(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板及び第２基板を提供する段階と、
前記第１基板上に非晶質シリコン薄膜で形成されたアクティブ層を形成し、該アクティブ層上にｎ＋非晶質シリコン薄膜で形成された第１及び第２オーミックコンタクト層を形成する段階と、
前記第１基板上に前記アクティブ層並びに前記第１及び第２オーミックコンタクト層を包含する第１絶縁膜を形成する段階と、
前記第１絶縁膜上にゲート電極を形成する段階と、
前記第１基板上に前記ゲート電極を包含する第２絶縁膜を形成する段階と、
前記第２絶縁膜上に画素電極を形成する段階と、
前記第１基板上に前記画素電極を包含する第３絶縁膜を形成する段階であって、前記画素電極は、前記第２絶縁膜及び第３絶縁膜と直接接続され、前記第２絶縁膜及び第３絶縁膜の間に配置される、段階と、
前記第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜の一部領域を除去して前記第１オーミックコンタクト層の一部を露出させる第１コンタクトホールを形成する段階と、
前記第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜の一部領域を除去して前記画素電極の一部と前記第２オーミックコンタクト層の一部を同時に露出させる第２コンタクトホールを形成する段階であって、前記画素電極の露出された部分は、前記第２オーミックコンタクト層と部分的に重なり、前記画素電極は、前記第１絶縁膜及び第２絶縁膜を除去する間にマスクとして使用される、段階と、
前記第１コンタクトホールを介して前記第１オーミックコンタクト層と電気的に接続されるソース電極を形成する段階と、
前記第２コンタクトホールを介して前記第２オーミックコンタクト層及び前記画素電極の前記第２オーミックコンタクト層と部分的に重なる部分と電気的に接続されるドレイン電極を形成する段階と、
前記第１基板と第２基板とを貼り合わせる段階と、を含み、
前記アクティブ層とオーミックコンタクト層を形成する段階は、
前記アクティブ層（１２０’）となる薄膜（１２０）及びオーミックコンタクト層（１３０Ａ、１３０Ｂ）となる薄膜（１３０）を形成した後、その上にポジティブフォトレジスト又はネガティブフォトレジストである感光膜（１７０）を形成する工程と、
回折マスク（１８０）を用いて前記感光膜を露光し、前記アクティブ層及びオーミックコンタクト層が形成される領域は厚く形成され、前記アクティブ層が形成され前記オーミックコンタクト層が形成されない領域は薄く形成された第１の感光膜パターン（１７０Ａ，１７０Ｂ）を形成する工程であって、（Ａ）前記感光膜がポジティブフォトレジストである場合、前記回折マスクとして、前記アクティブ層及びオーミックコンタクト層が形成される領域においてはすべての光を遮断し（ＩＩＩ）、前記アクティブ層が形成されオーミックコンタクト層が形成されない領域においては一部の光を透過し（ＩＩ）、その他の領域においてはすべての光を透過する（Ｉ）ように構成されている回折マスクを用い、（Ｂ）前記感光膜がネガティブフォトレジストである場合、前記回折マスクとして、前記アクティブ層及びオーミックコンタクト層が形成される領域においてはすべての光を透過し（Ｉ）、感光膜のアクティブ層が形成されオーミックコンタクト層が形成されない領域においては一部の光を透過する（ＩＩ）、その他の領域においてはすべての光を遮断する（ＩＩＩ）ように構成されている回折マスクを用いる、工程と、
前記第１の感光膜パターンを用いて、前記アクティブ層となる薄膜及び前記オーミックコンタクト層となる薄膜を選択的に除去し、前記第１の感光膜パターンをアッシングして前記アクティブ層及びオーミックコンタクト層が形成される領域にのみ第２の感光膜パターン（１７０Ａ’）を残す工程と、
前記第２の感光膜パターンを用いて前記オーミックコンタクト層を選択的に除去する工程とからなることを特徴と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、液晶表示装置及びその製造方法に係るもので、詳しくは、トップゲート構造の薄膜トランジスタを適用した液晶表示装置において、薄膜トランジスタの製造に用いられるマスク数を減少させて製造工程を単純化して収率を向上し得る液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報ディスプレイに対する関心が高まって携帯が可能な情報媒体の利用への要求が高まるにつれて、既存の表示装置であるブラウン管（ＣＲＴ）を代替する軽量、薄型のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）に関する研究及び商業化が重点的に行われている。特に、このようなフラットパネルディスプレイの中で液晶表示装置（ＬＣＤ）は、液晶の光学的異方性を利用して画像を表現する装置であって、解像度とカラーの表示及び画質などに優れ、ノートブックやデスクトップモニターなどに活発に適用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、大きく、第１基板のカラーフィルター基板と、第２基板のアレイ基板と、カラーフィルター基板とアレイ基板との間に形成された液晶層から構成される。
