JP5096006B2 - 接触部及びその製造方法、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法 - Google Patents

接触部及びその製造方法、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、接触部及びその製造方法、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法に関する。
薄膜トランジスタ(TFT)表示板は、液晶表示装置や有機EL表示装置等で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。薄膜トランジスタ表示板は、マトリクス状に配列された複数の画素と、走査信号を伝達するゲート線とデータ信号を伝達するデータ線でなる画素を駆動するための複数の信号線とを含む。各画素は、画素電極、データ信号を制御するデータ線及びゲート線と接続される薄膜トランジスタ(TFT)とを含む。
ここで、ゲート線及びデータ線でなる信号線は、金属物質で形成され、画素電極は、通常、透明な導電物質であるITO(indium thin oxide)、IZO(indium zinc oxide)などで形成されている。液晶表示装置のITO及びIZOは、ゲート線及びデータ線が外部の駆動回路と接続される際に、接触信頼度を確保するための接触補助膜として用いられることもある。
信号の遅延及びゆがみなどを防止するために、信号線を低抵抗金属であるアルミニウム、アルミニウム合金などを使用して形成することが通常行われる。 しかしながら、接触部において他の導電物質と接触する際に、半導体デバイスの特性が劣化するのに従って、アルミニウムまたはアルミニウム合金が酸化および破壊され易く、アルミニウムまたはアルミニウム合金の物理的および化学的特性が良好ではない。さらに、ITO及びIZOは、アルミニウムの部分との接触を強化するために、液晶表示装置の透明電極として用いられる。しかしながら、アルミニウムまたはアルミニウム合金とITOまたはIZOとの間の接触特性が良好でないことから、これらの間に、Ti、Cr、Moのような異なる物質を挿入することが行われる。したがって、製造方法が複雑となり、製造コストが増加する。 さらに、良好な接触特性を有する物質の層を露出するために、接触部におけるアルミニウムを除去する際に、接触部の側壁の下の金属を構成するアルミニウムを過度にエッチングすることによるアンダーカットがしばしば生じる。このアンダーカットは、接触部の接触抵抗を増加することで、アンダーカット近傍のその後に形成された層の接触不良または形状不良を生じさせる。
本発明の目的は、低抵抗の導電物質からなる信号線を用いることにより、良好な接触特性を備える接触構造およびその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、良好な接触特性を有する接触構造を備える薄膜トランジスタ表示板およびその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、液晶表示板のための薄膜トランジスタパネルの簡素な製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明による接触部形成方法は、基板上に第1配線を形成する段階、第1配線を覆い、第1配線の一部分を露出させるコンタクトホール(接触孔)を有する絶縁膜を形成する段階、コンタクトホールによって露出する第1配線の表面に接触層を形成する段階、接触層を介して第1配線と接続される第2配線を形成する段階を含み、第1配線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成し、第2配線はITOまたはIZOで形成する。
前記基板は、接触層を形成するために、導電物質を含む化学的転換溶液に浸漬することができる。
この時、化学的転換溶液は、タングステン、ジルコニウム、モリブデンまたはクロムの少なくとも1つを含むことが好ましい。
本発明による薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、基板上にゲート線を形成する段階、ゲート絶縁膜を形成する段階、半導体層を形成する段階、オーミック接触層を形成する段階、データ線及びドレイン電極を形成する段階、ドレイン電極を露出させるコンタクトホールを有するパッシベーション層を形成する段階、コンタクトホールによって露出するドレイン電極の表面に接触層を形成する段階を含む。
前記基板、接触層を形成するために、導電物質を含む化学的転換溶液に浸漬することができる。
そして、化学的転換溶液は、タングステン、ジルコニウム、モリブデンまたはクロムの少なくとも1つを含むことが好ましい。
また、保護膜を形成する段階において、データ線またはゲート線の少なくとも一つの線の一端部を露出させるコンタクトホールを形成する段階を含むことが好ましい。
パッシベーション層を形成する段階において、データ線またはゲート線の一端部を露出させる第2コンタクトホールを形成することができ、第1接触層を形成する段階において、ゲート線またはデータ線の露出した部分上部に第2接触層を形成することもできる。
この方法では、ゲート線と同一層に維持電極線を形成する段階をさらに含むように構成できる。
この方法はさらに、パッシベーション層を形成する段階において、維持電極線の一端部を露出させる第2コンタクトホールを形成する段階を含むように構成でき、第1接触層を形成する段階において、第2コンタクトホールによって露出する維持電極線の一端部の表面に第2接触層を形成する段階を含むように構成できる。
本発明による接触部は、基板、基板上に形成されている第1配線、第1配線を覆い、第1配線の一部分を露出させるコンタクトホールを有する絶縁膜、コンタクトホールによって露出する第1配線の表面に形成されている接触層、絶縁膜上に形成され、接触層を介して第1配線と接続される第2配線とを備えている。ここで、第1配線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、第2配線は、ITOまたはIZOで形成されている。
接触層は、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、クロムまたはこれらを含む合金の1つを含むことが好ましい。
接触部は、第1配線下に形成されている下部金属配線をさらに含むことができ、下部層は、クロム、チタニウム、モリブデン、モリブデンタングステン合金の少なくとも1つを含む導電膜で形成することが好ましい。
