JP2013089971A - 保護膜溶液組成物、薄膜トランジスター表示板及び薄膜トランジスター表示板の製造方法 - Google Patents

保護膜溶液組成物、薄膜トランジスター表示板及び薄膜トランジスター表示板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】保護膜溶液組成物を提供すること。
【解決手段】下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む保護膜溶液組成物：


・・・化学式１
（式中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であり、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であり、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位、ｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す）。
【選択図】なし

Description

本発明は、保護膜溶液組成物、薄膜トランジスター表示板及び薄膜トランジスター表示板の製造方法に関する。
一般に、薄膜トランジスター表示板（Ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ａｒｒａｙ ｐａｎｅｌ）は、液晶表示装置や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などにおいて各画素を独立的に駆動するための回路基板として用いられる。薄膜トランジスター表示板には、走査信号を送信するゲート配線と、画像信号を送信するデータ配線とが形成されており、ゲート配線及びデータ配線と接続されている薄膜トランジスターと、薄膜トランジスターと接続されている画素電極などを備える。
薄膜トランジスターは、ゲート配線の一部であるゲート電極と、チャネルを形成する半導体層と、データ配線の一部であるソース電極及びドレイン電極を備える。薄膜トランジスターは、ゲート配線を介して送信される走査信号に基づいてデータ配線を介して送信される画像信号を画素電極に送信または遮断するスイッチング素子である。
半導体層として酸化物半導体を用い、且つ、低抵抗配線として銅などを用いる場合に、従来の酸化ケイ素または酸化窒素から形成された保護膜を用いる場合に薄膜トランジスター特性が得られなかったり配線表面が酸化したりするという問題がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、半導体層を酸化物半導体から形成し、且つ、銅などの低抵抗配線を用いる場合に上述した問題を改善することのできる保護膜溶液組成物、薄膜トランジスター表示板、薄膜トランジスター表示板の製造方法を提供することにある。
本発明の一実施形態に係る保護膜溶液組成物は、下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む。
・・・化学式１
式中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であり、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であり、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位、ｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す。
好ましくは、前記有機シロキサン樹脂は１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素及び不飽和炭化水素よりなる群から選ばれた少なくとも一つの置換基を含み、２００乃至４００個のシリコン原子を含む。
上記の化学式１中、Ｒ置換基はメチル基、ビニル基及びフェニル基よりなる群から選ばれる。
また、好ましくは、前記保護膜溶液組成物は、プロピレングリコールモノメチルエーテルまたはプロピレングリコールモノエチルアセテートを有する溶媒をさらに含む。
さらに、好ましくは、前記保護膜溶液組成物は、前記有機シロキサン樹脂が４ｗｔ％乃至２５ｗｔ％の含量にて含まれている。
さらに、好ましくは、上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの一つを含む。
さらに、好ましくは、前記有機シロキサン樹脂は、分子量が１００乃至１００００である。
本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板は、基板と、前記基板の上に位置するゲート線、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有するデータ線と、前記ゲート線、前記半導体層、前記データ線の上に位置し、下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む保護膜と、を備える。
・・・化学式１
式中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であり、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であり、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位、ｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す。
好ましくは、前記半導体層は、酸化物半導体から形成される。
また、好ましくは、前記ゲート線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成される。