【０００４】
ここで、液晶表示装置のスイッチング素子としては、一般に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用し、薄膜トランジスタのチャネル層としては、非晶質シリコン薄膜または多結晶シリコン薄膜を使用する。
【０００５】
液晶表示装置の製造工程は、基本的に、薄膜トランジスタを含むアレイ基板の製造に多数のマスク工程（即ち、フォトリソグラフィ工程）を必要とするため、生産性面からマスク工程の数を減らす方法が求められている。
【０００６】
以下、図５を参照して一般的な液晶表示装置の構造について詳細に説明する。
【０００７】
図５は、一般的な液晶表示装置のアレイ基板の一部を示した平面図で、実際の液晶表示装置においては、Ｎ個のゲートラインとＭ個のデータラインとが交差してＭ×Ｎ個の画素が存在するが、説明を簡単にするために、図面には一つの画素のみを示した。
【０００８】
アレイ基板１０は、図５に示したように、アレイ基板１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン１６とデータライン１７とを備える。ここで、ゲートライン１６とデータライン１７との交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスタが形成されていて、各画素領域には画素電極１８が形成されている。
【０００９】
また、薄膜トランジスタは、ゲートライン１６に接続されたゲート電極２１、データライン１７に接続されたソース電極２２、及び画素電極１８に接続されたドレイン電極２３から構成される。また、薄膜トランジスタは、ゲート電極２１とソース/ドレイン電極２２、２３の絶縁のための第１絶縁膜（図示せず）と第２絶縁膜（図示せず）及びゲート電極２１に供給されるゲート電圧により、ソース電極２２とドレイン電極２３との間に伝導チャネルを形成するチャネル層であるアクティブ層２０’を含む。
【００１０】
ここで、第１絶縁膜及び第２絶縁膜に形成された第１コンタクトホール４０Ａを介して、ソース電極２２は、アクティブ層２０’の所定領域（即ち、オーミックコンタクト層）と電気的に接続され、ドレイン電極２３は、アクティブ層２０’の他の所定領域と電気的に接続される。また、ドレイン電極２３上には、第２コンタクトホール４０Ｂが形成された第３絶縁膜（図示せず）があって、第２コンタクトホール４０Ｂを介してドレイン電極２３と画素電極１８とが電気的に接続される。
【００１１】
以下、このように構成されるアレイ基板の製造工程について図６Ａ〜図６Ｈを参照して詳細に説明する。
【００１２】
図６Ａ〜図６Ｈは、図５に図示したアレイ基板のＩ-Ｉ'線断面図であり、製造工程を順に示している。図示している薄膜トランジスタは、チャネル層に非晶質シリコンを利用した非晶質シリコン薄膜トランジスタを示している。
また、非晶質シリコン薄膜トランジスタは、ゲート電極がチャネル層の上部に形成されたトップゲート構造の薄膜トランジスタの例を挙げて示している。
【００１３】
図６Ａに示したように、基板１０上に順に非晶質シリコン薄膜２０とｎ+非晶質シリコン薄膜３０を形成する。
【００１４】
その後、図６Ｂに示したように、フォトリソグラフィ工程（第１マスク工程）により非晶質シリコン薄膜２０とｎ+非晶質シリコン薄膜３０を選択的にパターニングすることで、非晶質シリコン薄膜から成るアクティブ層２０’を形成する。この時、アクティブ層２０’の上部には、アクティブ層２０’と同一形態にパターニングされたｎ+非晶質シリコン薄膜パターン３０’が残る。
【００１５】
次に、図６Ｃに示したように、フォトリソグラフィ工程（第２マスク工程）によりｎ+非晶質シリコンパターン３０’を選択的にパターニングすることで、アクティブ層２０’の上部左右にｎ+非晶質シリコン薄膜から成る第１オーミックコンタクト層３０Ａと第２オーミックコンタクト層３０Ｂを形成する。
【００１６】
