(57)【要約】      （修正有）【課題】アクティブ基板上に柱状スペーサを形成し、液晶表示装置の生産コストの低減を図る。【解決手段】アクティブ基板を保護する機能を有するパシベーション絶縁層またはソース・ドレイン配線上に形成された感光性有機絶縁層パターンの形成にあたり、ハーフトーン露光技術を併用して、パシベーション絶縁層上に局所的に感光性有機絶縁層パターンを形成する、感光性有機絶縁層よりなるパシベーション絶縁層の一部の膜厚を厚く形成する、あるいはソース・ドレイン配線上に形成された感光性有機絶縁層の一部の膜厚を厚く形成する等の手段によりアクティブ基板上に柱状スペーサを形成する。【選択図】  図２
2006171496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線と、ソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極（と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極）を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
前記第１の透明性絶縁基板上に無機材質よりなるパシベーション絶縁層が形成され、
ドレイン電極上のパシベーション絶縁層に形成された開口部を含んでパシベーション絶縁層上に絵素電極が形成され、
（または透明導電性の絵素電極上あるいは部分的に金属層を積層された透明導電性の絵素電極上のパシベーション絶縁層に開口部が形成され、）
前記パシベーション絶縁層上に感光性有機絶縁層よりなる柱状スペーサが形成され、
前記柱状スペーサはドレイン電極（または透明導電性の絵素電極あるいは部分的に金属層を積層された透明導電性の絵素電極）上のパシベーション絶縁層に形成された開口部と自己整合していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線と、ソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極（と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極）を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
前記第１の透明性絶縁基板上に（無機材質よりなるパシベーション絶縁層と）感光性有機絶縁層よりなるパシベーション絶縁層が形成され、
ドレイン電極上のパシベーション絶縁層に形成された開口部を含んでパシベーション絶縁層上に絵素電極が形成され、
前記感光性有機絶縁層よりなるパシベーション絶縁層の膜厚が局所的に厚い領域を柱状スペーサとすることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線と、ソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
前記絶縁ゲート型トランジスタがチャネル上に保護絶縁層を有するエッチストップ型であり、
透明導電性の絵素電極（もしくは透明導電性の絵素電極上に部分的に積層された金属層）の一部を含んで金属層よりなるソース・ドレイン配線が形成され、
（または金属層と透明導電層との積層よりなるソース配線（信号線）と、透明導電層よりなるドレイン配線（絵素電極）が形成され、）
画像表示部内のソース・ドレイン配線上に感光性有機絶縁層パターンが形成され、前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚が局所的に厚い領域を柱状スペーサとする、
（または画像表示部内の信号線上に形成された感光性有機絶縁層パターンを堤防状スペーサとする）ことを特徴とする。
【請求項４】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線と、ソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
第１の透明性絶縁基板上に走査線と、信号線と、絶縁ゲート型トランジスタ、（及び擬似絵素電極）を形成する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に無機材質よりなるパシベーション絶縁層を被着する工程と、
ドレイン電極（または擬似絵素電極）上及び画像表示部外の領域で走査線と信号線の一部上に開口部を有し、柱状スペーサ形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして前記開口部内の絶縁層を除去し、ドレイン電極の一部及び走査線と信号線の一部を露出する工程と、
（または前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして前記開口部内の絶縁層と金属層を除去し、透明導電性の絵素電極及び走査線と信号線の電極端子を露出する工程と、）
前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少させて前記パシベーション絶縁層を露出し、前記パシベーション絶縁層上に前記露出したドレイン電極を含んで絵素電極を形成する工程、
（または前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少させて前記パシベーション絶縁層を露出する工程）を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線と、ソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
第１の透明性絶縁基板上に走査線と、絶縁ゲート型トランジスタを形成する工程と、
ソース・ドレイン配線の形成後、（前記第１の透明性絶縁基板上に無機材質よりなるパシベーション絶縁層を被着する工程と、）ドレイン電極上及び画像表示部外の領域で走査線と信号線の一部上に開口部を有し、柱状スペーサ形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層を形成する工程と、
前記感光性有機絶縁層をマスクとして前記開口部内の絶縁層を除去し、ドレイン電極の一部及び走査線と信号線の一部を露出する工程と、
前記露出したドレイン電極を含んで前記感光性有機絶縁層上に絵素電極を形成する工程を有する液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線と、ソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
第１の透明性絶縁基板上に走査線と、チャネル上に保護絶縁層を有するエッチストップ型の絶縁ゲート型トランジスタを形成する工程と、
金属層の被着後、ドレイン配線は透明導電性の絵素電極（または透明導電性の絵素電極上に部分的に積層された金属層）の一部を含んで、ソース（信号線）・ドレイン配線に対応し、柱状スペーサ形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
（または透明導電層と金属層の被着後、ソース・ドレイン配線に対応し、信号線形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、）
前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして金属層よりなるソース・ドレイン配線を形成する工程、
