JP3600112B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ(以下、「TFT:Thin Film Transistor」と呼ぶ。)を形成したアクティブマトリクス基板を用いて液晶を駆動する液晶表示装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のTFTを用いた液晶表示装置は、図9(a)(b)に示すように、ガラス等の絶縁性基板101上に、ゲート信号入力端子102a及びゲート電極102bが一体に形成されたゲート配線102と、補助容量配線104と、この補助容量配線104に接続される補助容量電極104b及び補助容量信号入力端子104aとが設けられている。
【0003】
そして、これらの上層には、ゲート絶縁膜107を介して非晶質シリコン半導体層からなるia−Si層108aと、このia−Si層108aとソース電極109b及びドレイン電極110間とにオーミック接続を実現するためにリン(P)等の不純物を添加した非晶質シリコン半導体層であるn+ a−Si層108bとを形成する。
【0004】
次いで、上記の半導体であるia−Si層108a及びn+ a−Si層108bの上に図示しないAl/Ti等の多層構造膜を被着した後、ソース電極109b、ドレイン電極110、及びそのバス配線であるソース配線109を形成する。さらに、上記ソース配線109、このソース配線109と一体のソース電極109bとソース信号入力端子109c、ドレイン電極110によりTFT111を形成する。
【0005】
次いで、ソース配線109及びTFT111を保護するSiN等の絶縁性膜からなる保護膜層112と、絶縁性のある感光性のアクリル系樹脂等からなる樹脂絶縁膜113を順次積層することによって、2層構造からなる保護層を形成する。
【0006】
次に、上記感光性のアクリル系樹脂等からなる樹脂絶縁膜113を露光工程にて所定のマスクを使って感光させ、現像工程を経ることにより樹脂絶縁膜113にコンタクトホール115を形成し、このとき同時に、ソース信号入力端子109c、ゲート信号入力端子102a、補助容量信号入力端子104a上の樹脂絶縁膜113を除去する。
【0007】
以上のようにパターニングされた樹脂絶縁膜113をエッチング処理時のマスクとして用いることにより、上記コンタクトホール115の基底部の保護膜層112と前記ソース信号入力端子109c、ゲート信号入力端子102a、補助容量信号入力端子104a上の保護膜層112を同時に除去する。
【0008】
続いて、同様にパターニングされた樹脂絶縁膜113をエッチング処理時のマスクとして用いて、ゲート信号入力端子102a、補助容量信号入力端子104a上のゲート絶縁膜107bを除去する。
【0009】
次に、樹脂絶縁膜113に設けられたコンタクトホール115内、及び樹脂絶縁膜113の表面に渡って形成された液晶に電圧を印加するための画素表示電極114が形成され、コンタクトホール115の基底部のドレイン電極110に対して電気的接続を行う。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶表示装置の製造方法では、マスクとなる樹脂絶縁膜113と保護膜層112とのエッチング速度が、
樹脂絶縁膜113のエッチング速度<保護膜層112のエッチング速度
の関係であり、かつ、ドレイン電極110のエッチング速度が保護膜層112の1/10以下である場合、ゲート信号入力端子102a及び補助容量信号入力端子104a部分のゲート絶縁膜107をエッチングしている間にコンタクトホール115内部のエッチングは、下方向への進行が止まり、横方向へのエッチングが進み、上記保護膜層112が樹脂絶縁膜113の裏面側までエッチングされて逆テーパー形状117を生じる。
【0011】
この結果、このような状態では、その後に形成する画素表示電極114が段切れしてしまい、画素表示電極114における電気的な接続ができなくなってしまうという問題が生じる。
【0012】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、画素表示電極に段切れが生じて、画素表示電極に断線が生じることを回避し得る液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記課題を解決するために、画素へのスイッチングのためにソース電極及びドレイン電極を備える薄膜トランジスタを形成し、その上に保護膜層及び樹脂絶縁膜を積層し、この樹脂絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールの下方の上記保護膜層をエッチング処理して除去し、このコンタクトホールの領域に液晶に電圧を印加するための画素表示電極を上記ドレイン電極に接触させて形成する液晶表示装置の製造方法において、上記コンタクトホールの領域におけるドレイン電極に下層を臨ませる貫通孔又は切り欠き部を形成する一方、上記薄膜トランジスタを形成すべく第一の島状半導体層を形成する際に、コンタクトホールの領域においても第二の島状半導体層を形成することを特徴としている。
【0014】
上記の発明によれば、液晶表示装置を製造する際には、先ず、画素へのスイッチングのためにソース電極及びドレイン電極を備える薄膜トランジスタを形成する。次いで、その上に保護膜層及び樹脂絶縁膜を積層し、この樹脂絶縁膜にコンタクトホールを形成する。その後、このコンタクトホールの下方の上記保護膜層をエッチング処理して除去し、このコンタクトホールの領域に液晶に電圧を印加するための画素表示電極を上記ドレイン電極に接触させて形成する。
【0015】
ここで、従来においては、コンタクトホールの下方の保護膜層をエッチング処理する際に、その下側にあるドレイン電極にてエッチングの進行が止まり、横方向にエッチング方向が移動することにより、保護膜層がコンタクトホールの領域を越えてエッチングされることになっていた。
【0016】
そして、その結果、このコンタクトホールに上から画素表示電極を堆積させた場合に、コンタクトホールの基底部において、堆積導電材が保護膜層領域で分散されるので、画素表示電極に段切れが生じて、画素表示電極における電気的な接続ができなくなってしまうという問題点を有していた。
【0017】
しかし、本発明では、コンタクトホールの領域におけるドレイン電極に下層を臨ませる貫通孔又は切り欠き部を形成しておく。そして、その後、薄膜トランジスタを形成すべく第一の島状半導体層を形成する際に、コンタクトホールの領域においても第二の島状半導体層を形成する。なお、この第二の島状半導体層は、ダミーとして形成するものである。
【0018】
