JP2009200355A - Tft substrate, method of manufacturing the same, and liquid crystal display apparatus - Google Patents
Tft substrate, method of manufacturing the same, and liquid crystal display apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009200355A JP2009200355A JP2008042055A JP2008042055A JP2009200355A JP 2009200355 A JP2009200355 A JP 2009200355A JP 2008042055 A JP2008042055 A JP 2008042055A JP 2008042055 A JP2008042055 A JP 2008042055A JP 2009200355 A JP2009200355 A JP 2009200355A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- barrier layer
- layer
- sputtering
- main wiring
- tft substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 163
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 73
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 70
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 69
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 28
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 23
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 16
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 13
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 11
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 43
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 305
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 20
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000010408 film Substances 0.000 description 13
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 12
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 12
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 9
- GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N azanylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#N GPBUGPUPKAGMDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 7
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 7
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置等に用いられるTFT(Thin Film Transistor)基板に関する。 The present invention relates to a TFT (Thin Film Transistor) substrate used in a liquid crystal display device or the like.
従来より、TFT(Thin Film Transistor)基板を有する電気機器の品質向上、低電力化等を目的として、TFT基板に配置される電気配線(走査線、信号線、及びTFTのゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を含む)の材質及び構造に対して改良が続けられている。 Conventionally, electrical wiring (scanning lines, signal lines, TFT gate electrodes, source electrodes, TFTs) disposed on a TFT substrate for the purpose of improving the quality of an electrical device having a TFT (Thin Film Transistor) substrate, reducing power consumption, etc. Improvements continue to the material and structure (including the drain electrode).
液晶表示装置のTFT基板には、液晶パネルの大型化に伴い、低抵抗の電気配線を用いることが求められている。そのため、液晶表示装置における電気配線の材料には比抵抗の小さいアルミニウム(Al)が用いられることが多い。しかし、電気配線の材料にAlのみを用いると、Alが比較的低い融点をもつため、後の加熱工程においてAl層の表面にヒロックと呼ばれる微細な突起が形成され、そのヒロックに起因して電気配線の上に積層される絶縁層等にクラックが生じるという問題があった。絶縁層にクラックが生じると絶縁耐圧が下がり、装置の信頼性が低下する。 The TFT substrate of the liquid crystal display device is required to use low-resistance electrical wiring as the liquid crystal panel becomes larger. For this reason, aluminum (Al) having a small specific resistance is often used as a material for electrical wiring in a liquid crystal display device. However, when only Al is used as the material for the electrical wiring, since Al has a relatively low melting point, fine protrusions called hillocks are formed on the surface of the Al layer in the subsequent heating process, and the electric charges are caused by the hillocks. There was a problem that a crack occurred in an insulating layer or the like laminated on the wiring. If a crack occurs in the insulating layer, the withstand voltage is lowered and the reliability of the device is lowered.
Al層のヒロックを防止するために、Al層の上にチタン(Ti)、窒化チタン(TiN)等の高融点材料からなる層を積層した多層構造の電気配線を用いることが特許文献1に記載されている。
しかし、本願発明者の検討により、上述した多層構造の電気配線を用いた場合、次のような問題が発生することがわかった。 However, as a result of studies by the inventors of the present application, it has been found that the following problems occur when the above-described multi-layered electric wiring is used.
図10は、参考例の液晶表示装置100’におけるTFT32’の一部の断面形状を模式的に表した断面図である。この液晶表示装置100’は、そのゲート電極52’に上述の多層構造を適用したものである。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a partial cross-sectional shape of the
図10に示すように、液晶表示装置100’のTFT32’は、ガラス基板50の上に形成されたゲート電極(ゲートメタル層)52’と、ゲート電極52’の上に積層されたゲート絶縁層76と、ゲート絶縁層76の上に形成された半導体層58と、ゲート絶縁層76及び半導体層58の上に積層されたドレイン電極(ドレインメタル層)56及び図示しないソース電極と、ドレイン電極56及びソース電極の上に積層された保護層(絶縁層)86を備えている。ゲート絶縁層76及び保護層86は、どちらも窒化シリコン(SiN)からなる。
As shown in FIG. 10, the
ゲート電極52’は、Alからなる主配線層70と、主配線層70の上に形成されたTi又はTiNからなるバリア層72’との2層構造を有している。半導体層58は、真性半導体層77、及び真性半導体層77の上のオーミックコンタクト層78からなる。ドレイン電極56は、Alからなる主配線層80を、ともに窒化モリブデン(MoN)からなる上部バリア層82と下部バリア層83とで挟んだ3層構造を有する。
The
このような構成のTFT32’を製造する場合、バリア層72’は、スパッタ法によって積層されたTi又はTiNをフォトリソグラフィ法によりパターニングして形成されるが、このときバリア層72’の側面は基板面に対して垂直に近い急峻な面となる。バリア層72’の側面が急峻であると、バリア層72’の上にプラズマCVD(Plasma enhanced Chemical Vapor Deposition)法によってゲート絶縁層76を積層する場合、バリア層72’端部の段差によって、ゲート絶縁層76の膜質が不均一となって絶縁耐圧が低下するという問題があった。より詳しくは、図10に破線87で示す位置においてゲート絶縁層76の材質あるいは密度が不連続となり、絶縁耐圧の低下を招いていた。また、破線87で示される位置には、バリア層72’の端部を起点としてクラックが入りやすいという問題もあった。ゲート絶縁層76にクラックが生じると、絶縁耐圧が低下するだけでなく、後の工程で使用される薬液の浸透による主配線層70の侵食が発生しやすくなり、装置の品質が著しく低下する。
When manufacturing the
また、上述した多層構造の電気配線を、走査線(ゲートバスライン)、信号線(データバスライン)、あるいはTFTのソース電極やドレイン電極に適用した場合にも、上述した理由により、絶縁性の低下ならびに装置品質の低下をまねく恐れがある。 In addition, when the above-described multi-layered electric wiring is applied to a scanning line (gate bus line), a signal line (data bus line), or a source electrode or drain electrode of a TFT, for the reasons described above, an insulating property is provided. There is a risk of lowering the device quality.
本発明の目的は、電気伝導率の高い電気配線の上に絶縁性の高い絶縁層を備えた、高品質のTFT基板を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a high-quality TFT substrate provided with an insulating layer having a high insulating property on an electric wiring having a high electric conductivity.
本発明によるTFT基板は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を有するTFTと、前記ゲート電極に電気的に接続された走査線と、前記ソース電極に電気的に接続された信号線と、前記ゲート電極及び前記走査線の上に形成された第1絶縁層と、前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記信号線の上に形成された第2絶縁層と、を備え、前記ゲート電極、前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記走査線、及び前記信号線の少なくとも一つが、主配線層と、前記主配線層の上に形成されたバリア層とを有し、前記主配線層が、アルミニウム(Al)及び銅(Cu)からなる群より選ばれた第1金属から形成されており、前記バリア層の少なくとも一部が、チタニウム(Ti)及びモリブデン(Mo)からなる群より選ばれた第2金属の窒化物からなり、前記バリア層の前記主配線層に接する下面の近傍における窒化率が、前記バリア層の上面の近傍における窒化率よりも低い。 The TFT substrate according to the present invention includes a TFT having a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, a scanning line electrically connected to the gate electrode, a signal line electrically connected to the source electrode, and the gate. A first insulating layer formed on the electrode and the scan line; and a second insulating layer formed on the source electrode, the drain electrode, and the signal line, the gate electrode, the source At least one of the electrode, the drain electrode, the scanning line, and the signal line has a main wiring layer and a barrier layer formed on the main wiring layer, and the main wiring layer is made of aluminum (Al ) And copper (Cu), a second metal selected from the group consisting of titanium (Ti) and molybdenum (Mo), wherein at least a part of the barrier layer is formed from a first metal selected from the group consisting of copper (Cu). Of a nitride, oxynitride rate in the vicinity of the lower surface in contact with the main wiring layer of the barrier layer is lower than the nitriding ratio in the vicinity of the upper surface of the barrier layer.
