JP4526527B2 - 薄膜トランジスタ基板とその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は薄膜トランジスタ基板とその製造方法に関し、より詳しくは、プラスチック絶縁基板上に形成されている薄膜のリフティング（lifting）が減少した薄膜トランジスタ基板とその製造方法に関する。
最近、既存のブラウン管を代替して、液晶表示装置と有機電界発光装置（ＯＬＥＤ）のような平板表示装置が多く使用されている（例えば、特許文献１）。
液晶表示装置は薄膜トランジスタが形成されている第１基板と第１基板に対向配置されている第２基板、そしてこれらの間に液晶層が位置している液晶表示パネルを含む。液晶表示パネルは非発光素子であるため薄膜トランジスタ基板の後面には光を照射するためのバックライトユニットを配置することができる。バックライトユニットから照射された光は液晶層の配列状態によって透過量が調節される。
液晶表示装置はその他に表示領域に画面を形成するために、薄膜トランジスタ基板に形成されているゲート線とデータ線に駆動信号を印加する駆動回路を含む。駆動回路はゲート駆動チップおよびデータ駆動チップ、そしてタイミングコントローラーと駆動電圧発生部などが形成されている印刷基板などを含む。
液晶表示装置は薄膜トランジスタが形成されている第１基板と第１基板に対向配置されている第２基板、そしてこれらの間に液晶層が位置している液晶表示パネルを含む。液晶表示パネルは非発光素子であるため薄膜トランジスタ基板の後面には光を照射するためのバックライトユニットを配置することができる。バックライトユニットから照射された光は液晶層の配列状態によって透過量が調節される。
液晶表示装置はその他に表示領域に画面を形成するために、薄膜トランジスタ基板に形成されているゲート線とデータ線に駆動信号を印加する駆動回路を含む。駆動回路はゲート駆動チップおよびデータ駆動チップ、そしてタイミングコントローラーと駆動電圧発生部などが形成されている印刷基板などを含む。
有機電界発光装置は薄膜トランジスタ基板上に形成された有機発光層を含み、有機発光層は画素電極と共通電極から正孔と電子を受け、正孔と電子の結合を通じて光を発光する。有機電界発光装置は視野角が優れていれば別途のバックライトユニットが必要でないという長所がある。
最近、平板表示装置の軽量化及び薄形化のために、従来のガラス絶縁基板の代わりにプラスチック絶縁基板の適用が活発になっている。
最近、平板表示装置の軽量化及び薄形化のために、従来のガラス絶縁基板の代わりにプラスチック絶縁基板の適用が活発になっている。
プラスチック絶縁基板上には薄膜トランジスタをはじめとするいろいろな表示素子を形成することができる。
ところで表示素子を構成する無機物薄膜は有機物であるプラスチック絶縁基板との接着が良好でなく、薄膜とプラスチック絶縁基板の間の熱膨張程度に差が生じ、これによって薄膜のリフティングが発生する問題がある。
韓国特許公開公報第２００３−００４１２８号
従って、本発明の目的は、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少した薄膜トランジスタ基板を提供することにある。
本発明の他の目的は、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少する薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少する薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供することにある。
前記目的は、プラスチック絶縁基板と；前記プラスチック絶縁基板の一面に形成されており、第１屈折率を有する第１シリコン窒化物層と；前記第１シリコン窒化物層上に形成されており、前記第１屈折率より小さい第２屈折率を有する第２シリコン窒化物層を含む薄膜トランジスタとを含む薄膜トランジスタ基板によって達成される。
前記第２屈折率は１．９以下であるのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層の厚さは１００ｎｍ〜８００ｎｍであるのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層は陽の固有ストレス値を有し、前記第２シリコン窒化物層は陰の固有ストレス値を有するのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、アクリル樹脂からなるハードコーティング層をさらに含むのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層の厚さは１００ｎｍ〜８００ｎｍであるのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層は陽の固有ストレス値を有し、前記第２シリコン窒化物層は陰の固有ストレス値を有するのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、アクリル樹脂からなるハードコーティング層をさらに含むのが好ましい。
