JP3202342B2 - アレイ基板の製造方法 - Google Patents

アレイ基板の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示装置に用い
られるアレイ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、スイッチング素子として、非晶質
珪素(a−Si)膜を有する薄膜トランジスタ(以下、
TFTと称する)を用いた液晶表示装置が注目されてい
る。これは、絶縁基板としてガラス基板を用い、低温で
形成できるa−Si膜を用いてTFTアレイ素子を構成
することにより、大画面、高精彩、高画質かつ低コスト
のフラットパネルディスプレイを実現できることによ
る。
【0003】例えば、アクティブマトリックス型の液晶
表示装置に使用される、逆スタガー型のTFTを備えた
アレイ基板は、以下の工程で製造される。まず、ガラス
からなる絶縁基板上にモリブデン・リン合金膜を成膜
し、互いに平行に延びる多数のアドレス配線およびゲー
ト電極を形成する。続いて、ゲート電極上に、シリコン
酸化膜およびシリコン窒化膜の積層膜からなるゲート絶
縁膜を形成し、更に、ゲート絶縁膜上に半導体層として
のa−Si膜およびチャンネル保護膜としてのシリコン
窒化膜を順に堆積する。次に、a−Si膜およびチャン
ネル保護膜上に接触膜としてのn+ a−Si膜を形成
し、これをパターニングした後、ゲート絶縁膜上にIT
Oからなる透明画素電極を形成する。続いて、a−Si
膜上にソース電極およびドレイン電極を形成し、同時
に、アドレス配線と直交する方向に延びる互いに平行な
多数のデータ配線を形成する。最後に、TFT上部に、
シリコン窒化膜からなる保護膜を形成することのによ
り、絶縁基板上にアレイ素子が完成し、アレイ基板が製
造される。
【0004】上述したアレイ基板の製造においては、大
面積化および製造コストの低減を図るため、1枚の大型
のガラス基板上に、複数のアレイ素子を同時にパターン
形成し、その後、ガラス基板を複数に切断して複数のア
レイ基板を得る方法がとられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来、ガラス基板上に
複数のアレイ素子をパターン形成する際、これらのアレ
イ素子は、アドレス配線が同一の方向を向くように、例
えば、全てのアレイ素子のアドレス配線がガラス基板の
長手方向に一致するように形成される。しかしながら、
この場合、アドレス配線およびゲート電極形成後にゲー
ト絶縁膜を堆積した際、成膜時の熱(約430℃)によ
ってアドレス配線が収縮し、その結果、アドレス配線の
配列方向にガラス基板を上向きに反らすような大きな応
力が生じる。通常使用される1.1mm厚のガラス基板
においては、上記応力の影響は殆ど受けないが、軽量化
を図るために0.7mm厚程度の薄いガラス基板を用い
た場合、上記応力によりガラス基板がアドレス配線の配
列方向に最大5mm程度反ってしてしまう。この場合、
以後のフォトリソグラフィ工程において、正確な位置合
わせが困難となり、その結果、所望の性能を有するアレ
イ素子の製造ができない。
【0006】この発明は以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、熱による絶縁基板の反りを防止できア
レイ基板を高い精度で製造可能なアレイ基板の製造方法
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の製造方法は、互いに平行に延びた複数の
第1の配線と、上記第1の配線と絶縁膜を介してほぼ直
交する方向に延びた互いに平行な複数の第2の配線と、
上記第1および上記第2の配線の交差部近傍にそれぞれ
配置された複数のスイッチング素子と、上記スイッチン
グ素子にそれぞれ接続された複数の画素電極と、を有す
るアレイ素子を、 絶縁基板上に複数備えたアレイ基板の
製造方法において、 上記絶縁基板上に複数のアレイ素子
の第1の配線を形成する工程と、上記第1の配線を形成
した後、上記絶縁基板上に複数のアレイ素子の第2の配
線を形成する工程と、を備え、上記第1の配線を形成す
る工程において、少なくとも1つの上記アレイ素子を構
成する複数の第1の配線と、他のアレイ素子を構成する
複数の第1の配線とが、互いに交差する方向に延びるよ
うに上記第1の配線を形成することを特徴としている。
【0008】
【作用】従来のように絶縁基板上にパターン形成するす
べてのアレイ素子の第1の配線を同一方向に配列する
と、絶縁基板の反りの方向が殆ど一定であることに着目
し、少なくとも1つのアレイ素子の第1の配線が他のア
レイ素子の第1の配線と交差する方向へ延びるように、
各アレイ素子を形成する。これにより、成膜時の熱によ
って第1の配線が収縮した場合でも、絶縁基板に作用す
る応力を複数の方向に分散させることができ、その結
果、絶縁基板の反りを防ぐことができる。また、アレイ
素子を上記のように形成することにより、以後の電極形
成工程においても、絶縁基板に作用する応力が分散され
て過大な応力の発生を防止でき、良好な効果を得られ
た。
【0009】
【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について詳細に説明する。図1および図2は、本実施例
