JP2007206134A

JP2007206134A - アクティブマトリクス型表示装置の製造方法

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Publication number: JP2007206134A
Application number: JP2006021920A
Authority: JP
Inventors: Yuriko Kojima; 由里子兒島
Original assignee: Epson Imaging Devices Corp
Current assignee: Epson Imaging Devices Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】スイッチング素子として絶縁ゲート電界効果型の薄膜トランジスタＴＦＴを使用
し、このＴＦＴのソース電極とドレイン電極との間のショートに基づく輝点発生が少ない
液晶表示装置等のアクティブマトリクス型表示装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明のアクティブマトリクス型表示装置の製造方法は、少なくとも表層が
モリブデンからなる複層構造の金属層の表面に所定のパターンのフォトレジスト層３０を
形成した後に前記複層構造の金属層をエッチングする工程、前記金属層の表面のフォトレ
ジスト層３０をアッシング法により除去する工程、水洗工程、前記金属層を含む表面にパ
ッシベーション層を積層する工程、を含むアクティブマトリクス型表示装置の製造方法に
おいて、前記水洗工程の継続時間を前記水洗工程後に水滴状の汚れが発生しなくなる時間
以上としたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブマトリクス型表示装置の製造方法に関し、特にスイッチング素子
として絶縁ゲート電界効果型の薄膜トランジスタＴＦＴ（Thin Film Transistor）を使用
し、このＴＦＴのソース電極とドレイン電極との間のショートに基づく輝点発生が少ない
液晶表示装置等のアクティブマトリクス型表示装置の製造方法に関する。

まず、表示装置としてアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例にとり、その数画素
部分の平面図である図２及び図２のＡ−Ａ断面図である図３を参照してその構成を簡単に
説明する。液晶表示装置１０はアレイ基板ＡＲとカラーフィルタ基板ＣＦとを備えている
。このうちアレイ基板ＡＲは、第１の透光性基板１１上にマトリクス状に設けられた走査
線Ｘｎ、Ｘｎ+1・・・と信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・で囲まれた領域毎に画素電極１２が設
けられている。この画素電極１２の下部にはゲート絶縁膜１３を介して補助容量電極１４
が形成されており、また、画素電極１２は駆動用のＴＦＴのドレイン電極Ｄに接続されて
いる。なお、少なくとも画素電極１２の表面には図示しない配向膜が形成されている。

さらに、カラーフィルタ基板ＣＦは、第２の透光性基板１５の表面にカラーフィルタ層
１６を介して共通電極１７及び配向膜（図示せず）が設けられている。そして、ＴＦＴの
ソース電極Ｓは信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・に接続され、また、ドレイン電極Ｄはコンタク
トホール１８を経て画素電極１２に接続されている。更に、ＴＦＴのゲート電極Ｇは走査
線Ｘｎ、Ｘｎ+1・・・に接続されて所定の電圧を有するゲートパルスが印加されるように
なされている。なお、ここに示した液晶表示装置１０においては、各ＴＦＴ、走査線Ｘｎ
、Ｘｎ+1・・・及び信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・を覆うように、第１の透光性基板１１の表
示領域全体にパッシベーション層１９を介して層間膜２０が平坦に所定高さとなるように
設けられている。そして、画素電極１２は層間膜２０の表面に設けられ、セルギャップ、
すなわち画素電極１２と共通電極１７との間の距離が一定に保たれている。
この画素電極１２及び共通電極１７は、通常は透明なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）ないし
ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）から形成されている。そして、アレイ基板ＡＲとカラーフ
ィルタ基板ＣＦの間には液晶２１が封入されている。

この液晶表示装置１０のアレイ基板ＡＲは一般に以下のようにして製造されている（下
記特許文献１〜３参照）。まず、第１の透光性基板１１としてのガラス基板を洗浄して表
面を清浄化する。次に、スパッタリング法などの方法でガラス基板上に全面に例えばアル
ミニウム及びモリブデンの２層膜からなる第１の金属層を形成する。このうちアルミニウ
ムは低抵抗配線として用いられ、モリブデンは半導体層や透明導電性電極等との間のオー
ミックコンタクト確保のため及びアルミニウムに対する耐酸化性付与のために用いられる
。

