(57)【要約】【課題】液晶表示装置用アレイ基板の製作において、エッチング防止膜を含む薄膜トランジスタが構成された液晶表示装置用アレイ基板を３マスク工程によって製作可能な液晶表示装置及びその製造方法を得る。【解決手段】ゲート配線１３０と、ゲート配線に連結されたゲート電極と；ゲート配線１３０及びゲート電極上に位置するゲート絶縁膜１２０と；ゲート配線１３０上のゲート絶縁膜１２０上に位置するアクティブ層１２２と；アクティブ層１２２上に位置するオーミックコンタクト層１２４と；オーミックコンタクト層１２４上に位置する第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８と；第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８と各々連結された第２ソース電極１５４及び第２ドレイン電極１５６と；第２ソース電極１５４から延長されて、ゲート配線１３０と交差して画素領域Ｐを定義するデータ配線と；画素領域Ｐに位置して、第２ドレイン電極１５６から延長された画素電極１５８とを含む。【選択図】図８Ａ
2008009372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート配線と；
前記ゲート配線に連結されたゲート電極と；
前記ゲート配線及び前記ゲート電極上に位置するゲート絶縁膜と；
前記ゲート配線上の前記ゲート絶縁膜上に位置するアクティブ層と；
前記アクティブ層上に位置するオーミックコンタクト層と；
前記オーミックコンタクト層上に位置する第１ソース電極及び第１ドレイン電極と；
前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極と各々連結された第２ソース電極及び第２ドレイン電極と；
前記第２ソース電極から延長されて、前記ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線と；
前記画素領域に位置して、前記第２ドレイン電極から延長された画素電極と；
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート配線及び前記ゲート電極と同一の外郭を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記アクティブ層から延長されて、前記ゲート配線の上部に位置する半導体層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記半導体層及び前記アクティブ層は、前記ゲート配線及び前記ゲート電極と同一の外郭を有することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記オーミックコンタクト層と、前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極とは、前記ゲート配線によって遮られることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記オーミックコンタクト層は、前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極と同一の外郭を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極を各々露出する第１及び第２コンタクトホールを有する保護膜をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記保護膜は、前記第１ソース電極と前記第１ドレイン電極との間の前記アクティブ層を覆うことを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記データ配線と、前記第２ソース電極及び前記第２ドレイン電極とは、各々、第１及び第２層を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記画素電極は、前記第２ドレイン電極の第１層から延長されることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記第１層は、透明であって、前記第２層は、不透明であることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記第１層は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯ、インジウ−ジンク−オキサイドＩＺＯ、インジウム−スズ−ジンク−オキサイドＩＴＺＯの少なくとも一つを含み、前記第２層は、アルミニウムＡｌ、アルミニウム合金ＡｌＮｄ、タングステンＷ、クロムＣｒ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉ、銅Ｃｕ、タンタルＴａの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記ゲート配線から延長されたゲートパッドと；
前記ゲートパッド上に位置して、前記第１層を有するゲートパッド電極と；
をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記データ配線の第１層から延長されたゲートパッド電極をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記画素電極は、前記ゲート配線と重なることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記画素電極と重なる前記ゲート配線の部分は、前記画素領域へと突出されることを特徴とする請求項１５に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記アクティブ層は、純粋非晶質シリコンを含み、前記オーミックコンタクト層は、不純物非晶質シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１８】
第１マスクを使用して、基板上に、ゲート配線と、前記ゲート配線から延長されたゲートパッドと、ゲート電極と、前記ゲート配線及び前記ゲート電極上に位置するゲート絶縁膜と、前記ゲート配線上の前記ゲート絶縁膜上に位置するアクティブ層と、前記アクティブ層上に位置するオーミックコンタクト層と、前記オーミックコンタクト層上に位置する第１ソース電極及び第１ドレイン電極と、を形成する第１の段階と；
第２マスクを使用して、前記第１ソース電極と前記第１ドレイン電極との間の前記アクティブ層を覆う保護膜を形成する第２の段階と；
第３マスクを使用して、前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極に各々連結された第２ソース電極及び第２ドレイン電極と、前記第２ソース電極から延長されて前記ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線と、前記データ配線から延長されたデータパッド電極と、前記画素領域に前記第２ドレイン電極から延長された画素電極を形成する第３の段階と；
を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１９】
前記ゲート配線上に、前記アクティブ層から延長される半導体層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第１の段階は、
前記半導体層を形成する段階を含むと共に；
前記基板上に、第１導電層と、第１絶縁膜と、純粋非晶質シリコン層と、不純物非晶質シリコン層と、第２導電層を形成する段階と；
前記第１マスクを使用して、スイッチング領域の一部に対応する第１部分と、ゲート領域と前記スイッチング領域の一部の両側に対応して前記第１部分より厚い第２部分を有する第１フォトレジストパターンを前記第２導電層上に形成する段階と；
前記第１フォトレジストパターンを使用して、前記第２導電層と、不純物非晶質シリコン層と、純粋非晶質シリコン層と、第１絶縁膜と、第１導電層とをパターニングして、前記ゲート領域に前記ゲート配線とゲートパッドと半導体層とを形成し、前記スイッチング領域に前記ゲート電極及び前記アクティブ層を形成して、前記ゲート領域及び前記スイッチング領域に前記ゲート絶縁膜を形成する段階と；
前記第１フォトレジストパターンをアッシングして前記第１部分を除去する段階と；
アッシングされた前記第１フォトレジストパターンを使用して、パターニングされた前記第２導電層及び前記不純物非晶質シリコン層をパターニングし、前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極と前記オーミックコンタクト層とを形成する段階と；
を含むことを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２１】
前記第１フォトレジストパターンを形成する段階は、
前記第２導電層上にフォトレジスト層を形成する段階と；
前記第１マスクの半透過部が前記スイッチング領域の一部に対応するようにして、かつ、前記第１マスクの遮断部が前記ゲート領域と前記スイッチング領域の一部との両側に対応するようにして、前記フォトレジスト層を露光する段階と；
露光された前記フォトレジスト層を現像する段階と；
