(57)【要約】【課題】ＦＦＳ構造を有する表示素子において、工程の簡略化、コストの削減、生産性向上を実現することのできる薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、および薄膜トランジスタを用いた表示装置を得ることを目的とする。【解決手段】真空成膜装置を用いて窒化シリコンによる層間絶縁膜を形成する代わりに、コモン電極（８）とピクセル電極（９）との間の層間絶縁膜（７ｂ）を、誘電率４以上の感光性有機絶縁膜を塗布することで形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を介してコモン電極とピクセル電極が配置されることを特徴とするフリンジフィールドスイッチング（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＦＦＳ）構造を有する薄膜トランジスタにおいて、
前記コモン電極と前記ピクセル電極との間の層間絶縁膜が、誘電率４以上の有機絶縁膜を塗布することで形成されている
薄膜トランジスタ。
【請求項２】
請求項１に記載の薄膜トランジスタにおいて、
前記層間絶縁膜は、ネガ型あるいはポジ型のいずれかの感光性樹脂である
薄膜トランジスタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の薄膜トランジスタにおいて、
前記層間絶縁膜は、誘電率を４以上とするために、酸化金属ナノ粒子が分散されている
薄膜トランジスタ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタにおいて、
前記層間絶縁膜は、透過率が９０％以上の透明樹脂である
薄膜トランジスタ。
【請求項５】
コモン電極とピクセル電極との間の層間絶縁膜が、誘電率４以上の有機絶縁膜を塗布することで形成されている薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記コモン電極の上に、前記有機絶縁膜を塗布する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜形成工程により塗布された前記有機絶縁膜をマスクとして、前記コモン電極をエッチングするエッチング工程と、
前記有機絶縁膜をリフロー処理することで、前記エッチング工程でエッチングされた前記コモン電極の端部を前記有機絶縁膜で覆うポストベーク工程と、
前記ポストベーク工程の後に、ピクセル電極を成膜形成するピクセル電極形成工程と
を有する薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記ポストベーク工程における前記リフロー処理は、２００℃以上の温度で行われる
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
請求項５または６に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記絶縁膜形成工程の後であり、前記エッチング工程の前に、ミドルベーク工程を有する
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記ミドルベーク工程の温度は、前記ポストベーク工程の温度よりも低い
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
請求項５から８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法において、
前記ポストベーク工程の前に前記エッチング工程を行う
薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれか１項の薄膜トランジスタを用いた表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモン電極とピクセル電極との間の層間絶縁膜材料を工夫することで、工程の簡略化、コストの削減、および生産性向上を実現する薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、および薄膜トランジスタを用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来の薄膜トランジスタの積層構造を示す断面図である。図３に示すように、従来の薄膜トランジスタは、ガラス基板１０１の上に、ゲート電極１０２、ゲート絶縁膜１０３、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）１０４、ソース／ドレイン電極１０５、バッファ層１０６、第１の層間絶縁膜１０７ａ、コモン電極１０８、第２の層間絶縁膜１０７ｂ、およびピクセル電極１０９が順次積層されて構成されている。
【０００３】
図４は、従来の薄膜トランジスタにおいて、第１の層間絶縁膜１０７ａの上に、コモン電極１０８、第２の層間絶縁膜１０７ｂ、およびピクセル電極１０９を形成する工程を示した説明図である。従来の薄膜トランジスタでは、コモン電極１０８とピクセル電極１０９の間の第２の層間絶縁膜１０７ｂとして、ＳｉＮｘ（窒化シリコン）が用いられている。
【０００４】
図４に示す工程の詳細を説明する。まず始めに、ステップＢ１（コモン電極の形成工程）において、第１の層間絶縁膜１０７ａの上にコモン電極１０８を成膜する。その上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光を行い、現像液の中に浸し、フォトレジストの現像を行う。その後、コモン電極をエッチング工程でパターニングした後、剥離工程でフォトレジストを剥離する。
【０００５】
