JP2007173489A - Tft substrate and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、TFT基板及びTFT基板の製造方法に関し、特に、TFT(薄膜トランジスタ)の活性層として酸化物半導体(n型酸化物半導体層)を備え、第二の酸化物層(酸化物導電体層)が、ソース配線,ドレイン配線,ソース電極,ドレイン電極及び画素電極を兼ねることにより、製造工程を削減して製造原価のコストダウンを図ることができるTFT基板及びTFT基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a TFT substrate and a manufacturing method of the TFT substrate, and in particular, includes an oxide semiconductor (n-type oxide semiconductor layer) as an active layer of a TFT (thin film transistor), and a second oxide layer (oxide conductor layer). ) Relates to a TFT substrate and a manufacturing method of the TFT substrate that can reduce the manufacturing process and reduce the manufacturing cost by serving as the source wiring, the drain wiring, the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode.
LCD(液晶表示装置)や有機EL表示装置は、表示性能、省エネルギー等の理由から広く利用されている。特に、携帯電話やPDA(個人向け携帯情報端末)、パソコンやラップトップパソコン、テレビ等の表示装置として、ほぼ主流を占めるに至っている。これらの表示装置には、一般に、TFT基板が用いられている。 LCDs (liquid crystal display devices) and organic EL display devices are widely used for reasons such as display performance and energy saving. In particular, it has become almost mainstream as a display device for mobile phones, PDAs (personal personal digital assistants), personal computers, laptop computers, televisions, and the like. In these display devices, a TFT substrate is generally used.
例えば、液晶表示装置は、TFT基板と対向基板との間に液晶などの表示材料を充填し、この表示材料に対して画素ごとに選択的に電圧を印加するように構成されている。ここで、TFT基板とは、半導体薄膜(半導体膜とも呼ばれる)などからなるTFT(薄膜トランジスタ)が配置されている基板をいう。一般に、TFT基板は、アレイ状にTFTが配置されているので、「TFTアレイ基板」とも呼ばれる。 For example, a liquid crystal display device is configured to fill a display material such as liquid crystal between a TFT substrate and a counter substrate, and to selectively apply a voltage to the display material for each pixel. Here, the TFT substrate refers to a substrate on which a TFT (thin film transistor) made of a semiconductor thin film (also referred to as a semiconductor film) is disposed. In general, a TFT substrate is also called a “TFT array substrate” because TFTs are arranged in an array.
なお、液晶表示装置などに用いられるTFT基板は、TFTと液晶表示装置の画面の1画素との組(これを1ユニットと呼ぶ)が、ガラス基板上に縦横に配設されている。TFT基板は、ガラス基板上に、ゲート配線が例えば縦方向に等間隔で配置されており、ソース配線又はドレイン配線が横方向に等間隔で配置されている。また、ゲート電極,ソース電極及びドレイン電極が、各画素を構成する上記ユニット中にそれぞれ設けられている。 Note that in a TFT substrate used for a liquid crystal display device or the like, a set of TFTs and one pixel of a screen of the liquid crystal display device (this is called one unit) is arranged vertically and horizontally on a glass substrate. In the TFT substrate, gate wirings are arranged at regular intervals in the vertical direction on a glass substrate, and source wirings or drain wirings are arranged at regular intervals in the horizontal direction. Further, a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode are provided in each of the units constituting each pixel.
<TFT基板の従来の製造方法>
さて、このTFT基板の製造法としては、通常、5枚のマスクを使用する5マスクプロセスや、ハーフトーン露光を利用してマスクを4枚に減らした4枚マスクプロセス等が知られている。
ところで、このようなTFT基板の製造法は、5枚ないし4枚のマスクを使用することから、その製造プロセスは工程数が多くなりがちである。たとえば、4枚マスクプロセスの場合でも35ステップ(工程)、5枚マスクプロセスの場合では、40ステップ(工程)を超える工程が必要であることが知られている。このように工程数が多くなると、製造歩留りが低下する恐れがある。また、工程数が多いと、工程が複雑となりがちであり、製造コストが増大する恐れもある。
<Conventional manufacturing method of TFT substrate>
As a manufacturing method of this TFT substrate, there are generally known a five-mask process using five masks, a four-mask process in which the number of masks is reduced to four using halftone exposure, and the like.
By the way, since such a TFT substrate manufacturing method uses five or four masks, the manufacturing process tends to have a large number of steps. For example, even in the case of a four-mask process, it is known that a process exceeding 35 steps (processes) and in the case of a five-mask process requires more than 40 steps (processes). If the number of processes increases in this way, the manufacturing yield may be reduced. In addition, if the number of processes is large, the process tends to be complicated, and the manufacturing cost may increase.
(5枚のマスクを用いた製造方法)
図19は、従来例にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略図であり、(a)はゲート電極が形成された断面図を、(b)はエッチストッパーが成形された断面図を、(c)はソース電極及びドレイン電極が形成された断面図を、(d)は層間絶縁膜が形成された断面図を、(e)は透明電極が形成された断面図を示している。
同図(a)において、ガラス基板210上に、第一のマスク(図示せず)を用いて、ゲート電極212が形成されている。すなわち、まず、ガラス基板210上に、スパッタリングによって金属(たとえば、Alなどの)を堆積させ、その後、第一のマスクを用いてホトリソグラフィー法によりレジストを形成し、所望形状にエッチングすることによってゲート電極212を形成し、レジストをアッシングする。
(Manufacturing method using five masks)
19A and 19B are schematic views for explaining a conventional TFT substrate manufacturing method. FIG. 19A is a cross-sectional view in which a gate electrode is formed, and FIG. 19B is a cross-sectional view in which an etch stopper is formed. (C) is a sectional view in which a source electrode and a drain electrode are formed, (d) is a sectional view in which an interlayer insulating film is formed, and (e) is a sectional view in which a transparent electrode is formed.
In FIG. 2A, a
次に、同図(b)に示すように、ガラス基板210及びゲート電極212上に、SiN膜(窒化シリコン膜)となるゲート絶縁膜213,及び,α−Si:H(i)膜214を順に積層する。続いて、チャンネル保護層であるSiN膜(窒化シリコン膜)を堆積させ、さらに、第二のマスク(図示せず)を用いてホトリソグラフィー法によりレジストを形成し、CHFガスを用いてSiN膜を所望の形状にドライエッチングし、エッチストッパー215を形成し、レジストをアッシングする。
Next, as shown in FIG. 2B, a gate
次に、同図(c)に示すように、α−Si:H(i)膜214及びエッチストッパー215上に、α−Si:H(n)膜216を堆積させ、さらに、その上にCr/Al二層膜を真空蒸着、あるいは、スパッタリング法を用いて堆積させる。続いて、第三のマスク(図示せず)を用いてホトリソグラフィー法によりレジストを形成し、Cr/Al二層膜をエッチングし、所望の形状のソース電極217a及びドレイン電極217bを形成する。このエッチングは、Alに対しては、H3PO4−CH3COOH−HNO3を用いたホトエッチングによって行われ、また、Crに対しては、硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液を用いたホトエッチングによって行われる。さらに、α−Si:H膜(216及び214)に対して、CHFガスを用いたドライエッチングとヒドラジン水溶液(NH2NH2・H20)を用いたウェットエッチングを併用してエッチングし、所望の形状のα−Si:H(n)膜216及びα−Si:H(i)膜214を成形し、レジストをアッシングする。
Next, as shown in FIG. 3C, an α-Si: H (n)
次に、同図(d)に示すように、透明電極219を形成する前に、ゲート絶縁膜213,エッチストッパー215,ソース電極217a及びドレイン電極217b上に、層間絶縁膜218を堆積させる。続いて、第四のマスク(図示せず)を用いてホトリソグラフィー法によりレジストを形成し、層間絶縁膜218をエッチングし、ソース電極217aと次に述べる透明電極219とを電気的に接続するためのスルーホール218aを形成し、レジストをアッシングする。
Next, as shown in FIG. 4D, before forming the
次に、同図(e)に示すように、ソース電極217a及びドレイン電極217bのパターンが形成された領域の層間絶縁膜218上に、酸化インジウムと酸化亜鉛を主成分とする非晶質透明導電膜をスパッタリング法で堆積させる。続いて、第五のマスク(図示せず)を用いてホトリソグラフィー法によりレジストを形成し、非晶質透明導電膜を蓚酸4重量%の水溶液をエッチャントとして用いてホトエッチングを行い、ソース電極217aと電気的に接続するような形状にパターニングし、レジストをアッシングする。これによって、透明電極219が形成される。
このように、本従来例によるTFT基板の製造方法によれば、5枚のマスクが必要である。
Next, as shown in FIG. 4E, the amorphous transparent conductive material mainly composed of indium oxide and zinc oxide is formed on the
Thus, according to the manufacturing method of the TFT substrate according to this conventional example, five masks are required.
(3枚のマスクを用いた製造方法)
上記従来の技術を改良する技術として、マスクの数を(例えば、5枚から3枚に)減らし、より製造工程を削減した方法でTFT基板を製造する技術が種々提案されている。たとえば、下記特許文献1〜7には、3枚のマスクを用いたTFT基板の製造方法が記載されている。
As a technique for improving the conventional technique, various techniques for manufacturing a TFT substrate by a method in which the number of masks is reduced (for example, from 5 to 3) and the manufacturing process is further reduced have been proposed. For example, Patent Documents 1 to 7 listed below describe a method for manufacturing a TFT substrate using three masks.
しかしながら、上記特許文献1〜7に記載された3枚のマスクを用いたTFT基板の製造方法は、非常に煩雑な製造プロセスであり、実用に供することが困難な技術であるといった問題があった。
また、実際の製造ラインにおいては、品質すなわち歩留まりの向上が極めて重要であり、品質を向上させるとともに、生産性をも向上させることの可能な実用的な技術が要望されていた。
However, the method of manufacturing a TFT substrate using the three masks described in Patent Documents 1 to 7 has a problem that it is a very complicated manufacturing process and is a technique that is difficult to put into practical use. .
Further, in an actual production line, improvement of quality, that is, yield is extremely important, and there has been a demand for a practical technique that can improve quality and productivity.
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、動作安定性などの品質を向上させるとともに、製造工程の工程数を削減することによって、製造コストを大幅に低減できることが可能なTFT基板及びTFT基板の製造方法の提案を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and improves the quality of operation stability and the like, and reduces the number of manufacturing steps, thereby making it possible to significantly reduce the manufacturing cost. It aims at the proposal of the manufacturing method of a board | substrate.