を含むことを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第２の段階は、前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極を露出する第１及び第２コンタクトホールを形成する段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の段階は、前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極を有する基板上に第２絶縁膜を形成する段階と；
前記第２マスクを使用して、前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極の一部に対応する第３部分と、前記第３部分より厚い第４部分を有して、前記ゲートパッドの少なくとも一部を覆わない第２フォトレジストパターンを前記第２絶縁膜上に形成する段階と；
前記第２フォトレジストパターンを使用して、前記第２絶縁膜と前記不純物非晶質シリコン層とゲート絶縁膜とをパターニングし、前記ゲートパッドの少なくとも一部を露出する段階と；
前記第２フォトレジストパターンをアッシングして前記第３部分を除去する段階と；
アッシングされた前記第２フォトレジストパターンを使用して、前記パターニングされた第２絶縁膜をパターニングし、前記第１及び第２コンタクトホールを有する保護膜を形成する段階と；
をさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２４】
前記第２フォトレジストパターンを形成する段階は、
前記第２絶縁膜上にフォトレジスト層を形成する段階と；
前記第２マスクの透過部が前記ゲートパッドの少なくとも一部に対応するようにして、かつ、前記第２マスクの半透過部が前記第１ソース電極及び前記第１ドレイン電極の一部に対応するようにして、前記フォトレジスト層を露光する段階と；
露光された前記フォトレジスト層を現像する段階と；
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２５】
前記データ配線と第２ソース電極及び第２ドレイン電極とは、各々、第１及び第２層を有することを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２６】
前記画素電極は、前記第２ドレイン電極の第１層から延長され、前記データパッド電極は、前記データ配線の第１層から延長されることを特徴とする請求項２５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２７】
前記ゲートパッド上に、前記第１層を有するゲートパッド電極を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２８】
前記第１層は、透明であって、前記第２層は、不透明であることを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項２９】
前記第１層は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯ、インジウム−ジンク−オキサイドＩＺＯ、インジウム−スズ−ジンク−オキサイドＩＴＺＯの少なくとも一つを含み、前記第２層は、アルミニウムＡｌ、アルミニウム合金ＡｌＮｄ、タングステンＷ、クロムＣｒ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉ、銅Ｃｕ、タンタルＴａの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３０】
前記第３の段階は、
前記ゲートパッド電極を形成する段階を含むと共に；
前記保護膜上に、前記第１及び第２層を形成する段階と；
前記第３マスクを使用して、前記ゲートパッドの少なくとも一部とデータ領域の一端と前記画素領域とに対応する第１部分と、前記データ領域の他の部分に対応して前記第１部分より厚い第２部分を有して、前記第１ソース電極と前記第１ドレイン電極との間のアクティブ層を覆う保護膜の少なくとも一部を覆わないフォトレジストパターンを前記第２層上に形成する段階と；
前記フォトレジストパターンを使用して、前記第１及び第２層をパターニングして、前記第２ソース電極及び前記第２ドレイン電極と前記データ領域の他の部分とに前記データ配線を形成する段階と；
前記フォトレジストパターンをアッシングして前記第１部分を除去する段階と；
アッシングされた前記フォトレジストパターンを使用して、パターニングされた前記第２層をパターニングして、前記データ領域の一端に前記データパッド電極と前記画素電極と前記ゲートパッド電極とを形成する段階と；
を含むことを特徴とする請求項２７に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３１】
前記フォトレジストパターンを形成する段階は、
前記第２層上にフォトレジスト層を形成する段階と；
前記第３マスクの半透過部が前記ゲートパッドの少なくとも一部と前記データ領域の一端と前記画素領域とに対応するようにして、かつ、前記第３マスクの遮断部が前記データ領域の他の部分に対応するようにして、かつ、前記第３マスクの透過部が前記第１ソース電極と前記第１ドレイン電極との間のアクティブ層を覆う保護膜の少なくとも一部に対応するようにして、前記フォトレジスト層を露光する段階と；
露光された前記フォトレジスト層を現像する段階と；
を含むことを特徴とする請求項３０に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３２】
前記画素電極は、前記ゲート配線と重なることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３３】
前記画素電極と重なる前記ゲート配線の部分は、前記画素領域へと突出されることを特徴とする請求項３２に記載の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、液晶表示装置及びその製造方法に関し、特に、液晶表示装置用アレイ基板の製作において、エッチング防止膜を含む薄膜トランジスタが構成された液晶表示装置用アレイ基板を３マスク工程によって製作可能にした技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な液晶表示装置の駆動原理は、液晶の光学的異方性と分極性質とを利用している。液晶は、構造が細く長いので、分子の配列において方向性を有しており、任意に液晶に電界を加えると、分子配列の配列方向を制御することができる。
従って、液晶の分子配列方向を任意に調節すると、光学的異方性によって液晶の分子配列方向に光が屈折して画像情報を表現することができる。
【０００３】
液晶表示装置は、共通電極が形成されたカラーフィルタ基板（上部基板）と、画素電極が形成されたアレイ基板（下部基板）と、これら両基板間に充填された液晶とにより構成される。このような液晶表示装置は、共通電極及び画素電極が上下に印加される電場により液晶を駆動する方式であって、透過率及び開口率等の特性が優れている。
現在では、薄膜トランジスタと薄膜トランジスタに連結された画素電極とが行列方式で配列された能動行列型の液晶表示装置（ＡＭ−ＬＣＤ、以下、液晶表示装置と称する）が解像度及び動画像の具現能力が優れており、最も注目を浴びている。
【０００４】
以下、図１を参照しながら、従来の液晶表示装置の構成について説明する。
図１は、一般的な液晶表示装置を概略的に示す斜視図である。
図１において、液晶パネル５１は、液晶層（図示せず）を間に有して相互に離隔して構成された第１基板５と第２基板１０とにより構成されている。第２基板１０と向かい合う第１基板５の一面には、ブラックマトリックス６と、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ７ａ、７ｂ、７ｃと、カラーフィルタ上に透明な共通電極９とが構成されている。
【０００５】
第１基板５と向かい合う第２基板１０には、多数の画素領域Ｐが定義されており、また、画素領域Ｐの一側に沿って延長して形成されたゲート配線１４と、ゲート配線１４が形成される画素領域Ｐの一側と、平行でない他側に沿って延長して形成されたデータ配線２６とが構成されている。
【０００６】
図１の構成により、画素領域Ｐは、ゲート配線１４とデータ配線２６とが交差して定義され、両配線の交差地点には、薄膜トランジスタＴが構成される。
画素領域Ｐには、薄膜トランジスタＴと接触する透明な画素電極３２が構成されており、画素電極３２は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯ及びインジウム−ジンク−オキサイドＩＺＯのように、光の透過率が比較的に優れた透明導電性金属で形成される。
【０００７】
上記のように構成された液晶表示装置用アレイ基板は、５〜６マスク工程により製作される。以下、従来の液晶表示装置用アレイ基板の製作工程について、簡略的に紹介する。
ここでは、例えば５マスク工程について説明し、マスク工程のみを並べている。
【０００８】
第１マスク工程：ゲート電極及びゲート配線（及びゲートパッド）の形成工程。
第２マスク工程：ゲート電極の上部のアクティブ層及びオーミックコンタクト層の形成工程。
第３マスク工程：データ配線（及びデータパッド）、ソース電極及びドレイン電極の形成工程。
第４マスク工程：基板全面に保護膜を形成して、ドレイン電極を露出するコンタクトホールを形成する工程。
第５マスク工程：コンタクトホールを通じて接触する画素電極を形成する工程。
【０００９】
以上の５マスク工程によって液晶表示装置用アレイ基板を製作することができる。