に係る製造方法によって製造されるアレイ基板の1つの
アレイ素子を部分的に示している。このアレイ基板は、
アクティブマトリック型液晶表示装置に用いられるもの
であり、以下、アレイ基板の構成を概略的に説明する。
【0010】図1ないし図3に示すように、アレイ基板
は、ガラスからなる絶縁基板10と、絶縁基板上にパタ
ーン形成された複数のアレイ素子とで構成されている。
各アレイ素子は、絶縁基板10の上面にマトリックス状
に形成された多数の画素電極18と、画素電極に沿って
互いに平行に延びる多数の第2の配線としてのデータ配
線20と、データ配線と直交する方向に沿って互いに平
行に延びる多数の第1の配線としてのアドレス配線21
と、を有している。各画素電極18は、スイッチング素
子としての、チャンネル保護膜34を備えた逆スタガー
型のTFT24を介してデータ配線20およびアドレス
配線21に接続されている。各TFT24は、データ配
線20と一体に形成されたドレイン電極26と、アドレ
ス配線21と一体に形成されたゲート電極27と、画素
電極18に接続されたソース電極28と、を有してい
る。
【0011】次に、アレイ基板の詳細な構成を、アレイ
基板の製造工程に従って説明する。図1ないし図3に示
すように、まず、寸法650 mm ×500 mmのガラスからな
る矩形の絶縁基板10に、スパッタ法によりモリブデン
・タンタル(Mo−Ta)膜を300nm堆積した後、
フォトリソグラフィーおよびドライエッチングにより、
複数個のアレイ素子のアドレス配線21およびゲート電
極27をパターン形成する。実施例においては、対角寸
法8インチのアレイ素子6個分をパターン形成してお
り、これらのアレイ素子は以下のように配置する。
【0012】図3において、アレイ素子を左上からA、
B、C、D、E、Fとすると、アレイ素子A、C、D、
Fについてはこれらのアドレス配線21が絶縁基板10
の長手方向、つまり、X方向に延びるように、また、ア
レイ素子B、Eについてはこれらのアドレス配線21が
絶縁基板10の横方向、つまり、Y方向に延びるよう
に、それぞれ配列する。これにより、中央の2つのアレ
イ素子B、Eのアドレス配線21は、他のアレイ素子
A、C、D、Fのアドレス配線21と直交する方向に延
びている。
【0013】次に、絶縁基板10の温度を430℃に保
持した状態で、熱化学蒸着法(以下、化学蒸着(chemic
al vapor deposition )をCVDと称する)によりゲー
ト電極27を覆うようにシリコン酸化膜30aを350
nm堆積する。その後、CVD装置から絶縁基板10を
取り出した際の絶縁基板の反りは、最大で1mm以下で
あり、以後の搬送およびフォトリソグラフィー工程では
問題とならなかった。
【0014】次に、プラズマCVD法により、シリコン
酸化膜30a上に、シリコン窒化膜30bを50nm、
非晶質シリコン膜からなる半導体層32を50nm、お
よびシリコン窒化膜からなるチャンネル保護膜34を2
00nmづつ連続的に堆積する。続いて、チャンネル保
護膜34をパターニングした後、半導体層32およびチ
ャンネル保護膜34上にn+a−Si膜からなる接触膜
36をプラズマCVD法により50nm堆積する。更
に、半導体層32、接触膜36からなる積層膜をドライ
エッチング法によりエッチングしてパターニングする。
その後、シリコン酸化膜30a上にITOを100nm
堆積し、パターニングすることにより透明画素電極18
を形成する。
【0015】次に、スパッタ法により接触膜36上にモ
リブデン、アルミニウムの2層膜を450nm堆積し、
パターニングすることによりデータ配線20、ドレイン
電極26およびソース電極28を形成する。この際、ア
レイ素子A、C、D、Fについては、データ配線20が
絶縁基板10のY方向に延びるように、また、アレイ素
子B、Eについては、データ配線20が絶縁基板10の
X方向へ延びるようにパターニングを行なう。最後に、
シリコン窒化膜からなる保護膜38を形成する。
【0016】以上の工程により、それぞれ逆スタガー型
のTFT24を有する6個のアレイ素子A、B、C、
D、E、Fが絶縁基板10上に形成され、アレイ基板が
完成する。なお、上記のように製造されたアレイ基板
は、各アレイ素子毎に切断され分割された後に液晶表示
装置の製造に使用される。
【0017】上述した製造方法によれば、絶縁基板10
上に6個のアレイ素子をパターン形成する際、アレイ素
子A、C、D、Fのアドレス配線21が、アレイ素子
B、Eのアドレス配線21と直交する方向へ延びるよう
に、これらのアドレス配線を形成している。そのため、
アドレス配線形成後の熱処理によってアドレス配線が収
縮した場合でも、絶縁基板10に生じる応力がX方向と
Y方向とに分散し、絶縁基板の反りを防止することがで
きる。従って、フォトリソグラフィー工程における位置
決め精度の低下、搬送工程における支障等をきたすこと
がなく、液晶表示装置用のアレイ基板を高い精度で製造
することができる。
【0018】なお、この発明は上述した実施例に限定さ
れることなく、この発明の範囲内で種々変更可能であ
る。例えば、上記実施例においては、6個の内の2つの
アレイ素子のアドレス配線を他のアレイ素子のアドレス
