JP2012103698A - Liquid crystal display device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関するものであり、更に詳細には、配線のパターニングが容易でヒロックの発生のないアクティブマトリックス基板を容易に製造することのできる液晶表示装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a liquid crystal display device and a method for manufacturing the same, and more specifically, a liquid crystal display device capable of easily manufacturing an active matrix substrate that is easy to pattern wiring and does not generate hillocks, and a method for manufacturing the same. It is about.
従来の液晶表示装置に用いられるアクティブマトリックス基板は、成膜とマスクを用いたフォトリソグラフィー、エッチング工程とを繰り返して製造される。この際、生産コストを低減させるためにはマスクの数を少なくするのが好ましく、一般的に、５枚又は４枚のマスクが用いられている。５枚のマスクを用いてアクティブマトリックス基板を製造する方法としては、例えば、特開平9-171197号公報及び特開平9-197433号公報に開示されたものが知られている。また、４枚のマスクを用いてアクティブマトリックス基板を製造する方法としては、例えば、特開2000-164886号公報に開示された方法が知られている。 An active matrix substrate used in a conventional liquid crystal display device is manufactured by repeating film formation, photolithography using a mask, and an etching process. At this time, in order to reduce the production cost, it is preferable to reduce the number of masks, and generally five or four masks are used. As a method for manufacturing an active matrix substrate using five masks, for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-1119797 and 9-197433 are known. As a method for manufacturing an active matrix substrate using four masks, for example, a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-164886 is known.
また、アルミニウム（Ａｌ）はパターニングが容易で、基板との密着性に優れ、低比抵抗かつ低応力な配線、電極材料であり、アクティブマトリックス基板の製造に広く用いられている。しかし、融点が低いために配線パターン形成後のＣＶＤプロセス、アニールプロセス等の加熱処理によるヒロックが発生し、走査線と信号線間で耐圧不良等が発生しやすい。このようなヒロック発生を抑制するため、アクティブマトリックス基板の配線、電極材料として、特にアルミニウムネオジム（Ａｌ−Ｎｄ）合金が広く用いられている。
前述したような、５枚又は４枚のマスクを用いてアクティブマトリックス基板を製造する方法において、走査線や信号線にＡｌ配線を適用する場合には、一般的に、Ａｌと透明導電膜や半導体層とを電気的に接続する際のバリアメタルとなる高融点金属をアルミニウムとの２層又は３層に積層した配線が用いられる。
Aluminum (Al) is a wiring and electrode material that is easy to pattern, has excellent adhesion to the substrate, has low specific resistance and low stress, and is widely used in the production of active matrix substrates. However, since the melting point is low, hillocks are generated due to heat treatment such as a CVD process and an annealing process after the wiring pattern is formed, and a breakdown voltage defect or the like is likely to occur between the scanning line and the signal line. In order to suppress the generation of such hillocks, an aluminum neodymium (Al—Nd) alloy is widely used as the wiring and electrode material of the active matrix substrate.
In the method of manufacturing an active matrix substrate using five or four masks as described above, when Al wiring is applied to a scanning line or a signal line, generally, Al and a transparent conductive film or a semiconductor are used. A wiring in which a refractory metal serving as a barrier metal when electrically connecting the layers is laminated in two or three layers with aluminum is used.
アクティブマトリックス基板の配線にＡｌ−Ｎｄ合金を用いる技術は、例えば、特開2000-275679号公報、特開2000-47240号公報、特開2000-314897号公報に開示された技術が知られている。
特開2000-275679号公報には、ゲート電極がＡｌ−Ｎｄ合金とその上に高融点金属を積層した積層構造の液晶表示装置が示されている。これによりヒロックの抑制とパターニングプロセスの簡略化が可能となる。Ａｌ−Ｎｄ合金と高融点金属の積層膜のエッチングにはウェットエッチングが用いられている。
また、特開2000-47240号公報には、走査線と信号線の少なくとも一方に、Ｎｄ含有量が１〜４．５質量％の範囲のＡｌ−Ｎｄ合金を用い、配線端部の形状のテーパー角を４０゜〜５５゜にした液晶表示装置が示されている。これにより、下部配線の段差上での絶縁膜の被覆をよくし、上部配線と下部配線のショート等の不良を低減が可能となる。ここでは、Ａｌ−Ｎｄ合金及びＡｌ−Ｎｄ合金と高融点金属の２層構造の積層膜のエッチングには、それぞれウェットエッチングが用いられている。高融点金属とＡｌ−Ｎｄ合金と高融点金属の３層構造の積層膜のエッチング方法については、何も述べられていない。
また、特開2000-314897号公報には、配線が下層から順に積層する高融点金属とＡｌまたはＡｌ合金の２層構造、もしくは高融点金属とＡｌまたはＡｌ合金と高融点金属の３層構造であり、ＡｌまたはＡｌ合金の側面がアルミナ層で被覆されている液晶表示装置が示されている。これによりヒロックの抑制とパターニングプロセスの簡略化が可能となる。ここでは、高融点金属は純Ｃｒ、Ｃｒ合金、純Ｍｏ、Ｍｏ合金に限定される。また、Ａｌ合金はＴｉ、Ｔａ、Ｎｄ、Ｙ、Ｌａ、Ｓｍ、Ｓｉの１種以上を０．１〜１原子％含んでいる。高融点金属とＡｌ−Ｎｄ合金の２層構造の積層膜及び高融点金属とＡｌ−Ｎｄ合金と高融点金属の３層構造の積層膜のエッチングには、それぞれウェットエッチングが用いられている。
As a technique using an Al—Nd alloy for wiring of an active matrix substrate, for example, techniques disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-275679, 2000-47240, and 2000-314897 are known. .
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-275679 discloses a liquid crystal display device having a laminated structure in which a gate electrode is formed by laminating an Al—Nd alloy and a refractory metal thereon. This makes it possible to suppress hillocks and simplify the patterning process. Wet etching is used for etching the laminated film of the Al—Nd alloy and the refractory metal.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-47240 uses an Al—Nd alloy having an Nd content in the range of 1 to 4.5 mass% for at least one of the scanning line and the signal line, and has a taper in the shape of the end of the wiring. A liquid crystal display device having an angle of 40 ° to 55 ° is shown. As a result, it is possible to improve the covering of the insulating film on the step of the lower wiring, and to reduce defects such as a short circuit between the upper wiring and the lower wiring. Here, wet etching is used for etching each of the two-layered film of the Al—Nd alloy and the Al—Nd alloy and the refractory metal. Nothing is said about an etching method of a laminated film having a three-layer structure of a refractory metal, an Al—Nd alloy, and a refractory metal.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-314897 discloses a two-layer structure of a refractory metal and Al or Al alloy, or a three-layer structure of a refractory metal, Al or Al alloy, and a refractory metal, in which wirings are laminated in order from the lower layer. There is shown a liquid crystal display device in which the side surface of Al or Al alloy is coated with an alumina layer. This makes it possible to suppress hillocks and simplify the patterning process. Here, the refractory metal is limited to pure Cr, Cr alloy, pure Mo, and Mo alloy. Moreover, Al alloy contains 0.1-1 atomic% of 1 or more types of Ti, Ta, Nd, Y, La, Sm, and Si. Wet etching is used for etching each of the two-layer laminated film of the refractory metal and the Al—Nd alloy and the three-layer laminated film of the refractory metal, the Al—Nd alloy and the refractory metal.
前述した従来の特開2000-275679号公報、特開2000-47240号公報、特開2000-314897号公報のように、Ａｌ（合金）と高融点金属との積層配線のパターニングをウェットエッチングで行うとＡｌ配線が溶かされて配線形状の制御が困難である。従って、Ａｌと高融点金属との積層配線のパターニングにはドライエッチングが用いられるのが一般的である。しかし、配線材料としてヒロック抑制のために、特にＮｄ濃度を上げたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた場合、ドライエッチングを用いると、エッチング残渣が発生するため、パターニングが困難になり、短縮プロセスを採用したアクティブマトリックス基板への適用が困難であるという問題がある。
一方、ウェットエッチングを用いると、高融点金属としてクロム（Ｃｒ）を用いた場合、下層のＡｌやＣｒにサイドエッチが入りやすく、また、高融点金属としてモリブデン（Ｍｏ）を用いた場合にも、下層のＡｌやＭｏにサイドエッチが入りやすくなり、一括エッチングを行うことは困難である。
Patterning of laminated wiring of Al (alloy) and refractory metal is performed by wet etching as in the above-mentioned conventional JP-A-2000-275679, JP-A-2000-47240, and JP-A-2000-314897. And the Al wiring is melted, and it is difficult to control the wiring shape. Therefore, dry etching is generally used for patterning the laminated wiring of Al and a refractory metal. However, in order to suppress hillocks as a wiring material, particularly when an Al—Nd alloy with a high Nd concentration is used, if dry etching is used, an etching residue is generated, so that patterning becomes difficult and a shortening process is adopted. There is a problem that application to an active matrix substrate is difficult.
On the other hand, when wet etching is used, when chromium (Cr) is used as the refractory metal, side etching easily enters the lower layer of Al or Cr, and when molybdenum (Mo) is used as the refractory metal, Side etching easily enters the lower layer of Al or Mo, and it is difficult to perform batch etching.
更に、上記の特開平9-171197号公報、特開平9-197433号公報、特開2000-164886号公報のようなパッシベーション膜上に画素電極を形成する逆スタガ型の薄膜トランジスタアレイ基板では、信号線にＡｌ配線を用いた場合、画素電極となる透明導電膜のエッチングを王水やヨウ化水素、塩化鉄系等のエッチング液を用いて行うと、パッシベーション膜の欠陥部からエッチング液がしみ込み、Ａｌ配線を溶かしてしまい、信号線の断線が発生しやすくなる。前述した特開2000-314897号公報では、Ａｌ（合金）層の側面がアルミナ層で被覆されているため、この問題は緩和されるが、Ａｌ（合金）の酸化のためのベーマイト処理が必要となり、工程数が増える。また、エッチング液のしみ込みは上層の高融点金属膜の柱状結晶構造の結晶粒界を通しても起こるので信号線の断線が完全に抑制できない。
信号線の断線を防止するためには、通常Ａｌを侵さないシュウ酸によるエッチングが行われている。シュウ酸を用いてエッチングを行う場合は、残渣の発生を防止するため、透明導電膜（インジウム錫酸化膜：ＩＴＯ）の成膜は、非加熱でかつ水（Ｈ2Ｏ）を含有させて行う必要があるが、水を含有させると透明導電膜と下層の金属膜とのコンタクト抵抗が増大するという問題がある。
Further, in the inverted stagger type thin film transistor array substrate in which the pixel electrode is formed on the passivation film as in the above-mentioned JP-A-9-11197, JP-A-9-197433, and JP-A-2000-164886, the signal line In the case where Al wiring is used, etching of the transparent conductive film to be the pixel electrode is performed using an aqua regia, hydrogen iodide, iron chloride or other etchant, so that the etchant penetrates from the defective portion of the passivation film, The Al wiring is melted, and the signal line is likely to be disconnected. In the aforementioned Japanese Patent Laid-Open No. 2000-314897, since the side surface of the Al (alloy) layer is covered with an alumina layer, this problem is alleviated, but boehmite treatment for the oxidation of Al (alloy) is required. The number of processes increases. Further, since the penetration of the etchant also occurs through the grain boundary of the columnar crystal structure of the upper refractory metal film, the disconnection of the signal line cannot be completely suppressed.