（または前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとしてソース・ドレイン配線を形成後、前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少して金属層と透明導電層との積層よりなる擬似絵素電極を露出する工程と、前記膜厚を減ぜられた感光性有機絶縁層パターンをマスクとして擬似絵素電極上の金属層を除去する工程）を有する液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカラー画像表示機能を有する液晶表示装置、とりわけアクティブ型の液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の微細加工技術、液晶材料技術および高密度実装技術等の進歩により、５〜７５ｃｍ対角の液晶表示装置でテレビジョン画像や各種の画像表示機器が商用ベースで大量に提供されている。また、液晶パネルを構成する２枚のガラス基板の一方にＲＧＢの着色層を形成しておくことによりカラー表示も容易に実現している。特にスイッチング素子を絵素毎に内蔵させた、いわゆるアクティブ型の液晶パネルではクロストークも少なく、応答速度も早く高いコントラスト比を有する画像が保証されている。
【０００３】
これらの液晶表示装置（液晶パネル）は走査線としては２００〜１２００本、信号線としては３００〜１６００本程度のマトリクス編成が一般的であるが、最近は表示容量の増大に対応すべく大画面化と高精細化とが同時に進行している。
【０００４】
図７は液晶パネルへの実装状態を示し、液晶パネル１を構成する一方の透明性絶縁基板、例えばガラス基板２上に形成された走査線の電極端子群５に駆動信号を供給する半導体集積回路チップ３を導電性の接着剤を用いて接続するＣＯＧ（Ｃｈｉｐ−Ｏｎ−Ｇｌａｓｓ）方式や、例えばポリイミド系樹脂薄膜をベースとし、金または半田メッキされた銅箔の端子を有するＴＣＰフィルム４を信号線の電極端子群６に導電性媒体を含む適当な接着剤で圧接して固定するＴＣＰ（Ｔａｐｅ−Ｃａｒｒｉｅｒ−Ｐａｃｋａｇｅ）方式などの実装手段によって電気信号が画像表示部に供給される。ここでは便宜上二つの実装方式を同時に図示しているが実際には何れかの方式が適宜選択される。
【０００５】
液晶パネル１のほぼ中央部に位置する画像表示部内の画素と走査線及び信号線の電極端子５，６との間を接続する配線路が７、８で、必ずしも電極端子群５，６と同一の導電材で構成される必要はない。９は全ての液晶セルに共通する透明導電性の対向電極を対向面上に有するもう１枚の透明性絶縁基板である対向ガラス基板またはカラーフィルタである。
【０００６】
図８はスイッチング素子として絶縁ゲート型トランジスタ１０を絵素毎に配置したアクティブ型液晶表示装置の等価回路図を示し、１１（図７では７）は走査線、１２（図７では８）は信号線、１３は液晶セルであって、液晶セル１３は電気的には容量素子として扱われる。実線で描かれた素子類は液晶パネルを構成する一方のガラス基板２上に形成され、点線で描かれた全ての液晶セル１３に共通な対向電極１４はもう一方のガラス基板９の対向する主面上に形成されている。絶縁ゲート型トランジスタ１０のＯＦＦ抵抗あるいは液晶セル１３の抵抗が低い場合や表示画像の階調性を重視する場合には、負荷としての液晶セル１３の時定数を大きくするための補助の蓄積容量１５を液晶セル１３に並列に加える等の回路的工夫が加味される。なお１６は蓄積容量１５の共通母線となる蓄積容量である。
【０００７】
図９は液晶表示装置の画像表示部の要部断面図を示し、液晶パネル１を構成する２枚のガラス基板２，９は樹脂性のファイバ、ビーズあるいはカラーフィルタ９上に形成された同じく樹脂性の柱状スペーサ等のスペーサ材（図示せず）によって数μｍ程度の所定の距離を隔てて形成され、その間隙（ギャップ）はガラス基板９の周縁部において有機性樹脂よりなるシール材と封口材（何れも図示せず）とで封止された閉空間になっており、この閉空間に液晶１７が充填されている。
【０００８】
カラー表示を実現する場合には、ガラス基板９の閉空間側に着色層１８と称する染料または顔料のいずれか一方もしくは両方を含む厚さ１〜２μｍ程度の有機薄膜が被着されて色表示機能が与えられるので、その場合にはガラス基板９は別名カラーフィルタ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  略語はＣＦ）と呼称される。そして液晶材料１７の性質によってはガラス基板９の上面またはガラス基板２の下面の何れかもしくは両面上に偏光板１９が貼付され、液晶パネル１は電気光学素子として機能する。現在、市販されている大部分の液晶パネルでは液晶材料にＴＮ（ツイスト・ネマチック）系の物を用いており、偏光板１９は通常２枚必要である。図示はしないが、透過型液晶パネルでは光源として裏面光源が配置され、下方より白色光が照射される。
【０００９】
液晶１７に接して２枚のガラス基板２，９上に形成された例えば厚さ０．１μｍ程度のポリイミド系樹脂薄膜２０は液晶分子を決められた方向に配向させるための配向膜である。２１は絶縁ゲート型トランジスタ１０のドレインと透明導電性の絵素電極２２とを接続するドレイン電極（配線）であり、信号線（ソース線）１２と同時に形成されることが多い。信号線１２とドレイン電極２１との間に位置するのは半導体層２３であり詳細は後述する。カラーフィルタ９上で隣り合った着色層１８の境界に形成された厚さ０．１μｍ程度のＣｒ薄膜層２４は半導体層２３と走査線１１及び信号線１２に外部光が入射するのを防止するための光遮蔽部材で、いわゆるブラックマトリクス（Ｂｌａｃｋ  Ｍａｔｒｉｘ 略語はＢＭ）として定着化した技術である。
【００１０】
ここでスイッチング素子として絶縁ゲート型トランジスタの構造と製造方法に関して説明する。絶縁ゲート型トランジスタには２種類のものが現在多用されており、そのうちの一つのエッチストップ型と呼称されるものを従来例として紹介する。図１０は従来の液晶パネルを構成するアクティブ基板（表示装置用半導体装置）の単位絵素の平面図であり、図１０（ｅ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’およびＣ−Ｃ’線上の断面図を図１１に示し、その製造工程を以下に簡単に説明する。
【００１１】
先ず図１０（ａ）と図１１（ａ）に示したように耐熱性と耐薬品性と透明性が高い絶縁性基板として厚さ０．５〜１．１ｍｍ程度のガラス基板２、例えばコーニング社製の商品名１７３７の一主面上にＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．３μｍ程度の第１の金属層を被着し、微細加工技術によりゲート電極１１Ａも兼ねる走査線１１と蓄積容量線１６を選択的に形成する。走査線の材質は耐熱性と耐薬品性と耐弗酸性と導電性を総合的に勘案して選択するが一般的にはＣｒ，Ｔａ，ＭｏＷ合金等の耐熱性の高い金属または合金が使用される。
【００１２】
液晶パネルの大画面化や高精細化に対応して走査線の抵抗値を下げるためには走査線の材料としてＡＬ（アルミニウム）を用いるのが合理的であるが、ＡＬは単体では耐熱性が低いので上記した耐熱金属であるＣｒ，Ｔａ，Ｍｏまたはそれらのシリサイドと積層化する、あるいはＡＬの表面に陽極酸化で酸化層（Ａｌ２Ｏ３）を付加することも現在では一般的な技術である。すなわち走査線１１は１層以上の金属層で構成される。
【００１３】
次にガラス基板２の全面にＰＣＶＤ（プラズマ・シーブイディ）装置を用いてゲート絶縁層となる第１のＳｉＮｘ（シリコン窒化）層３０、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層３１、及びチャネルを保護する絶縁層となる第２のＳｉＮｘ層３２と３種類の薄膜層を例えば、０．３−０．０５−０．１μｍ程度の膜厚で順次被着した後、図１０（ｂ）と図１１（ｂ）に示したように微細加工技術によりゲート電極１１Ａ上の第２のＳｉＮｘ層をゲート電極１１Ａよりも幅細く選択的に残して保護絶縁層３２Ｄとし、第１の非晶質シリコン層３１を露出する。
【００１４】
