JP2005026690A - 薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 様々なエッチング条件に露出されても腐蝕の発生を防止する。
【解決手段】 絶縁基板110の上部にゲート電極を有するゲート線121を形成する。次に、ゲート絶縁膜140、半導体層151、及び抵抗性接触層161,163,165を順に形成した後、モリブデン系列の導電膜177を積層し、パターニングして、ソース電極173を有するデータ線及びドレーン電極175を形成する。次に、データ線及びドレーン電極175を酸素プラズマ処理して、データ線及びドレーン電極175の表面に酸化膜を形成した後、データ線及びドレーン電極175によって覆われない抵抗性接触層をエッチングする。次に、保護膜を積層し、パターニングして、ドレーン電極175を露出する接触孔を形成した後、保護膜の上部にＩＺＯを積層し、パターニングして、ドレーン電極175と連結される画素電極を形成する。
【選択図】 図５ｂ

Description

本発明は、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法に関し、より詳しくは、モリブデンを含む導電膜からなる配線を有する薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、現在最も広く使用されている平板表示装置のうちの一つであって、電極が形成されている二枚の基板とその間に充填されている液晶層とからなり、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光の量を調節する表示装置である。

液晶表示装置の中でも、現在主に使用されているものは、二つの基板に電極が各々形成されており、電極に印加される電圧をスイッチングする薄膜トランジスタを有する液晶表示装置であり、薄膜トランジスタは二つの基板のうちの一つに形成されるのが一般的である。

液晶表示装置では、信号の遅延を防止するために、映像信号を伝達するゲート線またはデータ線は、低い比抵抗を有するアルミニウム（Al）またはアルミニウム合金（Al alloy）などのような低抵抗物質を使用するのが一般的であり、データ線は、ケイ素と接する部分があるので、耐火性に優れたクロムなどを追加で使用する。しかし、アルミニウムまたはアルミニウム合金を使用する場合には、正極酸化工程を加えてアルミニウムの物理的に弱い特性を補強する必要がある。また、液晶表示装置のようにパッド部に画素電極用物質であるＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc oxide）などを使用してアルミニウムを補強する場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金とＩＴＯまたはＩＺＯとの接触特性が悪く、他の金属を介在しなければならない問題点を有している。これに比べて、モリブデン（Mo）は、非常に低い比抵抗を有すると同時に、ＩＴＯまたはＩＺＯとの接触特性が良いので、大型の表示装置用信号線に適した導電物質である。

しかし、モリブデンを含む導電膜は、他の薄膜をエッチングするためのエッチング条件に露出される場合に様々な化学的な状態で腐蝕が発生し易く、耐化学性が弱いという問題点を有している。

本発明が目的とする技術的課題は、様々なエッチング条件に露出されても腐蝕の発生を防止することができる、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法を提供することにある。

本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法では、他の薄膜をエッチングする前にモリブデンを含む導電膜の表面に酸化膜を形成する。この時、酸化膜を形成するために導電膜に酸素プラズマ処理を実施することもできる。

より詳細には、本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板の製造方法では、基板上にゲート電極を有するゲート線を形成した後、基板上にゲート絶縁膜を積層する。次に、ゲート絶縁膜の上部に半導体層を形成し、半導体層の上部に抵抗性接触層を形成した後、抵抗性接触層と接するソース電極を有するデータ線及びドレーン電極を形成する。次に、データ線及びドレーン電極の表面に酸化膜を形成した後、データ線及びドレーン電極をエッチングマスクとして使用して露出された抵抗性接触層をエッチングし、ドレーン電極と連結される画素電極を形成する。

酸化膜を形成することにより、エッチング液からモリブデン系列のデータ線及びドレーン電極を保護し、薄膜トランジスタの特定の低下を防止することができる。

この時、酸化膜を形成するために、データ線及びドレーン電極に酸素プラズマ処理を実施するのが好ましく、酸素プラズマ処理は１５秒以上実施する。好ましくは、酸化膜を１０−２０Åの範囲で形成すると、モリブデン系列の導電膜を保護しやすい。

データ線及び前記ドレーン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金の第１導電膜を含み、アルミニウムまたはアルミニウム合金の第２導電膜を含むこともできる。

酸化膜を形成した後も、アッシング工程を追加で実施するのが好ましい。さらに好ましくは引き続き酸素プラズマ処理などを実施することにより、真性半導体部分の表面を安定化することができる。、酸化膜は、データ線及びドレーン電極を大気中に露出させて形成されることもでき、画素電極はＩＺＯまたはＩＴＯからなることができる。半導体層、抵抗性接触層、及びデータ線及び前記ドレーン電極は、一つの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で形成されることができる。

