WO2011089767A1 - 回路基板、表示装置及び回路基板の製造方法 - Google Patents

回路基板、表示装置及び回路基板の製造方法 Download PDF

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    • H01L29/7869—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising an oxide semiconductor material, e.g. zinc oxide, copper aluminium oxide, cadmium stannate

Definitions

  • the present invention relates to a circuit board, a display device, and a circuit board manufacturing method. More specifically, the present invention relates to a circuit board used as a constituent member of an electronic apparatus such as a display apparatus, a display apparatus, and a method for manufacturing the circuit board.
  • a circuit board has an electronic circuit as a constituent element.
  • a circuit board including an element such as a thin film transistor (TFT) is a liquid crystal display device, an organic electroluminescence display device, and an electronic device such as a solar cell. Widely used as a component.
  • TFT thin film transistor
  • the TFT array substrate has a pixel circuit including a structure in which a TFT as a switching element is provided at an intersection of an m ⁇ n matrix wiring composed of m rows of scanning lines and n columns of signal lines.
  • the drain wiring of the TFT is connected to the pixel electrode.
  • peripheral circuits such as a scan driver IC and a data driver IC are connected to the gate wiring and source wiring of the TFT, respectively.
  • a low resistance aluminum wiring is often used as the wiring.
  • the circuit is affected by the performance of the TFT built on the TFT substrate. That is, the performance of TFTs fabricated on the TFT substrate varies depending on the material, so that the circuit can be operated by TFTs fabricated on the circuit substrate, whether the circuit scale does not increase, and the yield does not decrease. However, this is affected by the circuit formed on the TFT substrate.
  • a-Si amorphous silicon
  • a-Si has low electron mobility and better electrical characteristics. It was desired to use a new material.
  • a thin film transistor using an oxide semiconductor containing one element selected from In, Ga, and Zn for the channel layer is disclosed (for example, Patent Documents). 1).
  • the oxide semiconductor is not resistant to wet etching unlike a-Si which is resistant to wet etching. . Therefore, when a circuit process including a low-resistance aluminum wiring is manufactured, when a mask process (for example, a five-mask process with a channel etching process) is performed, at least a part of the oxide semiconductor is etched with an etching solution for aluminum. It disappeared and there was room for improvement in terms of sufficiently increasing reliability.
  • the five-mask process is, for example, (1) a step of etching a gate wiring using a first mask, (2) a step of etching a semiconductor layer using a second mask, and (3) a conductor.
  • Etching a layer using a third mask to separate a source electrode and a drain electrode also referred to as a channel etching process or a channel separation process in this specification
  • (4) an insulating film layer and an organic insulating film A step of forming a contact hole by etching using a fourth mask, and a step of (5) forming a pixel electrode by etching using a fifth mask.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a gate wiring is formed in a conventional circuit board manufacturing method. From the left side of the drawing, a TFT portion, a storage capacitor (Cs) portion, a connection portion, and a terminal portion of the circuit board are shown. In each, a gate wiring 113 is formed.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a semiconductor layer is formed in a conventional circuit board manufacturing method. In addition to the substrate shown in FIG. 12, an insulating film 115 is formed over the substrate, and an oxide semiconductor layer 117 is formed in the TFT portion and the terminal portion.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a gate wiring is formed in a conventional circuit board manufacturing method. From the left side of the drawing, a TFT portion, a storage capacitor (Cs) portion, a connection portion, and a terminal portion of the circuit board are shown. In each, a gate wiring 113 is formed.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a substrate after a layer containing aluminum is wet-etched in a conventional circuit board manufacturing method. Further, a layer 119 containing aluminum is formed from the substrate of FIG. 13, and the layer 119 containing aluminum is wet-etched by a mask process. In the portion where the layer 119 containing aluminum is removed by wet etching, part of the oxide semiconductor layer 117 disappears, and the film thickness becomes thin and disappears.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which an organic insulating film is formed in a conventional circuit board manufacturing method. Further, after forming the insulating film 121 and the organic insulating film 123 on the substrate from FIG. 14, contact holes are formed by dry etching in the storage capacitor (Cs) portion, the connection portion, and the terminal portion.
  • FIG. 16 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which picture element electrodes are formed in a conventional circuit board manufacturing method. Further, the pixel electrode 131 is formed from FIG. As described above, in the conventional circuit board, at least a part or all of the oxide semiconductor layer 117 disappears when the aluminum-containing layer 119 is wet-etched. There was room.
  • the present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a highly reliable circuit board in which a semiconductor layer of a TFT is made of an oxide semiconductor and uses a low-resistance aluminum wiring. It is.
  • the inventors of the present invention have studied various circuit boards with excellent reliability.
  • a circuit board having a semiconductor layer made of an oxide semiconductor when the aluminum wiring is wet-etched, in the TFT portion and the terminal portion of the circuit board. It was noted that the oxide semiconductor disappears due to the etching solution. Then, it is found that the reliability of the circuit board cannot be sufficiently increased due to the disappearance of the oxide semiconductor, and in the TFT portion of the circuit board, a wiring layer made of a metal other than aluminum and a layer containing aluminum are laminated.