さらに、好ましくは、前記データ線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成される。
さらに、好ましくは、前記薄膜トランジスター表示板は、前記保護膜の上に位置する画素電極をさらに備え、前記保護膜は接触孔を有し、前記接触孔を介して前記画素電極と前記ドレイン電極とが接続される。
さらに、好ましくは、上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基よりなる群から選ばれた置換基である。
さらに、好ましくは、前記有機シロキサン樹脂は、分子量が１００乃至１００００である。
さらに、好ましくは、前記薄膜トランジスター表示板は、前記基板の上に位置するゲート絶縁膜をさらに備える。
さらに、好ましくは、前記ゲート絶縁膜は、酸化ケイ素、窒化ケイ素及び酸窒化ケイ素のうちの少なくとも一つを含む。
本発明のさらに他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法は、基板の上にゲート線、半導体層、ソース電極及びデータ線を有する薄膜トランジスターを形成するステップと、前記基板の上に前記薄膜トランジスターを覆うように下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む溶液をコーティングして予備保護膜を形成するステップと、前記予備保護膜にマスクを用いて光を照射するステップと、前記予備保護膜を現像して接触孔を有する保護膜を形成するステップと、を含む。
・・・化学式１
式中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であり、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であり、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位、ｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す。
上記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む溶液は、プロピレングリコールモノメチルエーテル及び／またはプロピレングリコールモノエチルアセテートを含む。
上記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む溶液には、前記有機シロキサン樹脂が４ｗｔ％乃至２５ｗｔ％含有される。
上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの一つを含む。
前記有機シロキサン樹脂は、分子量が１００乃至１００００である。
前記半導体層は、酸化物半導体から形成する。
前記ゲート線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成される。
前記データ線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成される。
このように、本発明の一実施形態によれば、有機シロキサン樹脂を含む保護膜を用いると、銅などの低抵抗配線を用いながらも、配線の上部に別途のキャッピング膜を形成する必要がなく、半導体層として酸化物半導体を用いた場合にも優れた薄膜トランジスター特性を有することができる。
本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の１画素を示す配置図である。 図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。 本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの特性を示すグラフである。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態について詳述する。しかしながら、本発明はここで説明される実施形態に限定されるものではなく、他の形態に具体化可能である。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底且つ完全たるものになるように、そして当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供されるものである。
図中、層及び領域の厚さは、明確性を図るために誇張されている。また、層が他の層または基板の「上」にあると言及される場合に、それは他の層または基板の上に直接的に形成されてもいてもよく、これらの間に第３の層が介在されていてもよい。明細書全般に亘って同じ参照番号が付されている部分は、同じ構成要素であることを意味する。
本発明の実施形態に係る保護膜溶液組成物は、下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む。
・・・化学式１
ここで、上記の化学式１中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれたいずれか一つの置換基であってもよく、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であってもよい。前記有機シロキサン樹脂の個別的なｘ単位及びｙ単位は混合されていてもよく、隣り合う鎖のｙシロキサン単位に共有結合された隣り合う鎖のｘシロキサン単位の組み合わせが採用可能であるが、これに制限されない。なお、上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの一つを含んでいてもよい。上記の化学式１の波線は有機シロキサン樹脂のｘ単位またはｙ単位の酸素原子が水素原子、他のｘシロキサン単位または他のｙシロキサン単位との結合を示す。有機シロキサン樹脂のｘ単位またはｙ単位の酸素原子が他のｘシロキサン単位または他のｙシロキサン単位に結合されている場合、上記の化学式１中、有機シロキサン樹脂のｘ単位またはｙ単位の酸素原子は他のｘシロキサン単位または他のｙシロキサン単位のシリコン（Ｓｉ）原子に結合される。このため、上記の化学式１は複数のｘ単位または複数のｙ単位またはこれらの組み合わせが上下左右方向に発生するパターンを有していてもよい。