１つの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程により、製造コストを下げることが期待できる。

このような製造工程によって完成した本発明の実施例による薄膜トランジスタ表示板には、絶縁基板上にゲート電極を有するゲート線が形成されており、ゲート線を覆うゲート絶縁膜の上部には、半導体層が形成されている。ゲート絶縁膜の上部には、半導体層と接するソース電極を有するデータ線及びゲート電極を中心にしてソース電極と対向するドレーン電極が形成されており、データ線及びドレーン電極の上部には、酸化膜が形成されており、その上部には、ドレーン電極と連結される画素電極が形成されている。

データ線及び前記ドレーン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金からなることができ、データ線及び前記ドレーン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金の第１導電膜と、第１導電膜の上部または下部に形成されるアルミニウムまたはアルミニウム合金の第２導電膜とを含むことができる。

画素電極はＩＺＯまたはＩＴＯからなることができ、半導体層は、データ線及びドレーン電極の下部までのびることができ、ソース電極とドレーン電極との間を除く半導体層は、データ線及びドレーン電極と同一な平面パターンを有することができる。

このような構成の薄膜トランジスタ表示板は、モリブデン系列の導電膜がエッチングにより損傷されないので、薄膜トランジスタの良好な特性を有する。

本発明では、モリブデン系列の導電膜をエッチングマスクとして使用する時に、導電膜の上部に酸化膜を形成した後にエッチングを行うことによって、導電膜がエッチングされるのを防止することができ、これによって薄膜トランジスタの特性が低下するのを防止することができる。

添付した図面を参考にして、本発明の実施例に対して、本発明の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、様々な変形された形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限定されない。

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図面符号を付けている。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、本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の構造について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施例による液晶表示装置用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´線による断面図である。

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が形成されている。ゲート線１２１は、主に横方向にのびており、各ゲート線１２１の一部は複数のゲート電極１２３をなす。また、各ゲート線の他の一部は下方向に突出して複数の拡張部１２７をなす。

ゲート線１２１は、物理的な性質の異なる二つの膜、つまり下部膜２１１及びその上の上部膜２１２を含む。上部膜２１２は、ゲート信号の遅延や電圧の降下を減少させるように、低い比抵抗を有する金属、例えばアルミニウム（Al）やアルミニウム合金などのアルミニウム系列の金属からなる。これとは異なって、下部膜２１１は、他の物質、特にＩＺＯまたはＩＴＯとの物理的、化学的、電気的な接触特性の優れた物質、例えばモリブデン（Mo）やモリブデン合金（例：モリブデン-タングステン（MoW）合金）やクロム（Cr）などからなる。下部膜２１１及び上部膜２１２の組み合わせの例としては、クロム/アルミニウム-ネオジム（Nd）合金を挙げることができる。図１で、ゲート電極１２３の下部膜及び上部膜は各々図面符号２３１、２３２で、拡張部１２７の下部膜及び上部膜は各々図面符号２７１、２７２で表示されている。

下部膜２１１及び上部膜２１２の側面は各々傾斜しており、その傾斜角は基板１１０の表面に対して約３０-８０°である。

ゲート線１２１上には、窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜１４０が形成されている。

ゲート絶縁膜１４０の上部には、水素化非晶質シリコン（非晶質シリコンを略してa-Siという。）などからなる複数の線状半導体１５１が形成されている。線状半導体１５１は、主に縦方向にのびており、ここから複数の突出部１５４がゲート電極１２３に向かってのびている。また、線状半導体１５１は、ゲート線１２１とぶつかる部分付近で幅が大きくなり、ゲート線１２１の広い面積を覆っている。

半導体１５１の上部には、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抵抗性接触部材１６１及び島状抵抗性接触部材１６５が形成されている。線状接触部材１６１は複数の突出部１６３を有しており、この突出部１６３と島状接触部材１６５とは対をなして、半導体１５１の突出部１５４上に位置する。

半導体１５１及び抵抗性接触部材１６１、１６５の側面もまた傾斜しており、傾斜角は３０-８０°である。

抵抗接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、各々複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５、及び複数の維持蓄電器用導電体１７７が形成されている。

データ線１７１は、主に縦方向にのびており、ゲート線１２１と交差してデータ電圧を伝達する。各データ線１７１からドレーン電極１７５に向かってのびた複数の分枝がソース電極１７３をなす。一対のソース電極１７３及びドレーン電極１７５は、互いに分離されてゲート電極１２３に対して互いに反対側に位置する。ゲート電極１２３、ソース電極１７３、及びドレーン電極１７５は、半導体１５１の突出部１５４と共に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をなし、薄膜トランジスタのチャンネルは、ソース電極１７３とドレーン電極１７５との間の突出部１５４に形成される。