In order to prevent disconnection of the signal line, etching with oxalic acid that does not normally attack Al is performed. When etching is performed using oxalic acid, the transparent conductive film (indium tin oxide film: ITO) is formed without heating and containing water (H 2 O) in order to prevent generation of residues. Although it is necessary, when water is contained, there is a problem that the contact resistance between the transparent conductive film and the lower metal film increases.
従って、アクティブマトリックス基板の製造に際して、配線形状の制御が容易で、信号線の断線や透明導電膜と下層の金属膜とのコンタクト抵抗の増大を抑制できる低抵抗配線及び短縮プロセスを適用したアクティブマトリックス基板の製造方法が望まれていた。 Therefore, when manufacturing the active matrix substrate, the active matrix is easy to control the wiring shape, and the active matrix is applied with a low resistance wiring and a shortening process that can suppress the disconnection of the signal line and the increase in the contact resistance between the transparent conductive film and the underlying metal film. A method for manufacturing a substrate has been desired.
本発明の目的は、製造に際して配線にヒロックが発生せず、エッチング残渣が少なく、配線形状の制御が容易でかつ信号線の断線や透明導電膜と下層の金属膜とのコンタクト抵抗の増大を抑制できるアクティブマトリックス基板を用いた液晶表示装置及びその製造方法を提供することである。 The object of the present invention is that no hillocks are generated in the wiring during manufacturing, the etching residue is small, the wiring shape is easily controlled, and the increase in the contact resistance between the signal line and the transparent conductive film and the underlying metal film is suppressed. The present invention provides a liquid crystal display device using an active matrix substrate and a method for manufacturing the same.
前記課題を解決するため、本出願の請求項１に記載の発明の液晶表示装置は、基板上にマトリクス配置された走査線と、信号線と、前記走査線及び信号線に接続される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続される画素電極とを有する液晶表示装置において、前記走査線が下層からアルミニウム−ネオジム合金層と高融点金属層との積層構造からなり、前記信号線が下層から高融点金属層とアルミニウム−ネオジム合金層と高融点金属層との３層構造からなることを特徴としている。
In order to solve the above problem, a liquid crystal display device according to
また、本出願の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記高融点金属がクロム、チタン、タンタル及びニオブからなる群から選択される金属、又はクロム、チタン、タンタル及びニオブからなる群から選択される金属を主体とする合金であり、前記アルミニウム−ネオジム合金中のネオジム含有量が０．０１質量％以上１質量％以下であることを特徴としている。
The invention described in
また、本出願の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の液晶表示装置において、前記高融点金属がモリブデン、タングステン及び窒化チタンからなる群から選択される金属、又はモリブデン、タングステン及び窒化チタンからなる群から選択される金属を主体とする合金であり、前記アルミニウム−ネオジム合金中のネオジム含有量が０．５質量％以上１質量％以下であることを特徴としている。
かかる構成とすることにより、配線にヒロックが発生せず、エッチング形状制御の容易な液晶表示装置となる。
The invention according to claim 3 of the present application is the liquid crystal display device according to
With such a configuration, a hillock does not occur in the wiring, and the liquid crystal display device can be easily controlled in etching shape.
また、本出願の請求項４に記載の発明の液晶表示装置の製造方法は、基板上にマトリクス配置された走査線と、信号線と、前記走査線及び信号線に接続される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続される画素電極とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記基板上に下層からアルミニウム−ネオジム合金層と高融点金属層とを積層し、当該積層構造をウェットエッチングでパターニングすることにより前記走査線を形成することを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, comprising: a scanning line arranged in a matrix on a substrate; a signal line; a thin film transistor connected to the scanning line and the signal line; In a method for manufacturing a liquid crystal display device having a pixel electrode connected to a thin film transistor, an aluminum-neodymium alloy layer and a refractory metal layer are stacked from the lower layer on the substrate, and the stacked structure is patterned by wet etching. The scanning line is formed.
また、本出願の請求項５に記載の発明の液晶表示装置の製造方法は、基板上にマトリクス配置された走査線と、信号線と、前記走査線及び信号線に接続される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続される画素電極とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記基板上に下層から高融点金属層とアルミニウム−ネオジム合金層と高融点金属層とを３層に積層して形成し、当該積層構造をウェットエッチングでパターニングすることにより前記信号線を形成することを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising: a scanning line arranged in a matrix on a substrate; a signal line; a thin film transistor connected to the scanning line and the signal line; In a method for manufacturing a liquid crystal display device having a pixel electrode connected to a thin film transistor, a refractory metal layer, an aluminum-neodymium alloy layer, and a refractory metal layer are laminated on the substrate from the lower layer in three layers, The signal line is formed by patterning the laminated structure by wet etching.
また、本出願の請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記高融点金属をモリブデンまたはモリブデンを主体とする合金で形成することを特徴としている。
The invention according to
また、本出願の請求項７に記載の発明は、請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記走査線または前記信号線のパターニングを燐酸と硝酸と酢酸の混酸によるウェットエッチングで行い、前記混酸の組成を質量％比で、燐酸７２：硝酸４．４〜５．４：酢酸８、または燐酸７４：硝酸４．２〜５．２：酢酸６とすることを特徴としている。
The invention according to claim 7 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to any one of claims 4 to 6, wherein the patterning of the scanning lines or the signal lines is performed using phosphoric acid and nitric acid. And wet etching with a mixed acid of acetic acid and acetic acid, and the composition of the mixed acid is phosphoric acid 72: nitric acid 4.4 to 5.4:
また、本出願の請求項８に記載の発明は、請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記走査線または前記信号線のパターニングを燐酸と硝酸と酢酸の混酸によるウェットエッチングで行い、前記ウェットエッチングをシャワー処理、もしくはパドル処理またはディップ処理とシャワー処理を組み合わせて行うことを特徴としている。
かかる構成とすることにより、高融点金属にモリブデンまたはモリブデンを主体とする合金を用いた場合、エッチング形状制御の容易な液晶表示装置を製造することができる。
The invention according to
With such a configuration, when molybdenum or an alloy mainly composed of molybdenum is used as the refractory metal, a liquid crystal display device with easy etching shape control can be manufactured.
また、本出願の請求項９に記載の発明の液晶表示装置の製造方法は、基板上にマトリクス配置された走査線と、信号線と、前記走査線及び信号線に接続される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続される画素電極とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記走査線を下層からアルミニウム−ネオジム合金層と高融点金属層とを積層して形成し、前記走査線のパターニングを少なくともドライエッチングを含んで行うことを特徴としている。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing the liquid crystal display device according to the present invention, comprising: a scanning line arranged in a matrix on a substrate; a signal line; a thin film transistor connected to the scanning line and the signal line; In a method of manufacturing a liquid crystal display device having a pixel electrode connected to a thin film transistor, the scanning line is formed by laminating an aluminum-neodymium alloy layer and a refractory metal layer from the lower layer, and the patterning of the scanning line is at least dry. It is characterized by including etching.
また、本出願の請求項１０に記載の発明の液晶表示装置の製造方法は、基板上にマトリクス配置された走査線と、信号線と、前記走査線及び信号線に接続される薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続される画素電極とを有する液晶表示装置の製造方法において、前記信号線を下層から高融点金属層とアルミニウム−ネオジム合金層と高融点金属層とを３層に積層して形成し、前記信号線のパターニングを少なくともドライエッチングを含んで行うことを特徴としている。 According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a manufacturing method of a liquid crystal display device according to a tenth aspect of the present invention, comprising: a scanning line arranged in a matrix on a substrate; a signal line; In a method for manufacturing a liquid crystal display device having a pixel electrode connected to a thin film transistor, the signal line is formed by laminating a refractory metal layer, an aluminum-neodymium alloy layer, and a refractory metal layer in three layers from the lower layer, The signal line is patterned including at least dry etching.
また、本出願の請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記高融点金属をクロムまたはクロムを主体とする合金で形成し、前記アルミニウム−ネオジム合金中のネオジム含有量を０．０１質量％以上１質量％以下に形成することを特徴としている。
The invention according to
また、本出願の請求項１２に記載の発明は、請求項９又は１１に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記走査線のパターニングを、クロム層またはクロムを主体とする合金層をウェットエッチングで行い、アルミニウム−ネオジム合金層をドライエッチングで順次行うことを特徴としている。
The invention according to
また、本出願の請求項１３に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記信号線のパターニングを、上層のクロム層またはクロムを主体とする合金層をウェットエッチングで行い、アルミニウム−ネオジム合金層をウェットエッチングで行い、下層のクロム層またはクロムを主体とする合金層をドライエッチングで順次行うことを特徴としている。 The invention according to claim 13 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to claim 10 or 11, wherein the signal line is patterned by using an upper chromium layer or an alloy layer mainly composed of chromium. It is characterized by performing wet etching, performing an aluminum-neodymium alloy layer by wet etching, and sequentially performing a lower chromium layer or an alloy layer mainly composed of chromium by dry etching.
また、本出願の請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記信号線のパターニング時に信号線上に形成されるマスクとなるフォトレジストの形状を、テーパー角が３０゜以上５５゜以下となるように形成することを特徴としている。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the thirteenth aspect, the shape of a photoresist serving as a mask formed on a signal line during patterning of the signal line is tapered. It is characterized in that the angle is 30 ° or more and 55 ° or less.
また、本出願の請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記ドライエッチングを塩素及び酸素ガス中で行い、下層のクロム層またはクロムを主体とする合金層のエッチングと同時に前記フォトレジストをアッシングして後退させ、上層のクロム層またはクロムを主体とする合金層も後退させることを特徴としている。 The invention according to claim 15 of the present application is the method for manufacturing a liquid crystal display device according to claim 13 or 14, wherein the dry etching is performed in chlorine and oxygen gas, and the underlying chromium layer or chromium is mainly used. Simultaneously with the etching of the alloy layer, the photoresist is ashed and retracted, and the upper chromium layer or the alloy layer mainly composed of chromium is also retracted.
また、本出願の請求項１６に記載の発明は、請求項９〜請求項１１のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記走査線または前記信号線のパターニングをドライエッチングにより行うことを特徴としている。 かかる構成とすることにより、高融点金属にクロムまたはクロムを主体とする合金を用いた場合、配線にヒロックが発生せず、エッチング残渣が少なく、かつ形状制御の容易な液晶表示装置を製造することができる。 The invention according to claim 16 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to any one of claims 9 to 11, wherein the patterning of the scanning lines or the signal lines is performed by dry etching. It is characterized by doing. With this configuration, when a high melting point metal is made of chromium or a chromium-based alloy, a liquid crystal display device that does not generate hillocks in the wiring, has little etching residue, and is easy to control the shape is manufactured. Can do.