本実施形態に係る保護膜溶液組成物は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルアセテート、またはプロピレングリコールモノメチルアセテートを有する溶媒を含んでいてもよい。また、保護膜溶液組成物に含まれる溶媒は単独または２種以上を混合して用いてもよく、１００℃以下の沸点を有する溶媒を１２０℃乃至１６０℃の沸点を有する溶媒（高沸騰溶媒）と混合して用いてもよい。前記高沸騰溶媒は、膜構造物の形成に際して塗布、乾燥及び硬化が行われる温度よりも低い温度において揮発してボイド（Ｖｏｉｄ）を防ぎ、フィルムを低速乾燥させることにより膜構造物の平坦性を向上させる役割を果たす。このような溶媒の組み合わせとして、エタノール、２−プロパノール及び２−ブタノールよりなる群から選ばれる溶媒と、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルアセテート、メチルイソブチルケトン及びｎ−プロピルアセテートよりなる群から選ばれる溶媒とを混合して用いてもよい。
上記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂は、保護膜溶液組成物に約４ｗｔ％乃至約２５ｗｔ％の含量にて含まれてもよい。なお、有機シロキサン樹脂は、分子量が約１００乃至約１００００であってもよい。
本実施形態に係る保護膜溶液組成物は、約１ｗｔ％乃至約５ｗｔ％の含量を有する熱硬化剤をさらに含んでいてもよい。しかしながら、熱硬化剤は省略してもよい。
上記の化学式１は、下記の化学式２及び下記の化学式３で表わされる化合物Ａ及び化合物Ｂが加水分解反応によって重合されて形成される。化合物Ａは、メチルシロキサン（ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）、ビニルシロキサン（ｖｉｎｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）、テトラヒドロキシシロキサン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｘｙｓｉｌｏｘａｎｅ）がランダムに所定の割合にて存在する構造であり、化合物Ｂは、フェニルシロキサン（ｐｈｅｎｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）、ビニルシロキサン（ｖｉｎｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ）、テトラヒドロキシシロキサン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｘｙｓｉｌｏｘａｎｅ）がランダムに所定の割合にて存在する構造である。

化学式２ 化学式３
以下、本発明の実施形態に係る保護膜溶液組成物を用いて形成した保護膜を備える薄膜トランジスター表示板について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の１画素を示す配置図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ’線に沿って切り取って示す断面図である。
図１及び図２を参照すると、透明なガラスまたはプラスチックなどから作製された絶縁基板１１０の上に複数のゲート線１２１が形成されている。
ゲート線１２１はゲート信号を送信し、主として横方向に延びている。各ゲート線１２１はゲート線１２１から突き出た複数のゲート電極１２４を備える。
ゲート線１２１及びゲート電極１２４は、下部膜１２１ｐ、１２４ｐ及び上部膜１２１ｒ、１２４ｒを備える二重膜構造を有していてもよい。下部膜１２１ｐ、１２４ｐは、モリブデン（Ｍｏ）とモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、タンタル（Ｔａ）、タンタル合金、マンガン（Ｍｎ）、マンガン合金のうちから選ばれた一つから形成されてもよい。上部膜１２１ｒ、１２４ｒは、アルミニウム（Ａｌ）とアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀（Ａｇ）と銀合金など銀系の金属、銅（Ｃｕ）と銅合金など銅系の金属のうちから選ばれた一つから形成されてもよい。本実施形態においては、ゲート線１２１及びゲート電極１２４が二重膜構造に形成されるものと説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一膜または三重膜の構造に形成されてもよい。三重膜構造の場合、互いに物理的な性質が異なる膜が組み合わせられて形成されてもよい。
ゲート線１２１の上には、酸化ケイ素、窒化ケイ素または酸窒化ケイ素などの絶縁物質から作製されたゲート絶縁膜１４０が形成されている。
ゲート絶縁膜１４０の上には、酸化物半導体から作製された複数の半導体層１５１が形成されている。半導体層１５１は、主として縦方向に延び、ゲート電極１２４に向かって延出した複数の突出部１５４を備える。
半導体層１５１の上には、複数のソース電極１７３に接続された複数のデータ線１７１と複数のドレイン電極１７５とが形成されている。
データ線１７１はデータ信号を送信し、主として縦方向に延びてゲート線１２１と交差する。各データ線１７１はゲート電極１２４に向かって延びてＵ字状を有する複数のソース電極１７３と接続されている。
ドレイン電極１７５はデータ線１７１と分離されており、Ｕ字状のソース電極１７３の中央に向かって延びている。このようなソース電極１７３及びドレイン電極１７５の形状は単なる例示に過ぎず、種々に変形可能である。
