有機樹脂材料をスピンコート法で2.0~3.0μmの厚さとなるように基板1上に塗布して層間絶縁膜16とする。なお、層間絶縁膜16の材質および製造方法は実施の形態1で説明しており、その効果も同じであるので説明は割愛する。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。
 本実施の形態では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。Oガスを添加することで、エッチング時に保護絶縁膜8の下の酸化物半導体膜7に還元反応によるダメージが生じることを抑制することができる。このエッチングにより、図39および図40に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17の底面には半導体チャネル層7が露出する。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7およびチャネル領域下層遮光膜9の一部(本実施の形態では下層遮光膜9a)が露出する。
 また、第1ゲート端子部コンタクトホール19の底面にはAl合金のゲート端子4が露出し、第1ソース配線コンタクトホール10および第1ソース端子部コンタクトホール20の底面には、それぞれAl合金の下層ソース配線15およびソース端子15Tが露出するが、Al合金は、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングではエッチングされないので、これらのパターンはそのまま残存する。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜および第4の導電膜をこの順に積層する。本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を使用し、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を使用する。なお、透明導電膜の材質、膜厚および製造方法、Al合金膜の材質、膜厚および製造方法は実施の形態1と同じであるので、説明は割愛する。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第4の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第4の導電膜を除去する。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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第3の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第4の導電膜で覆われない部分の第3の導電膜を除去する。第3の導電膜(非晶質ITO)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃に加熱する。この加熱により、非晶質ITO膜が結晶化し、多結晶ITO膜となる。基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。一方、高温側はTFT基板に形成されている層およびパターンに用いられる材料等の耐熱温度で任意に決めることができる。例えば、本実施の形態であれば、第3の絶縁膜としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、透過画素電極24が形成される領域上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図33および図34に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24が形成される。また、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 ここで、ゲート端子取り出し電極25は、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子4と直接接続される。また、ソース電極22は、第2ソース電極コンタクトホール17を介して半導体チャネル層7と直接接続される。また、上層ソース配線26は、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続される。さらにソース配線取り出し電極26Tは、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tと直接接続される。
 この後、液晶表示パネルの組み立てを行い、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成するが、詳細は実施の形態1において説明しているので割愛する。
 以上のように、実施の形態3では、チャネル層に高性能の酸化物半導体膜を用いたエッチストッパ型TFTを備えたTFT基板300を、実施の形態1よりも写真製版工程を最大で2回減らして4回の写真製版工程で製造することができる。また、実施の形態1と同様に、エッチストッパとなる保護絶縁膜8は酸化物半導体膜の形成後に続けて形成されるので、半導体チャネル層7は、その後のTFT製造工程のプロセスダメージによる特性劣化を殆ど受けることがない。このため、酸化物半導体の高性能な特性を維持した状態でTFTのチャネル層として用いることができる。
 また、ソース配線151が冗長配線となっており、上層ソース配線26を層間絶縁膜16に設けられた複数の第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続するようにしたので、一方の配線が断線した場合でも、もう一方の配線で機能を補うことができる。このため、ソース配線151の断線による線状欠陥不良の発生を低減させることができ、製造時の歩留まりおよび製品の信頼性を向上させることができる。
 さらに、下層ソース配線15を、酸化物半導体膜および絶縁膜と連続して形成しているので、下層ソース配線15(第2の導電膜)を密着性良く形成することが可能となり、密着力不足に起因する膜剥がれによる断線不良の発生を低減することができる。これは、特にゲート配線3と下層ソース配線15が交差する領域のゲート配線パターン上の段差部で効果が大きい。
 さらに半導体チャネル層7の下方のゲート電極2による遮光に加えて、半導体チャネル層7の上方においても2層の遮光膜によって、半導体チャネル層7の全領域を遮光する構造となっているので、液晶表示装置動作時のバックライト光および外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)を防止することができる。
 また、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)として、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化され、基板1の主面に対して平坦化作用のある樹脂系絶縁膜を用いていることで、配線容量を低く抑えることができる。よって、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 さらに、チャネル領域下層遮光膜9を導電膜で形成し、ドレイン電極23および透過画素電極24と直接接続するようにしたので、透過画素電極24の電位がチャネル領域BC上でバイアス電位として印加される。これにより、表示画素を構成する複数のTFTの閾値電圧(Vth)のバラツキが低減されるとともに、不特定の外部ノイズ等に起因するTFT特性の変動を抑制することができるので、さらに表示特性向上や信頼性を向上させることが可能となる。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、ドレイン電極23ではなく、ソース電極22と直接接続する構成としても良い。
 <変形例>
 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。
  <TFT基板の画素の構成>
 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。
 図41に示すように、TFT基板300Aにおいて、TFTのゲート電極2はゲート配線3の一部で構成されている。すなわち、ゲート配線3から分岐してTFTの形成領域(TFT部)へ延びた部分がゲート電極2を構成する。本実施の形態では、ゲート電極2となる部分の奥行および幅を、ゲート配線3の幅よりも広くし、ゲート電極2の上方にソース電極22およびドレイン電極23を配設できる大きさとしている。また、ゲート配線3に平行して延在するように共通電極5が配設されている。
 ゲート配線3の一方の端部はゲート端子4に電気的に接続されており、ゲート端子4には、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子取り出し電極25が接続されている。なお、ゲート配線3、ゲート端子4および共通電極5には、後に説明するように、遮光性を有する金属または合金、例えばモリブデン(Mo)およびアルミニウム(Al)などの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金で構成される第1の導電膜が使用されている。
 図41に示されるように、ゲート配線3および共通電極5が横方向(X方向)に延在するように配設され、ソース配線151が縦方向(Y方向)に延在するように配設されている。なお、ソース配線151は、下層ソース配線15と上層ソース配線26とで構成されている。
 また、下層ソース配線15の一方の端部はソース端子15Tに接続されており、ソース端子15Tには、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子取り出し電極26Tが接続されている。
 ソース電極22から延在する上層ソース配線26が、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15に接続されることで、ソース電極22が下層ソース配線15に電気的に接続される。また、ドレイン電極23は、画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成している。また、ソース電極22およびドレイン電極23の領域の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが設けられている。
 なお、隣接するゲート配線3および隣接する下層ソース配線15に囲まれた領域が画素領域となるので、TFT基板200Aでは、画素領域がマトリックス状に配列された構成となる。
 次に、図42を用いてTFT基板200Aの断面構成について説明する。図42に示すように、TFT基板200Aは、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4および共通電極5が配設されている。
 そして、ゲート電極2、ゲート端子4および共通電極5を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。酸化物半導体膜7はTFTのチャネル層として機能するので、半導体チャネル層7と呼称する場合もある。なお、本実施の形態では、半導体チャネル層7の平面パターンは、平面視においてゲート電極2の平面パターンよりも小さく形成され、半導体チャネル層7の輪郭は、ゲート電極2の輪郭より内側に存在している。なお、半導体チャネル層7の材質は、実施の形態1において説明したものと同じであり、半導体チャネル層にアモルファスシリコンを用いた従来の構成よりも移動度を高めることができる。
 半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本実施の形態では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において少なくとも一部が第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも外側に位置するように配設されると共に、半導体チャネル層7の表面、およびチャネル領域下層遮光膜9の少なくとも一部の領域(本実施の形態では下層遮光膜9aの領域)の表面の両方が露出するように形成される。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、ドレイン電極23は、半導体チャネル層7に接続されると共に、下層遮光膜9aにも直接接続されている。
 また、ドレイン電極23は画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成するが、透過画素電極24は平面視において、共通電極部の共通電極5と一部が重なり、絶縁膜6と層間絶縁膜16とを介して画素電位の補助容量が形成される。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図41に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 その後、実施の形態3において図37~図40を用いて説明した、2回目から4回目の写真製版工程と同様の工程を経ることで、図41および図42に示すTFT基板300Aを得ることができる。
 この後、液晶表示パネルの組み立てを行い、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成するが、詳細は実施の形態1において説明しているので割愛する。
 以上のように、本変形例では、実施の形態3と同じ効果に加え、共通電極5を設けることで、透過画素電極24に補助容量を加えることができる構成としたので、透過画素電極24に印加された表示信号電位のリークマージンを広げることができる。これにより信号電位の保持不良に起因する表示不良を低減してさらに高品質の液晶表示装置を得ることができる。
 <実施の形態4>
 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。