前記ハードコーティング層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層をさらに含むのが好ましい。
前記バリアーコーティング層は有機層と無機層からなる２層構造であるのが好ましい。
前記バリアーコーティング層は前記第２屈折率より大きい第３屈折率を有する第３シリコン窒化物層を含むのが好ましい。
前記プラスチック絶縁基板の他面に順次に積層されているアクリル樹脂からなるハードコーティング層と無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層とをさらに含むのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層および前記第２シリコン窒化物層は化学気相蒸着法によって形成されるのが好ましい。
前記バリアーコーティング層は有機層と無機層からなる２層構造であるのが好ましい。
前記バリアーコーティング層は前記第２屈折率より大きい第３屈折率を有する第３シリコン窒化物層を含むのが好ましい。
前記プラスチック絶縁基板の他面に順次に積層されているアクリル樹脂からなるハードコーティング層と無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層とをさらに含むのが好ましい。
前記第１シリコン窒化物層および前記第２シリコン窒化物層は化学気相蒸着法によって形成されるのが好ましい。
前記本発明の目的は、プラスチック絶縁基板と；前記プラスチック絶縁基板上に形成されており、陽の固有ストレス値（intrinsic stress value）を有するストレス緩和層と；前記ストレス緩和層上に形成されており、陰の固有ストレス値を有する無機層を含む薄膜トランジスタとを含む薄膜トランジスタ基板によって達成することができる。
前記無機層は絶縁層、半導体層および抵抗接触層のうちの少なくともいずれか一つを含むのが好ましい。
前記ストレス緩和層はシリコン窒化物からなっており、屈折率が１．９以下であるのが好ましい。
前記プラスチック絶縁基板と前記ストレス緩和層の間に形成されており、固有ストレス値が陰であるバリアーコーティング層をさらに含むのが好ましい。
前記ストレス緩和層はシリコン窒化物からなっており、屈折率が１．９以下であるのが好ましい。
前記プラスチック絶縁基板と前記ストレス緩和層の間に形成されており、固有ストレス値が陰であるバリアーコーティング層をさらに含むのが好ましい。
本発明の他の目的は、プラスチック絶縁基板上に陽の固有ストレス値を有するストレス緩和層を形成する工程と；前記ストレス緩和層上に陰の固有ストレス値を有する無機層を含む薄膜トランジスタを形成する工程とを含む薄膜トランジスタ基板の製造方法によって達成されることができる。
前記ストレス緩和層と前記無機層はシリコン窒化物からなるのが好ましい。
前記ストレス緩和層と前記無機層はプラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）によって形成されるのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時のプラズマパワーは前記無機層の形成時のプラズマパワーより低いのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時の圧力は前記無機層の形成時の圧力より高いのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時の窒素ソース／シリコンソースの比は前記無機層の形成時の窒素ソース／シリコンソースの比より大きいのが好ましい。
前記ストレス緩和層と前記無機層はプラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）によって形成されるのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時のプラズマパワーは前記無機層の形成時のプラズマパワーより低いのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時の圧力は前記無機層の形成時の圧力より高いのが好ましい。
前記ストレス緩和層の形成時の窒素ソース／シリコンソースの比は前記無機層の形成時の窒素ソース／シリコンソースの比より大きいのが好ましい。