続いて同じくＰＣＶＤ装置を用いて全面に不純物として例えば燐を含む第２の非晶質シリコン層３３を例えば０．０５μｍ程度の膜厚で被着した後、図１０（ｃ）と図１１（ｃ）に示したようにＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１μｍ程度の耐熱金属層として例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等の薄膜層３４と、低抵抗金属層として膜厚０．３μｍ程度のＡＬ薄膜層３５と、さらに膜厚０．１μｍ程度の中間導電層として例えばＴｉ薄膜層３６を順次被着し、微細加工技術によりソース・ドレイン配線材であるこれら３種の薄膜層３４Ａ，３５Ａ及び３６Ａの積層からなる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極２１と信号線も兼ねるソース電極１２を選択的に形成する。この選択的パターン形成は、ソース・ドレイン配線の形成に用いられる感光性樹脂パターンをマスクとしてＴｉ薄膜層３６、ＡＬ薄膜層３５、Ｔｉ薄膜層３４を順次食刻した後、ソース・ドレイン電極１２，２１間の第２の非晶質シリコン層３３を除去して第２のＳｉＮｘ層３２Ｄを露出するとともに、その他の領域では第１の非晶質シリコン層３１をも除去してゲート絶縁層３０を露出することによってなされる。このようにチャネルの保護層である第２のＳｉＮｘ層３２Ｄが存在して第２の非晶質シリコン層３３の食刻が自動的に終了することからこの製法はエッチストップと呼称される。
【００１５】
さらに上記感光性樹脂パターンを除去した後、ガラス基板２の全面に透明性の絶縁層としてゲート絶縁層と同様にＰＣＶＤ装置を用いて０．３μｍ程度の膜厚のＳｉＮｘ層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、図１０（ｄ）と図１１（ｄ）に示したようにパシベーション絶縁層３７を微細加工技術により選択的に除去してドレイン電極２１上に開口部６２と、画像表示部外の領域で走査線１１上に開口部６３と、信号線１２上に開口部６４を形成してドレイン電極２１と走査線１１と信号線１２の一部分を露出する。同様に蓄積容量線１６を平行に束ねた電極パターン上には開口部６５を形成して蓄積容量線１６の一部を露出する。
【００１６】
最後にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層として例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）あるいはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）を被着し、図１０（ｅ）と図１１（ｅ）に示したように微細加工技術により開口部６２を含んでパシベーション絶縁層３７上に絵素電極２２を選択的に形成してアクティブ基板２として完成する。開口部６３内の露出している走査線１１の一部を電極端子５とし、開口部６４内の露出している信号線１２の一部を電極端子６としても良く、図示したように開口部６３，６４を含んでパシベーション絶縁層３７上にＩＴＯよりなる電極端子５Ａ，６Ａを選択的に形成しても良いが、通常は電極端子５Ａ，６Ａ間を接続する透明導電性の短絡線４０も同時に形成される。その理由は、図示はしないが電極端子５Ａ，６Ａと短絡線４０との間を細長いストライプ状に形成することにより高抵抗化して静電気対策用の高抵抗とすることが出来るからである。同様に番号は付与しないが開口部６５を含んで蓄積容量線１６への電極端子が形成される。
【００１７】
信号線１２の配線抵抗が問題とならない場合にはＡＬよりなる低抵抗配線層３５は必ずしも必要ではなく、その場合にはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ等の耐熱金属材料を選択すればソース・ドレイン配線１２，２１を単層化して簡素化することが可能である。このようにソース・ドレイン配線は耐熱金属層を用いて第２の非晶質シリコン層と電気的な接続を確保することが重要であり、絶縁ゲート型トランジスタの耐熱性については先行例である特開平７−７４３６８号公報に詳細が記載されている。なお、図１０（ｃ）において蓄積容量線１６とドレイン電極２１がゲート絶縁層３０を介して平面的に重なっている領域５０（右下がり斜線部）が蓄積容量１５を形成しているが、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１８】
以上述べた５枚マスク・プロセスは詳細な経緯は省略するが、半導体層の島化工程の合理化とコンタクト形成工程が１回削減された結果得られたもので、ドライエッチ技術の導入により当初は７〜８枚程度必要であったフォトマスクも現時点では５枚に減少してプロセスコストの削減に大きく寄与している。液晶表示装置の生産コストを下げるためにはアクティブ基板の作製工程ではプロセスコストを、またパネル組立工程とモジュール実装工程では部材コストを下げることが有効であることは周知の開発目標である。プロセスコストを下げるためにはプロセスを短くする工程削減と、安価なプロセス開発またはプロセスへの置き換えとがあるが、ここでは４枚のフォトマスクでアクティブ基板が得られる４枚マスク・プロセスを工程削減の一例として説明する。４枚マスク・プロセスはハーフトーン露光技術の導入により写真食刻工程を削減するもので、図１２は４枚マスク・プロセスに対応したアクティブ基板の単位絵素の平面図で、図１２（ｅ）のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’及びＣ−Ｃ’線上の断面図を図１３に示す。既に述べたように絶縁ゲート型トランジスタには２種類のものが現在多用されているが、ここではチャネルエッチ型の絶縁ゲート型トランジスタを採用している。
【００１９】
先ず５枚マスク・プロセスと同様にガラス基板２の一主面上にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．３μｍ程度の第１の金属層を被着し、図１２（ａ）と図１３（ａ）に示したように微細加工技術によりゲート電極１１Ａも兼ねる走査線１１と蓄積容量線１６を選択的に形成する。
【００２０】
次にガラス基板２の全面にＰＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁層となるＳｉＮｘ層３０、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン層３１、及び不純物を含み絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレインとなる第２の非晶質シリコン層３３と３種類の薄膜層を、例えば０．３−０．２−０．０５μｍ程度の膜厚で順次被着する。引き続き、ＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１μｍ程度の耐熱金属層として例えばＴｉ薄膜層３４と、膜厚０．３μｍ程度の低抵抗金属層としてＡＬ薄膜層３５と、さらに膜厚０．１μｍ程度の中間導電層として例えばＴｉ薄膜層３６を、すなわちソース・ドレイン配線材を順次被着し、微細加工技術により絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極２１とソース電極も兼ねる信号線１２を選択的に形成するのであるが、この選択的パターン形成に当たりハーフトーン露光技術により図１２（ｂ）と図１３（ｂ）に示したようにソース・ドレイン間のチャネル形成領域８０Ｂ（斜線部）の膜厚が例えば１．５μｍで、ソース・ドレイン配線形成領域８０Ａ（１２），８０Ａ（２１）の膜厚３μｍよりも薄い感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂを形成する点が大きな特徴である。
【００２１】
このような感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂは、液晶表示装置用基板の作製には通常ポジ型の感光性樹脂を用いるので、ソース・ドレイン配線形成領域８０Ａが黒、すなわちＣｒ薄膜が形成されており、チャネル領域８０Ｂは灰色（中間調）、たとえば幅０．５〜１μｍ程度のラインアンドスペースのＣｒパターンが形成されており、その他の領域は白、すなわちＣｒ薄膜が除去されているようなフォトマスクを用いれば良い。灰色領域は露光機の解像力が不足しているために微細なラインアンドスペースが解像されることはなく、ランプ光源からのフオトマスク照射光を半分程度透過させることが可能であるので、ポジ型感光性樹脂の残膜特性に応じて図１３（ｂ）に示したような断面形状を有する感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂを得ることができる。なお、灰色領域にＣｒ薄膜のスリットではなく、Ｃｒ薄膜とは異なった膜厚の例えばＭｏＳｉ２薄膜を形成することより同等の機能を有するフォトマスクを得る事もできる。
