(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜トランジスタの半導体層に入射する光を遮光するための遮光層を簡単な製造方法で構成し得るようにした薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法を提供する。【解決手段】半導体層１５に対応させて遮光層１３を透明絶縁基板１１上に形成する際に、透明絶縁基板１１の面上に、遮光層１３及び絶縁層１４並びに半導体層１５を順次三層構成となるように成膜し、この積層された三層構成の各要素を一括してパターニング及びエッチングする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明絶縁基板の上側に遮光層を形成する工程と、
この遮光層上に連続して絶縁層を形成する工程と、
この絶縁層上に連続して半導体層を形成する工程と、
この半導体層及び前記絶縁層並びに前記遮光層を一括して薄膜トランジスタの形成領域を同一形状にパターニングする工程と、
この工程の後に前記パターニングされた部分を覆うとともに前記半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
このゲート電極面上に層間絶縁膜を形成する工程と、
を有する薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法。
【請求項２】
前記半導体膜として、酸化物半導体材料を用いることを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法。
【請求項３】
前記酸化物半導体材料として、酸化インジウムガリウム亜鉛を用いることを特徴とする請求項２記載の薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜として、テトラエトキシシランを材料とした酸化シリコンを用いることを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法。
【請求項５】
前記パターニングする工程は、前記薄膜トランジスタの形成領域をパターニングすると同時に補助容量形成領域も併せてパターニングし、前記ゲート電極の形成と同時に前記補助容量形成領域のゲート絶縁膜上に補助容量電極を同時に形成させることを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などに使用され、遮光層によって耐光性が向上されている薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶表示装置は、薄型軽量化や低消費電力などの点から、カラーテレビやパーソナルコンピュータ及び映像表示用モニターや携帯電話などに広く採用されている。この表示には、液晶表示パネルに表示された画像を直接視認する直視型の形態と、液晶表示パネルに表示された画像を投射させてスクリーンや自動車のフロントガラス等に表示させる投射型の形態がある。
【０００３】
特に投射型の液晶表示装置では、画像を投射するために液晶表示パネルの裏面から、直視型液晶表示装置に比較してより強い光を光源から液晶表示パネルに向けて投射させる必要がある。このために、表示領域に配置されている画素駆動用スイッチングトランジスタとして用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の光リークによる誤動作を防ぐために、ＴＦＴの半導体層の下面に遮光層を配することが行われており、必要な場合には、外光をも遮光するようＴＦＴの表面（上面）も遮光することが行われている。
【０００４】
このような遮光層を配置して遮光を図った液晶表示装置が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２６７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、遮光層の上層を酸化または窒化処理を行って絶縁処理を施すために、特別な処理を必要とするという問題がある。
【０００７】
実施形態の解決しようとする課題は、特別な処理を施すことなく既存の設備・方法を利用して、簡単な構成・方法ながらＴＦＴの遮光を行わせることができる薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法は、透明絶縁基板の上側に遮光層を形成する工程と、この遮光層上に連続して絶縁層を形成する工程と、この絶縁層上に連続して半導体層を形成する工程と、この半導体層及び絶縁層並びに遮光層を一括して薄膜トランジスタの形成領域を同一形状にパターニングする工程と、この工程の後にパターニングされた部分を覆うとともに半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、このゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、このゲート電極面上に層間絶縁膜を形成する工程とを有する製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法によって製造されたアレイ基板を使用した液晶表示装置を示す一部断面図である。
【図２】実施形態の液晶表示装置のアレイ基板の他の構成例を示す一部断面図である。
【図３】実施形態の薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態に係る薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法について、この製造方法によって製造された薄膜トランジスタ搭載基板を液晶表示装置のアレイ基板として使用した場合を構成例として、以下に詳細に説明する。
【００１１】