そして、図６Ｄに示したように、アクティブ層２０’が形成された基板１０の全面に順に第１絶縁膜１５Ａと導電性金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第３マスク工程）により導電性金属を選択的にパターニングすることで、アクティブ層２０'の上部にゲート電極２１を形成する。
【００１７】
次に、図６Ｅに示したように、ゲート電極２１が形成された基板１０の全面に第２絶縁膜１５Ｂを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第４マスク工程）により第１絶縁膜１５Ａと第２絶縁膜１５Ｂの一部領域を除去してオーミックコンタクト層３０Ａ、３０Ｂの一部を露出させる一対の第１コンタクトホール４０Ａを形成する。
【００１８】
その後、図６Ｆに示したように、導電性金属を基板１０の全面に蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第５マスク工程）によりパターニングすることで、第１コンタクトホール４０Ａを介して第１オーミックコンタクト層３０Ａと電気的に接続されるソース電極２２、及び第２オーミックコンタクト層３０Ｂと電気的に接続されるドレイン電極２３を形成する。ここで、ソース電極２２を構成する導電性金属層の一部は、一方向に延長されてデータライン１７を構成する。
【００１９】
次に、図６Ｇに示したように、基板１０の全面に第３絶縁膜１５Ｃを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第６マスク工程）によりパターニングすることで、ドレイン電極２３の一部を露出させる第２コンタクトホール４０Ｂを形成する。
【００２０】
最後に、図６Ｈに示したように、第３絶縁膜１５Ｃが形成された基板１０の全面に透明な導電性金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第７マスク工程）によりパターニングすることで、第２コンタクトホール４０Ｂを介してドレイン電極２３と電気的に接続される画素電極１８を形成する。
【００２１】
前述したように、トップゲート構造の薄膜トランジスタを含むアレイ基板の製造には、アクティブ層２０’、オーミックコンタクト層３０Ａ、３０Ｂ、ゲート電極２１、第１コンタクトホール、ソース/ドレイン電極２２、２３、第２コンタクトホール及び画素電極１８などをパターニングするのに全７回のフォトリソグラフィ工程を必要とする。
【００２２】
また、フォトリソグラフィ工程は、マスクに描かれたパターンを薄膜が蒸着された基板上に転写させて所望のパターンを形成する一連の工程であって、感光液の塗布、露光、現像工程など多数の工程から成る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかし、このような多数の工程から成るフォトリソグラフィ工程は、収率を低下させ、形成された薄膜トランジスタに欠陥が発生する確率を高めるという問題があった。
【００２４】
特に、パターンを形成するために設計されたマスクはとても高価で、工程に適用されるマスク数が増加すると、液晶表示装置の製造コストもこれに比例して上昇するという問題があった。
【００２５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、トップゲート構造において、一つのコンタクトホールを介してドレイン電極とオーミックコンタクト層、及びドレイン電極と画素電極とを同時に接続させることで、薄膜トランジスタの製造に用いられるマスク数を減少し得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。
【００２６】
また、本発明は、上記トップゲート構造の薄膜トランジスタをフレキシブル基板に適用した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】
【００２７】