しかし、このように多数の工程によってアレイ基板が製作されるが、工程が多いほど不良が発生する確率が大きくなって生産収率が低下するので、工程時間の増加と工程費用の上昇とによって製品の競争力が弱化される問題がある。
そこで、このような問題を解決するために、工程数を低減させた４マスク工程が提案されている。
【００１０】
図２は、従来の４マスク工程によって製作した液晶表示装置用アレイ基板の一部を拡大して示す平面図である。
図２において、アレイ基板は、絶縁基板６０上に一方向に延長されたゲート配線６２と、ゲート配線６２に交差して画素領域Ｐを定義するデータ配線９８とを含む。
【００１１】
ゲート配線６２の一端にはゲートパッド電極６４が構成され、データ配線９８の一端にはデータパッド電極１００が構成される。
ゲートパッド電極６４及びデータパッド電極１００の上部には、各々これと接触する透明なゲートパッド電極端子１１４と、データパッド電極端子１１６とが構成される。
【００１２】
ゲート配線６２とデータ配線９８との交差地点には、ゲート配線６２と接触するゲート電極６４と、ゲート電極６４の上部に位置した第１半導体層９０ａと、第１半導体層９０ａの上部に離隔され位置して、データ配線９８に連結されたソース電極９４と、ソース電極９４から離隔されたドレイン電極９６と、を含む薄膜トランジスタＴが構成される。
【００１３】
画素領域Ｐには、ドレイン電極９６と接触する透明な画素電極ＰＸＬが構成される。また、ゲート配線６２の一部上部には、画素電極ＰＸＬと接触するアイランド状のストレージ電極８６が形成される。ゲート配線６２の一部を第１電極として、ストレージ電極８６を第２電極とし、これら両電極間に位置したゲート絶縁膜（図示せず）を誘電体としたストレージキャパシタＣｓｔが形成される。
【００１４】
ここで、データ配線９８の下部には、第１半導体層９０ａから延長された第２半導体層９０ｂが構成されて、アイランド状のストレージ電極８６の下部には、第３半導体層９０ｃが形成される。
第１半導体層９０ａのアクティブ層９２ａの一部は、ゲート電極６４によって遮られないので、バックライト等のような光に露出されて光電流（ｐｈｏｔｏ  ｃｕｒｒｅｎｔ）を発生する。このような光電流は、薄膜トランジスタの漏洩電流として機能する。
【００１５】
また、データ配線９８と下部の半導体層９０ｂとが同一の工程でパターニングされるが、このパターニング時において、半導体層９０ｂの下部層である純粋非晶質シリコン層７０は、データ配線９８の幅より広くパターニングされる。
これにより、純粋非晶質シリコン層７０は、バックライトのような光に露出されて光電流を発生する。このように発生した光電流により、隣接した画素電極ＰＸＬとの間でカップリング（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）現象が発生して、液晶パネルの画面に波状ノイズ（ｗａｖｙ  ｎｏｉｓｅ）が発生する問題がある。
【００１６】
以下、図３Ａ、図３Ｂを参照しながら、波状ノイズについて詳しく説明する。
図３Ａ、図３Ｂは、図２内のＩＩ−ＩＩ線、Ｖ−Ｖ線に沿って切断した断面図である。
図３Ａ、図３Ｂにおいて、従来の４マスク工程によって薄膜トランジスタアレイ基板６０を製作すると、ソース電極９４及びドレイン電極９６の下部に第１半導体層９０ａが構成され、データ配線９８の下部に第２半導体層９０ｂが構成される。
【００１７】
ソース電極９４及びドレイン電極９６は、第１半導体層９０ａ上に位置し、保護膜ＰＡＳは、ソース電極９４及びドレイン電極９６上に位置する。
第１半導体層９０ａ及び第２半導体層９０ｂは、純粋非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）７０と、不純物を含む非晶質シリコン層（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）７２とに積層されて構成される。第１半導体層９０ａを構成する純粋非晶質シリコン層は、アクティブ層９２ａとして作用し、上部の不純物非晶質シリコン層は、オーミックコンタクト層９２ｂとして作用する。
【００１８】
また、第１半導体層９０ａのアクティブ層９２ａの一部は、ゲート電極６４によって遮られないので、バックライト等のような光に露出されて光電流を発生する。このような光電流は、薄膜トランジスタの漏洩電流として機能する。漏洩電流は、画素領域Ｐに充電された電圧を非正常に漏洩するようにして、薄膜トランジスタの動作を低下する原因となる。
【００１９】
また、データ配線９８の下部に位置して、データ配線９８の両側に突出された第２半導体層９０ｂの純粋非晶質シリコン層７０は、下部の光源に露出されて光電流を発生する。
また、下部の光源のちらつきによって、純粋非晶質シリコン層７０は、微細に反応して活性化と非活性化状態とが繰り返されて、これによる光電流の変化が発生する。
このような光電流の変化成分は、隣接する画素電極ＰＸＬに流れる信号と共にカップリングされ、画素電極ＰＸＬに位置した液晶の動きを歪曲する。
これにより、液晶パネルの画面には、波状の細い線が示される波状ノイズが発生する。
また、データ配線９８の下部に位置する純粋非晶質シリコン層７０は、データ配線９８の両側に各々約１．７μｍ程度突出される。
【００２０】
一般的に、データ配線９８と画素電極ＰＸＬとは、アライン誤差を勘案して４．７５μｍ程度の隔離距離を置いてパターニングされるが、上記突出部分を勘案すると、データ配線９８と画素電極ＰＸＬとの隔離距離Ｄは、６．４５μｍになる。
すなわち、データ配線９８の一側に突出された部分の長さだけ、画素電極ＰＸＬが遠くパターニングされて、この部分の光漏れを遮るブラックマトリックスＢＭの幅Ｗ１も広くなって、開口領域が削減される問題がある。
【００２１】
また、上記波状ノイズが発生するデータ配線９８と、その下部の第２半導体層９０ｂと、漏洩電流が発生する薄膜トランジスタとの構造は、従来の汎用的な４マスク工程によって必然に発生する。以下、従来の４マスク工程について説明する。
【００２２】
ここでは、図４Ａ〜図４Ｇ、図５Ａ〜図５Ｇ、図６Ａ〜図６Ｇの工程図を参照しながら、従来の４マスク工程によってアレイ基板を製作する方法について説明する。
図４Ａ〜図４Ｇ、図５Ａ〜図５Ｇ、図６Ａ〜図６Ｇは、図２内のＩＩ−ＩＩ線、ＩＩＩ−ＩＩＩ線、ＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した従来の工程断面図であり、工程順に示している。
【００２３】
図４Ａ、図５Ａ及び図６Ａは、第１マスク工程を示している。
図４Ａ、図５Ａ及び図６Ａにおいては、基板６０上に、スイッチング領域Ｓを含む画素領域Ｐ、ゲート領域Ｇ、データ領域Ｄ及びストレージ領域Ｃを定義する。
ストレージ領域Ｃは、ゲート領域Ｇの一部に定義される。
【００２４】
また、多数の領域（Ｓ、Ｐ、Ｇ、Ｄ、Ｃ）が定義された基板６０上に、一方向に延長されて、一端にゲートパッド６６を含むゲート配線６２と、ゲート配線６２に連結されて、スイッチング領域Ｓに位置するゲート電極６４とを形成する。
【００２５】
ここで、ゲートパッド６６及びゲート配線６２とゲート電極６４とは、アルミニウムＡｌ、アルミニウム合金ＡｌＮｄ、タングステンＷ、クロムＣｒ、モリブデンＭｏ等の単一金属や、アルミニウムＡｌ／クロムＣｒ（または、モリブデンＭｏ）等を含む導電性金属グループのうちから選択された一つまたはそれ以上の金属を蒸着することにより形成される。
【００２６】
図４Ｂ〜図４Ｅ、図５Ｂ〜図５Ｅ、図６Ｂ〜図６Ｅは、第２マスク工程を示している。
まず、図４Ｂ、図５Ｂ及び図６Ｂにおいては、ゲート電極６４及びゲートパッド６６を含むゲート配線６２が形成された基板６０の全面に、ゲート絶縁膜６８と、純粋非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）７０と、不純物を含む非晶質シリコン層（ｎ＋、または、Ｐ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）７２と、導電性金属層７４とを形成する。
【００２７】
ゲート絶縁膜６８は、窒化シリコンＳｉＮＸ、酸化シリコンＳｉＯ２等を含む無機絶縁物質、または場合によっては、ベンゾシクロブテンＢＣＢ、アクリル系樹脂等を含む有機絶縁物質のうちから一つを蒸着して形成され、金属層７４は、上記導電性金属グループのうちから選択された一つまたはそれ以上の物質を蒸着して形成される。
【００２８】
導電性金属層７４が形成された基板６０全面に、フォトレジストを塗布して感光層７６を形成する。
感光層７６の離隔された上部に、透過部Ｂ１、遮断部Ｂ２、半透過部Ｂ３で構成されたマスクＭを配置させる。
半透過部Ｂ３は、マスクＭにスリット状または半透過膜を形成して、光の強度を弱くしたり、または光の透過量を少なくしたりして、感光層を不完全露光させる機能を有する。
【００２９】
また、遮断部Ｂ２は、光を完全に遮断する機能を有し、透過部Ｂ１は、光を透過させ、光によって感光層７６が完全な化学的変化、すなわち、完全露光させる機能を有する。
一方、スイッチング領域Ｓには、半透過部Ｂ３を設けると共に、半透過部Ｂ３の両側に遮断部Ｂ２を配置させ、ストレージ領域Ｃには、遮断部Ｂ２を配置させ、ゲート領域Ｇと交差する方向であるデータ領域Ｄには、遮断部Ｂ２を配置させる。
以下、マスクＭの上部に光を照射して、下部の感光層７６を露光して現像する工程を行う。
【００３０】
続いて、図４Ｃ、図５Ｃ及び図６Ｃにおいては、スイッチング領域Ｓとデータ領域Ｄとストレージ領域Ｃとの上部に、パターニングされた第１〜第３感光パターン７８ａ、７８ｂ、７８ｃを形成する。