ある実施形態では、前記バリア層が、前記主配線層に接する第1バリア層と、前記第1バリア層の上に形成された第2バリア層を含み、前記第1バリア層が前記第2金属から形成されており、前記第2バリア層が前記第2金属の窒化物から形成されている。 In one embodiment, the barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer, and a second barrier layer formed on the first barrier layer, and the first barrier layer is the second metal. The second barrier layer is made of a nitride of the second metal.
ある実施形態では、前記第2バリア層の窒化率が0.5%以上である。 In one embodiment, the nitridation rate of the second barrier layer is 0.5% or more.
ある実施形態では、前記バリア層が、前記主配線層に接する第1バリア層と、前記第1バリア層の上に形成された第2バリア層を含み、前記第1バリア層及び第2バリア層が、それぞれ前記第2金属の窒化物から形成されており、前記第2バリア層の窒化率が前記第1バリア層の窒化率よりも高い。 In one embodiment, the barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer and a second barrier layer formed on the first barrier layer, and the first barrier layer and the second barrier layer. However, each of them is made of a nitride of the second metal, and the nitridation rate of the second barrier layer is higher than the nitridation rate of the first barrier layer.
ある実施形態では、前記第1バリア層の窒化率が0.5%以上であり、前記第2バリア層の窒化率が3.0%以下である。 In one embodiment, the nitridation rate of the first barrier layer is 0.5% or more, and the nitridation rate of the second barrier layer is 3.0% or less.
ある実施形態では、前記バリア層が前記第2金属の窒化物から形成されており、前記バリア層の窒化率が、前記バリア層の前記主配線層に接する下面から上面に向かうにつれて高くなっている。 In one embodiment, the barrier layer is formed of a nitride of the second metal, and the nitridation rate of the barrier layer increases from the lower surface contacting the main wiring layer to the upper surface of the barrier layer. .
ある実施形態では、前記バリア層の前記下面を形成する部分の窒化率と、前記上面を形成する部分の窒化率との差が0.5%以上である。 In one embodiment, the difference between the nitridation rate of the portion forming the lower surface of the barrier layer and the nitridation rate of the portion forming the upper surface is 0.5% or more.
ある実施形態では、前記バリア層の側面の基板面に対する平均傾斜角度が80度以下である。 In one embodiment, an average inclination angle of the side surface of the barrier layer with respect to the substrate surface is 80 degrees or less.
本発明による液晶表示装置は、上記のTFT基板と、液晶層を挟んで前記TFT基板に対向する対向基板とを備えている。 A liquid crystal display device according to the present invention includes the above TFT substrate and a counter substrate facing the TFT substrate with a liquid crystal layer interposed therebetween.
本発明によるTFT基板の製造方法は、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を有するTFTと、前記ゲート電極に電気的に接続された走査線と、前記ソース電極に電気的に接続された信号線と、を備え、前記ゲート電極、前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記走査線、及び前記信号線の少なくとも一つが、主配線層と、前記主配線層の上に形成されたバリア層とを有するTFT基板の製造方法であって、前記主配線層を、アルミニウム及び銅からなる群より選ばれた第1金属をターゲット材料とするスパッタリングによって形成する第1工程と、前記バリア層を、チタニウム及びモリブデンからなる群より選ばれた第2金属をターゲット材料とするスパッタリングによって形成する第2工程と、を含み、前記第2工程における前記スパッタリングの少なくとも一部において、窒素(N2)を含むスパッタガスが用いられ、前記主配線層に近い下層部分の窒化率が、前記下層部分の上に位置する上層部分の窒化率よりも低くなるように前記バリア層が形成される。 A TFT substrate manufacturing method according to the present invention includes a TFT having a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode, a scanning line electrically connected to the gate electrode, and a signal line electrically connected to the source electrode. , And at least one of the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, the scanning line, and the signal line has a main wiring layer and a barrier layer formed on the main wiring layer A method for manufacturing a substrate, wherein the main wiring layer is formed by sputtering using a first metal selected from the group consisting of aluminum and copper as a target material, and the barrier layer is made of titanium and molybdenum. A second step of forming by sputtering using a second metal selected from the group consisting of a target material, and the step in the second step. In at least some Ttaringu, sputtering gas is used containing nitrogen (N 2), nitride ratio close lower layer portion to the main wiring layer is lower than the nitriding rate of the upper portion above said lower portion Thus, the barrier layer is formed.
ある実施形態では、前記バリア層が、前記主配線層に接する第1バリア層と、前記第1バリア層の上に形成された第2バリア層を含み、前記第2工程が、前記第2金属をターゲット材料とするスパッタリングによって前記第1バリア層を形成する工程と、前記第2金属をターゲット材料とし、窒素を含むガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって前記第2バリア層を形成する工程とを含む。 In one embodiment, the barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer and a second barrier layer formed on the first barrier layer, and the second step includes the second metal. Forming the first barrier layer by sputtering using a target material, and forming the second barrier layer by sputtering using the second metal as a target material and a gas containing nitrogen as a sputtering gas. Including.
ある実施形態では、前記スパッタガスの窒素流量比が15%以上である。 In one embodiment, the nitrogen flow rate ratio of the sputtering gas is 15% or more.
ある実施形態では、前記バリア層が、前記主配線層に接する第1バリア層と、前記第1バリア層の上に形成された第2バリア層を含み、前記第2工程が、前記第2金属をターゲット材料とし、窒素を含むガスをスパッタガスとして用いるスパッタリングによって前記第1バリア層及び前記第2バリア層を形成する工程を含み、前記第2バリア層の形成に用いられるスパッタガスの窒素流量比が、前記第1バリア層の形成に用いられるスパッタガスの窒素流量比よりも高い。 In one embodiment, the barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer and a second barrier layer formed on the first barrier layer, and the second step includes the second metal. And forming the first barrier layer and the second barrier layer by sputtering using a nitrogen-containing gas as a sputtering gas, and a nitrogen flow ratio of the sputtering gas used for forming the second barrier layer Is higher than the nitrogen flow ratio of the sputtering gas used to form the first barrier layer.
ある実施形態では、前記第1バリア層の形成に用いられるスパッタガスの窒素流量比が15%以上であり、前記第2バリア層の形成に用いられるスパッタガスの窒素流量比が60%以下である。 In one embodiment, the nitrogen flow ratio of the sputtering gas used for forming the first barrier layer is 15% or more, and the nitrogen flow ratio of the sputtering gas used for forming the second barrier layer is 60% or less. .
