JP2005506712A - 配線用エッチング液とこれを利用した配線の製造方法及びこれを利用した薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
アルミニウムネオジム合金の下部膜とモリブデンタングステン合金の上部膜を順次に積層し、０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むエッチング液でパターニングし、基板の上にゲート線、ゲート電極及びゲートパッドを含むゲート配線を形成する。次に、ゲート絶縁膜、半導体層及び抵抗接触層を順次に形成し、モリブデンタングステン合金を積層し、０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むエッチング液でパターニングしてゲート線と交差するデータ線、ソース電極、ドレーン電極及びデータパッドを含むデータ配線を形成する。次に、保護膜を積層しパターニングしてドレーン電極、ゲートパッド及びデータパッドを各々露出する接触孔を形成する。次に、ＩＺＯを積層し、パターニングしてドレーン電極、ゲートパッド及びデータパッドと各々電気的に連結される画素電極、補助ゲートパッド及び補助データパッドを形成する。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線用エッチング液とこれを利用した配線の製造方法、これを利用した薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置における配線は信号が伝達される手段であるため信号遅延を最小化する必要がある。
信号遅延を防止するために、配線として低抵抗の金属物質、特にアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金（Ａｌ ａｌｌｏｙ）などのようなアルミニウム系の金属物質を用いるのが一般的である。しかし、アルミニウム系の配線は、物理的または化学的な特性が弱いため接触部で他の導電物質と連結される際に腐蝕が生じ、半導体素子の特性を低下させる問題がある。特に、液晶表示装置のパッド部において画素電極用物質であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）またはＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）を使用してアルミニウムを補強する場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金とＩＴＯまたはＩＺＯとの接触特性が悪く、一般に、薄膜トランジスタが形成された基板を複数のマスクを用いてフォトエッチング工程に製造する必要がある。ここでは、製造コストを低減するために、マスク数を現象することが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が目的とする技術的課題は、低抵抗物質からなると同時に他の物質と低抵抗の接触特性を有するモリブデンまたはモリブデン合金の配線を優れたテーパ構造且つ均一にパターニングできるモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を提供することにある。
本発明の他の課題は、低抵抗であると同時に優れた接触特性及び均一度と、なだらかな傾斜角のテーパ構造を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を提供することにある。
【０００４】
さらに、本発明の他の課題は、薄膜トランジスタ基板の製造方法を単純化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような問題を解決するために本発明では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線をパターニングするための配線用エッチング液として硝酸（ＨＮＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、安定剤（ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）及びその他として超純水を含む。この時、配線用エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含み、安定剤としては化学式１で示される化合物が好ましい。
Ｍ（ＯＨ）ｘ・Ｌｙ ・・・（１）
前記化学式１で、ＭはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、またはＢであり、ＬはＨ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＮ、ＣＯＲ（ここでＲは炭素数１乃至５のアルキル）、ＮＨ２Ｒ（ここでＲは炭素数１乃至５のアルキル）、またはＮＮＲ（ここでＲは炭素数１乃至５のアルキル）であり、ｘは２、または３であり、ｙは０、１、２、または３である。
【０００６】
ここで、エッチング液はモリブデンタングステン合金をエッチングするために用いるのが好ましい。
このような本発明による配線用エッチング液及びこれを利用した配線の製造方法は、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法に適用できる。
本発明による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法では、ゲート線及びゲート電極を含むゲート配線を形成した後、ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する。ゲート電極のゲート絶縁膜上に半導体層を形成し、半導体層またはゲート絶縁膜上にソース及びドレーン電極とデータ線を含むデータ配線を形成する。この時、ゲート配線またはデータ配線はモリブデンまたはモリブデン合金からなる第１導電膜で形成し、第１導電膜は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含む配線用エッチング液を利用してパターニングする。
【０００７】
ここで、ゲート配線は第１導電膜の下にアルミニウムまたはアルミニウム合金の第２導電膜を含むことができ、配線用エッチング液を利用して第１導電膜と一緒に第２導電膜をパターニングすることができる。
データ配線と連結されてＩＺＯからなる画素電極及びデータ配線と画素電極との間にドレーン電極を露出する第１接触孔を有する保護膜を追加して形成することができ、この時、保護膜は窒化ケイ素またはＳｉＯＣまたはＳｉＯＦまたは有機絶縁物質で形成することができる。この時、ゲート配線はゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、データ配線はデータ線に連結されているデータパッドをさらに含み、画素電極の形成段階で保護膜の第２及び第３接触孔を通じてゲートパッド及びデータパッドと各々連結される補助ゲートパッドと補助データパッドをさらに形成できる。
【０００８】
データ配線及び半導体層は、部分的に異なる厚さの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で一緒に形成でき、感光膜パターンは第１の厚さを有する第１部分と、第１部分より厚い厚さの第２部分と、第１部分より厚さが薄く第１及び第２部分を除いた第３部分とを含む。この時、写真エッチング工程において第１部分はソース電極とドレーン電極の間、第２部分はデータ配線上に位置するのが好ましい。
【０００９】
このような製造方法によって完成した薄膜トランジスタアレイ基板は、モリブデンまたはモリブデン合金からなる第１導電膜と画素電極、補助ゲートパッド及び補助データパッドのＩＺＯ膜が接触する構造を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施例による製造方法では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を利用して低抵抗のモリブデンまたはモリブデン合金の単一膜または多重膜の配線を形成し、信号の遅延を最少化し、接触部の接触抵抗を最少化すると同時に緩慢な傾斜角を有するテーパ構造及び優れた均一度を有する配線を形成することができ、大画面高精細の液晶表示装置の駆動特性及び表示特性を向上させることができる。また、製造工程を単純化して液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造しているので、製造工程を単純化し、製造コストを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
添付した図面を参照して本発明の実施例による配線用エッチング液と、これを利用した配線の製造方法、及びこれを含む薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
半導体装置、特に表示装置の配線としては、低い比抵抗のアルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、銅などのような物質が適する。一方、配線は外部から信号を受けたり外部に信号を伝達するためのパッドを有する必要がある。パッド用物質は、一定水準以下の比抵抗であることが必要であり、さらに、酸化しにくく、製造過程で断線しにくく、他の物質と接触した時に低接触抵抗である必要がある。したがって、配線を作製する時には、このような特性を全て備えているモリブデンまたはモリブデン合金を使用するのが好ましく、配線を多層で形成する場合には、さらに低い比抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を追加して使用できる。
【００１２】
モリブデンまたはモリブデン合金を積層しパターニングして配線を形成する時、エッチングの条件、特に湿式エッチングを利用する場合、エッチング液はモリブデンまたはモリブデン合金に対して２０°〜７０°の範囲で緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でパターニングできなければならず、配線を二重にする場合にも１つのエッチング液を利用して同時にエッチングするが、緩慢な傾斜角を有するテーパ状に加工できなければならず、基板全体の均一度が５％以下の範囲で安定的であることが好ましい。
【００１３】
このような過程で、本発明の実施例によるモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むものを使用する。ここで、安定剤としては化学式１で示される化合物が好ましい。
Ｍ（ＯＨ）ｘ・Ｌｙ ・・・（１）
前記化学式１で、ＭはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、またはＢであり、ＬはＨ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＮ、ＣＯＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）、ＮＨ２Ｒ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）、またはＮＮＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）であり、ｘは２、または３であり、ｙは０、１、２または３である。
【００１４】
この時、モリブデン合金で配線を形成する場合、モリブデン合金として含有量が原子百分率２０（ａｔｏｍｉｃ％）以下であるタングステンを含むモリブデンタングステン合金を使用するのが好ましい。
このようなモリブデン-タングステン合金の配線は、１５μΩｃｍ以下の低い比抵抗であるために単一膜の配線として使用しても構わないが、パッド用物質としての性質があるため、低抵抗のアルミニウムやその合金などの導電膜と共に積層して配線として使用できる。特に、表示装置の信号線、この中でも液晶表示装置のゲート線またはデータ線として使用できる。
【００１５】
図１は本発明の実施例による配線用エッチング液でモリブデンタングステン合金膜をエッチングした時のエッチングプロファイルを示すものである。
図１は、モリブデンタングステン合金の単一膜をエッチング液を利用してエッチングしたプロファイルを示したものであって、緩慢なプロファイルが形成されることが分かる。
