CN101919043A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现以配置在薄膜晶体管基板上的栅极端子孔、数据端子孔及图像连接孔等为代表的接触孔的、低连接电阻化及高可靠性的结构。其中,具有接触孔,该接触孔包含:配置在绝缘基板上的下层金属膜(例如第一金属膜2)、配置在该下层金属膜上的具有开口部的绝缘膜(例如第一绝缘膜6及第二绝缘膜14)、以至少延伸覆盖在所述开口部露出的所述下层金属膜和所述开口部的绝缘膜边缘部的方式配置的将具有导电性的液体材料固化而成的层间连接层(22)、以越过所述层间连接层的被覆边界区域与所述绝缘膜相接的方式配置在该层间连接层上的上层金属膜(例如端子保护图案21)。在所述开口部露出的所述下层金属膜的膜厚比未在所述开口部露出的部分的所述下层金属膜的膜厚薄。

Description

显示装置
技术领域
(有关申请的记载)
本申请主张在以前的日本专利申请2008-010927号(2008年1月21日申请)的优先权,所述在先申请的所有记载内容,当作以引用的形式归入本说明书中并记载的内容。
本发明涉及显示装置,特别是涉及在上层金属膜和下层金属膜之间夹着具有开口部的绝缘膜的、上层金属膜和下层金属膜电连接的结构。
背景技术
近年来,显示装置根据市场的需求正在向高精细化、大画面化的方向进展。为了实现所述需求,有必要克服因与驱动显示像素的薄膜晶体管(Thin Film Transistor,以下叫做“TFT”)连接的配线例如栅极配线及数据配线等发生低电阻化、配线延迟等造成的向TFT的写入不足的课题等。
目前,所述课题是通过使用铝(Al)及其合金、例如铝和钕(合金(Al-Nd合金)来解决,正在向市场供给使用所述Al-Nd合金的显示装置。
但是,Al-Nd合金有如下问题,即,在TFT的制造工序中,在其表面形成电阻值高的氧化膜。
因此,将Al-Nd合金与例如以铟锡氧化膜(以下述为ITO:Indium Tin Oxide)为代表的构成像素电极的膜直接连接来构成显示装置时,不能满足设备中所要求的连接电阻值。
作为有关所述连接电阻值的所述课题的对策,有以下技术方案:在Al-Nd合金膜表面层叠配置由钼(Mo)、钛(Ti)、铬(Cr)或由这些的合金来构成的覆盖(cover)膜(这样的金属与Al-Nd那样的Al合金系金属相比较,通常熔点较高,因此,有时也称为高熔点金属膜。),与像素电极等的上层金属膜相连接而形成接触孔(contact hole)。
该覆盖膜除电连接性以外,还增加耐酸性、耐碱性等优异性质而被选定。例如,在制造显示装置时,相对工序中所使用的气体及药品等的耐腐蚀性优异,显示装置完成后,具有对使用环境下的大气中的湿度及气体等的耐腐蚀性。
覆盖膜要求耐酸性、耐碱性的理由是由于,所述Al-Nd合金是以Al为主成分的金属,具有容易溶解在显示装置的制造工序中所使用的洗涤液、蚀刻液、显影液、剥离液等酸性、碱性液中的两性金属的性质。另外还因为,在显示装置的使用环境中,例如除大气中的水分以外,在大气中所含的气体例如硫磺及氯气等中容易溶解。
此外,作为配置、选定覆盖膜的目的之一,还有可以对低熔点金属的Al-Nd合金膜的主成分的Al由于在工序中被加热,结晶粒发生异常成长的情况(小凸起,hillock)进行抑制的原因。需要说明的是,Al中所含有的Nd是为抑制Al的小凸起而添加的成分,但由于合金的主成分是Al,因此,实现完全地抑制并不容易。
于是,只要在接触孔上配置上述覆盖膜,就可以取得与像素电极的电连接,确保耐腐蚀性、抑制小凸起,因此,具有能够容易地制造显示装置的优点。但是,覆盖膜具有比Al-Nd膜那样的Al合金膜的配线电阻高这一缺点。
在此,覆盖膜的作用是实现与像素电极等的连接、赋予耐药剂性及小凸起抑制性。因此,只要能够解决上述课题,从装置的结构方面考虑,覆盖膜并非必不可少的。
在这种背景之下,近年来已提出除去覆盖膜,对部件进货价格、生产成品率、生产编排(日文原文:生産タツト)及生产节拍等生产方面有利的、可与ITO直接电连接的新的材料系。
此外,如果用这种金属构成显示装置,就可以使栅极配线或数据配线等的膜厚变薄,其结果是,产生也能够容易地确保位于上层的绝缘膜的覆盖性的优点。
下面,对不需要覆盖膜的材料系进行说明。
专利文献1中公开了一种能够与未配置覆盖膜的像素电极直接进行电连接的使用Al合金的液晶显示装置。Al合金的成分为金(Au)、锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等。此外,专利文献1的图2中公开了一种通道保护逆交错(stagger)型TFT,专利文献1的图1中公开了其液晶显示装置。
专利文献2中公开了一种和专利文献1一样,未配置覆盖膜且能够与透明电极直接进行电连接的溅射靶材料。该靶材的成分是以Al为母体、包含选自Ni、钴(Co)、铁(Fe)中的至少一种和碳(C)的合金。
专利文献3中公开了一种同样未配置覆盖膜且能够与透明电极层或半导体层直接进行电连接的显示设备的元件结构。所公开的合金成分为铝镍(Al-Ni)系合金,是一种测试图案,其元件结构为,对所述Al-Ni系合金进行图案化,在其上配置绝缘膜,在绝缘膜上设置开口部,在其上使图案化后的ITO膜十字交差。
专利文献4是有关未配置覆盖膜且能够与透明电极层或半导体层直接进行电连接的溅射靶的技术。专利文献4中所公开的溅射靶是Al-Ni-稀土类元素合金。
在非专利文献1中公开了一种液晶显示装置等的TFT中可使用的,且能够与ITO及IZO(铟锌氧化物)直接进行电连接的溅射靶。所公开的靶为Al-Ni-La合金系。
非专利文献2中公开了一种能够与ITO直接电连接的Al合金靶ACX。
接着,参照图8(A)至(D)~图10(A)至(D),对在公知的TFT基板的制造方法中,使用未配置上述已说明的覆盖膜且能够与透明电极膜直接电连接的金属膜(相当专利文献1至4、非专利文献1至2。)来制造液晶显示装置的情况进行说明。
图8(A)、图9(A)、图10(A)都表示配置了TFT的基板(以下、TFT基板)的显示部、栅极端子部及数据端子部的平面,图8(B)至(D)、图9(B)至(D)、图10(B)至(D),是作为示意图分别表示图8(A)、图9(A)、图10(A)的沿着I-I′线的栅极端子部的剖面、沿着II-II′线的像素部的剖面、沿着III-III′线的数据端子部的剖面的图。图8(A)至(D)~图10(A)至(D)中,1为透明基板、2为第一金属膜、3为栅电极、4为栅极端子、5为栅极配线、6为第一绝缘膜、8为接触膜、9为第二金属膜、10为数据配线、11为源电极、12为漏电极、13为数据端子、14为第二绝缘膜、15为栅极端子孔、16为像素连接孔、17为数据端子孔、20为像素电极、21为端子保护图案、50为岛图案。
第一,在透明基板1上成膜作为第一金属膜2的、专利文献1至4及非专利文献1至2中所公开的合金(下面,为了容易说明,总称为“Al-Ni系”进行记载。)。然后,通过光刻法(photo lithography)形成光致抗蚀图案,对第一金属膜2进行蚀刻,将光致抗蚀剂剥离,对栅电极3、栅极端子4、栅极配线5进行图案化。
在此,如果在第一金属膜2中使用不配置覆盖膜就不能与透明电极进行电连接的Al-Nd膜等的情况下,在所述金属上成膜Ti或Mo等的覆盖膜后,实施光刻、蚀刻、剥离,进行图案化,但在本公知例中,由于第一金属膜2和透明电极能够直接进行电连接,因此未设置覆盖膜。
