JP2759207B2 - 画素電極と薄膜トランジスタの形成方法 - Google Patents

画素電極と薄膜トランジスタの形成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示素子に使用される透明基板面に透
明画素電極とこの画素電極を駆動するスタガー型の薄膜
トランジスタとを形成する、画素電極と薄膜トランジス
タの形成方法に関するものである。
〔従来の技術〕
アクティブマトリックス型液晶表示素子の画素電極形
成基板にその各画素電極とそれぞれ対応させて配設され
る画素電極駆動用の薄膜トランジスタとしては、逆スタ
ガー型のものが用いられているが、この逆スタガー型の
薄膜トランジスタは、基板面に形成したゲート電極の上
に、ゲート絶縁膜と、i−a−S1半導体からなるチャン
ネル層と、n+−a−Si半導体からなるソース,ドレイン
とのコンタクト層と、ソース電極およびドレイン電極と
を積層したものであるために、画素電極形成面(一般に
はゲート絶縁膜面)と、画素電極を接続するソース電極
との間に段差があり、そのために、画素電極形成面から
ソース電極上にかけて形成される画素電極が前記段差部
において断線したりすることがあるという問題をもって
いる。
このため、最近では、画素電極を駆動する薄膜トラン
ジスタをスタガー型のものとすることにより、画素電極
を基板面に形成して、この画素電極の上に薄膜トランジ
スタを形成することが考えられている。
第8図は、画素電極を基板面に形成し、この画素電極
の上にスタガー型の薄膜トランジスタを形成する場合
の、従来の画素電極と薄膜トランジスタの形成方法を工
程順に示したもので、画素電極と薄膜トランジスタとは
次のようにして形成されている。
まず第8図(a)に示すように基板(ガラス基板)1
面にそのほぼ全面にわたって画素電極となるITO等の透
明導電膜2を被着させ、その上にレジストマスクA1を形
成して透明導電膜2をエッチングすることにより、この
透明導電膜2を第8図(b)に示すように画素電極aの
形状にパターニングする。次に、第8図(c)に示すよ
うに、画素電極aを形成した基板1面にそのほぼ全面に
わたって、薄膜トランジスタのソース,ドレイン電極と
なる第1の金属膜3と、ソース,ドレインとのコンタク
ト層となる第1の半導体膜(n+−a−Si膜)4を順次積
層した後、その上にレジストマスクA2を形成して半導体
膜4と金属膜3とをエッチングし、この半導体膜4と金
属膜3とを、第8図(d)に示すように外側部が画素電
極aの上に重なるソース電極Sと、ドレイン電極Dおよ
びこれにつながるデータライン(図示せず)の形状にパ
ターニングする。次に、第8図(e)に示すように、基
板1面にそのほぼ全面にわたって、薄膜トランジスタの
チャンネル層となる第2の半導体膜(i−a−Si膜)5
と、SiN等のゲート絶縁膜6と、ゲート電極となる第2
の金属膜7とを順次積層し、その上にレジストマスクA3
を形成してエッチングを行なうことにより、この積層膜
(第2金属膜7と絶縁膜6と第2半導体膜5)を、ゲー
ト電極Gとこれにつながる制御ライン(図示せず)の形
状にパターニングして、第8図(f)に示すようなスタ
ガー型の薄膜トランジスタTを形成するとともに、この
ときにソース,ドレインとのコンタクト層となる第1の
半導体膜4の不要部分(ゲート電極G下のトランジスタ
素子領域を除く部分)もエッチング除去する。この後
は、第8図(g)に示すように、上記画素電極aと薄膜
トランジスタTを形成した基板1面にそのほぼ全面にわ
たってポリイミド等の保護絶縁膜8を被着させ、その上
にレジストマスクA4を形成して、この保護絶縁膜8をエ
ッチング法により第8図(h)に示すようにトランジス
タ素子領域とデータラインおよび制御ライン部分を覆う
形状にパターニングする。なお、第8図(h)におい
て、9は、上記のようにして画素電極aと薄膜トランジ
スタTを形成した後に基板1面に形成される配向膜であ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来の画素電極と薄膜トランジス
タの形成方法は、まず基板1面に透明導電膜2を被着さ
せてこの透明導電膜2をパターニングすることにより画
素電極aを形成した後に、この基板1面に上記のような
工程で薄膜トランジスタTを形成するものであるため
に、工程数が多く、これが量産化および低コスト化の妨