また、本出願の請求項１７に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記高融点金属をモリブデンまたはモリブデンを主体とする合金で形成し、前記アルミニウム−ネオジム合金をネオジム含有量を０．５質量％以上１質量％以下に形成することを特徴としている。
The invention described in claim 17 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to
また、本出願の請求項１８に記載の発明は、請求項１０又は１７に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記信号線のパターニングを、上層のモリブデン層またはモリブデンを主体とする合金層をウェットエッチングで行い、アルミニウム−ネオジム合金層を途中までウェットエッチングで行い、残りのアルミニウム−ネオジム合金層と下層のモリブデン層またはモリブデンを主体とする合金層とをドライエッチングで順次行うことを特徴としている。 The invention according to claim 18 of the present application is the liquid crystal display device manufacturing method according to claim 10 or 17, wherein the signal line is patterned by using an upper molybdenum layer or an alloy layer mainly composed of molybdenum. It is characterized by performing wet etching, performing an aluminum-neodymium alloy layer halfway by wet etching, and sequentially performing the remaining aluminum-neodymium alloy layer and the lower molybdenum layer or an alloy layer mainly composed of molybdenum by dry etching. .
また、本出願の請求項１９に記載の発明は、請求項９、１０又は１７のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記走査線または前記信号線のパターニングをドライエッチングにより行うことを特徴としている。
かかる構成とすることにより、高融点金属にモリブデンまたはモリブデンを主体とする合金を用いた場合、配線にヒロックが発生せず、エッチング残渣が少なく、かつ形状制御の容易な液晶表示装置を製造することができる。
The invention according to claim 19 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to any one of
With this configuration, when molybdenum or an alloy mainly composed of molybdenum is used as the refractory metal, a liquid crystal display device that does not generate hillocks in the wiring, has little etching residue, and is easy to control the shape is manufactured. Can do.
また、本出願の請求項２０に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記高融点金属をチタン、タンタル、ニオブの何れかまたはチタン、タンタル、ニオブの何れかを主体とする合金で形成し、前記アルミニウム−ネオジム合金中のネオジム含有量を０．０１質量％以上１質量％以下に形成することを特徴としている。
The invention according to claim 20 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to
また、本出願の請求項２１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記高融点金属をタングステン、窒化チタンの何れか、またはタングステン、窒化チタンの何れかを主体とする合金で形成し、前記アルミニウム−ネオジム合金中のネオジム含有量を０．５質量％以上１質量％以下に形成することを特徴としている。
The invention according to claim 21 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to
また、本出願の請求項２２に記載の発明は、請求項９、１０、２０又は２１のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記走査線または前記信号線のパターニングをドライエッチングにより行うことを特徴としている。
かかる構成とすることにより、高融点金属にチタン、タンタル、、ニオブ、タングステン、窒化チタンの何れか、またはチタン、タンタル、ニオブ、タングステン、窒化チタンの何れかを主体とする合金を用いた場合、配線にヒロックが発生せず、エッチング残渣が少なく、かつ形状制御の容易な液晶表示装置を製造することができる。
The invention according to claim 22 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to any one of
By adopting such a configuration, when using an alloy mainly composed of titanium, tantalum, niobium, tungsten, titanium nitride or any of titanium, tantalum, niobium, tungsten, titanium nitride as the refractory metal, A liquid crystal display device in which no hillock is generated in the wiring, etching residue is small, and shape control is easy can be manufactured.
また、本出願の請求項２３に記載の発明は、請求項４〜請求項２２のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記画素電極を透明導電膜で形成し、前記透明導電膜のパターニングをシュウ酸によるウェットエッチングで行うことを特徴としている。 The invention according to claim 23 of the present application is the method of manufacturing a liquid crystal display device according to any one of claims 4 to 22, wherein the pixel electrode is formed of a transparent conductive film, and the transparent The conductive film is patterned by wet etching using oxalic acid.
また、本出願の請求項２４に記載の発明は、請求項２３に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記透明導電膜をインジウム錫酸化膜で形成し、前記インジウム錫酸化膜の成膜を非加熱かつ水を含有させた不活性ガス中で行い、その際の水の分圧を２×１０-3ｐａ以上５×１０-2ｐａ以下とすることを特徴としている。 According to a twenty-fourth aspect of the present application, in the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the twenty-third aspect, the transparent conductive film is formed of an indium tin oxide film, and the indium tin oxide film is formed. It is performed in an inert gas that is not heated and contains water, and the partial pressure of water at that time is 2 × 10 −3 pa to 5 × 10 −2 pa.
また、本出願の請求項２５に記載の発明は、請求項２３に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記透明導電膜をインジウム亜鉛酸化膜で形成することを特徴としている。
かかる構成とすることにより、信号線の断線が低減でき、透明導電膜の残渣がなく、かつ透明導電膜と下層の金属膜とのコンタクト抵抗の増大を防止し得る液晶表示装置を製造することができる。
The invention described in
By adopting such a configuration, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can reduce the disconnection of signal lines, has no residue of the transparent conductive film, and can prevent an increase in contact resistance between the transparent conductive film and the lower metal film. it can.
また、本出願の請求項２６に記載の発明は、請求項４〜請求項２５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記薄膜トランジスタのソース、ドレイン電極を形成する際の不純物半導体層のパターニングをフッ素系ガスもしくはフッ素系ガスと塩酸を除く塩素系ガスによるドライエッチングにより行うことを特徴としている。
Further, the invention described in
また、本出願の請求項２７に記載の発明は、請求項４〜請求項２５のいずれか１項に記載の液晶表示装置の製造方法において、前記薄膜トランジスタのソース、ドレイン電極を形成する際の不純物半導体層のパターニング及び前記薄膜トランジスタの半導体層のパターニングを、フッ素系ガスもしくはフッ素系ガスと塩酸を除く塩素系ガスによるドライエッチングにより行うことを特徴としている。
かかる構成とすることにより、信号線の腐食を防止し得る液晶表示装置を製造することができる。
The invention described in
With such a configuration, it is possible to manufacture a liquid crystal display device that can prevent corrosion of signal lines.
以上のように、本発明は、Ａｌ−Ｎｄ合金と高融点金属との積層配線を用いた逆スタガ型薄膜トランジスタアレイ基板を有する液晶表示装置及びその製造方法において、高融点金属の種類に応じてＮｄ濃度を調整することにより、ヒロックとエッチング残渣の発生を共に抑制しつつ、同時に配線形状の制御を容易に行うことが可能となる。 As described above, the present invention relates to a liquid crystal display device having an inverted staggered thin film transistor array substrate using laminated wiring of an Al—Nd alloy and a refractory metal, and a method for manufacturing the same. By adjusting the concentration, it is possible to easily control the wiring shape at the same time while suppressing the generation of hillocks and etching residues.
以下、本発明の液晶表示装置について図面を参照して説明する。
図１は本発明の液晶表示装置に使用する薄膜トランジスタアレイ基板（ＴＦＴ基板）の構成を示す概念図である。図１に示すように、ＴＦＴ基板１０には、透明絶縁性基板上に複数の走査線１１と複数の信号線１２とがほぼ直交して配設され、その交点近傍にこれらに接続されてスイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１３が設けられ、これらがマトリクス状に配置されている。また、走査線１１の端部にはアドレス信号を入力する走査線端子１４が、信号線１２の端部にはデータ信号を入力する信号線端子１５がそれぞれ設けられている。
The liquid crystal display device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a thin film transistor array substrate (TFT substrate) used in the liquid crystal display device of the present invention. As shown in FIG. 1, a plurality of
次に、本発明の液晶表示装置の第１の実施形態の構成について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置に使用するＴＦＴ基板の１画素部及び走査線端子部、信号線端子部の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿って切って図示した断面図であり、本発明の液晶表示装置において用いられるＴＦＴ基板の製造工程を図示したものである。なお、第１の実施形態は５枚のマスクを用いて製造される逆スタガチャネルエッチ型ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置の例である。
図２及び図３（ｅ）に示したＴＦＴ基板は、透明絶縁性基板３１上にゲート電極２１と、ゲート電極２１に接続する走査線１１と、前段の走査線を共有する蓄積容量電極２５と、遮光層２６と、走査線端子１４の下層金属膜３２とが形成されており、ゲート電極２１上にはゲート絶縁膜３３が設けられ、ゲート絶縁膜３３上にゲート電極２１と対向して半導体層２２が設けられ、半導体層２２上にソース電極２３及びドレイン電極２４が分離されて形成されている。また、ソース電極２３と、ドレイン電極２４と、ゲート絶縁膜３３上に設けられたドレイン電極２４に接続する信号線１２と、信号線端子１５の下層金属膜３４との上にはパッシベーション膜３５が設けられており、パッシベーション膜３５の一部に画素部コンタクトホール３６と端子部コンタクトホール３７が設けられている。このコンタクトホール３６、３７を介して、ソース電極２３に接続する画素電極２７と端子部の下層金属膜３２、３４に接続する接続電極３８が設けられている。ここで、蓄積容量電極２５と画素電極２７との間で保持容量が形成されている。
Next, the configuration of the first embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described.
2 is a plan view of one pixel portion, a scanning line terminal portion, and a signal line terminal portion of the TFT substrate used in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an AA view of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the lines BB, CC, and CC, illustrating a manufacturing process of a TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention. The first embodiment is an example of a liquid crystal display device having an inverted stagger channel etch type TFT substrate manufactured using five masks.
The TFT substrate shown in FIGS. 2 and 3E includes a
また、図３（ｅ）に示すように、本発明の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板においては、ゲート電極２１、走査線１１（図示せず）が下層からＡｌ−Ｎｄ合金層２１１と高融点金属層２１２との積層構造からなっている。また、ソース電極２３及びドレイン電極２４、信号線１２は、下層から高融点金属層２３１とＡｌ−Ｎｄ合金層２３２と高融点金属層２３３との積層構造からなっている。
Further, as shown in FIG. 3E, in the TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention, the
本発明の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板に用いられる高融点金属は、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）及びそれらを含む合金からなる群から選択される。高融点金属がチタンである場合は、高融点金属層は窒化チタン（ＴｉＮ）から構成されてもよい。 The refractory metals used for the TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention are chromium (Cr), titanium (Ti), tantalum (Ta), niobium (Nb), molybdenum (Mo), tungsten (W) and the like. Selected from the group consisting of alloys containing When the refractory metal is titanium, the refractory metal layer may be made of titanium nitride (TiN).
本発明の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板におけるＡｌ−Ｎｄ合金中のＮｄ含有量はヒロック防止とエッチング性の観点から最適値に調整する必要があり、高融点金属の種類に依存するものである。即ち、高融点金属としてＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂの何れか又はこれらの何れかを主体とする合金を用いた場合は、Ａｌ−Ｎｄ合金中のネオジム含有量は０．０１〜１質量％であることが望ましい。また、高融点金属としてＭｏ、Ｗ、ＴｉＮの何れか又はこれらの何れかを主体とする合金を用いた場合は、Ａｌ−Ｎｄ合金中のネオジム含有量は０．５〜１質量％であることが望ましい。
前述したＴＦＴ基板は、容易にパターニングすることができるものであり、得られたＴＦＴ基板はヒロックの発生のないものである。
The Nd content in the Al-Nd alloy in the TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention needs to be adjusted to an optimum value from the viewpoint of hillock prevention and etching properties, and depends on the type of refractory metal. . That is, in the case where an alloy mainly composed of any one of Cr, Ti, Ta, and Nb as a high melting point metal is used, the neodymium content in the Al—Nd alloy is 0.01 to 1% by mass. It is desirable to be. Moreover, when an alloy mainly composed of any one of Mo, W, and TiN is used as the refractory metal, the neodymium content in the Al—Nd alloy is 0.5 to 1% by mass. Is desirable.