  <TFT基板の画素の構成>
 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。
 図43は、実施の形態4に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図44は、図43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。
 図43に示すように、TFT基板400において、TFTのゲート電極2はゲート配線3の一部で構成されている。すなわち、ゲート配線3から分岐してTFTの形成領域(TFT部)へ延びた部分がゲート電極2を構成する。本実施の形態では、ゲート電極2となる部分の奥行および幅を、ゲート配線3の幅よりも広くし、ゲート電極2の上方にソース電極22およびドレイン電極23を配設できる大きさとしている。
 ゲート配線3の一方の端部はゲート端子4に電気的に接続されており、ゲート端子4には、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子取り出し電極25が接続されている。そして、ゲート端子取り出し電極25には、第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して上方のゲート端子パッド34が接続されている。なお、ゲート配線3、ゲート端子4には、後に説明するように、遮光性を有する金属または合金、例えばモリブデン(Mo)およびアルミニウム(Al)などの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金で構成される第1の導電膜が使用されている。
 図43に示されるように、ゲート配線3が横方向(X方向)に延在するように配設され、ソース配線151が縦方向(Y方向)に延在するように配設されている。なお、ソース配線151は、下層ソース配線15と上層ソース配線26とで構成されている。
 また、下層ソース配線15の一方の端部はソース端子15Tに接続されており、ソース端子15Tには、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子取り出し電極26Tが接続されている。そして、ソース取り出し電極26Tには、第2ソース端子部コンタクトホール30を介して上方のソース端子パッド35が接続されている。
 ソース電極22から延在する上層ソース配線26が、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15に接続されることで、ソース電極22が下層ソース配線15に電気的に接続される。また、ドレイン電極23は、画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成している。また、ソース電極22およびドレイン電極23の領域の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが設けられている。
 そして、透過画素電極24に対向するように複数のスリット開口部SLを有する対向電極32(第5の導電膜)が設けられており、横方向(X方向)において隣り合う対向電極32どうしは、ソース配線151上を跨いで互いに接続されている。
 なお、隣接するゲート配線3および隣接する下層ソース配線15に囲まれた領域が画素領域となるので、TFT基板400では、画素領域がマトリックス状に配列された構成となる。
 次に、図44を用いてTFT基板400の断面構成について説明する。図44に示すように、TFT基板400は、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4が配設されている。
 そして、ゲート電極2およびゲート端子4を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。酸化物半導体膜7はTFTのチャネル層として機能するので、半導体チャネル層7と呼称する場合もある。なお、本実施の形態では、半導体チャネル層7の平面パターンは、平面視においてゲート電極2の平面パターンよりも小さく形成され、半導体チャネル層7の輪郭は、ゲート電極2の輪郭より内側に存在している。なお、半導体チャネル層7の材質は、実施の形態1~3において説明したものと同じであり、半導体チャネル層にアモルファスシリコンを用いた従来の構成よりも移動度を高めることができる。
 半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本実施の形態では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図43に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 そして、ソース電極22、ドレイン電極23、透過画素電極24および上層遮光膜22b、23bを覆うように基板1全体に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)が形成され、層間絶縁膜27上には対向電極32(第5の導電膜)が設けられている。対向電極32は、図43に示すように、平面視において、下方の透過画素電極24と重なるように配設される。本実施の形態においては、対向電極32は横方向(X方向)に隣接する画素間を跨ぐように連続した形状で形成されており、表示領域の端縁部(図示せず)において対向電極32に一定の共通電位が供給されるように構成されている。また、対向電極32にはスリット開口部SLが設けられており、透過画素電極24と対向電極32との間に電圧が印加されると、対向電極32の上方において基板1主面に対して略水平方向の電界を透過画素電極24との間に発生させることが可能となっている。なお、本実施の形態では対向電極32にスリット状の開口部を形成した構成を示したが、複数のスリットの一方端間が繋がった櫛歯状の開口部を形成するようにしても良い。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。そして、そして、ソース取り出し電極26Tには、層間絶縁膜27を貫通する第2ソース端子部コンタクトホール30を介して上方のソース端子パッド35が、平面視的に重なるように接続されている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。そして、ゲート端子取り出し電極25には、層間絶縁膜27を貫通する第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して上方のゲート端子パッド34が、平面視的に重なるように接続されている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。
 また、ソース端子パッド35およびゲート端子パッド34は、TFT部の対向電極32と同層の第5の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 まず、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を洗浄液または純水を用いて洗浄する。本実施の形態では、厚さ0.6mmのガラス基板を基板1として用いた。そして、洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3等の材料である第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として使用可能な材質は、実施の形態1において説明しており、重複する説明は省略する。本実施の形態では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 また、便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残る下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 また、チャネル領域下層遮光膜9の輪郭は、保護絶縁膜8および半導体チャネル層7の輪郭より内側に存在しているが、これは、フォトレジストパターンが薄膜化されて平面視的にも小さくなったためである。
 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。
 なお、ソース端子15T(下層ソース配線15含む)の輪郭は、絶縁膜14および酸化物半導体膜13の輪郭より内側に存在しているが、これは、フォトレジストパターンが薄膜化されて平面視的にも小さくなったためである。
 なお、絶縁膜6、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜の材質、形成方法およびハーフ露光により形成されたフォトレジストパターンを用いたエッチングについては、実施の形態2において図19~図22を用いて説明しているので説明は割愛する。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、有機樹脂材料で樹脂系絶縁膜を形成した。具体的には、例えば、感光性を持ったアクリル系の有機樹脂材料をスピンコート法で2.0~3.0μmの厚さとなるように基板1上に塗布して層間絶縁膜16とする。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。
 本実施の形態では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。Oガスを添加することで、エッチング時に保護絶縁膜8の下の酸化物半導体膜7に還元反応によるダメージが生じることを抑制することができる。このエッチングにより、図49および図50に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7が露出する。
 また、第1ゲート端子部コンタクトホール19の底面にはAl合金のゲート端子4が露出し、第1ソース配線コンタクトホール10および第1ソース端子部コンタクトホール20の底面には、それぞれAl合金の下層ソース配線15およびソース端子15Tが露出するが、Al合金は、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングではエッチングされないので、これらのパターンはそのまま残存する。
 なお、層間絶縁膜16に用いる樹脂系絶縁膜の材料としては、アクリル系の有機樹脂材料の他、オレフィン系材料、ノボラック系材料、ポリイミド系材料およびシロキサン系材料を用いることもできる。これら塗布型の有機絶縁材料は、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化することも容易であり、配線容量を低く抑えることができる。よってこれらの材料を用いることにより、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり、低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 また、層間絶縁膜16として、樹脂系絶縁膜材料ではなく、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)等の無機系絶縁材料を用いることもできる。これらの無機系縁材料を用いる場合は、フォトレジストパターンをマスクとして、第1ソース配線コンタクトホール10、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が形成される。また、無機系絶縁膜材料と樹脂系絶縁膜材料とを適宜組み合わせて用いても良い。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜および第4の導電膜をこの順に積層する。本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。透明導電膜としては、ITO(酸化インジウム(In)と酸化すず(SnO)の混合比が、例えば90:10(重量%)となっている)を用いる。ここではスパッタリング法により、アルゴン(Ar)に水素(H)を含むガス、例えば、水素(H)ガスまたは水蒸気(HO)などを混合したガスを用い、厚さ100nmのITO膜を非晶質状態で形成した。また、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を用いる。ここでは、厚さ100nmのAl合金膜を、Arガスを用いたスパッタリング法で形成した。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 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。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第4の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第4の導電膜を除去する。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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第3の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第4の導電膜で覆われない部分の第3の導電膜を除去する。第3の導電膜(非晶質ITO膜)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃に加熱する。この加熱により、非晶質ITO膜が結晶化し、多結晶ITO膜となる。基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。また高温側は用いるフォトレジスト材料等の耐熱温度で任意に決めれば良い。例えば、本実施の形態であれば、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、透過画素電極24が形成される領域上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図51および図52に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24が形成される。また、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 ここで、ゲート端子取り出し電極25は、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子4と直接接続される。また、ソース電極22は、第2ソース電極コンタクトホール17を介して半導体チャネル層7と直接接続される。また、上層ソース配線26は、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続される。さらにソース配線取り出し電極26Tは、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tと直接接続される。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、CVD法を用いて、厚さ400nmの窒化シリコン膜(SiN)を形成した。