次に、基板を洗浄後、フォトレジストを塗布して乾燥し、所定のパターンが形成された
マスクパターンを通して露光し、現像することによって基板上にマスクパターンを転写し
たフォトレジストを形成し、フォトレジストを加熱により硬化させた後に第１の金属層を
湿式エッチングし、ＴＦＴのゲート電極Ｇ、走査線Ｘｎ、Ｘｎ+1・・・、補助容量電極１
４を所定のパターンにそれぞれ形成する。その後に、フォトレジストを剥離液を用いて剥
離する。

次に、プラズマＣＶＤ法により酸化硅素又は窒化硅素からなるゲート絶縁膜、アモルフ
ァスシリコン（ａ−Ｓｉ）又はポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）からなる半導体層及びオーミッ
クコンタクト層を連続して基板上に成膜する。このうち、オーミックコンタクト層はａ−
Ｓｉ又はｐ−Ｓｉにリンを微量にドーピングしたｎ⁺ａ−Ｓｉ層ないしｎ⁺ｐ−Ｓｉ層が用
いられる。

次に、フォトレジストを塗布して乾燥し、所定のパターンが形成されたマスクパターン
を通して露光し、現像することによって基板上にマスクパターンを転写したフォトレジス
トを形成し、フォトレジストを加熱により硬化させた後に半導体層及びオーミックコンタ
クト層を例えばＳＦ₆とＯ₂との混合ガス又はＣＦ₄とＯ₂との混合ガスを用いてドライエッ
チングして所定のパターンに形成する。その後に、フォトレジストを剥離液を用いて剥離
する。

次に、基板を洗浄した後、スパッタリング法などの方法で例えばモリブデン／アルミニ
ウム／モリブデンの３層膜からなる第２の金属層をガラス基板の全面にわたって成膜する
。次いで、フォトレジストを塗布して乾燥し、所定のパターンが形成されたマスクパター
ンを通して露光し、現像することによって基板上にマスクパターンを転写したフォトレジ
ストを形成し、フォトレジストを加熱により硬化させた後に第２の金属層を湿式エッチン
グし、ＴＦＴのソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・を所定の形状
にパターニングし、フォトレジストを剥離液を用いて剥離する。

次に、例えばＳＦ₆とＯ₂との混合ガスまたはＣＦ₄とＯ₂との混合ガスを用いてドライエ
ッチングによりチャネル部２３に露出しているオーミックコンタクト層の一部をエッチン
グする。

次に、基板を洗浄し、プラズマＣＶＤ法などにより、基板全体に窒化硅素ないしは酸化
硅素からなるパッシベーション層１９を製膜し、更にこのパッシベーション層１９の表面
に表示領域全体にわたりフォトレジスト等からなる層間膜２０を塗布及び露光、現像する
ことによって、層間膜のコンタクトホール１８部分の開口を形成する。次いで、これらの
表面全体にフォトレジストを塗布した後、コンタクトホール部分のパッシベーション膜に
開口ができるように設計したフォトマスクパターンを用い、露光及びエッチングすること
により所定のパターンのパッシベーション層１９の開口を形成し、その後にＩＴＯやＩＺ
Ｏ等の透明導電性材料からなる画素電極１２を所定のパターンに形成することにより、コ
ンタクトホール１８において画素電極１２とスイッチング素子であるＴＦＴのドレイン電
極Ｄとの電気的導通を取る。さらに、画素電極１２等の表面には配向膜が形成されるが、
その詳細については省略する。
特開平１０−２６８３５３号公報（特許請求の範囲、段落［００５７］〜［００８６］）特開２００２−２６１２８７号公報（段落［００３６］〜［００５３］）特開２００４−１７７９４６号公報（段落［００２６］〜［００３９］）

従来の液晶表示装置は、上述のような製造方法により作製されているが、パッシベーシ
ョン膜形成前に、ＴＦＴの特性の均一化及びゲート絶縁膜表面の清浄化の目的で、酸素な
いしオゾンガスを高周波などによりプラズマ化させた中に半導体層２２のチャネル部２３
を露出させるドライ酸化処理工程を任意に行う場合がある。しかしながら、このドライ酸
化処理工程を経ると、ソース電極とドレイン電極との間のショートに基づく輝点発生が時
折見出された。本願の発明者等はこのソース電極とドレイン電極間のショートの発生原因
について種々検討を重ねた結果、その原因の一例として例えば図２の破線丸印で囲んだＢ
部分の模式的拡大図である図４に示したように、ドレイン電極Ｄと信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・
・・との間に生成した水滴状の汚れ２５に基づくショートやドレイン電極Ｄとソース電極
Ｓとの間のチャネル２３間に生じた水滴状の汚れによるショートがあり、元素分析によっ
てこれらの水滴状の汚れ中にはモリブデンが主成分である酸化物が含まれていることを知
見した。

