JP4488688B2 - Wiring substrate for display device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の表示装置に用いられる配線基板及びその製造方法に関する。特には、厚型樹脂膜を備えた配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、CRTディスプレイに代わる表示装置として、平面型の表示装置が盛んに開発されており、中でも液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力等の利点から注目を集めている。特には、各画素電極にスイッチ素子が電気的に接続されて成るアクティブマトリクス型液晶表示装置は、隣接画素間でクロストークのない良好な表示画像を実現できることから、液晶表示装置の主流となっている。
【0003】
以下に、TFT(Thin Film Transistor)をスイッチ素子とする光透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置を例にとり説明する。
【0004】
アクティブマトリクス型液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に配向膜を介して液晶層が保持されて成っている。アレイ基板においては、ガラスや石英等の透明絶縁基板上に、複数本の信号線と複数本の走査線とが絶縁膜を介して格子状に配置され、格子の各マス目に相当する領域にITO(Indium-Tin-Oxide)等の透明導電材料からなる画素電極が配される。そして、格子の各交点部分には、オン画素とオフ画素とを電気的に分離し、且つオン画素への映像信号を保持する機能を有するスイッチング素子としてのTFTが配置される。TFTのゲート電極は走査線に、ドレイン電極は信号線にそれぞれ電気的に接続され、さらにソース電極は画素電極に電気的に接続されている。
【0005】
対向基板は、ガラス等の透明絶縁基板上にITOから成る対向電極が配置され、またカラー表示を実現するのであればカラーフィルタ層が配置されて構成されている。
【0006】
液晶表示装置の表示領域外周部では、アレイ基板が対向基板から突き出して棚状の接続領域をなしており、この接続領域に配列される接続パッドと、外部駆動系統からの入力を行うための端子とが接続される。また、対向基板の端縁の部分とアレイ基板との間にシール材が配置されて、液晶層の四周を封止している。
【0007】
このようなアクティブマトリクス液晶表示装置の製造コストを低減する上で、アレイ基板製造のための工程数が多く、そのためアレイ基板のコスト比率が高いという問題があった。
【0008】
そこで、特開平9−160076号においては、画素電極を最上層に配置し、これに伴い信号線、ソース、ドレイン電極と共に、半導体被膜等を同一のマスクパターンに基づいて一括してパターニングを行った後、ソース電極と画素電極とを接続するソース電極用コンタクトホールの作製と共に、信号線や走査線の接続端を露出するための外周部コンタクトホールの作製を同時に行うことが提案されている。これにより、少ないマスク数で生産性を向上でき、しかも製造歩留まりを低下させることもない。
【0009】
ここで、走査線の接続端等を露出するための外周部コンタクトホールを作成するためには、層間絶縁膜だけでなく、ゲート絶縁膜をも貫く必要がある。そのため、酸化シリコン層を含むゲート絶縁膜と、窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜とを同時に貫くことのできるように、BHF等を用いたウェットエッチングを行っていた(特開2000−267595号)。
【0010】
一方、このようなアレイ基板において、バックライト光の利用効率を向上させるように画素部分の開口率を向上させることが求められている。また、反射型の平面表示装置に用いる場合には、画素電極の面積比率を増やすことにより光の有効反射率を向上させることが求められている。
【0011】
そこで、近年、画素開口率や光反射率を向上すべく、絶縁性の厚型樹脂膜を介して、アレイ基板の配線パターンやTFTの上層に画素電極を配置し、画素電極の外周の縁部を信号線及び走査線と重ね合わせることが行われている。厚型樹脂膜は、一般に1〜10μm、典型的には2〜4μmの厚さを有する低誘電率の有機樹脂からなり、これを介して重ねられる画素電極と信号線等との間での、電気容量の発生や短絡のおそれを充分に小さくすることを可能にするものである。
【0012】
従前は、遮光膜が、対向基板上またはアレイ基板上にあって、TFTの個所のみならず、画素電極の縁部と信号線との間の間隔、及び、画素電極の縁部と走査線との間の間隔を覆う個所にも設けられていた。これは、画素電極と信号線または走査線とが重なることによる不所望の電気容量や短絡を充分に防止しつつ、画素電極のパターンと信号線または走査線のパターンとの位置ずれを吸収し、該間隔からの光漏れを確実に防止するために必要であったのである。
【0013】
厚型樹脂膜を配置する構成により、位置合わせマージンに起因する画素開口の損失をなくすことができるので、画素開口率を大きく向上することができる。
【0014】
特に、反射型の液晶表示装置に用いるアレイ基板にあっては、アルミニウム(Al)等からなる反射型の画素電極をアレイパターンの最上層に形成し、この反射型電極層と下方の配線層との間に厚型の樹脂膜を配することが行われている。この厚型樹脂膜は、反射型画素電極の縁部が走査線、信号線及びTFTに被さるように配置することを可能にし、それだけ画素電極面積を向上させることで、光利用効率を向上させるものである。厚型樹脂膜が介在することにより、重ね合わせによる寄生容量の増大が防がれている。また、厚型樹脂膜は、一般には、絶縁基板面からの画素電極の高さを均一にし、液晶層の厚さを均一にするための平坦化膜としての役割も果たす。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
最近、携帯情報端末や携帯電話における表示装置の要求性能が向上するにつれて、半透過型または透過反射兼用型と呼ばれる形式の表示装置の使用が検討されるようになった。これは、一つの画素電極中に光透過性を有する透明導電膜(ITO等)と、光反射性を有する反射電極とを備えたものであり、太陽光の下などの明るい環境では反射電極板(反射型画素電極部分)での外光の反射により表示を行い、暗い環境では透明導電膜部分、すなわち透明電極部分を通るバックライト光により表示を行うのである。
【0016】
このような半透過型の表示装置であると、画素電極を形成するのに2種の導電層が必要であり、それぞれパターニングを行う必要があった。そのため、半透過型でない反射型の液晶表示装置を作成する場合に比べて、パターニング工程(PEP: Photo Engraving Process)が一つ増加してしまう。パターニング工程数が増える分だけ必要なマスクパターンの枚数が増加し、レジスト樹脂の塗布、現像、エッチング、レジスト剥離及び洗浄の一連の工程数が増加し、それだけ、工程負担及び製造コストの増大を招く。
【0017】
パターニング工程数を減少する目的で、例えば、厚型樹脂膜のパターンをそのままマスクとして、ゲート絶縁膜等を貫くコンタクトホールを作成することも考えられる。厚型樹脂膜のコンタクトホールに整合した形のコンタクトホールをゲート絶縁膜等に設けるのである。
【0018】
しかし、この場合、ゲート絶縁膜のサイドエッチング等に起因して、オーバーハング部分が生じ、これにより、コンタクトホールを被覆する導電膜に不連続個所(いわゆる「段切れ」)が生じてしまうという問題があった。
【0019】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、表示装置及びその製造方法において、接続不良等を発生させることなく製造効率を向上し、製造コスト及び工程負担を低減することのできる装置及び方法を提供するものである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明のアレイ基板は、基板上に形成された第1導電層のパターンと、前記第1導電層のパターン上に配置され、前記パターンに対応する位置に開口を有する第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜の開口よりも大きな径を有し、その内壁が第2導電層で覆われるコンタクトホールを有する第2絶縁膜と、前記第2導電層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記第1導電層と接続する第3導電層を備え、前記第1絶縁膜の開口の上端と前記第2導電層の開口は同一形状であることを特徴とする。
【0021】
例えば、絶縁基板上の第1導電層のパターンと、これを覆うゲート絶縁膜と、さらにこの上に形成される第2導電層のパターンとからなり、略平行に配列される走査線と、これに前記ゲート絶縁膜を介して略直交するように配列される信号線と、これら走査線及び信号線の各交点近傍に設けられるスイッチング素子とを含む積層配線パターンと、前記積層配線パターンを覆う厚さ1μm以上の絶縁性の樹脂膜と、この樹脂膜の上に配置される第3導電層のパターン及び第4導電層のパターンと、前記の第3及び第4導電層のパターンの少なくともいずれかからなり、画素領域にマトリクス状に配列される画素電極と、前記樹脂膜及び前記ゲート絶縁膜を貫き前記第1導電層のパターンを部分的に露出させる第1コンタクトホールと、前記樹脂膜を貫き前記第2導電層のパターンを部分的に露出させる第2コンタクトホールとを備えるアレイ基板において、前記第1及び第2コンタクトホールは、底面を含む略全体が前記第4導電層のパターンにより覆われ、また、前記第1コンタクトホールには、前記第3導電層からなり、底面から前記ゲート絶縁膜の端面の上縁に至る領域が省かれた穴あき状のパターンが配されている。
【0022】
上記構成により、パターニングの工程数を少なくすることができ、これにより、製造効率を向上し、製造コスト及び工程負担を低減することができる。
【0023】
前記積層配線パターンと前記樹脂膜との間に、層間絶縁膜といった、非樹脂材料からなる絶縁膜が介在される場合、前記の第1コンタクトホールの穴あき状のパターンは、底面から該絶縁膜の端面の上縁に至る領域が省かれたものである。
【0024】
本発明のアレイ基板の製造方法は、例えば、絶縁基板上に、第1導電層のパターンと、これを覆うゲート絶縁膜と、さらにこの上に形成される第2導電層のパターンとを形成し、これにより、略平行に配列される走査線と、これに前記ゲート絶縁膜を介して略直交するように配列される信号線と、これら走査線及び信号線の各交点近傍に設けられるスイッチング素子とを含む積層配線パターンを設ける工程と、前記積層配線パターンを覆う厚さ1μm以上の絶縁性の樹脂膜、及びこれを貫く上層コンタクトホールを、感光性樹脂の塗布、露光、及び現像を経て作成する工程と、前記上層コンタクトホールの輪郭内にて、前記第1導電層のパターンを露出させる下層コンタクトホールをエッチングにより作成する工程と、この樹脂膜の上に、第3及び第4の導電層のパターンを形成し、この際に、少なくともこれらのうちの一方の導電層からなる画素電極を前記各スイッチング素子にそれぞれ対応して設ける工程とを含むアレイ基板の製造方法において、前記樹脂膜及び前記上層コンタクトホールの作成後、前記第3の導電層を堆積してから、前記各上層コンタクトホールの内壁の下縁より内側に開口を有するレジストパターンを作成する工程と、このレジストパターンに沿って前記第3の導電層をパターニングする第1のエッチングと、引き続き前記レジストパターンの下で、前記開口を通じてエッチング液を作用させ、サイドエッチング寸法が前記所定寸法より小さい条件で前記ゲート絶縁膜を除去することにより、前記下層コンタクトホールを、サイドエッチング後の内壁面が前記上層コンタクトホールの内壁の下縁よりも内側に位置するように作成する第2のエッチングと、さらに引き続き、前記レジストパターンの下面に沿って該レジストパターンの開口へと突き出している前記第3導電層のひさし状部分に対して、前記下層コンタクトホールを通じて裏面側からエッチング液を作用させることにより、該ひさし状部分を除去する第3のエッチングと、この後に前記レジストパターンを除去してから前記第4導電層の堆積及びパターニングを行う工程とを含む。
【0025】
【発明の実施の形態】
<実施例1>
実施例1のアレイ基板及びその製造方法について図1〜8を用いて説明する。
【0026】
図1は、実施例の製造方法の要部について説明するための、部分積層断面図による模式的な工程図である。図2は、実施例のアレイ基板10についての模式的な平面図であり、図3及び図4は、それぞれ、実施例のアレイ基板10を含む表示パネル100についての画素部分及び周縁部の積層構造を示す。
【0027】
まず、アレイ基板10の構成について、図2〜4を用いて説明する。
【0028】
図2〜3に示すように、下層の走査線11と上層の信号線31との交点付近には、走査線11に印加されるパルス電圧にしたがい信号線31から画素電極6への信号入力をスイッチングするためのTFT9が配置されている。TFT9のゲート電極11aは走査線11からの延在部により形成されており、TFT9のドレイン電極32は、信号線31の延在部により形成されている。そして、TFT9のソース電極33は、透光性の厚型樹脂膜5を貫くコンタクトホール53を通じて、画素電極6に電気的に接続している。
【0029】