The TFT substrate described above can be easily patterned, and the obtained TFT substrate does not generate hillocks.
次に、本発明の液晶表示装置の第２の実施形態の構成について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態の液晶表示装置に使用するＴＦＴ基板の１画素部及び走査線端子部、信号線端子部の平面図であり、図５は図４のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿って切って図示した断面図であり、本発明の液晶表示装置において用いられるＴＦＴ基板の製造工程を図示したものである。なお、第２の実施形態は４枚のマスクを用いて製造される逆スタガチャネルエッチ型ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置の例である。
Next, the configuration of the second embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described.
FIG. 4 is a plan view of one pixel portion, a scanning line terminal portion, and a signal line terminal portion of the TFT substrate used in the liquid crystal display device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the lines BB, CC, and CC, illustrating a manufacturing process of a TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention. The second embodiment is an example of a liquid crystal display device having an inverted stagger channel etch TFT substrate manufactured using four masks.
図４及び図５（ｄ）に示したＴＦＴ基板は、透明絶縁性基板３１上にゲート電極２１と、ゲート電極２１に接続する走査線１１と、前段の走査線を共有する蓄積容量電極２５と、遮光層２６と、走査線端子１４の下層金属膜３２とが形成されており、ゲート電極２１上にはゲート絶縁膜３３が設けられており、ゲート絶縁膜３３上にゲート電極２１と対向して半導体層２２が設けられ、半導体層２２上にソース電極２３及びドレイン電極２４が分離されて形成されている。第１の実施形態と異なるのは、ソース電極２３及びドレイン電極２４が半導体層２２上に形成され、それぞれの端面が一致していることである。また、ソース電極２３と、ドレイン電極２４と、ゲート絶縁膜３３上に設けられたドレイン電極２４に接続する信号線１２と、信号線端子部の金属膜３４の上にはパッシベーション膜３５が設けられており、パッシベーション膜３５の一部に画素部コンタクトホー
ル３６と端子部コンタクトホール３７が設けられている。このコンタクトホール３６、３７を介して、ソース電極２３に接続する画素電極２７と端子部の下層金属膜３２、３４に接続する接続電極３８が設けられている。ここで、蓄積容量電極２５と画素電極２７との間で保持容量が形成されている。
The TFT substrate shown in FIGS. 4 and 5D includes a
また、図５（ｄ）に示すように、本発明の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板においては、ゲート電極２１、走査線１１（図示せず）が下層からＡｌ−Ｎｄ合金層２１１と高融点金属層２１２との積層構造からなっている。また、ソース電極２３及びドレイン電極２４、信号線１２は、下層から高融点金属層２３１とＡｌ−Ｎｄ合金層２３２と高融点金属層２３３との積層構造からなっている。第２の実施形態の構成について、他の点は第１の実施形態において説明したのと同様である。
Further, as shown in FIG. 5D, in the TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention, the
次に、本発明の液晶表示装置の第３の実施形態の構成について説明する。
図７は、本発明の第３の実施形態の液晶表示装置に使用するＴＦＴ基板の１画素部及び走査線端子部、信号線端子部の平面図であり、図８は図７のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線及びＣ−Ｃ線に沿って切って図示した断面図であり、本発明の液晶表示装置において用いられるＴＦＴ基板の製造工程を図示したものである。なお、第２の実施形態は５枚のマスクを用いて製造される逆スタガチャネル保護型ＴＦＴ基板を有する液晶表示装置の例である。
Next, the configuration of the third embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described.
FIG. 7 is a plan view of one pixel portion, a scanning line terminal portion, and a signal line terminal portion of a TFT substrate used in the liquid crystal display device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an AA view of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the lines BB, CC, and CC, illustrating a manufacturing process of a TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention. The second embodiment is an example of a liquid crystal display device having an inverted stagger channel protection type TFT substrate manufactured using five masks.
図７及び図８（ｅ）に示したＴＦＴ基板は、透明絶縁性基板３１上にゲート電極２１と、ゲート電極２１に接続する走査線１１と、前段の走査線を共有する蓄積容量電極２５と、遮光層２６と、走査線端子１４の下層金属膜３２とが形成されており、ゲート電極２１上にはゲート絶縁膜３３が設けられており、ゲート絶縁膜３３上にゲート電極２１と対向して半導体層２２とチャネル保護膜７１が設けられ、この上にソース電極２３及びドレイン電極２４が分離されて形成されている。チャネル保護膜が形成されていることが第２の実施形態と異なる。また、ソース電極２３と、ドレイン電極２４と、ゲート絶縁膜３３上に設けられたドレイン電極２４に接続する信号線１２と、信号線端子１５部の下層金属膜３４の上にはパッシベーション膜３５が設けられており、パッシベーション膜３５の一部に画素部コンタクトホール３６と端子部コンタクトホール３７が設けられている。このコンタクトホール３６、３７を介して、ソース電極２３に接続する画素電極２７と端子部の下層金属膜３２、３４に接続する接続電極３８が設けられている。ここで、蓄積容量電極２５と画素電極２７との間で保持容量が形成されている。
The TFT substrate shown in FIGS. 7 and 8E has a
また、図８（ｅ）に示すように、本発明の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板においては、ゲート電極２１、走査線１１（図示せず）が下層からＡｌ−Ｎｄ合金層２１１と高融点金属層２１２との積層構造からなっている。また、ソース電極２３及びドレイン電極２４、信号線１２は、下層から高融点金属層２３１とＡｌ−Ｎｄ合金層２３２と高融点金属層２３３との積層構造からなっている。第３の実施形態の構成について、他の点は第１の実施形態において説明したのと同様である。
Further, as shown in FIG. 8E, in the TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention, the
次に、本発明の液晶表示装置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、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板の製造方法は、（１）透明絶縁性基板上にゲート電極及び走査線を形成する工程、（２）ゲート絶縁膜、半導体層を形成する工程、（３）ソース、ドレイン電極及び信線を形成する工程、（４）パッシベーション膜、コンタクトホールを形成する工程、（５）画素電極を形成する工程を有し、前記ゲート電極及び走査線をＡｌ−Ｎｄ合金層と高融点金属層との積層構造に形成し、前記ソース、ドレイン電極及び信号線を高融点金属層とＡｌ−Ｎｄ合金層と高融点金属層との３層構造に形成することを特徴とする。
Next, the manufacturing method of the liquid crystal display device of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings.
First, a manufacturing method of a TFT substrate used in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention includes (1) a step of forming a gate electrode and a scanning line on a transparent insulating substrate, (2) a gate insulating film, A step of forming a semiconductor layer, (3) a step of forming a source / drain electrode and a wire, (4) a step of forming a passivation film and a contact hole, and (5) a step of forming a pixel electrode, The electrodes and scanning lines are formed in a laminated structure of an Al—Nd alloy layer and a refractory metal layer, and the source, drain electrodes and signal lines are formed of a refractory metal layer, an Al—Nd alloy layer, and a refractory metal layer. It is formed in a layer structure.
本発明の液晶表示装置において用いられるＴＦＴ基板の製造方法の第１の実施例は、図３に示すように、まず、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスからなる透明絶縁性基板３１上に、スパッタにより厚さ約２００ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層２１１と厚さ約１００ｎｍの高融点金属層２１２を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、ゲート電極２１、走査線（図示せず）、蓄積容量電極（図示せず）、遮光層（図示せず）、走査線端子部の下層金属膜３２を形成する（図３（ａ））。ここで、高融点金属は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂの何れか及びこれらの何れかの合金からなる群と、Ｍｏ、Ｗ、ＴｉＮの何れか及びこれらの何れかの合金からなる群から選択される。前者の群から選択する場合は、Ａｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量は０．０１〜１質量％に調整し、後者の群から選択する場合は、Ａｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量は０．５〜１質量％に調整する。エッチングの方法については後述する。
As shown in FIG. 3, a first embodiment of a manufacturing method of a TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention is as follows. First, on a transparent insulating
次に、プラズマＣＶＤにより厚さ約４００ｎｍのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁膜３３と厚さ約２００ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層２２１と厚さ約３０ｎｍのリンをドープしたＮ型アモルファスシリコン（ｎ+ａ−Ｓｉ）層２２２とを順次成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、半導体層２２を形成する（図３（ｂ））。
Next, a
次に、スパッタにより厚さ約５０ｎｍの高融点金属層２３１と厚さ２００ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層２３２と厚さ約１００ｎｍの高融点金属層２３３を順次成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、ソース電極２３、ドレイン電極２４、信号線１２、信号線端子部の下層金属膜３４を形成する（図３（ｃ））。ここで、高融点金属とＡｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量については、前述した通りである。次に、ソース電極２３とドレイン電極２４との間のｎ+ａ−Ｓｉ層２２２をエッチングして除去する。このエッチングは、ソース、ドレイン電極形成時のフォトレジストをマスクにして行ってもよいし、フォトレジストを剥離した後、ソース、ドレイン電極をマスクにして行ってもよい。エッチングの方法は、例えば、６フッ化硫黄（ＳＦ6）と塩素（Ｃｌ2）と水素（Ｈ2）との混合ガスによるエッチングや３フッ化メタン（ＣＨＦ3）と酸素（Ｏ2）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスとＳＦ6とＨｅの混合ガスによる２ステップエッチング等、フッ素系ガス又はフッ素系ガスと塩酸（ＨＣｌ）を除く塩素系ガスにより行われる。エッチングはプラズマエッチ（ＰＥモード）でもリアクタィブイオンエッチ（ＲＩＥモード）でもどちらで行ってもよい。ＨＣｌを用いないことにより、Ａｌ−Ｎｄ合金のコロージョンを防止することができることがわかった。走査線と信号線のエッチング方法については後述する。
Next, a
次に、プラズマＣＶＤにより厚さ約２００ｎｍのシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜３５を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、画素部コンタクトホール３６及び端子部コンタクトホール３７を開口する（図３（ｄ））。
Next, a
次に、スパッタにより厚さ約５０ｎｍのＩＴＯまたはインジウム亜鉛酸化膜（ＩＺＯ）からなる透明導電膜を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、画素電極２７及び端子部の接続電極３８を形成する（図３（ｅ））。透明導電膜のエッチングはシュウ酸を用いて行う。これにより、パッシベーション膜の欠陥部や下地段差部での被覆不良部からエッチング液がしみ込んで、ソース、ドレイン電極や信号線のＡｌ−Ｎｄ合金層を侵すことがなく、断線不良を低減できる。また、透明導電膜がＩＴＯである場合、成膜は次のように行う。一端真空に引いたスパッタ装置の成膜チャンバーにアルゴン（Ａｒ）と酸素と同時に、水をその分圧が２×１０-3ｐａ〜５×１０-2ｐａになるように導入し、ＤＣマグネトロンスパッタによりＩＴＯを成膜する。このとき基板加熱は行わず、常温で成膜
する。これにより、シュウ酸でのエッチングが可能になり、かつ透明導電膜と下層金属膜とのコンタクト抵抗の増大を抑制することができる。この点については後述する。
最後に、約２７０℃の温度でアニールし、ＴＦＴ基板を完成する。
Next, a transparent conductive film made of ITO or indium zinc oxide film (IZO) having a thickness of about 50 nm is formed by sputtering, and the
Finally, annealing is performed at a temperature of about 270 ° C. to complete the TFT substrate.
