JP2008026433A - Tft array substrate and method of manufacturing the same, and display device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、TFTアレイ基板及びその製造方法、並びにこれを用いた表示装置に関する。 The present invention relates to a TFT array substrate, a method for manufacturing the same, and a display device using the same.
液晶を用いたディスプレイ用電気光学素子には、単純マトリクス型液晶表示装置とスイッチング素子を用いるアクティブマトリクス型液晶表示装置がある。特に、アクティブマトリクス型液晶表示装置ではTFT−LCDが用いられ、携帯性、表示品位が良好であるため、ノートパソコンなどに広く実用化されている。TFT−LCDでは、一般にTFTアレイ基板(TFT:Thin Film Transistor、薄膜トランジスタ)と対向基板との間に液晶層が挟持されている。TFTアレイ基板上にはTFTがアレイ状に形成されている。このTFTアレイ基板及び対向基板の外側にはそれぞれ偏光板が設けられている。さらに一方の側にはバックライトが設けられている。このような構造によって良好なカラー表示が得られる。 There are a simple matrix type liquid crystal display device and an active matrix type liquid crystal display device using a switching element as electro-optical elements for display using liquid crystals. In particular, an active matrix type liquid crystal display device uses a TFT-LCD, and has good portability and display quality, so that it is widely used in notebook personal computers and the like. In a TFT-LCD, a liquid crystal layer is generally sandwiched between a TFT array substrate (TFT: Thin Film Transistor) and a counter substrate. TFTs are formed in an array on the TFT array substrate. Polarizing plates are provided outside the TFT array substrate and the counter substrate, respectively. Further, a backlight is provided on one side. With such a structure, a good color display can be obtained.
表示装置の製造コストを低減するため、TFTアレイ基板の製造コストの低減も大きな課題である。TFTアレイ基板の製造を、より少ない数のパターンで行なう技術が考えられている。すなわち、フォトリソグラフィープロセスの回数を減らすことで、製造プロセスを簡素化する技術が考えられている(特許文献1)。 In order to reduce the manufacturing cost of the display device, reducing the manufacturing cost of the TFT array substrate is also a major issue. A technique for manufacturing a TFT array substrate with a smaller number of patterns has been considered. That is, a technique for simplifying the manufacturing process by reducing the number of photolithography processes has been considered (Patent Document 1).
このような問題を解決する方法として、特許文献1にはTFTアレイ基板を5回のフォトリソグラフィープロセスで形成するアクティブマトリックス型液晶表示装置の製法が開示されている。 As a method for solving such a problem, Patent Document 1 discloses a method of manufacturing an active matrix liquid crystal display device in which a TFT array substrate is formed by five photolithography processes.
特許文献1に開示された従来のTFT基板の平面図を図11に示し、主要部の断面図を図12〜14に示す。図12は、図11のX−X切断部の断面図である。図13及び図14はそれぞれ表示領域の外側に設けられているTCPの端子部の断面構造を模式的に示している。TCPは、ゲート配線、ソース配線、補助容量配線及び対向基板の共通電極の信号電位源から、それぞれゲート配線、ソース配線、補助容量配線及び共通電極へ信号電位を供給するものである。 A plan view of a conventional TFT substrate disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG. 11, and cross-sectional views of main parts are shown in FIGS. 12 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. 13 and 14 schematically show the cross-sectional structures of the TCP terminal portions provided outside the display area. TCP supplies a signal potential from a signal potential source of a common electrode of a gate wiring, a source wiring, an auxiliary capacitance wiring, and a counter substrate to a gate wiring, a source wiring, an auxiliary capacitance wiring, and a common electrode, respectively.
従来のTFT基板は、基板110上に設けられたゲート電極1と、ゲート電極1上のゲート絶縁膜3と、ゲート絶縁膜3上の半導体層と、半導体層上のソース電極7及びドレイン電極6と、ソース電極7及びドレイン電極6を覆うように形成され、ドレイン電極6まで到達する画素コンタクトホール9を有する層間絶縁膜8と、層間絶縁膜8上の透明導電膜11とを備えている。
A conventional TFT substrate includes a gate electrode 1 provided on a
ゲート電極1はゲート配線21の一部であるか、又はゲート配線21から分岐して各TFTに接続される端子となっている電極である。また、補助容量配線20の一部が透明導電膜11とオーバーラップするように配置され、補助容量を形成する。
The gate electrode 1 is an electrode that is a part of the
特許文献1では5回のフォトリソグラフィープロセスでTFTアレイ基板を製造する製法が開示され、その効果が述べられている。ソース配線22及びソース電極7が表示部内で半導体能動膜4及びオーミックコンタクト膜5からなる半導体層23の段差を乗り越えることがないので、半導体層23の段差に起因するソース配線22及びソース電極7の断線をなくすことができる。また、透明導電膜11の周辺付近には半導体層23がある。しかし、透明導電膜11と半導体層23、ならびに透明導電膜11とソース配線22は、層間絶縁膜8で分離されている。これにより、半導体層23ならびにソース配線22のパターン不良をなくすことができる。したがって、ソース配線22と透明導電膜11との間の単純な短絡や、光照射下で半導体能動膜4が低抵抗化された場合の短絡の発生を防ぐことができる。
Patent Document 1 discloses a manufacturing method for manufacturing a TFT array substrate by five photolithography processes, and describes the effects thereof. Since the
しかし、特許文献1におけるTFTアレイ基板においては、ソース配線22にAl膜を用いる場合、加熱によりAl膜表面に微小突起(ヒロック)が発生して層間絶縁不良が発生する問題がある。また、ソース配線22と透明導電膜11との間に酸化層ができ、ソース配線22と透明導電膜11の接続部においてコンタクト抵抗が高くなり表示不良が発生するという問題がある。
However, in the TFT array substrate in Patent Document 1, when an Al film is used for the
