JP4483235B2 - トランジスタアレイ基板の製造方法及びトランジスタアレイ基板 - Google Patents
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蓄電用ラインと前記トランジスタのゲート電極とを第1の導電層として形成する工程と、
透明な半導体である金属酸化物に不純物がドープされた第2の導電層を、第1の絶縁層を介した前記第1の導電層の上層側における前記トランジスタのドレイン電極に対応する第1の領域と前記蓄電用ラインに対応する第2の領域とに形成するとともに前記第1の領域の前記第2の導電層と前記第2の領域の前記第2の導電層とが連結されるように形成する工程と、
第3の導電層としての画素電極を、該画素電極が前記第1の領域で前記第2の導電層と電気的に接続されるように第2の絶縁層を介して前記第2の導電層の上層側に形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
蓄電用ラインと前記トランジスタのゲート電極とが第1の導電層として形成され、
透明な半導体である金属酸化物に不純物がドープされた第2の導電層が、第1の絶縁層を介した前記第1の導電層の上層側における前記トランジスタのドレイン電極に対応する第1の領域と前記蓄電用ラインに対応する第2の領域とに形成されているとともに前記第1の領域における前記第2の導電層と前記第2の領域における前記第2の導電層とを連結するように形成され、
第3の導電層としての画素電極が、第2の絶縁層を介して前記第2の導電層の上層側に、前記第1の領域で前記第2の導電層と電気的に接続されるように形成されていることを特徴とする。
図1は本発明を適用したトランジスタアレイ基板1の電極構成を示した平面図である。図2はこのトランジスタアレイ基板1を用いた液晶ディスプレイパネルを示した断面図であり、図2(a)は図1のA1−A2線に沿った断面図であり、図2(b)は図1のB1−B2線に沿った断面図である。
対向基板40の前面透明基板41は、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、その他の透明なガラス、PMMA、ポリカーボネート、その他の透明な樹脂で平板状に形成されたものである。前面透明基板41のトランジスタアレイ基板1側の面41aには、画素電極3に相対する領域で開口した黒色のブラックマトリクス44が網目状にパターニングされており、ブラックマトリクス44によって囲繞された複数の開口部がマトリクス状に配列されている。ブラックマトリクス44の各開口部には赤(R)、緑(G)、青(B)の何れかの色を有したカラーフィルタ43が形成されており、対向基板40全体ではこれら三色が規則正しく配列されている。
トランジスタアレイ基板1の背面透明基板2は、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス、その他の透明なガラス、PMMA、ポリカーボネート、その他の透明な樹脂で平板状に形成されたものである。
まず、前面透明基板41の一方の面41aにクロム又は酸化クロムの黒色膜を気相成長法(スパッタリング法、CVD法、PVD法等)により成膜し、フォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを黒色膜に施し、マスクをした状態で黒色膜に対してエッチングをすることによって黒色膜を形状加工し、レジストを除去する。これにより、ブラックマトリクス44を得る。
次に、液滴吐出法(インクジェット法)、印刷法等によって赤・緑・青の樹脂を順にパターニングし、ブラックマトリクス44の各開口部にカラーフィルタ43を得る。次に、気相成長法により対向電極42をべた一面に成膜する。
次に、ラビング法等により対向電極42上に配向膜45を形成する。以上のようにして対向基板40製造する。
一方、背面透明基板2の一方の面2aに導電膜を気相成長法により成膜し、フォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを導電膜に施し、マスクをした状態で導電膜に対してエッチングをすることによって導電膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数のゲートライン5を得る。
次に、気相成長法によりゲート絶縁膜8を一面に成膜した後、透明な半導体である金属酸化物膜を気相成長法により一面に成膜する。
次に、気相成長法により酸化珪素又は窒化珪素の絶縁膜を一面に成膜し、フォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを絶縁膜に施し、マスクをした状態でその絶縁膜に対してエッチングをすることによって絶縁膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより複数のチャネル保護膜11を得る。