この液晶表示装置は、図１に示すように、ガラス材や耐熱性合成樹脂などから構成される透明絶縁基板１１の主面上に、アンダーコート層１２が配置されている。このアンダーコート層１２の上面側には、２つの領域に分離して、この上面から島状にモリブデンタングステン（ＭｏＷ）などからなる遮光層１３，１３´と、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）などから成る絶縁層１４，１４´、及び酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）などからなる半導体層１５，１５´が三層構成として順次積層配置され、一方側の構成が画素スイッチング素子として動作する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６部分を、他方側が補助容量素子（Ｃｓ）１７部分を夫々構成する構成要素となる。
【００１２】
このＴＦＴ１６側の半導体層１５は、チャネル領域１８の両側に夫々不純物をドープすることによって形成されたドレイン領域１９及びソース領域２０を有し、Ｃｓ１７側の半導体層１５´は単に不純物をドープした構成としている。このＴＦＴ１６とＣｓ１７の構成は、半導体層１５，１５´の構成が相違しているが、基本的には同じ構成要素からなっている。
【００１３】
これら半導体層１５、１５´の上面、及びＴＦＴ１６とＣｓ１７の島状の構成要素の周囲には、アンダーコート層１２に到達するゲート絶縁膜２１が設けられ、このゲート絶縁膜２１のドレイン領域１９及びソース領域２０に対応する部分には、夫々コンタクトホールが形成されている。
【００１４】
このゲート絶縁膜２１上には、ＭｏＷなどからなる走査線兼用のゲート電極２２、及び補助容量電極２３が形成される。このゲート電極２２及び補助容量電極２３を覆うように第１層間絶縁膜２４が被着されるとともに、ゲート絶縁膜２１に形成したコンタクトホールに連接するコンタクトホールが形成されている。この第１層間絶縁膜２４上には、ソース領域２０上のコンタクトホールを介して、このソース領域２０と電気的に接続された信号線と兼用のソース電極２５、及びドレイン領域１９上のコンタクトホールを介して、このドレイン領域１９と電気的に接続されたドレイン電極２６が形成される。
【００１５】
これらソース電極２５、ドレイン電極２６を覆い、第１層間絶縁膜２４上には、第２層間絶縁膜２７が形成され、ソース電極２５に対応する位置にはコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介して第２層間絶縁膜２７上には信号線２８が配置されている。この信号線２８を別の取り出し構成とすることにより、第２層間絶縁膜２７上に信号線２８に代えて画素電極３１として構成することも可能である。
【００１６】
この信号線２８を含む第２層間絶縁膜２７上には、さらにポリイミドなどから構成される配向膜２９が形成され、これらによってアレイ基板３０が構成されている。
【００１７】
このアレイ基板３０と対向して配置される対向基板４０は、同様に透明なガラス材や耐熱性合成樹脂などから構成される透明絶縁基板４１を有し、この透明絶縁基板４１のアレイ基板３０と対向する対向面上には、ＩＴＯなどから構成される透明な共通電極４２が設けられ、この共通電極４２上には、ポリイミドなどから構成される配向膜４３が設けられ、これらによって対向基板４０を構成している。
【００１８】
更に、対向基板４０の表示領域の外周部分には、黒色の遮光層によって形成された額縁部（図示せず）が設けられ、この額縁部によって非表示領域を覆い隠すようにしている。
【００１９】
このアレイ基板３０と対向基板４０間は、両基板３０，４０間に介在されるスペーサ５１によって、そのギャップが規定されており、両基板３０，４０は所定の間隙を持って対向配置されるとともに、その周辺部を熱または紫外線硬化型のアクリル系あるいはエポキシ系の接着剤から構成されるシール材（図示せず）を介して貼合わされており、この間隙部分には液晶層５２が封止されて、液晶表示パネル６０が構成されている。
【００２０】
この液晶表示パネル６０の両外表面には、偏光板６１が接着剤によって貼付され、アレイ基板３０側の偏光板６１の外方には、必要に応じてバックライトもしくは反射板（図示せず）などが配置されて、液晶表示装置を構成している。
【００２１】
この液晶表示装置では、特にカラー表示については説明を行っていないが、カラー液晶表示装置として構成する場合について、図２を参照して説明する。なお、図１の構成と同じ構成部分については、同一符号を付すことにより詳細な説明は省略する。
【００２２】
即ち、第２層間絶縁膜２７として、ストリップ状またはマトリクス状に、このＴＦＴ１６を覆うようにアクリル材などから構成される青、緑、赤の３色カラーフィルタ層を形成する複数の着色層２７Ｂ，２７Ｇ，２７Ｒが設けられている。図２の場合では、例えば赤色着色層２７Ｒと緑色着色層２７Ｇが示されている。なお、図示はしていなが、青色着色層２７Ｂについても他のＴＦＴ１６上に同様に形成されている。
【００２３】
このように、アレイ基板３０側に着色層２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂからなるカラーフィルタ層を設けた場合には、アレイ基板３０と対向基板４０とを貼り合せて液晶表示パネル６０を形成する際に、カラーフィルタ層を構成する各着色層２７Ｒ，２７Ｇ，２７Ｂと画素電極３１との位置合せを特に行う必要がないという利点を有している。但し、カラーフィルタ層は、対向基板４０側に形成しても差し支えない。
【００２４】
このように構成される薄膜トランジスタ搭載基板としてのアレイ基板３０の製造方法の一例について、図３を参照して詳細に説明する。なお、図１及び図２で説明した各構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付すことにより、その詳細な説明については省略する。
