JP2006108612A - 薄膜トランジスタ表示板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絶縁基板110上に、ゲート電極124を有するゲート線及びゲート絶縁膜140を形成し、その上にケイ素層、不純物ケイ素層及び導電体層151、154を積層する。次に導電体層上に、トランジスタのチャネル領域に第1の厚さを有する第1部分と、第1の厚さよりも厚い、データ線及びドレイン電極に対応する配線領域に第2部分を有する感光膜パターンを形成する。これをエッチングマスクとして導電体層をエッチングし、第1部分を除去してチャネル領域の導電体層を露出する。次に、その他の領域に対応するケイ素層及び不純物ケイ素層をエッチングしチャネル領域に対応する導電体層の一部をエッチングし、チャネル領域に位置する導電体層及び不純物ケイ素層を除去した後、第2部分を除去する。次に、データ線を覆いドレイン電極を露出する接触孔を有する保護膜を形成し、ドレイン電極と接続される画素電極を形成する。
【選択図】図9A
Description
液晶表示装置の中でも現在主に用いられているものは、電界生成電極が二つの表示板に各々具備されているものである。この中でも、一つの表示板には複数の画素電極が行列状に配列され、もう一つの表示板には一つの共通電極が表示板全面を覆っている構造の液晶表示装置が主流となっている。この液晶表示装置における画像表示は、各画素電極に別途の電圧を印加することによって行われる。このために、画素電極に印加される電圧をスイッチングするための三端子素子である薄膜トランジスタを各画素電極に接続し、この薄膜トランジスタを制御するための信号を伝達するゲート線と、画素電極に印加される電圧を伝達するデータ線を表示板に配設する。
本発明の目的は、製造工程を単純化すると同時に、工程時間を短縮できる薄膜トランジスタ表示板の製造方法を提供することにある。
マスクの第一部分は、半透明膜を含み、露光ステップで用いられる光源の分解能よりも小さいサイズのパターンを含むのが良い。感光膜パターンの第1部分は、リフロー処理を通じて形成することもできる。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な図面符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板には、絶縁基板110上にゲート信号を伝達する複数のゲート線121及び維持電極線131が形成されている。
ゲート線121は主に横方向にのびており、各ゲート線121の一部は複数のゲート電極124をなす。ゲート線121には、ゲート電極124が突起状に形成され、本実施例のように、ゲート線121は、外部からのゲート信号をゲート線121に伝達するための接触部を有し、接触部であるゲート線121の端部129は、他の部分よりも広い幅を有することが好ましく、ゲート線121の端部129は、基板110上部に直接形成されているゲート駆動回路の出力端に接続することができる。
ゲート線121と維持電極線131の上には、窒化ケイ素(SiNx)などからなるゲート絶縁膜140が形成されている。
ゲート絶縁膜140上には、複数のデータ線171を始めとして、複数のドレイン電極175が形成されている。各データ線171は、主に縦方向にのびており、各ドレイン電極175に向けて複数の分岐を出してデータ線171から拡張したソース電極173を有する。データ線171の一端部に位置する接触部179は、外部からの画像信号をデータ線171に伝達する。データ線171、ドレイン電極175もゲート線121と同様に、Al、Al合金、Ag、Ag合金、Cr、Ti、Ta、Mo、Cuなどの金属などで形成され、本実施例では、モリブデンを含む導電膜の単一膜である。
半導体151とデータ線171及びドレイン電極175の間には、両者間の接触抵抗をそれぞれ減らすための複数の線状オーミック接触部材161及び島状のオーミック接触部材165が形成されている。オーミック接触部材161は、シリサイドやn型不純物が高濃度にドーピングされた非晶質シリコンなどからなり、ソース電極173の下部に位置するオーミック接触部材163を有し、島状のオーミック接触部材165は、ゲート電極124を中心にオーミック接触部材163と対向している。
データ線171及びドレイン電極175の上には、平坦化特性が優れて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着(PECVD)で形成されるa-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質或いは窒化ケイ素などからなる保護膜180が形成されている。
保護膜180上には、IZOまたはITOからなる複数の画素電極190及び複数の接触補助部材81、82が形成されている。
画素電極190は、接触孔185を通じてドレイン電極175と物理的・電気的に接続され、ドレイン電極175からデータ電圧の印加を受ける。
データ電圧が印加された画素電極190は、共通電圧の印加を受ける他の表示板(図示せず)の共通電極(図示せず)と共に電場を生成することによって、液晶層の液晶分子を再配列する。