本発明によれば、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少した薄膜トランジスタ基板が提供される。
また、本発明によれば、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少する薄膜トランジスタ基板の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、薄膜がプラスチック絶縁基板からリフティングする問題が減少する薄膜トランジスタ基板の製造方法が提供される。
以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。
図１を参照して、本発明の第１実施形態による薄膜トランジスタ基板を説明する。図１は本発明の第１実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
プラスチック絶縁基板１１の両面に下塗り層２１ａ、２１ｂ、バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂ、ハードコーティング層２３ａ、２３ｂがそれぞれ順次に形成されている。
図１を参照して、本発明の第１実施形態による薄膜トランジスタ基板を説明する。図１は本発明の第１実施形態による薄膜トランジスタ基板の断面図である。
プラスチック絶縁基板１１の両面に下塗り層２１ａ、２１ｂ、バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂ、ハードコーティング層２３ａ、２３ｂがそれぞれ順次に形成されている。
プラスチック絶縁基板１１は、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で作られることができる。
プラスチック絶縁基板１１の厚さは０．２ｍｍ以下であって、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることが好ましい。
プラスチック絶縁基板１１の厚さは０．２ｍｍ以下であって、０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍであることが好ましい。
下塗り層２１ａ、２１ｂはプラスチック絶縁基板１１とバリアーコーティング層２２ａ、２２ｂとの間の接着を向上させる役割を果たし、熱硬化性アクリルまたは紫外線硬化アクリルからなる。プラスチック絶縁基板１１とバリアーコーティング層２２ａ、２２ｂとの間の接着が良好な場合、例えばバリアーコーティング層２２ａ、２２ｂが有機物からなる場合に下塗り層２１ａ、２１ｂを省略することができる。
バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂは酸素または水分がプラスチック絶縁基板１１に浸透することを防止する。バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂはＡｌＯｘＮｙ、Ａｌ、ＡｌＯｘ、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２のような無機窒化膜または無機酸化膜、パリレンのような有機膜などで形成することができる。バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂは無機膜とアクリル膜の２層構造も可能である。バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂがシリコン窒化物層のような無機層を含む場合、無機層は酸素または水分の浸透を防止するために緻密に製造される。
ハードコーティング層２３ａ、２３ｂはプラスチック絶縁基板１１のスクラッチと化学物質による損傷を防止し、熱硬化性アクリルまたは紫外線硬化アクリルからなる。ハードコーティング層２３ａ、２３ｂは表示素子の形成後にプラスチック絶縁基板１１とダミー基板との分離を容易にする役割も果たす。
プラスチック絶縁基板１１の上部のハードコーティング層２３ａ上にはシリコン窒化物からなるストレス緩和層（stress relaxation layer）３１が形成されている。ストレス緩和層３１は以後に形成される薄膜に加えられるストレスを緩和して薄膜のリフティングを防止し、具体的な作用については後述する。
プラスチック絶縁基板１１の上部のハードコーティング層２３ａ上にはシリコン窒化物からなるストレス緩和層（stress relaxation layer）３１が形成されている。ストレス緩和層３１は以後に形成される薄膜に加えられるストレスを緩和して薄膜のリフティングを防止し、具体的な作用については後述する。