維持蓄電器用導電体１７７は、ゲート線１２１の拡張部１２７と重畳している。

データ線１７１、ドレーン電極１７５、及び維持蓄電器用導電体１７７は、モリブデン（Mo）またはモリブデン合金からなるが、二層膜または三層膜の構造の場合には、アルミニウム系列の導電膜を含むことができる。二層膜の場合にはアルミニウム系列の導電膜はモリブデン系列の導電膜の下部に位置するのが好ましく、三層膜の場合には中間層に位置するのが好ましい。

データ線１７１、ドレーン電極１７５、及び維持蓄電器用導電体１７７も、ゲート線１２１と同様に、その側面が約３０-８０°の角度で各々傾斜している。

抵抗性接触部材１６１、１６５は、その下部の半導体１５１とその上部のデータ線１７１及びドレーン電極１７５との間にだけ存在して、接触抵抗を低くする役割をする。線状半導体１５１は、ソース電極１７３とドレーン電極１７５との間をはじめとして、データ線１７１及びドレーン電極１７５によって覆われずに露出された部分を有しており、ほとんどの部分では線状半導体１５１の幅がデータ線１７１の幅より小さいが、前記したようにゲート線１２１とぶつかる部分では幅が大きくなり、ゲート線１２１とデータ線１７１との間の絶縁を強化する。

データ線１７１、ドレーン電極１７５、及び維持蓄電器用導電体１７７と露出された半導体１５１部分との上には、平坦化特性に優れて感光性を有する有機物質、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）によって形成されるa-Si:C:O、a-Si:O:Fなどの低誘電率絶縁物質、または無機物質である窒化ケイ素などからなる保護膜１８０が形成されている。

保護膜１８０には、ドレーン電極１７５、維持蓄電器用導電体１７７、及びデータ線１７１の端部１７９を各々露出する複数の接触孔１８５、１８７、１８２が形成されており、ゲート絶縁膜１４０と共にゲート線１２１の端部１２９を露出する複数の接触孔１８１が形成されている。

接触孔１８１、１８５、１８７、１８２は、ゲート線１２１の端部１２９、ドレーン電極１７５、維持蓄電器用導電体１７７、及びデータ線１７１の端部１７９を露出する。この時、接触孔１８１、１８５、１８７、１８２ではアルミニウム系列の導電膜が露出されないのが好ましく、露出される場合には全面エッチングによって除去するのが好ましい。

保護膜１８０上には、ＩＺＯまたはＩＴＯからなる複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。

画素電極１９０は、接触孔１８５、１８７を通じてドレーン電極１７５及び維持蓄電器用導電体１７７と各々物理的、電気的に連結され、ドレーン電極１７５からデータ電圧の印加を受けて導電体１７７にデータ電圧を伝達する。

データ電圧が印加された画素電極１９０は、共通電圧の印加を受ける他の表示板（図示せず）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１９０、２７０の間の液晶層の液晶分子を再配列させる。

また、前記のように、画素電極１９０及び共通電極は蓄電器（以下、“液晶蓄電器”という）をなして、薄膜トランジスタがターンオフされた後でも印加された電圧を維持するが、電圧維持能力を強化するために、液晶蓄電器と並列に連結された他の蓄電器を設ける。これを維持蓄電器という。維持蓄電器は、画素電極１９０及びこれと隣接するゲート線１２１（これを“前段ゲート線”という）の重畳などからなり、維持蓄電器の静電容量、つまり保持容量を増やすためにゲート線１２１を拡張した拡張部１２７を設けて重畳面積を大きくする一方で、画素電極１９０と連結されて拡張部１２７と重畳する維持蓄電器用導電体１７７を保護膜１８０下に設けて二つの間の距離を短くする。

また、画素電極１９０は、隣接するゲート線１２１及びデータ線１７１と重畳して開口率を向上させているが、重畳しないこともある。

接触補助部材８１、８２は、接触孔１８１、１８２を通じてゲート線の端部１２９及びデータ線の端部１７９と各々連結される。接触補助部材８１、８２は、ゲート線１２１及びデータ線１７１の各端部１２９、１７９と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割をするものであって、これらの適用は必須ではなく選択的である。

本発明の他の実施例によれば、画素電極１９０の材料として透明な導電性ポリマーなどを使用しており、反射型液晶表示装置の場合には、不透明な反射性金属を使用しても構わない。この時、接触補助部材８１、８２は、画素電極１９０と異なる物質、特にＩＺＯまたはＩＴＯからなることができる。

以下、図１及び図２に示した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例に基づいて製造する方法について、図３a乃至図６b、及び図１、図２を参照して詳細に説明する。