第二,以用所述第一金属膜2覆盖所形成的图案的方式,在基板整个面上成膜由氮化硅膜(SiNx)构成的第一绝缘膜6、由非晶硅膜构成的半导体膜7(a-Si)、掺杂了磷的接触膜8(n+-a-Si),其后,通过光刻形成光致抗蚀图案,对接触膜8、半导体膜7进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,形成岛状图案(以下、为岛图案50)。该岛图案50夹着第一绝缘膜6在栅电极3的上方形成。
第三,在基板整个面成膜作为第二金属膜9的专利文献1至4及非专利文献1至2中公开的Al-Ni系的合金。然后通过光刻法形成光致抗蚀图案,对第二金属膜9进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,对数据配线10、源电极11、漏电极12、数据端子13进行图案化。
在此,如果在第二金属膜9中使用不配置覆盖膜,就不能与透明电极电连接的Al-Nd膜等的情况下,在所述金属上成膜Ti或Mo等的覆盖膜后,实施光刻、蚀刻、抗蚀剂剥离而进行图案化,但在本公知例中,由于第二金属膜9和透明电极能够直接地电连接,因此未配置覆盖膜。
第四,在剥离第二金属膜9的光致抗蚀图案前、或剥离后,除去在数据配线10、源电极11上没有被覆的接触膜8,使半导体膜7露出,形成通道。另外,有时根据需要还将半导体膜的一部分除去。
其后,不除去抗蚀剂而进行通道形成时,将抗蚀剂剥离(以上、图8)。
第五,以覆盖由第二金属膜9形成的图案、露出半导体膜7的岛图案、第一绝缘膜6等从基板露出的部件的方式,成膜由氮化硅膜构成的第二绝缘膜14。然后通过光刻法形成光致抗蚀图案,对第二绝缘膜14进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,对栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17等进行图案化而设置开口部(图9)。
第六,以覆盖第二绝缘膜14、栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17的方式,在基板上成膜由ITO构成的透明导电膜。然后,通过光刻法形成光致抗蚀图案,对透明导电膜进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,以覆盖栅极端子孔15、数据端子孔17的方式形成端子保护图案21,以覆盖像素连接孔16的方式形成像素电极20,完成TFT基板(图10)。
接着,利用图12对专利文献5进行说明。图12(A)是平面图,图12(B)是表示沿着图12(A)的A-A′线的剖面的图。图12中,201为绝缘膜、202为上层导电膜、203为下层导电膜、204为连接孔、205为内侧区域、206为外侧区域、207为导电部(介于中间的导电部)、208为层间连接材料、209为层间连接材料滴下位置。
本公知例是夹着绝缘膜201的上层导电膜202和下层导电膜203的连接方法,可适用于液晶显示装置。
上层导电膜202为由ITO构成的像素电极,下层导电膜203为由Ti构成的漏电极,绝缘膜201为氮化硅膜,层间连接材料208连接漏电极和像素电极。
本公知例中,基板上顺次具备下层导电膜203、绝缘膜201、上层导电膜202,上层导电膜202至少隔着一个导电部(介于中间的导电部207)与被连接孔204隔开的内侧区域205和外侧区域206连接,在这种结构中,例如用喷墨等手法将具有导电性的液体材料(以下为层间连接材料208)滴在上层导电膜202上的要求的位置(层间连接材料滴下位置209)并使其流动以覆盖连接孔204倾斜部及下层导电膜203,确保上层导电膜202和下层导电膜203的电连接。
专利文献5的目的是为了减少制造TFT基板时的光掩模使用枚数,提高生产性,通过喷墨涂布层间绝缘配线,由此,不增加图案化等工序,可消除液滴的落点误差,将夹着绝缘膜201的上层导电膜202和下层导电膜203进行连接(段落0003、0008)。
专利文献6中,公开了一种制造方法,其包括:在半导体基板上形成绝缘膜的工序;在所述绝缘膜上形成开口部的工序;遍及包括在所述开口部内的底部产生的横沟的所述开口部内整个面,包覆含有导电性物质的溶液的工序;使遍及所述开口部内所包覆的含有所述导电性物质的溶液干燥而形成导电性膜的工序;在所述导电性膜的上面形成阻障金属的工序。另外,专利文献7中公开有一种方法,其为隔着绝缘层层叠第一导电层和第二导电层,经由绝缘层上形成的贯通孔连接第一导电层和第二导电层而成的多层配线的形成方法,其包括:在基板上形成第一导电层的工序;在第一导电层上的贯通孔的形成区域形成从该第一导电层侧向上层扩展的形状的掩模的工序;除去形成的掩模在第一导电层上形成绝缘层的工序;将掩模除去并在绝缘层上形成贯通孔的工序;在该贯通孔内形成导电部件,以与该导电部件连接的方式形成第二导电层的工序。
专利文献1:日本特开2004-214606号公报
专利文献2:日本特开2005-54273号公报
专利文献3:日本特开2006-330662号公报
专利文献4:日本特开2006-225687号公报
专利文献5:日本特开2007-47602号公报
专利文献6:日本特开平5-343536号公报
专利文献7:日本特开2005-32759号公报
非专利文献1:半导体产业报(2006.8.3010版)
非专利文献2:三井金属矿业株式会社首页-->电子材料规划->薄膜材料规划部首页-->开发·新产品信息-->ACX(http://www.mitsui-kinzoku.co.jp/project/hakumaku/03/index.html)
以上的专利文献及非专利文献的各公开事项,是在本说明书中以引用的形式归入并记载的内容。下面,对本发明的关联技术加以分析。
专利文献1至4及非专利文献1至2中,公开了能够与透明电极层及半导体层直接连接的Al合金系材料。
但是,专利文献1至4及非专利文献1至2中,对起因于所述Al合金材料的、有关接触孔形成的技术课题没有记载或提议。
在专利文献5中,公开了用液体状的层间连接材料,确保将液晶表示像素部的接触孔电连接的技术。
但是,在专利文献5中,对栅极端子孔部及数据端子孔部的电连接没有载明。
在此,阐述在栅极端子孔部及数据端子孔部中应用专利文献5中公开的技术时的课题。
在显示装置中,在所述栅极端子孔部及数据端子孔部,TCP(Tape Carrier Package)的凸块(日文原文:バンプ)(端子)夹着ACF(Anisotropic Conductive Film)而对向。而且众所公知,该ACF具有透湿性,大气中的水分容易通过。
因此,如专利文献5所述,层间连接材料和像素电极都在最表面露出,成为相互接触的结构时,在其接触边界就会形成局部电池,由此,层间连接材料和像素电极的任何金属容易被腐蚀。专利文献5中,在说明书段落[0030]中,提示了分类为活性的金属的“含有Ag的分散液”,作为层间连接材料。
以上,在专利文献5中,从说明书本文中不能确认有关栅极端子孔及数据端子孔的具体的记载,并且也难以确认有关金属腐蚀的技术课题的启示。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而开发的,其主要目的在于,提供一种显示装置,涉及以栅极端子孔、数据端子孔及像素连接孔等为代表的接触孔的上层金属膜和下层金属膜的电连接,具备能够实现其连接电阻的低电阻化及高可靠性的接触孔结构。