次に、第２の層間絶縁膜１０７ｂとしてＳｉＮｘ（窒化シリコン）を成膜し、その上にフォトレジストを塗布した後、フォトマスクを介して露光し、現像液の中に浸して、フォトレジストを現像する。現像後、ポストベークを行い、フォトレジストを硬化させた後、エッチング工程でＳｉＮｘをパターニングし、その後、フォトレジストを剥離する。
【０００６】
さらに、ピクセル電極１０９としてＩＴＯを成膜し、成膜後、ＩＴＯ上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光した後、現像液に浸し、フォトレジストを現像する。現像後、ポストベーク工程でフォトレジストを硬化させた後、エッチング工程でＩＴＯをパターニングする。最後に、剥離工程でフォトレジストを剥離し、ＴＦＴが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０６−０６１４９０号公報
【特許文献２】特開平０７−０６６４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
第２の層間絶縁膜１０７ｂとして用いられるＳｉＮｘは、真空装置を使用して成膜を行う必要がある。また、従来技術によるＴＦＴ形成工程は、上記の通り工程数が非常に多い。これらの理由により、初期投資やランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００９】
このような課題に対し、工程簡略化およびコスト削減のため  、ＳｉＮｘ成膜の代わりに第２の層間絶縁膜に有機絶縁樹脂を塗布することが提案された（例えば、特許文献１、２参照）。しかしながら、一般的な有機絶縁膜の誘電率は、３〜４程度で、ＳｉＮｘよりも誘電率が低いため、残像が発生してしまう、あるいは駆動電圧が上昇してしまうという問題が発生する。
【００１０】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、第２の層間絶縁膜として高誘電率の感光性塗布型絶縁膜を用いることによって、工程の簡略化、コストの削減、および生産性向上を実現することのできる薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、および薄膜トランジスタを用いた表示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る薄膜トランジスタは、絶縁層を介してコモン電極とピクセル電極が配置されることを特徴とするフリンジフィールドスイッチング（Ｆｒｉｎｇｅ  Ｆｉｅｌｄ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ：ＦＦＳ）構造を有する薄膜トランジスタにおいて、コモン電極とピクセル電極との間の層間絶縁膜が、誘電率４以上の有機絶縁膜を塗布することで形成されているものである。
【００１２】
また、本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法は、コモン電極とピクセル電極との間の層間絶縁膜が、誘電率４以上の有機絶縁膜を塗布することで形成されている薄膜トランジスタの製造方法であって、コモン電極の上に、有機絶縁膜を塗布する絶縁膜形成工程と、絶縁膜形成工程により塗布された有機絶縁膜をマスクとして、コモン電極をエッチングするエッチング工程と、有機絶縁膜をリフロー処理することで、エッチング工程でエッチングされたコモン電極の端部を有機絶縁膜で覆うポストベーク工程と、ポストベーク工程の後に、ピクセル電極を成膜形成するピクセル電極形成工程とを有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、真空装置を使用して形成される第２の層間絶縁膜であるＳｉＮｘの代替として、塗布型の感光性高誘電率縁膜材料を使用することにより、工程の簡略化、コストの削減、および生産性向上を実現することのできる薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、および薄膜トランジスタを用いた表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における薄膜トランジスタの積層構造を示す断面図である。
【図２】本実施の形態１の薄膜トランジスタにおいて、第１の層間絶縁膜の上に、コモン電極、第２の層間絶縁膜、およびピクセル電極を形成する工程を示した説明図である。
【図３】従来の薄膜トランジスタの積層構造を示す断面図である。
【図４】従来の薄膜トランジスタにおいて、第１の層間絶縁膜の上に、コモン電極、第２の層間絶縁膜、およびピクセル電極を形成する工程を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、および薄膜トランジスタを用いた表示装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における薄膜トランジスタの積層構造を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態１における薄膜トランジスタは、ガラス基板１の上に、ゲート電極２、ゲート絶縁膜３、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）４、ソース／ドレイン電極５、バッファ層６、第１の層間絶縁膜７ａ、コモン電極８、第２の層間絶縁膜７ｂ、およびピクセル電極９が順次積層されて構成されている。
【００１７】
図２は、本実施の形態１の薄膜トランジスタにおいて、第１の層間絶縁膜７ａの上に、コモン電極８、第２の層間絶縁膜７ｂ、およびピクセル電極９を形成する工程を示した説明図である。本実施の形態１における薄膜トランジスタの各層の積層順序は、従来の薄膜トランジスタと基本的に同じであるが、第２の層間絶縁膜に関して、以下のような違いがある。
