JP4399217B2 - Manufacturing method of TFT array substrate - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下TFTと記す)をスイッチング素子として搭載したアクティブマトリックス型TFTアレイ基板の製造方法及びこの製造方法によって製造されたTFTアレイ基板を用いた液晶表示装置(Liquid Crystal Display:以下LCDと記す)に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an active matrix TFT array substrate on which a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is mounted as a switching element, and a liquid crystal display device (Liquid Crystal) using the TFT array substrate manufactured by this manufacturing method. Display: hereinafter referred to as LCD).
近年、液晶を用いた電気光学素子のディスプレイヘの応用が盛んに進められている。特に、携帯性、省スペース、高表示品位という特徴をもつTFT−LCDは、ノート型パーソナルコンピュータやモニター、テレビ等の表示装置として広く実用化されている。TFT−LCDは、一般にTFTをアレイ状に配置形成したTFTアレイ基板と、共通電極が形成されたカラーフィルタ付きの対向電極基板の間に液晶が配置されたものである。透過型液晶表示装置の場合、上記二枚の基板の外側に偏光板が設置され、さらに背面にバックライトが設置された構成となっている。 In recent years, electro-optical elements using liquid crystals have been actively applied to displays. In particular, TFT-LCDs having features such as portability, space saving, and high display quality have been widely put into practical use as display devices for notebook personal computers, monitors, televisions, and the like. A TFT-LCD generally has a liquid crystal disposed between a TFT array substrate having TFTs arranged in an array and a counter electrode substrate with a color filter on which a common electrode is formed. In the case of a transmissive liquid crystal display device, a polarizing plate is installed outside the two substrates, and a backlight is installed on the back.
ガラス等の絶縁性基板上に金属薄膜または絶縁膜を成膜して、これを写真製版とエッチングによってパターニングする工程を繰り返し行うTFTアレイ基板の製造においては、下層膜(絶縁膜)上に形成される配線や電極の密着力は、その下層膜の状態や形状に大きく影響を受ける。例えば下層膜表面にパーティクルや油脂、前工程での残渣等の汚染物質が付着していた場合、透明導電性膜(ITO)の密着力が低下することはよく知られている(特許文献1及び特許文献2)。特に、下層膜に段差のある箇所においては密着カの低下が生じやすく、配線や電極のパターニング加工時に使用するエッチング液やエッチングガスが下層との界面に染み込み、断線不良となり歩留りを低下させるという問題があった。このような断線不良を回避するために、従来、配線や電極となる金属薄膜または透明導電性膜を成膜する前に、その被成膜面に超音波洗浄やブラシ洗浄等を単独または組み合わせた洗浄を実施しているが、これらの方法では効果が十分でないことや、下層膜に機械的なダメージを及ぼし、製品の信頼性低下の原因となることがあった。 In the manufacture of a TFT array substrate in which a metal thin film or an insulating film is formed on an insulating substrate such as glass and the process of patterning this by photolithography and etching is repeated, it is formed on a lower layer film (insulating film). The adhesion force between the wiring and the electrode is greatly influenced by the state and shape of the lower layer film. For example, when contaminants such as particles, fats and oils, residues in the previous process are attached to the surface of the lower layer film, it is well known that the adhesion of the transparent conductive film (ITO) is reduced (Patent Document 1 and Patent Document 2). In particular, there is a problem that the adhesion strength is likely to decrease at a stepped portion of the lower layer film, and the etching solution or etching gas used during patterning processing of wiring and electrodes permeates the interface with the lower layer, resulting in disconnection failure and lowering the yield. was there. In order to avoid such a disconnection defect, conventionally, before forming a metal thin film or a transparent conductive film to be a wiring or an electrode, ultrasonic cleaning, brush cleaning, or the like is individually or combined on the film formation surface. Although cleaning is carried out, these methods are not effective enough, and mechanical damage is caused to the lower layer film, which may cause a decrease in product reliability.
基板の被成膜面の汚染に起因する透明導電膜(ITO)の密着力不足を解消するための洗浄方法として、例えば特許文献1では、カラーフィルタ基板の洗浄方法において、洗浄液を用いた第1の洗浄工程の後に、大気圧下で放電したプラズマに前記基板を曝露する第2の洗浄工程を行うことにより、第1の洗浄工程において使用した洗浄液もしくはリンス液の残渣を除去する方法が提案されている。また、特許文献2では、カラーフィルタの製造方法において、第1に紫外線を照射した後、第2にブラシを具備し、かつ処理液にアルカリおよび/または水を使用した槽にて洗浄し、第3に超音波発振装置を具備し、かつ処理液にアルカリおよび/または水を使用した槽にて洗浄し、第4に純水シャワーで基板をリンスし、エアーナイフにより液切り乾燥する方法が提示されている。
しかしながら、従来の洗浄方法では基板表面の汚染物質を完全に除去することはできず、特に下層膜に段差のある部分の断線を防止することが困難であった。また、従来、有機系汚染物質を除去するための洗浄液や洗浄方法については多く提案されているが、未だ下層膜(絶縁膜)と配線や電極との密着力不足を十分に解消できていないことから、密着力不足の原因となる表面汚染物質を詳細に分析し、その分析結果に基づいて新たな洗浄方法を見出すことが求められていた。 However, the conventional cleaning method cannot completely remove contaminants on the substrate surface, and it has been difficult to prevent disconnection of a portion having a step in the lower layer film. Also, many cleaning solutions and cleaning methods for removing organic pollutants have been proposed in the past, but the lack of adhesion between the lower layer film (insulating film) and the wiring and electrodes has not been resolved sufficiently. Therefore, it has been demanded to analyze in detail the surface contaminants that cause insufficient adhesion, and to find a new cleaning method based on the analysis result.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、液晶表示装置用のTFTアレイ基板の製造において、基板の被成膜面の汚染に起因する配線や電極の密着力不足を解消し、断線不良を低減することが可能なTFTアレイ基板の製造方法を得るものである。さらに、この製造方法によって製造されたTFTアレイ基板を用いることにより、表示品位に優れた信頼性の高い液晶表示装置を高い歩留まりで得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in manufacturing a TFT array substrate for a liquid crystal display device, insufficient adhesion of wiring and electrodes due to contamination of a deposition surface of the substrate. A TFT array substrate manufacturing method capable of eliminating the disconnection failure and eliminating the disconnection failure is obtained. Furthermore, by using a TFT array substrate manufactured by this manufacturing method, a highly reliable liquid crystal display device with excellent display quality can be obtained with a high yield.
本発明に係わるTFTアレイ基板の製造方法は、絶縁性基板上に複数本形成されそれぞれゲート電極を有するゲート配線、ゲート配線と交差するよう複数本形成されそれぞれソース電極を有するソース配線、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層とソース電極及びドレイン電極よりなる薄膜トランジスタ、ドレイン電極と電気的に接続された画素電極を備えたTFTアレイ基板の製造方法であって、ゲート配線を形成する第1の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第1の洗浄工程、ソース配線及びドレイン電極を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程及び画素電極を形成する透明導電性膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第3の洗浄工程を含み、これら第1、第2及び第3の洗浄工程のうち少なくとも一つの洗浄工程において、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド)を含む溶液を用いて被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行うものである。 The manufacturing method of the TFT array substrate according to the present invention includes a plurality of gate wirings formed on an insulating substrate and each having a gate electrode, a plurality of gate wirings formed so as to intersect the gate wiring, each having a source electrode, A method of manufacturing a TFT array substrate comprising a thin film transistor composed of a semiconductor layer and a source electrode and a drain electrode, and a pixel electrode electrically connected to the drain electrode, the gate wiring being formed. The first cleaning step performed on the film formation surface before forming the first metal thin film, the film formation before forming the second metal thin film for forming the source wiring and the drain electrode Including a second cleaning step performed on the surface and a third cleaning step performed on the deposition surface before forming the transparent conductive film for forming the pixel electrode. 1, at least one washing step of the second and third cleaning step, contaminants comprising fluorine reaction products adhering to the film-forming surface by using a solution containing TMAH (tetramethylammonium hydroxide) The removal process to remove is performed.