データ線１７１、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５を備えるデータ配線層１７１、１７３、１７５もまた、下部膜１７１ｐ、１７３ｐ、１７５ｐ及び上部膜１７１ｒ、１７３ｒ、１７５ｒの二重膜構造を有する。下部膜１７１ｐ、１７３ｐ、１７５ｐは、モリブデン（Ｍｏ）とモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、タンタル（Ｔａ）、タンタル合金、マンガン（Ｍｎ）、マンガン合金のうちから選ばれた一つから形成されてもよく、上部膜１７１ｒ、１７３ｒ、１７５ｒは、アルミニウム（Ａｌ）とアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀（Ａｇ）と銀合金など銀系の金属、銅（Ｃｕ）と銅合金など銅系の金属のうちから選ばれた一つから形成されてもよい。
半導体層１５１の突出部１５４には、ソース電極１７３とドレイン電極１７５との間をはじめとして、データ線１７１及びドレイン電極１７５によって遮られずに露出された部分がある。半導体層１５１は、突出部１５４の露出された部分を除いて、データ線１７１、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５と実質的に同じ平面パターンを有する。
一つのゲート電極１２４、一つのソース電極１７３及び一つのドレイン電極１７５は半導体層１５１の突出部１５４と共に一つの薄膜トランジスター（ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ−ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）を形成し、薄膜トランジスタのチャネルはソース電極１７３とドレイン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。
データ線１７１、ドレイン電極１７５及び露出された半導体層の突出部１５４部分の上には保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１８０が形成されている。保護膜１８０は、下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む。
・・・化学式１
ここで、上記の化学式１中、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す。Ｒは、１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であってもよく、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であってもよい。なお、上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの一つを含んでいてもよい。
保護膜１８０には、ドレイン電極１７５の一部をそれぞれ露出させる複数の接触孔（ｃｏｎｔａｃｔ ｈｏｌｅ）１８５が形成されている。
本実施形態に係る薄膜トランジスター表示板においては、保護膜１８０とデータ配線層１７１、１７３、１７５との間に別途のキャッピング膜が形成されない。
保護膜１８０の上には、複数の画素電極（ｐｉｘｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１９１が形成されている。画素電極１９１は、接触孔１８５を介してドレイン電極１７５と物理的・電気的に接続されており、ドレイン電極１７５からデータ電圧が印加される。データ電圧の印加された画素電極１９１は、共通電圧（ｃｏｍｍｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ）が印加される共通電極（ｃｏｍｍｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）（図示せず）（対向表示板若しくは薄膜トランジスター表示板に形成されてもよい）と共に電場を生成することにより、両電極間の液晶層（図示せず）の液晶分子の方向を決める。画素電極１９１及び共通電極はキャパシタ［以下、「液晶キャパシタ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）」と称する。］を形成し、薄膜トランジスタがターンオフ（ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）された後にも印加された電圧を維持する。
画素電極１９１は維持電極線（図示せず）と重なり合ってストレージキャパシター（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）を形成してもよく、これにより液晶キャパシタの電圧維持能力を強化させることができる。
画素電極１９１は、ＩＴＯまたはＩＺＯなどの透明導電体から作製されてもよい。
以上、液晶表示装置の薄膜トランジスター表示板を例にとって説明したが、本実施形態は有機発光表示装置にも適用可能である。
図３乃至図１１は、本発明の他の実施形態に係る薄膜トランジスター表示板の製造方法を説明するために図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切り取って示す断面図である。
図３を参照すると、透明なガラスまたはプラスチックなどから作製された絶縁基板１１０の上にモリブデン（Ｍｏ）とモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、タンタル（Ｔａ）、タンタル合金、マンガン（Ｍｎ）、マンガン合金のうちの少なくとも一つを積層し、その上にアルミニウム（Ａｌ）とアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀（Ａｇ）と銀合金など銀系の金属、銅（Ｃｕ）と銅合金など銅系の金属のうちから選ばれた一つを積層して二重膜を形成した後にパターニングしてゲート電極１２４付きゲート線１２１を形成する。