画素電極6は、走査線11と信号線31とにより画されるマス目状の領域(画素ドット領域)ごとに互いに電気的に絶縁されて配置され、該領域の略全体を覆うとともに両縁部が信号線31と重ねられている。各画素電極6は、金属からなる、ここでは一つの反射画素電極73と、ITO等の光透過性を有する透明画素電極63a,63b及び63cとが組み合わさってなる。これら透明画素電極63a,63b及び63cは、反射画素電極73の3つの窓状開口に対応する位置に配置され、反射画素電極の窓状開口の内縁部と透明画素電極63a,63b及び63cの外縁部が直接重ね合わされて互いに導通されている。
【0030】
反射画素電極73は、光散乱性を向上させるべく凸凹パターンが形成される。
【0031】
透光性の厚型樹脂膜5は、例えば厚さが1μm以上であり、低誘電率の絶縁性の樹脂材料からなる。特には、アクリル系樹脂等の感光型の硬化性有機樹脂材料からなる。厚型樹脂膜5は、接続パッド14の配置個所と、上層コンタクトホール51〜53の個所とを除き、アレイ基板上のほぼ全体を被覆する。
【0032】
画素ドットの略中央では、反射画素電極73により覆われる領域内で、走査線と同一材料で構成される補助容量線幅広部12aと、ソース電極33から延在された補助容量用延在部35と重ね合わされて画素電極6の補助容量を形成している。
【0033】
図2及び図4に示すように、接続用周縁部では、厚型樹脂膜5の抜き領域54中に、接続パッド14が配列される。接続パッド14は、走査線11と同一工程で同一材料により作成され、該接続パッド14から基板内側へと延在されるパッド用配線14aと、コンタクトホール41,51,52及びこれらを覆うブリッジ状導電膜71とにより、信号線31の先端部31aに電気的に接続されている。ここで、パッド用配線14aの端部では、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール51の底部に、ゲート絶縁膜15を貫く下層コンタクトホール41が配置されている。一方、信号線の先端部31aには、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール52のみが配されている。
【0034】
図1には、パッド用配線14aの基板内側の端部の個所に下層コンタクトホール41を作成する工程について示す。この工程の概略は、以下の通りである。
【0035】
まず、厚型樹脂膜5のパターンの上にレジストパターン8が設けられる。このレジストパターン8は、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール51の個所に、これより一回り径寸法の小さい開口81を設けたものである。
【0036】
このレジストパターン8の下で、下記(1)〜(3)の3段階のウェットエッチングが行われる。また、これに引き続き、ブリッジ状導電膜71を形成する工程(4)が行われる。
【0037】
(1)第1のエッチング(ITOパターンの形成;5PEP(1)、図7)
a-ITO膜のみをエッチングするシュウ酸溶液により、レジストパターン8の輪郭に沿ってa-ITO膜をパターニングする。これにより、開口81の輪郭内を除いて上層コンタクトホール51及びその近傍を覆うITO膜パターン61'が形成される。
【0038】
同時に、画素領域では、透明画素電極63a,63b及び63cが形成される。
【0039】
(2)第2のエッチング(スルーホールの形成;5PEP(2))
酸化シリコン等からなるゲート絶縁膜15がウェットエッチング液によりエッチングされて、ゲート絶縁膜15を貫く下層コンタクトホール41が形成される。このエッチングではサイドエッチングが大きく、形成される下層コンタクトホール41は、レジストパターン8の開口81よりもかなり径寸法が大きい。このため、開口81の下縁と、下層コンタクトホール41の上縁との間の領域には、ITO膜が内側へと突き出した「ひさし状部分」6aが形成される。
【0040】
(3)第3のエッチング(ITOのバックエッチング;5PEP(3)、図8)
再びシュウ酸水溶液を用い、「ひさし状部分」6aを除去する。この際、第2のエッチングにより形成された下層コンタクトホール41を通じて、レジストパターン8の裏側からエッチング液が作用する。すなわち「バックエッチング」が行われる。
【0041】
これら一連のパターニングの結果、下層コンタクトホール41の個所が省かれた穴あきITO膜パッチ61が形成される。
【0042】
この後、レジストパターン8の剥離、洗浄、a-ITO膜のアニーリング(加熱による結晶化)を行う。
【0043】
(4)最上層金属パターンの形成(6PEP、図9)
モリブデン金属膜とアルミニウム金属膜との積層膜(Mo/Al)を堆積した後、さらなるレジストの塗布、フォトマスクを用いる露光、及び現像を行う。そして、エッチングにより、下層コンタクトホール41及びこれに連なる上層コンタクトホール51の個所から、その隣の上層コンタクトホール52に至る領域を覆うブリッジ状導電膜71を作成する。このとき、画素領域では、反射画素電極73が形成される。
【0044】
次ぎに、図5〜8を用いて、アレイ基板10の製造工程について詳細に説明する。
【0045】
なお、アレイ基板10の製造の際には、一つの大判の原基板(例えば550mm X 650mm)の状態で、所定寸法(例えば対角寸法2.2インチ)の領域ごとに、各液晶表示装置のための配線・成膜パターンを形成する。そして、同様に大判の状態で作成された対向基板用の原基板と、シール材及びスペーサを介して貼り合わされた後、各液晶表示装置に相当するセル構造体が切り出される。
【0046】
(1) 第1のパターニング(図5)
ガラス基板18上に、スパッタ法によりモリブデン−タングステン合金膜(MoW膜)を230nm堆積させる。そして、第1のフォトマスクを用いるパターニングにより、対角寸法2.2インチ(56mm)の長方形領域ごとに、176本の走査線11、その延在部からなるゲート電極11a、及び、走査線11と略同数の補助容量線(Cs配線)12を形成する。図示の例で、補助容量線12は、隣接する走査線11の略中間に配されており、画素ドットごとに、信号線31の配置個所近傍を避けて一つの略正方形状の幅広部12aを形成している。
【0047】
また、同時に、周縁部では、接続パッド14及びこれから延在されるパッド用配線14aを作成する。
【0048】
(2) 第2のパターニング(図6)
まず、第1ゲート絶縁膜15aをなす350nm厚の酸化シリコン膜(SiOx膜)を堆積する。表面をフッ酸で処理した後、さらに、第2ゲート絶縁膜15bをなす40〜50nmの窒化シリコン膜(SiNx膜)、TFT9の半導体膜36を作成するための50nm厚のアモルファスシリコン(a-Si:H)層、及び、TFT9のチャネル保護膜21等を形成するための膜厚200nmの窒化シリコン膜(SiNx膜)を、大気に曝すことなく連続して成膜する(図3)。
【0049】
レジスト層を塗布した後、第1のパターニングにより得られた走査線11等のパターンをマスクとする裏面露光技術により、各ゲート電極11a上にチャネル保護膜21を作成する。
【0050】
(3) 第3のパターニング(図6)
良好なオーミックコンタクトが得られるように、アモルファスシリコン(a-Si:H)層の露出する表面をフッ酸で処理した後、低抵抗半導体膜37を作成するための50nm厚のリンドープアモルファスシリコン(n+a-Si:H)層を上記と同様のCVD法により堆積する(図3)。
【0051】
この後、スパッタ法により、25nm厚のボトムMo層、250nm厚のAl層、及び、50nm厚のトップMo層からなる三層金属膜(Mo/Al/Mo)を堆積する。
【0052】
そして、第3のフォトマスクを用いて、レジストを露光、現像した後、a-Si:H層、n+a-Si:H層、及び三層金属膜(Mo/Al/Mo)を一括してパターニングする。この第3のパターニングにより、対角寸法2.2インチ(56mm)の長方形領域ごとに、220×3本の信号線31と、各信号線31から延在するドレイン電極32と、ソース電極33とを作成する。
【0053】
また、同時に、補助容量線12の幅広部12aにほぼ重なり合うように、幅広部12aより外周の縁から少しはみ出す補助容量用延在部(Cs用パターン)35が配されている。この補助容量用延在部35は、ソース電極33から信号線31に沿って延在される直線配線33aからさらに延在された矩形状のパターンである。
【0054】
(4) 第4のパターニング
上記のように得られた多層膜パターンの上に、アクリル樹脂からなるポジ型の感光性の硬化性樹脂液を、コーターにより、乾燥後の膜厚が2μmとなるよう均一に塗布する。そして、以下に説明するような露光操作を行った後、現像、紫外線照射、ポストベーク、及び洗浄の操作を行う。紫外線照射は、厚型樹脂膜5中の未反応部分を低減させることにより、厚型樹脂膜5の光透過率を向上させる操作である。
【0055】
露光操作は、上層コンタクトホール51〜53を設ける個所、及び接続パッドのための抜き領域54では、強い露光を行い、反射画素電極領域内の凹部56を設ける個所では、弱い露光を行うようにする(図2〜3参照)。
【0056】
例えば、2枚のフォトマスクを用意し、一方フォトマスクの下で強い露光を行い、他方のフォトマスクの下で弱い露光を行うことができる。この「強い露光」及び「弱い露光」は、露光強度及び露光時間の調整により、有効な光線の積算露光量に適宜差を設けることにより行うことができる。
【0057】
「強い露光」を受けた個所に、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール51〜53及びパッド用抜き領域54が作成されるが、「弱い露光」を受けた個所には、例えば1μmの深さをもつ凹部56が形成される。
【0058】
反射画素電極73を配置する領域に、多数の凹部56が設けられることにより、反射画素電極73に光散乱機能をもたせるための凹凸パターンが形成される。
【0059】
厚型樹脂膜5は、図示の例で、液晶表示装置に組み立てられた場合に液晶層の厚さを略均一にする平坦化膜の役割を果たすとともに、画素電極を信号線等に重ねられるようにすることで、光利用効率を向上させる役割を果たす。
【0060】
上記の説明において、厚型樹脂膜5がポジ型の感光性樹脂により形成されるとして説明したが、ネガ型の感光性樹脂を用いることも可能である。この場合、露光を行わない領域と、強い露光を行う領域とが入れ替わるが、弱い露光を行う領域は全く同様である。
【0061】
また、上記の説明においては、2枚のフォトマスクを用いる代わりに、所定領域にメッシュパターンを有するフォトマスクを用いて、すなわち、いわゆるハーフトーンパターニングを採用することにより積算露光量に段差を設けることもできる。
【0062】
(5) 第5のパターニング(図7〜8、及び図1)
透明導電層として、40nm厚のa-ITOを堆積した後、レジストの塗布、露光及び現像を行う。そして、このレジストパターン8の下で、以下の3段階のエッチング操作を行う。レジストパターン8は、上層コンタクトホール51の個所に開口を有する。パッド用配線14aの端部の個所では、開口81の寸法が、上層コンタクトホール51の内径(すなわち底面の径)より一回り小さい。
【0063】
(5-1) ITOパターンの形成(図7)
まず、シュウ酸水溶液をエッチング液として、例えば45℃にて約50秒間処理することにより、レジストパターン8被覆個所以外のa-ITO膜を除去する。すなわち、レジストパターン8に沿った形状のa-ITO膜のパターンを作成する。
【0064】
これにより、画素ドットごとに、透過画素電極63をなす、3つの略矩形状のパターン63a、63b及び63cが形成される。
【0065】
同時に、アレイ基板の周縁部においては、一対の上層コンタクトホール51の壁面を覆うように、小穴と、より大きい穴とがあいたITO膜パターン61’が形成される。同時に、接続パッド14を、その中心の線状領域を除いて覆うようにパッド被覆ITO層64’が形成される。
【0066】
(5-2) スルーホール形成(図1上段)
次ぎに、バッファードフッ酸(BHF、フッ化水素−フッ化アンモニウム緩衝液をエッチング液として例えば28℃にて120秒間、スプレー方式により処理する。これにより、走査線11(ゲート線)と同時に形成されたパッド用配線14aの上面を露出させるように、上層コンタクトホール51の底面の領域内で、ゲート絶縁膜15を除去する。バッファードフッ酸は、例えば6%のフッ化水素、及び30%のフッ化アンモニウムを含むものである。エッチングの時間は、サイドエッチングが過大とならず、かつ、形成される下層コンタクトホール41の内壁面が、45°前後の傾斜のテーパー面をなすように設定される。
【0067】
図1上段に示すように、スルーホール作成のためのウェットエッチングの際には、ゲート絶縁膜15にかなりのサイドエッチングが生じる。そのため、レジストパターン8の開口81の内径D1(底部の径)は、対応する樹脂膜の上層コンタクトホール51〜53の底部の内径D2よりも、両側にてサイドエッチングの寸法dに多少のマージンmを加えた寸法だけ、小さく設定される。すなわち、D1=D2−2(d+m)である。マージンmは、本実施例の具体例において、約2μmである。
【0068】
このマージンmは、サイドエッチングの条件の多少のバラツキをも考慮して、ゲート絶縁膜15を貫く下層コンタクトホール41の上縁が、それぞれ対応する、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール51の下縁(底側の縁)よりも、必ず内側に来るように設定される。コンタクトホールの壁面を覆う導電層が、オーバーハング部分の形成により、いわゆる「段切れ」を起こすのを防止するためである。
【0069】
(5-3) a-ITOのバックエッチング(図1中段及び図8)