また、本発明に係わる別のTFTアレイ基板の製造方法は、絶縁性基板上に複数本形成されそれぞれゲート電極を有するゲート配線、ゲート配線と交差するよう複数本形成されそれぞれソース電極を有するソース配線、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層とソース電極及びドレイン電極よりなる薄膜トランジスタ、ドレイン電極と電気的に接続された画素電極を備えたTFTアレイ基板の製造方法であって、ゲート配線を形成する第1の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第1の洗浄工程、ソース配線及びドレイン電極を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程及び画素電極を形成する透明導電性膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第3の洗浄工程を含み、これら第1、第2及び第3の洗浄工程のうち少なくとも一つの洗浄工程において、オゾン溶解水を用いて前記被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行うものである。 In addition, another TFT array substrate manufacturing method according to the present invention includes a plurality of gate wirings formed on an insulating substrate, each having a gate electrode, and a plurality of source wirings each having a source electrode formed so as to intersect the gate wiring. A TFT array substrate comprising a semiconductor layer provided on a gate electrode via a gate insulating film, a thin film transistor comprising a source electrode and a drain electrode, and a pixel electrode electrically connected to the drain electrode, Before the first metal thin film for forming the gate wiring is formed, the first cleaning process is performed on the film formation surface, and before the second metal thin film for forming the source wiring and the drain electrode is formed. A second cleaning step that is performed on the deposition surface, and a third cleaning step that is performed on the deposition surface before the transparent conductive film that forms the pixel electrode is deposited. A removal process for removing contaminants including fluorine-based reaction products attached to the film formation surface using ozone-dissolved water in at least one of the first, second, and third cleaning steps. Is to do.
また、本発明に係わるさらに別のTFTアレイ基板の製造方法は、絶縁性基板上に複数本形成されそれぞれゲート電極を有するゲート配線、ゲート配線と交差するよう複数本形成されそれぞれソース電極を有するソース配線、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層とソース電極及びドレイン電極よりなる薄膜トランジスタ、ドレイン電極と電気的に接続された画素電極を備えたTFTアレイ基板の製造方法であって、ゲート配線を形成する第1の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第1の洗浄工程、ソース配線及びドレイン電極を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程及び画素電極を形成する透明導電性膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第3の洗浄工程を含み、これら第1、第2及び第3の洗浄工程のうち少なくとも一つの洗浄工程において、オゾンガスを用いて前記被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行うものである。 Further, another TFT array substrate manufacturing method according to the present invention includes a plurality of gate wirings formed on an insulating substrate each having a gate electrode, and a plurality of source wirings each having a source electrode formed so as to intersect the gate wiring. A method for manufacturing a TFT array substrate comprising a wiring, a semiconductor layer provided on a gate electrode through a gate insulating film, a thin film transistor comprising a source electrode and a drain electrode, and a pixel electrode electrically connected to the drain electrode. Before the first metal thin film for forming the gate wiring is formed, the first cleaning process is performed on the deposition surface, before the second metal thin film for forming the source wiring and the drain electrode is formed. A second cleaning step performed on the film formation surface and a third cleaning process performed on the film formation surface before forming the transparent conductive film for forming the pixel electrode. And at least one of the first, second, and third cleaning steps, a removal process for removing contaminants including fluorine-based reaction products attached to the film formation surface using ozone gas Is to do.
本発明のTFTアレイ基板の製造方法は、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド)を含む溶液、またはオゾン溶解水、またはオゾンガスを用いて基板の被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行うことにより、TFTアレイ基板の下層膜(絶縁膜)とその上に形成された配線や電極との密着力が向上し、断線不良を低減することが可能である。 The manufacturing method of the TFT array substrate of the present invention includes a solution containing TMAH (tetramethylammonium hydroxide), ozone-dissolved water, or a fluorine-containing reaction product attached to the film-forming surface of the substrate using ozone gas. By performing the removal process for removing the substance, the adhesion between the lower layer film (insulating film) of the TFT array substrate and the wirings and electrodes formed thereon can be improved, and disconnection defects can be reduced.
また、本発明により製造される液晶表示装置では、TFTアレイ基板の被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行うことにより、TFTアレイ基板の下層膜(絶縁膜)とその上に形成された配線や電極との密着力が向上し、断線不良を低減することが可能であり、このため、表示品位に優れた信頼性の高い液晶表示装置を高い歩留まりで製造することが可能となる。 In the liquid crystal display device produced by the present invention, by performing the removal process for removing contaminants comprising fluorine reaction products adhering to the film-forming surface of the TFT array board, the lower film of the TFT array substrate It is possible to improve the adhesion between the (insulating film) and the wiring or electrode formed thereon, and to reduce the disconnection failure. For this reason, a highly reliable liquid crystal display device with excellent display quality can be obtained. It becomes possible to manufacture with a yield.
以下に、本発明を実施するための最良の形態である実施の形態1〜実施の形態4について述べる。まず、実施の形態1〜実施の形態4において製造される液晶表示装置用TFTアレイ基板の構造について図1を用いて説明する。図1は、実施の形態1〜実施の形態4において製造されるTFTアレイ基板のTFT部近傍を示す断面図、図2はTFTアレイ基板の1画素を示す平面図である。図1及び図2において、ガラス基板等の透明絶縁性基板1上には、それぞれゲート電極2を有する複数本のゲート配線3及び補助容量電極4が第1の金属薄膜により形成されている。また、ゲート電極2、ゲート配線3及び補助容量電極4上には、第1の絶縁膜からなるゲート絶縁膜5が形成されている。
Embodiments 1 to 4 which are the best modes for carrying out the present invention will be described below. First, the structure of the TFT array substrate for a liquid crystal display device manufactured in the first to fourth embodiments will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the vicinity of a TFT portion of a TFT array substrate manufactured in the first to fourth embodiments, and FIG. 2 is a plan view showing one pixel of the TFT array substrate. 1 and 2, on a transparent insulating substrate 1 such as a glass substrate, a plurality of
ゲート電極2上には、ゲート絶縁膜5を介してアモルファスシリコン膜からなる半導体能動層6、n+アモルファスシリコン膜からなるオーミックコンタクト層7が形成され、さらにその上部には第2の金属薄膜からなるソース電極8、ソース配線9及びドレイン電極10が形成され、TFTのチャネル部(半導体活性層該当部)11を形成している。なお、それぞれにソース電極8を有する複数本のソース配線9は、ゲート配線3と交差するよう形成されている。さらに、第2の絶縁膜からなるパッシベーション膜12が形成され、このパッシベーション膜12にはドレイン電極10表面まで貫通する画素ドレイン電極コンタクトホール13が形成されている。透明導電性膜からなる画素電極14は、画素ドレイン電極コンタクトホ−ル13を介して下層のドレイン電極10と電気的にコンタクトしている。以上のように構成されたTFTアレイ基板と、透明電極及びカラーフィルタ等を有する対向電極基板(図示せず)の間に液晶が配置され、液晶表示装置が完成する。
A semiconductor
本発明者らは、上記のように構成されたTFTアレイ基板において、配線や電極の断線不良を生じさせる下層膜との密着力低下の原因について考察を試みた。その結果、従来、基板表面に付着する汚染物質としてはC(炭素)やCH(炭化水素)系を主成分とする有機物質がよく知られているが、本発明者らによる下層膜(被成膜面)の表面分析の結果からはC(炭素)、S(硫黄)、F(弗素)等の元素が検出され、前記有機物質の他にこれらを成分とする表面の汚染が密着力不良の原因となっていることが明らかとなった。これらの汚染は、TFTアレイ基板の製造を行う場所、すなわちクリーンルームからの環境汚染、あるいは前工程で使用したレジスト成分やこれらの変質物の残渣によってもたらされていると考えられる。 The inventors of the present invention have attempted to consider the cause of a decrease in adhesion with a lower layer film that causes a wire or electrode disconnection failure in the TFT array substrate configured as described above. As a result, organic substances mainly composed of C (carbon) or CH (hydrocarbon) are well known as contaminants adhering to the surface of the substrate. From the results of surface analysis of the film surface, elements such as C (carbon), S (sulfur), and F (fluorine) are detected. It became clear that it was the cause. It is considered that these contaminations are caused by the environmental contamination from the place where the TFT array substrate is manufactured, that is, the clean room, or the residue of the resist components and their alterations used in the previous process.
