(57)【要約】      （修正有）【課題】  ＴＦＴ液晶表示装置の生産コストを低減するために４枚マスク・プロセスに続く３枚マスク・プロセスの開発を推進する。【解決手段】低抵抗金属層と、パシベーション絶縁層と非晶質シリコン層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層との積層よりなるソース・ドレイン配線を形成し、パシベーション絶縁層を付与した後、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを用いて、パシベーション絶縁層と非晶質シリコン層とゲート絶縁層とからなる積層に開口部を形成し、絵素電極用導電性薄膜層のリフトオフにより絵素電極の形成を行うことで、開口部形成工程と開口部形成工程に続く絵素電極形成工程を１枚のフォトマスクで処理する。半導体層の島化工程は、上記開口部内の第１の非晶質シリコン層のサイドエッチングまたは前記感光性樹脂パターンの形成にハーフトーン露光技術を併用して行うことで３枚マスク・プロセスを実現する。【選択図】  図２
2007047516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面上に少なくともチャネルエッチ型の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（アクティブ基板）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、アクティブ基板の構成は、
第１の透明性絶縁基板の一主面上にその一部をゲート電極とする走査線が形成され、
ゲート絶縁層とその一部がチャネルである不純物を含まない第１の半導体層を介して低抵抗金属層と、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層との積層よりなるソース・ドレイン配線が形成され、
前記ドレイン配線は走査線と直交し、
絶縁ゲート型トランジスタを保護するためのパシベーション絶縁層を最上層に有し、
画像表示部では一方のドレイン配線の端部を含む絵素電極形成領域と、他方のドレイン配線の端部を含む擬似絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域、及び信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層が除去されて夫々前記耐熱金属層よりなる一方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、他方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び前記耐熱金属層よりなる信号線の一部が露出し、
前記ソース・ドレイン配線間のチャネル領域の第１の半導体層はゲート電極よりも幅細く形成され、
同一の導電性薄膜よりなり、前記一方のドレイン配線の端部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記他方のドレイン配線の端部を含んで擬似絵素電極形成領域に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子が形成され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チャネルエッチ型の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（アクティブ基板）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、アクティブ基板の構成は、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に分岐されたゲート電極を有する走査線が形成され、
ゲート絶縁層とその一部がチャネルである不純物を含まない第１の半導体層を介して低抵抗金属層と、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層との積層よりなるソース・ドレイン配線が前記ゲート電極と一部重なるように形成され、
絶縁ゲート型トランジスタを保護するためのパシベーション絶縁層を最上層に有し、
画像表示部ではドレイン配線の一部を含む絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域、及び信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層が除去されて夫々前記耐熱金属層よりなるドレイン配線の一部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び前記耐熱金属層よりなる信号線の一部が露出し、
前記絵素電極形成領域と連続してゲート電極の端部を含んで開口部と、ゲート電極の分岐部上に独立した開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層が除去されて開口部内にゲート絶縁層が露出し、
同一の導電性薄膜よりなり、前記ゲート電極の端部上と前記ドレイン配線の一部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部上に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】
第１の透明性絶縁基板の一主面上に分岐されたゲート電極と分離した光シールド電極が形成され、
前記絵素電極形成領域と連続して一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域に開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層が除去されて開口部内にゲート絶縁層が露出し、
同一の導電性薄膜よりなり、前記一方の光シールド電極の端部上と前記ドレイン配線の一部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部上の開口部に第１の擬似絵素電極と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む開口部に第２の擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
第１の透明性絶縁基板（アクティブ基板）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、アクティブ基板の作製にあたり、
第１の透明性絶縁基板の一主面上にその一部をゲート電極とする走査線を形成する工程と、
ゲート絶縁層、不純物を含まない第１の非晶質シリコン層、不純物を含む第２の非晶質シリコン層、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層、及び低抵抗金属層を順次被着する工程と、
前記低抵抗金属層、耐熱金属層、第２の非晶質シリコン層、及び第１の非晶質シリコン層の一部を選択的に除去し、走査線と直交するドレイン配線と信号線も兼ねるソース配線を形成する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上にパシベーション絶縁層を被着後、画像表示部では一方のドレイン配線の端部を含む絵素電極形成領域と他方のドレイン配線の端部を含む擬似絵素電極形成領域、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域と信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部を有するとともに、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を除去し、前記開口部内に夫々前記一方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、他方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の非晶質シリコン層をサイドエッチングする工程と、
前記開口部内に露出している低抵抗金属層を除去して何れも耐熱金属層よりなる一方のドレイン配線の端部と他方のドレイン配線の端部及び信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に導電性薄膜層を被着する工程と、
前記感光性樹脂パターンを除去し、前記一方のドレイン配線の端部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記他方のドレイン配線の端部を含んで擬似絵素電極形成領域に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子を形成する工程とからなる液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
第１の透明性絶縁基板（アクティブ基板）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、アクティブ基板の作製にあたり、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に分岐されたゲート電極を有する走査線を形成する工程と、
ゲート絶縁層、不純物を含まない第１の非晶質シリコン層、不純物を含む第２の非晶質シリコン層、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層、及び低抵抗金属層を順次被着する工程と、
前記低抵抗金属層、耐熱金属層、第２の非晶質シリコン層、及び第１の非晶質シリコン層の一部を選択的に除去し、ゲート電極と一部重なるようにソース（信号線）・ドレイン配線を形成する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上にパシベーション絶縁層を被着後、画像表示部ではドレイン配線の一部を含む絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域と信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部を有するとともに、前記絵素電極形成領域と連続してゲート電極の端部を含む領域とゲート電極の分岐部を含む領域の膜厚が他の領域よりも薄く、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を除去し、前記開口部内に夫々前記ドレイン配線の一部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び信号線の一部を露出する工程と、