再びシュウ酸水溶液をエッチング液として、例えば45℃にて15秒間処理することにより、ゲート絶縁膜15のサイドエッチングに起因するa-ITOの「ひさし状部分」6aを除去する。図1中段に模式的に示すように、レジストパターン8の裏側へとエッチング液が回り込むことによるエッチング、すなわち「バックエッチング」が行われる。
【0070】
このバックエッチングの完了後、レジストパターン8が剥離され、洗浄後に、a-ITOを結晶化させるためのアニーリングが行われる。
【0071】
なお、バックエッチングの後には、コンタクトホール51近傍を覆うパッチ状のITO膜の内縁が、下層コンタクトホール41の上縁と上層コンタクトホール51の下縁との間の棚状領域内に位置する。そして、上記ITO膜パターン61'及びパッド被覆ITO層64'から下層コンタクトホール41及び接続パッド14露出部の個所が除かれる結果、周縁部には、1穴のITO膜パッチ61と、接続パッド14の露出部を囲む縁取り状のITO膜パッチ64とが形成される。
【0072】
(6) 第6のパターニング(図8及び図1の下段)
スパッタ法により、50nm厚のモリブデン金属膜と、この上の50nm厚のアルミニウム金属膜とからなる積層膜(Mo/Al)を堆積する。この後、フォトマスクを用いてレジストパターンを形成後、ウェットエッチングによるパターニングにより、隣り合う一対の下層コンタクトホール41,42を覆うブリッジ状導電膜71と、パッド被覆部74と、各画素ドットの大部分を覆う反射画素電極73とを作成する。
【0073】
各画素ドットにおいて、反射画素電極73は、先に形成された透過画素電極63a,63b及び63cの周縁部以外を露出するように透過用開口73a,73b及び73cをなしている。また、透過画素電極63a,63b及び63cの周縁部に重なり合わされることで、これら各画素電極63a,63b及び63cと電気的に導通している。
【0074】
反射画素電極73は、TFT9の個所をも被覆しており、ソース電極33上のコンタクトホール43,53により、ソース電極33に、直接接続して導通している。また、反射画素電極73は、信号線31に沿った縁部が、厚型樹脂膜5を介して信号線31の両縁と重ね合わされている。
【0075】
このようにして、大判の原基板の状態のアレイ基板10が完成する。
【0076】
これに組み合わされる、対向基板102の原基板は、(i)遮光層パターン(ブラックマトリクス)108の形成、(ii)各画素ドットにレッド(R)、ブルー(B)、グリーン(G)のカラーフィルタ層109の形成、(iii)柱状スペーサの形成、及び、(iv)対向電極107をなすITO膜の成膜の各工程を経て作成される。
【0077】
この後、いずれかの原基板にシール材105が塗布されて圧着、硬化を行う。スクライブによるセル構造体の切り出しの後、液晶材料103の注入及び注入口の封止により表示パネル100本体を作成してから、TCP及び駆動回路基板の装着、及びバックライト装置の組み付けを経て液晶表示装置が完成される。
【0078】
なお、図3〜4では省略したが、アレイ基板10及び対向基板102の液晶側の最表層には、これに接する液晶材料の配向を決めるための配向膜が、ポリイミド(PI)等からなる樹脂膜の形成、及びこれに続くラビング処理により形成されている。また、アレイ基板10及び対向基板102の外面側には、偏光板104が貼り付けられる。
【0079】
<比較例1>
次ぎに、図10を用いて比較例の製造方法について説明する。
【0080】
比較例のアレイ基板の製造方法においては、厚型樹脂膜5のパターンをマスクとして、その下層側のゲート絶縁膜のパターニングを行った。酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜を一括してエッチングするために、上記実施例と同様、バッファードフッ酸を用いた。
【0081】
この結果、図10の上段に示すように、サイドエッチングに起因して、上層コンタクトホール51の下縁が、下層コンタクトホール41の上縁からコンタクトホール内方へと突き出して、下層コンタクトホール41の全周にわたって縁部を覆うオーバーハングが形成された。そのため、上層及び下層のコンタクトホール51,41を覆う金属膜71’を設けた際、金属膜71’に「段切れ」71aが生じることとなった。
【0082】
<実施例2>
実施例2のアレイ基板及びその製造方法について図11〜18を用いて説明する。
【0083】
図11は、実施例2の製造方法の要部について説明するための、部分積層断面図1による模式的な工程図1である。図12は、実施例2のアレイ基板10'についての模式的な平面図であり、図13及び図14は、それぞれ、実施例2のアレイ基板10'を含む表示パネル100'についての画素部分及び周縁部の積層構造を示す。
【0084】
まず、アレイ基板10'の構成について、図12〜14を用いて説明する。
【0085】
画素部分においては、図12〜13に示すように、実施例1の場合と同様の構成において、層間絶縁膜4が透光性の厚型樹脂膜5に、下方から重ね合わされており(厚型樹脂膜5およびゲート絶縁膜15間に層間絶縁膜4を更に備えた構造)、TFT9のソース電極33は、層間絶縁膜4及び透光性の厚型樹脂膜5を貫くコンタクトホール43,53を通じて、画素電極6に電気的に接続している。また、このコンタクトホール43,53の個所に、穴あきドーナツ状のITO膜62が形成されている。
【0086】
周縁部においては、図12及び図14に示すように、実施例1の場合と同様の構成において、次のように構成される、各信号線31の先端部31aと、接続パッド14から基板内側へと延在されるパッド用配線14aとの接続個所で、画素電極と同時に形成されるブリッジ状導電膜71が、コンタクトホール41,42,51,52の配置領域の全体を覆っている。
【0087】
図11には、パッド用配線14aの基板内側の端部の個所に下層コンタクトホール41を作成する工程について示す。この工程の概略は、以下の通りである。
【0088】
まず、厚型樹脂膜5のパターンの上にレジストパターン8が設けられる。このレジストパターン8は、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール51の個所に、これより一回り径寸法の小さい開口81を設けたものである。
【0089】
このレジストパターン8の下で、下記(1)〜(3)の3段階のウェットエッチングが行われる。また、これに引き続き、ブリッジ状導電膜71を形成する工程(4)が行われる。
【0090】
(1)第1のエッチング(ITOパターンの形成;5PEP(1)、図17)
a-ITO膜のみをエッチングするシュウ酸溶液により、レジストパターン8の輪郭に沿ってa-ITO膜をパターニングする。これにより、上層コンタクトホール51及びその近傍を覆うITO膜パターン61'が形成される。
【0091】
同時に、画素領域では、透明画素電極63a,63b及び63cが形成される。
【0092】
(2)第2のエッチング(スルーホールの形成;5PEP(2))
窒化シリコンからなる層間絶縁膜4と、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜15とが、一つのウェットエッチング液によりエッチングされて、これら絶縁膜4,15を貫く下層コンタクトホール41が形成される。このエッチングではサイドエッチングが大きく、形成される下層コンタクトホール41は、レジストパターン8の開口81よりもかなり径寸法が大きい。このため、開口81の下縁と、下層コンタクトホール41の上縁との間の領域には、ITO膜が内側へと突き出した「ひさし状部分」が形成される。
【0093】
同時に画素領域では、層間絶縁膜4にソース電極33を露出するコンタクトホール43が形成される。
【0094】
(3)第3のエッチング(ITOのバックエッチング;5PEP(3)、図18)
再びシュウ酸水溶液を用い、「ひさし状部分」6aを除去する。この際、第2のエッチングにより形成された下層コンタクトホール41を通じて、レジストパターン8の裏側からエッチング液が作用する。すなわち「バックエッチング」が行われる。
【0095】
これら一連のパターニングの結果、下層コンタクトホール41の個所が省かれた穴あきITO膜パッチ61が形成される。
【0096】
この後、レジストパターン8の剥離、洗浄、a-ITO膜のアニーリング(加熱による結晶化)を行う。
【0097】
(4)最上層金属パターンの形成(6PEP、図19)
モリブデン金属膜とアルミニウム金属膜との積層膜(Mo/Al)を堆積した後、さらなるレジストの塗布、フォトマスクを用いる露光、及び現像を行う。そして、エッチングにより、図11に示す下層コンタクトホール41から、その隣の下層コンタクトホール42(図19)に至る領域を覆うブリッジ状導電膜71を作成する。このとき、画素領域では、反射画素電極73が形成される。
【0098】
次ぎに、図15〜18を用いて、アレイ基板10'の製造工程について詳細に説明する。
【0099】
なお、アレイ基板10'の製造の際には、一つの大判の原基板(例えば550mm X 650mm)の状態で、所定寸法(例えば対角寸法2.2インチ)の領域ごとに、各液晶表示装置のための配線・成膜パターンを形成する。そして、同様に大判の状態で作成された対向基板用の原基板と、シール材及びスペーサを介して貼り合わされた後、各液晶表示装置に相当するセル構造体が切り出される。
【0100】
(1) 第1のパターニング(図15)
ガラス基板18上に、スパッタ法によりモリブデン−タングステン合金膜(MoW膜)を230nm堆積させる。そして、第1のフォトマスクを用いるパターニングにより、対角寸法2.2インチ(56mm)の長方形領域ごとに、176本の走査線11、その延在部からなるゲート電極11a、及び、走査線11と略同数の補助容量線12を形成する。図示の例で、補助容量線12は、2本の走査線11の略中間に配されており、画素ドットごとに、信号線31の配置個所近傍を避けて一つの略正方形状の幅広部12aを形成している。
【0101】
また、同時に、周縁部では、接続パッド14及びこれから延在されるパッド用配線14aを作成する。
【0102】
(2) 第2のパターニング(図16)
まず、ゲート絶縁膜15をなす350nm厚の酸化・窒化シリコン膜(SiONx膜)を堆積する。表面をフッ酸で処理した後、さらに、TFT9の半導体膜36を作成するための50nm厚のアモルファスシリコン(a-Si:H)層、及び、TFT9のチャネル保護膜21等を形成するための膜厚200nmの窒化シリコン膜(SiNx膜)を、大気に曝すことなく連続して成膜する(図13)。
【0103】
レジスト層を塗布した後、第1のパターニングにより得られた走査線11等のパターンをマスクとする裏面露光技術により、各ゲート電極11a上にチャネル保護膜21を作成する。
【0104】
(3) 第3のパターニング(図16)
良好なオーミックコンタクトが得られるように、アモルファスシリコン(a-Si:H)層の露出する表面をフッ酸で処理した後、低抵抗半導体膜37を作成するための50nm厚のリンドープアモルファスシリコン(n+a-Si:H)層を上記と同様のCVD法により堆積する(図13)。
【0105】
この後、スパッタ法により、25nm厚のボトムMo層、250nm厚のAl層、及び、50nm厚のトップMo層からなる三層金属膜(Mo/Al/Mo)を堆積する。
【0106】
そして、第3のフォトマスクを用いて、レジストを露光、現像した後、a-Si:H層、n+a-Si:H層、及び三層金属膜(Mo/Al/Mo)を一括してパターニングする。この第3のパターニングにより、対角寸法2.2インチ(56mm)の長方形領域ごとに、220×3本の信号線31と、各信号線31から延在するドレイン電極32と、ソース電極33とを作成する。
【0107】
また、同時に、補助容量線12の幅広部12aにほぼ重なり合うように、幅広部12aより外周の縁から少し、はみ出す補助容量用延在部35が配されている。この補助容量用延在部35は、ソース電極33から信号線31に沿って延在される直線配線33aからさらに延在された矩形状のパターンである。
【0108】
(4) 第4のパターニング
上記のように得られた多層膜パターンの上に、50nm厚の窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜4を堆積する。
【0109】
引き続いて、アクリル樹脂からなるポジ型の感光性の硬化性樹脂液を、コーターにより、乾燥後の膜厚が2μmとなるよう均一に塗布する。そして、以下に説明するような露光操作を行った後、現像、紫外線照射、ポストベーク、及び洗浄の操作を行う。紫外線照射は、厚型樹脂膜5中の未反応部分を低減させることにより、厚型樹脂膜5の光透過率を向上させる操作である。
【0110】
露光操作は、上層コンタクトホール51〜53を設ける個所、及び接続パッドのための抜き領域54では、強い露光を行い、反射画素電極領域内の凹部56を設ける個所では、弱い露光を行うようにする(図12〜13参照)。
【0111】
実施例1にて説明したと同様、ネガ型の感光性樹脂を用いることも可能であり、2枚のフォトマスクを用いる代わりに、所定領域にメッシュパターンを有するフォトマスクを用いて積算露光量に段差を設けることもできる。
【0112】
(5) 第5のパターニング(図17〜8、及び図11)
透明導電層として、40nm厚のa-ITOを堆積した後、レジストの塗布、露光及び現像を行う。そして、このレジストパターン8の下で、以下の3段階のエッチング操作を行う。レジストパターン8は、上層コンタクトホール51〜53の個所に開口81を有し、これら開口81の寸法は、対応するコンタクトホールの内径(すなわち底面の径)よりも一回り小さい。
【0113】
(5-1) ITOパターンの形成(図17)