すなわち、薄膜トランジスタを形成すべく第一の島状半導体層を形成する際に、コンタクトホールの領域においても第二の島状半導体層を形成することによって、保護膜層をエッチング処理する際に、コンタクトホール基底部には、上側から順に、保護膜層と、貫通孔又は切り欠き部が形成されたドレイン電極と、第二の島状半導体層とが積層されていることになる。
【0019】
したがって、保護膜層をエッチング処理すると、先ず、保護膜層がエッチングされ、次いで、エッチングの方向はエッチングされ易い第二の島状半導体層に向かうので、保護膜層の横方向へのエッチングが回避され、順テーパーとなる。
【0020】
そのため、エッチング処理した後に、画素表示電極の導電材を堆積させたときに、導電材が段切れすることがない。
【0021】
この結果、画素表示電極に段切れが生じて、画素表示電極に断線が生じることを回避し得る液晶表示装置の製造方法を提供することができる。
【0022】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記課題を解決するために、絶縁性基板上に、ゲート線と、このゲート線に接続されるゲート電極と、補助容量線と、この補助容量線に接続される補助容量電極とを形成する工程と、上記ゲート線、ゲート電極、補助容量線及び補助容量電極の各上にゲート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第一の島状半導体層を形成するとともに、このとき同時に、補助容量電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第二の島状半導体層を形成する工程と、上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層に対して、各一端がそれぞれ積層されるソース電極及びドレイン電極とこのソース電極に接続されるソース線とを形成するとともに、このドレイン電極を上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層に対してもその他端が積層されるように形成しかつそのときその他端には貫通孔又は切り欠き部を形成する工程と、上記貫通孔又は切り欠き部を有するドレイン電極をマスクとして、上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し除去する工程と、上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層におけるn+ a−Si層のエッチング処理と同時に、上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層の上に各一端がそれぞれ積層されたソース電極及びドレイン電極をマスクとして、この第一の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し分離する工程と、上記基板上の全面に保護膜層を形成する工程と、上記保護膜層上に樹脂絶縁膜を形成する工程と、上記樹脂絶縁膜に、上記補助容量電極の上方におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンが横切るようにコンタクトホールを形成し、このとき同時に、ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の樹脂絶縁膜を除去する工程と、上記パターンニングされた樹脂絶縁膜と上記コンタクトホール内におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンとをエッチングマスクとして、上記ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の保護膜層と、コンタクトホール基底部の保護膜層とを同時にエッチング除去する工程と、上記ゲート信号入力端子及び補助容量信号入力端子上のゲート絶縁膜をエッチングして上記ゲート信号入力端子上のゲート絶縁膜を除去するとともに、このとき同時に、上記ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部とコンタクトホールとによって囲まれる領域に露出した上記第二の島状半導体層のia−Si層を同時にエッチングする工程と、からなることを特徴としている。
【0023】
上記の発明によれば、液晶表示装置を製造する工程は、ゲート線と、このゲート線に接続されるゲート電極と、補助容量線と、この補助容量線に接続される補助容量電極とを形成する工程と、上記ゲート線、ゲート電極、補助容量線及び補助容量電極の各上にゲート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第一の島状半導体層を形成するとともに、このとき同時に、補助容量電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第二の島状半導体層を形成する工程と、上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層に対して、各一端がそれぞれ積層されるソース電極及びドレイン電極とこのソース電極に接続されるソース線とを形成するとともに、このドレイン電極を上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層に対してもその他端が積層されるように形成しかつそのときその他端には貫通孔又は切り欠き部を形成する工程と、上記貫通孔又は切り欠き部を有するドレイン電極をマスクとして、上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し除去する工程と、上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層におけるn+ a−Si層のエッチング処理と同時に、上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層の上に各一端がそれぞれ積層されたソース電極及びドレイン電極をマスクとして、この第一の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し分離する工程と、上記基板上の全面に保護膜層を形成する工程と、上記保護膜層上に樹脂絶縁膜を形成する工程と、上記樹脂絶縁膜に、上記補助容量電極の上方におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンが横切るようにコンタクトホールを形成し、このとき同時に、ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の樹脂絶縁膜を除去する工程と、上記パターンニングされた樹脂絶縁膜と上記コンタクトホール内におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンとをエッチングマスクとして、上記ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の保護膜層と、コンタクトホール基底部の保護膜層とを同時にエッチング除去する工程と、上記ゲート信号入力端子及び補助容量信号入力端子上のゲート絶縁膜をエッチングして上記ゲート信号入力端子上のゲート絶縁膜を除去するとともに、このとき同時に、上記ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部とコンタクトホールとによって囲まれる領域に露出した上記第二の島状半導体層のia−Si層を同時にエッチングする工程とからなっている。