この水滴状の汚れ中のモリブデンが主成分の酸化物は、湿式エッチング時にはモリブデ
ンは水溶性塩としてエッチング液に溶解していくためにモリブデン酸化物とはならないこ
とから、ドライ酸化処理工程中に同時に露出されたモリブデンが酸化されて生じたもので
あると推定される。そこで、本願の発明者らは、このモリブデンの酸化物の形成工程を種
々の観点から観察した結果、モリブデンにドライ酸化処理工程が行なわれた時点からモリ
ブデン金属の表面に剥がれやすいモリブデンの酸化物が形成されるまでに時間がかかるこ
とを見出し、ドライ酸化処理工程中後に行われる水洗工程までの工程を見直すことによっ
て劇的に水滴状の汚れに起因するドレイン電極Ｄと信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・との間のシ
ョートないしはドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとの間のチャネル２３間に生じた水滴状の
汚れによるショートを減少させることができることを見出し、本発明を完成するに至った
のである。

すなわち、本発明は、ＴＦＴのドレイン電極と信号線との間の水滴状の汚れに基づくシ
ョートないしはドレイン電極Ｄとソース電極Ｓとの間のチャネル２３間に生じた水滴状の
汚れによるショートを減少させることができるアクティブマトリクス型表示装置の製造方
法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、請求項１に係るアクティ
ブマトリクス型表示装置の製造方法は、
（１）ゲート絶縁膜の表面に半導体層を形成した後に少なくとも表層がモリブデンから
なる金属層を形成する工程、
（２）前記金属層の表面に所定のパターンのフォトレジスト層を形成した後に金属層を
エッチングして薄膜トランジスタのチャネル部、ソース電極、ドレイン電極及び信号線を
形成する工程、
（３）前記フォトレジストを除去する工程、
（４）水洗工程、
（５）前記金属層を含む表面にパッシベーション層を積層する工程、
を含むアクティブマトリクス型表示装置の製造方法において、
前記（３）の工程と（４）の工程の間に、前記薄膜トランジスタのチャネル部の一部に
ドライ酸化処理を施した後、所定時間放置する工程を設けたことを特徴とする。

なお、ドライ酸化処理工程後に所定時間放置する工程を設けることは作業効率の点から
すると好ましくはない事項であるが、この発明においてはこのような従来は好ましくない
とされている所定時間放置する工程を設けることは必須である。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置の製
造方法において、前記ドライ酸化処理を施す工程は、酸素又はオゾンガスを用いた光励起
酸化処理又はプラズマ酸化処理であることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置の製
造方法において、前記パッシベーション層が窒化硅素からなることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のアクティブマトリクス
型表示装置の製造方法において、前記所定時間を６０分以上としたことを特徴とする。

本発明は上記の構成を備えることにより、以下に述べるような優れた効果を奏する。す
なわち、薄膜トランジスタのチャネル部の一部にドライ酸化処理を施すと、同時に露出し
ている金属層の表面のモリブデンの一部が酸化されるが、この酸化されたモリブデンは所
定時間放置する工程中に安定な剥がれ易いモリブデンの酸化物となってモリブデン金属の
表面に付着した状態となる。したがって、請求項１の発明によれば、薄膜トランジスタの
チャネル部の一部にドライ酸化処理を施した際に生じたモリブデンの酸化物は、水洗工程
中に簡単に剥がれて十分に洗い流されるため、モリブデンの酸化物に起因する水滴状の汚
れが生じなくなるので、モリブデンの酸化物による隣接する金属層との間のショートがな
くなり、アクティブマトリクス型表示装置の欠陥が減少する。

また、請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加えて、ゲート絶縁
膜の表面汚染が少なく、均一な特性を備えたＴＦＴを完成させることができるようになる
ため、品質のバラツキが少なく、良好な表示画質のアクティブマトリクス型表示装置が得
られる。

また、請求項３に係る発明によれば、窒化硅素はパッシベーション層として良好特性を
備えた周知の材料であるが、水洗工程を経て清浄化された表面にこの窒化硅素からなるパ
ッシベーション層が形成されるので、金属層の表面等を良好に周囲環境から保護すること
ができるようになる。