ある実施形態では、前記第2工程において前記バリア層が、前記第2金属をターゲット材料とし、窒素を含むガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって形成され、前記スパッタガスの窒素流量比が、前記スパッタリングの処理が進むにつれて高くなる。 In one embodiment, in the second step, the barrier layer is formed by sputtering using the second metal as a target material and a gas containing nitrogen as a sputtering gas, and a nitrogen flow ratio of the sputtering gas is set to the sputtering gas. As the process proceeds, it becomes higher.
ある実施形態では、前記スパッタリングの開始時における前記スパッタガスの窒素流量比と、前記スパッタリングの終了時における前記スパッタガスの窒素流量比との差が15%以上である。 In one embodiment, the difference between the nitrogen flow rate ratio of the sputtering gas at the start of the sputtering and the nitrogen flow rate ratio of the sputtering gas at the end of the sputtering is 15% or more.
ある実施形態は、さらに、前記第2工程の後に、前記ゲート電極及び前記走査線の上、又は前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記信号線の上にレジスト層を形成する工程と、前記レジスト層をフォトリソグラフィ法によってパターニングする工程と、パターニングされた前記レジスト層を介して前記主配線層及び前記バリア層のエッチング処理を行う工程と、を含み、前記エッチング処理によって前記バリア層に、基板面に対する平均傾斜角度が80度以下の斜面が形成される。 In one embodiment, after the second step, a step of forming a resist layer on the gate electrode and the scanning line, or on the source electrode, the drain electrode, and the signal line, and the resist A step of patterning a layer by photolithography, and a step of etching the main wiring layer and the barrier layer through the patterned resist layer. An inclined surface having an average inclination angle of 80 degrees or less is formed.
ある実施形態では、前記エッチング処理を行う工程において、エッチング条件が互いに異なる複数のエッチング処理が行われる。 In one embodiment, in the step of performing the etching process, a plurality of etching processes with different etching conditions are performed.
本発明によれば、TFT基板の電気配線の側面を基板面に対して傾斜した斜面とすることができるので、電気配線の上に積層される絶縁層の材質又は密度が不連続となることを防ぐことができ、また絶縁層におけるクラックの発生も防止することができる。従って、絶縁性の優れた信頼性の高いTFT基板及び液晶表示装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, since the side surface of the electrical wiring of the TFT substrate can be inclined with respect to the substrate surface, the material or density of the insulating layer laminated on the electrical wiring can be discontinuous. In addition, cracks in the insulating layer can be prevented. Accordingly, it is possible to provide a highly reliable TFT substrate and liquid crystal display device with excellent insulation.
以下、図面を参照して、本発明による実施形態の液晶表示装置の構成を説明するが、本発明は以下で説明する実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, a configuration of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiment described below.
(実施形態1)
図1は本発明による実施形態1の液晶表示装置100の構造を模式的に表しており、図2は液晶表示装置100のTFT基板10の回路構成を、図3はTFT基板10における1つの画素30の構成を、それぞれ模式的に表している。
(Embodiment 1)
FIG. 1 schematically shows the structure of the liquid
図1に示すように、液晶表示装置100は、液晶層を挟んで互いに対向するTFT基板10及び対向基板12と、TFT基板10及び対向基板12のそれぞれの外面に貼り付けられた偏光板20及び22と、表示用の光を出射するバックライトユニット24とを備えている。
As shown in FIG. 1, the liquid
TFT基板10には、図2に示すように、複数の走査線(ゲートバスライン)34と複数の信号線(データバスライン)36とが、互いに直交するように配置されており、走査線34と信号線36との交点付近にはTFT32が画素30毎に形成されている。画素30は、隣り合う2つの走査線34と隣り合う2つの信号線36とによって区切られた領域として定義され、各画素30には、ITO(Indium Tin Oxide)からなり、TFT32のドレイン電極に電気的に接続された画素電極38が配置されている。隣り合う2つの走査線34の間には補助容量線(蓄積容量線、Csラインとも呼ぶ)40が走査線34と平行に延びている。
As shown in FIG. 2, a plurality of scanning lines (gate bus lines) 34 and a plurality of signal lines (data bus lines) 36 are arranged on the
図1に示すように、走査線34及び信号線36は、それぞれ走査線駆動回路14及び信号線駆動回路16に接続されている。走査線34には、制御回路18による制御に応じて走査線駆動回路14からTFT32のオン−オフを切り替える走査信号が供給され、信号線36には、制御回路18による制御に応じて信号線駆動回路16から表示信号(画素電極38への印加電圧)が供給される。
As shown in FIG. 1, the
図3に示すように、TFT32は、走査線34に電気的に接続されたゲート電極(ゲートメタル層)52と、ゲート電極52の上に形成された半導体層58と、半導体層58の上に形成されたソース電極(ソースメタル層)54及びドレイン電極(ドレインメタル層)56を有している。ソース電極54は信号線36に、またドレイン電極56は絶縁層に形成されたコンタクトホール62を介して画素電極38に、それぞれ電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, the
補助容量線40の上には絶縁層を挟んで補助容量電極(蓄積容量電極、Cs電極とも呼ぶ)60が形成されている。補助容量電極60は、絶縁層に形成されたコンタクトホール64を介して補助容量40に電気的に接続されており、補助容量電極60と画素電極38とこれらの間に挟まれた誘電性材料とによって補助容量(Cs)が形成される。
On the
次に図4を用いて、TFT32の積層構造をより詳しく説明する。
Next, the laminated structure of the