ストレス緩和層３１は以後に形成されるゲート絶縁層４２に比べてさらに多孔性であり、さらに低い屈折率を有する。ストレス緩和層３１の屈折率は１．９以下であることが好ましい。
ストレス緩和層３１は陽の固有ストレス値を有する。固有ストレス値が陽であることは、シリコンウエハー上に薄膜を形成した時、薄膜が外側に膨張する力を受けること、つまり、薄膜が伸張（tensile）特性を有することを意味する。反対に、固有ストレス値が陰であることは、シリコンウエハー上に薄膜を形成した時、薄膜が内側に収縮する力を受けること、つまり、薄膜が圧縮（compressive）特性を有することを意味する。
ストレス緩和層３１の厚さｄ１は１００ｎｍ〜８００ｎｍとすることができる。厚さｄ１が１００ｎｍ以下である場合にはストレス緩和効果が微々となり、８００ｎｍ以上に形成するためには過度な時間が必要となることがある。
ストレス緩和層３１は陽の固有ストレス値を有する。固有ストレス値が陽であることは、シリコンウエハー上に薄膜を形成した時、薄膜が外側に膨張する力を受けること、つまり、薄膜が伸張（tensile）特性を有することを意味する。反対に、固有ストレス値が陰であることは、シリコンウエハー上に薄膜を形成した時、薄膜が内側に収縮する力を受けること、つまり、薄膜が圧縮（compressive）特性を有することを意味する。
ストレス緩和層３１の厚さｄ１は１００ｎｍ〜８００ｎｍとすることができる。厚さｄ１が１００ｎｍ以下である場合にはストレス緩和効果が微々となり、８００ｎｍ以上に形成するためには過度な時間が必要となることがある。
ストレス緩和層３１上には薄膜トランジスタ４０が形成されている。図示した薄膜トランジスタ４０は半導体層４３に非晶質シリコンを使用した場合であるが、半導体層４３としてポリシリコンまたは有機半導体を使用した場合も適用可能である。
薄膜トランジスタ４０は、ゲート電極４１、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４、ソース電極４５およびドレイン電極４６を含む。
薄膜トランジスタ４０は、ゲート電極４１、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４、ソース電極４５およびドレイン電極４６を含む。
ゲート絶縁層４２はシリコン窒化物からなり、半導体層４３は非晶質シリコンからなり、抵抗接触層４４はｎ＋非晶質シリコンからなる。製造過程でゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４はプラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）によって連続して形成される。これら３重層は薄膜トランジスタ４０の性能向上のために膜質が緻密に形成され、陰の固有ストレス値を有する。
ここで、ゲート絶縁層４２はストレス緩和層３１と同様にシリコン窒化物からなるが、ストレス緩和層３１とゲート絶縁層４２は膜質の緻密な程度、屈折率、固有ストレス値に差がある。
ここで、ゲート絶縁層４２はストレス緩和層３１と同様にシリコン窒化物からなるが、ストレス緩和層３１とゲート絶縁層４２は膜質の緻密な程度、屈折率、固有ストレス値に差がある。
薄膜トランジスタ４０上には保護膜５１と画素電極６１が形成されている。保護膜５１はシリコン窒化物のような無機膜または有機膜からなり、画素電極６１はＩＴＯ（indium tin oxide）とＩＺＯ（indium zinc oxide）のような透明導電物質からなる。画素電極６１は保護膜５１に形成された接触孔５２を通じて薄膜トランジスタ４０のドレイン電極４６と接続されている。
薄膜トランジスタ基板１は、他の基板と液晶を介して接合されて液晶表示装置として使用したり、画素電極６１上に有機発光層と共通電極を形成してＯＬＥＤとして使用することもできる。
図２ａ〜図２ｄ、そして図３ａおよび図３ｂを参照して本発明の第１実施形態によるダミーガラス基板を利用した薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明する。
図２ａ〜図２ｄは本発明の第１実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための断面図であり、図３ａおよび図３ｂはプラスチック絶縁基板の変形を説明するための図面である。
まず、図２ａのように接着剤１１０を利用してプラスチック絶縁基板１１をダミー基板１００に付着する。
プラスチック絶縁基板１１は薄いだけでなく熱によって変形する問題があるため、ダミー基板１００に支持された状態で工程を行う。ダミー基板１００には、ガラス、ステンレス（ＳＵＳ）、プラスチックなどを使用することができる。