上記目的を達成するために、本発明のTFT基板は、基板と、この基板上に形成され、上面がゲート絶縁膜に覆われ、かつ、側面が陽極酸化されることにより絶縁されたゲート電極及びゲート配線と、前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に形成された第一の酸化物層と、前記第一の酸化物層上に、チャンネル部によって隔てられて形成された第二の酸化物層とを具備する構成としてある。
このようにすると、通常、基板上に少なくともゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜及び第一の酸化物層が一括成膜され、ゲート絶縁膜と第一の酸化物層の界面に不純物が混入されないので、活性層となる第一の酸化物層の品質が向上し、動作安定性を高めることができる。
In order to achieve the above object, a TFT substrate of the present invention includes a substrate, a gate electrode formed on the substrate, an upper surface covered with a gate insulating film, and an insulating surface formed by anodizing a side surface. A gate wiring; a first oxide layer formed on the gate insulating film on the gate electrode; and a second oxide formed on the first oxide layer and separated by a channel portion. And a layer.
In this case, at least the gate electrode / wiring thin film, the gate insulating film, and the first oxide layer are generally formed on the substrate, and impurities are mixed into the interface between the gate insulating film and the first oxide layer. Therefore, the quality of the first oxide layer serving as the active layer is improved, and the operational stability can be improved.
また、本発明のTFT基板は、前記第二の酸化物層が、少なくとも画素電極を兼ねる構成としてある。
このようにすると、製造する際に使用するマスク数を削減でき、製造工程が削減されることにより、生産効率が向上し製造原価のコストダウンを図ることができる。また、通常、第二の酸化物層が、ソース配線,ドレイン配線,ソース電極,ドレイン電極及び画素電極を兼ねる構造とされるので、ソース配線,ドレイン配線,ソース電極,ドレイン電極及び画素電極を効率よく製造することができる。
In the TFT substrate of the present invention, the second oxide layer also serves as at least a pixel electrode.
If it does in this way, the number of masks used at the time of manufacturing can be reduced, and a manufacturing process can be reduced, thereby improving production efficiency and reducing the cost of manufacturing. In addition, since the second oxide layer usually has a structure that also serves as a source wiring, a drain wiring, a source electrode, a drain electrode, and a pixel electrode, the source wiring, the drain wiring, the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode are efficiently used. Can be manufactured well.
また、本発明のTFT基板は、前記TFT基板の上方が保護用絶縁膜によって覆われ、かつ、前記保護用絶縁膜が、各画素電極,ソース・ドレイン配線パッド及びゲート配線パッドに対応する位置に開口部を有する構成としてある。
このようにすると、チャンネル部の第一の酸化物層の上部が、保護用絶縁膜により保護されているので、長期間にわたり安定に作動することができる。また、TFT基板自体が保護用絶縁膜を備えた構造となるので、液晶や有機EL材料などを利用した表示手段や発光手段を容易に製造可能なTFT基板を提供することができる。
なお、ソース・ドレイン配線パッドとは、ソース配線パッド又はドレイン配線パッドをいう。
In the TFT substrate of the present invention, the upper side of the TFT substrate is covered with a protective insulating film, and the protective insulating film is located at a position corresponding to each pixel electrode, source / drain wiring pad, and gate wiring pad. The configuration has an opening.
In this case, since the upper portion of the first oxide layer in the channel portion is protected by the protective insulating film, it can operate stably over a long period of time. In addition, since the TFT substrate itself has a structure including a protective insulating film, a TFT substrate capable of easily manufacturing display means and light emitting means using liquid crystal or organic EL material can be provided.
The source / drain wiring pads refer to source wiring pads or drain wiring pads.
また、本発明のTFT基板は、前記第一の酸化物層が、n型酸化物半導体層であり、かつ、前記第二の酸化物層が、酸化物導電体層である。
このように、TFTの活性層として酸化物半導体層を使用することにより、電流を流しても安定であり、電流制御により作動させる有機電界発光装置にとって有用である。また、チャンネル部,ソース電極及びドレイン電極を容易に形成することができる。
なお、第一の酸化物層及び第二の酸化物層の材料は、通常、半導体特性を有する金属酸化物及び導電性を有する金属酸化物であることから、第一の酸化物層及び第二の酸化物層を、それぞれ第一の金属酸化物層及び第二の金属酸化物層と呼ぶこともできる。
In the TFT substrate of the present invention, the first oxide layer is an n-type oxide semiconductor layer, and the second oxide layer is an oxide conductor layer.
As described above, by using an oxide semiconductor layer as an active layer of a TFT, the oxide semiconductor layer is stable even when a current flows, and is useful for an organic electroluminescence device that operates by current control. Further, the channel portion, the source electrode, and the drain electrode can be easily formed.
In addition, since the material of the first oxide layer and the second oxide layer is usually a metal oxide having semiconductor characteristics and a metal oxide having conductivity, the first oxide layer and the second oxide layer These oxide layers can also be referred to as a first metal oxide layer and a second metal oxide layer, respectively.
また、本発明のTFT基板は、前記第一の酸化物層が、前記チャンネル部に対応する所定の位置に形成された構成としてある。
このようにすると、通常、第一の酸化物層が、所定の位置にのみ形成されることとなるので、ゲート配線どうしが干渉する(クロストーク)といった心配を排除することができる。
In the TFT substrate of the present invention, the first oxide layer is formed at a predetermined position corresponding to the channel portion.
In this case, since the first oxide layer is usually formed only at a predetermined position, it is possible to eliminate the concern that the gate wirings interfere with each other (crosstalk).
また、本発明のTFT基板は、前記第二の酸化物層のエネルギーギャップが、3.0eV以上である。
このように、エネルギーギャップを3.0eV以上とすることにより、光による誤動作を防止することができる。なお、通常、エネルギーギャップは、3.0eV以上あればよいが、好ましくは、3.2eV以上とするとよく、さらに、好ましくは、3.4eV以上とするとよい。このように、エネルギーギャップを大きくすることにより、光による誤動作をより確実に防止することができる。
In the TFT substrate of the present invention, the energy gap of the second oxide layer is 3.0 eV or more.
In this way, by setting the energy gap to 3.0 eV or more, malfunction due to light can be prevented. In general, the energy gap may be 3.0 eV or more, preferably 3.2 eV or more, and more preferably 3.4 eV or more. Thus, by increasing the energy gap, malfunction due to light can be prevented more reliably.
また、本発明のTFT基板は、ソース配線,ドレイン配線,ソース電極,ドレイン電極及び画素電極の少なくとも一つの上に、補助導電層を形成した構成としてある。
このようにすると、各配線や電極の電気抵抗を低減することができ、信頼性を向上させることができるとともに、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
The TFT substrate of the present invention has a configuration in which an auxiliary conductive layer is formed on at least one of a source wiring, a drain wiring, a source electrode, a drain electrode, and a pixel electrode.
If it does in this way, the electrical resistance of each wiring and an electrode can be reduced, reliability can be improved, and the fall of energy efficiency can be controlled.
また、本発明のTFT基板は、前記補助導電層が、上部に、該補助導電層を保護する補助導電層用金属酸化物層を有する構成としてある。
このようにすると、補助導電層の腐蝕を防ぐとともに、耐久性を向上させることができる。
In the TFT substrate of the present invention, the auxiliary conductive layer has a metal oxide layer for the auxiliary conductive layer for protecting the auxiliary conductive layer on the upper side.
In this way, corrosion of the auxiliary conductive layer can be prevented and durability can be improved.
また、上記目的を達成するために、本発明のTFT基板の製造方法は、基板上に、ゲート電極及びゲート配線となるゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜,第一の酸化物層、並びに、第一のレジストを順次積層する行程と、第一のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第一のレジストを所定の形状に形成する行程と、前記ゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜及び第一の酸化物層をエッチングして、前記ゲート電極及びゲート配線を形成する行程と、前記第一のレジストを所定の形状に再形成する行程と、前記ゲート配線の上方の前記第一の酸化物層をエッチングする行程と、前記ゲート電極及びゲート配線を陽極酸化により酸化させる行程と、第二の酸化物層,補助導電層及び第二のレジストを順次積層する行程と、第二のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第二のレジストを所定の形状に形成する行程と、前記補助導電層及び第二の酸化物層をエッチングして、ソース電極,ドレイン電極,ソース配線,ドレイン配線及び画素電極、並びに、チャンネル部を形成する行程と、前記第二のレジストを所定の形状に再形成する行程と、前記画素電極上の補助導電層を選択エッチングして、前記画素電極を露出させる行程と、保護用絶縁膜及び第三のレジストを順次積層する行程と、第三のマスクを用いて、前記保護用絶縁膜をエッチングして、ソース・ドレイン配線パッド,ゲート配線パッド及び前記画素電極を露出させる行程とを有する方法としてある。
このように本発明は、TFT基板の製造方法としても有効であり、通常、基板上にゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜,第一の酸化物層及び第一のレジストが一括成膜され、ゲート絶縁膜と第一の酸化物層の界面に不純物が混入されないので、活性層となる第一の酸化物層の品質が向上し、動作安定性を高めることができる。また、製造する際に使用するマスク数を削減でき、製造工程が削減されることにより、生産効率が向上し製造原価のコストダウンを図ることができる。さらに、通常、第一の酸化物層が、所定の位置(ゲート電極の上方)にのみ形成されることとなるので、ゲート配線どうしが干渉する(クロストーク)といった心配を排除することができる。また、補助導電層により各配線や電極の電気抵抗を低減することができ、信頼性を向上させることができるとともに、エネルギー効率の低下を抑制することができる。さらに、また、TFT基板自体が保護用絶縁膜を備えることとなるので、液晶や有機EL材料などを利用した表示手段や発光手段を容易に製造可能なTFT基板を提供することができる。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a TFT substrate of the present invention includes a gate electrode and a thin film for wiring that becomes a gate wiring, a gate insulating film, a first oxide layer, A step of sequentially laminating the first resist, a step of forming the first resist into a predetermined shape by halftone exposure using the first halftone mask, the gate electrode / wiring thin film, and the gate Etching the insulating film and the first oxide layer to form the gate electrode and the gate wiring; re-forming the first resist into a predetermined shape; and the step above the gate wiring. A process of etching one oxide layer, a process of oxidizing the gate electrode and the gate wiring by anodic oxidation, and a process of sequentially stacking a second oxide layer, an auxiliary conductive layer, and a second resist. Using the second halftone mask, the step of forming the second resist into a predetermined shape by halftone exposure, and etching the auxiliary conductive layer and the second oxide layer to form a source electrode and a drain A step of forming an electrode, a source wiring, a drain wiring, a pixel electrode, and a channel portion; a step of re-forming the second resist into a predetermined shape; and an auxiliary conductive layer on the pixel electrode are selectively etched. A step of exposing the pixel electrode, a step of sequentially laminating a protective insulating film and a third resist, and a third mask to etch the protective insulating film to form source / drain wiring pads, A step of exposing the gate wiring pad and the pixel electrode.