另外,本发明提供一种显示装置,通过采用达到上述目的的所述接触孔结构及其制造方法,例如不必配置覆盖膜,就能够与透明电极层及半导体层直接进行电连接,且可利用耐腐蚀性差的Al合金系材料等的金属膜。
为了实现上述目的,根据本发明提供一种显示装置,其具有接触孔,该接触孔包含配置在基板上的下层金属膜、配置在所述下层金属膜上的具有开口部的绝缘膜、层间连接层、上层金属膜,所述层间连接层由具有导电性的液体材料固化而成,所述液体材料以延伸覆盖至少在所述开口部露出的所述下层金属膜和所述开口部的绝缘膜边缘部的方式配置,所述上层金属膜以越过所述层间连接层的被覆边界区域与所述绝缘膜相接的方式配置在所述层间连接层上,在所述开口部露出的所述下层金属膜的膜厚比不在所述开口部露出的部分的膜厚薄。根据本发明,提供一种显示装置,当制造所述显示装置时,通过喷墨法、胶版印刷法等将上述具有导电性的液体材料配置在所要求的任意位置。
根据本发明,涉及以栅极端子孔、数据端子孔及像素连接孔等为代表的接触孔的上层金属膜和下层金属膜的电连接,可以实现其连接电阻的低电阻化及高可靠性。另外,根据本发明,通过采用所述接触孔结构,可以提供一种例如不必配置覆盖膜就能够与透明电极层及半导体层直接进行电连接的、使用以Al合金系材料为代表的耐腐蚀性差的金属膜的显示装置。
附图说明
图1(A)和(B)至(D)是表示本发明的第一实施例的TFT基板的制造方法及其结构的平面图及剖面图;
图2(A)和(B)至(D)是表示本发明的第一实施例的TFT基板的制造方法及其结构的平面图及剖面图;
图3(A)和(B)至(D)是表示本发明的第一实施例的TFT基板的制造方法及其结构的平面图及剖面图;
图4(A)和(B)是表示本发明的第一实施例的栅极端子孔的剖面图;
图5(A)和(B)是表示本发明的第二实施例的栅极端子孔的剖面图;
图6(A)和(B)是表示本发明的第三实施例的栅极端子孔的剖面图;
图7(A)和(B)是表示本发明的第四实施例的栅极端子孔的剖面图;
图8(A)和(B)至(D)是表示现有技术的TFT基板的制造方法及其结构的平面图及剖面图;
图9(A)和(B)至(D)是表示现有技术的TFT基板的制造方法及其结构的平面图及剖面图;
图10(A)和(B)至(D)是表示现有技术的TFT基板的制造方法及其结构的平面图及剖面图;
图11是表示现有技术的栅极端子孔的剖面图;
图12(A)和(B)是表示专利文献5的连接孔的平面图和剖面图。
符号说明
1透明基板
2第一金属膜(下层金属膜)
3栅电极
4栅极端子
5栅极配线
6第一绝缘膜
7半导体膜
8接触膜
9第二金属膜(上层金属膜)
10数据配线
11源电极
12漏电极
13数据端子
14第二绝缘膜
15栅极端子孔
16像素连接孔
17数据端子孔
20像素电极
21端子保护图案
22层间连接膜
23第一金属膜露出面
24第一绝缘膜边缘部
25露出面/边缘部交点
26第二绝缘膜露出面
27空间
28空隙
29第二绝缘膜边缘部
50岛图案
201绝缘膜
202上层导电膜
203下层导电膜
204连接孔
205内侧区域
206外侧区域
207介于中间的导电部
208层间连接材料
209层间连接材料滴下位置
具体实施方式
本发明的接触孔的连接结构,在其优选的一实施方式中,用具有导电性的液体材料延伸被覆在绝缘膜的开口部露出的下层金属膜的整个面、和绝缘膜孔的边缘部的至少一部分,使其固化形成层间连接层。然后,在层间连接层上,以超过这些被覆区域的方式配置上层金属膜。因此,层间连接层的表面形状可以设定为平缓的曲面状(由于截面形状为曲线状,因此也称为曲线状)。因此,配置于层间连接层上的上层金属膜的空隙大幅缩减。其结果是,可以使上层金属膜和下层金属膜的电连接电阻低电阻化,同时也可以实现接触孔的高可靠性。
另外,将层间连接层的被覆边界部的边缘角度设为低角度时,效果更佳。因此,具有导电性的液体材料优选考虑具有导电性的液体材料的凝聚力、及具有导电性的液体材料和绝缘膜的润湿性来进行选定。例如,如果增加具有导电性的液体材料所含有的溶剂量,由于可以增大固化时的体积收缩量,因此,可以将层间连接层的表面形状设定为更偏曲线状,或者也可以将被覆边界部的边缘角度设为更低角度。通过这样操作,位于被覆边界部的上面的上层金属膜更加不易再产生空隙。
另外,具有导电性的液体材料,优选在从TFT基板的制造开始到显示装置完成中所暴露的最高温度以下固化的材料。进而,达到最高温度的工序优选设定为配置具有导电性的液体材料以前的工序。通过这样操作,在下层金属膜上,自下层金属膜突破层间连接层那样的小凸起不会成长,所以,可以避免在上层金属膜上产生起因于下层金属膜的小凸起的空隙。
另外,在使具有导电性的液体材料固化的处理中,除加热以外也可以并用减压。由此,可以缩短加热时间及实现低温度化。
另外,具有导电性的液体材料也可以选定使破坏层溶解的材料。由此,可以使下层金属膜表面的破坏层扩散到具有导电性的液体材料中,所以可得到良好的电连接。
另外,也可以在配置具有导电性的液体材料前,对下层金属膜稍稍进行蚀刻。由此,能够除去下层金属膜表面的破坏层,得到良好的电连接。
另外,上层金属膜也可以用溅射法进行成膜。由此,可以形成上层金属膜和绝缘膜的混合层。
另外,也可以用有机绝缘膜构成绝缘膜,用溅射法进一步在其上成膜上层金属膜。由此,可以形成更可靠的上层金属膜和绝缘膜的混合层。利用混合层可以实现接触孔的高可靠性。
实施例1
为了对上述的本发明的实施方式进一步详细地进行说明,以显示装置中的使用逆交错型TFT的液晶显示装置为例,说明本发明的第一实施例。
首先,对TFT基板的制造方法及其结构,利用图1~图3详细地进行说明。
图1(A)、图2(A)、图3(A)以示意图的方式表示形成为矩阵状的多个显示像素内的1像素、栅极端子部及数据端子部的平面。图1(B)至(D)、图2(B)至(D)、图3(B)至(D)是作为示意图分别表示沿着图1(A)、图2(A)、图3(A)的I-I′线的栅极端子部的剖面、沿着II-II′线的像素部的剖面、沿着III-III′线的数据端子部的剖面的图。在图1至图3中,1为透明基板、2为第一金属膜(下层金属膜)、3为栅电极、4为栅极端子、5为栅极配线、6为第一绝缘膜、7为半导体膜、8为接触膜、9为第二金属膜(上层金属膜)、10为数据配线、11为源电极、12为漏电极、13为数据端子、14为第二绝缘膜、15为栅极端子孔、16为像素连接孔、17为数据端子孔、20为像素电极、21为端子保护图案、22为层间连接膜。
第一,使用磁控管溅射装置,在透明基板1上成膜能够与构成像素电极20(参照图3)的膜电连接的专利文献1至4、非专利文献1至2中记载的第一金属膜2。
需要说明的是,本实施例中,透明基板1是以无碱玻璃为例进行说明,但也可以是像具备耐热性及耐药剂性等的膜之类的、更具有柔软性的基板。此外,在制造反射型液晶显示装置时,不一定需要设为透明基板。
接着,通过公知的光刻法涂布抗蚀剂,进行曝光、显像,形成光致抗蚀图案,用磷酸/硝酸/醋酸/水的混酸腐蚀剂对第一金属膜2进行湿蚀刻,将抗蚀剂剥离,形成栅电极3、栅极端子4、栅极配线5。
所使用的抗蚀剂,优选可溶于酚醛清漆系树脂的碱溶液的正抗蚀剂。显影液优选2.38%的TMAH(四甲基氢氧化铵)。剥离液也适宜采用通常使用的DMSO(二甲基亚砜)和MEA(单乙醇胺)的混合液。以后将进行说明的公知的光刻工序也一样。关于这一点,在以后的说明中从略。