げとなっていた。
本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもの
であって、その目的とするところは、画素電極とスタガ
ー型薄膜トランジスタとを少ない工程数で形成すること
ができる、画素電極と薄膜トランジスタの形成方法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
基板一面のほぼ全面上に、透明導電膜と、第1金属膜
と、コンタクト層とを順次積層して第1の積層膜を形成
し、前記透明導電膜の側壁と、前記第1金属膜の側壁
と、前記コンタクト層の側壁とが露出しかつこれら側壁
が前記基板面に対し実質的に重なるように、この第1の
積層膜を、画素電極、ドレイン電極、及びデータライン
の形状にパターニングする第1パターニング工程と、 前記第1の積層膜の上に、前記コンタクト層と同種の
材料を含む半導体膜と、ゲート絶縁膜と、第2金属膜と
を順次積層して第2の積層膜を形成し、この第2の積層
膜をゲート電極の形状にパターニングするとともに、パ
ターニングされた前記半導体層と重なる前記コンタクト
層を残して前記コンタクト層を除去する第2パターニン
グ工程と、 前記第1金属膜上及び前記第2金属膜上に絶縁膜を被
膜し、前記データラインの前記第1金属膜を残すととも
に前記透明導電膜の一部を露出するように、前記第1金
属膜及び前記絶縁膜をパターニングする第3パターニン
グ工程と、 露出した前記透明導電膜上に配向膜を形成する配向膜
形成工程と、 を有することを特徴とするものである。
〔作用〕 すなわち、本発明によれば、画素電極と、薄膜トラン
ジスタのソース電極およびドレイン電極とを同時に形成
しているために、画素電極と薄膜トランジスタとを別工
程で形成している従来の方法に比べて工程数を少なくす
ることができるから、量産化および低コスト化をはかる
ことができる。
〔実施例〕
以下、本発明の第1の実施例を第1図〜第4図を参照
して説明する。
まず第1図(a)に示すように基板(ガラス基板)1
面にそのほぼ全面にわたって画素電極となるITO等の透
明導電膜2をスパッタリング法等によって500Åの厚さ
に被着させた後、その上に、薄膜トランジスタのソー
ス,ドレイン電極となるCr等の第1の金属膜3をスパッ
タリング法または真空蒸着法等によって500Åの厚さに
被着させ、さらにその上に、ソース,ドレインとのコン
タクト層となる第1の半導体膜(n+−a−Si膜)4をプ
ラズマCVD法等によって250Åの厚さに被着させる。次
に、この基板1面に積層した第1の積層膜の上に、レジ
ストマスクB1を形成して、上記第1の積層膜の半導体膜
4と金属膜3と透明導電膜2を順次ドライエッチング法
でエッチングすることにより、この第1の積層膜を、第
1図(b)および第2図に示すように、画素電極aおよ
びこれと連続するソース電極Sの形状と、ドレイン電極
DおよびこれにつながるデータラインDaの形状とにパタ
ーニングする。この時点では、画素電極aおよびソース
電極Sと、ドレイン電極DおよびデータラインDaは、透
明導電膜2と第1の金属膜3と第1の半導体膜4との積
層膜となっているが、画素電極aとデータラインDaは、
最終的には透明導電膜2だけからなる単層膜とされる。
次に、上記レジストマスクB1を剥離してから、第1図
(c)に示すように基板1面にそのほぼ全面にわたっ
て、薄膜トランジスタのチャンネル層となる第2の半導
体膜(i−a−Si膜)5をプラズマCVD法等によって500
Åの厚さに被着させ、その上にSiN等のゲート絶縁膜6
をプラズマCVD法等によって400Åの厚さに被着させると
ともに、さらにその上に、薄膜トランジスタのゲート電
極となるAl等の第2の金属膜7をスパッタリング法また
は真空蒸着法等によって2000Åの厚さに被着させて第2
の積層膜を形成する。次に、この第2の積層膜の上にレ
ジストマスクB2を形成してこの第2の積層膜の金属膜7
とゲート絶縁膜6と半導体膜5を順次ドライエッチング
法でエッチングすることにより、この第2の積層膜を、
第1図(d)および第3図,第4図に示すようにゲート
電極Gおよびこれにつながる制御ラインGaの形状にパタ
ーニングして薄膜トランジスタTを形成するとともに、
この第2の積層膜のパターニングに続いて、前記透明導
電膜2をパターニングして形成された画素電極aの上の
第1の半導体膜4と第1の金属膜3とを順次エッチング