また、請求項４に係る発明によれば、前記所定時間を少なくとも６０分以上とすると、
一般的に製造されている種々の形式の表示装置においても短時間の水洗工程でモリブデン
の酸化物を十分に洗い流すことができ、モリブデンの酸化物に起因する水滴状の汚れが実
質的に生じないようにすることができ、このモリブデンの酸化物に起因する欠陥が少ない
アクティブマトリクス型表示装置を製造することができるようになる。より好ましい所定
時間は９０分以上であり、最も好ましくは１２０分以上である。

以下、本発明に係る表示装置の製造方法の具体例を図１を参照して詳細に説明する。た
だし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための透過型液晶表示装置を
例にとり説明するものであって、本発明をこれに特定することを意図するものではなく、
本発明はスイッチング素子としてＴＦＴを有する種々のアクティブマトリクス型表示装置
に対しても均しく適用し得るものである。なお、図１は液晶表示装置のアレイ基板の製造
工程中における図２のＡ−Ａ線に対応する部分の断面図である。また、図１においては図
２及び図３に示した従来例の液晶表示装置の構成と同一の構成部分には同一の参照符号を
付与して説明する。

まず、第１の透光性基板１１としてのガラス基板の洗浄工程、アルミニウム及びモリブ
デンの２層膜からなる第１の金属層の形成工程、フォトエッチングによるＴＦＴのゲート
電極Ｄ、走査線Ｘｎ、Ｘｎ+1・・・、補助容量電極１４の形成工程、ゲート絶縁膜１３、
ａ−Ｓｉないしｐ−Ｓｉからなる半導体層及びオーミックコンタクト層の形成工程、フォ
トエッチングによる半導体層２２形成工程、モリブデン／アルミニウム／モリブデンの３
層膜からなる第２の金属層の形成工程、フォトエッチングによるＴＦＴのソース電極Ｓ、
ドレイン電極Ｄ、信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・、ＴＦＴのチャネル部２３の形成工程までは
、上述した従来例の液晶表示装置のＡＲ基板の製造方法と実質的に同じであるため、詳細
な説明は省略する。

この状態の基板の断面図は図１に示したとおりであるが、図１においては残存している
フォトレジスト膜３０も示してある。この状態の基板においては、その後の工程でパッシ
ベーション膜を被覆するためにフォトレジスト膜３０を剥離液によって剥離する。このと
きフォトレジスト膜３０が残存していることがあるので、例えば周知のアッシング法によ
って、フォトレジスト膜３０を灰化除去してもよい。

その後、ＴＦＴの特性の均一化及びゲート絶縁膜１３の表面の清浄化の目的で、酸素な
いしオゾンガスを光励起あるいは高周波などによりプラズマ化させた中に半導体層２２の
チャネル部２３を露出させるドライ酸化処理工程が行われるが、このドライ酸化処理工程
においてはＴＦＴのソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・の金属層
も露出されてしまう。これらの金属層はそれぞれモリブデン／アルミニウム／モリブデン
の３層膜からなる第２の金属層から形成されており、表面がモリブデン層となっているた
めに、このドライ酸化処理工程でモリブデンの酸化物が形成される。このモリブデンの酸
化物は僅かに導電性を有しているため、このモリブデンの酸化物で隣接する金属層とのあ
いだに導通路が形成されるとこの部分がショート地点となってしまい、最終的にＴＦＴの
ドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓ間のショートとなって輝点欠陥発生の原因となってしま
うわけである。

このようにしてドライ酸化処理工程で形成されたモリブデンの酸化物を剥離するため及
びその他の不純物の洗浄のために、次の工程でパッシベーション膜を形成する前に水洗工
程が設けられているが、本願の発明者等の実験によると、ドライ酸化処理工程終了後にモ
リブデン金属の表面に剥がれやすいモリブデンの酸化物が形成されるまでにかなりの時間
が必要であり、ドライ酸化処理工程後に直ちに水洗を行うとこの水洗工程中及びその後の
乾燥工程にも新たにモリブデンの酸化物が形成され、乾燥工程後にかなりの割合でモリブ
デンの酸化物を含む水滴状の汚れの形成が見られた。

