TW427034B - Thin film transistor substrate using aluminum as the low resistance wire and the liquid crystal display using the same - Google Patents

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4 270 3 A7 —____B7 五、發明說明（1 ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係關於薄膜電晶體基板及使用其之液晶顯示裝 置’特別是關於使用鋁作爲低電阻配線之薄膜電晶體基板 及使用其之液晶顯示裝置。 〔習知之技術〕 作爲配管材料之鋁具有低電阻之優點，在電子機器上 被廣泛應用於基板上之配線或電極等。 圖6係顯示一般的薄膜電晶體型液晶顯示裝置之薄膜 電晶體部份之槪略圖。 此薄膜電晶體8 2係在透明基板8 3上設置閘極電極 8 4 ’覆蓋此閘極電極8 4地設置閘極絕緣膜8 5。在閘 極電極8 4上方之閘極絕緣膜8 5上設置由非晶矽（a -S i )形成之半導體主動膜8 6，透過由包含憐等之η型 不純物之非晶矽（η 型a — S i )形成之歐姆接觸層8 7 ，由半導體主動膜8 6橫跨閘極絕緣膜8 5上，設置源極 電極8 8以及汲極電極8 9。而且，設置覆蓋以這些源極 電極8 8、汲極電極8 9、鬧極電極8 4等構成之薄膜電 晶體8 2之鈍化膜9 0，在汲極電極8 9上之鈍化膜9 0 設置接觸孔9 1。再者，設置由通過此接觸孔9 1 ，與汲 極電極8 9電氣連接之銦錫氧化物（以下，略記爲I τ 0 )等之透明性導電膜形成之像素電極9 2。 又，圖6左側之部份係顯示位於顯示領域外之閘極配 線端部之閘極端子襯墊部9 3之剖面構造。在由透明基板 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐）_4 - <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-----丨—訂---I I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 牛k第8 8 u 2 7丨9 號專利申請案 中文說明書修正頁 民國89年1 五、發明說明（2) 8 3上之閘極配線材料形成之下部襯墊層9 4上，設置貫 穿閘極絕緣膜8 5以及鈍化膜9 0之接觸孔9 5 ，設置由 與通過此接觸孔9 5與下部襯墊層9 4電氣連接之像素電 極9 2相同之透明性導電膜形成之上部襯墊層9 6。又， 源極配線端部也爲類似之構造。 如上述般地，於薄膜電晶體中，構成閘極端子、源極 端子以及像素電極之透明性導電膜，與構成閘極配線，源 極配線以及汲極配線之配線用金屬直接被連接地構成之。 〔發明欲解決之課題〕 然而，於此種之液晶顯示裝置中，在降低配線電阻之 目的下’在使用I TO作爲透明性導電膜，使用鋁作爲配 線用金屬之情形，如使I T〇與鋁直接接觸，I TO之氧 與鋁產生氧化，其結果，接觸部份之電氣電阻上升。 又，在使用鋁作爲配線材料之情形，會有產生突起之 問題。所謂突起係在鋁之表面產生之針狀突起，此突起穿 破被堆積在鋁上之絕緣膜，會有與其它之導電層短路 > 引 起絕緣不良之虞。 有鑑於上述之問題點，本發明之目的在於提供：解決 上述之2個的問題點，即由於鋁與I TO之接觸所產生之 電氣電阻値上升以及由於突起所產生之短路不良、絕緣不 良，使用鋁作爲配線材料之薄膜電晶體基板及使用其之液 晶顯示裝置。 本纸張尺度適用111國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------裝--------訂---------線------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2 7 0 ： κι __Β7 五、發明說明（3 ) 〔解決課題用之手段〕 本發明之薄膜電晶體基板之特徵爲：在基板上依序堆 積由與構成閘極端子、源極端子以及像素電極之銦錫氧化 膜可以電氣連接之金屬形成之底層金屬膜，及構成閘極配 線，源極配線以及汲極配線之鋁膜，及鋁氧化膜，以及絕 緣膜，由絕緣膜表面通過絕緣膜與鋁氧化膜與鋁膜，形成 到達底層金屬膜之接觸孔，在絕緣膜上以及接觸孔內形成 銦錫氧化膜，接觸孔內形成之銦錫氧化膜與底層金屬膜電 氣地連接著。 