【００２２】
上記感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂをマスクとして図１２（ｂ）に示したようにＴｉ薄膜層３６、ＡＬ薄膜層３５、Ｔｉ薄膜層３４、第２の非晶質シリコン層３３及び第１の非晶質シリコン層３１を順次食刻してゲート絶縁層３０を露出した後、図１２（ｃ）と図１３（ｃ）に示したように酸素プラズマ等の灰化手段により感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂを１．５μｍ以上膜減りさせると感光性樹脂パターン８０Ｂが消失してチャネル領域が露出するとともに、ソース・ドレイン配線形成領域にのみ膜減りした感光性樹脂パターン８０Ｃ（１２），８０Ｃ（２１）をそのまま残すことができる。そこで膜減りした感光性樹脂パターン８０Ｃ（１２），８０Ｃ（２１）をマスクとして、再びソース・ドレイン配線間（チャネル形成領域）のＴｉ薄膜層，ＡＬ薄膜層，Ｔｉ薄膜層，第２の非晶質シリコン層３３Ａ及び第１の非晶質シリコン層３１Ａを順次食刻し、第１の非晶質シリコン層３１Ａは０．０５〜０．１μｍ程度残して食刻する。ソース・ドレイン配線がソース・ドレイン配線材をエッチングした後に第１の非晶質シリコン層３１Ａを０．０５〜０．１μｍ程度残して食刻することによりなされるので、このような製法で得られる絶縁ゲート型トランジスタはチャネルエッチ型と呼称されている。なお上記酸素プラズマ処理においてレジストパターン８０Ａは膜減りして８０Ｃに変換されるのでパターン寸法の変化を抑制するため異方性を強めることが望ましく、具体的にはＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式、さらに高密度のプラズマ源を有するＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓａｍａ）方式やＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓａｍａ）方式の酸素プラズマ処理がより望ましい。
【００２３】
さらに上記感光性樹脂パターン８０Ｃ（１２），８０Ｃ（２１）を除去した後は、５枚マスク・プロセスと同じく図１２（ｄ）と図１３（ｄ）に示したようにガラス基板２の全面に透明性の絶縁層として０．３μｍ程度の膜厚の第２のＳｉＮｘ層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、ドレイン電極２１上と画像表示部外の領域で走査線１１上と信号線１２上にそれぞれ開口部６２，６３，６４を形成し、開口部６３内のパシベーション絶縁層３７とゲート絶縁層３０を除去して開口部６３内に走査線の一部を露出するとともに、開口部６２，６４内のパシベーション絶縁層３７を除去して開口部６２内にドレイン電極２１の一部と開口部６４内に信号線の一部を露出する。
【００２４】
最後にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層として例えばＩＴＯあるいはＩＺＯを被着し、図１２（ｅ）と図１３（ｅ）に示したように微細加工技術によりパシベーション絶縁層３７上に開口部６２を含んで透明導電性の絵素電極２２を選択的に形成してアクティブ基板２として完成する。電極端子は絵素電極２２と同時にパシベーション絶縁層３７上にＩＴＯよりなる透明導電性の電極端子５Ａ，６Ａを形成している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
既に述べたように液晶セルのギャップを規制するための部材がスペーサであり、歴史的には先ず単純型のＴＮ液晶パネル直径１０μｍ程度のアルミナボールから始まったが、アルミナボールの剛性が高くギャップ精度は高いものの、ガラス基板に傷が入ったり割れたりする不具合が多かった。しかも後発のアクティブ型の液晶パネルではアクティブ素子を形成するので段差が大きくてギャップ精度も低下し、何よりも絶縁ゲート型トランジスタが破壊されたので、スペーサ材に可撓性を付与するために樹脂製の直径１０μｍ、長さ５０μｍ程度のファイバが導入され、数年を経てギャップ精度向上の観点から樹脂製ビーズに移行し、さらなるコントラスト比の向上のため、すなわち表示画質向上の観点から最近ではＣＦ上に耐熱性の高い樹脂製の柱状スペーサが形成されている。柱状スペーサの直径は１０μｍ、高さは通常３〜５μｍの範囲であり、ラビング布を傷つけないようにその断面形状はテーパ化されている。
【００２６】
このような柱状スペーサは従来のＣＦ上に写真食刻技術を用いて感光性樹脂よりなる樹脂製の柱状スペーサを形成するので、当然従来のＣＦと比較すると製造工程数も必要な部材も増加するのでＣＦの購入価格あるいは製造価格が上昇するのは避けられない。
【００２７】
しかしながら大型の液晶表示装置として今後大きく発展していく事を期待されている液晶ＴＶでは価格競争も激しく、従来の技術で説明したが、ハーフトーン露光技術の採用により可能となった４枚マスク・プロセスのように生産コストを下げるための技術開発も部材のコストダウンと同様に大切である。
【００２８】
本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、アクティブ基板の製造工程に創意・工夫を凝らしてアクティブ基板上に柱状スペーサを形成し、もって液晶表示装置の生産コストの低減を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
請求項１に記載の液晶表示装置は一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極（と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極）を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
前記第１の透明性絶縁基板上に無機材質よりなるパシベーション絶縁層が形成され、
ドレイン電極上のパシベーション絶縁層に形成された開口部を含んでパシベーション絶縁層上に絵素電極が形成され、
（または透明導電性の絵素電極上あるいは部分的に金属層を積層された透明導電性の絵素電極上のパシベーション絶縁層に開口部が形成され、）
前記パシベーション絶縁層上に感光性有機絶縁層よりなる柱状スペーサが形成され、
前記柱状スペーサはドレイン電極（または透明導電性の絵素電極あるいは部分的に金属層を積層された透明導電性の絵素電極）上のパシベーション絶縁層に形成された開口部と自己整合していることを特徴とする。
【００３０】
請求項２に記載の液晶表示装置は、同じく少なくとも、
前記第１の透明性絶縁基板上に（無機材質よりなるパシベーション絶縁層と）感光性有機絶縁層よりなるパシベーション絶縁層が形成され、
ドレイン電極上のパシベーション絶縁層に形成された開口部を含んでパシベーション絶縁層上に絵素電極が形成され、
前記感光性有機絶縁層よりなるパシベーション絶縁層の膜厚が局所的に厚い領域を柱状スペーサとすることを特徴とする。
【００３１】
請求項３に記載の液晶表示装置は一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのゲート電極も兼ねる走査線とソース配線も兼ねる信号線と、ドレイン配線に接続された絵素電極を有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板と対向する第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶表示装置において、少なくとも、
前記絶縁ゲート型トランジスタがチャネル上に保護絶縁層を有するエッチストップ型であり、
透明導電性の絵素電極（もしくは透明導電性の絵素電極上に部分的に積層された金属層）の一部を含んで金属層よりなるソース・ドレイン配線が形成され、