本発明による薄膜トランジスタ表示板は、絶縁基板、絶縁基板上を覆うゲート線、ゲート線上に形成されているゲート絶縁膜、ゲート絶縁膜上に形成されている半導体層、半導体層と少なくとも一部分が重畳するソース電極を有しゲート線と交差するデータ線、半導体層と少なくとも一部分が重畳するドレイン電極、ドレイン電極及びデータ線を覆い、ドレイン電極を露出させる第1コンタクトホールを有するパッシベーション層、第1コンタクトホールを介して露出したドレイン電極上部にのみ形成されており、酸化導電膜からなる第1接触層、パッシベーション層上に形成され第1接触層を介してドレイン電極と電気的に接続されている画素電極を備える。
この表示板は、データ線及びドレイン電極上に形成されているカラーフィルターをさらに有するように構成できる。
この表示板は、ゲート線と同一層に形成される維持電極線をさらに有するように構成できる。
維持電極線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されることが好ましい。
パッシベーション層及びゲート絶縁膜は、維持電極線の一部を露出させる第2コンタクトホールを有し、表示板は、コンタクトホールを介して露出した維持電極線の一部上に形成された第2接触層、第2接触層を介して維持電極線と電気的に接続される接触補助部材をさらに有するように構成できる。
パッシベーション層とゲート絶縁層は、維持電極線の一部を露出させる第2コンタクトホールを有し、コンタクトホールを介して露出した維持電極線の一部上に形成された第2接触層、第2接触層を介して維持電極線と電気的に接続される接触補助部材をさらに有するように構成できる。
この表示板は、半導体層とデータ線及びドレイン電極の間に形成されているオーミック接触層をさらに有するように構成でき、オーミック接触層は、データ線及びドレイン電極と同一の平面パターンを有し、半導体層は、ドレイン電極とソース電極の間のチャンネルを除くデータ線とドレイン電極と同一の平面パターンを有することが好ましい。
また、第1接触層は、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、クロムまたはこれらを含む合金の1つを含むことが好ましい。
また、データ線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第1導電層を有する構成とすることでき、データ線は第1導電層の下に形成される第2導電層をさらに備える構成とすることができる。 第2導電層は、クロム、チタニウム、モリブデン、モリブデンタングステン合金の少なくとも1つを有する導電膜が形成されていることが好ましい。
本発明の実施携帯による薄膜トランジスタ表示板によれば、低抵抗であるアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成される信号線の使用を容易にすることができ、高品質の薄膜トランジスタ表示板を提供することができる。
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかし、本発明は、多様な形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
図面は、各種層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して示している。明細書全体を通じて類似した部分については同一な参照符号を付けている。層、膜、領域、板などの部分が、他の部分の“上に”あるとする時、これは他の部分の“すぐ上に”ある場合に限らず、その中間に更に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分の“すぐ上に”あるとする時、これは中間に他の部分がない場合を意味する。
以下、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
(第1実施例)
図1は、本発明の一実施形態に係るLCDのための典型的な薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図2は、図1の薄膜トランジスタ表示板のII-II'線に沿って切断した断面図である。
ガラスまたは柔軟性を有する透明な絶縁物質などからなる透明な絶縁基板110上に、ゲート信号を伝達する複数のゲート線121と複数の維持電極線131が形成されている。
各ゲート線121はほぼ横方向に延びており、各ゲート線の複数の部分が薄膜トランジスタの複数のゲート電極124を形成している。各ゲート電極124は、様々な形状に変形されゲート線121からの突出部とすることもできる。
各維持電極線131はほぼ横方向に延びている。各維持電極線131は、維持電極を形成する複数の突出部を含むことができる。この維持電極線131は共通電圧のような所定電圧が供給され、LCDの共通電極パネル(図示せず)の共通電極とすることができる。 ゲート線121、維持電極線131は、好ましくは信号遅延または電圧降下を防ぐために、アルミニウムやアルミニウム合金などのようなアルミニウムを含む低抵抗の金属で構成することが好ましい。
そして、ゲート線121及び維持電極線131上には、窒化ケイ素(SiNx)などからなるゲート絶縁膜140を形成することが好ましい。
ゲート絶縁膜140上には、水素化非晶質シリコン(非晶質シリコンはa-Siと略称する)などからなる複数の線状半導体層151が形成されている。各線状半導体層151は、主に縦方向に延びており、ここからゲート電極124まで拡大形成されている複数の突出部154を有する。各線状半導体層151の幅は、ゲート線121の多くの領域を覆うように、ゲート線121の近傍になるに従って大きく形成されている。 半導体層151上には、シリサイドまたはn型不純物が高濃度にドーピングされているn+水素化非晶質シリコンなどの物質からなる複数の線状及び島状オーミック接触層161、165が形成されている。線状オーミック接触層161は、複数の突出部163を有しており、この突出部163と島状接触層165は対をなして半導体層151の突出部154上に位置する。
半導体層151とオーミック接触層161、165の側面が傾斜しており、これらの傾斜角は30〜80°の範囲であることが好ましい。
複数のデータ線171および複数のドレイン電極は、それぞれ分離されてオーミック接触層161,165とゲート絶縁層140の上に形成される。
データ電圧を伝達するデータ線171はほぼ縦方向に延びており、ゲート線121および維持電極線131と交差している。
各ドレイン電極175はオーミック接触層165の上に配置され、データ線171と分離されている。ドレイン電極175は、ゲート電極124に関してデータ線171の部分と反対側に配置され、維持電極線131に重畳している。