第１〜第３感光パターン７８ａ、７８ｂ、７８ｃの周辺に露出された金属層７４と、その下部の不純物非晶質シリコン層７２と、純粋非晶質シリコン層７０とを除去する工程を行う。
【００３１】
この除去工程においては、金属層７４の種類に応じて、金属層７４及びその下部層７０、７２を同時に除去したり、金属層７４を先にエッチングした後、乾式エッチング工程によって下部の純粋非晶質シリコン層７０と不純物を含む非晶質シリコン層７２を除去したりする。
【００３２】
次に、上記除去工程が完了すると、図４Ｄ、図５Ｄ及び図６Ｄにおいて、第１〜第３感光パターン７８ａ、７８ｂ、７８ｃの下部に、第１金属パターン８０と、第１金属パターン８０から画素領域Ｐの一側に沿って延長された第２金属パターン８２と、ストレージ領域Ｃに対応したアイランド状の第３金属パターン８６とが形成される。
【００３３】
この金属パターン形成工程においては、第１〜第３金属パターン８０、８２、８６の下部に、純粋非晶質シリコン層７０と不純物を含む非晶質シリコン層７２とが存在しており、便宜上、第１金属パターン８０の下部に構成されたのは第１半導体層９０ａ、第２金属パターン８２の下部に構成されたのは第２半導体層９０ｂ、第３金属パターン８６の下部に構成されたのは第３半導体層９０ｃとする。
【００３４】
また、第１感光パターン７８ａのうち、ゲート電極６４の中心に対応して高さが低い部分を除去して、下部の金属パターン８０を露出するためのアッシング工程を行う。
この結果、ゲート電極６４の中心に対応する第１金属パターン８０の一部が露出されて、第１〜第３感光パターン７８ａ、７８ｂ、７８ｃの周辺に、第１〜第３金属パターン８０、８２、８６の周辺が同時に露出される。
アッシング工程の後、第１金属パターン８０の露出された部分と、その下部の不純物非晶質シリコン層７２とを除去する工程を行う。
【００３５】
次に、上記除去工程が完了すると、図４Ｅ、図５Ｅ及び図６Ｅにおいては、ゲート電極６４の上部に位置した第１半導体層９０ａのうち、下部層（純粋非晶質シリコン層）は、アクティブ層９２ａとして機能し、アクティブ層９２ａの上部で、一部が除去されて離隔された上部層（不純物非晶質シリコン層）は、オーミックコンタクト層９２ｂとして機能する。
【００３６】
また、アクティブ層９２ａの上部のオーミックコンタクト層９２ｂを除去しながら、下部のアクティブ層９２ａをオーバーエッチングして、アクティブ層９２ａの表面（アクティブチャンネル）に不純物が残らないようにする。
一方、オーミックコンタクト層９２ｂの上部に位置して離隔された金属パターンは、各々、ソース電極９４とドレイン電極９６とになる。
なお、ソース電極９４と接触する第２金属パターン（図５Ｃ内の８２）は、データ配線９８であって、データ配線９８の一端は、データパッド９９である。
【００３７】
また、ストレージ領域Ｃに対応して形成されたアイランド状の第３金属パターン８６は、ストレージ電極になる。
すなわち、ゲート配線６２は、第１ストレージ電極の機能を有し、上部のストレージ電極８６は、第２ストレージ電極の機能を有する。従って、ゲート配線６２、その上部のゲート絶縁膜６８、第３半導体階９０ｃ、その上部のストレージ電極８６は、補助容量部であるストレージキャパシタＣｓｔを構成する。  以下、残留した感光パターン７８ａ、７８ｂ、７８ｃを除去することにより、第２マスク工程を完了する。
【００３８】
図４Ｆ、図５Ｆ及び図６Ｆは、第３マスク工程を示している。
図４Ｆ、図５Ｆ及び図６Ｆにおいては、ソース電極９４及びドレイン電極９６と、データパッド９９を含むデータ配線９８と、ストレージキャパシタＣｓｔとが構成された基板６０の全面に、窒化シリコンＳｉＮＸまたは酸化シリコンＳｉＯ２を含む無機絶縁物質グループのうちから選択された一つを蒸着したり、または場合によって、ベンゾシクロブテンＢＣＢ、アクリル系樹脂を含む有機絶縁物質グループのうちから選択された一つを塗布して、保護膜ＰＡＳを形成する。
【００３９】
以下、保護膜ＰＡＳをパターニングして、ドレイン電極９６の一部を露出するドレインコンタクトホールＣＨ１と、ストレージ電極８６を露出するストレージコンタクトホールＣＨ２と、ゲートパッド６６の一部を露出するゲートパッドコンタクトホールＣＨ３と、データパッド９９の一部を露出するデータパッドコンタクトホールＣＨ４とを形成する。
【００４０】
図４Ｇ、図５Ｇ及び図６Ｇは、第４マスク工程を示している。
図４Ｇ、図５Ｇ及び図６Ｇに示においては、保護膜ＰＡＳが形成された基板６０全面に、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯ、インジウム−ジンク−オキサイドＩＺＯとインジウム−ジンク−オキサイドＩＺＯを含む透明な導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着してパターニングし、ドレイン電極９６及びストレージ電極８６の両方と接触しながら画素領域Ｐに位置する画素電極ＰＸＬを形成すると同時に、ゲートパッド６６と接触するゲートパッド電極ＧＰと、データパッド９９と接触するデータパッド電極ＤＰとを形成する。
【００４１】
このように、従来の４マスク工程により液晶表示装置用アレイ基板を製作する。
従来の４マスク工程によれば、既存の５マスク工程に比べて、画期的なほど生産費用を節減する効果及び工程時間を短縮する効果があり、また、工程時間の短縮によって不良発生確率も減少する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４２】
従来の液晶表示装置及びその製造方法では、上記４マスク工程によって製作された薄膜トランジスタアレイ基板が、データ配線の両側に半導体層が拡張されたの構造を有しているので、依然として画面に波状ノイズが発生するうえ、拡張された半導体層によって開口率が低下するという課題があった。
また、アクティブ層がゲート電極によって完全に遮られずに、薄膜トランジスタに漏洩電流が発生するという課題があった。さらに、オーバーエッチングされることを考慮して、アクティブ層の厚さを厚く形成しているので、工程時間及び工程費用面で、工程収率が低下するという課題があった。
【００４３】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、画質及び開口率を向上させて、工程収率を高めることのできる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
本発明に係る液晶表示装置は、ゲート配線と；ゲート配線に連結されたゲート電極と；ゲート配線及びゲート電極上に位置するゲート絶縁膜と；ゲート配線上のゲート絶縁膜上に位置するアクティブ層と；アクティブ層上に位置するオーミックコンタクト層と；オーミックコンタクト層上に位置する第１ソース電極及び第１ドレイン電極と；第１ソース電極及び第１ドレイン電極と各々連結された第２ソース電極及び第２ドレイン電極と；第２ソース電極から延長されて、ゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線と；画素領域に位置して、第２ドレイン電極から延長された画素電極と；を含むものである。
【００４５】
また、ゲート絶縁膜は、ゲート配線及びゲート電極と同一の外郭を有するものである。
また、アクティブ層から延長されて、ゲート配線の上部に位置する半導体層をさらに含み、半導体層及びアクティブ層は、ゲート配線及びゲート電極と同一の外郭を有するものである。
また、オーミックコンタクト層と、第１ソース電極及び第１ドレイン電極とは、ゲート配線によって遮られて、オーミックコンタクト層は、第１ソース電極及び第１ドレイン電極と同一の外郭を有するものである。
【００４６】
また、第１ソース電極及び第１ドレイン電極を各々露出する第１及び第２コンタクトホールを有する保護膜をさらに含むものである。
また、保護膜は、第１ソース電極と第１ドレイン電極との間のアクティブ層を覆うものである。
また、データ配線と、第２ソース電極及び第２ドレイン電極とは、各々、第１及び第２層を有するものである。
【００４７】
また、画素電極は、第２ドレイン電極の第１層から延長されるものである。
また、第１層は、透明であって、第２層は、不透明であるものである。
また、第１層は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯ、インジウム−ジンク−オキサイドＩＺＯ、インジウム−スズ−ジンク−オキサイドＩＴＺＯの少なくとも一つを含み、第２層は、アルミニウムＡｌ、アルミニウム合金ＡｌＮｄ、タングステンＷ、クロムＣｒ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉ、銅Ｃｕ、タンタルＴａの少なくとも一つを含むものである。
【００４８】
また、ゲート配線から延長されたゲートパッドと；ゲートパッド上に位置して、第１層を有するゲートパッド電極と；をさらに含むものである。
また、データ配線の第１層から延長されたゲートパッド電極をさらに含むものである。
また、画素電極は、ゲート配線と重なって、画素電極と重なるゲート配線の部分は、画素領域へと突出されるものである。
また、アクティブ層は、純粋非晶質シリコンを含み、オーミックコンタクト層は、不純物非晶質シリコンを含むものである。