まず、シュウ酸水溶液をエッチング液として、例えば45℃にて約50秒間処理することにより、レジストパターン8被覆個所以外のa-ITO膜を除去する。すなわち、レジストパターン8に沿った形状のa-ITO膜のパターンを作成する。
【0114】
これにより、画素ドットごとに、透過画素電極63をなす、3つの略矩形状のパターン63a、63b及び63cが形成される。また、ソース電極33の個所のコンタクトホール53をその中心部を除いて覆うように、小穴のあいたITO膜パターン62’が形成される。
【0115】
同時に、アレイ基板の周縁部においては、一対の上層コンタクトホール51〜52を各コンタクトホールの中心部を除いて覆うように、小穴のあいたITO膜パターン61’が形成される。同時に、接続パッド14を、その中心の線状領域を除いて覆うようにパッド被覆ITO層64’が形成される。
【0116】
(5-2) スルーホール形成(図11上段)
次ぎに、バッファードフッ酸(BHF、フッ化水素−フッ化アンモニウム緩衝液)をエッチング液として例えば28℃にて、120秒間、スプレー方式により処理することにより、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール51〜53の底面の領域内で、絶縁膜4,15または層間絶縁膜4のみを除去してその下層の金属層を露出させる。バッファードフッ酸は、例えば6%のフッ化水素、及び30%のフッ化アンモニウムを含むものである。エッチングの時間は、サイドエッチングが過大とならず、かつ、形成される下層コンタクトホール41〜43の内壁面が、45°前後の傾斜のテーパー面をなすように設定される。
【0117】
図11の上段に示すように、接続パッド14から基板内側へと延びるパッド用配線14aの端部では、上層コンタクトホール51の底部の輪郭内にて、ゲート絶縁膜15及び層間絶縁膜4が同時に除去される。すなわち、これら絶縁膜15,4を貫きバッド用配線14aの内側端部を露出させるパッド配線下層コンタクトホール41が、作成される。
【0118】
また、これに隣接する信号線31の端部31aの個所では、上層コンタクトホール52の内側にて、層間絶縁膜4が除去されて、信号線の端部31aを露出させる信号線端下層コンタクトホール42が作成される。同時に、各画素ドットにおいては、層間絶縁膜4を貫きソース電極33を露出させるソース下層コンタクトホール43が作成される。
【0119】
図11上段に示すように、スルーホール作成のためのウェットエッチングの際には、絶縁膜15,4にかなりのサイドエッチングが生じる。そのため、レジストパターン8の開口81の内径D1(底部の径)は、対応する樹脂膜の上層コンタクトホール51〜53の底部の内径D2よりも、両側にてサイドエッチングの寸法dに多少のマージンmを加えた寸法だけ、小さく設定される。すなわち、D1=D2−2(d+m)である。具体例において、マージンmは約2μmである。
【0120】
このマージンmは、サイドエッチングの条件の多少のバラツキをも考慮して、絶縁膜15,4を貫く下層コンタクトホール41〜43の上縁が、それぞれ対応する、厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール51〜53の下縁(底側の縁)よりも、必ず内側に来るように設定される。コンタクトホールの壁面を覆う導電層が、オーバーハング部分の形成により、いわゆる「段切れ」を起こすのを防止するためである。
【0121】
なお、バッファードフッ酸等のフッ酸系エッチング液を用いる場合、サイドエッチングの速度は、窒化シリコン膜からなる層間絶縁膜4において、ゲート絶縁膜15におけるよりも一般にかなり大きいため、ゲート絶縁膜15をも貫く下層コンタクトホール41の壁面を容易に順テーパー状、すなわち緩やかな上向き斜面状とすることができる。
【0122】
(5-3) a-ITOのバックエッチング(図11中段及び図18)
再びシュウ酸水溶液をエッチング液として、例えば45℃にて15秒間処理することにより、絶縁膜15,4のサイドエッチングに起因するa-ITOの「ひさし状部分」6aを除去する。図11中段に模式的に示すように、レジストパターン8の裏側へとエッチング液が回り込むことによるエッチング、すなわち「バックエッチング」が行われる。
【0123】
このバックエッチングの完了後、レジストパターン8が剥離され、洗浄後に、a-ITOを結晶化させるためのアニーリングが行われる。
【0124】
なお、バックエッチングの後には、コンタクトホール51〜53近傍を覆うパッチ状のITO膜の内縁が、下層コンタクトホール41〜43の上縁と上層コンタクトホールの下縁との間の棚状領域内に位置する。そして、上記ITO膜パターン61'〜62'から下層コンタクトホール41〜43の個所が除かれる結果、周縁部には2穴のITO膜パッチ61が形成され、ソース電極33上には穴あきドーナツ状のITO膜パッチ62が形成される。また、接続パッド14の露出部を囲むように、穴あきITO膜パッチ64が形成される。
【0125】
(6) 第6のパターニング(図18及び図11の下段)
スパッタ法により、50nm厚のモリブデン金属膜と、この上の50nm厚のアルミニウム金属膜とからなる積層膜(Mo/Al)を堆積する。この後、フォトマスクを用いてレジストパターンを形成後、ウェットエッチングによるパターニングにより、隣り合う一対の下層コンタクトホール41,42を覆うブリッジ状導電膜71と、パッド被覆部74と、各画素ドットの大部分を覆う反射画素電極73とを作成する。
【0126】
各画素ドットにおいて、反射画素電極73は、先に形成された透過画素電極63a,63b及び63cの周縁部以外を露出するように透過用開口73a,73b及び73cをなしている。また、透過画素電極63a,63b及び63cの周縁部に重なり合わされることで、これら各画素電極63a,63b及び63cと電気的に導通している。
【0127】
反射画素電極73は、TFT9の個所をも被覆しており、ソース電極33上のコンタクトホール43,53により、ソース電極33に、直接接続して導通している。また、反射画素電極73は、信号線31に沿った縁部が、厚型樹脂膜5を介して信号線31の両縁と重ね合わされている。
【0128】
このようにして、大判の原基板の状態のアレイ基板10'が完成する。
【0129】
対向基板102の作製、及びこれと組み合わせての表示パネル100'の作製は、実施例1にて説明したのと同様である。
【0130】
<比較例2>
次ぎに、図20を用いて比較例2の製造方法について説明する。
【0131】
比較例2のアレイ基板の製造方法においては、厚型樹脂膜5のパターンをマスクとして、その下層側の層間絶縁膜4及びゲート絶縁膜のパターニングを行った。窒化シリコン膜と、酸化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜とを一括してエッチングするために、上記実施例と同様、バッファードフッ酸を用いた。
【0132】
この結果、図20の上段に示すように、サイドエッチングに起因して、上層コンタクトホール51の下縁が、下層コンタクトホール41の上縁からコンタクトホール内方へと突き出して、下層コンタクトホール41の全周にわたって縁部を覆うオーバーハングが形成された。そのため、上層及び下層のコンタクトホール51,41を覆う金属膜71’を設けた際、金属膜71’に「段切れ」71aが生じることとなった。
【0133】
<実施例3〜4>
実施例3〜4は、上記実施例1または2と同様のアレイ基板の製造方法において、パッド用配線14aの根元部を露出させるコンタクトホール41が、ドライエッチングとウェットエッチングとの組み合わせにより除去される。
【0134】
詳しくは、上記第5のパターニングの第2エッチング工程(5PEP(2))が次の2段階のエッチングにより行われる。
【0135】
(i) ドライエッチングによる窒化シリコン膜の除去(図21上段)
まず、窒化シリコン膜からなる第2ゲート絶縁膜15bを、ケミカルドライエッチング(CDE)により除去する。実施例2に対応する実施例4においては、同時に、層間絶縁膜4を除去する(図22)。エッチング用のチャンバー内を60℃の温度、及び、45Paの真空に保ちつつ、330sccmの酸素(O2)ガス及び670sccmの四フッ化炭素(CF4)ガスを導入し続けた。そして、600Wのパワーにて、45秒間エッチングを行った。
【0136】
(ii) ウェットエッチングによる酸化シリコン膜の除去(図21下段)
次いで、酸化シリコン膜からなる第1ゲート絶縁膜15aを、上記実施例と同様のバッファードフッ酸により除去する。このとき、例えば、6%のフッ化水素、及び30%のフッ化アンモニウムを重量比で含むバッファードフッ酸を用い、28℃にて70秒間、スプレー方式により処理する。
【0137】
ウェットエッチングの際のサイドエッチングは、一般に、ドライエッチングの際のサイドエッチングよりも大きいが、図21中に示すように、窒化シリコン膜(第2ゲート絶縁膜15b)もウェットエッチングによりサイドエッチングを受ける。その結果、コンタクトホール41の内壁が、なだらかなテーパー状となる。
【0138】
<実施例5〜6>
実施例5〜6は、上記実施例1または2と同様のアレイ基板の製造方法において、ゲート絶縁膜15を窒化シリコン膜のみからなる単層膜とするものである。そして、ゲート絶縁膜15を除去してコンタクトホール41を形成する工程は、全て、ドライエッチングにより行われる(図23〜24)。
【0139】
ドライエッチングの場合のサイドエッチングは、上記実施例のようにウェットエッチングを行う場合に比べて小さいものの、ある程度の寸法となるため、上記実施例と同様の方法で製造を行うことで、段切れを確実に防止する。
【0140】
以下、製造方法の詳細について、実施例1または2と異なる個所のみ説明する。
【0141】
上記第2のパターニングの工程において、単層膜のゲート絶縁膜15'としての約300nm厚の窒化シリコン膜(SiNx膜)を堆積する。表面をフッ酸で処理した後、引き続き、TFT9の半導体膜36を作成するための50nm厚のアモルファスシリコン(a-Si:H)層、及び、TFT9のチャネル保護膜21等を形成するための膜厚200nmの窒化シリコン膜(SiNx膜)を、大気に曝すことなく連続して成膜する。
【0142】
そして、上記第5のパターニングにおける、第2のエッチングをケミカルドライエッチング(CDE)のみにより行う。
【0143】
詳しくは、エッチング用のチャンバー内を60℃の温度、及び、45Paの真空に保ちつつ、330sccmの酸素(O2)ガス及び670sccmの四フッ化炭素(CF4)ガスを導入し、600Wのパワーにて、60秒間エッチングを行った。
【0144】
<実施例7〜8>
実施例7〜8は、上記実施例1または2と同様のアレイ基板の製造方法において、透明画素電極63の配置個所で、厚型樹脂膜5が省かれたものである。図25は、実施例1に対応する実施例7についての画素部の積層断面図である。また、図26は、実施例2に対応する実施例8についての画素部の積層断面図である。周縁部の積層構造や、製造工程は、実施例1または2と全く同様である。
【0145】
このように透明画素電極63の個所で厚型樹脂膜5を省くことにより、該樹脂膜を光が透過する際の損失を避けることができる。すなわち、バックライト光の利用効率を向上することができる。
【0146】
<実施例9〜10>
実施例9〜10は、上記実施例1または2と同様のアレイ基板の製造方法において、反射画素電極73の配置個所で、厚型樹脂膜5の凹部56が省かれたものである。つまり、反射画素電極が凸凹パターンを有さず、フラットパターンである。
【0147】
図27は、実施例1に対応する実施例9についての画素部の積層断面図である。また、図28は、実施例2に対応する実施例10についての画素部の積層断面図である。周縁部の積層構造は、実施例1または2と全く同様である。
【0148】
製造工程は、上記第4のパターニングの工程で、凹部56を形成するための弱い露光を行わない以外は、全く同様である。
【0149】
<実施例11〜12>
実施例11〜12は、上記実施例1または2と同様のアレイ基板の製造方法において、透明画素電極63の配置個所で厚型樹脂膜5が省かれるとともに、反射画素電極73の配置個所で、厚型樹脂膜5の凹部56が省かれたものである。
【0150】
図29は、実施例1に対応する実施例11についての画素部の積層断面図である。また、図30は、実施例2に対応する実施例12についての画素部の積層断面図である。周縁部の積層構造は、実施例1または2と全く同様である。
【0151】
<実施例13>
次に、実施例13について、図31〜32の積層断面図、及び図33の平面図を用いて説明する。
【0152】
実施例13の液晶表示装置は、ノーマリホワイトモードの光透過型である点では上記実施例1〜12と同様である。しかし、上記各実施例と異なり、ポリシリコン(p-Si)TFTタイプものである。
【0153】
図31には、本実施例に係る表示パネル100"の画素部分の積層構造を示す。画素ドットごとのTFT9が、ポリシリコン(p-Si)の半導体層36’からなり、トップゲート型である。すなわち、ゲート電極11aが、半導体層36’やこれを囲むコンタクト部32A,33Aより上方に、ゲート絶縁膜15を介して配されている。
【0154】
また、カラーフィルタ層が、アレイ基板10"上の厚型樹脂膜(平坦化膜)5により形成されている。そのため、ブラックマトリクスはアレイ基板10"及び対向基板102のいずれにも設けられておらず、カラーフィルタ層が画素ドット配列部分の全体を覆う領域で、インクジェット方式による染色等により形成されている。
【0155】