さらに、ソース配線22の金属薄膜材料にAl膜を単層で用いた場合には、ソース配線22と電気的に接続される半導体層23との接続部においてAlとSiとの相互拡散が起こり、コンタクト抵抗が高くなり表示不良が発生するという問題がある。
Further, when an Al film is used as a single layer for the metal thin film material of the
特許文献2には、これらを解決する方法として、Al膜の上層にCrやMoのような高融点金属を形成する方法が開示されている。これにより、ヒロックによる層間絶縁不良と透明導電膜11とのコンタクト不良を防ぎ、かつAl膜の下層にも高融点金属を形成して、半導体層23とのコンタクト不良を防ぐことができる。
Patent Document 2 discloses a method of forming a high melting point metal such as Cr or Mo on the upper layer of the Al film as a method for solving these problems. Thereby, an interlayer insulation failure due to hillocks and a contact failure between the transparent
また、特許文献3には、ソース信号線、ソース電極、ドレイン電極、透過画素電極を同一レイヤで形成することが開示されている。これにより、コンタクト不良を防ぐことができる。
しかしながら、特許文献2の場合には、ソース配線材料が2種類(AlとCrやMoのような高融点金属)以上必要となり、ソース配線の成膜、エッチングなどの製造工数の増加によりコストアップする。さらにソース配線が三層構造であるため、加工後の断面形状の制御が難しく、歩留まり低下を招くなどの問題点がある。 However, in the case of Patent Document 2, two or more types of source wiring materials (high melting point metals such as Al, Cr, and Mo) are required, and the cost increases due to an increase in the number of manufacturing steps such as film formation and etching of the source wiring. . Furthermore, since the source wiring has a three-layer structure, there is a problem that it is difficult to control the cross-sectional shape after processing, leading to a decrease in yield.
また、特許文献3の場合には、ソース信号線、ソース電極、ドレイン電極、透過画素電極が、透明導電膜と金属膜からなる。そのため、2種類以上の材料が必要となり、成膜、エッチングなどの製造工数の増加によるコストアップする。さらに、ソ−ス信号線と透過画素電極との間に層間絶縁膜がないため、ソース信号線と透過画素電極がショートしやすく、点灯不良により歩留まりの低下を招くなどの問題点がある。
In the case of
一方、特許文献1には、従来のTFTアレイ基板はソース配線22の金属薄膜の低抵抗配線材料としてAg膜を用いることが開示されている。しかし、Agは一般的に耐プラズマ性が低く、コンタクトホール形成時に、コンタクトホール内のAgが消失する問題点がある。
On the other hand, Patent Document 1 discloses that a conventional TFT array substrate uses an Ag film as a low-resistance wiring material for the metal thin film of the
本発明は、このような目的を解決するためになされたものであり、表示品位が優れ、生産性の高い表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such an object, and an object of the present invention is to provide a display device with excellent display quality and high productivity.
本発明にかかるTFTアレイ基板は、基板上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極の上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記ゲート電極の対面に配置される半導体層と、前記半導体層の上に形成された透明導電膜からなるソース電極及びドレイン電極と、前記ドレイン電極から延設され、前記透明導電膜からなる画素電極と、前記画素電極、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の上に形成され、前記ソース電極まで到達するコンタクトホールを有する層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成されたソース配線からなり、前記コンタクトホールを介して前記ソース電極と接続される前記ソース配線と、を備える。 A TFT array substrate according to the present invention includes a gate electrode provided on the substrate, a gate insulating film formed on the gate electrode, and formed on the gate insulating film, and disposed on the opposite side of the gate electrode. A semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive film formed on the semiconductor layer, a pixel electrode extending from the drain electrode and made of the transparent conductive film, the pixel electrode, and the source An interlayer insulating film formed on the electrode and the drain electrode and having a contact hole reaching the source electrode; and a source wiring formed on the interlayer insulating film, and the source via the contact hole And the source wiring connected to the electrode.
本発明により、表示品位に優れ、生産性の高い表示装置を提供することができる。 According to the present invention, a display device with excellent display quality and high productivity can be provided.
以下に、本発明を適用可能な実施の形態の説明をする。以下の説明は、本発明の実施形態についてのものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Embodiments to which the present invention can be applied will be described below. The following description is about the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment.
実施の形態1.
はじめに、図1を用いて、本発明に係るTFTアレイ基板が適用されるアクティブマトリクス型の表示装置について説明する。図1は、表示装置に用いられるTFT基板の構成を示す平面図である。本発明に係る表示装置は、液晶表示装置を例として説明するが、あくまでも例示的なものであり、有機EL表示装置等の平面型表示装置(フラットパネルディスプレイ)等を用いることも可能である。
Embodiment 1 FIG.
First, an active matrix display device to which the TFT array substrate according to the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a TFT substrate used in a display device. The display device according to the present invention will be described using a liquid crystal display device as an example. However, the display device is illustrative only, and a flat display device (flat panel display) such as an organic EL display device can be used.