以下、走査線と信号線のエッチング方法について詳細に説明する。
先ず、高融点金属としてＣｒ又はＣｒを主体とする合金を用いた場合について説明する。図９及び図１０は、高融点金属としてＣｒ又はＣｒを主体とする合金を用いた場合のエッチング処理の工程を示す図であり、図９は走査線を、図１０は信号線を形成する工程を示す図である。
Hereinafter, a method for etching the scanning lines and the signal lines will be described in detail.
First, the case where Cr or an alloy mainly composed of Cr is used as the refractory metal will be described. FIG. 9 and FIG. 10 are diagrams showing the etching process when Cr or an alloy mainly composed of Cr is used as the refractory metal. FIG. 9 shows the scanning line and FIG. 10 shows the signal line. FIG.
まず、走査線の形成方法について図９を参照して説明する。透明絶縁性基板３１上に積層されたＡｌ−Ｎｄ合金層９１（Ｎｄ含有量０．０１％〜１質量％）及び高融点金属層（Ｃｒ層）９２上に、フォトレジスト９３を塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト９３を所定のパターンにパターニングし（図９（ａ））、このフォトレジスト９３をマスクとしてＣｒ層９２をウェットエッチングする（図９（ｂ））。エッチング液には、例えば、硝酸セリウム第２アンモニウムと硝酸の混酸を用い、常温で行う。ウェットエッチングの方法としては特に制限はなく、シャワー処理あるいはディップ処理により実施することができる。次いで、Ａｌ−Ｎｄ合金層９１をドライエッチングする（図９（ｃ））。エッチングガスとしては、塩素（Ｃｌ2）と３塩化ホウ素（ＢＣｌ3）を用い、例えば、圧力１．３ｐａ、Ｃｌ2流量６０ｓｃｃｍ、ＢＣｌ3流量２０ｓｃｃｍ、電極間距離１５０ｍｍの条件で、ＲＩＥを行う。最後に、フォトレジスト９３を剥離除去し、走査線９４（１１）を形成した（図９（ｄ））。
First, a method for forming a scanning line will be described with reference to FIG. A
次に、信号線の形成方法について図１０を参照して説明する。ゲート絶縁膜３３上に積層された高融点金属層（Ｃｒ層）１０１、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２及び高融点金属層（Ｃｒ層）１０３上に、フォトレジスト１０４を塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト１０４を所定のパターンにパターニングし（図１０（ａ））、このフォトレジスト１０４をマスクとしてＣｒ層１０３をウェットエッチングする（図１０（ｂ））。ここで、フォトレジスト１０４の形状は、膜厚や現像後のベーク時間を調整し、テーパー角を３０゜〜５５゜にする（後述する）。ウェットエッチングの方法は前述と同じである。次いで、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２をウェットエッチングする（図１０（ｃ））。エッチング液には、例えば、燐酸、硝酸、酢酸の混酸を用い、４０℃〜５０℃の温度で行う。ウェットエッチ
ングの方法としては特に制限はなく、シャワー処理あるいはディップ処理により実施することができる。次いで、Ｃｒ層１０１をドライエッチングする（図１０（ｄ））。エッチングガスとしては、Ｃｌ2とＯ2を用い、Ｏ2によりフォトレジストをアッシングして後退させながらＣｒ層１０３のひさし部及びＣｒ層１０１を同時にエッチングした。エッチングのモードはＰＥ、ＲＩＥのどちらであってもよい。フォトレジストのテーパー角を前述のように制御したことにより、Ｏ2によるフォトレジストの後退が容易に行われる。最後に、フォトレジスト１０４を剥離除去し、信号線１０５（１２）を形成した（図１０（ｅ））。
Next, a method for forming signal lines will be described with reference to FIG.
次に、高融点金属としてＭｏ又はＭｏを主体とする合金を用いた場合について説明する。図１１及び図１２は、高融点金属としてＭｏ又はＭｏを主体とする合金を用いた場合のエッチング処理の工程を示す図であり、図１１は走査線を、図１２は信号線を形成する工程を示す図である。 Next, the case where Mo or an alloy mainly composed of Mo is used as the refractory metal will be described. FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams showing an etching process when Mo or an alloy mainly composed of Mo is used as the refractory metal. FIG. 11 shows a scan line, and FIG. 12 shows a signal line. FIG.
まず、走査線の形成方法について図１１を参照して説明する。透明絶縁性基板３１上に積層されたＡｌ−Ｎｄ合金層９１及び高融点金属層（Ｍｏ層）９２上に、フォトレジスト９３を塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト９３を所定のパターンにパターニングし（図１１（ａ））、このフォトレジスト９３をマスクとしてＭｏ層９２及びＡｌ−Ｎｄ合金層９１をウェットエッチングする（図１１（ｂ））。エッチング液には、燐酸、硝酸、酢酸の混酸を用い、４０℃〜５０℃の温度で行う。燐酸、硝酸、酢酸の組成は、ＭｏのエッチングレートがＡｌ−Ｎｄ合金のエッチングレートより速くなるように調整する。例えば、質量％比で、それぞれ７２：４．４〜５．４：８又は７４：４．２〜５．２：６の組成が望ましい。ウェットエッチングの方法としては、シャワー処理、ディップ処理のどちらでも可能だが、シャワー処理もしくはパドル処理又はディップ処理とシャワー処理との組合せで行うことが望ましい。最後に、フォトレジスト９３を剥離除去し、走査線９４（１１）を形成した（図１１（ｃ））。
First, a method for forming a scanning line will be described with reference to FIG. A
次に、信号線の形成方法について図１２を参照して説明する。ゲート絶縁膜３３上に積層された高融点金属層（Ｍｏ層）１０１、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２及び高融点金属層（Ｍｏ層）１０３上に、フォトレジスト１０４を塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト１０４を所定のパターンにパターニングし（図１２（ａ））、このフォトレジスト１０４をマスクとしてＭｏ層１０３、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２及びＭｏ層１０１をウェットエッチングする（図１２（ｂ））。エッチング液には、燐酸、硝酸、酢酸の混酸を用い、４０℃〜５０℃の温度で行う。燐酸、硝酸、酢酸の組成は、質量％比で、それぞれ７２：４．４〜５．４：８又は７４：４．２〜５．２：６の組成のものを用いる必要がある。また、ウェットエッチングの方法としては、シャワー処理もしくはパドル処理又はディップ処理とシャワー処理との組合せで行うことが望ましい。走査線のような積層膜のエッチングはプロセスマージンが広いが、信号線のような３層の積層膜のエッチングは下層のＭｏ層１０１がサイドエッチングされやすく、Ｍｏ層１０１、１０３、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２の膜厚に応じて、エッチング条件を最適化する必要がある。最後に、フォトレジスト１０４を剥離除去し、信号線１０５（１２）を形成した（図１２（ｃ））。
Next, a method for forming signal lines will be described with reference to FIG. A
次に、高融点金属としてＭｏ又はＭｏを主体とする合金を用いた場合の他のエッチング態様について説明する。この態様は、信号線の形成方法に関するものである。図１３は、高融点金属としてＭｏ又はＭｏを主体とする合金を用いた場合のエッチング処理の工程を示す図であり、信号線を形成する工程を示す図である。 Next, another etching mode when Mo or an alloy mainly containing Mo is used as the refractory metal will be described. This aspect relates to a method for forming a signal line. FIG. 13 is a diagram showing an etching process when Mo or an alloy mainly composed of Mo is used as the refractory metal, and is a diagram showing a process of forming a signal line.
ゲート絶縁膜３３上に積層された高融点金属層（Ｍｏ層）１０１、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２（Ｎｄ含有量０．５〜１質量％）及び高融点金属層（Ｍｏ層）１０３上に、フォトレジスト１０４を塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト１０４を所定のパターンにパターニングし（図１３（ａ））、このフォトレジスト１０４をマスクとしてＭｏ層１０３及びＡｌ−Ｎｄ合金層１０２の途中までをウェットエッチングする。（図１３（ｂ））。エッチング液には、燐酸、硝酸、酢酸の混酸を用い、４０℃〜５０℃の温度で行う。燐酸、硝酸、酢酸の組成は、ＭｏのエッチングレートがＡｌ−Ｎｄ合金のエッチングレートより速くなるように調整する。例えば、質量％比で、それぞれ７２：４．４〜５．４：８又は７４：４．２〜５．２：６の組成が望ましい。ウェットエッチングの方法としては、シャワー処理、ディップ処理のどちらでも可能だが、シャワー処理もしくはパドル処理又はディップ処理とシャワー処理との組合せで行うことが望ましい。次いで、残っているＡｌ−Ｎｄ合金層１０２及びＭｏ層１０１をドライエッチングする（図１３（ｃ））。Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２のエッチングガスとしては、Ｃｌ2とＢＣｌ3を用い、前述した条件で、また、Ｍｏ層１０１のエッチングガスとしては、Ｃｌ2とＯ2を用い、２ステップでＲＩＥを行う。最後に、フォトレジスト１０４を剥離除去し、信号線１０５（１２）を形成した（図１３（ｄ））。
On the refractory metal layer (Mo layer) 101, the Al—Nd alloy layer 102 (Nd content 0.5 to 1 mass%) and the refractory metal layer (Mo layer) 103 laminated on the
次に、高融点金属としてＴｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗの何れか又はこれらの何れかを主体とする合金を用いた場合について説明する。図１４及び図１５は、高融点金属としてＴｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗの何れか又はこれらの何れかを主体とする合金を用いた場合のエッチング処理の工程を示す図であり、図１４は走査線を、図１５は信号線を形成する工程を示す図である。 Next, the case where Ti, TiN, Ta, Nb, W or an alloy mainly composed of any of these is used as the refractory metal will be described. FIG. 14 and FIG. 15 are diagrams showing an etching process in the case of using any one of Ti, TiN, Ta, Nb, and W or an alloy mainly composed of any of these as the refractory metal. FIG. 15 is a diagram illustrating a process of forming a scanning line, and FIG. 15 is a process of forming a signal line.