【0024】
したがって、樹脂絶縁膜のコンタクトホールの内側に、このコンタクトホールを横切るようにドレイン電極に貫通孔又は切り欠き部を形成し、ドレイン電極とその下層のゲート絶縁膜との間に第二の島状半導体層を形成しておくことによって、この第二の島状半導体層は、保護膜層とドレイン電極とのエッチング選択性の中間の性質を有しているので、エッチングは下方の第二の島状半導体層に進み、横方向に広がることがない。
【0025】
このため、エッチング処理によって、コンタクトホール基底部には、順テーパー形状が得られるので、画素表示電極をコンタクトホール内及び樹脂絶縁膜の表面にかけて形成した場合に、画素表示電極がコンタクトホール内で段切れすることが防止できる。
【0026】
この結果、画素表示電極に段切れが生じて、画素表示電極に断線が生じることを回避し得る液晶表示装置の製造方法を提供することができる。
【0027】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載の液晶表示装置の製造方法において、コンタクトホール内部のドレイン電極に形成される貫通孔又は切り欠き部は、少なくとも一部がコンタクトホールの領域よりも側方に延びて形成されることを特徴としている。
【0028】
上記の発明によれば、コンタクトホール内部のドレイン電極に形成される貫通孔又は切り欠き部は、少なくとも一部がコンタクトホールの領域よりも側方に延びて形成される。
【0029】
このため、ドレイン電極と第二の島状半導体層との間で逆テーパーのエッチングが発生したとしても、樹脂絶縁膜と第二の島状半導体層との間に、樹脂絶縁膜よりも第二の島状半導体層のエッチング速度が遅い関係が成り立てば、順テーパーが形成され、ここからドレイン電極と画素表示電極との間の電気的接続が確保されることから、同様に、段切れすることを防止することができる。
【0030】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、上記課題を解決するために、上記記載の液晶表示装置の製造方法において、ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のエッジとコンタクトホールのエッジとによって囲まれる領域に露出した第二の島状半導体層のia−Si層と、ゲート信号入力端子及びソース信号入力端子側領域のゲート絶縁膜とは、各エッチング速度の比と各膜厚との比が略同じであることを特徴としている。すなわち、(第二の島状半導体層エッチング速度/ゲート絶縁膜エッチング速度)≒(第二の島状半導体層の膜厚/ゲート絶縁膜の膜厚)となっていることを特徴としている。
【0031】
上記の発明によれば、ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のエッジとコンタクトホールのエッジとによって囲まれる領域に露出した第二の島状半導体層のia−Si層と、ゲート信号入力端子及びソース信号入力端子側領域のゲート絶縁膜とは、各エッチング速度の比と各膜厚との比が略同じである。すなわち、(第二の島状半導体層エッチング速度/ゲート絶縁膜エッチング速度)≒(第二の島状半導体層の膜厚/ゲート絶縁膜の膜厚)となっている。
【0032】
この結果、第二の島状半導体層下のゲート絶縁膜がアンダーエッチングとなるので、ゲート絶縁膜がエッチングされて画素表示電極と補助容量電極との間でリークすることによる輝点の発生を防止することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図1ないし図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0034】
本実施の形態の液晶表示装置は、図1(a)(b)に示すように、画素へのスイッチングのためにソース電極9b及びドレイン電極10を備える薄膜トランジスタ(以下、「TFT:Thin Film Transistor」)という)11を形成し、その上に保護膜層12及び樹脂絶縁膜13を積層し、この樹脂絶縁膜13にコンタクトホール15を形成した後、このコンタクトホール15の下方の保護膜層12をエッチング処理して除去し、このコンタクトホール15の領域に液晶に電圧を印加するための画素表示電極14を上記ドレイン電極10に接触させて形成したものである。
【0035】
そして、特に、本実施の形態の液晶表示装置は、画素表示電極14の製造時に発生する断線を防止するために、図2(a)(b)にも示すように、上記コンタクトホール15の領域におけるドレイン電極10に下層を臨ませる切り欠き部16を形成する一方、前記TFT11を形成すべくTFT部島状半導体層8を形成する際に、コンタクトホール15の領域においてもダミーとしてホール部島状半導体層20を形成したものとなっている。
【0036】
上記の液晶表示装置の製造方法について説明する。
【0037】
先ず、図3(a)(b)(c)(d)に示すように、先ず、洗浄したガラス等の絶縁性基板1上にTi、Al、Cr等の金属薄膜をスパッタリング法等にて成膜し、これを例えばフォトリソ工程において、レジスト塗布工程、露光工程、現像工程を経てレジストパターンを作製した後、ドライ又はウエットエッチングをすることによってパターン形成する。
【0038】
次いで、ゲート電極2bと、このゲート電極2bに接続されたゲート線としてのゲート配線2(図1(a)参照)と、このゲート配線2に接続されたゲート信号入力端子2aと、補助容量電極4bと、この補助容量電極4bに接続された補助容量線としての補助容量配線4(図1(a)参照)と、この補助容量配線4に接続された補助容量入力端子としての補助容量信号入力端子4a(図1(a)参照)とを形成する。
【0039】
次に、図4(a)(b)(c)(d)に示すように、P−CVD法でSiH4 、NH3 、N2 ガスを使用し、SiNx からなるゲート絶縁膜7を絶縁性基板1上の全面に形成する。
【0040】