データ線171はドレイン電極175の反対側に配置されるソース電極173を形成する突出部のような複数の突出部を備えている。線状半導体層151の突出部154に沿ったゲート電極124、ソース電極173、ドレイン電極175の各セットは、ソース電極173とドレイン電極175の間に配置される半導体突出部154中に形成されるチャネルを有するTFTを構成する。オーミック接触層161、165は、その下部の半導体層151とその上部のデータ線171及びドレイン電極175の間にのみ存在し、これらの間の接触抵抗を低くする役割を果たす。線状半導体層151は、データ線171およびドレイン電極175で覆われない複数の露出部分を含み、このような部分はソース電極173とドレイン電極175の間に配置される。線状半導体層151の大部分はデータ線より幅が狭いが、ゲート線の近傍において、表面形状を滑らかにし、データ線171の断線を防止するために、上述したように線状半導体層151の幅が大きくなっている。線状半導体層151の一部は維持電極線131上に延長することもできる。
このとき、データ線171は、他の層または外部デバイスと接続するための拡大領域を有する終端部を備えている。
データ線171とドレイン電極175はアルミニウムやアルミニウム合金などのような材質で形成されている。
データ線171、ドレイン電極175及び露出した線状半導体層154上には、パッシベーション層180が形成されており、このパッシベーション層はデータ線171およびドレイン電極185を覆っている。
パッシベーション層180は、プラズマ化学気相蒸着(PECVD)で形成されるa-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質、平坦化特性が優れてかつ感光性を有する有機物質、、または窒化ケイ素や酸化ケイ素のような無機絶縁物で形成される。
パッシベーション層180は、線状半導体層151のチャネル部が有機物と直接接触しないように、下部無機フィルムと上部有機フィルムを含む2重層構造とすることができる。
パッシベーション層180は、それぞれデータ線171の終端部およびドレイン電極175を露出するための複数のコンタクトホール182,185を備えている。パッシベーション層180とゲート絶縁層140は、ゲート線121の終端部分を露出する複数のコンタクトホール181を備えている。コンタクトホール182,184,185は、多角形または円形のように種々の形状に形成することができる。コンタクトホール182,184,185の側壁は、約30-85°の角度で傾斜しているか、あるいは階段状に形成されている。
データ線171、ドレイン電極185、ゲート線121のそれぞれコンタクトホール181,182,185を介して露出している部分には、複数の接触層700が形成されている。接触層700は、データ線171、ドレイン電極175、ゲート線121のアルミニウム層がコンタクトホール181,182,185を介して空気中に露出することを防止するものであり、データ線171、ドレイン電極175、ゲート線121のこのような部分は腐食されることがなくなる。
接触層700は他の物質との良好な接触特性を有する物質で構成され、例えばジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、クロム(Cr)などを含む酸化導電物質からなるITO、IZOと接触特性が優れた導電物質であることがさらに好ましい。
前記接触層700は、ゲート線121、データ線171、ドレイン電極175のうちコンタクトホールを介して露出した上部にのみ形成されており、コンタクトホール181,182,185と同一の境界線を有する。
パッシベーション層180上には、接触補助部材81、82と共にITOまたはIZOからなる複数の画素電極190が形成されている。
好ましくは、ITOやIZOなどの透明導電物質またはアルミニウムや銀などの光反射性導電物質で形成される複数の画素電極190および複数の接触補助部材81,82がパッシベーション層180上に形成される。
画素電極190は、コンタクトホール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ドレイン電極175からデータ電圧の印加を受ける。データ電圧が印加された画素電極190は、他の表示板の共通電極(図示せず)と共に電場を生成することによって、二つの電極の間の液晶分子を再配列する。
そして、画素電極190は、共通電圧のような一定の電圧が印加される維持電極線131の間にストレージキャパシタを形成する。このストレージキャパシタは維持電極線131と画素電極190の重畳により構成される。ストレージキャパシタのキャパシタンスは、ドレイン電極175と維持電極線131との重畳により増加する。
低誘電率有機物質を含むようにパッシベーション層180を形成する場合、画素電極190を隣接するゲート線121及びデータ線171と一部分重畳して、開口率を向上させることができる。
接触補助部材81、82は、各々コンタクトホール181、182を介して各々ゲート線121及びデータ線171の一端部と接触層700を介して電気的に接続される。
接触補助部材81、82は、ゲート線121及びデータ線171と外部の駆動回路との接着性を補完するものであって、特に、チップの形態で基板110またはフレキシブル回路基板(図示せず)上に装着される際に必要なもので、駆動回路が基板110上に直接薄膜トランジスタなどによって作られる場合には、ゲート線121またはデータ線171の端部が直接駆動回路の出力端に接続される。
(第1実施例−方法)
以下、図1及び図2に示す液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法について、図3〜図7及び図1及び図2を参照して詳細に説明する。
図3、図5、図7及び図9は、図1および図2に示された薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図であり、図4、6、8、10は、それぞれ、図3,5,7,9に示される薄膜トランジスタ表示板のIIIb-IIIb'線、IVb-IVb'線、Vb-Vb'線、VIb-VIb'線に沿って切断した断面図であり、図11は、図10に続く工程における断面図である。
導電膜は透明ガラスのような絶縁基板110上にスパッタリング法で蒸着される。導電膜はアルミニウムまたはアルミニウム合金のようなアルミニウム含有金属で構成することが好ましい。
図3および図4に示すように、導電膜は複数のゲート電極124を含むゲート線121および複数の維持電極線131を形成するためにパターニングされる。
次に、図5及び図6に示すように、ゲート絶縁膜140、真性非晶質シリコン層、不純物非晶質シリコン層の蒸着工程の後、複数の線状不純物半導体164と複数の突出部154をゲート絶縁膜140上に形成するために、不純物非晶質シリコン層、真性非晶質シリコン層をフォトエッチングする。