接着,以除去微粒及污垢为目的,适当实施洗涤处理,但由于露出的第一金属膜是以两性金属Al为主成分的合金,耐药剂性低,容易溶解(腐蚀性高)。因此,在本洗涤工序中,不宜使用酸或碱性溶液,优选使用例如中性的表面活性剂溶液。
第二,使用等离子CVD不破坏真空地连续进行成膜,成膜由氮化硅(以下述为SiNx)构成的第一绝缘膜6、由a-Si构成的半导体膜7、由掺杂了磷的n+-a-Si构成的接触膜8。
接着,通过公知的光刻法形成光致抗蚀图案,对接触膜8、半导体膜7进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,形成岛图案50。该岛图案50夹着第一绝缘膜6而位于栅电极3的上方来形成。
本实施例中,将第一绝缘膜6设为SiNx膜一层,但也可以将其设为层叠膜。通过形成层叠膜,可以减少第一绝缘膜6的针孔数。另外,第一绝缘膜6并不限定于SiNx膜,例如也可以使用SiOx膜等其他的无机绝缘膜。使用SiOx膜可以使TFT特性稳定化。此外,作为第一绝缘膜6,例如也可以使用丙烯酸系、酚醛清漆系等的有机绝缘膜。除无机膜以外,通过选定有机膜,可以从更宽泛的介电常数范围选定第一绝缘膜6。
第三,洗涤后,使用磁控管溅射装置成膜专利文献1至4、非专利文献1至2中记载的第二金属膜9。
然后,通过公知的光刻法形成光致抗蚀图案,使用和第一金属膜2同样的腐蚀剂对第二金属膜9进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,形成数据配线10、源电极11、漏电极12、数据端子13。
接着,以除去尘埃及污垢为主要目的,适当地实施洗涤处理,由于露出的第二金属膜9为以两性金属Al为主成分的合金,其耐药剂性低,容易进行溶解。因此,本洗涤工序不宜在酸或碱性溶液中进行,最好使用例如中性的表面活性剂溶液。
在此,源电极11、漏电极12的至少一部分以与形成岛图案的接触膜8接触的方式形成,但第二金属膜9会向接触膜8扩散,根据装置的要求性能,有时不能满足性能要求。这种情况下,也可以在第二金属膜9的下面配置例如Mo、Cr、Ti及其合金膜等作为防扩散膜。
根据这样的操作,由以Al为主成分的合金膜构成的第二金属膜9在某种程度以上向接触膜8扩散,可以防止晶体管特性劣化。
该防扩散膜如果使用与第二金属膜9同样可以用磷酸/硝酸/醋酸/水构成的混酸腐蚀剂除去的Mo膜及其合金膜时,则具有不会增加蚀刻工序数的优点。
第四,在将第二金属膜9的光致抗蚀图案剥离前、或剥离后,将接触膜8除去,使半导体膜7露出,在源电极11和漏电极12之间形成通道部。
需要说明的是,这时,如果将半导体膜一部分也除去,就可以提高晶体管的断开特性,因而优选。
然后,以抗蚀剂为掩模,形成通道后,将抗蚀剂剥离(以上、图1)。
第五,使用等离子CVD成膜由SiNx膜构成的第二绝缘膜14,通过公知的光刻法形成光致抗蚀图案,与第二绝缘膜14一起也对第一绝缘膜6进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,形成作为接触孔的栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17等开口部(图2(B)、(C)、(D))。
本实施例中,将第二绝缘膜14设为SiNx膜一层,但也可以与第一绝缘膜6一样设为层叠膜,不限定于SiNx膜,也可以设为无机绝缘膜,也可以设为有机绝缘膜。
在此,为了容易地理解本发明,对本发明中成为特别的问题的剥离工序的课题具体地进行说明。
第一课题是,TFT基板的制造工序中通常所使用的适宜的剥离液是DMSO和MEA的混合液。该混合液与水进行混合时,具有MEA离解而呈强碱性的性质。
在剥离工序,用剥离液除去抗蚀剂后的基板,进行水洗,以从其基板表面将剥离液除去。因此,在该水洗处理时,MEA和水进行混合,在基板上形成碱性溶液。
即使在配置了现有覆盖膜的设备中,且在以Al-Nd膜从覆盖膜露出的状态下的剥离工序([背景技术]的对第一金属膜进行图案化后的剥离工序、对第二金属膜进行图案化后的剥离工序。该工序中,图案的上部被覆盖膜覆盖,但其边缘部露出有Al-Nd膜。)中,也存在该碱性溶液引起的Al-Nd膜的溶解课题,因此,在剥离液处理和水洗处理之间,利用例如IPA(异丙醇)或DMSO对基板进行处理,将剥离液稀释(置换处理)。
本实施例中,在第一金属膜2、第二金属膜9表面均未配置覆盖膜,因此与现有的配置覆盖膜的结构相比较,进一步要求可靠的置换处理。
本实施例中,
第一金属膜2露出的剥离工序有对第一金属膜进行图案化后的剥离工序,
第二金属膜9露出的剥离工序有对第二金属膜进行图案化后的剥离工序,这些与[背景技术]相同,但是在本实施例中,由于具有不配置覆盖膜的特征,因此本工序即对开口部进行图案化后的剥离工序成为新追加的工序。需要说明的是,在该剥离工序中,第一金属膜2和第二金属膜9都露出。
在此,对第一金属膜2进行图案化后的剥离工序、对第二金属膜9进行图案化后的剥离工序,是在剥离工序完成后分别成膜第一绝缘膜6、第二绝缘膜14,因此,例如即使在剥离工序中金属膜发生溶解,绝缘膜也可与溶解后的金属图案密接而成膜。
但是,对开口部进行图案化后的本剥离工序,已经在第一金属膜2上接触成膜有第一绝缘膜6,在第二金属膜9上已经接触成膜有第二绝缘膜14。因此上述金属膜发生溶解时,绝缘膜的边缘部的下面端成为从第一金属膜2、第二金属膜9突出的形状。
因此,本剥离工序中,对第一金属膜2进行图案化后的剥离工序与对第二金属膜9进行图案化后的剥离工序相比,要求更可靠的剥离液的置换处理(关于该绝缘膜边缘部的下面端突出的课题,后面进行详述)。
进而,下面,对本实施例中剥离液的置换处理更重要的第二课题进行说明。
不能实现与构成ITO等像素电极的膜直接电连接的(连接电阻值大)Al-Nd膜、能够与本实施例的ITO直接电连接Al合金,均为以Al为主成分的合金膜,但和构成ITO等像素电极的膜的电连接性有所不同。推测这是由于其合金材料的析出状态或其表面的氧化程度等的差异造成的。
铝氧化膜与铝相比,具有化学性稳定且耐药剂性高、另一方面电阻非常大的特性。下述表示耐碱性溶液试验结果。
作为试验片,在玻璃上使用磁控管溅射150℃分别成膜株式会社コベルコ科研制Al-Nd膜、株式会社コベルコ科研制Al-Ni-La膜、三井金属矿业株式会社制ACX膜,并切断为可放入填满溶液的烧杯的大小。
在此,只要按照实际的剥离工序进行处理而实施耐碱性溶液试验即可,但其离解的程度(碱度)由剥离液和水的混合比率来决定,因此,不适宜在实际的剥离工序中进行比较研究。其理由是,在剥离工序中,对附着有剥离液的基板以喷淋等方式依次供给水,这时,由于碱度的依次变化,混合比率在整个样品中没有被限定为恒定。另外,剥离液中的DMSO还具有高的吸湿性。
因此,取与剥离液和水混合而成的溶液相比碱性程度小,但在制造显示装置时非常普遍用作显影液的2.38%TMAH,用水适当地将其稀释3倍左右,将试验片浸渍于该溶液中,测定并比较各个膜的蚀刻速度。用该方法可以实现耐碱性溶液试验的目的。
其结果是,与Al-Nd相比,Al-Ni-La膜、ACX膜均具有8~10倍大左右的溶解速度。这一结果意味着耐碱性的程度较差。