As described above, the present invention is also effective as a method for manufacturing a TFT substrate. Usually, a gate electrode / wiring thin film, a gate insulating film, a first oxide layer, and a first resist are collectively formed on the substrate. Since no impurities are mixed into the interface between the gate insulating film and the first oxide layer, the quality of the first oxide layer serving as the active layer is improved, and the operational stability can be improved. In addition, the number of masks used in manufacturing can be reduced and the number of manufacturing processes can be reduced, so that the production efficiency can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since the first oxide layer is usually formed only at a predetermined position (above the gate electrode), it is possible to eliminate the concern that the gate wirings interfere with each other (crosstalk). In addition, the electrical resistance of each wiring or electrode can be reduced by the auxiliary conductive layer, reliability can be improved, and reduction in energy efficiency can be suppressed. Furthermore, since the TFT substrate itself is provided with a protective insulating film, it is possible to provide a TFT substrate capable of easily manufacturing display means and light emitting means using liquid crystal or organic EL material.
また、本発明のTFT基板の製造方法は、基板上に、ゲート電極及びゲート配線となるゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜,第一の酸化物層,第二の酸化物層、並びに、第一のレジストを順次積層する行程と、第一のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第一のレジストを所定の形状に形成する行程と、前記ゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜,第一の酸化物層及び第二の酸化物層をエッチングして、前記ゲート電極及びゲート配線を形成する行程と、前記第一のレジストを所定の形状に再形成する行程と、前記ゲート配線の上方の前記第二の酸化物層及び第一の酸化物層をエッチングする行程と、前記ゲート電極及びゲート配線を陽極酸化により酸化させる行程と、第三の酸化物層,補助導電層及び第二のレジストを順次積層する行程と、第二のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第二のレジストを所定の形状に形成する行程と、前記補助導電層,第三の酸化物層及び第二の酸化物層をエッチングして、ソース電極,ドレイン電極,ソース配線,ドレイン配線及び画素電極、並びに、チャンネル部を形成する行程と、前記第二のレジストを所定の形状に再形成する行程と、前記画素電極上の補助導電層を選択エッチングして、前記画素電極を露出させる行程と、保護用絶縁膜及び第三のレジストを順次積層する行程と、第三のマスクを用いて、前記保護用絶縁膜をエッチングして、ソース・ドレイン配線パッド,ゲート配線パッド及び前記画素電極を露出させる行程とを有する方法としてある。
このようにすると、第一の酸化物層の下面及び上面の界面に不純物が混入されないので、活性層となる第一の酸化物層の品質がさらに向上し、耐久性及び動作安定性をさらに向上させることができる。
In addition, the TFT substrate manufacturing method of the present invention includes a gate electrode and a thin film for wiring to be a gate wiring, a gate insulating film, a first oxide layer, a second oxide layer on the substrate, and A step of sequentially laminating the first resist, a step of forming the first resist into a predetermined shape by halftone exposure using the first halftone mask, the gate electrode / wiring thin film, and gate insulation Etching the film, the first oxide layer, and the second oxide layer to form the gate electrode and the gate wiring; re-forming the first resist into a predetermined shape; and the gate A step of etching the second oxide layer and the first oxide layer above the wiring, a step of oxidizing the gate electrode and the gate wiring by anodic oxidation, a third oxide layer, an auxiliary conductive layer, and The second A step of sequentially stacking the strike, a step of forming the second resist in a predetermined shape by halftone exposure using a second halftone mask, the auxiliary conductive layer, the third oxide layer, and the second Etching the two oxide layers to form a source electrode, a drain electrode, a source wiring, a drain wiring and a pixel electrode, and a channel part; and a process of re-forming the second resist into a predetermined shape; The step of selectively etching the auxiliary conductive layer on the pixel electrode to expose the pixel electrode, the step of sequentially stacking the protective insulating film and the third resist, and the protection using the third mask And a step of exposing the source / drain wiring pad, the gate wiring pad and the pixel electrode by etching the insulating film.
In this way, since impurities are not mixed into the interface between the lower surface and the upper surface of the first oxide layer, the quality of the first oxide layer serving as the active layer is further improved, and durability and operational stability are further improved. Can be made.
また、本発明のTFT基板の製造方法は、前記補助導電層の上部に、該補助導電層を保護する補助導電層用金属酸化物層を形成する方法としてある。
このようにすると、補助導電層の腐蝕を防ぐとともに、耐久性を向上させることができる。
Moreover, the manufacturing method of the TFT substrate of the present invention is a method in which a metal oxide layer for an auxiliary conductive layer for protecting the auxiliary conductive layer is formed on the auxiliary conductive layer.
In this way, corrosion of the auxiliary conductive layer can be prevented and durability can be improved.
本発明におけるTFT基板及びTFT基板の製造方法によれば、ゲート絶縁膜と第一の酸化物層の界面に不純物が混入されないので、活性層となる第一の酸化物層の品質が向上し、動作安定性を高めることができる。また、製造する際に使用するマスク数を削減でき、製造工程が削減されることにより、生産効率が向上し製造原価のコストダウンを図ることができる。さらに、通常、第一の酸化物層が、所定の位置(ゲート電極の上方)にのみ形成されることとなるので、ゲート配線どうしが干渉する(クロストーク)といった心配を排除することができる。 According to the TFT substrate and the manufacturing method of the TFT substrate in the present invention, since impurities are not mixed in the interface between the gate insulating film and the first oxide layer, the quality of the first oxide layer serving as the active layer is improved, Operational stability can be improved. In addition, the number of masks used in manufacturing can be reduced and the number of manufacturing processes can be reduced, so that the production efficiency can be improved and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since the first oxide layer is usually formed only at a predetermined position (above the gate electrode), it is possible to eliminate the concern that the gate wirings interfere with each other (crosstalk).
[TFT基板の製造方法における第一実施形態]
図1は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略フローチャート図を示している。
同図において、まず、基板10上に、ゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30,第一の酸化物層としてのn型酸化物半導体層40及び第一のレジスト41を順次積層し(ステップS1)、次に、第一のハーフトーンマスク42を用いて、ゲート電極23及びゲート配線24を形成し(ステップS2)、続いて、第一のレジスト41を再形成し、ゲート配線24上方のn型酸化物半導体層40をエッチングし、さらに、ゲート電極23及びゲート配線24を陽極酸化により酸化させる(ステップS3)。
次に、第一のハーフトーンマスク42を用いた処理について、図面を参照して説明する。
[First Embodiment in Manufacturing Method of TFT Substrate]
FIG. 1 is a schematic flowchart for explaining a method of manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention.
In the figure, first, a gate electrode / wiring
Next, processing using the first halftone mask 42 will be described with reference to the drawings.
(第一のハーフトーンマスクを用いた処理)
図2は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第一のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は処理前のガラス基板の断面図を、(b)はゲート電極・配線用薄膜成膜/ゲート絶縁膜成膜/n型酸化物半導体層成膜/第一のレジスト塗布された断面図を、(c)はハーフトーン露光/現像された断面図を示している。
同図(a)において、まず、透光性のガラス基板10が用意される。
なお、TFT基板1の基材となる板状部材は、上記ガラス基板10に限定されるものではなく、たとえば、樹脂製の板状部材やシート状部材などでもよい。
(Process using the first halftone mask)
FIG. 2 is a schematic view for explaining the process using the first halftone mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention, and (a) shows the glass substrate before the process. Cross-sectional view, (b) is a gate electrode / wiring thin film formation / gate insulating film formation / n-type oxide semiconductor layer formation / first resist-coated cross-section view, and (c) is a halftone exposure. / Developed cross-sectional view.
In FIG. 1A, first, a
In addition, the plate-shaped member used as the base material of TFT substrate 1 is not limited to the said
次に、同図(b)に示すように、ガラス基板10上に、ゲート電極23及びゲート配線24となるゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30,第一の酸化物層としてのn型酸化物半導体層40、並びに、第一のレジスト41を順次積層する(ステップS1)。
すなわち、ガラス基板10上に、高周波スパッタリング法を用いて、Al(アルミニウム)−Nd(ネオジム)を積層し、膜厚約300nmの金属薄膜からなるゲート電極・配線用薄膜(ゲート電極及びゲート配線用薄膜)20を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, on the
That is, Al (aluminum) -Nd (neodymium) is laminated on the
Alに混合されたNdは、ヒロック(半球状突起物)の発生を抑えるために混入されている。ヒロックを抑える金属は、Ndに限定されるものではなく、たとえば、Ce(セリウム)などのランタノイド系元素や、高融点金属であるW(タングステン),Nb(ニオブ),Mo(モリブデン)などでもよい。
また、ゲート配線パッド25における接触抵抗を下げる目的で、Alの代わりに、例えば、Ni(ニッケル),W,Mo,Nb,Ti(チタン),Cr(クロム)なども使用可能であり、接触抵抗が気にならない程度に低い場合は、一般的に、Alが用いられる。また、ゲート電極23形成後、熱処理によりAlの抵抗値を下げてもよい。
Nd mixed with Al is mixed to suppress generation of hillocks (hemispherical protrusions). The metal that suppresses hillocks is not limited to Nd, and may be, for example, a lanthanoid element such as Ce (cerium) or a high melting point metal such as W (tungsten), Nb (niobium), or Mo (molybdenum). .