つまり、基板１上に原子百分率１０％のタングステンが含まれているタングステン-モリブデン合金膜２を２０００Å程度の厚さで蒸着した後、５％の硝酸（ＨＮＯ３）、６３％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、１０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、３％の安定剤及びその他として超純水を含むエッチング液を利用してエッチングした結果、３０°-４０°の緩慢な傾斜角（θ）を有するプロファイルが形成されており、エッチング比は３３Å/ｓｅｃの程度、均一度は１-２％の程度で安定的なものと測定された。
【００１６】
このような本発明による配線用エッチング液及びこれを利用した配線の製造方法は、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法に適用できる。これについて図面を参照して詳細に説明する。
まず、図２及び図３を参照して本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。
【００１７】
図２は本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板であり、図３は図２に示す薄膜トランジスタ基板のII-II線に沿った断面図である。
絶縁基板１０の上に低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる下部膜２０１とモリブデンまたはモリブデン合金からなる上部膜２０２とを含むゲート配線が形成されている。ゲート配線は横方向にのびているゲート線２２、ゲート線２２の端に連結されていて外部からのゲート信号の印加を受けてゲート線に伝達するゲートパッド２４及びゲート線２２に連結されている薄膜トランジスタのゲート電極２６を含む。基板１０の上には窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜３０がゲート配線２２、２４、２６を覆っている。
【００１８】
ゲート電極２４のゲート絶縁膜３０上には、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層４０が島状に形成されており、半導体層４０の上にはシリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質シリコンなどの物質で作られた抵抗接触層５５、５６が各々形成されている。
抵抗接触層５５、５６及びゲート絶縁膜３０の上には、モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン-タングステン（ＭｏＷ）合金からなるデータ配線６２、６５、６６、６８が形成されている。データ配線は縦方向に形成されてゲート線２２と交差して画素を定義するデータ線６２、データ線６２の分枝であって抵抗接触層５５の上までのびているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されていて外部からの画像信号を印加されるデータパッド６８、ソース電極６５と分離されていてゲート電極２６に対してソース電極６５の反対側の抵抗接触層５６上に形成されているドレーン電極６６を含む。一方、データ配線はゲート線２２と重なって保持容量を確保するための維持蓄電器用導電体パターン６４を含むことができる。
【００１９】
ここで、データ配線６２、６４、６５、６６、６８を二重層以上で形成する場合には、１つの層は低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を追加し、モリブデンまたはモリブデン合金の導電膜はその上または下に形成するのが好ましい。
データ配線６２、６４、６５、６６、６８及びこれらによって覆われない半導体層４０上には窒化ケイ素からなる保護膜７０が形成されている。
【００２０】
保護膜７０には維持蓄電器用導電体パターン６４、ドレーン電極６６、データパッド６８を各々露出する接触孔７２、７６、７８が形成されており、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４が形成されている。保護膜７０の上には、接触孔７２、７６を通じて維持蓄電器用導電体パターン７２及びドレーン電極６６と電気的に連結されていて画素に位置する画素電極８２が形成されている。また、保護膜７０の上には接触孔７４、７８を通じて各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８と連結されている補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されている。ここで、画素電極８２と補助ゲート及びデータパッド８６、８８は、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）からなる。
【００２１】
このような本発明の第１実施例による薄膜トランジスタアレイ基板は、ゲートパッド２４の上部膜２０２とドレーン電極６６及びデータパッド６８のモリブデンまたはモリブデン合金膜とＩＺＯ膜の接触構造を有し、ゲート配線２２、２４、２６及びデータ配線６２、６４、６５、６６、６８は緩慢な傾斜角を有するテーパ構造を有し、基板全体で１-２％の均一度を有する。
【００２２】
ここで、画素電極８２は図１及び図２のように、ゲート線２２と重なって維持蓄電器をなし、保持容量が不足した場合にはゲート配線２２、２４、２６と同一層に保持容量用配線を追加することもできる。また、ＩＺＯパターン８２、８６、８８は保護膜７０の下に形成されることができ、データ配線６２、６４、６５、６６、６８の下に位置することもできる。
【００２３】
このような本発明の実施例による構造では、ゲート配線２２、２４、２６は低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金を含み、ゲート配線２２、２４、２６及びデータ配線６２、６４、６５、６６、６８は他の物質と接触特性が優れていて低抵抗のモリブデンまたはモリブデン合金を含むので、大画面高精細の液晶表示装置に適用できると同時にパッド部での接触抵抗を最少化することができ、接触部の信頼性が確保できる。
【００２４】
以下、このような本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法について図２及び図３と図４ａ乃至図７ｂを参照して詳細に説明する。
まず、図４ａ及び４ｂに示すように、基板１０の上にアルミニウム合金の一つである２ａｔｍ％のネオジムを含むアルミニウムネオジム合金からなる下部膜２０１を２５００Å程度の厚さで積層し、その上に１０ａｔｍ％のタングステンを含むモリブデンタングステン合金からなる上部膜２０を５００Å程度の厚さで積層した後、パターニングしてゲート線２２、ゲート電極２６及びゲートパッド２４を含むゲート配線を形成する。この時、エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによって二重膜２０１、２０２を１つのエッチング条件で緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でパターニングすることができた。
【００２５】
次に、図５ａ及び図５ｂに示すように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、非晶質シリコンからなる半導体層４０、ドーピングされた非晶質シリコン層５０の３層膜を連続積層し、マスクを利用したパターニング工程で半導体層４０とドーピングされた非晶質シリコン層５０をパターニングしてゲート電極２４と対向するゲート絶縁膜３０上に半導体層４０と抵抗接触層５０を形成する。
【００２６】
次に、図６ａ乃至図６ｂに示すように、１０％のタングステン含有率を有するモリブデンタングステン合金をターゲットをスパッタしてモリブデンタングステン合金膜を積層した後、マスクを利用した写真工程でパターニングしてゲート線２２と交差するデータ線６２、データ線６２と連結されてゲート電極２６上部までのびているソース電極６５、データ線６２は一端に連結されているデータパッド６８、ソース電極６４と分離されていてゲート電極２６を中心にソース電極６５と対向するドレーン電極６６及びゲート線２２と重畳する維持蓄電器用導電体パターン６４を含むデータ配線を形成する。この時にも、エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによってデータ配線６２、６４、６５、６６、６８は３０°-４０°度の緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でありながら１-２％の均一度を得ることができた。
【００２７】
次に、データ配線６２、６４、６５、６６、６８で覆われないドーピングされた非晶質シリコン層パターン５０をエッチングしてゲート電極２６を中心に両側に分離させる一方、両側のドーピングされた非晶質シリコン層５５、５６間の半導体層パターン４０を露出させる。次に、露出された半導体層４０の表面を安定化させるために酸素プラズマ処理を実施するのが好ましい。
【００２８】
次に、図７ａ及び７ｂのように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜または低い誘電率を有するＳｉＯＣまたはＳｉＯＦを積層したり、またはアクリル系の有機絶縁膜を塗布して保護膜７０を形成する。次に、マスクを利用した写真エッチング工程でゲート絶縁膜３０と共にパターニングし、維持蓄電器用導電体パターン６４、ゲートパッド２４、ドレーン電極６６及びデータパッド６８を露出する接触孔７２、７４、７６、７８を形成する。
【００２９】
最後に図２及び図３に示すように、ＩＺＯ膜を積層し、マスクを利用したパターニングを実施して接触孔７２、７６を通じて維持蓄電器用導電体パターン６４及びドレーン電極６６と連結される画素電極８２と接触孔７４、７８を通じてゲートパッド２４及びデータパッド６８と各々連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８を各々形成する。
【００３０】
このような発明の第１実施例による製造方法で、モリブデンタングステン合金膜を露出する接触孔を１０×１０μｍ２程度の大きさで２００個形成し、直列に連結した状態で接触部の接触抵抗を測定した。接触部の接触抵抗は１０3-１０4Ωの程度で非常に良好なものと測定された。
このような本発明の実施例による製造方法では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を利用してモリブデンまたはモリブデン合金の単一膜または二重膜のゲート配線またはデータ配線をパターニングすることにより、低抵抗であり、他の物質と低い接触抵抗を有すると同時に緩慢な傾斜角を有するテーパ構造及び優れた均一度を有する配線を形成でき、液晶表示装置の駆動特性及び表示特性を向上できる。
【００３１】
このような方法は前述したように、５枚のマスクを利用する製造方法に適用できるが、４枚のマスクを利用する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法にも同様に適用することができる。これについて図面を参照して詳細に説明する。
まず、図８乃至図１０を参照して本発明の実施例による４枚のマスクを利用して完成した液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の単位画素構造について詳細に説明する。図８は本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図９及び図１０は各々図８に示した薄膜トランジスタ基板のＩＸ-ＩＸ’線及びＸ-Ｘ’線に沿った断面図である。
【００３２】
まず、絶縁基板１０の上に第１実施例と同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜とモリブデンまたはモリブデン合金の導電膜を含むゲート線２２、ゲートパッド２４及びゲート電極２６を含むゲート配線が形成されている。そして、ゲート配線は基板１０の上にゲート線２２と平行していて上板の共通電極に入力される共通電極電圧などの電圧を外部から印加される維持電極２８を含む。維持電極２８は、後述する画素電極８２と連結された維持蓄電器用導電体パターン６８と重なって画素の電荷保存能力を向上させる維持蓄電器をなし、後述する画素電極８２とゲート線２２の重畳で発生する保持容量が充分な場合には形成しないこともある。
【００３３】