前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じて前記ゲート電極の端部を含む領域とゲート電極の分岐部を含む領域のパシベーション絶縁層を露出する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記ゲート電極の端部を含む領域とゲート電極の分岐部を含む領域のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層を除去してゲート絶縁層を露出する工程と、
前記開口部内に露出している低抵抗金属層を除去して何れも耐熱金属層よりなるドレイン配線の一部と信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に導電性薄膜層を被着する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンを除去し、前記ドレイン配線の一部とゲート電極の端部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部上に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子を形成する工程とからなる液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
第１の透明性絶縁基板の一主面上にゲート電極と分離した光シールド電極が形成され、
画像表示部ではドレイン配線の一部を含む絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域と信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部を有するとともに、前記絵素電極形成領域と連続して一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域上の膜厚が他の領域よりも薄く、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を除去し、前記開口部内に夫々ドレイン配線の一部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び信号線の一部を露出する工程と、
前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じて前記一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域上のパシベーション絶縁層を露出する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域上のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層を除去してゲート絶縁層を露出する工程と、
前記開口部内に露出している低抵抗金属層を除去して何れも耐熱金属層よりなるドレイン配線の一部と信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に導電性薄膜層を被着する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンを除去し、前記一方の光シールド電極の端部上と前記ドレイン配線の一部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部の開口部に第１の擬似絵素電極と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む開口部に第２の擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子を形成する工程を有する請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
液晶が電圧無印加時に垂直配向する垂直配向型の液晶であり、
第１の透明性絶縁基板上に前記液晶に電圧を印加した時に液晶が配向する方向を規制する第１の配向制御手段が、第１の透明性絶縁基板上に形成された複数の透明導電層よりなる帯状の絵素電極間に位置するパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層とゲート絶縁層とからなる積層であり、
第２の透明性絶縁基板上またはカラーフィルタ上に前記液晶に電圧を印加した時に液晶が配向する方向を規制する第２の配向制御手段を備えていることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の液晶表示装置。
【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、とりわけ絵素毎にスイッチング素子を有する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、液晶材料技術及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既に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製品化の当初から保証されていた。
【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８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９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８では７）は走査線、１２（図８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線または共通電極である。
【０００７】
図１０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。ソース電極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、所謂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】
走査線、信号線、スイッチング素子としての絶縁ゲート型トランジスタ、及び絵素電極を形成されたアクティブ基板（ガラス基板）２の作製には半導体集積回路のようにフォトマスクを用いた複数回のフォトリソグラフィ（写真食刻）工程が不可欠である。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走査線へのコンタクト形成工程が削減された結果、当初は７〜８枚程度必要であったフォトマスクもドライエッチ技術の導入により現時点では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り、写真食刻工程を含めて製造工程数を削減する事が液晶表示装置の生産性向上とコストダウンに大きく寄与することは自明である。
【００１１】
既に述べたようにアクティブ基板２の作製において５回の写真食刻工程を必要とする製造方法が一般的であり、さらなる製造コスト低減のために提案されている先行例の中から一部で既に量産されており、特許文献１の特開２００２−２０６５７１号公報で開示されている４枚マスク・プロセスを従来例として紹介する。この４枚マスク・プロセスは下記に説明するようにハーフトーン露光技術を用いてチャネルを含む半導体層の島化工程とソース・ドレイン配線工程を１枚のフォトマスクで形成する工程削減技術あるいは合理化技術である。図１１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１１（ｆ）のＡ−Ａ’（絶縁ゲート型トランジスタ領域）、Ｂ−Ｂ’（走査線の電極端子領域）及びＣ−Ｃ’線（信号線の電極端子領域）上の製造工程断面図を図１２に示す。現在、絶縁ゲート型トランジスタには２種類のものが多用されているが、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。
【００１２】
先ず図１１（ａ）と図１２（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、耐薬品性、耐弗酸性及び導電性を総合的に勘案して選択するが一般的にはＣｒ，Ｔａ等の耐熱性の高い金属薄膜層またはＭｏＷ合金等の耐熱性の高い合金薄膜層が使用される。
【００１３】
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構成が現在では一般的である。すなわち走査線１１は１層以上の金属層で構成される。
【００１４】
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のシリコン窒化（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（ａ−Ｓｉ）層３１、及び不純物として燐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（ｎ＋ａ−Ｓｉ）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、図１１（ｂ）と図１２（ｂ）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する。
【００１５】
そして微細加工技術によりゲート電極１１Ａと一部重なるように耐熱金属層３４Ａ、低抵抗金属層３５Ａ及び中間導電層３６Ａとの積層よりなり絶縁ゲート型トランジスタのソース電極も兼ねる信号線１２と、同じくゲート電極１１Ａと一部重なるように耐熱金属層３４Ｂ、低抵抗金属層３５Ｂ及び中間導電層３６Ｂ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１１（ｃ）と図１２（ｃ）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）の膜厚が３μｍであるような感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂを形成する点が合理化された４枚マスク・プロセスの大きな特徴である。
【００１６】
アクティブ基板２の作製には通常ポジ型の感光性樹脂を用いるので、このような感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂは、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、チャネル形成領域８０Ｂは灰色（中間調）でフォトマスク通過光を低減させるようなたとえば幅０．５〜１．５μｍ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ォ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１２（ｃ）に示したような凹型の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、灰色領域はスリットに変えて膜厚や透過率の異なった金属層、例えばＭｏＳｉ２の薄膜で構成することも可能である。