図３a、図４a、図５a、及び図６aは、図１及び図２に示した薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施例に基づいて製造する方法の中間段階の薄膜トランジスタ表示板の配置図を順に示したものである。図３b、図４b、図５b、及び図６bは、各々図３a、図４a、図５a、及び図６aに示した薄膜トランジスタ表示板のIIIb-IIIb´線、IVb-IVb´線、Vb-Vb´線、及びVIb-VIb´線による断面図である。

まず、透明なガラスなどからなる絶縁基板１１０上に、二つの層の金属膜、つまり下部金属膜及び上部金属膜をスパッタリングなどによって順に積層する。下部金属膜は、ＩＺＯまたはＩＴＯとの接触特性の良い金属、例えばモリブデンやモリブデン合金やクロムなどからなり、５００Å程度の厚さを有するのが好ましい。上部金属膜は、アルミニウム系列の金属からなり、２，５００Å程度の厚さを有するのが好ましい。

次に、図３a及び図３bに示したように、感光膜パターンを利用した写真エッチング工程によって上部金属膜及び下部金属膜を順にパターニングして、複数のゲート電極１２３及び複数の拡張部１２７を含むゲート線１２１を形成する。

アルミニウム系列の金属の上部膜２１２のパターニングは、例えばモリブデン及びアルミニウムに対して全て側面に傾斜を与えてエッチングすることができる、アルミニウムエッチング液であるCH₃COOH（８-１５％）/HNO₃（５-８％）/H₃PO₄（５０-６０％）/H₂O（その他）を使用した湿式エッチングで行う。

次に、図４a及び図４bに示したように、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３層膜を連続して積層し、不純物非晶質シリコン層及び真性非晶質シリコン層を写真エッチングして、複数の線状不純物半導体１６４及び複数の突出部１５４を各々含む線状真性半導体１５１を形成する。ゲート絶縁膜１４０の材料としては窒化ケイ素が好ましく、積層温度は２５０〜５００℃、厚さは２，０００〜５，０００Å程度が好ましい。

次に、図５a及び図５bに示したように、モリブデンまたはモリブデン合金を含む導電膜を積層し、その上部に感光膜を形成し、これをエッチングマスクとして使用して導電膜をパターニングして、複数のソース電極１７３を各々含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５、及び複数の維持蓄電器用導電体１７７を形成する。

次に、データ線１７１及びドレーン電極１７５の上部の感光膜を除去するか、またはそのままにした状態で、データ線１７１、ドレーン電極１７５、及び維持蓄電器用導電体１７７によって覆われずに露出された不純物半導体１６４部分を除去することにより、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島状抵抗性接触部材１６５を完成する一方で、その下の真性半導体１５１部分を露出させる。この時、感光膜を除去した後でデータ線１７１及びドレーン電極１７５をエッチングマスクとして使用して露出された不純物半導体１６４を除去する時には、データ線１７１及びドレーン電極１７５をなすモリブデン系列の導電膜が損傷するのを防止するために、CF_４+HCl気体を利用して不純物半導体１６４をエッチングする。しかし、モリブデン系列の導電膜は、CF_４+HCl気体に対しても耐化学性が弱いため、エッチング時に不純物が露出された真性半導体１５１の表面に残留して薄膜トランジスタの特性を低下させる問題点が発生する。本発明の実施例では、このような問題点を解決するために、露出された不純物半導体１６４をエッチングする前に、データ線１７１及びドレーン電極１７５を酸化させて、モリブデン系列の導電膜の表面に１０-２０Åの範囲の厚さを有する酸化膜を形成する。この時、モリブデン系列の導電膜を酸化させて酸化膜を形成する方法としては、酸素プラズマ処理を１５秒以上実施するのが好ましく、酸化膜を形成した後にアッシング工程を追加で実施することもできる。ここで、モリブデン系列の導電膜の上部に酸化膜を形成するために、基板を大気中に露出させることもできる。このような本発明の実施例を利用して実験した結果、微細な酸化膜を形成した後でデータ線１７１及びドレーン電極１７５をエッチングマスクとして使用して露出された不純物半導体１６４をエッチングした時、データ線１７１及びドレーン電極１７５のモリブデン系列の導電膜は、５０Å程度に非常に微細で良好にエッチングされており、均一な再現性を得ることができた。

次に、真性半導体１５１部分の表面を安定化させるために、引続き酸素プラズマ処理を実施するのが好ましい。

次に、図６a及び図６bのように、保護膜１８０を積層し、写真エッチング工程によってゲート絶縁膜１４０と共に乾式エッチングして、複数の接触孔１８１、１８５、１８７、１８２を形成する。接触孔１８２、１８５、１８７、１８１は、ゲート線１２１の端部１２９の下部膜２９１、ドレーン電極１７５、維持蓄電器用導電体１７７、及びデータ線１７１の端部１７９を露出する。