このうちのＳＵＳは薄く加工しても重いため、スピンコーティングのような工程には向かないかもしれない。プラスチックの場合、支持体として使用するためには相当の厚さが要求され、高温工程時に不便であるという問題がある。ガラスは熱に強く平らであり、いろいろな化学物質に強い特性を有していて多く使用される。
図２ａ〜図２ｄは本発明の第１実施形態による薄膜トランジスタ基板の製造方法を説明するための断面図であり、図３ａおよび図３ｂはプラスチック絶縁基板の変形を説明するための図面である。
まず、図２ａのように接着剤１１０を利用してプラスチック絶縁基板１１をダミー基板１００に付着する。
プラスチック絶縁基板１１は薄いだけでなく熱によって変形する問題があるため、ダミー基板１００に支持された状態で工程を行う。ダミー基板１００には、ガラス、ステンレス（ＳＵＳ）、プラスチックなどを使用することができる。
このうちのＳＵＳは薄く加工しても重いため、スピンコーティングのような工程には向かないかもしれない。プラスチックの場合、支持体として使用するためには相当の厚さが要求され、高温工程時に不便であるという問題がある。ガラスは熱に強く平らであり、いろいろな化学物質に強い特性を有していて多く使用される。
付着されたプラスチック絶縁基板１１は両面に下塗り層２１ａ、２１ｂ、バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂ、ハードコーティング層２３ａ、２３ｂが順次形成されている。上部のバリアーコーティング層２２ａは無機物からなっており、陰の固有ストレス値を有している。
実施形態とは異なり、プラスチック絶縁基板１１上部の下塗り層２１ａ、バリアーコーティング層２２ａ、ハードコーティング層２３ａの少なくとも一部はダミー基板１００に付着された状態で形成することができる。
接着剤１１０は所定の温度以下では接着力を喪失する低温脱着形を用いることができる。プラスチック絶縁基板１１とダミー基板１００とは、プラスチック絶縁基板１１の一面に接着剤を塗布した後にダミー基板１００に付着することにより接着させることができる。
実施形態とは異なり、プラスチック絶縁基板１１上部の下塗り層２１ａ、バリアーコーティング層２２ａ、ハードコーティング層２３ａの少なくとも一部はダミー基板１００に付着された状態で形成することができる。
接着剤１１０は所定の温度以下では接着力を喪失する低温脱着形を用いることができる。プラスチック絶縁基板１１とダミー基板１００とは、プラスチック絶縁基板１１の一面に接着剤を塗布した後にダミー基板１００に付着することにより接着させることができる。
プラスチック絶縁基板１１を使用する場合、工程温度がプラスチック絶縁基板１１の熱的許容範囲（例えば、１５０〜２００℃）内に維持することが好ましい。
その後、図２ｂのようにストレス緩和層３１を形成する。ストレス緩和層３１はプラズマ強化化学気相蒸着法によって形成され、蒸着温度は１２０℃〜２００℃が好ましく、１３０℃〜１６０℃がさらに好ましい。
以後に形成されるゲート絶縁層４２もプラズマ強化化学気相蒸着法によって形成され、形成条件を比較すると次の通りである。
ストレス緩和層３１とゲート絶縁層４２はシリコン窒化物からなるため窒素ソースとシリコンソースとが必要である。ストレス緩和層３１形成時の窒素ソース／シリコンソースの比がゲート絶縁層４２形成時の窒素ソース／シリコンソースの比より大きいことが好ましい。つまり、ストレス緩和層３１がゲート絶縁層４２に比べて窒素含量が大きいことが好ましい。窒素ソースとしてはアンモニア（ＮＨ3）を使用することができ、シリコンソースとしてはシラン（ＳｉＨ4）を使用することができる。
その後、図２ｂのようにストレス緩和層３１を形成する。ストレス緩和層３１はプラズマ強化化学気相蒸着法によって形成され、蒸着温度は１２０℃〜２００℃が好ましく、１３０℃〜１６０℃がさらに好ましい。
以後に形成されるゲート絶縁層４２もプラズマ強化化学気相蒸着法によって形成され、形成条件を比較すると次の通りである。
ストレス緩和層３１とゲート絶縁層４２はシリコン窒化物からなるため窒素ソースとシリコンソースとが必要である。ストレス緩和層３１形成時の窒素ソース／シリコンソースの比がゲート絶縁層４２形成時の窒素ソース／シリコンソースの比より大きいことが好ましい。つまり、ストレス緩和層３１がゲート絶縁層４２に比べて窒素含量が大きいことが好ましい。窒素ソースとしてはアンモニア（ＮＨ3）を使用することができ、シリコンソースとしてはシラン（ＳｉＨ4）を使用することができる。
他の条件を見れば、プラズマ形成のために印加されるプラズマパワーはストレス緩和層３１形成時にさらに低く、反応時の全体圧力はストレス緩和層３１形成時にさらに高く、水素希釈（dilution）程度はストレス緩和層３１形成時にさらに低い。
