薄膜晶体管基板及其制造方法与流程

文档序号:14419928阅读:366来源:国知局
薄膜晶体管基板及其制造方法与流程

本发明涉及将薄膜晶体管(thinfilmtransistor:tft)作为开关器件使用的tft有源矩阵基板(薄膜晶体管基板:下面,称为“tft基板”)及其制造方法。



背景技术:

tft基板被用在例如利用了液晶的显示装置(液晶显示装置)等电气光学装置中。tft等半导体装置具有低消耗电力、薄这样的特征,向平板显示器的应用盛行。

作为液晶显示装置(lcd),存在单纯矩阵型lcd和将tf作为开关器件使用的tft-lcd。特别地,tft-lcd在便携性及显示品质方面比crt(cathode-raytube)、单纯矩阵型lcd优异,在移动计算机、笔记本型个人计算机或者电视机等显示器产品中被广泛地实用化。

通常,tft-lcd具有如下构造的液晶显示面板,即,在具有配置为阵列状的多个tft的tft基板和具有滤色片等的相对基板之间夹持有液晶层。在液晶显示面板的正面侧和背面侧分别设置偏振板,在其中一方的更外侧设置背光灯。通过该构造得到良好的彩色显示。

作为液晶显示装置中的液晶的驱动方式,存在tn(twistednematic)模式、va(verticalalignment)模式等纵向电场方式、和ips(inplaneswitching)模式(“ips”为注册商标)、ffs(fringefieldswitching)模式等横向电场方式。通常,横向电场方式的液晶显示装置与纵向电场方式相比,得到广视角、高精细度、高亮度,在车载用显示仪器、智能手机、手写板等的中小型面板中正在成为主流。

在纵向电场方式的液晶显示面板中,被施加与图像信号相对应的电压的像素电极配置于tft基板,固定于恒定的电位(共通电位)的共通电极配置于相对基板。因此,液晶层的液晶由与液晶显示面板的表面大致垂直的电场驱动。

另一方面,在横向电场方式的液晶显示面板中,像素电极和共通电极两者配置于tft基板,液晶层的液晶由与液晶显示面板的表面大致水平的电场驱动。特别地,在ffs模式的tft基板中,像素电极和共通电极配置为隔着绝缘膜而上下相对。将像素电极和共通电极的哪一者形成于下方均可,但配置于下侧者形成为平板状,配置于上侧(与液晶层接近侧)者形成为具有狭缝的格子状或者具有狭缝的梳齿状。

以往,就液晶显示装置所用的tft基板的开关器件而言,tft的用于形成有源层(沟道层)的半导体膜使用的是非晶硅(a-si)。近年,有源层使用了氧化物半导体的tft的开发盛行。氧化物半导体具有下述优点,即,具有比现有的非晶硅高的迁移率,能够实现小型且高性能的tft。

作为氧化物半导体,主要使用氧化锌(zno)类材料及向氧化锌中添加有氧化镓(ga2o3)及氧化铟(in2o3)的非晶ingazno类材料。这些技术在专利文献1、2及非专利文献1中被公开。

这些氧化物半导体材料通常来说与作为透明导电体的非晶ito(氧化铟(in2o3)+氧化锡(sno2))及非晶inzno(氧化铟(in2o3)+氧化锌(zno))这样的氧化物导电体同样地,具有下述优点,即,能够通过草酸、羧酸等弱酸类溶液进行蚀刻,图案加工容易。

但是,如上所述的氧化物半导体材料有时也会由于在tft的源极电极及漏极电极所使用的通常的金属膜(例如cr、ti、mo、ta、al、cu及它们的合金)的蚀刻加工中使用的酸类溶液而受到蚀刻损伤,使特性劣化。另外,根据氧化物半导体材料的种类,有时会溶于这些酸类溶液。因此,例如,当如专利文献2的图11的(b)部分所公开的那样,形成在由氧化物半导体构成的沟道层之上配置有源极电极及漏极电极的tft(通常来说,被称为背沟道蚀刻(bce)型tft)的情况下,有时会由于在源极电极及漏极电极的加工中使用的酸类溶液而使沟道层受到损伤,使tft特性劣化。并且,在将由源极电极及漏极电极构成的金属膜向氧化物半导体膜(沟道层)之上进行成膜时,有时会由于其界面处的氧化还原反应而使沟道层受到损伤,使tft的特性劣化。

为了解决该问题,想到利用如专利文献3所示的在半导体膜的上层形成有保护绝缘膜的tft构造。根据该tft构造,能够防止由于用于将金属膜加工为源极电极及漏极电极的蚀刻而使氧化物半导体膜受到损伤或消失。该构造的tft通常来说被称为蚀刻处理阻挡或者蚀刻阻挡(es)型tft。

例如,在将诸如zno这样的金属氧化物用于半导体膜的专利文献1的图1及图2中,公开了tn模式的es型tft基板,即,在由金属氧化物构成的半导体膜(沟道层)之上,设置有由氧化硅或者氮化硅构成的沟道保护膜(沟道保护层)。

在这里,在制作像例如专利文献5的图1及图2所公开那样的具有以a-si半导体膜作为沟道层的背沟道蚀刻型tft的tn模式tft基板的情况下,通常来说,能够经由下述共计5次的照相制版工序进行制造,即,(1)栅极电极的形成工序、(2)栅极绝缘膜及沟道层的形成工序、(3)源极电极及漏极电极的形成工序、(4)向保护绝缘膜形成接触孔的接触孔形成工序、(5)像素电极的形成工序。

另外,在像例如专利文献6的图2及图3所公开的那样对具有背沟道蚀刻型tft的ffs-tft基板进行制作的情况下,能够经由下述共计7次的照相制版工序进行制造,即,(1)栅极电极的形成工序、(2)栅极绝缘膜及沟道层的形成工序、(3)源极电极及漏极电极的形成工序、(4)向保护绝缘膜形成接触孔的接触孔形成工序、(5)像素电极的形成工序、(6)向层间绝缘膜形成接触孔的接触孔形成工序、(7)共通电极的形成工序。

但是,为了对具有以氧化物半导体作为沟道层的通常的蚀刻阻挡型tft的tft基板进行制作,要在氧化物半导体膜之上形成保护绝缘膜,因此需要追加至少1次照相制版工序。因此,存在下述问题,即,使生产能力降低,导致制造成本的增加。

另外,以往认为的是,氧化物半导体材料通常来说能带隙大于或等于3ev、具有透光性,因此针对可见光的吸收少、特性难以变化,但像例如非专利文献2等公开的那样,被指出存在下述问题,即,针对短波长区域的可见光,特性劣化。

专利文献1:日本特开2005-77822号公报

专利文献2:日本特开2007-281409号公报

专利文献3:日本特开昭62-235784号公报

专利文献4:日本再表2011/077607号公报

专利文献5:日本特开平10-268353号公报

专利文献6:日本特开2009-151285号公报

非专利文献1:kenjinomura等著,“room-temperaturefabricationoftransparentflexiblethin-filmtransistorsusingamorphousoxidesemiconductors”,nature2004年,第432卷,第488页~第492页非专利文献2:dharampalgosain等著,“instabilityofamorphousindiumgalliumzincoxidethinfilmtransistorsunderlightillumination”,japanesejournalofappliedphysics2009年,第48卷,第03b018-1页~第03b018-5页



技术实现要素:

例如在专利文献4中,提出了使用下述工序对tn模式的蚀刻阻挡型tft基板进行制作的方法,即,(1)栅极电极的形成工序、(2)使用了氧化物半导体的沟道层的形成工序、(3)向保护绝缘膜形成接触孔的接触孔形成工序、(4)像素电极、源极电极及漏极电极的形成工序这共计4次的照相制版工序。此外,在上述(2)的工序和(3)的工序之间,进行用于形成与源极电极连接的源极配线的照相制版工序,有时称为共计5次的照相制版工序。

在通过专利文献4所公开的方法制作出tft基板的情况下,在与tft的源极电极连接的源极配线之下,存在与栅极绝缘膜为相同层的第1绝缘膜和与保护绝缘膜为相同层的第2绝缘膜。另外,在第1绝缘膜的成膜工序和第2绝缘膜的成膜工序之间,进行氧化物半导体膜的蚀刻工序。因此,第1绝缘膜的表面有可能在氧化物半导体膜的蚀刻工序中受到损伤,导致第1绝缘膜和第2绝缘膜的密接力变差。其结果,在液晶显示装置长期使用时,在第1绝缘膜和第2绝缘膜的密接力差的部位容易发生源极配线的断线,存在可靠性降低的问题。

此外,在专利文献4中记载有减少使用了蚀刻阻挡型tft的lcd的照相制版工序的次数的方法,但没有记载在横向电场方式的lcd(特别是ffs-lcd)的制造中减少照相制版工序的次数及制造成本的方法。另外,没有关于防止光射入至氧化物半导体膜的情况下的特性劣化(光劣化)的记载。此外,如果为了防止该情况,试图新设置遮光膜,则照相制版工序的次数增加。

本发明就是为了解决上述这样的问题而提出的,其目的在于提供一种具有如下特性的tft基板及其制造方法,即,就具有蚀刻阻挡型tft的tft基板及横向电场方式的lcd(特别是ffs-lcd)的tft基板而言,在tft的沟道层使用氧化物半导体的情况下,能够防止由背光、外光及它们的散射光引起的沟道层的特性劣化,并且能够防止各层的密接力的降低,另外,抑制照相制版工序的次数的增加。

本发明所涉及的薄膜晶体管基板构成为,在该薄膜晶体管基板以矩阵状排列有多个像素,所述像素具有:栅极电极,其选择性地配置在基板之上;栅极绝缘膜,其将所述栅极电极覆盖;半导体沟道层,其由氧化物半导体膜形成,选择性地配置在所述栅极绝缘膜之上;保护绝缘膜,其配置在所述半导体沟道层之上;第1层间绝缘膜,其以将所述保护绝缘膜和所述半导体沟道层的层叠膜覆盖的方式设置在所述基板之上;源极电极及漏极电极,它们由透明导电膜形成,经过将所述第1层间绝缘膜及所述保护绝缘膜贯通的接触孔,相互分离地与所述半导体沟道层接触;以及像素电极,其是从所述漏极电极延伸出的,所述半导体沟道层处的所述源极电极和所述漏极电极之间的区域形成沟道区域,在俯视观察时,以至少与所述沟道区域重叠的方式在所述保护绝缘膜之上配置有第1遮光膜,在俯视观察时,以与所述半导体沟道层及所述第1遮光膜重叠的方式在所述源极电极之上及所述漏极电极之上配置有第2遮光膜。

发明的效果

根据本发明所涉及的薄膜晶体管基板,成为在通过半导体沟道层的下方的栅极电极进行的遮光的基础上,在半导体沟道层的上方也通过第1、第2遮光膜对半导体沟道层的整个区域进行遮光的构造,因此能够防止由液晶显示装置工作时的背光及外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的结构的俯视图。

图2是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的结构的剖视图。

图3是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的俯视图。

图4是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的剖视图。

图5是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的俯视图。

图6是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的剖视图。

图7是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的俯视图。

图8是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的剖视图。

图9是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的俯视图。

图10是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的剖视图。

图11是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的俯视图。

图12是表示本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造方法的剖视图。

图13是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的结构的俯视图。

图14是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的结构的剖视图。

图15是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的俯视图。

图16是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的剖视图。

图17是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的俯视图。

图18是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的剖视图。

图19是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的剖视图。

图20是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的剖视图。

图21是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的剖视图。

图22是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的剖视图。

图23是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的俯视图。

图24是表示本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造方法的剖视图。

图25是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的结构的俯视图。

图26是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的结构的剖视图。

图27是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图28是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图29是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图30是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图31是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图32是表示本发明所涉及的实施方式2的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图33是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的结构的俯视图。

图34是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的结构的剖视图。

图35是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造方法的俯视图。

图36是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造方法的剖视图。

图37是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造方法的俯视图。

图38是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造方法的剖视图。

图39是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造方法的俯视图。

图40是表示本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造方法的剖视图。

图41是表示本发明所涉及的实施方式3的变形例的tft基板的结构的俯视图。

图42是表示本发明所涉及的实施方式3的变形例的tft基板的结构的剖视图。

图43是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的结构的俯视图。

图44是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的结构的剖视图。

图45是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的俯视图。

图46是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的剖视图。

图47是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的俯视图。

图48是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的剖视图。

图49是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的俯视图。

图50是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的剖视图。

图51是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的俯视图。

图52是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的剖视图。

图53是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的剖视图。

图54是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的俯视图。

图55是表示本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造方法的剖视图。

图56是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的结构的俯视图。

图57是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的结构的剖视图。

图58是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图59是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图60是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图61是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图62是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图63是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图64是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图65是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图66是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图67是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图68是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图69是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图70是表示本发明所涉及的实施方式4的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图71是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的结构的俯视图。

图72是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的结构的剖视图。

图73是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的俯视图。

图74是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的剖视图。

图75是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的俯视图。

图76是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的剖视图。

图77是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的俯视图。

图78是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的剖视图。

图79是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的剖视图。

图80是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的俯视图。

图81是表示本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造方法的剖视图。

图82是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的结构的俯视图。

图83是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的结构的剖视图。

图84是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图85是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图86是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图87是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图88是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图89是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图90是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图91是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图92是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

图93是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的俯视图。

图94是表示本发明所涉及的实施方式5的变形例的tft基板的制造方法的剖视图。

具体实施方式

<实施方式1>

<tft基板的像素的结构>

首先,参照图1及图2,对实施方式1的tft基板100的结构进行说明。此外,本发明涉及的是tft基板,特别是,特征在于像素的结构,因此下面对像素的结构进行说明。图1是表示实施方式1所涉及的像素的平面结构的俯视图,图2是表示图1中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构及像素部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板100,作为在光透过型的tn模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图1所示,tft基板100构成为,多个栅极配线3(扫描信号线)和多个源极配线151(显示信号线)以正交地交叉的方式配置,在两配线的交叉点附近配置有tft,tft的栅极电极2由栅极配线3的一部分构成。即,从栅极配线3分支而向tft的形成区域(tft部)延伸的部分构成栅极电极2。在本实施方式中,将成为栅极电极2的部分的进深及宽度设为,比栅极配线3的宽度大且能够在栅极电极2的上方配置源极电极22及漏极电极23的大小。

如图1所示,栅极配线3配置为在横向(x方向)延伸,源极配线151配置为在纵向(y方向)延伸。此外,源极配线151由下层源极配线15和上层源极配线26构成。

栅极配线3的一个端部与栅极端子4电连接,在栅极端子4经由第1栅极端子部接触孔19而连接有栅极端子引出电极25。此外,栅极端子4使用的是如在后面所说明的那样,由具有遮光性的金属或者合金例如钼(mo)及铝(al)等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金构成的第1导电膜。

另外,下层源极配线15的一个端部与源极端子15t连接,在源极端子15t经由第1源极端子部接触孔20而连接有源极端子引出电极26t。

从源极电极22延伸出的上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15连接,由此源极电极22与下层源极配线15电连接。另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成了光透过型的透过像素电极24。另外,在源极电极22及漏极电极23的区域之上,分别设置有上层遮光膜22b及23b。

此外,由相邻的栅极配线3及相邻的下层源极配线15包围的区域成为像素区域,因此就tft基板100而言,成为像素区域排列为矩阵状的结构。

接下来,使用图2对tft基板100的剖面结构进行说明。如图2所示,tft基板100例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4。

而且,以将栅极电极2及栅极端子4覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。氧化物半导体膜7作为tft的沟道层起作用,因此有时被称为半导体沟道层7。此外,在本实施方式中,半导体沟道层7的平面图案在俯视观察时形成得比栅极电极2的平面图案小,半导体沟道层7的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。

半导体沟道层7例如能够使用氧化锌(zno)类的氧化物半导体、向氧化锌中添加氧化铟(in2o3)及氧化锡(sno2)的inznsno类的氧化物半导体、或者向氧化锌中添加氧化镓(ga2o3)及氧化铟(in2o3)的ingazno类的氧化物半导体等。半导体沟道层7由氧化物半导体构成,由此与半导体沟道层使用非晶硅的现有结构相比,能够提高迁移率。