反射画素電極73は、保護膜45を貫くコンタクトホール43’、及びカラーフィルタ層として厚型樹脂膜5を貫くコンタクトホール53を介して、ソース電極33に導通されている。ここで、上記実施例2の場合と全く同様に、ソース電極33上には穴あきドーナツ状のITO膜62が形成される。
【0156】
また、ゲート絶縁膜15上に走査線と同時に形成される補助容量線(Cs配線)12には、TFTの半導体層36´と同時に形成される補助用療養パターン35´がゲート絶縁膜15を介して重ねられている。そして、この補助容量用パターン35’と、ソース電極33および反射画素電極73とは、層間絶縁膜4、及びゲート絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して、互いに電気的に接続されている。
【0157】
図32には、本実施例に係る表示パネル100"の周縁部を示す。上記各実施例と全く同様に、信号線31と同時に形成される上層配線と、走査線11と同時に形成される下層配線とが、厚型樹脂膜5を貫くコンタクトホール51,52を介して、画素電極73,63と同時に形成される導電層により電気的に接続されている。
【0158】
本実施例における、信号線31の末端の接続構造は、実施例2の場合と全く同様である。但し、実施例2の場合の層間絶縁膜4が、本実施例では保護膜45に置き換わっている。
【0159】
また、これらコンタクトホール51〜53,53’及び41〜42,43’,43"を設ける工程は、上記実施例1〜2において、第2のエッチング(スルーホールの形成;5PEP(2))として説明したのと方法と全く同様である。
【0160】
このようなp-SiTFTタイプのアレイ基板10"を作製するための他の工程は、例えば、特開2000-330484や特開2001-339070に記載の方法にしたがって行うことができる。
【0161】
なお、図32中に示すように、本実施例における接続パッド14"の個所の構造は、上記各実施例と異なる。駆動ICがアレイ基板10"の周縁部に作りつけられているため、接続パッド14"は、外部駆動部からのフレキシブル配線基板と接続を行う個所である。そのため、接続パッド14"の周囲では厚型樹脂膜5が省かれており、接続パッド14"内の領域で、走査線11と同時に形成される下層配線層と、信号線31と同時に形成される上層配線層とが重ねられ、これらが、透明画素電極63と同時に形成されるITO膜により覆われている。
【0162】
図33の平面図には、本実施例のアレイ基板10"における各画素ドット部分を示す。図に示すように、アルミニウム(Al)からなる反射画素電極73が、一つの窓枠状のパターンをなし、このパターンがなす一つの開口をITOからなる透明画素電極63が覆っている。
【0163】
<実施例14>
最後に、実施例14について、図34の積層断面図を用いて説明する。
【0164】
図34は、反射画素電極73及び透明画素電極63の配置個所について、実施例14にかかる信号線31を横切る断面での積層構造を示す。厚型樹脂膜5は、透明画素電極63の配置個所で省かれており、これにより光の透過損失を低減している。また、対向基板側にカラーフィルタ層が配置され、透過画素電極63の外周の縁、すなわち、厚型樹脂膜5がなす斜面の個所には、走査線11と同時に形成される遮光膜19が設けられている。これは、該個所からの光漏れを防止し、表示性能を高く保つためのものである。
【0165】
尚、反射画素電極73に凸凹パターンを有さない状態を図示しているが、厚型樹脂膜5に凹凸を設け、上記実施例と同様反射電極73に光散乱性をもたせてもよい。
【0166】
アレイ基板10"から表示パネル100"を組み立てる工程についても、上記実施例1にて説明したのと全く同様である。なお、本実施例に係る図31では、アレイ基板10"及び対向基板102の液晶側の最上層にあるポリイミド(PI)製の配向膜106が描かれている。この配向膜は、上記実施例1に係る図3〜4、上記実施例2に係る図13〜14、上記実施例7に係る図25、上記実施例8に係る図26、実施例9に係る図27、実施例10に係る図28、実施例11に係る図29、実施例12に係る図30、実施例13に係る図32では図示を省略している。
【0167】
本実施例においては、厚型樹脂膜5の下地をなす保護膜45を設けるものとして説明したが、保護膜45を省くこともできる。この場合、周縁部のコンタクトホールの構造及び製造工程は、実施例1と全く同様である。
【0168】
上記各実施例においては、穴あき導電膜(第2導電層)が透明導電材料からなりブリッジ状導電膜(第3導電層)が金属膜であるとして説明したが、これらが入れ替わっても全く同様である。この場合、第5のパターニングにおける第1及び第3のエッチングは、金属膜を除去するエッチングとなり、コンタクトホールの底面を覆う導電層は透明導電材料からなる。
【0169】
上記実施例1〜12においては、画素ドットごとのスイッチング素子が、エッチストッパ型のTFTであるとして説明したが、チャネルエッチ型でも全く同様であり、場合によってはトップゲート型のものであっても良い。
【0170】
また、上記実施例においては、第1層の配線パターン(走査線等のパターン)がモリブデン−タングステン合金(MoW)といった高融点金属からなるものとして説明したが、アルミニウム(Al)とモリブデン(Mo)との積層膜であっても良い。例えば、15nmのボトムMo層と、中間の270nmのAl層と、50nmのトップMo層とからなる3層構造とすることや、270nmのAl層と、これを覆う50nmのMo層とからなる2層構造とすることができる。
【0171】
また、上記実施例においては、表示装置として半透過型液晶表示装置を例にとり説明したが、これに限定されず、アレイ基板のTFTや配線パターンの上層に厚型樹脂膜を介して画素電極を配置する構造で、複数の画素電極膜をアレイ基板上に有する表示装置全般に適用することができる。
【0172】
例えば、有機EL表示装置の様に、アレイ基板上に陽極および陰極が形成される場合にも適用することができる。この場合は、例えば、陽極で穴開き導電幕を形成し、陰極でブリッジ状導電膜を構成することができる。
【0173】
【発明の効果】
表示装置用配線基板及びその製造方法において、パターニング工程数を少なくすることで、製造効率を向上し、製造コスト及び工程負担を低減することができるものを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の製造方法の要部について説明するための、部分積層断面図による模式的な工程図である。
【図2】実施例1のアレイ基板についての模式的な平面図である。
【図3】実施例1のアレイ基板を含む表示パネルについての、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図4】実施例1のアレイ基板を含む表示パネルについての、周縁部の模式的な積層断面図である。
【図5】実施例1のアレイ基板の製造方法における第1のパターニング後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図6】実施例1のアレイ基板の製造方法における第3のパターニング後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図7】実施例1のアレイ基板の製造方法における、第5のパターニングの第1のエッチング終了後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図8】実施例1のアレイ基板の製造方法における第5のパターニング完了後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図9】実施例1のアレイ基板の製造方法における第6のパターニング後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図10】比較例1のアレイ基板の製造方法について説明するための、図1に対応する模式的な工程図である。
【図11】実施例2の製造方法の要部について説明するための、部分積層断面図による模式的な工程図である。
【図12】実施例2のアレイ基板についての模式的な平面図である。
【図13】実施例2のアレイ基板を含む表示パネルについての、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図14】実施例2のアレイ基板を含む表示パネルについての、周縁部の模式的な積層断面図である。
【図15】実施例2のアレイ基板の製造方法における第1のパターニング後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図16】実施例2のアレイ基板の製造方法における第3のパターニング後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図17】実施例2のアレイ基板の製造方法における、第5のパターニングの第1のエッチング終了後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図18】実施例2のアレイ基板の製造方法における第5のパターニング完了後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図19】実施例2のアレイ基板の製造方法における第6のパターニング後の様子を模式的に示す要部平面図である。
【図20】比較例2のアレイ基板の製造方法について説明するための、図11に対応する模式的な工程図である。
【図21】実施例3のアレイ基板の製造方法について要部を説明するための模式的な工程図である。
【図22】実施例4のアレイ基板の製造方法について要部を説明するための模式的な工程図である。
【図23】実施例5のアレイ基板の製造方法について要部を説明するための模式的な工程図である。
【図24】実施例6のアレイ基板の製造方法について要部を説明するための模式的な工程図である。
【図25】実施例7のアレイ基板を含む表示パネルについての、図3に対応する、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図26】実施例8のアレイ基板を含む表示パネルについての、図13に対応する、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図27】実施例9のアレイ基板を含む表示パネルについての、図3に対応する、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図28】実施例10のアレイ基板を含む表示パネルについての、図13に対応する、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図29】実施例11のアレイ基板を含む表示パネルについての、図3に対応する、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図30】実施例12のアレイ基板を含む表示パネルについての、図13に対応する、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図31】実施例13のアレイ基板を含む表示パネルについての、画素部分の模式的な積層断面図である。
【図32】実施例13のアレイ基板を含む表示パネルについての、周縁部の模式的な積層断面図である。
【図33】実施例13のアレイ基板における画素ドット部分の平面図である。
【図34】実施例14のアレイ基板における、透明画素電極及び反射画素電極の配置個所についての積層断面図である。
【符号の説明】
10 表示パネル本体
14 接続パッド
14a パッド用配線
15 ゲート絶縁膜(酸化・窒化シリコン膜)
41 ゲート絶縁膜15を貫く下層コンタクトホール
5 感光性樹脂からなる厚型樹脂膜
51 厚型樹脂膜5を貫く上層コンタクトホール
6a ITO膜のひさし状部分
61 穴あきITO膜パッチ
71 ブリッジ状導電膜(Mo/Al)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board used in a display device such as a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to a wiring board provided with a thick resin film.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, flat display devices have been actively developed as display devices that can replace CRT displays. In particular, liquid crystal display devices have attracted attention because of their advantages such as light weight, thinness, and low power consumption. In particular, an active matrix type liquid crystal display device in which a switch element is electrically connected to each pixel electrode can realize a good display image without crosstalk between adjacent pixels, and is therefore a mainstream of liquid crystal display devices. Yes.