  • the wiring has a portion in contact with the semiconductor layer, and the portion in contact with the source wiring and the semiconductor layer and the portion in contact with the drain wiring and the semiconductor layer are opposed to each other with a space therebetween.
  • the inventors have found that the oxide semiconductor can be prevented from disappearing by the etching solution during the manufacture of the circuit board and can improve the reliability, and have conceived that the above problems can be solved brilliantly, and have reached the present invention. Is.
  • the present invention is a circuit board having an oxide semiconductor layer, a source wiring, and a drain wiring, each of the source wiring and the drain wiring having a portion in contact with the semiconductor layer, and the semiconductor of the source wiring
  • the circuit board of the present invention first etches a layer containing aluminum and then etches a layer made of a metal other than aluminum in the channel etching process.
  • dry etching can be performed instead of wet etching for aluminum, and the disappearance of the oxide semiconductor can be minimized by dry etching. Therefore, the reliability can be sufficiently improved in a circuit substrate in which the TFT semiconductor layer is made of an oxide semiconductor and uses a low-resistance aluminum wiring.
  • the layer containing aluminum is preferably made of, for example, aluminum, an aluminum alloy, Mo / Al, or a Mo / Al alloy.
  • the Al alloy is an alloy mainly composed of Al—Ni, Al—Nd, Al—Co, Al—Si, or the like.
  • the film thickness is, for example, 50 nm to 400 nm.
  • the layer made of a metal other than aluminum is preferably a layer that is resistant to an etchant of a layer containing aluminum and that can be dry-etched.
  • metals such as Ti, Ta, and W are preferable.
  • the film thickness is preferably 10 nm to 100 nm, for example, in order to reduce the damage of the substrate with a short dry etching time.
  • the oxide semiconductor layer examples include a crystalline oxide semiconductor layer such as ZnO and an amorphous oxide semiconductor layer such as IGZO (indium gallium zinc composite oxide). Among these, an amorphous oxide semiconductor layer is preferable. Note that the amorphous oxide semiconductor layer disappears with a mixed solution of phosphoric acid + nitric acid + acetic acid (general etching of Al).
  • circuit board of the present invention is not particularly limited by other components as long as such components are essential.
  • a preferred embodiment of the circuit board of the present invention will be described in detail below.
  • the form which the layer which consists of metals other than the said aluminum contains at least 1 sort (s) selected from the group which consists of titanium, a tantalum, and tungsten is mentioned. According to this embodiment, dry etching can be easily performed, and the effects of the present invention can be sufficiently exhibited.
  • a more preferable form is a form in which the layer made of a metal other than aluminum is made of at least one selected from the group consisting of titanium, tantalum and tungsten.
  • the said circuit board has the form which is a thin-film transistor array board
  • a thin film transistor TFT is provided on a circuit board.
  • the present invention is also a display device including the circuit board of the present invention.
  • Examples of the display device include liquid crystal display devices, EL display devices such as organic EL display devices and inorganic EL display devices.
  • the present invention is also a method for manufacturing a circuit board having an oxide semiconductor layer, a source wiring, and a drain wiring, the manufacturing method comprising an oxide semiconductor forming step for forming an oxide semiconductor layer, and a metal other than aluminum.
  • the conductive layer is separated into a source wiring and a drain wiring, and a portion where the source wiring and the semiconductor layer are in contact with a portion where the drain wiring and the semiconductor layer are in contact with each other is separated. It is also a method of manufacturing a circuit board that opens and faces each other.
  • the circuit board manufacturing method of the present invention performs dry etching instead of wet etching in the latter half of etching in the above-described channel etching process, and minimizes the disappearance of the exposed oxide semiconductor by dry etching. Therefore, reliability can be sufficiently improved in a circuit board in which the TFT semiconductor layer is made of an oxide semiconductor and uses low-resistance aluminum wiring.
  • the said conductor layer formation process should just be a process of forming the conductor layer etched as a pre-stage of the process process which isolate
  • the preferable form of the manufacturing method of the circuit board of this invention is the same as the preferable form of the circuit board of this invention mentioned above.
  • a circuit board in which a semiconductor layer of a TFT is made of an oxide semiconductor and uses a low-resistance aluminum wiring.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a circuit board of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a TFT portion of the circuit board of Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a gate wiring is formed in the circuit board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a semiconductor layer is formed in the circuit board manufacturing method according to the first embodiment. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the board
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which an organic insulating film is formed in the circuit board manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a picture element electrode is formed in the circuit board manufacturing method according to the first embodiment.
  • 1 is an exploded perspective schematic view showing a structure of a liquid crystal panel including a circuit board according to Embodiment 1.
  • the portion of the source wiring in contact with the semiconductor layer and the portion of the drain wiring in contact with the semiconductor layer are spaced apart from each other means that, as illustrated in FIG.
  • the one surface of the source wiring in the contact portion and the one surface of the drain wiring in the portion in contact with the semiconductor layer of the drain wiring may be in a relationship facing each other in parallel without directly contacting each other.
  • the circuit board is a board on which TFTs are provided in the embodiment, it is also referred to as a TFT side board.