【００１７】
上記感光性樹脂パターン８０Ａ，８０Ｂをマスクとして図１１（ｃ）と図１２（ｃ）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、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形成領域のＴｉ薄膜層３６Ａ（図示せず）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）を残すことができる。
【００１８】
そこで膜減りした感光性樹脂パターン８０Ｃ（１２），８０Ｃ（２１）をマスクとして図１１（ｄ）と図１２（ｄ）に示したように、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。この時点で第２の非晶質シリコン層よりなるソース３３Ｓとドレイン３３Ｄの分離がなされる。ソース・ドレイン配線１２，２１の形成が金属層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と呼称されている。なお上記酸素プラズマ処理において感光性樹脂パターン８０Ａは膜減りした感光性樹脂パターン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  Ｐｌａｓｍａ）方式やＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）方式の酸素プラズマ処理がより望ましい。
【００１９】
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、図１１（ｅ）と図１２（ｅ）に示したようにドレイン電極２１上と、画像表示部外の領域で走査線１１と信号線１２の電極端子が形成される領域に夫々開口部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を除去してドレイン電極２１の一部と信号線の一部６を露出する。同様に蓄積容量線１６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。
【００２０】
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）またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ−Ｏｘｉｄｅ）あるいはこれらの混晶体を被着し、図１１（ｆ）と図１２（ｆ）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。図１１（ｅ）と図１２（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。蓄積容量１５の構成に関しては、図１１（ｅ）と図１２（ｅ）に示したようにドレイン電極２１と蓄積容量線１６とがゲート絶縁層３０と第１の非晶質シリコン層３１Ａと第２の非晶質シリコン層３３Ｄ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５０）を例示している。また電極端子に関しては開口部６３，６４を含んでパシベーション絶縁層３７上に透明導電性の電極端子５Ａ，６Ａを選択的に形成している。
【００２１】
上記したようにソース・ドレイン配線１２，２１にＡＬを用いようとすると、第２の非晶質シリコン３３との間の電気的な接続を確保するために耐熱金属層３４が必要であり、さらに透明導電層との間にはアルカリ液中での電池効果を回避するために中間導電層３６が必要であり、結果的にソース・ドレイン配線は３層構成とならざるを得ないが、ソース・ドレイン配線の抵抗値の制約が厳しくなる大画面あるいは高精細の液晶パネルでは低抵抗金属層の使用を回避することは困難である。さらに耐熱金属層３４と中間導電層３６にＴｉを用いると、その食刻には塩素系のガスを用いたドライエッチ処理が必要であり、自動的にＡＬの食刻も塩素系のガスを用いたドライエッチ処理となり、材料面のみならず生産設備上の負担も大きくなる。Ｔｉに換えて耐熱金属層３４と中間導電層３６にＭｏを用いた場合には、適量の硝酸を添加した燐酸溶液でＭｏ／ＡＬ／Ｍｏの３層構成を１回の薬液処理で行うことが可能であり、生産設備の投資負担も低減するがソース・ドレイン配線の簡素化も生産コスト低減には有効である事は説明を要しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
このように４枚マスク・プロセスにおいてはドレイン電極２１と走査線１１へのコンタクト形成工程が同時になされるため、それらに対応した開口部６２，６３内の絶縁層の厚さと種類が異なっている。パシベーション絶縁層３７はゲート絶縁層３０に比べると製膜温度が低く膜質が劣悪で、弗酸系のエッチング液による食刻では食刻速度が夫々数１０００Å／分、数１００Å／分と１桁も異なり、ドレイン電極２１上の開口部６２の断面形状は上部に余りにも過食刻が生じて穴径が制御できない理由から弗素系のガスを用いた乾式食刻（ドライエッチ）を採用している。
【００２３】
しかしながらドライエッチを採用してもドレイン電極２１上の開口部６２はパシベーション絶縁層３７のみであるので、走査線１１上の開口部６３と比較して過食刻になるのは避けられず、材質によってはドレイン電極２１（中間導電層３６Ｂ）が食刻ガスによって膜減りすることがある。また食刻終了後の感光性樹脂パターンの除去に当たり、まずは弗素化された表面のポリマー除去のために酸素プラズマ灰化で感光性樹脂パターンの表面を０．１〜０．３μｍ程度削り、その後に有機剥離液、例えば東京応化社製の剥離液１０６等を用いた薬液処理がなされるのが一般的であるが、中間導電層３６Ｂが膜減りして下地のアルミニウム層３５Ｂが露出した状態になっていると、酸素プラズマ灰化処理でアルミニウム層３５Ｂの表面に絶縁体であるＡＬ２Ｏ３が形成されて、ドレイン電極３６Ｂと絵素電極２２との間でオーミック接触が得られなくなることも稀ではない。
【００２４】
そこで中間導電層３６Ｂが膜減りしても良いようにその膜厚を例えば０．２μｍと厚く設定することでこの問題から逃れようとしている。あるいは開口部６２〜６５の形成時、アルミニウム層３５Ｂを除去して下地の耐熱金属層であるＴｉ薄膜層３４Ｂを露出してから絵素電極２２を形成する回避策も可能であり、この場合には当初から中間導電層３６は不要となるメリットもある。
【００２５】
しかしながら前者の対策ではこれら薄膜の膜厚の面内均一性が良好でないとこの取組も必ずしも有効に作用するわけではなく、また食刻速度の面内均一性が良好でない場合にも全く同様である。後者の対策では中間導電層３６Ｂは不要となるが、アルミニウム層３５Ｂの除去工程が増加し、また開口部６２の断面制御が不十分であると絵素電極２２が段切れを起こす恐れがあった。
【００２６】
また４枚マスク・プロセスにおいて適用されているチャネル形成工程はソース・ドレイン配線１２，２１間のソース・ドレイン配線材と不純物を含む半導体層を同時に除去するので、絶縁ゲート型トランジスタのＯＮ特性を大きく左右するチャネルの長さ（現在の量産品で４〜６μｍ）を決定する工程である。このチャネル長の変動は絶縁ゲート型トランジスタのＯＮ電流値を大きく変化させるので、通常は厳しい製造管理を要求されるが、チャネル長、すなわちハーフトーン露光領域のパターン寸法は露光量（光源強度とフォマスクのパターン精度、特にライン＆スペース寸法）、感光性樹脂の塗布厚、感光性樹脂の現象処理条件、および当該のエッチング工程における感光性樹脂の膜減り量等多くのパラメータに左右され、加えてこれら諸量の面内均一性もあいまって必ずしも歩留高く安定して生産できるわけではなく、従来の製造管理よりも一段と厳しい製造管理が必要となり、決して高度に完成したレベルにあるとは言えないのが現状である。特にチャネル長が６μｍ以下では感光性樹脂パターン８０Ａ（１２），８０Ａ（２１）の膜厚減少に伴って発生するパターン寸法の影響が大きくその傾向が顕著となる。
【００２７】
フォトマスクの寸法を前もって太くしておき、前記感光性樹脂パターンの膜厚減少に伴って発生するパターン寸法の細りを回避することは比較的容易であるが、チャネル領域である感光性樹脂パターン８０Ｃ（１２）と８０Ｃ（２１）との間隙は露光機の解像力（最小３μｍ程度）よりも細くすることは出来ないので、結局、チャネル長は感光性樹脂パターンの横方向の膜減り量の２倍分だけ長くなり、しかもその膜減り量のガラス基板面内における変動も大きく、現存するガラス基板サイズが１ｍ以上の生産ラインに４枚マスク・プロセスの導入が遅れている原因の一つと考えられる。
【００２８】
本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、厳しいパターン精度管理を必要としないだけでなく、信号線１２の構成を簡素化し、かつ絵素電極形成工程の合理化により製造工程の削減を推進するものである。
【特許文献１】特開２００２−２０６５７１号公報
【特許文献２】特願２００５−８８８６６号公報
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、絵素電極をドレイン電極に接続するための開口部形成工程において、絵素電極形成領域の絶縁層を除去してガラス基板を露出し、露出したドレイン電極を含んでガラス基板上に絵素電極をリフトオフで形成することで製造工程の削減を達成している。リフトオフによる絵素電極形成を容易ならしめるために、上記絶縁層の除去工程ではその断面形状が逆テーパ状である感光性樹脂パターンを用いる点と、絵素電極がドレイン電極と段切れする事なく良好な電気接続が得られるように低抵抗金属層と耐熱金属層との積層よりなるドレイン電極の上層部の低抵抗金属層を除去して下層部の耐熱金属層を露出する工程が付加されている点が本発明の重要な着眼点である。
【００３０】
また、上記の感光性樹脂パターンを用いたサイドエッチング、あるいは上記の感光性樹脂パターンの形成にハーフトーン露光技術を付加することで、半導体層の選択的パターン形成のための写真食刻工程を削減する技術ともあいまって特許文献２で開示したものとは異なった内容の工程削減が実現し、３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製することが可能となる。
【００３１】
請求項１に記載の液晶表示装置はスイッチング素子である絶縁ゲート型トランジスタがチャネルエッチ型であり、
第１の透明性絶縁基板の一主面上にその一部をゲート電極とする走査線が形成され、
ゲート絶縁層とその一部がチャネルである不純物を含まない第１の半導体層を介して低抵抗金属層と、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層との積層よりなるソース・ドレイン配線が形成され、
前記ドレイン配線は走査線と直交し、
絶縁ゲート型トランジスタを保護するためのパシベーション絶縁層を最上層に有し、