上記目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置の製造方法においては、第１基板及び第２基板を提供する段階と、前記第１基板上にアクティブ層を形成して該アクティブ層上にオーミックコンタクト層を形成する段階と、前記第１基板上に第１絶縁膜を形成する段階と、前記第１基板上にゲート電極を形成する段階と、前記第１基板上に第２絶縁膜を形成する段階と、前記第１基板上に画素電極を形成する段階と、前記第１基板上に第３絶縁膜を形成する段階と、前記第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜の一部領域を除去して前記オーミックコンタクト層の一部を露出させるコンタクトホールを形成する段階と、前記コンタクトホールを介して前記オーミックコンタクト層と電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極を形成する段階と、前記第１基板と第２基板とを貼り合わせる段階と、を含むことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明に係る液晶表示装置においては、第１基板上に形成されたアクティブ層と、前記第１基板上に形成された第１絶縁膜と、前記第１基板上に形成されたゲート電極と、前記第１基板上に形成された第２絶縁膜と、前記第１基板上に形成された画素電極と、前記第１基板上に形成された第３絶縁膜と、前記第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜の一部領域が除去されて前記アクティブ層の所定領域を露出させるコンタクトホールと、該コンタクトホールを介して前記アクティブ層の所定領域と電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極と、前記第１基板と対向して貼り合わされる第２基板と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法は、トップゲート構造において、薄膜トランジスタ製造に用いられるマスク数を減らすことで、製造工程及び費用を削減し得るという効果がある。
【００３０】
また、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法は、上記トップゲート構造をフレキシブル基板に適用することで、基板の変形による影響を最小化し得ることで、収率を向上し得るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明に係る液晶表示装置及びその製造方法の好ましい実施形態について添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置のアレイ基板の一部を示した平面図で、特に、薄膜トランジスタを含む一つの画素を示している。
【００３３】
実際の液晶表示装置においては、Ｎ個のゲートラインとＭ個のデータラインとが交差してＭ×Ｎ個の画素が存在するが、説明を簡単にするために、図面には一つの画素のみを示した。
【００３４】
ここで、本実施形態においては、チャネル層に非晶質シリコン薄膜を利用した非晶質シリコン薄膜トランジスタの例を挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、薄膜トランジスタのチャネル層に多結晶シリコン薄膜を利用することもできる。
【００３５】
また、上記非晶質シリコン薄膜トランジスタは、ゲート電極がチャネル層の上部に形成されたトップゲート構造の薄膜トランジスタの例を挙げて示している。
【００３６】
本実施形態に係るアレイ基板１１０は、図１に示したように、基板１１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン１１６とデータライン１１７とを備える。ここで、ゲートライン１１６とデータライン１１７との交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスタが形成されて、画素領域内には、薄膜トランジスタに接続されてカラーフィルター基板（図示せず）の共通電極と共に液晶（図示せず）を駆動させる画素電極１１８が形成されている。
【００３７】
また、薄膜トランジスタは、ゲートライン１１６に接続されたゲート電極１２１、データライン１１７に接続されたソース電極１２２、及び画素電極１１８に接続されたドレイン電極１２３から構成される。また、薄膜トランジスタは、ゲート電極１２１とソース/ドレイン電極１２２、１２３の絶縁のための第１絶縁膜（図示せず）、第２絶縁膜（図示せず）、第３絶縁膜（図示せず）、及びゲート電極１２１に供給されるゲート電圧によりソース電極１２２とドレイン電極１２３間に伝導チャネルを形成するアクティブ層１２０’を含む。
【００３８】
ここで、第１絶縁膜、第２絶縁膜及び第３絶縁膜に形成された第１コンタクトホール１４０Ａを介して、ソース電極１２２は、アクティブ層１２０’の第１オーミックコンタクト層（図示せず）と電気的に接続され、ドレイン電極１２３は、第２コンタクトホール１４０Ｂを介してアクティブ層１２０’の第２オーミックコンタクト層（図示せず）と電気的に接続される。ここで、ソース電極１２２の一部は、一方向に延長されてデータライン１１７の一部を構成し、ドレイン電極１２３の一部は、第２コンタクトホール１４０Ｂを介して画素電極１１８に直接接続される。