（または金属層と透明導電層との積層よりなるソース配線（信号線）と、透明導電層よりなるドレイン配線（絵素電極）が形成され、）
画像表示部内のソース・ドレイン配線上に感光性有機絶縁層パターンが形成され、前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚が局所的に厚い領域を柱状スペーサとする、
（または画像表示部内の信号線上に形成された感光性有機絶縁層パターンを堤防状スペーサとする）ことを特徴とする。
【００３２】
これらの構成によりアクティブ基板上に形成された感光性有機絶縁層パターンを柱状スペーサまたは堤防状スペーサとして機能させることが可能となり、ＣＦ上に柱状スペーサは不要となる。
【００３３】
このように本発明は感光性有機絶縁層パターンよりなる柱状スペーサの形成に当たり、アクティブ基板を構成する部位の形成のために用いられる写真食刻工程を活用して、製造工程数が増加しないように創意と工夫を凝らしたものであり、柱状スペーサの形成方法により３種類の液晶表示装置を得ている。
【００３４】
請求項４は請求項１に記載の液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも、
第１の透明性絶縁基板上に走査線と、信号線と、絶縁ゲート型トランジスタ、（及び擬似絵素電極）を形成する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に無機材質よりなるパシベーション絶縁層を被着する工程と、
ドレイン電極（または擬似絵素電極）上及び画像表示部外の領域で走査線と信号線の一部上に開口部を有し、柱状スペーサ形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして前記開口部内の絶縁層を除去し、ドレイン電極の一部及び走査線と信号線の一部を露出する工程と、
（または前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとして前記開口部内の絶縁層と金属層を除去し、透明導電性の絵素電極及び走査線と信号線の電極端子を露出する工程と、）
前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少させて前記パシベーション絶縁層を露出し、前記パシベーション絶縁層上に前記露出したドレイン電極を含んで絵素電極を形成する工程、
（または前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少させて前記パシベーション絶縁層を露出する工程）を有する事を特徴とする。
【００３５】
この構成により、無機材質よりなるパシベーション絶縁層への開口部形成に用いた感光性有機絶縁層パターンを膜減りさせてアクティブ基板上にそのまま残った感光性有機絶縁層パターンを柱状スペーサとして機能させることが可能となる。一方、従来の液晶表示装置でもパシベーション絶縁層への開口部形成のための写真食刻工程は必要であるから、その製造工程を柱状スペーサの形成工程と兼ねた分、液晶表示装置の製造コストは低下する。なお本発明では上記のように同一のフォトマスクを用いて開口部と柱状スペーサを同時に形成しているので、柱状スペーサは開口部と自己整合して、柱状スペーサと開口部との相対的な位置は多面付けされたガラス基板２内の各々の画像表示部内のどこでも一定で変わらない。すなわち、開口部と柱状スペーサの形成工程を２枚のフォトマスクを用いて製作した液晶表示装置と比較すると、フォトマスクの合わせずれに対応した現象が発生しない。
【００３６】
請求項５は請求項２に記載の液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも、
第１の透明性絶縁基板上に走査線と、絶縁ゲート型トランジスタを形成する工程と、
ソース・ドレイン配線の形成後、（前記第１の透明性絶縁基板上に無機材質よりなるパシベーション絶縁層を被着する工程と、）ドレイン電極上及び画像表示部外の領域で走査線と信号線の一部上に開口部を有し、柱状スペーサ形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層を形成する工程と、
前記感光性有機絶縁層をマスクとして前記開口部内の絶縁層を除去し、ドレイン電極の一部及び走査線と信号線の一部を露出する工程と、
露出したドレイン電極を含んで前記感光性有機絶縁層上に絵素電極を形成する工程を有する事を特徴とする。
【００３７】
この構成により、感光性有機絶縁層よりなるパシベーション絶縁層への開口部形成後、残ったパシベーション絶縁層の膜厚の厚い領域を柱状スペーサとして機能させることが可能となり、請求項４に記載された液晶表示装置の製造方法と同様な理由で液晶表示装置の製造コストは低下する。
【００３８】
請求項６は請求項３に記載の液晶表示装置の製造方法であって、少なくとも、
第１の透明性絶縁基板上に走査線と、チャネル上に保護絶縁層を有するエッチストップ型の絶縁ゲート型トランジスタを形成する工程と、
金属層の被着後、ドレイン配線は透明導電性の絵素電極（または透明導電性の絵素電極上に部分的に積層された金属層）の一部を含んで、ソース（信号線）・ドレイン配線に対応し、柱状スペーサ形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、
（または透明導電層と金属層の被着後、ソース・ドレイン配線に対応し、信号線形成領域の膜厚が他の領域よりも厚い感光性有機絶縁層パターンを形成する工程と、）
前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとしてソース・ドレイン配線を形成する工程、（または前記感光性有機絶縁層パターンをマスクとしてソース・ドレイン配線を形成後、
前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を減少して金属層と透明導電層との積層よりなる擬似絵素電極を露出する工程と、前記膜厚を減ぜられた感光性有機絶縁層パターンをマスクとして擬似絵素電極上の金属層を除去する工程）を有する事を特徴とする。
【００３９】
この構成により、絶縁ゲート型トランジスタのチャネルは保護絶縁層によって、またソース・ドレイン配線は感光性有機絶縁層パターンによって保護されるのでパシベーション絶縁層の形成は不要となり、さらに信号線上の感光性有機絶縁層を堤防状スペーサとして、あるいは信号線上の感光性有機絶縁層の膜厚の厚い領域を柱状スペーサとして機能させることが可能となる。一方、従来の液晶表示装置でもソース・ドレイン配線形成のための写真食刻工程は必要であるから、その製造工程を柱状スペーサの形成工程と兼ねた分、液晶表示装置の製造コストは低下する。
【発明の効果】
【００４０】
このように本願発明では、アクティブ基板を保護するパシベーション絶縁層あるいは同等の機能を発揮するソース・ドレイン配線上の感光性有機絶縁層を形成するための写真食刻工程においてハーフトーン露光技術を採用することにより、これらのパシベーション機能を有する部位を局所的に厚く形成しており、局所的に厚く形成された部位が柱状スペーサとして機能する。
【００４１】
この結果、アクティブ基板の製造工程数を増加することなくアクティブ基板上に柱状スペーサを形成することが可能となり、液晶表示装置の製造コスト削減に大きく貢献する効果が得られる。
【００４２】