最後に、図１及び図２に示したように、ＩＺＯまたはＩＴＯ膜をスパッタリングで積層し、写真エッチングして、複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２を形成する。

また、前記では、半導体層及びデータ線を互いに異なるエッチングマスクを利用した写真エッチング工程で形成する製造方法に本発明の実施例を適用して説明したが、本発明による製造方法は、製造コストを最少化するために、半導体層及びデータ線を一つの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で形成する液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の製造方法にも同一に適用することができる。これについて、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図７乃至図９を参照して、本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の単位画素の構造について詳細に説明する。

図７は、本発明の他の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図８及び図９は、各々図７に示した薄膜トランジスタ表示板のVIII-VIII´線及びIX-IX´線による断面図である。

図７乃至図９に示したように、本実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造は、図１及び図２に示した液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の層状構造とほぼ同一である。つまり、基板１１０上に複数のゲート電極１２３を含む複数のゲート線１２１が形成されており、その上に、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１５１、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島状抵抗性接触部材１６５が順に形成されている。抵抗性接触部材１６１、１６５及びゲート絶縁膜１４０上には、複数のソース電極１５３を含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５、複数の維持蓄電器用導電体１７７が形成されており、その上に保護膜１８０が形成されている。保護膜１８０及び/またはゲート絶縁膜１４０には、複数の接触孔１８２、１８５、１８７、１８１が形成されており、保護膜１８０上には、複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２が形成されている。

しかし、図３及び図４に示した薄膜トランジスタ表示板とは異なり、本実施例による薄膜トランジスタ表示板は、ゲート線１２１に拡張部を設ける代わりにゲート線１２１と同一な層にゲート線１２１と電気的に分離された複数の維持電極線１３１を設け、ドレーン電極１７５と重畳させて、維持蓄電器を形成する。維持電極線１３１は、共通電圧などの予め決められた電圧の印加を外部から受け、画素電極１９０とゲート線１２１との重畳により発生する保持容量が十分である場合には維持電極線１３１を省略することができ、画素の開口率を極大化するために画素領域の周縁に配置することもできる。

半導体１５１は、薄膜トランジスタが位置する突出部１５４を除いて、データ線１７１、ドレーン電極１７５、及びその下部の抵抗性接触部材１６１、１６５と実質的に同様の平面パターンを有している。具体的には、線状半導体１５１は、データ線１７１及びドレーン電極１７５とその下部の抵抗性接触部材１６１、１６５との下に存在する部分の他にも、ソース電極１７３とドレーン電極１７５との間にこれらによって覆われずに露出された部分を有している。

また、データ線１７１及びドレーン電極１７５は、モリブデン（Mo）またはモリブデン合金（例えばモリブデン-タングステン（MoW）合金）からなる下部膜７１１、７５１、アルミニウムまたはアルミニウム合金（例えばアルミニウム-ネオジム（Nd））からなる中間膜７１２、７５２、及びモリブデンまたはモリブデン合金からなる上部膜７１３、８５３を含む。図８及び図９で、ソース電極１７３及びデータ線の端部１７９の下部膜、中間膜、上部膜は、各々図面符号７３１、７３２、７３３、７９１、７９２、７９３で表示されている。

以下、図７乃至図９の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例に基づいて製造する方法について、図１０a乃至図１６c、及び図７乃至図９を参照して詳細に説明する。この方法では、半導体層、抵抗性接触層、データ線及びドレーン電極が１つの感光体パターンを利用した写真エッチング工程で形成される。

図１０aは、図７乃至図９に示した薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施例に基づいて製造する方法の第１段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１０b及び１０cは、各々図１０aに示した薄膜トランジスタ表示板のXb-Xb´線及びXc-Xc´線による断面図である。図１１a及び１１bは、各々図１０aに示した薄膜トランジスタ表示板のXb-Xb´線及びXc-Xc´線による断面図で、図１０b及び図１０cの次の段階の図面である。図１２aは、図１１a及び図１１bの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。図１２b及び図１２cは、各々図１２aに示した薄膜トランジスタ表示板のXIIb-XIIb´線及びXIIc-XIIc´線による断面図である。図１３a、１４a、１５a、及び図１３b、１４b、１５bは、各々図１２aに示した薄膜トランジスタ表示板のXIIb-XIIb´線及びXIIc-XIIc´線による断面図で、図１２b及び１２cの次の段階を工程の順に示したものである。図１６aは、図１５a及び図１５bの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図１６b及び１６cは、各々図１６aに示した薄膜トランジスタ表示板のXVIb-XVIb´線及びXVIc-XVIc´線による断面図である。

まず、図１０a乃至図１０cに示したように、絶縁基板１１０上に、写真エッチング工程で複数のゲート線１２３を各々含む複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１を形成する。ゲート線１２１及び維持電極線１３１は、第１実施例と同様に各々下部膜及び上部膜を含むことができ、単一膜に形成することもできる。