このことは、水洗後の表面に残存した水滴の蒸発は、表面から均一に行われるものでは
なく、水と金属と周囲雰囲気との三相境界面で活発に行われるものであるから、水が蒸発
するに従って新たに形成されて水滴中に存在することとなったモリブデンの酸化物が三相
界面に徐々に移動し、この三相界面で次第に濃縮され、最終的にモリブデンの酸化物によ
って導通路が形成され、これが水滴状の汚れとして認識されるものと考えられる。したが
って、ドライ酸化処理工程後に完全にモリブデン酸化物を形成させた後に水洗工程を行え
ば、短時間の水洗であっても水洗後の表面に残存した水滴中にはモリブデンの酸化物が全
く含まれなくなり、水滴状の汚れが生じなくなってＴＦＴのドレイン電極Ｄ及びソース電
極Ｓ間のショートに起因する輝点欠陥の発生を抑制し得ることになる。

本願の発明者等の実験によると、洗浄後にモリブデンの酸化物に起因する水滴状の汚れ
が生じないようにするためのドライ酸化処理工程後の放置処理の継続時間は３０分では足
らないが、それ以上長く放置処理を行うと放置処理の継続時間に比例してモリブデンの酸
化物に起因する水滴状の汚れの発生が減少し、実質的に６０分の放置処理時間でモリブデ
ンの酸化物に起因する水滴状の汚れが見られなくなることが見出された。この場合、バラ
ツキを考慮すると放置処理工程は６０分〜９０分であれば十分である。

このように、放置処理工程の継続時間を長くすればそれに比例してモリブデン金属の表
面に生じたモリブデンの酸化物が離れやすくなり、短時間の洗浄工程でも十分に洗い流さ
れるため、水滴状の汚れが生じなくなる。なお、本願の発明者等は、ＴＦＴのドレイン電
極Ｄ及びソース電極Ｓ間のショートの発生確率をより減少させるため、安全性を考慮して
放置処理工程の継続時間を少なくとも２時間とした。

したがって、その後の工程でのプラズマＣＶＤ法などによる基板全体に窒化硅素ないし
は酸化硅素からなるパッシベーション層１９（図３参照。以下同じ））を成膜すれば、ソ
ース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、信号線Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・、ＴＦＴのチャネル部２３はパ
ッシベーション層１９によって保護されるから、以降のパッシベーション層１９の表面に
表示領域全体にわたる層間膜２０の形成、コンタクトホール１８の形成及びＩＴＯやＩＺ
Ｏ等の透明導電性材料からなる画素電極１２工程を経ても、これらの工程はもはやモリブ
デンの酸化物に起因するＴＦＴのドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓ間のショートに起因す
る輝点欠陥の発生には無関係になる。したがって、本発明の製造方法によれば、モリブデ
ンの酸化物による隣接するＴＦＴのドレイン電極Ｄ及びソース電極Ｓ間のショートがなく
なり、アクティブマトリクス型表示装置の欠陥が減少する。

液晶表示装置のアレイ基板の製造工程中における図２のＡ−Ａ線に対応する部分の断面図である。従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置のカラーフィルタ基板を透視して表した数画素分の平面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。図２のＢ部分の模式的拡大図である。

符号の説明

１０液晶表示装置
１１第１の透光性基板
１２画素電極
１３ゲート絶縁膜
１４補助容量電極
１５第２の透光性基板
１８コンタクトホール
１９パッシベーション層
２０層間膜
２２半導体層
２３チャネル部
２５水滴状の汚れ
Ｘｎ、Ｘｎ+1・・・走査線
Ｙｍ、Ｙｍ+1・・・信号線

Claims

（１）ゲート絶縁膜の表面に半導体層を形成した後に少なくとも表層がモリブデンから
なる金属層を形成する工程、
（２）前記金属層の表面に所定のパターンのフォトレジスト層を形成した後に前記金属
層をエッチングして薄膜トランジスタのチャネル部、ソース電極、ドレイン電極及び信号
線を形成する工程、
（３）前記フォトレジストを除去する工程、
（４）水洗工程、
（５）前記金属層を含む表面にパッシベーション層を積層する工程、
を含むアクティブマトリクス型表示装置の製造方法において、
前記（３）の工程と（４）の工程の間に、前記薄膜トランジスタのチャネル部の一部に
ドライ酸化処理を施した後、所定時間放置する工程を設けたことを特徴とするアクティブ
マトリクス型表示装置の製造方法。
前記ドライ酸化処理を施す工程は、酸素又はオゾンガスを用いた光励起酸化処理又はプ
ラズマ酸化処理であることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装
置の製造方法。
前記パッシベーション層が窒化硅素からなることを特徴とする請求項１に記載のアクテ
ィブマトリクス型表示装置の製造方法。
前記所定時間を６０分以上としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のア
クティブマトリクス型表示装置の製造方法。