(57)【要約】      （修正有）【課題】遮光部材を設けなくてもバックライトからの光がＴＦＴの半導体層に入射し難くしてＴＦＴの光リーク電流を低減させた、明るく、表示画質が良好で、しかもＴＦＴの信頼性が高い液晶表示装置を提供すること。【解決手段】液晶表示装置は、スイッチング素子として、透明基板１１上に形成されたゲート電極Ｇ、ゲート絶縁膜１３、半導体層１６、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄとを有するＴＦＴを備えた液晶表示装置において、ゲート電極Ｇ上のゲート絶縁膜１３は、中央部に周縁部よりも薄くされた凹部１４が形成されていると共に、ゲート絶縁膜１３の中央部から周縁部に亘って傾斜面１５が形成されており、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄは、絶縁膜１３の傾斜面１５に対応する位置のゲート半導体層１４上を経て、凹部１４の底に対応する位置の半導体層１６上でそれぞれの端部が対向するように配置されている。【選択図】図２
2009063603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチング素子として、透明基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び
その周囲の透明基板表面を被覆する絶縁膜と、前記ゲート電極上の絶縁膜の表面に形成さ
れた半導体層と、前記半導体層に部分的に重複するように互いに対向配置されたソース電
極及びドレイン電極とからなる薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置において、
前記ゲート電極上の絶縁膜は、中央部に周縁部よりも薄くされた凹部が形成されている
と共に、前記絶縁膜の中央部から周縁部に亘って傾斜面が形成されており、
前記ソース電極及びドレイン電極は、前記絶縁膜の傾斜面に対応する位置の半導体層上
を経て、前記凹部の底に対応する位置の半導体層上でそれぞれの端部が対向するように配
置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記凹部は、前記ソース電極とドレイン電極の対向部分に沿って溝状に形成されている
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】
前記絶縁膜の傾斜面の傾斜角度は１°〜２０°であることを特徴とする請求項１又は２
に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
（１）透明基板上に複数のゲート電極部分を有する走査線を互いに平行に複数本形成す
る工程、
（２）前記透明基板上の全面を覆うように絶縁膜を形成する工程、
（３）前記ゲート電極上の絶縁膜の周縁部から中央部に亘って傾斜面が形成されるよう
に、前記ゲート電極上の絶縁膜の中央部の厚さを薄くして周縁部より厚さの薄い凹部を形
成する工程、
（４）前記ゲート電極上の絶縁膜の表面に半導体層を形成する工程、
（５）前記半導体層上の前記凹部の底に対応する位置でソース電極及びドレイン電極が
互いに対向配置されるように、前記走査線に交差する複数の前記ソース電極部分を有する
信号線を複数本形成するとともに、前記ドレイン電極を形成する工程、
を含むことを特徴とするスイッチング素子として薄膜トランジスタを有する液晶表示装置
の製造方法。
【請求項５】
前記（３）の工程は、
（３−１）ゲート絶縁膜の表面に塗布されたフォトレジストを多階調マスクを使用して
露光後、現像処理する工程、
（３−２）プラズマエッチング法によりエッチングすることにより、前記ゲート電極上
の絶縁膜の中央部の厚さを薄くして周縁部より厚さの薄い凹部を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項４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、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（Tin Film Transistor：ＴＦＴ
）を使用した液晶表示装置及びその製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、遮光部
材を設けなくてもバックライト等からの光がＴＦＴのチャネル領域（活性層）に入射し難