  <5回目の写真製版工程>
 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。
 このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。本実施の形態では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図51および図52に示されるように、ゲート端子取り出し電極25およびソース配線取り出し電極26T上の層間絶縁膜27が除去されて、それぞれ第2ゲート端子部コンタクトホール29および第2ソース端子部コンタクトホール30が形成される。
 その後、対向電極32の材料である第5の導電膜340を、図53に示すように第2ゲート端子部コンタクトホール29内、および第2ソース端子部コンタクトホール内を含めて、層間絶縁膜27の上面全体に形成する。本実施の形態では、この第5の導電膜として、第3の導電膜の透明導電膜と同じ、厚さ100nmの非晶質ITO膜をスパッタリング法で形成した。
  <6回目の写真製版工程>
 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。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図43および図44に示されるように、透明導電膜の非晶質ITO膜で構成されるスリット開口部を有する対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35が形成される。ゲート端子パッド34は、第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して下方のゲート端子取り出し電極25と直接接続されている。またソース端子パッド35は、第2ソース端子部コンタクトホール30を介して下方のソース端子取り出し電極26Tと直接接続されている。
 その後、基板1全体を200℃で加熱し、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を構成する非晶質ITO膜を多結晶化させることで、図43および図44に示したTFT基板400が完成する。
 なお、液晶表示パネルの組み立ての際は、完成したTFT基板400の表面に配向膜、スペーサを形成する。配向膜は、液晶を配列させるための膜であり、ポリイミド等で構成される。また、別途作製した、カラーフィルタ、対向電極および配向膜等を備えた対向基板を、TFT基板400と貼り合わせる。この際、スペーサによってTFT基板と対向基板との間に隙間が形成され、その隙間に液晶封止することによって、横電界方式の光透過型のFFSモードの液晶表示パネルが形成される。最後に、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成する。
 以上のように、実施の形態4では、チャネル層に高性能の酸化物半導体膜を用いたエッチストッパ型のFFSモードの液晶表示装置に用いられるTFT基板400を、6回の写真製版工程で製造することができる。特にエッチストッパとなる保護絶縁膜8は酸化物半導体膜の形成後に続けて形成されるので、半導体チャネル層7は、その後のTFT製造工程のプロセスダメージによる特性劣化を殆ど受けることがない。このため、酸化物半導体の高性能な特性を維持した状態でTFTのチャネル層として用いることができる。
 また、ソース配線151が、層間絶縁膜を介してそれぞれ独立して形成される下層ソース配線15と上層ソース配線26との2層構造となっており、いわゆる冗長配線となっている。また、上層ソース配線26を層間絶縁膜16に設けられた複数の第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続するようにしたので、一方の配線が断線した場合でも、もう一方の配線で機能を補うことができる。このため、ソース配線151の断線による線状欠陥不良の発生を低減させることができ、製造時の歩留まりおよび製品の信頼性を向上させることができる。
 さらに、下層ソース配線15を、酸化物半導体膜および絶縁膜と連続して形成しているので、下層ソース配線15(第2の導電膜)を密着性良く形成することが可能となり、密着力不足に起因する膜剥がれによる断線不良の発生を低減することができる。これは、特にゲート配線3と下層ソース配線15が交差する領域のゲート配線パターン上の段差部で効果が大きい。
 さらに半導体チャネル層7の下方のゲート電極2による遮光に加えて、半導体チャネル層7の上方においても2層の遮光膜によって、半導体チャネル層7の全領域を遮光する構造となっているので、液晶表示装置動作時のバックライト光および外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)を防止することができる。
 また、チャネル領域下層遮光膜9を導電膜で形成し、ソース電極22およびドレイン電極23とは電気的に分離され(短絡しない)、電気的にフローティング(浮遊)の状態とすることにより、半導体チャネル層7に対する静電遮蔽の効果を得ることができ、不特定の外部ノイズ等に起因するTFT特性の変動を抑制することができるので、信頼性を向上させることが可能となる。
 また、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)として、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化され、基板1の主面に対して平坦化作用のある樹脂系絶縁膜を用いていることで、配線容量を低く抑えることができる。よって、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 なお、高開口率化を優先し、ソース配線上に透過画素電極24および対向電極(共通電極)32をオーバーラップさせる際には、透過画素電極24と同層の上層ソース配線26、特に下層ソース配線15上に冗長して配置される部分、すなわち、隣接する第1ソース配線コンタクトホール10間の上層ソース配線26を省略すると良い。このようにすることで、先に説明したソース配線の断線による線状欠陥不良を低減させる作用は得られなくなるものの、上層ソース配線26と干渉することなく下層ソース配線15上に透過画素電極24および対向電極32をオーバーラップさせた構成となり、より高いレベルでのFFSモードの液晶表示装置の高開口率化を図ることが可能となる。
  <最上層遮光膜の形成>
 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。
 より具体的には、層間絶縁膜27の上面全体に第5の導電膜(非晶質ITO膜)を形成した後、第6の導電膜として遮光性のAl合金膜を形成して積層膜とし、その上に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、これをマスクとして第6の導電膜(Al合金膜)と第5の導電膜(非晶質ITO膜)とを順次エッチングし、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を形成する。また、TFT部のチャネル領域上方に、ITO膜で構成される最上層遮光膜33とAl合金膜で構成される最上層遮光膜33bとの積層膜を同時に形成する。これにより、製造工程を削減することができる。
 この場合、ハーフ露光により形成される厚さの異なるフォトレジストパターンは、第5および第6の導電膜を残して最上層遮光膜33および33bのパターンを形成したい部分は膜厚を厚くする。なお、第6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、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、これらが形成される領域上の第6の導電膜は除去されないようにしておく。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第6の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第6の導電膜を除去する。第6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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第5の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第6の導電膜で覆われない部分の第4の導電膜を除去する。第6の導電膜(非晶質ITO)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃で加熱し、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および最上層遮光膜33を構成する非晶質ITO膜を多結晶化させる。なお、基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。一方、高温側はTFT基板に形成されている層およびパターンに用いられる材料等の耐熱温度で任意に決めることができる。例えば、本実施の形態であれば、第3の絶縁膜としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第6の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、対向電極32上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図54および図55に示されるように、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および33bが形成されたTFT基板401が得られる。
 TFT基板401では、半導体チャネル層7の上方を、下層遮光膜9a、9b、9cおよび上層遮光膜22b、23bに加えて、最上層遮光膜33および33bを含めた3層の遮光膜によって、平面視におけるチャネル層の上方を完全に遮光できる構造となるので、液晶表示装置動作時のバックライト光や外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)をさらに抑制することができる。
 <変形例>
 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。
  <TFT基板の画素の構成>
 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。
 図56に示すように、TFT基板400Aにおいては、TFT基板400の構成に加えて、ゲート配線3に平行して延在するように配設された、ゲート配線3と同じ第1の導電膜で形成された共通電極5を備えた構成となっている。共通電極5は画素部において透過画素電極24の補助容量を形成するとともに、画素部における対向電極32に一定の共通電位を供給する。このため、対向電極32は、画素部ごとに独立しており、第1共通電極部コンタクトホール21内に設けられた共通電極取り出し電極28を介して共通電極5に電気的に接続されている。
 次に、図57を用いてTFT基板400Aの断面構成について説明する。図57に示すように、TFT基板400Aは、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4および共通電極5が配設されている。
 そして、ゲート電極2、ゲート端子4および共通電極5を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、共通電極部においては、平面視において下方の共通電極5のパターンと重なる領域に層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通して共通電極5に達する第1共通電極部コンタクトホール21が設けられている。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。
 また、ドレイン電極23から延在する透過画素電極24は、平面視において、共通電極形成領域で下方の共通電極5と一部が重なるように設けられ、絶縁膜6と層間絶縁膜16とを介して画素電位の補助容量が形成される。
 また、第1共通電極部コンタクトホール21内には、第3の導電膜として形成される共通電極取り出し電極28が、下方の共通電極5に直接接続するように設けられている。なお、共通電極取り出し電極28は、ソース電極22およびドレイン電極23(透過画素電極24含む)と互いに電気的に接続されない(短絡しない)ように、これらから離間されたパターンとして形成される。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられ、図56に示されるように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。