ゲート配線２２、２４、２６、２８の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜３０が形成され、ゲート配線２２、２４、２６、２８を覆っている。ゲート絶縁膜３０の上には、水素化非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体パターン４２、４８が形成されており、半導体パターン４２、４８の上には、リン（Ｐ）などのｎ型不純物として高濃度にドーピングされている非晶質シリコンなどからなる抵抗性接触層パターンまたは中間層パターン５５、５６、５８が形成されている。
【００３４】
抵抗性接触層パターン５５、５６、５８の上には、モリブデンまたはモリブデン合金からなるデータ配線が形成されている。データ配線は縦方向に形成されているデータ線６２、データ線６２の一端に連結されて外部からの画像信号を印加されるデータパッド６８、そしてデータ線６２の分枝である薄膜トランジスタのソース電極６５からなるデータ線部を含み、また、データ線部６２、６８、６５と分離されていてゲート電極２６または薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃに対してソース電極６５の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレーン電極６６と維持電極２８上に位置している維持蓄電器用導電体パターン６４も含む。維持電極２８を形成しない場合には、維持蓄電器用導電体パターン６４も形成しない。
【００３５】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８は、ゲート配線のようにアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を含む二重膜で形成することもできる。接触層パターン５５、５６、５８は、その下部の半導体パターン４２、４８とその上部のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８の接触抵抗を低くする役割をしており、データ配線６２、６４、６５、６６、６８と完全に同一な形態を有する。つまり、データ線部中間層パターン５５はデータ線部６２、６８、６５と同一であり、ドレーン電極用中間層パターン５６はドレーン電極６６と同一であり、維持蓄電器用中間層パターン５８は維持蓄電器用導電体パターン６４と同一である。
【００３６】
一方、半導体パターン４２、４８は、薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃを除けばデータ配線６２、６４、６５、６６、６８及び抵抗性接触層パターン５５、５６、５８と同一な模様となっている。具体的には、維持蓄電器用半導体パターン４８と維持蓄電器用導電体パターン６４及び維持蓄電器用接触層パターン５８は同一な模様であるが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はデータ配線及び接触層パターンの残りの部分と若干異なる。つまり、薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃにおいてデータ線部６２、６８、６５、特にソース電極６５とドレーン電極６６が分離されており、データ線部中間層５５とドレーン電極用接触層パターン５６とも分離されているが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はここで切れず連結されて薄膜トランジスタのチャンネルを生成する。
【００３７】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８の上には、窒化ケイ素またはＳｉＯＣまたはＳｉＯＦまたは感光性有機絶縁物質からなる保護膜７０が形成されている。
保護膜７０は、ドレーン電極６６、データパッド６８及び維持蓄電器用導電体パターン６８を露出する接触孔７６、７８、７２を有しており、また、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４を有している。
【００３８】
保護膜７０上には、薄膜トランジスタから画像信号を受けて上板の電極と共に電場を生成する画素電極８２が形成されている。画素電極８２はＩＺＯなどの透明な導電物質で作製され、接触孔７６を通じてドレーン電極６６と物理的・電気的に連結されて画像信号の伝達を受ける。また、画素電極８２は、隣接するゲート線２２及びデータ線６２と重なって開口率を高めているが、重ならないこともある。また、画素電極８２は接触孔７２を通じて維持蓄電器用導電体パターン６４とも連結されて導電体パターン６４に画像信号を伝達する。一方、ゲートパッド２４及びデータパッド６８の上には、接触孔７４、７８を通じて各々これらと連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されており、これらはパッド２４、６８と外部回路装置との接着性を補完し、パッドを保護する役割をするものであって、必須的ではなくこれらの適用は選択的である。
【００３９】
以下、図８乃至図１０の構造を有する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を４枚のマスクを利用して製造する方法について図８乃至図１０と図１１ａ乃至図１７ｃを参照して詳細に説明する。
まず、図１１ａ乃至１１ｃに示すように、第１実施例と同様にアルミニウムを含む下部膜とモリブデンまたはモリブデン合金を含む上部膜を順次に積層し、マスクを利用した写真エッチング工程で基板１０の上にゲート線２２、ゲートパッド２４、ゲート電極２６及び維持電極２８を含むゲート配線を形成する。
【００４０】
次に、図１２ａ及び１２ｂに示すように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、半導体層４０、中間層５０を化学気相蒸着法を利用して各々１５００Å乃至５０００Å、５００Å乃至２０００Å、３００Å乃至６００Åの厚さで連続蒸着し、次いで、モリブデン１０％のモリブデンタングステン合金からなる導電膜を含む導電体層６０をスパッタリングなどの方法で１５００Å乃至３０００Åの厚さで蒸着した後、その上に感光膜１１０を１μｍ乃至２μｍの厚さで塗布する。
【００４１】
その後、マスクによって感光膜１１０に光を照射した後、現像して、図１３ｂ及び１３ｃに示すように、感光膜パターン１１２、１１４を形成する。この時、感光膜パターン１１２、１１４のうち薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃ、つまり、ソース電極６５とドレーン電極６６の間に位置した第１部分１１４の厚さがデータ配線部Ａ、つまり、データ配線６２、６４、６５、６６、６８が形成される部分に位置した第２部分１１２より薄くなるようにし、その他の部分Ｂの感光膜は全て除去する。この時、チャンネル部Ｃに残された感光膜１１４の厚さとデータ配線部Ａに残された感光膜１１２の厚さとの比は後述するエッチング工程の工程条件によって異ならせる必要があり、第１部分１１４の厚さを第２部分１１２の厚さの１/２以下にするのが好ましく、例えば、４０００Å以下であるのがよい。このように、位置によって感光膜の膜厚を異ならせる方法としては様々な方法があり、Ａ領域の光透過量を調節するために主にスリットや格子形態のパターンを形成したり半透明膜を利用する。
【００４２】
この時、スリットの間に位置した線パターンの幅やパターン間の間隔、つまり、スリットの幅は露光時に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合には、マスクを作製する時に透過率を調節するために異なる透過率を有する薄膜を利用したり厚さが異なる薄膜を利用できる。
このようにマスクによって感光膜に光を照射すると、光に直接露出される部分では高分子らが完全に分解され、スリットパターンや半透明膜が形成されている部分では光の照射量が少ないため高分子は不完全分解状態となり、遮光膜で覆われた部分では高分子がほとんど分解されない。次に、感光膜を現像すると、高分子量の分子が分解されない部分だけ残り、照射光が少ない中央部分には光が全く照射されなかった部分より厚さの薄い感光膜が残るようになる。この時、露光時間を長くすると全ての分子が分解されてしまうので、そうならないように注意する必要がある。
【００４３】
このような厚さの薄い感光膜１１４には、リフローが可能な物質からなる感光膜を利用し、光が完全に透過できる部分と光が完全に透過できない部分に分けられた通常のマスクで露光した後、現像してリフローさせ、感光膜が残留しない部分に感光膜の一部を流すことによって形成することもできる。
次に、感光膜パターン１１４及びその下部の膜である導電体層６０、中間層５０及び半導体層４０に対するエッチングを行う。この時、データ配線部Ａにはデータ配線及びその下部の膜がそのまま残されており、チャンネル部Ｃには半導体層のみが残され、残りの部分Ｂには前記３つの層６０、５０、４０が全て除去されゲート絶縁膜３０が露出される必要がある。
【００４４】
まず、図１４ａ及び１４ｂに示すように、その他の部分Ｂの露出されているモリブデンタングステン合金の導電体層６０を除去し、その下の中間層５０を露出させる。この過程で、乾式エッチングまたは湿式エッチング方法を両方用いることができ、導電体層６０はエッチングされるが感光膜パターン１１２、１１４は殆どエッチングされない条件下で行うのが良い。しかし、乾式エッチングの場合、導電体層６０のみをエッチングし、感光膜パターン１１２、１１４はエッチングされない条件を見つけることが難しいので感光膜パターン１１２、１１４も一緒にエッチングされる条件下で行うこともできる。この場合には、湿式エッチングの場合より第１部分１１４の厚さを厚くし、この過程で第１部分１１４が除去されて下部の導電体層６０が露出されることが生じないようにする。
【００４５】
導電体層６０がＭｏまたはＭｏＷ合金、ＡｌまたはＡｌ合金、Ｔａのいずれか一つである場合には、乾式エッチングや湿式エッチングのいずれでも可能である。しかし、Ｃｒは乾式エッチング方法では除去しにくいため導電体層６０がＣｒである場合には湿式エッチングのみを利用するのが良い。導電体層６０がＣｒである湿式エッチングの場合には、エッチング液としてＣｅＮＨＯ３を使用でき、導電体層６０がＭｏやＭｏＷである乾式エッチングの場合のエッチング気体としてはＣＦ４とＨＣｌの混合気体やＣＦ４とＯ２の混合気体を用いることができ、後者の場合には感光膜に対するエッチング比も略類似している。
【００４６】
本発明の第２実施例では、導電体層６０をモリブデンタングステン合金で湿式エッチングによってパターニングする場合に、第１実施例のように、エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによってソース/ドレーン用導電体パターン６７と維持蓄電器用導電体パターン６８は緩慢な傾斜角を有するテーパ構造にパターニングすることができた。
【００４７】
このようにすると、図１４ａ及び図１４ｂに示すように、チャンネル部Ｃ及びデータ配線部Ｂの導電体層、つまり、ソース/ドレーン用導電体パターン６７と維持蓄電器用導電体パターン６４のみが残り、その他の部分Ｂの導電体層６０は全て除去されて、その下部の中間層５０が露出される。この時残された導電体パターン６７、６４は、ソース及びドレーン電極６５、６６が分離されず連結されていることを除けばデータ配線６２、６４、６５、６６、６８の形態と同一である。また、乾式エッチングを使用した場合、感光膜パターン１１２、１１４もある程度の厚さがエッチングされる。
【００４８】
次に、図１５ａ及び１５ｂに示すように、その他の部分Ｂの露出された中間層５０及びその下部の半導体層４０を感光膜の第１部分１１４と共に乾式エッチングで同時に除去する。この時のエッチングは感光膜パターン１１２、１１４と中間層５０及び半導体層４０（半導体層と中間層はエッチング選択性がほとんど無い）が同時にエッチングされるが、ゲート絶縁膜３０はエッチングされない条件下で行う必要があり、特に感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比が略同一な条件下でエッチングするのが好ましい。例えば、ＳＦ６とＨＣｌの混合気体やＳＦ６とＯ２の混合気体を使用すれば、略同一な厚さで二つの膜をエッチングできる。感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比が同一な場合、第１部分１１４の厚さは半導体層４０と中間層５０の厚さを合せたものと同一であるか、それより小さい必要がある。
【００４９】
このようにすると、図１５ａ及び１５ｂに示すように、チャンネル部Ｃの第１部分１１４が除去されてソース/ドレーン用導電体パターン６７が露出され、その他の部分Ｂの中間層５０及び半導体層４０が除去されてその下部のゲート絶縁膜３０が露出される。一方、データ配線部Ａの第２部分１１２もエッチングされて厚さが薄くなる。そして、この段階で半導体パターン４２、４８が完成する。図面符号５７と５８は、各々ソース/ドレーン用導電体パターン６７の下の中間層パターンと維持蓄電器用導電体パターン６４の下の中間層パターンを示す。