くしてＴＦＴの光リーク電流を低減させた、明るく、表示画質が良好で、しかもＴＦＴの
信頼性が高い液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置においてはスイッチング素子としてＴＦＴが多く使用されている
。このＴＦＴは、ガラス基板をはじめとする透明基板上に形成され、チャネル領域に用い
る半導体層には非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）が用いられてい
る。このうち、ａ−Ｓｉを使用したＴＦＴは、製造プロセスの低温化が可能なために広く
使用されている。ところで、これらのｐ−Ｓｉ膜やａ−Ｓｉ膜等からなるシリコン薄膜は
光が照射されると電子−正孔対に起因した光電流が発生する。そのため、チャネル領域に
ｐ−Ｓｉ膜やａ−Ｓｉ膜等の半導体層を使用したＴＦＴは、光がチャネル領域に照射され
ていると、オフ時にリーク電流が増大し、その結果としてクロストークの発生、コントラ
ストの低下等が生じ、表示画像の品質が低下するという問題がある。
【０００３】
そこで、従来から、ゲート電極が下側となり、チャネル領域がゲート電極の上側となる
ボトムゲート型（逆スタガ型）ＴＦＴを使用したアレイ基板として形成し、バックライト
からの光がゲート電極で一部遮光されるようにして、直接チャネル領域にバックライトか
らの光が当たり難くしている。更には、対向基板に設けられた遮光膜により、或いはＴＦ
Ｔの上を通過する金属膜からなる信号線により、チャネル領域やその周辺領域を遮光する
ようにも構成されている。
【０００４】
また、トップゲート型（正スタガ型）のＴＦＴアレイ基板上においては、スイッチング
用ＴＦＴに対応した位置（下側）に、例えば高融点金属からなる遮光膜を設けることが行
われている。このようにＴＦＴの下側にも遮光膜を設ければ、バックライト光のチャネル
領域への直接入射が防止できるため、トップゲート型ＴＦＴにおいても効率的に光リーク
電流を低減することができる。
【０００５】
しかしながら、上述のような従来例の液晶表示装置では、遮光膜とチャネル領域との間
は、３次元的に見ると、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極、ゲート絶縁膜、層間絶
縁膜等を介してかなり離間している。そのため、遮光膜とチャネル領域との間へ斜め方向
から入射する光やその反射光に対する遮光が十分ではない。
【０００６】
このような従来技術の問題点を解決するための技術としては、図９〜図１１に示したよ
うな、液晶表示装置が既に知られている(下記特許文献１〜３参照)。
【０００７】
なお、図９は下記特許文献１に開示された液晶表示装置のＴＦＴ部分の模式断面図であ
る。図１０は下記特許文献２に開示された液晶表示装置のＴＦＴ部分の模式断面図である
。図１１は下記特許文献３に開示された液晶表示装置のＴＦＴ部分の模式断面図である。
【０００８】
このうち、下記特許文献１に開示されている液晶表示装置は、図９に示すように、透明
基板７１に凹部７２が形成され、この凹部７２の表面に遮光層７３が形成され、この凹部
７２に対応する位置の上部に形成されたトップゲート型のＴＦＴ７０を備えている。この
ＴＦＴ７０は、透明基板７１の凹部７２の上部に、絶縁膜７４を介して、それぞれ半導体
層で形成されるソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ及びチャネル領域７５が形成され、更にゲ
ート絶縁膜７６を介してチャネル部を被覆するようにゲート電極Ｇが形成されている。従
って、このＴＦＴ７０は、３次元的に凹型の遮光層７３がチャネル領域７５を囲むように
されている。そのため、斜め方向からの入射光は効率的に凹型の遮光層７３によって遮光
することができるので、チャネル領域７５へ入射するバックライト等からの外光は少なく
なるというものである。
【０００９】
また、下記特許文献２に開示された液晶表示装置は、図１０に示すように、透明基板８
１に凸部８２が形成され、この凹部８２の表面に遮光層８３が形成され、この凸部８２に
対応する位置の上部に形成されたトップゲート型のＴＦＴ８０を備えている。このＴＦＴ
８０は、透明基板８１の凸部８２の上部に、絶縁膜８４を介して、それぞれ半導体層で形
成されるソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ及びチャネル領域８５が形成され、更にゲート絶
縁膜８６を介してチャネル部を被覆するようにゲート電極Ｇが形成されている。従って、