在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本实施方式中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。而且,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。而且,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。

另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图1所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。

<制造方法>

下面,使用图3~图12对实施方式1的tft基板100的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图1及图2。

首先,使用清洗液或者纯水对玻璃等透明性绝缘基板即基板1进行清洗。在本实施方式中,将厚度0.6mm的玻璃基板作为基板1使用。然后,在清洗后的基板1的一个主面的整个面,对作为栅极电极2、栅极配线3等的材料的第1导电膜进行成型。此外,将设置栅极电极2、栅极配线3等的一方设为基板1的上主面。

作为第1导电膜,例如能够使用铬(cr)、钼(mo)、钛(ti)、铜(cu)、钽(ta)、钨(w)、铝(al)等金属及以这些金属元素为主要成分而添加大于或等于1种其他元素后的合金等。在这里,主要成分的元素是指构成合金的元素中的、含量最多的元素。另外,也可以设为包含大于或等于2个这些金属的层或者合金的层的层叠构造。通过使用这些金属或者合金,从而能够得到电阻率小于或等于50μωcm的低电阻导电膜。在本实施方式中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过包含磷酸、醋酸及硝酸的溶液(phosphoric-acetic-nitricacid:pan药液)进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图3及图4所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(图4中未图示)及栅极端子4。

<第2次照相制版工序>

接下来,通过第2次照相制版工序,以将栅极电极2、栅极配线3及栅极端子4覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠,通过蚀刻而图案化为大致同一形状,由此如图5及图6所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体。该层叠体配置为,俯视观察时的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

下面,更具体地对制造方法进行说明。在本实施方式中,使用化学气相成膜(chemicalvapordeposition:cvd)法,将氮化硅膜(sin)和氧化硅膜(sio)依次形成,由此形成了绝缘膜6。氧化硅膜包含氧(o)原子,因此在通过此后的工序向绝缘膜6之上形成有氧化物半导体膜的情况下,能够抑制由o原子从氧化物半导体膜向绝缘膜6的膜中进行扩散(释放)而产生的影响。另一方面,sio膜针对诸如水分(h2o)、氢(h2)、钠(na)、钾(k)这样的对tft特性造成影响的杂质元素的阻挡性(遮断性)弱。因此,在本实施方式中,设为在sio膜之下设置有阻挡性优异的sin膜的结构。更具体地说,将绝缘膜6设为厚度400nm的sin膜和厚度50nm的sio膜的层叠膜。此外,绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用。

另外,就在绝缘膜6之上形成的氧化物半导体膜而言,在本实施方式中,作为氧化物半导体,使用包含in、ga和zn的氧化物(例如:ingazno)。更具体地说,通过使用in:ga:zn:o的原子组分比为1:1:1:4的ingazno靶材[in2o3·ga2o3·2(zno)]进行的溅射法,形成了ingazno膜。

另外,在本实施方式中,作为第2绝缘膜,使用cvd法而形成了sio膜。使用包含o原子的sio膜的理由在于,为了抑制由来自下层的氧化物半导体膜的膜中的o原子的扩散(释放)造成的影响。在这里,形成有厚度100nm的sio膜。

另外,在本实施方式中,作为第2导电膜,形成有厚度200nm的铝(al)合金膜。作为第2导电膜,并不限定于al合金,使用具有遮光性的金属及合金即可。

在以上述方式层叠于绝缘膜6之上的氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜的层叠体之上涂敷光致抗蚀材料,通过第2次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将其作为掩模,对上述层叠体依次进行蚀刻而图案化。

首先,对第2导电膜(al合金膜)进行蚀刻。第2导电膜(al合金膜)的蚀刻使用了通过包含磷酸、醋酸及硝酸的溶液(phosphoric-acetic-nitricacid:pan药液)进行的湿蚀刻法。在该情况下,氧化物半导体膜由第2绝缘膜覆盖,因此不会受到由蚀刻的药液造成的损伤。

在对第2导电膜进行蚀刻后,接下来对第2绝缘膜(sio膜)进行蚀刻。该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。在这里,进行使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体实施的干蚀刻。通过添加o2气,从而能够抑制在蚀刻时由还原反应对第2绝缘膜之下的氧化物半导体膜造成的损伤。

在对第2绝缘膜进行蚀刻之后,接下来对氧化物半导体膜(ingazno膜)进行蚀刻。该蚀刻使用湿蚀刻法,该湿蚀刻法是使用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的。

然后,将光致抗蚀图案去除。如上所述,图5及图6所示的各层叠体通过同一工序而同时地形成。

<第3次照相制版工序>

接下来,在形成有上述各层叠体的基板1的上主面整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第3次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将其作为掩模,将在tft部形成的沟道区域下层遮光膜9通过使用了pan药液的湿蚀刻法进行图案化。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图7及图8所示,在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。

为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

此外,在第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12的底面露出保护绝缘膜8,但由保护绝缘膜8覆盖的下层的半导体沟道层7不会受到损伤。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。在本实施方式中,由有机树脂材料形成了树脂类绝缘膜。具体地说,例如,将具有感光性的丙烯酸类有机树脂材料通过旋转涂敷法以成为2.0~3.0μm的厚度的方式涂敷在基板1之上而设为层间绝缘膜16。

<第4次照相制版工序>

接下来,通过第4次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如图9及图10所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图10中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。

在本实施方式中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体进行了干蚀刻。通过添加o2气体,从而能够抑制在蚀刻时由还原反应对保护绝缘膜8之下的氧化物半导体膜7造成的损伤。通过该蚀刻,如图9及图10所示,在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7。

另外,第1栅极端子部接触孔19将绝缘膜6也贯通,在其底面露出al合金的栅极端子4,在第1源极配线接触孔10及第1源极端子部接触孔20的底面分别露出al合金的下层源极配线15及源极端子15t,但al合金在使用向六氟化硫(sf6)添加氧(o2)后的气体进行的干蚀刻中不会被蚀刻,因此这些图案会原样残存下来。

此外,作为层间绝缘膜16所使用的树脂类绝缘膜的材料,除了丙烯酸类的有机树脂材料以外,也能够使用烯烃类材料、酚醛树脂类材料、聚酰亚胺类材料及硅氧烷类材料。这些涂敷型的有机绝缘材料的介电常数低,厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度也是容易的,能够将配线电容抑制得低。由此,通过使用这些材料,从而能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

另外,作为层间绝缘膜16,也能够不使用树脂类绝缘膜材料,而使用氮化硅(sin)、氧化硅(sio)等无机类绝缘材料。在使用这些无机类缘材料的情况下,将光致抗蚀图案作为掩模,形成第1源极配线接触孔10、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。另外,也可以将无机类绝缘膜材料和树脂类绝缘膜材料适当组合而使用。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面形成第3导电膜。在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。作为透明导电膜,使用ito(氧化铟(in2o3)和氧化锡(sno2)的混合比例如为90:10(重量%))。在这里,通过溅射法,使用在氩(ar)中包含氢(h)的气体,例如,混合有氢(h2)气或者水蒸气(h2o)等的气体,将厚度100nm的ito膜以非晶状态形成。

<第5次照相制版工序>

然后,在第3导电膜(非晶ito)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第5次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将其作为掩模,将第3导电膜通过蚀刻进行图案化。第3导电膜的蚀刻使用湿蚀刻法,该湿蚀刻法是使用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的。

在将光致抗蚀图案去除后,将基板1整体加热至200℃。通过该加热,非晶ito膜晶体化,成为多晶ito膜。基板温度并不限定于200℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另一方面,高温侧能够由在tft基板形成的层及图案所使用的材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为第3绝缘膜而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可。

通过上述的第3导电膜的图案化,如图11及图12所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24。

在这里,栅极端子引出电极25经由第1栅极端子部接触孔19而与栅极端子4直接连接。另外,源极电极22经由第2源极电极接触孔17而与半导体沟道层7直接连接。另外,上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接。并且,源极配线引出电极26t经由第1源极端子部接触孔20而与源极端子15t直接连接。

接下来,在形成有源极电极22等的基板1的上主面整个面形成第4导电膜。在本实施方式中,作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。在这里,将厚度100nm的al合金膜通过使用了ar气体的溅射法形成。此外,作为第4导电膜,并不限定于al合金,也可以使用具有遮光性的其他金属及合金。

<第6次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第6次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将其作为掩模而将第4导电膜通过蚀刻进行图案化。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液实施的湿蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够仅对上层的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜的消失、电气特性及光学特性的劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图1及图2所示,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

经过以上说明的工序,完成图1及图2所示的tft基板100。此外,在液晶显示面板的组装时,在完成后的tft基板100的表面形成取向膜、衬垫。取向膜是用于使液晶排列起来的膜,由聚酰亚胺等构成。另外,使另行制作出的具有滤色片、相对电极及取向膜等的相对基板与tft基板100贴合。此时,通过衬垫而在tft基板和相对基板之间形成间隙,向该间隙封装液晶,由此形成纵向电场方式的tn模式或者va模式的液晶显示面板。最后,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置。

如以上所述,在实施方式1中,能够通过6次照相制版工序制造具有蚀刻阻挡型tft的tft基板100,该蚀刻阻挡型tft的沟道层使用高性能的氧化物半导体膜。特别地,成为蚀刻阻挡部的保护绝缘膜8是在氧化物半导体膜形成后接着形成的,因此半导体沟道层7几乎不产生由此后的tft制造工序的工艺损伤引起的特性劣化。因此,能够在维持氧化物半导体的高性能特性的状态下作为tft的沟道层使用。

另外,源极配线151成为隔着层间绝缘膜而分别独立地形成的下层源极配线15和上层源极配线26的2层构造,成为所谓的冗余配线。另外,将上层源极配线26经由设置于层间绝缘膜16的多个第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接,因此即使在一个配线断线的情况下,也能够通过另一个配线对功能进行补充。因此,能够减少由源极配线151的断线引起的线状缺陷故障的发生,能够使制造时的成品率及产品的可靠性提高。

并且,将下层源极配线15与氧化物半导体膜及绝缘膜连续地形成,因此能够密接性良好地形成下层源极配线15(第2导电膜),能够减少由密接力不足引起的膜剥离所导致的断线故障的发生。这一点特别是在栅极配线3和下层源极配线15交叉的区域的栅极配线图案之上的台阶部效果明显。

并且,成为在通过半导体沟道层7的下方的栅极电极2进行的遮光的基础上,在半导体沟道层7的上方也通过2层遮光膜对半导体沟道层7的整个区域进行遮光的构造,因此能够防止由液晶显示装置工作时的背光及外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)。

另外,通过将上层遮光膜22b及23b由mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金等的导电膜形成,配置于源极电极22之上及漏极电极23之上的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的形成区域,从而还得到下面的效果。即,第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的侧壁部分别成为源极电极22和上层遮光膜22b的2层构造及漏极电极23和上层遮光膜23b的2层构造,成为所谓的冗余配线。因此,在该侧壁部,即使在源极电极22及漏极电极23断线的情况下,也能够通过由导电膜形成的上层遮光膜22b及23b对导通功能进行补充。因此,能够减少由源极电极22及漏极电极23的断线引起的连接故障的发生,能够使制造时的成品率及产品的可靠性提高。

另外,将沟道区域下层遮光膜9由导电膜形成,与源极电极22及漏极电极23电气分离(不短路),设为电气浮动(浮置)的状态,由此能够得到针对半导体沟道层7的静电屏蔽的效果,能够对由不确定的外部噪声等引起的tft特性的变动进行抑制,因此能够使可靠性提高。

另外,作为层间绝缘膜16(第3绝缘膜),通过使用介电常数低、厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度、对基板1的主面具有平坦化作用的树脂类绝缘膜,从而能够将配线电容抑制得低。由此,能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

此外,在优先实现高开口率化,将透过像素电极24叠放于源极配线之上时,将与透过像素电极24为相同层的上层源极配线26,特别是在下层源极配线15之上冗余地配置的部分,即,相邻的第1源极配线接触孔10间的上层源极配线26省略即可。由此,虽然得不到此前说明的减少由源极配线的断线引起的线状缺陷故障的作用,但成为将透过像素电极24叠放在下层源极配线15之上而不会与上层源极配线26干涉的结构,能够实现更高等级的高开口率化。

<实施方式2>

<tft基板的像素的结构>

首先,参照图13及图14,对实施方式2的tft基板200的结构进行说明。此外,关于与使用图1及图2说明的tft基板100相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

本实施方式提供能够维持实施方式1的tft基板的发明效果,并且减少照相制版工序的次数而高效地进行制造的构造及制造方法。

图13是表示实施方式2所涉及的像素的平面结构的俯视图,图14是表示图13中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构及像素部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板200,作为在光透过型的tn模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图13所示,就tft基板200而言,tft的栅极电极2由栅极配线3的一部分构成。即,从栅极配线3分支而向tft的形成区域(tft部)延伸的部分构成栅极电极2。在本实施方式中,成为栅极电极2的部分的进深及宽度设为,比栅极配线3的宽度大且能够在栅极电极2的上方配置源极电极22及漏极电极23的大小。

栅极配线3的一个端部与栅极端子4电连接,在栅极端子4经由第1栅极端子部接触孔19而连接有栅极端子引出电极25。此外,栅极配线3、栅极端子4使用了如在后面所说明的那样,由具有遮光性的金属或者合金例如钼(mo)及铝(al)等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金构成的第1导电膜。

如图13所示,栅极配线3配置为在横向(x方向)延伸,源极配线151配置为在纵向(y方向)延伸。此外,源极配线151由下层源极配线15和上层源极配线26构成。

另外,下层源极配线15的一个端部与源极端子15t连接,在源极端子15t经由第1源极端子部接触孔20而连接有源极端子引出电极26t。

从源极电极22延伸出的上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15连接,由此源极电极22与下层源极配线15电连接。另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成了透过像素电极24。另外,在源极电极22及漏极电极23的区域之上,分别设置有上层遮光膜22b及23b。

此外,由相邻的栅极配线3及相邻的下层源极配线15包围的区域成为像素区域,因此就tft基板200而言,成为像素区域排列为矩阵状的结构。

接下来,使用图14对tft基板200的剖面结构进行说明。如图14所示,tft基板200例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4。

而且,以将栅极电极2及栅极端子4覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。氧化物半导体膜7作为tft的沟道层起作用,因此有时被称为半导体沟道层7。此外,在本实施方式中,半导体沟道层7的平面图案在俯视观察时形成得比栅极电极2的平面图案小,半导体沟道层7的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。此外,半导体沟道层7的材质与实施方式1中说明的材质相同,与半导体沟道层使用非晶硅的现有结构相比,能够提高迁移率。

在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本实施方式中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。而且,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。另外,沟道区域下层遮光膜9的轮廓与保护绝缘膜8及半导体沟道层7的轮廓相比存在于内侧,在这一点上与实施方式1不同,但这是由制造方法的差异引起的。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。而且,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。此外,源极端子15t(包含下层源极配线15)的轮廓与绝缘膜14及氧化物半导体膜13的轮廓相比存在于内侧,在这一点上与实施方式1不同,但这是由制造方法的差异引起的。

另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图13所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。

<制造方法>

下面,使用图15~图24对实施方式1的tft基板200的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图13及图14。

首先,使用清洗液或者纯水对玻璃等透明性绝缘基板即基板1进行清洗。在本实施方式中,将厚度0.6mm的玻璃基板作为基板1使用。然后,在清洗后的基板1的一个主面的整个面,形成作为栅极电极2、栅极配线3等的材料的第1导电膜。能够作为第1导电膜使用的材质在实施方式1中进行了说明,省略重复的说明。在本实施方式中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图15及图16所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(在图16中未图示)及栅极端子4。

<第2次照相制版工序>

接下来,以将栅极电极2、栅极配线3及栅极端子4覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠,在第2次照相制版工序中,通过使用半曝光掩模的曝光(半曝光)而形成厚度不同的光致抗蚀图案,使用该光致抗蚀图案,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜通过蚀刻进行图案化。由此,如图17及图18所示,在tft部,在栅极电极2的上方得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。在这里,半导体沟道层7的俯视观察时的轮廓配置为与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。