【００４９】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、第１マスクを使用して、基板上に、ゲート配線と、ゲート配線から延長されたゲートパッドと、ゲート電極と、ゲート配線及びゲート電極上に位置するゲート絶縁膜と、ゲート配線上のゲート絶縁膜上に位置するアクティブ層と、アクティブ層上に位置するオーミックコンタクト層と、オーミックコンタクト層上に位置する第１ソース電極及び第１ドレイン電極と、を形成する第１の段階と；第２マスクを使用して、第１ソース電極と第１ドレイン電極との間のアクティブ層を覆う保護膜を形成する第２の段階と；第３マスクを使用して、第１ソース電極及び第１ドレイン電極に各々連結された第２ソース電極及び第２ドレイン電極と、第２ソース電極から延長されてゲート配線と交差して画素領域を定義するデータ配線と、データ配線から延長されたデータパッド電極と、画素領域に第２ドレイン電極から延長された画素電極を形成する第３の段階と；を含むものである。
【００５０】
また、ゲート配線上に、アクティブ層から延長される半導体層を形成する段階をさらに含むものである。
また、第１の段階は、半導体層を形成する段階を含むと共に、基板上に、第１導電層と、第１絶縁膜と、純粋非晶質シリコン層と、不純物非晶質シリコン層と、第２導電層を形成する段階と；第１マスクを使用して、スイッチング領域の一部に対応する第１部分と、ゲート領域とスイッチング領域の一部の両側に対応して第１部分より厚い第２部分を有する第１フォトレジストパターンを第２導電層上に形成する段階と；第１フォトレジストパターンを使用して、第２導電層と、不純物非晶質シリコン層と、純粋非晶質シリコン層と、第１絶縁膜と、第１導電層とをパターニングして、ゲート領域にゲート配線とゲートパッドと半導体層とを形成し、スイッチング領域にゲート電極及びアクティブ層を形成して、ゲート領域及びスイッチング領域にゲート絶縁膜を形成する段階と；第１フォトレジストパターンをアッシングして第１部分を除去する段階と；アッシングされた第１フォトレジストパターンを使用して、パターニングされた第２導電層及び不純物非晶質シリコン層をパターニングし、第１ソース電極及び第１ドレイン電極とオーミックコンタクト層とを形成する段階と；を含むものである。
【００５１】
第１フォトレジストパターンを形成する段階は、第２導電層上にフォトレジスト層を形成する段階と；第１マスクの半透過部がスイッチング領域の一部に対応するようにして、かつ、第１マスクの遮断部がゲート領域とスイッチング領域の一部との両側に対応するようにして、フォトレジスト層を露光する段階と；露光されたフォトレジスト層を現像する段階と；を含むものである。
【００５２】
また、第２の段階は、第１ソース電極及び第１ドレイン電極を露出する第１及び第２コンタクトホールを形成する段階を含むものである。
また、第２の段階は、第１ソース電極及び第１ドレイン電極を有する基板上に第２絶縁膜を形成する段階と；第２マスクを使用して、第１ソース電極及び第１ドレイン電極の一部に対応する第３部分と、第３部分より厚い第４部分を有して、ゲートパッドの少なくとも一部を覆わない第２フォトレジストパターンを第２絶縁膜上に形成する段階と；第２フォトレジストパターンを使用して、第２絶縁膜と不純物非晶質シリコン層とゲート絶縁膜とをパターニングし、ゲートパッドの少なくとも一部を露出する段階と；第２フォトレジストパターンをアッシングして第３部分を除去する段階と；アッシングされた第２フォトレジストパターンを使用して、パターニングされた第２絶縁膜をパターニングして、第１及び第２コンタクトホールを有する保護膜を形成する段階と；をさらに含むものである。
【００５３】
また、第２フォトレジストパターンを形成する段階は、第２絶縁膜上にフォトレジスト層を形成する段階と；第２マスクの透過部がゲートパッドの少なくとも一部に対応するようにして、かつ、第２マスクの半透過部が第１ソース電極及び第１ドレイン電極の一部に対応するようにして、フォトレジスト層を露光する段階と；露光されたフォトレジスト層を現像する段階と；を含むものである。
【００５４】
また、データ配線と第２ソース電極及び第２ドレイン電極とは、各々、第１及び第２層を有するものである。
また、画素電極は、第２ドレイン電極の第１層から延長され、データパッド電極は、データ配線の第１層から延長されるものである。
また、ゲートパッド上に、第１層を有するゲートパッド電極を形成する段階をさらに含むものである。
また、第１層は、透明であって、第２層は、不透明であるものである。
【００５５】
また、第１層は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯ、インジウム−ジンク−オキサイドＩＺＯ、インジウム−スズージンク−オキサイドＩＴＺＯの少なくとも一つを含み、第２層は、アルミニウムＡｌ、アルミニウム合金ＡｌＮｄ、タングステンＷ、クロムＣｒ、モリブデンＭｏ、チタンＴｉ、銅Ｃｕ、タンタルＴａの少なくとも一つを含むものである。
【００５６】
また、第３の段階は、ゲートパッド電極を形成する段階を含むと共に、保護膜上に、第１及び第２層を形成する段階と；第３マスクを使用して、ゲートパッドの少なくとも一部とデータ領域の一端と画素領域とに対応する第１部分と、データ領域の他の部分に対応して第１部分より厚い第２部分を有して、第１ソース電極と第１ドレイン電極との間のアクティブ層を覆う保護膜の少なくとも一部を覆わないフォトレジストパターンを第２層上に形成する段階と；フォトレジストパターンを使用して、第１及び第２層をパターニングして、第２ソース電極及び第２ドレイン電極とデータ領域の他の部分とにデータ配線を形成する段階と；フォトレジストパターンをアッシングして第１部分を除去する段階と；アッシングされたフォトレジストパターンを使用して、パターニングされた第２層をパターニングして、データ領域の一端にデータパッド電極と画素電極とゲートパッド電極とを形成する段階と；を含むものである。
【００５７】
また、フォトレジストパターンを形成する段階は、第２層上にフォトレジスト層を形成する段階と；第３マスクの半透過部がゲートパッドの少なくとも一部とデータ領域の一端と画素領域とに対応するようにして、かつ、第３マスクの遮断部がデータ領域の他の部分に対応するようにして、かつ、第３マスクの透過部が第１ソース電極と第１ドレイン電極との間のアクティブ層を覆う保護膜の少なくとも一部に対応するようにして、フォトレジスト層を露光する段階と；露光されたフォトレジスト層を現像する段階と；を含むものである。
また、画素電極は、ゲート配線と重なって、画素電極と重なるゲート配線の部分は、画素領域へと突出されるものである。
【発明の効果】
【００５８】
本発明は、アレイ基板を３マスク工程で製作するので、工程単純化による工程時間の短縮及び工程費用の節減を実現し、生産収率を改善して、製品の競争力を高めることができる。
また、半導体層及びアクティブ層は、金属電極及び配線の外部に延長されないので、波状ノイズを改善して、開口率を高めることができる。
さらに、ゲート電極がアクティブ層を遮るので、薄膜トランジスタでの漏洩電流を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
実施の形態１．
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。
本発明の実施の形態１においては、液晶表示装置用アレイ基板を３マスク工程で製作する。
図７は、本発明の実施の形態１に係る液晶表示装置用アレイ基板の一部を拡大して示す平面図である。
【００６０】
図７において、絶縁基板１００上には、一方向に延長されて一端にゲートパッド１３２が構成されたゲート配線１３０と、ゲート配線１３０と交差して画素領域Ｐを定義すると共に、一端にデータパッド１６２を含むデータ配線１６０とが構成されている。
【００６１】
ゲートパッド１３２は、上部に透明電極からなるゲートパッド電極１６４が構成されており、データパッド１６２は、それ自体が透明電極で構成されている。
ゲート配線１３０とデータ配線１６０との交差地点には、ゲート電極１１８と、アクティ層及びオーミックコンタクト層を含む第１半導体層と、オーミックコンタクト層に直接接触して互いに離隔された第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８と、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８に接触する第２ソース電極１５４と、第２ドレイン電極１５６と、を含む薄膜トランジスタＴが構成されている。
【００６２】
薄膜トランジスタＴの上部には、第１及び第２ソース電極１３６、１５４と、第１及び第２ドレイン電極１３６、１５６の離隔された間に露出されたアクティブ層（図示せず）を覆うエッチング防止膜１４６とが構成される。
画素領域Ｐには、第２ドレイン電極１５６に連結された透明な画素電極１５８が構成される。
【００６３】
一方、画素領域Ｐを定義する部分のゲート配線１３０の上部には、これを第１ストレージ電極として、ゲート配線１３０の上部に延長された画素電極１５８の一部を第２ストレージ電極とするストレージキャパシタＣｓｔが構成される。ストレージキャパシタＣｓｔを構成するために、ゲート配線１３０は、画素領域Ｐへと突出されて画素電極１５８と重なる。
【００６４】
上記構成は、３マスク工程によって製作されており、特に、アクティブ層（図示せず）は、データ配線１６０の下部に存在しないのみならず、配線の外側に露出されない。
【００６５】
以下、図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃを参照しながら、本発明の実施の形態１に係る薄膜トランジスタアレイ基板の断面構成について説明する。