[0003]
In the following, a light transmissive active matrix liquid crystal display device using a TFT (Thin Film Transistor) as a switching element will be described as an example.
[0004]
An active matrix type liquid crystal display device is formed by holding a liquid crystal layer between an array substrate and a counter substrate via an alignment film. In an array substrate, on a transparent insulating substrate such as glass or quartz, a plurality of signal lines and a plurality of scanning lines are arranged in a lattice shape with an insulating film interposed therebetween, and in an area corresponding to each square of the lattice. A pixel electrode made of a transparent conductive material such as ITO (Indium-Tin-Oxide) is disposed. A TFT as a switching element having a function of electrically separating the on-pixel and the off-pixel and holding a video signal to the on-pixel is disposed at each intersection portion of the lattice. The gate electrode of the TFT is electrically connected to the scanning line, the drain electrode is electrically connected to the signal line, and the source electrode is electrically connected to the pixel electrode.
[0005]
The counter substrate includes a counter electrode made of ITO on a transparent insulating substrate such as glass, and a color filter layer if a color display is realized.
[0006]
At the outer periphery of the display area of the liquid crystal display device, the array substrate protrudes from the counter substrate to form a shelf-like connection area. The connection pads arranged in this connection area and the terminals for inputting from the external drive system And are connected. Further, a sealing material is disposed between the edge portion of the counter substrate and the array substrate to seal the four circumferences of the liquid crystal layer.
[0007]
In reducing the manufacturing cost of such an active matrix liquid crystal display device, there is a problem that the number of steps for manufacturing the array substrate is large, and therefore the cost ratio of the array substrate is high.
[0008]
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-160076, the pixel electrode is arranged in the uppermost layer, and along with this, the semiconductor film and the like are patterned together with the signal line, source and drain electrodes based on the same mask pattern. Later, it has been proposed to simultaneously produce a contact hole for a source electrode for connecting a source electrode and a pixel electrode, and an outer peripheral contact hole for exposing a connection end of a signal line or a scanning line. Thereby, productivity can be improved with a small number of masks, and the manufacturing yield is not reduced.
[0009]
Here, in order to create the outer peripheral contact hole for exposing the connection end of the scanning line, it is necessary to penetrate not only the interlayer insulating film but also the gate insulating film. Therefore, wet etching using BHF or the like has been performed so that a gate insulating film including a silicon oxide layer and an interlayer insulating film made of a silicon nitride film can be simultaneously penetrated (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-267595).
[0010]
On the other hand, in such an array substrate, it is required to improve the aperture ratio of the pixel portion so as to improve the utilization efficiency of backlight light. In addition, when used in a reflective flat display device, it is required to improve the effective reflectance of light by increasing the area ratio of the pixel electrode.
[0011]
Therefore, in recent years, in order to improve the pixel aperture ratio and the light reflectance, the pixel electrode is arranged on the wiring pattern of the array substrate or the upper layer of the TFT through the insulating thick resin film, and the outer edge of the pixel electrode is arranged. Is superimposed on the signal line and the scanning line. The thick resin film is generally composed of a low dielectric constant organic resin having a thickness of 1 to 10 μm, typically 2 to 4 μm. Between the pixel electrode and the signal line and the like stacked therethrough, It is possible to sufficiently reduce the possibility of occurrence of electric capacity and short circuit.
[0012]
Conventionally, the light shielding film is on the counter substrate or the array substrate, and not only the location of the TFT, but also the interval between the edge of the pixel electrode and the signal line, and the edge of the pixel electrode and the scanning line. It was also provided at the place covering the gap between the two. This absorbs misalignment between the pattern of the pixel electrode and the pattern of the signal line or the scan line while sufficiently preventing an undesired electric capacity or short circuit due to the overlap of the pixel electrode and the signal line or the scan line, This was necessary to reliably prevent light leakage from the interval.
[0013]
With the configuration in which the thick resin film is arranged, loss of the pixel opening due to the alignment margin can be eliminated, so that the pixel aperture ratio can be greatly improved.
[0014]
In particular, in an array substrate used in a reflective liquid crystal display device, a reflective pixel electrode made of aluminum (Al) or the like is formed on the uppermost layer of the array pattern, and this reflective electrode layer and a lower wiring layer are formed. A thick resin film is disposed between the two. This thick resin film makes it possible to arrange the reflective pixel electrode so that the edge of the reflective pixel electrode covers the scanning line, the signal line, and the TFT, thereby improving the pixel electrode area and improving the light utilization efficiency. It is. By interposing the thick resin film, an increase in parasitic capacitance due to superposition is prevented. In addition, the thick resin film generally serves as a flattening film for making the height of the pixel electrode uniform from the surface of the insulating substrate and making the thickness of the liquid crystal layer uniform.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
Recently, as the required performance of a display device in a portable information terminal or a mobile phone has improved, use of a display device of a type called a transflective type or a transflective type has been studied. This comprises a transparent conductive film (such as ITO) having light transparency and a reflective electrode having light reflectivity in one pixel electrode, and in a bright environment such as sunlight, a reflective electrode plate Display is performed by reflection of external light at the (reflective pixel electrode portion), and display is performed by backlight light passing through the transparent conductive film portion, that is, the transparent electrode portion, in a dark environment.
[0016]
In such a transflective display device, two types of conductive layers are required to form pixel electrodes, and it is necessary to perform patterning on each of them. Therefore, a patterning process (PEP: Photo Engraving Process) is increased by one as compared with the case of producing a reflective liquid crystal display device that is not a transflective type. The number of mask patterns required increases as the number of patterning steps increases, and the number of steps of resist resin coating, development, etching, resist stripping, and cleaning increases, resulting in an increase in process burden and manufacturing cost. .
[0017]
In order to reduce the number of patterning steps, for example, it is conceivable to form a contact hole that penetrates the gate insulating film or the like using the pattern of the thick resin film as it is as a mask. A contact hole having a shape aligned with the contact hole of the thick resin film is provided in the gate insulating film or the like.
[0018]
However, in this case, due to side etching or the like of the gate insulating film, an overhang portion is generated, which causes a discontinuous portion (so-called “step break”) in the conductive film covering the contact hole. was there.
[0019]
The present invention has been made in view of the above problems, and in a display device and a manufacturing method thereof, an apparatus capable of improving manufacturing efficiency and reducing manufacturing cost and process burden without causing connection failure and the like, and A method is provided.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
The array substrate of the present invention includes a first conductive layer pattern formed on the substrate, a first insulating film disposed on the first conductive layer pattern and having an opening corresponding to the pattern, A second insulating film having a diameter larger than the opening of the first insulating film and having a contact hole whose inner wall is covered with the second conductive layer; and formed on the second conductive layer, via the contact hole A third conductive layer connected to the first conductive layer is provided, and an upper end of the opening of the first insulating film and an opening of the second conductive layer have the same shape.
[0021]
For example, the first conductive layer pattern on the insulating substrate, the gate insulating film covering the first conductive layer pattern, and the second conductive layer pattern formed on the first conductive layer pattern, and scanning lines arranged substantially in parallel, A multilayer wiring pattern including signal lines arranged substantially orthogonal to each other through the gate insulating film, switching elements provided in the vicinity of the intersections of the scanning lines and the signal lines, and a thickness covering the multilayer wiring pattern At least one of an insulating resin film having a thickness of 1 μm or more, a pattern of the third conductive layer and the pattern of the fourth conductive layer disposed on the resin film, and the pattern of the third and fourth conductive layers A pixel electrode arranged in a matrix in a pixel region, a first contact hole that penetrates the resin film and the gate insulating film and partially exposes a pattern of the first conductive layer, and the resin And the second contact hole that partially exposes the pattern of the second conductive layer, wherein the first and second contact holes are substantially entirely composed of the pattern of the fourth conductive layer including the bottom surface. The first contact hole is provided with a perforated pattern made of the third conductive layer, in which a region from the bottom surface to the upper edge of the end surface of the gate insulating film is omitted.
[0022]
With the above configuration, the number of patterning steps can be reduced, thereby improving the manufacturing efficiency and reducing the manufacturing cost and the process burden.
[0023]
When an insulating film made of a non-resin material such as an interlayer insulating film is interposed between the laminated wiring pattern and the resin film, the perforated pattern of the first contact hole is formed from the bottom surface to the insulating film. The area that reaches the upper edge of the end face of this is omitted.
[0024]
In the method for manufacturing an array substrate of the present invention, for example, a pattern of a first conductive layer, a gate insulating film covering the first conductive layer, and a pattern of a second conductive layer formed thereon are formed on an insulating substrate. Thus, the scanning lines arranged substantially in parallel, the signal lines arranged so as to be substantially orthogonal to the scanning lines via the gate insulating film, and the switching elements provided near the intersections of the scanning lines and the signal lines And forming an insulating resin film having a thickness of 1 μm or more covering the laminated wiring pattern and an upper contact hole penetrating the photosensitive resin by applying, exposing and developing the photosensitive resin. Forming a lower contact hole that exposes the pattern of the first conductive layer within the contour of the upper contact hole by etching, and on the resin film, And forming a pattern of the fourth conductive layer, and at this time, providing a pixel electrode made of at least one of the conductive layers corresponding to each of the switching elements. And after forming the resin film and the upper contact hole, depositing the third conductive layer, and forming a resist pattern having an opening inside the lower edge of the inner wall of each upper contact hole; and A first etching for patterning the third conductive layer along a resist pattern, and subsequently an etching solution is applied through the opening under the resist pattern, and the gate etching is performed under a condition that a side etching dimension is smaller than the predetermined dimension. By removing the insulating film, the inner wall surface after the side etching is placed in front of the lower contact hole. Second etching formed so as to be located inside the lower edge of the inner wall of the upper layer contact hole, and further, the third conductivity projecting to the opening of the resist pattern along the lower surface of the resist pattern. A third etching for removing the eaves-like portion by applying an etching solution to the eaves-like portion of the layer from the back side through the lower layer contact hole, and then removing the resist pattern and then removing the resist pattern. 4 conductive layer deposition and patterning.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Example 1>
The array substrate of Example 1 and the method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
[0026]
FIG. 1 is a schematic process diagram with partial lamination sectional views for explaining the main part of the manufacturing method of the embodiment. FIG. 2 is a schematic plan view of the
[0027]
First, the configuration of the
[0028]
As shown in FIGS. 2 to 3, near the intersection of the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The translucent
[0032]
Near the center of the pixel dot, in the region covered by the
[0033]
As shown in FIGS. 2 and 4, the
[0034]
FIG. 1 shows a process of forming a lower
[0035]
First, a resist
[0036]
Under this resist
[0037]
(1) First etching (ITO pattern formation; 5PEP (1), FIG. 7)
The a-ITO film is patterned along the contour of the resist
[0038]
At the same time,
[0039]
(2) Second etching (through hole formation; 5 PEP (2))
The
[0040]
(3) Third etching (back etching of ITO; 5 PEP (3), FIG. 8)
Again, using the aqueous oxalic acid solution, the “eave portion” 6a is removed. At this time, an etching solution acts from the back side of the resist
[0041]
As a result of the series of patterning, a perforated
[0042]
Thereafter, the resist
[0043]
(4) Formation of the uppermost metal pattern (6PEP, FIG. 9)
After a laminated film (Mo / Al) of a molybdenum metal film and an aluminum metal film is deposited, further resist application, exposure using a photomask, and development are performed. Then, a bridge-like
[0044]
Next, the manufacturing process of the
[0045]
When the
[0046]
(1) First patterning (Figure 5)
A molybdenum-tungsten alloy film (MoW film) is deposited on the
[0047]
At the same time, the
[0048]
(2) Second patterning (Figure 6)
First, a 350 nm thick silicon oxide film (SiOx film) that forms the first
[0049]
After the resist layer is applied, a channel
[0050]
(3) Third patterning (Figure 6)
After the exposed surface of the amorphous silicon (a-Si: H) layer is treated with hydrofluoric acid so that a good ohmic contact can be obtained, a phosphorus-doped amorphous silicon (50 nm thick) for forming the low-resistance semiconductor film 37 ( n + a-Si: H) layer is deposited by the CVD method similar to the above (FIG. 3).