另外,为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

在本实施方式中,在该第2次照相制版工序中,进行使用了被称为“灰色调掩模”或者“半色调掩模”的半曝光掩模的曝光(半曝光),形成厚度不同的光致抗蚀图案,通过利用该光致抗蚀图案,从而图案化为不同的图案形状,因此,原本需要2次的照相制版工序被通用化而进行1次即可。下面,使用图19~图22对第2次照相制版工序进一步进行说明。

在形成有栅极电极2、栅极配线3及栅极端子4的基板1的上主面整个面形成第1绝缘膜。在本实施方式中,使用cvd法,将氮化硅膜(sin)及氧化硅膜(sio)依次形成而设为绝缘膜6(第1绝缘膜)。氧化硅膜包含氧(o)原子,因此在通过此后的工序向绝缘膜6之上形成有氧化物半导体膜的情况下,能够抑制由o原子从氧化物半导体膜向绝缘膜6的膜中进行扩散(释放)而产生的影响。另一方面,sio膜针对诸如水分(h2o)、氢(h2)、钠(na)、钾(k)这样的对tft特性造成影响的杂质元素的阻挡性(遮断性)弱。因此,在本实施方式中,设为在sio膜之下设置有阻挡性优异的sin膜的结构。更具体地说,将绝缘膜6设为厚度400nm的sin膜和厚度50nm的sio膜的层叠膜。此外,绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用。

然后,在绝缘膜6之上形成作为沟道层的材料的氧化物半导体膜7。在本实施方式中,作为氧化物半导体,使用包含in、ga和zn的氧化物(例如:ingazno)。更具体地说,通过使用in:ga:zn:o的原子组分比为1:1:1:4的ingazno靶材[in2o3·ga2o3·2(zno)]进行的溅射法,形成了ingazno膜。

接下来,在氧化物半导体膜7之上形成绝缘膜8(第2绝缘膜)。在本实施方式中,作为绝缘膜8,使用cvd法而形成了sio膜。使用包含o原子的sio膜的理由在于,为了抑制由来自下层的氧化物半导体膜7的膜中的o原子的扩散(释放)产生的影响。在这里,形成有厚度100nm的sio膜。

接下来,在绝缘膜8之上形成导电膜9(第2导电膜)。在本实施方式中,作为导电膜9,形成了厚度200nm的铝(al)合金膜。作为第2导电膜,并不限定于al合金,使用具有遮光性的金属及合金即可。

经过以上的工序,如图19所示,在绝缘膜6之上得到层叠有氧化物半导体膜7、绝缘膜8及导电膜9的层叠体。

在通过以上方式得到的层叠体之上涂敷光致抗蚀材料,通过第2次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将其作为掩模,将上述层叠膜依次蚀刻而进行图案化。

在这里形成的光致抗蚀图案如图20所示,是在半导体沟道层7的形成区域形成的光致抗蚀图案pr1、下层源极配线15及在源极端子15t的形成区域形成的光致抗蚀图案pr2。但是,在形成光致抗蚀图案pr1时,通过进行半曝光,从而使第1源极电极接触孔11的形成区域之上的光致抗蚀图案pr1d和第1漏极电极接触孔12的形成区域之上的光致抗蚀图案pr1e的膜厚比其他部分的光致抗蚀图案pr1a、pr1b、pr1c及pr2薄。

接下来,将光致抗蚀图案pr1及pr2作为掩模,对导电膜(al合金膜)9进行蚀刻。导电膜9的蚀刻使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。在该情况下,氧化物半导体膜7由绝缘膜8覆盖,因此不会受到由蚀刻的药液造成的损伤。

在对导电膜9进行蚀刻后,接下来对绝缘膜(sio膜)8进行蚀刻。该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。在这里,进行使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体实施的干蚀刻。通过添加o2气,从而能够抑制在蚀刻时由还原反应对绝缘膜8之下的氧化物半导体膜7造成的损伤。

在对绝缘膜8进行蚀刻之后,接下来对氧化物半导体膜(ingazno膜)7进行蚀刻。该蚀刻使用湿蚀刻法,该湿蚀刻法是使用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的。

如上所述,如图21所示,在光致抗蚀图案pr1及pr2的下部分别形成有氧化物半导体膜7、绝缘膜8及导电膜9的层叠体的图案。

然后,通过氧灰化,使光致抗蚀图案pr1及pr2的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案pr1d及1e完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案pr1a、pr1b、pr1c及pr2被薄化而残留下来。

接下来,通过将残存的这些光致抗蚀图案pr1及pr2作为掩模而再次对导电膜9进行蚀刻,从而如图22所示,在导电膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。该蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图18所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,沟道区域下层遮光膜9的轮廓与保护绝缘膜8及半导体沟道层7的轮廓相比存在于内侧,其原因在于,光致抗蚀图案pr1被薄化而在俯视观察时变小。

此外,在第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12的底面露出保护绝缘膜8,但由保护绝缘膜8覆盖的下层的半导体沟道层7不会受到损伤。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

此外,源极端子15t(包含下层源极配线15)的轮廓与绝缘膜14及氧化物半导体膜13的轮廓相比存在于内侧,其原因在于,光致抗蚀图案pr2被薄化而在俯视观察时变小。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。在本实施方式中,由有机树脂材料形成了树脂类绝缘膜。具体地说,例如,将具有感光性的丙烯酸类有机树脂材料通过旋转涂敷法以成为2.0~3.0μm的厚度的方式涂敷在基板1之上而设为层间绝缘膜16。

<第3次照相制版工序>

接下来,通过第3次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如图23及图24所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图24中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。

在本实施方式中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体而进行了干蚀刻。通过添加o2气,从而能够抑制在蚀刻时由还原反应对保护绝缘膜8之下的氧化物半导体膜7造成的损伤。通过该蚀刻,如图23及图24所示,在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7。

另外,第1栅极端子部接触孔19将绝缘膜6也贯通,在其底面露出al合金的栅极端子4,在第1源极配线接触孔10及第1源极端子部接触孔20的底面分别露出al合金的下层源极配线15及源极端子15t,但al合金在使用向六氟化硫(sf6)添加氧(o2)后的气体进行的干蚀刻中不会被蚀刻,因此这些图案会原样残存下来。

此外,作为层间绝缘膜16所使用的树脂类绝缘膜的材料,除了丙烯酸类的有机树脂材料以外,也能够使用烯烃类材料、酚醛树脂类材料、聚酰亚胺类材料及硅氧烷类材料。这些涂敷型的有机绝缘材料的介电常数低,厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度也是容易的,能够将配线电容抑制得低。由此,通过使用这些材料,从而能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

另外,作为层间绝缘膜16,也能够不使用树脂类绝缘膜材料,而使用氮化硅(sin)、氧化硅(sio)等无机类绝缘材料。在使用这些无机类缘材料的情况下,将光致抗蚀图案作为掩模,形成第1源极配线接触孔10、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。另外,也可以将无机类绝缘膜材料和树脂类绝缘膜材料适当组合而使用。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面将第3导电膜及第4导电膜依次层叠。在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。作为透明导电膜,使用ito(氧化铟(in2o3)和氧化锡(sno2)的混合比为例如90:10(重量%))。在这里,通过溅射法,使用在氩(ar)中包含氢(h)的气体,例如,混合有氢(h2)气或者水蒸气(h2o)等的气体,将厚度100nm的ito膜以非晶状态形成。另外,作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。在这里,将厚度100nm的al合金膜通过使用了ar气的溅射法而形成。

<第4次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第4次照相制版工序形成光致抗蚀图案。在这里,通过进行使用在第2次照相制版工序中说明的半曝光掩模而实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案。即,在希望使第4导电膜残留下来而形成上层遮光膜22b及23b的图案的部分,使膜厚大。此外,第4导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在透过像素电极24的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将透过像素电极24的形成区域之上的第4导电膜去除。另外,在栅极端子部及源极端子部也使光致抗蚀图案的膜厚小。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第4导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第4导电膜去除。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

然后,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第3导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第4导电膜覆盖的部分的第3导电膜去除。第3导电膜(非晶ito)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体加热至150℃。通过该加热,非晶ito膜晶体化,成为多晶ito膜。基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另一方面,高温侧能够由在tft基板形成的层及图案所使用的材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为第3绝缘膜而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法对第4导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,透过像素电极24的形成区域之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图13及图14所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24。另外,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

在这里,栅极端子引出电极25经由第1栅极端子部接触孔19而与栅极端子4直接连接。另外,源极电极22经由第2源极电极接触孔17而与半导体沟道层7直接连接。另外,上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接。并且,源极配线引出电极26t经由第1源极端子部接触孔20而与源极端子15t直接连接。

此后,进行液晶显示面板的组装,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置,但详细内容在实施方式1中进行了说明,因此省略说明。

如以上所述,在实施方式2中,在第2次照相制版工序中,通过使用半曝光掩模的曝光(半曝光)而形成厚度不同的光致抗蚀图案,使用该光致抗蚀图案,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜通过蚀刻进行图案化。由此,能够与实施方式1相比将照相制版工序最大减少2次而以4次照相制版工序制造具有蚀刻阻挡型tft的tft基板200,该蚀刻阻挡型tft的沟道层使用了高性能的氧化物半导体膜。

另外,与实施方式1同样地,成为蚀刻阻挡部的保护绝缘膜8是在氧化物半导体膜形成后接着形成的,因此半导体沟道层7几乎不产生由此后的tft制造工序的工艺损伤引起的特性劣化。因此,能够在维持氧化物半导体的高性能特性的状态下作为tft的沟道层使用。

另外,源极配线151成为冗余配线,将上层源极配线26经由设置于层间绝缘膜16的多个第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接,因此即使在一个配线断线的情况下,也能够通过另一个配线对功能进行补充。因此,能够减少由源极配线151的断线引起的线状缺陷故障的发生,能够使制造时的成品率及产品的可靠性提高。

并且,将下层源极配线15与氧化物半导体膜及绝缘膜连续地形成,因此能够密接性良好地形成下层源极配线15(第2导电膜),能够减少由密接力不足引起的膜剥离所导致的断线故障的发生。这一点特别是在栅极配线3和下层源极配线15交叉的区域的栅极配线图案之上的台阶部效果明显。

并且,成为在通过半导体沟道层7的下方的栅极电极2进行的遮光的基础上,在半导体沟道层7的上方也通过2层遮光膜对半导体沟道层7的整个区域进行遮光的构造,因此能够防止由液晶显示装置工作时的背光及外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)。

另外,将沟道区域下层遮光膜9由导电膜形成,与源极电极22及漏极电极23电气分离(不短路),设为电气浮动(浮置)的状态,由此能够得到针对半导体沟道层7的静电屏蔽的效果,能够对由不确定的外部噪声等引起的tft特性的变动进行抑制,因此能够使可靠性提高。

另外,作为层间绝缘膜16(第3绝缘膜),通过使用介电常数低、厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度、对基板1的主面具有平坦化作用的树脂类绝缘膜,从而能够将配线电容抑制得低。由此,能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

<变形例>

接下来,参照图25及图26,对实施方式2的变形例的tft基板200a的结构进行说明。tft基板200a成为下述结构,即,在tft基板200的像素部,还具有成为像素电极的辅助电容的共通电极。此外,关于与使用图13及图14说明的tft基板200相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

<tft基板的像素的结构>

图25是表示实施方式2的变形例所涉及的像素的平面结构的俯视图,图26是表示图25中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构、像素部的剖面结构及共通电极部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板200a,作为在光透过型的tn模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图25所示,就tft基板200a而言,tft的栅极电极2由栅极配线3的一部分构成。即,从栅极配线3分支而向tft的形成区域(tft部)延伸的部分构成栅极电极2。在本实施方式中,成为栅极电极2的部分的进深及宽度设为,比栅极配线3的宽度大且能够在栅极电极2的上方配置源极电极22及漏极电极23的大小。另外,以与栅极配线3平行地延伸的方式配置有共通电极5。

栅极配线3的一个端部与栅极端子4电连接,在栅极端子4经由第1栅极端子部接触孔19而连接有栅极端子引出电极25。此外,栅极配线3、栅极端子4及共通电极5使用了如在后面所说明的那样,由具有遮光性的金属或者合金例如钼(mo)及铝(al)等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金构成的第1导电膜。

如图25所示,栅极配线3及共通电极5配置为在横向(x方向)延伸,源极配线151配置为在纵向(y方向)延伸。此外,源极配线151由下层源极配线15和上层源极配线26构成。

另外,下层源极配线15的一个端部与源极端子15t连接,在源极端子15t经由第1源极端子部接触孔20而连接有源极端子引出电极26t。

从源极电极22延伸出的上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15连接,由此源极电极22与下层源极配线15电连接。另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成了透过像素电极24。另外,在源极电极22及漏极电极23的区域之上,分别设置有上层遮光膜22b及23b。

此外,由相邻的栅极配线3及相邻的下层源极配线15包围的区域成为像素区域,因此就tft基板200a而言,成为像素区域排列为矩阵状的结构。

接下来,使用图26对tft基板200a的剖面结构进行说明。如图26所示,tft基板200a例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4及共通电极5。

而且,以将栅极电极2、栅极端子4及共通电极5覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。氧化物半导体膜7作为tft的沟道层起作用,因此有时被称为半导体沟道层7。此外,在本变形例中,半导体沟道层7的平面图案在俯视观察时形成得比栅极电极2的平面图案小,半导体沟道层7的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。此外,半导体沟道层7的材质与实施方式1中说明的材质相同,与半导体沟道层使用非晶硅的现有结构相比,能够提高迁移率。

在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本变形例中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。而且,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。而且,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。

另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。

另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成透过像素电极24,但透过像素电极24在俯视观察时,一部分与共通电极部的共通电极5重叠,隔着绝缘膜6和层间绝缘膜16而形成像素电位的辅助电容。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图25所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。

<制造方法>

下面,使用图27~图36对实施方式2的变形例的tft基板200a的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图25及图26。

在清洗后的基板1的一个主面的整个面,形成作为栅极电极2、栅极配线3等的材料的第1导电膜。能够作为第1导电膜使用的材质在实施方式1中进行了说明,省略重复的说明。在本变形例中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图27及图28所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(在图28中未图示)、栅极端子4及共通电极5。

<第2次照相制版工序>

接下来,以将栅极电极2、栅极配线3、栅极端子4及共通电极5覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠。然后,通过第2次照相制版工序,通过使用半曝光掩模的半曝光而形成厚度不同的光致抗蚀图案,使用该光致抗蚀图案,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜通过蚀刻进行图案化。由此,如图29及图30所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。在这里,半导体沟道层7的俯视观察时的轮廓配置为与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。

另外,为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

此外,关于绝缘膜6、氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜的材质、形成方法及使用通过半曝光形成的光致抗蚀图案进行的蚀刻,在实施方式2中使用图19~图22进行了说明,因此省略说明。

<第3次照相制版工序>

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜),通过第3次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如图31及图32所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图32中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。此外,关于蚀刻方法,与实施方式2相同。通过该蚀刻,如图31及图32所示,在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面将第3导电膜及第4导电膜依次层叠。在本变形例中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜),作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。此外,透明导电膜的材质、膜厚及制造方法、al合金膜的材质、膜厚及制造方法与实施方式3相同,因此省略说明。

<第4次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第4次照相制版工序形成光致抗蚀图案。在这里,进行使用在第2次照相制版工序中说明的半曝光掩模而实施的半曝光,由此形成厚度不同的光致抗蚀图案。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第4导电膜通过利用pan药液进行的湿蚀刻而图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第4导电膜去除。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第3导电膜通过利用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻而图案化,将没有由光致抗蚀图案及第4导电膜覆盖的部分的第3导电膜去除。

然后,将基板1整体加热至150℃而使非晶ito膜晶体化,设为多晶ito膜。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法对第4导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,透过像素电极24的形成区域之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图25及图26所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24。另外,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

此后,进行液晶显示面板的组装,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置,但详细内容在实施方式1中进行了说明,因此省略。

如以上所述,在本变形例中,在与实施方式2相同效果的基础上,通过设置共通电极5,从而设为能够向透过像素电极24增加辅助电容的结构,因此能够将施加于透过像素电极24的显示信号电位的泄漏裕量增大。由此,能够减少由信号电位的保持不良引起的显示故障而得到更高品质的液晶显示装置。