【００５０】
次に、アッシングによってチャンネル部Ｃのソース/ドレーン用導電体パターン６７表面に残っている感光膜を除去する。
次に、図１６ａ及び１６ｂに示すように、チャンネル部Ｃのソース/ドレーン用導電体パターン６７及びその下部のソース/ドレーン用中間層パターン５７をエッチングして除去する。この時、エッチングはソース/ドレーン用導電体パターン６７と中間層パターン５７の両方に対して乾式エッチングのみを行うことができ、ソース/ドレーン用導電体パターン６７に対しては湿式エッチングで、中間層パターン５７に対しては乾式エッチングで行うこともできる。前者の場合、ソース/ドレーン用導電体パターン６７と中間層パターン５７のエッチング選択比の大きい条件下でエッチングを行うことが好ましく、これはエッチング選択比が大きくないときには、エッチングの終了点が見つけ難く、チャンネル部Ｃに残る半導体パターン４２の厚さを調節することが容易ではないためである。例えば、ＳＦ６とＯ２の混合気体を使用して、ソース/ドレーン用導電体パターン６７をエッチングすることが挙げられる。湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に行う後者の場合には、湿式エッチングされるソース/ドレーン用導電体パターン６７の側面はエッチングされるが、乾式エッチングされる中間層パターン５７は殆どエッチングされないために階段状で作製される。中間層パターン５７及び半導体パターン４２をエッチングする時に使用するエッチング気体の例としては、前述したＣＦ４とＨＣｌの混合気体やＣＦ４とＯ２の混合気体があり、ＣＦ４とＯ２を用いると均一な厚さの半導体パターン４２を残すことができる。この時、図１６ｂに示すように、半導体パターン４２の一部が除去されて厚さが薄くなることもあり、感光膜パターンの第２部分１１２もこの時にある程度の厚さがエッチングされる。この時のエッチングは、ゲート絶縁膜３０がエッチングされない条件下で行う必要があり、第２部分１１２がエッチングされてその下部のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８が露出されることがないように感光膜パターンが厚いのが好ましい。
【００５１】
このようにすると、ソース電極６５とドレーン電極６６が分離されながらデータ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下の接触層パターン５５、５６、５８が完成する。
最後に、データ配線部Ａに残っている感光膜第２部分１１２を除去する。しかし、第２部分１１２の除去はチャンネル部Ｃソース/ドレーン用導電体パターン６７を除去した後、その下の中間層パターン５７を除去する前に行うこともできる。
【００５２】
前述したように、湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に実施したり、乾式エッチングのみを利用することができる。後者の場合には、一種類のエッチングのみを使用するので工程が比較的簡便であるが、適当なエッチング条件を見つけることが難しい。前者の場合には、比較的にエッチング条件が見つけやすいが、工程が後者に比べて面倒である。
このようにしてデータ配線６２、６４、６５、６６、６８を形成した後、図１７ａ乃至１７ｃに示すように、窒化ケイ素、ＳｉＯＣまたはＳｉＯＦをＣＶＤ方法で蒸着したり感光性有機絶縁膜を塗布して保護膜７０を形成した後、マスクで保護膜７０をゲート絶縁膜３０と共にエッチングしてドレーン電極６６、ゲートパッド２４、データパッド６８及び維持蓄電器用導電体パターン６４を各々露出する接触孔７６、７４、７８、７２を形成する。
【００５３】
最後に、図８乃至図１０に示すように、４００Å乃至５００Åの厚さのＩＺＯ層を蒸着し、マスクでエッチングしてドレーン電極６６及び維持蓄電器用導電体パターン６４と連結された画素電極８２、ゲートパッド２４と連結された補助ゲートパッド８６及びデータパッド６８と連結された補助データパッド８８を形成する。
このような本発明の第２実施例では、第１実施例による効果ばかりでなく、データ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下の接触層パターン５５、５６、５８及び半導体パターン４２、４８を一つのマスクを使用して形成し、この過程でソース電極６５とドレーン電極６６が分離され、製造工程を単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例による配線用エッチング液でモリブデンタングステン合金膜をエッチングした時のエッチングプロファイルを示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板である。
【図３】図２に示した薄膜トランジスタ基板のIII-III線に沿った断面図である。
【図４ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図４ｂ】図４ａのIVb-IVb'線に沿った断面図である。
【図５ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図５ｂ】図５ａのVb-Vb'線に沿った断面図で、図４ｂの次の段階を示す。
【図６ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図６ｂ】図６ａのVIb-VIb'線に沿った断面図で、図５ｂの次の段階を示す。
【図７ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図７ｂ】図７ａのVIIb-VIIb'線に沿った断面図で、図６ｂの次の段階を示す。
【図８】本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図９】図８に示した薄膜トランジスタ基板のIX-IX'線に沿った断面図である。
【図１０】図８に示した薄膜トランジスタ基板のX-X'線に沿った断面図である。
【図１１ａ】本発明の第２実施例によって製造する最初の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１１ｂ】図１１ａのXIb-XIb'線に沿った断面図である。
【図１１ｃ】図１１ａのXIc-XIc'線に沿った断面図である。
【図１２ａ】図１１ａのXIb-XIb'線に沿った断面図であって、図１１ｂの次の段階を示す。
【図１２ｂ】図１１ａのXIc-XIc'線に沿った断面図であって、図１１ｃの次の段階を示す。
【図１３ａ】図１２ａ及び１２ｂの次の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１３ｂ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図である。
【図１３ｃ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図である。
【図１４ａ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図１３ｂの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１４ｂ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図１３ｃの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１５ａ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図１３ｂの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１５ｂ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図１３ｃの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１６ａ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図１３ｂの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１６ｂ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図１３ｃの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１７ａ】図１６ａ及び図１６ｂの次の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１７ｂ】図１７ａのXVIIb-XVIIb'線に沿った断面図である。
【図１７ｃ】図１７ａのXVIIc-XVIIc'線に沿った断面図である。
【０００１】
本発明は配線用エッチング液とこれを利用した配線の製造方法、これを利用した薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体装置における配線は信号が伝達される手段であるため信号遅延を最小化する必要がある。
信号遅延を防止するために、配線として低抵抗の金属物質、特にアルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金（Ａｌ ａｌｌｏｙ）などのようなアルミニウム系の金属物質を用いるのが一般的である。しかし、アルミニウム系の配線は、物理的または化学的な特性が弱いため接触部で他の導電物質と連結される際に腐蝕が生じ、半導体素子の特性を低下させる問題がある。特に、液晶表示装置のパッド部において画素電極用物質であるＩＴＯ（インジウム錫酸化物）またはＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）を使用してアルミニウムを補強する場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金とＩＴＯまたはＩＺＯとの接触特性が悪く、一般に、薄膜トランジスタが形成された基板を複数のマスクを用いてフォトエッチング工程に製造する必要がある。ここでは、製造コストを低減するために、マスク数を現象することが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が目的とする技術的課題は、低抵抗物質からなると同時に他の物質と低抵抗の接触特性を有するモリブデンまたはモリブデン合金の配線を優れたテーパ構造且つ均一にパターニングできるモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を提供することにある。
本発明の他の課題は、低抵抗であると同時に優れた接触特性及び均一度と、なだらかな傾斜角のテーパ構造を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を提供することにある。
【０００４】
さらに、本発明の他の課題は、薄膜トランジスタ基板の製造方法を単純化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような問題を解決するために本発明では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線をパターニングするための配線用エッチング液として硝酸（ＨＮＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、安定剤（ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）及びその他として超純水を含む。この時、配線用エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含み、安定剤としては化学式１で示される化合物が好ましい。
Ｍ（ＯＨ）ｘ・Ｌｙ ・・・（１）
前記化学式１で、ＭはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、またはＢであり、ＬはＨ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＮ、ＣＯＲ（ここでＲは炭素数１乃至５のアルキル）、ＮＨ２Ｒ（ここでＲは炭素数１乃至５のアルキル）、またはＮＮＲ（ここでＲは炭素数１乃至５のアルキル）であり、ｘは２、または３であり、ｙは０、１、２、または３である。