図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、各々、図７内のＶＩ−ＶＩ線、ＶＩＩ−ＶＩＩ線、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切断した断面図であり、それぞれ、スイッチング領域及び画素領域を切断した断面図と、ゲートパッドを切断した断面図と、データパッドを切断した断面図とを示している。
【００６６】
図８Ａ〜図８Ｃにおいて、基板１００は、多数の画素領域Ｐと、ゲート領域Ｇと、データ領域Ｄとにより定義される。また、ゲート領域Ｇの一部にストレージ領域Ｃが定義され、画素領域Ｐごとに、これに近接してスイッチング領域Ｓが定義される。
【００６７】
スイッチング領域Ｓには、ゲート電極１１８と、アクティブ層１２２から離隔されたオーミックコンタクト層１２４を有する第１半導体層と、オーミックコンタクト層１２４と各々接触して互いに離隔された第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８と、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８に各々接触する第２ソース電極１５４及び第２ドレイン電極１５６と、からなる薄膜トランジスタＴが構成されている。
【００６８】
第１ソース電極１３６及びその下部のオーミックコンタクト層１２４は、同一のアイランド状であり、第２ドレイン電極１３８及びその下部のオーミックコンタクト層１２４は、同一のアイランド状である。第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８とオーミックコンタクト層１２４とは、ゲート電極の内部に位置する。
【００６９】
ゲート電極１１８上には、ゲート絶縁膜１２０が配置される。エッチング防止膜１４６は、保護膜１４０のうち、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８の離隔された間に露出されたアクティブ層１２２を覆う部分を構成する。保護膜１４０は、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８を露出するための第１コンタクトホール１８１及び第２コンタクトホール１８２を有する。
【００７０】
第２ソース電極１５４及び第２ドレイン電極１５６は、第１層としての透明金属層１４８と、第２層としての不透明金属層１５０とが積層された状態で構成される。
第２ソース電極１５６に連結されたデータ配線１６０は、画素領域Ｐの一側のデータ領域Ｄに構成される。データ配線１６０も、第１層１４８及び第２層１５０の積層構造で形成される。データパッド１６２は、データ配線１６０から延長された第１層１４８で構成される。
【００７１】
画素領域Ｐに位置した画素電極１５８は、第２ドレイン電極１５６の第１層１４８から延長される。
また、ゲート配線１３０も、上部にゲート絶縁膜１２０及び第２半導体層１０６が構成される。第２半導体層１０６は、アクティブ層１２２から延長されている。ゲートパッド１３２の上部には、ゲートパッド電極１６４が配置される。ゲートパッド電極１６４は、第１層１４８により構成される。
【００７２】
第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８は、第２ソース電極１５４及び第２ドレイン電極１５６の下部の透明金属層１４８とオーミックコンタクト層１２４とのオミック接触のために形成される。
ゲート電極１１８及びゲート配線１３０の外郭と、アクティブ層及び第２半導体層１０６の外郭と、ゲート絶縁膜１２０の外郭とは、同一である。
【００７３】
以上のように、半導体層及びアクティブ層は、金属電極及び配線の外部に延長された形態で構成されない。このような構成によって、従来の４マスク構造の代表的な問題として作用した波状ノイズ及び開口率の問題が改善される。また、ゲート電極がアクティブ層を遮るので、薄膜トランジスタでの漏洩電流も改善される。
上記構成は、本発明で提案した３マスク工程方法によって得ることができる。
【００７４】
以下、図９〜図１１を参照しながら、本発明の実施の形態１による３マスク工程によって液晶表示装置用アレイ基板を製作する方法について詳しく説明する。
図９Ａ〜図９Ｍ、図１０Ａ〜図１０Ｍ及び図１１Ａ〜図１１Ｍは、図７内のＶＩ−ＶＩ線、ＶＩＩ−ＶＩＩ線、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切断した工程断面図であり、本発明の実施の形態１による工程順に示している。なお、図７内のＶＩ−ＶＩ線は、薄膜トランジスタ及び画素領域の切断線であり、ＶＩＩ−ＶＩＩ線は、ゲートパッドの切断線であり、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線は、データパッドの切断線である。
【００７５】
図９Ａ〜図９Ｃ、図１０Ａ〜図１０Ｃ及び図１１Ａ〜図１１Ｃは、第１マスク工程を示している。
まず、図９Ａ、図１０Ａ及び図１１Ａにおいて、基板１００上に、スイッチング領域Ｓ、画素領域Ｐ、ゲート領域Ｇ、データ領域Ｄ及びストレージ領域Ｃを定義する。ストレージ領域Ｃは、ゲート領域Ｇの一部に定義される。
【００７６】
多数の領域Ｓ、Ｐ、Ｇ、Ｄ、Ｃが定義された基板１００上に、第１導電層１０２と、第１絶縁膜１０４と、純粋非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）１０６と、不純物非晶質シリコン層（ｎ＋ａ−Ｓｉ：Ｈ）１０８と、第２導電層１１０とを積層する。
また、第２導電層１１０の上部に、フォトレジストを塗布して感光層１１２を形成する。
【００７７】
第１絶縁膜１０４は、窒化シリコンＳｉＮＸ及び酸化シリコンＳｉＯ２を含む無機絶縁物質グループのうちから選択された一つまたは一つ以上の物質を蒸着して形成される。第１導電層１０２及び第２導電層１１０は、アルミニウムＡｌ、アルミニウム合金ＡｌＮｄ、クロムＣｒ、モリブデンＭｏ、タングステンＷ、チタンＴｉ、銅Ｃｕ、タンタルＴａ等を含む導電性金属グループのうちから選択された一つまたは一つ以上の金属を蒸着することにより形成される。
【００７８】
ここで、第１導電層１０２としては、アルミニウムＡｌのような抵抗が低い金属を選択して形成し、選択された金属が化学的に弱いか、または、物理的に弱い場合には、これを保護するための別途の金属をさらに蒸着して形成する。
第２導電層１１０としては、モリブデンＭｏのように、乾式エッチングが可能な物質を使用する。
【００７９】
一方、感光層１１２を形成した後、感光層１１２が形成された基板１００の離隔された上部に、透過部Ｂ１、遮断部Ｂ２及び半透過部Ｂ３で構成された第１マスクＭを配置させる。
この際、スイッチング領域Ｓに対応して、半透過部Ｂ３を中心に両側に、遮断部Ｂ２を配置させる。ゲート領域（ストレージ領域Ｃを含む）Ｇに半透過部Ｂ３を配置させる。
【００８０】
続いて、第１マスクＭの上部から光を照射して下部の感光層１１２を露光する工程の後に、薬液を利用して現像する工程を行う。  図９Ｂ、図１０Ｂ及び図１１Ｂに示すように、スイッチング領域Ｓには、中心部が低い高さで現像され段差を有する形状の第１感光パターン１１４が残って、ゲート領域Ｇには、元々の高さでパターニングされた第２感光パターン１１６が残る。従って、第１感光パターン１１４及び第２感光パターン１１６の周辺に第２導電層（図９Ａ内の１１０）が露出される。
【００８１】
第１感光パターン１１４及び第２感光パターン１１６の周辺に露出された第２導電層（図９Ａ、図１０Ａ及び図１１Ａ内の１１０）と、その下部の不純物非晶質シリコン層（図９Ａ、図１０Ａ、図１１Ａ内の１０８）と、純粋非晶質シリコン層（図９Ａ、図１０Ａ及び図１１Ａ内の１０６）と、第１絶縁膜（図９Ａ、図１０Ａ及び図１１Ａ内の１０４）と、第１導電層（図９Ａ、図１０Ａ及び図１１Ａ内の１０２）を除去する工程を行う。
この際、第２導電層として乾式エッチング工程が可能な物質を使用した場合には、第２導電層及びその下部の不純物非晶質シリコン層と、純粋非晶質シリコン層及び第１絶縁膜とを同時に乾式エッチング方式で除去する。
一方、そうでない場合には、別途のエッチング方式を使用する。
【００８２】
以後、第１導電層（図９Ａ内の１０２）を除去する工程を行う。第１導電層（図９Ａ内の１０２）がアルミニウムＡｌまたはアルミニウム合金ＡｌＮｄで形成された場合、この工程は、一般的に、湿式エッチング工程によって除去されるので、上記工程とは別途の工程を行う。
【００８３】
上記工程によって、スイッチング領域Ｓには、ゲート電極１１８、ゲート絶縁膜１２０、純粋非晶質シリコン層１０６及び不純物非晶質シリコン層１０８が積層された第１半導体層１２６と、ソース／ドレインパターン１２８とが残る。ゲート領域Ｇには、一端にゲートパッド１３２を含むゲート配線１３０と、ゲート絶縁膜１２０と導電パターン１２９とが残る。
【００８４】
以下、第１感光パターン１１４の低い部分及び第２感光パターン１１６は、完全に除去するためのアッシング工程が施される。下部の露出されたソース／ドレインパターン１２８及び導電パターン１２９と、この下部の不純物非晶質シリコン層１０８とを除去する工程を行う。
【００８５】
図９Ｃ、図１０Ｃ及び図１１Ｃに示すように、スイッチング領域Ｓには、アクティブ層１２２と、上部に離隔されたオーミックコンタクト層１２４と、離隔された第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８が構成される。また、ゲート領域Ｇにおいては、導電パターン１２９と不純物非晶質シリコン層１０８が除去される。ゲート領域Ｇに残された純粋非晶質シリコン層１０６は、第２半導体層１０６に当たる。