<实施方式3>

<tft基板的像素的结构>

首先,参照图33及图34,对实施方式3的tft基板300的结构进行说明。此外,关于与使用图1及图2说明的tft基板100相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

图33是表示实施方式3所涉及的像素的平面结构的俯视图,图34是表示图33中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构及像素部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板300,作为在光透过型的tn模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图33所示,就tft基板300而言,tft的栅极电极2由栅极配线3的一部分构成。即,从栅极配线3分支而向tft的形成区域(tft部)延伸的部分构成栅极电极2。在本实施方式中,成为栅极电极2的部分的进深及宽度设为,比栅极配线3的宽度大且能够在栅极电极2的上方配置源极电极22及漏极电极23的大小。

栅极配线3的一个端部与栅极端子4电连接,在栅极端子4经由第1栅极端子部接触孔19而连接有栅极端子引出电极25。此外,栅极配线3、栅极端子4使用了如在后面所说明的那样,由具有遮光性的金属或者合金例如钼(mo)及铝(al)等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金构成的第1导电膜。

如图33所示,栅极配线3配置为在横向(x方向)延伸,源极配线151配置为在纵向(y方向)延伸。此外,源极配线151由下层源极配线15和上层源极配线26构成。

另外,下层源极配线15的一个端部与源极端子15t连接,在源极端子15t经由第1源极端子部接触孔20而连接有源极端子引出电极26t。

从源极电极22延伸出的上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15连接,由此源极电极22与下层源极配线15电连接。另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成了透过像素电极24。另外,在源极电极22及漏极电极23的区域之上,分别设置有上层遮光膜22b及23b。

此外,由相邻的栅极配线3及相邻的下层源极配线15包围的区域成为像素区域,因此就tft基板300而言,成为像素区域排列为矩阵状的结构。

接下来,使用图34对tft基板300的剖面结构进行说明。如图34所示,tft基板300例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4。

而且,以将栅极电极2及栅极端子4覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。氧化物半导体膜7作为tft的沟道层起作用,因此有时被称为半导体沟道层7。此外,在本实施方式中,半导体沟道层7的平面图案在俯视观察时形成得比栅极电极2的平面图案小,半导体沟道层7的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。此外,半导体沟道层7的材质与实施方式1中说明的材质相同,与半导体沟道层使用非晶硅的现有结构相比,能够提高迁移率。

在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本实施方式中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。而且,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。另外,沟道区域下层遮光膜9的轮廓与保护绝缘膜8及半导体沟道层7的轮廓相比存在于内侧,在这一点上与实施方式1不同,但这是由制造方法的差异引起的。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。而且,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。此外,源极端子15t(包含下层源极配线15)的轮廓与绝缘膜14及氧化物半导体膜13的轮廓相比存在于内侧,在这一点上与实施方式1不同,但这是由制造方法的差异引起的。

另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时至少一部分与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于外侧,并且形成为使半导体沟道层7的表面、及沟道区域下层遮光膜9的至少一部分的区域(在本实施方式中为下层遮光膜9a的区域)的表面这两者露出。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。

该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,漏极电极23与半导体沟道层7连接,并且还与下层遮光膜9a直接连接。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图33所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。

<制造方法>

下面,使用图35~图40对实施方式3的tft基板300的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图33及图34。

首先,使用清洗液或者纯水对玻璃等透明性绝缘基板即基板1进行清洗。在本实施方式中,将厚度0.6mm的玻璃基板作为基板1使用。然后,在清洗后的基板1的一个主面的整个面,形成作为栅极电极2、栅极配线3等的材料的第1导电膜。能够作为第1导电膜使用的材质在实施方式1中进行了说明,省略重复的说明。在本实施方式中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图35及图36所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(在图16中未图示)及栅极端子4。

<第2次照相制版工序>

接下来,以将栅极电极2、栅极配线3及栅极端子4覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠,在第2次照相制版工序中,通过使用半曝光掩模的曝光(半曝光)而形成厚度不同的光致抗蚀图案。然后,使用该光致抗蚀图案,通过蚀刻进行图案化,由此如图37及图38所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。

此外,关于绝缘膜6、氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜的材质、形成方法及使用通过半曝光形成的光致抗蚀图案进行的蚀刻,在实施方式2中使用图19~图22进行了说明,因此省略说明。

另外,沟道区域下层遮光膜9的轮廓与保护绝缘膜8及半导体沟道层7的轮廓相比存在于内侧,其原因在于,光致抗蚀图案被薄化而在俯视观察时变小。

另外,为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

此外,源极端子15t(包含下层源极配线15)的轮廓与绝缘膜14及氧化物半导体膜13的轮廓相比存在于内侧,其原因在于,光致抗蚀图案被薄化而在俯视观察时变小。

接下来,在基板1的上主面,在整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。在本实施方式中,由有机树脂材料形成了树脂类绝缘膜。具体地说,例如,将具有感光性的丙烯酸类的有机树脂材料通过旋转涂敷法以成为2.0~3.0μm的厚度的方式涂敷在基板1之上而设为层间绝缘膜16。此外,层间绝缘膜16的材质及制造方法在实施方式1中进行了说明,其效果也是相同的,因此省略说明。

<第3次照相制版工序>

接下来,通过第3次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如图39及图40所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图40中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。

在本实施方式中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体进行了干蚀刻。通过添加o2气,从而能够抑制在蚀刻时由还原反应对保护绝缘膜8之下的氧化物半导体膜7造成的损伤。通过该蚀刻,如图39及图40所示,在第2源极电极接触孔17的底面露出半导体沟道层7。另外,在第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7及沟道区域下层遮光膜9的一部分(在本实施方式中为下层遮光膜9a)。

另外,在第1栅极端子部接触孔19的底面露出al合金的栅极端子4,在第1源极配线接触孔10及第1源极端子部接触孔20的底面分别露出al合金的下层源极配线15及源极端子15t,但al合金在使用向六氟化硫(sf6)添加氧(o2)后的气体进行的干蚀刻中不会被蚀刻,因此这些图案会原样残存下来。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面将第3导电膜及第4导电膜依次层叠。在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜),作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。此外,透明导电膜的材质、膜厚及制造方法、al合金膜的材质、膜厚及制造方法与实施方式1相同,因此省略说明。

<第4次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第4次照相制版工序形成光致抗蚀图案。在这里,通过进行使用半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案。即,在希望使第4导电膜残留下来而形成上层遮光膜22b及23b的图案的部分,使膜厚大。此外,第4导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在透过像素电极24的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将透过像素电极24的形成区域之上的第4导电膜去除。另外,在栅极端子部及源极端子部也使光致抗蚀图案的膜厚小。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第4导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第4导电膜去除。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第3导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第4导电膜覆盖的部分的第3导电膜去除。第3导电膜(非晶ito)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体加热至150℃。通过该加热,非晶ito膜晶体化,成为多晶ito膜。基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另一方面,高温侧能够由在tft基板形成的层及图案所使用的材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为第3绝缘膜而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法对第4导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,透过像素电极24的形成区域之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图33及图34所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24。另外,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

在这里,栅极端子引出电极25经由第1栅极端子部接触孔19而与栅极端子4直接连接。另外,源极电极22经由第2源极电极接触孔17而与半导体沟道层7直接连接。另外,上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接。并且,源极配线引出电极26t经由第1源极端子部接触孔20而与源极端子15t直接连接。

此后,进行液晶显示面板的组装,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置,但详细内容在实施方式1中进行了说明,因此省略。

如以上所述,在实施方式3中,能够与实施方式1相比将照相制版工序最大减少2次而以4次照相制版工序制造具有蚀刻阻挡型tft的tft基板300,该蚀刻阻挡型tft的沟道层使用了高性能的氧化物半导体膜。另外,与实施方式1同样地,成为蚀刻阻挡部的保护绝缘膜8是在氧化物半导体膜形成后接着形成的,因此半导体沟道层7几乎不产生由此后的tft制造工序的工艺损伤引起的特性劣化。因此,能够在维持氧化物半导体的高性能特性的状态下作为tft的沟道层使用。

另外,源极配线151成为冗余配线,将上层源极配线26经由设置于层间绝缘膜16的多个第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接,因此即使在一个配线断线的情况下,也能够通过另一个配线对功能进行补充。因此,能够减少由源极配线151的断线引起的线状缺陷故障的发生,能够使制造时的成品率及产品的可靠性提高。

并且,将下层源极配线15与氧化物半导体膜及绝缘膜连续地形成,因此能够密接性良好地形成下层源极配线15(第2导电膜),能够减少由密接力不足引起的膜剥离所导致的断线故障的发生。这一点特别是在栅极配线3和下层源极配线15交叉的区域的栅极配线图案之上的台阶部效果明显。

并且,成为在通过半导体沟道层7的下方的栅极电极2进行的遮光的基础上,在半导体沟道层7的上方也通过2层遮光膜对半导体沟道层7的整个区域进行遮光的构造,因此能够防止由液晶显示装置工作时的背光及外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)。

另外,作为层间绝缘膜16(第3绝缘膜),通过使用介电常数低、厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度、对基板1的主面具有平坦化作用的树脂类绝缘膜,从而能够将配线电容抑制得低。由此,能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

并且,将沟道区域下层遮光膜9由导电膜形成,与漏极电极23及透过像素电极24直接连接,因此透过像素电极24的电位在沟道区域bc之上被作为偏置电位而施加。由此,能够使构成显示像素的多个tft的阈值电压(vth)的波动减少,并且对由不确定的外部噪声等引起的tft特性的变动进行抑制,因此能够进一步提高显示特性、提高可靠性。此外,沟道区域下层遮光膜9也可以设为不与漏极电极23,而是与源极电极22直接连接的结构。

<变形例>

接下来,参照图41及图42,对实施方式3的变形例的tft基板300a的结构进行说明。tft基板300a成为下述结构,即,在tft基板300的像素部,还具有成为像素电极的辅助电容的共通电极。此外,关于与使用图33及图34而说明的tft基板300相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

<tft基板的像素的结构>

图41是表示实施方式3的变形例所涉及的像素的平面结构的俯视图,图42是表示图41中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构、像素部的剖面结构及共通电极部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板300a,作为在光透过型的tn模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图41所示,就tft基板300a而言,tft的栅极电极2由栅极配线3的一部分构成。即,从栅极配线3分支而向tft的形成区域(tft部)延伸的部分构成栅极电极2。在本实施方式中,成为栅极电极2的部分的进深及宽度设为,比栅极配线3的宽度大且能够在栅极电极2的上方配置源极电极22及漏极电极23的大小。另外,以与栅极配线3平行地延伸的方式配置有共通电极5。

栅极配线3的一个端部与栅极端子4电连接,在栅极端子4经由第1栅极端子部接触孔19而连接有栅极端子引出电极25。此外,栅极配线3、栅极端子4及共通电极5使用了如在后面所说明的那样,由具有遮光性的金属或者合金例如钼(mo)及铝(al)等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金构成的第1导电膜。

如图41所示,栅极配线3及共通电极5配置为在横向(x方向)延伸,源极配线151配置为在纵向(y方向)延伸。此外,源极配线151由下层源极配线15和上层源极配线26构成。

另外,下层源极配线15的一个端部与源极端子15t连接,在源极端子15t经由第1源极端子部接触孔20而连接有源极端子引出电极26t。

从源极电极22延伸出的上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15连接,由此源极电极22与下层源极配线15电连接。另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成了透过像素电极24。另外,在源极电极22及漏极电极23的区域之上,分别设置有上层遮光膜22b及23b。

此外,由相邻的栅极配线3及相邻的下层源极配线15包围的区域成为像素区域,因此就tft基板200a而言,成为像素区域排列为矩阵状的结构。

接下来,使用图42对tft基板200a的剖面结构进行说明。如图42所示,tft基板200a例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4及共通电极5。

而且,以将栅极电极2、栅极端子4及共通电极5覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。氧化物半导体膜7作为tft的沟道层起作用,因此有时被称为半导体沟道层7。此外,在本实施方式中,半导体沟道层7的平面图案在俯视观察时形成得比栅极电极2的平面图案小,半导体沟道层7的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。此外,半导体沟道层7的材质与实施方式1中说明的材质相同,与半导体沟道层使用非晶硅的现有结构相比,能够提高迁移率。

在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本实施方式中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。而且,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。而且,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。

另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时至少一部分与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于外侧,并且形成为使半导体沟道层7的表面、及沟道区域下层遮光膜9的至少一部分的区域(在本实施方式中为下层遮光膜9a的区域)的表面这两者露出。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,漏极电极23与半导体沟道层7连接,并且还与下层遮光膜9a直接连接。

另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成透过像素电极24,但透过像素电极24在俯视观察时,一部分与共通电极部的共通电极5重叠,经由绝缘膜6和层间绝缘膜16而形成像素电位的辅助电容。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图41所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。

<制造方法>

关于实施方式3的变形例的tft基板300a的制造方法,首先,与使用图27~图30说明的实施方式2的变形例的tft基板200a的制造方法相同地,在基板1之上形成第1导电膜,然后,经由第1次照相制版工序和蚀刻,在基板1之上形成栅极电极2、栅极配线3、栅极端子4及共通电极5的图案。此外,第1导电膜的材料、图案化加工时的蚀刻方法等与实施方式3相同。

然后,经由与在实施方式3中使用图37~图40说明的第2次至第4次照相制版工序相同的工序,由此能够得到图41及图42所示的tft基板300a。

此后,进行液晶显示面板的组装,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置,但详细内容在实施方式1中进行了说明,因此省略。

如以上所述,在本变形例中,在与实施方式3相同效果的基础上,通过设置共通电极5,从而设为能够向透过像素电极24增加辅助电容的结构,因此能够将施加于透过像素电极24的显示信号电位的泄漏裕量增大。由此,能够减少由信号电位的保持不良引起的显示故障而得到更高品质的液晶显示装置。

<实施方式4>

在以上说明的实施方式1~3中,示出了将本发明应用于在光透过型的tn模式的液晶显示装置中使用的tft基板的例子,但在实施方式4中,示出将本发明应用于在光透过型的ffs模式的液晶显示装置中使用的tft基板的例子。

<tft基板的像素的结构>

首先,参照图43及图44,对实施方式4的tft基板400的结构进行说明。此外,关于与使用图13及图14所说明的tft基板200相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

图43是表示实施方式4所涉及的像素的平面结构的俯视图,图44是表示图43中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构及像素部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。

如图43所示,就tft基板400而言,tft的栅极电极2由栅极配线3的一部分构成。即,从栅极配线3分支而向tft的形成区域(tft部)延伸的部分构成栅极电极2。在本实施方式中,成为栅极电极2的部分的进深及宽度设为,比栅极配线3的宽度大且能够在栅极电极2的上方配置源极电极22及漏极电极23的大小。

栅极配线3的一个端部与栅极端子4电连接,在栅极端子4经由第1栅极端子部接触孔19而连接有栅极端子引出电极25。而且,在栅极端子引出电极25经由第2栅极端子部接触孔29而连接有上方的栅极端子焊盘34。此外,栅极配线3、栅极端子4使用了如在后面所说明的那样,由具有遮光性的金属或者合金例如钼(mo)及铝(al)等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金构成的第1导电膜。

如图43所示,栅极配线3配置为在横向(x方向)延伸,源极配线151配置为在纵向(y方向)延伸。此外,源极配线151由下层源极配线15和上层源极配线26构成。

另外,下层源极配线15的一个端部与源极端子15t连接,在源极端子15t经由第1源极端子部接触孔20而连接有源极端子引出电极26t。而且,在源极引出电极26t经由第2源极端子部接触孔30而连接有上方的源极端子焊盘35。

从源极电极22延伸出的上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15连接,由此源极电极22与下层源极配线15电连接。另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成了透过像素电极24。另外,在源极电极22及漏极电极23的区域之上,分别设置有上层遮光膜22b及23b。

而且,以与透过像素电极24相对的方式设置有具有多个狭缝开口部sl的相对电极32(第5导电膜),在横向(x方向)上相邻的相对电极32彼此从源极配线151之上跨过而相互连接。

此外,由相邻的栅极配线3及相邻的下层源极配线15包围的区域成为像素区域,因此就tft基板400而言,成为像素区域排列为矩阵状的结构。

接下来,使用图44对tft基板400的剖面结构进行说明。如图44所示,tft基板400例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4。