  • the substrate facing the circuit substrate is also a substrate on which a color filter (CF) is arranged in the embodiment, and is also referred to as a CF side substrate.
  • CF color filter
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a circuit board according to the first embodiment.
  • the circuit board 100 is a TFT side substrate on which a thin film transistor (TFT) 41 is provided, and includes a pixel electrode area (display area) and a region outside the pixel electrode area (non-display area).
  • the connection part 51 and the terminal part 61 are arranged in the non-display area.
  • a source driver can be mounted on the circuit board 100 via the connection unit 51 by, for example, a chip on glass (COG) method.
  • COG chip on glass
  • FPC flexible printed circuit board
  • a signal for driving the source driver can be input from the FPC via the terminal portion 61 and the connection portion 51.
  • the gate wiring 13 and the source wiring 19s are provided on a glass substrate (not shown in FIG. 1) so as to be substantially orthogonal to each other, and the gate wiring 13 and the source wiring 19s are further provided.
  • a pixel electrode 31 and a TFT 41 are provided for each region surrounded by.
  • a storage capacitor (Cs) wiring 25 passes substantially parallel to the gate wiring 13 so as to overlap the pixel electrode 31.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the TFT portion of the circuit board according to the first embodiment.
  • the circuit board according to the first embodiment includes a gate wiring 13 and an oxide semiconductor layer 17 such as IGZO (indium gallium zinc composite oxide) in the TFT portion, a layer made of a metal other than aluminum, and aluminum.
  • the source wiring 19s and the drain wiring 19d are formed by stacking layers including the layers.
  • the source wiring 19s and the drain wiring 19d have a portion in contact with the oxide semiconductor layer 17, and a portion of the source wiring 19s in contact with the oxide semiconductor layer 17 and a portion of the drain wiring 19d in contact with the oxide semiconductor layer 17 are spaced apart. Open and face each other.
  • a layer containing aluminum is first etched, and then a layer made of a metal other than aluminum is etched.
  • dry etching can be performed instead of wet etching, and the disappearance of the oxide semiconductor can be minimized by dry etching.
  • the reliability can be sufficiently improved.
  • any material that can etch aluminum may be used. If aluminum can be etched, the oxide semiconductor is usually lost. Therefore, the advantageous effects of the present invention can be obtained by applying the present invention to a circuit board obtained using such a liquid type. Demonstrated.
  • the liquid type include strong acid, weak acid, and strong alkali.
  • the oxide semiconductor layer 17 is made of ZnO or the like other than IGZO, the oxide semiconductor layer 17 is etched even with a weak alkali. In this case, the present invention is also applied to a circuit board obtained using a weak alkali. Can be applied.
  • a mixed solution of phosphoric acid + nitric acid + acetic acid Al general etching
  • ISZO In—Si—Zn—O
  • IAZO In—Al—Zn—O
  • INiZO In—Ni—Zn—O
  • ICuZO In—) Cu—Zn—O
  • IHfZO In—Hf—Zn—O
  • IZO In—Zn—O
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a gate wiring is formed in the circuit substrate manufacturing method according to the first embodiment. From the left side of the drawing, a TFT portion, a storage capacitor (Cs) portion, a connection portion 51, and a terminal portion 61 of the circuit board are shown. The same applies to FIGS. 4 to 9 and FIGS. Gate wirings 13 are formed in the TFT portion, the connection portion, and the terminal portion, respectively.
  • Cs storage capacitor
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which a semiconductor layer is formed in the circuit board manufacturing method according to the first embodiment.
  • an insulating film 15 is formed on the substrate, and an oxide semiconductor layer 17 is formed in the TFT portion and the terminal portion.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating the substrate after the layer containing aluminum is wet-etched in the method for manufacturing a circuit substrate according to the first embodiment. That is, a conductor layer is formed by further laminating a layer 19a made of a metal other than aluminum and a layer 19b containing aluminum from the substrate of FIG. Next, a resist 20 is formed by a mask process, and wet etching is performed on the layer 19b containing aluminum.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a substrate after dry etching a layer made of a metal other than aluminum in the method of manufacturing a circuit board according to the first embodiment.
  • the layer 19a made of metal other than aluminum is further processed by dry etching.
  • the oxide semiconductor layer 17 has received only minimal damage due to dry etching and has not substantially disappeared.
  • the conductor layer (source wiring and drain wiring) shown in the present embodiment may be two layers or three or more layers, but is preferably two layers or three layers.
  • a multilayer structure of Al alloy / W (tungsten) is preferable.
  • the layer containing aluminum can have a thickness of 50 nm to 400 nm.
  • the layer made of a metal other than aluminum can have a thickness of 10 nm to 100 nm.
  • the upper layer aluminum is processed by the wet etching process, and finally, Ti, Ta, W, etc. are processed by the dry process.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the substrate after removing the resist in the circuit board manufacturing method of the first embodiment. Further, the resist on the substrate is removed from FIG.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which an organic insulating film is formed in the method for manufacturing a circuit board according to the first embodiment. Further, after forming the insulating film 21 on the substrate and the organic insulating film 23 from FIG. 7, contact holes are formed by dry etching in the storage capacitor (Cs) portion, the connection portion, and the terminal portion.