【０００６】
ここで、エッチング液はモリブデンタングステン合金をエッチングするために用いるのが好ましい。
このような本発明による配線用エッチング液及びこれを利用した配線の製造方法は、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法に適用できる。
本発明による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法では、ゲート線及びゲート電極を含むゲート配線を形成した後、ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する。ゲート電極のゲート絶縁膜上に半導体層を形成し、半導体層またはゲート絶縁膜上にソース及びドレーン電極とデータ線を含むデータ配線を形成する。この時、ゲート配線またはデータ配線はモリブデンまたはモリブデン合金からなる第１導電膜で形成し、第１導電膜は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含む配線用エッチング液を利用してパターニングする。
【０００７】
ここで、ゲート配線は第１導電膜の下にアルミニウムまたはアルミニウム合金の第２導電膜を含むことができ、配線用エッチング液を利用して第１導電膜と一緒に第２導電膜をパターニングすることができる。
データ配線と連結されてＩＺＯからなる画素電極及びデータ配線と画素電極との間にドレーン電極を露出する第１接触孔を有する保護膜を追加して形成することができ、この時、保護膜は窒化ケイ素またはＳｉＯＣまたはＳｉＯＦまたは有機絶縁物質で形成することができる。この時、ゲート配線はゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、データ配線はデータ線に連結されているデータパッドをさらに含み、画素電極の形成段階で保護膜の第２及び第３接触孔を通じてゲートパッド及びデータパッドと各々連結される補助ゲートパッドと補助データパッドをさらに形成できる。
【０００８】
データ配線及び半導体層は、部分的に異なる厚さの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で一緒に形成でき、感光膜パターンは第１の厚さを有する第１部分と、第１部分より厚い厚さの第２部分と、第１部分より厚さが薄く第１及び第２部分を除いた第３部分とを含む。この時、写真エッチング工程において第１部分はソース電極とドレーン電極の間、第２部分はデータ配線上に位置するのが好ましい。
【０００９】
このような製造方法によって完成した薄膜トランジスタアレイ基板は、モリブデンまたはモリブデン合金からなる第１導電膜と画素電極、補助ゲートパッド及び補助データパッドのＩＺＯ膜が接触する構造を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施例による製造方法では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を利用して低抵抗のモリブデンまたはモリブデン合金の単一膜または多重膜の配線を形成し、信号の遅延を最少化し、接触部の接触抵抗を最少化すると同時に緩慢な傾斜角を有するテーパ構造及び優れた均一度を有する配線を形成することができ、大画面高精細の液晶表示装置の駆動特性及び表示特性を向上させることができる。また、製造工程を単純化して液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造しているので、製造工程を単純化し、製造コストを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
添付した図面を参照して本発明の実施例による配線用エッチング液と、これを利用した配線の製造方法、及びこれを含む薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
半導体装置、特に表示装置の配線としては、低い比抵抗のアルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、銅などのような物質が適する。一方、配線は外部から信号を受けたり外部に信号を伝達するためのパッドを有する必要がある。パッド用物質は、一定水準以下の比抵抗であることが必要であり、さらに、酸化しにくく、製造過程で断線しにくく、他の物質と接触した時に低接触抵抗である必要がある。したがって、配線を作製する時には、このような特性を全て備えているモリブデンまたはモリブデン合金を使用するのが好ましく、配線を多層で形成する場合には、さらに低い比抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を追加して使用できる。
【００１２】
モリブデンまたはモリブデン合金を積層しパターニングして配線を形成する時、エッチングの条件、特に湿式エッチングを利用する場合、エッチング液はモリブデンまたはモリブデン合金に対して２０°〜７０°の範囲で緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でパターニングできなければならず、配線を二重にする場合にも１つのエッチング液を利用して同時にエッチングするが、緩慢な傾斜角を有するテーパ状に加工できなければならず、基板全体の均一度が５％以下の範囲で安定的であることが好ましい。
【００１３】
このような過程で、本発明の実施例によるモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むものを使用する。ここで、安定剤としては化学式１で示される化合物が好ましい。
Ｍ（ＯＨ）ｘ・Ｌｙ ・・・（１）
前記化学式１で、ＭはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、またはＢであり、ＬはＨ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＮ、ＣＯＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）、ＮＨ２Ｒ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）、またはＮＮＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）であり、ｘは２、または３であり、ｙは０、１、２または３である。
【００１４】
この時、モリブデン合金で配線を形成する場合、モリブデン合金として含有量が原子百分率２０（ａｔｏｍｉｃ％）以下であるタングステンを含むモリブデンタングステン合金を使用するのが好ましい。
このようなモリブデン-タングステン合金の配線は、１５μΩｃｍ以下の低い比抵抗であるために単一膜の配線として使用しても構わないが、パッド用物質としての性質があるため、低抵抗のアルミニウムやその合金などの導電膜と共に積層して配線として使用できる。特に、表示装置の信号線、この中でも液晶表示装置のゲート線またはデータ線として使用できる。
【００１５】
図１は本発明の実施例による配線用エッチング液でモリブデンタングステン合金膜をエッチングした時のエッチングプロファイルを示すものである。
図１は、モリブデンタングステン合金の単一膜をエッチング液を利用してエッチングしたプロファイルを示したものであって、緩慢なプロファイルが形成されることが分かる。
つまり、基板１上に原子百分率１０％のタングステンが含まれているタングステン-モリブデン合金膜２を２０００Å程度の厚さで蒸着した後、５％の硝酸（ＨＮＯ３）、６３％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、１０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、３％の安定剤及びその他として超純水を含むエッチング液を利用してエッチングした結果、３０°-４０°の緩慢な傾斜角（θ）を有するプロファイルが形成されており、エッチング比は３３Å/ｓｅｃの程度、均一度は１-２％の程度で安定的なものと測定された。
【００１６】
このような本発明による配線用エッチング液及びこれを利用した配線の製造方法は、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法に適用できる。これについて図面を参照して詳細に説明する。
まず、図２及び図３を参照して本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。
【００１７】
図２は本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板であり、図３は図２に示す薄膜トランジスタ基板のII-II線に沿った断面図である。
絶縁基板１０の上に低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる下部膜２０１とモリブデンまたはモリブデン合金からなる上部膜２０２とを含むゲート配線が形成されている。ゲート配線は横方向にのびているゲート線２２、ゲート線２２の端に連結されていて外部からのゲート信号の印加を受けてゲート線に伝達するゲートパッド２４及びゲート線２２に連結されている薄膜トランジスタのゲート電極２６を含む。基板１０の上には窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜３０がゲート配線２２、２４、２６を覆っている。
【００１８】
ゲート電極２４のゲート絶縁膜３０上には、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層４０が島状に形成されており、半導体層４０の上にはシリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質シリコンなどの物質で作られた抵抗接触層５５、５６が各々形成されている。
抵抗接触層５５、５６及びゲート絶縁膜３０の上には、モリブデン（Ｍｏ）またはモリブデン-タングステン（ＭｏＷ）合金からなるデータ配線６２、６５、６６、６８が形成されている。データ配線は縦方向に形成されてゲート線２２と交差して画素を定義するデータ線６２、データ線６２の分枝であって抵抗接触層５５の上までのびているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されていて外部からの画像信号を印加されるデータパッド６８、ソース電極６５と分離されていてゲート電極２６に対してソース電極６５の反対側の抵抗接触層５６上に形成されているドレーン電極６６を含む。一方、データ配線はゲート線２２と重なって保持容量を確保するための維持蓄電器用導電体パターン６４を含むことができる。
【００１９】
ここで、データ配線６２、６４、６５、６６、６８を二重層以上で形成する場合には、１つの層は低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を追加し、モリブデンまたはモリブデン合金の導電膜はその上または下に形成するのが好ましい。
データ配線６２、６４、６５、６６、６８及びこれらによって覆われない半導体層４０上には窒化ケイ素からなる保護膜７０が形成されている。
【００２０】
保護膜７０には維持蓄電器用導電体パターン６４、ドレーン電極６６、データパッド６８を各々露出する接触孔７２、７６、７８が形成されており、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４が形成されている。保護膜７０の上には、接触孔７２、７６を通じて維持蓄電器用導電体パターン７２及びドレーン電極６６と電気的に連結されていて画素に位置する画素電極８２が形成されている。また、保護膜７０の上には接触孔７４、７８を通じて各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８と連結されている補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されている。ここで、画素電極８２と補助ゲート及びデータパッド８６、８８は、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）からなる。
【００２１】
このような本発明の第１実施例による薄膜トランジスタアレイ基板は、ゲートパッド２４の上部膜２０２とドレーン電極６６及びデータパッド６８のモリブデンまたはモリブデン合金膜とＩＺＯ膜の接触構造を有し、ゲート配線２２、２４、２６及びデータ配線６２、６４、６５、６６、６８は緩慢な傾斜角を有するテーパ構造を有し、基板全体で１-２％の均一度を有する。
【００２２】