而且,以将栅极电极2及栅极端子4覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。氧化物半导体膜7作为tft的沟道层起作用,因此有时被称为半导体沟道层7。此外,在本实施方式中,半导体沟道层7的平面图案在俯视观察时形成得比栅极电极2的平面图案小,半导体沟道层7的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。此外,半导体沟道层7的材质与在实施方式1~3中说明的材质相同,与半导体沟道层使用非晶硅的现有结构相比,能够提高迁移率。

在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本实施方式中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。而且,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。而且,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。

另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图43所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

而且,以将源极电极22、漏极电极23、透过像素电极24及上层遮光膜22b、23b覆盖的方式在基板1整体形成有层间绝缘膜27(第4绝缘膜),在层间绝缘膜27之上设置有相对电极32(第5导电膜)。相对电极32如图43所示,在俯视观察时,配置为与下方的透过像素电极24重叠。在本实施方式中,相对电极32形成为以跨过在横向(x方向)上相邻的像素之间的方式连续的形状,构成为在显示区域的端缘部(未图示)向相对电极32供给恒定的共通电位。另外,在相对电极32设置有狭缝开口部sl,如果向透过像素电极24和相对电极32之间施加电压,则能够在相对电极32的上方,在相对电极32与透过像素电极24之间产生相对于基板1主面大致处于水平方向的电场。此外,在本实施方式中示出了在相对电极32形成有狭缝状的开口部的结构,但也可以形成多个狭缝的一端之间被连结起来的梳齿状的开口部。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。而且,而且,在源极引出电极26t经由将层间绝缘膜27贯通的第2源极端子部接触孔30而以在俯视观察时重叠的方式连接有上方的源极端子焊盘35。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。而且,在栅极端子引出电极25经由将层间绝缘膜27贯通的第2栅极端子部接触孔29而以在俯视观察时重叠的方式连接有上方的栅极端子焊盘34。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。

另外,源极端子焊盘35及栅极端子焊盘34由与tft部的相对电极32为相同层的第5导电膜形成。

<制造方法>

下面,使用图45~图52对实施方式4的tft基板400的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图43及图44。

首先,使用清洗液或者纯水对玻璃等透明性绝缘基板即基板1进行清洗。在本实施方式中,将厚度0.6mm的玻璃基板作为基板1使用。然后,在清洗后的基板1的一个主面的整个面,形成作为栅极电极2、栅极配线3等的材料的第1导电膜。能够作为第1导电膜使用的材质在实施方式1中进行了说明,省略重复的说明。在本实施方式中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图45及图46所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(在图46中未图示)及栅极端子4。

<第2次照相制版工序>

接下来,以将栅极电极2、栅极配线3及栅极端子4覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠,在第2次照相制版工序中,通过使用半曝光掩模的曝光(半曝光)而形成厚度不同的光致抗蚀图案。然后,使用该光致抗蚀图案,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜通过蚀刻进行图案化,由此如图47及图48所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。在这里,半导体沟道层7的俯视观察时的轮廓配置为与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。

另外,为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

另外,沟道区域下层遮光膜9的轮廓与保护绝缘膜8及半导体沟道层7的轮廓相比存在于内侧,其原因在于,光致抗蚀图案被薄化而在俯视观察时变小。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

此外,源极端子15t(包含下层源极配线15)的轮廓与绝缘膜14及氧化物半导体膜13的轮廓相比存在于内侧,其原因在于,光致抗蚀图案被薄化而在俯视观察时变小。

此外,关于绝缘膜6、氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜的材质、形成方法及使用通过半曝光形成的光致抗蚀图案进行的蚀刻,在实施方式2中使用图19~图22进行了说明,因此省略说明。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。在本实施方式中,由有机树脂材料形成了树脂类绝缘膜。具体地说,例如,将具有感光性的丙烯酸类的有机树脂材料通过旋转涂敷法以成为2.0~3.0μm的厚度的方式涂敷在基板1之上而设为层间绝缘膜16。

<第3次照相制版工序>

接下来,通过第3次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如图49及图50所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图50中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。

在本实施方式中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体进行了干蚀刻。通过添加o2气,从而能够抑制在蚀刻时由还原反应对保护绝缘膜8之下的氧化物半导体膜7造成的损伤。通过该蚀刻,如图49及图50所示,在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7。

另外,在第1栅极端子部接触孔19的底面露出al合金的栅极端子4,在第1源极配线接触孔10及第1源极端子部接触孔20的底面分别露出al合金的下层源极配线15及源极端子15t,但al合金在使用向六氟化硫(sf6)添加氧(o2)后的气体进行的干蚀刻中不会被蚀刻,因此这些图案会原样残存下来。

此外,作为层间绝缘膜16所使用的树脂类绝缘膜的材料,除了丙烯酸类的有机树脂材料以外,也能够使用烯烃类材料、酚醛树脂类材料、聚酰亚胺类材料及硅氧烷类材料。这些涂敷型的有机绝缘材料的介电常数低,厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度也是容易的,能够将配线电容抑制得低。由此,通过使用这些材料,从而能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

另外,作为层间绝缘膜16,也能够不使用树脂类绝缘膜材料,而使用氮化硅(sin)、氧化硅(sio)等无机类绝缘材料。在使用这些无机类缘材料的情况下,将光致抗蚀图案作为掩模,形成第1源极配线接触孔10、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。另外,也可以将无机类绝缘膜材料和树脂类绝缘膜材料适当组合而使用。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面将第3导电膜及第4导电膜依次层叠。在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。作为透明导电膜而使用ito(氧化铟(in2o3)和氧化锡(sno2)的混合比例如成为90:10(重量%))。在这里,通过溅射法,使用在氩(ar)中包含氢(h)的气体,例如,混合有氢(h2)气或者水蒸气(h2o)等的气体,将厚度100nm的ito膜以非晶状态形成。另外,作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。在这里,将厚度100nm的al合金膜通过使用了ar气的溅射法而形成。

<第4次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第4次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对al合金膜和非晶ito膜依次进行蚀刻。

在这里,通过进行使用半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案。即,在希望使第4导电膜残留下来而形成上层遮光膜22b及23b的图案的部分,使膜厚大。此外,第4导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在透过像素电极24的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将透过像素电极24的形成区域之上的第4导电膜去除。另外,在栅极端子部及源极端子部也使光致抗蚀图案的膜厚小。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第4导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第4导电膜去除。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第3导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第4导电膜覆盖的部分的第3导电膜去除。第3导电膜(非晶ito膜)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体加热至150℃。通过该加热,非晶ito膜晶体化,成为多晶ito膜。基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另外,高温侧能够由使用的光致抗蚀材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为层间绝缘膜16(第3绝缘膜)而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法对第4导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,透过像素电极24的形成区域之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图51及图52所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24。另外,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

在这里,栅极端子引出电极25经由第1栅极端子部接触孔19而与栅极端子4直接连接。另外,源极电极22经由第2源极电极接触孔17而与半导体沟道层7直接连接。另外,上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接。并且,源极配线引出电极26t经由第1源极端子部接触孔20而与源极端子15t直接连接。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜27(第4绝缘膜)。在本实施方式中,使用cvd法,形成有厚度400nm的氮化硅膜(sin)。

<第5次照相制版工序>

接下来,在层间绝缘膜27(sin膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第5次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对层间绝缘膜27进行蚀刻。

该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。在本实施方式中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体而进行了干蚀刻。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图51及图52所示,栅极端子引出电极25及源极配线引出电极26t之上的层间绝缘膜27被去除,分别形成第2栅极端子部接触孔29及第2源极端子部接触孔30。

然后,将作为相对电极32的材料的第5导电膜340如图53所示,连同第2栅极端子部接触孔29的内部及第2源极端子部接触孔的内部在内,形成于层间绝缘膜27的上表面整体。在本实施方式中,作为该第5导电膜,通过溅射法形成有与第3导电膜的透明导电膜相同、厚度为100nm的非晶ito膜。

<第6次照相制版工序>

接下来,在第5导电膜340(非晶ito膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第6次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第5导电膜340进行蚀刻。该蚀刻能够使用利用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻法。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图43及图44所示,形成由作为透明导电膜的非晶ito膜构成的具有狭缝开口部的相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35。栅极端子焊盘34经由第2栅极端子部接触孔29而与下方的栅极端子引出电极25直接连接。另外,源极端子焊盘35经由第2源极端子部接触孔30而与下方的源极端子引出电极26t直接连接。

然后,将基板1整体以200℃进行加热,使构成相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的非晶ito膜多晶化,由此完成图43及图44所示的tft基板400。

此外,在液晶显示面板的组装时,在完成后的tft基板400的表面形成取向膜、衬垫。取向膜是用于使液晶排列起来的膜,由聚酰亚胺等构成。另外,使另行制作出的具有滤色片、相对电极及取向膜等的相对基板与tft基板400贴合。此时,通过衬垫而在tft基板和相对基板之间形成间隙,向该间隙封装液晶,由此形成横向电场方式的光透过型的ffs模式的液晶显示面板。最后,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置。

如以上所述,在实施方式4中,能够通过6次照相制版工序制造tft基板400,该tft基板400的沟道层使用了高性能的氧化物半导体膜,该tft基板400用在蚀刻阻挡型的ffs模式的液晶显示装置中。特别是成为蚀刻阻挡部的保护绝缘膜8是在氧化物半导体膜形成后接着形成的,因此半导体沟道层7几乎不产生由此后的tft制造工序的工艺损伤引起的特性劣化。因此,能够在维持氧化物半导体的高性能特性的状态下作为tft的沟道层使用。

另外,源极配线151成为隔着层间绝缘膜而分别独立地形成的下层源极配线15和上层源极配线26的2层构造,成为所谓的冗余配线。另外,将上层源极配线26经由设置于层间绝缘膜16的多个第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接,因此即使在一个配线断线的情况下,也能够通过另一个配线对功能进行补充。因此,能够减少由源极配线151的断线引起的线状缺陷故障的发生,能够使制造时的成品率及产品的可靠性提高。

并且,将下层源极配线15与氧化物半导体膜及绝缘膜连续地形成,因此能够密接性良好地形成下层源极配线15(第2导电膜),能够减少由密接力不足引起的膜剥离所导致的断线故障的发生。这一点特别是在栅极配线3和下层源极配线15交叉的区域的栅极配线图案之上的台阶部效果明显。

并且,成为在通过半导体沟道层7的下方的栅极电极2进行的遮光的基础上,在半导体沟道层7的上方也通过2层遮光膜对半导体沟道层7的整个区域进行遮光的构造,因此能够防止由液晶显示装置工作时的背光及外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)。

另外,将沟道区域下层遮光膜9由导电膜形成,与源极电极22及漏极电极23电气分离(不短路),设为电气浮动(浮置)的状态,由此能够得到针对半导体沟道层7的静电屏蔽的效果,能够对由不确定的外部噪声等引起的tft特性的变动进行抑制,因此能够使可靠性提高。

另外,作为层间绝缘膜16(第3绝缘膜),通过使用介电常数低、厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度、对基板1的主面具有平坦化作用的树脂类绝缘膜,从而能够将配线电容抑制得低。由此,能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

此外,在优先实现高开口率化,将透过像素电极24及相对电极(共通电极)32叠放于源极配线之上时,将与透过像素电极24为相同层的上层源极配线26、特别是在下层源极配线15之上冗余地配置的部分即相邻的第1源极配线接触孔10间的上层源极配线26省略即可。由此,虽然得不到此前说明的减少由源极配线的断线引起的线状缺陷故障的作用,但成为将透过像素电极24及相对电极32叠放在下层源极配线15之上而不与上层源极配线26干涉的结构,能够实现更高等级的ffs模式的液晶显示装置的高开口率化。

<最上层遮光膜的形成>

在上述的第6次照相制版工序中,将第5导电膜图案化而形成了相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35,但也可以是在第5导电膜之上进一步形成遮光性的导电膜(第6导电膜),在第5导电膜和第6导电膜的层叠膜之上,通过进行使用半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案。然后,通过使用该光致抗蚀图案对第5导电膜和第6导电膜的层叠膜依次进行蚀刻,从而如图54及图55所示,在tft部的沟道区域的上方形成在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33(下层膜)及最上层遮光膜33b(上层膜)。

更具体地说,在层间绝缘膜27的上表面整体形成第5导电膜(非晶ito膜)后,作为第6导电膜而形成遮光性的al合金膜,由此设为层叠膜,在其之上通过半曝光形成厚度不同的光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第6导电膜(al合金膜)和第5导电膜(非晶ito膜)依次进行蚀刻,形成相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35。另外,在tft部的沟道区域上方同时形成由ito膜构成的最上层遮光膜33和由al合金膜构成的最上层遮光膜33b的层叠膜。由此,能够削减制造工序。

在该情况下,关于通过半曝光形成的厚度不同的光致抗蚀图案,在希望使第5及第6导电膜残留下来而形成最上层遮光膜33及33b的图案的部分,使膜厚大。此外,第6导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将它们的形成区域之上的第6导电膜去除。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第6导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第6导电膜去除。第6导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第5导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第6导电膜覆盖的部分的第4导电膜去除。第6导电膜(非晶ito)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体以150℃加热,使构成相对电极32、栅极端子焊盘34、源极端子焊盘35及最上层遮光膜33的非晶ito膜多晶化。此外,基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另一方面,高温侧能够由在tft基板形成的层及图案所使用的材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为第3绝缘膜而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法而对第6导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,相对电极32之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图54及图55所示,得到tft基板401,该tft基板401在tft部的沟道区域的上方形成有在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33及33b。

tft基板401成为如下构造,即,能够针对半导体沟道层7的上方,在下层遮光膜9a、9b、9c及上层遮光膜22b、23b的基础上,通过包含最上层遮光膜33及33b的3层遮光膜将俯视观察时的沟道层的上方完全地遮光,因此能够进一步对由液晶显示装置工作时的背光、外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)进行抑制。

<变形例>

接下来,参照图56及图57,对实施方式4的变形例的tft基板400a的结构进行说明。tft基板400a成为下述结构,即,在tft基板400的像素部,还具有成为像素电极的辅助电容的共通电极。此外,关于与使用图43及图44说明的tft基板400相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

<tft基板的像素的结构>

图56是表示实施方式4的变形例所涉及的像素的平面结构的俯视图,图57是表示图56中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构、像素部的剖面结构及共通电极部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板400a,作为在光透过型的ffs模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图56所示,tft基板400a成为下述结构,即,在tft基板400的结构的基础上,具有配置为与栅极配线3平行地延伸的、由与栅极配线3相同的第1导电膜形成的共通电极5。共通电极5在像素部形成透过像素电极24的辅助电容,并且向像素部处的相对电极32供给恒定的共通电位。因此,相对电极32针对每个像素部是独立的,经由在第1共通电极部接触孔21内设置的共通电极引出电极28而与共通电极5电连接。

接下来,使用图57对tft基板400a的剖面结构进行说明。如图57所示,tft基板400a例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4及共通电极5。

而且,以将栅极电极2、栅极端子4及共通电极5覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,在共通电极部,在俯视观察时与下方的共通电极5的图案重叠的区域设置有将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至共通电极5的第1共通电极部接触孔21。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。

另外,从漏极电极23延伸出的透过像素电极24在俯视观察时,设置为在共通电极形成区域,一部分与下方的共通电极5重叠,经由绝缘膜6和层间绝缘膜16而形成像素电位的辅助电容。

另外,在第1共通电极部接触孔21内设置有作为第3导电膜形成的共通电极引出电极28,该共通电极引出电极28与下方的共通电极5直接连接。此外,共通电极引出电极28是以不与源极电极22及漏极电极23(包含透过像素电极24)相互电连接(不短路)的方式,作为与它们分离的图案而形成的。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜),如图56所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。

而且,以将源极电极22、漏极电极23、透过像素电极24、上层遮光膜22b、23b及共通电极引出电极28覆盖的方式在基板1整体形成有层间绝缘膜27(第4绝缘膜)。此外,在共通电极部处,在层间绝缘膜27设置有第2共通电极部接触孔31。第2共通电极部接触孔31配置在俯视观察时与下方的共通电极5及共通电极引出电极28的图案重叠的区域,形成为使下层的共通电极引出电极28的表面露出。