このような製造条件でゲート絶縁層４２に比べて膜質の緻密度と屈折率の低いストレス緩和層３１が形成される。また、ストレス緩和層３１は陽の固有ストレス値を有し、ゲート絶縁層４２は陰の固有ストレス値を有するようになる。
その後、図２ｃのようにストレス緩和層３１上にゲート配線４１、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４を形成する。ここで、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４の３重層は化学気相蒸着（ＣＶＤ）を利用して連続で形成される。３重層とストレス緩和層３１は無機物からなっていて相互間の接着力が良好である。
このような製造条件でゲート絶縁層４２に比べて膜質の緻密度と屈折率の低いストレス緩和層３１が形成される。また、ストレス緩和層３１は陽の固有ストレス値を有し、ゲート絶縁層４２は陰の固有ストレス値を有するようになる。
その後、図２ｃのようにストレス緩和層３１上にゲート配線４１、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４を形成する。ここで、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４の３重層は化学気相蒸着（ＣＶＤ）を利用して連続で形成される。３重層とストレス緩和層３１は無機物からなっていて相互間の接着力が良好である。
このような３重層は、品質向上のために緻密に形成され、陰の固有ストレス値を有していて内側に収縮する力を有するようになる。一方、バリアー層２２ａも水分と酸素の浸透を防止するために緻密に形成され、陰の固有ストレス値を有するようになる。
このようにゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４、バリアー層２２ａが全て同じ方向にストレスを受けるようになる。反面、ストレス緩和層３１は陽の固有ストレス値を有していて外側に膨張する特性を有しているためストレスを緩和することができる。これによって、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４がリフティングされる問題を減少させることができる。また、ストレス緩和層３１とゲート絶縁層４２は全て無機物からなっていて相互に接着力が優れているためリフティングを抑制する。
このようにゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４、バリアー層２２ａが全て同じ方向にストレスを受けるようになる。反面、ストレス緩和層３１は陽の固有ストレス値を有していて外側に膨張する特性を有しているためストレスを緩和することができる。これによって、ゲート絶縁層４２、半導体層４３、抵抗接触層４４がリフティングされる問題を減少させることができる。また、ストレス緩和層３１とゲート絶縁層４２は全て無機物からなっていて相互に接着力が優れているためリフティングを抑制する。
一方、本発明によれば、ストレス緩和層３１によって薄膜のリフティングが抑制されるので、半導体層４３をさらに緻密に製造して薄膜トランジスタ４０の特性を向上させることが可能である。
このような３重層の形成は相当な高温で行われ、プラスチック絶縁基板１１はこの過程で変形されることがある。プラスチック絶縁基板１１の変形は薄膜のリフティングを促進することがある。プラスチック絶縁基板１１の変形を図３ａおよび図３ｂを参照して説明する。
このような３重層の形成は相当な高温で行われ、プラスチック絶縁基板１１はこの過程で変形されることがある。プラスチック絶縁基板１１の変形は薄膜のリフティングを促進することがある。プラスチック絶縁基板１１の変形を図３ａおよび図３ｂを参照して説明する。
図３ａのように熱が加えられるとダミー基板１００とプラスチック絶縁基板１１が全て膨張する。ダミー基板１００の材質がガラスである場合、プラスチック絶縁基板１１の熱膨張係数がダミー基板１００の熱膨張係数より大きいため膨張程度の差によってプラスチック絶縁基板１１は中央部が上部に向かうように変形される。プラスチック絶縁基板１１の熱膨張係数はダミー基板１００の熱膨張係数の１０倍〜３０倍とすることができる。このような膨張は工程温度が１３０℃以上である場合に大きく問題になる。
一方、冷却過程ではダミー基板１００とプラスチック絶縁基板１１が全て収縮する。この過程でプラスチック絶縁基板１１に水分や空気が浸透してプラスチック絶縁基板１１の収縮をさらに促進させる。これによってプラスチック絶縁基板１１は中央部が下部に向かうように変形される。プラスチック絶縁基板１１の変形程度ｌ１は中央部と端部の高さ差で定義できる。ところで収縮過程でプラスチック絶縁基板１１に形成された薄膜は大部分緻密に形成されて内側に収縮しようとするため変形がさらに大きくなる。