ここで、図4(a)(b)及び図1(a)(b)に示すように、に示すように、ゲート絶縁膜7の端子部域ではゲート絶縁膜端子部7bとなる。このため、ゲート絶縁膜7は、駆動回路入力端子部域であるゲート信号入力端子2a、前記補助容量信号入力端子4a、及び前記ソース信号入力端子9c上にもゲート絶縁膜端子部7bとして残存している。
【0041】
さらに、図4(c)に示すように、その上に同じくP−CVD法にて真性アモルファスシリコンであるia−Si層としてのia−Si膜8a、及びオーミツクコンタクト層であるリン(P)をドーピングしたn+ a−Si層としてのn+ a−Si膜8bを成膜する。
【0042】
このとき、原料ガスとしてia−Si膜8aは、SiH4 又はH2 を使用する。一方、n+ a−Si膜8bは、PH3 ガスが0.5%混在しているSiH4 、H2 ガスを使用する。
【0043】
上記のように成膜したia−Si膜8a及びn+ a−Si膜8bをフォトリソグラフィー法等の方法で、ゲート電極2bと重なるようにia−Si膜8a及びn+ a−Si膜8bからなる第一の島状半導体層としてのTFT部島状半導体層8にパターン形成するのと同時に、図4(d)に示すように、補助容量電極4b上にゲート絶縁膜7を介してその一部が重畳するようにアモルファスシリコンからなる第二の島状半導体層としてのホール部島状半導体層20を形成する。
【0044】
次に、図5(a)(b)(c)(d)に示すように、スパッタリング法等によりTi、Al、Cr等の金属薄膜を基板全面に形成し、フォトリソグラフィー法を経て上記TFT部島状半導体層8にその一端が重畳するドレイン電極10と、ソース電極9bと、このソース電極9bに接続されるソース配線9と、さらに、このソース配線9に接続されるソース信号入力端子9cとが形成される。これら、ソース配線9、このソース配線9と一体のソース電極9bとソース信号入力端子9c及びドレイン電極10によりTFT11が形成される。
【0045】
このとき、図2(a)(b)に示すように、ドレイン電極10はその他端が前記補助容量電極4b上のホール部島状半導体層20と重なり、かつドレイン電極10はホール部島状半導体層20と重なる部分に切り欠き部16が設けられ、ドレイン電極10は、ホール部島状半導体層20に一部重なった状態で切り欠き部16の形状とすることによりホール部島状半導体層20の一部が露出する形状でパターニングされる。なお、本実施の形態では、ドレイン電極10には切り欠き部16が形成されているが、必ずしもこれに限らず、例えば、下層を臨める貫通孔にて形成することも可能である。
【0046】
次に、図5(a)(b)(c)(d)に示すように、補助容量電極4b上の切り欠き部16又は貫通孔状パターンを備えたドレイン電極10から露出したホール部島状半導体層20のn+ a−Si膜8b部分をエッチング処理して除去するのと同時に、図5(d)に示すように、補助容量電極4bの上方のホール部島状半導体層20とその一端が重なり合うように形成されたドレイン電極10をマスクとして、ホール部島状半導体層20のn+ a−Si膜8bをエッチング処理し分離する。
【0047】
続いて、図6(a)(b)(c)(d)に示すように、P−CVD法でSiH4 、NH3 、N2 ガスを使用し、SiNx からなる第1の保護膜である保護膜層12を図5(a)(b)(c)(d)に示す状態の基板上の全面に形成する。
【0048】
上記保護膜層12上には絶縁性のある感光性アクリル系樹脂からなる樹脂絶縁膜13がスピンコート法等により全面に塗布された後、露光装置を用いてマスクの所定のパターンに応じた領域を感光させ、現像工程において該感光領域の樹脂絶縁膜13を除去する。
【0049】
これによって、樹脂絶縁膜13には、ゲート信号入力端子2a、補助容量信号入力端子4a、ソース信号入力端子9c及びドレイン電極10の各上のみが除去されたパターンであるコンタクトホール15が形成され、次いで、図6(d)に示すように、加熱処理等の処理を行ってこの樹脂絶縁膜13を硬化させる。
【0050】
ここで、図2(a)に示すように、ドレイン電極10には、前述した通り、切り欠き部16が設けられており、このドレイン電極10はコンタクトホール15を横切るような位置関係に配置される。
【0051】
また、コンタクトホール15内の側面とドレイン電極10の切り欠き部16のエッジによって囲まれる領域は、ホール部島状半導体層20が露出した構造としている。
【0052】
さらに、コンタクトホール15の面積に占める露出したホール部島状半導体層20の面積は1/3〜2/3程度が望ましく、大き過ぎるとドレイン電極10は補助容量キャパシターを兼ねているため、ホール部島状半導体層20のエッチング後の覆り膜厚のばらつきにより完成した液晶表示装置の表示品位を損なう。
【0053】
また、小さすぎると本来の効果を得ることができなくなり、後述する画素表示電極14で導通をとる際に、図9(b)に示すように、コンタクトホール115の逆テーパー形状117を引き起こし導通不良という問題を生じる。
【0054】
以上のような構成において、例えば、RIEモードのドライエッチャーにてCF4 、O2 混合ガスを使用し、図7(a)(b)(c)(d)に示すように、ソース配線9のソース信号入力端子9c領域の保護膜層12とゲート絶縁膜端子部7bを連続的にエッチングする。このとき同時に、上記コンタクトホール15内もドライエッチングする。
【0055】
上記コンタクトホール15は、補助容量電極4bの上方にゲート絶縁膜7及びホール部島状半導体層20を介して形成されたドレイン電極10上に設けられる。また、ドレイン電極10は切り欠き部16を備え、コンタクトホール15内の基底部のドレイン電極10の切り欠き部16からその一部が露出したホール部島状半導体層20がエッチストッパーとなり、その下のゲート絶縁膜7は残存するが、外部入力端子であるソース信号入力端子9c上の保護膜層12はエッチング除去される。
【0056】
また、図7(a)に示すように、前記ゲート信号入力端子2a上のゲート絶縁膜端子部7bと保護膜層12も同時にエッチング除去される。
【0057】
以上のように、本実施の形態に用いられるTFTアレイ基板においては、図7(a)(b)(d)に示すように、樹脂絶縁膜13と前記ソース配線9に接続されるソース信号入力端子9cとドレイン電極10とが、保護膜層12と前記ゲート絶縁膜端子部7bとをエッチング除去するマスクとなることが大きな特徴の一つである。これによって、マスク枚数を少なくすることができる。
【0058】
すなわち、樹脂絶縁膜13をマスクとして保護膜層12とゲート絶縁膜端子部7bとを同時に、つまり同じマスクパターンによるパターニングが可能となることによって、保護膜層12をエッチングするマクスパターンとゲート絶縁膜端子部7bをエッチングするマクスパターンとが不要となる。つまり、従来では、コンタクトホール15の画素表示電極14が段切れするので実用化ができなかったが、本実施の形態では、樹脂絶縁膜13をマスクとして保護膜層12及びゲート絶縁膜端子部7bの連続エッチングが可能となり、マスク2枚分の削減を図ることができる。