【００８６】
図９Ｄ〜図９Ｈ、図１０Ｄ〜図１０Ｈ及び図１１Ｄ〜図１１Ｈは、第２マスク工程を工程順に示した工程断面図である。
まず、図９Ｄ、図１０Ｄ及び図１１Ｄにおいて、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８が形成された基板１００の全面に、無機絶縁物質グループのうちから選択された一つを蒸着して、第２絶縁膜１４０を形成する。
【００８７】
第２絶縁膜１４０の上部に、フォトレジストを塗布して感光層１４２を形成する。
感光層１４２の離隔された上部に、透過部Ｂ１、遮断部Ｂ２及び半透過部Ｂ３で構成された第２マスクＭを配置させる。
この際、スイッチング領域Ｓの第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８の一部に対応して、半透過部Ｂ３を配置させる。また、ゲートパッド１３２に対応して透過部Ｂ１を配置させる。それ以外の領域には、遮断部Ｂ２を配置させる。
【００８８】
続いて、第２マスクＭの上部に光を照射して、下部の感光層１４２を露光し現像する工程を行う。
図９Ｅと図１０Ｅと図１１Ｅに示すように、感光層１４２においては、スイッチング領域Ｓの第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８に対応した部分Ｅ１、Ｅ２は、低い高さで現像され、ゲートパッド１３２に対応した一部領域Ｅ３は、完全に除去されて、下部の第２絶縁膜１４０の一部が露出された状態（図１０Ｅ参照）になる。
【００８９】
続いて、ゲートパッド１３２に対応する上部の露出された第２絶縁膜１４０と、その下部の第２半導体層１３４と、その下部のゲート絶縁膜１２０とを完全に除去する工程を行う。
図９Ｆ、図１０Ｆ及び図１１Ｆに示すように、ゲート領域Ｇの端でゲートパッド１３２が露出された状態（図１０Ｆ参照）になる。
【００９０】
続いて、図９Ｇ、図１０Ｇ及び図１１Ｇに示すように、スイッチング領域Ｓに対応して、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８に対応した低い高さの感光層１４２を除去するアッシング工程を行い、下部の第２絶縁膜１４０を露出する工程を行う。
【００９１】
また、露出された部分の第２絶縁膜１４０を除去して、連続的に、感光層１４２を除去する工程を行う、  図９Ｈと図１０Ｈと図１１Ｈに示したように、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８を各々露出するための第１コンタクトホール１８１及び第２コンタクトホール１８２が、第２絶縁膜１４０に形成される。
【００９２】
第２絶縁膜１４０は、保護膜１４０に当たる。
また、保護膜１４０の一部は、第１ソース電極１３６と第１ドレイン電極１３８との離隔された間に対応して、露出されたアクティブ層１２２を覆う。このような保護膜１４０部分は、エッチング防止膜１４６に当たる。
エッチング防止膜１４６は、アクティブ層１２２の表面の汚染または、以下の導電層を蒸着する際に、表面にダメージを与えるのを防ぐ機能を有する。
一方、スイッチング領域Ｓ及びゲートパッド１３２部分を除いた領域には、保護膜１４０が積層された状態で残っている。
【００９３】
図９Ｉ〜図９Ｍ、図１０Ｉ〜図１０Ｍ及び図１１Ｉ〜図１１Ｍは、第３マスク工程を工程順に示している。
まず、図９Ｉ、図１０Ｉ及び図１１Ｉにおいて、スイッチング領域Ｓにエッチング防止膜１４６を形成し、ゲートパッド１３２が露出された基板１００の全面に、第１層１４８及び第２層１５０を形成する。
【００９４】
第１層１４８は、インジウム−スズ−オキサイドＩＴＯ及びインジウム−ジンク−オキサイドＩＺＯを含む透明な導電性金属グループのうちから選択された一つを蒸着して形成される。第２層１５０は、上部に導電性金属グループのうちから選択された一つまたは一つ以上の金属を蒸着することにより、不透明な導電性金属層１５０として形成される。
【００９５】
第２層１５０の上部に、フォトレジストを塗布して感光層１５２を形成する。また、感光層１５２の離隔された上部に、透過部Ｂ１と遮断部Ｂ２と半透過部Ｂ３で構成されたマスクＭを配置させる。
この際、スイッチング領域Ｓには、エッチング防止膜１４６に対応して透過部Ｂ１が位置し、透過部Ｂ１の両側に遮断部Ｂ２が位置する。また、画素領域Ｐ及びストレージ領域Ｃに対応して半透過部Ｂ３が位置する。ゲートパッド１３２に対応して半透過部Ｂ３が位置する。データ領域Ｄの端に対応して半透過部Ｂ３が位置する。半透過部Ｂ３が位置した領域を除いたデータ領域Ｄには、遮断部Ｂ２が位置する。それ以外の領域は、透過部Ｂ１が位置する。
【００９６】
続いて、マスクＭの上部に光を照射して下部の感光層１５２を露光した後、薬液を利用した現像工程を行う。
図９Ｊ、図１０Ｊ及び図１１Ｊに示すように、スイッチング領域Ｓに対応した部分は、エッチング防止膜１４６に対応した上部の第２層１５０を露出するように現像されて、画素領域Ｐ及びストレージ領域Ｃは、元々の高さより低くなった状態で現像される。
また、ゲートパッド１３２に対応した部分は、低い高さで現像される。
さらに、データ領域Ｄに対応する感光層１５２においては、データ領域Ｄの端に対応した部分は、低い高さで現像され、それ以外の領域は、元々の高さで残る。
【００９７】
以下、感光層１５２の周辺に、第２層１５０が露出された状態になり、連続的に露出された第２層１５０及びその下部の第１層１４８を除去する工程を行う。
図９Ｋ、図１０Ｋ及び図１１Ｋに示すように、スイッチング領域Ｓに対応して、第１ソース電極１３６及び第１ドレイン電極１３８と接触する第２ソース電極１５４及び第２ドレイン電極１５６を形成する。
【００９８】
画素領域Ｐには、第２ドレイン電極１５６から延長された画素パターン１５８を形成する。
この際、第２ソース電極１５４及び第２ドレイン電極１５６と画素パターン１５８とは、第１層１４８及び第２層１５０の積層構造で形成される。
データ領域Ｄにおいても、第２ソース電極１５４と接触しながら一端にデータパッドパターン１６２を含む第１層１４８及び第２層１５０の積層構造のデータ配線１６０が形成される。  ゲートパッド１３２の上部には、第１層１４８及び第２層１５０が積層された状態で残る。
【００９９】
以下、感光パターン１５２のうち、低い高さで現像された部分を除去するアッシング工程を行う。
図９Ｌ、図１０Ｌ及び図１１Ｌに示すように、画素パターン１５８と、データパッドパターン１６２の第２層１５０と、ゲートパッド１３２の上部の第２層１５０とを露出する。
【０１００】
最後に、露出された第２層１５０のみを除去する工程を行う。
図９Ｍ、図１０Ｍ及び図１１Ｍに示すように、第１層１４８を有する画素電極１５８とデータパッド１６２とが形成されて、ゲートパッド１３２の上部には、第１層を有するゲートパッド電極１６４が形成される。
【０１０１】
以上のように、本発明の実施の形態１による３マスク工程によって液晶表示装置用アレイ基板を製造することができる。
一方、このようなアレイ基板と、これと向かい合う対応基板、例えば、カラーフィルタ基板を合着して、両基板間に液晶を注入して、液晶表示装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】一般の液晶表示装置を概略的に示した斜視図である。
【図２】従来の液晶表示装置用アレイ基板の一部を拡大した平面図である。
【図３Ａ】図２のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図３Ｂ】図２のＶ−Ｖ線に沿って切断した断面図である。
【図４Ａ】図２のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して、従来の工程順に示した工程断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｅ】図４Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｆ】図４Ｅに続く製造工程を示す断面図である。
【図４Ｇ】図４Ｆに続く製造工程を示す断面図である。
【図５Ａ】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断して、従来の工程順に示した工程断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｅに続く製造工程を示す断面図である。
【図５Ｇ】図５Ｆに続く製造工程を示す断面図である。
【図６Ａ】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断して、従来の工程順に示した工程断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図６Ｅ】図６Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【図６Ｆ】図６Ｅに続く製造工程を示す断面図である。
【図６Ｇ】図６Ｆに続く製造工程を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１による液晶表示装置用アレイ基板の一部を拡大した平面図である。
【図８Ａ】図７のＶＩ−ＶＩ線に沿って切断した断面図である。