一方、冷却過程ではダミー基板１００とプラスチック絶縁基板１１が全て収縮する。この過程でプラスチック絶縁基板１１に水分や空気が浸透してプラスチック絶縁基板１１の収縮をさらに促進させる。これによってプラスチック絶縁基板１１は中央部が下部に向かうように変形される。プラスチック絶縁基板１１の変形程度ｌ１は中央部と端部の高さ差で定義できる。ところで収縮過程でプラスチック絶縁基板１１に形成された薄膜は大部分緻密に形成されて内側に収縮しようとするため変形がさらに大きくなる。
しかし、図３ｂのように薄膜のうちで外側に膨張しようとする薄膜があると収縮過程でプラスチック絶縁基板の変形程度ｌ２を減少させることができる。
以上、図３ａおよび図３ｂから明らかなように、ストレス緩和層３１はプラスチック絶縁基板１１の変形も減少させることができる。一方、プラスチック絶縁基板１１の両面に形成されているバリアーコーティング層２２ａ、２２ｂは水分や酸素の浸透を抑制してプラスチック絶縁基板１１の変形を減少させる。
その後、図２ｄのように半導体層４３、抵抗接触層４４をパターニングし、ソース電極４５とドレイン電極４６を形成すると、薄膜トランジスタ４０が完成される。パターニング過程でエッチング液と洗浄液などが使用され、ハードコーティング層２３ａ、２３ｂはこのような化学物質がプラスチック絶縁基板１１に浸透することを防止する。
以上、図３ａおよび図３ｂから明らかなように、ストレス緩和層３１はプラスチック絶縁基板１１の変形も減少させることができる。一方、プラスチック絶縁基板１１の両面に形成されているバリアーコーティング層２２ａ、２２ｂは水分や酸素の浸透を抑制してプラスチック絶縁基板１１の変形を減少させる。
その後、図２ｄのように半導体層４３、抵抗接触層４４をパターニングし、ソース電極４５とドレイン電極４６を形成すると、薄膜トランジスタ４０が完成される。パターニング過程でエッチング液と洗浄液などが使用され、ハードコーティング層２３ａ、２３ｂはこのような化学物質がプラスチック絶縁基板１１に浸透することを防止する。
その後、必要によって、薄膜トランジスタ４０上に画素電極と有機発光層を形成して有機電界発光装置を製造したり、画素電極を形成した後に他の基板と接合して液晶表示装置を製造することもできる。
以上の実施形態は多様に変形できる。応力緩和層３１は陽の固有ストレス値を有するものであればシリコン酸化物のような他の無機物から形成することができる。この他に下塗り層２１ａ、２１ｂ、バリアーコーティング層２２ａ、２２ｂ、ハードコーティング層２３ａ、２３ｂの構成と順序は必要によって変更してもよい。
本発明の実施形態が図示され説明されたが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば本発明の原則や精神から外れずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。
本発明の実施形態が図示され説明されたが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する当業者であれば本発明の原則や精神から外れずに本実施形態を変形できることが分かる。本発明の範囲は添付された請求項とその均等物によって決められる。
本発明の薄膜トランジスタ基板とその製造方法は、ディスプレイ装置全般、例えば、液晶表示装置及びこれを含む携帯用表示装置等に用いることができるほか、液晶表示装置等のみならず、薄膜トランジスタ含む半導体プロセスで用いられる基板及びその製造方法に利用することができる。
１１ プラスチック絶縁基板
２１ａ、２１ｂ 下塗り層
２２ａ、２２ｂ バリアーコーティング層
２３ａ、２３ｂ ハードコーティング層
３１ ストレス緩和層
４０ 薄膜トランジスタ
１００ ダミー基板
２１ａ、２１ｂ 下塗り層
２２ａ、２２ｂ バリアーコーティング層
２３ａ、２３ｂ ハードコーティング層
３１ ストレス緩和層
４０ 薄膜トランジスタ
１００ ダミー基板
Claims (19)
- プラスチック絶縁基板と；
前記プラスチック絶縁基板の一面に形成されており、第１屈折率を有する第１シリコン窒化物層と；