図4は、TFT32の、図3においてA−A’で示した部分の断面を模式的に表した図である。この図に示すように、TFT32は、ガラス基板50の上に形成されたゲート電極52と、ゲート電極52の上に積層されたゲート絶縁層(第1絶縁層)76と、ゲート絶縁層76の上に形成された半導体層58と、ゲート絶縁層76及び半導体層58の上に形成されたドレイン電極56及びソース電極54と、ドレイン電極56及びソース電極54の上に積層された保護層(第2絶縁層)86とを備えている。ゲート絶縁層76及び保護層86は、どちらも窒化シリコン(SiN)からなり、それぞれ例えば350nm及び330nmの厚さを有している。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of a portion of the
ゲート電極52は、アルミニウム(Al)からなる主配線層70、及び主配線層70の上に形成されたバリア層72からなる多層構造を有している。主配線層70の厚さは、例えば150nmである。主配線層70を銅(Cu)によって形成してもよい。バリア層72は、チタン(Ti)からなる第1バリア層74及び、第1バリア層74の上に形成された窒化チタン(TiN)からなる第2バリア層75からなる。第1バリア層74及び第2バリア層75の厚さは、それぞれ例えば90nm及び20nmである。第1バリア層74をモリブデン(Mo)によって形成してもよく、第2バリア層75を、モリブデン(Mo)の窒化物によって形成してもよい。
The
第2バリア層75の窒化率(TiNにおけるNの原子数比)は0.5%以上であることが好ましい。第1バリア層74はTiから形成されているので、その窒化率は0%である。よって、バリア層72の主配線層70に接する下面の近傍における窒化率(すなわち第1バリア層74の窒化率)は、バリア層72の上面の近傍における窒化率よりも低くなる。
The
なお、第1バリア層74をTiNによって形成することもできる。その場合、第1バリア層74の窒化率は第2バリア層75の窒化率よりも低くなるように積層される。第1バリア層74の好ましい窒化率は0.5%以上であり、第2バリア層75の好ましい窒化率は3.0%以下である。
Note that the
バリア層72の側面は、ガラス基板50の面に対して平均65度傾斜している。バリア層72の側面の平均傾斜角度は、80度以下であることが好ましい。
The side surfaces of the
半導体層58は、真性アモルファスシリコンからなる真性半導体層77、及び真性半導体層77の上に形成されたn+アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層78からなる。真性半導体層77及びオーミックコンタクト層78の厚さは、それぞれ例えば120nm及び30nmである。
The
ドレイン電極56は、Alからなる主配線層80を、ともに窒化モリブデン(MoN)からなる上部バリア層82と下部バリア層83とで挟んだ3層構造を有する。下部バリア層83、主配線層80、及び上部バリア層82の厚さは、それぞれ例えば50nm、100nm、及び40nmである。
The
図3に示した走査線34をゲート電極52と同じ構造に形成してもよく、ドレイン電極56の主配線層80及び上部バリア層82にゲート電極52の構造を採用することもできる。また、信号線36及びソース電極54はドレイン電極56と同じ構造に形成され得る。
The
次に、図5を用いてTFT基板10の製造方法を説明する。図5の(a)〜(d)は、TFT基板10におけるゲート電極52の製造方法を表している。
Next, a manufacturing method of the
まず、図5(a)に示すように、ガラス基板50の上面に、スパッタリングによって厚さ150nmのAl層70aを積層する。次に、積層したAl層70aの上にスパッタリングによって、厚さ90nmのTi層74aを積層し、その上にN2ガスを用いた反応性スパッタリングによって厚さ20nmのTiN層75aを積層する。Ti層74aは、Tiをターゲット材料とし、アルゴン(Ar)ガスをスパッタガスとしたスパッタリングによって積層され、TiN層75aは、Tiをターゲット材料とし、アルゴン(Ar)ガスとN2ガスとを用いたスパッタリングによって積層される。ArガスとN2ガスの流量比は、例えば7:3である。なお、ターゲット材料にMoを用いて、Ti層74aをMoの層として、また、TiN層75aを窒化モリブデン(MoN)の層としてもよい。TiN層75aを積層する場合のスパッタガスの窒素流量比は15%以上であることが好ましい。
First, as shown in FIG. 5A, an
Ti層74aをTiNによって形成してもよい。この場合、その層(TiN下層)の成膜には、TiN層75a(TiN上層)の成膜に用いられるスパッタガスの窒素流量比よりも低い窒素流量比のスパッタガスが用いられる。TiN下層の成膜に用いられるスパッタガスの窒素流量比は60%以下であることが好ましい。
The
その後、TiN層75aの上に、スピンコート法によってレジスト膜90を形成し、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜90をパターニングすることにより、図5(b)に示す積層構造が得られる。
Thereafter, a resist
次に、この積層構造に対して上方からドライエッチングを施して図5(c)に示す構造が得られる。このエッチングガスには、例えば塩素(Cl2)と3塩化ホウ素(BCl3)の混合ガスが用いられる。エッチング時間は、例えば130秒である。次いで、Cl2ガスを用いたエッチングが例えば40秒施されて、図5(d)に示す構造が得られる。その後、レジスト膜90はレジスト剥離液によって除去され、主配線層70、第1バリア層74、及び第2バリア層75からなる3層構造のゲート電極52が完成する。
Next, this stacked structure is dry-etched from above to obtain the structure shown in FIG. As this etching gas, for example, a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and boron trichloride (BCl 3 ) is used. The etching time is, for example, 130 seconds. Next, etching using Cl 2 gas is performed for 40 seconds, for example, and the structure shown in FIG. 5D is obtained. Thereafter, the resist
上述のエッチング方法を用いることにより、ゲート電極52に、基板面に対して傾斜した側面を形成することができる。なお、このゲート電極52を形成する工程では、TFT基板10における走査線34も同じ方法によって同時に形成される。
By using the above etching method, a side surface inclined with respect to the substrate surface can be formed in the
次に、図3及び図4に示されるように、基板上の全面に、プラズマCVD法によって厚さ350nmのSiNから成るゲート絶縁層76を積層する。このとき、ゲート電極52(特にバリア層72)の側面が傾斜しており、ゲート絶縁層76の下に急峻な斜面あるいは段差が存在しないため、材質あるいは密度を極端に変化させることなくゲート絶縁層76を積層することができる。これにより、ゲート絶縁層76におけるクラックの発生を無くすことができ、絶縁耐圧の低下も抑えることができる。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, a
その後、基板上の全面に、プラズマCVD法によって、アモルファスシリコンを120nm、n+アモルファスシリコンを30nm積層する。次に、n+アモルファスシリコンの上に、スピンコート法によってフォトレジスト膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法によってフォトレジスト膜をパターニングして、n+アモルファスシリコンをパターニングするためのフォトレジストマスクを形成する。次に、ドライエッチング法を用いてn+アモルファスシリコンを所定の形状にエッチングした後、レジスト剥離液を用いてフォトレジストマスクを除去する。 Thereafter, 120 nm of amorphous silicon and 30 nm of n + amorphous silicon are stacked on the entire surface of the substrate by plasma CVD. Next, a photoresist film is formed on the n + amorphous silicon by spin coating. Thereafter, the photoresist film is patterned by photolithography to form a photoresist mask for patterning n + amorphous silicon. Next, after etching the n + amorphous silicon into a predetermined shape using a dry etching method, the photoresist mask is removed using a resist stripping solution.