【００２５】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラスからなる透明絶縁基板１１の面上に、窒化シリコンからなるアンダーコート層１２を成膜する。
【００２６】
次いで図３（ｂ）に示すように、このアンダーコート層１２の面上に、モリブデンタングステン（ＭｏＷ）やモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、モリブデンタンタル（ＭｏＴａ）などの材料をスパッタ法にて成膜し遮光層１３を形成する。
【００２７】
そして、図３（ｃ）に示すように、この遮光層１３面上に、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などの材料を、同様にスパッタ法を用いて成膜し絶縁層１４を形成する。
【００２８】
次いで、この絶縁層１４面上に、図３（ｄ）に示すように、大面積に均一に成膜することが可能な酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩｎＧａＺｎＯ）などからなる酸化物半導体材料をスパッタ法を用いて成膜し、半導体層１５を形成する。
【００２９】
このように、透明絶縁基板１１上のアンダーコート層１２上に、遮光層１３及び絶縁層１４並びに半導体層１５を三層構成として連続して成膜した後に、図３（ｅ）に示すように、半導体層１５上にホトリソグラフィーによってレジストパターン７１を形成し、このレジストパターン７１を用いて半導体層１５及び絶縁層１４及び遮光層１３を連続して一括してドライエッチングを行い、パターニングを行う。
【００３０】
このドライエッチングによって、図３（ｆ）に示すように、アンダーコート層１２上には、夫々独立した島状の三層構成のＴＦＴ１６部分とＣｓ１７部分とが形成される。
【００３１】
次いで、これらＴＦＴ１６部分とＣｓ１７部分とを含むアンダーコート層１２全面に、図３（ｇ）に示すように、酸化シリコンなどからなる材料を成膜してゲート絶縁膜２１が形成される。このゲート絶縁膜２１は、島状の三層構成のＴＦＴ１６部分とＣｓ１７部分とのエッチングされた周囲部分と半導体層１５の上面を覆うように形成される。このために、ゲート絶縁膜２１は比較的に膜厚が厚く（大きく）なる傾向があるために、ステップカバレッジに優れたテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を材料とした酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの材料をＣＶＤ法によって成膜している。
【００３２】
その後、図３（ｈ）に示すように、このゲート絶縁膜２１の半導体層１５に対応してゲート電極２２が形成され、また半導体層１５´に対応して補助容量電極２３が形成される。このゲート電極２２を基にして、ゲート電極２２に対応する半導体層１５にチャネル領域１８を形成し、このチャネル領域１８の両側に不純物をドープすることによって形成したドレイン領域１９とソース領域２０を形成する。これによってトップゲート型ＴＦＴ１６を形成することができる。
【００３３】
このゲート電極２２と補助容量電極２３を形成したのちに、図３（ｉ）に示すように、これらゲート電極２２及び補助容量電極２３を覆うようにして、第１層間絶縁膜２４が形成される。
【００３４】
この工程の以降の工程については図示を省略しているが、図１に示すように、第１層間絶縁膜２４の上に、夫々ドレイン領域１９とソース領域２０と電気的に接続されるソース電極２５、ドレイン電極２６を形成し、更にこれら電極２６，２５を覆うように第１層間絶縁膜２４上に第２層間絶縁膜２７を形成し、次いで信号線２８もしくは画素電極３１を形成し、これらの上に配向膜２９を形成してアレイ基板３０を形成する。
【００３５】
このような薄膜トランジスタ搭載基板の製造方法を採用することによって、遮光層１３、絶縁層１４及び半導体層１５を一括してパターニング形成させることで、遮光層１３のみをパターニング形成する工程を省略することを可能とし、マスク数の増加や工程の増加などを抑制しつつ、遮光膜付きの薄膜トランジスタ搭載基板を製造することができる。
【００３６】
なお、アレイ基板３０側にカラーフィルタ層を形成する場合には、第２層間絶縁膜２７として着色層２７Ｒ、２７Ｇ，２７Ｂを形成する材料を用いることで対応可能である。
【００３７】
なお、使用される絶縁膜としては、例えばＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３等の無機系薄膜、ポリイミド、フォトレジスト樹脂等の有機系薄膜等を用いることができ、無機系薄膜の場合には、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法あるいは溶液塗布法等によって形成することが可能である。
【００３８】
また、アレイ基板３０や対向基板４０の構成は、上記説明の構成以外のものでも適用が可能であり、例えばソース電極２５とドレイン電極２６の配置位置を入れ替えても同様に形成することが可能である。更に透明絶縁基板１１の平坦性が確保できる場合には、アンダーコート層１２を省略することも可能となるなど、その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での追加や変更は適宜成し得るものである。
【符号の説明】
【００３９】
１１…透明絶縁基板
１３、１３´…遮光層
１４、１４´…絶縁層
１５、１５´…半導体層
１６…薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１７…補助容量素子（Ｃｓ）
２１…ゲート絶縁膜
２２…ゲート電極
２３…補助容量電極
２４、２７…第１第２層間絶縁膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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