JP2007114789A - 薄膜トランジスタ基板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による薄膜トランジスタ基板は、プラスチック絶縁基板と;前記プラスチック絶縁基板の一面に形成されており、第1屈折率を有する第1シリコン窒化物層と;前記第1シリコン窒化物層上に形成されており、前記第1屈折率より小さい第2屈折率を有する第2シリコン窒化物層を含む薄膜トランジスタとを含むことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
液晶表示装置は薄膜トランジスタが形成されている第1基板と第1基板に対向配置されている第2基板、そしてこれらの間に液晶層が位置している液晶表示パネルを含む。液晶表示パネルは非発光素子であるため薄膜トランジスタ基板の後面には光を照射するためのバックライトユニットを配置することができる。バックライトユニットから照射された光は液晶層の配列状態によって透過量が調節される。
液晶表示装置はその他に表示領域に画面を形成するために、薄膜トランジスタ基板に形成されているゲート線とデータ線に駆動信号を印加する駆動回路を含む。駆動回路はゲート駆動チップおよびデータ駆動チップ、そしてタイミングコントローラーと駆動電圧発生部などが形成されている印刷基板などを含む。
最近、平板表示装置の軽量化及び薄形化のために、従来のガラス絶縁基板の代わりにプラスチック絶縁基板の適用が活発になっている。
本発明の他の目的は、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少する薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供することにある。
前記第1シリコン窒化物層の厚さは100nm〜800nmであるのが好ましい。
前記第1シリコン窒化物層は陽の固有ストレス値を有し、前記第2シリコン窒化物層は陰の固有ストレス値を有するのが好ましい。
前記第1シリコン窒化物層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、アクリル樹脂からなるハードコーティング層をさらに含むのが好ましい。
前記バリアーコーティング層は有機層と無機層からなる2層構造であるのが好ましい。
前記バリアーコーティング層は前記第2屈折率より大きい第3屈折率を有する第3シリコン窒化物層を含むのが好ましい。
前記プラスチック絶縁基板の他面に順次に積層されているアクリル樹脂からなるハードコーティング層と無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層とをさらに含むのが好ましい。
前記第1シリコン窒化物層および前記第2シリコン窒化物層は化学気相蒸着法によって形成されるのが好ましい。
前記ストレス緩和層はシリコン窒化物からなっており、屈折率が1.9以下であるのが好ましい。
前記プラスチック絶縁基板と前記ストレス緩和層の間に形成されており、固有ストレス値が陰であるバリアーコーティング層をさらに含むのが好ましい。
前記ストレス緩和層と前記無機層はプラズマ強化化学気相蒸着法(PECVD)によって形成されるのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時のプラズマパワーは前記無機層の形成時のプラズマパワーより低いのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時の圧力は前記無機層の形成時の圧力より高いのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時の窒素ソース/シリコンソースの比は前記無機層の形成時の窒素ソース/シリコンソースの比より大きいのが好ましい。
また、本発明によれば、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少する薄膜トランジスタ基板の製造方法が提供される。
図1を参照して、本発明の第1実施形態による薄膜トランジスタ基板を説明する。図1は本発明の第1実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
プラスチック絶縁基板11の両面に下塗り層21a、21b、バリアーコーティング層22a、22b、ハードコーティング層23a、23bがそれぞれ順次に形成されている。
プラスチック絶縁基板11の厚さは0.2mm以下であって、0.05mm〜0.2mmであることが好ましい。
プラスチック絶縁基板11の上部のハードコーティング層23a上にはシリコン窒化物からなるストレス緩和層(stress relaxation layer)31が形成されている。ストレス緩和層31は以後に形成される薄膜に加えられるストレスを緩和して薄膜のリフティングを防止し、具体的な作用については後述する。
ストレス緩和層31は陽の固有ストレス値を有する。固有ストレス値が陽であることは、シリコンウエハー上に薄膜を形成した時、薄膜が外側に膨張する力を受けること、つまり、薄膜が伸張(tensile)特性を有することを意味する。反対に、固有ストレス値が陰であることは、シリコンウエハー上に薄膜を形成した時、薄膜が内側に収縮する力を受けること、つまり、薄膜が圧縮(compressive)特性を有することを意味する。
ストレス緩和層31の厚さd1は100nm〜800nmとすることができる。厚さd1が100nm以下である場合にはストレス緩和効果が微々となり、800nm以上に形成するためには過度な時間が必要となることがある。