さらに、例えば弗素を含むガスを用いたドライエッチング処理を行った場合に、エッチング飛散元素と弗素との反応生成物である弗素系反応生成物、例えばシリコン弗化物やメタル弗化物などが基板に再付着し、これらが前述の密着力低下や電気的導通の阻害物質となっていることも新たに本発明者らの検討によって明らかになった(従来、有機系汚染物質を除去する洗浄溶液や洗浄方法はいくつも提案されているが、弗素系反応生成物を除去するための洗浄方法について言及されたものはなかった)。 Further, for example, when a dry etching process using a gas containing fluorine is performed, a fluorine-based reaction product, for example, a silicon fluoride or a metal fluoride, which is a reaction product of an etching scattering element and fluorine is re-applied to the substrate. It has also been clarified by the present inventors that these adherent substances are substances that inhibit the aforementioned adhesion reduction and electrical continuity (conventional cleaning solutions and cleaning agents that remove organic pollutants). Several methods have been proposed, but none of the cleaning methods have been mentioned for removing fluorine-based reaction products).
また、これら汚染物質の量はごくわずかではあっても、段差部のような形状があるとその部分に集中するため、特に段差部での断線不良を生じやすいことがわかった。例えば図3に示すように、ゲート電極2及びドレイン電極10には、それぞれパターンによる段差部15、16が存在し、それらの上層にはそれぞれゲート絶縁膜5、パッシベーション膜12が形成されている。このような箇所においては、それらの絶縁膜5、12とそれらの上層に形成されるドレイン電極10や画素電極14との密着力の低下が生じやすく、断線不良18、19が生じる原因となっていた。
Further, it was found that even if the amount of these contaminants is very small, if there is a shape such as a stepped portion, it concentrates on that portion, so that disconnection failure is particularly likely to occur at the stepped portion. For example, as shown in FIG. 3, the gate electrode 2 and the
そこで、以下に説明する実施の形態1〜実施の形態4では、液晶表示装置用TFTアレイ基板の製造において、基板の被成膜面に付着したシリコン弗化物またはメタル弗化物等の弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を備えたことを特徴としている。具体的には、ゲート電極2及びゲート配線3を形成する第1の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第1の洗浄工程、ソース電極8、ソース配線9及びドレイン電極10を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程及び画素電極14を形成する透明導電性膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第3の洗浄工程のうち少なくとも一つの洗浄工程において、弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を備えたものである。なお、弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理において、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド)を含む溶液、オゾン溶解水またはオゾンガスを用いたものである。
Therefore, in the first to fourth embodiments described below, in the manufacture of a TFT array substrate for a liquid crystal display device, a fluorine-based reaction product such as silicon fluoride or metal fluoride adhered to the film formation surface of the substrate. It is characterized by having a removal process for removing contaminants including substances. Specifically, the first cleaning step performed on the deposition surface before forming the first metal thin film for forming the gate electrode 2 and the
実施の形態1.
以下に、本発明の実施の形態1によるTFTアレイ基板の製造方法について図4を用いて説明する。本実施の形態によるTFTアレイ基板の製造方法は、図4に示すように(A)〜(E)の5つのステップから構成され、5回の写真製版を含むものである。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a manufacturing method of the TFT array substrate according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The manufacturing method of the TFT array substrate according to the present embodiment is composed of five steps (A) to (E) as shown in FIG. 4, and includes five photolithography processes.
(A)第1のステップ
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板1を純水または熱硫酸を用いて洗浄し(第1の洗浄工程、図4(a))、この透明絶縁性基板1上に第1の金属薄膜を成膜する(図4(b))。続いて、第1回目の写真製版により第1の金属薄膜をパターニングしてゲート電極2、ゲート配線3及び補助容量電極4を形成する(図4(c))。第1の金属薄膜としては、電気的比抵抗の低いAl、Ti、Cr、Cu、Nb、Mo、Ta、Wまたはこれらを主成分とする合金を用い、この中でも特に比抵抗の低いAl、Cr、Moまたはこれらを主成分とする合金を用いるのが好ましい。本実施の形態ではCrを公知のArガスを用いたスパッタリング法で200nmの厚さに成膜した。その後、公知の硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸を含む溶液を用いてエッチングし(図4(d))、レジストパターンを除去してゲート電極2、ゲート配線3及び補助容量電極4を形成した(図4(e))。
(A) First Step First, the transparent insulating substrate 1 such as a glass substrate is cleaned using pure water or hot sulfuric acid (first cleaning step, FIG. 4A). First, a first metal thin film is formed (FIG. 4B). Subsequently, the first metal thin film is patterned by the first photoengraving to form the gate electrode 2, the
(B)第2のステップ
上記基板を純水洗浄した後(図4(f))、SiNからなる第1の絶縁膜であるゲート絶縁膜5とアモルファスシリコンからなる半導体能動層6と不純物を添加したn+型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層7とを順次成膜する(図4(g))。続いて、第2回目の写真製版により半導体能動層6とオーミックコンタクト層7とを、薄膜トランジスタを形成する部分とこのあとのプロセスで形成されるソース電極8、ソース配線9及びドレイン電極10のパターンよりも大きくかつ連続した形状にパターニングする(図4(h))。本実施の形態では、化学的気相成膜(CVD)法を用いてゲート絶縁膜5として窒化シリコン膜(SiN)を400nm、半導体能動層6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層7としてリン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の厚さに順次成膜した。
(B) Second step After the substrate is cleaned with pure water (FIG. 4 (f)), a gate insulating film 5 which is a first insulating film made of SiN, a semiconductor
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層6とオーミックコンタクト層7をエッチングする(図4(i))。さらに、レジストパターンを除去してトランジスタ形成用半導体パターン(半導体能動層6、オ−ミックコンタクト層7)を形成した(図4(j))。ここまでの工程によって、透明絶縁性基板1の表面は、第1の絶縁膜であるSiNからなるゲート絶縁膜5と、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層7が形成されている。また、下層のゲート電極2、ゲート配線3及び補助容量電極4のパターンによる段差部15が形成されている。
Thereafter, the semiconductor
(C)第3のステップ
次に、第2の洗浄工程において上記基板の被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行う。本実施の形態では弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理において、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド)を含む溶液を用い、続いて純水で洗浄を行い、水切り後、清浄なエアーで乾燥させた(第2の洗浄工程、図4(k))。TMAHを用いた洗浄としては、TMAH溶液を入れた洗浄槽に基板を浸漬させる方法またはシャワー方式を用いることができる。本実施の形態では液温23℃に設定した2.4%の濃度のTMAH溶液を用いシャワー方式で洗浄を実施した。
(C) Third Step Next, in the second cleaning process, a removal process is performed to remove contaminants including fluorine-based reaction products attached to the film formation surface of the substrate. In this embodiment, in the removal treatment for removing contaminants including fluorine-based reaction products, a solution containing TMAH (tetramethylammonium hydroxide) is used, followed by washing with pure water, draining, and clean air. (Second cleaning step, FIG. 4 (k)). As the cleaning using TMAH, a method of immersing a substrate in a cleaning tank containing a TMAH solution or a shower method can be used. In the present embodiment, cleaning was performed by a shower method using a TMAH solution having a concentration of 2.4% set at a liquid temperature of 23 ° C.