前記第１シリコン窒化物層上に形成されており、前記第１屈折率より大きい第２屈折率を有する第２シリコン窒化物層を含む薄膜トランジスタとを含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。 - 前記第１屈折率は１．９以下である請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第１シリコン窒化物層の厚さは１００ｎｍ〜８００ｎｍである請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第１シリコン窒化物層は陽の固有ストレス値を有し、前記第２シリコン窒化物層は陰の固有ストレス値を有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第１シリコン窒化物層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、アクリル樹脂からなるハードコーティング層をさらに含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記ハードコーティング層と前記プラスチック絶縁基板の間に位置し、無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層をさらに含む請求項５に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記バリアーコーティング層は有機層と無機層とからなる２層構造である請求項６に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記バリアーコーティング層は前記第１屈折率より大きい第３屈折率を有する第３シリコン窒化物層を含む請求項６に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記プラスチック絶縁基板の他面に順次に積層されているアクリル樹脂からなるハードコーティング層と無機窒化物層、無機酸化物層、アクリル層を含む有機層のうちの少なくともいずれか一つの層を含むバリアーコーティング層とをさらに含む請求項１〜８のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記第１シリコン窒化物層および前記第２シリコン窒化物層は化学気相蒸着法によって形成される請求項１に記載の薄膜トランジスタ基板。
- プラスチック絶縁基板と；
前記プラスチック基板上に形成されているバリアーコーティング層と；
前記バリアーコーティング層上に形成されているハードコーティング層と；
前記ハードコーティング層上に形成されており、陽の固有ストレス値を有し、シリコン窒化物を含むストレス緩和層と；
前記ストレス緩和層上に形成されており、陰の固有ストレス値を有し、シリコン窒化物を含む無機層を備える薄膜トランジスタとを含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。 - 前記無機層は絶縁層を含む請求項１１に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記ストレス緩和層の屈折率が１．９以下である請求項１１に記載の薄膜トランジスタ基板。
- 前記バリアーコーティング層は陰の固有ストレス値を有する請求項１１又は１２に記載の薄膜トランジスタ基板。
- プラスチック絶縁基板上にバリアーコーティング層を形成する工程と；
前記バリアーコーティング層上にハードコーティング層を形成する工程と；
前記ハードコーティング層上に陽の固有ストレス値を有し、シリコン窒化物を含むストレス緩和層を形成する工程と；
前記ストレス緩和層上に陰の固有ストレス値を有し、シリコン窒化物を含む無機層を備える薄膜トランジスタを形成する工程と
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。 - 前記ストレス緩和層と前記無機層はプラズマ強化化学気相蒸着法（ＰＥＣＶＤ）によって形成される請求項１５に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 前記ストレス緩和層の形成時のプラズマパワーは前記無機層の形成時のプラズマパワーより低い請求項１５又は１６に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 前記ストレス緩和層の形成時の圧力は前記無機層の形成時の圧力より高い請求項１５〜１７に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 前記ストレス緩和層と前記無機層は窒素ソース／シリコンソースを用いたプラズマ強化化学気相蒸着法で形成し、
前記ストレス緩和層の形成時の窒素ソース／シリコンソースの比は前記無機層の形成時の窒素ソース／シリコンソースの比より大きい請求項１５〜１８に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
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