【００３９】
ここで、第１コンタクトホール１４０Ａと第２コンタクトホール１４０Ｂは、同一のマスク工程により同時に形成される。
【００４０】
このように、本実施形態においては、一つの第２コンタクトホール１４０Ｂを介して、ドレイン電極１２３と第２オーミックコンタクトホールとが電気的に接続されると同時に、ドレイン電極１２３と画素電極１１８とが電気的に接続されることで、薄膜トランジスタの製造に用いられるマスク数を減少させ得るが、これについて次の液晶表示装置の製造工程により詳細に説明する。
【００４１】
図２Ａ〜図２Ｅは、図１に図示したアレイ基板の線ＩＩＩ-ＩＩＩ'に沿って切断した断面図であり、製造工程を順に示している。図３Ａ〜図３Ｅは、図１に図示したアレイ基板の製造工程を順に示した平面図である。
【００４２】
図２Ａ及び図３Ａに示したように、ガラス等の透明な絶縁物質から成る基板１１０上にフォトリソグラフィ工程（第１マスク工程）により、シリコン薄膜から成るアクティブ層１２０’とｎ+非晶質シリコン薄膜から成るオーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂを形成する。オーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂは、アクティブ層１２０’上の左右に形成されて後述するソース/ドレイン電極とアクティブ層１２０’との間にオーミックコンタクトを形成する。
【００４３】
ここで、基板１１０上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）から構成されるバッファ層を形成した後、バッファ層上にアクティブ層１２０’を形成することもできる。バッファ層は、ガラス基板１１０内に存在するナトリウム（Ｎａ）などの不純物が工程中に上部層に浸透することを遮断する役割を果たす。
【００４４】
前述したように、本実施形態においては、チャネル層に非晶質シリコン薄膜を利用した非晶質シリコン薄膜トランジスタの例を挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、薄膜トランジスタのチャネル層に多結晶シリコン薄膜を利用することもできる。
【００４５】
また、本実施形態においては、回折露光を利用することで、アクティブ層１２０’とオーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂを一回のマスク工程により形成し得るが、これについて図４Ａ〜図４Ｆを参照して詳細に説明する。
【００４６】
図４Ａ〜図４Ｄは，図２Ａにおける回折露光を利用した第１マスク工程を具体的に示した断面図である。
【００４７】
まず、図４Ａに示したように、基板１１０の全面に順に非晶質シリコン薄膜１２０とｎ+非晶質シリコン薄膜１３０を形成する。
【００４８】
その後、基板１１０の全面にフォトレジストのような感光性物質から成る感光膜１７０を形成し、図４Ｂに示したように、スリット領域を含む回折マスク１８０を介して感光膜１７０に光を照射する。
【００４９】
この時、回折マスク１８０には、光をすべて透過させる第１透過領域（Ｉ）、光の一部のみを透過させる第２透過領域（ＩＩ）及び照射された全ての光を遮断する遮断領域（ＩＩＩ）が備えられていて、マスク１８０を透過した光のみが感光膜１７０に照射される。
【００５０】
本実施形態に使用した回折マスク１８０は、第２透過領域（ＩＩ）がスリット構造を有し、第２透過領域（ＩＩ）を介して照射される露光量は、光をすべて透過させる第１透過領域（Ｉ）に照射された露光量より少なくなる。したがって、感光膜１７０を塗布した後、感光膜１７０に部分的にスリット領域（ＩＩ）が備えられたマスク１８０を使用して露光、現像すると、スリット領域（ＩＩ）に残っている感光膜１７０の厚さと第１透過領域（Ｉ）または遮断領域（ＩＩＩ）に残っている感光膜１７０の厚さが異なる厚さになる。
【００５１】
この時、感光膜１７０にポジティブフォトレジストを使用する場合には、スリット領域（ＩＩ）に残っている感光膜１７０の厚さは、遮断領域（ＩＩＩ）に残っている感光膜１７０の厚さより薄くなり、ネガティブフォトレジストを使用する場合には、スリット領域（ＩＩ）に残っている感光膜の厚さは、第１透過領域（Ｉ）に残っている感光膜１７０の厚さより薄くなる。
【００５２】
本実施形態においては、ポジティブフォトレジストを使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ネガティブフォトレジストを使用することもできる。