 そして、ソース電極22、ドレイン電極23、透過画素電極24、上層遮光膜22b、23bおよび共通電極取り出し電極28を覆うように基板1全体に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)が形成されている。なお、共通電極部においては層間絶縁膜27には、第2共通電極部コンタクトホール31が設けられている。第2共通電極部コンタクトホール31は、平面視において下方の共通電極5および共通電極取り出し電極28のパターンと重なる領域に配設され、下層の共通電極取り出し電極28の表面が露出するように形成される。
 層間絶縁膜27上には対向電極32(第5の導電膜)が設けられている。対向電極32は、図57に示すように、第2共通電極部コンタクトホール31を介して下層の共通電極取り出し電極28に直接接続されるように設けられており、共通電極取り出し電極28を介して下方の共通電極5に電気的に接続され、一定の共通電位が対向電極32に供給されるように構成されている。
  <製造方法>
 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。
 洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3および共通電極5等の材料である第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として使用可能な材質は、実施の形態4において説明しており、重複する説明は省略する。本変形例では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 また、便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 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。
 なお、絶縁膜6、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜の材質、形成方法およびハーフ露光により形成されたフォトレジストパターンを用いたエッチングについては、実施の形態2において図19~図22を用いて説明しているので説明は割愛する。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成する。本変形例では、有機樹脂材料で樹脂系絶縁膜を形成した。具体的には、例えば、感光性を持ったアクリル系の有機樹脂材料をスピンコート法で2.0~3.0μmの厚さとなるように基板1上に塗布して層間絶縁膜16とする。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。このエッチングでは、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングを行う。このエッチングにより、図62および図63に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7が露出する。
 また、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1共通電極部コンタクトホール21は絶縁膜6も貫通し、それぞれの底面にはAl合金のゲート端子4および共通電極5が露出し、第1ソース配線コンタクトホール10および第1ソース端子部コンタクトホール20の底面には、それぞれAl合金の下層ソース配線15およびソース端子15Tが露出するが、Al合金は、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングではエッチングされないので、これらのパターンはそのまま残存する。
 なお、層間絶縁膜16に用いる樹脂系絶縁膜の材料としては、アクリル系の有機樹脂材料の他、オレフィン系材料、ノボラック系材料、ポリイミド系材料およびシロキサン系材料を用いることもできる。これら塗布型の有機絶縁材料は、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化することも容易であり、配線容量を低く抑えることができる。よってこれらの材料を用いることにより、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり、低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 また、層間絶縁膜16として、樹脂系絶縁膜材料ではなく、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)等の無機系絶縁材料を用いることもできる。これらの無機系縁材料を用いる場合は、フォトレジストパターンをマスクとして、第1ソース配線コンタクトホール10、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が形成される。また、無機系絶縁膜材料と樹脂系絶縁膜材料とを適宜組み合わせて用いても良い。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜および第4の導電膜をこの順に積層する。本変形例では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を使用し、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を使用する。なお、透明導電膜の材質、膜厚および製造方法、Al合金膜の材質、膜厚および製造方法は実施の形態4と同じであるので、説明は割愛する。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第4の導電膜を除去する。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第3の導電膜をシュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第4の導電膜で覆われない部分の第3の導電膜を除去する。
 その後、基板1全体を150℃に加熱して非晶質ITO膜を結晶化して、多結晶ITO膜とする。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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、PAN薬液に対するエッチングダメージ(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、透過画素電極24および共通電極取り出し電極28が形成される領域上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図64および図65に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24、共通電極取り出し電極28が形成される。なお、共通電極取り出し電極28は、透過画素電極24とは電気的に分離された独立パターンとして形成される。また、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 ここで、ゲート端子取り出し電極25は、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子4と直接接続される。また、ソース電極22は、第2ソース電極コンタクトホール17を介して半導体チャネル層7と直接接続される。また、上層ソース配線26は、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続される。さらにソース配線取り出し電極26Tは、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tと直接接続される。そして共通電極取り出し電極28は、第1共通電極部コンタクトホール21を介して共通電極5と直接接続される。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、CVD法を用いて、厚さ400nmの窒化シリコン膜(SiN)を形成した。
  <5回目の写真製版工程>
 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。
 このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。本変形例では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図66および図67に示されるように、ゲート端子取り出し電極25、ソース配線取り出し電極26Tおよび共通電極取り出し電極28上の層間絶縁膜27が除去されて、それぞれ第2ゲート端子部コンタクトホール29、第2ソース端子部コンタクトホール30および第2共通電極部コンタクトホール31が形成される。
 その後、対向電極32の材料である第5の導電膜340を、図68に示すように第2ゲート端子部コンタクトホール29内、第2ソース端子部コンタクトホール内および第2共通電極部コンタクトホール31内を含めて、層間絶縁膜27の上面全体に形成する。本変形例では、この第5の導電膜として、第3の導電膜の透明導電膜と同じ、厚さ100nmの非晶質ITO膜をスパッタリング法で形成した。
  <6回目の写真製版工程>
 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。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図56および図57に示されるように、透明導電膜の非晶質ITO膜で構成されるスリット開口部を有する対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35が形成される。ゲート端子パッド34は、第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して下方のゲート端子取り出し電極25と直接接続されている。またソース端子パッド35は、第2ソース端子部コンタクトホール30を介して下方のソース端子取り出し電極26Tと直接接続されている。また、対向電極32は、第2共通電極部コンタクトホール31を介して下層の共通電極取り出し電極28に直接接続されている。
 その後、基板1全体を200℃で加熱し、スリット開口部を有する対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35である非晶質ITO膜を多結晶化させる。以上により、図56および図57に示した本変形例の形態のTFT基板400Aが完成する。
 この後、液晶表示パネルの組み立てを行い、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成するが、詳細は実施の形態1において説明しているので割愛する。
 以上のように、本変形例では、実施の形態4と同じ効果に加え、共通電極5を設けることで、透過画素電極24に補助容量を加えることができる構成としたので、透過画素電極24に印加された表示信号電位のリークマージンを広げることができる。これにより信号電位の保持不良に起因する表示不良を低減してさらに高品質の液晶表示装置を得ることができる。
 また、対向電極32が、画素ごとに設けられた第1共通電極部コンタクトホール21および第2共通電極部コンタクトホール31を介して下方の共通電極5に電気的に直接接続されているので、各画素に確実に一定の共通電位信号が供給されるように構成されるため、点欠陥のような表示不良の発生を低減させることができる。
 また、対向電極32のパターンを各画素で独立したパターンとするのではなく、実施の形態4の図43に示したように、対向電極32を少なくとも横方向に隣接する画素間を跨ぐように連続した形状で形成して、表示領域の端部(図示せず)から一定の共通電位が供給されるように構成しても良い。この場合は、共通電極5と表示領域の端部との両方から対向電極32に一定の共通電位が供給されることになるので、一方が断線不良を起こした場合でも、他方から共通電位が供給されるので、点欠陥、線欠陥などの表示不良の発生を防止する効果がさらに高まる。
  <最上層遮光膜の形成>
 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。
 より具体的には、層間絶縁膜27の上面全体に第5の導電膜(非晶質ITO膜)を形成した後、第6の導電膜として遮光性のAl合金膜を形成して積層膜とし、その上に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、これをマスクとして第6の導電膜(Al合金膜)と第5の導電膜(非晶質ITO膜)とを順次エッチングし、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を形成すると共に、TFT部のチャネル領域上方に、ITO膜で構成される最上層遮光膜33とAl合金膜で構成される最上層遮光膜33bとの積層膜を形成する。