下部導電膜と上部導電膜でなる2つの導電膜が、順にスパッタリング法で蒸着される。下部導電膜は、例えばクロム(Cr)、チタニウム(Ti)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)及びこれらの合金(例:モリブデン-タングステン(MoW)合金)などで構成されることが好ましく、その厚さは約500Åとすることが好ましい。上部導電膜は、約2500Åの厚さにすることが好ましく、上部導電膜のスパッタリングターゲットとして純粋なアルミニウムまたはアルミニウム合金を含む。 図7および図8に示すように、上部導電膜と下部導電膜は、それぞれウェットエッチングおよびドライエッチングを行うか、あるいは両方の導電膜をウェットエッチングすることにより、複数のソース電極173を含む複数のデータ線171および複数のドレイン電極175を形成する。下部導電膜をモリブデンまたはモリブデン合金で形成する場合、上部導電膜および下部導電膜は、同一のエッチング条件でエッチング処理を行うことができる。上部導電膜171b、175bを含むデータ線171とドレイン電極175は、純アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、下部導電膜171a,175aは、チタニウム、タンタル、モリブデン、モリブデン合金またはクロムなどで構成される。
次に、データ線171とドレイン電極175で覆われない不純物線状半導体層164の一部を除去して、複数の突出部163と複数のオーミック接触アイランド165を含む複数のオーミック接触線状半導体層161を完成し、真性線状半導体層151の一部を露出する。線状半導体層151の露出した表面を平滑化するために、この後酸素プラズマ処理を施すことが好ましい。
次に、a-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質のPECVDにより、あるいは平坦化特性が優れてかつ感光性を有する有機絶縁物をコーティングすることにより、窒化ケイ素を蒸着するしてパッシベーション層180を形成する。図9及び図10に示すように、ゲート絶縁膜140と同様にして、パッシベーション層180をフォトエッチングすることによって、複数のコンタクトホール181,182,185を形成する。感光性を有する有機物質でパッシベーション層180を形成する場合には、感光膜パターンを形成しないで、パッシベーション層180を光マスクとして用いて露光した後、現像する。
次に、図11に示すように、基板110を化学的転換溶液(chemical conversion solution)に浸漬してコンタクトホール181、182、185によって露出するゲート線121及びデータ線171の一端部とドレイン電極175の一部の上に接触層700を形成する。化学的転換溶液は、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、タングステン(W)などの金属物質を含むことが好ましい。
パッシベーション層180をパターニングしてコンタクトホール181、182、185を形成した後、ゲート線121、データ線171およびドレイン電極175の露出された部分には、空気中に露出した状態となることから、アルミニウム酸化膜が形成される。アルミニウム酸化膜は、他の連続する層との電気的接触特性を劣化させる。
次に、基板110を化学的転換溶液に浸漬すれば、アルミニウム酸化膜内のアルミニウムが化学的転換溶液内のタングステン(W)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)のような金属物質と置換反応する。したがって、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、クロムを含む接触層700が、ゲート線121およびデータ線171の終端部、ドレイン電極175の一部に形成され、酸化アルミニウム層は除去される。
接触層700は、酸化導電膜であり、例えば、酸化ジルコニウム、酸化タングステン、酸化クロムなどからなる。一例として、酸化ジルコニウム、酸化タングステンまたは酸化クロムのような化学的転換溶液に含まれた金属によって主成分が変わる。たとえば、酸化ジルコニウムからなる接触層700を形成するためには、Na2ZrO4、NaWO3、F-を含む化学的転換溶液を用いる。
接触層700は、コンタクトホール181、182、185を形成した後に形成するので、コンタクトホール181、182、185と同一の平面パターンを有する。
次に、図1及び図2に示すように、保護膜180上にITOまたはIZOなどの透明な導電物質を500Å〜1500Åの厚さで蒸着形成し、フォトエッチングして、複数の画素電極190と、複数の接触補助部材81,82を形成する。このとき、画素電極190と接触補助部材81、82は、接触層700と直接接触し、ドレイン電極175と、ゲート線121およびデータ線171の終端部と、それぞれ接触層700を介して接続される。
本発明の1実施形態の薄膜トランジスタ表示板において、ゲート線121及びデータ線171のような信号線を低抵抗を有するアルミニウムを用いて形成する場合、他の導電膜を追加して多層構造に形成しなくて済むので、接触層700を形成する際の製造工程を単純化することができる。これにより、薄膜トランジスタ表示板の大面積化及び高精細化に対応できる信号線を容易に形成することができる。
また、アルミニウムを用いるときに信号線を多層に形成しなくて済むので、基板が配線方向にストレスを受けて基板が曲がったりする問題点を最小に抑えることができる。
また、コンタクトホール181,182,185にアンダーカットがなく、接触部における接触不良を防止できる。これから、接触部の信頼性を改善でき、接触部の接触抵抗を最小にできる。
ここで、酸化ジルコニウムの厚さは0.2μm未満であり、接触層は35,000ohm/cm2程度の低い面抵抗を有する。
(第2実施例-構造)
本発明の他の実施形態によるLCDのための薄膜トランジスタ表示板を、図12および図13に基づいて説明する。
図12は、本発明の他の実施形態による典型的なLCDのための薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図13は、図12のIX-IX'線に沿って切断した断面図である。
図12及び図13に示すように、この実施形態によるLCDのための薄膜トランジスタ表示板の積層構造は、図1及び図2とほぼ同様である。即ち、基板110上に複数のゲート電極124を含む複数のゲート線121及び維持電極線131が形成され、ゲート絶縁膜140、複数の突出部154を含む複数の線状半導体層151、複数の突出部163と複数のオーミック接触アイランド165を含む複数のオーミック線状接触部161がその上に順に形成されている。複数のソース電極173および複数のドレイン電極175を含むデータ線171がオーミック接触部161,165上に形成されており、その上にパッシベーション層180が形成されている。複数のコンタクトホール181,182,185がパッシベーション層180および/またはゲート絶縁膜140に形成され、複数の画素電極190および複数の接触補助部材81,82がパッシベーション層180の上に形成されている。