本発明に係る表示装置は、基板110を有している。基板110は、例えば、TFTアレイ基板である。基板110には、表示領域111を囲むように設けられた額縁領域112が設けられている。この表示領域111には、複数のゲート配線(走査信号線)21と複数のソース配線(表示信号線)22とが形成されている。複数のゲート配線21は平行に設けられている。同様に、複数のソース配線22は平行に設けられている。ゲート配線21とソース配線22とは、互いに交差するように形成されている。ゲート配線21とソース配線22とは直交している。そして、隣接するゲート配線21とソース配線22とで囲まれた領域が画素117となる。従って、基板110では、画素117がマトリクス状に配列される。
The display device according to the present invention includes a
さらに、基板110の額縁領域112には、走査信号駆動回路115と表示信号駆動回路116とが設けられている。ゲート配線21は、表示領域111から額縁領域112まで延設されている。ゲート配線21は、基板110の端部で、走査信号駆動回路115に接続される。ソース配線22も同様に、表示領域111から額縁領域112まで延設されている。ソース配線22は、基板110の端部で、表示信号駆動回路116と接続される。走査信号駆動回路115の近傍には、外部配線118が接続されている。また、表示信号駆動回路116の近傍には、外部配線119が接続されている。外部配線118、119は、例えば、FPC(Flexible Printed Circuit)等の配線基板である。
Further, a scanning
外部配線118、119を介して走査信号駆動回路115、及び表示信号駆動回路116に外部からの各種信号が供給される。走査信号駆動回路115は外部からの制御信号に基づいて、ゲート信号(走査信号)をゲート配線21に供給する。このゲート信号によって、ゲート配線21が順次選択されていく。表示信号駆動回路116は外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号をソース配線22に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素117に供給することができる。
Various external signals are supplied to the scanning
画素117内には、少なくとも1つのTFT120が形成されている。TFT120はソース配線22とゲート配線21の交差点近傍に配置される。例えば、このTFT120が画素電極に表示電圧を供給する。即ち、ゲート配線21からのゲート信号によって、スイッチング素子であるTFT120がオンする。これにより、ソース配線22から、TFTのドレイン電極に接続された画素電極に表示電圧が印加される。そして、画素電極と対向電極との間に、表示電圧に応じた電界が生じる。なお、基板110の表面には、配向膜(図示せず)が形成されている。
At least one
さらに、基板110には、対向基板が対向して配置されている。対向基板は、例えば、カラーフィルタ基板であり、視認側に配置される。対向基板には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス(BM)、対向電極、及び配向膜等が形成されている。なお、対向電極は、基板110側に配置される場合もある。そして、基板110と対向基板との間に液晶層が狭持される。即ち、基板110と対向基板との間には液晶が注入されている。さらに、基板110と対向基板との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設される。
Further, a counter substrate is disposed opposite to the
画素電極と対向電極との間の電界によって、液晶が駆動される。即ち、基板間の液晶の配向方向が変化する。これにより、液晶層を通過する光の偏光状態が変化する。即ち、偏光板を通過して直線偏光となった光は液晶層によって、偏光状態が変化する。具体的には、バックライトユニットからの光は、アレイ基板側の偏光版によって直線偏光になる。そして、この直線偏光が液晶層を通過することによって、偏光状態が変化する。 The liquid crystal is driven by the electric field between the pixel electrode and the counter electrode. That is, the alignment direction of the liquid crystal between the substrates changes. As a result, the polarization state of the light passing through the liquid crystal layer changes. That is, the polarization state of light that has been linearly polarized after passing through the polarizing plate is changed by the liquid crystal layer. Specifically, the light from the backlight unit becomes linearly polarized light by the polarizing plate on the array substrate side. Then, the polarization state changes as this linearly polarized light passes through the liquid crystal layer.
従って、偏光状態によって、対向基板側の偏光板を通過する光量が変化する。即ち、バックライトユニットから液晶表示パネルを透過する透過光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が変化する。液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。従って、表示電圧を制御することによって、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。即ち、画素ごとに表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。 Therefore, the amount of light passing through the polarizing plate on the counter substrate side changes depending on the polarization state. That is, the amount of light that passes through the polarizing plate on the viewing side among the transmitted light that passes through the liquid crystal display panel from the backlight unit changes. The alignment direction of the liquid crystal changes depending on the applied display voltage. Therefore, the amount of light passing through the viewing-side polarizing plate can be changed by controlling the display voltage. That is, a desired image can be displayed by changing the display voltage for each pixel.