即於薄膜電晶體基板中，由銦錫氧化膜形成之閘極端 子、源極端子、像素電極等與由鋁膜形成之閘極配線，源 極配線，汲極配線等有必要使其電氣地連接。於本發明中 1不使銦錫氧化膜與鋁膜直接接觸，使閘極配線，源極配 線，汲極電極之部份爲底層金屬膜與鋁膜之2層構造，使 形成於其上之絕緣膜之接觸孔去除至鋁膜爲止，使底層金 屬膜表面露出，以使銦錫氧化膜與底層金屬膜直接連接。 在此情形，在底層金屬膜使用可以與銦錫氧化膜電氣連接 之金屬之故，可以沒有困難地連接閘極端子、源極端子、 像素電極與閘極配線、源極配線、汲極電極。 形成此底層金屬膜之金屬可以合適使用Μο、 Τι、 C r等。例如，鋁與I Τ Ο之接觸電阻雖然爲1 0 2至 10 2 Ω， c m 2，但是鉬與I Τ Ο之接觸電阻爲1 〇 4 至1 0 7 Ω · c m 2，藉由使用鉬，可以降低接觸電阻。 又，在鋁膜之表面設置鋁氧化膜，在鋁膜表面形成阻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 6 - {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ill---—訂--------線 427〇34 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 障層，由於之後之熱處理等之鋁膜表面突起之成長被抑制 之故，可以有效防止由於突起所致之短路或絕緣不良。 因此，依據本發明，可以同時解決：閘極端子、源極 端子、像素電極與閘極配線、源極配線、汲極電極之接觸 部份之電阻之增大，以及起因於鋁膜之突起之短路不良、 絕緣不良之產生之2個問題。其結果，可以獲得電氣特性 良好，良率高之薄膜電晶體基板。 上述之鋁氧化膜雖然可以藉由種種之方法形成之，但 是簡單之方法可以藉由使用臭氧水之鋁膜之氧化處理以形 成之，藉由在氧氣環境中之對鋁膜之紫外線照射以形成之 也沒有問題。或倂用這2個手段也沒有關係。 又，本發明之液晶顯示裝置之特徵爲：在相向配置之 一對基板之間包夾液晶，一對基板之其中一方爲上述薄膜 電晶體基板者。 利用使用鋁作爲低電阻配線之薄膜電晶體基板之液晶 顯示裝置，具有：起因於配線電阻之信號電壓下降或配線 延遲不易產生1具有容易實現最適合於配線變長，大面積 之顯示或配線變細，高精細顯示之顯示裝置之優點。 〔發明之實施形態〕 以下，依據圖面，詳細說明本發明，但是本發明並不 只限定於這些之實施形態例。 圖1係本實施形態之薄膜電晶體基板1之部份剖面圖 。標號A之部份微薄膜電晶體（F T F )、B之部份爲位 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) !1 訂-----! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4270 3 4 A7 _B7 五、發明說明（5 ) 於T F T矩陣外側之源極配線之端子部、C之部份爲閘極 配線之端子部。又，這些3部份在實際之液晶顯示裝置中 ，爲互相分開之地方，本來在剖面圖上並非同時顯示者， 但是爲了圖示方便上，使之接近而表示之。 首先，說明薄膜電晶體部A之部份。 在薄膜電晶體部A於基板2上設置由膜厚5 0 0人程 度之鉬形成之底層金屬膜3以及由膜厚2 0 0 0 A程度之 鋁膜4形成之閘極電極5，在其之上設置膜厚1〇〇至 2 0 0 Λ程度之鋁氧化膜6。在其之上設置閘極絕緣膜7 ，在此閘極絕緣膜7上設置由非晶矽（a _ S i )形成之 半導體膜8，再者，於此半導體膜8上設置η +型a - S 1 層9 ，在其上設置由膜厚200至500A程度之鉬形成 之底層金屬膜1 0與由膜厚1 5 0 0至2 Ο 0 0A程度之 鋁膜1 1 1形成之源極電極1 2 1以及由底層金屬膜1 0 與鋁膜1 4形成之汲極電極1 5。在鋁膜1 1以及鋁膜 1 4上設置膜厚1 0 0至2 0 0A程度之鋁氧化膜1 6。 又，在源極電極1 2或汲極電極1 5之上方形成將其 覆蓋之鈍化膜1 7 (絕緣膜），在此鈍化膜1 7形成貫穿 鋁氧化膜1 6與鋁膜1 4，到達底層金屬膜1 0之接觸孔 1 8。而且，沿著接觸孔1 8之內壁面以及底面，形成成 爲像素電極之I T 0層1 9。通過此接觸孔1 8，汲極電 極1 5與I TO層1 9 (像素電極）電氣地被連接。 