図１１a及び図１１bに示したように、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を化学気相蒸着法を利用して各々約１，５００Å乃至約５，０００Å、約５００Å乃至約２，０００Å、約３００Å乃至約６００Åの厚さに連続蒸着する。次に、下部膜７０１及び上部膜７０２をスパッタリングなどの方法で連続積層して導電体層１７０を形成した後、その上に感光膜５０を１μm乃至２μmの厚さに塗布する。

その後、露光マスク（図示せず）を通じて感光膜５０に光を照射した後、現像する。現像された感光膜の厚さは位置によって異なり、図１２b及び１２cのように、感光膜は厚さが次第に薄くなる第１乃至第３部分からなる。領域（A）（以下、配線領域という）に位置した第１部分及び領域（C）（以下、チャンネル領域という）に位置した第２部分は、各々図面符号５２、５４で表示する。領域（B）（以下、その他の領域という）に位置した第３部分には図面符号を付けていないが、これは第３部分の厚さが０であり、その下の導電体層１７０が露出されているためである。第１部分５２と第２部分５４との厚さの比は、後続工程での工程条件に応じて異なるが、第２部分５４の厚さを第１部分５２の厚さの１/２以下にするのが好ましく、例えば４，０００Å以下であるのが好ましい。

このように、位置によって感光膜の厚さを異ならせる方法には様々な方法があり、露光マスクに透明領域及び遮光領域だけでなく半透明領域を設けるのがその一例である。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使用する時には、スリットの幅やスリットの間隔が写真エッチング工程に使用される露光器の分解能より小さいのが好ましい。他の例としては、リフローが可能な感光膜を使用する方法がある。つまり、透明領域及び遮光領域だけを有する通常の露光マスクで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ていない領域に流すことによって、薄い部分を形成する。

適切な工程条件を付与すれば、感光膜５２、５４の厚さの差により、下部層を選択的にエッチングすることができる。したがって、一連のエッチング工程を通じて、図１２aに示したように、複数のソース電極１７３を各々含む複数のデータ線１７１、複数のドレーン電極１７５を形成し、複数の突出部１６３を各々含む複数の線状抵抗性接触部材１６１及び複数の島状抵抗性接触部材１６５、そして複数の突出部１５４を含む複数の線状半導体１５１を形成する。

説明の便宜上、配線領域（A）に位置した導電体層１７０、不純物非晶質シリコン層１６０、真性非晶質シリコン層１５０部分を第１部分とし、チャンネル領域（C）に位置した導電体層１７０、不純物非晶質シリコン層１６０、真性非晶質シリコン層１５０部分を第２部分とし、その他の領域（B）に位置した導電体層１７０、不純物非晶質シリコン層１６０、真性非晶質シリコン層１５０部分を第３部分とする。

このような構造を形成する順序の一例は、次の通りである。
（１）その他の領域（B）に位置した導電体層１７０、不純物非晶質シリコン層１６０、及び非晶質シリコン層１５０の第３部分を除去、
（２）チャンネル領域（C）に位置した感光膜の第２部分５４を除去、
（３）チャンネル領域（C）に位置した導電体層１７０及び不純物非晶質シリコン層１６０の第２部分を除去、そして
（４）配線領域（A）に位置した感光膜の第１部分５２を除去。

そして、このような構造を形成する順序の他の例は、次の通りである。
（１）その他の領域（B）に位置した導電体層１７０の第３部分を除去、
（２）チャンネル領域（C）に位置した感光膜の第２部分５４を除去、
（３）その他の領域（B）に位置した不純物非晶質シリコン層１６０及び非晶質シリコン層１５０の第３部分を除去、
（４）チャンネル領域（C）に位置した導電体層１７０の第２部分を除去、
（５）配線領域（A）に位置した感光膜の第１部分５２を除去、そして
（６）チャンネル領域（C）に位置した不純物非晶質シリコン層１６０の第２部分を除去。

以下、第１の例について説明する。

まず、図１３a及び１３bに示したように、その他の領域（B）に露出されている導電体層１７４の上部膜７４３、中間膜７４２、及び下部膜７４１を湿式エッチングまたは乾式エッチングにより除去して、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。アルミニウム系列の導電膜は主に湿式エッチングで行い、モリブデン系列の導電膜は湿式及び乾式エッチングを選択的に行うことができ、上部膜７４３、中間膜７４２、及び下部膜７４１の３層膜を一つの湿式エッチング条件でパターニングすることもできる。

図面符号１７４は、データ線１７１及びドレーン電極１７５がまだ分離されていない状態の導電体である。乾式エッチングを使用する場合には感光膜５２、５４の上部がある程度の厚さに削られることもある。