 この場合、ハーフ露光により形成される厚さの異なるフォトレジストパターンは、第5および第6の導電膜を残して最上層遮光膜33および33bのパターンを形成したい部分は膜厚を厚くする。なお、第6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、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、これらが形成される領域上の第6の導電膜は除去されないようにしておく。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第6の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第6の導電膜を除去する。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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第5の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第6の導電膜で覆われない部分の第4の導電膜を除去する。第4の導電膜(非晶質ITO)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃で加熱し、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および最上層遮光膜33を構成する非晶質ITO膜を多結晶化させる。なお、基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。一方、高温側はTFT基板に形成されている層およびパターンに用いられる材料等の耐熱温度で任意に決めることができる。例えば、本実施の形態であれば、第3の絶縁膜としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第6の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、対向電極32上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図69および図70に示されるように、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および33bが形成されたTFT基板402が得られる。
 TFT基板402では、半導体チャネル層7の上方を、下層遮光膜9a、9b、9cおよび上層遮光膜22b、23bに加えて、最上層遮光膜33および33bを含めた3層の遮光膜によって、平面視におけるチャネル層の上方を完全に遮光できる構造となるので、液晶表示装置動作時のバックライト光や外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)をさらに抑制することができる。
 <実施の形態5>
 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。
  <TFT基板の画素の構成>
 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。
 図71は、実施の形態5に係る画素の平面構成を示す平面図であり、図72は、図71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500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。
 図71に示すように、TFT基板500において、TFTのゲート電極2はゲート配線3の一部で構成されている。すなわち、ゲート配線3から分岐してTFTの形成領域(TFT部)へ延びた部分がゲート電極2を構成する。本実施の形態では、ゲート電極2となる部分の奥行および幅を、ゲート配線3の幅よりも広くし、ゲート電極2の上方にソース電極22およびドレイン電極23を配設できる大きさとしている。
 ゲート配線3の一方の端部はゲート端子4に電気的に接続されており、ゲート端子4には、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子取り出し電極25が接続されている。そして、ゲート端子取り出し電極25には、第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して上方のゲート端子パッド34が接続されている。なお、ゲート配線3、ゲート端子4には、後に説明するように、遮光性を有する金属または合金、例えばモリブデン(Mo)およびアルミニウム(Al)などの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金で構成される第1の導電膜が使用されている。
 図71に示されるように、ゲート配線3が横方向(X方向)に延在するように配設され、ソース配線151が縦方向(Y方向)に延在するように配設されている。なお、ソース配線151は、下層ソース配線15と上層ソース配線26とで構成されている。
 また、下層ソース配線15の一方の端部はソース端子15Tに接続されており、ソース端子15Tには、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子取り出し電極26Tが接続されている。そして、ソース取り出し電極26Tには、第2ソース端子部コンタクトホール30を介して上方のソース端子パッド35が接続されている。
 ソース電極22から延在する上層ソース配線26が、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15に接続されることで、ソース電極22が下層ソース配線15に電気的に接続される。また、ドレイン電極23は、画素領域にまで延在して透過画素電極24を形成している。また、ソース電極22およびドレイン電極23の領域の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが設けられている。
 なお、隣接するゲート配線3および隣接する下層ソース配線15に囲まれた領域が画素領域となるので、TFT基板500では、画素領域がマトリックス状に配列された構成となる。
 次に、図72を用いてTFT基板500の断面構成について説明する。図72に示すように、TFT基板500は、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4が配設されている。
 そして、ゲート電極2およびゲート端子4を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。酸化物半導体膜7はTFTのチャネル層として機能するので、半導体チャネル層7と呼称する場合もある。なお、本実施の形態では、半導体チャネル層7の平面パターンは、平面視においてゲート電極2の平面パターンよりも小さく形成され、半導体チャネル層7の輪郭は、ゲート電極2の輪郭より内側に存在している。なお、半導体チャネル層7の材質は、実施の形態1において説明したものと同じであり、半導体チャネル層にアモルファスシリコンを用いた従来の構成よりも移動度を高めることができる。
 半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本実施の形態では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において少なくとも一部が第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも外側に位置するように配設されると共に、半導体チャネル層7の表面、およびチャネル領域下層遮光膜9の少なくとも一部の領域(本実施の形態では下層遮光膜9aの領域)の表面の両方が露出するように形成される。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、ドレイン電極23は、半導体チャネル層7に接続されると共に、下層遮光膜9aにも直接接続されている。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図71に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 そして、ソース電極22、ドレイン電極23、透過画素電極24および上層遮光膜22b、23bを覆うように基板1全体に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)が形成され、層間絶縁膜27上には対向電極32(第5の導電膜)が設けられている。対向電極32は、図71に示すように、平面視において、下方の透過画素電極24と重なるように配設される。本実施の形態においては、対向電極32は横方向(X方向)に隣接する画素間を跨ぐように連続した形状で形成されており、表示領域の端縁部(図示せず)において対向電極32に一定の共通電位が供給されるように構成されている。
 また、対向電極32にはスリット開口部SLが設けられており、透過画素電極24と対向電極32との間に電圧が印加されると、対向電極32の上方において基板1主面に対して略水平方向の電界を透過画素電極24との間に発生させることが可能となっている。なお、本実施の形態では対向電極32にスリット状の開口部を形成した構成を示したが、複数のスリットの一方端間が繋がった櫛歯状の開口部を形成するようにしても良い。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。そして、そして、ソース取り出し電極26Tには、層間絶縁膜27を貫通する第2ソース端子部コンタクトホール30を介して上方のソース端子パッド35が、平面視的に重なるように接続されている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。そして、ゲート端子取り出し電極25には、層間絶縁膜27を貫通する第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して上方のゲート端子パッド34が、平面視的に重なるように接続されている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。また、ソース端子パッド35およびゲート端子パッド34は、TFT部の対向電極32と同層の第5の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 まず、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を洗浄液または純水を用いて洗浄する。本実施の形態では、厚さ0.6mmのガラス基板を基板1として用いた。そして、洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3等の材料である第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として使用可能な材質は、実施の形態1において説明しており、重複する説明は省略する。本実施の形態では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 また、便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 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。
 なお、絶縁膜6、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜の材質、形成方法およびハーフ露光により形成されたフォトレジストパターンを用いたエッチングについては、実施の形態2において図19~図22を用いて説明しているので説明は割愛する。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、有機樹脂材料で樹脂系絶縁膜を形成した。具体的には、例えば、感光性を持ったアクリル系の有機樹脂材料をスピンコート法で2.0~3.0μmの厚さとなるように基板1上に塗布して層間絶縁膜16とする。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。
 本実施の形態では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。Oガスを添加することで、エッチング時に保護絶縁膜8の下の酸化物半導体膜7に還元反応によるダメージが生じることを抑制することができる。このエッチングにより、図39および図40に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17の底面には半導体チャネル層7が露出する。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7およびチャネル領域下層遮光膜9の一部(本実施の形態では下層遮光膜9a)が露出する。
 また、第1ゲート端子部コンタクトホール19の底面にはAl合金のゲート端子4が露出し、第1ソース配線コンタクトホール10および第1ソース端子部コンタクトホール20の底面には、それぞれAl合金の下層ソース配線15およびソース端子15Tが露出するが、Al合金は、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングではエッチングされないので、これらのパターンはそのまま残存する。