画像表示部では一方のドレイン配線の端部を含む絵素電極形成領域と、他方のドレイン配線の端部を含む擬似絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域、及び信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層が除去されて夫々前記耐熱金属層よりなる一方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、他方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び前記耐熱金属層よりなる信号線の一部が露出し、
前記ソース・ドレイン配線間のチャネル領域の第１の半導体層はゲート電極よりも幅細く形成され、
同一の導電性薄膜よりなり、前記一方のドレイン配線の端部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記他方のドレイン配線の端部を含んで擬似絵素電極形成領域に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子が形成されていることを特徴とする。
【００３２】
この構成により耐熱金属層よりなるドレイン電極の一部と絵素電極、同じく耐熱金属層よりなる信号線の一部と信号線の電極端子との電気的な接続は確保され、さらにソース・ドレイン配線が低抵抗金属層と耐熱金属層との２層構成で良く信号線の構成が簡素化される。そしてアクティブ基板はパシベーション絶縁層によって保護されている。また絶縁ゲート型トランジスタのチャネルを構成し、走査線の一部であるゲート電極上の不純物を含まない第１の非晶質シリコン層はゲート電極よりも幅細く形成されているため、裏面光源からの照射光で絶縁ゲート型トランジスタのＯＦＦ電流が増大する不具合は回避されている。
【００３３】
請求項２に記載の液晶表示装置はスイッチング素子である絶縁ゲート型トランジスタがチャネルエッチ型であり、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に分岐されたゲート電極を有する走査線が形成され、
ゲート絶縁層とその一部がチャネルである不純物を含まない第１の半導体層を介して低抵抗金属層と、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層との積層よりなるソース・ドレイン配線が前記ゲート電極と一部重なるように形成され、
絶縁ゲート型トランジスタを保護するためのパシベーション絶縁層を最上層に有し、
画像表示部ではドレイン配線の一部を含む絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域、及び信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層が除去されて夫々前記耐熱金属層よりなるドレイン配線の一部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び前記耐熱金属層よりなる信号線の一部が露出し、
前記絵素電極形成領域と連続してゲート電極の端部を含んで開口部と、ゲート電極の分岐部上に独立した開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層が除去されて開口部内にゲート絶縁層が露出し、
同一の導電性薄膜よりなり、前記ゲート電極の端部上と前記ドレイン配線の一部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部上に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子が形成されていることを特徴とする。
【００３４】
この構成により絵素電極の一部はゲート電極の端部上のゲート絶縁層を含んで形成され、またゲート電極の分岐部上の開口部内にもゲート絶縁層が露出し、前記開口部内には電気的に浮遊している擬似絵素電極が形成されているので、ソース・ドレイン間のチャネル領域近傍に不純物を含まない第１の非晶質シリコン層は存在せず、請求項１に記載の液晶表示装置と同様に裏面光源からの照射光で絶縁ゲート型トランジスタのＯＦＦ電流が増大する不具合は回避されている。
【００３５】
請求項３に記載の液晶表示装置は、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に分岐されたゲート電極と分離した光シールド電極が形成され、
前記絵素電極形成領域と連続して一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域に開口部が形成され、前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層が除去されて開口部内にゲート絶縁層が露出し、
同一の導電性薄膜よりなり、前記一方の光シールド電極の端部上と前記ドレイン配線の一部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部上の開口部に第１の擬似絵素電極と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む開口部に第２の擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置である。
【００３６】
この構成により絵素電極の一部は一方の光シールド電極の端部上のゲート絶縁層を含んで形成され、前記ゲート電極の分岐部上のゲート絶縁層上に第１の擬似絵素電極と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域のゲート絶縁層上に第２の擬似絵素電極が形成されている。前記第１と第２の擬似絵素電極は何れも電気的に浮遊しており、ソース・ドレイン間のチャネル領域近傍に不純物を含まない第１の非晶質シリコン層は存在せず、絵素電極と第２の擬似絵素電極間に存在する第１の非晶質シリコン層は光シールド電極によって光遮蔽されており、請求項１に記載の液晶表示装置と同様に裏面光源からの照射光で絶縁ゲート型トランジスタのＯＦＦ電流が増大する不具合は回避されている。
【００３７】
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、
第１の透明性絶縁基板の一主面上にその一部をゲート電極とする走査線を形成する工程と、
ゲート絶縁層、不純物を含まない第１の非晶質シリコン層、不純物を含む第２の非晶質シリコン層、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層、及び低抵抗金属層を順次被着する工程と、
前記低抵抗金属層、耐熱金属層、第２の非晶質シリコン層、及び第１の非晶質シリコン層の一部を選択的に除去し、走査線と直交するドレイン配線と信号線も兼ねるソース配線を形成する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上にパシベーション絶縁層を被着後、画像表示部では一方のドレイン配線の端部を含む絵素電極形成領域と他方のドレイン配線の端部を含む擬似絵素電極形成領域、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域と信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部を有するとともに、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を除去し、前記開口部内に夫々前記一方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、他方のドレイン配線の端部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の非晶質シリコン層をサイドエッチングする工程と、
前記開口部内に露出している低抵抗金属層を除去して何れも耐熱金属層よりなる一方のドレイン配線の端部と他方のドレイン配線の端部及び信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に導電性薄膜層を被着する工程と、
前記感光性樹脂パターンを除去し、前記一方のドレイン配線の端部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記他方のドレイン配線の端部を含んで擬似絵素電極形成領域に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子を形成する工程とからなることを特徴とする。
【００３８】
この構成により走査線の形成工程、ソース・ドレイン配線の形成工程、及び開口部と絵素電極の同時形成と、３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製することができる。そして半導体層の島化工程は開口部形成時に第１の非晶質シリコンのサイドエッチングによってなされる。
【００３９】
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、
第１の透明性絶縁基板の一主面上に分岐されたゲート電極を有する走査線を形成する工程と、
ゲート絶縁層、不純物を含まない第１の非晶質シリコン層、不純物を含む第２の非晶質シリコン層、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層、及び低抵抗金属層を順次被着する工程と、
前記低抵抗金属層、耐熱金属層、第２の非晶質シリコン層、及び第１の非晶質シリコン層の一部を選択的に除去し、ゲート電極と一部重なるようにソース（信号線）・ドレイン配線を形成する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上にパシベーション絶縁層を被着後、画像表示部ではドレイン配線の一部を含む絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域と信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部を有するとともに、前記絵素電極形成領域と連続してゲート電極の端部を含む領域とゲート電極の分岐部を含む領域の膜厚が他の領域よりも薄く、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を除去し、前記開口部内に夫々前記ドレイン配線の一部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び信号線の一部を露出する工程と、
前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じて前記ゲート電極の端部を含む領域とゲート電極の分岐部を含む領域のパシベーション絶縁層を露出する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記ゲート電極の端部を含む領域とゲート電極の分岐部を含む領域のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層を除去してゲート絶縁層を露出する工程と、