For the purpose of reducing the contact resistance in the
続いて、ゲート電極・配線用薄膜20上に、グロー放電CVD(化学蒸着法)法により、窒化シリコン(たとえば、SiNXなど)膜であるゲート絶縁膜30を膜厚約300nm堆積させる。この際、放電ガスとして、SiH4−NH3−N2系の混合ガスを用いる。
なお、ゲート絶縁膜30として、SiNXOYなどの膜や、酸化物絶縁膜を使うことも可能である。酸化物絶縁膜としては、Ai2O3、Y2O3、Hf2O3、ランタノイド元素の酸化物、又は、TiO2などや、これらの混合物、積層膜、超格子薄膜なども使用できる。また、ゲート絶縁膜30としては、絶縁性が高く、誘電率が高い薄膜が有利である。
Subsequently, a
Note that a film such as SiN X O Y or an oxide insulating film can be used as the
次に、第一の酸化物層として、ゲート絶縁膜30上に、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化ガリウム(In2O3:ZnO:Ga2O3=約90:3:7wt%)ターゲットを用いて、高周波スパッタリング法により、酸素約10%、アルゴン約90%、基板温度約200℃を超えない条件で(すなわち、n型酸化物半導体層40を結晶化させない条件で)厚み約100nmのn型酸化物半導体層(活性層)40を形成する。続いて、n型酸化物半導体層40上に、第一のレジスト41を積層する(ステップS1)。
また、n型酸化物半導体層40の材料は、上記酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化ガリウムに限定されるものではなく、たとえば、キャリヤー濃度が10+16/cm3未満の金属酸化物であれば使用可能である。また、この金属酸化物の移動度は、0.1cm2/V・sec以上、好ましくは1cm2/V・sec以上、より好ましくは10cm2/V・sec以上がよい。
Next, an indium oxide-zinc oxide-gallium oxide (In 2 O 3 : ZnO: Ga 2 O 3 = about 90: 3: 7 wt%) target is used as the first oxide layer on the
In addition, the material of the n-type
さらに、n型酸化物半導体層40は、酸化物導電体層50を選択エッチングする前に、加熱により結晶化させ、蓚酸水溶液や、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に耐性を持つようにするとよい。たとえば、n型酸化物半導体層40の材料を酸化インジウム−酸化亜鉛とした場合、酸化亜鉛の含有量を約1〜6重量%に制御するとよい。このようにすると、ゲート電極・配線用薄膜20などのAlの抵抗値を下げるために加熱した際、結晶化し、蓚酸水溶液や、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に耐性を持つようになる。さらに、酸化亜鉛の含有量は、好ましくは約2〜5重量%とするとよい。また、酸化インジウムに混合される材料は、上記酸化亜鉛に限定されるものではなく、たとえば、絶縁性の金属酸化物を混合させることもできる。
また、n型酸化物半導体層40は、酸化インジウム−酸化亜鉛に限定されるものではない。すなわち、加熱により結晶化させると、蓚酸水溶液や、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に耐性を持つようになる金属酸化物膜であり、かつ、半導体特性を有していれば、n型酸化物半導体層40として用いることができる。
Further, the n-type
The n-type
次に、同図(c)に示すように、第一のハーフトーンマスク42及びハーフトーン露光によって、第一のレジスト41を所定の形状に形成する(ステップS2)。第一のレジスト41は、ゲート電極23及びゲート配線24を覆い、かつ、ハーフトーンマスク部421によって、ゲート配線24を覆う部分が他の部分より薄い形状に形成される。
Next, as shown in FIG. 3C, the first resist 41 is formed into a predetermined shape by the first halftone mask 42 and halftone exposure (step S2). The first resist 41 covers the
図3は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第一のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は第一のエッチング/第一のレジスト再形成された断面図を、(b)は第二のエッチング/第一のレジスト剥離された断面図を、(c)はゲート配線・電極の陽極酸化された断面図を示している。
同図(a)において、まず、第一のエッチングとして、第一のレジスト41(図2の(c)参照)を用いて、蓚酸水溶液によりn型酸化物半導体層40をエッチングし、次に、CHF(CF4,CHF3ガスなど)を用いたリアクティブイオンエッチング法(ドライエッチング)によりゲート絶縁膜30をエッチングし、続いて、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸により、ゲート電極・配線用薄膜20をエッチングする。上記エッチングによって、ゲート電極23及びゲート配線24を形成する(ステップS2)。続いて、第一のレジスト41のうちハーフトーン露光により薄く形成されたゲート配線24上のレジストをアッシングし、第一のレジスト41を再形成する(図1のステップS3)。
FIG. 3 is a schematic view for explaining a process using a first halftone mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional view where the resist is re-formed, (b) shows a cross-sectional view after the second etching / first resist is peeled off, and (c) shows a cross-sectional view where the gate wiring / electrode is anodized. .
In FIG. 6A, first, as the first etching, the first resist 41 (see FIG. 2C) is used to etch the n-type
次に、同図(b)に示すように、第二のエッチングとして、再形成された第一のレジスト41及び蓚酸水溶液を用いて、ゲート配線24の上方のn型酸化物半導体層40をエッチングし、続いて、再形成された第一のレジスト41をアッシングする。
Next, as shown in FIG. 4B, as the second etching, the re-formed first resist 41 and oxalic acid aqueous solution are used to etch the n-type
次に、同図(c)に示すように、ゲート電極23及びゲート配線24を陽極酸化させる(ステップS3)。すなわち、同図(b)における、上面がゲート絶縁膜30で覆われ側面が露出したゲート電極23及びゲート配線24は、側面が所定の深さまで酸化され、絶縁性を有する陽極酸化部26が形成される。これにより、ゲート電極23及びゲート配線24は、酸化物導電体層50に対して絶縁される。なお、ゲート電極23及びゲート配線24は、陽極酸化部26が形成されるので、その分横幅が狭くなる(同図(c)参照)。図3(c)に示す、ゲート電極23は、図4におけるA−A断面を示しており、ゲート配線24は、B−B断面を示している。
また、本実施形態では、基板10上に、ゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30,第一の酸化物層としてのn型酸化物半導体層40及び第一のレジスト41を一括成膜するので、ゲート絶縁膜30とn型酸化物半導体層40の界面に不純物が混入されず、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質が向上し、TFT基板1の動作安定性を高めることができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the
In the present embodiment, the gate electrode / wiring
次に、図1に示すように、第二の酸化物層としての酸化物導電体層50,補助導電層としての金属層60及び第二のレジスト61を順次積層し(ステップS4)、次に、第二のハーフトーンマスク62を用いて、ソース電極53,ドレイン電極54,ソース配線55,ドレイン配線56及び画素電極57、並びに、チャンネル部46を形成し(ステップS5)、続いて、第二のレジスト61を再形成し、画素電極57上の金属層60を選択エッチングして、画素電極57を露出させる(ステップS6)。
次に、第二のハーフトーンマスク62を用いた処理について、図面を参照して説明する。
Next, as shown in FIG. 1, an
Next, processing using the second halftone mask 62 will be described with reference to the drawings.
(第二のハーフトーンマスクを用いた処理)
図5は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第二のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は酸化物導電体層成膜/金属層成膜/金属酸化物層成膜/第二のレジスト塗布された断面図を、(b)はハーフトーン露光/現像された断面図を示している。
同図(a)において、まず、ガラス基板10、並びに、露出したn型酸化物半導体層40及びゲート絶縁膜30上に、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズ(In2O3:ZnO:SnO2=約60:20:20wt%)ターゲットを用いて、高周波スパッタリング法により、酸素約1%、アルゴン約99%、さらに、酸化物導電体層50を結晶化させない条件で厚み約120nmの酸化物半導体層50を形成する。なお、この酸化物導電体層50のエネルギーギャップは、約3.2eVであった。
(Process using second halftone mask)
FIG. 5 is a schematic view for explaining a process using a second halftone mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. FIG. Film / metal layer film formation / metal oxide layer film formation / second resist-coated cross-sectional view, (b) shows a half-tone exposed / developed cross-sectional view.
In FIG. 2A, first, indium oxide-zinc oxide-tin oxide (In 2 O 3 : ZnO: SnO 2 ) is formed on the
ここで、本実施形態の酸化物導電体層50として用いた酸化インジウム−酸化スズ−酸化亜鉛(In2O3:SnO2:ZnO=約60:20:20wt%)薄膜は、350℃の加熱でも結晶化しない。この酸化物導電体層50は結晶化させないほうがよく、これにより、蓚酸水溶液でのエッチングが可能となる。また、上記酸化物導電体層50の組成では、結晶化されていなくても、燐酸,酢酸及び硝酸の混酸により、エッチングされることはない。すなわち、酸化物導電体層50は、画素電極57上の金属層60をエッチングする液(混酸)に対して耐性があり、一方、結晶化されたn型酸化物半導体層40に影響を与えないエッチング液(蓚酸水溶液)で、エッチングできるなどの選択エッチング特性を有している。これにより、後述する第四のエッチングの際、画素電極57上の金属酸化物層68及び金属層60をエッチングしても、画素電極57はエッチングされず、画素電極57を露出させることができる。
また、酸化物導電体層50をITO(酸化インジウムスズ)とした場合、Alなどが積層された膜を電解質中に存在させると、電池反応によりAl膜が腐食される現象(電蝕反応)が起きるが、本実施形態における酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズ系の酸化物導電体層50では、上記電蝕反応は観察されなかった。
Here, the indium oxide-tin oxide-zinc oxide (In 2 O 3 : SnO 2 : ZnO = about 60:20:20 wt%) thin film used as the
Further, when the
また、好ましくは、酸化物導電体層50に酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズ系を用いる場合、酸化亜鉛を約6〜30重量%、酸化スズを約5〜30重量%、残りを酸化インジウムとするとよい。さらに好ましくは、酸化亜鉛を約10〜25重量%、酸化スズを約8〜25重量%、残りを酸化インジウムにするとよい。この理由は、酸化亜鉛が約6重量%未満、又は、酸化スズが5重量%未満では、酸化物導電体層50を成膜する際に、酸化物導電体層50が結晶化したり、あるいは、n型酸化物半導体層40を熱処理する際に、酸化物導電体層50が結晶化したりすることがある。この結晶化により、酸化物導電体層50は、蓚酸水溶液によりエッチングができ、かつ、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に対して耐性を有する膜とならず、再形成された第二のレジスト61を用いたエッチング工程が機能しなくなることがあるからである。また、酸化亜鉛が約30重量%を超え、又は、酸化スズが約30重量%を超えると、得られる酸化物導電体層50の抵抗値が大きくなったり、あるいは、蓚酸水溶液によりエッチングができ、かつ、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に対して耐性を有する膜にならないことがあるからである。
なお、n型酸化物半導体層40は、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズ系に限定されるものではなく、たとえば、蓚酸水溶液によりエッチングができ、かつ、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に対して耐性を有する膜であり、さらに、電蝕反応などを起さない透明導電膜であれば使用可能である。
Preferably, when an indium oxide-zinc oxide-tin oxide system is used for the
The n-type
次に、酸化物導電体層50上に、補助導電層となる金属層(Mo/Al/Mo)60を、約300nm(Mo/Al/Mo層がそれぞれ厚さ約50nm/200nm/50nm)に成膜する。すなわち、まず、酸化物導電体層50上に、Mo/Al/Mo層を室温で成膜する。なお、金属層60は、Mo/Al/Moの積層膜に限定されるものではなく、たとえば、Ti/Al/Tiなどの金属薄膜の積層膜を使用してもよい。また、Al,Mo,Ag,Cu,Ti,Crなどの金属や合金の単層又は多層の積層膜を使用してもよい。
Next, a metal layer (Mo / Al / Mo) 60 serving as an auxiliary conductive layer is formed on the
また、本実施形態では、金属層60上に、金属層60を保護するとともに導電性を有する、補助導電層用金属酸化物層としての金属酸化物層68を形成する。この金属酸化物層68は、金属層60上に、酸化インジウム−酸化亜鉛(In2O3:ZnO=約90:10wt%)ターゲットを用いて、高周波スパッタリング法により、酸素約1%、アルゴン約99%の条件で厚み約50nmに形成される。
なお、金属酸化物層68を形成しないことも可能ではあるが、金属層60の腐蝕を防ぐとともに、耐久性を向上させる効果があることから、通常、金属酸化物層68が形成される。本実施形態では、酸化インジウム−酸化亜鉛(In2O3:ZnO=約90:10wt%)ターゲットを用いて成膜したが、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に可溶であれば、様々な透明導電膜を使用することができる。また、Alなどと積層する場合は、電蝕反応の小さな透明導電膜を使用するとよい。たとえば、酸化亜鉛−酸化スズ系では、好ましくは、酸化亜鉛含有量を約70〜95重量%とするとよい。さらに好ましくは、酸化亜鉛含有量を約80〜90重量%とするとよい。この理由は、酸化亜鉛含有量が約70重量%未満では、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に溶解しない場合があったり、約95重量%を超えると燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸によるエッチング速度が速すぎて制御できない場合があるからである。また、金属酸化物層68は、補助導電層としてある、すなわち、本実施形態の補助導電層は、金属層60とこの金属層60上に形成された金属酸化物層68とからなっている。
続いて、金属酸化物層68上に、第二のレジスト61を積層する(ステップS4)。
In the present embodiment, the
Although the
Subsequently, the second resist 61 is stacked on the metal oxide layer 68 (step S4).