在层间绝缘膜27之上设置有相对电极32(第5导电膜)。相对电极32如图57所示,设置为经由第2共通电极部接触孔31而与下层的共通电极引出电极28直接连接,构成为经由共通电极引出电极28而与下方的共通电极5电连接,将恒定的共通电位供给至相对电极32。

<制造方法>

下面,使用图58~图68对实施方式4的变形例的tft基板400a的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图56及图57。

在清洗后的基板1的一个主面的整个面,形成作为栅极电极2、栅极配线3及共通电极5等的材料的第1导电膜。能够作为第1导电膜使用的材质在实施方式4中进行了说明,省略重复的说明。在本变形例中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图58及图59所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(在图59中未图示)、栅极端子4及共通电极5。

<第2次照相制版工序>

接下来,以将栅极电极2、栅极配线3、栅极端子4及共通电极5覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠。而且,在第2次照相制版工序中,通过使用半曝光掩模的曝光(半曝光)而形成厚度不同的光致抗蚀图案,使用该光致抗蚀图案,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜通过蚀刻进行图案化。由此,如图60及图61所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。在这里,半导体沟道层7的俯视观察时的轮廓配置为与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。

另外,为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

此外,关于绝缘膜6、氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜的材质、形成方法及使用通过半曝光形成的光致抗蚀图案进行的蚀刻,在实施方式2中使用图19~图22进行了说明,因此省略说明。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。在本变形例中,由有机树脂材料形成了树脂类绝缘膜。具体地说,例如,将具有感光性的丙烯酸类的有机树脂材料通过旋转涂敷法以成为2.0~3.0μm的厚度的方式涂敷在基板1之上而设为层间绝缘膜16。

<第3次照相制版工序>

接下来,通过第3次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如图62及图63所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图63中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19、第1源极端子部接触孔20及第1共通电极部接触孔21。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。在该蚀刻中,进行使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体实施的干蚀刻。通过该蚀刻,如图62及图63所示,在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7。

另外,第1栅极端子部接触孔19及第1共通电极部接触孔21将绝缘膜6也贯通,在各自的底面露出al合金的栅极端子4及共通电极5,在第1源极配线接触孔10及第1源极端子部接触孔20的底面分别露出al合金的下层源极配线15及源极端子15t,但al合金在使用向六氟化硫(sf6)添加氧(o2)后的气体进行的干蚀刻中不会被蚀刻,因此这些图案会原样残存下来。

此外,作为层间绝缘膜16所使用的树脂类绝缘膜的材料,除了丙烯酸类的有机树脂材料以外,也能够使用烯烃类材料、酚醛树脂类材料、聚酰亚胺类材料及硅氧烷类材料。这些涂敷型的有机绝缘材料的介电常数低,厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度也是容易的,能够将配线电容抑制得低。由此,通过使用这些材料,从而能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

另外,作为层间绝缘膜16,也能够不使用树脂类绝缘膜材料,而使用氮化硅(sin)、氧化硅(sio)等无机类绝缘材料。在使用这些无机类缘材料的情况下,将光致抗蚀图案作为掩模,形成第1源极配线接触孔10、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。另外,也可以将无机类绝缘膜材料和树脂类绝缘膜材料适当组合而使用。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面将第3导电膜及第4导电膜依次层叠。在本变形例中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜),作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。此外,透明导电膜的材质、膜厚及制造方法、al合金膜的材质、膜厚及制造方法与实施方式4相同,因此省略说明。

<第4次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第4次照相制版工序形成光致抗蚀图案。在这里,通过进行使用在第2次照相制版工序中说明的半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第4导电膜通过利用pan药液进行的湿蚀刻而图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第4导电膜去除。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第3导电膜通过利用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻而图案化,将没有由光致抗蚀图案及第4导电膜覆盖的部分的第3导电膜去除。

然后,将基板1整体加热至150℃而将非晶ito膜晶体化,设为多晶ito膜。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法对第4导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,透过像素电极24及共通电极引出电极28的形成区域之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图64及图65所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24、共通电极引出电极28。此外,共通电极引出电极28是作为与透过像素电极24电气分离的独立图案而形成的。另外,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

在这里,栅极端子引出电极25经由第1栅极端子部接触孔19而与栅极端子4直接连接。另外,源极电极22经由第2源极电极接触孔17而与半导体沟道层7直接连接。另外,上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接。并且,源极配线引出电极26t经由第1源极端子部接触孔20而与源极端子15t直接连接。而且,共通电极引出电极28经由第1共通电极部接触孔21而与共通电极5直接连接。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜27(第4绝缘膜)。在本实施方式中,使用cvd法,形成有厚度400nm的氮化硅膜(sin)。

<第5次照相制版工序>

接下来,在层间绝缘膜27(sin膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第5次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对层间绝缘膜27进行蚀刻。

该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。在本变形例中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体进行了干蚀刻。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图66及图67所示,将栅极端子引出电极25、源极配线引出电极26t及共通电极引出电极28之上的层间绝缘膜27去除,分别形成第2栅极端子部接触孔29、第2源极端子部接触孔30及第2共通电极部接触孔31。

然后,将作为相对电极32的材料的第5导电膜340如图68所示,连同第2栅极端子部接触孔29的内部、第2源极端子部接触孔的内部及第2共通电极部接触孔31的内部在内,形成于层间绝缘膜27的上表面整体。在本变形例中,作为该第5导电膜,通过溅射法形成有与第3导电膜的透明导电膜相同、厚度为100nm的非晶ito膜。

<第6次照相制版工序>

接下来,在第5导电膜340(非晶ito膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第6次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第5导电膜340进行蚀刻。该蚀刻能够使用利用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻法。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图56及图57所示,形成由作为透明导电膜的非晶ito膜构成的具有狭缝开口部的相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35。栅极端子焊盘34经由第2栅极端子部接触孔29而与下方的栅极端子引出电极25直接连接。另外,源极端子焊盘35经由第2源极端子部接触孔30而与下方的源极端子引出电极26t直接连接。另外,相对电极32经由第2共通电极部接触孔31而与下层的共通电极引出电极28直接连接。

然后,将基板1整体以200℃进行加热,使作为具有狭缝开口部的相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的非晶ito膜多晶化。由此,完成图56及图57所示的本变形例的tft基板400a。

此后,进行液晶显示面板的组装,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置,但详细内容在实施方式1中进行了说明,因此省略。

如以上所述,在本变形例中,在与实施方式4相同效果的基础上,通过设置共通电极5,从而设为能够向透过像素电极24增加辅助电容的结构,因此能够将施加于透过像素电极24的显示信号电位的泄漏裕量增大。由此,能够减少由信号电位的保持不良引起的显示故障而得到更高品质的液晶显示装置。

另外,相对电极32经由针对每个像素设置的第1共通电极部接触孔21及第2共通电极部接触孔31而与下方的共通电极5直接电连接,因此构成为向各像素可靠地供给恒定的共通电位信号,因此能够减少诸如点缺陷这样的显示故障的发生。

另外,也可以并非将相对电极32的图案设为对应于各像素而独立的图案,而是如实施方式4的图43所示构成为,将相对电极32形成为以至少跨过在横向上相邻的像素之间的方式连续的形状,从显示区域的端部(未图示)供给恒定的共通电位。在该情况下,从共通电极5和显示区域的端部两者向相对电极32供给恒定的共通电位,因此即使在一者发生了断线故障的情况下,也会从另一者供给共通电位,因此防止点缺陷、线缺陷等显示故障的发生的效果进一步提高。

<最上层遮光膜的形成>

在上述的第6次照相制版工序中,将第5导电膜图案化而形成了相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35,但也可以在第5导电膜之上进一步形成遮光性的导电膜(第6导电膜),在第5导电膜和第6导电膜的层叠膜之上,通过进行使用半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案,通过使用该光致抗蚀图案对第5导电膜和第6导电膜的层叠膜依次进行蚀刻,从而如图69及图70所示,在tft部的沟道区域的上方形成在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33(下层膜)及最上层遮光膜33b(上层膜)。

更具体地说,在层间绝缘膜27的上表面整体形成第5导电膜(非晶ito膜)后,作为第6导电膜而形成遮光性的al合金膜,由此设为层叠膜,在其之上通过半曝光形成厚度不同的光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第6导电膜(al合金膜)和第5导电膜(非晶ito膜)依次进行蚀刻,形成相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35,并且在tft部的沟道区域上方形成由ito膜构成的最上层遮光膜33和由al合金膜构成的最上层遮光膜33b的层叠膜。

在该情况下,关于通过半曝光形成的厚度不同的光致抗蚀图案,在希望将第5及第6导电膜残留下来而形成最上层遮光膜33及33b的图案的部分,使膜厚大。此外,第6导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将它们的形成区域之上的第6导电膜去除。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第6导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第6导电膜去除。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第5导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第6导电膜覆盖的部分的第4导电膜去除。第4导电膜(非晶ito)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体以150℃加热,使构成相对电极32、栅极端子焊盘34、源极端子焊盘35及最上层遮光膜33的非晶ito膜多晶化。此外,基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另一方面,高温侧能够由在tft基板形成的层及图案所使用的材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为第3绝缘膜而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法而对第6导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,相对电极32之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图69及图70所示,得到tft基板402,该tft基板402在tft部的沟道区域的上方形成有在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33及33b。

tft基板402成为如下构造,即,能够针对半导体沟道层7的上方,在下层遮光膜9a、9b、9c及上层遮光膜22b、23b的基础上,通过包含最上层遮光膜33及33b的3层遮光膜将俯视观察时的沟道层的上方完全地遮光,因此能够进一步对由液晶显示装置工作时的背光、外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)进行抑制。

<实施方式5>

在ffs模式的液晶显示装置的情况下,也能够如实施方式3的tn模式的液晶显示装置这样,构成为沟道区域下层遮光膜与漏极电极及像素电极直接连接,向下层遮光膜施加像素电极的电位。

<tft基板的像素的结构>

首先,参照图71及图72,对实施方式5的tft基板500的结构进行说明。此外,关于与使用图43及图44而说明的tft基板400相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

图71是表示实施方式5所涉及的像素的平面结构的俯视图,图72是表示图71中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构及像素部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板500,作为在光透过型的ffs模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图71所示,就tft基板500而言,tft的栅极电极2由栅极配线3的一部分构成。即,从栅极配线3分支而向tft的形成区域(tft部)延伸的部分构成栅极电极2。在本实施方式中,成为栅极电极2的部分的进深及宽度设为,比栅极配线3的宽度大且能够在栅极电极2的上方配置源极电极22及漏极电极23的大小。

栅极配线3的一个端部与栅极端子4电连接,在栅极端子4经由第1栅极端子部接触孔19而连接有栅极端子引出电极25。而且,在栅极端子引出电极25经由第2栅极端子部接触孔29而连接有上方的栅极端子焊盘34。此外,栅极配线3、栅极端子4使用了如在后面所说明的那样,由具有遮光性的金属或者合金例如钼(mo)及铝(al)等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金构成的第1导电膜。

如图71所示,栅极配线3配置为在横向(x方向)延伸,源极配线151配置为在纵向(y方向)延伸。此外,源极配线151由下层源极配线15和上层源极配线26构成。

另外,下层源极配线15的一个端部与源极端子15t连接,在源极端子15t经由第1源极端子部接触孔20而连接有源极端子引出电极26t。而且,在源极引出电极26t经由第2源极端子部接触孔30而连接有上方的源极端子焊盘35。

从源极电极22延伸出的上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15连接,由此源极电极22与下层源极配线15电连接。另外,漏极电极23延伸至像素区域而形成了透过像素电极24。另外,在源极电极22及漏极电极23的区域之上,分别设置有上层遮光膜22b及23b。

此外,由相邻的栅极配线3及相邻的下层源极配线15包围的区域成为像素区域,因此就tft基板500而言,成为像素区域排列为矩阵状的结构。

接下来,使用图72对tft基板500的剖面结构进行说明。如图72所示,tft基板500例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4。

而且,以将栅极电极2及栅极端子4覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。氧化物半导体膜7作为tft的沟道层起作用,因此有时被称为半导体沟道层7。此外,在本实施方式中,半导体沟道层7的平面图案在俯视观察时形成得比栅极电极2的平面图案小,半导体沟道层7的轮廓与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。此外,半导体沟道层7的材质与实施方式1中说明的材质相同,与半导体沟道层使用非晶硅的现有结构相比,能够提高迁移率。

在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本实施方式中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。而且,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。而且,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

而且,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时至少一部分与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于外侧,并且形成为使半导体沟道层7的表面、及沟道区域下层遮光膜9的至少一部分的区域(在本实施方式中为下层遮光膜9a的区域)的表面这两者露出。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,漏极电极23与半导体沟道层7连接,并且还与下层遮光膜9a直接连接。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图71所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

而且,以将源极电极22、漏极电极23、透过像素电极24及上层遮光膜22b、23b覆盖的方式在基板1整体形成有层间绝缘膜27(第4绝缘膜),在层间绝缘膜27之上设置有相对电极32(第5导电膜)。相对电极32如图71所示,在俯视观察时,配置为与下方的透过像素电极24重叠。在本实施方式中,相对电极32形成为以跨过在横向(x方向)上相邻的像素之间的方式连续的形状,构成为在显示区域的端缘部(未图示)向相对电极32供给恒定的共通电位。

另外,在相对电极32设置有狭缝开口部sl,如果向透过像素电极24和相对电极32之间施加电压,则能够在相对电极32的上方,在相对电极32与透过像素电极24之间产生相对于基板1主面大致处于水平方向的电场。此外,在本实施方式中示出了在相对电极32形成有狭缝状的开口部的结构,但也可以形成多个狭缝的一端之间被连结起来的梳齿状的开口部。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。而且,而且,在源极引出电极26t经由将层间绝缘膜27贯通的第2源极端子部接触孔30而以在俯视观察时重叠的方式连接有上方的源极端子焊盘35。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。而且,在栅极端子引出电极25经由将层间绝缘膜27贯通的第2栅极端子部接触孔29而以在俯视观察时重叠的方式连接有上方的栅极端子焊盘34。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。另外,源极端子焊盘35及栅极端子焊盘34由与tft部的相对电极32为相同层的第5导电膜形成。

<制造方法>

下面,使用图73~图79对实施方式5的tft基板500的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图71及图72。

首先,使用清洗液或者纯水对玻璃等透明性绝缘基板即基板1进行清洗。在本实施方式中,将厚度0.6mm的玻璃基板作为基板1使用。而且,在清洗后的基板1的一个主面的整个面,形成作为栅极电极2、栅极配线3等的材料的第1导电膜。能够作为第1导电膜使用的材质在实施方式1中进行了说明,省略重复的说明。在本实施方式中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图73及图74所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(在图74中未图示)及栅极端子4。

<第2次照相制版工序>

接下来,以将栅极电极2、栅极配线3及栅极端子4覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠,在第2次照相制版工序中,通过使用半曝光掩模的曝光(半曝光)而形成厚度不同的光致抗蚀图案,使用该光致抗蚀图案,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜通过蚀刻进行图案化,由此如实施方式3的图37及图38所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。在这里,半导体沟道层7的俯视观察时的轮廓配置为与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。

另外,为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

此外,关于绝缘膜6、氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜的材质、形成方法及使用通过半曝光形成的光致抗蚀图案进行的蚀刻,在实施方式2中使用图19~图22进行了说明,因此省略说明。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。在本实施方式中,由有机树脂材料形成了树脂类绝缘膜。具体地说,例如,将具有感光性的丙烯酸类的有机树脂材料通过旋转涂敷法以成为2.0~3.0μm的厚度的方式涂敷在基板1之上而设为层间绝缘膜16。

<第3次照相制版工序>

接下来,通过第3次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如实施方式3的图39及图40所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图40中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。

在本实施方式中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体进行了干蚀刻。通过添加o2气,从而能够抑制在蚀刻时由还原反应对保护绝缘膜8之下的氧化物半导体膜7造成的损伤。通过该蚀刻,如图39及图40所示,在第2源极电极接触孔17的底面露出半导体沟道层7。另外,在第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7及沟道区域下层遮光膜9的一部分(在本实施方式中为下层遮光膜9a)。