[0051]
Thereafter, a three-layer metal film (Mo / Al / Mo) composed of a bottom Mo layer having a thickness of 25 nm, an Al layer having a thickness of 250 nm, and a top Mo layer having a thickness of 50 nm is deposited by sputtering.
[0052]
Then, after exposing and developing the resist using a third photomask, the a-Si: H layer, n + The a-Si: H layer and the three-layer metal film (Mo / Al / Mo) are patterned at once. By this third patterning, 220 × 3
[0053]
At the same time, an auxiliary capacity extension portion (Cs pattern) 35 that slightly protrudes from the outer peripheral edge of the wide portion 12 a is disposed so as to substantially overlap the wide portion 12 a of the
[0054]
(4) Fourth patterning
On the multilayer film pattern obtained as described above, a positive photosensitive curable resin liquid made of an acrylic resin is uniformly applied by a coater so that the film thickness after drying becomes 2 μm. Then, after performing an exposure operation as described below, development, ultraviolet irradiation, post-baking, and cleaning operations are performed. The ultraviolet irradiation is an operation for improving the light transmittance of the
[0055]
In the exposure operation, strong exposure is performed at the positions where the upper contact holes 51 to 53 are provided and the extraction area 54 for the connection pad, and weak exposure is performed at the positions where the
[0056]
For example, it is possible to prepare two photomasks, and perform strong exposure under one photomask and weak exposure under the other photomask. This “strong exposure” and “weak exposure” can be performed by appropriately adjusting the accumulated exposure amount of effective light rays by adjusting the exposure intensity and the exposure time.
[0057]
The upper contact holes 51 to 53 and the pad punching region 54 penetrating the
[0058]
By providing a large number of
[0059]
In the illustrated example, the
[0060]
In the above description, it has been described that the
[0061]
Further, in the above description, instead of using two photomasks, a step is provided in the integrated exposure amount by using a photomask having a mesh pattern in a predetermined region, that is, by adopting so-called halftone patterning. You can also.
[0062]
(5) Fifth patterning (FIGS. 7-8 and FIG. 1)
After depositing 40-nm thick a-ITO as a transparent conductive layer, resist coating, exposure and development are performed. Then, under this resist
[0063]
(5-1) Formation of ITO pattern (Figure 7)
First, the a-ITO film other than the portions covered with the resist
[0064]
As a result, three substantially
[0065]
At the same time, at the peripheral edge of the array substrate, an
[0066]
(5-2) Through hole formation (upper part of Fig. 1)
Next, a buffered hydrofluoric acid (BHF, hydrogen fluoride-ammonium fluoride buffer solution is used as an etchant, for example, at a temperature of 28 ° C. for 120 seconds by a spray method, thereby forming the scanning line 11 (gate line) simultaneously. The
[0067]
As shown in the upper part of FIG. 1, considerable side etching occurs in the
[0068]
This margin m takes into account some variation in the conditions of side etching, and the upper edge of the
[0069]
(5-3) Back etching of a-ITO (middle of Fig. 1 and Fig. 8)
Again, using an aqueous oxalic acid solution as an etchant, for example, by treating at 45 ° C. for 15 seconds, the “eave-like portion” 6 a of a-ITO resulting from side etching of the
[0070]
After the back etching is completed, the resist
[0071]
After the back etching, the inner edge of the patch-like ITO film covering the vicinity of the
[0072]
(6) Sixth patterning (bottom of FIGS. 8 and 1)
A laminated film (Mo / Al) composed of a molybdenum metal film with a thickness of 50 nm and an aluminum metal film with a thickness of 50 nm thereon is deposited by sputtering. Thereafter, after forming a resist pattern using a photomask, the bridge-like
[0073]
In each pixel dot, the
[0074]
The
[0075]
In this manner, the
[0076]
The original substrate of the
[0077]
Thereafter, a sealing material 105 is applied to any one of the original substrates, and is subjected to pressure bonding and curing. After the cell structure is cut out by scribing, the display panel 100 main body is created by injecting the
[0078]
Although not shown in FIGS. 3 to 4, an alignment film for determining the alignment of the liquid crystal material in contact with the outermost layer on the liquid crystal side of the
[0079]
<Comparative Example 1>
Next, a manufacturing method of a comparative example will be described with reference to FIG.
[0080]
In the array substrate manufacturing method of the comparative example, the pattern of the
[0081]
As a result, as shown in the upper part of FIG. 10, due to side etching, the lower edge of the
[0082]
<Example 2>
The array substrate of Example 2 and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
[0083]
FIG. 11 is a schematic process diagram 1 according to a partially laminated
[0084]
First, the configuration of the
[0085]
In the pixel portion, as shown in FIGS. 12 to 13, the
[0086]
As shown in FIGS. 12 and 14, in the peripheral portion, in the same configuration as in the first embodiment, the
[0087]
FIG. 11 shows a process of forming the lower
[0088]
First, a resist
[0089]
Under this resist
[0090]
(1) First etching (formation of ITO pattern; 5PEP (1), FIG. 17)
The a-ITO film is patterned along the contour of the resist
[0091]
At the same time,
[0092]
(2) Second etching (through hole formation; 5 PEP (2))
The
[0093]
At the same time, a
[0094]
(3) Third etching (back etching of ITO; 5 PEP (3), FIG. 18)
Again, using the aqueous oxalic acid solution, the “eave portion” 6a is removed. At this time, an etching solution acts from the back side of the resist
[0095]
As a result of the series of patterning, a perforated
[0096]
Thereafter, the resist
[0097]
(4) Formation of uppermost metal pattern (6PEP, FIG. 19)
After a laminated film (Mo / Al) of a molybdenum metal film and an aluminum metal film is deposited, further resist application, exposure using a photomask, and development are performed. Then, a bridge-like
[0098]
Next, the manufacturing process of the
[0099]
When manufacturing the
[0100]
(1) First patterning (Figure 15)
A molybdenum-tungsten alloy film (MoW film) is deposited on the
[0101]
At the same time, the
[0102]
(2) Second patterning (Fig. 16)
First, a 350 nm-thick silicon oxide / silicon nitride film (SiONx film) that forms the
[0103]
After the resist layer is applied, a channel
[0104]
(3) Third patterning (Fig. 16)
After the exposed surface of the amorphous silicon (a-Si: H) layer is treated with hydrofluoric acid so that a good ohmic contact can be obtained, a phosphorus-doped amorphous silicon (50 nm thick) for forming the low-resistance semiconductor film 37 ( n + The a-Si: H) layer is deposited by the CVD method similar to the above (FIG. 13).
[0105]
Thereafter, a three-layer metal film (Mo / Al / Mo) composed of a bottom Mo layer having a thickness of 25 nm, an Al layer having a thickness of 250 nm, and a top Mo layer having a thickness of 50 nm is deposited by sputtering.
[0106]
Then, after exposing and developing the resist using a third photomask, the a-Si: H layer, n + The a-Si: H layer and the three-layer metal film (Mo / Al / Mo) are patterned at once. By this third patterning, 220 × 3
[0107]
At the same time, an auxiliary
[0108]
(4) Fourth patterning
An interlayer insulating
[0109]
Subsequently, a positive photosensitive curable resin liquid made of an acrylic resin is uniformly applied by a coater so that the film thickness after drying becomes 2 μm. Then, after performing an exposure operation as described below, development, ultraviolet irradiation, post-baking, and cleaning operations are performed. The ultraviolet irradiation is an operation for improving the light transmittance of the
[0110]
In the exposure operation, strong exposure is performed at the positions where the upper contact holes 51 to 53 are provided and the extraction area 54 for the connection pad, and weak exposure is performed at the positions where the
[0111]
As described in the first embodiment, it is possible to use a negative photosensitive resin, and instead of using two photomasks, a photomask having a mesh pattern in a predetermined area is used to achieve an integrated exposure amount. A step can also be provided.
[0112]
(5) Fifth patterning (FIGS. 17 to 8 and FIG. 11)
After depositing 40-nm thick a-ITO as a transparent conductive layer, resist coating, exposure and development are performed. Then, under this resist
[0113]
(5-1) Formation of ITO pattern (Figure 17)
First, the a-ITO film other than the portions covered with the resist
[0114]
As a result, three substantially
[0115]
At the same time, an
[0116]
(5-2) Through-hole formation (upper part of Fig. 11)
Next, an upper layer contact that penetrates the
[0117]
As shown in the upper part of FIG. 11, the
[0118]
Further, at the position of the
[0119]
As shown in the upper part of FIG. 11, considerable side etching occurs in the insulating
[0120]
The margin m is an upper layer contact that penetrates the
[0121]
Note that when a hydrofluoric acid-based etching solution such as buffered hydrofluoric acid is used, the side etching speed is generally much higher in the
[0122]
(5-3) Back etching of a-ITO (middle of FIG. 11 and FIG. 18)
Again, using an aqueous oxalic acid solution as an etchant, for example, by treating at 45 ° C. for 15 seconds, the “eave-like portion” 6a of a-ITO resulting from the side etching of the insulating
[0123]
After the back etching is completed, the resist
[0124]
After the back etching, the inner edge of the patch-like ITO film covering the vicinity of the contact holes 51 to 53 is in the shelf area between the upper edge of the lower contact holes 41 to 43 and the lower edge of the upper contact hole. To position. Then, as a result of removing the portions of the lower layer contact holes 41 to 43 from the
[0125]
(6) Sixth patterning (bottom of FIGS. 18 and 11)
A laminated film (Mo / Al) composed of a molybdenum metal film with a thickness of 50 nm and an aluminum metal film with a thickness of 50 nm thereon is deposited by sputtering. Thereafter, after forming a resist pattern using a photomask, the bridge-like
[0126]
In each pixel dot, the
[0127]
The
[0128]
In this way, the
[0129]
The production of the
[0130]
<Comparative example 2>
Next, a manufacturing method of Comparative Example 2 will be described with reference to FIG.
[0131]
In the method of manufacturing the array substrate of Comparative Example 2, the
[0132]
As a result, as shown in the upper part of FIG. 20, due to side etching, the lower edge of the
[0133]
<Examples 3 to 4>
In the third to fourth embodiments, the
[0134]
Specifically, the second etching process (5PEP (2)) of the fifth patterning is performed by the following two-stage etching.
[0135]
(i) Removal of silicon nitride film by dry etching (upper part of FIG. 21)
First, the second
[0136]
(ii) Removal of silicon oxide film by wet etching (lower part of FIG. 21)
Next, the first
[0137]
The side etching during wet etching is generally larger than the side etching during dry etching. However, as shown in FIG. 21, the silicon nitride film (second
[0138]
<Examples 5-6>
In the fifth to sixth embodiments, the
[0139]
The side etching in the case of dry etching is smaller than that in the case of performing wet etching as in the above embodiment, but it has a certain size. Make sure to prevent it.