続いて、前記第2の洗浄工程にて洗浄された被成膜面に第2の金属薄膜を成膜し(図4(l))、第3回目の写真製版によりパターニングしてソース電極8、ソース配線9及びドレイン電極10を形成する(図4(m))。第2の金属薄膜としては、電気的比抵抗の低いAl、Ti、Cr、Cu、Nb、Mo、Ta、Wまたはこれらを主成分とする合金を用いることができる。特に抵抗の低いAl、Cuを用いる場合には、下層のオーミックコンタクト層7との拡散により良好な電気的コンタクト特性を得ることが難しいので、Ti、Cr、Nb、Mo、Ta、Wまたはこれらの合金をバリア層として下層に形成した少なくとも2層以上の積層膜とするのが好ましい。本実施の形態では、Crを公知のArガスを用いたスパッタリング法で200nmの厚さに成膜した。その後、公知の硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸を含む溶液を用いてエッチングし(図4(n))、さらに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ソース電極8及びドレイン電極10間のオーミックコンタクト層を除去する(図4(o))。続いてレジストパターンを除去してソース電極8、ソース配線9、ドレイン電極10及びTFTのチャネル部11を形成する(図4(p))。
Subsequently, a second metal thin film is formed on the film formation surface cleaned in the second cleaning step (FIG. 4 (l)), and patterned by the third photoengraving to form the
(D)第4のステップ
上記基板を純水洗浄した後(図4(q))、第2の絶縁膜を成膜して、パッシベーション膜12を形成する(図4(r))。続いて第4回目の写真製版により、少なくとも第2の金属薄膜のうちドレイン電極10表面まで貫通するコンタクトホールと、第1の金属薄膜のゲート配線端子表面まで貫通するコンタクトホールと、第2の金属薄膜のソース配線端子表面まで貫通するコンタクトホールを同時に形成する(図4(s))。本実施の形態では、化学的気相成膜(CVD)法を用い、第2の絶縁膜として窒化シリコン膜(SiN)を300nmの厚さに成膜した。
(D) Fourth Step After the substrate is washed with pure water (FIG. 4 (q)), a second insulating film is formed to form a passivation film 12 (FIG. 4 (r)). Subsequently, by a fourth photoengraving, at least a contact hole penetrating to the surface of the
その後、公知の弗素系ガスを用いたドライエッチング法でエッチングし(図4(t))、レジストパターンを除去して画素ドレイン電極コンタクトホール13、ゲート端子部コンタクトホール(図示せず)及びソース端子部コンタクトホール(図示せず)を形成する(図4(u))。この時、前記コンタクトホール開口部の面積は通常数μm2から数十μm2と小さいために、ドライエッチングプロセスを通じてエッチングされるSiやレジスト成分と弗素ガスとが結合した弗化化合物が開口部の金属薄膜表面に再付着する場合がある。この場合は、弗素系ガスに酸素ガスを混合してドライエッチングを行うか、あるいは前記ドライエッチング完了後に、酸素ガスを用いたドライエッチングすなわち酸素プラズマ処理を行うことが好ましい。
Thereafter, etching is performed by a dry etching method using a known fluorine-based gas (FIG. 4 (t)), the resist pattern is removed, the pixel drain
(E)第5のステップ
次に、第3の洗浄工程において上記基板の被成膜面を純水洗浄した後(図4(v))、透明導電性膜を成膜する(図4(w))。続いて第5回目の写真製版により、画素ドレイン電極コンタクトホール13を介して下層のドレイン電極10と電気的に接続される画素電極14と、下層ゲート端子部及び下層ソース端子部と上記コンタクトホールを介して電気的に接続される端子パッドパターンを形成する(図4(x))。本実施の形態では、透明導電性膜として酸化インジウム(In2O3)と酸化スズ(SnO2)とを混合したITO膜を公知のArガスを用いたスパッタリング法で100nmの厚さに成膜した。その後、公知の塩酸と硝酸を含む溶液を用いてエッチングし(図4(y))、レジストパターンを除去して画素電極14、ゲート端子パッド及びソース端子パッド(図示せず)を形成する(図4(z))。
(E) Fifth Step Next, in the third cleaning step, the deposition surface of the substrate is cleaned with pure water (FIG. 4 (v)), and then a transparent conductive film is formed (FIG. 4 (w) )). Subsequently, by the fifth photolithography, the
以上の5つのステップ(A)〜(E)を含む製造方法により、本実施の形態におけるTFTアレイ基板が完成する。なお、本実施の形態では、図4(j)のレジスト除去と、図4(k)のTMAH溶液による洗浄工程を分離して実施したが、レジスト除去用のレジスト剥灘液処理槽に続けてTMAH溶液洗浄槽を接続した構成の処理装置を用いることにより、レジスト除去プロセスとTMAH溶液洗浄プロセスを連続して一つの工程で行うことが可能となる。このような装置構成及び処理方法によれば、工程の簡略化が図られ生産能力が向上する。 The TFT array substrate in the present embodiment is completed by the manufacturing method including the above five steps (A) to (E). In this embodiment, the resist removal shown in FIG. 4 (j) and the cleaning step using the TMAH solution shown in FIG. 4 (k) are performed separately. By using a processing apparatus having a configuration in which a TMAH solution cleaning tank is connected, the resist removal process and the TMAH solution cleaning process can be performed continuously in one step. According to such an apparatus configuration and processing method, the process can be simplified and the production capacity can be improved.
本実施の形態の比較例として、第2の金属薄膜の成膜前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程において、TMAH溶液を用いずに、従来の純水のみの洗浄を実施してTFTアレイ基板を完成させ断線不良数の比較を行った。その結果、本実施の形態において製造したTFTアレイ基板は、比較例のTFTアレイ基板に比べて、ソース配線9とドレイン電極10の段差部16における断線不良19(図3参照)の発生数を平均して約6割低減することができた。
As a comparative example of the present embodiment, in the second cleaning step performed on the deposition surface before the second metal thin film is formed, conventional pure water only is cleaned without using the TMAH solution. The TFT array substrate was completed and the number of disconnection defects was compared. As a result, the TFT array substrate manufactured in this embodiment has an average number of occurrences of disconnection defects 19 (see FIG. 3) in the
このように、本発明の実施の形態1では、上記のような5つのステップ(A)〜(E)を含み5回の写真製版が行われるTFTアレイ基板の製造において、ソース電極8、ソース配線9及びドレイン電極10を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程にて、被成膜面に付着したシリコン弗化物またはメタル弗化物等の弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理としてTMAH溶液を用いた洗浄を行ったので、下層膜(ゲート絶縁膜5)と第2の金属薄膜(Cr)との密着力が向上し、下層膜と第2の金属薄膜からなる電極または配線との密着力不足に起因する断線不良を低減することができた。これにより、表示品位に優れた信頼性の高い液晶表示装置を高い歩留まりで製造することが可能となった。
As described above, in the first embodiment of the present invention, in manufacturing the TFT array substrate including the above five steps (A) to (E) and performing the photoengraving five times, the
実施の形態2.
本発明の実施の形態2による液晶表示装置用TFTアレイ基板の製造方法について図5及び図6を用いて説明する。本実施の形態によるTFTアレイ基板の製造方法は、図5に示すように(A)〜(D)の4つのステップから構成され、4回の写真製版を含むものである。
Embodiment 2. FIG.
A method for manufacturing a TFT array substrate for a liquid crystal display device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. The manufacturing method of the TFT array substrate according to the present embodiment is composed of four steps (A) to (D) as shown in FIG. 5, and includes four times of photoengraving.