このＴＦＴ８０は、３次元的に凸型の遮光層８３がチャネル領域８５を囲むようにされて
いる。そのため、斜め方向からの入射光が凸型の遮光膜８３の傾斜面で反射される際、反
射光がチャネル領域８５の周りないし側方に拡散される傾向が強くなり、最終的にチャネ
ル領域８５に達する入射光成分を低減できるというものである。
【００１０】
更に、下記特許文献３に開示された液晶表示装置は、図１１に示すように、透明基板９
１にボトムゲート型のＴＦＴ９０を備えている。このＴＦＴ９０は、透明基板９１の表面
に形成されたゲート電極Ｇの上部及び透明基板の表面を被覆するように形成されたゲート
絶縁膜９２を有している。このゲート絶縁膜９２は、ゲート電極Ｇの表面全体に亘って厚
さが薄くされ、ゲート電極Ｇから離間した位置から厚さが厚くなるようにされている。そ
して、ゲート電極Ｇに対応する位置のゲート絶縁膜９２の表面を被覆するように半導体層
９３が形成され、この半導体層９３の表面にはゲート電極Ｇに対応する位置で互いに対向
配置されてチャネル領域９４を形成するようにソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが形成さ
れている。
【００１１】
このＴＦＴ９０は、ゲート電極Ｇ上のゲート絶縁膜９２の厚さがその周囲の透明基板９
１上のゲート絶縁膜９２の厚さよりも薄くなっているので、ゲート絶縁膜９２にはゲート
電極Ｇの外周部に傾斜面９５が形成されている。そのため、バックライト等からの外光が
ゲート絶縁膜９２内に斜めから入射してきても、このゲート絶縁膜９２の傾斜面９５上に
形成されたソース電極Ｓ及びドレイン電極ＤによってＴＦＴ９０から離間する方向に反射
される傾向が強くなり、最終的にチャネル領域９４に達する入射光成分を低減できるとい
うものである。
【特許文献１】特開２００１−３１８６２５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４１５５号公報
【特許文献３】特開平  ６−１１２４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記特許文献１及び２に開示されているような構成のトップゲート型ＴＦＴを使用した
アレイ基板の場合には、斜め方向からの入射光に対しても良好に遮光することが可能であ
る。しかしながら、特にボトムゲート型ＴＦＴを使用したアレイ基板においては、上記の
ような従来技術を適用しても斜め方向から入射した光の遮光は不十分である。通常、下側
遮光層としても機能するゲート電極は、上層にあるソース電極及びドレイン電極が平坦で
あるため、入射光に対しては、反射してチャネル領域へ進入してしまう。この場合、遮光
層となるゲート電極幅を大きくし、電極端とチャネル領域を離すことでチャネル領域への
進入光を低減できるが、ソース電極及びドレイン電極とゲート電極の重り部分の増加によ
る寄生容量の増加、開口率の低下といった不具合が生じる。さらに、従来技術で開示され
たＴＦＴの素子構造を実現するためには、それぞれ凹部、凸部を形成するための工程を追
加する必要があり、生産効率の観点から好ましくない。
【００１３】
また、遮光以外の手段でチャネル領域へ光が照射されても光電流が小さくなるようにす
る構成としては、活性層を薄膜化する技術が知られているが、過度の活性層の薄膜化は、
ＴＦＴの耐電圧の低下、ＴＦＴのスイッチオン時の電流（オン電流）の低下という不具合
が生じるため、直ちには採用し難い。
【００１４】
一方、上記特許文献３に開示されている液晶表示装置のＴＦＴは、ゲート電極上方のゲ
ート絶縁膜を薄膜化し、ゲート上方と絶縁膜とゲート電極の形成されていない部分との間
に段差および傾斜を形成することに特徴がある。しかしながら、上記特許文献３に開示さ
れているＴＦＴでは、ゲート電極上のゲート絶縁膜全体を薄膜化しているため、ゲート電
極とソース・ドレイン電極との間の絶縁耐圧が低下してしまうという問題が生じてしまう
。なお、発明者らは、既にこのようなゲート電極上のゲート絶縁膜を薄膜化したした場合
のゲート電極とソース・ドレイン電極との間の絶縁耐圧が低下してしまうという問題点を
解決した液晶表示装置について、別途特許出願している。従って、上記特許文献３に開示
された従来技術を適用しただけでは、チャネル部の遮光とＴＦＴの信頼性確保を同時に満
足することは困難である。
【００１５】
発明者等は、上述のような従来技術の問題点を解決すべく種々実験を重ねた結果、上記
特許文献３に開示されている発明に対してゲート電極上のゲート絶縁膜の厚さを薄くする