  • Cs storage capacitor
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a substrate on which picture element electrodes are formed in the method for manufacturing a circuit board according to the first embodiment. Further, from FIG. 8, a picture element electrode 31 is formed. Thereby, the wiring containing the aluminum (alloy) layer which is low resistance can be suitably produced by a five-mask process.
  • FIG. 10 is an exploded perspective view schematically illustrating a structure of a liquid crystal panel including the circuit board according to the first embodiment. As shown in FIG. 10, the substrate 72 on the CF side of the liquid crystal panel 200 and the circuit board 100 sandwich the liquid crystal 73.
  • the liquid crystal panel 200 includes a backlight 75 on the back surface of the circuit board 100.
  • the light of the backlight 75 passes through the polarizing plate 74, the circuit board 100, the liquid crystal 73, the CF-side substrate 72, and the polarizing plate 71 in this order, and the transmission / non-transmission of light is controlled by controlling the orientation of the liquid crystal.
  • FIG. 11 is an exploded perspective schematic view showing the structure of a liquid crystal display device including the liquid crystal panel shown in FIG. As shown in FIG. 11, the liquid crystal panel 200 is fixed on a fixed panel 400 and sealed by a front cabinet 300 and a rear cabinet 500. Then, the rear cabinet 500 and the upper stand 700 are fixed via a metal fitting 600. Further, the upper stand 700 and the lower stand 800 are fitted together.

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Abstract

本発明は、ＴＦＴの半導体層が酸化物半導体からなり、低抵抗のアルミニウム配線を用いる、信頼性に優れた回路基板を提供する。本発明の回路基板は、酸化物半導体層、ソース配線及びドレイン配線を有する回路基板であって、上記ソース配線及び該ドレイン配線は、それぞれ該半導体層と接する部分を有し、該ソース配線の該半導体層と接する部分と該ドレイン配線の該半導体層と接する部分とが間隔をあけて対向し、かつアルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層を積層して形成したものである回路基板である。

Description

回路基板、表示装置及び回路基板の製造方法
本発明は、回路基板、表示装置及び回路基板の製造方法に関する。より詳しくは、表示装置等の電子装置の構成部材として用いられる回路基板、表示装置及び回路基板の製造方法に関するものである。
回路基板は、電子回路を構成要素として有するものであり、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の素子を含む回路基板は、液晶表示装置、有機エレクトロルミネセンス表示装置、及び、太陽電池等の電子装置の構成部材として広く利用されている。
以下、ＴＦＴ駆動の液晶表示パネルを構成するＴＦＴアレイ基板の回路構成を例に挙げて説明する。ＴＦＴアレイ基板は、ｍ行の走査線とｎ列の信号線とからなるｍ×ｎマトリクス配線の交点に、スイッチング素子であるＴＦＴが設けられた構造を含む画素回路を有する。なお、ＴＦＴのドレイン配線は、絵素電極に接続されている。また、走査ドライバＩＣやデータドライバＩＣといった周辺回路が、それぞれＴＦＴのゲート配線及びソース配線に接続されている。ここで配線としては、低抵抗のアルミニウム配線が多く用いられている。
回路は、ＴＦＴ基板上に作り込まれるＴＦＴの性能に影響を受ける。すなわち、ＴＦＴ基板上に作り込まれるＴＦＴの性能は、その材質によって異なるので、回路基板上に作り込まれるＴＦＴにより回路が動作可能であるか、回路規模が大きくならないか、歩留まりが低下しないか等が、ＴＦＴ基板上に作り込まれる回路によって影響する。従来の回路基板では、ＴＦＴを安価かつ容易に形成することができる点からａ－Ｓｉ（アモルファスシリコン）が多く採用されているが、ａ－Ｓｉは電子移動度が低く、より電気的特性に優れた材料を用いることが望まれるところであった。