画素電極190はまた、隣接するゲート線121及びデータ線171と重なって開口率を上げているが、重ならないこともある。
本発明の他の実施例によれば、画素電極190の材料に透明な導電性ポリマーなどを使用し、反射型液晶表示装置の場合には、不透明な反射性金属を用いても良い。ここで、接触補助部材81、82は、画素電極190と他の物質、特にIZOまたはITOで作ることができる。
図4は、本発明の他の実施例によって製造する第1ステップにおける薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図5A及び5Bは各々、図4に示すVa-Va´線及びVb-Vb´線による断面図である。図6A及び6Bは各々、図4に示すVa-Va´線及びVb-Vb´線による断面図で、図5A及び図5Bに続く工程を示す。図7A及び7Bは各々、図4に示すVa-Va´線及びVb-Vb´線による断面図で、図6A及び図6Bに続く工程を示す。図8A及び8Bは各々、図4に示すVa-Va´線及びVb-Vb´線による断面図で、図7A及び図7Bに続く工程を示す。図9A及び9Bは各々、図4に示すVa-Va´線及びVb-Vb´線による断面図で、図8A及び図8Bに続く工程を示す。図10は、図9A及び図9Bに続く工程における薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図11A及び11Bは各々、図10に示すXIa-XIa´線及びXIb-XIb´線による断面図である。図12は、図11A及び図11Bに続く工程における薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図13A及び13Bは各々、図12に示すXIIIa-XIIIa´線及びXIIIb-XIIIb´線による断面図である。
次に、図4、図5A及び図5Bに示すように、感光膜パターンを用いるフォトエッチング工程によって上部金属膜及び下部金属膜を順次にパターニングして、複数のゲート電極124を含むゲート線121及び維持電極線131を形成する。
上部膜121q、131q及び下部膜121p、131pのパターニングには、アルミニウム及びモリブデンに対して全て側面傾斜を与えながらエッチングできるアルミニウムエッチング液である、CH3COOH(酢酸)/HNO3(硝酸)/H3PO4(リン酸)/H2Oを使用した湿式エッチングを施すのが良い。
この時、現像した感光膜の厚さは位置によって異なり、感光膜は、厚さが次第に薄くなる第1〜第3部分からなる。A領域(以下、配線領域と言う)に位置する第1部分と、C領域(以下、チャネル領域と言う)に位置する第2部分は、各々図面符号52、54で示され、B領域(以下、その他の領域と言う)に位置する第3部分に対する図面符号は付していないが、これは、第3部分が0の厚さを有し、下の導電体層170が露出しているためである。第1部分52と第2部分54の厚さの比は、後続工程の工程条件によって異なる必要があり、第2部分54の厚さを第1部分52の厚さの1/2以下とするのが好ましい。例えば、4,000Å以下であるのが良い。
ここで、スリット間に位置するパターンの線幅やパターン間の間隔、即ちスリットの幅は、露光時に利用する露光器の分解能よりも小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合には、マスク作製時に透過率を調節するために、異なる透過率の薄膜或いは異なる厚さの薄膜が利用できる。
説明の便宜上、配線領域Aに位置する導電体層170、不純物非晶質シリコン層160、真性非晶質シリコン層150の部分を第1部分とし、チャネル領域Cに位置する導電体層170、不純物非晶質シリコン層160、真性非晶質シリコン層150の部分を第2部分とし、その他の領域Bに位置する導電体層170、不純物非晶質シリコン層160、真性非晶質シリコン層150の部分を第3部分とする。
(1)その他の領域Bに位置する導電体層170、不純物非晶質シリコン層160及び非晶質シリコン層150の第3部分を除去、
(2)チャネル領域Cに位置する感光膜の第2部分54を除去、
(3)チャネル領域Cに位置する導電体層170及び不純物非晶質シリコン層160の第2部分を除去、そして
(4)配線領域Aに位置する感光膜の第1部分52を除去。
(1)その他の領域Bに位置する導電体層170の第3部分を除去、
(2)チャネル領域Cに位置する感光膜の第2部分54を除去、
(3)その他の領域Bに位置する不純物非晶質シリコン層160及び非晶質シリコン層150の第3部分を除去、
(4)チャネル領域Cに位置する導電体層170の第2部分を除去、
(5)配線領域Aに位置する感光膜の第1部分62を除去、そして
(6)チャネル領域Cに位置する不純物非晶質シリコン層160の第2部分を除去。
まず、図7A及び7Bに示すように、その他の領域Bから露出されている導電体層170を湿式エッチング若しくは乾式エッチングで除去し、下部の不純物非晶質シリコン層160の第3部分を露出する。アルミニウム系列の導電膜は、主に湿式エッチングを施し、モリブデン系列の導電膜は、湿式及び乾式エッチングを選択的に施すことができる。多重膜の場合には、選択的に湿式及び乾式エッチングを施すことができる。なお、二重膜がアルミニウム及びモリブデンを含む時には、一つの湿式エッチング条件でパターニングすることもできる。乾式エッチングを用いる場合、感光膜52、54の上の部分がある程度の厚さにエッチングされ得る。