次に、基板110上のTFT120の構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2は本発明の実施の形態1にかかるTFTアレイ基板の構成を示す平面図である。図3は図2におけるTFTアレイ基板のX−X部の断面図である。
Next, the structure of the
基板110には複数のゲート配線21が平行に設けられている。また、ソース配線22も平行に設けられている。ゲート配線21とソース配線22は互いに交差するように形成されている。ゲート配線21とソース配線22とは直交している。そして、隣接するゲート配線21とソース配線22で囲まれた領域には画素電極11aが形成されている。
A plurality of gate wirings 21 are provided on the
ゲート配線21はゲート電極1に接続されている。隣接するゲート配線21との間には、補助容量配線20が配置されている。補助容量配線20は、ゲート配線21と平行に形成されている。そして、補助容量配線20は、画素電極11aと重複している。これにより補助容量が形成される。ゲート配線21とソース配線22との交差点近傍にはスイッチング素子であるTFT120が形成されている。TFT120は、半導体能動膜4、及びオーミックコンタクト膜5からなる半導体層23を有している。半導体層23はゲート電極1の上に形成されている。そして、半導体層23の上には、ドレイン電極11c、及びソース電極11bが形成されている。ソース電極11b、及びドレイン電極11cの上には、層間絶縁膜8が形成されている。層間絶縁膜8の上には、ソース配線22が形成されている。そして、層間絶縁膜8には、ソース電極11bまで到達するソース電極コンタクトホール27が形成されている。そして、このソース電極コンタクトホール27を介してソース電極11bとソース配線22とが電気的に接続される。さらに、ドレイン電極11cからは、画素電極11aが延在されている。すなわち、ドレイン電極11cと画素電極11aとは、一体的に形成されている。
The
次にTFT120の製造方法について図4を用いて説明する。図4は本実施の形態についての製造工程図である。尚、本実施の形態では、5回のフォトリソグラフィープロセスによってTFTアレイ基板を製造している。
Next, a manufacturing method of the
(A)第1のフォトリソグラフィープロセス
まず、ガラス基板などの基板110を純水洗浄する(a)。この場合、純水の代わりに熱硫酸を用いて洗浄してもよい。そして、基板110上にゲート電極1、ゲート配線21及び補助容量配線20を形成するための第1の金属薄膜を成膜する(b)。第1の金属薄膜をパターニングするため、第1回目の写真製版を行う(c)。具体的には、レジストを塗布、露光、現像してレジストパターンを形成する。第1の金属薄膜としては電気的比抵抗の低いAl、Mo、Cr、又はこれらを主成分とする合金を用いることが好ましい。本実施の形態では、Alに0.2mol%のNdを添加したAlNd合金を用いることができる。例えば、公知のArガスを用いたDCマグネトロンスパッタリング法で膜厚200nmのAlNd膜に成膜することができる。その後、公知のリン酸+硝酸を含む溶液を用いてAlNd膜をウエットエッチングする(d)。そして、レジストパターンを剥離して、純水洗浄する(e)。これにより、ゲート電極1、ゲート配線21及び補助容量配線20が形成される。
(A) First photolithography process First, a
(B)第2のフォトリソグラフィープロセス
次に窒化シリコン(SiN)からなる第1の絶縁膜と、アモルファスシリコンからなる半導体能動膜4と、不純物を添加したn+アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト膜5とを順次成膜する(f)。半導体能動膜4と、オーミックコンタクト膜5とをパターニングするため、第2回目の写真製版を行う(g)。この際、薄膜トランジスタを形成する部分を含むとともに、後述のプロセスで形成されるソース配線22及びドレイン電極11cのパターンよりも大きくかつ連続した形状に形成する。本実施の形態としては、化学的気相成膜(CVD)法を用いて第1の絶縁膜としてSiN膜を400nm、半導体能動膜4としてアモルファスシリコン膜を150nm、オーミックコンタクト膜5としてリン(P)を不純物として添加したn+アモルファスシリコン膜を30nmの厚さで順次成膜する。その後、公知の弗素系ガスを用いたドライエッチング法を用いて半導体能動膜4とオーミックコンタクト膜5とをエッチングする(h)。その後レジストパターンを剥離し、純水洗浄する(i)。これにより、半導体パターンとして半導体能動膜4及びオーミックコンタクト膜5からなる半導体層23が形成される。また、第1の絶縁膜がゲート絶縁膜3となる。この場合、不純物は成膜後に添加してもよい。
(B) Second Photolithographic Process Next, a first insulating film made of silicon nitride (SiN), a semiconductor active film 4 made of amorphous silicon, and an
(C)第3のフォトリソグラフィープロセス
次に透明導電膜11を成膜する(j)。透明導電膜11をパターニングするために、第3回目の写真製版を行う(k)。ドレイン電極11cと、画素電極11aと、ソース電極11bとを形成する。さらに、この工程で、ゲート配線21に信号を供給するためのゲート端子パッド、及びソース配線22に信号を供給するためのソース端子パッドも同時に形成する。本実施の形態としては、透明導電膜11として酸化インジウム(In2O3)と酸化スズ(SnO2)とを混合したITO膜を用いる。公知のArガスを用いたスパッタリング法で透明導電膜11を膜厚100nmに成膜する。そして、公知の塩酸+硝酸を含む溶液を用いてウエットエッチングする(l)。これにより、ドレイン電極11c、画素電極11a、ソース電極11b、ゲート端子パッド及びソース端子パッドが形成される。なお、ゲート端子パッド、及びソース端子パッドの構成については後述する。さらに、公知の弗素系ガスを用いて、ソース電極11b及びドレイン電極11cの間のオーミックコンタクト膜5をドライエッチングする(m)。続いてレジストパターンを剥離して、純水洗浄する(n)。これにより、ソース電極11b、ドレイン電極11c、画素電極11a、TFTチャネル部26、ゲート端子パッド、及びソース端子パッドが形成される。
(C) Third photolithography process Next, a transparent
前述では透明導電膜11をITO膜とした。この場合、非晶質ITO膜を用いることもできる。また、透明導電膜11には酸化インジウム膜、酸化スズ膜、酸化亜鉛膜を用いても良い。さらに、酸化インジウムと酸化亜鉛とを混合したIZO膜、又は酸化インジウムと酸化スズと酸化亜鉛とを混合したITZO膜を使用しても良い。これらの透明導電膜11は、弱酸であるシュウ酸でエッチング可能である。従って、透明導電膜11のエッチング時に、他の配線及び電極を腐食させないので、歩留まりを向上させることが可能となる。