除去して、画素電極aを露出させる。なお、このとき、
第2の積層膜のパターニングによって露出するデータラ
インDa部の第1の半導体膜4と第1の金属膜3もエッチ
ングされ、したがって、ソース電極Sとドレイン電極D
はそれぞれ透明導電膜2と金属膜3とからなる二層膜と
して残されるが、データラインDaは透明導電膜2だけの
単層膜となる。この後は、第1図(e)に示すように、
上記画素電極aと薄膜トランジスタTを形成した基板1
面にそのほぼ全面にわたってポリイミド等の保護絶縁膜
8を被着させ、その上にレジストマスクB3を形成して、
この保護絶縁膜8をドライエッチング法により第1図
(f)に示すようにトランジスタ素子領域とデータライ
ンDaおよび制御ラインGa部分を覆う形状にパターニング
し、この後基板1面に配向膜9を形成する。
すなわち、上記画素電極と薄膜トランジスタの形成方
法は、基板1面に、画素電極となる透明導電膜2と、ソ
ース,ドレイン電極となる第1の金属膜3と、ソース,
ドレインとのコンタクト層となる第1の半導体膜4とを
順次積層して、この第1の積層膜をパターニングするこ
とにより、画素電極aおよびこれと連続するソース電極
Sと、ドレイン電極DおよびデータラインDaとを同時に
形成し、この後、チャンネル層となる第2の半導体膜5
と、ゲート絶縁膜6と、ゲート電極となる第2の金属膜
7とを順次積層して、この第2の積層膜をパターニング
することにより、チャンネル層と、ゲート絶縁膜6と、
ゲート電極Gとを同時に形成するとともに、上記第2の
積層膜のパターニング時に、画素電極a上の第1の半導
体膜4と第1の金属膜3とを除去して画素電極aを露出
させるようにしたものであり、この方法によれば、画素
電極aと、薄膜トランジスタTのソース電極Sおよびド
レイン電極Dとを同時に形成しているために、基板1面
の被着膜をパターニングするエッチングは、第1図
(a)に示した第1の積層膜のエッチングと、第1図
(c)に示した第1の積層膜および第1の半導体膜4と
第1の金属膜3とのエッチングと、第1図(e)に示し
た保護絶縁膜8のエッチングとの3回だけでよく、した
がって、画素電極と薄膜トランジスタとを別工程で形成
している従来の方法(エッチング工程4回)に比べて工
程数を少なくすることができるから、量産化および低コ
スト化をはかることができる。
なお、上記第1の実施例では、第2の積層膜のパター
ニング時に、この第2の積層膜のパターニングによって
露出するデータラインDa部の第1の半導体膜4と第1の
金属膜3もエッチングされるために、データラインDaが
透明導電膜2だけの単層膜となってしまうが、次に説明
する第2の実施例によれば、データラインDaを透明導電
膜2と金属膜3との二層膜として、データラインDaの抵
抗値を下げてやることができる。
すなわち、第5図〜第7図は本発明の第2の実施例を
示したもので、この実施例では、画素電極と薄膜トラン
ジスタとを次のようにして形成する。
まず、第5図(a)〜第5図(c)に示すように、前
述した第1の実施例と同様にして、基板1面に、画素電
極となる透明導電膜2と、ソース,ドレイン電極となる
第1の金属膜3と、ソース,ドレインとのコンタクト層
となる第1の半導体膜4とを順次積層し、この第1の積
層膜を、画素電極aおよびこれと連続するソース電極S
の形状と、ドレイン電極DおよびデータラインDaの形状
とにパターニングした後、その上に基板ほぼ全面にわた
って、チャンネル層となる第2の半導体膜5と、ゲート
絶縁膜6と、ゲート電極となる第2の金属膜7とを順次
積層して第2の積層膜を形成する。次に、この第2の積
層膜の上にレジストマスクB2を形成してこの第2の積層
膜の金属膜7とゲート絶縁膜6と半導体膜5を順次エッ
チングすることにより、この第2の積層膜を、第5図
(d)および第6図,第7図に示すようにゲート電極G
およびこれにつながる制御ラインGaの形状にパターニン
グして薄膜トランジスタTを形成するとともに、この第
2の積層膜のパターニングに続いて、前記透明導電膜2
をパターニングして形成された画素電極aの上の第1の
半導体膜4を、その下の第1の金属膜3を露出させるま
でエッチング除去して、まず透明導電膜2と金属膜3と
の二層膜からなるデータラインDaを完成する。なお、こ
の時点では画素電極aの上にも第1の金属膜3が残って
いる。次に、第5図(e)に示すように、上記画素電極