另外,在第1栅极端子部接触孔19的底面露出al合金的栅极端子4,在第1源极配线接触孔10及第1源极端子部接触孔20的底面分别露出al合金的下层源极配线15及源极端子15t,但al合金在使用向六氟化硫(sf6)添加氧(o2)后的气体进行的干蚀刻中不会被蚀刻,因此这些图案会原样残存下来。

此外,作为层间绝缘膜16所使用的树脂类绝缘膜的材料,除了丙烯酸类的有机树脂材料以外,也能够使用烯烃类材料、酚醛树脂类材料、聚酰亚胺类材料及硅氧烷类材料。这些涂敷型的有机绝缘材料的介电常数低,厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度也是容易的,能够将配线电容抑制得低。由此,通过使用这些材料,从而能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

另外,作为层间绝缘膜16,也能够不使用树脂类绝缘膜材料,而使用氮化硅(sin)、氧化硅(sio)等无机类绝缘材料。在使用这些无机类缘材料的情况下,将光致抗蚀图案作为掩模,形成第1源极配线接触孔10、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。另外,也可以将无机类绝缘膜材料和树脂类绝缘膜材料适当组合而使用。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面将第3导电膜及第4导电膜依次层叠。在本实施方式中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。作为透明导电膜而使用ito(氧化铟(in2o3)和氧化锡(sno2)的混合比例如成为90:10(重量%))。在这里,通过溅射法,使用在氩(ar)中包含氢(h)的气体,例如,混合有氢(h2)气或者水蒸气(h2o)等的气体,将厚度100nm的ito膜以非晶状态形成。另外,作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。在这里,将厚度100nm的al合金膜通过使用了ar气的溅射法而形成。

<第4次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第4次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对al合金膜和非晶ito膜依次进行蚀刻。

在这里,通过进行使用半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案。即,在希望使第4导电膜残留下来而形成上层遮光膜22b及23b的图案的部分,使膜厚大。此外,第4导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在透过像素电极24的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将透过像素电极24的形成区域之上的第4导电膜去除。另外,在栅极端子部及源极端子部也使光致抗蚀图案的膜厚小。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第4导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第4导电膜去除。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第3导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第4导电膜覆盖的部分的第3导电膜去除。第3导电膜(非晶ito膜)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体加热至150℃。通过该加热,使非晶ito膜晶体化,成为多晶ito膜。基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另外,高温侧能够由使用的光致抗蚀材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为层间绝缘膜16(第3绝缘膜)而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法对第4导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,透过像素电极24的形成区域之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图75及图76所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24。另外,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

在这里,栅极端子引出电极25经由第1栅极端子部接触孔19而与栅极端子4直接连接。另外,源极电极22经由第2源极电极接触孔17而与半导体沟道层7直接连接。另外,上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接。并且,源极配线引出电极26t经由第1源极端子部接触孔20而与源极端子15t直接连接。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜27(第4绝缘膜)。在本实施方式中,使用cvd法,形成有厚度400nm的氮化硅膜(sin)。

<第5次照相制版工序>

接下来,在层间绝缘膜27(sin膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第5次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对层间绝缘膜27进行蚀刻。

该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。在本实施方式中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体进行了干蚀刻。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图77及图78所示,栅极端子引出电极25及源极配线引出电极26t之上的层间绝缘膜27被去除,分别形成第2栅极端子部接触孔29及第2源极端子部接触孔30。

然后,将作为相对电极32的材料的第5导电膜340如图79所示,连同第2栅极端子部接触孔29的内部及第2源极端子部接触孔30的内部在内,形成于层间绝缘膜27的上表面整体。在本实施方式中,作为该第5导电膜,通过溅射法形成有与第3导电膜的透明导电膜相同、厚度为100nm的非晶ito膜。

<第6次照相制版工序>

接下来,在第5导电膜340(非晶ito膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第6次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第5导电膜340进行蚀刻。该蚀刻能够使用利用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻法。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图71及图72所示,形成由作为透明导电膜的非晶ito膜构成的具有狭缝开口部的相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35。栅极端子焊盘34经由第2栅极端子部接触孔29而与下方的栅极端子引出电极25直接连接。另外,源极端子焊盘35经由第2源极端子部接触孔30而与下方的源极端子引出电极26t直接连接。

然后,将基板1整体以200℃进行加热,使构成相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的非晶ito膜多晶化,由此完成图71及图72所示的tft基板500。

此外,在液晶显示面板的组装时,在完成后的tft基板500的表面形成取向膜、衬垫。取向膜是用于使液晶排列起来的膜,由聚酰亚胺等构成。另外,使另行制作出的具有滤色片、相对电极及取向膜等的相对基板与tft基板500贴合。此时,通过衬垫而在tft基板和相对基板之间形成间隙,向该间隙封装液晶,由此形成横向电场方式的光透过型的ffs模式的液晶显示面板。最后,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置。

如以上所述,在实施方式5中,能够通过6次照相制版工序制造tft基板500,该tft基板500的沟道层使用高性能的氧化物半导体膜,该tft基板500用在蚀刻阻挡型的ffs模式的液晶显示装置中。特别是成为蚀刻阻挡部的保护绝缘膜8是在氧化物半导体膜形成后接着形成的,因此半导体沟道层7几乎不产生由此后的tft制造工序的工艺损伤引起的特性劣化。因此,能够在维持氧化物半导体的高性能特性的状态下作为tft的沟道层使用。

另外,源极配线151成为隔着层间绝缘膜而分别独立地形成的下层源极配线15和上层源极配线26的2层构造,成为所谓的冗余配线。另外,将上层源极配线26经由设置于层间绝缘膜16的多个第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接,因此即使在一个配线断线的情况下,也能够通过另一个配线对功能进行补充。因此,能够减少由源极配线151的断线引起的线状缺陷故障的发生,能够使制造时的成品率及产品的可靠性提高。

并且,将下层源极配线15与氧化物半导体膜及绝缘膜连续地形成,因此能够密接性良好地形成下层源极配线15(第2导电膜),能够减少由密接力不足引起的膜剥离所导致的断线故障的发生。这一点特别是在栅极配线3和下层源极配线15交叉的区域的栅极配线图案之上的台阶部效果明显。

另外,成为在通过半导体沟道层7的下方的栅极电极2进行的遮光的基础上,在半导体沟道层7的上方也通过2层遮光膜对半导体沟道层7的整个区域进行遮光的构造,因此能够防止由液晶显示装置工作时的背光及外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)。

另外,作为层间绝缘膜16(第3绝缘膜),通过使用介电常数低、厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度、对基板1的主面具有平坦化作用的树脂类绝缘膜,从而能够将配线电容抑制得低。由此,能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

并且,将沟道区域下层遮光膜9由导电膜形成,与漏极电极23及透过像素电极24直接连接,因此透过像素电极24的电位在沟道区域bc之上被作为偏置电位而施加。由此,能够使构成显示像素的多个tft的阈值电压(vth)的波动减少,并且对由不确定的外部噪声等引起的tft特性的变动进行抑制,因此能够进一步提高显示特性、提高可靠性。此外,沟道区域下层遮光膜9也可以设为不与漏极电极23,而是与源极电极22直接连接的结构。

<最上层遮光膜的形成>

在上述的第6次照相制版工序中,将第5导电膜图案化而形成了相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35,但也可以在第5导电膜之上进一步形成遮光性的导电膜(第6导电膜),在第5导电膜和第6导电膜的层叠膜之上,通过进行使用半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案,通过使用该光致抗蚀图案对第5导电膜和第6导电膜的层叠膜依次进行蚀刻,从而如图80及图81所示,在tft部的沟道区域的上方形成在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33(下层膜)及最上层遮光膜33b(上层膜)。

更具体地说,在层间绝缘膜27的上表面整体形成第5导电膜(非晶ito膜)后,作为第6导电膜而形成遮光性的al合金膜,由此设为层叠膜,在其之上通过半曝光形成厚度不同的光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第6导电膜(al合金膜)和第5导电膜(非晶ito膜)依次进行蚀刻,形成相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35,并且在tft部的沟道区域上方形成由ito膜构成的最上层遮光膜33和由al合金膜构成的最上层遮光膜33b的层叠膜。

在该情况下,关于通过半曝光形成的厚度不同的光致抗蚀图案,在希望使第5及第6导电膜残留下来而形成最上层遮光膜33及33b的图案的部分,使膜厚大。此外,第6导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将它们的形成区域之上的第6导电膜去除。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第6导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第6导电膜去除。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第5导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第6导电膜覆盖的部分的第4导电膜去除。第4导电膜(非晶ito)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体以150℃加热,使构成相对电极32、栅极端子焊盘34、源极端子焊盘35及最上层遮光膜33的非晶ito膜多晶化。此外,基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另一方面,高温侧能够由在tft基板形成的层及图案所使用的材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为第3绝缘膜而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法而对第6导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,相对电极32之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图80及图81所示,得到tft基板501,该tft基板501在tft部的沟道区域的上方形成有在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33及33b。

tft基板501成为如下构造,即,能够针对半导体沟道层7的上方,在下层遮光膜9a、9b、9c及上层遮光膜22b、23b的基础上,通过包含最上层遮光膜33及33b的3层遮光膜将俯视观察时的沟道层的上方完全地遮光,因此能够进一步对由液晶显示装置工作时的背光、外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)进行抑制。

<变形例>

接下来,参照图82及图83,对实施方式5的变形例的tft基板500a的结构进行说明。tft基板500a成为下述结构,即,在tft基板500的像素部,还具有成为像素电极的辅助电容的共通电极。此外,关于与使用图71及图72说明的tft基板500相同的结构,标注同一标号,省略重复的说明。

<tft基板的像素的结构>

图82是表示实施方式5的变形例所涉及的像素的平面结构的俯视图,图83是表示图82中的x-x线处的剖面结构(tft部的剖面结构、像素部的剖面结构及共通电极部的剖面结构)、y-y线处的剖面结构(栅极端子部的剖面结构)及z-z线处的剖面结构(源极端子部的剖面结构)的剖视图。此外,下面,针对tft基板500a,作为在光透过型的ffs模式的液晶显示装置中使用的tft基板而进行说明。

如图82所示,tft基板500a成为下述结构,即,在tft基板500的结构的基础上,具有配置为与栅极配线3平行地延伸的、由与栅极配线3相同的第1导电膜形成的共通电极5。共通电极5在像素部形成透过像素电极24的辅助电容,并且向像素部处的相对电极32供给恒定的共通电位。因此,相对电极32针对每个像素部是独立的,经由在第1共通电极部接触孔21内设置的共通电极引出电极28而与共通电极5电连接。

接下来,使用图83对tft基板500a的剖面结构进行说明。如图83所示,tft基板500a例如将玻璃等透明性绝缘基板即基板1作为母材,在基板1之上配置有栅极电极2(包含栅极配线3)、栅极端子4及共通电极5。

然后,以将栅极电极2、栅极端子4及共通电极5覆盖的方式配置有绝缘膜6(第1绝缘膜)。绝缘膜6在tft部作为栅极绝缘膜起作用,因此有时被称为栅极绝缘膜6。

在tft部,在绝缘膜6之上,在与栅极电极2重叠的位置配置有氧化物半导体膜7。在半导体沟道层7之上配置有保护绝缘膜8(第2绝缘膜),在保护绝缘膜8之上配置有由遮光性的金属膜等构成的沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)。

在本变形例中,作为沟道区域下层遮光膜9,例如使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。然后,在半导体沟道层7之上的沟道区域下层遮光膜9设置有第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。此外,对于沟道区域下层遮光膜9,有时为了方便起见,根据设置部位的不同,称为下层遮光膜9a、9b及9c。

另外,在源极端子部,设置有与tft部的半导体沟道层7为相同层的氧化物半导体膜13,在氧化物半导体膜13之上设置有与保护绝缘膜8为相同层的绝缘膜14。然后,在绝缘膜14之上设置有与沟道区域下层遮光膜9(第2导电膜)为相同层的源极端子15t(包含下层源极配线15),成为3层的层叠体的最上层膜。另外,在栅极端子部,以将栅极端子4(包含栅极配线3)覆盖的方式形成有绝缘膜6。

然后,以将绝缘膜6、半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9覆盖的方式,在基板1之上,在整个面配置有层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。而且,在tft部,设置有将层间绝缘膜16及保护绝缘膜8贯通而到达至半导体沟道层7的第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18。第2源极电极接触孔17配置为在俯视观察时与第1源极电极接触孔11的外周相比位于内侧,形成为在其底面露出半导体沟道层7的表面。另外,第2漏极电极接触孔18配置为在俯视观察时至少一部分与第1漏极电极接触孔12的外周相比位于外侧,并且形成为使半导体沟道层7的表面、及沟道区域下层遮光膜9的至少一部分的区域(在本实施方式中为下层遮光膜9a的区域)的表面这两者露出。

另外,在共通电极部,在俯视观察时与下方的共通电极5的图案重叠的区域设置有将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至共通电极5的第1共通电极部接触孔21。

而且,作为第3导电膜形成的源极电极22及漏极电极23,配置为相互分离地分别经由第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18与半导体沟道层7直接连接。该半导体沟道层7处的源极电极22和漏极电极23之间的区域形成沟道区域bc。此外,在本变形例中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜)。

另外,从漏极电极23延伸出的透过像素电极24在俯视观察时,设置为在共通电极形成区域,一部分与下方的共通电极5重叠,隔着绝缘膜6和层间绝缘膜16而形成像素电位的辅助电容。

另外,在第1共通电极部接触孔21内设置有作为第3导电膜形成的共通电极引出电极28,该共通电极引出电极28与下方的共通电极5直接连接。此外,共通电极引出电极28以不与源极电极22及漏极电极23(包含透过像素电极24)相互电连接(不短路)的方式,作为与它们分离的图案而形成。

在源极电极22及漏极电极23之上,分别设置上层遮光膜22b及23b(第4导电膜)。在将上层遮光膜22b及23b由例如遮光性的金属膜等形成的情况下,将上层遮光膜22b及23b相互分离地形成,以使得源极电极22和漏极电极23不电气短路。在本实施方式中,作为上层遮光膜22b、23b,例如能够使用mo及al等金属、或者向这些金属中添加其他元素而得到的合金。

如图82所示,tft部的半导体沟道层7的上方区域成为如下结构,即,通过上层遮光膜22b、23b及下层遮光膜9a、9b、9c,在俯视观察时整个区域相对于来自上表面的光受到遮光。并且,tft部的半导体沟道层7的下方区域成为如下结构,即,通过栅极电极2,在俯视观察时整个区域相对于来自下表面(基板1侧的面)的光受到遮光。通过将tft部设为如上所述的结构,从而能够大致完全地防止(阻挡)背光、外光及它们的散射光射入至半导体沟道层7,能够防止半导体沟道层7的由光吸收引起的特性劣化。

而且,以将源极电极22、漏极电极23、透过像素电极24、上层遮光膜22b、23b及共通电极引出电极28覆盖的方式在基板1整体形成有层间绝缘膜27(第4绝缘膜)。此外,在共通电极部,在层间绝缘膜27设置有第2共通电极部接触孔31。第2共通电极部接触孔31配置在俯视观察时与下方的共通电极5及共通电极引出电极28的图案重叠的区域,形成为使下层的共通电极引出电极28的表面露出。

在层间绝缘膜27之上设置有相对电极32(第5导电膜)。相对电极32如图83所示,设置为经由第2共通电极部接触孔31而与下层的共通电极引出电极28直接连接,构成为经由共通电极引出电极28而与下方的共通电极5电连接,将恒定的共通电位供给至相对电极32。

另外,在相对电极32设置有狭缝开口部sl,如果向透过像素电极24和相对电极32之间施加电压,则能够在相对电极32的上方,在相对电极32与透过像素电极24之间产生相对于基板1主面大致处于水平方向的电场。此外,在本实施方式中示出了在相对电极32形成有狭缝状的开口部的结构,但也可以形成多个狭缝的一端之间被连结起来的梳齿状的开口部。