次に、同図(b)に示すように、第二のハーフトーンマスク62及びハーフトーン露光によって、第二のレジスト61を所定の形状に形成する(図1のステップS5)。第二のレジスト61は、ソース電極53,ドレイン電極54,ソース配線55,ドレイン配線56及び画素電極57の上方を覆い、かつ、ハーフトーンマスク部621によって、画素電極57の上方を覆う部分が他の部分より薄い形状に形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, the second resist 61 is formed in a predetermined shape by the second halftone mask 62 and halftone exposure (step S5 in FIG. 1). The second resist 61 covers the
図6は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第二のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は第三のエッチングされた断面図を、(b)は第二のレジストの再形成された断面図を示している。
同図(a)において、まず、第三のエッチングとして、第二のレジスト61、並びに、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸を用いて、金属酸化物層68及び金属層60をエッチングし、次に、第二のレジスト61及び蓚酸水溶液を用いて、酸化物導電体層50を選択エッチングする。これにより、所望するドレイン電極54,チャンネル部46,ソース電極53,ソース配線55,ドレイン配線56及び画素電極57を形成するとともに、金属酸化物層68及び金属層60からなるソース電極用補助電極531,ドレイン電極用補助電極541,ソース配線用補助配線551,ドレイン配線用補助配線561を形成する(図1のステップS5)。上記エッチングによって、ゲート電極23の上方のn型酸化物半導体層40にチャンネル部46が形成される。これにより、TFT基板1は、チャンネルエッチング型と呼ばれる。
FIG. 6 is a schematic view for explaining a process using a second halftone mask of the method for manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention, and FIG. Sectional drawing (b) is a sectional view of the second resist formed again.
In FIG. 5A, first, as the third etching, the
なお、上記蓚酸水溶液によるエッチングを行う前に、(たとえば、200℃以上350℃以下で)n型酸化物半導体層40を加熱し、結晶化させる。すなわち、本実施形態のn型酸化物半導体層40として用いた酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化ガリウム(In2O3:ZnO:Ga2O3=約90:3:7wt%)は、アモルファス状態(結晶化されていない状態)では、蓚酸水溶液によりエッチングされるが、結晶化させると、蓚酸水溶液や燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸によりエッチングされることはない。これにより、上方に存在する酸化物導電体層50をエッチングする薬液(本実施形態では、蓚酸水溶液)に対して、n型酸化物半導体層40が耐性を有するようになるので、チャンネル部46となるn型酸化物半導体層40が浸食されるといった不具合を防止することができる。さらに、n型酸化物半導体層40(活性層)は、結晶化されることにより、安定した半導体特性を示すようになる。
Note that the n-type
次に、同図(b)に示すように、上記第二のレジスト61を再形成する(図1のステップS6)。すなわち、まず、同図(b)に示すように、第二のレジスト61のうちハーフトーン露光により薄く形成された画素電極57上のレジストをアッシングし、第二のレジスト61を再形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, the second resist 61 is re-formed (step S6 in FIG. 1). That is, first, as shown in FIG. 4B, the resist on the
図7は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第二のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は第四のエッチングされた断面図を、(b)は第二のレジスト剥離された断面図を示している。
同図(a)において、第四のエッチングとして、再形成された第二のレジスト61、並びに、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸を用いて、画素電極57上の金属酸化物層68及び金属層60に対して選択エッチングを行い、画素電極57を露出させる(図1におけるステップS6)。すなわち、結晶化されていない酸化物導電体層50(画素電極57)は、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸に対して耐性を有しているので、画素電極57を溶解させることなく、画素電極57上の金属酸化物層68及び金属層60を選択エッチングする。
FIG. 7 is a schematic view for explaining a process using a second halftone mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention, and (a) shows a fourth etching process. A cross-sectional view, (b) shows a cross-sectional view with the second resist removed.
In FIG. 6A, as the fourth etching, the re-formed second resist 61 and a mixed acid composed of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid are used, and the
続いて、同図(b)に示すように、再形成された第二のレジスト61を全てアッシングし、ソース電極53上,ドレイン電極54上,ソース配線55上,ドレイン配線56上及び画素電極57上に形成された、金属酸化物層68及び金属層60からなる補助導電層を露出させる(図1のステップS6)。すなわち、金属酸化物層68及び金属層60からなるソース電極用補助電極531,ドレイン電極用補助電極541,ソース配線用補助配線551,ドレイン配線用補助配線561が露出する(図8参照)。図7(b)に示す、ドレイン電極54,チャンネル部46,ソース電極53,ソース配線55及び画素電極57は、図8におけるC−C断面を示しており、ドレイン配線56は、D−D断面を示している。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, the re-formed second resist 61 is all ashed, and the
次に、図1に示すように、保護用絶縁膜70及び第三のレジスト71を順次積層し(ステップS7)、第三のマスク72を用いて、ドレイン配線パッド58,ゲート配線パッド25及び画素電極57を露出させる(ステップS8)。
次に、第三のハーフトーンマスク72を用いた処理について、図面を参照して説明する。
Next, as shown in FIG. 1, a protective insulating
Next, processing using the third halftone mask 72 will be described with reference to the drawings.
図9は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第三のマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は保護用絶縁膜成膜/第三のレジスト塗布された断面図を、(b)は露光/現像された断面図を示している。
同図(a)において、まず、再形成された第二のレジスト61がアッシングされたTFT基板1に(通常、TFT基板1の上方全面に)、グロー放電CVD法により、窒化シリコン(SiNx)膜である保護用絶縁膜70を膜厚約200nm堆積する。放電ガスとしては、SiH4−NH3−N2系の混合ガスを用いる。続いて、保護用絶縁膜70上に、第三のレジスト71を積層する(ステップS7)。
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a process using a third mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention. FIG. Three resist-coated cross-sectional views are shown, and (b) is an exposed / developed cross-sectional view.
In FIG. 2A, first, a silicon nitride (SiNx) film is formed on the TFT substrate 1 on which the re-formed second resist 61 is ashed (usually on the entire upper surface of the TFT substrate 1) by glow discharge CVD. A protective insulating
次に、同図(b)に示すように、第三のマスク72によって、第三のレジスト71を所定の形状に形成する(ステップS8)。第三のレジスト71は、画素電極57,ドレイン配線パッド58及びゲート配線パッド25上を除く全ての保護用絶縁膜70を覆う形状に形成される。
Next, as shown in FIG. 4B, the third resist 71 is formed in a predetermined shape by the third mask 72 (step S8). The third resist 71 is formed so as to cover all the protective insulating
図10は、本発明の第一実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第三のマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は第五のエッチングされた断面図を、(b)は第三のレジスト剥離された断面図を示している。
同図(a)において、第五のエッチングとして、第三のレジスト71及びCHF(CF4,CHF3ガスなど)を用いて、画素電極57及びドレイン配線パッド58上の保護用絶縁膜70、並びに、ゲート配線パッド25上の保護用絶縁膜70及びゲート絶縁膜30をドライエッチングし、画素電極57,ドレイン配線パッド58及びゲート配線パッド25を露出させる(図1のステップS8)。
FIG. 10 is a schematic view for explaining a process using a third mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the first embodiment of the present invention, and (a) is a fifth etched cross-sectional view. (B) is a cross-sectional view of the third resist removed.