aと薄膜トランジスタTを形成した基板1面にそのほぼ
全面にわたってポリイミド等の保護絶縁膜8を被着さ
せ、その上にレジストマスクB3を形成して、この保護絶
縁膜8を第1図(f)に示すようにトランジスタ素子領
域とデータラインDaおよび制御ラインGa部分を覆う形状
にパターニングするとともに、続けて画素電極aの上の
第1の金属膜3をエッチング除去して画素電極aを露出
させ、この後基板1面に配向膜9を形成する。
しかして、上記第2の実施例においても、画素電極a
と、薄膜トランジスタTのソース電極Sおよびドレイン
電極Dとを同時に形成しているために、基板1面の被着
膜をパターニングするエッチングは、第5図(a)に示
した第1の積層膜のエッチングと、第5図(c)に示し
た第1の積層膜および第1の半導体膜4とのエッチング
と、第5図(e)に示した保護絶縁膜8と画素電極a上
の第iの金属膜3とのエッチングとの3回だけでよく、
したがって、第1の実施例と同様に工程数を少なくして
量産化および低コスト化をはかることができるし、また
この実施例によれば、第2の積層膜のパターニング時に
は第1の半導体膜4だけをエッチング除去して第1の金
属膜3は残しておき、第2の積層膜のパターニング後
に、画素電極a上の第1の金属膜3を除去して画素電極
aを露出させるようにしているから、データラインDaを
透明導電膜2と金属膜3との二層膜として、データライ
ンDaの抵抗値を下げてやることができる。
〔発明の効果〕
本発明の画素電極と薄膜トランジスタの形成方法によ
れば、画素電極と、薄膜トランジスタのソース電極およ
びドレイン電極とを同時に形成することができ、したが
って、画素電極と薄膜トランジスタとを別工程で形成し
ている従来の方法に比べて工程数を少なくすることがで
きるから、量産化および低コスト化をはかることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の第1の実施例を示したもの
で、第1図は画素電極と薄膜トランジスタの形成工程
図、第2図は第1図(b)の平面図、第3図は第1図
(d)の平面図、第4図は第3図のIV−IV線に沿う断面
図である。第5図〜第7図は本発明の第2の実施例を示
したもので、第5図は画素電極と薄膜トランジスタの形
成工程図、第6図は第5図(d)の平面図、第7図は第
6図のVII−VII線に沿う断面図である。第8図は従来の
画素電極と薄膜トランジスタの形成工程図である。 1…基板、2…透明導電膜、a…画素電極、3…第1の
金属膜、S…ソース電極、D…ドレイン電極、Da…デー
タライン、4…第1の半導体膜、5…第2の半導体膜、
6…ゲート絶縁膜、7…第2の金属膜、G…ゲート電
極、Ga…制御ライン、T…薄膜トランジスタ、8…保護
絶縁膜、9…配向膜、B1,B2,B3…レジストマスク。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板一面のほぼ全面上に、透明導電膜と、
    第1金属膜と、コンタクト層とを順次積層して第1の積
    層膜を形成し、前記透明導電膜の側壁と、前記第1金属
    膜の側壁と、前記コンタクト層の側壁とが露出しかつこ
    れら側壁が前記基板面に対し実質的に重なるように、こ
    の第1の積層膜を、画素電極、ドレイン電極、及びデー
    タラインの形状にパターニングする第1パターニング工
    程と、 前記第1の積層膜の上に、前記コンタクト層と同種の材
    料を含む半導体膜と、ゲート絶縁膜と、第2金属膜とを
    順次積層して第2の積層膜を形成し、この第2の積層膜
    をゲート電極の形状にパターニングするとともに、パタ
    ーニングされた前記半導体層と重なる前記コンタクト層
    を残して前記コンタクト層を除去する第2パターニング
    工程と、 前記第1金属膜上及び前記第2金属膜上に絶縁膜を被膜
    し、前記データラインの前記第1金属膜を残すとともに
    前記透明導電膜の一部を露出するように、前記第1金属
    膜及び前記絶縁膜をパターニングする第3パターニング
    工程と、 露出した前記透明導電膜上に配向膜を形成する配向膜形
    成工程と、 を有することを特徴とする画素電極と薄膜トランジスタ
    の形成方法。
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