次に、Ga等の不純物を含有した透明な半導体である不純物ドープ金属酸化物膜を気相成長法により一面に成膜するが、その膜厚を100nm以上にすると良い。次にフォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを不純物ドープ金属酸化物膜上に施す。ここで、マスクの平面形状は、平面視して複数の蓄電用ライン7及び複数の薄膜トランジスタ4の不純物半導体膜12,13全体の形状と同じである。そして、マスクをした状態で不純物ドープ金属酸化物膜及び金属酸化物膜に対してエッチングをすることによって不純物ドープ金属酸化物膜及び金属酸化物膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数の薄膜トランジスタ4の半導体膜10及び不純物半導体膜12,13を得るとともに、同時に複数の半導体ライン17及び蓄電用ライン7を得るが、半導体膜10はチャネル保護膜11によってチャネル領域を保護されるのでその中央部がエッチャントによって除去されない。このように、蓄電用ライン7及び半導体ライン17を形成する工程を、薄膜トランジスタ4の半導体膜10及び不純物半導体膜12,13を形成する工程と同時に行うので、製造工程が簡易になる。なお、不純物半導体膜12,13は、予め不純物が混入された金属酸化物膜でなくてもよい。すなわち、真性の金属酸化物膜を成膜後にイオン注入をすることで不純物ドープ金属酸化物膜とすることが可能である。
次に、導電膜を気相成長法により成膜し、フォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを導電膜に施し、マスクをした状態で導電膜に対してエッチングをすることによって導電膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数の薄膜トランジスタ4のドレイン電極14及びソース電極15並びに複数のソースライン6を得る。
次に、気相成長法により層間絶縁膜16を一面に成膜した後、平面視して各ドレイン電極14に重なる箇所においてコンタクトホール16aを形成する。次に、気相成長法により透明導電膜を一面に成膜するが、コンタクトホール16a内にもその透明な導電材が埋まる。次いで、フォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを透明導電膜に施し、マスクをした状態で透明導電膜に対してエッチングをすることによって透明導電膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数の画素電極3を得る。
次に、ラビング法等により配向膜18を形成する。以上にようにトランジスタアレイ基板1を製造する。
以上のように製造したトランジスタアレイ基板1と対向基板40の間にスペーサを挟んでトランジスタアレイ基板1と対向基板40を相対向させ、トランジスタアレイ基板1と対向基板40の間に液晶50を注入し、これら基板の周囲をシール材で封止する。
実施形態2における液晶ディスプレイパネルについて説明する。
図4は図1に示されたトランジスタアレイ基板1とは別のトランジスタアレイ基板101を示した平面図である。図5はこのトランジスタアレイ基板101を用いた液晶ディスプレイパネルを示した断面図であり、図5(a)は図4のA1−A2線に沿った断面図であり、図5(b)は図4のB1−B2線に沿った断面図である。以下、実施形態2の液晶ディスプレイパネルが実施形態1の液晶ディスプレイパネルと異なる点について主に説明するが、図4及び図5において実施形態1の液晶ディスプレイパネルと同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
まず、透明な半導体である金属酸化物膜を気相成長法により背面透明基板2の一方の面2a全面に成膜し、複数の薄膜トランジスタ104の半導体膜110に対応する箇所にレジストのマスクを形成し、マスクをした状態でn+の不純物(例えば、Ga)をイオン注入法により金属酸化物膜に注入し、マスクを除去する。これにより、金属酸化物膜は、マスクを施した領域では不純物がドープされていない半導体となり、マスクを施してない領域では不純物がドープされた不純物半導体となる。
次に、その金属酸化物膜上にレジストのマスクを形成するが、特に、複数の薄膜トランジスタ104の半導体膜110及び不純物半導体膜112,113並びに複数の蓄電用ライン107に対応する箇所にマスクを形成する。次に、マスクをした状態でエッチングを行うことで金属酸化物膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数の薄膜トランジスタ104の半導体膜110及び不純物半導体膜112,113並びに複数の蓄電用ライン107を得る。
次に、気相成長法によりゲート絶縁膜108をべた一面に成膜する。その後、ゲート絶縁膜108上に導電膜を気相成長法により成膜し、レジストのマスクをその導電膜上に形成し、マスクをした状態でその導電膜に対してエッチングをすることによって導電膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数のゲートライン105を得る。
次に、気相成長法により層間絶縁膜116をべた一面に成膜する。その後、平面視して不純物半導体膜112に重なる部分にコンタクトホール116aをそれぞれ形成するとともに、平面視して不純物半導体膜113に重なる部分にコンタクトホール116bをそれぞれ形成する。