【0059】
また、従来は、図9(a)に示すように、コンタクトホール115内ではドレイン電極110を形成するソース配線109の材料がゲート絶縁膜107の端部領域をエッチングするときに全くエッチングされないため、その上の保護膜層112が急速にサイドエッチングされてしまい、逆テーパー形状117となった。
【0060】
しかし、本実施の形態のように、ドレイン電極10に設けた切り欠き部16からホール部島状半導体層20を露出させておくと、各入力端子部上層のゲート絶縁膜7をエッチングしている間にもコンタクトホール15内ではホール部島状半導体層20がエッチングされるので、図7(d)に示すように、樹脂絶縁膜13への入り込みは最小に抑えられるため、保護膜層12が樹脂絶縁膜13下で順テーパー形状にエッチングできた。
【0061】
最後に、図8(a)(b)(c)(d)に示すように、画素表示電極14となる例えばITO(Indium Tin Oxide:インジウムすず酸化物)等からなる透明導電膜をスパッタリング法等の方法で成膜し、これをフォトリソグラフィ法等の方法でパターン形成してドレイン電極10と接続した画素表示電極14を形成する。なお、画素表示電極14を形成する際の透明導電膜は、必ずしもITOに限らず、例えば、Al、Ag等の非光透過性の導電性膜を用いて反射型の表示電極としても良い。
【0062】
また、図示しないが、以上のように形成されたアクティブマトリクス基板上に配向膜を成膜し、対向電極が形成され、該対向電極上に配向膜が形成されたカラーフィルター基板との間に液晶材を挟装する。
【0063】
以上の製造方法によって、図1(b)に示すように、ドレイン電極10と画素表示電極14とは、コンタクトホール15内の接続部において逆テーパが生じないことから、段切れせずに接続することができた。
【0064】
また、コンタクトホール15を横切る形で切り欠き部16を設けることにより、ドレイン電極10上のコンタクトホール15の外周部で保護膜層12が樹脂絶縁膜13の内側に入り込んだとしても、切り欠き部16から露出したホール部島状半導体層20上のコンタクトホール15のエッジは、ホール部島状半導体層20がゲート絶縁膜端子部7bよりもエッチング速度が遅い(1/3〜1/5)エッチング条件であれば、順テーパー形状となるので、こちらから導通を取ることができるので、信頼性は増している。
【0065】
さらに、ホール部島状半導体層20がゲート絶縁膜端子部7bよりもエッチング速度が遅いエッチング条件であればその下のゲート絶縁膜7の保護も可能となる。
【0066】
このように、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法では、液晶表示装置の製造する際には、先ず、画素へのスイッチングのためにソース電極9b及びドレイン電極10を備えるTFT11を形成する。次いで、その上に保護膜層12及び樹脂絶縁膜13を積層し、この樹脂絶縁膜13にコンタクトホール15を形成する。その後、このコンタクトホール15の下方の保護膜層12をエッチング処理して除去し、このコンタクトホール15の領域に液晶に電圧を印加するための画素表示電極14をドレイン電極10に接触させて形成する。
【0067】
ここで、従来においては、コンタクトホール15の下方の保護膜層12をエッチング処理する際に、その下側にあるドレイン電極10にてエッチングの進行が止まり、横方向にエッチング方向が移動することにより、保護膜層12がコンタクトホール15の領域を越えてエッチングされることになっていた。
【0068】
そして、その結果、このコンタクトホール15に上から画素表示電極14を堆積させた場合に、コンタクトホール15の基底部において、画素表示電極14を形成するための堆積導電材が保護膜層12の領域で段差を乗り越えられないので、画素表示電極14に段切れが生じて、画素表示電極14における電気的な接続ができなくなってしまうという問題点を有していた。
【0069】
しかし、本実施の形態では、コンタクトホール15の領域におけるドレイン電極10に、下層を臨ませる切り欠き部16又は貫通孔を形成しておく。そして、その後、TFT11を形成すべくTFT部島状半導体層8を形成する際に、コンタクトホール15の領域においてもホール部島状半導体層20を形成する。なお、このホール部島状半導体層20は、ダミーとして形成するものである。
【0070】
すなわち、TFT11を形成すべくTFT部島状半導体層8を形成する際に、コンタクトホール15の領域においてもホール部島状半導体層20を形成することによって、保護膜層12をエッチング処理する際に、コンタクトホール15の基底部には、上側から順に、保護膜層12と、切り欠き部16が形成されたドレイン電極10と、ホール部島状半導体層20とが積層されていることになる。
【0071】
したがって、保護膜層12をエッチング処理すると、先ず、保護膜層12がエッチングされ、次いで、エッチングの方向はエッチングされ易いホール部島状半導体層20に向かうので、保護膜層12の横方向へのエッチングが回避され、順テーパーとなる。
【0072】
そのため、エッチング処理した後に、画素表示電極14の導電材を堆積させたときに、導電材が段切れすることがない。
【0073】
この結果、画素表示電極14に段切れが生じて、画素表示電極14に断線が生じることを回避し得る液晶表示装置の製造方法を提供することができる。
【0074】
また、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法では、液晶表示装置を製造する工程は、ゲート配線2と、このゲート配線2に接続されるゲート電極2bと、補助容量配線4と、この補助容量配線4に接続される補助容量電極4bとを形成する工程と、上記ゲート配線2、ゲート電極2b、補助容量配線4及び補助容量電極4bの各上にゲート絶縁膜7を形成する工程と、上記ゲート電極2bの上方にゲート絶縁膜7を介してia−Si膜8aとn+ a−Si膜8bとを積層したTFT部島状半導体層8を形成するとともに、このとき同時に、補助容量電極4bの上方にゲート絶縁膜7を介してia−Si膜8aとn+ a−Si膜8bとを積層したホール部島状半導体層20を形成する工程と、上記ゲート電極2bの上方のTFT部島状半導体層8に対して、各一端がそれぞれ積層されるソース電極9b及びドレイン電極10とこのソース電極9bに接続されるソース線としてのソース配線9とを形成するとともに、このドレイン電極10を上記補助容量電極4bの上方のホール部島状半導体層20に対してもその他端が積層されるように形成しかつそのときその他端には切り欠き部16又は貫通孔を形成する工程と、上記切り欠き部16又は貫通孔を有するドレイン電極10をマスクとして、補助容量電極4bの上方のホール部島状半導体層20のn+ a−Si膜8bをエッチング処理し除去する工程と、補助容量電極4bの上方のホール部島状半導体層20におけるn+ a−Si膜8bのエッチング処理と同時に、ゲート電極2bの上方のTFT部島状半導体層8の上に各一端がそれぞれ積層されたソース電極9b及びドレイン電極10をマスクとして、このTFT部島状半導体層8のn+ a−Si膜8bをエッチング処理し分離する工程と、上記基板上の全面に保護膜層12を形成する工程と、上記保護膜層12の上に樹脂絶縁膜13を形成する工程と、上記樹脂絶縁膜13に、上記補助容量電極4bの上方におけるドレイン電極10の切り欠き部16又は貫通孔のパターンが横切るようにコンタクトホール15を形成し、このとき同時に、ソース信号入力端子9c、ゲート信号入力端子2a及び補助容量信号入力端子4a上の樹脂絶縁膜13を除去する工程と、上記パターンニングされた樹脂絶縁膜13とコンタクトホール15内におけるドレイン電極10の切り欠き部16又は貫通孔のパターンとをエッチングマスクとして、上記ソース信号入力端子9c、ゲート信号入力端子2a及び補助容量信号入力端子4a上の保護膜層12と、コンタクトホール15の基底部の保護膜層12とを同時にエッチング除去する工程と、上記ゲート信号入力端子2a及び補助容量信号入力端子4aの上のゲート絶縁膜7をエッチングして上記ゲート信号入力端子2aの上のゲート絶縁膜7を除去するとともに、このとき同時に、上記ドレイン電極10の切り欠き部16又は貫通孔とコンタクトホール15とによって囲まれる領域に露出したホール部島状半導体層20のia−Si膜8aを同時にエッチングする工程とからなっている。
【0075】
したがって、樹脂絶縁膜13のコンタクトホール15の内側に、このコンタクトホール15を横切るようにドレイン電極10に切り欠き部16又は貫通孔を形成し、ドレイン電極10とその下層のゲート絶縁膜7との間にホール部島状半導体層20を形成しておくことによって、このホール部島状半導体層20は、保護膜層12とドレイン電極10とのエッチング選択性の中間の性質を有しているので、エッチングは下方のホール部島状半導体層20に進み、横方向に進むことがない。
【0076】
このため、エッチング処理によって、コンタクトホール15の基底部には、順テーパー形状が得られるので、画素表示電極14をコンタクトホール15内及び樹脂絶縁膜13の表面にかけて形成した場合に、画素表示電極14がコンタクトホール15内で段切れすることが防止できる。
【0077】
この結果、画素表示電極14に段切れが生じて、画素表示電極14に断線が生じることを回避し得る液晶表示装置の製造方法を提供することができる。
【0078】
また、従来では、コンタクトホール15の画素表示電極14が段切れするので実用化ができなかったが、本実施の形態では、樹脂絶縁膜13をマスクとして保護膜層12及びゲート絶縁膜端子部7bの連続エッチングが可能となり、マスク2枚分の削減を図ることができる。
【0079】
また、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法では、コンタクトホール15内部のドレイン電極10に形成される切り欠き部16又は貫通孔は、少なくとも一部がコンタクトホール15の領域よりも側方に延びて形成される。
【0080】
このため、ドレイン電極10とホール部島状半導体層20との間で逆テーパーのエッチングが発生したとしても、樹脂絶縁膜13とホール部島状半導体層20との間に、樹脂絶縁膜13よりもホール部島状半導体層20のエッチング速度が遅い関係が成り立てば、順テーパーが形成され、ここからドレイン電極10と画素表示電極14との間の電気的接続が確保されることから、同様に、段切れすることを防止することができる。
【0081】
また、本実施の形態の液晶表示装置の製造方法では、ドレイン電極10の切り欠き部16又は貫通孔のエッジとコンタクトホール15のエッジとによって囲まれる領域に露出したホール部島状半導体層20のia−Si膜8aと、ゲート信号入力端子2a及びソース信号入力端子9c側領域のゲート絶縁膜7とは、各エッチング速度の比と各膜厚との比が略同じである。すなわち、(ホール部島状半導体層20のia−Si膜8aのエッチング速度/ゲート絶縁膜7のエッチング速度)≒(ホール部島状半導体層20のia−Si膜8a/ゲート絶縁膜7の膜厚)となっている。
【0082】
この結果、ホール部島状半導体層20の下のゲート絶縁膜7がアンダーエッチングとなるので、ゲート絶縁膜7がエッチングされて画素表示電極14と補助容量電極4bとの間でリークすることによる輝点の発生を防止することができる。
【0083】
【発明の効果】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、以上のように、コンタクトホールの領域におけるドレイン電極に下層を臨ませる貫通孔又は切り欠き部を形成する一方、上記薄膜トランジスタを形成すべく第一の島状半導体層を形成する際に、コンタクトホールの領域においても第二の島状半導体層を形成する方法である。
【0084】
それゆえ、薄膜トランジスタを形成すべく第一の島状半導体層を形成する際に、コンタクトホールの領域においても第二の島状半導体層を形成することによって、保護膜層をエッチング処理する際に、コンタクトホール基底部には、上側から順に、保護膜層と、貫通孔又は切り欠き部が形成されたドレイン電極と、第二の島状半導体層とが積層されていることになる。
【0085】
したがって、保護膜層をエッチング処理すると、先ず、保護膜層がエッチングされ、次いで、エッチングの方向はエッチングされ易い第二の島状半導体層に向かうので、保護膜層の横方向へのエッチングが回避され、順テーパーとなる。
【0086】
そのため、エッチング処理した後に、画素表示電極の導電材を堆積させたときに、導電材が段切れすることがない。
【0087】