【００５３】
次いで、回折マスク１８０を介して露光された感光膜１７０を現像すると（第１マスク工程）、図４Ｃに示したように、遮断領域（ＩＩＩ）及び第２透過領域（ＩＩ）を介して全ての光が遮断されるか、または光の一部が遮断された領域には、所定厚さの感光膜パターン１７０Ａ、１７０Ｂが残り、光が全て照射された第１透過領域（Ｉ）領域では、感光膜が除去されてｎ+非晶質シリコン薄膜１３０の表面が露出する。
【００５４】
ここで、遮断領域（ＩＩＩ）を介して形成された第１感光膜パターン１７０Ａは、第２透過領域（ＩＩ）に形成された第２感光膜パターン１７０Ｂより厚く形成される。
【００５５】
即ち、図面のオーミックコンタクト層領域（後述するエッチング工程によりアクティブ層の上部の左右に形成されるオーミックコンタクト層）には、第１厚さの第１感光膜パターン１７０Ａが残り、オーミックコンタクト層領域の間には、第２厚さの第２感光膜パターン１７０Ｂが残る。
【００５６】
その後、上記のように形成された感光膜パターン１７０Ａ、１７０Ｂをマスクにして、その下部のｎ+非晶質シリコン薄膜１３０及び非晶質シリコン薄膜１２０を選択的に除去することで、基板１１０上に非晶質シリコン薄膜から成るアクティブ層１２０’を形成する。この時、アクティブ層１２０’上には、アクティブ層１２０’と同一形態にパターニングされたｎ+非晶質シリコン薄膜から成るｎ+非晶質シリコン薄膜パターン１３０'が残る。
【００５７】
次いで、アッシング工程を行って第２透過領域（ＩＩ）の第２感光膜パターン１７０Ｂを完全に除去すると、図４Ｄに示したように、遮断領域の第１感光膜パターン１７０Ａは、第２透過領域（ＩＩ）の第２感光膜パターン１７０Ｂの厚さだけ除去され、第３厚さの第３感光膜パターン１７０Ａ'が残る。
【００５８】
その後、残っている感光膜パターン１７０Ａ'をマスクにして、その下部のｎ+非晶質シリコン薄膜パターン１３０'を選択的に除去すると、アクティブ層１２０’上の左右にソース/ドレイン電極とアクティブ層１２０’の所定領域の間をオーミックコンタクトさせる第１オーミックコンタクト層１３０Ａと第２オーミックコンタクト層１３０Ｂが形成される。
【００５９】
このようにアクティブ層１２０’とオーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂは、回折露光を利用することで、一回のマスク工程により形成でき、マスク数を一つ減少させることができる。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、アクティブ層１２０’とオーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂをそれぞれ個別のマスク工程、即ち、２回のマスク工程により形成することもできる。
【００６０】
次に、図２Ｂ及び図３Ｂに示したように、アクティブ層１２０’が形成された基板１１０の全面に順に第１絶縁膜１１５Ａと第１導電性金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第２マスク工程）により第１導電性金属を選択的にパターニングすることで、アクティブ層１２０'の上部にゲート電極１２１を形成すると同時に、ゲート電極１２１と接続されるゲートライン１１６を形成する。
【００６１】
また、第１導電性金属は、ゲート電極１２１とゲートライン１１６を構成するために、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などのような低抵抗で不透明な導電性物質を含む。
ここで、便宜上、図３Ｂ〜図３Ｅにおいては、アクティブ層１２０’上に形成されたオーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂの図示を省略する。
【００６２】
次に、図２Ｃ及び図３Ｃに示したように、ゲート電極１２１とゲートライン１１６が形成された基板１１０の全面に第２絶縁膜１１５Ｂを形成する。そして、基板１１０の全面に第２導電性金属を蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第３マスク工程）により第２導電性金属を選択的にパターニングすることで、画素領域に画素電極１１８を形成する。
ここで、第２導電性金属は、画素電極１１８を構成するために、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）または酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などのような透過率に優れた透明導電性物質を含む。