(A)第1のステップ
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板1を純水または熱硫酸を用いて洗浄し(第1の洗浄工程、図5(a))、この透明絶縁性基板1上に第1の金属薄膜を成膜する(図5(b))。続いて、第1回目の写真製版により第1の金属薄膜をパターニングしてゲート電極2、ゲート配線3及び補助容量電極4を形成する(図5(c))。第1の金属薄膜としては、電気的比抵抗の低いAl、Ti、Cr、Cu、Nb、Mo、Ta、Wまたはこれらを主成分とする合金を用い、この中でも特に比抵抗の低いAl、Cr、Moまたはこれらを主成分とする合金を用いるのが好ましい。本実施の形態ではCrを公知のArガスを用いたスパッタリング法で200nmの厚さに成膜した。その後、公知の硝酸セリウムアンモニウムと過塩素酸を含む溶液を用いてエッチングし(図5(d))、レジストパターンを除去してゲート電極2、ゲート配線3及び補助容量電極4を形成した(図5(e))。
(A) First Step First, the transparent insulating substrate 1 such as a glass substrate is cleaned using pure water or hot sulfuric acid (first cleaning step, FIG. 5A). First, a first metal thin film is formed (FIG. 5B). Subsequently, the gate electrode 2 by the first metal thin film by a first photolithography and patterned to form a
(B)第2のステップ
上記基板を純水洗浄した後(図5(f))、窒化シリコン膜(SiN)からなる第1の絶縁膜であるゲート絶縁膜5とアモルファスシリコンからなる半導体能動層6と不純物を添加したn+型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層7とを順次成膜する(図5(g))。本実施の形態では、化学的気相成膜(CVD)法を用いてゲート絶縁膜5として窒化シリコン膜を400nm、半導体能動層6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層7としてリン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の厚さに順次成膜した。
(B) Second Step After cleaning the substrate with pure water (FIG. 5 (f)), a gate insulating film 5 as a first insulating film made of a silicon nitride film (SiN) and a semiconductor active layer made of
続いて、第2の洗浄工程において上記基板の被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行う。本実施の形態では弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理において、TMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド)を含む溶液を用い、続いて純水で洗浄を行い、水切り後、清浄なエアーで乾燥させた(第2の洗浄工程、図5(h))。TMAHを用いた洗浄としては、TMAH溶液を入れた洗浄槽に基板を浸漬させる方法またはシャワー方式を用いることができる。本実施の形態では液温23℃に設定した2.4%の濃度のTMAH溶液を用いシャワー方式で洗浄を実施した。 Subsequently, in the second cleaning process, a removal process is performed to remove contaminants including the fluorine-based reaction product attached to the film formation surface of the substrate. In this embodiment, in the removal treatment for removing contaminants including fluorine-based reaction products, a solution containing TMAH (tetramethylammonium hydroxide) is used, followed by washing with pure water, draining, and clean air. (2nd washing | cleaning process, FIG.5 (h)). As the cleaning using TMAH, a method of immersing a substrate in a cleaning tank containing a TMAH solution or a shower method can be used. In the present embodiment, cleaning was performed by a shower method using a TMAH solution having a concentration of 2.4% set at a liquid temperature of 23 ° C.
次に、前記第2の洗浄工程にて洗浄された被成膜面に第2の金属薄膜としてCrを公知のArガスを用いたスパッタリング法で200nmの厚さに成膜する(図5(i))。その後、第2回目の写真製版によりTFT部半導体膜、ソース配線、ドレイン電極ならびにTFTのチャネル部を形成するためのレジストパターンを形成する(図5(j))。第2回目の写真製版により形成するレジストパターンの好適な例として、本実施の形態ではまず図6(a)に示すように、ノボラック樹脂系のポジ型レジストをスピンコータにより約1.6μmの厚さに塗布し120℃で約90秒のプリベークを行った後、TFT部半導体膜(半導体能動層6、オーミックコンタクト層7)、ソース配線9、ドレイン電極10のパターンを形成するためのレジストパターン17を形成する1回目の露光を行う。さらに続けてTFTのソース電極8及びチャネル部11を形成するためのレジストパターンの第1部分17bを形成するための2回目の露光を行う。レジストパターン17の第1部分17bはレジストを完全に除去するのではなく、薄い膜厚で残存させるように、2回目の露光は1回目の露光に対して約40%の露光量でハーフ露光を行った。
Next, Cr is deposited to a thickness of 200 nm as a second metal thin film on the deposition target surface cleaned in the second cleaning step by a sputtering method using a known Ar gas (FIG. 5 (i)). )). Thereafter, a resist pattern for forming the TFT portion semiconductor film, the source wiring, the drain electrode, and the TFT channel portion is formed by the second photolithography (FIG. 5J). As a suitable example of the resist pattern formed by the second photolithography, in this embodiment, as shown in FIG. 6A, a novolak resin-based positive resist is first formed to a thickness of about 1.6 μm by a spin coater. And a pre-bake at 120 ° C. for about 90 seconds, and then a resist
上記のような二段階露光を行い有機アルカリ系の現像液で現像を行った後、120℃で約180秒のポストベークを行い、図6(b)に示すようにTFTのチャネル形成の第1部分17bと、この第1部分よりも厚く前記ゲート電極パターン2の上部に位置する第2部分17a、さらにこの第2部分よりも厚い第3部分17cの少なくとも3つ以上の異なる膜厚を有するレジストパターン17を形成する。本実施の形態では、第1部分17bの膜厚が約0.4μm、第2部分17aの膜厚が約1.4μm、第3部分17cの膜厚が約1.6μmとなるようにレジストパターン17を形成した。
After the two-stage exposure as described above and development with an organic alkaline developer, post-baking is performed at 120 ° C. for about 180 seconds. As shown in FIG. Resist having at least three or more different film thicknesses including a
なお、本実施の形態では二段階露光を行ったが、例えば第1部分17bの透過量が約40%になるようなハーフトーンパターンマスクを用いた一括露光によって異なる膜厚を有するレジストパターンを形成することもできる。ハーフトーンパターンマスクは、露光に用いる波長領域(通常350nm〜450nm)の光の透過量を40%程度に減じるフィルター膜を第1部分17bに位置するパターン部に形成するか、またはスリット形状のパターンとして光回析現象を利用して形成することができる。このようなハーフトーンパターンマスクを用いた場合は、1回の露光で図6(b)に示すレジストパターン17a、17b、17cが一括形成できるのでプロセスを簡略化することが可能となる。
In this embodiment, the two-step exposure is performed. For example, resist patterns having different film thicknesses are formed by batch exposure using a halftone pattern mask in which the transmission amount of the
次に、公知の硝酸セリウムアンモニウム及び過塩素酸を含む溶液を用いてCrからなる第2の金属薄膜に対して第1回目のエッチングを行う(図5(k))。さらに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アモルファスシリコンからなる半導体膜と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をエッチングしてTFT部半導体膜(半導体能動層6、オーミックコンタクト層7)、ソース配線9及びドレイン電極10を形成する(図5(l))。次に公知の酸素プラズマを用いたレジストアッシングにより、レジストパターンの第1部分17bを除去するとともに第2部分17a、第3部分17cを残存させるようにレジストパターンをエッチングし、図6(c)に示すようなレジストパターン17を形成する(図5(m))。
Next, a first etching is performed on the second metal thin film made of Cr using a known solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid (FIG. 5 (k)). Furthermore, a semiconductor film made of amorphous silicon and an ohmic contact film made of n + amorphous silicon are etched using a known dry etching method using a fluorine-based gas to obtain a TFT portion semiconductor film (semiconductor
次に、公知の硝酸セリウムアンモニウム及び過塩素酸を含む溶液を用いて除去されたレジストパターンの第1部分に位置する第2の金属薄膜に対して2回目のエッチングを行う(図5(n))。さらに、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オーミックコンタクト層を除去した後(図5(o))、レジストパターンを除去してソース電極8、ソース配線9、ドレイン電極10及びTFTのチャネル部11を形成する(図5(p))。
Next, a second etching is performed on the second metal thin film located in the first portion of the resist pattern removed using a known solution containing cerium ammonium nitrate and perchloric acid (FIG. 5 (n)). ). Further, after removing the ohmic contact layer by using a dry etching method using a known fluorine-based gas (FIG. 5 (o)), the resist pattern is removed, and the
(C)第3のステップ
上記基板を純水洗浄した後(図5(q))、第2の絶縁膜を成膜して、パッシベーション膜12を形成する(図5(r))。続いて第3回目の写真製版により、少なくとも第2の金属薄膜のうちドレイン電極10表面まで貫通するコンタクトホールと、第1の金属薄膜のゲート配線端子表面まで貫通するコンタクトホールと、第2の金属薄膜のソース配線端子表面まで貫通するコンタクトホールを同時に形成する(図5(s))。本実施の形態では、化学的気相成膜(CVD)法を用い、第2の絶縁膜として窒化シリコン膜(SiN)を300nmの厚さに成膜した。
(C) Third Step After the substrate is cleaned with pure water (FIG. 5 (q)), a second insulating film is formed to form a passivation film 12 (FIG. 5 (r)). Subsequently, by a third photoengraving, at least a contact hole that penetrates to the surface of the