[0140]
Hereinafter, the details of the manufacturing method will be described only in points different from the first or second embodiment.
[0141]
In the second patterning step, a silicon nitride film (SiNx film) having a thickness of about 300 nm is deposited as a single-layer
[0142]
Then, the second etching in the fifth patterning is performed only by chemical dry etching (CDE).
[0143]
Specifically, while maintaining the inside of the etching chamber at a temperature of 60 ° C. and a vacuum of 45 Pa, 330 sccm of oxygen (O 2 ) Gas and 670 sccm of carbon tetrafluoride (CF Four ) Gas was introduced, and etching was performed at a power of 600 W for 60 seconds.
[0144]
<Examples 7 to 8>
In Examples 7 to 8, the
[0145]
By omitting the
[0146]
<Examples 9 to 10>
In Examples 9 to 10, in the same method for manufacturing an array substrate as in Example 1 or 2, the
[0147]
FIG. 27 is a cross-sectional view of the pixel portion in the ninth embodiment corresponding to the first embodiment. FIG. 28 is a cross-sectional view of the pixel portion in Example 10 corresponding to Example 2. The laminated structure of the peripheral part is exactly the same as in Example 1 or 2.
[0148]
The manufacturing process is exactly the same except that in the fourth patterning process, weak exposure for forming the
[0149]
<Examples 11 to 12>
In Examples 11 to 12, in the same method for manufacturing an array substrate as in Example 1 or 2, the
[0150]
FIG. 29 is a stacked cross-sectional view of the pixel portion for Example 11 corresponding to Example 1. FIG. FIG. 30 is a cross-sectional view of the pixel portion in Example 12 corresponding to Example 2. The laminated structure of the peripheral part is exactly the same as in Example 1 or 2.
[0151]
<Example 13>
Next, Example 13 will be described with reference to the cross-sectional views of FIGS. 31 to 32 and the plan view of FIG.
[0152]
The liquid crystal display device of the thirteenth embodiment is the same as the first to twelfth embodiments in that it is a normally white mode light transmission type. However, unlike the above embodiments, it is a polysilicon (p-Si) TFT type.
[0153]
FIG. 31 shows a layered structure of the pixel portion of the display panel 100 ″ according to the present embodiment. The
[0154]
Further, the color filter layer is formed by the thick resin film (planarizing film) 5 on the
[0155]
The
[0156]
Further, in the auxiliary capacitance line (Cs wiring) 12 formed simultaneously with the scanning line on the
[0157]
FIG. 32 shows a peripheral portion of the display panel 100 ″ according to the present embodiment. Just like the above embodiments, the upper layer wiring formed simultaneously with the
[0158]
The connection structure at the end of the
[0159]
Further, the step of providing these contact holes 51 to 53, 53 ′ and 41 to 42, 43 ′, 43 ″ is the second etching (formation of a through hole; 5PEP (2)) in the above-described Examples 1-2. It is exactly the same as described.
[0160]
Other steps for producing such a p-Si TFT
[0161]
As shown in FIG. 32, the structure of the
[0162]
The plan view of FIG. 33 shows each pixel dot portion on the
[0163]
<Example 14>
Finally, Example 14 will be described with reference to the cross-sectional view of FIG.
[0164]
FIG. 34 shows a laminated structure in a cross section that crosses the
[0165]
Although the
[0166]
The process of assembling the display panel 100 ″ from the
[0167]
In this embodiment, the
[0168]
In each of the above embodiments, the holed conductive film (second conductive layer) is made of a transparent conductive material and the bridge-shaped conductive film (third conductive layer) is a metal film. It is. In this case, the first and third etchings in the fifth patterning are etchings for removing the metal film, and the conductive layer covering the bottom surface of the contact hole is made of a transparent conductive material.
[0169]
In the first to twelfth embodiments, the switching element for each pixel dot has been described as an etch stopper type TFT. However, the channel etch type is exactly the same. good.
[0170]
In the above embodiment, the first-layer wiring pattern (scanning line pattern, etc.) is described as being made of a refractory metal such as molybdenum-tungsten alloy (MoW), but aluminum (Al) and molybdenum (Mo). Or a laminated film. For example, a three-layer structure consisting of a 15 nm bottom Mo layer, an intermediate 270 nm Al layer, and a 50 nm top Mo layer, or a 270 nm Al layer and a 50 nm Mo layer covering this 2 layer. It can be a layered structure.
[0171]
In the above embodiment, the transflective liquid crystal display device has been described as an example of the display device. However, the present invention is not limited to this, and the pixel electrode is provided on the TFT or wiring pattern on the array substrate via a thick resin film. It can be applied to all display devices having a structure in which a plurality of pixel electrode films are provided on an array substrate.
[0172]
For example, the present invention can also be applied to a case where an anode and a cathode are formed on an array substrate like an organic EL display device. In this case, for example, a perforated conductive curtain can be formed with the anode, and a bridge-like conductive film can be configured with the cathode.
[0173]
【The invention's effect】
In a display device wiring board and a method for manufacturing the same, by reducing the number of patterning steps, it is possible to improve manufacturing efficiency and reduce manufacturing cost and process burden.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic process diagram by partial lamination sectional views for explaining a main part of a manufacturing method of Example 1. FIG.
FIG. 2 is a schematic plan view of the array substrate of Example 1. FIG.
3 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion of a display panel including an array substrate of Example 1. FIG.
4 is a schematic cross-sectional view of a peripheral portion of a display panel including an array substrate of Example 1. FIG.
5 is a substantial part plan view schematically showing the state after the first patterning in the method of manufacturing an array substrate in Example 1. FIG.
6 is a substantial part plan view schematically showing a state after the third patterning in the array substrate manufacturing method of Example 1. FIG.
7 is a plan view of a principal part schematically showing a state after the first etching of the fifth patterning in the method of manufacturing the array substrate of Example 1. FIG.
8 is a substantial part plan view schematically showing a state after completion of the fifth patterning in the array substrate manufacturing method of Example 1. FIG.
9 is a plan view of a principal part schematically showing a state after sixth patterning in the method for producing an array substrate of Example 1. FIG.
10 is a schematic process diagram corresponding to FIG. 1, for explaining a method of manufacturing the array substrate of Comparative Example 1. FIG.
FIG. 11 is a schematic process diagram with partial lamination cross-sectional views for explaining the main part of the manufacturing method of Example 2.
12 is a schematic plan view of an array substrate of Example 2. FIG.
13 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion of a display panel including an array substrate of Example 2. FIG.
14 is a schematic cross-sectional view of a peripheral portion of a display panel including an array substrate of Example 2. FIG.
15 is a plan view of a principal part schematically showing a state after the first patterning in the method of manufacturing the array substrate of Example 2. FIG.
16 is a plan view of a principal part schematically showing the state after the third patterning in the method of manufacturing the array substrate of Example 2. FIG.
17 is a substantial part plan view schematically showing a state after the first etching of the fifth patterning in the array substrate manufacturing method of Example 2. FIG.
18 is a substantial part plan view schematically showing a state after completion of the fifth patterning in the method for manufacturing an array substrate in Example 2. FIG.
FIG. 19 is a plan view of the principal part schematically showing the state after the sixth patterning in the method of manufacturing the array substrate in Example 2;
20 is a schematic process diagram corresponding to FIG. 11 for describing the method for manufacturing the array substrate of Comparative Example 2. FIG.
FIG. 21 is a schematic process diagram for explaining the main part of the method for manufacturing the array substrate of Example 3;
22 is a schematic process diagram for explaining the main part of the method for manufacturing the array substrate of Example 4. FIG.
23 is a schematic process diagram for explaining the main part of the method for manufacturing the array substrate of Example 5. FIG.
24 is a schematic process diagram for explaining the main part of the method for manufacturing the array substrate of Example 6. FIG.
25 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion corresponding to FIG. 3 for a display panel including an array substrate of Example 7. FIG.
26 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion corresponding to FIG. 13 for a display panel including an array substrate of Example 8. FIG.
27 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion corresponding to FIG. 3 for a display panel including an array substrate of Example 9. FIG.
28 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion corresponding to FIG. 13 for a display panel including an array substrate of Example 10. FIG.
29 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion corresponding to FIG. 3 for a display panel including an array substrate of Example 11. FIG.
30 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion corresponding to FIG. 13 for a display panel including an array substrate of Example 12. FIG.
31 is a schematic cross-sectional view of a pixel portion of a display panel including an array substrate of Example 13. FIG.
32 is a schematic cross-sectional view of a peripheral portion of a display panel including an array substrate of Example 13. FIG.
33 is a plan view of a pixel dot portion on the array substrate of Example 13. FIG.
FIG. 34 is a cross-sectional view of the layers where transparent pixel electrodes and reflective pixel electrodes are arranged in the array substrate of Example 14;
[Explanation of symbols]
10 Display panel body
14 Connection pad
14a Pad wiring
15 Gate insulating film (oxide / silicon nitride film)
41 Lower layer contact hole penetrating the
5 Thick resin film made of photosensitive resin
51 Upper layer contact hole penetrating
6a Eaves part of ITO film
61 Perforated ITO film patch
71 Bridge-like conductive film (Mo / Al)
Claims (16)
前記第1導電層のパターン上に配置され、前記パターンに対応する位置に開口を有する第1絶縁膜と、
その下端の径が前記第1絶縁膜の開口の上端の径よりも大きな径を有し、その内壁が第2導電層で覆われるコンタクトホールを有する第2絶縁膜と、
前記第2導電層上に形成され、前記コンタクトホールを介して前記第1導電層と接続する第3導電層を備え、
前記第1絶縁膜の開口の上端と前記第2導電層の開口は同一形状であることを特徴とする表示装置用配線基板。A pattern of a first conductive layer formed on the substrate;
A first insulating film disposed on the pattern of the first conductive layer and having an opening at a position corresponding to the pattern;
A second insulating film having a lower end diameter larger than the upper end diameter of the opening of the first insulating film and having a contact hole whose inner wall is covered with a second conductive layer;
A third conductive layer formed on the second conductive layer and connected to the first conductive layer through the contact hole;
The display device wiring board, wherein an upper end of the opening of the first insulating film and an opening of the second conductive layer have the same shape.
これを覆う第1絶縁膜を成膜する工程と、
さらにこの第1絶縁膜上に形成され、前記第1導電層のパターンに対応する位置にコンタクトホールを有する第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上に第2導電層を形成する工程と、
前記コンタクトホールよりも径の小さい開口を有するレジストパターンマスクを用いて前記第2導電層をパターニングする第1パターニング工程と、
前記レジストパターンマスクを用いて、前記第2導電層の開口を介して、前記第1絶縁膜をエッチングし、前記開口よりも径の大きなコンタクトホールを形成することにより、
前記第1導電層を露出する第2パターニング工程と、
前記第1絶縁膜のコンタクトホールをマスクとして前記第2導電層をパターニングする第3パターニング工程と、
前記レジストパターンマスクを除去し、前記第1および第2絶縁膜のコンタクトホールを介して前記第1導電層と接続する第3導電層を形成する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。Forming a pattern of the first conductive layer on the insulating substrate;
Forming a first insulating film covering the same;
Forming a second insulating film formed on the first insulating film and having a contact hole at a position corresponding to the pattern of the first conductive layer;
Forming a second conductive layer on the second insulating film;
A first patterning step of patterning the second conductive layer using a resist pattern mask having an opening having a smaller diameter than the contact hole;
Etching the first insulating film through the opening of the second conductive layer using the resist pattern mask to form a contact hole having a diameter larger than the opening,
A second patterning step for exposing the first conductive layer;
A third patterning step of patterning the second conductive layer using the contact hole of the first insulating film as a mask;
The resist pattern mask is removed, producing the wiring board, characterized in that via the contact hole of the first and second insulating film and forming a third conductive layer connected to the first conductive layer Method.
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