本発明の要件は上記の説明からも明らかなようにアクティブ基板の作製に当たり、アクティブ基板を保護するパシベーション絶縁層あるいは同等の機能を発揮するソース・ドレイン配線上の感光性有機絶縁層を形成するための写真食刻工程においてハーフトーン露光技術を採用することにより、これらのパシベーション機能を有する部位を局所的に厚く形成することで柱状スペーサを形成した点にあり、それ以外の構成に関しては走査線、信号線、ゲート絶縁層等の材質や膜厚等が異なった表示装置用半導体装置、あるいはその製造方法の差異も本発明の範疇に属することは自明であり、垂直配向の液晶を用いた液晶表示装置においても本発明の有用性は変らない。さらにＴＮ液晶とは異なり、アクティブ基板上に形成され所定の距離を隔てて形成された一対の絵素電極と対向電極との間で液晶に横方向の電界を印加するＩＰＳ（Ｉｎ−Ｐｌａｉｎ−Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型の液晶パネルへの適用も容易であり、請求項１に記載の液晶表示装置が該当する。ただし、この場合ドレイン電極（絵素電極）上に開口部形成は不要であり、対向電極は走査線と同時にガラス基板上に形成されるのが一般的である。請求項２に記載の液晶表示装置は絵素電極と対向電極を厚いパシベーション絶縁層上に形成した高開口率のＩＰＳ型の液晶表示装置に該当している。また絶縁ゲート型トランジスタの半導体層も非晶質シリコンに限定されるものでないことも明らかであり、請求項３と請求項６を除いて絶縁ゲート型トランジスタの構成による差異は無い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の実施例を図１〜図６に基づいて説明する。図１に本発明の実施例１に係る表示装置用半導体装置（アクティブ基板）の平面図を示し、図２に図１のＡ−Ａ’線上とＢ−Ｂ’線上及びＣ−Ｃ’線上の製造工程の断面図を示す。同様に実施例２は図３と図４、実施例３は図５と図６で夫々アクティブ基板の平面図と製造工程の断面図を示す。なお従来例と同一の部位については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【実施例１】
【００４４】
実施例１では従来例と同様にチャネルエッチ型の絶縁ゲート型トランジスタをスイッチング素子とする５枚マスク・プロセスを基本としたデバイス作製を行い、図１（ｃ）と図２（ｃ）に示したようにソース・ドレイン配線１２，２１の形成までは同一の製造工程を進行する。
【００４５】
ソース・ドレイン配線１２，２１の形成後、ガラス基板２の全面に無機材質の透明性の絶縁層として従来通りＰＣＶＤ装置を用いて０．３μｍ程度の膜厚の第２のＳｉＮｘ層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、図１（ｄ）と図２（ｄ）に示したようにドレイン電極２２上に開口部６２と、画像表示部外の領域で走査線の一部５上に開口部６３と、信号線の一部６上に開口部６４を有すると共に、柱状スペーサに対応した領域８５Ａの膜厚が４μｍで、その他の領域８５Ｂの膜厚が１μｍであるような感光性有機絶縁層パターン８５Ａ，８５Ｂをハーフトーン露光技術により形成する。
【００４６】
このように膜厚差が大きいパターン形成ではフォトマスクの透過光量を制御するためには従来の細いスリットパターンよりは透過率の異なる２種類の金属薄膜パターンを形成されたグレートーン・マスクの方が好ましい結果が得られる。
【００４７】
上記の感光性有機絶縁層パターン８５Ａ，８５Ｂをマスクとして、従来例と同様に開口部６３内のパシベーション絶縁層３７とゲート絶縁層３０を除去して開口部６３内に走査線の一部５を露出するとともに、開口部６２，６４内のパシベーション絶縁層３７を除去して開口部６２内にドレイン電極２１の一部と開口部６４内に信号線の一部６を露出する。
【００４８】
そして酸素プラズマ等の灰化手段により感光性有機絶縁層パターン８５Ａ，８５Ｂを１μｍ以上膜減りさせると、図１（ｅ）と図２（ｅ）に示したように感光性有機絶縁層パターン８５Ｂが消失してパシベーション絶縁層３７が露出すると共に、ソース・ドレイン配線１２，２１上の所定の領域にのみ膜減りした感光性有機絶縁層パターン８５Ｃをそのまま残すことができる。
【００４９】
最後にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層として例えばＩＴＯあるいはＩＺＯまたはこれらの混晶体を被着し、図１（ｆ）と図２（ｆ）に示したように微細加工技術により開口部６２を含んでパシベーション絶縁層３７上に絵素電極２２を選択的に形成してアクティブ基板２として完成する。電極端子は絵素電極２２と同時にパシベーション絶縁層３７上にＩＴＯよりなる透明導電性の電極端子５Ａ，６Ａを形成している。
【００５０】
このようにして得られたアクティブ基板２とカラーフィルタ９を貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例１が完了する。膜厚３μｍの感光性有機絶縁層パターン８５Ｃは柱状スペーサ７７として機能し、アクティブ基板２とカラーフィルタ９との間隙を一定に保つことは説明するまでも無いだろう。
【００５１】
垂直配向の液晶で無い限り、通常は配向膜への配向処理にラビング布による配向処理が行われるので、柱状スペーサ７７の高い段差による配向処理の乱れが表示画像に表れないためには柱状スペーサ７７を絵素電極２２から離れた場所に配置することが望ましく、図示はしないが絶縁ゲート型トランジスタのチャネルに近いドレイン電極２１上または走査線１１と信号線１２の交差領域上の信号線１２上に柱状スペーサ７７を配置するのが最善である。
【００５２】
また絵素電極の形成工程で損傷を受けて膜厚が減少する、あるいは形状が崩れる等の不具合を回避するためには柱状スペーサ７７は耐熱性と対薬品性に優れた感光性有機絶縁層である必要があり、主成分がアクリル樹脂やポリイミド樹脂であるような感光性有機絶縁層が選択される。さらに柱状スペーサ７７は液晶セルの中で液晶１７と接するので不純物が溶出して液晶の諸特性を劣化させないためには高い純度も必要である。
【００５３】
なお詳細な説明は省略するが、パシベーション絶縁層３７の被着よりも先に透明導電性の絵素電極が形成されているアクティブ基板や、あるいはパシベーション絶縁層３７の形成後に金属層と透明導電層との積層よりなる積層パターン上に開口部を形成し、開口部内のパベーション絶縁層に加えて前記積層パターンの金属層を除去して露出した透明導電性の絵素電極を得るようなアクティブ基板においても請求項１（実施例１）の有効性は変わらない事を補足しておく。なぜならばパシベーション絶縁層の形成後には必ず走査線、信号線、ドレイン電極の一部を露出して電気的な接続箇所を設ける必要があり、あるいは絵素電極上の劣悪な膜質のパシベーション絶縁層を除去して表示画像の焼付けを防止するために必ずパペーション絶縁層への開口部形成工程が付随して発生するからである。
【００５４】
本発明者は既に工程削減の観点から多種多様の液晶表示装置とアクティブ基板を発案して先行出願しており、パベーション絶縁層の形成前に透明導電性の絵素電極２２を形成しておくようなアクティブ基板としては、特願２００３−１０９７２９，２００３−１８２１０６，２００３−２８２３０３及び２００３−３９６５５７号公報に、また開口部内のパベーション絶縁層に加えて金属層と透明導電層との積層パターン上の金属層を除去して露出した透明導電層パターンを絵素電極２２とするようなアクティブ基板としては、特願２００３−１８２１０６，２００３−１８２３０３，２００３−３９６５５７，２００３−３９６５５８，２００４−２１２８８，２００４−２１２９０及び２００４−９３９４５号の各公報に詳細な実施例が記載されている。
【特許文献１】特願２００３−１０９７２９号公報
【特許文献２】特願２００３−１８２１０６号公報
【特許文献３】特願２００３−２８２３０３号公報
【特許文献４】特願２００３−３９６５５７号公報
【特許文献５】特願２００３−３９６５５８号公報
【特許文献６】特願２００４−２１２８８号公報
【特許文献７】特願２００４−２１２９０号公報
【特許文献８】特願２００４−９３９４５号公報
【００５５】
実施例１では柱状スペーサ７７の膜厚は、感光性有機絶縁層の塗布時の均一性と酸素プラズマによる膜厚減少時に均一性が悪いと当然ばらつきが発生してしまい、ギャップ斑の原因として例えば±０．２μｍ程度の膜厚ばらつきが問題となることもあるので、以降の実施例では柱状スペーサ７７の膜厚ばらつきが小さい液晶表示装置について説明する。
【実施例２】
【００５６】
実施例２でも実施例１と同様に図３（ｃ）と図４（ｃ）に示したようにソース・ドレイン配線１２，２１の形成までは同一の製造工程を進行する。
【００５７】