その後、公知の弗素系ガスを用いたドライエッチング法でエッチングし(図5(t))、レジストパターンを除去して画素ドレイン電極コンタクトホール13、ゲート端子部コンタクトホール(図示せず)及びソース端子部コンタクトホール(図示せず)を形成する(図5(u))。この時、前記コンタクトホール開口部の面積は通常数μm2から数10μm2と小さいために、ドライエッチングプロセスを通じてエッチングされるSiやレジスト成分と弗素ガスとが結合した弗化化合物が開口部の金属薄膜表面に再付着する場合がある。この場合は、弗素系ガスに酸素ガスを混合してドライエッチングを行うか、あるいは前記ドライエッチング完了後に、酸素ガスを用いたドライエッチングすなわち酸素プラズマ処理を行うことが好ましい。
Thereafter, etching is performed by a dry etching method using a known fluorine-based gas (FIG. 5 (t)), the resist pattern is removed, the pixel drain
(D)第4のステップ
上記基板を第3の洗浄工程にて純水洗浄した後(図5(v))、透明導電性膜を成膜する(図5(w))。続いて第4回目の写真製版により、画素ドレイン電極コンタクトホール13を介して下層のドレイン電極10と電気的に接続される画素電極14と、下層ゲート端子部及び下層ソース端子部と上記コンタクトホールを介して電気的に接続される端子パッドパターンを形成する(図5(x))。本実施の形態では、透明導電性膜として酸化インジウム(In2O3)と酸化スズ(SnO2)とを混合したITO膜を公知のArガスを用いたスパッタリング法で100nmの厚さに成膜した。その後、公知の塩酸と硝酸を含む溶液を用いてエッチングし(図5(y))、レジストパターンを除去して画素電極14、ゲート端子パッド及びソース端子パッド(図示せず)を形成する(図5(z))。
(D) Fourth Step After the substrate is cleaned with pure water in the third cleaning step (FIG. 5 (v)), a transparent conductive film is formed (FIG. 5 (w)). Subsequently, by the fourth photoengraving, the
以上の4つのステップ(A)〜(D)を含む製造方法により、本実施の形態におけるTFTアレイ基板が完成する。本実施の形態では、上記実施の形態1に比べて写真製版の回数を1回少なくすることができるので生産能力が向上する。本実施の形態によって得られたTFTアレイ基板は、第2の金属薄膜に対して第1回目と第2回目の合計2回のウェットエッチング処理を行うために断線不良に対して厳しい条件となるにもかかわらず、その発生率を低く抑えることができた。 The TFT array substrate in the present embodiment is completed by the manufacturing method including the above four steps (A) to (D). In the present embodiment, the number of times of photoengraving can be reduced by one as compared with the first embodiment, so that the production capacity is improved. The TFT array substrate obtained by this embodiment is subjected to severe conditions against disconnection defects because the wet etching process is performed twice in total for the first time and the second time for the second metal thin film. Nevertheless, the occurrence rate could be kept low.
本実施の形態の比較例として、第2の金属薄膜の成膜前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程において、TMAH溶液を用いずに、従来の純水のみの洗浄を実施してTFTアレイ基板を完成させ断線不良数の比較を行った。その結果、本実施の形態において製造したTFTアレイ基板は、比較例のTFTアレイ基板に比べて、ソース配線9とドレイン電極10の段差部16における断線不良19(図3参照)の発生数を平均して約6割低減することができた。
As a comparative example of the present embodiment, in the second cleaning step performed on the deposition surface before the second metal thin film is formed, conventional pure water only is cleaned without using the TMAH solution. The TFT array substrate was completed and the number of disconnection defects was compared. As a result, the TFT array substrate manufactured in this embodiment has an average number of occurrences of disconnection defects 19 (see FIG. 3) in the
このように、本発明の実施の形態2では、上記のような4つのステップ(A)〜(D)を含み4回の写真製版が行われるTFTアレイ基板の製造において、ソース電極8、ソース配線9及びドレイン電極10を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程にて、被成膜面に付着したシリコン弗化物またはメタル弗化物等の弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理としてTMAH溶液を用いた洗浄を行ったので、下層膜(ゲート絶縁膜5)と第2の金属薄膜(Cr)との密着力が向上し、下層膜と第2の金属薄膜からなる電極または配線との密着力不足に起因する断線不良を低減することができた。これにより、表示品位に優れた信頼性の高い液晶表示装置を高い歩留まりで製造することが可能となった。
As described above, in the second embodiment of the present invention, in manufacturing a TFT array substrate including the four steps (A) to (D) as described above and performing photoengraving four times, the
なお、上記実施の形態1及び実施の形態2において、第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程において使用するTMAH溶液の濃度を2.4%としたが、TMAH溶液の濃度はこれに限定されることはない。実際には0.1%〜3.0%の濃度の範囲で実施することが好ましく、断線不良の発生率の推移を確認しながら任意の値に決定すればよい。特に下層の第1の金属薄膜として耐アルカリ薬液性に乏しいAl系合金を用いた場合は、洗浄時の溶液しみ込みによる腐食を防止するために、低濃度のTMAH溶液を使用するのが好ましい。例えば、第1の金属薄膜としてAlに10wt%以下のNdを添加したAlNd合金を用いた場合、0.1%〜1.5%のTMAH溶液を用いて洗浄を実施すると、溶液のしみ込みによるAlNd合金の腐食を発生させることなく、第2の金属薄膜の断線不良低減において良好な結果を得た。 In the first embodiment and the second embodiment, the concentration of the TMAH solution used in the second cleaning process performed on the deposition surface before the second metal thin film is formed is 2.4. However, the concentration of the TMAH solution is not limited to this. Actually, it is preferably carried out in the concentration range of 0.1% to 3.0%, and may be determined to an arbitrary value while confirming the transition of the occurrence rate of disconnection failure. In particular, when an Al-based alloy having poor alkali chemical resistance is used as the lower first metal thin film, it is preferable to use a low-concentration TMAH solution in order to prevent corrosion due to solution penetration during cleaning. For example, when an AlNd alloy in which 10 wt% or less of Nd is added to Al is used as the first metal thin film, cleaning is performed using a 0.1% to 1.5% TMAH solution. Good results were obtained in reducing the disconnection failure of the second metal thin film without causing corrosion of the AlNd alloy.
実施の形態3.
上記実施の形態1及び実施の形態2では、第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程(図4(k)及び図5(h))において、弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理としてTMAH溶液を用いた洗浄を行ったが、本実施の形態では、TMAH溶液の代わりにオゾン溶解水またはオゾンガスを用いた洗浄を行う例について説明する。なお、その他の工程については上記実施の形態1または実施の形態2と同様であるので、ここでは説明を省略する。
In the first embodiment and the second embodiment, the second cleaning step (FIG. 4 (k) and FIG. 5 (h)) is performed on the film formation surface before forming the second metal thin film. In this embodiment, cleaning using a TMAH solution is performed as a removal process for removing contaminants including a fluorine-based reaction product. In this embodiment, cleaning using ozone-dissolved water or ozone gas is performed instead of the TMAH solution. An example will be described. Other steps are the same as those in the first embodiment or the second embodiment, and the description thereof is omitted here.
本実施の形態では、図4(j)または図5(g)までの工程を完了した後、第2の洗浄工程としてオゾンを約5mg/リットル含むオゾン溶解水をシャワーノズルより基板に噴出し、シャワー方式の湿潤オゾン洗浄を10秒間〜80秒間行った。続いて純水で洗浄し、水切り、エアー乾燥を行った。オゾン溶解水は公知のオゾン発生装置とオゾン溶解装置を用いて作製した。その後は、実施の形態1及び実施の形態2で詳しく記述したとおりに図4(1)または図5(i)以降の工程を実施して本実施の形態によるTFTアレイ基板が完成した。 In the present embodiment, after completing the steps up to FIG. 4J or FIG. 5G, ozone-dissolved water containing about 5 mg / liter of ozone is ejected from the shower nozzle onto the substrate as the second cleaning step. Shower-type wet ozone cleaning was performed for 10 seconds to 80 seconds. Subsequently, it was washed with pure water, drained and air-dried. The ozone-dissolved water was prepared using a known ozone generator and ozone dissolver. Thereafter, as described in detail in the first and second embodiments, the steps after FIG. 4 (1) or FIG. 5 (i) were performed to complete the TFT array substrate according to the present embodiment.