ここで、画素電極８２は図１及び図２のように、ゲート線２２と重なって維持蓄電器をなし、保持容量が不足した場合にはゲート配線２２、２４、２６と同一層に保持容量用配線を追加することもできる。また、ＩＺＯパターン８２、８６、８８は保護膜７０の下に形成されることができ、データ配線６２、６４、６５、６６、６８の下に位置することもできる。
【００２３】
このような本発明の実施例による構造では、ゲート配線２２、２４、２６は低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金を含み、ゲート配線２２、２４、２６及びデータ配線６２、６４、６５、６６、６８は他の物質と接触特性が優れていて低抵抗のモリブデンまたはモリブデン合金を含むので、大画面高精細の液晶表示装置に適用できると同時にパッド部での接触抵抗を最少化することができ、接触部の信頼性が確保できる。
【００２４】
以下、このような本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法について図２及び図３と図４ａ乃至図７ｂを参照して詳細に説明する。
まず、図４ａ及び４ｂに示すように、基板１０の上にアルミニウム合金の一つである２ａｔｍ％のネオジムを含むアルミニウムネオジム合金からなる下部膜２０１を２５００Å程度の厚さで積層し、その上に１０ａｔｍ％のタングステンを含むモリブデンタングステン合金からなる上部膜２０を５００Å程度の厚さで積層した後、パターニングしてゲート線２２、ゲート電極２６及びゲートパッド２４を含むゲート配線を形成する。この時、エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによって二重膜２０１、２０２を１つのエッチング条件で緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でパターニングすることができた。
【００２５】
次に、図５ａ及び図５ｂに示すように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、非晶質シリコンからなる半導体層４０、ドーピングされた非晶質シリコン層５０の３層膜を連続積層し、マスクを利用したパターニング工程で半導体層４０とドーピングされた非晶質シリコン層５０をパターニングしてゲート電極２４と対向するゲート絶縁膜３０上に半導体層４０と抵抗接触層５０を形成する。
【００２６】
次に、図６ａ乃至図６ｂに示すように、１０％のタングステン含有率を有するモリブデンタングステン合金をターゲットをスパッタしてモリブデンタングステン合金膜を積層した後、マスクを利用した写真工程でパターニングしてゲート線２２と交差するデータ線６２、データ線６２と連結されてゲート電極２６上部までのびているソース電極６５、データ線６２は一端に連結されているデータパッド６８、ソース電極６４と分離されていてゲート電極２６を中心にソース電極６５と対向するドレーン電極６６及びゲート線２２と重畳する維持蓄電器用導電体パターン６４を含むデータ配線を形成する。この時にも、エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによってデータ配線６２、６４、６５、６６、６８は３０°-４０°度の緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でありながら１-２％の均一度を得ることができた。
【００２７】
次に、データ配線６２、６４、６５、６６、６８で覆われないドーピングされた非晶質シリコン層パターン５０をエッチングしてゲート電極２６を中心に両側に分離させる一方、両側のドーピングされた非晶質シリコン層５５、５６間の半導体層パターン４０を露出させる。次に、露出された半導体層４０の表面を安定化させるために酸素プラズマ処理を実施するのが好ましい。
【００２８】
次に、図７ａ及び７ｂのように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜または低い誘電率を有するＳｉＯＣまたはＳｉＯＦを積層したり、またはアクリル系の有機絶縁膜を塗布して保護膜７０を形成する。次に、マスクを利用した写真エッチング工程でゲート絶縁膜３０と共にパターニングし、維持蓄電器用導電体パターン６４、ゲートパッド２４、ドレーン電極６６及びデータパッド６８を露出する接触孔７２、７４、７６、７８を形成する。
【００２９】
最後に図２及び図３に示すように、ＩＺＯ膜を積層し、マスクを利用したパターニングを実施して接触孔７２、７６を通じて維持蓄電器用導電体パターン６４及びドレーン電極６６と連結される画素電極８２と接触孔７４、７８を通じてゲートパッド２４及びデータパッド６８と各々連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８を各々形成する。
【００３０】
このような発明の第１実施例による製造方法で、モリブデンタングステン合金膜を露出する接触孔を１０×１０μｍ２程度の大きさで２００個形成し、直列に連結した状態で接触部の接触抵抗を測定した。接触部の接触抵抗は１０3-１０4Ωの程度で非常に良好なものと測定された。
このような本発明の実施例による製造方法では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を利用してモリブデンまたはモリブデン合金の単一膜または二重膜のゲート配線またはデータ配線をパターニングすることにより、低抵抗であり、他の物質と低い接触抵抗を有すると同時に緩慢な傾斜角を有するテーパ構造及び優れた均一度を有する配線を形成でき、液晶表示装置の駆動特性及び表示特性を向上できる。
【００３１】
このような方法は前述したように、５枚のマスクを利用する製造方法に適用できるが、４枚のマスクを利用する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法にも同様に適用することができる。これについて図面を参照して詳細に説明する。
まず、図８乃至図１０を参照して本発明の実施例による４枚のマスクを利用して完成した液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の単位画素構造について詳細に説明する。図８は本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図９及び図１０は各々図８に示した薄膜トランジスタ基板のＩＸ-ＩＸ’線及びＸ-Ｘ’線に沿った断面図である。
【００３２】
まず、絶縁基板１０の上に第１実施例と同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜とモリブデンまたはモリブデン合金の導電膜を含むゲート線２２、ゲートパッド２４及びゲート電極２６を含むゲート配線が形成されている。そして、ゲート配線は基板１０の上にゲート線２２と平行していて上板の共通電極に入力される共通電極電圧などの電圧を外部から印加される維持電極２８を含む。維持電極２８は、後述する画素電極８２と連結された維持蓄電器用導電体パターン６８と重なって画素の電荷保存能力を向上させる維持蓄電器をなし、後述する画素電極８２とゲート線２２の重畳で発生する保持容量が充分な場合には形成しないこともある。
【００３３】
ゲート配線２２、２４、２６、２８の上には、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）などからなるゲート絶縁膜３０が形成され、ゲート配線２２、２４、２６、２８を覆っている。ゲート絶縁膜３０の上には、水素化非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体パターン４２、４８が形成されており、半導体パターン４２、４８の上には、リン（Ｐ）などのｎ型不純物として高濃度にドーピングされている非晶質シリコンなどからなる抵抗性接触層パターンまたは中間層パターン５５、５６、５８が形成されている。
【００３４】
抵抗性接触層パターン５５、５６、５８の上には、モリブデンまたはモリブデン合金からなるデータ配線が形成されている。データ配線は縦方向に形成されているデータ線６２、データ線６２の一端に連結されて外部からの画像信号を印加されるデータパッド６８、そしてデータ線６２の分枝である薄膜トランジスタのソース電極６５からなるデータ線部を含み、また、データ線部６２、６８、６５と分離されていてゲート電極２６または薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃに対してソース電極６５の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレーン電極６６と維持電極２８上に位置している維持蓄電器用導電体パターン６４も含む。維持電極２８を形成しない場合には、維持蓄電器用導電体パターン６４も形成しない。
【００３５】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８は、ゲート配線のようにアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を含む二重膜で形成することもできる。接触層パターン５５、５６、５８は、その下部の半導体パターン４２、４８とその上部のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８の接触抵抗を低くする役割をしており、データ配線６２、６４、６５、６６、６８と完全に同一な形態を有する。つまり、データ線部中間層パターン５５はデータ線部６２、６８、６５と同一であり、ドレーン電極用中間層パターン５６はドレーン電極６６と同一であり、維持蓄電器用中間層パターン５８は維持蓄電器用導電体パターン６４と同一である。
【００３６】
一方、半導体パターン４２、４８は、薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃを除けばデータ配線６２、６４、６５、６６、６８及び抵抗性接触層パターン５５、５６、５８と同一な模様となっている。具体的には、維持蓄電器用半導体パターン４８と維持蓄電器用導電体パターン６４及び維持蓄電器用接触層パターン５８は同一な模様であるが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はデータ配線及び接触層パターンの残りの部分と若干異なる。つまり、薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃにおいてデータ線部６２、６８、６５、特にソース電極６５とドレーン電極６６が分離されており、データ線部中間層５５とドレーン電極用接触層パターン５６とも分離されているが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はここで切れず連結されて薄膜トランジスタのチャンネルを生成する。
【００３７】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８の上には、窒化ケイ素またはＳｉＯＣまたはＳｉＯＦまたは感光性有機絶縁物質からなる保護膜７０が形成されている。
保護膜７０は、ドレーン電極６６、データパッド６８及び維持蓄電器用導電体パターン６８を露出する接触孔７６、７８、７２を有しており、また、ゲート絶縁膜３０と共にゲートパッド２４を露出する接触孔７４を有している。
【００３８】
保護膜７０上には、薄膜トランジスタから画像信号を受けて上板の電極と共に電場を生成する画素電極８２が形成されている。画素電極８２はＩＺＯなどの透明な導電物質で作製され、接触孔７６を通じてドレーン電極６６と物理的・電気的に連結されて画像信号の伝達を受ける。また、画素電極８２は、隣接するゲート線２２及びデータ線６２と重なって開口率を高めているが、重ならないこともある。また、画素電極８２は接触孔７２を通じて維持蓄電器用導電体パターン６４とも連結されて導電体パターン６４に画像信号を伝達する。一方、ゲートパッド２４及びデータパッド６８の上には、接触孔７４、７８を通じて各々これらと連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されており、これらはパッド２４、６８と外部回路装置との接着性を補完し、パッドを保護する役割をするものであって、必須的ではなくこれらの適用は選択的である。
【００３９】
以下、図８乃至図１０の構造を有する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を４枚のマスクを利用して製造する方法について図８乃至図１０と図１１ａ乃至図１７ｃを参照して詳細に説明する。