ＴＦＴのチャネル層に使用されるその他の半導体化合物として、例えば、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎから選択される元素の１つを含む酸化物半導体をチャネル層に用いる薄膜トランジスタが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８－２７７３２６号公報
しかし、電子移動度を高める観点等から半導体層として酸化物半導体を採用した場合は、ウェットエッチングに対して耐性があるａ－Ｓｉとは異なり、酸化物半導体は当該ウェットエッチングに対して耐性がない。したがって、低抵抗のアルミニウム配線を含む回路基板を作製する際に、マスクプロセス（例えば、チャネルエッチングプロセス有りの５枚マスクプロセス）を行うと、酸化物半導体の少なくとも一部がアルミニウム用のエッチング液によって消失してしまい、信頼性を充分に高める点で工夫の余地があった。なお、５枚マスクプロセスとは、例えば、（１）ゲート配線を第一のマスクを用いてエッチングする工程、（２）半導体層を第二のマスクを用いてエッチングする工程、（３）導電体層を第三のマスクを用いてエッチングしてソース電極とドレイン電極とを分離する工程（本明細書中、チャネルエッチングプロセス又はチャネル分離プロセスともいう）、（４）絶縁膜層及び有機絶縁膜を第四のマスクを用いてエッチングしてコンタクトホールを形成する工程、（５）絵素電極を第五のマスクを用いてエッチングして形成する工程を含むものである。
図１２は、従来の回路基板の製造方法においてゲート配線を形成した基板を示す断面模式図である。図面の左側から、それぞれ回路基板のＴＦＴ部、蓄積容量（Ｃｓ）部、接続部、端子部を示す。それぞれにおいて、ゲート配線１１３が形成されている。
図１３は、従来の回路基板の製造方法において半導体層を形成した基板を示す断面模式図である。図１２に示した基板から更に、基板上に絶縁膜１１５が形成されるとともに、ＴＦＴ部及び端子部において酸化物半導体層１１７が形成されている。
図１４は、従来の回路基板の製造方法においてアルミニウムを含む層をウェットエッチングした後の基板を示す断面模式図である。図１３の基板から更に、アルミニウムを含む層１１９が形成され、当該アルミニウムを含む層１１９に対してマスクプロセスによりウェットエッチングを行っている。アルミニウムを含む層１１９をウェットエッチングにより除去した箇所においては、酸化物半導体層１１７の一部が消失し、その膜厚が薄くなり消失する。
図１５は、従来の回路基板の製造方法において有機絶縁膜を形成した基板を示す断面模式図である。図１４から更に、基板上に絶縁膜１２１を形成し、有機絶縁膜１２３を形成したうえで、蓄積容量（Ｃｓ）部、接続部及び端子部においてドライエッチングによりコンタクトホールを形成している。
図１６は、従来の回路基板の製造方法において絵素電極を形成した基板を示す断面模式図である。図１５から更に、絵素電極１３１が形成されている。
上述したように、従来の回路基板においては、アルミニウムを含む層１１９をウェットエッチングする際に酸化物半導体層１１７の少なくとも一部、またはすべてが消失するため、信頼性を充分に高めるための工夫の余地があった。
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、ＴＦＴの半導体層が酸化物半導体からなり、低抵抗のアルミニウム配線を用いる、信頼性に優れた回路基板を提供することを目的とするものである。
本発明者らは、信頼性に優れた回路基板について種々検討したところ、半導体層が酸化物半導体からなる回路基板において、アルミニウム配線をウェットエッチングする際に、回路基板のＴＦＴ部及び端子部等における酸化物半導体がエッチング液により消失してしまうことに着目した。そして、酸化物半導体の消失により回路基板の信頼性を充分に高めることができないことを見いだすとともに、回路基板のＴＦＴ部において、配線をアルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層が積層されたものとし、該配線は、該半導体層と接する部分を有し、該ソース配線と半導体層の接する部分と該ドレイン配線と半導体層の接する部分とが間隔をあけて対向するものとすることにより、回路基板の製造時に酸化物半導体がエッチング液により消失することを防いで信頼性を向上させることができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
すなわち、本発明は、酸化物半導体層、ソース配線及びドレイン配線を有する回路基板であって、上記ソース配線及び該ドレイン配線は、それぞれ該半導体層と接する部分を有し、該ソース配線の該半導体層と接する部分と該ドレイン配線の該半導体層と接する部分とが間隔をあけて対向し、かつアルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層を積層して形成したものである回路基板である。
本発明の回路基板は、上記構成とすることにより、チャネルエッチングプロセスにおいて、まずアルミニウムを含む層をエッチングし、次いで、アルミニウム以外の金属からなる層をエッチングすることになる。エッチングの後半ではアルミニウム用のウェットエッチングの代わりにドライエッチングを行うことができ、酸化物半導体の消失をドライエッチングによる最小限のものとすることができる。したがって、ＴＦＴの半導体層が酸化物半導体からなり、かつ低抵抗のアルミニウム配線を用いる回路基板において、信頼性を充分に高めることができる。
上記アルミニウムを含む層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、Ｍｏ／Ａｌ、又は、Ｍｏ／Ａｌ合金から構成されることが好ましい。また、Ａｌ合金はＡｌ－Ｎｉ、Ａｌ－Ｎｄ、Ａｌ－Ｃｏ、Ａｌ－Ｓｉ等を主成分とする合金である。膜厚としては、例えば５０ｎｍから４００ｎｍである。