薄膜トランジスタ40は、ゲート電極41、ゲート絶縁層42、半導体層43、抵抗接触層44、ソース電極45およびドレイン電極46を含む。
ここで、ゲート絶縁層42はストレス緩和層31と同様にシリコン窒化物からなるが、ストレス緩和層31とゲート絶縁層42は膜質の緻密な程度、屈折率、固有ストレス値に差がある。
図2a〜図2dは本発明の第1実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための断面図であり、図3aおよび図3bはプラスチック絶縁基板の変形を説明するための図面である。
まず、図2aのように接着剤110を利用してプラスチック絶縁基板11をダミー基板100に付着する。
プラスチック絶縁基板11は薄いだけでなく熱によって変形する問題があるため、ダミー基板100に支持された状態で工程を行う。ダミー基板100には、ガラス、ステンレス(SUS)、プラスチックなどを使用することができる。
このうちのSUSは薄く加工しても重いため、スピンコーティングのような工程には向かないかもしれない。プラスチックの場合、支持体として使用するためには相当の厚さが要求され、高温工程時に不便であるという問題がある。ガラスは熱に強く平らであり、いろいろな化学物質に強い特性を有していて多く使用される。
実施形態とは異なり、プラスチック絶縁基板11上部の下塗り層21a、バリアーコーティング層22a、ハードコーティング層23aの少なくとも一部はダミー基板100に付着された状態で形成することができる。
接着剤110は所定の温度以下では接着力を喪失する低温脱着形を用いることができる。プラスチック絶縁基板11とダミー基板100とは、プラスチック絶縁基板11の一面に接着剤を塗布した後にダミー基板100に付着することにより接着させることができる。
その後、図2bのようにストレス緩和層31を形成する。ストレス緩和層31はプラズマ強化化学気相蒸着法によって形成され、蒸着温度は120℃〜200℃が好ましく、130℃〜160℃がさらに好ましい。
以後に形成されるゲート絶縁層42もプラズマ強化化学気相蒸着法によって形成され、形成条件を比較すると次の通りである。
ストレス緩和層31とゲート絶縁層42はシリコン窒化物からなるため窒素ソースとシリコンソースとが必要である。ストレス緩和層31形成時の窒素ソース/シリコンソースの比がゲート絶縁層42形成時の窒素ソース/シリコンソースの比より大きいことが好ましい。つまり、ストレス緩和層31がゲート絶縁層42に比べて窒素含量が大きいことが好ましい。窒素ソースとしてはアンモニア(NH3)を使用することができ、シリコンソースとしてはシラン(SiH4)を使用することができる。
このような製造条件でゲート絶縁層42に比べて膜質の緻密度と屈折率の低いストレス緩和層31が形成される。また、ストレス緩和層31は陽の固有ストレス値を有し、ゲート絶縁層42は陰の固有ストレス値を有するようになる。
その後、図2cのようにストレス緩和層31上にゲート配線41、ゲート絶縁層42、半導体層43、抵抗接触層44を形成する。ここで、ゲート絶縁層42、半導体層43、抵抗接触層44の3重層は化学気相蒸着(CVD)を利用して連続で形成される。3重層とストレス緩和層31は無機物からなっていて相互間の接着力が良好である。
このようにゲート絶縁層42、半導体層43、抵抗接触層44、バリアー層22aが全て同じ方向にストレスを受けるようになる。反面、ストレス緩和層31は陽の固有ストレス値を有していて外側に膨張する特性を有しているためストレスを緩和することができる。これによって、ゲート絶縁層42、半導体層43、抵抗接触層44がリフティングされる問題を減少させることができる。また、ストレス緩和層31とゲート絶縁層42は全て無機物からなっていて相互に接着力が優れているためリフティングを抑制する。
このような3重層の形成は相当な高温で行われ、プラスチック絶縁基板11はこの過程で変形されることがある。プラスチック絶縁基板11の変形は薄膜のリフティングを促進することがある。プラスチック絶縁基板11の変形を図3aおよび図3bを参照して説明する。
一方、冷却過程ではダミー基板100とプラスチック絶縁基板11が全て収縮する。この過程でプラスチック絶縁基板11に水分や空気が浸透してプラスチック絶縁基板11の収縮をさらに促進させる。これによってプラスチック絶縁基板11は中央部が下部に向かうように変形される。プラスチック絶縁基板11の変形程度l1は中央部と端部の高さ差で定義できる。ところで収縮過程でプラスチック絶縁基板11に形成された薄膜は大部分緻密に形成されて内側に収縮しようとするため変形がさらに大きくなる。
以上、図3aおよび図3bから明らかなように、ストレス緩和層31はプラスチック絶縁基板11の変形も減少させることができる。一方、プラスチック絶縁基板11の両面に形成されているバリアーコーティング層22a、22bは水分や酸素の浸透を抑制してプラスチック絶縁基板11の変形を減少させる。
その後、図2dのように半導体層43、抵抗接触層44をパターニングし、ソース電極45とドレイン電極46を形成すると、薄膜トランジスタ40が完成される。パターニング過程でエッチング液と洗浄液などが使用され、ハードコーティング層23a、23bはこのような化学物質がプラスチック絶縁基板11に浸透することを防止する。
本発明の実施形態が図示され説明されたが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば本発明の原則や精神から外れずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。
21a、21b 下塗り層