この結果、画素表示電極に段切れが生じて、画素表示電極に断線が生じることを回避し得る液晶表示装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【0088】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、以上のように、絶縁性基板上に、ゲート線と、このゲート線に接続されるゲート電極と、補助容量線と、この補助容量線に接続される補助容量電極とを形成する工程と、上記ゲート線、ゲート電極、補助容量線及び補助容量電極の各上にゲート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第一の島状半導体層を形成するとともに、このとき同時に、補助容量電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第二の島状半導体層を形成する工程と、上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層に対して、各一端がそれぞれ積層されるソース電極及びドレイン電極とこのソース電極に接続されるソース線とを形成するとともに、このドレイン電極を上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層に対してもその他端が積層されるように形成しかつそのときその他端には貫通孔又は切り欠き部を形成する工程と、上記貫通孔又は切り欠き部を有するドレイン電極をマスクとして、上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し除去する工程と、上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層におけるn+ a−Si層のエッチング処理と同時に、上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層の上に各一端がそれぞれ積層されたソース電極及びドレイン電極をマスクとして、この第一の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し分離する工程と、上記基板上の全面に保護膜層を形成する工程と、上記保護膜層上に樹脂絶縁膜を形成する工程と、上記樹脂絶縁膜に、上記補助容量電極の上方におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンが横切るようにコンタクトホールを形成し、このとき同時に、ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の樹脂絶縁膜を除去する工程と、上記パターンニングされた樹脂絶縁膜と上記コンタクトホール内におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンとをエッチングマスクとして、上記ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の保護膜層と、コンタクトホール基底部の保護膜層とを同時にエッチング除去する工程と、上記ゲート信号入力端子及び補助容量信号入力端子上のゲート絶縁膜をエッチングして上記ゲート信号入力端子上のゲート絶縁膜を除去するとともに、このとき同時に、上記ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部とコンタクトホールとによって囲まれる領域に露出した上記第二の島状半導体層のia−Si層を同時にエッチングする工程と、からなる方法である。
【0089】
それゆえ、樹脂絶縁膜のコンタクトホールの内側に、このコンタクトホールを横切るようにドレイン電極に貫通孔又は切り欠き部を形成し、ドレイン電極とその下層のゲート絶縁膜との間に第二の島状半導体層を形成しておくことによって、この第二の島状半導体層は、保護膜層とドレイン電極とのエッチング選択性の中間の性質を有しているので、エッチングは下方の第二の島状半導体層に進み、横方向に進むことがない。
【0090】
このため、エッチング処理によって、コンタクトホール基底部には、順テーパー形状が得られるので、画素表示電極をコンタクトホール内及び樹脂絶縁膜の表面にかけて形成した場合に、画素表示電極がコンタクトホール内で段切れすることが防止できる。
【0091】
この結果、画素表示電極に段切れが生じて、画素表示電極に断線が生じることを回避し得る液晶表示装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。
【0092】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、以上のように、上記記載の液晶表示装置の製造方法において、コンタクトホール内部のドレイン電極に形成される貫通孔又は切り欠き部は、少なくとも一部がコンタクトホールの領域よりも側方に延びて形成される方法である。
【0093】
それゆえ、ドレイン電極と第二の島状半導体層との間で逆テーパーのエッチングが発生したとしても、樹脂絶縁膜と第二の島状半導体層との間に、樹脂絶縁膜よりも第二の島状半導体層のエッチング速度が遅い関係が成り立てば、順テーパーが形成され、ここからドレイン電極と画素表示電極との間の電気的接続が確保されることから、同様に、段切れすることを防止することができるという効果を奏する。
【0094】
本発明の液晶表示装置の製造方法は、以上のように、上記記載の液晶表示装置の製造方法において、ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のエッジとコンタクトホールのエッジとによって囲まれる領域に露出した第二の島状半導体層のia−Si層と、ゲート信号入力端子及びソース信号入力端子側領域のゲート絶縁膜とは、各エッチング速度の比と各膜厚との比が略同じである。すなわち、第二の島状半導体層エッチング速度/ゲート絶縁膜エッチング速度≒第二の島状半導体層の膜厚/ゲート絶縁膜の膜厚となっている方法である。
【0095】
それゆえ、第二の島状半導体層下のゲート絶縁膜がアンダーエッチングとなるので、ゲート絶縁膜がエッチングされて画素表示電極と補助容量電極との間でのリークすることによる輝点の発生を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示すものであり、(a)は平面図、(b)は(a)におけるX−X′線断面図である。
【図2】上記液晶表示装置を示すものであり、(a)は図1のD−D′線近傍の平面図、(b)は(a)におけるD−D′線断面図である。
【図3】上記液晶表示装置の製造方法において、絶縁性基板にゲート電極を形成する製造工程を示すものであり、(a)は図1のA−A′線断面図、(b)は図1のB−B′線断面図、(c)は図1のC−C′線断面図、(d)は図1のD−D′線断面図である。
【図4】上記液晶表示装置の製造方法において、TFT部島状半導体層及びホール部島状半導体層を形成するまでの製造工程を示すものであり、(a)は図1のA−A′線断面図、(b)は図1のB−B′線断面図、(c)は図1のC−C′線断面図、(d)は図1のD−D′線断面図である。
【図5】上記液晶表示装置の製造方法において、TFTを形成するまでの製造工程を示すものであり、(a)は図1のA−A′線断面図、(b)は図1のB−B′線断面図、(c)は図1のC−C′線断面図、(d)は図1のD−D′線断面図である。