【図８Ｂ】図７のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図８Ｃ】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図９Ａ】図７のＶＩ−ＶＩ線に沿って切断して、本発明の実施の形態１による工程順に示した工程断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｃ】図９Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｄ】図９Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｅ】図９Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｆ】図９Ｅに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｇ】図９Ｆに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｈ】図９Ｇに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｉ】図９Ｈに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｊ】図９Ｉに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｋ】図９Ｊに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｌ】図９Ｋに続く製造工程を示す断面図である。
【図９Ｍ】図９Ｌに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ａ】図７のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断して、本発明の実施の形態１による工程順に示した工程断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｄ】図１０Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｅ】図１０Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｆ】図１０Ｅに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｇ】図１０Ｆに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｈ】図１０Ｇに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｉ】図１０Ｈに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｊ】図１０Ｉに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｋ】図１０Ｊに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｌ】図１０Ｋに続く製造工程を示す断面図である。
【図１０Ｍ】図１０Ｌに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ａ】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切断して、本発明の実施の形態１による工程順に示した工程断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｂに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｃに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｄに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｅに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｇ】図１１Ｆに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｈ】図１１Ｇに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｉ】図１１Ｈに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｊ】図１１Ｉに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｋ】図１１Ｊに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｌ】図１１Ｋに続く製造工程を示す断面図である。
【図１１Ｍ】図１１Ｌに続く製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１００  基板、１１８  ゲート電極、１２０  ゲート絶縁膜、１２２  アクティブ層、１２４  オーミックコンタクト層、１３０  ゲート配線、１４６  エッチング防止膜。
【図１】
2008009372.tif 000003
【図２】
2008009372.tif 000004
【図３Ａ】
2008009372.tif 000005
【図３Ｂ】
2008009372.tif 000006
【図４Ａ】
2008009372.tif 000007
【図４Ｂ】
2008009372.tif 000008
【図４Ｃ】
2008009372.tif 000009
【図４Ｄ】
2008009372.tif 000010
【図４Ｅ】
2008009372.tif 000011
【図４Ｆ】
2008009372.tif 000012
【図４Ｇ】
2008009372.tif 000013
【図５Ａ】
2008009372.tif 000014
【図５Ｂ】
2008009372.tif 000015
【図５Ｃ】
2008009372.tif 000016
【図５Ｄ】
2008009372.tif 000017
【図５Ｅ】
2008009372.tif 000018
【図５Ｆ】
2008009372.tif 000019
【図５Ｇ】
2008009372.tif 000020
【図６Ａ】
2008009372.tif 000021
【図６Ｂ】
2008009372.tif 000022
【図６Ｃ】
2008009372.tif 000023
【図６Ｄ】
2008009372.tif 000024
【図６Ｅ】
2008009372.tif 000025
【図６Ｆ】
2008009372.tif 000026
【図６Ｇ】
2008009372.tif 000027
【図７】
2008009372.tif 000028
【図８Ａ】
2008009372.tif 000029
【図８Ｂ】
2008009372.tif 000030
【図８Ｃ】
2008009372.tif 000031
【図９Ａ】
2008009372.tif 000032
【図９Ｂ】
2008009372.tif 000033
【図９Ｃ】
2008009372.tif 000034
【図９Ｄ】
2008009372.tif 000035
【図９Ｅ】
2008009372.tif 000036
【図９Ｆ】
2008009372.tif 000037
【図９Ｇ】
2008009372.tif 000038
【図９Ｈ】
2008009372.tif 000039
【図９Ｉ】
2008009372.tif 000040
【図９Ｊ】
2008009372.tif 000041
【図９Ｋ】
2008009372.tif 000042
【図９Ｌ】
2008009372.tif 000043
【図９Ｍ】
2008009372.tif 000044
【図１０Ａ】
2008009372.tif 000045
【図１０Ｂ】
2008009372.tif 000046
【図１０Ｃ】
2008009372.tif 000047
【図１０Ｄ】
2008009372.tif 000048
【図１０Ｅ】
2008009372.tif 000049
【図１０Ｆ】
2008009372.tif 000050
【図１０Ｇ】
2008009372.tif 000051
【図１０Ｈ】
2008009372.tif 000052
【図１０Ｉ】
2008009372.tif 000053
【図１０Ｊ】
2008009372.tif 000054
【図１０Ｋ】
2008009372.tif 000055
【図１０Ｌ】
2008009372.tif 000056
【図１０Ｍ】
2008009372.tif 000057
【図１１Ａ】
2008009372.tif 000058
【図１１Ｂ】
2008009372.tif 000059
【図１１Ｃ】
2008009372.tif 000060
【図１１Ｄ】
2008009372.tif 000061
【図１１Ｅ】
2008009372.tif 000062
【図１１Ｆ】
2008009372.tif 000063
【図１１Ｇ】
2008009372.tif 000064
【図１１Ｈ】
2008009372.tif 000065
【図１１Ｉ】
2008009372.tif 000066
【図１１Ｊ】
2008009372.tif 000067
【図１１Ｋ】
2008009372.tif 000068
【図１１Ｌ】
2008009372.tif 000069
【図１１Ｍ】
2008009372.tif 000070