次に、スパッタ法により、厚さ50nmのMoN層、厚さ100nmのAl層、及び厚さ40nmのMoN層を順次形成し、その上全面にフォトレジスト膜を成膜した後、これらの層をフォトリソグラフィ法によってパターニングして、下部バリア層83、主配線層80、及び上部バリア層82からなるドレイン電極56を形成する。このとき、エッチング液には、例えば、燐酸を67.3wt%、硝酸を5.2wt%、酢酸を10wt%混合した水溶液を用いる。この工程では、ソース電極54及び信号線36も同時に形成される。
Next, a 50 nm thick MoN layer, a 100 nm thick Al layer, and a 40 nm thick MoN layer are sequentially formed by sputtering, and a photoresist film is formed on the entire surface, and then these layers are formed. The
その後、フッ素系ガス及び塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、n+アモルファスシリコンをエッチングし、さらに、アモルファスシリコンをハーフエッチングして、オーミックコンタクト層78及び真性半導体層77が完成する。その後、レジスト剥離液によってフォトレジストマスクを除去する。
Thereafter, n + amorphous silicon is etched by dry etching using a fluorine-based gas and a chlorine-based gas, and the amorphous silicon is further half-etched to complete the
次に、プラズマCVD法により、厚さ330nmにSiNを積層して保護層86を得る。その後、フォトリソグラフィ法を用いて保護層86にドレイン電極56に達するコンタクトホール62を形成する。次に、スパッタ法により、厚さ70nmにITOを積層し、フォトリソグラフィ法を用いて画素電極38を形成してTFT基板10が完成する。
Next, a
(実施形態2)
図6は、本発明による実施形態2の液晶表示装置100におけるTFT基板10のTFT32の積層構造を示した断面図である。なお、実施形態2の液晶表示装置100の構成、TFT基板10の構造、及び画素30の構造は、図1〜3に示した実施形態1のものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a laminated structure of
図6は、実施形態2におけるTFT32の、図3においてA−A’で示した部分の断面を模式的に表した図である。この図に示すように、TFT32は、ガラス基板50の上に形成されたゲート電極52と、ゲート電極52の上に積層されたゲート絶縁層(第1絶縁層)76と、ゲート絶縁層76の上に形成された半導体層58と、ゲート絶縁層76及び半導体層58の上に形成されたドレイン電極56及びソース電極54と、ドレイン電極56及びソース電極54の上に積層された保護層(第2絶縁層)86とを備えている。ゲート絶縁層76及び保護層86は、どちらもSiNからなり、それぞれ例えば350nm及び330nmの厚さを有している。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross section of a portion indicated by A-A ′ in FIG. 3 of the
ゲート電極52は、Alからなる主配線層70、及び主配線層70の上に形成されたバリア層72からなる多層構造を有している。主配線層70の厚さは、例えば150nmである。主配線層70をCuによって形成してもよい。バリア層72はTiNからなり、その厚さは、例えば90nmである。バリア層72をMoNによって形成してもよい。バリア層72の窒化率は、バリア層72の主配線層70に接する下面から上面に向かうにつれて高くなっており、バリア層72の下面を形成する部分の材料の窒化率と、上面を形成する部分の材料の窒化率との差は0.5%以上となっている。バリア層72の側面は、ガラス基板50の面に対して65度傾斜している。バリア層72の側面の傾斜角度は80度以下であることが好ましい。
The
ゲート電極52の上に積層される、ゲート絶縁層76、半導体層58、ドレイン電極56、ソース電極54、及び保護層86の構成ならびに材料は、実施形態1のものと同じであるので、その説明を省略する。
Since the structures and materials of the
走査線34を実施形態2のゲート電極52と同じ構造に形成してもよく、ドレイン電極56の主配線層80及び上部バリア層82にゲート電極52の構造を採用することもできる。信号線36及びソース電極54はドレイン電極56と同じ構造に形成され得る。
The
次に、図7を用いてTFT基板10の製造方法を説明する。図7の(a)〜(d)は、TFT基板10におけるゲート電極52の製造方法を表している。
Next, a manufacturing method of the
まず、図7(a)に示すように、ガラス基板50の上面に、スパッタリングによって厚さ150nmのAl層70aを積層する。次に、積層したAl層70aの上にスパッタリングによって、厚さ90nmのTiN層72aを積層する。
First, as shown in FIG. 7A, an
TiN層72aは、Tiをターゲット材料とし、ArガスとN2ガスとを用いたスパッタリングによって積層されるが、このときスパッタガスの窒素流量比がスパッタリングの処理が進むにつれて連続的に高くなるようにスパッタリングがなされる。ArガスとN2ガスとの流量比は、例えばスパッタリング開始時が10:0でありスパッタリング終了時が6:4である。
The
なお、ターゲット材料にMoを用いて、TiN層72aをMoNの層としてもよい。スパッタリング開始時におけるスパッタガスの窒素流量比と、スパッタリング終了時におけるスパッタガスの窒素流量比との差は15%以上であることが好ましい。エッチング条件が互いに異なる複数のエッチング処理を行うことによって、TiN層72aの窒化率が下面から上面に向かうにつれて連続的あるいは不連続的に高くなるように形成してもよい。また、Ti層あるいはTiN層を形成した後にその上面から窒素プラズマ処理を施すことにより、上部の窒化率が下部の窒化率よりも高いTiN層72aを得ることもできる。
The
その後、TiN層72aの上に、スピンコート法によってレジスト膜90を形成し、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜90をパターニングすることにより、図7(b)に示す積層構造が得られる。
Thereafter, a resist
次に、この積層構造に対して上方からドライエッチングを施して図7(c)に示す構造が得られる。このエッチングガスには、例えばCl2とBCl3の混合ガスが用いられる。エッチング時間は、例えば130秒である。次いで、Cl2ガスを用いたエッチングが例えば40秒施されて、図7(d)に示す構造が得られる。その後、レジスト膜90がレジスト剥離液によって除去され、主配線層70及びバリア層72からなる2層構造のゲート電極52が完成する。
Next, this stacked structure is dry-etched from above to obtain the structure shown in FIG. As this etching gas, for example, a mixed gas of Cl 2 and BCl 3 is used. The etching time is, for example, 130 seconds. Next, etching using Cl 2 gas is performed for 40 seconds, for example, and the structure shown in FIG. 7D is obtained. Thereafter, the resist
上述のエッチング方法を用いることにより、ゲート電極52に、基板面に対して傾斜した側面を形成することができる。なお、このゲート電極52を形成する工程では、TFT基板10における走査線54も同じ方法によって同時に形成される。
By using the above etching method, a side surface inclined with respect to the substrate surface can be formed in the
次に、基板上の全面に、プラズマCVD法によって厚さ350nmのSiNから成るゲート絶縁層76を積層する。このとき、ゲート電極52(特にバリア層72)の側面が傾斜しており、ゲート絶縁層76の下に急峻な斜面あるいは段差が存在しないため、材質あるいは密度を極端に変化させることなくゲート絶縁層76を積層することができる。これにより、ゲート絶縁層76におけるクラックの発生を無くすことができ、絶縁耐圧の低下も抑えることができる。
Next, a
その後、基板上の全面に、プラズマCVD法によって、アモルファスシリコンを120nm、n+アモルファスシリコンを30nm積層する。次に、n+アモルファスシリコンの上に、スピンコート法によってフォトレジスト膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法によってフォトレジスト膜をパターニングして、n+アモルファスシリコンをパターニングするためのフォトレジストマスクを形成する。次に、ドライエッチング法を用いてn+アモルファスシリコンを所定の形状にエッチングした後、レジスト剥離液を用いてフォトレジストマスクを除去する。 Thereafter, 120 nm of amorphous silicon and 30 nm of n + amorphous silicon are stacked on the entire surface of the substrate by plasma CVD. Next, a photoresist film is formed on the n + amorphous silicon by spin coating. Thereafter, the photoresist film is patterned by photolithography to form a photoresist mask for patterning n + amorphous silicon. Next, after etching the n + amorphous silicon into a predetermined shape using a dry etching method, the photoresist mask is removed using a resist stripping solution.