まず、走査線の形成方法について図１４を参照して説明する。透明絶縁性基板３１上に積層されたＡｌ−Ｎｄ合金層９１及び高融点金属層（Ｔｉ層又はＴｉＮ層、Ｔａ層、Ｎｂ層、Ｗ層）９２上に、フォトレジスト９３を塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト９３を所定のパターンにパターニングし（図１４（ａ））、このフォトレジスト９３をマスクとしてＴｉ層（又はＴｉＮ層、Ｔａ層、Ｎｂ層、Ｗ層）９２及びＡｌ−Ｎｄ合金層９１をドライエッチングする（図１４（ｂ））。ここで、Ａｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量は、高融点金属がＴｉ、Ｔａ、Ｎｂの場合、０．０１％〜１質量％であり、ＴｉＮ、Ｗの場合、０．５〜１質量％である。また、高融点金属がＴｉ（合金）、ＴｉＮ（合金）の場合、エッチングガスとしては、Ｃｌ2とＢＣｌ3を用い、例えば、前述した条件で、１ステップでＲＩＥを行う。また、高融点金属がＴａ（合金）、Ｎｂ（合金）、Ｗ（合金）の場合、高融点金属層９２のエッチングガスとしては、Ｃｌ2とＯ2又は４フッ化炭素（ＣＦ4）とＯ2を用い、また、Ａｌ−Ｎｄ合金層９１のエッチングガスとしては、Ｃｌ2とＢＣｌ3を用い、例えば、前述した条件で、２ステップでＲＩＥを行う。なお、高融点金属がＣｒ（合金）又はＭｏ（合金）の場合は、前述したウェットエッチングを含むエッチング方法以外に、ここで示したようなドライエッチングも可能である。この場合、Ｃｒ（合金）、Ｍｏ（合金）のエッチングガスはＣｌ2とＯ2を用い、ＲＩＥを行えばよい。最後に、フォトレジスト９３を剥離除去し、走査線９４（１１）を形成した（図１４（ｃ））。
First, a method for forming a scanning line will be described with reference to FIG. On the Al—
次に、信号線の形成方法について図１５を参照して説明する。ゲート絶縁膜３３上に積層された高融点金属層（Ｔｉ層又はＴｉＮ層、Ｔａ層、Ｎｂ層、Ｗ層）１０１、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２及び高融点金属層（Ｔｉ層又はＴｉＮ層、Ｔａ層、Ｎｂ層、Ｗ層）１０３上に、フォトレジスト１０４を塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト１０４を所定のパターンにパターニングし（図１５（ａ））、このフォトレジスト１０４をマスクとしてＴｉ層（又はＴｉＮ層、Ｔａ層、Ｎｂ層、Ｗ層）１０３、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２及びＴｉ層（又はＴｉＮ層、Ｔａ層、Ｎｂ層、Ｗ層）１０１をドライエッチングする（図１５（ｂ））。ここで、Ａｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量は、高融点金属がＴｉ、Ｔａ、Ｎｂの場合、０．０１％〜１質量％であり、ＴｉＮ、Ｗの場合、０．５〜１質量％である。また、
高融点金属がＴｉ（合金）、ＴｉＮ（合金）の場合、エッチングガスとしては、Ｃｌ2とＢＣｌ3を用い、例えば、前述した条件で、１ステップでＲＩＥを行う。また、高融点金属がＴａ（合金）、Ｎｂ（合金）、Ｗ（合金）の場合、高融点金属層１０３、１０１のエッチングガスとしては、Ｃｌ2とＯ2又はＣＦ4とＯ2を用い、また、Ａｌ−Ｎｄ合金層１０２のエッチングガスとしては、Ｃｌ2とＢＣｌ3を用い、例えば、前述した条件で、３ステップでＲＩＥを行う。尚、高融点金属がＣｒ（合金）又はＭｏ（合金）の場合は、前述したウェットエッチングを含むエッチング方法以外に、ここで示したようなドライエッチングも可能である。この場合、Ｃｒ（合金）、Ｍｏ（合金）のエッチングガスはＣｌ2とＯ2を用い、ＲＩＥを行えばよい。最後に、フォトレジスト１０４を剥離除去し、信号線１０５（１２）を形成した（図１５（ｃ））。
以上のようにエッチングを行うことにより、配線電極形状を順テーパーないしは階段形状に制御することができる。
Next, a method for forming signal lines will be described with reference to FIG. The refractory metal layer (Ti layer or TiN layer, Ta layer, Nb layer, W layer) 101, Al—
When the refractory metal is Ti (alloy) or TiN (alloy), Cl 2 and BCl 3 are used as the etching gas, and, for example, RIE is performed in one step under the conditions described above. Further, when the refractory metal is Ta (alloy), Nb (alloy), W (alloy), Cl 2 and O 2 or CF 4 and O 2 are used as the etching gas for the refractory metal layers 103 and 101, Further, as the etching gas for the Al—
By performing etching as described above, the wiring electrode shape can be controlled to a forward taper or a staircase shape.
次に、上記ＴＦＴ基板１０の上に、印刷により厚さ約５０ｎｍの配向膜３９を形成し、約２２０℃の温度で焼成し、配向処理を行う。一方、透明絶縁性基板４１上に、ＴＦＴ基板１０上の各画素領域に対応してカラーフィルタ４２と、ＴＦＴ部を含む画素領域の周辺部にブラックマトリクス４３とが形成され、その上にＩＴＯ等の透明導電膜からなる共通電極４４が形成された対向基板４０の上に、印刷により厚さ５０ｎｍの配向膜３９を形成し、約２２０℃の温度で焼成し、配向処理を行う。これらのＴＦＴ基板１０と対向基板４０とを、エポキシ系樹脂接着剤からなるシール４５及びプラスチック粒子等からなる面内スペーサー（図示せず）を介して、各々の膜面が対向するようにして所定間隔に重ね合わせる。その後、ＴＦＴ基板１０と対向基板４０との間に液晶４６を注入し、液晶４６を注入したシール４５の空間部（図示せず）をＵＶ硬化型アクリレート系樹脂からなる封孔材（図示せず）で密閉する。最後に、ＴＦＴ基板１０と対向基板４０の膜面とは反対側の面に、それぞれ偏向板４７を貼って、液晶表示パネルを完成する。（図３（ｆ））
Next, an alignment film 39 having a thickness of about 50 nm is formed on the
この後、図示してないが、走査線端子１４と信号線端子１５上に駆動回路に接続するテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）を圧接し、液晶表示装置を完成する。
Thereafter, although not shown, a tape carrier package (TCP) connected to the drive circuit is pressed onto the
前述の実施例では、５枚のマスクを用いてＴＦＴ基板を製造する場合について説明したが、本発明の液晶表示装置の製造方法は、４枚のマスクを用いてＴＦＴ基板を製造する場合にも適用可能である。
本発明の第２の実施形態の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板の製造方法は、（１）透明絶縁性基板上にゲート電極及び走査線を形成する工程、（２）ゲート絶縁膜、ソース、ドレイン電極及び信号線、半導体層を形成する工程、（３）パッシベーション膜、コンタクトホールを形成する工程、（４）画素電極を形成する工程を有し、前記ゲート電極及び走査線をＡｌ−Ｎｄ合金層と高融点金属層との積層構造に形成し、前記ソース、ドレイン電極及び信号線を高融点金属層とＡｌ−Ｎｄ合金層と高融点金属層との３層構造に形成することを特徴とする。
In the above-described embodiment, the case where a TFT substrate is manufactured using five masks has been described. However, the method for manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention also applies to a case where a TFT substrate is manufactured using four masks. Applicable.
The manufacturing method of the TFT substrate used in the liquid crystal display device of the second embodiment of the present invention includes (1) a step of forming a gate electrode and a scanning line on a transparent insulating substrate, (2) a gate insulating film, a source, A step of forming a drain electrode, a signal line, and a semiconductor layer, (3) a step of forming a passivation film and a contact hole, and (4) a step of forming a pixel electrode, and the gate electrode and the scanning line are made of an Al—Nd alloy. And a source layer, a drain electrode, and a signal line are formed in a three-layer structure including a refractory metal layer, an Al-Nd alloy layer, and a refractory metal layer. To do.
本発明の液晶表示装置において用いられるＴＦＴ基板の製造方法の第２の実施例は、図５に示すように、まず、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスからなる透明絶縁性基板３１上に、スパッタにより厚さ約２００ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層２１１と厚さ約１００ｎｍの高融点金属層２１２を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、ゲート電極２１、走査線（図示せず）、蓄積容量電極（図示せず）、遮光層（図示せず）、走査線端子部の下層金属膜３２を形成する（図５（ａ））。ここで、高融点金属の種類とＡｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量については、第１の実施例と全く同様である。エッチングの方法についても前述した通りである。
As shown in FIG. 5, in the second embodiment of the method for manufacturing a TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention, first, on a transparent insulating
次に、プラズマＣＶＤにより厚さ約４００ｎｍのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁膜３３と厚さ約２００ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層２２１と厚さ約３０ｎｍのリンをドープしたＮ型アモルファスシリコン（ｎ+ａ−Ｓｉ）層２２２とを順次成膜し、さらに、スパッタにより厚さ約５０ｎｍの高融点金属層２３１と厚さ２００ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層２３２と厚さ約１００ｎｍの高融点金属層２３３を順次成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、ソース電極２３、ドレイン電極２４、信号線１２、信号線端子部の下層金属膜３４と半導体層２２を形成する（図５（ｂ））。ここで、高融点金属とＡｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量については、前述した通りである。
Next, a
本実施例では、第１の実施例と異なり、ソース、ドレイン電極と半導体層の形成を１工程で行う。この方法を図６を用いて説明する。図６は、図５（ｂ）の工程を説明する断面図である。
ゲート絶縁膜３３、ａ−Ｓｉ層２２１及びｎ+ａ−Ｓｉ層２２２からなる３層膜上に積層された高融点金属層２３１、Ａｌ−Ｎｄ合金層２３２及び高融点金属層２３３上に、フォトレジストを塗布し、露光、現像を行い、フォトレジスト６１を所定のパターンで階段形状にパターニングする。このとき、露光はハーフトーンマスク又はグレートーンマスクを用い、フォトレジスト６１は、ソース、ドレイン電極となる部分でチャネル領域に面する領域上だけ厚く形成し、ソース、ドレイン電極となる部分でその他の領域、信号線及び信号線端子部の下層金属膜上には薄く形成する。（図６（ａ））。次に、このフォトレジスト６１をマスクとして高融点金属層２３１、Ａｌ−Ｎｄ合金層２３２及び高融点金属層２３３をエッチングする（図６（ｂ））。エッチングの方法については前述した通りである。次に、酸素プラズマ処理を行い、フォトレジスト６１を全体的にアッシングして、上記の薄い部分を除去する（図６（ｃ））。次に、Ｎメチル２ピロリドン（ＮＭＰ）のような有機溶剤の蒸気で残ったフォトレジスト６２をリフローした後、このフォトレジスト６３とソース、ドレイン電極、信号線及び信号線端子部の下層金属膜をマスクにして、ｎ+ａ−Ｓｉ層２２２及びａ−Ｓｉ層２２１をエッチングする（図６（ｄ））。エッチングの方法は、例えば、ＳＦ6とＨｅやＳＦ6とＣｌ2、Ｈ2の混合ガス等、フッ素系ガス又はフッ素系ガスと塩酸（ＨＣｌ）を除く塩素系ガスにより行われる。このエッチングはＲＩＥで行なわれる。最後にフォトレジスト６３を剥離除去した後、ソース電極２３とドレイン電極２４との間のｎ+ａ−Ｓｉ層２２２をエッチングして除去して、ソース電極２３、ドレイン電極２４、信号線１２及び信号線端子部の下層金属膜３４を形成する（図６（ｅ））。チャネル部分のｎ+ａ−Ｓｉ層のエッチングの方法については、第１の実施例と同様である。ｎ+ａ−Ｓｉ層及びａ−Ｓｉ層のエッチングにＨＣｌを用いないことにより、Ａｌ−Ｎｄ合金のコロージョンを防止することができる。
In this embodiment, unlike the first embodiment, the source and drain electrodes and the semiconductor layer are formed in one step. This method will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the process of FIG.