図1および図2に示される薄膜トランジスタ表示板とは異なり、線状半導体層151はその下にあるオーミック接触層161,165と同様に、TFTが設けられる突出部154を除くデータ線171およびドレイン電極175とほぼ同一の平面形状を有している。すなわち、線状半導体層151は、データ線171およびドレイン電極175で覆われていないいくつかの露出した部分を含んでおり、このような部分はソース電極173およびドレイン電極175の間に位置している。
(第2実施例−方法)
図12及び図13に示される構造を有する薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法について、図14〜図22、図12及び図13を参照して詳細に説明する。
図14、図18及び図20は、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図であり、図15は、図14のXb-Xb'線に沿って切断した断面図であり、図16は、図15に続く工程における断面図であり、図17は、図16に続く工程における断面図であり、図19は、図18のXIIIb-XIIIb'線に沿って切断した断面図であり、図21は、図20のXIVb-XIVb'線に沿って切断した断面図であり、図22は、図21に続く工程における断面図である。
まず、図14及び図15に示されるように、複数のゲート電極124を含む複数のゲート線121および複数の維持電極線131をフォトエッチングにより基板110上に形成する。
図16に示すように、ゲート絶縁膜140、真性非晶質シリコン層150、不純物非晶質シリコン層160が層140,150,160のような順になるように、CVDによる蒸着で形成する。アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される下部導電膜170aとクロム、チタニウム、タンタル、モリブデンおよびこれらの合金のような金属で構成される上部導電膜170bを含む導電層170がスパッタリング法により蒸着され、この導電層170の上にフォトレジスト膜が1-2μmの厚さでコーティングされる。
フォトレジスト膜は露光マスク(図示せず)を介して露光され、現像されたフォトレジストが位置に応じた厚さとなるように現像される。
図16に示すように、フォトレジストは1〜3の異なる厚さでなる複数の部分を含んでいる。配線領域Aに位置する第1部分とチャネル領域Bに位置する第2部分を、それぞれ引用符号52,54により表示し、残りの領域Cに位置する第3部分は、導電層170の下にある部分を露出するためにこれらの厚みをほぼゼロとするもので、これらの部分には引用符号を付していない。第2部分54と第1部分52の厚さの比は、次の処理工程中の処理条件に基づいて調整される。
フォトレジストの位置に基づく厚さは、種々の技術により実現でき、たとえば、露光マスクに透光領域および遮光領域とともに半透明領域を設けることにより実現できる。半透明領域には、スリットパターン、格子パターン、または透過率が中間であるか厚さが中間である薄膜が備えられる。スリットパターンを用いる場合には、スリットの幅やスリット間の間隔がフォト工程に用いられる露光器の分解能(resolution)より小さいことが好ましい。他の例としては、リフローが可能な感光膜を用いることである。即ち、透明領域と遮光領域のみを有する通常のマスクにリフロー可能な感光膜パターンを形成した後、リフローさせて、感光膜が残留しない領域に流れるようにして薄い部分を形成する。
適切な工程条件を与えれば、感光膜パターン52、54の肉厚差のため、下部層を選択的にエッチングすることができる。このように、一連のエッチング工程により、図18及び図19に示すような複数のソース電極173を各々有する複数のデータ線171及び複数のドレイン電極175を形成し、複数の突出部163を各々有する複数の線状オーミック接触層161及び複数の線状オーミック接触層165、並びに複数の突出部154を有する複数の線状半導体層151を形成する。
説明上、配線が形成される部分の導電膜170、不純物非晶質シリコン層160、真性非晶質シリコン層150の部分を配線部分Aとし、チャンネルが形成される部分に位置した不純物非晶質シリコン層160、真性非晶質シリコン層150の部分をチャンネル部分Bとし、チャンネル及び配線部分を除いた領域に位置する不純物非晶質シリコン層160、真性非晶質シリコン層150の部分をその他の部分Cとする。
このような構造を形成する工程順は、以下のとおりである。
(1)配線領域A上の導電層170不純物非晶質シリコン層160及び真性非晶質シリコン層150の第3部分を除去、
(2)フォトレジストの第2部分54を除去、
(3)チャンネル領域Bに位置した不純物非晶質シリコン層160と導電層170の第2部分を除去、
(4)フォトレジストの第1部分52を除去する。
その他の方法として、
(1)導電層170の第3部分を除去、
(2)フォトレジストの第2部分54を除去、
(3)不純物非晶質シリコン層160及び真性非晶質シリコン層150の第3部分を除去、
(4)導電層170の第2部分を除去、
(5)フォトレジストの第1部分52を除去、
(6)不純物非晶質シリコン層160の第2部分を除去する。
ここでは、第1の例について説明する。
図17に示すように、その他の領域Cに露出している導電膜170の第3部分を湿式エッチングまたは乾式エッチングで除去し、その下部の不純物非晶質シリコン層160の第3部分を露出させる。
データ線171とドレイン電極175を含む導電層170の引用符号174で示される部分は互いに接続されおり、下部導電膜および上部導電膜は引用符号174a,174bでそれぞれ示される。乾式エッチングを行う際に、フォトレジスト52、54の上部を取り除くようにエッチングする。
次に、領域Cに位置した不純物非晶質シリコン層160の第3部分及びその下部の真性非晶質シリコン層150を好ましくはドライエッチングにより除去すると共に、フォトレジストの第2部分54を除去して下部の導電膜174を露出させる。
フォトレジストの第2部分54の除去は、不純物非晶質シリコン層160及び真性非晶質シリコン層150の第3部分の除去と同時に行うことができ、また別々に行うこともできる。チャンネル領域Bに残っているフォトレジストの第2部分54の残留物は、アッシング処理で除去する。
この段階で半導体層151が完成し、オーミック接触線状部およびアイランド161,165を含む不純物非晶質シリコン層160の引用符号164で表示される部分と互いに接続され、不純物線状半導体層と呼ばれる。
導電層170の下部導電膜170a、不純物非晶質シリコン層160および真性非晶質シリコン層150は、連続して乾式エッチングすることによって製造工程を単純化することができる。この場合、同一なエッチングチャンバーで三つの層170、160、150に対する乾式エッチングを連続して行うインシチュー方法で行うことができる。