次に、スパッタ法により、厚さ50nmのMoN層、厚さ100nmのAl層、及び厚さ40nmのMoN層を順次形成し、その上全面にフォトレジスト膜を成膜した後、これらの層をフォトリソグラフィ法によってパターニングして、下部バリア層83、主配線層80、及び上部バリア層82からなるドレイン電極56を形成する。このとき、エッチング液には、例えば、燐酸を67.3wt%、硝酸を5.2wt%、酢酸を10wt%混合した水溶液を用いる。この工程では、ソース電極54及び信号線36も同時に形成される。
Next, a 50 nm thick MoN layer, a 100 nm thick Al layer, and a 40 nm thick MoN layer are sequentially formed by sputtering, and a photoresist film is formed on the entire surface, and then these layers are formed. The
その後、フッ素系ガス及び塩素系ガスを用いたドライエッチングによって、n+アモルファスシリコンをエッチングし、さらに、アモルファスシリコンをハーフエッチングして、オーミックコンタクト層78及び真性半導体層77が完成する。その後、レジスト剥離液によってフォトレジストマスクを除去する。
Thereafter, n + amorphous silicon is etched by dry etching using a fluorine-based gas and a chlorine-based gas, and the amorphous silicon is further half-etched to complete the
次に、プラズマCVD法により、厚さ330nmにSiNを積層して保護層86を得る。その後、フォトリソグラフィ法を用いて保護層86にドレイン電極56に達するコンタクトホール62を形成する。次に、スパッタ法により、厚さ70nmにITOを積層し、フォトリソグラフィ法を用いて画素電極38を形成してTFT基板10が完成する。
Next, a
図8の(a)は、本願発明によるTFTのゲート電極52(実施形態1に対応)の側面を表した図であり、(b)は参考例によるTFTのゲート電極52’の側面を表した図である。
FIG. 8A is a diagram illustrating a side surface of a
図8の(a)に示すゲート電極52は、120nmのAl層、窒素流量比が15%のスパッタガスを用いて得られた厚さ80nmの第1TiN層、及び窒素流量比が45%のスパッタガスを用いて得られた厚さ10nmの第2TiN層からなる積層構造体に対して、その上方からドライエッチングを施して得られ、Al層から主配線層70が、第1TiN層から第1バリア層74が、第2TiN層から第2バリア層75がそれぞれ形成される。
The
ドライエッチング工程では、例えば塩素(Cl2)と3塩化ホウ素(BCl3)の混合ガスを用いて、積層構造体をガラス界面までエッチングする。エッチング時間は、例えば130秒である。次いで、Cl2ガスを用いて積層構造体の側面をエッチングする。エッチング時間は、例えば40秒である。このとき、エッチング速度は、Nの濃度が低いTiNよりもNの濃度が高いTiNの方が速いため、図8(a)に示す構造のゲート電極52が得られる。
In the dry etching process, the laminated structure is etched to the glass interface using a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and boron trichloride (BCl 3 ), for example. The etching time is, for example, 130 seconds. Next, the side surface of the laminated structure is etched using Cl 2 gas. The etching time is 40 seconds, for example. At this time, since the etching rate of TiN having a high N concentration is higher than that of TiN having a low N concentration, the
図8の(b)に示すゲート電極52’は、Alからなる厚さ120nmの主配線層70、及びTiからなる厚さ90nmのバリア層72’からなる。
The
図8の(a)と(b)とを比較してわかるように、本発明によるゲート電極52の側面は、参考例によるゲート電極52’の側面よりも傾斜がゆるやかに形成されており、斜面の凹凸も比較的少なく形成されている。
8A and 8B, the side surface of the
図9の(a)は、本願発明による第2のTFTのゲート電極52の側面を表した図であり、(b)は参考例による第2のTFTのゲート電極52’の側面を表した図である。
FIG. 9A is a diagram showing the side surface of the
図9の(a)に示すゲート電極52は、厚さ100nmのAl層、窒素流量比が30%のスパッタガスを用いて得られた厚さ10nmの第1TiN層、窒素流量比が40%のスパッタガスを用いて得られた厚さ70nmの第2TiN層、及び窒素流量比が60%のスパッタガスを用いて得られた厚さ10nmの第3TiN層からなる積層構造体に対して、その上方からドライエッチングを施して得られ、Al層から主配線層70が、第1〜第3TiN層からバリア層72がそれぞれ形成される。
The
ドライエッチング工程では、例えば塩素(Cl2)と3塩化ホウ素(BCl3)の混合ガスを用いて、積層構造体をガラス界面までエッチングする。エッチング時間は、例えば100秒である。更に、同じ混合ガスを用いて積層構造体の側面をオーバーエッチング(追加エッチング)する。エッチング時間は、例えば30秒である。このとき、エッチング速度は、Al層、第1TiN層、第2TiN層、第3TiN層の順に速くなり(Al層<第1TiN層<第2TiN層<第3TiN層)、図9(a)に示すゲート電極52が得られる。
In the dry etching process, the laminated structure is etched to the glass interface using a mixed gas of chlorine (Cl 2 ) and boron trichloride (BCl 3 ), for example. The etching time is, for example, 100 seconds. Further, the side surface of the laminated structure is over-etched (additional etching) using the same mixed gas. The etching time is, for example, 30 seconds. At this time, the etching rate increases in the order of the Al layer, the first TiN layer, the second TiN layer, and the third TiN layer (Al layer <first TiN layer <second TiN layer <third TiN layer), and the gate shown in FIG. 9A. An
図9の(b)に示すゲート電極52’は、Alからなる厚さ100nmの主配線層70、及びTiからなる厚さ90nmのバリア層72’からなる。
The
図9の(a)と(b)とを比較してわかるように、本発明によるゲート電極52の側面は、参考例によるゲート電極52’の側面よりも傾斜がゆるやかに形成されており、斜面の凹凸も比較的少なく形成されている。
As can be seen by comparing FIGS. 9A and 9B, the side surface of the
本発明によれば、TFT基板のゲート電極等の電気配線の側面を、基板面に対して傾斜した斜面とすることができ、また斜面をより凹凸の少ない滑らかな面とすることができるので、電気配線の上に積層される絶縁層の材質又は密度が不連続となることを防ぐことができ、また絶縁層におけるクラックの発生も防止することができる。従って、絶縁耐圧が高く高品質のTFT基板を提供することが可能となる。 According to the present invention, the side surface of the electrical wiring such as the gate electrode of the TFT substrate can be a slope inclined with respect to the substrate surface, and the slope can be a smooth surface with less unevenness. It is possible to prevent the material or density of the insulating layer laminated on the electric wiring from becoming discontinuous, and to prevent the occurrence of cracks in the insulating layer. Accordingly, it is possible to provide a high-quality TFT substrate having a high withstand voltage.
本発明は、TFT基板を有する液晶表示装置などの電気機器に好適に用いられる。 The present invention is suitably used for electrical equipment such as a liquid crystal display device having a TFT substrate.