In FIG. 6A, as a fifth etching, a protective resist
次に、同図(b)に示すように、第三のレジスト71をアッシングすると、基板10上に、画素電極57,ドレイン配線パッド58及びゲート配線パッド25上を除き、保護用絶縁膜70が露出する(図11参照)。図10(b)に示す、ドレイン電極54,チャンネル部46,ゲート電極23,ソース電極53,ソース配線55及び画素電極57は、図11におけるE−E断面を示しており、ドレイン配線パッド58は、F−F断面を示しており、ゲート配線パッド25は、G−G断面を示している。
Next, as shown in FIG. 5B, when the third resist 71 is ashed, the protective insulating
このように、本実施形態のTFT基板1の製造方法によれば、製造工程の工程数を削減することによって、製造コストを大幅に低減でき、また、チャンネル部46のn型酸化物半導体層40の上部が、保護用絶縁膜70により保護されているので、長期間にわたり安定に作動させることができる。さらに、基板10上に、ゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30,第一の酸化物層としてのn型酸化物半導体層40及び第一のレジスト41を一括成膜するので、ゲート絶縁膜30とn型酸化物半導体層40の界面に不純物が混入するといった不具合を防止でき、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質が向上し、TFT基板1の動作安定性を高めることができる。
また、n型酸化物半導体層40が、所定の位置(ドレイン電極54,チャンネル部46,ソース電極53及びソース配線55に対応する所定の位置)にのみ形成されることとなるので、ゲート配線24どうしが干渉する(クロストーク)といった心配を排除することができる。さらに、保護用絶縁膜70が形成されているので、TFT基板1に、有機EL材料,電極及び保護膜を設けることにより、有機電界発光装置を容易に得ることができる。
さらに、金属酸化物層68及び金属層60からなるソース電極用補助電極531,ドレイン電極用補助電極541,ソース配線用補助配線551及びドレイン配線用補助配線561を形成することにより、ソース電極53,ドレイン電極54,ソース配線55及びドレイン配線56の電気抵抗を低減することができ、信頼性を向上させることができるとともに、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
Thus, according to the manufacturing method of the TFT substrate 1 of the present embodiment, the manufacturing cost can be significantly reduced by reducing the number of manufacturing steps, and the n-type
Further, the n-type
Further, the source electrode
[TFT基板の製造方法における第二実施形態]
図12は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法を説明するための概略フローチャート図を示している。
同図において、まず、基板10上に、ゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30,第一の酸化物層としてのn型酸化物半導体層40,第二の酸化物層としての酸化物導電体層50及び第一のレジスト51を順次積層し(ステップS11)、次に、第一のハーフトーンマスク52を用いて、ゲート電極23及びゲート配線24を形成し(ステップS12)、続いて、第一のレジスト51を再形成し、ゲート配線24上方の酸化物導電体層50及びn型酸化物半導体層40をエッチングし、さらに、ゲート電極23及びゲート配線24を陽極酸化により酸化させる(ステップS13)。
次に、第一のハーフトーンマスク52を用いた処理について、図面を参照して説明する。
[Second Embodiment in Manufacturing Method of TFT Substrate]
FIG. 12 is a schematic flowchart for explaining a method for manufacturing a TFT substrate according to the second embodiment of the present invention.
In the figure, first, on a
Next, processing using the first halftone mask 52 will be described with reference to the drawings.
(第一のハーフトーンマスクを用いた処理)
図13は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第一のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は処理前のガラス基板の断面図を、(b)はゲート電極・配線用薄膜成膜/ゲート絶縁膜成膜/n型酸化物半導体層成膜/酸化物導電体層成膜/第一のレジスト塗布された断面図を、(c)はハーフトーン露光/現像された断面図を示している。
同図(a)において、まず、透光性のガラス基板10が用意される。
(Process using the first halftone mask)
FIG. 13: is the schematic for demonstrating the process using the 1st halftone mask of the manufacturing method of the TFT substrate concerning 2nd embodiment of this invention, (a) is the glass substrate before a process. Cross-sectional view, (b) is a cross-sectional view of gate electrode / wiring thin film formation / gate insulating film formation / n-type oxide semiconductor layer formation / oxide conductor layer formation / first resist coating , (C) shows a cross-sectional view after halftone exposure / development.
In FIG. 1A, first, a
次に、同図(b)に示すように、ガラス基板10上に、ゲート電極23及びゲート配線24となるゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30,第一の酸化物層としてのn型酸化物半導体層40,第二の酸化物層としての酸化物導電体層50、並びに、第一のレジスト41を順次積層する(ステップS1)。
すなわち、ガラス基板10上に、高周波スパッタリング法を用いて、Al(アルミニウム)−Ce(セリウム)を積層し、膜厚約300nmの金属薄膜からなるゲート電極・配線用薄膜(ゲート電極及びゲート配線用薄膜)20を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, on the
That is, Al (aluminum) -Ce (cerium) is laminated on the
続いて、ゲート電極・配線用薄膜20上に、グロー放電CVD(化学蒸着法)法により、窒化シリコン(たとえば、SiNXなど)膜であるゲート絶縁膜30を膜厚約300nm堆積させる。この際、放電ガスとして、SiH4−NH3−N2系の混合ガスを用いる。
Subsequently, a
次に、第一の酸化物層として、ゲート絶縁膜30上に、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化ガリウム(In2O3:ZnO:Ga2O3=約90:3:7wt%)ターゲットを用いて、高周波スパッタリング法により、酸素約10%、アルゴン約90%、基板温度約200℃を超えない条件で(すなわち、n型酸化物半導体層40を結晶化させない条件で)厚み約100nmのn型酸化物半導体層(活性層)40を形成する。続いて、n型酸化物半導体層40上に、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズ(In2O3:ZnO:SnO2=約60:20:20wt%)ターゲットを用いて、高周波スパッタリング法により、酸素約1%、アルゴン約99%、さらに、酸化物導電体層50を結晶化させない条件で厚み約120nmの酸化物半導体層50を形成する。なお、この酸化物導電体層60のエネルギーギャップは、約3.2eVであった。
次に、酸化物導電体層50上に、第一のレジスト51を積層する(ステップS1)。
Next, an indium oxide-zinc oxide-gallium oxide (In 2 O 3 : ZnO: Ga 2 O 3 = about 90: 3: 7 wt%) target is used as the first oxide layer on the
Next, the 1st resist 51 is laminated | stacked on the oxide conductor layer 50 (step S1).
次に、同図(c)に示すように、第一のハーフトーンマスク52及びハーフトーン露光によって、第一のレジスト51を所定の形状に形成する(ステップS12)。第一のレジスト51は、ゲート電極23及びゲート配線24を覆い、かつ、ハーフトーンマスク部521によって、ゲート配線24を覆う部分が他の部分より薄い形状に形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, the first resist 51 is formed into a predetermined shape by the first halftone mask 52 and halftone exposure (step S12). The first resist 51 covers the
図14は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第一のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は第一のエッチング/第一のレジスト再形成された断面図を、(b)は第二のエッチング/第一のレジスト剥離された断面図を、(c)はゲート配線・電極の陽極酸化された断面図を示している。
同図(a)において、まず、第一のエッチングとして、第一のレジスト41(図13の(c)参照)を用いて、蓚酸水溶液により(結晶化されていない)酸化物導電体層50及び(結晶化されていない)n型酸化物半導体層40をエッチングし、次に、CHF(CF4,CHF3ガスなど)を用いたリアクティブイオンエッチング法(ドライエッチング)によりゲート絶縁膜30をエッチングし、続いて、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸により、ゲート電極・配線用薄膜20をエッチングする。上記エッチングによって、ゲート電極23及びゲート配線24を形成する(ステップS12)。続いて、第一のレジスト51(図13の(c)参照)のうちハーフトーン露光により薄く形成されたゲート配線24上のレジストをアッシングし、第一のレジスト51を再形成する(図1のステップS13)。
FIG. 14 is a schematic view for explaining a process using a first halftone mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the second embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a cross-sectional view where the resist is re-formed, (b) shows a cross-sectional view after the second etching / first resist is peeled off, and (c) shows a cross-sectional view where the gate wiring / electrode is anodized. .
In FIG. 9A, first, as the first etching, the first resist 41 (see FIG. 13C) is used, and the oxide conductor layer 50 (not crystallized) with an oxalic acid aqueous solution and The n-type oxide semiconductor layer 40 (not crystallized) is etched, and then the
次に、同図(b)に示すように、第二のエッチングとして、再形成された第一のレジスト41及び蓚酸水溶液を用いて、ゲート配線24の上方の酸化物導電体層50及びn型酸化物半導体層40をエッチングし、続いて、再形成された第一のレジスト51をアッシングする。
Next, as shown in FIG. 6B, as the second etching, the re-formed first resist 41 and oxalic acid aqueous solution are used to form the
次に、同図(c)に示すように、ゲート電極23及びゲート配線24を陽極酸化させる(ステップS13)。すなわち、同図(b)における、上面がゲート絶縁膜30で覆われ側面が露出したゲート電極23及びゲート配線24は、側面が所定の深さまで酸化され、絶縁性を有する陽極酸化部26が形成される。これにより、ゲート電極23及びゲート配線24は、後工程においてさらに積層される(第三の酸化物層としての)酸化物導電体層50に対して絶縁される。なお、図14(c)に示す、ゲート電極23は、図15におけるH−H断面を示しており、ゲート配線24は、I−I断面を示している。
続いて、図示してないが、ゲート絶縁膜30及び陽極酸化部26により絶縁されたゲート電極23及びゲート配線24を形成した後、熱処理(たとえば、200℃以上350℃以下で)によりゲート電極・配線用薄膜20のAlの抵抗値を下げ、かつ、n型酸化物半導体層40を結晶化させる。
Next, as shown in FIG. 3C, the
Subsequently, although not shown, the
また、本実施形態では、基板10上に、ゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30,n型酸化物半導体層40,酸化物導電体層50及び第一のレジスト51を一括成膜する。これにより、ゲート絶縁膜30とn型酸化物半導体層40の界面及びn型酸化物半導体層40と酸化物導電体層50の界面に不純物が混入されないので、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質が向上し、TFT基板1aの動作安定性を高めることができる。すなわち、本実施形態のTFT基板1aは、上記TFT基板1と比べて、n型酸化物半導体層40の下面及び上面の界面に不純物が混入されないので、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質がさらに向上し、耐久性及び動作安定性をさらに向上させることができる。
In the present embodiment, the gate electrode / wiring
次に、図12に示すように、第三の酸化物層としての酸化物導電体層50,補助導電層としての金属層60及び金属酸化物層68、並びに、第二のレジスト61を順次積層し(ステップS14)、次に、第二のハーフトーンマスク62を用いて、ソース電極53,ドレイン電極54,ソース配線55,ドレイン配線56及び画素電極57、並びに、チャンネル部46を形成し(ステップS15)、続いて、第二のレジスト61を再形成し、画素電極57上の金属層60を選択エッチングして、画素電極57を露出させる(ステップS16)。
次に、第二のハーフトーンマスク62を用いた処理について、図面を参照して説明する。
Next, as shown in FIG. 12, the
Next, processing using the second halftone mask 62 will be described with reference to the drawings.