次に、気相成長法により導電膜を一面に成膜するが、コンタクトホール116a,116b内にもその導電材が埋まる。そして、その導電膜上にレジストのマスクを形成するが、マスクの形状は複数の薄膜トランジスタ104のドレイン電極114及びソース電極115並びに複数のソースライン106に対応させる。そして、マスクをした状態でその導電膜に対してエッチングすることによって導電膜を形状加工し、マスクを除去する。
次に、気相成長法により透明導電膜を一面に成膜するが、その透明導電膜上にレジストのマスクを形成し、マスクをした状態で透明導電膜に対してエッチングをすることによって透明導電膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数の画素電極103を得る。
次に、ラビング法等により配向膜118を形成する。以上にようにトランジスタアレイ基板101を製造する。
実施形態3における液晶ディスプレイパネルについて説明する。
図6は、図1に示されたトランジスタアレイ基板1とは別のトランジスタアレイ基板201を示した平面図である。図7は、このトランジスタアレイ基板201を用いた液晶ディスプレイパネルを示した断面図であって、図6のA1−A2線に沿った断面図である。以下、実施形態3の液晶ディスプレイパネルが実施形態1の液晶ディスプレイパネルと異なる点について主に説明するが、図6及び図7において実施形態1の液晶ディスプレイパネルと同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
フォトリソグラフィ法により導電膜上に形成するマスクの形状は、ゲートライン5に対応した形状のみならず、更に蓄電用ライン207に対応した形状も加える。これにより、導電膜をエッチングすれば、複数のゲートライン5及び複数の蓄電用ライン207を得ることができる。
実施形態1の場合と同じである。
フォトリソグラフィ法により不純物ドープ金属酸化物膜上に形成するマスクの形状には、実施形態1における蓄電用ライン7の分が無いが、代わりに複数の蓄電用電極223の分がある。つまり、マスクの平面形状は、平面視して複数の蓄電用電極223及び複数の薄膜トランジスタ4の不純物半導体膜12,13全体の形状と同じである。このようなマスクを施した状態でエッチングを行うと、複数の薄膜トランジスタ4の半導体膜10及び不純物半導体膜12,13を得るとともに、同時に複数の半導体膜224及び複数の蓄電用電極223も得る。
次の工程1−8を行う前に、平面視して蓄電用ライン207と蓄電用電極223が重なるそれぞれの部分にコンタクトホール223aを形成し、コンタクトホール223aを蓄電用ライン207まで通す。
気相成長法により導電膜をべた一面に成膜することによって、コンタクトホール223aに導電性材料225が埋まる。次に、複数の薄膜トランジスタ4のドレイン電極14及びソース電極15並びに複数のソースライン6用にマスクをフォトリソグラフィ法により形成するが、更にそれぞれのコンタクトホール223aに対応する部分にもマスクを施す。このような状態でエッチングを行うと、複数の薄膜トランジスタ4のドレイン電極14及びソース電極15並びに複数のソースライン6を得ることができ、更にコンタクトホール223a及びその表層にも導電性材料225が残留する。
実施形態1の場合と同じである。
実施形態4における液晶ディスプレイパネルについて説明する。
図8は、図1に示されたトランジスタアレイ基板1とは別のトランジスタアレイ基板301を示した平面図である。図9はこのトランジスタアレイ基板301を用いた液晶ディスプレイパネルを示した断面図であり、図9(a)は図8のA1−A2線に沿った断面図であり、図9(b)は図8のB1−B2線に沿った断面図である。図10は、隣り合う四つの画素の等価回路を示した図面である。以下、実施形態4の液晶ディスプレイパネルが実施形態1の液晶ディスプレイパネルと異なる点について主に説明するが、図8、図9及び図10において実施形態1の液晶ディスプレイパネルと同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
実施形態1の場合と同じである。
フォトリソグラフィ法により不純物ドープ金属酸化物膜上に形成するマスクの形状には、実施形態1における蓄電用ライン7の分が無いが、代わりに複数の蓄電用電極323の分がある。つまり、マスクの平面形状は、平面視して複数の蓄電用電極323及び複数の薄膜トランジスタ4の不純物半導体膜12,13全体の形状と同じである。このようなマスクを施した状態でエッチングを行うと、複数の薄膜トランジスタ4の半導体膜10及び不純物半導体膜12,13を得るとともに、同時に複数の半導体膜324及び蓄電用電極323も得る。
次の工程1−8を行う前に、平面視して隣りの行のゲートライン5と蓄電用電極323が重なるそれぞれの部分にコンタクトホール323aを形成し、コンタクトホール323aをゲートライン5まで通す。