範囲を見直すことにより解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１６】
すなわち、本発明は、遮光部材を設けなくてもバックライト等からの光がＴＦＴのチャ
ネル領域に入射し難くしてＴＦＴの光リーク電流を低減させた、明るく、表示画質が良好
で、しかもＴＦＴの信頼性が高い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】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置は、スイッチング素子として、透明基
板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及びその周囲の透明基板表面を被覆する
絶縁膜と、前記ゲート電極上の絶縁膜の表面に形成された半導体層と、前記半導体層に部
分的に重複するように互いに対向配置されたソース電極及びドレイン電極とからなる薄膜
トランジスタを備えた液晶表示装置において、前記ゲート電極上の絶縁膜は、中央部に周
縁部よりも薄くされた凹部が形成されていると共に、前記絶縁膜の中央部から周縁部に亘
って傾斜面が形成されており、前記ソース電極及びドレイン電極は、前記絶縁膜の傾斜面
に対応する位置の半導体層上を経て、前記凹部の底に対応する位置の半導体層上でそれぞ
れの端部が対向するように配置されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の液晶表示装置では、スイッチング素子としてのＴＦＴのゲート電極上の絶縁膜
は、中央部に周縁部よりも薄くされた凹部が形成されていると共に、前記絶縁膜の中央部
から周縁部に亘って傾斜面が形成されている。そのため、ゲート電極の上部に位置するソ
ース電極及びドレイン電極は、絶縁膜の傾斜面に沿って逆「ハ」字状に配置されている状
態となるので、バックライト等からの外光が斜めから入射しても、この入射光はソース電
極ないしドレイン電極によってチャネル領域から離反する方向に反射される。そのため、
チャネル領域に浸入する光が少なくなり、ＴＦＴの光リーク電流を大幅に減少させること
ができるようになるので、表示画質が向上した液晶表示装置が得られる。
【００１９】
加えて、本発明の液晶表示装置のＴＦＴのゲート電極上の絶縁膜は、中央部に周縁部よ
りも薄くされた凹部が形成されていると共に、前記絶縁膜の中央部から周縁部に亘って傾
斜面が形成されている。そのため、ゲート電極のエッジ部分の上方のゲート絶縁膜の厚さ
はその他のゲート電極上のゲート絶縁膜の厚さより厚くなっているので、ゲート電極のエ
ッジ部分での耐電圧の低下を抑制することができる。従って、本発明の液晶表示装置によ
れば、ＴＦＴのゲート・ソース電極の耐電圧向上とチャネル部の遮光を同時に解決できる
ようになる。
【００２０】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記凹部は、前記ソース電極とドレイン電極
の対向部分に沿って溝状に形成されているものとすることができる。
【００２１】
係る態様の液晶表示装置によれば、ゲート電極上の絶縁膜に穴状の凹部を形成した場合
よりも、ゲート電極とソース・ドレイン電極との間の距離が最短となっている部分の面積
を大きくすることができるので、ＴＦＴの光リーク電流減少効果を奏しながらもよりゲー
トオン電圧の低電圧化及びゲートオン電流の増大化を達成することができるようになる。
【００２２】
また、本発明の液晶表示装置においては、前記絶縁膜の傾斜面の傾斜角度は１°〜２０
°であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の液晶表示装置においては、ゲート絶縁膜に形成されている傾斜面の傾斜
角度は１°〜２０°であることが好ましい。この傾斜角が１°未満であると、ソース電極
ないしドレイン電極の傾斜が緩くなるため、チャネル領域に浸入する光が増加し出し、Ｔ
ＦＴの光リーク電流が増加し出すので好ましくない。更に、この傾斜角が２０°を超えて
も、ソース電極ないしドレイン電極の入射光をチャネル領域から離反する方向に反射する
ために使用される部分の面積が小さくなるので、好ましくない。
【００２４】
更に、本発明の液晶表示装置は、透過型液晶表示装置だけでなく、半透過型液晶表示装
置等バックライトを使用しているものであれば等しく適用可能である。更に、従来から多