上記アルミニウム以外の金属からなる層としては、アルミニウムを含む層のエッチャントに対して耐性があり、かつドライエッチング可能なものが好ましい。例えば、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等の金属が好ましい。また、膜厚としては短いドライエッチング時間として、下地のダメージを減らすため、例えば１０ｎｍから１００ｎｍの膜厚がよい。
上記酸化物半導体層としては、ＺｎＯ等の結晶性の酸化物半導体層、ＩＧＺＯ（インジウムガリウム亜鉛複合酸化物）等のアモルファスの酸化物半導体層が挙げられる。中でも、アモルファスの酸化物半導体層が好ましい。なお、アモルファスの酸化物半導体層は、燐酸＋硝酸＋酢酸の混合溶液（Ａｌの一般的なエッチング）で消失する。
本発明の回路基板の構成としては、このような構成要素を必須として形成されるものである限り、その他の構成要素により特に限定されるものではない。
本発明の回路基板における好ましい形態について以下に詳しく説明する。
本発明の回路基板における好ましい形態の一つとして、上記アルミニウム以外の金属からなる層は、チタン、タンタル及びタングステンからなる群より選択される少なくとも１種を含むものである形態が挙げられる。この形態によれば、容易にドライエッチングを行うことができ、本発明の効果を充分に発揮することができる。より好ましい形態としては、上記アルミニウム以外の金属からなる層が、チタン、タンタル及びタングステンからなる群より選択される少なくとも１種からなるものである形態である。
本発明の回路基板における好ましい形態の一つとして、上記回路基板は、薄膜トランジスタアレイ基板である形態が挙げられる。上記薄膜トランジスタアレイ基板は、回路基板に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が設けられている。
本発明はまた、本発明の回路基板を備える表示装置でもある。上記表示装置としては、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置や無機ＥＬ表示装置等のＥＬ表示装置等が挙げられる。
本発明はまた、酸化物半導体層、ソース配線及びドレイン配線を有する回路基板の製造方法であって、上記製造方法は、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体形成工程、アルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層を積層することにより導電体層を形成する導電体層形成工程、及び、アルミニウムを含む層をウェットエッチングにより処理し、次いで、アルミニウム以外の金属からなる層をドライエッチングにより処理する処理工程を含み、上記処理工程は、該導電体層をソース配線とドレイン配線に分離して、該ソース配線と半導体層の接する部分と該ドレイン配線と半導体層の接する部分とが間隔をあけて対向するようにする回路基板の製造方法でもある。
本発明の回路基板の製造方法は、上述したチャネルエッチングプロセスにおいて、エッチングの後半ではウェットエッチングの代わりにドライエッチングを行うものであり、露出した酸化物半導体の消失をドライエッチングによる最小限のものとすることができるため、ＴＦＴの半導体層が酸化物半導体からなり、かつ低抵抗のアルミニウム配線を用いる回路基板において、信頼性を充分に高めることができる。
なお、上記導電体層形成工程は、ソース配線とドレイン配線とを分離する処理工程の前段階として、エッチングされる導電体層を形成する工程であればよい。
本発明の回路基板の製造方法の好ましい形態は、上述した本発明の回路基板の好ましい形態と同様である。
上述した各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
本発明によれば、ＴＦＴの半導体層が酸化物半導体からなり、かつ低抵抗のアルミニウム配線を用いる回路基板において、信頼性を充分に高めることができる。
実施形態１の回路基板を示す平面模式図である。 実施形態１の回路基板のＴＦＴ部を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板の製造方法においてゲート配線を形成した基板を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板の製造方法において半導体層を形成した基板を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板の製造方法においてアルミニウムを含む層をウェットエッチングした後の基板を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板の製造方法においてアルミニウム以外の金属からなる層をドライエッチングした後の基板を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板の製造方法においてレジストを除いた後の基板を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板の製造方法において有機絶縁膜を形成した基板を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板の製造方法において絵素電極を形成した基板を示す断面模式図である。 実施形態１の回路基板を備える液晶パネルの構造を示す分解斜視模式図である。 図１０に示した液晶パネルを備える液晶表示装置の構造を示す分解斜視模式図である。 従来の回路基板の製造方法においてゲート配線を形成した基板を示す断面模式図である。 従来の回路基板の製造方法において半導体層を形成した基板を示す断面模式図である。 従来の回路基板の製造方法においてアルミニウムを含む層をウェットエッチングした後の基板を示す断面模式図である。 従来の回路基板の製造方法において有機絶縁膜を形成した基板を示す断面模式図である。 従来の回路基板の製造方法において絵素電極を形成した基板を示す断面模式図である。