気相成長法により導電膜をべた一面に成膜することによって、コンタクトホール323aに導電性材料325が埋まる。次に、複数の薄膜トランジスタ4のドレイン電極14及びソース電極15並びに複数のソースライン6用にマスクをフォトリソグラフィ法により形成するが、更にそれぞれのコンタクトホール323aに対応する部分にもマスクを施す。このような状態でエッチングを行うと、複数の薄膜トランジスタ4のドレイン電極14及びソース電極15並びに複数のソースライン6を得ることができ、更にコンタクトホール323a及びその表層にも導電性材料325が残留する。
実施形態1の場合と同じである。
実施形態5における液晶ディスプレイパネルについて説明する。
図11は図1に示されたトランジスタアレイ基板1とは別のトランジスタアレイ基板401を示した平面図である。図12は、このトランジスタアレイ基板401を用いた液晶ディスプレイパネルを示した断面図であって、図11のA1−A2線に沿った断面図である。以下、実施形態5の液晶ディスプレイパネルが実施形態1の液晶ディスプレイパネルと異なる点について主に説明するが、図11及び図12において実施形態1の液晶ディスプレイパネルと同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
フォトリソグラフィ法により導電膜上に形成するマスクの形状は、ゲートライン5に対応した形状のみならず、更に蓄電用ライン407に対応した形状も加える。これにより、導電膜をエッチングすれば、複数のゲートライン5及び複数の蓄電用ライン407を得ることができる。
ゲート絶縁膜8、金属酸化物膜の順に成膜した後、半導体膜10に対応したレジストのマスクをフォトリソグラフィ法により施し、マスクをした状態でその金属酸化物膜に対してエッチングをすることによって金属酸化物膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより複数の半導体膜10を得る。
実施形態1の場合と同じである。
フォトリソグラフィ法により不純物ドープ金属酸化物膜上に形成するマスクの形状には、実施形態1における蓄電用ライン7の分が無いが、代わりに複数の蓄電用電極423の分がある。つまり、マスクの平面形状は、平面視して複数の蓄電用電極423及び複数の薄膜トランジスタ4の不純物半導体膜12,13全体の形状と同じである。このようなマスクを施した状態でエッチングを行うと、複数の薄膜トランジスタ4の不純物半導体膜12,13を得るとともに、同時に不純物半導体膜12と一体になった蓄電用電極423も得る。
実施形態1の場合と同じである。
実施形態1では層間絶縁膜16を形成した後にコンタクトホール16aを形成したが、実施形態5では層間絶縁膜16を成膜した次にコンタクトホールを形成しない。その代わり、層間絶縁膜16の成膜後、スピンコート、ディップ法等の所与の塗布法により液状の樹脂を層間絶縁膜16上にべた一面に成膜し、その樹脂膜が硬化したら、その樹脂膜に対して機械的研磨又は化学的研磨を施すことによって、平坦化膜419を得る。次に、平面視して各ドレイン電極14に重なる箇所においてコンタクトホール419aを形成する。次に、気相成長法により透明導電膜を一面に成膜するが、コンタクトホール419a内にもその透明な導電材が埋まる。次いで、フォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを透明導電膜に施し、マスクをした状態で透明導電膜に対してエッチングをすることによって透明導電膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数の画素電極403を得る。
実施形態1の場合と同じである。
実施形態6における液晶ディスプレイパネルについて説明する。
図13は、図1に示されたトランジスタアレイ基板1とは別のトランジスタアレイ基板501を示した平面図である。図14はこのトランジスタアレイ基板501を用いた液晶ディスプレイパネルを示した断面図であり、図14(a)は図13のA1−A2線に沿った断面図であり、図14(b)は図13のB1−B2線に沿った断面図である。以下、実施形態6の液晶ディスプレイパネルが実施形態1の液晶ディスプレイパネルと異なる点について主に説明するが、図13及び図14において実施形態1の液晶ディスプレイパネルと同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
実施形態1の場合と同じである。
ゲート絶縁膜8、金属酸化物膜の順に成膜した後、半導体膜10に対応したレジストのマスクをフォトリソグラフィ法により施し、マスクをした状態でその金属酸化物膜に対してエッチングをすることによって金属酸化物膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより複数の半導体膜10を得る。
実施形態1の場合と同じである。
フォトリソグラフィ法により不純物ドープ金属酸化物膜上に形成するマスクの形状には、実施形態1における蓄電用ライン7の分が無いが、代わりに複数の蓄電用電極423の分がある。このようなマスクを施した状態でエッチングを行うと、複数の薄膜トランジスタ4の不純物半導体膜12,13を得るとともに、同時に不純物半導体膜12と一体になった蓄電用電極523も得る。
実施形態1の場合と同じである。