次に、図18及び図19に示されるように、チャンネル部分Bに位置した導電膜174及び不純物非晶質シリコン層164の第2部分を、フォトレジストの第1部分52とともにエッチングして除去する。
この場合、不純物線状半導体層164の露出された部分はデータ線171とドレイン電極175をエッチングマスクとして使用してフォトレジスト膜を除去した後に除去される。
この時、チャネル領域B上の真性線状半導体層151の突出部154の上部は、厚みを減少させるために除去することも可能である。
このようにして、導電膜174各々が1つのデータ線171と複数のドレイン電極175に分離されて完成され、不純物非晶質シリコン層164も線状オーミック接触層161と複数の島状オーミック接触層165に分離されて完成される。
次に、図20及び図21に示されるように、窒化シリコン膜のCVDによる形成、アクリル有機絶縁膜のコーチングによる形成、またはa-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質のPECVDによる形成により、パッシベーション層180が形成される。 次に、パッシベーション層180およびゲート絶縁層140は、コンタクトホール181,182、185を形成するためにエッチングされる。
図22に示すように、コンタクトホール181,182、185によって露出されるゲート線121及びデータ線171の一端部とドレイン電極175上に複数の接触層700を形成するために、前述した実施例と同様の方法で絶縁基板110を化学的転換溶液に浸漬する。
最後に、図12及び図13に示されるように、複数の画素電極190と複数の接触補助部材81,82が、ITOまたはIZO層をスパッタリングおよびエッチングすることによって、パッシベーション層180上に形成される。
なお、低誘電率の有機膜を有するパッシベーション層180を形成する場合には、画素電極190をデータ線171上部まで拡大して形成可能であるため、画素の開口率が向上される。
ここで、維持電極線131も外部から共通電圧など信号の伝達を受けるための接触部を有するように構成できる。このような接触部も維持電極線131の一部を露出させるコンタクトホールと、これを介して維持電極線と接続される接触補助部材、及びこれらの間に形成され酸化導電膜からなる接触層とを有する。
一方、ゲート線121に駆動信号を印加するためのゲート駆動回路は、複数個の薄膜トランジスタを有する。このようなゲート駆動回路は、画素領域の薄膜トランジスタを製造する工程によって共に基板110上部に形成することができ、画素領域の薄膜トランジスタとゲート駆動回路の薄膜トランジスタは、殆ど同一の積層構造を有する。
ゲート駆動回路を構成する複数の薄膜トランジスタは、複数個の信号線によって電気的に接続されており、このような信号線は、ゲート線121またはデータ線171と同一層からなる導電膜で構成される。この場合にも、信号線は、互いに異なる層に配される導電膜を電気的に接続するための接触部を有する。このような接触部も導電膜の一部を露出させるコンタクトホールと、これを介して導電膜と接続され、画素電極190と同一層からなる接触補助部材、及びこれらの間に形成され、酸化導電膜からなる接触層を有する。
(第3実施例−構造)
上述した実施形態と異なって、液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板に、カラーフィルターを形成することができる。
このような本発明の実施形態による薄膜トランジスタ表示板を、図23及び図24を参照して、詳細に説明する。
図23は、本発明の第3実施形態に係る典型的な薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図24は、図23のXVII-XVII'線に沿って切断した断面図である。
図23,24に示すように、この実施形態によるLCDの薄膜トランジスタ表示板の積層構造は、図1、2に示されたものとほぼ同様である。
前述した実施形態と異なる点は、データ線171およびドレイン電極175を覆うパッシベーション層180の上にカラーフィルター230R、230G、230Bが形成されている。カラーフィルター230R、230G、230Bは、2つの隣接するデータ線171の中間に位置し、縦方向に延長されている。カラーフィルター230R、230G、230Bは、ゲート線121およびデータ線171によって区画される各画素領域に沿って配列される複数のカラーフィルターに分割されている。隣接するカラーフィルター230R,230G,230Bの端部は正確に整合しており、画素領域間からの光の漏出を遮断するために互いに重畳している。3つのカラーフィルターは、データ線171の画素領域間で互いに重畳している。
赤、緑、青のカラーフィルター230R、230G、230Bは、外部回路と接合するゲート線121またはデータ線171の端部には形成されない。
なお、カラーフィルター230R、230G、230B上に層間絶縁膜801がさらに形成されている。層間絶縁膜801は、カラーフィルター230R、230G、230Bの顔料が画素電極190に流入するのを防ぎ、カラーフィルター230R、230G、230Bを保護するものであって、必要に応じて形成しない場合もある。
このように、カラーフィルターが薄膜トランジスタ表示板に形成されることによって、上部表示板にブラックマトリックスを薄膜トランジスタと対応する部分にのみ形成し、画素の開口率を向上させることができる。
(第3実施例−方法)
図23及び図24に示される構造を有する液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法について、図25〜図29を参照して詳細に説明する。
図25及び図27は、第3実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図であり、図26は、図25のXVIIIb-XVIIIb'線に沿って切断した断面図であり、図28は、図27のXIXb-XIXb'線に沿って切断した断面図であり、図29は、図28に続く工程における断面図である。
まず、第1実施形態の図3〜図8に示されるように、透明な絶縁基板110上に複数のゲート線121、複数の維持電極線131、ゲート絶縁膜140、複数の半導体層151、オーミック接触層161、165、複数のソース電極173を含む複数のデータ線171、複数のドレイン電極175を形成する。
その後、図25及び図26に示されるように、窒化ケイ素または酸化ケイ素などの無機物質で構成されるパッシベーション層180を蒸着した後、絶縁基板110の上面に、3つの感光膜を順に塗布する。3つのネガティブ感光膜は、光重合開始剤、モノマー、バインダー、その他、および赤、緑、青色顔料を含む光重合感光性組成物で構成される水溶性分散溶液である。これから、感光膜は、カラーフィルター用のマスクを介してそれぞれ現像されて、カラーフィルター230R,230G,230Bが形成される。各カラーフィルター230R,230G,230Bはドレイン電極175を露出する複数のコンタクトホール235を備えている。