その後、感光膜（図示せず）を積層してパターニングした後、パターニングされた感光膜（図示せず）をマスクとして下部膜１２１ｐ、１２４ｐ及び上部膜１２１ｒ、１２４ｒを一緒にエッチングする。このとき、エッチング液としては、下部膜１２１ｐ、１２４ｐ及び上部膜１２１ｒ、１２４ｒをいずれもエッチングできるものを用いることができる。
図４を参照すると、ゲート線１２１及びゲート電極１２４の上にゲート絶縁膜１４０、酸化物膜１５０、第１金属膜１７０ｐ及び第２金属膜１７０ｒを積層する。
酸化物膜１５０は、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、ガリウム（Ｇａ）及びハフニウム（Ｈｆ）のうちの少なくとも一つを含み、第１の金属膜１７０ｐは、モリブデン（Ｍｏ）とモリブデン合金などモリブデン系の金属、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、チタン（Ｔｉ）、チタン合金、タンタル（Ｔａ）、タンタル合金、マンガン（Ｍｎ）、マンガン合金のうちから選ばれた一つから形成し、第２の金属膜１７０ｒは、アルミニウム（Ａｌ）とアルミニウム合金などアルミニウム系の金属、銀（Ａｇ）と銀合金など銀系の金属、銅（Ｃｕ）と銅合金など銅系の金属のうちから選ばれた一つから形成することができる。
その上に感光膜（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）を形成した後にパターニングして第１の感光膜パターン５０を形成する。第１の感光膜パターン５０は、厚肉の第１の領域５０ａと、相対的に薄肉の第２の領域５０ｂと、を有する。第１の感光膜パターン５０の厚さ差は、マスクを用いて照射する光の量を調節したりリフロー方法を用いたりして形成することができる。光の量を調節する場合には、マスクにスリットパターンまたは格子パターンや半透明層が形成されていてもよい。薄肉の第２の領域５０ｂは、薄膜トランジスタのチャネル領域が形成される位置に対応する。
図５を参照すると、第１の感光膜パターン５０をマスクとして、第１の金属膜１７０ｐ及び第２の金属膜１７０ｒを両方ともエッチングできるエッチング液を用いて、第１の金属膜１７０ｐ及び第２の金属膜１７０ｒをエッチングする。ここで用いるエッチング液は、ゲート線１２１の下部膜１２１ｐ、１２４ｐ及び上部膜１２１ｒ、１２４ｒをエッチングするときに用いたエッチング液と同じエッチング液であってもよい。
図５に示すように、第１の金属膜１７０ｐ及び第２の金属膜１７０ｒをエッチングすると、第１の感光膜パターン５０によって覆われた第１の金属膜１７０ｐ及び第２の金属膜１７０ｒの側面もエッチング液によってエッチングされ、その結果、図５に示すように、第１の感光膜パターン５０が形成された領域Ａ、Ｂ、Ｃの内側に第１の金属膜１７０ｐ及び第２の金属膜１７０ｒの境界線が位置することになる。
このとき、第１の金属膜１７０ｐ及び第２の金属膜１７０ｒをエッチングするエッチング液は、ゲート絶縁膜１４０、酸化物膜１５０をエッチングしない。
加えて、第１の感光膜パターン５０をマスクとして酸化物膜１５０をエッチングする。
図６を参照すると、エッチバックにより、図５に示す薄肉の第２の部分５０ｂを除去する。このとき、第１の部分５０ａも一緒にエッチングされて幅及び高さが減り、図６の第２の感光膜パターン５１となる。第２の感光膜パターン５１は、図５に示す第１の感光膜パターン５０が形成されていた領域Ａ、Ｂ、Ｃに比べて狭い領域Ａ'、Ｂ'、Ｃ'に形成されている。
図７を参照すると、第２の感光膜パターン５１をマスクとして、エッチング液を用いて、第１の金属膜１７０ｐ及び第２の金属膜１７０ｒをエッチングする。ここで、第２の金属膜１７０ｒをウェットエッチングした後に、第１の金属膜１７０ｐはドライエッチングしてもよい。
このとき、第１の金属膜１７０ｐが分離されて二重膜のデータ線１７１ｐ、１７１ｒ、ソース電極１７３ｐ、１７３ｒ及びドレイン電極１７５ｐ、１７５ｒが形成される。また、酸化物膜１５０の上部面が露出されながら、薄膜トランジスタのチャネルを形成する突出部１５４を有する酸化物半導体層１５１が形成される。
このように厚さの異なる感光膜パターンを用いると、データ線１７１、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５の下部膜１７１ｐ、１７３ｐ、１７５ｐと同じ平面パターンを有する酸化物半導体層１５１、１５４が形成される。一方、酸化物半導体層１５１、１５４は、ドレイン電極１７５とソース電極１７３との間の露出された部分を除いて、データ線１７１、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５と実質的に同じ平面パターンを有する。
その後、図８を参照すると、アッシングにより感光膜パターンを除去する。
その後、図９を参照すると、下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂、プロピレングリコールモノメチルエーテルまたはプロピレングリコールモノエチルアセテートなどの溶媒、熱硬化剤を含む保護膜用溶液をゲート絶縁膜１４０、ソース電極１７３、ドレイン電極１７５、酸化物半導体層１５１の突出部１５４の上にコーティングして予備保護膜１８０ｐを形成する。
・・・化学式１