【００１８】
従来の薄膜トランジスタでは、コモン電極１０８とピクセル電極１０９の間の第２の層間絶縁膜１０７ｂとして、ＳｉＮｘ（窒化シリコン）が用いられていた。これに対して、本実施の形態１の薄膜トランジスタでは、コモン電極８とピクセル電極９の間の第２の層間絶縁膜７ｂとして、感光性高誘電率有機絶縁膜が用いられている。そして、本実施の形態１では、この感光性高誘電率有機絶縁膜を塗布することで第２の層間絶縁膜７ｂを形成することを技術的特徴としており、この結果、真空成膜装置を不要とすることができる。
【００１９】
図２に示す工程の詳細を説明する。まず始めに、ステップＡ１（コモン電極／第２の層間絶縁膜の形成工程）において、第１の層間絶縁膜７ａの上にコモン電極８を成膜する。その後、真空成膜装置を用いることなく、第２の層間絶縁膜７ｂである感光性高誘電率有機絶縁膜をコモン電極８の上に塗布する。次に、感光性高誘電率有機絶縁膜７ｂをフォトマスクを介して露光し、現像工程で前記絶縁膜を現像する。その後、第２の層間絶縁膜７ｂをマスクとして、コモン電極８をエッチング工程でパターニングする。
【００２０】
次に、ポストベーク工程により、感光性高誘電率有機絶縁膜７ｂをリフロー処理することで、エッチング工程でエッチングされたコモン電極８の端部を、感光性高誘電率有機絶縁膜７ｂで覆うことができる。
【００２１】
その後、ステップＡ２（ピクセル電極の形成工程）において、ピクセル電極９を成膜した後、その上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光を行い、現像液の中に浸し、フォトレジストを現像する。更に、ピクセル電極９をエッチング工程でパターニングした後、剥離工程でフォトレジストを剥離し、ＴＦＴが完成する。なお、ポストベーク工程で、コモン電極８の端部を、感光性高誘電率有機絶縁膜７ｂで適切に覆うことができなかった場合、ピクセル電極９の成膜時にコモン電極８とピクセル電極９がショートする問題が生じる。
【００２２】
ここで、本発明の技術的特徴である、第２の層間絶縁膜７ｂとして使用する感光性高誘電率有機絶縁膜について、補足説明する。本実施の形態１における感光性高誘電率有機絶縁膜の誘電率εは、ε≧４としている。この理由は、一例として、ε＝３程度の誘電率とした場合には、寄生キャパシタの影響でフリッカが生じたり、分極が起きにくく残像が発生したり、駆動電圧が上昇したりする問題が発生することによる。
【００２３】
また、従来の薄膜トランジスタにおいて、第２の層間絶縁膜１０７ｂとして採用していたＳｉＮｘの誘電率は、６．７であるが、本実施の形態１の薄膜トランジスタにおいて、第２の層間絶縁膜７ｂとして採用した感光性高誘電率有機絶縁膜の誘電率は、４以上であれば、特性劣化が抑えられることを確認済みである。
【００２４】
第２の層間絶縁膜７ｂとして使用する樹脂に、酸化金属ナノ粒子を分散させることで、感光性高誘電率有機絶縁膜の誘電率を高めることができ、所望の４以上の誘電率を得ることができる。
【００２５】
また、感光性高誘電率有機絶縁膜を用いた薄膜トランジスタを適用した液晶表示装置において、従来の透明であったＳｉＮｘを用いた薄膜トランジスタを適用した液晶表示装置と同等の表示性能を確保するためには、感光性高誘電率有機絶縁膜として、透過率が９０％以上の透明樹脂を採用することが適切である。
【００２６】
また、本実施の形態１における高誘電率有機絶縁膜としては、ネガ型、ポジ型のいずれの感光性樹脂も採用することができる。
【００２７】
また、ステップＡ１で説明したリフロー処理としては、２００℃以上の温度で行うことが適切であることを確認済みである。
【００２８】
また、ステップＡ１の現像工程とコモン電極エッチング工程間に、ミドルベーク工程による加熱処理を加えることもできる。このような加熱処理により、その後のコモン電極エッチング工程における高誘電有機絶縁膜７ｂのエッチング液耐性を高めることができる。また、その後のポストベーク工程の熱により高誘電有機絶縁膜７ｂが適切にリフローできるように、このミドルベーク工程の温度は、例えば、１５０℃とし、ポストベーク工程よりも低い温度で行う必要がある。
【００２９】
以上のように、実施の形態１によれば、コモン電極とピクセル電極との間の層間絶縁膜を、誘電率が４以上の感光性高誘電率有機絶縁膜を塗布することで形成している。この結果、真空成膜装置を不要にできるとともに、製造工程が簡素化され、コストの削減、および生産性向上を実現することができる。
【００３０】
また、コモン電極とピクセル電極との間の層間絶縁膜として、無機材料から樹脂材料へ変更した本発明の薄膜トランジスタを採用することで、Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｐｌａｙに適用することができる。
【００３１】
また、コモン電極とピクセル電極との間の層間絶縁膜は、ネガ型、ポジ型のいずれの感光性樹脂も採用することができ、設計の自由度を増大することができる。
【００３２】
また、２００℃以上の温度でリフロー処理を行うことで、コモン電極の端部を感光性高誘電率絶縁樹脂で覆うことができ、コモン電極とピクセル電極のショートを防止できる。
【符号の説明】
【００３３】
１  ガラス基板、２  ゲート電極、３  ゲート絶縁膜、４  アモルファスシリコン、５  ソース／ドレイン電極、６  バッファ層、７ａ  第１の層間絶縁膜、７ｂ  第２の層間絶縁膜、８  コモン電極、９  ピクセル電極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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