前記開口部内に露出している低抵抗金属層を除去して何れも耐熱金属層よりなるドレイン配線の一部と信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に導電性薄膜層を被着する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンを除去し、前記ドレイン配線の一部とゲート電極の端部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部上に擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子を形成する工程とからなることを特徴とする。
【００４０】
この構成により走査線の形成工程、ソース・ドレイン配線の形成工程、及びハーフトーン露光技術を用いた開口部と絵素電極の同時形成と、３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製することができる。半導体層の島化工程は開口部形成時にチャネル近傍の第１の非晶質シリコンを選択的に除去する事によってなされる。
【００４１】
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、
第１の透明性絶縁基板の一主面上にゲート電極と分離した光シールド電極が形成され、
画像表示部ではドレイン配線の一部を含む絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域では走査線の一部を含む走査線の電極端子形成領域と信号線の一部を含む信号線の電極端子形成領域に開口部を有するとともに、前記絵素電極形成領域と連続して一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域上の膜厚が他の領域よりも薄く、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、
前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層とゲート絶縁層を除去し、前記開口部内に夫々ドレイン配線の一部と前記第１の透明性絶縁基板、走査線の一部、及び信号線の一部を露出する工程と、
前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じて前記一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域上のパシベーション絶縁層を露出する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記一方の光シールド電極の端部上と、ゲート電極の分岐部上と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む領域上のパシベーション絶縁層と第１の非晶質シリコン層を除去してゲート絶縁層を露出する工程と、
前記開口部内に露出している低抵抗金属層を除去して何れも耐熱金属層よりなるドレイン配線の一部と信号線の一部を露出する工程と、
前記第１の透明性絶縁基板上に導電性薄膜層を被着する工程と、
前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンを除去し、前記一方の光シールド電極の端部上と前記ドレイン配線の一部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記ゲート電極の分岐部の開口部に第１の擬似絵素電極と、他方の光シールド電極の端部とゲート電極の端部を含む開口部に第２の擬似絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子を形成する工程とからなることを特徴とする。
【００４２】
この構成により走査線の形成工程、ソース・ドレイン配線の形成工程、及びハーフトーン露光技術を用いた開口部と絵素電極の同時形成と、３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製することができる。半導体層の島化工程は開口部形成時に請求項２記載の液晶表示装置とは異なったチャネル近傍の第１の非晶質シリコンを選択的に除去する事によってなされる。
【００４３】
請求項７に記載の液晶表示装置は、
液晶が電圧無印加時に垂直配向する垂直配向型の液晶であり、
第１の透明性絶縁基板上に前記液晶に電圧を印加した時に液晶が配向する方向を規制する第１の配向制御手段が、第１の透明性絶縁基板上に形成された複数の透明導電層よりなる帯状の絵素電極間に位置するパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層絶縁層との積層よりなり、
第２の透明性絶縁基板上またはカラーフィルタ上に前記液晶に電圧を印加した時に液晶が配向する方向を規制する第２の配向制御手段を備えていることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の液晶表示装置である。
【００４４】
この構成により帯状の絵素電極間に存在するパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層絶縁層とからなる積層が垂直配向液晶の配向制御手段として機能して液晶セルが配向分割される結果、ＴＮ型液晶表示装置よりも視野角の優れたＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ａｌｉｇｎ：垂直配向）方式の液晶表示装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００４５】
以上述べたように本発明の中心に位置するのは、低抵抗金属層と、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層との積層よりなるソース・ドレイン配線を形成し、パシベーション絶縁層を付与した後、ドレイン電極の一部を含む絵素電極形成領域と走査線の一部を含む電極端子形成領域及び信号線の一部を含む電極端子形成領域に開口部を有するとともに、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを前記第１の透明性絶縁基板上に形成する工程と、前記感光性樹脂パターンをマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層を除去し、前記開口部内に夫々ドレイン配線の一部と第１の透明性絶縁基板、走査線の一部及び信号線の一部を露出する工程と、半導体層を選択的に除去する工程と、前記開口部内に露出している低抵抗金属層を除去して何れも耐熱金属層よりなるドレイン配線の一部と信号線の一部を露出する工程と、前記第１の透明性絶縁基板上に絵素電極となる導電性薄膜層を被着する工程と、前記感光性樹脂パターンを除去し、前記ドレイン配線の一部を含んで絵素電極形成領域に絵素電極と、前記走査線の一部を含んで走査線の電極端子形成領域に走査線の電極端子、及び前記信号線の一部を含んで信号線の電極端子形成領域に信号線の電極端子を形成する工程を有する液晶表示装置の製造方法であって、この構成によりゲート絶縁層への開口部形成工程と絵素電極形成工程を１枚のフォトマスクで処理する工程削減を実現している。
【００４６】
加えてソース・ドレイン配線が耐熱金属層と低抵抗金属層との積層で構成されるので信号線の低抵抗化が容易なだけでなく、中間導電層を含む従来の３層構成よりも簡素化されてさらなる低コスト化にも寄与する。
【００４７】
アクティブ基板の作製には、走査線の形成工程、ソース・ドレイン配線の形成工程、及び上記のゲート絶縁層への開口部形成工程と絵素電極形成工程の同時形成に加えて半導体層の選択的形成が必要である。
【００４８】
本発明における半導体層の選択的形成方法の一つは、絶縁ゲート型トランジスタを走査線上に配置し、チャネルと平行する絵素電極領域及び擬似絵素電極領域に開口部を形成し、ソース・ドレイン間の不純物を含まない第１の非晶質シリコン層をこれらの開口部からのサイドエッチングにより除去して、チャネル領域を走査線よりも幅細く形成することによってなされ、その結果３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製することが可能となる。
【００４９】
本発明における半導体層の他の選択的形成方法は、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンの形成に当たり、ハーフトーン露光技術を併用して半導体層の除去が必要な領域の膜厚を他の領域よりも薄く形成し、前記感光性樹脂パターンをマスクとして絵素電極形成領域、走査線の電極端子形成領域及び信号線の電極端子形成領域のパシベーション絶縁層と第１の半導体層とゲート絶縁層を除去した後、前記感光性樹脂パターンの膜厚を減じて半導体層の除去が必要な領域のパシベーション絶縁層を露出し、前記膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターンをマスクとして前記領域のパシベーション絶縁層と第１の半導体層を除去してゲート絶縁層を露出することによってなされる。したがってここでも３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製することが可能である。
【００５０】
絵素電極のリフトオフ形成の支障にならない膜質と膜厚であれば、絵素電極用導電性薄膜への制約は緩く、透明性の有無は問題にはならない。ただし、図示はしないが反射型液晶表示装置の絵素電極は鏡面反射を回避するため、その下地が平坦ではなく、深さが０．５〜１μｍ前後の凹凸面が必要である。多くの場合、このような凹凸面を有する下地の形成には感光性アクリル樹脂が用いられており、コスト的な課題はあるが、ゲート絶縁層の被着後、適切な時期に感光性アクリル樹脂層を用いて凹凸を形成しておき、本発明によるゲート絶縁層への開口部形成工程と、反射電極か透過電極の何れかの絵素電極形成工程を１枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製してもプロセス削減の目的は達せられる。
より合理的には透明導電層と（アルカリ反応抑制のためのＭｏ薄膜層と）高反射率のＡＬ薄膜層を被着した後、本発明による透明導電層と（Ｍｏ薄膜層と）ＡＬ薄膜層との積層よりなる擬似絵素電極形成を行い、微細加工技術により透明電極形成領域の（Ｍｏ薄膜層と）ＡＬ薄膜層を除去すると良いが、詳細な説明は別の機会に譲る。
【００５１】
本発明はこのように透過型だけでなく反射型や半透過型の液晶表示装置においても有効であり、さらに製造方法は同一であるが、透明導電性の絵素電極のパターン形状を変えることによりＴＮ型液晶モードに限らず、垂直配向型の液晶モードに対しても有効であり、工程削減と視野角改善の２つの課題を同時に克服できる優れた技術である。