ここで、上記の化学式１中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であってもよく、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であってもよい。また、上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの一つを含んでいてもよい。上記の化学式１の波線は、有機シロキサン樹脂のｘ単位またはｙ単位の酸素原子が水素原子、他のｘシロキサン単位または他のｙシロキサン単位と結合されている場合を含む。有機シロキサン樹脂のｘ単位またはｙ単位の酸素原子が他のｘシロキサン単位または他のｙシロキサン単位に結合されている場合に、化学式１における有機シロキサン樹脂のｘ単位またはｙ単位の酸素原子は、他のｘシロキサン単位または他のｙシロキサン単位のシリコン（Ｓｉ）原子に結合する。このため、化学式１は、複数のｘ単位または複数のｙ単位またはこれらの組み合わせが上下左右方向に発生するパターンを有していてもよい。
前記保護膜用溶液のコーティングは、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップコーティング（ｄｉｐ ｃｏａｔｉｎｇ）、バーコーティング（ｂａｒ ｃｏａｔｉｎｇ）、スクリーンプリンティング（ｓｃｒｅｅｎ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、スライドコーティング（ｓｌｉｄｅ ｃｏａｔｉｎｇ）、ロールコーティング（ｒｏｌｌ ｃｏａｔｉｎｇ）、スプレーコーティング（ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇ）、スロットコーティング（ｓｌｏｔ ｃｏａｔｉｎｇ）、ディップ−ペン（ｄｉｐ−ｐｅｎ ｎａｎｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、インクジェット（ｉｎｋ ｊｅｔ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、ナノディスペンシング（ｎａｎｏ ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）のうちの一つの方法を用いて行うことができる。
図１０及び図１１を参照すると、予備保護膜１８０ｐの上に露出領域Ｅ及び遮断領域Ｂを有するマスクＭを配置し、紫外線などの光照射を行う。予備保護膜１８０ｐのうち接触孔１８５が形成される部分は光が遮断されて以降の現像過程において除去される。このため、接触孔１８５を有する保護膜１８０が形成される。次いで、熱処理により保護膜１８０を硬化させる。
従来の化学気相蒸着方法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ‐Ｖａｐｏｒ‐Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｔｉｏｎ；ＣＶＤ）を用いて保護膜１８０を形成する場合には、技術的な限界により、厚膜を形成することが困難であった。このため、膜を平坦化させるために別途の平坦化膜を形成することを余儀なくされていた。しかしながら、本実施形態のように保護膜１８０をコーティング方法を用いて溶液工程により形成すれば、一回の工程により厚肉で且つ平坦な保護膜１８０を形成することができる。このため、膜の平坦化のための別途の平坦化膜を形成する必要がない。
また、溶液工程により保護膜１８０を形成するので、既存のＣＶＤ方法によって酸化ケイ素を形成する過程で発生する酸素ガスが銅などを酸化させることを防ぐことができる。したがって、主配線層となるデータ線１７１、ソース電極１７３及びドレイン電極１７５の上部膜１７１ｑ、１７３ｑ、１７５ｑと保護膜１８０との間に別途のキャッピング膜を形成する必要がなくて工程が単純になる。
さらに、本発明の実施形態によれば、従来とは異なる保護膜物質を用いることにより、窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）から保護膜を形成するときに発生する水素（Ｈ２）が薄膜トランジスター特性に影響を及ぼすことを防ぐことができる。
次いで、インジウム−錫酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；ＩＴＯ）またはインジウム−亜鉛酸化物（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ；ＩＺＯ）などの透明導電体を積層し且つエッチングして、図２に示すように、ドレイン電極１７５と電気的に接触する画素電極１９１を形成する。
図１２は、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの特性を示すグラフである。具体的に、図１２は、上記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む保護膜を有する薄膜トランジスターにおけるゲート電圧Ｖｇｓによるドレイン電流値Ｉｄｓを示す。
図１２を参照すると、ゲート電圧Ｖｇｓによるドレイン電流値Ｉｄｓの変化により薄膜トランジスタの特性が現れることを確認することができる。
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに何ら限定されるものではなく、下記の特許請求の範囲において定義している本発明の基本概念を用いた当業者の種々の変形及び改良形態もまた本発明の権利範囲に属する。
５０…第１の感光膜パターン
５１…第２の感光膜パターン
１１０…基板
１２１…ゲート線
１５１…半導体層
１５４…半導体層の突出部
１７１…データ線
１７３…ソース電極
１７５…ドレイン電極
１８０…保護膜

Claims (22)

  1. 下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む保護膜溶液組成物：

    ・・・化学式１
    （式中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であり、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であり、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位、ｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す）。