10 TFT基板
12 対向基板
14 走査線駆動回路
16 信号線駆動回路
18 制御回路
20、22 偏光板
24 バックライトユニット
30 画素
32、32’ TFT
34 走査線(ゲートバスライン)
36 信号線(ソースバスライン)
38 画素電極
40 補助容量線(蓄積容量線、Csライン)
50 ガラス基板
52、52’ ゲート電極(ゲートメタル層)
54 ソース電極(ソースメタル層)
56 ドレイン電極(ドレインメタル層)
58 半導体層
60 補助容量電極(蓄積容量電極、Cs電極)
62、64 コンタクトホール
70 主配線層
72、72’ バリア層
74 第1バリア層
75 第2バリア層
76 ゲート絶縁層
77 真性半導体層
78 オーミックコンタクト層
80 主配線層
82 上部バリア層
83 下部バリア層
86 絶縁層(保護層)
90 レジスト層(マスク用レジスト)
100、100’ 液晶表示装置
DESCRIPTION OF
34 Scan lines (gate bus lines)
36 Signal line (source bus line)
38
50
54 Source electrode (source metal layer)
56 Drain electrode (drain metal layer)
58
62, 64
90 resist layer (mask resist)
100, 100 'liquid crystal display device
Claims (18)
前記ゲート電極に電気的に接続された走査線と、
前記ソース電極に電気的に接続された信号線と、
前記ゲート電極及び前記走査線の上に形成された第1絶縁層と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極、及び前記信号線の上に形成された第2絶縁層と、を備え、
前記ゲート電極、前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記走査線、及び前記信号線の少なくとも一つが、主配線層と、前記主配線層の上に形成されたバリア層とを有し、
前記主配線層が、アルミニウム(Al)及び銅(Cu)からなる群より選ばれた第1金属から形成されており、
前記バリア層の少なくとも一部が、チタニウム(Ti)及びモリブデン(Mo)からなる群より選ばれた第2金属の窒化物からなり、
前記バリア層の前記主配線層に接する下面の近傍における窒化率が、前記バリア層の上面の近傍における窒化率よりも低いTFT基板。 A TFT having a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode;
A scanning line electrically connected to the gate electrode;
A signal line electrically connected to the source electrode;
A first insulating layer formed on the gate electrode and the scanning line;
A second insulating layer formed on the source electrode, the drain electrode, and the signal line,
At least one of the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, the scanning line, and the signal line has a main wiring layer and a barrier layer formed on the main wiring layer,
The main wiring layer is formed of a first metal selected from the group consisting of aluminum (Al) and copper (Cu);
At least a part of the barrier layer is made of a nitride of a second metal selected from the group consisting of titanium (Ti) and molybdenum (Mo),
A TFT substrate having a nitridation rate in the vicinity of the lower surface of the barrier layer in contact with the main wiring layer lower than that in the vicinity of the upper surface of the barrier layer.
前記第1バリア層が前記第2金属から形成されており、
前記第2バリア層が前記第2金属の窒化物から形成されている、請求項1に記載のTFT基板。 The barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer, and a second barrier layer formed on the first barrier layer,
The first barrier layer is formed of the second metal;
2. The TFT substrate according to claim 1, wherein the second barrier layer is formed of a nitride of the second metal.
前記第1バリア層及び第2バリア層が、それぞれ前記第2金属の窒化物から形成されており、
前記第2バリア層の窒化率が前記第1バリア層の窒化率よりも高い、請求項1に記載のTFT基板。 The barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer, and a second barrier layer formed on the first barrier layer,
The first barrier layer and the second barrier layer are each formed of a nitride of the second metal;
The TFT substrate according to claim 1, wherein a nitridation rate of the second barrier layer is higher than a nitridation rate of the first barrier layer.
前記バリア層の窒化率が、前記バリア層の前記主配線層に接する下面から上面に向かうにつれて高くなっている、請求項1に記載のTFT基板。 The barrier layer is formed of a nitride of the second metal;
2. The TFT substrate according to claim 1, wherein a nitridation ratio of the barrier layer increases from a lower surface in contact with the main wiring layer of the barrier layer toward an upper surface.
液晶層を挟んで前記TFT基板に対向する対向基板と、を備えた液晶表示装置。 A TFT substrate according to any one of claims 1 to 8,
And a counter substrate facing the TFT substrate across a liquid crystal layer.
前記ゲート電極に電気的に接続された走査線と、
前記ソース電極に電気的に接続された信号線と、を備え、
前記ゲート電極、前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記走査線、及び前記信号線の少なくとも一つが、主配線層と、前記主配線層の上に形成されたバリア層とを有するTFT基板の製造方法であって、
前記主配線層を、アルミニウム及び銅からなる群より選ばれた第1金属をターゲット材料とするスパッタリングによって形成する第1工程と、
前記バリア層を、チタニウム及びモリブデンからなる群より選ばれた第2金属をターゲット材料とするスパッタリングによって形成する第2工程と、を含み、
前記第2工程における前記スパッタリングの少なくとも一部において、窒素(N2)を含むスパッタガスが用いられ、前記主配線層に近い下層部分の窒化率が、前記下層部分の上に位置する上層部分の窒化率よりも低くなるように前記バリア層が形成される、TFT基板の製造方法。 A TFT having a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode;
A scanning line electrically connected to the gate electrode;
A signal line electrically connected to the source electrode,
A method for manufacturing a TFT substrate, wherein at least one of the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, the scanning line, and the signal line includes a main wiring layer and a barrier layer formed on the main wiring layer. Because
A first step of forming the main wiring layer by sputtering using a first metal selected from the group consisting of aluminum and copper as a target material;
A second step of forming the barrier layer by sputtering using a second metal selected from the group consisting of titanium and molybdenum as a target material,
In at least a part of the sputtering in the second step, a sputtering gas containing nitrogen (N 2 ) is used, and the nitriding rate of the lower layer portion close to the main wiring layer is higher than that of the upper layer portion located on the lower layer portion. A method for manufacturing a TFT substrate, wherein the barrier layer is formed to be lower than a nitriding rate.
前記第2工程が、前記第2金属をターゲット材料とするスパッタリングによって前記第1バリア層を形成する工程と、前記第2金属をターゲット材料とし、窒素を含むガスをスパッタガスとして用いたスパッタリングによって前記第2バリア層を形成する工程とを含む、請求項10に記載の製造方法。 The barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer; and a second barrier layer formed on the first barrier layer;
The second step includes the step of forming the first barrier layer by sputtering using the second metal as a target material, and the sputtering by using a gas containing nitrogen as a sputtering gas using the second metal as a target material. The manufacturing method of Claim 10 including the process of forming a 2nd barrier layer.
前記第2工程が、前記第2金属をターゲット材料とし、窒素を含むガスをスパッタガスとして用いるスパッタリングによって前記第1バリア層及び前記第2バリア層を形成する工程を含み、
前記第2バリア層の形成に用いられるスパッタガスの窒素流量比が、前記第1バリア層の形成に用いられるスパッタガスの窒素流量比よりも高い、請求項10に記載の製造方法。 The barrier layer includes a first barrier layer in contact with the main wiring layer, and a second barrier layer formed on the first barrier layer,
The second step includes a step of forming the first barrier layer and the second barrier layer by sputtering using the second metal as a target material and a gas containing nitrogen as a sputtering gas,
The manufacturing method according to claim 10, wherein a nitrogen flow ratio of a sputtering gas used for forming the second barrier layer is higher than a nitrogen flow ratio of a sputtering gas used for forming the first barrier layer.
前記スパッタガスの窒素流量比が、前記スパッタリングの処理が進むにつれて高くなる、請求項10に記載の製造方法。 In the second step, the barrier layer is formed by sputtering using the second metal as a target material and a gas containing nitrogen as a sputtering gas,
The manufacturing method according to claim 10, wherein a nitrogen flow ratio of the sputtering gas increases as the sputtering process proceeds.