実施形態1では層間絶縁膜16を形成した後にコンタクトホール16aを形成したが、層間絶縁膜16の成膜後、スピンコート、ディップ法等の所与の塗布法により液状の樹脂を層間絶縁膜16上にべた一面に成膜し、その樹脂膜が硬化したら、その樹脂膜に対して機械的研磨又は化学的研磨を施すことによって、平坦化膜519を得る。次に、平面視して各ドレイン電極14に重なる箇所においてコンタクトホール519aを形成する。次に、気相成長法により透明導電膜を一面に成膜するが、コンタクトホール519a内にもその透明な導電材が埋まる。次いで、フォトリソグラフィ法によってレジストのマスクを透明導電膜に施し、マスクをした状態で透明導電膜に対してエッチングをすることによって透明導電膜を形状加工し、マスクを除去する。これにより、複数の画素電極503を得る。
実施形態1の場合と同じである。
2 … 背面透明基板
3、403、503 … 画素電極
4、104 … 薄膜トランジスタ
5、105 … ゲートライン
6、106 … ソースライン
7、107、407、507 … 蓄電用ライン
8、108 … ゲート絶縁膜
9、109 … ゲート電極
10、110 … 半導体膜
12、13、112、113 … 不純物半導体膜
14、114 … ドレイン電極
15、115 … ソース電極
16、116 … 層間絶縁膜
22、222、322、422、522 … 補助キャパシタ
223、323、423、523 … 蓄電用電極
Claims (9)
- 金属酸化物を半導体層にしたトランジスタが形成されたトランジスタアレイ基板の製造方法であって、
蓄電用ラインと前記トランジスタのゲート電極とを第1の導電層として形成する工程と、
透明な半導体である金属酸化物に不純物がドープされた第2の導電層を、第1の絶縁層を介した前記第1の導電層の上層側における前記トランジスタのドレイン電極に対応する第1の領域と前記蓄電用ラインに対応する第2の領域とに形成するとともに前記第1の領域の前記第2の導電層と前記第2の領域の前記第2の導電層とが連結されるように形成する工程と、
第3の導電層としての画素電極を、該画素電極が前記第1の領域で前記第2の導電層と電気的に接続されるように第2の絶縁層を介して前記第2の導電層の上層側に形成する工程と、
を含むことを特徴とするトランジスタアレイ基板の製造方法。 - 前記第2の導電層は、前記第1の領域における前記第2の導電層と前記第2の領域における前記第2の導電層とを連結する連結部が前記画素電極と重なる領域に形成されることを特徴とする請求項1に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記第2の導電層は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化カドミウム亜鉛及び酸化カドミニウムの何れかにn型の不純物がドープされたものであることを特徴とする請求項1または2に記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。
- 透明な金属酸化物からなる半導体層を前記第1の絶縁層の上層側に形成する工程を有し、
前記第2の導電層は、前記半導体層に接するように前記半導体層の上層側に形成されることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のトランジスタアレイ基板の製造方法。 - 金属酸化物を半導体層にしたトランジスタが形成されたトランジスタアレイ基板であって、
蓄電用ラインと前記トランジスタのゲート電極とが第1の導電層として形成され、
透明な半導体である金属酸化物に不純物がドープされた第2の導電層が、第1の絶縁層を介した前記第1の導電層の上層側における前記トランジスタのドレイン電極に対応する第1の領域と前記蓄電用ラインに対応する第2の領域とに形成されているとともに前記第1の領域における前記第2の導電層と前記第2の領域における前記第2の導電層とを連結するように形成され、
第3の導電層としての画素電極が、第2の絶縁層を介して前記第2の導電層の上層側に、前記第1の領域で前記第2の導電層と電気的に接続されるように形成されていることを特徴とするトランジスタアレイ基板。 - 前記第2の導電層は、前記第1の領域と前記第2の領域とを連結する連結部が前記画素電極と重なる領域に形成されていることを特徴とする請求項5に記載のトランジスタアレイ基板。
- 前記第2の導電層は、酸化亜鉛、酸化マグネシウム亜鉛、酸化カドミウム亜鉛及び酸化カドミニウムの何れかにn型の不純物がドープされたものであることを特徴とする請求項5または6に記載のトランジスタアレイ基板。
- 前記第2の導電層は、透明な前記半導体層に接するように前記半導体層の上層側に形成されることを特徴とする請求項5から7の何れかに記載のトランジスタアレイ基板。
- 前記ゲート電極に接続するように前記第1の導電層として形成されたゲートラインを有し、
前記蓄電用ラインは、前記ゲートラインに沿う方向に延伸するように且つ前記画素電極の配置領域を横断するように形成されていることを特徴とする請求項5から8の何れかに記載のトランジスタアレイ基板。
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