此外,购入品Al-Ni-La合金、ACX的组成不能容易地进行变更,因此,使用能够容易地对组成进行变更的Al-Ni的合金实施耐碱性溶液试验,进一步澄清其能够与ITO直接电连接的金属的性质。
其试验片为,通过磁控管溅射进行成膜,切断并调整为可放入烧杯的大小。合金组成可以通过使Ni小片在Al靶上的被覆面积成为2%、3%、5%来改变。
可以改变组成的Al-Ni膜,Ni的含有比率越大,其与ITO的连接电阻越低。
另外,在耐碱性试验中可以确认,越是增大Ni的含有比率的试验片,蚀刻率越增大的现象。
由此可知,越是确保ITO与Al-Ni合金的连接性,对于碱性溶液的溶解耐性越变差。即,越是能够与ITO良好电连接的膜,越容易被碱性溶液腐蚀(耐腐蚀性差),从而可以理解在剥离工序中要求更可靠的置换处理的理由。
另外,近年来,随着构成显示装置的TFT配线材料的低电阻化的进展,铜及其合金也正在被实用化,但这些合金也具有同样的课题。
第六,通过压电方式的喷墨,向栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17等开口部配置作为具有导电性的液体材料(所谓“具有导电性的液体材料”,是指在具有流动性的状态下不一定具有导电性,但在固化后的状态下具有导电性的材料。)的Au纳米墨液,放置使其流动,通过进行加热使溶剂蒸发、固化,制成层间连接膜22。
需要说明的是,上述具有导电性的液体材料的配置可以任意地配置于所要求的位置,也可以用例如热感式喷墨、胶版印刷装置等。
另外,在具有导电性的液体材料的固化中,为了促进溶剂的蒸发速度,也可以一边进行减压一边加热,也可以同时进行加热和减压。通过减压促进溶剂的蒸发速度,可以缩短加热时间或降低加热温度。由此,具有导电性的液体材料中所混合的导电材料难以被氧化。
另外,具有导电性的液体材料如果选定通过加热进行固化的材料,操作就比较容易,因而优选,但也可以是利用例如激光或离子束等进行固化,并不限定于加热。
作为具有导电性的液体材料,除Au以外,也可以是例如含有Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、ITO等金属的墨液或糊剂。另外,也可以根据需要混合粘结剂(binder)材料。
此外,具有导电性的液体材料,理想的是,选定在从TFT基板的制造开始到完成中显示装置所暴露的最高温度以下可固化的材料。
因此,具有导电性的液体材料所含有的溶剂优选在上述最高温度以下蒸发的物质即可,还含有粘结剂材料时,理想的是,选定粘结剂材也可在上述最高温度以下固化的材料。
作为一例,例示以下优选的具有导电性的液体材料即可:将在溶剂中分散有不含粘结剂材的平均粒径5nm左右Au纳米粒子的具有导电性的液体材料加热到200℃左右,使溶剂蒸发而固化,形成层间连接膜22。另外,使Au纳米粒子分散的分散溶剂可以从通常的有机溶剂中选定,所以,可以选定各种材料,只要是在200℃可以蒸发即可。
Au粒子径如果小到纳米等级,就具有活性,熔点就会降低。因此,以低的加热温度就可以使二次粒子成长。
即,如果使用含有具有纳米等级那样小的粒径的导电材料的具有导电性的液体材料,通过加热使溶剂挥发时,导电性粒子就可以相互接触,不单会变得具有导电性,而且具有导电性的液体材料中分散的导电性材料的一次粒子相互结合,成长为二次粒子,由此,可以形成膜更加致密化、体积电阻低的层间连接层。
在此,优选在从TFT基板的制造开始到完成显示装置所暴露的最高温度以下发生固化的具有导电性的液体材料的理由是,虽然能够与构成上述像素电极的膜直接电连接的Al合金膜是以抑制小凸起为前提的材料,但是其主成分是Al,因此,完全无小凸起较困难。
小凸起依存于最高加热温度而成长。达到最高温度的工序是,使具有导电性的液体材料固化的工序及其以后的工序时,不能否定从第一金属膜、第二金属膜成长出的小凸起进行成长并突破到层间连接膜22的表面的可能性。而且,小凸起突破到层间连接膜22的表面时,在后面进行说明的端子保护图案21上就会形成空隙。关于引起空隙的课题,将在后面进行详述。
通常的液晶显示装置的制造工序中的达到最高温度的工序是,连续地成膜第一绝缘膜6、半导体膜7、接触膜8的工序、或者成膜第二绝缘膜14的CVD工序。另外,其温度为350℃左右以上。优选在该温度以下,使具有导电性的液体材料所含有的溶剂蒸发,从而使其固化。
第七,以覆盖第二绝缘膜14、栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17的开口部的方式,在150℃下在基板整个面上成膜由ITO构成的透明导电膜。然后,通过公知的光刻法形成光致抗蚀图案,对抗蚀剂进行蚀刻,将抗蚀剂剥离,以覆盖栅极端子孔15、数据端子孔17的方式形成端子保护图案21,以覆盖像素连接孔16的方式超过层间连接膜22的被覆区域而形成像素电极20,完成接触孔,并且完成逆交错型a-SiTFT基板(图3)。
需要说明的是,作为透明导电膜,除所举出的ITO之外,也可以适当采用IZO(铟锌氧化膜)、SnO(锡氧化膜)等。
接着,对本实施例的液晶表示面板的制造方法进行说明。
第一,在完成的TFT基板上涂布聚酰亚胺,进行烧成、打磨,形成配向膜。通常的聚酰亚胺在200℃下可以充分进行烧成。
此外,也可在根据需要配置有遮光层及色层,且在作为对向电极配置有ITO等透明导电膜的对向基板上,也涂布聚酰亚胺,进行烧成、打磨,形成配向膜。
第二,使上述TFT基板和对向基板、配置有配向膜的面各自对向。而且,在其间隙中配置含有手性材料的液晶材料。
上述两基板的间隙(cell gap)由显示面内的面内间隔件、显示面外的围着显示面的密封材料来保持。密封材料有热固化型、热和光的并用固化型、光固化型等多种,使用需要高温的热固化型、例如丙烯系的密封材料的情况下,通过200℃左右的烧成也可以充分固化。(图3中,用a-a′虚线记载配置密封材料的位置。在比虚线更靠像素电极的位置布置对向基板,在TFT基板和对向基板的间隙内密封有液晶材料。虚线的外侧是在其上不配置任何材料,而裸露在大气中的状态。)。
第三,在将TFT基板和对向基板贴合且密封有液晶的基板上,适当粘贴相位差膜、偏振片等光学膜等,完成TN(Twisted Nematic)方式的液晶面板。
接着,对本实施例的液晶显示装置的制造方法进行说明。
这样完成的液晶面板,在TFT基板上以端子保护图案21所被覆的栅极端子孔15及以端子保护图案21所被覆的数据端子孔17,以裸露的状态暴露在大气中。
第一,将TFT基板上的栅极端子孔15及数据端子孔17的端子保护图案21、以及形成有配线的TCP(Tape Carrier Package)的凸块(端子),通过分散有Au粒子等的有机树脂构成的ACF(Anisotropic Conductive Film)进行粘接。
第二,将形成于TCP的配线的另一端与驱动电路等驱动液晶面板的电路等进行连接。在此,电路等也可以在用ACF将上述端子孔和上述凸块贴合之前与TCP进行连接。
第三、配置包含规定显示面的开口的前底盘、背光及导光板和保持他们的后底盘等,完成液晶显示装置。
需要说明的是,这里举出了用TCP的连接法的例子,但也可以为COG(Chip On Glass)等凸块,只要是栅极端子孔15及数据端子孔17的端子保护图案21和至少与驱动电路电连接的端子相互对向且用ACF等将它们相互粘接的结构即可。
接着,进一步详细地说明第一实施例的特征性的部分。这里集中对与将具有导电性的液体材料配置在基板上的工序相关的工序进行说明。