く採用されているＴＮ（Twisted Nematic）モード、ＶＡ（Vertical Alignment）モード
やＭＶＡ（Multi-domain Vertical Alignment）モード等の縦方向電界方式の液晶表示装
置だけでなく、ＩＰＳ（In-Plane Switching）モードやＦＦＳ（Fringe Field Switching
）モード等の横方向電界方式の液晶表示装置の場合においても等しくて適用可能である。
【００２５】
更に、本発明のスイッチング素子として薄膜トランジスタを有する液晶表示装置の製造
方法は、
（１）透明基板上に複数のゲート電極部分を有する走査線を互いに平行に複数本形成す
る工程、
（２）前記透明基板上の全面を覆うように絶縁膜を形成する工程、
（３）前記ゲート電極上の絶縁膜の周縁部から中央部に亘って傾斜面が形成されるよう
に、前記ゲート電極上の絶縁膜の中央部の厚さを薄くして周縁部より厚さの薄い凹部を形
成する工程、
（４）前記ゲート電極上の絶縁膜の表面に半導体層を形成する工程、
（５）前記半導体層上の前記凹部の底に対応する位置でソース電極及びドレイン電極が
互いに対向配置されるように、前記走査線に交差する複数の前記ソース電極部分を有する
信号線を複数本形成するとともに、前記ドレイン電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする。
【００２６】
係る態様の液晶表示装置の製造方法によれば、容易に上記発明の効果を奏する液晶表示
装置を製造することができるようになる。
【００２７】
また、本発明の液晶表示装置の製造方法においては、前記（３）の工程は、
（３−１）ゲート絶縁膜の表面に塗布されたフォトレジストを多階調マスクを使用して
露光後、現像処理する工程、
（３−２）プラズマエッチング法によりエッチングすることにより、前記ゲート電極上
の絶縁膜の中央部の厚さを薄くして周縁部より厚さの薄い凹部を形成する工程
を含むことが好ましい。
【００２８】
係る態様の液晶表示装置の製造方法によれば、ゲート電極上の絶縁膜の中央部を部分的
にエッチングして凹部を形成する工程と、例えば絶縁膜にコンタクトホール等の貫通孔を
形成する工程とを一度に行うことができるので、特に凹部形成用の工数が増えることがな
い。なお、多階調マスクとしては、グレイトーンマスクやハーフトーンマスク等を適宜選
択して使用し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例、比較例及び図面を参照し
ながら詳細に説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するた
め液晶表示装置におけるスイッチング素子としてのＴＦＴを説明するものであって、本発
明をこの実施例に記載されたＴＦＴに特定することを意図するものではなく、本発明は特
許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。なお
、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各層や各部材を図面上
で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており
、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。
【００３０】
図１は実施例のスイッチング素子としてのＴＦＴの平面図である。図２は図１のII−II
線断面図である。図３はハーフトーン露光による絶縁膜に凹部を形成する方法を説明する
図である。図４Ａ〜図４Ｅはハーフトーン露光による実施例のＴＦＴの製造工程を示す図
２に対応する部分の断面図である。図５は実施例のＴＦＴにおける斜め方向からの入射光
の反射経路を示す図である。図６は実施例の変形例のスイッチング素子としてのＴＦＴの
平面図である。図７は比較例１のＴＦＴにおける斜め方向からの入射光の反射経路を示す
図である。図８は比較例２のＴＦＴにおける斜め方向からの入射光の反射経路を示す図で
ある。
【実施例１】
【００３１】
実施例に係る液晶表示装置のスイッチング素子として使用し得るＴＦＴの構成を図１〜
図５を用いて説明する。このＴＦＴ１０Ａは、ガラス基板等の絶縁性基板１１の表面に形
成されたゲート電極Ｇ部分を有している。このゲート電極Ｇ部分は、絶縁性基板１１の表
面に互いに平行に複数本形成された、アルミニウム、アルミニウム合金等からなる走査線
１２の一部ないしは走査線１２から部分的に延在された部分で形成される。このゲート電