本明細書において、「ソース配線の半導体層と接する部分とドレイン配線の半導体層と接する部分とが間隔をあけて対向する」とは、図２に例示されるように、ソース配線の半導体層と接する部分におけるソース配線の一面と該ドレイン配線の半導体層と接する部分におけるドレイン配線の一面とが、直接的に接することなく、互いに平行に向かい合う関係にあればよい。
回路基板は、実施形態においてＴＦＴが設けられる基板であることから、ＴＦＴ側基板ともいう。上記回路基板に対向する基板は、実施形態においてカラーフィルタ（ＣＦ）が配置される基板であることから、ＣＦ側基板ともいう。
以下に実施形態を掲げ、本発明を図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
実施形態１
図１は、実施形態１の回路基板を示す平面模式図である。回路基板１００は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４１が設けられたＴＦＴ側基板であり、絵素電極エリア（表示領域）と絵素電極エリアの外側の領域（非表示領域）とを備える。
非表示領域には、接続部５１及び端子部６１が配置されている。接続部５１を介して、ソースドライバを、例えばチップオングラス（ＣＯＧ）方式で回路基板１００上に実装することができる。また、端子部６１を介して、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を回路基板１００上に実装することができる。例えば、ＦＰＣから端子部６１及び接続部５１を介してソースドライバを駆動するための信号を入力することができる。
なお、回路基板１００の表示領域には、ガラス基板（図１には示さず）上に、ゲート配線１３とソース配線１９ｓとが略直交するように設けられ、更に、ゲート配線１３とソース配線１９ｓとで囲まれる領域ごとに絵素電極３１及びＴＦＴ４１が設けられている。また、絵素電極３１と重なるように、ゲート配線１３と略平行に蓄積容量（Ｃｓ）配線２５が通っている。
図２は、実施形態１の回路基板のＴＦＴ部を示す断面模式図である。
実施形態１の回路基板は、ＴＦＴ部において、ゲート配線１３及びＩＧＺＯ（インジウムガリウム亜鉛複合酸化物）等の酸化物半導体層１７を有し、更に、アルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層を積層して形成されたソース配線１９ｓ及びドレイン配線１９ｄを有する。ソース配線１９ｓ及びドレイン配線１９ｄは、酸化物半導体層１７と接する部分を有し、ソース配線１９ｓの酸化物半導体層１７と接する部分とドレイン配線１９ｄの酸化物半導体層１７と接する部分とが間隔をあけて対向している。本実施形態では、上記構成とすることにより、チャネルエッチングプロセスにおいて、まずアルミニウムを含む層をエッチングし、次いで、アルミニウム以外の金属からなる層をエッチングすることになる。エッチングの後半ではウェットエッチングの代わりにドライエッチングを行うことができ、酸化物半導体の消失をドライエッチングによる最小限のものとすることができるため、ＴＦＴの半導体層が酸化物半導体からなり、かつ低抵抗のアルミニウム配線を用いる回路基板において、信頼性を充分に高めることができる。
ウェットエッチングの液種としては、アルミニウムをエッチングできるものであればよい。アルミニウムをエッチングできるものであれば、通常は酸化物半導体を消失させることになるので、このような液種を用いて得られた回路基板に本発明を適用することにより本発明の有利な効果が発揮される。当該液種としては、強酸、弱酸、強アルカリ等が挙げられる。また、酸化物半導体層１７がＩＧＺＯ以外のＺｎＯ等である場合は、酸化物半導体層１７が弱アルカリでもエッチングされるため、この場合は弱アルカリを用いて得られた回路基板についても本発明を適用することができる。上記液種としては、中でも、燐酸＋硝酸＋酢酸の混合溶液（Ａｌの一般的なエッチング）が好ましい。
酸化物半導体層１７としては、ＩＧＺＯ以外に、例えばＩＳＺＯ（Ｉｎ－Ｓｉ－Ｚｎ－Ｏ）、ＩＡＺＯ（Ｉｎ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｏ）、ＩＮｉＺＯ（Ｉｎ－Ｎｉ－Ｚｎ－Ｏ）、ＩＣｕＺＯ（Ｉｎ－Ｃｕ－Ｚｎ－Ｏ）、ＩＨｆＺＯ（Ｉｎ－Ｈｆ－Ｚｎ－Ｏ）、ＩＺＯ（Ｉｎ－Ｚｎ－Ｏ）等を好適に用いることができる。　
実施形態１の回路基板の製造工程を図３～図９を参照して以下に説明する。
図３は、実施形態１の回路基板の製造方法においてゲート配線を形成した基板を示す断面模式図である。図面の左側から、それぞれ回路基板のＴＦＴ部、蓄積容量（Ｃｓ）部、接続部５１、端子部６１を示す。図４～図９、図１２～図１６においても同様である。ＴＦＴ部、接続部及び端子部において、それぞれゲート配線１３が形成されている。
図４は、実施形態１の回路基板の製造方法において半導体層を形成した基板を示す断面模式図である。図３に示した基板から更に、基板上に絶縁膜１５が形成されるとともに、ＴＦＴ部及び端子部において酸化物半導体層１７が形成されている。
図５は、実施形態１の回路基板の製造方法においてアルミニウムを含む層をウェットエッチングした後の基板を示す断面模式図である。すなわち、図４の基板から更に、アルミニウム以外の金属からなる層１９ａ、及び、アルミニウムを含む層１９ｂを積層し、導電体層が形成されている。次いで、マスクプロセスによりレジスト２０を形成し、アルミニウムを含む層１９ｂに対してウェットエッチングを行っている。
図６は、実施形態１の回路基板の製造方法においてアルミニウム以外の金属からなる層をドライエッチングした後の基板を示す断面模式図である。アルミニウムを含む層１９ｂをウェットエッチングにより除去した箇所（言い換えれば、レジスト２０が形成されていない箇所）において、更にアルミニウム以外の金属からなる層１９ａをドライエッチングにより処理している。酸化物半導体層１７はドライエッチングによる最小限のダメージを受けただけであり、実質的に消失していない。