另外,栅极端子孔15与像素连接孔16、数据端子孔17相比,在开口部额外层叠有第一绝缘膜6。因此,以栅极端子孔15为代表例,使用图4(A)、(B)的剖面图进行说明。图4(A)、(B)是与图1的I-I′线相对应的部位的剖面。
层间连接膜22以将位于栅极端子孔15的开口部的第一金属膜露出面23、第一绝缘膜边缘部24的一部分都被覆的方式,越过第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的交点(露出面/边缘部交点25)而延伸配置。
具有导电性的液体材料在配置于开口部时可以流动,因此,以其表面(与第一金属膜露出面侧相反的面)成为平缓的曲线状的方式进行流动。
然后,通过将具有导电性的液体材料进行加热以保持某种程度的形状的状态,使混合在具有导电性的液体材料中的溶剂蒸发而引起体积收缩,从而进行固化。
因此,固化后的层间连接膜22的表面(与第一金属膜露出面侧相反的面),成为像露出面/边缘部交点25那样直线相交的、不存在不连续的点的平缓的凹形状的曲线。
进而,层间连接膜22随着向其与第一绝缘膜边缘部24的被覆边界部移动而逐渐变薄(图4(A))。
在此,对于层间连接膜22的表面形状及上述被覆边界部的层间连接膜22的角度控制而言,只要任意调整具有导电性的液体材料的凝聚力、具有导电性的液体材料和第一绝缘膜6的润湿性等即可。
因此,只要调整具有导电性的液体材料中所混合的溶剂种类、导电性材料粒子的大小、导电性材料相对溶剂的相对量即可,以提高具有导电性的液体材料和第一绝缘膜6的润湿性为目的,添加表面活性剂也是有效的。通过这样操作,可以使层间连接膜22的表面形状更加平滑,从而能够容易地减小第一绝缘膜边缘部24的层间连接膜22的被覆边界部的角度。
例如、只要向具有导电性的液体材料的溶剂中混合十四烷或癸醇等即可。此外,要将上述被覆边界的边缘角度设定为更小角度的情况下,可以在配置液体或气体状态的具有导电性的液体材料所含的溶剂例如上述十四烷或癸醇和具有导电性的液体材料之前,也可以通过使第一金属膜露出面23及第一绝缘膜边缘部24接触或暴露而进行前处理,其后,将具有导电性的液体材料配置于开口部。
关于配置在开口部的层间连接膜22的形成状况,是将基板截断,用SEM(scanning electron microscope)等观察其剖面,就可以容易地进行确认。
在像这样在开口部配置了层间连接膜22的基板上,使用例如磁控管溅射成膜作为端子保护图案21的透明导电膜。
然后,通过实施公知的光刻、蚀刻、剥离处理,使由和像素电极相同的透明导电膜构成的端子保护图案21,以越过层间连接膜22及层间连接膜22和第一绝缘膜边缘部24的被覆边界直至第二绝缘膜露出面26的方式延伸配置(图4(B))。
需要说明的是,本实施例中,以公开优选的TFT基板的制造方法及结构为目的设定为这样的构成,但端子保护图案21也可以不必是构成像素电极20的膜。
例如、只要采用比本实施例中例示的ITO膜更加稳定的(具有耐腐蚀性)金属膜,端子连接部的耐腐蚀性就可以提高。但是,这种情况下,必须是与构成像素电极的膜不同种类的膜,因此,至少增加一次成膜工序。另外,端子保护图案21也可以为层叠结构。
为了容易地理解图4(B),使用表示现有例的图11进行说明。
溅射膜成膜粒的成長方向依存于溅射粒子的飞来方向与其冲撞的膜表面的角度。
如图11所示,第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24在露出面/边缘部交点25处向着膜表面的方向直线交叉不连续地不同。
因此,成膜粒反映基底基板的表面形状而向不同的方向成长,形成空隙28。
在此,为了明确空隙所生成的不连续的交点角度,将ITO成膜80nm(在TFT上通常设定的膜厚的2倍左右的厚度。如果将膜厚设定得较厚,成膜粒在横方向上也会成长,因此,粒界间隔当然会变得狭窄。所以难以确认空隙。但是由于加厚使得透过率降低,作为显示装置是不优选的方向。),可以改变第一金属膜露出面23和第一绝缘膜的边缘部24成的角度(以第一金属膜露出面23为基准线,连结第一绝缘膜边缘部24的边缘部下端和边缘部上端的线与基准线相交的角度),确认空隙的形成状态。
在SEM观察中,不连续的交点角度为45°以上时,可以清楚地看到空隙。
返回图4(B)继续进行说明。本实施例中,以例如60nm左右设定配置在栅极端子孔15的层间连接膜22的膜厚(层间连接膜22的膜厚是指,位于金属膜露出面(这时为第一金属膜露出面23)的上方的层间连接膜22距离金属膜露出面铅直方向的厚度为最薄的部分的厚度。)。
层间连接膜22的最薄的部分是栅极端子孔15的大致中央部分。
另外,第一绝缘膜的膜厚设为400nm,配置在第一绝缘膜边缘部24的层间绝缘膜22的被覆边界,设定为从与第一金属膜2接触的第一绝缘膜6下面开始距离约250nm。
然后,以覆盖端子层间连接膜22的整个面进而延伸到第二绝缘膜露出面26的方式来配置保护图案21。
端子保护图案21选定ITO,膜厚设为40nm。
对这样形成的开口部进行剖面观察的结果是,在位于层间连接膜22上的端子保护图案21及位于层间连接膜22的被覆边界部的端子保护图案21中没有看到空隙。
需要说明的是,本实施例中的第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的露出面/边缘部交点25的角度约为75°。
这样,如果将层间连接膜22延伸至第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24进行配置,在层间连接膜22及第一绝缘膜边缘部24的范围没有看到空隙。
在此,在本实施例中,没有越过第一绝缘膜边缘部上面端的范围来配置层间连接膜22。本实施例中的第一绝缘膜边缘部上面端角度为105°(180°-75°)。在该部分看到了空隙。
此外,将第二绝缘膜14的膜厚设定为250nm,将第二绝缘膜边缘部29的下面端角度设定为约50°。在第二绝缘膜边缘部29的上面端、第二绝缘膜边缘部29的下面端,同时在端子保护图案21中确认到了空隙。
本实施例中,将层间连接膜22的被覆边界设定为第一绝缘膜边缘部24,但本发明并不限于此,也可以使层间连接膜22一直延伸到第二绝缘膜边缘部29,形成层间连接层22。
根据这样的操作,可以消除在第一绝缘膜边缘部24的上面端及第二绝缘膜边缘部29的下面端产生空隙。
以上,在本实施例的说明中,以使用逆交错型a-SiTFT的透射型TN液晶显示装置的制造方法及结构为例进行了说明,但可以应用于顺交错型a-SiTFT,也可应用于结晶硅TFT(c-SiTFT)及反射型TFT。
另外,显示方式并不限定于TN方式(Twisted Nematic),例如也可以是VA方式(Vertical Alignment)或IPS方式(In Plane Switching)。在IPS方式的情况下,在对向基板上不配置对向电极。
另外,本实施例并不限定于液晶显示装置,有机EL(organic electroluminescence)及PDP(Plasma Display Panel)也可以采用。
如上上述,只要在开口部配置具有导电性的液体材料,在上层金属膜和下层金属膜之间形成层间连接层,就可以抑制上层金属膜产生的空隙,确保良好的电连接。
实施例2
接着,使用图5(A)、(B)对本发明的第二实施例进行说明。图5(A)、(B)所示的剖面图是与在实施例1的说明中使用的图4(A)、(B)同样的栅极端子孔15附近。