另外,在源极端子部,源极引出电极26t设置为经由将层间绝缘膜16贯通而到达至源极端子15t的第1源极端子部接触孔20,与源极端子15t直接连接。而且,而且,在源极引出电极26t经由将层间绝缘膜27贯通的第2源极端子部接触孔30而以在俯视观察时重叠的方式连接有上方的源极端子焊盘35。

另外,在栅极端子部,栅极端子引出电极25设置为经由将层间绝缘膜16及绝缘膜6贯通而到达至栅极端子的第1栅极端子部接触孔19,与栅极端子4直接连接。而且,在栅极端子引出电极25经由将层间绝缘膜27贯通的第2栅极端子部接触孔29而以在俯视观察时重叠的方式连接有上方的栅极端子焊盘34。

此外,源极引出电极26t及栅极端子引出电极25由与tft部的源极电极22及漏极电极23为相同层的第3导电膜形成。另外,源极端子焊盘35及栅极端子焊盘34由与tft部的相对电极32为相同层的第5导电膜形成。

<制造方法>

下面,使用图84~图92对实施方式5的变形例的tft基板500a的制造方法进行说明。此外,表示最终工序的俯视图及剖视图分别相当于图82及图83。

在清洗后的基板1的一个主面的整个面,形成作为栅极电极2、栅极配线3及共通电极5等的材料的第1导电膜。能够作为第1导电膜使用的材质在实施方式5中进行了说明,省略重复的说明。在本变形例中,设为作为第1导电膜而使用铝(al)合金膜,通过使用了氩(ar)气的溅射法,将al合金膜形成为200nm的厚度。

<第1次照相制版工序>

然后,在第1导电膜之上涂敷光致抗蚀材料,通过第1次照相制版工序而形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模,将第1导电膜通过蚀刻进行图案化。在这里,使用了通过pan药液进行的湿蚀刻。然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图84及图85所示,在基板1的上主面之上,形成栅极电极2、栅极配线3(图85中未图示)、栅极端子4及共通电极5。

<第2次照相制版工序>

接下来,以将栅极电极2、栅极配线3、栅极端子4及共通电极5覆盖的方式在基板1的上主面整个面形成绝缘膜6(第1绝缘膜),然后,在绝缘膜6之上,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜依次层叠。然后,在第2次照相制版工序中,通过使用半曝光掩模的曝光(半曝光)而形成厚度不同的光致抗蚀图案,使用该光致抗蚀图案,将氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜通过蚀刻进行图案化。由此,如实施方式4的图60及图61所示,在tft部,在栅极电极2的上方,得到半导体沟道层7、保护绝缘膜8及沟道区域下层遮光膜9的层叠体,并且在沟道区域下层遮光膜9形成第1源极电极接触孔11及第1漏极电极接触孔12。在这里,半导体沟道层7的俯视观察时的轮廓配置为与栅极电极2的轮廓相比存在于内侧。

另外,为了方便起见,将在第1源极电极接触孔11和第1漏极电极接触孔12之间残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9a,将在第1源极电极接触孔11的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9b,将在第1漏极电极接触孔12的与下层遮光膜9a相反侧残留的沟道区域下层遮光膜9称为下层遮光膜9c。

另外,在源极配线形成区域形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及下层源极配线15的层叠体,在源极端子形成区域,通过与上述相同的工序,形成氧化物半导体膜13、绝缘膜14及源极端子15t的层叠体。

此外,关于绝缘膜6、氧化物半导体膜、第2绝缘膜及第2导电膜的材质、形成方法及使用通过半曝光形成的光致抗蚀图案进行的蚀刻,在实施方式2中使用图19~图22进行了说明,因此省略说明。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜16(第3绝缘膜)。在本变形例中,由有机树脂材料形成了树脂类绝缘膜。具体地说,例如,将具有感光性的丙烯酸类的有机树脂材料通过旋转涂敷法以成为2.0~3.0μm的厚度的方式涂敷在基板1之上而设为层间绝缘膜16。

<第3次照相制版工序>

接下来,通过第3次照相制版工序对层间绝缘膜16进行曝光及显影,如图86及图87所示,形成将层间绝缘膜16贯通的第1源极配线接触孔10(在图63中未图示)、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19、第1源极端子部接触孔20及第1共通电极部接触孔21。

然后,对在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底部露出的保护绝缘膜8进行蚀刻。在该蚀刻中,进行使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体实施的干蚀刻。通过该蚀刻,如图86及图87所示,在第2源极电极接触孔17及第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7。另外,在第2漏极电极接触孔18的底面露出半导体沟道层7及沟道区域下层遮光膜9的一部分(在本实施方式中为下层遮光膜9a)。

另外,第1栅极端子部接触孔19及第1共通电极部接触孔21将绝缘膜6也贯通,在各自的底面露出al合金的栅极端子4及共通电极5,在第1源极配线接触孔10及第1源极端子部接触孔20的底面分别露出al合金的下层源极配线15及源极端子15t,但al合金在使用向六氟化硫(sf6)添加氧(o2)后的气体进行的干蚀刻中不会被蚀刻,因此这些图案会原样残存下来。

此外,作为层间绝缘膜16所使用的树脂类绝缘膜的材料,除了丙烯酸类的有机树脂材料以外,也能够使用烯烃类材料、酚醛树脂类材料、聚酰亚胺类材料及硅氧烷类材料。这些涂敷型的有机绝缘材料的介电常数低,厚膜化至大于或等于2.0μm的厚度也是容易的,能够将配线电容抑制得低。由此,通过使用这些材料,从而能够以低电压驱动tft基板,能够有助于低消耗电力化。因此,能够在栅极配线或者源极配线之上叠放(重叠)地配置透过像素电极24,还实现高开口率化。

另外,作为层间绝缘膜16,也能够不使用树脂类绝缘膜材料,而使用氮化硅(sin)、氧化硅(sio)等无机类绝缘材料。在使用这些无机类缘材料的情况下,将光致抗蚀图案作为掩模,形成第1源极配线接触孔10、第2源极电极接触孔17、第2漏极电极接触孔18、第1栅极端子部接触孔19及第1源极端子部接触孔20。另外,也可以将无机类绝缘膜材料和树脂类绝缘膜材料适当组合而使用。

接下来,在层间绝缘膜16之上,在整个面将第3导电膜及第4导电膜依次层叠。在本变形例中,作为第3导电膜而使用透明导电膜(透光性导电膜),作为第4导电膜而使用遮光性的al合金膜。此外,透明导电膜的材质、膜厚及制造方法、al合金膜的材质、膜厚及制造方法与实施方式5相同,因此省略说明。

<第4次照相制版工序>

接下来,在第4导电膜(al合金膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第4次照相制版工序形成光致抗蚀图案。在这里,进行使用在第2次照相制版工序中说明的半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第4导电膜通过利用pan药液进行的湿蚀刻而图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第4导电膜去除。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第3导电膜通过利用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻而图案化,将没有由光致抗蚀图案及第4导电膜覆盖的部分的第3导电膜去除。

然后,将基板1整体加热至150℃而将非晶ito膜晶体化,设为多晶ito膜。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法对第4导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,透过像素电极24及共通电极引出电极28的形成区域之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图88及图89所示,形成由透明导电膜(多晶ito膜)构成的栅极端子引出电极25、源极电极22、从源极电极22延伸出的上层源极配线26、源极端子引出电极26t、漏极电极23及从漏极电极23延伸出的透过像素电极24、共通电极引出电极28。此外,共通电极引出电极28是作为与透过像素电极24电气分离的独立图案而形成的。另外,在tft部的源极电极22的上部及漏极电极23的上部分别形成上层遮光膜22b及23b。这些上层遮光膜22b及23b在俯视观察时,形成为将除了沟道区域bc以外的半导体沟道层7的平面图案的大致整体覆盖。

在这里,栅极端子引出电极25经由第1栅极端子部接触孔19而与栅极端子4直接连接。另外,源极电极22经由第2源极电极接触孔17而与半导体沟道层7直接连接。另外,上层源极配线26经由第1源极配线接触孔10而与下层源极配线15直接连接。并且,源极配线引出电极26t经由第1源极端子部接触孔20而与源极端子15t直接连接。而且,共通电极引出电极28经由第1共通电极部接触孔21而与共通电极5直接连接。

接下来,在基板1的上主面整个面形成层间绝缘膜27(第4绝缘膜)。在本实施方式中,使用cvd法,形成有厚度400nm的氮化硅膜(sin)。

<第5次照相制版工序>

接下来,在层间绝缘膜27(sin膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第5次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对层间绝缘膜27进行蚀刻。

该蚀刻能够使用干蚀刻法,该干蚀刻法是使用包含氟的气体进行的。在本变形例中,使用向六氟化硫(sf6)中添加氧(o2)后的气体进行了干蚀刻。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图90及图91所示,将栅极端子引出电极25、源极配线引出电极26t及共通电极引出电极28之上的层间绝缘膜27去除,分别形成第2栅极端子部接触孔29、第2源极端子部接触孔30及第2共通电极部接触孔31。

然后,将作为相对电极32的材料的第5导电膜340如图92所示,连同第2栅极端子部接触孔29的内部、第2源极端子部接触孔的内部及第2共通电极部接触孔31的内部在内,形成于层间绝缘膜27的上表面整体。在本变形例中,作为该第5导电膜,通过溅射法形成有与第3导电膜的透明导电膜相同、厚度为100nm的非晶ito膜。

<第6次照相制版工序>

接下来,在第5导电膜340(非晶ito膜)之上,在整个面涂敷光致抗蚀材料,通过第6次照相制版工序形成光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第5导电膜340进行蚀刻。该蚀刻能够使用利用草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻法。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图82及图83所示,形成由作为透明导电膜的非晶ito膜构成的具有狭缝开口部的相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35。栅极端子焊盘34经由第2栅极端子部接触孔29而与下方的栅极端子引出电极25直接连接。另外,源极端子焊盘35经由第2源极端子部接触孔30而与下方的源极端子引出电极26t直接连接。另外,相对电极32经由第2共通电极部接触孔31而与下层的共通电极引出电极28直接连接。

然后,将基板1整体以200℃进行加热,使作为具有狭缝开口部的相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的非晶ito膜多晶化。由此,完成图82及图83所示的本变形例的方式的tft基板500a。

此后,进行液晶显示面板的组装,通过在液晶显示面板的外侧配置偏振板、相位差板、驱动电路及背光灯单元等而完成液晶显示装置,但详细内容在实施方式1中进行了说明,因此省略。

如以上所述,在本变形例中,在与实施方式5相同效果的基础上,通过设置共通电极5,从而设为能够向透过像素电极24增加辅助电容的结构,因此能够将施加于透过像素电极24的显示信号电位的泄漏裕量增大。由此,能够减少由信号电位的保持不良引起的显示故障而得到更高品质的液晶显示装置。

另外,相对电极32经由针对每个像素设置的第1共通电极部接触孔21及第2共通电极部接触孔31而与下方的共通电极5直接电连接,因此构成为向各像素可靠地供给恒定的共通电位信号,因此能够减少诸如点缺陷这样的显示故障的发生。

另外,也可以并非将相对电极32的图案设为对应于各像素而独立的图案,而是如实施方式5的图71所示,将相对电极32形成为以至少跨过在横向上相邻的像素之间的方式连续的形状,构成为从显示区域的端部(未图示)供给恒定的共通电位。在该情况下,从共通电极5和显示区域的端部两者向相对电极32供给恒定的共通电位,因此即使在一者发生了断线故障的情况下,也会从另一者供给共通电位,因此防止点缺陷、线缺陷等显示故障的发生的效果进一步提高。

<最上层遮光膜的形成>

在上述的第6次照相制版工序中,将第5导电膜图案化而形成了相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35,但也可以在第5导电膜之上进一步形成遮光性的导电膜(第6导电膜),在第5导电膜和第6导电膜的层叠膜之上,通过进行使用半曝光掩模实施的半曝光,从而形成厚度不同的光致抗蚀图案,通过使用该光致抗蚀图案对第5导电膜和第6导电膜的层叠膜依次进行蚀刻,从而如图93及图94所示,在tft部的沟道区域的上方形成在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33(下层膜)及最上层遮光膜33b(上层膜)。

更具体地说,在层间绝缘膜27的上表面整体形成第5导电膜(非晶ito膜)后,作为第6导电膜而形成遮光性的al合金膜,由此设为层叠膜,在其之上通过半曝光形成厚度不同的光致抗蚀图案,将该光致抗蚀图案作为掩模而对第6导电膜(al合金膜)和第5导电膜(非晶ito膜)依次进行蚀刻,形成相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35。另外,在tft部的沟道区域上方同时形成由ito膜构成的最上层遮光膜33和由al合金膜构成的最上层遮光膜33b的层叠膜。由此,能够削减制造工序。

在该情况下,关于通过半曝光形成的厚度不同的光致抗蚀图案,在希望使第5及第6导电膜残留下来而形成最上层遮光膜33及33b的图案的部分,使膜厚大。此外,第6导电膜被分为2次进行蚀刻,在通过第2次蚀刻去除的部分,使光致抗蚀图案的膜厚小。例如,在相对电极32、栅极端子焊盘34及源极端子焊盘35的形成区域之上使膜厚小,在第1次蚀刻中,不将它们的形成区域之上的第6导电膜去除。

然后,将该光致抗蚀图案作为掩模,首先,将第6导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案覆盖的部分的第6导电膜去除。第4导电膜的蚀刻使用通过pan药液进行的湿蚀刻。

接下来,将相同的光致抗蚀图案作为掩模,将第5导电膜通过蚀刻进行图案化,将没有由光致抗蚀图案及第6导电膜覆盖的部分的第4导电膜去除。第4导电膜(非晶ito)的蚀刻使用通过草酸5wt%+水的草酸类药液进行的湿蚀刻。

然后,将基板1整体以150℃加热,使构成相对电极32、栅极端子焊盘34、源极端子焊盘35及最上层遮光膜33的非晶ito膜多晶化。此外,基板温度并不限定于150℃,在具有氧化铟(in2o3)大于或等于85重量%而小于或等于95重量%,氧化锡(sno2)大于或等于5重量%而小于或等于15重量%这一混合比(两者合计为100重量%)的通常的非晶ito膜的情况下,如果大于或等于140℃,则能够晶体化。另一方面,高温侧能够由在tft基板形成的层及图案所使用的材料等的耐热温度任意地决定。例如,如果是本实施方式,则作为第3绝缘膜而使用丙烯酸类的有机树脂膜,因此小于或等于该材料的耐热温度即230℃即可,但例如在光致抗蚀材料使用通常的酚醛树脂类的感光性树脂的情况下,设为小于或等于160℃即可。

接下来,通过氧灰化,使光致抗蚀图案的膜厚整体地减少,将膜厚小的光致抗蚀图案完全地去除。另一方面,膜厚大的光致抗蚀图案被薄化而残留下来。

接下来,将残存的光致抗蚀图案作为掩模,再次使用通过pan药液进行的湿蚀刻法而对第6导电膜进行蚀刻。此时,由于下层的透明导电膜即ito膜进行了多晶化,因此在化学上非常地稳定,能够对没有由光致抗蚀图案覆盖的al合金膜,例如,相对电极32之上的al合金膜、栅极端子部及源极端子部的al合金膜进行蚀刻,而几乎不会受到由pan药液导致的蚀刻损伤(膜消失或电气特性、光学特性劣化)。

然后,通过将光致抗蚀图案去除,从而如图93及图94所示,得到tft基板502,该tft基板502在tft部的沟道区域的上方形成有在俯视观察时将沟道区域覆盖的最上层遮光膜33及33b。

tft基板502成为如下构造,即,能够针对半导体沟道层7的上方,在下层遮光膜9a、9b、9c及上层遮光膜22b、23b的基础上,通过包含最上层遮光膜33及33b的3层遮光膜将俯视观察时的沟道层的上方完全地遮光,因此能够进一步对由液晶显示装置工作时的背光、外光的吸收引起的沟道层的劣化(光劣化)进行抑制。

虽然对本发明详细地进行了说明,但上述的说明在全部的方面都是例示,本发明并不限定于此。可以理解为在不脱离本发明的范围的情况下能够设想出未例示的无数的变形例。

此外,本发明在其发明的范围内,能够将各实施方式自由地组合,或者对各实施方式适当进行变形、省略。

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