In the above description, the transparent
(D)第4のフォトリソグラフィープロセス
次に、層間絶縁膜8を形成するために、SiNからなる第2の絶縁膜を成膜する(o)。本実施の形態としては、化学的気相成膜(CVD)法を用いて第2の絶縁膜として窒化シリコンSiN膜を300nmの厚さで成膜する(o)。そして、第4回目の写真製版を行う(p)。その後、公知の弗素系ガスを用いてドライエッチングする(q)。このとき、第2の絶縁膜において、ソース電極11b表面まで貫通するソース電極コンタクトホール27を形成する。その後レジストパターンを剥離し、純水洗浄する(r)。これにより、ソース電極コンタクトホール27を有する層間絶縁膜8が形成される。
(D) Fourth Photolithographic Process Next, in order to form the
(E)第5のフォトリソグラフィープロセス
次に、第2の金属薄膜を成膜する(s)。第2の金属薄膜としては、AlまたはAl合金が好ましい。Cr又はCr合金、Mo又はMo合金を用いても良い。本実施の形態としては、Alに2mol%のNiを添加したAlNi合金を、公知のArガスを用いたスパッタリング法で膜厚200nmに成膜する。
(E) Fifth photolithography process Next, a second metal thin film is formed (s). As the second metal thin film, Al or an Al alloy is preferable. Cr or Cr alloy, Mo or Mo alloy may be used. In this embodiment, an AlNi alloy in which 2 mol% of Ni is added to Al is formed to a thickness of 200 nm by a sputtering method using a known Ar gas.
続いて、第2の金属薄膜をパターニングするため、を第5回目の写真製版を行う(t)。そして、公知のリン酸+硝酸を含む溶液を用いてウエットエッチングする(u)。その後レジストパターンを剥離し、第2の金属薄膜がパターニングされる。(v) Subsequently, in order to pattern the second metal thin film, the fifth photolithography is performed (t). Then, wet etching is performed using a known solution containing phosphoric acid + nitric acid (u). Thereafter, the resist pattern is peeled off, and the second metal thin film is patterned. (V)
これにより、ソース電極コンタクトホール27を介してソース電極11bが電気的に接続するソース配線22と同じ層の導電膜19が形成される。すなわち、導電膜19は第2の金属薄膜によって形成される。さらに、この第5のフォトリソグラフィープロセス(E)で、ソース端子パッドパターン28とゲート端子パッドパターン29とが形成される。具体的には、図5に示すように、ゲート端子部コンタクトホールを介してゲート配線21と接続されるゲート端子パッドパターン29が導電膜19により形成される。なお、図5は、ゲート配線21に信号を入力するためのゲート端子部の構成を示す断面図である。さらに、図6に示すように、ソース端子部コンタクトホールを介してソース端子パッド18と接続されるソース端子パッドパターン28が導電膜19によって形成される。なお、ソース端子パッドパターン28は、ソース配線22から延設されている。図6は、ソース配線22に信号を入力するためのソース端子部の構成を示す断面図である。ゲート端子部、及びソース端子部は、額縁領域112に配置される。
Thereby, the
ゲート端子パッドパターン29は、層間絶縁膜8に設けられたコンタクトホールを介して透明導電膜11からなるゲート端子パッド14と接続される。さらに、ゲート端子パッドパターン29は、層間絶縁膜8とゲート絶縁膜3とに設けられたゲート端子部コンタクトホールを介してゲート配線21に接続される。従って、ゲート配線21とゲート端子パッド14とは、ゲート端子パッドパターン29を介して電気的に接続される。さらに、層間絶縁膜8に設けられたソース端子部コンタクトホールを介してソース端子パッドパターン28がソース端子パッド18に接続される。この場合、ゲート配線21、ソース配線22には、透明導電膜11からなる端子パッドを介して、ゲート信号、ソース信号がそれぞれ供給される。なお、ゲート端子部、及びソース端子部に設けられた各コンタクトホールは、第4のフォトリソグラフィープロセス(D)において、形成される。
The gate
従来、ソース配線、ソース電極及びドレイン電極に、Al膜又はAl合金膜を使用する場合、Al膜又はAl合金膜の下層と上層にそれぞれCrやMoのような高融点金属を用いる必要があった。これにより、Al膜のAlと、オーミックコンタクト膜のSiとの間の相互拡散を防ぎ、良好なコンタクト特性を得ることができた。しかしながら前述のように、Al膜またはAl合金膜を積層する必要があり、製造工数が増加する問題があった。 Conventionally, when using an Al film or an Al alloy film for the source wiring, source electrode, and drain electrode, it has been necessary to use a refractory metal such as Cr or Mo for the lower layer and the upper layer of the Al film or Al alloy film, respectively. . Thereby, mutual diffusion between Al of the Al film and Si of the ohmic contact film was prevented, and good contact characteristics could be obtained. However, as described above, it is necessary to laminate an Al film or an Al alloy film, and there is a problem that the number of manufacturing steps increases.