和实施例1的不同的是,层间连接膜22的被覆区域。以不同点为中心进行说明。
实施例2中,层间连接膜22以越过栅极端子孔15延伸至第二绝缘膜露出面26而被覆的方式,以例如膜厚60nm进行配置(图5(A))。
然后,端子保护图案21和实施例1一样,覆盖层间连接膜22的整个面、进而越过层间连接层22的被覆边界延伸至第二绝缘膜露出面26而形成(图5(B))。
这样,只要将具有导电性的液体材料配置在开口部,使其流动、固化而形成层间连接层22,层间连接膜22的表面(与第一金属膜露出面侧相反的面)就会不存在像露出面/边缘部交点25那样直线性相交的不连续的点,成为平缓的凹形状的曲线,因此,能够抑制在端子保护图案21上形成空隙。
作为实施例2的变形例,也可以为将与实施例2中公开的层间连接膜22相同的材料以700nm膜厚同样地进行配置。这样一来,层间连接膜在开口部成为凸状,但不会存在向露出面/边缘部交点25那样的直线性相交的不连续的点。其表面仍为平缓的曲线,因此,可以在抑制端子保护图案21上形成空隙。
实施例3
接着,使用图6(A)、(B)对本发明的第3实施例进行说明。图6(A)、(B)所示的剖面图和实施例1的说明同样,表示栅极端子孔15附近。
与实施例2的不同在于第一金属膜2的表面被蚀刻为凹状,并且,第一绝缘膜边缘部24的下面端不与第一金属膜2接触而凸出。
在实施例1的第5中进行了说明的对栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17进行开口的工序(图2)中,对第二绝缘膜14及第一绝缘膜6进行蚀刻。那时,第一金属膜2和第一绝缘膜6的蚀刻速度选择性不充足时,则会除去第一金属膜2,如图6(A)所示,第一绝缘膜6的下面端自第一金属膜2凸出,形成空间27。
在该结构中,不形成层间连接层22而直接形成端子保护图案21时,在端子保护图案21上就会形成如上所述的空隙。
但是,本实施例中,由于是以填埋由第一金属膜2和第一绝缘膜6形成的空间27的方式,配置具有导电性的液体材料而形成层间连接层22,所以,端子保护图案21上难以形成空隙。
本实施例中,和实施例2同样,使层间连接膜22延伸至第二绝缘膜露出面26而形成,以超过层间绝缘膜22的被覆边界的方式配置端子保护图案21(以上、图6(A)、(B))。
例如第一金属膜2被时刻10nm~30nm左右,第一绝缘膜6的下面端自第一金属膜凸出0.05μm左右,在这样的结构中,例如将层间连接膜22的膜厚设定为60nm。只要将配置的层间连接膜22的厚度设定为大于第一金属膜2的蚀刻厚度,与设定为比其小的情况相比,层间连接膜22的表面就会成为更加平缓的曲线,因此,层间连接膜22的上层所配置的端子保护图案21上更难以形成空隙。
另外,本实施例中,也可以和实施例1同样,将层间连接膜22的被覆区域设为第一绝缘膜边缘部24或第二绝缘膜边缘部。
在此,一边提及技术趋势,一边对将第一金属膜2蚀刻成凹状,并且称成为第一绝缘膜边缘部24的下面端不与第一金属膜2接触而凸出的结构的情况进行说明。
在TFT基板的制造工序中,对于配置在母基板的所有部位,必须同时除去位于开口部的绝缘膜。
近年来由于向大画面化的方向发展,母基板也正在大型化。因此绝缘膜的蚀刻中的过蚀刻时间加长。(将配置在玻璃基板上的某开口部的第一绝缘膜正好被蚀刻,而第一金属膜被露出的时间称为“恰好蚀刻时间”。在TFT的制造中,必需设定为比对配置在玻璃基板上的多个开口部的绝缘膜进行蚀刻需要的恰好蚀刻时间长。该长出的时间就是过蚀刻时间。第一金属膜2和第一绝缘膜6的蚀刻速度选择性不是无限大时,第一金属膜2会被蚀刻。)
因此,随着母基板的大型化,存在第一金属膜2进一步被蚀刻成凹状,并且第一绝缘膜6的下端部自第一金属膜2更加凸出的趋势。
根据这种理由,更加有效的是成为如下结构,即,将本实施例中公开的层间连接膜22按照填埋由第一金属膜2和第一绝缘膜6所形成的空间27的方式进行配置。
实施例4
接着,对本发明的第四实施例进行说明。
实施例3中,公开了将第一金属膜2和第一绝缘膜6的蚀刻选择性设定为较低的情况,但本实施例中对设定为高的选择性的情况、例如设定为无限大的情况进行公开。以与实施例3的不同点为中心进行说明。
设定为高的蚀刻选择性时,如实施例1及实施例2的说明中已公开的图4(A)、图5(A)所示,第一绝缘膜6的下面端和第一金属膜2的表面接触,形成实施例3的图6(B)所示的那样的空间27。
即,本实施例中,具有接触孔,接触孔包括配置在第一金属膜2上的具有开口部的第一绝缘膜、以至少延伸被覆在上述开口部露出的第一金属膜2和上述开口部的绝缘膜边缘部的方式配置的使具有导电性的液体材料固化而成的层间连接层、在上述层间连接层上以越过上述层间连接层的被覆边界区域而与上述绝缘膜接触的方式配置的上层金属膜,在上述开口部露出第一金属膜2的膜厚比未在上述开口部露出的部分的膜厚薄。
实施例1至3栅极端子孔15中,在进行蚀刻而除去第一绝缘膜后,以延伸到第一金属膜露出面23及第一绝缘膜边缘部24的方式配置具有导电性的液体材料,形成层间连接层22。然后,在其上层超过层间连接层的被覆区域形成端子保护图案21。
另外,现有技术是在进行蚀刻而除去第一绝缘膜后,不配置层间连接层22而在其上层形成端子保护图案21。
对两种技术进行比较,虽然结构完全不同,但是仅仅关于对第一绝缘膜进行蚀刻而形成开口部,其后形成任何膜这一点是类似的。
在通常的TFT的制造工序中,从寸法控制等方面考虑,第一绝缘膜6通过蚀刻被除去,其边缘部角度为50~80°左右。该角度在第二绝缘膜14也大概在该范围。更详细地说,第一绝缘膜6与第二绝缘膜14相比,为了满足TFT特性的要求,大多要求致密的膜,多数情况下,第一绝缘膜6的边缘部角度大多为比第二绝缘膜14的边缘部角度大。即,多数情况下,第二绝缘膜14的边缘部角度和第一绝缘膜6的边缘部角度相同或在其以下。
上述蚀刻使用干蚀刻时,由于等离子体的影响及蚀刻气体的影响、进入等离子体中的抗蚀剂影响等,与湿蚀刻相比,在第一金属膜露出面23上容易形成含这些杂质的破坏层。
通常,由于上述破坏层是具有高电阻的膜,阻碍第一金属膜2和层间连接层22的电连接。要解决该课题,只要除去破坏层即可。将第一金属膜2设为以Al为主成分的合金膜,使用酸或碱进行药液处理时,除去破坏层的同时上述金属膜2被蚀刻。使用药液的蚀刻通常指向性低,因此,如实施例3中已说明的那样,第一金属膜2形成为的凹状,容易形成第一绝缘膜边缘部24的下面端与第一金属膜2不接触而凸出的结构。
在此,使用图7(A)、(B)对实施例4详细地进行说明。图7(A)、(B)是和实施例1的说明相同的栅极端子孔15附近的剖面图。
通过与第一金属膜2选择性高的蚀刻将第一绝缘膜6除去,形成栅极连接孔15。在此,由于第一绝缘膜6和第一金属膜2的蚀刻选择性高,因此第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24在露出面/边缘部交点25以膜表面的趋向不同的方式不连续的相交接触(图7(A))。
接着,以仅对第一金属膜2进行蚀刻的方式进行洗涤。在此,优选用0.6%TMAH水溶液进行处理,设定为仅除去30nm左右,其后成为比配置的层间连接膜22的厚度小的值即可。