【００５２】
本発明の要件は上記の説明からも明らかなように低抵抗金属層と、パシベーション絶縁層とゲート絶縁層の食刻ガスで除去可能な耐熱金属層との積層よりなるソース・ドレイン配線を形成し、絶縁ゲート型トランジスタを保護するパシベーション絶縁層を付与した後、その断面形状が逆テーパ形状の感光性樹脂パターンを用いて前記パシベーション絶縁層と非晶質シリコン層とゲート絶縁層を貫通する開口部を形成し、前記開口部内に露出する電極部位の低抵抗金属層を除去して前記電極の下地の耐熱金属層を露出した後、前記感光性樹脂パターンをリフトオフ材として絵素電極用導電性薄膜層のリフトオフにより絵素電極を形成することで、開口部形成工程と開口部形成工程に続く絵素電極形成工程を１枚のフォトマスクでハーフトーン露光技術を用いずに処理可能とした点と、さらに半導体層の選択的形成に当たりサイドエッチングあるいはハーフトーン露光技術の採用により３枚のフォトマスクでアクティブ基板の作製を可能とした点にある。したがって、それ以外の構成に関しては走査線、ゲート絶縁層等の材質や膜厚等が異なった液晶表示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、本発明が透過型だけでなく反射型や半透過型の液晶表示装置においても有効であることも証明されている。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層に限定されないことも明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明の実施例を図１〜図７に基づいて説明する。図１に本発明の実施例１に係るアクティブ基板（表示装置用半導体装置）の平面図を示し、図２に図１（ｇ）のＡ−Ａ’（絶縁ゲート型トランジスタ領域）、Ｂ−Ｂ’（走査線の電極端子領域）及びＣ−Ｃ’（信号線の電極端子領域）、Ｄ−Ｄ’（チャネル領域）、及びＥ−Ｅ’（ドレイン電極）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、そして実施例４は図７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】
【００５４】
実施例１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０．１〜０．３μｍ程度の第１の金属層として例えばＣｒ等の耐熱性の高い金属層を被着し、微細加工技術によりその一部をゲート電極とする走査線１１を選択的に形成する。走査線の低抵抗化のためにＡＬを用いるならば先述したように耐熱金属層でサンドイッチすると良い。あるいは本発明の信号線と同様に適当な耐熱金属層と、耐熱性を高めるためＴａ，Ｎｄ，Ｈｆ，Ｎｉ等の金属を添加したＡＬ合金との積層も可能である。その理由は後述する。
【００５５】
次に従来例と同様にガラス基板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。さらに図１（ａ）と図２（ａ）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ＭｏＳｉ２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。本発明において、耐熱金属層３４は後続の開口部形成工程で用いられる弗素系のガスで除去可能な性質が必要であり、例えばＭｏ，Ｗ，Ｔａ等の高融点金属とその合金、あるいはＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔａ等の高融点金属のシリサイドが選ばれる。また低抵抗金属層としてＣｕを用いても良い。
【００５６】
引き続きソース・ドレイン配線の形成工程では図１（ｂ）と図２（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これらの薄膜層を順次食刻し、耐熱金属層３４Ａと低抵抗金属層３５Ａとの積層よりなり絶縁ゲート型トランジスタのソース配線も兼ねる信号線１２と、走査線１１と直交するように耐熱金属層３４Ｂと低抵抗金属層３５Ｂ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を選択的に形成するが、ここでは前記感光性樹脂パターンを用いて引き続き第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、第１の非晶質シリコン層３１は０．０５〜０．１μｍ程度残して食刻する。この時点で第２の非晶質シリコン層よりなるソース３３Ａとドレイン３３Ｂの分離がなされ、ソース３３Ａとドレイン３３Ｂの下地の第１の非晶質シリコン３１Ｓ，３１Ｄを除いてガラス基板２上には膜厚を減ぜられた第１の非晶質シリコン層３１Ａが露出する。ドレイン電極２１は図１（ｂ）に示したように信号線１２と平行して走査線１１と交差しており、ＴＦＴ  ｏｎ  Ｇａｔｅ構成としている。またソース・ドレイン配線１２，２１の形成と同時に前段の走査線１１上に蓄積容量１５を構成する蓄積電極７２も形成する。
【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とした後、図１（ｃ）と図２（ｃ）に示したように微細加工技術により一方のドレイン電極２１の端部と蓄積電極７２の一部を含んで絵素電極形成領域と、他方のドレイン電極２１の端部を含んで小さな面積の擬似絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域で走査線１１の一部５上及び信号線１２の一部６上に夫々開口部３８，３９，６３及び６４を有するとともに、開口部の断面形状が逆テーパ状の感光性樹脂パターン８８を形成する。開口部の断面形状が逆テーパ状となるような感光性樹脂としては、例えば東京応化社の製品名ＴＥＬＲ−Ｎ１０１ＰＭを用いると良い。その膜厚としては１μｍ以上あれば十分である。この製品は有機ＥＬ表示装置の製作にあたり有機ＥＬ発光層形成後の電極形成工程においてその逆テーパ状の断面形状のため、被着される電極用の導電性薄膜層を開口部内に分断して形成する用途で開発された化学増幅型のネガ型感光性樹脂であって、通常のポジ型感光性樹脂との差異は現像処理に先立ち、露光後に加熱処理（Ｐｏｓｔ−Ｅｘｐｏｓｕｒｅ−Ｂａｋｅ）が必要な特質を有する。
【００５８】
そして感光性樹脂パターン８８をマスクとして前記開口部内のパシベーション絶縁層３７と第１の非晶質シリコン層３１Ａとゲート絶縁層３０を選択的に除去してガラス基板２を露出するとともに上記の電極を露出する。通常、ＳｉＮｘよりなるパシベーション絶縁層３７とゲート絶縁層３０の除去には弗素系のガス、例えばＣＦ４またはＳＦ６あるいはこれらの混合ガスを用いたドライエッチングが行われる。既に述べたように耐熱金属３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃと第１の非晶質シリコン層３１Ｓ，３１Ｄ，３１Ａも弗素系のガスでエッチングされるが、低抵抗金属層３５Ａ，３５Ｂ，３５ＣはＡＬとＣｕの何れであっても弗素系のガスではエッチングされないので、図２（ｃ）に示したように低抵抗金属層３５Ａ，３５Ｂ（３５Ｂ１と３５Ｂ２），３５Ｃがマスクとして機能し、これらの下層の耐熱金属層３４Ａ，３４Ｂ（３４Ｂ１と３４Ｂ２），３４Ｃと第１の非晶質シリコン層３１Ｓ，３１Ｄ，３１Ｂとゲート絶縁層３０Ａが過食刻（オーバーエッチ）によりサイドエッチされる結果、開口部６４，３８，３９内に露出している低抵抗金属層３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの周囲には庇（オーバハング）が形成されてしまう。
【００５９】
さらにエッチングガスを塩素ガスに切り替えて図１（ｄ）と図２（ｄ）に示したように耐熱金属層３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃと第１の非晶質シリコン層３１Ｓ，３１Ｄ，３１Ｂのサイドエッチングを行う。パシベーション絶縁層３７Ａとゲート絶縁層３０Ａ及び低抵抗金属層３５においては塩素ガスによるエッチングレートが上記の耐熱金属層と第１の非晶質シリコン層とは１桁近く小さいことからこのサイドエッチングは可能である。ただし、低抵抗金属層３５にＡＬを採用した場合は、塩素ガスによるＡＬのエッチングを防止するため塩素ガスによるエッチングに先立ち酸素プラズマ処理によりその表面に酸化アルミニウムを強制的に形成しておく必要がある。ソース・ドレイン配線１２，２１間のチャネル領域の第１の非晶質シリコン層３１Ｃがゲート電極１１Ａよりも細くなるように、サイドエッチ量はマスク合せ精度の３ミクロン以上必要である。サイドエッチングを効果的に進行させるには塩素ガスプラズマが異方性を持たないように好ましくはこのエッチング工程はプラズマモードを使用すべきであり、ＲＩＥモードであれば１０Ｐａ以上の高圧での処理が望ましい。第１の非晶質シリコン層の３１Ｂのサイドエッチングにより、通常の絶縁ゲート型トランジスタと同様にチャネル領域の第１の非晶質シリコン層３１Ｃはゲート電極１１Ａよりも細くなり裏面光源からの照射光でリーク電流が増大する不具合は回避される。
【００６０】
低抵抗金属層３５に銅を選択した場合には、弗酸に微量の硝酸を混入したエッチング液でＭｏ，Ｗ，Ｔａを除く耐熱金属層３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃと第１の非晶質シリコン層３１Ｓ，３１Ｄ，３１Ｂのサイドエッチングを行うことも可能である。ただし、チャネル領域３１Ｃ以外は第１の非晶質シリコン層３１Ｓ，３１Ｄの膜厚も厚く、さらに第２の非晶質シリコン層３３Ａ，３３Ｂと、耐熱金属層３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃも積層されているのでサイドエッチング量が大きく、従って低抵抗金属層３５Ｂと３５Ｃ、すなわちドレイン電極２１と蓄積電極７２のパターンは開口部３８内に露出する面積を多く形成しておく必要があるが、最終的には開口部３８内の低抵抗金属層３５Ｂと３５Ｃは除去されるので開口率への影響は小さい。
【００６１】