本発明によれば、ソース電極11bとドレイン電極11cを、画素電極11aに使用する透明導電膜11(例えばITO膜)で形成する。したがって、オーミックコンタクト膜5とAlNiよりなるソース配線22との間に透明導電膜11を挟むことになる。これによりAl膜を積層することなく、すなわち、上述のような積層による製造工数を増やすことなく、AlとSiとの相互拡散による電気的コンタクト特性の劣化を防ぐことができる。
According to the present invention, the
また従来は、Al又はAl合金膜(下層)、ITO膜(上層)の順で直接積層される構造なので、接触部でのAlOXの形成が問題となっていた。本発明では、ITO膜が下層、Al又はAl合金が上層となる。このため、AlとITOとの電気的コンタクト特性を大幅に改善することができる。 Conventionally, since the Al or Al alloy film (lower layer) and the ITO film (upper layer) are directly laminated in this order, the formation of AlO X at the contact portion has been a problem. In the present invention, the ITO film is the lower layer and the Al or Al alloy is the upper layer. For this reason, the electrical contact characteristics between Al and ITO can be greatly improved.
一方、ITO膜(あるいはIZO膜、ITZO膜など)とAl膜又はAl合金膜が電気的に接触する場合、アルカリ性現像液中のITO還元腐食が懸念される。このため、周期律表第8族元素(Ni、Co、Feなど)の1種以上の金属を含むAl合金、窒素(N)を含むAl膜又はAl合金膜、また、周期律表第8族元素の1種以上の金属を含むAl合金に窒素を添加したAl合金膜を使用することが好ましい。これにより、この問題を解決し、高歩留まりのTFTアレイ基板の提供が可能となる。
On the other hand, when an ITO film (or IZO film, ITZO film, etc.) and an Al film or an Al alloy film are in electrical contact, there is a concern about ITO reductive corrosion in an alkaline developer. Therefore, an Al alloy containing one or more metals of
また、本実施の形態においては、ソース配線22と、画素電極11a等の透明導電膜11との間に層間絶縁膜8を設けている。これにより、例えば、特許文献3に開示されているようなソース電極、ドレイン電極、ソース配線が画素電極と同一レイヤに形成された場合に問題となる、ソース配線22と透明導電膜11の電気的な短絡や点灯不良を改善することができる。
In the present embodiment, the
上述には透明導電膜11によりゲート端子パッドパターン29が形成されることが記載されている。しかし、透明導電膜11が必要ない場合は、図7に示すようにゲート端子パッド14を第1の金属薄膜と同時に形成することができる。さらに図8に示すように、ソース配線22と同じ層の導電膜19によってソース端子パッド18を形成することも可能である。
The above description describes that the gate
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2による表示装置用TFTアレイ基板の構成を図9及び図10を用いて説明する。図9は実施の形態2にかかる液晶表示装置用TFTアレイ基板である。図10は図9におけるX−X部の断面図である。
Embodiment 2. FIG.
Next, the configuration of the TFT array substrate for a display device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 shows a TFT array substrate for a liquid crystal display device according to the second embodiment. 10 is a cross-sectional view taken along a line XX in FIG.
本実施の形態では、実施の形態1に示す構成に加えて、画素反射電極25が設けられている。尚、画素反射電極25以外の構成については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。下記に構成の相違点を述べる。
In the present embodiment, in addition to the configuration shown in the first embodiment, a
まず、透明導電膜11を覆うようにソース電極コンタクトホール27及び画素コンタクトホール24を有する層間絶縁膜8が積層されている。層間絶縁膜8上にはソース配線22及び画素反射電極25が設けられている。画素電極11aは画素コンタクトホール24を介して画素反射電極25と接続されている。
First, the
このように、実施の形態2は、実施の形態1の(E)で形成した第2の金属薄膜を画素反射電極25としても使用する。つまり、画素反射電極25は、ソース配線22と同じ層の導電膜19によって形成され、これを有する半透過型液晶表示装置が提供するものである。
As described above, in the second embodiment, the second metal thin film formed in (E) of the first embodiment is also used as the
すなわち、画素電極11aの画素反射電極25と重複しない部分が透過部となり、画素反射電極25が設けられている部分が反射部となる。このように、画素反射電極25を形成することによって、1画素内に透過部と反射部とを有する半透過型液晶表示装置を形成することができる。
That is, a portion of the
図4は本実施の形態についての製造工程図である。本実施の形態では、実施の形態1に示す製造工程の他に、画素反射電極25及び画素コンタクトホール24を形成する。尚、これらの形成工程以外については、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram for this embodiment. In the present embodiment, in addition to the manufacturing process shown in the first embodiment, the
(D)第4のフォトリソグラフィープロセス
第2の絶縁膜のドライエッチング工程において、ドレイン電極11cに延設される画素電極11a表面まで貫通する画素コンタクトホール24を形成すること以外は実施の形態1と同様である。
(D) Fourth photolithography process In the dry etching process of the second insulating film, except that the
(E)第5のフォトリソグラフィープロセス
第2の金属薄膜のパターニング形成時、画素反射電極25を形成する以外は実施例1と同様である。画素コンタクトホール24を介してドレイン電極11c及び画素電極11aと、電気的に接続するように画素反射電極25を形成する。これにより、実施の形態2における液晶表示用TFTアレイ基板が完成する。
(E) Fifth photolithography process It is the same as that of Example 1 except that the
本実施の形態の第2の金属薄膜としては、電気的比抵抗が低く、透明導電膜11との電気的コンタクト特性及び反射特性が良好なAlNiを用いることが好ましい。AlNiは、Alに2mol%のNiを添加したものがよい。
As the second metal thin film of the present embodiment, it is preferable to use AlNi that has low electrical specific resistance and good electrical contact characteristics and reflection characteristics with the transparent
実施の形態3.