前記レジスト層をフォトリソグラフィ法によってパターニングする工程と、
パターニングされた前記レジスト層を介して前記主配線層及び前記バリア層のエッチング処理を行う工程と、を含み、
前記エッチング処理によって前記バリア層に、基板面に対する平均傾斜角度が80度以下の斜面が形成される、請求項10から16のいずれかに記載の製造方法。 Furthermore, after the second step, forming a resist layer on the gate electrode and the scanning line, or on the source electrode, the drain electrode, and the signal line;
Patterning the resist layer by photolithography,
Etching the main wiring layer and the barrier layer through the patterned resist layer, and
The manufacturing method according to any one of claims 10 to 16, wherein an inclined surface having an average inclination angle of 80 degrees or less with respect to the substrate surface is formed in the barrier layer by the etching process.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008042055A JP2009200355A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Tft substrate, method of manufacturing the same, and liquid crystal display apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008042055A JP2009200355A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Tft substrate, method of manufacturing the same, and liquid crystal display apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009200355A true JP2009200355A (en) | 2009-09-03 |
Family
ID=41143520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008042055A Pending JP2009200355A (en) | 2008-02-22 | 2008-02-22 | Tft substrate, method of manufacturing the same, and liquid crystal display apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009200355A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011171435A (en) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | Thin film transistor and method of manufacturing the same |
WO2013008403A1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | シャープ株式会社 | Thin film transistor substrate and method for producing same |
JP2017167549A (en) * | 2010-02-26 | 2017-09-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
JP2018011072A (en) * | 2011-01-28 | 2018-01-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
KR20180042832A (en) * | 2010-11-05 | 2018-04-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
CN109671717A (en) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 三星显示有限公司 | Metal wire and thin film transistor (TFT) |
KR20190047681A (en) * | 2010-07-16 | 2019-05-08 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
CN111009531A (en) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 三星显示有限公司 | Display device and method for manufacturing the same |
US20200235196A1 (en) * | 2019-01-17 | 2020-07-23 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
US11189681B2 (en) | 2018-09-03 | 2021-11-30 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode display and manufacturing method thereof |
KR102839408B1 (en) * | 2019-01-17 | 2025-07-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | Display devices and manufacturing method thereof |
-
2008
- 2008-02-22 JP JP2008042055A patent/JP2009200355A/en active Pending
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011171435A (en) * | 2010-02-17 | 2011-09-01 | Mitsubishi Electric Corp | Thin film transistor and method of manufacturing the same |
JP2019040191A (en) * | 2010-02-26 | 2019-03-14 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
JP2017167549A (en) * | 2010-02-26 | 2017-09-21 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
US9927654B2 (en) | 2010-02-26 | 2018-03-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR102212301B1 (en) * | 2010-07-16 | 2021-02-03 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR20190047681A (en) * | 2010-07-16 | 2019-05-08 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR101986280B1 (en) * | 2010-11-05 | 2019-09-30 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR20180042832A (en) * | 2010-11-05 | 2018-04-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR102111015B1 (en) * | 2011-01-28 | 2020-05-14 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
JP2018011072A (en) * | 2011-01-28 | 2018-01-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device |
KR20190058722A (en) * | 2011-01-28 | 2019-05-29 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
WO2013008403A1 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | シャープ株式会社 | Thin film transistor substrate and method for producing same |
US9035390B2 (en) | 2011-07-08 | 2015-05-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Thin film transistor substrate and method for producing same |
US10332916B2 (en) | 2017-10-17 | 2019-06-25 | Samsung Display Co., Ltd. | Metal line and thin film transistor |
CN109671717B (en) * | 2017-10-17 | 2024-08-16 | 三星显示有限公司 | Metal line and thin film transistor |
CN109671717A (en) * | 2017-10-17 | 2019-04-23 | 三星显示有限公司 | Metal wire and thin film transistor (TFT) |
KR20230038447A (en) * | 2017-10-17 | 2023-03-20 | 삼성디스플레이 주식회사 | Metal line and thin film transistor |
KR102677625B1 (en) * | 2017-10-17 | 2024-06-24 | 삼성디스플레이 주식회사 | Metal line, thin film transistor and method for fabricating metal line |
US11189681B2 (en) | 2018-09-03 | 2021-11-30 | Samsung Display Co., Ltd. | Organic light emitting diode display and manufacturing method thereof |
US12004381B2 (en) | 2018-10-04 | 2024-06-04 | Samsung Display Co., Ltd. | Display apparatus and method of manufacturing the same |
CN111009531A (en) * | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 三星显示有限公司 | Display device and method for manufacturing the same |
US20200235196A1 (en) * | 2019-01-17 | 2020-07-23 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
US11793044B2 (en) * | 2019-01-17 | 2023-10-17 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
JP7294851B2 (en) | 2019-01-17 | 2023-06-20 | 三星ディスプレイ株式會社 | Display device and manufacturing method thereof |
JP2020115201A (en) * | 2019-01-17 | 2020-07-30 | 三星ディスプレイ株式會社Samsung Display Co.,Ltd. | Display device and manufacturing method thereof |
US12336408B2 (en) | 2019-01-17 | 2025-06-17 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device |
KR102839408B1 (en) * | 2019-01-17 | 2025-07-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | Display devices and manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009200355A (en) | Tft substrate, method of manufacturing the same, and liquid crystal display apparatus | |
JP4920140B2 (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
TWI387108B (en) | Wire structure, method of forming wire, thin film transistor substrate, and method of manufacturing thin film transistor substrate | |
JP4543385B2 (en) | Manufacturing method of liquid crystal display device | |
US6528357B2 (en) | Method of manufacturing array substrate | |
JP3785900B2 (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
CN1323319C (en) | Manufacturing method of thin film transistor array substrate | |
JP2000241832A (en) | Liquid crystal display device and method of manufacturing the same | |
JP2001194676A (en) | Liquid crystal display | |
CN100420035C (en) | Thin film transistor array substrate and manufacturing method thereof | |
JP2001255543A (en) | Liquid crystal display | |
US9502536B2 (en) | Manufacturing method of thin film transistor display panel | |
CN101064273A (en) | Wiring substrate, display device and manufacturing method thereof | |
CN103250255A (en) | Semiconductor device, TFT substrate, and method for manufacturing semiconductor device and TFT substrate | |
JP5411236B2 (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method thereof | |
JP2004055735A (en) | Thin film transistor and active matrix substrate | |
JP2006332209A (en) | Thin film transistor substrate and manufacturing method thereof | |
TWI467724B (en) | Conductive pattern for panel and manufacturing method thereof | |
JP2005227538A (en) | Array substrate corresponding to display of larger screen and higher fineness and method for manufacturing the same | |
JP2006126255A (en) | Electrooptical device, liquid crystal display device, and method for manufacturing them | |
JP3514985B2 (en) | Active matrix substrate | |
KR100495807B1 (en) | Wiring composition, metal wiring using this composition and its manufacturing method, display device using this wiring and its manufacturing method | |
JP2937126B2 (en) | Thin film transistor array substrate and method of manufacturing the same | |
JP2002189226A (en) | Liquid crystal display device and manufacturing method therefor | |
JP2004170724A (en) | Manufacturing method of liquid crystal display |