本実施の形態によって得られたTFTアレイ基板においては、段差部15におけるソース配線9の断線不良はほとんど発生せず、きわめて良好な結果が得られた。なお、本実施の形態ではオゾン溶解水の濃度を5mg/リットルとしたが、オゾン溶解水の濃度はこれに限定されるものではない。ただし、本発明の効果を充分に得るためには、少なくとも0.1mg/リットル以上のオゾンを含む溶解水であることが好ましい。
In the TFT array substrate obtained by this embodiment, the disconnection failure of the source wiring 9 in the
また、上記のような湿潤オゾン洗浄は、下層に形成されている第1の金属薄膜としてCrを用いた場合は問題を生じないが、例えば、Al、Al系合金、あるいはMo、Mo系合金のように酸に対する耐性が乏しい金属を用いた場合には、強い酸化カを有するオゾン溶解水の洗浄において腐食断線を生じる恐れがある。このような場合には、オゾン溶解水を基板に直接接触させるのではなく、オゾンガスを含む気体中に基板を入れ、水蒸気を接触させて洗浄処理を行うことが好ましい。例えば、第1の金属薄膜として10wt%以下のNdを添加したAl合金を用いた場合、及び15wt%以下のNbを添加したMo合金を用いた場合についての洗浄方法について以下に説明する。 In addition, the wet ozone cleaning as described above does not cause a problem when Cr is used as the first metal thin film formed in the lower layer. For example, Al, Al alloy, Mo, Mo alloy In the case where a metal having poor resistance to acid is used as described above, there is a possibility that corrosion disconnection may occur in cleaning of ozone-dissolved water having strong oxide. In such a case, it is preferable that the ozone-dissolved water is not brought into direct contact with the substrate, but the substrate is placed in a gas containing ozone gas and the cleaning process is performed by bringing water vapor into contact therewith. For example, a cleaning method in the case where an Al alloy added with 10 wt% or less of Nd is used as the first metal thin film and a Mo alloy added with 15 wt% or less of Nb will be described below.
これらの基板を第2の洗浄工程においてオゾンガス雰囲気に入れ、加熱して蒸気化させた純水をノズルから基板に噴霧してオゾンガス洗浄処理を実施する。その後は上記実施の形態1及び実施の形態2と同様の工程を実施してTFTアレイ基板を完成させた。この方法によれば、AlNd及びMoNbからなる第1の金属薄膜に腐食が発生することなく、また段差部15における第2の金属薄膜の断線不良18もほとんど発生しないという良好な結果が得られた。なお、本実施の形態ではオゾンガス雰囲気として、オゾンガスを1リットル/min〜5リットル/minの流量で供給し、蒸気噴霧時間は約60秒間としたが、処理条件はこれに限定されることはなく、第1の金属薄膜を腐食させない範囲で任意に決定することができる。またオゾンガス洗浄時に例えば水素ガスやアルコールのような還元性物質を混合させてもよい。この場合は、Al系合金やMo系合金の酸化腐食を防止する効果が得られるのでさらに好ましい。
These substrates are placed in an ozone gas atmosphere in the second cleaning step, and pure water that has been heated and vaporized is sprayed from the nozzles onto the substrate to perform an ozone gas cleaning process. Thereafter, the same process as in the first and second embodiments was performed to complete the TFT array substrate. According to this method, good results were obtained that the first metal thin film made of AlNd and MoNb was not corroded, and the
このように、本発明の実施の形態3では、上記実施の形態1のような5つのステップ(A)〜(E)、または上記実施の形態2のような4つのステップ(A)〜(D)を含むTFTアレイ基板の製造において、ソース電極8、ソース配線9及びドレイン電極10を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程にて、被成膜面に付着したシリコン弗化物またはメタル弗化物等の弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理としてオゾン溶解水またはオゾンガスを用いた洗浄を行ったので、下層膜(ゲート絶縁膜5)と第2の金属薄膜(Cr)との密着力が向上し、下層膜と第2の金属薄膜からなる電極または配線との密着力不足に起因する断線不良を低減することができた。これにより、表示品位に優れた信頼性の高い液晶表示装置を高い歩留まりで製造することが可能となった。
Thus, in the third embodiment of the present invention, the five steps (A) to (E) as in the first embodiment, or the four steps (A) to (D) as in the second embodiment. ) Including a second cleaning step performed on the deposition surface before the second metal thin film for forming the
実施の形態4.
上記実施の形態1〜実施の形態3では、第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程において、弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理であるTMAH溶液、オゾン溶解水またはオゾンガスを用いた洗浄を実施した。本実施の形態ではさらに、第2の洗浄工程のみならず、透明導電性膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第3の洗浄工程においても、弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理であるTMAH溶液、オゾン溶解水またはオゾンガスを用いた洗浄を行う例について説明する。
Embodiment 4 FIG.
In Embodiments 1 to 3 above, contaminants including fluorine-based reaction products are removed in the second cleaning step performed on the film formation surface before forming the second metal thin film. Cleaning using a TMAH solution, ozone-dissolved water, or ozone gas was performed. Further, in the present embodiment, not only the second cleaning process but also the third cleaning process performed on the film formation surface before forming the transparent conductive film includes the fluorine-based reaction product. An example of cleaning using a TMAH solution, ozone-dissolved water, or ozone gas, which is a removal process for removing contaminants, will be described.
すなわち、本実施の形態では、上記実施の形態1のように5回の写真製版によりTFTアレイ基板を完成させる場合は図4(v)の第3の洗浄工程において、また上記実施の形態2のように4回の写真製版によりTFTアレイ基板を完成させる場合には図5(v)の第3の洗浄工程において、上記実施の形態1〜実施の形態3で示したものと同様の条件でTMAH溶液、オゾン溶解水またはオゾンガスのいずれかを用いた洗浄を行うものである。 That is, in the present embodiment, when the TFT array substrate is completed by photolithography five times as in the first embodiment, the third cleaning step in FIG. In the case where the TFT array substrate is completed by four times of photoengraving, the TMAH is performed under the same conditions as those shown in the first to third embodiments in the third cleaning step of FIG. Cleaning is performed using any one of a solution, ozone-dissolved water, and ozone gas.
その結果、いずれも画素ドレイン電極コンクトホール13を介したCrからなる下層ドレイン電極10とITOからなる画素電極14の界面コンタクト部の電気抵抗値が通常の純水のみの洗浄を行った場合(比較例)に比べて低く良好な結果が得られた。面積が約50μm2の開口部をもつ画素ドレイン電極コンタクトホール13での上層(ITO)と下層(Cr)のコンタクト抵抗値を比較すると、通常の純水洗浄のみの場合は50オームから10キロオ一ムとばらついた値を示すのに対して、本実施の形態によって得られたTFTアレイ基板では50オームから100オームという低く安定した値が得られた。
As a result, the electrical resistance value of the interface contact portion between the lower
また、上記比較例と本実施の形態の両者について、ITOとCrの界面の断面を分析した結果、純水のみの洗浄を行った場合では界面から弗素元素が検出され約5nm程度の厚さの弗素系反応生成物が存在していたのに対し、本実施の形態によるものでは弗素系反応生成物は検出されなかった。このことからTMAH溶液洗浄、オゾン溶解水またはオゾンガスを用いた洗浄を行った場合は、被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む表面汚染物が除去されていることが確認され、これにより配線や電極の密着力の向上やコンタクト抵抗低減の効果が得られていることが明らかになった。 In addition, as a result of analyzing the cross section of the interface between ITO and Cr for both the comparative example and the present embodiment, the fluorine element was detected from the interface when only pure water was washed, and the thickness was about 5 nm. Whereas a fluorine-based reaction product was present, no fluorine-based reaction product was detected in the present embodiment. From this, it was confirmed that surface contamination including fluorine-based reaction products adhered to the film formation surface was removed when cleaning with TMAH solution, ozone-dissolved water or ozone gas was performed. As a result, it has been clarified that the effect of improving the adhesion of wiring and electrodes and reducing the contact resistance is obtained.