On the
次に、プラズマＣＶＤにより厚さ約２００ｎｍのシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜３５を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、画素部コンタクトホール３６及び端子部コンタクトホール３７を開口する（図５（ｃ））。
Next, a
次に、スパッタにより厚さ約５０ｎｍのＩＴＯまたはＩＺＯからなる透明導電膜を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、画素電極２７及び端子部の接続電極３８を形成する（図５（ｄ））。透明導電膜のエッチングについては、第１の実施例と同様である。また、透明導電膜がＩＴＯである場合の成膜の方法についても、第１の実施例と同様である。
最後に、約２７０℃の温度でアニールし、ＴＦＴ基板を完成する。
Next, a transparent conductive film made of ITO or IZO having a thickness of about 50 nm is formed by sputtering, and the
Finally, annealing is performed at a temperature of about 270 ° C. to complete the TFT substrate.
この後、第１の実施例と同様にして、液晶表示装置を完成する。 Thereafter, the liquid crystal display device is completed in the same manner as in the first embodiment.
前述の２つの実施例では、５枚又は４枚のマスクを用いた逆スタガチヤネルエッチ型ＴＦＴ基板を製造する場合について説明したが、本発明の液晶表示装置の製造方法は、逆スタガチヤネル保護型ＴＦＴ基板を製造する場合にも適用可能である。
本発明の第３の実施形態の液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板の製造方法は、（１）透明絶縁性基板上にゲート電極及び走査線を形成する工程、（２）ゲート絶縁膜、ａ−Ｓｉ層、チャネル保護膜を形成する工程、（３）ソース、ドレイン電極及び信号線、半導体層を形成する工程、（４）パッシベーション膜、コンタクトホールを形成する工程、（５）画素電極を形成する工程を有し、前記ゲート電極及び走査線をＡｌ−Ｎｄ合金層と高融点金属層との積層構造に形成し、前記ソース、ドレイン電極及び信号線を高融点金属層とＡｌ−Ｎｄ合金層と高融点金属層との３層構造に形成することを特徴とする。
In the above-described two embodiments, the case of manufacturing a reverse stagger channel etch type TFT substrate using five or four masks has been described. However, the manufacturing method of the liquid crystal display device of the present invention is a reverse stagger channel protection type TFT. The present invention can also be applied when manufacturing a substrate.
The manufacturing method of the TFT substrate used in the liquid crystal display device of the third embodiment of the present invention includes (1) a step of forming a gate electrode and a scanning line on a transparent insulating substrate, (2) a gate insulating film, a- A step of forming a Si layer and a channel protective film, (3) a step of forming source and drain electrodes and signal lines and a semiconductor layer, (4) a step of forming a passivation film and a contact hole, and (5) forming a pixel electrode. The gate electrode and the scanning line are formed in a laminated structure of an Al—Nd alloy layer and a refractory metal layer, and the source, drain electrode and signal line are formed of a refractory metal layer and an Al—Nd alloy layer. It is characterized by being formed in a three-layer structure with a refractory metal layer.
本発明の液晶表示装置において用いられるＴＦＴ基板の製造方法の第３の実施例は、図８に示すように、まず、厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスからなる透明絶縁性基板３１上に、スパッタにより厚さ約２００ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層２１１と厚さ約１００ｎｍの高融点金属層２１２を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、ゲート電極２１、走査線（図示せず）、蓄積容量電極（図示せず）、遮光層（図示せず）、走査線端子部の下層金属膜３２を形成する（図８（ａ））。ここで、高融点金属の種類とＡｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量については、第１の実施例と全く同様である。エッチングの方法についても前述した通りである。
As shown in FIG. 8, a third embodiment of a manufacturing method of a TFT substrate used in the liquid crystal display device of the present invention is as follows. First, on a transparent insulating
次に、プラズマＣＶＤにより厚さ約４００ｎｍのシリコン窒化膜からなるゲート絶縁膜３３と厚さ約８０ｎｍのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層２２１と厚さ約１００ｎｍのシリコン窒化膜とを順次成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、ゲート電極２１に対向して、チャネル保護膜７１を形成する。（図８（ｂ））
Next, a
次に、プラズマＣＶＤにより厚さ約３０ｎｍのリンをドープしたＮ型アモルファスシリコン（ｎ+ａ−Ｓｉ）層２２２と、さらに、スパッタにより厚さ約５０ｎｍの高融点金属層２３１と厚さ２００ｎｍのＡｌ−Ｎｄ合金層２３２と厚さ約１００ｎｍの高融点金属層２３３とを順次成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、ソース電極２３、ドレイン電極２４、信号線１２、信号線端子部の下層金属膜３４と半導体層２２を形成する（図８（ｃ））。ここで、高融点金属とＡｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量については、前述した通りである。また、半導体層２２のエッチングの方法は、第２の実施例と同様である。
Next, an N-type amorphous silicon (n + a-Si)
次に、プラズマＣＶＤにより厚さ約２００ｎｍのシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜３５を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、画素部コンタクトホール３６及び端子部コンタクトホール３７を開口する（図８（ｄ））。
Next, a
次に、スパッタにより厚さ約５０ｎｍのＩＴＯまたＩＺＯからなる透明導電膜を成膜し、フォトリソグラフィーとエッチングにより、画素電極２７及び端子部の接続電極３８を形成する（図８（ｅ））。透明導電膜のエッチングについては、第１の実施例と同様である。また、透明導電膜がＩＴＯである場合の成膜の方法についても、第１の実施例と同様である。
最後に、約２７０℃の温度でアニールし、ＴＦＴ基板を完成する。
Next, a transparent conductive film made of ITO or IZO having a thickness of about 50 nm is formed by sputtering, and the
Finally, annealing is performed at a temperature of about 270 ° C. to complete the TFT substrate.
この後、第１の実施例と同様にして、液晶表示装置を完成する。 Thereafter, the liquid crystal display device is completed in the same manner as in the first embodiment.
次に、本発明の根拠になるデータについて説明する。
図１６は、線幅６μｍ時のフォトレジストのテーパー角と現像後ベーク時間（温度１４５℃）との関係をグラフで示した一例である。フォトレジストの膜厚に応じ、現像後ベーク時間を約１２０秒以上にすれば、ほぼ一定のテーパー角が得られるようになり、膜厚が１．０μｍのときは約３３゜、膜厚が１．５μｍのときは約５３゜となる。テーパー角が小さいほど、ＣｒとＡｌ−Ｎｄ合金とＣｒの３層の積層膜のエッチング時に、図１０（ｃ）〜図１０（ｄ）の工程において、フォトレジストの後退が容易になり、エッチング形状の制御が容易になる。配線幅が狭くなるにつれ、フォトレジストのテーバー角が大きくなり、エッチング時にフォトレジストが後退しにくくなるため、エッチング形状の制御が困難になる。特に配線幅が６μｍより狭くなると、テーパー角を３０゜〜３５゜程度に制御する必要がある。このためフォトレジストの膜厚を１．０μｍ程度にする必要がある。例えば、配線幅が１６μｍでは、フォトレジストの膜厚を１．５μｍにしても、テーパー角は３５゜程度になり、エッチング形状の制御は容易である。従って、フォトレジストのテーパー角は３０゜〜５５゜が望ましく、さらに望ましくは、３０゜〜３５゜にするのがよい。
Next, data that is the basis of the present invention will be described.
FIG. 16 is an example of a graph showing the relationship between the taper angle of the photoresist when the line width is 6 μm and the post-development baking time (temperature 145 ° C.). If the baking time after development is set to about 120 seconds or more according to the film thickness of the photoresist, a substantially constant taper angle can be obtained. When the film thickness is 1.0 μm, the film thickness is about 33 ° and the film thickness is 1 When it is 5 μm, it is about 53 °. The smaller the taper angle, the easier the photoresist recedes in the steps of FIGS. 10 (c) to 10 (d) when etching the three-layered film of Cr, Al—Nd alloy and Cr, and the etching shape. It becomes easy to control. As the wiring width becomes narrower, the Taber angle of the photoresist increases and the photoresist is less likely to recede during etching, making it difficult to control the etching shape. In particular, when the wiring width is narrower than 6 μm, it is necessary to control the taper angle to about 30 ° to 35 °. For this reason, it is necessary to set the film thickness of the photoresist to about 1.0 μm. For example, when the wiring width is 16 μm, the taper angle is about 35 ° even if the photoresist film thickness is 1.5 μm, and the etching shape can be easily controlled. Accordingly, the taper angle of the photoresist is preferably 30 ° to 55 °, and more preferably 30 ° to 35 °.
図１７は、Ａｌ−Ｎｄ合金上に高融点金属を積層した場合のＮｄ含有量とヒロック、比抵抗、ドライエッチ残渣の関係を表で示したものである。図１７中、ヒロック及び残渣の発生についての評価は以下の通りである。
○：ヒロックは発生しない。
×：ヒロックが発生する。
また、エッチング時の残渣についての評価は以下の通りである。
○：残渣が発生しない。
△：残渣がわずかに発生する。
×：残渣が多く発生する。
FIG. 17 is a table showing the relationship between the Nd content, hillock, specific resistance, and dry etch residue when a refractory metal is stacked on an Al—Nd alloy. In FIG. 17, the evaluation of the generation of hillocks and residues is as follows.
○: Hillock does not occur.
X: Hillock occurs.
Moreover, the evaluation about the residue at the time of an etching is as follows.
○: No residue is generated.
Δ: A slight residue is generated.
X: A lot of residue is generated.
ここで、Ａｌ−Ｎｄ合金の膜厚は２５０ｎｍ、高融点金属の膜厚は１００ｎｍ、アニール温度は２７０℃３０分である。高融点金属がＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂの場合は、Ｎｄ含有量が０．０１質量％以上であれば、ヒロックは発生せず、また、高融点金属がＭｏ、Ｗ、ＴｉＮの場合は、Ｎｄ含有量が０．５質量％以上であれば、ヒロックは発生しないことがわかった。一方、ドライエッチング時の残渣は、前述したエッチング条件で、０．０１質量％〜０．１質量％の範囲では発生はないが、０．５質量％〜１．０質量％では残渣が僅かに発生した（問題とならないレベル）。しかし、２質量％では残渣が多く発生した。従って、高融点金属がＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂの場合は、Ａｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量は０．０１質量％〜１．０質量％が望ましく、さらに望ましくは、０．０１質量％〜０．１質量％であればよい。また、高融点金属がＭｏ、Ｗ、ＴｉＮの場合は、Ａｌ−Ｎｄ合金のＮｄ含有量は０．５質量％〜１．０質量％が望ましい。 Here, the film thickness of the Al—Nd alloy is 250 nm, the film thickness of the refractory metal is 100 nm, and the annealing temperature is 270 ° C. for 30 minutes. In the case where the refractory metal is Cr, Ti, Ta, Nb, if the Nd content is 0.01% by mass or more, hillock does not occur, and when the refractory metal is Mo, W, TiN, It was found that hillocks were not generated when the Nd content was 0.5 mass% or more. On the other hand, the residue during dry etching does not occur in the range of 0.01% by mass to 0.1% by mass under the above-described etching conditions, but the residue is slightly in the range of 0.5% by mass to 1.0% by mass. Occurs (a level that does not cause a problem). However, a large amount of residue was generated at 2% by mass. Therefore, when the refractory metal is Cr, Ti, Ta, or Nb, the Nd content of the Al—Nd alloy is desirably 0.01% by mass to 1.0% by mass, and more desirably 0.01% by mass to It may be 0.1% by mass. When the refractory metal is Mo, W, or TiN, the Nd content of the Al—Nd alloy is preferably 0.5% by mass to 1.0% by mass.