本実施形態において示した導電体層（ソース配線及びドレイン配線）は、二層であってもよく、三層以上であってもよいが、二層又は三層であることが好ましい。例えば、Ａｌ（アルミニウム）／Ｔｉ（チタン）、Ｍｏ（モリブデン）／Ａｌ（アルミニウム）／Ｔｉ（チタン）、Ａｌ合金／Ｍｏ（モリブデン）／Ｔｉ、Ａｌ合金／Ｔｉ、Ａｌ合金／Ｔａ（タンタル）、又は、Ａｌ合金／Ｗ（タングステン）の多層構造とすることが好適である。アルミニウムを含む層は、その膜厚を５０ｎｍ～４００ｎｍとすることができる。また、アルミニウム以外の金属からなる層は、その膜厚を１０ｎｍ～１００ｎｍとすることができる。上述したように、上層のアルミニウムをウェットエッチングプロセスで処理して、最後にＴｉ、Ｔａ、Ｗ等をドライプロセスで処理する。
図７は、実施形態１の回路基板の製造方法においてレジストを除いた後の基板を示す断面模式図である。図６から更に、基板上のレジストを除去している。
図８は、実施形態１の回路基板の製造方法において有機絶縁膜を形成した基板を示す断面模式図である。図７から更に、基板上に絶縁膜２１を形成し、有機絶縁膜２３を形成したうえで、蓄積容量（Ｃｓ）部、接続部及び端子部においてドライエッチングによりコンタクトホールを形成している。
図９は、実施形態１の回路基板の製造方法において絵素電極を形成した基板を示す断面模式図である。図８から更に、絵素電極３１が形成されている。
これにより、低抵抗であるアルミニウム（合金）層を含む配線を５枚マスクプロセスで好適に作製することができる。すなわち、回路基板のＴＦＴ部において、配線をアルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層が積層されたものとし、該配線は、該半導体層と接する部分を有し、該ソース配線と半導体層の接する部分と該ドレイン配線と半導体層の接する部分とが間隔をあけて対向するものとすることにより、回路基板の製造時に酸化物半導体がエッチング液により消失することを防いで信頼性を向上させることができる。
図１０は、実施形態１の回路基板を備える液晶パネルの構造を示す分解斜視模式図である。
図１０に示されるように、液晶パネル２００のＣＦ側の基板７２と回路基板１００とは液晶７３を挟持する。また、液晶パネル２００は、回路基板１００の背面に、バックライト７５を備える。バックライト７５の光は、偏光板７４、回路基板１００、液晶７３、ＣＦ側の基板７２、及び、偏光板７１をこの順に通過し、液晶の配向制御により光の透過・非透過を制御する。
図１１は、図１０に示した液晶パネルを備える液晶表示装置の構造を示す分解斜視模式図である。
図１１に示されるように、液晶パネル２００は、固定パネル４００上に固定され、前部キャビネット３００及び後部キャビネット５００により封じられる。そして、後部キャビネット５００と上部スタンド７００とが金具６００を介して固定される。また上部スタンド７００と下部スタンド８００とが嵌め合わせされる。
上述した実施形態における各形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜組み合わされてもよい。
なお、本願は、２０１０年１月２１日に出願された日本国特許出願２０１０－０１１３６８号を基礎として、パリ条約ないし移行する国における法規に基づく優先権を主張するものである。該出願の内容は、その全体が本願中に参照として組み込まれている。
１１：ガラス基板
１３、１１３：ゲート配線
１５、２１、１１５、１２１：絶縁膜
１７、１１７：酸化物半導体層
１９ｓ：ソース配線
１９ｄ：ドレイン配線
１９ａ：アルミニウム以外の金属からなる層
１９ｂ、１１９：アルミニウムを含む層
２０：レジスト
２３、１２３：有機絶縁膜
２５：Ｃｓ（蓄積容量）配線
３１、１３１：絵素電極
４１：ＴＦＴ
５１：接続部
６１：端子部
７１、７４：偏光板
７２：ＣＦ側の基板
７３：液晶
７５：バックライト
１００：回路基板
２００：液晶パネル
３００：前部キャビネット
４００：固定パネル
５００：後部キャビネット
６００：金具
７００：上部スタンド
８００：下部スタンド
９００：液晶表示装置

Claims (5)

  1. 酸化物半導体層、ソース配線及びドレイン配線を有する回路基板であって、
    該ソース配線及び該ドレイン配線は、それぞれ該半導体層と接する部分を有し、該ソース配線の該半導体層と接する部分と該ドレイン配線の該半導体層と接する部分とが間隔をあけて対向し、かつ
    アルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層を積層して形成したものである
    ことを特徴とする回路基板。
  2. 前記アルミニウム以外の金属からなる層は、チタン、タンタル及びタングステンからなる群より選択される少なくとも１種を含むものである
    ことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。
  3. 前記回路基板は、薄膜トランジスタアレイ基板である
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回路基板。
  4. 請求項１～３のいずれかに記載の回路基板を備えることを特徴とする表示装置。
  5. 酸化物半導体層、ソース配線及びドレイン配線を有する回路基板の製造方法であって、
    該製造方法は、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体形成工程、アルミニウム以外の金属からなる層、及び、アルミニウムを含む層を積層することにより導電体層を形成する導電体層形成工程、及び、アルミニウムを含む層をウェットエッチングにより処理し、次いで、アルミニウム以外の金属からなる層をドライエッチングにより処理する処理工程を含み、
    該処理工程は、該導電体層をソース配線とドレイン配線に分離して、該ソース配線と半導体層の接する部分と該ドレイン配線と半導体層の接する部分とが間隔をあけて対向するようにする
    ことを特徴とする回路基板の製造方法。
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