次に、図27及び図28に示されるように、カラーフィルター230R、230G、230Bの上部に4.0以下の低誘電率を有する有機物質を塗布したり、a-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質をPECVDにより蒸着して、層間絶縁膜801を形成する。
その後、コンタクトホール235内部のドレイン電極175およびデータ線171の終端部をそれぞれ露出するための複数のコンタクトホール182,185を形成するために、層間絶縁膜801エッチングする。
次に、図29に示されるように、絶縁基板110を化学的転換溶液に浸漬して、データ線171の終端部分とドレイン電極175の一部の上に複数の接触層700を、前述の実施例と同様にして形成する。
最後に、図23及び図24に示されるように、複数の画素電極190および複数の接触補助部材82を形成するために、ITOまたはIZO層をスパッタリングおよびフォトエッチングする。
以上のように、本発明のような接触層を形成することにより、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む配線の使用を容易にすることができる。その結果、高品質の薄膜トランジスタ表示板を提供する。
以上、本発明の好適な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限定されず、特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
本発明の第1実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図1のII-II'線に沿って切断した断面図である。 第1実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 IIIb-IIIb'線に沿って切断した断面図である。 第1実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図5のIVb-IVb'線に沿って切断した断面図である。 第1実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図7のVb-Vb'線に沿って切断した断面図である。 第1実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図9のVIb-VIb'線に沿って切断した断面図である。 図10に続く工程における断面図である。 本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図12のIX-IX'線に沿って切断した断面図である。 第2実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図14のXb-Xb'線に沿って切断した断面図である。 図15に続く工程における断面図である。 図16に続く工程における断面図である。 第2実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図18のXIIIb-XIIIb'線に沿って切断した断面図である。 第2実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図20のXIVb-XIVb'線に沿って切断した断面図である。 図21に続く工程における断面図である。 本発明の第3実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図23のXVII-XVII'線に沿って切断した断面図である。 第3実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図25のXVIIIb-XVIIIb'線に沿って切断した断面図である。 第3実施形態による薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間工程における配置図である。 図27のXIXb-XIXb'線に沿って切断した断面図である。 図28に続く工程における断面図である。
符号の説明
110 絶縁基板
121 ゲート線
124 ゲート電極
131 維持電極線
140 ゲート絶縁膜
151、154 半導体層
161、165 オーミック接触層
700 接触層
171 データ線
173 ソース電極
175 ドレイン電極
190 画素電極

Claims (24)

  1. 基板上に第1配線を形成する段階と、
    前記第1配線を覆い、前記第1配線の一部分を露出させるコンタクトホールを有する絶縁膜を形成する段階と、
    前記基板を導電物質を含む化学的転換溶液に浸漬して、前記コンタクトホールによって露出する前記第1配線の表面にタングステン、ジルコニウム、モリブデンまたはクロムの少なくとも1つを含む酸化導電物質からなる接触層を形成する段階と、
    前記接触層を介して前記第1配線と接続される第2配線を形成する段階と、
    を含み、前記第1配線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成され、前記第2配線は、ITOまたはIZOで形成される接触部形成方法。
  2. 前記化学的転換溶液は、タングステン、ジルコニウム、モリブデンまたはクロムの少なくとも1つを含む請求項1に記載の接触部形成方法。
  3. 基板上にゲート線を形成する段階と、
    ゲート絶縁膜を形成する段階と、
    半導体層を形成する段階と、
    オーミック接触層を形成する段階と、
    データ線及びドレイン電極を形成する段階と、
    前記ドレイン電極を露出させる第1コンタクトホールを有するパッシベーション層を形成する段階と、
    前記基板を導電物質を含む化学的転換溶液に浸漬して、前記第1コンタクトホールによって露出する前記ドレイン電極の表面にタングステン、ジルコニウム、モリブデンまたはクロムの少なくとも1つを含む酸化導電物質からなる第1接触層を形成する段階と、