接著，關於源極配線之端子部B，在閘極絕緣膜7上 形成由底層金屬膜1 0與鋁膜1 1形成之下部襯墊層，在 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _8- - - - --------农----j 丨—訂 I---I (諳先閱讀背面之汍意事項再填寫本頁) 427 427 A7 B7 修正 五、發明說明（6 ) 其上形成鋁氧化膜1 6與鈍化膜1 7，形成貫穿此2層之 接觸孔2 0。而且，沿著接觸孔2 0之內壁面以及底面， 形成由I TO形成之上部襯墊層2 1 。通過此接觸孔2 〇 ，下部襯墊層與上部襯墊層21電氣地被連接。 接著，關於閘極配線之端子部C ’在基板2上形成由 底層金屬膜3與鋁膜4形成之下部襯墊層’在其上形成鋁 氧化膜6與鈍化膜17 ，形成貫穿此2層之接觸孔2 2。 而且，沿著接觸孔2 2之內壁面以及底面，形成由I T〇 形成之上部襯墊層2 3。通過此接觸孔2 2 ，下部襯墊層 與上部襯墊層2 3電氣地被連接。 如此構成下，I TO層與鋁層透過由可與I TO電氣 連接之金屬形成之底層金屬膜而被連接之故，不會引起由 於互相直接接觸所導致之電阻値的上升。 上述鈍化膜之例，可以舉出：a (非晶質）_ SiNx:H、a — SiNx、a — Si〇2，Si〇2 寺。 接著，利用圖2說明本實施形態之薄膜電晶體基板1 之製造工程。又，圖2之4個圖係顯示圖1之薄膜電晶體 部A之製造工程之槪略圖。 首先，橫跨基板2上之全體，利用濺鍍法依序形成底 層金屬膜3、鋁膜4後，如圖2A所示般地，藉由乾式法 或併用乾式法與濕式法蝕刻此2膜，形成閘極圖案。之後 ，氧化處理鋁膜4之表面，形成鋁氧化膜6。此際，可以 採用利用臭氧水之氧化處理，也可以採用在氧氣環境中之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------I---裝*-------訂-------I 線 {靖先閱讀背面之注寺？事項再填寫本頁> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4270 A7 B7 五、發明說明（7 ) 利用紫外線照射之氧化處理。或是倂用此2手段也可以。 接著’在基板2之上面全體利用c V D法，形成閘極 絕緣膜7、半導體膜8、11+型3-3丨層Θ後，殘留成爲 T F T之通道部之鋁氧化膜6之上方部份地蝕刻半導體膜 8 ' 11^型3 — 31層9。而且，如圖2B所示般地’依序 形成底層金屬膜1 〇與鋁膜1 1 ( 1 4 )。 接著，如圖2 C所示般地，藉由乾式法或倂用乾式法 與濕式法蝕刻鋁氧化膜6上方之鋁氧化膜1 6、鋁膜1 1 (14)、底層金屬膜1〇，形成源極汲極圖案。接著 ’氧化處理鋁膜1 1 ( 1 4 )之表面，形成鋁氧化膜1 6 。此際，可以採用利用臭氧水之氧化處理，也可以採用在 氧氣環境中之利用紫外線照射之氧化處理。或是倂用此2 手段也可以。 之後’藉由乾式法或倂用乾式法與濕式法蝕刻n '型a 一Si層9 ，形成通道24。 接著，在鋁氧化膜1 6上形成鈍化膜1 7，如圖2 D 所示般地’藉由乾式法或併用乾式法與濕式法蝕刻鈍化膜 1 7、鋁氧化膜1 6、鋁膜1 4，形成接觸孔1 8。 接著，全面形成I T 0層後，藉由形成圖案，如圖丄 所示般地，涵蓋接觸孔1 8之底面以及內壁面、鈍化膜 17之上面，形成IT ◦層19。 源極配線之端子部B、阐極配線之端子部C.也相同j：也 ，在鋁氧化膜1 6、6上形成鈍化膜1 7後，藉由乾式法 或倂用乾式法與濕式法蝕刻鈍化膜1 7、鋁氧化膜i 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I!! — 訂·！ 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4270、 A7 __B7 五、發明說明（8 ) 6、鋁膜1 1、4 ，形成接觸孔2 0、2 2 (但是，在閘 極配線端子部C中，上述膜之外’再者，閘極絕緣膜7也 蝕刻也，形成接觸孔2 2 )。全面形成ϊ T 0層後，藉由 形成圖案，如圖1所示般地，涵蓋接觸孔2 0、2 2之底 面以及內壁面、鈍化膜17之上面’形成上部襯墊層21 、2 3 ° 以如此之順序，可以製造本實施形態之薄膜電晶體基 板。 圖3係顯示使用本實施形態之薄膜電晶體基板之反射 型液晶顯示裝置之一例之槪略圖。 