図面符号174は、データ線171とドレイン電極175がまだ接続している状態の導電体である。この時、導電体174は、感光膜52、54の下部までエッチングされ、導電体174及び感光膜52、54はアンダーカットの構造を有する。
このステップにより線状真性半導体151が完成する。なお、図面符号164は、線状オーミック接触部材161と島状オーミック接触部材165がまだ接続している状態の線状の不純物非晶質シリコン層160を示し、以下、(線状の)不純物半導体と言う。
このようにすれば、導電体174の各々が一つのデータ線171及び複数のドレイン電極175に分離されて完成し、不純物半導体164の各々が一つの線状オーミック接触部材161と複数の島状オーミック接触部材165に分離されて完成する。
最後に、図1〜図3に示すように、500Å〜1,500Å厚さのIZOまたはITO層をスパッタリング法で蒸着しフォトエッチングして、複数の画素電極190及び複数の接触補助部材81、82を形成する。IZO層を用いる場合のエッチングは、(HNO3/(NH4)2Ce(NO3)6/H2O)などのクロム用エッチング液を使う湿式エッチングが好ましいが、このエッチング液は、アルミニウムを腐食させないので、データ線171、ドレイン電極175、ゲート線121において導電膜が腐食するのを防ぐことができる。
121、129 ゲート線
124 ゲート電極
140 ゲート絶縁膜
151、154 半導体
161、163、165 オーミック接触部材
171、179 データ線
173 ソース電極
175 ドレイン電極
180 保護膜
181、182、185 接触孔
190 画素電極
81、82 接触補助部材
Claims (6)
- 絶縁基板上にゲート電極を有するゲート線を形成するステップ、
前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜を形成するステップ、
前記ゲート絶縁膜上部に半導体を形成するステップ、
前記半導体上部にオーミック接触部材を形成するステップ、
前記オーミック接触部材の上部に互いに分離され、同一層にデータ線及びドレイン電極を形成するステップ、
前記データ線を覆い、前記ドレイン電極を露出する接触孔を有する保護膜を形成するステップ、及び
前記接触孔を通じて前記ドレイン電極と接続される画素電極を形成するステップ、
を含み、
前記半導体、オーミック接触部材及びデータ線とドレイン電極の形成ステップは、
前記ゲート絶縁膜上部にケイ素層、不純物ケイ素層及び導電体層を積層するステップ、
前記導電体層上部に、前記ソース電極及びドレイン電極の間のチャネル領域に位置し第1の厚さを有する第1部分と、前記第1の厚さよりも厚い厚さを有し、前記データ線及びドレイン電極に対応する配線領域に位置する第2部分を有する感光膜パターンを形成するステップ、
前記感光膜パターンをエッチングマスクとして前記配線領域及びチャネル領域を除くその他の領域に対応する前記導電体層をエッチングするステップ、
前記第1部分を除去して前記チャネル領域の前記導電体層を露出するステップ、
前記その他の領域に対応する前記ケイ素層及び不純物ケイ素層をエッチングしながら、前記チャネル領域に対応する前記導電体層の一部をエッチングするステップ、
前記チャネル領域に位置する前記導電体層及び不純物ケイ素層を除去するステップ、及び
前記第2部分を除去するステップ、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記感光膜パターンは一つのマスクを用いて形成されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記マスクは、光が一部のみが透過される第一部分、光が完全に透過される第二部分、及び光が完全に透過されない第三部分を含み、前記感光膜パターンは陽性感光膜であり、前記マスクの第一、第二及び第三部分が露光過程において、前記チャネル領域、その他の領域及び配線領域に整列されることを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記マスクの第一部分は半透明膜を含むことを特徴とする請求項3に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記マスクの第一部分は、前記露光ステップで用いられる光源の分解能よりも小さいサイズのパターンを含むことを特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記感光膜パターンの第1部分はリフロー処理を通じて形成されることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示の製造方法。
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