極Ｇの厚さは５０ｎｍから３００ｎｍとすることができる。
【００３２】
次いで、走査線１２、ゲート電極Ｇの表面及び露出している絶縁性基板１１の表面全体
を窒化ケイ素ないし酸化ケイ素からなるゲート絶縁膜１３で被覆する。このゲート絶縁膜
１３の厚さｈ１は、従来からゲート絶縁膜の膜厚として採用されている２５０ｎｍ〜５５
０ｎｍの範囲で適宜選択すればよい。次いで、フォトリソグラフィー法及びエッチング法
によって、ゲート電極Ｇ上のゲート絶縁膜１３の中央部の厚さｈ２が例えば８０ｎｍとな
るように、ゲート電極Ｇの延在方向に溝状にエッチングして凹部１４を形成する。
【００３３】
なお、この凹部１４の形成方法としては、ゲート絶縁膜１３の表面のみをプラズマエッ
チングする方法を採用し得るが、多階調マスクを使用したフォトリソグラフィー法及びプ
ラズマエッチング法を採用することもできる。ここで、この実施例で採用した露光機の解
像限界以下のスリットを有するハーフトーン露光マスクを使用したフォトリソグラフィー
法及びプラズマエッチング法を採用した絶縁膜の凹部１４の形成方法を図３及び図４を用
いて説明する。
【００３４】
この露光機の解像限界以下のスリットを有するハーフトーン露光マスク２１は、グレイ
トーンマスクとも称され、図３に示したように、例えば光透過部２２及び２３を有する従
来のバイナリーマスクにおいて、一方の光透過部２３には複数の解像限界以下の細いスリ
ット２４が設けられた構成を備えている。この複数の解像限界以下の細いスリット２４で
は露光光は回折せずに直進する。そのため、この解像限界以下の細いスリット２４の幅及
びピッチによってこの一方の光透過部２３の光透過率が定まり、解像限界以下の細いスリ
ット２４が形成された部分が中間光量透過部を構成する。また、この複数の解像限界以下
の細いスリット２４が形成されている部分の幅によって露光される分の幅が定まる。なお
スリット２４は０．３〜３μｍの程度のピッチのものを、光源との関係によって適宜使い
分ければよい。
【００３５】
なお、図３において説明のために使用された基板２０は、ＴＦＴを模するために、アル
ミニウム金属膜２５上に形成された窒化ケイ素からなる絶縁膜２６を有するものが示され
ている。この絶縁膜２６の表面に所定のフォトレジスト２７を塗布し、光透過部２３に露
光機の解像限界以下のスリット２４を有するハーフトーン露光マスク２１を使用して露光
後に現像すると、光透過部２２に対応するフォトレジスト２７の部分は完全露光されるた
めに全て除去される。しかしながら、光透過部２３に対応するフォトレジスト２７の部分
は、部分的にしか露光されないため、表面から所定厚さまでしか除去されない。この実施
例のＴＦＴ１０Ａ製造工程において、露光機の解像限界以下のスリットを有するハーフト
ーン露光マスクを使用して露光後に現像した後の状態は、図４Ａに示したとおり、ゲート
絶縁膜１３の表面に部分的に厚さが薄くなったフォトレジスト１８が形成されている状態
となる。
【００３６】
この状態でプラズマエッチング法によりエッチングを行うと、光透過部２２に対応する
部分の絶縁膜２７は完全にエッチングされて除去されるが、光透過部２３に対応する部分
の絶縁膜２７は部分的しかエッチングされず、所定厚さの絶縁膜２７が残留する。図３の
破線で示されている箇所がプラズマエッチング法によりエッチングされた後の絶縁膜２７
の残留状態を示している。また、この実施例のＴＦＴ１０Ａ製造工程において、プラズマ
エッチング法によりエッチングされた後の状態は、図４Ｂに示したとおり、残留していた
フォトレジスト層１８は更にエッチングされるが、ゲート絶縁膜１３の表面も部分的にエ
ッチングされて凹部１４が形成された状態となる。更に、ゲート絶縁膜１３には凹部１４
の底から周縁部に亘って傾斜面１５が形成される。
【００３７】
このように、露光機の解像限界以下のスリットを有するハーフトーン露光マスクを使用
し、フォトリソグラフィー法及びエッチング法によりゲート絶縁膜１３に凹部１４を形成
すると、ゲート絶縁膜１３に貫通孔を形成する部分と同時に傾斜面１５を有する凹部１４
も同時に形成することができる。そのため、特に傾斜面１５を有する凹部１４を形成する
ための工程を増やす必要がなくなる。
【００３８】
なお、ゲート電極Ｇ上のゲート絶縁膜１３の傾斜面１５の傾斜角（透明基板１１の表面
との間のなす角）は１°〜２０°が好ましい。傾斜面１５の傾斜角が１°未満であると、
ソース電極Ｓないしドレイン電極Ｄの傾斜が緩くなるため、チャネル領域に浸入する光が