此反射型液晶顯示裝置在包夾液晶層5 9互相面對之 上側以及下側之玻璃基板5 1、5 2之上側玻璃基扳5 1 之內面側，由上側玻璃基板5 1側依序設置上側透明電極 層5 5、上側定向膜5 7，在下側玻璃基板5 2之內側面 ，由下側玻璃基板5 2側依序設置下側透明電極層5 6、 下側定向膜5 8。 液晶層5 9被配置於上側與下側之定向膜5 7、5 8 間，在上側玻璃基板5 1之外面側設置上側偏光板6 0， 在下側玻璃基板5 2之外面側設置下側偏光板6 1 ’再者 ，在下側偏光板6 1之外面側，反射板6 2使反射膜6 4 之凹凸面向著下側偏光板6 1側被安裝著。反射板6 2例 如，在表面形成隨機之凹凸面之聚酯膜6 3之凹凸面上’ 以蒸鍍等形成由鋁或銀等形成之金屬反射膜6 4而形成之 ，係在表面具有隨機凹凸面6 5者。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11- --------II—— ^ · I I--- --訂------ {請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 427034 A7 __B7____ 五、發明說明（9 ) 此反射型液晶顯示裝置中，玻璃基板5 2係相當於本 實施形態例之薄膜電晶體基板1之基板2、下側透明電極 層5 6係相當於I T ◦層（像素電極）1 9。 於本實施形態之薄膜電晶體基板中，可以具有如下之 效果。即在鋁膜之下被堆積之底層金屬膜與I TO層連接 之故，不會使接觸電阻上升，可以電氣連接I T 0層與鋁 膜。又，在鋁膜之表面設置鋁氧化膜，在產生於鋁膜表面 之突起之表面可以形成鋁氧化膜之所謂的阻障層’可以防 止因突起所導致之短路或絕緣不良。 又，本發明之技術範圍並不限定於上述實施形態者’ 例如，關於鋁膜、鋁氧化膜、底層金屬膜、鈍化膜等之膜 厚、形狀等，在不脫離本發明之要旨之範圍內，可以有種 種之變更。 〔實施例〕 以下，藉由實施例具體說明本發明，但是本發明並不 只限定於這些實施例。 首先，就鋁表面之突起以臭氧水處理、臭氧水與紫外 線處理，如何產生變化，進行實驗。

在3片之基板形成1 7 0 0 A之鋁膜。熱處理各基板 ，在鋁膜之表面使之形成突起。3片之基板之中’ 1片以 臭氧水5分鐘處理鋁膜之表面，1片以臭氧水與紫外線5 分鐘處理鋁膜之表面，使之形成鋁氧化膜。剩餘之1片不 做表面處理。利用原子間力顯微鏡（A F Μ ) 5 1 2 X 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格（210x 297公釐） -12 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '^i —---II 訂·！--線 427034 A7 B7 經濟部智慧財產局員工湞费合作社印製 五、發明說明（10) 5 1 2點掃描各基板之銘膜表面之1 5 0 四方形，測 定突起高度與密度。結果顯示於圖4。圖4中，▲以及粗 實線爲未處理之iS膜、參以及虛線爲以臭氧水5分鐘處理 之鋁膜、以及細的實線爲以臭氧水與紫外線5分鐘處理 之鋁膜。 由圖4可以明白地，以臭氧水處理之鋁膜比未處理之 鋁膜 > 或以臭氧水與紫外線處理之鋁膜比以臭氧水處理之 鋁膜，突起之高度、密度皆減少。即臭氧水處理、紫外線 處理不單在鋁膜表面形成氧化膜，也使突起本身變小，確 認具有使錫膜表面平滑化之效果。又’倂用臭氧水處理與 紫外線處理，可見到效果之更提升。 接著，關於使鋁膜以臭氧水與紫外線處理之際之對絕 對耐壓之影響，進行實驗。 在3片之基板形成厚度1300A之鋁膜。在鋁膜之 表面以臭氧水與紫外線，第1片之基板爲1分鐘、第2片 之基板爲5分鐘、第3片之基板爲20分鐘處理之，形成 鋁氧化膜。在個別之氧化膜上依序形成成爲絕緣層之厚度 1000A之S 11^、層、導電層，製作試料。各試料皆於 複數地方測定鋁膜與導電層之間之絕緣耐壓。 圖5係顯示3種類之試料之鋁膜與導電層之間之絕緣 耐壓，及顯示其之絕緣耐壓測定點之度數之圖。 以臭氧水與紫外線1分鐘處理之試料爲〇至8程度， 絕緣耐壓低，氧化條件不充分’判斷爲氧化膜並沒有成長 到完全抑制鋁膜表面之突起之產生。 --------------------—訂--------線 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） ^ - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11) 以臭氧水與紫外線5分鐘處理之試料與1分鐘處理之 試料相比，耐壓1 〇 V之點多，圖表大幅向右移動，判斷 氧化膜充分成長’抑制了突起之產生，試料之耐壓提升。 以臭氧水與紫外線2 0分鐘處理之試料與5分鐘處理 之試料相比’圖表稍稍向左側移動，判斷延長處理時間， 試料之耐壓沒有提升，反而有降低傾向。 由上述實驗’在絕緣耐壓提升之觀點而言，結論爲以 臭氧水與紫外線處理鋁膜之最適合時間爲5分鐘。 〔發明之效果〕 如以上詳細說明般地，本發明之薄膜電晶體基板連接 在鋁膜之下被堆積之底層金屬膜與I TO層之故，不會使 接觸電阻上升’可以電氣連接銦錫氧化膜與鋁膜。又，在 鋁膜之表面設置鋁氧化膜，在鋁膜表面形成阻障層，因其 之後之熱處理所產生之突起之成長被抑制，可以防止因突 起所導致之短路或絕緣不良。 又，利用使用鋁作爲低電阻配線之薄膜電晶體基板之 液晶顯示裝置，可以使起因於配線電阻之信號電壓下降或 配線延遲不易產生，容易實現最適合於配線變長，大面積 之顯示或配線變細，高精細顯示之顯示裝置。 面 剖 份 部 之 一—^ 板 基 τφιη 晶 電 膜 薄 之 例 態 J 形 明施 說實 單本 簡係 之 1 面圖 圖 。 [ 圖 -----------I^i---!| 訂·111!!線 (諝先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 14 - 427 03 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明說明（12) 圖2係顯示本實施形態例之薄膜電晶體基板1之製造 工程槪略圖。 圖3係顯示利用本實施形態例之薄膜電晶體基板之反 射形液晶顯示裝置之一例之槪略圖。 圖4係就未處理之鋁膜、以臭氧水處理之鋁膜、以臭 氧水與紫外線處理之鋁膜，測定表面之突起之高度與密度 之圖表。 圖5係顯示就變更氧化條件之3種類的試料，在鋁膜 與導電層之間附加電壓及該電壓之導通數之圖表。 圖6係顯示一般的薄膜電晶體型液晶顯示裝置之薄膜 電晶體部份之槪略圖。 〔標號之說明〕 1 :薄膜電晶體基板，2 :基板，3 :底層金屬膜， 4 :鋁膜，5 :閘極電極，6 :鋁氧化膜，7 :阐極絕緣 膜’ 8 半導體膜，9 . η 型a_S i層，1〇 :底層金 屬膜，11:鋁膜’ 12:源極電極，14:鋁膜，15 :汲極電極，1 6 :鋁氧化膜，1 7 :鈍化膜，1 8 :接 觸孔，1 9 : I T ◦層（像素電極），2 0 :接觸孔， 21 :上述襯墊層，22 :接觸孔，23 :上述襯墊層。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 15 <請先閲讀背面之注音華項再填寫本頁} ^•1 —----—訂· ---

Claims (1)

1. 4 2 7 Ο 3 八 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 ---------^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 · 一種薄膜電晶體基板，其特徴爲：在基板上依序 堆積由與構成閘極端子、源極端子以及像素電極之銦錫氧 化膜可以電氣連接之金屬形成之底層金屬膜，及構成閘極 配線、源極配線以及汲極電極之鋁膜，及鋁氧化膜，以及 絕緣膜，由上述絕緣膜表面通過上述絕緣膜與上述鋁氧化 膜與上述鋁膜，形成到達上述底層金屬膜之接觸孔，在上 述絕緣膜上以及上述接觸孔內形成銦錫氧化膜，上述接觸 孔內形成之銦錫氧化膜與上述底層金屬膜電氣地建接。 2 .如申請專利範圍第1項記載之薄膜電晶體基板， 其中上鋁氧化膜係藉由使用臭氧水之上述鋁膜之氧化處理 而形成者。 3 .如申請專利範圍第1項記載之薄膜電晶體基板， 其中上述鋁氧化膜係藉由在氧化環境中之對上述鋁膜之紫 外線照射而形成者。 4 . 一種液晶顯示裝置，其特徵爲：在相向配置之一 對基板之間包夾液晶，一對基板之其中一方爲如申請專利 範圍第1項記載之薄膜電晶體基板者。 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 -16- 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS) A4规格（2丨0X297公釐）