    を含む薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  4. 前記化学的転換溶液は、タングステン、ジルコニウム、モリブデンまたはクロムの少なくとも1つを含む請求項3に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  5. 前記パッシベーション層を形成する段階において、前記データ線またはゲート線の一端部を露出させる第2コンタクトホールを形成する段階を含む請求項3に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  6. 前記第1接触層を形成する段階において、前記ゲート線または前記データ線の露出した部分上部に第2接触層を形成する請求項5に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  7. 前記ゲート線と同一層に維持電極線を形成する段階をさらに含む請求項3に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  8. 前記パッシベーション層を形成する段階において、前記維持電極線の一端部を露出させる第2コンタクトホールを形成する段階を含む請求項6に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  9. 前記第1接触層を形成する段階において、前記第2コンタクトホールによって露出する前記維持電極線の一端部の表面に第2接触層を形成する段階を含む請求項7に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
  10. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されている第1配線と、
    前記第1配線を覆い、前記第1配線の一部分を露出させるコンタクトホールを有する絶縁膜と、
    前記コンタクトホールによって露出する前記第1配線の表面に形成されており、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、またはクロムのうちの少なくとも1つを含む酸化導電物質からなる接触層と、
    前記絶縁膜上に形成され前記接触層を介して前記第1配線と接続される第2配線と、
    を備え、前記第1配線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されており、前記第2配線は、ITOまたはIZOで形成されている接触部。
  11. 前記第1配線下に形成されている下部層をさらに含む請求項10に記載の接触部。
  12. 前記下部層は、クロム、チタニウム、モリブデン、モリブデンタングステン合金の少なくとも1つを含む導電膜で形成されている請求項11に記載の接触部。
  13. 絶縁基板と、
    前記絶縁基板上に形成されているゲート線と、
    前記ゲート線上を覆うゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜上に形成されている半導体層と、
    前記半導体層と少なくとも一部分が重畳するソース電極を有し、前記ゲート線と交差するデータ線と、
    前記半導体層と少なくとも一部分が重畳するドレイン電極と、
    前記ドレイン電極及び前記データ線を覆い、前記ドレイン電極を露出させる第1コンタクトホールを有するパッシベーション層と、
    前記第1コンタクトホールを介して露出した前記ドレイン電極上部にのみ形成され、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、またはクロムのうちの少なくとも1つを含む酸化導電物質からなる第1接触層と、
    前記パッシベーション層上に形成され、前記第1接触層を介して前記ドレイン電極と電気的に接続されている画素電極と、
    を備える薄膜トランジスタ表示板。
  14. 前記データ線及び前記ドレイン電極上に形成されているカラーフィルターをさらに有する請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  15. 前記ゲート線と同一層に形成される維持電極線をさらに有する請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  16. 前記維持電極線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている請求項15に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  17. 前記パッシベーション層及び前記ゲート絶縁膜は、維持電極線の一部を露出させる第2コンタクトホールを有し、
    前記第2コンタクトホールを介して露出した前記維持電極線の一部の上に形成され、タングステン、ジルコニウム、モリブデン、またはクロムのうちの少なくとも1つを含む酸化導電物質からなる第2接触層と、
    前記第2接触層を介して前記維持電極線と電気的に接続される接触補助部材と、
    をさらに備える請求項15に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  18. 前記パッシベーション層またはゲート絶縁膜は、ゲート線またはデータ線の一部を露出させる第3コンタクトホールを備え、前記第3コンタクトホールを介して露出されるゲート線またはデータ線の一部の上に形成されてタングステン、ジルコニウム、モリブデン、またはクロムのうちの少なくとも1つを含む酸化導電物質からなる第3接触層と、前記第3接触層を介して露出されるゲート線またはデータ線の一部に接続される接触補助部材とをさらに備える請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  19. 前記半導体層と前記データ線及びドレイン電極との間に形成されているオーミック接触層をさらに有する請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  20. 前記オーミック接触層は、前記データ線及びドレイン電極と同一の平面パターンを有し、
    前記半導体層は、前記ドレイン電極と前記ソース電極との間のチャンネル部を除くデータ線とドレイン電極と同一の平面パターンを有する請求項19に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  21. 前記ゲート線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる導電層を有する請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  22. 前記データ線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む第1導電層を有する請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  23. 前記データ線は、第1導電層下に形成されている第2導電層をさらに有する請求項22に記載の薄膜トランジスタ表示板。
  24. 前記第2導電層は、クロム、チタニウム、モリブデン、モリブデンタングステン合金の少なくとも1つを含む導電膜で形成されている請求項23に記載の薄膜トランジスタ表示板。
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