【図6】上記液晶表示装置の製造方法において、樹脂絶縁膜を形成するまでの製造工程を示すものであり、(a)は図1のA−A′線断面図、(b)は図1のB−B′線断面図、(c)は図1のC−C′線断面図、(d)は図1のD−D′線断面図である。
【図7】上記液晶表示装置の製造方法において、コンタクトホールを形成してエッチング処理するまでの製造工程を示すものであり、(a)は図1のA−A′線断面図、(b)は図1のB−B′線断面図、(c)は図1のC−C′線断面図、(d)は図1のD−D′線断面図である。
【図8】上記液晶表示装置の製造方法において、画素表示電極を形成するまでの製造工程を示すものであり、(a)は図1のA−A′線断面図、(b)は図1のB−B′線断面図、(c)は図1のC−C′線断面図、(d)は図1のD−D′線断面図である。
【図9】従来の液晶表示装置の実施の一形態を示すものであり、(a)は平面図、(b)は(a)におけるY−Y′線断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板
2 ゲート配線(ゲート線)
2a ゲート信号入力端子
2b ゲート電極
4 補助容量配線(補助容量線)
4a 補助容量信号入力端子(補助容量入力端子)
4b 補助容量電極
7 ゲート絶縁膜
7b ゲート絶縁膜端子部
8a ia−Si膜(ia−Si層)
8b n+ a−Si膜(n+ a−Si層)
8 TFT部島状半導体層(第一の島状半導体層)
9 ソース配線(ソース線)
9b ソース電極
9c ソース信号入力端子
10 ドレイン電極
11 TFT(薄膜トランジスタ)
12 保護膜層
13 樹脂絶縁膜
15 コンタクトホール
16 切り欠き部
20 ホール部島状半導体層(第二の島状半導体層)
Claims (4)
- 画素へのスイッチングのためにソース電極及びドレイン電極を備える薄膜トランジスタを形成し、その上に保護膜層及び樹脂絶縁膜を積層し、この樹脂絶縁膜にコンタクトホールを形成した後、このコンタクトホールの下方の上記保護膜層をエッチング処理して除去し、このコンタクトホールの領域に液晶に電圧を印加するための画素表示電極を上記ドレイン電極に接触させて形成する液晶表示装置の製造方法において、
上記薄膜トランジスタを形成すべく第一の島状半導体層を形成する際に、コンタクトホールの領域においてもダミーとして第二の島状半導体層を形成し、
次に、上記第一の島状半導体層にその一端が重なり、上記第二の島状半導体層にその他端が重なるようにドレイン電極を形成し、上記コンタクトホールの領域において、上記第二の島状半導体層に一部重なった状態で上記ドレイン電極の他端に下層を臨ませる貫通孔又は切り欠き部を形成し、
その後、保護膜層及び樹脂絶縁膜を積層し、この樹脂絶縁膜に上記コンタクトホールを形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 絶縁性基板上に、ゲート線と、このゲート線に接続されるゲート電極と、補助容量線と、この補助容量線に接続される補助容量電極とを形成する工程と、
上記ゲート線、ゲート電極、補助容量線及び補助容量電極の各上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
上記ゲート電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第一の島状半導体層を薄膜トランジスタとして形成するとともに、このとき同時に、補助容量電極の上方にゲート絶縁膜を介してia−Si層とn+ a−Si層とを積層した第二の島状半導体層をダミーとして形成する工程と、
上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層に対して、各一端がそれぞれ積層されるソース電極及びドレイン電極とこのソース電極に接続されるソース線とを形成するとともに、このドレイン電極を上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層に対してもその他端が積層されるように形成しかつそのときその他端には下層を臨ませる貫通孔又は切り欠き部を形成する工程と、
上記貫通孔又は切り欠き部を有するドレイン電極をマスクとして、上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し除去する工程と、
上記補助容量電極上方の第二の島状半導体層におけるn+ a−Si層のエッチング処理と同時に、上記ゲート電極上方の第一の島状半導体層の上に各一端がそれぞれ積層されたソース電極及びドレイン電極をマスクとして、この第一の島状半導体層のn+ a−Si層をエッチング処理し分離する工程と、
上記基板上の全面に保護膜層を形成する工程と、
上記保護膜層上に樹脂絶縁膜を形成する工程と、
上記樹脂絶縁膜に、上記補助容量電極の上方におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンが横切るようにコンタクトホールを形成し、このとき同時に、ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の樹脂絶縁膜を除去する工程と、
上記パターンニングされた樹脂絶縁膜と上記コンタクトホール内におけるドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のパターンとをエッチングマスクとして、上記ソース信号入力端子、ゲート入力信号端子及び補助容量入力端子上の保護膜層と、コンタクトホール基底部の保護膜層とを同時にエッチング除去する工程と、
上記ゲート信号入力端子及び補助容量信号入力端子上のゲート絶縁膜をエッチングして上記ゲート信号入力端子上のゲート絶縁膜を除去するとともに、このとき同時に、上記ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部とコンタクトホールとによって囲まれる領域に露出した上記第二の島状半導体層のia−Si層を同時にエッチングする工程と、
からなることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - コンタクトホール内部のドレイン電極に形成される貫通孔又は切り欠き部は、少なくとも一部がコンタクトホールの領域よりも側方に延びて形成されることを特徴とする請求項2記載の液晶表示装置の製造方法。
- ドレイン電極の貫通孔又は切り欠き部のエッジとコンタクトホールのエッジとによって囲まれる領域に露出した第二の島状半導体層のia−Si層と、ゲート信号入力端子及びソース信号入力端子側領域のゲート絶縁膜とは、各エッチング速度の比と各膜厚との比が略同じであることを特徴とする請求項2又は3記載の液晶表示装置の製造方法。
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