【００６３】
次に、図２Ｄ及び図３Ｄに示したように、画素電極１１８が形成された基板１１０の全面に第３絶縁膜１１５Ｃを蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第４マスク工程）により第１絶縁膜１１５Ａ、第２絶縁膜１１５Ｂ及び第３絶縁膜１１５Ｃの一部領域を除去して、オーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂの一部を露出させる第１コンタクトホール１４０Ａと第２コンタクトホール１４０Ｂを形成する。
【００６４】
ここで、第２オーミックコンタクト層１３０Ｂは、絶縁膜エッチングの時、その上部の画素電極１１８がマスクになり、即ち、画素電極１１８の形態によって第２オーミックコンタクト層１３０Ｂの露出する領域が決定される。よって、コンタクトホール１４０Ａ、１４０Ｂを形成するためのマスクの設計時に第２コンタクトホール１４０Ｂ領域は、その下部の画素電極１１８の一部が露出してドレイン電極と接続されるように形成しなければならない。
【００６５】
前述したように、第２コンタクトホール１４０Ｂを介してドレイン電極と第２オーミックコンタクト層１３０Ｂ及びドレイン電極と画素電極１１８の間を同時に電気的に接続するので、ドレイン電極を露出させるためのコンタクトホールの形成工程の追加が不必要になる。
【００６６】
その後、図２Ｅ及び図３Ｅに示したように、第３導電性金属を基板１１０の全面に蒸着した後、フォトリソグラフィ工程（第５マスク工程）によりパターニングすることで、第１コンタクトホール１４０Ａを介して第１オーミックコンタクト層１３０Ａと接続されるソース電極１２２、及び第２コンタクトホール１４０Ｂを介して第２オーミックコンタクト層１３０Ｂと接続されるドレイン電極１２３を形成する。ここで、ソース電極１２２を構成する導電性金属層の一部は、一方向に延長されてデータライン１１７を構成する。
【００６７】
ここで、ドレイン電極１２３は、別途のマスク工程により形成されたコンタクトホールを介して画素電極１１８に電気的に接続されるのではなく、前述した第４マスク工程により形成された第２コンタクトホール１４０Ｂを介してその下部の露出した画素電極１１８の表面に直接接続されるので、マスク数を一つ減らし得る。
【００６８】
前述したように、本実施形態に係る薄膜トランジスタを含むアレイ基板の製造には、アクティブ層１２０’とオーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂ、ゲート電極１２１、画素電極１１８、第１コンタクトホール１４０Ａと第２コンタクトホール１４０Ｂ及びソース/ドレイン電極１２２、１２３などをパターニングするのに全５回のフォトリソグラフィ工程のみが必要になる。即ち、アクティブ層１２０’とオーミックコンタクト層１３０Ａ、１３０Ｂを一回のマスク工程で形成してコンタクトホールの形成工程を一つ減らすことで、従来の製造工程に比べて２回のマスク工程を減らし得る。その結果、製造工程の単純化による収率の向上及び製造コストの減少などの効果を提供する。
【００６９】
上記のような本実施形態のトップゲート構造の薄膜トランジスタは、ガラス基板の代りにプラスチック基板が用いられるフレキシブルディスプレイに容易に適用されるという長所がある。即ち、プラスチック基板を使用するフレキシブルディスプレイの場合には、工程温度が重要になるが、工程中に収縮などの基板の変形が発生し、特に、アクティブ層であるシリコン薄膜を蒸着する時に最も大きな変形が起きる。
【００７０】
したがって、そのような基板の変形が最も大きなアクティブ層を基板の最下層に形成するトップゲート構造を適用すると、後続工程で基板の変形による影響が少なくなり、誤整列なしに工程を行い得るという利点がある。
【００７１】
また、フレキシブルディスプレイは、表示装置を折り畳んだり巻いても損傷せず、ディスプレイ分野の新しい技術として注目される見通しである。現在は、フレキシブルディスプレイの実現に多様な障害があるが、技術開発と共に薄膜トランジスタ液晶表示装置、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）と電気泳動技術が主流を成すであろう。
【００７２】
以下、フレキシブルディスプレイについて詳細に説明する。
フレキシブルディスプレイは、曲がるディスプレイと呼ばれるが、プラスチックのように薄い基板に形成されて、紙のように折り畳んだり巻いても損傷しないもので、次世代のディスプレイの一つであり、現在は、１ｍｍ以下に薄くし得る有機ＥＬ及び液晶表示装置が有望である。