22a、22b バリアーコーティング層
23a、23b ハードコーティング層
31 ストレス緩和層
40 薄膜トランジスタ
100 ダミー基板
Claims (20)
- プラスチック絶縁基板と;
前記プラスチック絶縁基板の一面に形成されており、第1屈折率を有する第1シリコン窒化物層と;
前記第1シリコン窒化物層上に形成されており、前記第1屈折率より小さい第2屈折率を有する第2シリコン窒化物層を含む薄膜トランジスタと
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。 - 前記第2屈折率は1.9以下である請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第1シリコン窒化物層の厚さは100nm〜800nmである請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第1シリコン窒化物層は陽の固有ストレス値を有し、前記第2シリコン窒化物層は陰の固有ストレス値を有する請求項1〜3のいずれか1つに記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第1シリコン窒化物層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、アクリル樹脂からなるハードコーティング層をさらに含む請求項1〜4のいずれか1つに記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記ハードコーティング層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層をさらに含む請求項5に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記バリアーコーティング層は有機層と無機層とからなる2層構造である請求項6に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記バリアーコーティング層は前記第2屈折率より大きい第3屈折率を有する第3シリコン窒化物層を含む請求項6に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記プラスチック絶縁基板の他面に順次に積層されているアクリル樹脂からなるハードコーティング層と無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層とをさらに含む請求項1〜8のいずれか1つに記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第1シリコン窒化物層および前記第2シリコン窒化物層は化学気相蒸着法によって形成される請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板。
- プラスチック絶縁基板と;
前記プラスチック絶縁基板上に形成されており、陽の固有ストレス値を有するストレス緩和層と;
前記ストレス緩和層上に形成されており、陰の固有ストレス値を有する無機層を含む薄膜トランジスタと
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。 - 前記無機層は絶縁層、半導体層および抵抗接触層のうちの少なくともいずれか一つを含む請求項11に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記ストレス緩和層はシリコン窒化物からなっており、屈折率が1.9以下である請求項11に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記プラスチック絶縁基板と前記ストレス緩和層との間に形成されており、固有ストレス値が陰であるバリアーコーティング層をさらに含む請求項11又は12に記載の薄膜トランジスタ基板。
- プラスチック絶縁基板上に陽の固有ストレス値を有するストレス緩和層を形成する工程と;
前記ストレス緩和層上に陰の固有ストレス値を有する無機層を含む薄膜トランジスタを形成する工程と
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。 - 前記ストレス緩和層と前記無機層はシリコン窒化物からなる請求項15に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 前記ストレス緩和層と前記無機層はプラズマ強化化学気相蒸着法(PECVD)によって形成される請求項15又は16に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 前記ストレス緩和層の形成時のプラズマパワーは前記無機層の形成時のプラズマパワーより低い請求項15〜17のいずれか1つに記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 前記ストレス緩和層の形成時の圧力は前記無機層の形成時の圧力より高い請求項15〜18に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 前記ストレス緩和層の形成時の窒素ソース/シリコンソースの比は前記無機層の形成時の窒素ソース/シリコンソースの比より大きい請求項15〜19に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
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