耐熱金属層３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃと第１の非晶質シリコン層３１Ｓ，３１Ｄ，３１Ｂのサイドエッチングによって低抵抗金属層３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃの周囲形成された庇（オーバハング）は当然大きくなる。このような庇（オーバハング）が存在していると後続の絵素電極形成工程で絵素電極が段切れを起こし、低抵抗金属層３５Ａと信号線の電極端子との接続、低抵抗金属層３５Ｂ１と絵素電極との接続、及び低抵抗金属層３５Ｂ２と擬似絵素電極との接続ができなくなる。さらに低抵抗金属層３５Ａ，３５Ｂ，３５ＣにＡＬを選択した場合にはアルカリ性のレジスト剥離液を用いたレジスト剥離処理において透明導電層であるＩＴＯ，ＩＺＯが還元されて消失しまう不具合も回避困難である。そこで、図１（ｅ）と図２（ｅ）に示したように開口部６４，３８，３９内の低抵抗金属層３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃを除去して庇（オーバーハング）を消去するとともに、これらの電極の下地である耐熱金属層３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを露出する工程が本発明の重要なポイントである。この低抵抗金属層３５Ａ〜３４Ｃの除去には下地の熱金属層３４Ａ〜３５Ｃとの選択比を高めるために、低抵抗金属層３５にＡＬを選択した場合には燐酸溶液、Ｃｕを選択した場合には塩化第２鉄（ＦｅＣｌ３）または塩化第２銅（ＣｕＣｌ２）水溶液を用いる事が望ましい。さらに低抵抗金属層３５にＡＬ、耐熱金属層３４にＭｏまたはＷを選択した組合せでは、燐酸を用いたＡＬの除去時にＭｏまたはＷが消失しないように添加剤として硝酸を加えてはならないし、膜減りに対応してＭｏまたはＷの膜厚を厚くする必要性もある。その点前記のシリサイドやＴａではそのような制約が無く使い易い材料である。例えばＭｏシリサイド（ＭｏＳｉ２）は非晶質シリコン層３１，３３と同様に弗素系ガスのドライエッチ、または弗酸に少量の硝酸を混合した食刻液で食刻可能であり、初期のＴＦＴ型液晶表示装置には耐熱金属層として用いられていたが、現在のＴＦＴ液晶分野では余り知られていない材料である。
【００６２】
このようにして開口部６４，３８，３９内に耐熱金属層３４Ａの一部と３４Ｂの一部である３４Ｂ１及び３４Ｂ２を露出した後、図１（ｆ）と図２（ｆ）に示したようにＳＰＴ等の真空製膜装置を用いてガラス基板２上に透明導電層９１として膜厚０．１μｍ程度のＩＴＯ，ＩＺＯまたはこれらの混晶体を被着する。一般的にも透明導電層９１の膜厚がこのように薄いことに加えて、断面形状が逆テーパ状であるので感光性樹脂パターン８８の側面に被着される透明導電層９１は極めて少ない。
【００６３】
したがってレジスト剥離液あるいは特定の有機溶剤を用いて感光性樹脂パターン８８の除去を行うと、感光性樹脂パターン８８の側面から溶融が始まり、感光性樹脂パターン８８上の透明導電層９１は容易に剥離してしまう。所謂エッチオフである。その結果、図１（ｇ）と図２（ｇ）に示したように一方のドレイン電極２１の端部を構成する耐熱金属層３４Ｂ１を含んで絵素電極形成領域である開口部３８内のガラス基板２上には絵素電極２２Ａと、他方のドレイン電極２１の端部を構成する耐熱金属層３４Ｂ２を含んで擬似絵素電極形成領域である開口部３９内のガラス基板２上には擬似絵素電極２２Ｄと、走査線の一部５を含んで開口部６３内には走査線の電極端子５Ａと、信号線の一部である耐熱金属層３４Ａを含んで開口部６４内には信号線の電極端子６Ａが自己整合的に形成されるとともにガラス基板２上のパシベーション絶縁層３７Ａが露出し、アクティブ基板２の製造工程を終える。なお、透明導電層９１の被着時に膜質改善のため基板加熱を行うならば、余り加熱温度が高いとリフトオフ工程で感光性樹脂パターン８８が変質し、その除去が困難になるので、基板加熱温度は１５０℃以下が望ましい。
【００６４】
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。ただし、擬似絵素電極２２Ｄは隣接する上段絵素の絵素電極であるので、ＢＭで覆って表示能力を失わせる必要がある。蓄積容量１５の構成に関しては図１（ｇ）に示したように低抵抗金属層３５Ｃと耐熱金属層３４Ｃとの積層よりなる蓄積電極７２と前段の走査線１１とがゲート絶縁層３０Ａと第１の非晶質シリコン層３１Ｅ及び第２の非晶質シリコン層３３Ｅ（何れも図示せず）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。なお実施例１では従来例と同様にアクティブ基板２の外周部に開口部６６を形成して透明導電性の短絡線４０を得ており、透明導電性の電極端子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している。
【００６５】
開口部内のパシベーション絶縁層３７と第１の非晶質シリコン層３１Ａとゲート絶縁層３０を除去し終えた時点で開口部６３内には走査線の一部５が露出するが、耐熱性の観点から走査線材料にＡＬが単独で用いられる事はなく、通常Ｔｉ，Ｃｒ等の耐熱金属層との積層で構成されるため、これらの耐熱金属層を上層、ＡＬを下層とする積層で走査線を構成し、開口部６３の大きさを走査線の一部５よりも小さくしておけば開口部６３内にはこれらの耐熱金属層が露出するので走査線の一部５がＡＬよりなる低抵抗金属層３５Ａ〜３５Ｃの除去時に除去されて消滅する事は無い。この場合には走査線の一部５の大きさが走査線の電極端子の大きさを決定する設計指針を与える。また耐熱性の高い、例えばＴａ，Ｎｄ等を数％含んだアルミニウム合金、ＡＬ（Ｔａ）やＡＬ（Ｎｄ）の単層で形成された走査線１１では上記のＡＬ層の除去時にこれらのＡＬ合金が除去されて消滅するので、この場合にはソース・ドレイン配線１２，２１と同様に、適当な耐熱金属層を下層、前記ＡＬ合金を上層とする積層で走査線１１を構成しておけば、走査線の電極端子は前記の耐熱金属層よりなる走査線の一部５を含んで形成されて電気的な接触は確保されるし、開口部６３の大きさが走査線の一部５よりも大きくても構わない。このように走査線１１の構成もソース・ドレイン配線１２，２１と同様に２層構成で良いので、従来例の３層構成の電極線と比較すると製膜材料が削減され、製膜装置も製膜室あるいは製膜装置台数を削減できるので生産コストも下がる。
【００６６】
実施例１ではこのようにハーフトーン露光技術を併用する事無く、走査線の形成工程、ソース・ドレイン配線の形成工程、及び本発明の主目的である開口部と絵素電極の同時形成と、３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製しており、半導体層の島化工程に相当する工程は開口部形成時のサイドエッチングによってなされている。従って各パターニング工程における寸法管理は通常のレベルで良いと言う副次的な効果も得られる。また走査線と信号線の積層構成も２層で良く、低コスト化に少なからず貢献するが、後者は本発明の全ての実施例において発揮される特徴でもある。
【００６７】
しかしながら、サイドエッチングを採用するに当たり低抵抗金属層３５と耐熱金属層３４への制約も多く、またサイドエッチでドライエッチングを採用すると処理時間が長くなる傾向は否定できない。そこで開口部形成時にハーフトーン露光技術を用いて開口部形成と半導体層の島化工程を１枚のフォトマスクで処理すれば、これらの制約を回避することが可能となるので、それを実施例２で説明する。
【実施例２】
【００６８】
実施例２では図３（ｂ）と図４（ｂ）に示したソース・ドレイン配線１２，２１の形成工程と、それに続いてパシベーション絶縁層３７を被着する工程までは実施例１と同一の製造工程を進行する。ただし、ここでは従来例と同様にゲート電極１１Ａを走査線１１より分岐して形成している。
【００６９】
続いて図３（ｃ）と図４（ｃ）に示したようにハーフトーン露光技術を併用して微細加工技術によりドレイン電極２１の一部と蓄積電極７２の一部を含んで絵素電極形成領域と、画像表示部外の領域で走査線１１の一部５上及び信号線１２の一部６上に夫々開口部３８，６３及び６４を有するとともに、前記絵素電極形成領域と隣接するゲート電極１１Ａの先端部を含む領域（８８Ｂ１）上と、ゲート電極１１Ａの走査線１１からの分岐部を含む領域（８８Ｂ２）上の膜厚が例えば１μｍでその他の領域の膜厚が２μｍであり、開口部の断面形状が逆テーパ状の感光性樹脂パターン８８Ａ，８８Ｂを形成する。そして感光性樹脂パターン８８Ａ，８８Ｂをマスクとして開口部内のパシベーション絶縁層３７と第１の非晶質シリコン層３１Ａとゲート絶縁層３０を選択的に除去してガラス基板２を露出するとともにこれらの電極を露出する。この結果、実施例１と同様に低抵抗金属層３５Ａ〜３５Ｃがマスクとして機能し、これらの下層の耐熱金属層３４Ａ〜３４Ｃと第１の非晶質シリコン層３１Ｓ，３１Ｄ，３１Ｂとゲート絶縁層３０Ａが過食刻（オーバーエッチ）によりサイドエッチされる結果、開口部６４，３９内に露出している低抵抗金属層３５Ａ〜３５Ｃの周囲には庇（オーバハング）が形成されてしまう。
【００７０】
この後、酸素プラズマ等の灰化手段により感光性樹脂パターン８８Ａ，８８Ｂの膜厚を１μｍ以上減ずると図３（ｄ）と図４（ｄ）に示したように感光性樹脂パターン８８Ｂが消失してゲート電極１１Ａの先端部を含む領域のパシベーション絶縁層３７Ｂと走査線１１からの分岐部を含む領域のパシベーション絶縁層３７Ｃが露出し、膜厚を減ぜられた感光性樹脂パターン８８Ａは８８Ｃに変換される。そこで図３（ｅ）と図４（ｅ）に示したように膜減りした感光性樹脂パターン８８Ｃをマスクとしてゲート電極１１Ａの先端部を含む領域のパシベーション絶縁層３７Ｂと第１の非晶質シリコン層３１Ｂ、及び走査線１１からの分岐部を含む領域のパシベーション絶縁層３７Ｃと第１の非晶質シリコン層３１Ｂを選択的に除去してゲート絶縁層３０Ｂ，３０Ｃを露出する。この結果、ソース・ドレイン配線１２，２１間の第１の非晶質シリコン層の３１Ｂが除去されて３１Ｃとなり、チャネル領域の第１の非晶質シリコン３１Ｃはゲート電極１１Ａよりも短くなるので裏面光源からの照射光でリーク電流が増大する不具合は回避される。
【００７１】
そして実施例１と同様に開口部内に露出している低抵抗金属層３５Ａ〜３５Ｃを除去し、その庇（オーバーハング）を解消するとともに、図３（ｆ）と図４（ｆ）に示したようにこれらの電極の下地である耐熱金属層３４Ａ〜３４Ｃを露出する。
【００７２】
このようにして開口部６４，３８内に耐熱金属層３４Ａ，３４Ｂ及び３４Ｃを露出した後、図３（ｇ）と図４（ｇ）に示したようにＳＰＴ等の真空製膜装置を用いてガラス基板２上に透明導電層９１として膜厚０．１μｍ程度のＩＴＯ，ＩＺＯまたはこれらの混晶体を被着する。
【００７３】
さらにレジスト剥離液等を用いて前記感光性樹脂パターン８８を除去して、感光性樹脂パターン８８上の透明導電層９１のエッチオフを行う。そして、図３（ｈ）と図４（ｈ）に示したようにドレイン電極２１の一部である耐熱金属層３４Ｂと蓄積電極７２の一部である耐熱金属層３４Ｃを含んで絵素電極形成領域である開口部３８内のガラス基板２上とゲート電極１１Ａの先端部を含む領域のゲート絶縁層３０Ｂ上に絵素電極２２Ａと、ゲート電極１１Ａの走査線１１からの分岐部を含む領域のゲート絶縁層３０Ｃ上には擬似絵素電極２２Ｂと、走査線の一部５を含んで開口部６３内には走査線の電極端子５Ａと、信号線の一部である耐熱金属層３４Ａを含んで開口部６４内には信号線の電極端子６Ａを自己整合的に形成するとともに、ガラス基板２上のパシベーション絶縁層３７Ａを露出してアクティブ基板２の製造工程を終える。
【００７４】
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。蓄積容量１５の構成に関しては図３（ｈ）に示した通りで実施例１と略同一である。従来例と同様に走査線１１と同時に蓄積容量線１６を形成し、蓄積容量線１６によって２分割された絵素電極２２Ａを得ることも可能であるが詳細は割愛する。静電気対策も実施例１と同一である。