(第二のハーフトーンマスクを用いた処理)
図16は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第二のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は酸化物導電体層成膜/金属層成膜/金属酸化物層成膜/第二のレジスト塗布された断面図を、(b)はハーフトーン露光/現像された断面図を示している。
同図(a)において、まず、ガラス基板10、並びに、先に積層され露出した酸化物導電体層50及びゲート絶縁膜30上に、先に積層した酸化物導電体層50と同じ条件で、新たな酸化物導電体層50を積層する。すなわち、酸化インジウム−酸化亜鉛−酸化スズ(In2O3:ZnO:SnO2=約60:20:20wt%)ターゲットを用いて、高周波スパッタリング法により、酸素約1%、アルゴン約99%、さらに、酸化物導電体層50を結晶化させない条件で厚み約120nmの新たな酸化物半導体層50を形成する。これにより、ゲート電極23の上方の(二度の積層により形成された)酸化物導電体層50の厚さは、約240nmとなる。
(Process using second halftone mask)
FIG. 16 is a schematic view for explaining a process using a second halftone mask in the method for producing a TFT substrate according to the second embodiment of the present invention. FIG. Film / metal layer film formation / metal oxide layer film formation / second resist-coated cross-sectional view, (b) shows a half-tone exposed / developed cross-sectional view.
In FIG. 1A, first, on the
次に、酸化物導電体層50上に、上記実施形態と同様な方法により、補助導電層となる金属層(Mo/Al/Mo)60を、約300nm(Mo/Al/Mo層がそれぞれ厚さ約50nm/200nm/50nm)に成膜し、続いて、金属層60を保護するとともに導電性を有する金属酸化物層68(厚み約50nm)を成膜する。
次に、金属酸化物層68上に、第二のレジスト61を積層する(ステップS14)。
Next, a metal layer (Mo / Al / Mo) 60 serving as an auxiliary conductive layer is formed on the
Next, the second resist 61 is stacked on the metal oxide layer 68 (step S14).
次に、同図(b)に示すように、第二のハーフトーンマスク62及びハーフトーン露光によって、第二のレジスト61を所定の形状に形成する(図12のステップS15)。第二のレジスト61は、ソース電極53,ドレイン電極54,ソース配線55,ドレイン配線56及び画素電極57の上方を覆い、かつ、ハーフトーンマスク部621によって、画素電極57の上方を覆う部分が他の部分より薄い形状に形成される。
Next, as shown in FIG. 4B, the second resist 61 is formed into a predetermined shape by the second halftone mask 62 and halftone exposure (step S15 in FIG. 12). The second resist 61 covers the
図17は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第二のハーフトーンマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は第三のエッチングされた断面図を、(b)は第二のレジストの再形成/第四のエッチング/第二のレジスト剥離された断面図を示している。
同図(a)において、上記実施形態と同様の方法にて、まず、第三のエッチングとして、第二のレジスト61、並びに、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸を用いて、金属酸化物層68及び金属層60をエッチングし、次に、第二のレジスト61及び蓚酸水溶液を用いて、酸化物導電体層50を選択エッチングする。これにより、所望するドレイン電極54,チャンネル部46,ソース電極53,ソース配線55,ドレイン配線56及び画素電極57を形成するとともに、金属酸化物層68及び金属層60からなるソース電極用補助電極531,ドレイン電極用補助電極541,ソース配線用補助配線551,ドレイン配線用補助配線561を形成する(図12のステップS15)。
FIG. 17 is a schematic view for explaining a process using a second halftone mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view of the second resist re-formed / fourth etched / second resist stripped.
In FIG. 6A, in the same manner as in the above embodiment, first, as the third etching, the second resist 61 and a mixed acid composed of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid are used. Then, the
次に、同図(b)に示すように、上記第二のレジスト61を再形成し、続いて、第四のエッチングとして、再形成された第二のレジスト61、並びに、燐酸,酢酸及び硝酸からなる混酸を用いて、画素電極57上の金属酸化物層68及び金属層60に対して選択エッチングを行い、画素電極57を露出させ(図12におけるステップS16)、さらに、再形成された第二のレジスト61を全てアッシングする。これにより、金属酸化物層68及び金属層60からなるソース電極用補助電極531,ドレイン電極用補助電極541,ソース配線用補助配線551,ドレイン配線用補助配線561が露出する(図8参照)。図17(b)に示す、ドレイン電極54,チャンネル部46,ソース電極53,ソース配線55及び画素電極57は、図8におけるC−C断面を示しており、ドレイン配線56は、D−D断面を示している。
Next, as shown in FIG. 6B, the second resist 61 is re-formed, and then, as a fourth etching, the re-formed second resist 61, and phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid The
次に、図12に示すように、保護用絶縁膜70及び第三のレジスト71を順次積層し(ステップS17)、第三のマスク72を用いて、ドレイン配線パッド58,ゲート配線パッド25及び画素電極57を露出させる(ステップS18)。
次に、第三のハーフトーンマスク72を用いた処理について、図面を参照して説明する。
Next, as shown in FIG. 12, the protective insulating
Next, processing using the third halftone mask 72 will be described with reference to the drawings.
図18は、本発明の第二実施形態にかかるTFT基板の製造方法の、第三のマスクを用いた処理を説明するための概略図であり、(a)は保護用絶縁膜成膜/第三のレジスト塗布/露光/現像された断面図を、(b)は第五のエッチング/第三のレジスト剥離された断面図を示している。
同図(a)において、上記実施形態と同様な方法にて、まず、再形成された第二のレジスト61がアッシングされたTFT基板1aに、保護用絶縁膜70を膜厚約200nm堆積し、続いて、保護用絶縁膜70上に、第三のレジスト71を積層する(ステップS17)。次に、第三のマスク72によって、第三のレジスト71を所定の形状に形成する(ステップS18)。第三のレジスト71は、画素電極57,ドレイン配線パッド58及びゲート配線パッド25上を除く全ての保護用絶縁膜70を覆う形状に形成される。
FIG. 18 is a schematic view for explaining a process using a third mask in the method for manufacturing a TFT substrate according to the second embodiment of the present invention. FIG. FIG. 3B is a sectional view of the third resist applied / exposed / developed, and FIG. 5B is a sectional view of the fifth etched / third resist stripped.
In FIG. 4A, a protective insulating
次に、同図(b)に示すように、第五のエッチングとして、第三のレジスト71及びCHF(CF4,CHF3ガスなど)を用いて、画素電極57及びドレイン配線パッド58上の保護用絶縁膜70、並びに、ゲート配線パッド25上の保護用絶縁膜70及びゲート絶縁膜30をドライエッチングし、画素電極57,ドレイン配線パッド58及びゲート配線パッド25を露出させる(図12のステップS18)。続いて、第三のレジスト71をアッシングすると、図11に示すように、基板10上に、画素電極57,ドレイン配線パッド58及びゲート配線パッド25上を除き、保護用絶縁膜70が露出する。図18(b)に示す、ドレイン電極54,チャンネル部46,ゲート電極23,ソース電極53,ソース配線55及び画素電極57は、図11におけるE−E断面を示しており、ドレイン配線パッド58は、F−F断面を示しており、ゲート配線パッド25は、G−G断面を示している。
Next, as shown in FIG. 6B, the third resist 71 and CHF (CF 4 , CHF 3 gas, etc.) are used as the fifth etching to protect the
このように、本実施形態のTFT基板1aの製造方法によれば、上記第一実施形態と比べて、n型酸化物半導体層40の下面及び上面の界面に不純物が混入されないので、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質がさらに向上し、耐久性及び動作安定性をさらに向上させることができる。なお、その他の効果は、ほぼ第一実施形態の効果と同様である。
As described above, according to the manufacturing method of the TFT substrate 1a of the present embodiment, impurities are not mixed into the interface between the lower surface and the upper surface of the n-type
[TFT基板における第一実施形態]
また、本発明は、TFT基板1の発明としても有効である。
第一実施形態にかかるTFT基板1は、図10(b)及び図11に示すように、ガラス基板10と、このガラス基板10上に形成され、上面がゲート絶縁膜30に覆われ、かつ、側面が陽極酸化されることにより(陽極酸化部26により)絶縁されたゲート電極23及びゲート配線24と、ゲート電極23上のゲート絶縁膜30上に形成された第一の酸化物層としてのn型酸化物半導体層40と、n型酸化物半導体層40上に、チャンネル部46によって隔てられて形成された第二の酸化物層としての酸化物導電体層50を備えている。このようにすると、通常、ガラス基板10上に少なくともゲート電極・配線用薄膜20,ゲート絶縁膜30及びn型酸化物半導体層40が一括成膜され、ゲート絶縁膜30とn型酸化物半導体層40の界面に不純物が混入されないので、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質が向上し、動作安定性を高めることができる。また、TFTの活性層としてn型酸化物半導体層40を使用することにより、電流を流しても安定であり、電流制御により作動させる有機電界発光装置にとって有用である。
[First embodiment of TFT substrate]
The present invention is also effective as the invention of the TFT substrate 1.