 なお、層間絶縁膜16に用いる樹脂系絶縁膜の材料としては、アクリル系の有機樹脂材料の他、オレフィン系材料、ノボラック系材料、ポリイミド系材料およびシロキサン系材料を用いることもできる。これら塗布型の有機絶縁材料は、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化することも容易であり、配線容量を低く抑えることができる。よってこれらの材料を用いることにより、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり、低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 また、層間絶縁膜16として、樹脂系絶縁膜材料ではなく、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)等の無機系絶縁材料を用いることもできる。これらの無機系縁材料を用いる場合は、フォトレジストパターンをマスクとして、第1ソース配線コンタクトホール10、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が形成される。また、無機系絶縁膜材料と樹脂系絶縁膜材料とを適宜組み合わせて用いても良い。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜および第4の導電膜をこの順に積層する。本実施の形態では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。透明導電膜としては、ITO(酸化インジウム(In)と酸化すず(SnO)の混合比が、例えば90:10(重量%)となっている)を用いる。ここではスパッタリング法により、アルゴン(Ar)に水素(H)を含むガス、例えば、水素(H)ガスまたは水蒸気(HO)などを混合したガスを用い、厚さ100nmのITO膜を非晶質状態で形成した。また、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を用いる。ここでは、厚さ100nmのAl合金膜を、Arガスを用いたスパッタリング法で形成した。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 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。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第4の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第4の導電膜を除去する。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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第3の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第4の導電膜で覆われない部分の第3の導電膜を除去する。第3の導電膜(非晶質ITO膜)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃に加熱する。この加熱により、非晶質ITO膜が結晶化し、多結晶ITO膜となる。基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。また高温側は用いるフォトレジスト材料等の耐熱温度で任意に決めれば良い。例えば、本実施の形態であれば、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、透過画素電極24が形成される領域上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図75および図76に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24が形成される。また、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 ここで、ゲート端子取り出し電極25は、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子4と直接接続される。また、ソース電極22は、第2ソース電極コンタクトホール17を介して半導体チャネル層7と直接接続される。また、上層ソース配線26は、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続される。さらにソース配線取り出し電極26Tは、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tと直接接続される。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、CVD法を用いて、厚さ400nmの窒化シリコン膜(SiN)を形成した。
  <5回目の写真製版工程>
 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。
 このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。本実施の形態では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図77および図78に示されるように、ゲート端子取り出し電極25およびソース配線取り出し電極26T上の層間絶縁膜27が除去されて、それぞれ第2ゲート端子部コンタクトホール29および第2ソース端子部コンタクトホール30が形成される。
 その後、対向電極32の材料である第5の導電膜340を、図79に示すように第2ゲート端子部コンタクトホール29内、および第2ソース端子部コンタクトホール30内を含めて、層間絶縁膜27の上面全体に形成する。本実施の形態では、この第5の導電膜として、第3の導電膜の透明導電膜と同じ、厚さ100nmの非晶質ITO膜をスパッタリング法で形成した。
  <6回目の写真製版工程>
 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。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図71および図72に示されるように、透明導電膜の非晶質ITO膜で構成されるスリット開口部を有する対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35が形成される。ゲート端子パッド34は、第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して下方のゲート端子取り出し電極25と直接接続されている。またソース端子パッド35は、第2ソース端子部コンタクトホール30を介して下方のソース端子取り出し電極26Tと直接接続されている。
 その後、基板1全体を200℃で加熱し、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を構成する非晶質ITO膜を多結晶化させることで、図71および図72に示したTFT基板500が完成する。
 なお、液晶表示パネルの組み立ての際は、完成したTFT基板500の表面に配向膜、スペーサを形成する。配向膜は、液晶を配列させるための膜であり、ポリイミド等で構成される。また、別途作製した、カラーフィルタ、対向電極および配向膜等を備えた対向基板を、TFT基板500と貼り合わせる。この際、スペーサによってTFT基板と対向基板との間に隙間が形成され、その隙間に液晶封止することによって、横電界方式の光透過型のFFSモードの液晶表示パネルが形成される。最後に、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成する。
 以上のように、実施の形態5では、チャネル層に高性能の酸化物半導体膜を用いたエッチストッパ型のFFSモードの液晶表示装置に用いられるTFT基板500を、6回の写真製版工程で製造することができる。特にエッチストッパとなる保護絶縁膜8は酸化物半導体膜の形成後に続けて形成されるので、半導体チャネル層7は、その後のTFT製造工程のプロセスダメージによる特性劣化を殆ど受けることがない。このため、酸化物半導体の高性能な特性を維持した状態でTFTのチャネル層として用いることができる。
 また、ソース配線151が、層間絶縁膜を介してそれぞれ独立して形成される下層ソース配線15と上層ソース配線26との2層構造となっており、いわゆる冗長配線となっている。また、上層ソース配線26を層間絶縁膜16に設けられた複数の第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続するようにしたので、一方の配線が断線した場合でも、もう一方の配線で機能を補うことができる。このため、ソース配線151の断線による線状欠陥不良の発生を低減させることができ、製造時の歩留まりおよび製品の信頼性を向上させることができる。
 さらに、下層ソース配線15を、酸化物半導体膜および絶縁膜と連続して形成しているので、下層ソース配線15(第2の導電膜)を密着性良く形成することが可能となり、密着力不足に起因する膜剥がれによる断線不良の発生を低減することができる。これは、特にゲート配線3と下層ソース配線15が交差する領域のゲート配線パターン上の段差部で効果が大きい。
 また、半導体チャネル層7の下方のゲート電極2による遮光に加えて、半導体チャネル層7の上方においても2層の遮光膜によって、半導体チャネル層7の全領域を遮光する構造となっているので、液晶表示装置動作時のバックライト光および外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)を防止することができる。
 また、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)として、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化され、基板1の主面に対して平坦化作用のある樹脂系絶縁膜を用いていることで、配線容量を低く抑えることができる。よって、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 さらに、チャネル領域下層遮光膜9を導電膜で形成し、ドレイン電極23および透過画素電極24と直接接続するようにしたので、透過画素電極24の電位がチャネル領域BC上でバイアス電位として印加される。これにより、表示画素を構成する複数のTFTの閾値電圧(Vth)のバラツキが低減されるとともに、不特定の外部ノイズ等に起因するTFT特性の変動を抑制することができるので、さらに表示特性向上や信頼性を向上させることが可能となる。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、ドレイン電極23ではなく、ソース電極22と直接接続する構成としても良い。
  <最上層遮光膜の形成>
 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。
 より具体的には、層間絶縁膜27の上面全体に第5の導電膜(非晶質ITO膜)を形成した後、第6の導電膜として遮光性のAl合金膜を形成して積層膜とし、その上に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、これをマスクとして第6の導電膜(Al合金膜)と第5の導電膜(非晶質ITO膜)とを順次エッチングし、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を形成すると共に、TFT部のチャネル領域上方に、ITO膜で構成される最上層遮光膜33とAl合金膜で構成される最上層遮光膜33bとの積層膜を形成する。
 この場合、ハーフ露光により形成される厚さの異なるフォトレジストパターンは、第5および第6の導電膜を残して最上層遮光膜33および33bのパターンを形成したい部分は膜厚を厚くする。なお、第6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、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、これらが形成される領域上の第6の導電膜は除去されないようにしておく。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第6の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第6の導電膜を除去する。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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第5の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第6の導電膜で覆われない部分の第4の導電膜を除去する。第4の導電膜(非晶質ITO)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃で加熱し、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および最上層遮光膜33を構成する非晶質ITO膜を多結晶化させる。なお、基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。一方、高温側はTFT基板に形成されている層およびパターンに用いられる材料等の耐熱温度で任意に決めることができる。例えば、本実施の形態であれば、第3の絶縁膜としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第6の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、対向電極32上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図80および図81に示されるように、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および33bが形成されたTFT基板501が得られる。
 TFT基板501では、半導体チャネル層7の上方を、下層遮光膜9a、9b、9cおよび上層遮光膜22b、23bに加えて、最上層遮光膜33および33bを含めた3層の遮光膜によって、平面視におけるチャネル層の上方を完全に遮光できる構造となるので、液晶表示装置動作時のバックライト光や外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)をさらに抑制することができる。
 <変形例>
 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。
  <TFT基板の画素の構成>
 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。