さらに、本実施の形態によれば、上記実施の形態1及び実施の形態2で示したような画素ドレイン電極コンタクトホール13形成時の弗素系ガスを用いたドライエッチングの後に、基板表面に再付着した弗化化合物を除去するために行っていた酸素プラズマ処理を省略することが可能となる。
Further, according to the present embodiment, after dry etching using a fluorine-based gas at the time of forming the pixel drain
なお、上記実施の形態1〜実施の形態4において形成される透明導電性膜は、ITO(酸化インジウム+酸化スズ)に限定されることはなく、酸化インジウム(In2O3)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)あるいはこれらを混合させたものを用いてもよい。例えば、酸化インジウムに酸化亜鉛を混合させたIZOを用いた場合は、上記実施例のITO膜のように塩酸及び硝酸系のような強酸ではなく、蓚酸系のような弱酸をエッチング液として用いることができるので、第1、第2の金属薄膜に耐酸薬液性に乏しいAl系またはMo系合金を用いた場合に薬液のしみ込みによる腐食断線を防止できるので好ましい。また酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛のそれぞれのスパッタ膜の酸素組成が化学量論組成よりも少なく透過率や比抵抗特性が不良の場合は、スパッタリングガスとしてArだけでなくO2ガスやH2Oを混合させたガスを用いて成膜するのが好ましい。 The transparent conductive film formed in the fourth embodiment 1 embodiment of the above-described embodiment, ITO is not limited to (indium + tin oxide), indium oxide (In 2 O 3), tin oxide ( SnO 2 ), zinc oxide (ZnO), or a mixture thereof may be used. For example, when using IZO in which zinc oxide is mixed with indium oxide, a weak acid such as oxalic acid is used as an etching solution instead of strong acid such as hydrochloric acid and nitric acid as in the ITO film of the above embodiment. Therefore, when an Al-based or Mo-based alloy having poor resistance to acid chemicals is used for the first and second metal thin films, corrosion disconnection due to penetration of the chemicals can be prevented, which is preferable. The indium oxide, tin oxide, if less transmittance and specific resistance characteristics than the oxygen composition stoichiometry of their respective sputter film of the zinc oxide is defective, O 2 gas Ya well Ar as a sputtering gas It is preferable to form a film using a gas mixed with H 2 O.
以上、上記実施の形態1〜実施の形態3では、第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程において弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行い、さらに実施の形態4では、第2の洗浄工程に加えて透明導電性膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第3の洗浄工程においても弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行う例を示した。しかし、本発明によるTFTアレイ基板の製造方法は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、第1、第2及び第3の洗浄工程のうち少なくとも1つの洗浄工程において、弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行うものである。すなわち、ゲート電極2及びゲート配線3を形成する第1の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第1の洗浄工程においても弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行ってもよい。また第1、第2及び第3のそれぞれの洗浄工程において、TMAH溶液、オゾン溶解水またはオゾンガスのいずれかを自在に選択することができる。
As described above, in the first to third embodiments, the contaminant containing the fluorine-based reaction product is removed in the second cleaning step performed on the film formation surface before forming the second metal thin film. Further, in the fourth embodiment, in addition to the second cleaning step, the fluorine treatment is also performed in the third cleaning step performed on the film formation surface before forming the transparent conductive film. An example is shown in which a removal process for removing contaminants including reaction products is performed. However, the manufacturing method of the TFT array substrate according to the present invention is not limited to these embodiments, and at least one of the first, second, and third cleaning steps generates a fluorine-based reaction. The removal process which removes the contaminant containing a thing is performed. That is, before the first metal thin film for forming the gate electrode 2 and the
さらに、本発明は、上記実施の形態で説明したデバイス構造に限らず、例えばゲート及びソース電極を含めて、メタル配線の領域が多い水平電界駆動のIPS(In Plane Switching)モードのデバイス構造等においても適用することができ、金属薄膜ならびに透明導電性膜の密着力を向上させるという効果を得ることができる。 Furthermore, the present invention is not limited to the device structure described in the above embodiment, but includes, for example, a device structure of an IPS (In Plane Switching) mode of a horizontal electric field drive including a large number of metal wiring regions including a gate and a source electrode. Can be applied, and the effect of improving the adhesion of the metal thin film and the transparent conductive film can be obtained.
本発明により製造されるTFTアレイ基板は、液晶表示装置に利用され、パーソナルコンピュータの表示装置あるいはモニター、テレビの表示装置等に利用することができる。 The TFT array substrate manufactured according to the present invention is used for a liquid crystal display device, and can be used for a display device or monitor of a personal computer, a display device of a television, or the like.
1 透明導電性基板、2 第1の金属薄膜(ゲート電極)、3 第1の金属薄膜(ゲート配線)、4 第1の金属薄膜(補助容量電極)、5 第1の絶縁膜(ゲート絶縁膜)、6 半導体能動層、7 オーミックコンタクト膜、8 第2の金属薄膜(ソース電極)、9 第2の金属薄膜(ソース配線)、10 第2の金属薄膜(ドレイン電極)、11 TFTのチャネル部、12 第2の絶縁膜(パッシベーション膜)、13 画素ドレイン電極コンタクトホール、14 透明導電性膜(画素電極)、15 ゲート電極による段差、16 ドレイン電極による段差、17 レジストパターン、18、19 段差部の断線不良。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transparent conductive substrate, 2 1st metal thin film (gate electrode), 3 1st metal thin film (gate wiring), 4 1st metal thin film (auxiliary capacitance electrode), 5 1st insulating film (gate insulating film) ), 6 Semiconductor active layer, 7 Ohmic contact film, 8 Second metal thin film (source electrode), 9 Second metal thin film (source wiring), 10 Second metal thin film (drain electrode), 11 Channel portion of TFT , 12 Second insulating film (passivation film), 13 pixel drain electrode contact hole, 14 transparent conductive film (pixel electrode), 15 step due to gate electrode, 16 step due to drain electrode, 17 resist pattern, 18, 19 step portion Disconnection failure.
Claims (3)
なる薄膜トランジスタ、前記ドレイン電極と電気的に接続された画素電極を備えたTFTアレイ基板の製造方法であって、前記ゲート配線を形成する第1の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第1の洗浄工程、前記ソース配線及び前記ドレイン電極を形成する第2の金属薄膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第2の洗浄工程及び前記画素電極を形成する透明導電性膜を成膜する前にその被成膜面に実施される第3の洗浄工程を含み、これら第1、第2及び第3の洗浄工程のうち少なくとも一つの洗浄工程において、オゾンガスを用いて前記被成膜面に付着した弗素系反応生成物を含む汚染物質を除去する除去処理を行うことを特徴とするTFTアレイ基板の製造方法。 A plurality of gate wirings formed on an insulating substrate and each having a gate electrode, a plurality of source wirings each having a source electrode crossing the gate wiring, and provided on the gate electrode via a gate insulating film A method of manufacturing a TFT array substrate comprising a semiconductor layer, a thin film transistor comprising a source electrode and a drain electrode, and a pixel electrode electrically connected to the drain electrode, comprising: a first metal thin film forming the gate wiring; A first cleaning process is performed on the deposition surface before film formation, and is performed on the deposition surface before forming the second metal thin film for forming the source wiring and the drain electrode. Including a second cleaning step and a third cleaning step performed on the deposition surface before forming the transparent conductive film for forming the pixel electrode. The third at least one washing step of the washing process, TFT array substrate, which comprises carrying out the removal process to remove contaminants containing the fluorine-based reaction products adhering to the film-forming surface by using an ozone gas Manufacturing method.
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