増加し出し、ＴＦＴの光リーク電流が増加し出す。更に、傾斜面１５の傾斜角が２０°を
超えても、ソース電極Ｓないしドレイン電極Ｄの入射光をチャネル領域から離反する方向
に反射するために使用される部分の面積が小さくなるので、チャネル領域に浸入する光が
増加し出し、ＴＦＴの光リーク電流が増加し出す。
【００３９】
また、ゲート電極Ｇ上のゲート絶縁膜１３の凹部１４の厚さｈ２は、５０ｎｍ〜２００
ｎｍの範囲が好ましい。ゲート絶縁膜１３の凹部１４の厚さｈ２が５０ｎｍ未満であると
ゲート絶縁膜１３及び半導体層１６を介したゲート電極Ｇとソース・ドレイン電極との間
の絶縁耐圧が低下してしまうため、ＴＦＴの信頼性を確保できない。また、ゲート絶縁膜
１３の凹部１４の厚さｈ２が２００ｎｍを超えると、ソース電極Ｓないしドレイン電極Ｄ
の傾斜が緩くなるため、チャネル領域に浸入する光が増加し出し、ＴＦＴの光リーク電流
が増加し出す。ゲート絶縁膜１３の厚さがゲート電極Ｇの周縁部で２５０ｎｍ未満である
とゲート電極Ｇの角部とソース電極Ｓないしドレイン電極Ｄとの間の絶縁耐圧が低下する
ため、ＴＦＴの信頼性を確保できない。なお、ゲート絶縁膜１３のゲート電極Ｇの周縁部
での厚さの上限は、ゲート絶縁膜１３として普通に使用されている２５０ｎｍ〜５５０ｎ
ｍの範囲で適宜に選択すればよい。
【００４０】
更に、図４Ｃに示したように、ゲート絶縁膜１３上の残留していたフォトレジスト層１
８をアッシング又はレジスト剥離液により除去する。次いで、このゲート絶縁膜１３の表
面全体に亘ってａ−Ｓｉ層を所定厚さに被覆し、同じくフォトリソグラフィー法及びエッ
チング法によって、ゲート電極Ｇの表面を被覆するように、図４Ｄに示したように、島状
に半導体層１６を形成する。次いで、この半導体層１６の表面及びその周囲のゲート絶縁
膜１３の表面を被覆するように例えばアルミニウム金属、アルミニウム合金等からなる導
電性金属層を形成し、次いでフォトリソグラフィー法及びエッチング法によって、図４Ｅ
（図２も参照）に示したように、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄを形成する。このソー
ス電極Ｓ及びドレイン電極Ｄは、半導体層１６上の凹部１４の底に対応する位置で、所定
のチャネル長Ｌだけ離間して、対向配置される。従って、このソース電極Ｓ及びドレイン
電極Ｄの対向面は、溝状の凹部１４の底に、ゲート電極Ｇの延在方向に沿って形成される
。なお、ソース電極Ｓは走査線１２と交差する方向に互いに平行に複数本形成される信号
線（図示せず）からそれぞれ複数個延在するように形成されている。
【００４１】
その後、ソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが形成された絶縁性基板１１の表面全体に亘
って、窒化ケイ素ないし酸化ケイ素からなるパッシベーション膜の形成、層間膜の形成、
コンタクトホールの形成等の各工程を経て、所定のスイッチング素子としてのＴＦＴが形
成される。なお、これ以降の製造工程は、液晶表示装置において既に当業者に周知である
ので、その詳細な説明は省略する。
【００４２】
この実施例のスイッチング素子としてＴＦＴ１０Ａを使用した液晶表示装置によれば、
ＴＦＴ１０Ａのゲート電極Ｇ上のゲート絶縁膜１３には中央部に周縁部よりも薄くされた
凹部１４が形成されていると共に、ゲート絶縁膜１３の中央部から周縁部に亘って傾斜面
が形成されている。そのため、ゲート電極Ｇの上部に位置するソース電極Ｓ及びドレイン
電極Ｄは、ゲート絶縁膜１３の傾斜面１５に沿って逆「ハ」字状に配置されている状態と
なる。従って、このＴＦＴ１０Ａにバックライト等から斜め方向に外光が入射した場合、
図５に示すように、ソース電極Ｓとドレイン電極Ｄとの対向部分（チャネル領域）から離
反する方向に反射される。そのため、ＴＦＴのチャネル領域に浸入する光が少なくなり、
ＴＦＴの光リーク電流を大幅に減少させることができるようになる。
【００４３】
また、ゲート電極Ｇの周縁部におけるゲート絶縁膜１３の厚さｈ１は、従来からゲート
絶縁膜の膜厚として採用されている２５０ｎｍ〜５５０ｎｍ程度と厚くなっているので、
十分なゲート電極とソース・ドレイン電極との間の絶縁耐圧を確保することができる。ま
た、ゲート電極Ｇの中央部におけるゲート絶縁膜１３の厚さｈ２は、５０ｎｍ〜２００ｎ
ｍと薄くなっているため、ソース電極ないしドレイン電極の傾斜を確保しつつ必要な絶縁
耐圧を確保することができる。そのため、ＴＦＴのゲートオン電圧が低下すると共に、ゲ