The TFT substrate 1 according to the first embodiment is formed on a
また、TFT基板1は、酸化物導電体層50が、ソース配線55,ドレイン配線56,ソース電極53,ドレイン電極54及び画素電極57を兼ねている。このようにすると、製造する際に使用するマスク数を削減でき、製造工程が削減されることにより、生産効率が向上し製造原価のコストダウンを図ることができる。
さらに、TFT基板1は、TFT基板1の上方が保護用絶縁膜70によって覆われ、かつ、保護用絶縁膜70が、画素電極57,ドレイン配線パッド58及びゲート配線パッド25に対応する位置に開口部を有しており、チャンネル部46となるn型酸化物半導体層40の上部が、保護用絶縁膜70により保護されているので、長期間にわたり安定に作動することができる。また、TFT基板1自体が保護用絶縁膜70を備えた構造となるので、液晶や有機EL材料などを利用した表示手段や発光手段を容易に製造可能なTFT基板1を提供することができる。
In the TFT substrate 1, the
Further, the TFT substrate 1 is covered with a protective insulating
また、TFT基板1は、n型酸化物半導体層40が、チャンネル部46に対応する所定の位置に形成されており、通常上述したように、n型酸化物半導体層40が、所定の位置にのみ形成されることとなるので、ゲート配線24どうしが干渉する(クロストーク)といった心配を排除することができる。
さらに、酸化物導電体層50のエネルギーギャップが、3.0eV以上としてあり、画素電極57における光による誤動作を防止することができる。
In addition, the n-type
Further, the energy gap of the
また、TFT基板1は、ソース配線55,ドレイン配線56,ソース電極53及びドレイン電極54上に、金属酸化物層68及び金属層60からなるソース配線用補助配線551,ドレイン配線用補助配線561,ソース電極用補助電極531及びドレイン電極用補助電極541が形成されている。このようにすると、各配線55,56や電極53,54の電気抵抗を低減することができ、信頼性を向上させることができるとともに、エネルギー効率の低下を抑制することができる。
ここで、TFT基板1は、補助導電層が、金属層60と、この金属層60の上部に、金属層60を保護する補助導電層用金属酸化物層としての金属酸化物層68とを有する構成としてある。このようにすると、金属層60の腐蝕を防ぐとともに、耐久性を向上させることができる。
Further, the TFT substrate 1 includes a source wiring
Here, in the TFT substrate 1, the auxiliary conductive layer has a
このように、本実施形態のTFT基板1によれば、ゲート絶縁膜30とn型酸化物半導体層40の界面に不純物が混入されないので、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質が向上し、動作安定性を高めることができる。また、製造する際に使用するマスク数を削減でき、製造工程が削減されることにより、生産効率が向上し製造原価のコストダウンを図ることができる。さらに、通常、n型酸化物半導体層40が、ゲート電極23の上方にのみ形成されることとなるので、ゲート配線24どうしが干渉する(クロストーク)といった心配を排除することができる。
Thus, according to the TFT substrate 1 of the present embodiment, since impurities are not mixed into the interface between the
[TFT基板における第二実施形態]
また、本発明は、TFT基板1aの発明としても有効である。
第二実施形態にかかるTFT基板1aは、TFT基板1と比べると、図18(b)に示すように、ゲート電極23の上方における酸化物導電体層50の下部が、n型酸化物半導体層40とともに一括成膜される。これにより、n型酸化物半導体層40の下面及び上面の界面に不純物が混入されないので、活性層となるn型酸化物半導体層40の品質がさらに向上し、耐久性及び動作安定性をさらに向上させることができる。なお、その他の効果は、上記第一実施形態のTFT基板1の効果とほぼ同様である。
[Second Embodiment of TFT Substrate]
The present invention is also effective as an invention of the TFT substrate 1a.
Compared with the TFT substrate 1, the TFT substrate 1 a according to the second embodiment has an n-type oxide semiconductor layer below the
以上、本発明のTFT基板及びTFT基板の製造方法について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るTFT基板及びTFT基板の製造方法は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。 The TFT substrate and the method for manufacturing the TFT substrate according to the present invention have been described with reference to the preferred embodiments. However, the TFT substrate and the method for manufacturing the TFT substrate according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. Needless to say, various modifications can be made within the scope of the present invention.
本発明のTFT基板及びTFT基板の製造方法は、LCD(液晶表示装置)や有機EL表示装置に使用されるTFT基板及びTFT基板の製造方法に限定されるものではなく、たとえば、LCD(液晶表示装置)や有機EL表示装置以外の表示装置、あるいは、他の用途に使用されるTFT基板及びTFT基板の製造方法としても、本発明を適用することが可能である。 The TFT substrate and the TFT substrate manufacturing method of the present invention are not limited to the TFT substrate and TFT substrate manufacturing method used for LCD (Liquid Crystal Display) and organic EL display devices. For example, LCD (Liquid Crystal Display) The present invention can also be applied to a display device other than a device) or an organic EL display device, or a TFT substrate used for other purposes and a manufacturing method of the TFT substrate.
1,1a TFT基板
10 ガラス基板
20 ゲート電極・配線用薄膜
23 ゲート電極
24 ゲート配線
25 ゲート配線パッド
26 陽極酸化部
30 ゲート絶縁膜
40 n型酸化物半導体層
41 第一のレジスト
42 第一のハーフトーンマスク
46 チャンネル部
40 n型酸化物半導体層
46 チャンネル部
50 酸化物導電体層
51 第一のレジスト
52 第一のハーフトーンマスク
53 ソース電極
54 ドレイン電極
55 ソース配線
56 ドレイン配線
57 画素電極
60 金属層
61 第二のレジスト
62 第二のハーフトーンマスク
68 金属酸化物層
70 保護用絶縁膜
71 第三のレジスト
72 第三のマスク
210 ガラス基板
212 ゲート電極
213 ゲート絶縁膜
214 α−Si:H(i)膜
215 エッチストッパー
216 α−Si:H(n)膜
217a ソース電極
217b ドレイン電極
218 層間絶縁膜
218a スルーホール
219 透明電極
531 ソース電極用補助電極
541 ドレイン電極用補助電極
551 ソース配線用補助配線
561 ドレイン配線用補助配線
421 ハーフトーンマスク部
521 ハーフトーンマスク部
621 ハーフトーンマスク部
1,
Claims (11)
この基板上に形成され、上面がゲート絶縁膜に覆われ、かつ、側面が陽極酸化されることにより絶縁されたゲート電極及びゲート配線と、
前記ゲート電極上の前記ゲート絶縁膜上に形成された第一の酸化物層と、
前記第一の酸化物層上に、チャンネル部によって隔てられて形成された第二の酸化物層と
を具備することを特徴とするTFT基板。 A substrate,
A gate electrode and a gate wiring which are formed on the substrate, the upper surface is covered with a gate insulating film, and the side surface is insulated by anodization;
A first oxide layer formed on the gate insulating film on the gate electrode;
A TFT substrate, comprising: a second oxide layer formed on the first oxide layer and separated by a channel portion.
第一のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第一のレジストを所定の形状に形成する行程と、
前記ゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜及び第一の酸化物層をエッチングして、前記ゲート電極及びゲート配線を形成する行程と、
前記第一のレジストを所定の形状に再形成する行程と、
前記ゲート配線の上方の前記第一の酸化物層をエッチングする行程と、
前記ゲート電極及びゲート配線を陽極酸化により酸化させる行程と、
第二の酸化物層,補助導電層及び第二のレジストを順次積層する行程と、
第二のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第二のレジストを所定の形状に形成する行程と、
前記補助導電層及び第二の酸化物層をエッチングして、ソース電極,ドレイン電極,ソース配線,ドレイン配線及び画素電極、並びに、チャンネル部を形成する行程と、
前記第二のレジストを所定の形状に再形成する行程と、
前記画素電極上の補助導電層を選択エッチングして、前記画素電極を露出させる行程と、
保護用絶縁膜及び第三のレジストを順次積層する行程と、
第三のマスクを用いて、前記保護用絶縁膜をエッチングして、ソース・ドレイン配線パッド,ゲート配線パッド及び前記画素電極を露出させる行程と
を有することを特徴とするTFT基板の製造方法。 A step of sequentially laminating a gate electrode and a gate electrode thin film for gate wiring, a gate insulating film, a first oxide layer, and a first resist on the substrate;
Using the first halftone mask, the step of forming the first resist into a predetermined shape by halftone exposure;
Etching the gate electrode / wiring thin film, the gate insulating film and the first oxide layer to form the gate electrode and the gate wiring;
Re-forming the first resist into a predetermined shape;
Etching the first oxide layer above the gate wiring; and
A step of oxidizing the gate electrode and the gate wiring by anodic oxidation;
A step of sequentially laminating a second oxide layer, an auxiliary conductive layer, and a second resist;
Using the second halftone mask, the step of forming the second resist into a predetermined shape by halftone exposure;
Etching the auxiliary conductive layer and the second oxide layer to form a source electrode, a drain electrode, a source wiring, a drain wiring and a pixel electrode, and a channel portion;
Re-forming the second resist into a predetermined shape;
Selectively etching the auxiliary conductive layer on the pixel electrode to expose the pixel electrode;
A step of sequentially stacking a protective insulating film and a third resist;
Etching the protective insulating film using a third mask to expose the source / drain wiring pad, the gate wiring pad, and the pixel electrode.
第一のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第一のレジストを所定の形状に形成する行程と、
前記ゲート電極・配線用薄膜,ゲート絶縁膜,第一の酸化物層及び第二の酸化物層をエッチングして、前記ゲート電極及びゲート配線を形成する行程と、
前記第一のレジストを所定の形状に再形成する行程と、
前記ゲート配線の上方の前記第二の酸化物層及び第一の酸化物層をエッチングする行程と、
前記ゲート電極及びゲート配線を陽極酸化により酸化させる行程と、
第三の酸化物層,補助導電層及び第二のレジストを順次積層する行程と、
第二のハーフトーンマスクを用いて、ハーフトーン露光により前記第二のレジストを所定の形状に形成する行程と、
前記補助導電層,第三の酸化物層及び第二の酸化物層をエッチングして、ソース電極,ドレイン電極,ソース配線,ドレイン配線及び画素電極、並びに、チャンネル部を形成する行程と、
前記第二のレジストを所定の形状に再形成する行程と、
前記画素電極上の補助導電層を選択エッチングして、前記画素電極を露出させる行程と、
保護用絶縁膜及び第三のレジストを順次積層する行程と、
第三のマスクを用いて、前記保護用絶縁膜をエッチングして、ソース・ドレイン配線パッド,ゲート配線パッド及び前記画素電極を露出させる行程と
を有することを特徴とするTFT基板の製造方法。 A step of sequentially laminating a gate electrode and a thin film for wiring to be a gate wiring, a gate insulating film, a first oxide layer, a second oxide layer, and a first resist on a substrate;
Using the first halftone mask, the step of forming the first resist into a predetermined shape by halftone exposure;
Etching the gate electrode / wiring thin film, the gate insulating film, the first oxide layer and the second oxide layer to form the gate electrode and the gate wiring;
Re-forming the first resist into a predetermined shape;
Etching the second oxide layer and the first oxide layer above the gate wiring; and
A step of oxidizing the gate electrode and the gate wiring by anodic oxidation;
A step of sequentially laminating a third oxide layer, an auxiliary conductive layer, and a second resist;
Using the second halftone mask, the step of forming the second resist into a predetermined shape by halftone exposure;
Etching the auxiliary conductive layer, the third oxide layer, and the second oxide layer to form a source electrode, a drain electrode, a source wiring, a drain wiring, a pixel electrode, and a channel portion;
Re-forming the second resist into a predetermined shape;
Selectively etching the auxiliary conductive layer on the pixel electrode to expose the pixel electrode;
A step of sequentially stacking a protective insulating film and a third resist;
Etching the protective insulating film using a third mask to expose the source / drain wiring pad, the gate wiring pad, and the pixel electrode.
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