 図82に示すように、TFT基板500Aにおいては、TFT基板500の構成に加えて、ゲート配線3に平行して延在するように配設された、ゲート配線3と同じ第1の導電膜で形成された共通電極5を備えた構成となっている。共通電極5は画素部において透過画素電極24の補助容量を形成するとともに、画素部における対向電極32に一定の共通電位を供給する。このため、対向電極32は、画素部ごとに独立しており、第1共通電極部コンタクトホール21内に設けられた共通電極取り出し電極28を介して共通電極5に電気的に接続されている。
 次に、図83を用いてTFT基板500Aの断面構成について説明する。図83に示すように、TFT基板500Aは、例えば、ガラス等の透明性絶縁基板である基板1を母材とし、基板1上にゲート電極2(ゲート配線3含む)、ゲート端子4および共通電極5が配設されている。
 そして、ゲート電極2、ゲート端子4および共通電極5を覆うように、絶縁膜6(第1の絶縁膜)が配設されている。絶縁膜6は、TFT部ではゲート絶縁膜として機能するのでゲート絶縁膜6と呼称する場合もある。
 TFT部においては、絶縁膜6の上には、ゲート電極2に重なる位置に、酸化物半導体膜7が配設されている。半導体チャネル層7上には保護絶縁膜8(第2の絶縁膜)が配設され、保護絶縁膜8上には、遮光性の金属膜などで構成されたチャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)が配設されている。
 本変形例では、チャネル領域下層遮光膜9として、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金が用いられる。そして、半導体チャネル層7の上のチャネル領域下層遮光膜9には、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が設けられている。なお、チャネル領域下層遮光膜9は、便宜的に設けられた部位によって下層遮光膜9a、9bおよび9cと呼称する場合がある。
 また、ソース端子部においては、TFT部の半導体チャネル層7と同層の酸化物半導体膜13が設けられており、酸化物半導体膜13上には保護絶縁膜8と同層の絶縁膜14が設けられている。そして、絶縁膜14上には、チャネル領域下層遮光膜9(第2の導電膜)と同層のソース端子15T(下層ソース配線15含む)が設けられ、3層の積層体の最上層膜となっている。また、ゲート端子部においては、ゲート端子4(ゲート配線3含む)を覆うように絶縁膜6が形成されている。
 そして、絶縁膜6、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を覆うように基板1上全面に、層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)が配設されている。そして、TFT部においては、層間絶縁膜16および保護絶縁膜8を貫通して半導体チャネル層7に達する第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18が設けられている。第2ソース電極コンタクトホール17は、平面視において第1ソース電極コンタクトホール11の外周よりも内側に位置するように配設され、その底面には半導体チャネル層7の表面が露出するように形成される。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18は、平面視において少なくとも一部が第1ドレイン電極コンタクトホール12の外周よりも外側に位置するように配設されると共に、半導体チャネル層7の表面、およびチャネル領域下層遮光膜9の少なくとも一部の領域(本実施の形態では下層遮光膜9aの領域)の表面の両方が露出するように形成される。
 また、共通電極部においては、平面視において下方の共通電極5のパターンと重なる領域に層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通して共通電極5に達する第1共通電極部コンタクトホール21が設けられている。
 そして、第3の導電膜として形成されるソース電極22およびドレイン電極23は、それぞれ第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18を介して、半導体チャネル層7に互いに離間して直接接続するように配設されている。この半導体チャネル層7におけるソース電極22とドレイン電極23との間の領域がチャネル領域BCを形成する。なお、本変形例では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を用いる。
 また、ドレイン電極23から延在する透過画素電極24は、平面視において、共通電極形成領域で下方の共通電極5と一部が重なるように設けられ、絶縁膜6と層間絶縁膜16とを介して画素電位の補助容量が形成される。
 また、第1共通電極部コンタクトホール21内には、第3の導電膜として形成される共通電極取り出し電極28が、下方の共通電極5に直接接続するように設けられている。なお、共通電極取り出し電極28は、ソース電極22およびドレイン電極23(透過画素電極24含む)と互いに電気的に接続されない(短絡しない)ように、これらから離間されたパターンとして形成される。
 ソース電極22およびドレイン電極23の上には、それぞれ上層遮光膜22bおよび23b(第4の導電膜)が設けられる。上層遮光膜22bおよび23bを、例えば遮光性の金属膜などで形成する場合は、ソース電極22とドレイン電極23とが電気的に短絡しないように、互いに離間して形成する。本実施の形態では、上層遮光膜22b、23bとして、例えばMoおよびAlなどの金属、あるいはこれらの金属に他の元素を添加して得られる合金を用いることができる。
 図82に示すように、TFT部の半導体チャネル層7の上方領域は、上層遮光膜22b、23bおよび下層遮光膜9a、9b、9cによって、平面視において全領域が上面からの光に対して遮光される構成となっている。さらにTFT部の半導体チャネル層7の下方領域は、ゲート電極2によって、平面視において全領域が下面(基板1側の面)からの光に対して遮光される構成となっている。TFT部をこのような構成にすることによって、バックライト光、外光およびこれらの散乱光が、半導体チャネル層7に入射することをほぼ完全に防止(遮光)することができ、半導体チャネル層7の光吸収による特性劣化を防止することができる。
 そして、ソース電極22、ドレイン電極23、透過画素電極24、上層遮光膜22b、23bおよび共通電極取り出し電極28を覆うように基板1全体に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)が形成されている。なお、共通電極部においては層間絶縁膜27には、第2共通電極部コンタクトホール31が設けられている。第2共通電極部コンタクトホール31は、平面視において下方の共通電極5および共通電極取り出し電極28のパターンと重なる領域に配設され、下層の共通電極取り出し電極28の表面が露出するように形成される。
 層間絶縁膜27上には対向電極32(第5の導電膜)が設けられている。対向電極32は、図83に示すように、第2共通電極部コンタクトホール31を介して下層の共通電極取り出し電極28に直接接続されるように設けられており、共通電極取り出し電極28を介して下方の共通電極5に電気的に接続され、一定の共通電位が対向電極32に供給されるように構成されている。
 また、対向電極32にはスリット開口部SLが設けられており、透過画素電極24と対向電極32との間に電圧が印加されると、対向電極32の上方において基板1主面に対して略水平方向の電界を透過画素電極24との間に発生させることが可能となっている。なお、本実施の形態では対向電極32にスリット状の開口部を形成した構成を示したが、複数のスリットの一方端間が繋がった櫛歯状の開口部を形成するようにしても良い。
 また、ソース端子部においては、ソース取り出し電極26Tが、層間絶縁膜16を貫通してソース端子15Tに達する第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tに直接接続されるように設けられている。そして、そして、ソース取り出し電極26Tには、層間絶縁膜27を貫通する第2ソース端子部コンタクトホール30を介して上方のソース端子パッド35が、平面視的に重なるように接続されている。
 また、ゲート端子部においては、ゲート端子取り出し電極25が、層間絶縁膜16および絶縁膜6を貫通してゲート端子に達する第1ゲート端子部コンタクトホール19を介して、ゲート端子4に直接接続されるように設けられている。そして、ゲート端子取り出し電極25には、層間絶縁膜27を貫通する第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して上方のゲート端子パッド34が、平面視的に重なるように接続されている。
 なお、ソース取り出し電極26Tおよびゲート端子取り出し電極25は、TFT部のソース電極22およびドレイン電極23と同層の第3の導電膜で形成される。また、ソース端子パッド35およびゲート端子パッド34は、TFT部の対向電極32と同層の第5の導電膜で形成される。
  <製造方法>
 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。
 洗浄された基板1の一方の主面全面に、ゲート電極2、ゲート配線3および共通電極5等の材料である第1の導電膜を形成する。第1の導電膜として使用可能な材質は、実施の形態5において説明しており、重複する説明は省略する。本変形例では、第1の導電膜としてアルミニウム(Al)合金膜を用いるものとし、アルゴン(Ar)ガスを用いたスパッタリング法で、Al合金膜を200nmの厚さに形成した。
  <1回目の写真製版工程>
 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。
  <2回目の写真製版工程>
 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。
 また、便宜的に、第1ソース電極コンタクトホール11と第1ドレイン電極コンタクトホール12との間に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9a、第1ソース電極コンタクトホール11の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9b、第1ドレイン電極コンタクトホール12の下層遮光膜9aとは反対側に残るチャネル領域下層遮光膜9を下層遮光膜9cと呼称する。
 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。
 なお、絶縁膜6、酸化物半導体膜、第2の絶縁膜および第2の導電膜の材質、形成方法およびハーフ露光により形成されたフォトレジストパターンを用いたエッチングについては、実施の形態2において図19~図22を用いて説明しているので説明は割愛する。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜16(第3の絶縁膜)を形成する。本変形例では、有機樹脂材料で樹脂系絶縁膜を形成した。具体的には、例えば、感光性を持ったアクリル系の有機樹脂材料をスピンコート法で2.0~3.0μmの厚さとなるように基板1上に塗布して層間絶縁膜16とする。
  <3回目の写真製版工程>
 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。
 その後、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底部に露出する保護絶縁膜8をエッチングする。このエッチングでは、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングを行う。このエッチングにより、図86および図87に示されるように、第2ソース電極コンタクトホール17および第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7が露出する。また、第2ドレイン電極コンタクトホール18の底面には半導体チャネル層7およびチャネル領域下層遮光膜9の一部(本実施の形態では下層遮光膜9a)が露出する。
 また、第1ゲート端子部コンタクトホール19および第1共通電極部コンタクトホール21は絶縁膜6も貫通し、それぞれの底面にはAl合金のゲート端子4および共通電極5が露出し、第1ソース配線コンタクトホール10および第1ソース端子部コンタクトホール20の底面には、それぞれAl合金の下層ソース配線15およびソース端子15Tが露出するが、Al合金は、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いたドライエッチングではエッチングされないので、これらのパターンはそのまま残存する。
 なお、層間絶縁膜16に用いる樹脂系絶縁膜の材料としては、アクリル系の有機樹脂材料の他、オレフィン系材料、ノボラック系材料、ポリイミド系材料およびシロキサン系材料を用いることもできる。これら塗布型の有機絶縁材料は、誘電率が低く、2.0μm以上の厚さに厚膜化することも容易であり、配線容量を低く抑えることができる。よってこれらの材料を用いることにより、TFT基板を低い電圧で駆動させることが可能となり、低消費電力化に寄与できる。このため、ゲート配線またはソース配線上に透過画素電極24をオーバーラップして(重ねて)配置することができ、高開口率化も図れる。
 また、層間絶縁膜16として、樹脂系絶縁膜材料ではなく、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)等の無機系絶縁材料を用いることもできる。これらの無機系縁材料を用いる場合は、フォトレジストパターンをマスクとして、第1ソース配線コンタクトホール10、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が形成される。また、無機系絶縁膜材料と樹脂系絶縁膜材料とを適宜組み合わせて用いても良い。