ソース・ドレイン配線１２，２１の形成後、ガラス基板２の全面に無機材質の透明性の絶縁層としてＰＣＶＤ装置を用いて０．３μｍ程度の膜厚の第２のＳｉＮｘ層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、図３（ｄ）と図４（ｄ）に示したようにドレイン電極２２上に開口部６２と、画像表示部外の領域で走査線の一部５上に開口部６３と、信号線の一部６上に開口部６４を有すると共に、柱状スペーサに対応した領域８６Ａ（７７）の膜厚が６μｍで、その他の領域８６Ｂの膜厚が３μｍであるような感光性有機絶縁層パターン８６Ａ，８６Ｂをハーフトーン露光技術により形成する。
【００５８】
そして上記の感光性有機絶縁層パターン８６Ａ，８６Ｂをマスクとして、従来例と同様に開口部６３内のパシベーション絶縁層３７とゲート絶縁層３０を除去して開口部６３内に走査線の一部５を露出するとともに、開口部６２，６４内のパシベーション絶縁層３７を除去して開口部６２内にドレイン電極２１の一部と開口部６４内に信号線の一部６を露出する。ただし、チャネル上に保護絶縁層を有するエッチストップ型の絶縁ゲート型トランジスタを採用した場合にはパシベーション絶縁層３７が存在しなくても支障は無いので、感光性有機絶縁層パターン８６Ａ，８６Ｂの形成直後から開口部６２，６４内にはドレイン電極２１の一部と信号線の一部６が露出しており、開口部６３内のゲート絶縁層３０を除去して開口部６３内に走査線の一部５を露出するだけで良い。
【００５９】
最後にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層として例えばＩＴＯあるいはＩＺＯを被着し、図３（ｅ）と図４（ｅ）に示したように微細加工技術により開口部６２を含んで感光性有機絶縁層パターン８６Ｂ上に絵素電極２２を選択的に形成してアクティブ基板２として完成する。電極端子は絵素電極２２と同時にパシベーション絶縁層３７上にＩＴＯよりなる透明導電性の電極端子５Ａ，６Ａを形成している。
【００６０】
このようにして得られたアクティブ基板２とカラーフィルタ９を貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例２が完了する。膜厚６μｍの感光性有機絶縁層パターン８６Ａは柱状スペーサ７７として機能する。感光性有機絶縁層パターン８６Ｂの膜厚を３μｍと厚く形成する理由はアクティブ基板２の表面を平坦化して配向処理を容易にすると共に、絵素電極２２を走査線１１や信号線１２と重なり合うように大きく形成して開口率の高い液晶表示装置を得るための工夫であり、所謂平坦化技術として周知の技術である。そして感光性有機絶縁層パターン８６Ａ，８６Ｂの膜厚差の３μｍが液晶セルの厚み（ギャップ厚）となるので、ハーフトーン露光の中間調の透過光量を制御することにより、感光性有機絶縁層パターン８６Ｂの膜厚を２μｍとし、液晶セルの厚みを４μｍとすることも可能であり、液晶表示装置の光学設計から決定される液晶セルの厚みへの対応も可能である。
【００６１】
実施例２では感光性有機絶縁層パターン８６Ａよりなる柱状スペーサ７７は酸素プラズマ処理による灰化処理を受けないので、実施例１に記載の柱状スペーサと比較すると柱状スペーサとしての膜厚変動は少ないが、感光性有機絶縁層パターン８６Ｂの膜厚が変動すると液晶セルのギャップが変動するのでハーフトーン露光のプロセス管理には細心の注意を払う必要がある。
【実施例３】
【００６２】
実施例３は感光性有機絶縁層パターンを用いてソース・ドレイン配線１２，２１を形成し、感光性有機絶縁層パターンを除去することなく、さらにアクティブ基板２上にパシベーション絶縁層を形成することもなく、そのまま完成したアクティブ基板２としてカラーフィルタ９と貼り合わせて液晶表示装置を得ることが前提となった液晶表示装置に適用可能な技術であり、本発明者が先に出願した特願２００３−１０９７３０，２００３−１８２１０７，２００３−２８２３０３，２００３−３３６７０６，２００３−３３６７０７，２００４−２１２８９，２００３−３３９６５９及び２００４−９３９４４号の各公報にその詳細が記載されている。これらの先行文献の中から特願２００４−９３９４４号に記載の実施例１として記載されたデバイス及びプロセスを本願発明に適用して本願発明の実施例３を説明する。
【特許文献９】特願２００３−１０９７３０号公報
【特許文献１０】特願２００３−１８２１０７号公報
【特許文献１１】特願２００３−３３６７０６号公報
【特許文献１２】特願２００３−３３６７０７号公報
【特許文献１３】特願２００３−３３９６５９号公報
【特許文献１４】特願２００４−２１２８９号公報
【特許文献１５】特願２００４−９３９４４号公報
【００６３】
実施例３では先ずガラス基板２の一主面上にＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１〜０．２μｍ程度の透明導電層９１として例えばＩＴＯと、膜厚０．１〜０．３μｍ程度の第１の金属層９２を被着し、図５（ａ）と図６（ａ）に示したように微細加工技術により感光性樹脂パターンを用いて透明導電層９１Ａと第１の金属層９２Ａとの積層よりなりゲート電極１１Ａも兼ねる走査線１１及び走査線の擬似電極端子９４と、透明導電層９１Ｂと第１の金属層９２Ｂとの積層よりなる擬似絵素電極９３と、透明導電層９１Ｃと第１の金属層９２Ｃとの積層よりなる信号線の擬似電極端子９５を選択的に形成する。第１の金属層として例えばＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ等の高融点金属あるいはそれらの合金やシリサイドが選ばれる。ゲート絶縁層を介して信号線との絶縁耐圧を向上させ、歩留を高めるためにはこれらの電極は乾式食刻（ドライエッチ）による断面形状のテーパ制御を行うことが望ましいが、ＩＴＯのドライエッチ技術は食刻ガスに沃化水素や臭化水素を用いたものが開発されたもののガス排気系での反応生成物による堆積量が大きく実用化に至らなかったので、当面は例えばＡｒ（ガス）を用いたスパッタ・エッチを採用すると良い。あるいは製膜温度が低く、殆ど結晶性を有していないＩＺＯ等の透明導電層と耐熱性の高いＡＬ（Ｔａ，Ｎｄ）合金との組合せであれば、燐酸系のエッチング液でその断面形状をテーパ制御しつつ同時にこれらの多層膜パターン９３〜９５を得る事も可能である。なお、ＡＬ（Ｔａ，Ｎｄ）は成分比として数％以下のＴａやＮｄが添加されたＡＬ合金を意味している。
【００６４】
次にガラス基板２の全面にプラズマ保護層となる透明絶縁層、例えばＴａＯｘやＳｉＯ２を０．１μｍ程度の膜厚で被着して７１とする。このプラズマ保護層７１は後続のＰＣＶＤ装置によるゲート絶縁層であるＳｉＮｘの形成時に走査線１１と擬似絵素電極９３のエッジ部に露出している透明導電層９１Ａ，９１Ｂが還元されてＳｉＮｘの膜質が変動するのを防止するために必要で、詳細は先行例特開昭５９−９９６２号公報を参照されたい。ただし透明導電層９１の膜厚が５００Å以下と薄い場合にはＳｉＮｘ層の透明度の劣化は小さく、プラズマ保護層７１の形成を省略することも可能である。
【００６５】
プラズマ保護層７１の被着後は従来例と同様にＰＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁層となる第１のＳｉＮｘ層３０、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン層３１、及びチャネルを保護する絶縁層となる第２のＳｉＮｘ層３２と３種類の薄膜層を、例えば０．２−０．０５−０．１μｍ程度の膜厚で順次被着し、図５（ｂ）と図６（ｂ）に示したように微細加工技術により感光性樹脂パターンを用いて第２のＳｉＮｘ層３２を選択的に食刻してゲート電極１１Ａよりもパターン幅の細い第２のＳｉＮｘ層３２Ｄ（保護絶縁層）とするとともに第１の非晶質シリコン層３１を露出する。ここではゲート絶縁層がプラズマ保護層７１と第１のＳｉＮｘ層３０との積層になるため第１のＳｉＮｘ層は従来よりも薄く形成して良い副次的なメリットがある。
【００６６】