本実施の形態において、実施の形態2と異なる点は、第2の金属薄膜にAg又はAg合金を用いる点である。したがって、実施の形態2と共通する内容については説明を省略する。第2の金属薄膜にAg又はAg合金を用いることにより、低抵抗で反射特性のよい、光学特性と電気特性の優れた半透過型液晶表示用のTFTアレイ基板を提供することができる。
The present embodiment is different from the second embodiment in that Ag or an Ag alloy is used for the second metal thin film. Therefore, the description common to the second embodiment is omitted. By using Ag or an Ag alloy for the second metal thin film, it is possible to provide a TFT array substrate for transflective liquid crystal display with low resistance, good reflection characteristics, and excellent optical and electrical characteristics.
特許文献1には、ソース配線22等にAg膜を用いることが記載されている。しかし、コンタクトホールを形成する際、ドライエッチング時にプラズマによってAgがダメージを受けて消失する問題点がある。したがって、従来のTFT構造にAg及びAg合金を用いることは困難であった。しかし本発明においては、ソース配線22は、コンタクトホール形成後に成膜される。したがって、上層にあるソース配線はドライエッチングによるプラズマのダメージを受けず、電気特性の劣化を防ぐことができる。
Patent Document 1 describes that an Ag film is used for the
また、第2の金属薄膜にAg合金を使用する場合、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ネオジウム(Nd)、ルテニウム(Ru)、ゲルマニウム(Ge)、金(Au)及び酸化スズ(SnOx)の1種以上を含有させることが好ましい。これにより、密着性に優れ、かつ低抵抗なソース配線を得ることができる。また、密着性及び反射特性に優れた画素反射電極を形成することが可能となる。 When an Ag alloy is used for the second metal thin film, palladium (Pd), copper (Cu), molybdenum (Mo), neodymium (Nd), ruthenium (Ru), germanium (Ge), gold (Au) and It is preferable to contain one or more of tin oxide (SnOx). Thereby, it is possible to obtain a source wiring having excellent adhesion and low resistance. In addition, it is possible to form a pixel reflection electrode having excellent adhesion and reflection characteristics.
実施の形態4.
本実施の形態において、実施の形態1と異なる点は、第2の金属薄膜にCu又はCu合金を用いる点である。したがって、実施の形態1と共通する内容については説明を省略する。第2の金属薄膜にAlよりも低抵抗なCu又はCu合金を用いることにより、高精細かつ大画面のTFTアレイ基板を提供することが可能となる。また、CuにMoを添加したCuMo合金膜を使用すると、密着性に優れ、かつ低抵抗なソース配線を形成することが可能となる。
Embodiment 4 FIG.
The present embodiment is different from the first embodiment in that Cu or a Cu alloy is used for the second metal thin film. Therefore, the description common to the first embodiment is omitted. By using Cu or Cu alloy having a resistance lower than that of Al for the second metal thin film, it is possible to provide a TFT array substrate having a high definition and a large screen. Further, when a CuMo alloy film in which Mo is added to Cu is used, it is possible to form a source wiring having excellent adhesion and low resistance.
従来は、Cu又はCu合金を厚く成膜する際のエッチング制御が難しかった。このため、配線の両側の断面形状が悪く、Cu膜の上層に画素電極などの電気素子を形成することが困難であった。本発明では、第2の金属薄膜をTFTアレイ基板の最上層に形成する。このことにより、断面形状が歩留まりに及ぼす影響を失くすことが可能となる。 Conventionally, it has been difficult to control etching when forming a thick film of Cu or Cu alloy. For this reason, the cross-sectional shape on both sides of the wiring is poor, and it is difficult to form an electrical element such as a pixel electrode on the upper layer of the Cu film. In the present invention, the second metal thin film is formed on the uppermost layer of the TFT array substrate. As a result, the influence of the cross-sectional shape on the yield can be lost.