【００７３】
有機ＥＬは、素子自体が自ら光を出すので、暗い所や外部光が入る所の何れでも視認性が良く、モバイルディスプレイの性能を判断する重要な基準である応答速度が現存するディスプレイの中で最も速いため、完壁な動画像を実現することができる。
【００７４】
また、有機ＥＬは、超薄型デザインが可能で、携帯電話などの各種モバイル機器をスリム化することができる。
【００７５】
液晶表示装置は、液晶の光学的異方性を利用して画像を表現する装置であって、既存のブラウン管に比べて視認性に優れ、平均消費電力も画面が同サイズのブラウン管に比べて小さいだけではなく、発熱量も少ないため、最近、次世代表示装置として脚光を浴びている。
【００７６】
前述したように、プラスチック基板を用いたフレキシブルディスプレイの場合には、アクティブ層が最下層に位置するトップゲート構造の薄膜トランジスタを適用する場合に基板の変形による影響を最小化し得る。
【００７７】
したがって、上記表示装置のアレイ基板をプラスチック基板に使用して本実施形態のトップゲート構造の薄膜トランジスタを適用する場合には、５回のマスク工程だけでアレイ基板の製作が可能であるという利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置のアレイ基板の一部を示した平面図である。
【図２Ａ】図１に図示したアレイ基板の線ＩＩＩ-ＩＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【図２Ｂ】図１に図示したアレイ基板の線ＩＩＩ-ＩＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【図２Ｃ】図１に図示したアレイ基板の線ＩＩＩ-ＩＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【図２Ｄ】図１に図示したアレイ基板の線ＩＩＩ-ＩＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【図２Ｅ】図１に図示したアレイ基板の線ＩＩＩ-ＩＩＩ'に沿って切断した断面図である。
【図３Ａ】図１に図示したアレイ基板の製造工程を順に示した平面図である。
【図３Ｂ】図１に図示したアレイ基板の製造工程を順に示した平面図である。
【図３Ｃ】図１に図示したアレイ基板の製造工程を順に示した平面図である。
【図３Ｄ】図１に図示したアレイ基板の製造工程を順に示した平面図である。
【図３Ｅ】図１に図示したアレイ基板の製造工程を順に示した平面図である。
【図４Ａ】図２Ａにおける回折露光を利用した第１マスク工程を具体的に示した断面図である。
【図４Ｂ】図２Ａにおける回折露光を利用した第１マスク工程を具体的に示した断面図である。
【図４Ｃ】図２Ａにおける回折露光を利用した第１マスク工程を具体的に示した断面図である。
【図４Ｄ】図２Ａにおける回折露光を利用した第１マスク工程を具体的に示した断面図である。
【図５】一般的な液晶表示装置のアレイ基板の一部を示した平面図である。
【図６Ａ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図６Ｂ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図６Ｃ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図６Ｄ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図６Ｅ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図６Ｆ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図６Ｇ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【図６Ｈ】図５に図示したアレイ基板の線Ｉ-Ｉ'に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１１０：基板
１１６：ゲートライン
１１７：データライン
１１８：画素電極
１２１：ゲート電極
１２２：ソース電極
１２３：ドレイン電極
１２０’：アクティブ層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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