図１８は、ＭｏとＡｌ−Ｎｄ合金とＭｏの３層の積層膜のエッチング（図１２参照）において、燐酸と酢酸を質量％比で７２：８と７４：６に固定した場合に、硝酸の濃度を変化させたときのエッチング形状の良否を表で示したものである。
図１８中、エッチング形状についての評価は以下の通りである。
○：下層のＭｏにサイドエッチが入らない。
×：下層のＭｏにサイドエッチが入る。
燐酸：酢酸＝７２：８のときは、硝酸が４．４質量％〜５．４質量％の範囲で、また、燐酸：酢酸＝７４：６のときは、硝酸が４．２質量％〜５．２質量％の範囲で、安定的に下層のＭｏにサイドエッチが入らない良好なエッチング形状が得られた。ここで、燐酸と酢酸の濃度を固定したのは、ＭｏのエッチレートがＡｌ−Ｎｄ合金のエッチレートの約２倍程度になる組成を選択したからである。エッチング時にＭｏとＡｌ−Ｎｄ合金の間に電極電位差に起因する電池が働くため、ＭｏのエッチレートとＡｌ−Ｎｄ合金のエッチレートがほぼ等しい領域では、Ａｌ−Ｎｄ合金層が大きくサイドエッチされることを確認した。従って、上記のエッチレートの関係になる領域で、硝酸の濃度を混合上限値から少なくしていき、エッチング形状が良好になる組成を見出した。（硝酸濃度の混合上限値は燐酸：酢酸＝７２：８のとき５．５質量％、燐酸：酢酸＝７４：６のときは５．３質量％である。）
FIG. 18 shows a case where phosphoric acid and acetic acid are fixed at 72: 8 and 74: 6 in mass% ratio in etching of a multilayer film of Mo, Al—Nd alloy and Mo (see FIG. 12). The quality of the etching shape when the concentration is changed is shown in a table.
In FIG. 18, the evaluation of the etching shape is as follows.
○: Side etch does not enter the lower Mo layer.
X: Side etch enters Mo in the lower layer.
When phosphoric acid: acetic acid = 72: 8, nitric acid is in the range of 4.4 mass% to 5.4 mass%, and when phosphoric acid: acetic acid = 74: 6, nitric acid is 4.2 mass% to 5 mass%. In the range of .2% by mass, a good etching shape in which side etching does not enter the lower Mo layer stably was obtained. Here, the concentration of phosphoric acid and acetic acid was fixed because a composition was selected in which the Mo etch rate was about twice that of the Al—Nd alloy. Since a battery due to an electrode potential difference acts between Mo and Al—Nd alloy during etching, the Al—Nd alloy layer is largely side-etched in a region where the Mo etch rate and the Al—Nd alloy etch rate are substantially equal. It was confirmed. Therefore, the composition in which the etching shape is improved was found by decreasing the concentration of nitric acid from the upper limit of mixing in the region where the etching rate is related. (The upper limit of the nitric acid concentration is 5.5% by mass when phosphoric acid: acetic acid = 72: 8, and 5.3% by mass when phosphoric acid: acetic acid = 74: 6.)
図１９は、ＩＴＯスバッタ時のＨ2Ｏ分圧とＩＴＯと下層金属膜間のコンタクト抵抗、シュウ酸によるＩＴＯウェットエッチ時の残渣の関係を表で示したものである。ここでは、下層金属膜がＣｒの場合の値である。
図１９中、コンタクト抵抗についての評価は以下の通りである。
○：コンタクト抵抗値はＨ２Ｏを導入しない場合と同様である。
△：コンタクト抵抗値はＨ２Ｏを導入しない場合より少し高い。
×：コンタクト抵抗値はＨ２Ｏを導入しない場合より非常に高い。
エッチング時の残渣についての評価は図１７と同様である。
Ｈ2Ｏ分圧が２×１０-3ｐａ以下では、コンタクト抵抗値はＨ2Ｏを導入しない場合と同等であるが、Ｈ2Ｏ分圧が２×１０-3ｐａを超えると、徐々に上昇し、５×１０-2ｐａを超えると急激に上昇することを確認した。Ｈ2Ｏ分圧が７×１０-2ｐａでは、コンタクト抵抗値は２桁程度上昇する。一方、シュウ酸によるＩＴＯウェットエッチ時の残渣は、Ｈ2Ｏ分圧が２×１０-3ｐａ以上では問題ないが、Ｈ2Ｏ分圧が６×１０-4ｐａでは、残渣が発生することを確認した。従って、ＩＴＯスバッタ時のＨ2Ｏ分圧は、２×１０-3ｐａ〜５×１０-2ｐａの範囲内に制御することが望ましい。
FIG. 19 is a table showing the relationship between the H 2 O partial pressure during ITO sputtering, the contact resistance between ITO and the lower metal film, and the residue during ITO wet etching with oxalic acid. Here, it is a value when the lower layer metal film is Cr.
In FIG. 19, the evaluation of contact resistance is as follows.
◯: The contact resistance value is the same as when H 2 O is not introduced.
Δ: The contact resistance value is slightly higher than when H 2 O is not introduced.
X: The contact resistance value is much higher than when H 2 O is not introduced.
Evaluation of the residue at the time of etching is the same as FIG.
H 2 O partial pressure in 2 × 10 -3 pa or less, but the contact resistance is equivalent to that of not introducing the H 2 O, the H 2 O partial pressure exceeds the 2 × 10 -3 pa, gradually Ascending, it was confirmed that it rapidly increased when exceeding 5 × 10 −2 pa. When the H 2 O partial pressure is 7 × 10 −2 pa, the contact resistance value increases by about two digits. On the other hand, the residue of ITO wet etching with oxalic acid is not a problem when the H 2 O partial pressure is 2 × 10 −3 pa or more, but the residue is generated when the H 2 O partial pressure is 6 × 10 −4 pa. It was confirmed. Therefore, it is desirable to control the H 2 O partial pressure at the time of ITO sputtering within the range of 2 × 10 −3 pa to 5 × 10 −2 pa.
以上のように、画素電極がパッシベーション膜上にある逆スタガ構造のＴＦＴ基板において、走査線と信号線にＡｌ−Ｎｄ合金と高融点金属の積層膜を用い、高融点金属の種類に応じてＮｄ含有量を最適値に調整することにより、ヒロックを抑制することができると共に、前述したエッチング方法を採用することにより、配線形状を順テーパー形状又は階段形状に制御することができる。また、前述した透明導電膜の成膜及びエッチング方法、チャネル部のｎ+ａ−Ｓｉ及び半導体層のエッチング方法を採用することにより、信号線の断線やコロージョンを抑制することができる。 As described above, in a TFT substrate having an inverted stagger structure in which the pixel electrode is on the passivation film, a laminated film of an Al—Nd alloy and a refractory metal is used for the scanning line and the signal line, and Nd depending on the type of the refractory metal By adjusting the content to the optimum value, hillocks can be suppressed, and by adopting the etching method described above, the wiring shape can be controlled to a forward tapered shape or a stepped shape. Further, by employing the above-described transparent conductive film forming and etching method, channel portion n + a-Si and semiconductor layer etching method, signal line disconnection and corrosion can be suppressed.
尚、前述した実施例ではツイスティドネマティック（ＴＮ）型の液晶表示装置に適用した例を示したが、本発明はインプレインスイッチング（ＩＰＳ）型の液晶表示装置に適用できることは言うまでもない。ＩＰＳ型液晶表示装置では、通常画素電極は金属膜で形成されるが、実施例に示したようなＴＦＴ基板では、端子部の接続電極や、共通配線の結束、保護トランジスタ部のゲート層とドレイン層との層変換のためにパッシベーション膜上の透明導電膜を使用するため、製造工程フローとしては、ＴＮ型もＩＰＳ型も全く同じになるためである。また、ＩＰＳ型の液晶表示装置でも、開口率向上のため、パッシベーション膜上に透明導電膜で画素電極と共通電極を形成する技術があり、本発明は、このような液晶表示装置にも適用できることは明白である。
また、前述した実施例ではａ−ＳｉＴＦＴの例を示したが、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）ＴＦＴにも適用できることは言うまでもない。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a twisted nematic (TN) type liquid crystal display device has been described. However, it goes without saying that the present invention can be applied to an in-plane switching (IPS) type liquid crystal display device. In the IPS liquid crystal display device, the pixel electrode is usually formed of a metal film. However, in the TFT substrate as shown in the embodiment, the connection electrode of the terminal part, the bundling of the common wiring, the gate layer and the drain of the protection transistor part This is because the transparent conductive film on the passivation film is used for layer conversion with the layer, so that the manufacturing process flow is the same for both the TN type and the IPS type. Further, even in an IPS type liquid crystal display device, there is a technique of forming a pixel electrode and a common electrode with a transparent conductive film on a passivation film in order to improve an aperture ratio, and the present invention can be applied to such a liquid crystal display device. Is obvious.
Moreover, although the example of a-Si TFT was shown in the Example mentioned above, it cannot be overemphasized that it is applicable also to a polysilicon (p-Si) TFT.
以上詳述した通り、本発明によれば、ＴＦＴ基板の配線形状の制御が容易で、エッチング残渣やヒロックの発生を抑制でき、また、信号線の断線やコロージョンの発生を低減できる低抵抗配線及び短縮プロセスを用いたＴＦＴ基板を容易に製造することができると同時に、透明導電膜と下層の金属膜とのコンタクト抵抗の増大を抑制でき、製品の歩留、信頼性を向上することができる。 As described above in detail, according to the present invention, it is easy to control the wiring shape of the TFT substrate, the generation of etching residues and hillocks can be suppressed, and the low resistance wiring that can reduce the occurrence of signal line disconnection and corrosion, and A TFT substrate using a shortening process can be easily manufactured, and at the same time, an increase in contact resistance between the transparent conductive film and the lower metal film can be suppressed, and the yield and reliability of the product can be improved.
１０ ＴＦＴ基板
１１ 走査線
１２ 信号線
１３ ＴＦＴ
１４ 走査線端子
１５ 信号線端子
２１ ゲート電極
２２ 半導体層
２３ ソース電極
２４ ドレイン電極
２５ 蓄積容量電極
２６ 遮光層
２７ 画素電極
３１ 透明絶縁性基板
３２ 走査線端子部の下層金属膜
３３ ゲート絶縁膜
３４ 信号線端子部の下層金属膜
３５ パッシベーション膜
３６ 画素部コンタクトホール
３７ 端子部コンタクトホール
３８ 接続電極
２１１ アルミニウム−ネオジム層
２１２ 高融点金属層
２２１ アモルファスシリコン層
２２２ Ｎ型アモルファスシリコン層
２３１ 高融点金属層
２３２ アルミニウム−ネオジム層
２３３ 高融点金属層
３９ 配向膜
４０ 対向基板
４１ 透明絶縁性基板
４２ カラーフィルタ
４３ ブラックマトリクス
４４ 共通電極
４５ シール
４６ 液晶
４７ 偏向板
６１ フォトレジスト
６２ フォトレジスト
６３ フォトレジスト
７１ チャネル保護膜
９１ アルミニウム−ネオジム層
９２ 高融点金属層
９３ フォトレジスト
９４ 走査線
１０１ 高融点金属層
１０２ アルミニウム−ネオジム層
１０３ 高融点金属層
１０４ フォトレジスト
１０５ 信号線
10
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