続いてＰＣＶＤ装置を用いてガラス基板２の全面に不純物として例えば燐を含む第２の非晶質シリコン層３３を例えば０．０５μｍ程度の膜厚で被着した後、図５（ｃ）と図６（ｃ）に示したように微細加工技術により感光性樹脂パターンを用いて擬似絵素電極９３上に開口部７４と画像表示部外の領域で擬似電極端子９４，９５上に開口部６３Ａ，６４Ａを形成し、上記開口部内の第２の非晶質シリコン層３３、第１の非晶質シリコン層３１、ゲート絶縁層３０、プラズマ保護層７１に加えて第１の金属層９２Ａ〜９２Ｃを順次食刻し、走査線１１の一部（擬似電極端子９４）の透明導電層９１Ａを露出して走査線の電極端子５Ａとし、同様に擬似電極端子９５の透明導電層９１Ｃを露出して信号線の電極端子６Ａとし、擬似絵素電極９３の透明導電層９１Ｂを露出して絵素電極２２とする。なお画像表部外の領域でも透明導電層９１と第１の金属層９２との積層よりなる多層膜パターン９６を形成しておけば、この工程で透明導電層よりなる短絡線４０が得られるので静電気対策とすることが可能である。
【００６７】
引き続きＳＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚０．１μｍ程度の耐熱金属層として例えばＴｉ，Ｔａ等の薄膜層３４と膜厚０．３μｍ程度の低抵抗金属層としてＡＬ薄膜層３５を順次被着する。そして図５（ｄ）と図６（ｄ）に示したようにハーフトーン露光技術によりソース・ドレイン配線１２，２１に対応し、ソース・ドレイン配線１２，２１上で柱状スペーサに対応した領域８７Ａ（７７）の膜厚が３μｍで、その他の領域の８７Ｂの膜厚が１~２μｍであるような感光性有機絶縁層パターン８７Ａ，８７Ｂをハーフトーン露光技術により形成する。そして感光性有機絶縁層パターン８７Ａ，８７Ｂをマスクとしてこれら２層の薄膜層よりなるソース・ドレイン配線材と第２の非晶質シリコン層３３と第１の非晶質シリコン層３１Ｂを順次食刻して保護絶縁層３２Ｄとゲート絶縁層３０Ａを露出し、絵素電極２２の一部を含んで３４Ａと３５Ａとの積層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極２１と、信号線の電極端子６Ａの一部を含んでソース電極も兼ねる信号線１２を選択的に形成する。走査線の電極端子５Ａはソース・ドレイン配線１２，２１のエッチングが終了するとアクティブ基板２上に露出する。そして感光性有機絶縁層パターン８７Ａ，８７Ｂを除去することなくアクティブ基板２の製造工程を終える。
【００６８】
このようにして得られたアクティブ基板２とカラーフィルタ９を貼り合わせて液晶パネル化し、本発明の実施例３が完了する。膜厚３μｍの感光性有機絶縁層パターン８７Ａは柱状スペーサ７７として機能する。絵素電極２２がガラス基板２上に形成されているので他の実施例と異なり、液晶セルのギャップが大きくなり易いので、液晶の設計的な観点から感光性有機絶縁層パターン８７Ａの膜厚をもう少し薄くして例えば２μｍとすることも容易である。蓄積容量１５の構成に関しては図５（ｄ）に示したようにソース・ドレイン配線１２，２１と同時に絵素電極２２の一部を含んで形成された蓄積電極７２と前段の走査線１１に設けられた突起部がプラズマ保護層７１Ａとゲート絶縁層３０Ａと第１の非晶質シリコン層３１Ｅと第２の非晶質シリコン層３３Ｅ（共に図示せず）を介して平面的に重なることで構成している例（右下がり斜線部５２）を例示している。
【００６９】
上記のように実施例３によって得られるアクティブ基板２ではチャネル上には保護絶縁層３２Ｄが形成され、ソース・ドレイン配線１２，２１上には感光性有機絶縁層パターン８７Ａ，８７Ｂが形成されているので、さらにアクティブ基板２上に透明絶縁性のパシベーション絶縁層を形成しなくても液晶表示装置として十分な信頼性が得られる。また本発明の主題である柱状スペーサ７７に関してもガラス基板２からの高さが液晶セル厚に相当するので、感光性有機絶縁層パターン８７Ａの塗布厚のばらつきだけでギャップ精度のばらつきが決定され、本願発明の実施例の中では最もギャップ精度のばらつきが小さくなる。
【００７０】
なお、必ずしもソース・配線（信号線）上の感光性有機絶縁層パターンの特定の領域を柱状スペーサとして他の領域よりも膜厚を厚くする必要は無く、例えば、特許引用文献１２である特願２００３−３３６７０７号公報に開示されているように、金属層と透明導電層との積層よりなるソース・配線（信号線）と、透明導電層よりなるドレイン配線（絵素電極）が形成され、画像表示部内のソース・配線（信号線）上に感光性有機絶縁層パターンが形成された液晶表示装置において、前記感光性有機絶縁層パターンの膜厚を厚くして、柱状ではなく堤防状のスペーサとすることも可能である。なぜならばアクティブ基板上には絶縁ゲート型トランジスタを始めとする多くの部位が形成されているので、通常、走査線と信号線の交差領域が最もガラス基板からの高さが高く、この領域がスペーサとして有効に機能し、その他の領域のソース・配線（信号線）上の感光性有機絶縁層パターンと対向するカラーフィルタとの間には０．５μｍ前後の隙間が形成され、液晶注入時または液晶滴下時に前記堤防状のスペーサによって液晶のセル内での拡散が制約を受けることは少ないからである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１にかかる表示装置用半導体装置の平面図
【図２】本発明の実施例１にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図
【図３】本発明の実施例２にかかる表示装置用半導体装置の平面図
【図４】本発明の実施例２にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図
【図５】本発明の実施例３にかかる表示装置用半導体装置の平面図
【図６】本発明の実施例３にかかる表示装置用半導体装置の製造工程断面図
【図７】液晶パネルの実装状態を示す斜視図
【図８】液晶パネルの等価回路図
【図９】液晶パネルの断面図
【図１０】従来例のアクティブ基板の平面図
【図１１】従来例のアクティブ基板の製造工程断面図
【図１２】合理化されたアクティブ基板の平面図
【図１３】合理化されたアクティブ基板の製造工程断面図
【符号の説明】
【００７２】
１：液晶パネル
２：アクティブ基板（ガラス基板）
３：半導体集積回路チップ
４：ＴＣＰフィルム
５：金属層よりなる走査線の電極端子、走査線の一部
５Ａ：透明導電層よりなる走査線の電極端子、走査線の一部
６：金属層よりなる信号線の電極端子、信号線の一部
６Ａ：透明導電層よりなる信号線の電極端子、信号線の一部
９：カラーフィルタ（対向するガラス基板）
１０：絶縁ゲート型トランジスタ
１１：走査線
１１Ａ：（ゲート配線、ゲート電極）
１２：信号線（ソース配線、ソース電極）
１６：蓄積容量線
２１：ドレイン電極
２２：（透明導電性の）絵素電極
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ：ゲート絶縁層（第１のＳｉＮｘ層）
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ：（不純物を含まない）第１の非晶質シリコン層
３２：第２のＳｉＮｘ層
３２Ｄ：チャネル保護層（エッチストップ層、保護絶縁層）
３３：（不純物を含む）第２の非晶質シリコン層
３４，３４Ａ：耐熱金属層（シリサイドも含む）
３５，３５Ａ：低抵抗金属層（ＡＬ）
３６，３６Ａ：中間導電層
３７：（ＳｉＮｘよりなる）パシベーション絶縁層
３８：（絵素電極上の）開口部
５０，５１：蓄積容量形成領域
６２：（ドレイン電極上の）開口部
６３，６３Ａ：（走査線上の）開口部
６４，６４Ａ：（信号線上の）開口部
６５，６５Ａ：（蓄積容量線上の）開口部
７７：柱状スペーサ（８５Ｃ，８６Ａ，８７Ａ）
８５Ａ，８５Ｂ，８６Ａ，８６Ｂ，８７Ａ，８７Ｂ
：ハーフトーン露光技術で形成された感光性有機絶縁層パターン
９１，９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ：透明導電層
９２，９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ：第１の金属層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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