図１４a及び図１４bに示したように、その他の領域（B）に位置した不純物非晶質シリコン層１６０及びその下部の真性非晶質シリコン層１５０の第３部分を除去すると共に、チャンネル領域（C）に位置した感光膜の第２部分５４を除去して、その下部の導電体１７４の第２部分を露出させる。感光膜の第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か、または別々に行う。チャンネル領域（C）に残っている第２部分５４の残留物は、アッシング工程で除去する。

この段階で線状真性半導体１５１が完成する。そして、図面符号１６４は、線状抵抗性接触部材１６１及び島状抵抗性接触部材１６５がまだ分離されていない状態の線状不純物非晶質シリコン層１６０であり、以下では（線状）不純物半導体という。

ここで、導電体層１７４の下部膜７４１を乾式エッチングでパターニングする場合、その下部の不純物非晶質シリコン層１６４及び真性非晶質シリコン層１５４を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層膜７４１、１６４、１５４に対する乾式エッチングを連続して実施するインサイト（in-situ）方法で行うこともでき、そうでないこともできる。

次に、図１５a及び図１５bは、チャンネル領域（C）に位置した導電体１７４及び線状不純物半導体１６４の第２部分をエッチングして除去下状態を示す。また、残っている感光膜の第１部分５２も除去する。

この時、図１５bのように、チャンネル領域（C）に位置した線状真性半導体１５１の突出部１５４の上部が除去されて厚さが薄くなることもあり、感光膜の第１部分５２もこの時にある程度の厚さにエッチングされる。

この時、不純物半導体１６４のエッチングは、感光膜の第１部分５２を除去した後でデータ線１７１及びドレーン電極１７５をエッチングマスクとして使用してエッチングする時には、第１実施例と同様に、データ線１７１及びドレーン電極１７５をなすモリブデン系列の上部膜７１３、７５３が損傷するのを防止するために、露出された不純物半導体１６４をエッチングする前に、データ線１７１及びドレーン電極１７５を酸化させて、モリブデン系列の上部膜７１３、７５３の表面に１０-２０Åの範囲の厚さを有する酸化膜を形成した後で実施する。

このようにすれば、導電体１７４の各々が一つのデータ線１７１と複数のドレーン電極１７５とに分離されて完成され、不純物半導体１６４の各々が一つの線状抵抗性接触部材１６１と複数の島状抵抗性接触部材１６５とに分離されて完成される。

図１６a乃至図１６cに示したように、窒化ケイ素をＣＶＤ方法で約２５０〜１５００℃の範囲で蒸着したり、平坦化特性の優れたアクリル系の有機絶縁物質を塗布したり、a-Si:C:O膜またはa-Si:O:F膜などを含む低誘電率絶縁物質をＰＥＣＶＤ方法で積層して、保護膜１８０を形成した後、保護膜１８０をゲート絶縁膜１４０とともに写真エッチングして、複数の接触孔１８１、１８５、１８７、１８２を形成する。

最後に、図７乃至図９に示したように、５００Å乃至１，５００Åの厚さのＩＺＯ層またはＩＴＯ層をスパッタリング方法で蒸着し、写真エッチングして、複数の画素電極１９０及び複数の接触補助部材８１、８２を形成する。ＩＺＯ層を使用する場合のエッチングは、（HNO₃/（NH₄）₂Ce（NO₃）₆/H₂O）などのクロム用エッチング液を使用する湿式エッチングが好ましいが、このエッチング液は、アルミニウムを腐蝕させないため、データ線１７１、ドレーン電極１７５、ゲート線１２１でアルミニウム導電膜が腐食するのを防止することができる。

本実施例では、データ線１７１及びドレーン電極１７５、その下部の抵抗性接触部材１６１、１６５、及び半導体１５１を一つの写真エッチング工程で形成するため、製造工程を単純化することができる。

本発明による製造方法は、薄膜トランジスタアレイ上にカラーフィルタを形成するＣＯＡ（color filter on array）構造の薄膜トランジスタ表示板の製造方法にも、同様に適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施例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、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ものである。