 次に、層間絶縁膜16上全面に第3の導電膜および第4の導電膜をこの順に積層する。本変形例では、第3の導電膜として透明導電膜(透光性導電膜)を使用し、第4の導電膜として遮光性のAl合金膜を使用する。なお、透明導電膜の材質、膜厚および製造方法、Al合金膜の材質、膜厚および製造方法は実施の形態5と同じであるので、説明は割愛する。
  <4回目の写真製版工程>
 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。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第4の導電膜を除去する。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第3の導電膜をシュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第4の導電膜で覆われない部分の第3の導電膜を除去する。
 その後、基板1全体を150℃に加熱して非晶質ITO膜を結晶化して、多結晶ITO膜とする。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第4の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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、PAN薬液に対するエッチングダメージ(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、透過画素電極24および共通電極取り出し電極28が形成される領域上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図88および図89に示されるように、透明導電膜(多結晶ITO膜)で構成されるゲート端子取り出し電極25、ソース電極22、ソース電極22から延在する上層ソース配線26、ソース端子取り出し電極26T、ドレイン電極23およびドレイン電極23から延在する透過画素電極24、共通電極取り出し電極28が形成される。なお、共通電極取り出し電極28は、透過画素電極24とは電気的に分離された独立パターンとして形成される。また、TFT部のソース電極22の上部およびドレイン電極23の上部に、それぞれ上層遮光膜22bおよび23bが形成される。これら上層遮光膜22bおよび23bは、平面視において、チャネル領域BCを除く半導体チャネル層7の平面パターンのほぼ全体を覆うように形成される。
 ここで、ゲート端子取り出し電極25は、第1ゲート端子部コンタクトホール19を介してゲート端子4と直接接続される。また、ソース電極22は、第2ソース電極コンタクトホール17を介して半導体チャネル層7と直接接続される。また、上層ソース配線26は、第1ソース配線コンタクトホール10を介して下層ソース配線15と直接接続される。さらにソース配線取り出し電極26Tは、第1ソース端子部コンタクトホール20を介してソース端子15Tと直接接続される。そして共通電極取り出し電極28は、第1共通電極部コンタクトホール21を介して共通電極5と直接接続される。
 次に、基板1の上主面全面に層間絶縁膜27(第4の絶縁膜)を形成する。本実施の形態では、CVD法を用いて、厚さ400nmの窒化シリコン膜(SiN)を形成した。
  <5回目の写真製版工程>
 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。
 このエッチングには、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング法を用いることができる。本変形例では、六フッ化硫黄(SF)に酸素(O)を加えたガスを用いてドライエッチングした。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図90および図91に示されるように、ゲート端子取り出し電極25、ソース配線取り出し電極26Tおよび共通電極取り出し電極28上の層間絶縁膜27が除去されて、それぞれ第2ゲート端子部コンタクトホール29、第2ソース端子部コンタクトホール30および第2共通電極部コンタクトホール31が形成される。
 その後、対向電極32の材料である第5の導電膜340を、図92に示すように第2ゲート端子部コンタクトホール29内、第2ソース端子部コンタクトホール内および第2共通電極部コンタクトホール31内を含めて、層間絶縁膜27の上面全体に形成する。本変形例では、この第5の導電膜として、第3の導電膜の透明導電膜と同じ、厚さ100nmの非晶質ITO膜をスパッタリング法で形成した。
  <6回目の写真製版工程>
 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。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図82および図83に示されるように、透明導電膜の非晶質ITO膜で構成されるスリット開口部を有する対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35が形成される。ゲート端子パッド34は、第2ゲート端子部コンタクトホール29を介して下方のゲート端子取り出し電極25と直接接続されている。またソース端子パッド35は、第2ソース端子部コンタクトホール30を介して下方のソース端子取り出し電極26Tと直接接続されている。また、対向電極32は、第2共通電極部コンタクトホール31を介して下層の共通電極取り出し電極28に直接接続されている。
 その後、基板1全体を200℃で加熱し、スリット開口部を有する対向電極32、ゲート端子パッド34およびソース端子パッド35である非晶質ITO膜を多結晶化させる。以上により、図82および図83に示した本変形例の形態のTFT基板500Aが完成する。
 この後、液晶表示パネルの組み立てを行い、液晶表示パネルの外側に偏光板、位相差板、駆動回路およびバックライトユニット等を配設することによって液晶表示装置が完成するが、詳細は実施の形態1において説明しているので割愛する。
 以上のように、本変形例では、実施の形態5と同じ効果に加え、共通電極5を設けることで、透過画素電極24に補助容量を加えることができる構成としたので、透過画素電極24に印加された表示信号電位のリークマージンを広げることができる。これにより信号電位の保持不良に起因する表示不良を低減してさらに高品質の液晶表示装置を得ることができる。
 また、対向電極32が、画素ごとに設けられた第1共通電極部コンタクトホール21および第2共通電極部コンタクトホール31を介して下方の共通電極5に電気的に直接接続されているので、各画素に確実に一定の共通電位信号が供給されるように構成されるため、点欠陥のような表示不良の発生を低減させることができる。
 また、対向電極32のパターンを各画素で独立したパターンとするのではなく、実施の形態5の図71に示したように、対向電極32を少なくとも横方向に隣接する画素間を跨ぐように連続した形状で形成して、表示領域の端部(図示せず)から一定の共通電位が供給されるように構成しても良い。この場合は、共通電極5と表示領域の端部との両方から対向電極32に一定の共通電位が供給されることになるので、一方が断線不良を起こした場合でも、他方から共通電位が供給されるので、点欠陥、線欠陥などの表示不良の発生を防止する効果がさらに高まる。
  <最上層遮光膜の形成>
 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。
 より具体的には、層間絶縁膜27の上面全体に第5の導電膜(非晶質ITO膜)を形成した後、第6の導電膜として遮光性のAl合金膜を形成して積層膜とし、その上に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、これをマスクとして第6の導電膜(Al合金膜)と第5の導電膜(非晶質ITO膜)とを順次エッチングし、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を形成する。また、TFT部のチャネル領域上方に、ITO膜で構成される最上層遮光膜33とAl合金膜で構成される最上層遮光膜33bとの積層膜を同時に形成する。これにより、製造工程を削減することができる。
 この場合、ハーフ露光により形成される厚さの異なるフォトレジストパターンは、第5および第6の導電膜を残して最上層遮光膜33および33bのパターンを形成したい部分は膜厚を厚くする。なお、第6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、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、これらが形成される領域上の第6の導電膜は除去されないようにしておく。
 そして、当該フォトレジストパターンをマスクとして、まず、第6の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンで覆われない部分の第6の導電膜を除去する。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。
 続けて、同じフォトレジストパターンをマスクとして、第5の導電膜をエッチングによりパターニングし、フォトレジストパターンおよび第6の導電膜で覆われない部分の第4の導電膜を除去する。第4の導電膜(非晶質ITO)のエッチングには、シュウ酸5wt%+水のシュウ酸系薬液によるウエットエッチングを用いた。
 その後、基板1全体を150℃で加熱し、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および最上層遮光膜33を構成する非晶質ITO膜を多結晶化させる。なお、基板温度は150℃に限ることはなく、酸化インジウム(In)が85重量%以上、95重量%以下、酸化すず(SnO)が5重量%以上、15重量%以下の混合比(両者合計で100重量%)を有する一般的な非晶質ITO膜の場合、140℃以上であれば結晶化させることができる。一方、高温側はTFT基板に形成されている層およびパターンに用いられる材料等の耐熱温度で任意に決めることができる。例えば、本実施の形態であれば、第3の絶縁膜としてアクリル系の有機樹脂膜を用いているので、この材料の耐熱温度である230℃以下であれば良いが、例えば、フォトレジスト材料に一般的なノボラック系の感光性樹脂を用いる場合は160℃以下とすれば良い。
 次に、酸素アッシングによって、フォトレジストパターンの膜厚を全体的に減少させ、膜厚の薄かったフォトレジストパターンを完全に除去する。一方、膜厚の厚かったフォトレジストパターンは薄膜化されて残ることとなる。
 次に、残存するフォトレジストパターンをマスクとして、再び第6の導電膜をPAN薬液によるウエットエッチング法を用いてエッチングする。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(膜が消失したり、電気特性や光学特性が劣化する)をほとんど受けることなくフォトレジストパターンで覆われないAl合金膜、例えば、対向電極32上のAl合金膜、ゲート端子部およびソース端子部のAl合金膜をエッチングすることができる。
 その後、フォトレジストパターンを除去することで、図93および図94に示されるように、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および33bが形成されたTFT基板502が得られる。
 TFT基板502では、半導体チャネル層7の上方を、下層遮光膜9a、9b、9cおよび上層遮光膜22b、23bに加えて、最上層遮光膜33および33bを含めた3層の遮光膜によって、平面視におけるチャネル層の上方を完全に遮光できる構造となるので、液晶表示装置動作時のバックライト光や外光の吸収によるチャネル層の劣化(光劣化)をさらに抑制することができる。
 この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
 なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (12)

  1.  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。
  2.  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。
  3.  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。
  4.  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。
  5.  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。
  6.  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。
  7.  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。
  8.  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。
  9.  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。
  10.  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。
  11.  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。
  12.  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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