まず、図１１ａ乃至１１ｃに示すように、第１実施例と同様にアルミニウムを含む下部膜とモリブデンまたはモリブデン合金を含む上部膜を順次に積層し、マスクを利用した写真エッチング工程で基板１０の上にゲート線２２、ゲートパッド２４、ゲート電極２６及び維持電極２８を含むゲート配線を形成する。
【００４０】
次に、図１２ａ及び１２ｂに示すように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜３０、半導体層４０、中間層５０を化学気相蒸着法を利用して各々１５００Å乃至５０００Å、５００Å乃至２０００Å、３００Å乃至６００Åの厚さで連続蒸着し、次いで、モリブデン１０％のモリブデンタングステン合金からなる導電膜を含む導電体層６０をスパッタリングなどの方法で１５００Å乃至３０００Åの厚さで蒸着した後、その上に感光膜１１０を１μｍ乃至２μｍの厚さで塗布する。
【００４１】
その後、マスクによって感光膜１１０に光を照射した後、現像して、図１３ｂ及び１３ｃに示すように、感光膜パターン１１２、１１４を形成する。この時、感光膜パターン１１２、１１４のうち薄膜トランジスタのチャンネル部Ｃ、つまり、ソース電極６５とドレーン電極６６の間に位置した第１部分１１４の厚さがデータ配線部Ａ、つまり、データ配線６２、６４、６５、６６、６８が形成される部分に位置した第２部分１１２より薄くなるようにし、その他の部分Ｂの感光膜は全て除去する。この時、チャンネル部Ｃに残された感光膜１１４の厚さとデータ配線部Ａに残された感光膜１１２の厚さとの比は後述するエッチング工程の工程条件によって異ならせる必要があり、第１部分１１４の厚さを第２部分１１２の厚さの１/２以下にするのが好ましく、例えば、４０００Å以下であるのがよい。このように、位置によって感光膜の膜厚を異ならせる方法としては様々な方法があり、Ａ領域の光透過量を調節するために主にスリットや格子形態のパターンを形成したり半透明膜を利用する。
【００４２】
この時、スリットの間に位置した線パターンの幅やパターン間の間隔、つまり、スリットの幅は露光時に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合には、マスクを作製する時に透過率を調節するために異なる透過率を有する薄膜を利用したり厚さが異なる薄膜を利用できる。
このようにマスクによって感光膜に光を照射すると、光に直接露出される部分では高分子らが完全に分解され、スリットパターンや半透明膜が形成されている部分では光の照射量が少ないため高分子は不完全分解状態となり、遮光膜で覆われた部分では高分子がほとんど分解されない。次に、感光膜を現像すると、高分子量の分子が分解されない部分だけ残り、照射光が少ない中央部分には光が全く照射されなかった部分より厚さの薄い感光膜が残るようになる。この時、露光時間を長くすると全ての分子が分解されてしまうので、そうならないように注意する必要がある。
【００４３】
このような厚さの薄い感光膜１１４には、リフローが可能な物質からなる感光膜を利用し、光が完全に透過できる部分と光が完全に透過できない部分に分けられた通常のマスクで露光した後、現像してリフローさせ、感光膜が残留しない部分に感光膜の一部を流すことによって形成することもできる。
次に、感光膜パターン１１４及びその下部の膜である導電体層６０、中間層５０及び半導体層４０に対するエッチングを行う。この時、データ配線部Ａにはデータ配線及びその下部の膜がそのまま残されており、チャンネル部Ｃには半導体層のみが残され、残りの部分Ｂには前記３つの層６０、５０、４０が全て除去されゲート絶縁膜３０が露出される必要がある。
【００４４】
まず、図１４ａ及び１４ｂに示すように、その他の部分Ｂの露出されているモリブデンタングステン合金の導電体層６０を除去し、その下の中間層５０を露出させる。この過程で、乾式エッチングまたは湿式エッチング方法を両方用いることができ、導電体層６０はエッチングされるが感光膜パターン１１２、１１４は殆どエッチングされない条件下で行うのが良い。しかし、乾式エッチングの場合、導電体層６０のみをエッチングし、感光膜パターン１１２、１１４はエッチングされない条件を見つけることが難しいので感光膜パターン１１２、１１４も一緒にエッチングされる条件下で行うこともできる。この場合には、湿式エッチングの場合より第１部分１１４の厚さを厚くし、この過程で第１部分１１４が除去されて下部の導電体層６０が露出されることが生じないようにする。
【００４５】
導電体層６０がＭｏまたはＭｏＷ合金、ＡｌまたはＡｌ合金、Ｔａのいずれか一つである場合には、乾式エッチングや湿式エッチングのいずれでも可能である。しかし、Ｃｒは乾式エッチング方法では除去しにくいため導電体層６０がＣｒである場合には湿式エッチングのみを利用するのが良い。導電体層６０がＣｒである湿式エッチングの場合には、エッチング液としてＣｅＮＨＯ３を使用でき、導電体層６０がＭｏやＭｏＷである乾式エッチングの場合のエッチング気体としてはＣＦ４とＨＣｌの混合気体やＣＦ４とＯ２の混合気体を用いることができ、後者の場合には感光膜に対するエッチング比も略類似している。
【００４６】
本発明の第２実施例では、導電体層６０をモリブデンタングステン合金で湿式エッチングによってパターニングする場合に、第１実施例のように、エッチング液は０．１-１０％の硝酸（ＨＮＯ３）、６５-５５％のリン酸（Ｈ３ＰＯ４）、５-２０％の酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによってソース/ドレーン用導電体パターン６７と維持蓄電器用導電体パターン６８は緩慢な傾斜角を有するテーパ構造にパターニングすることができた。
【００４７】
このようにすると、図１４ａ及び図１４ｂに示すように、チャンネル部Ｃ及びデータ配線部Ｂの導電体層、つまり、ソース/ドレーン用導電体パターン６７と維持蓄電器用導電体パターン６４のみが残り、その他の部分Ｂの導電体層６０は全て除去されて、その下部の中間層５０が露出される。この時残された導電体パターン６７、６４は、ソース及びドレーン電極６５、６６が分離されず連結されていることを除けばデータ配線６２、６４、６５、６６、６８の形態と同一である。また、乾式エッチングを使用した場合、感光膜パターン１１２、１１４もある程度の厚さがエッチングされる。
【００４８】
次に、図１５ａ及び１５ｂに示すように、その他の部分Ｂの露出された中間層５０及びその下部の半導体層４０を感光膜の第１部分１１４と共に乾式エッチングで同時に除去する。この時のエッチングは感光膜パターン１１２、１１４と中間層５０及び半導体層４０（半導体層と中間層はエッチング選択性がほとんど無い）が同時にエッチングされるが、ゲート絶縁膜３０はエッチングされない条件下で行う必要があり、特に感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比が略同一な条件下でエッチングするのが好ましい。例えば、ＳＦ６とＨＣｌの混合気体やＳＦ６とＯ２の混合気体を使用すれば、略同一な厚さで二つの膜をエッチングできる。感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比が同一な場合、第１部分１１４の厚さは半導体層４０と中間層５０の厚さを合せたものと同一であるか、それより小さい必要がある。
【００４９】
このようにすると、図１５ａ及び１５ｂに示すように、チャンネル部Ｃの第１部分１１４が除去されてソース/ドレーン用導電体パターン６７が露出され、その他の部分Ｂの中間層５０及び半導体層４０が除去されてその下部のゲート絶縁膜３０が露出される。一方、データ配線部Ａの第２部分１１２もエッチングされて厚さが薄くなる。そして、この段階で半導体パターン４２、４８が完成する。図面符号５７と５８は、各々ソース/ドレーン用導電体パターン６７の下の中間層パターンと維持蓄電器用導電体パターン６４の下の中間層パターンを示す。
【００５０】
次に、アッシングによってチャンネル部Ｃのソース/ドレーン用導電体パターン６７表面に残っている感光膜を除去する。
次に、図１６ａ及び１６ｂに示すように、チャンネル部Ｃのソース/ドレーン用導電体パターン６７及びその下部のソース/ドレーン用中間層パターン５７をエッチングして除去する。この時、エッチングはソース/ドレーン用導電体パターン６７と中間層パターン５７の両方に対して乾式エッチングのみを行うことができ、ソース/ドレーン用導電体パターン６７に対しては湿式エッチングで、中間層パターン５７に対しては乾式エッチングで行うこともできる。前者の場合、ソース/ドレーン用導電体パターン６７と中間層パターン５７のエッチング選択比の大きい条件下でエッチングを行うことが好ましく、これはエッチング選択比が大きくないときには、エッチングの終了点が見つけ難く、チャンネル部Ｃに残る半導体パターン４２の厚さを調節することが容易ではないためである。例えば、ＳＦ６とＯ２の混合気体を使用して、ソース/ドレーン用導電体パターン６７をエッチングすることが挙げられる。湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に行う後者の場合には、湿式エッチングされるソース/ドレーン用導電体パターン６７の側面はエッチングされるが、乾式エッチングされる中間層パターン５７は殆どエッチングされないために階段状で作製される。中間層パターン５７及び半導体パターン４２をエッチングする時に使用するエッチング気体の例としては、前述したＣＦ４とＨＣｌの混合気体やＣＦ４とＯ２の混合気体があり、ＣＦ４とＯ２を用いると均一な厚さの半導体パターン４２を残すことができる。この時、図１６ｂに示すように、半導体パターン４２の一部が除去されて厚さが薄くなることもあり、感光膜パターンの第２部分１１２もこの時にある程度の厚さがエッチングされる。この時のエッチングは、ゲート絶縁膜３０がエッチングされない条件下で行う必要があり、第２部分１１２がエッチングされてその下部のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８が露出されることがないように感光膜パターンが厚いのが好ましい。
【００５１】
このようにすると、ソース電極６５とドレーン電極６６が分離されながらデータ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下の接触層パターン５５、５６、５８が完成する。
最後に、データ配線部Ａに残っている感光膜第２部分１１２を除去する。しかし、第２部分１１２の除去はチャンネル部Ｃソース/ドレーン用導電体パターン６７を除去した後、その下の中間層パターン５７を除去する前に行うこともできる。
【００５２】
前述したように、湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に実施したり、乾式エッチングのみを利用することができる。後者の場合には、一種類のエッチングのみを使用するので工程が比較的簡便であるが、適当なエッチング条件を見つけることが難しい。前者の場合には、比較的にエッチング条件が見つけやすいが、工程が後者に比べて面倒である。
このようにしてデータ配線６２、６４、６５、６６、６８を形成した後、図１７ａ乃至１７ｃに示すように、窒化ケイ素、ＳｉＯＣまたはＳｉＯＦをＣＶＤ方法で蒸着したり感光性有機絶縁膜を塗布して保護膜７０を形成した後、マスクで保護膜７０をゲート絶縁膜３０と共にエッチングしてドレーン電極６６、ゲートパッド２４、データパッド６８及び維持蓄電器用導電体パターン６４を各々露出する接触孔７６、７４、７８、７２を形成する。
【００５３】
最後に、図８乃至図１０に示すように、４００Å乃至５００Åの厚さのＩＺＯ層を蒸着し、マスクでエッチングしてドレーン電極６６及び維持蓄電器用導電体パターン６４と連結された画素電極８２、ゲートパッド２４と連結された補助ゲートパッド８６及びデータパッド６８と連結された補助データパッド８８を形成する。
このような本発明の第２実施例では、第１実施例による効果ばかりでなく、データ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下の接触層パターン５５、５６、５８及び半導体パターン４２、４８を一つのマスクを使用して形成し、この過程でソース電極６５とドレーン電極６６が分離され、製造工程を単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例による配線用エッチング液でモリブデンタングステン合金膜をエッチングした時のエッチングプロファイルを示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板である。
【図３】図２に示した薄膜トランジスタ基板のIII-III線に沿った断面図である。