配線と直交する方向へ配列する構成としたが、これに限
らず、少なくとも1つのアレイ素子のアドレス配線
のアレイ素子のアドレス配線と交差する方向へ配列され
ていれば、絶縁基板に作用する応力を緩和でき、絶縁基
板の反りを低減する効果を得ることができる。
【0019】また、絶縁基板上に形成するアレイ素子の
大きさ、数等は必要に応じて種々変更可能であるととも
に、大きさの異なる複数個のアレイ素子を絶縁基板上に
形成するようにしてもよい。例えば、図4に示すよう
に、寸法650 mm ×500 mmのガラスからなる矩形の絶縁
基板10の一主面上に、対角寸法20インチの1つのア
レイ素子Aと、対角寸法10インチの2つのアレイ素子
B、Cを形成してもよい。この場合、アレイ素子Aのア
ドレス配線21は絶縁基板10のY方向へ延びるよう
に、また、アレイ素子B、Cのアドレス配線21は絶縁
基板のX方向へ延びるように、それれぞれパターン形成
される。このように大きさ、形状の異なる複数のアレイ
素子を同一の絶縁基板上に形成する場合においても、少
なくとも1つのアレイ素子のアドレス配線の延出方向を
他のアレイ素子のアドレス配線の延出方向と交差する方
向に設定することにより、絶縁基板に生じる応力を緩和
し反りの発生を防止することができる。
【0020】更に、本発明は、チャンネル保護膜を備え
た逆スタガー型のTFTに限らず、チャンネル保護膜を
持たないチャンネルエッチ型のTFT、あるいは正スタ
ガー型のTFT等、他のスイッチング素子を備えたアレ
イ基板の製造にも適用することができる。
【0021】また、上記実施例においては、第1の配線
としてアドレス配線を有するアレイ素子を示したが、本
発明は、データ配線がアドレス配線よりも基板に隣接し
て位置して第1の配線を構成するアレイ基板の製造にも
適用することができる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、熱による絶縁基板の反りを防止できアレイ基板を高
い精度で製造し得るアレイ基板の製造方法を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アクティブマトリック型液晶装置に用いられる
アレイ基板の一部を示す平面図。
【図2】上記アレイ基板の断面図。
【図3】この発明の実施例に係る製造方法によりアドレ
ス配線が形成されたアレイ基板を示す平面図。
【図4】この発明の他の実施例に係る製造方法によりア
ドレス配線が形成されたアレイ基板を示す平面図。
【符号の説明】
10…絶縁基板、18…透明画素電極、20…データ配
線、21…アドレス配線、24…薄膜トランジスタ、2
6…ドレイン電極、27…ゲート電極、28…ソース電
極、A、B、C、D、E、F…アレイ素子。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G02F 1/1343 G02F 1/13 101

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに平行に延びた複数の第1の配線と、
    上記第1の配線と絶縁膜を介してほぼ直交する方向に延
    びた互いに平行な複数の第2の配線と、上記第1および
    上記第2の配線の交差部近傍にそれぞれ配置された複数
    スイッチング素子と、上記スイッチング素子にそれぞ
    れ接続された複数の画素電極と、を有するアレイ素子
    を、 絶縁基板上に複数備えたアレイ基板の製造方法におい
    て、 上記絶縁基板上に複数のアレイ素子の第1の配線を形成
    する工程と、上記第1の配線を形成した後、上記絶縁基
    板上に複数のアレイ素子の第2の配線を形成する工程
    と、を備え、上記第1の配線を形成する工程において、
    少なくとも1つの上記アレイ素子を構成する複数の第1
    の配線と、他のアレイ素子を構成する複数の第1の配線
    とが、互いに交差する方向に延びるように上記第1の配
    線を形成することを特徴とするアレイ基板の製造方法。
  2. 【請求項2】上記絶縁基板としてガラスを用いることを
    特徴とする請求項1に記載のアレイ基板の製造方法。
  3. 【請求項3】上記第1の配線は上記スイッチング素子の
    ゲート電極を含んでいることを特徴とする請求項1に記
    載のアレイ基板の製造方法。
  4. 【請求項4】上記スイッチング素子は、半導体層として
    非晶質珪素膜を有する薄膜トランジスタであることを特
    徴とする請求項1に記載のアレイ基板の製造方法。
  5. 【請求項5】上記第1の配線の形成工程に続いて、上記
    絶縁膜を化学蒸着法により堆積した後、上記第2の配線
    を形成することを特徴とする請求項1に記載のアレイ基
    板の製造方法。
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JP2006210890A (ja) * 2004-12-27 2006-08-10 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置の作製方法
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