  2. プロピレングリコールモノメチルエーテル及び／またはプロピレングリコールモノエチルアセテートを有する溶媒をさらに含む請求項１に記載の保護膜溶液組成物。
  3. 前記有機シロキサン樹脂が４ｗｔ％乃至２５ｗｔ％の含量にて含まれている請求項２に記載の保護膜溶液組成物。
  4. 上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの少なくとも一つの置換基を含む請求項３に記載の保護膜溶液組成物。
  5. 前記有機シロキサン樹脂は、分子量が１００乃至１００００である請求項４に記載の保護膜溶液組成物。
  6. 基板と、
    前記基板の上に位置するゲート線、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有するデータ線と、
    前記ゲート線、前記半導体層、前記データ線の上に位置し、下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む保護膜と、
    を備える薄膜トランジスター表示板：

    ・・・化学式１
    （式中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であり、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であり、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位、ｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す）。
  7. 前記半導体層は、酸化物半導体から形成されている請求項６に記載の薄膜トランジスター表示板。
  8. 前記ゲート線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成されている請求項７に記載の薄膜トランジスター表示板。
  9. 前記データ線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成されている請求項８に記載の薄膜トランジスター表示板。
  10. 前記保護膜の上に位置する画素電極をさらに備え、
    前記保護膜は接触孔を有し、前記接触孔を介して前記画素電極と前記ドレイン電極とが接続される請求項９に記載の薄膜トランジスター表示板。
  11. 上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの少なくとも一つを含む請求項１０に記載の薄膜トランジスター表示板。
  12. 前記有機シロキサン樹脂は、分子量が１００乃至１００００である請求項１１に記載の薄膜トランジスター表示板。
  13. 前記基板の上に位置するゲート絶縁膜をさらに備える請求項６に記載の薄膜トランジスター表示板。
  14. 前記ゲート絶縁膜は、酸化ケイ素、窒化ケイ素及び酸窒化ケイ素のうちの少なくとも一つを含む請求項１３に記載の薄膜トランジスター表示板。
  15. 基板の上にゲート線、半導体層、ソース電極及びデータ線を有する薄膜トランジスターを形成するステップと、
    前記基板の上に前記薄膜トランジスターを覆うように下記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む溶液をコーティングして予備保護膜を形成するステップと、
    前記予備保護膜にマスクを用いて光を照射するステップと、
    前記予備保護膜を現像して接触孔を有する保護膜を形成するステップと、
    を含む薄膜トランジスター表示板の製造方法：


    ・・・化学式１
    （式中、Ｒは１乃至２５個の炭素を有する飽和炭化水素または不飽和炭化水素から選ばれた少なくとも一つの置換基であり、ｘ、ｙはそれぞれ１乃至２００であり、各波線は水素原子、ｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示すか、あるいは、ｘシロキサン単位、ｙシロキサン単位またはこれらの組み合わせを含む他の有機シロキサン鎖のｘシロキサン単位またはｙシロキサン単位との結合を示す）。
  16. 上記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む溶液は、プロピレングリコールモノメチルエーテルまたはプロピレングリコールモノエチルアセテートの少なくとも１つを含む請求項１５に記載の薄膜トランジスター表示板の製造方法。
  17. 上記の化学式１で表わされる有機シロキサン樹脂を含む溶液には、前記有機シロキサン樹脂が４ｗｔ％乃至２５ｗｔ％含まれている請求項１６に記載の薄膜トランジスター表示板の製造方法。
  18. 上記の化学式１中、Ｒは、メチル基、ビニル基及びフェニル基のうちの一つを含む請求項１７に記載の薄膜トランジスター表示板の製造方法。
  19. 前記有機シロキサン樹脂は、分子量が１００乃至１００００である請求項１８に記載の薄膜トランジスター表示板の製造方法。
  20. 前記半導体層は、酸化物半導体から形成する請求項１５に記載の薄膜トランジスター表示板の製造方法。
  21. 前記ゲート線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成されている請求項２０に記載の薄膜トランジスター表示板の製造方法。
  22. 前記データ線は、チタン、タンタル及びモリブデンのうちの少なくとも一つを含む下部膜と、銅または銅合金を含む上部膜と、から形成されている請求項２１に記載の薄膜トランジスター表示板の製造方法。
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