【００７５】
実施例２ではこのように走査線の形成工程、ソース・ドレイン配線の同時形成、及び本発明の主目的である開口部及び絵素電極の同時形成と、３枚のフォトマスクを用いてアクティブ基板を作製することが可能となり、製造コストの低減が大きく前進する。半導体層の島化工程は開口部形成時においてハーフトーン露光技術を適用して半導体層を選択的に除去することで実現している。ただしハーフトーン露光技術を用いるので、パターン寸法の変化はゲート絶縁層３０Ｂを介して絵素電極２２Ａとゲート電極１１Ａ及びゲート絶縁層３０Ｃを介して擬似絵素電極２２Ｂとゲート電極１１Ａとが構成する静電気容量値の変化をもたらす。擬似絵素電極２２Ｂは電気的に浮遊しており表示画像への影響は皆無であるが、前者の静電容量値Ｃｇｓは寄生容量として作用するのでその値は小さいことが望ましく、さらに表示画面内で変動しないことが望まれる。そのため、上述した感光性樹脂パターン８８Ａ，８８Ｂの膜減り手段としての酸素プラズマ処理においてはガラス基板２内の面内均一性の確保が重要である。
【実施例３】
【００７６】
実施例３は上記のゲート絶縁層３０Ｂを介して絵素電極２２Ａとゲート電極１１Ａが構成する静電容量値Ｃｇｓを小さくするパターン設計技術であり、アクティブ基板２の製造方法は実施例２と同一である。
【００７７】
そのパターン設計の差異は先ず図５（ａ）と図６（ａ）に示したように、ゲート電極１１Ａの近傍に隣接してゲート電極１１Ａと同じ方向に分離された光シールド電極１１Ｂが形成されることである。
【００７８】
次に図５（ｃ）と図６（ｃ）に示したように、開口部の断面形状が逆テーパ状であり半導体層の島化工程と開口部形成のための感光性樹脂パターン８８Ａ，８８Ｂの形成に当たり、膜厚が１μｍのハーフトーン露光領域を、絵素電極形成領域と隣接し光シールド電極１１Ｂのゲート電極１１Ａから遠い一方の先端部を含む領域（８８Ｂ１）上と、ゲート電極１１Ａの走査線１１からの分岐部を含む領域（８８Ｂ２）上に加えて、光シールド電極１１Ｂのゲート電極１１Ａに近い他方の先端部とゲート電極１１Ａの先端部及びこれらの間隙を含む領域（８８Ｂ３）上に形成していることである。
【００７９】
最終的には図５（ｈ）と図６（ｈ）に示したように、ドレイン電極２１の一部である耐熱金属層３４Ｂと蓄積電極７２の一部である耐熱金属層３４Ｃを含んで絵素電極形成領域である開口部３８内のガラス基板２上と光シールド電極１１Ｂの一方の先端部を含む領域のゲート絶縁層３０Ｂ上には絵素電極２２Ａと、走査線１１からの分岐部を含む領域のゲート絶縁層３０Ｃ上には擬似絵素電極２２Ｂと、光シールド電極１１Ｂの他方の先端部とゲート電極１１Ａの先端部及びこれらの間隙を含む領域上のゲート絶縁層３０Ｄ上には擬似絵素電極２２Ｃと、走査線の一部５を含んで開口部６３内には走査線の電極端子５Ａと、信号線の一部である耐熱金属層３４Ａを含んで開口部６４内には信号線の電極端子６Ａを自己整合的に形成するとともに、ガラス基板２上のパシベーション絶縁層３７Ａを露出してアクティブ基板２の製造工程を終える。蓄積容量１５と静電気対策に関しては実施例２と同一である。
【００８０】
実施例３の構成によれば、絵素電極２２Ａはゲート絶縁層３０Ｂを介して光シールド電極１１Ｂと静電的に結合し、擬似絵素電極２２Ｃはゲート絶縁層３０Ｄを介して光シールド電極１１Ｂ及びゲート電極１１Ａと静電的に結合している。これによって絵素電極２２Ａとゲート電極１１Ａとが構成する静電容量値Ｃｇｓは１／３程度にまで減少し、表示画質の維持が容易となる。しかしながらソース・ドレイン配線１２，２１に光シールド電極１１Ｂ上の第１の非晶質シリコン層の３１Ｃが並列に付加されるので、絶縁ゲート型トランジスタのリーク電流が増大する課題が新たに発生する。ただし、これは蓄積容量１５を大きく設定することでその影響を抑制することは容易であり、開口率が若干低下するに過ぎない。
【００８１】
上記のように実施例１〜実施例３に記載のアクティブ基板２は、透明導電性の絵素電極２２Ａとカラーフィルタ９上の対向電極１４を電極とする液晶モードを採用したＴＮ型の液晶表示装置において用いられるアクティブ基板であった。本発明ではアクティブ基板２の製造方法を変えることなく、開口部（絵素電極）のパターンを変更することにより、視野角の広い液晶表示装置を得ることができるので、それを以下の実施例で説明する。
【００８２】
ＴＮ型液晶やＩＰＳ型液晶と異なり配向処理の不要な垂直配向型液晶では液晶セルを構成する２枚のガラス板の少なくとも一方、好ましくは双方のガラス基板に配向規制手段としての構成部材が必要である。垂直配向型液晶パネルでは商品化の開発当初は感光性樹脂を用いてアクティブ基板２とカラーフィルタ９の双方に幅１０μｍ、高さ２〜３μｍ程度の突起と称する断面形状が蒲鉾型の構造物を作製していたが、突起の形成工程も液晶パネルの製造コストに反映するので、アクティブ基板２の構成を工夫して製造工程が増加しないように技術開発が進められている。
【実施例４】
【００８３】
既に説明したように本発明によるアクティブ基板の製造方法では絵素電極をアクティブ基板上の絶縁層に設けた開口部内に自己整合的に形成することができる。そこで絵素電極に隣り合って存在する絶縁層を突起として利用することにより、実施例２で説明した３枚マスク・プロセスに対応して図７（ａ）と図７（ｂ）に示したような垂直配向型液晶パネル向けのアクティブ基板２を得ることができる。ここでも７２はソース・ドレイン配線１２，２１と同時に形成された蓄積電極で、蓄積容量線（共通電極）１６とゲート絶縁層３０Ａを含む絶縁層を介して蓄積容量１５を構成する。また複数本の帯状に形成された透明導電性の絵素電極２２Ａ−１〜２２Ａ−４も蓄積電極７２を介して相互接続している。無論、実施例１と実施例３に記載のデバイスでも対応したアレイ設計をすることは容易である。多くの場合、帯状に分割された絵素電極２２−１〜２２−４のほぼ中央部分に対応して、アクティブ基板２と対向するカラーフィルタ９の一主面上に形成された透明導電性の対向電極１４上にその断面形状が蒲鉾型の感光性樹脂よりなる突起６０が形成されている。そして絵素電極２２Ａ−１と２２Ａ−３及び絵素電極２２Ａ−２と２２Ａ−４とは夫々略直交している。この結果、液晶セルに電圧が印加されて液晶分子が傾斜する方向を４方向に配向分割して視野角の拡大を実現している。配向規制力は低下するが、突起６０に変えて対向電極１４を部分的に除去してスリット（切れ目）とすることも可能である。
【００８４】
本発明に記載のプロセスに対応した構成では絵素電極２２Ａ−１と絵素電極２２Ａ−２との間隙は図７（ｂ）に示したようにパシベーション絶縁層３７Ａと第１の非晶質シリコン３１Ｃとゲート絶縁層３０Ａとの積層よりなる蒲鉾型の構造物となる。突起状の蒲鉾型の構造物の側面に沿って垂直配向型の液晶分子は垂直に配向するので、この側面が長い程、すなわち堤防状構造物の高さが高ければ高い程、あるいは堤防状構造物の傾斜が緩やかであればある程、液晶分子の規制力が強くなる。
【００８５】
パシベーション絶縁層３７Ａとゲート絶縁層３０Ａの間に位置する第１の非晶質シリコン３１Ｃは既に述べたようにゲート絶縁層３０Ａよりわずかにパターン幅が細く、パシベーション絶縁層３７Ａが庇状に形成されているため、絵素電極２２Ａ−１と絵素電極２２Ａ−２はパシベーション絶縁層３７Ａとゲート絶縁層３０Ａの側面では分断して形成される。
垂直配向の液晶パネルにおいては突起の側面に絵素電極が形成されていると、電圧印加時に突起の配向規制力が絵素電極周辺の局所電界によって弱められて液晶パネルの応答速度が遅くなるが、本発明ではパシベーション絶縁層３７Ａの側面に形成された透明導電層は電気的に浮遊しており、応答速度の低下が抑制される副次的な効果も見逃せない。
【００８６】
以上述べたように本発明による３枚マスク・プロセスは単に製造工程を削減して製造コストの低減をもたらすだけでなく、製造管理が容易となる、あるいは応答速度が速くなる等の優れた副次効果も多く、またＴＮ型液晶パネル及び垂直配向型液晶パネルと液晶デバイスの差異によらずアクティブ基板の製造プロセスを同一とすることができるので機種変更に伴う生産組換準備ロスが無く、量産規模の大きい生産ライン程、本発明のメリットを享受できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施例１にかかるアクティブ基板の平面図
【図２】本発明の実施例１にかかるアクティブ基板の製造工程断面図
【図３】本発明の実施例２にかかるアクティブ基板の平面図
【図４】本発明の実施例２にかかるアクティブ基板の製造工程断面図
【図５】本発明の実施例３にかかるアクティブ基板の平面図
【図６】本発明の実施例３にかかるアクティブ基板の製造工程断面図
【図７】本発明の実施例４にかかるアクティブ基板の平面図と断面図
【図８】液晶パネルの実装状態を示す斜視図
【図９】液晶パネルの等価回路図
【図１０】従来の液晶パネルの断面図
【図１１】従来例の合理化されたアクティブ基板の平面図
【図１２】従来例の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】
【００８８】
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：走査線の一部または電極端子
５Ａ：透明導電性の走査線の電極端子
６：信号線の一部または電極端子
６Ａ：透明導電性の信号線の電極端子
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）
１４：対向電極
１６：蓄積容量線、共通電極
１７：液晶
２１：ドレイン電極（ドレイン配線、ドレイン電極）
２２，２２Ａ：（透明導電性の）絵素電極
２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ：（透明導電性の）擬似絵素電極
３０：ゲート絶縁層
３１：不純物を含まない（第１の）非晶質シリコン層
３３：不純物を含む（第２の）非晶質シリコン層
３４：耐熱金属層（シリサイドも含む）
３５：低抵抗金属層（ＡＬ薄膜層またはＣｕ薄膜層）
３６：中間導電層
３７：パシベーション絶縁層
３８：（絵素電極形成領域）の開口部
３９：（擬似絵素電極形成領域）の開口部
５０，５２：蓄積容量形成領域
６０：（カラーフィルタ９上の樹脂製の）突起
６２：（ドレイン電極上の）開口部
６３：（走査線の一部上または走査線の電極端子上の）開口部
６４：（信号線の一部上または信号線の電極端子上の）開口部
６５：（対向電極上の）開口部
７２：蓄積電極
８８：開口部の断面形状が逆テーパ状の感光性樹脂パターン
８８Ａ，８８Ｂ：ハーフトーン露光で形成された開口部の断面形状が逆テーパ状の
感光性樹脂パターン
【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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