ートオン電流が増大化するので、低電圧駆動可能な安価なドライバＩＣを使用することが
できると共に書き込み特性が向上した液晶表示装置が得られる。
【００４４】
なお、上記実施例のＴＦＴ１０Ａとしては、ゲート電極Ｇ上のゲート絶縁膜１３に溝状
の凹部１４を形成した例を示したが、この凹部１４は穴状とすることもできる。凹部１４
を穴状とした変形例のＴＦＴ１０Ｂの平面図を図６に示す。なお、図６においては、実施
例のＴＦＴ１０Ａと同一構成部分には同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略す
る。この変形例のＴＦＴ１０Ｂの場合、ゲート絶縁膜１３の中央部の凹部１４の周囲全体
に傾斜面１５が形成されるようになる。そのため、ゲート電極Ｇの延在方向からの入射光
もチャネル領域から離反する方向に反射させることができるので、ＴＦＴの光リーク電流
をより減少させることができるようになる。
【００４５】
［比較例１］
比較例１の液晶表示装置のスイッチング素子としてのＴＦＴは、上記特許文献１に開示
されている発明のように、透明基板に形成された凹部上にボトムゲート型ＴＦＴを形成し
たものである。すなわち、このＴＦＴ３０は、図７に示すように、透明基板３１の凹部３
２の上部にゲート電極Ｇを介してゲート絶縁膜３４及び半導体層３５を形成し、この半導
体層３５の前記凹部３２の底に対応する位置でソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが近接対
向するように配置した構成を備えている。このような構成のＴＦＴ３０にバックライト等
から斜め方向に外光が入射した場合、入射光はドレイン電極Ｄ（ないしソース電極Ｓ）と
ゲート電極Ｇとの間で反射を繰り返し、チャネル領域に入射するようになる。したがって
、比較例１のＴＦＴ３０を使用した場合、ＴＦＴの光リーク電流の低減は困難であること
が分かる。
【００４６】
［比較例２］
比較例２の液晶表示装置のスイッチング素子としてのＴＦＴは、上記特許文献２に開示
されている発明のように、透明基板に形成された凸部上にボトムゲート型ＴＦＴを形成し
たものである。すなわち、このＴＦＴ４０は、図８に示すように、透明基板４１の凸部４
２の上部にゲート電極Ｇを介してゲート絶縁膜４４及び半導体層４５を形成し、この半導
体層４５の前記凸部４２の頂部に対応する位置でソース電極Ｓ及びドレイン電極Ｄが近接
対向するように配置した構成を備えている。このような構成のＴＦＴ４０にバックライト
等から斜め方向に外光が入射した場合、入射光はドレイン電極Ｄ（ないしソース電極Ｓ）
で反射してチャネル領域に入射するようになる。したがって、比較例２のＴＦＴ４０を使
用した場合もＴＦＴの光リーク電流の低減は困難であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例のスイッチング素子としてのＴＦＴの平面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】ハーフトーン露光による絶縁膜に凹部を形成する方法を説明する図である。
【図４】図４Ａ〜図４Ｅはハーフトーン露光による実施例のＴＦＴの製造工程を示す図２に対応する部分の断面図である。
【図５】実施例のＴＦＴにおける斜め方向からの入射光の反射経路を示す図である。
【図６】実施例の変形例のスイッチング素子としてのＴＦＴの平面図である。
【図７】比較例１のＴＦＴにおける斜め方向からの入射光の反射経路を示す図である。
【図８】比較例２のＴＦＴにおける斜め方向からの入射光の反射経路を示す図である。
【図９】従来例の液晶表示装置のＴＦＴ部分の模式断面図である。
【図１０】別の従来例の液晶表示装置のＴＦＴ部分の模式断面図である。
【図１１】更に別の従来例の液晶表示装置のＴＦＴ部分の模式断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０Ａ、１０Ｂ：ＴＦＴ  １１：絶縁性基板  １２：走査線  １３：ゲート絶縁膜  １４
：凹部  １５：傾斜面  １６：半導体層  １８：フォトレジスト層  ２１：ハーフトーン
露光マスク  ２２、２３：光透過部  ２４：スリット  Ｇ：ゲート電極  Ｓ：ソース電極
Ｄ：ドレイン電極  Ｌ：チャネル長
【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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