【図４ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図４ｂ】図４ａのIVb-IVb'線に沿った断面図である。
【図５ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図５ｂ】図５ａのVb-Vb'線に沿った断面図で、図４ｂの次の段階を示す。
【図６ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図６ｂ】図６ａのVIb-VIb'線に沿った断面図で、図５ｂの次の段階を示す。
【図７ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図７ｂ】図７ａのVIIb-VIIb'線に沿った断面図で、図６ｂの次の段階を示す。
【図８】本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図９】図８に示した薄膜トランジスタ基板のIX-IX'線に沿った断面図である。
【図１０】図８に示した薄膜トランジスタ基板のX-X'線に沿った断面図である。
【図１１ａ】本発明の第２実施例によって製造する最初の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１１ｂ】図１１ａのXIb-XIb'線に沿った断面図である。
【図１１ｃ】図１１ａのXIc-XIc'線に沿った断面図である。
【図１２ａ】図１１ａのXIb-XIb'線に沿った断面図であって、図１１ｂの次の段階を示す。
【図１２ｂ】図１１ａのXIc-XIc'線に沿った断面図であって、図１１ｃの次の段階を示す。
【図１３ａ】図１２ａ及び１２ｂの次の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１３ｂ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図である。
【図１３ｃ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図である。
【図１４ａ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図１３ｂの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１４ｂ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図１３ｃの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１５ａ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図１３ｂの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１５ｂ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図１３ｃの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１６ａ】図１３ａのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図１３ｂの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１６ｂ】図１３ａのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図１３ｃの次の段階を工程順によって示したものである。
【図１７ａ】図１６ａ及び図１６ｂの次の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図１７ｂ】図１７ａのXVIIb-XVIIb'線に沿った断面図である。
【図１７ｃ】図１７ａのXVIIc-XVIIc'線に沿った断面図である。
Claims (18)
- ０．１-１０％の硝酸、６５-５５％のリン酸、５-２０％の酢酸、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を含む配線用エッチング液であって、
前記安定剤は化学式Ｍ（ＯＨ）ｘ・Ｌｙで示され、
前記化学式で、ＭはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、またはＢであり、ＬはＨ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＮ、ＣＯＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）、またはＮＮＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）であり、ｘは２、または３であり、ｙは０、１、２、または３である配線用エッチング液。 - 前記配線用エッチング液は、モリブデンまたはモリブデン合金をエッチングするために使用する請求項１に記載の配線用エッチング液。
- 前記エッチング液は、モリブデンまたはモリブデンタングステン合金をエッチングするために使用する請求項２に記載の配線用エッチング液。
- 基板上部にモリブデンまたはモリブデン合金の第１導電膜を積層する段階と、
０．１-１０％の硝酸、６５-５５％のリン酸、５-２０％の酢酸、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を利用して前記導電膜をエッチングする段階とを含む表示装置用配線の製造方法において、
前記安定剤は化学式Ｍ（ＯＨ）ｘ・Ｌｙで示され、
前記化学式で、ＭはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、またはＢであり、ＬはＨ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＮ、ＣＯＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）またはＮＮＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）であり、ｘは２、または３であり、ｙは０、１、２、または３である表示装置用配線の製造方法。 - 前記モリブデン合金はモリブデンタングステン合金である請求項４に記載の配線の製造方法。
- ゲート線及びゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と、
前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート電極のゲート絶縁膜の上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層または前記ゲート絶縁膜の上にソース電極及びドレーン電極とデータ線を含むデータ配線を形成する段階とを含む薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法において、
前記ゲート配線または前記データ配線は、モリブデンまたはモリブデン合金からなる第１導電膜で形成し、前記第１導電膜は０．１-１０％の硝酸、６５-５５％のリン酸、５-２０％の酢酸、０．１-５％の安定剤及びその他として超純水を利用してパターニングする段階とを含む薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法において、
前記安定剤は化学式Ｍ（ＯＨ）ｘ・Ｌｙで示され、
前記化学式で、ＭはＺｎ、Ｓｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｂａ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、またはＢであり、ＬはＨ２Ｏ、ＮＨ３、ＣＮ、ＣＯＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）またはＮＮＲ（ここで、Ｒは炭素数１乃至５のアルキル）であり、ｘは２、または３であり、ｙは０、１、２または３である薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。 - 前記ゲート配線形成段階は、
前記第１導電膜の下にアルミニウムまたはアルミニウム合金の第２導電膜を積層する段階と、
前記第１導電膜と共に前記第２導電膜をパターニングする段階とをさらに含む請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。 - 前記データ配線と連結されていてＩＺＯからなる画素電極を形成する段階をさらに含む請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記データ配線と前記画素電極との間に前記ドレーン電極を露出する第１接触孔を有する保護膜を形成する段階をさらに含む請求項８に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記保護膜は窒化ケイ素またはＳｉＯＣまたはＳｉＯＦまたは有機絶縁物質で形成する請求項９に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記ゲート配線は前記ゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、
前記データ配線は前記データパッドに連結されているデータパッドをさらに含み、
前記画素電極形成段階において前記保護膜の第２及び第３接触孔を通じて前記ゲートパッド及び前記データパッドと各々連結される補助ゲートパッドと補助データパッドとをさらに形成する請求項９に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。 - 前記データ配線及び前記半導体層は部分的に異なる厚さの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で一緒に形成する請求項６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記感光膜パターンは第１の厚さを有する第１部分、前記第１部分より厚い第２部分、前記第１及び第２部分を除いた第３部分を含む請求項１２に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記写真エッチング工程において前記第１部分は前記ソース電極と前記ドレーン電極の間に位置し、前記第２部分は前記データ配線上に位置するように形成する請求項１３に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 絶縁基板の上に形成されており、ゲート線及び前記ゲート線に連結されているゲートパッドを含むゲート配線と、
前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されている半導体層と、
前記ゲート絶縁膜または前記半導体層の上に形成されており、データ線、前記データ線と連結されていて前記半導体層上に形成されているソース電極及び前記ゲート電極に対して前記ソース電極の対向側の前記半導体層上に形成されているドレーン電極を含むデータ配線と、
前記データ配線を覆っている保護膜と、
ＩＺＯにからなり、前記保護膜に形成されている導電体パターンとを含む薄膜トランジスタアレイ基板において、
前記ゲート配線または前記データ配線はモリブデンまたはモリブデン合金からなる第１導電膜を含む薄膜トランジスタアレイ基板。 - 前記導電体パターンは前記保護膜の接触孔を通じて前記第１導電膜と接触している請求項１５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
- 前記ゲート配線は前記ゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、
前記データ配線は前記データ線に連結されているデータパッドをさらに含み、
前記導電体パターンは前記保護膜の第１乃至第３接触孔を通じて前記ドレーン電極、前記ゲートパッド及び前記データパッドと各々連結される画素電極、補助ゲートパッド及び補助データパッドを含む請求項１５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。 - 前記保護膜はＳｉＯＣまたはＳｉＯＦまたは窒化ケイ素または有機絶縁物質からなる請求項１５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
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