実施の形態1〜4における透明導電膜11は、ソース電極7、ドレイン電極6、ゲート端子パッドパターン及びソース端子パッドパターンとして用いられる。さらに、実施の形態1〜4の構成においては、ソース配線22が単層であったとしても、表示品位の高い、生産性の高い表示装置を提供することができる。
The transparent
尚、ソース配線22の下層に、ソース配線22と電気的に接続される透明導電膜11を形成してもよい。例えば、ソース配線22下に層間絶縁膜8などを介してソース配線22とほぼ同様の形状に透明導電膜11を形成して積層させてもよい。この場合は、ソース配線22下の層間絶縁膜8に無数のコンタクトホールを形成して、ソース配線22と透明導電膜11を接続する必要がある。ここで、ソース配線22とソース配線22の下層の透明導電膜11は、同じパターン幅で平行に形成する。すなわち、ソース配線22とソース配線22の下層の透明導電膜11は、同じパターン形状とする。従って、第3のフォトリソグラフィープロセス(C)で透明導電膜11を形成する際、ソース配線22を設ける方向に沿って透明導電膜11を形成する。
Note that the transparent
また、ソース配線22と同様の形状に層間絶縁膜8を除去し、ソース配線22の一部又は全てをソース配線22(上層)と透明導電膜11(下層)の積層構造としてもよい。この場合、ソース配線22が断線しても、その断線部の下層に透明導電膜が形成されているため、冗長配線の効果が得られ、さらに高歩留まりなTFTアレイ基板を提供することが可能となる。
Alternatively, the
1 ゲート電極、 2 補助容量電極、 3 ゲート絶縁膜、 4 半導体能動膜、
5 オーミックコンタクト膜、 6 ドレイン電極、 7 ソース電極、
8 層間絶縁膜、9 画素コンタクトホール、
10 補助容量を有する部分、 11 透明導電膜、
11a 画素電極、 11b ソース電極、 11c ドレイン電極、
14 ゲート端子パッドパターン、18 ソース端子パッドパターン、
19 導電膜、 20 補助容量配線、 21 ゲート配線、 22 ソース配線、
23 半導体層、24 画素コンタクトホール、 25 画素反射電極、
26 TFTチャネル部、27 ソース電極コンタクトホール、
28 ソース端子パッドパターン、29 ゲート端子パッドパターン
110 基板、 111 表示領域、 112 額縁領域、22 ソース配線、
115 走査信号駆動回路、 116 表示信号駆動回路、
117 画素、118 外部配線、119 外部配線、 120 TFT
1 gate electrode, 2 auxiliary capacitance electrode, 3 gate insulating film, 4 semiconductor active film,
5 ohmic contact film, 6 drain electrode, 7 source electrode,
8 interlayer insulation film, 9 pixel contact hole,
10 part having auxiliary capacity, 11 transparent conductive film,
11a pixel electrode, 11b source electrode, 11c drain electrode,
14 gate terminal pad pattern, 18 source terminal pad pattern,
19 conductive film, 20 auxiliary capacity wiring, 21 gate wiring, 22 source wiring,
23 semiconductor layer, 24 pixel contact hole, 25 pixel reflective electrode,
26 TFT channel part, 27 Source electrode contact hole,
28 source terminal pad pattern, 29 gate
115 scanning signal driving circuit, 116 display signal driving circuit,
117 pixels, 118 external wiring, 119 external wiring, 120 TFT
Claims (8)
前記ゲート電極の上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成され、前記ゲート電極の対面に配置される半導体層と、
前記半導体層の上に形成された透明導電膜からなるソース電極及びドレイン電極と、
前記ドレイン電極から延設され、前記透明導電膜からなる画素電極と、
前記画素電極、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極の上に形成され、前記ソース電極まで到達するコンタクトホールを有する層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上に形成されたソース配線からなり、前記コンタクトホールを介して前記ソース電極と接続される前記ソース配線と、を備えるTFTアレイ基板。 A gate electrode provided on the substrate;
A gate insulating film formed on the gate electrode;
A semiconductor layer formed on the gate insulating film and disposed opposite to the gate electrode;
A source electrode and a drain electrode made of a transparent conductive film formed on the semiconductor layer;
A pixel electrode extending from the drain electrode and made of the transparent conductive film;
An interlayer insulating film formed on the pixel electrode, the source electrode, and the drain electrode and having a contact hole reaching the source electrode;
A TFT array substrate comprising: a source wiring formed on the interlayer insulating film; and the source wiring connected to the source electrode through the contact hole.
前記透明導電膜がコンタクトホールを介して前記端子パッドパターンに接続し、
前記ゲート配線と前記透明導電膜とが、前記端子パッドパターンを介して接続される請求項1、2、又は3に記載のTFTアレイ基板。 A gate wiring connected to the gate electrode is connected to a terminal pad pattern made of a conductive film in the same layer as the source wiring through a gate terminal contact hole.
The transparent conductive film is connected to the terminal pad pattern through a contact hole;
The TFT array substrate according to claim 1, wherein the gate wiring and the transparent conductive film are connected via the terminal pad pattern.
前記ゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極の対面に配置するように半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上に透明導電膜からなるソース電極、ドレイン電極、及び前記ドレイン電極から延設される画素電極を形成する工程と、
前記画素電極、前記ソース電極、及び前記ドレイン電極上に形成され、前記ソース電極まで到達するコンタクトホールを有する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上に、前記コンタクトホールを介して前記ソース電極と接続されるソース配線を形成する工程とを備えるTFTアレイ基板の製造方法。 Forming a gate electrode on the substrate;
Forming a gate insulating film on the gate electrode;
Forming a semiconductor layer on the gate insulating film so as to face the gate electrode;
Forming a source electrode made of a transparent conductive film on the semiconductor layer, a drain electrode, and a pixel electrode extending from the drain electrode;
Forming an interlayer insulating film formed on the pixel electrode, the source electrode, and the drain electrode, and having a contact hole reaching the source electrode;
Forming a source wiring connected to the source electrode through the contact hole on the interlayer insulating film.
前記ソース配線の下層に形成された前記透明導電膜が前記ソース配線と電気的に接続されている請求項6又は7に記載のTFTアレイ基板の製造方法。 In the step of forming the source electrode, the drain electrode, and the pixel electrode, the transparent conductive film is formed in a lower layer of the source wiring along a direction in which the source wiring is provided,
The manufacturing method of the TFT array substrate according to claim 6 or 7, wherein the transparent conductive film formed under the source wiring is electrically connected to the source wiring.
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