本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１の薄膜トランジスタ表示板のII-II´線による断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図３aの薄膜トランジスタ表示板のIIIb-IIIb´線による断面図である。 本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図４aの薄膜トランジスタ表示板のIVb-IVb´線による断面図で、図３bの次の段階を示す。 本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図５aのVb-Vb´線による断面図で、図４bの次の段階を示す。 本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板を製造する方法の中間段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図６aのVIb-VIb´線による断面図で、図５bの次の段階を示す。 本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図７に示した薄膜トランジスタ表示板のVIII-VIII´線による断面図である。 図７に示した薄膜トランジスタ表示板のIX-IX´線による断面図である。 本発明の第２実施例によって製造する第１段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１０aのXb-Xb´線による断面図である。 図１０aのXc-Xc´線による断面図である。 図１１aのXIb-XIb´線による断面図で、図１０bの次の段階を示す。 図１１aのXIc-XIc´線による断面図で、図１０cの次の段階を示す。 図１１a及び図１１bの次の段階の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１２aのXIIb-XIIb´線による断面図である。 図１２aのXIIc-XIIc´線による断面図である。 図１２aのXIIb-XIIb´線による断面図で、図１２bの次の段階を示したものである。 図１２aのXIIc-XIIc´線による断面図で、図１２cの次の段階を示したものである。 図１２aのXIIb-XIIb´線による断面図である。 図１２aのXIIc-XIIc´線による断面図である。 図１２aのXIIb-XIIb´線による断面図である。 図１２aのXIIc-XIIc´線による断面図である。 図１５a及び図１５bの次の段階の薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１６aのXVIb-XVIb´線による断面図である。 図１６aのXVIc-XVIc´線による断面図である。

符号の説明

５０、５２、５４ 感光膜
１１０ 絶縁基板
１２１ ゲート線
１２３ ゲート電極
１２７ 拡張部
１４０ ゲート絶縁膜
１５４ 突出部
１７１ データ線
１７３ ソース電極
１７５ ドレーン電極
１７７ 維持蓄電器用導電体
１８０ 保護膜
１９０ 画素電極
２１１ 下部膜
２１２ 上部膜

Claims (17)

1. 基板上にゲート電極を有するゲート線を形成する段階、
   前記基板上にゲート絶縁膜を積層する段階、
   前記ゲート絶縁膜の上部に半導体層を形成する段階、
   前記半導体層の上部に抵抗性接触層を形成する段階、
   前記抵抗性接触層と接するソース電極を有するデータ線及びドレーン電極を形成する段階、
   前記データ線及び前記ドレーン電極の表面に酸化膜を形成する段階、
   前記データ線及び前記ドレーン電極をエッチングマスクとして使用して露出された前記抵抗性接触層をエッチングする段階、
   前記ドレーン電極と連結される画素電極を形成する段階を含む、薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
2. 前記酸化膜を形成する段階は、前記データ線及び前記ドレーン電極に酸素プラズマ処理を実施して行われる、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
3. 前記酸素プラズマ処理は１５秒以上実施する、請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
4. 前記データ線及び前記ドレーン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金からなる、請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
5. 前記データ線及び前記ドレーン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金の第１導電膜と、アルミニウムまたはアルミニウム合金の第２導電膜とを含む、請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
6. 前記酸化膜を形成する段階以降に、アッシング工程を追加で実施する、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
7. 前記酸化膜を形成する段階は、前記データ線及び前記ドレーン電極を大気中に露出させて行われる、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
8. 前記画素電極はＩＺＯまたはＩＴＯからなる、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
9. 前記半導体層、前記抵抗性接触層、前記データ線及び前記ドレーン電極は、一つの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で形成される、請求項１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、ゲート電極を有するゲート線と、
    前記ゲート線を覆うゲート絶縁膜と、
    前記ゲート絶縁膜の上部に形成されている半導体層と、
    前記半導体層と接するソース電極を有するデータ線及び前記ゲート電極を中心にして前記ソース電極と対向するドレーン電極と、
    前記データ線及び前記ドレーン電極の上部に形成されている酸化膜と、
    前記ドレーン電極と連結される画素電極とを含む、薄膜トランジスタ表示板。
11. 前記データ線及び前記ドレーン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金からなる、請求項１０に記載の薄膜トランジスタ表示板。
12. 前記データ線及び前記ドレーン電極は、モリブデンまたはモリブデン合金の第１導電膜と、前記第１導電膜の上部または下部に形成されるアルミニウムまたはアルミニウム合金の第２導電膜とを含む、請求項１０に記載の薄膜トランジスタ表示板。
13. 前記画素電極はＩＺＯまたはＩＴＯからなる、請求項１０に記載の薄膜トランジスタ表示板。
14. 前記半導体層は、前記データ線及び前記ドレーン電極の下部までのびている、請求項１０に記載の薄膜トランジスタ表示板。
15. 前記ソース電極と前記ドレーン電極との間を除く前記半導体層は、前記データ線及び前記ドレーン電極と同様の平面パターンを有する、請求項１４に記載の薄膜トランジスタ表示板。
16. 前記データ線及び前記ドレーン電極と前記画素電極との間に形成されている保護膜をさらに含む、請求項１０に記載の薄膜トランジスタ表示板。
17. 前記酸化膜の厚さは１０-２０Åの範囲である、請求項１０に記載の薄膜トランジスタ表示板。

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