通过蚀刻,形成第一金属膜2被蚀刻成凹状并且第一绝缘膜边缘部24的下面端从第一金属膜2凸出的结构。在此的蚀刻是利用药液进行的蚀刻,因此各向同性,第一绝缘膜边缘部24的下面端的凸出量与蚀刻量成正比。需要说明的是,该结构和实施例3类似。
接着,和实施例3一样,将具有导电性的液体材料填埋由第一金属膜2和第一绝缘膜6所形成的空间27,并且,其被覆边界以越过栅极端子孔15延伸至第二绝缘膜露出面26的方式进行配置(图7(B))。
然后,通过使具有导电性的液体材料固化,层间连接膜22的表面成为遍及第一金属膜露出面23、第一绝缘膜边缘部24、第一绝缘膜露出面、第二绝缘膜边缘部分、第二绝缘膜露出面26的整个全区域且不存在直线性相交的不连续的点的平缓的凹状的曲线形状。在此,配置的层间连接膜22的厚度优选配置为比用上述TMAH除去的第一金属膜的除去量厚,例如为60nm。这样一来,在层间连接层22上所形成的端子保护图案21中不会形成空隙。
在此,对将第一金属膜2稍稍进行蚀刻的处理进行详述。
由于Al是两性金属,用酸性及碱药液进行蚀刻就可以除去。这一性质在以Al为主成分的Al合金中也不会改变。
但是,对上述两种药液进行比较时,更优选使用碱性药液。其理由是,实施例1至4中已说明的抗蚀剂是可溶于碱的抗蚀剂,在作为除去对象的破坏层中也含有抗蚀剂成分。
这样,用碱性药液进行处理,除第一金属膜2的蚀刻以外,同时也能够实现破坏层的溶解效果,更高效。
另外,上述酸性及碱性药液处理,可以为浸渍于药液中的处理,也可以为用喷淋吹拂的方法。此外,并用毛刷及超声波处理等力学性处理,也可以促进其效果。另外,在上述药液中混合表面活性剂使第一金属膜的润湿性提高,就可以更有效地实施破坏层除去处理。
这样,对第一金属膜2稍微进行蚀刻,就可以净化第一金属膜2的露出面,减小第一金属膜2和层间连接层22的连接电阻值。
如上所述,在实施例1至实施例4的说明中,举出栅极端子孔15为例,对在下层金属膜和上层金属膜之间配置使具有导电性的液体材料固化而成的层间连接层22的接触孔的结构及制造方法进行了说明,但实施例1至实施例4对于像素连接孔16、数据端子孔17等接触孔也同样能够适用。
该情况下,在第二金属膜9上不配置第一绝缘膜6,而在第二金属膜6上配置有第二绝缘膜14。
在像素连接孔16或数据端子孔17中,以越过第二金属膜9的露出面、第二金属膜露出面和第二绝缘膜边缘部的交点(露出面/边缘部交点)而延伸至第二绝缘膜边缘部的方式配置具有导电性的液体材料,使其失去流动性而固化,层间连接膜22的表面就会成为平缓的曲线形状。
因此,在配置于层间连接膜22上的端子保护图案21上难以形成空隙。
另外,如上所述,配置层间连接层22的被覆边界可以作为第二绝缘膜边缘部,也可以作为第二绝缘膜露出面26。
另外,在栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17等中配置层间连接层22的接触孔结构及其制造方法中,可以将层间连接膜22的被覆边界设定为在所有开口部都相同,也可以设定为不同。
例如在本实施例的说明中,公开了将第一绝缘膜6的厚度设定为400nm、将第二绝缘膜的厚度设定为250nm的情况,但是,将栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17的金属膜露出面面积设定为相同的情况下,配置仅被覆上述开口部500nm的层间连接层22的具有导电性的液体材料时,栅极端子孔15的第二绝缘膜边缘部、像素连接孔16及数据端子孔17的第二绝缘膜露出面26成为层间连接膜22的被覆边界。
这样,不论开口部的种类,只要将配置的具有导电性的液体材料的量设为一定,就可以使喷墨等的喷嘴容易地兼用化,因此能够实现高通量。
此外,考虑到液晶显示装置完成后的配线腐蚀(配线溶解),也可以仅在栅极端子孔15、数据端子孔17形成层间连接膜22,而在像素连接孔16内不配置层间连接膜。
这样配置的理由是,与通过借助透湿性的ACF被暴露在外界的栅极端子孔15及数据端子孔17相比,位于用液晶密封的面板内的像素连接孔16的腐蚀速度慢。
此外,也可以仅在栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17内的某特定部位应用本发明。
如实施例1中说明的那样,对第2层间绝缘膜14及第1层间绝缘膜6进行蚀刻,同时形成栅极端子孔15、像素连接孔16、数据端子孔17。
因此,像素连接孔16、数据端子孔17在第二绝缘膜14被除去而露出第二金属膜9后,直到栅极端子孔15的第一绝缘膜6被蚀刻时为止,一直暴露在蚀刻环境下。因此,第二金属膜9和第一金属膜2相比,容易被蚀刻。
如实施例3中说明的那样,当第二金属膜9和第一绝缘膜6的蚀刻选择比(实施例3中,用第一金属膜2和第一绝缘膜6进行说明)不足时,容易成为第二金属膜9被蚀刻成凹状,且第一绝缘膜边缘部下面端从第二金属膜9凸出的结构。
该情况下,仅在像素连接孔16、数据端子孔17等的第二金属膜9的开口部选择性地配置层间连接层22也是有效的。
就液晶显示装置的制造而言,母基板正在向大型化方向进展,以上已做了表述,其大小现在已超过2m。
在这种现状下,确保母基板面内的蚀刻速度均匀性已成为大的技术课题。
该母基板面内的蚀刻速度的差异,大多为依存于例如制造装置的缺陷的固定图案。
第一绝缘膜6或第二绝缘膜14的蚀刻速度快的部位,金属膜被蚀刻成凹状,绝缘膜边缘部下面端容易从金属膜凸出。
因此,仅在绝缘膜边缘部下面端自金属膜凸出的量大的部位选择性地配置层间连接层22,也是有效的。
接着,实施例1至4中,具有导电性的液体材料的溶剂使用十四烷、癸醇是因为,该药品具有使破坏层在一定程度上发生溶解的性质,因此其可以进入层间连接层22。
若具有导电性的液体材料的溶剂保持使破坏层发生溶解的功能,就可以减少金属膜露出面的破坏层,从而能够更有效地减小连接电阻。
上述实施例1至实施例4中,举出栅极端子孔15、数据端子孔17、像素连接孔16等接触孔进行了例示,但本发明的接触孔的结构及制造方法并不限定于上述接触孔。
例如,作为本发明的应用例,用构成像素电极的膜(上层金属膜)来将与TFT基板上的栅极配线连接的实施例1至实施例4中例示的栅极端子孔15、和未与数据配线连接的具有和实施例1至实施例4中例示的数据端子孔17同样的结构的端子孔连结。然后,利用使Au粒子等分散而形成的有机树脂构成的ACF(Anisotropic Conductive Film),将与数据配线不连接的实施例1至实施例4中例示的具有和数据端子孔17同样的结构的端子孔、和形成有配线的TCP(Tape Carrier Package)的块(端子)粘接,由此可以制造液晶面板。
此外,若追加层转换的应用例,与显示图像连接的TFT不同,在配置了以防止显示图像的静电破坏为目的的保护TFT的情况下,在漏电极上配置与实施例1至实施例4中例示的像素连接孔16同样结构的接触孔,与该接触孔邻接配置与栅电极位于同层的地线等配线,且配置与实施例1至实施例4中例示的栅极端子孔15为同样结构的接触孔,用构成像素电极的膜(上层金属膜)连结两接触孔。
这样,本发明的接触孔并不限定于栅极端子孔15、数据端子孔17、像素连接孔16等接触孔,可以用于层转换用接触孔,上层金属膜也可以不作电极而用作配线。
接着,为了确认本发明的效果,调整下述的样品进行试验。确认的样品结构是和实施例中已说明的栅极端子孔同样结构的接触孔。
(实验1)
[样品]
样品1:实施例1中已说明的直到第一绝缘膜边缘部都形成有层间连接层22的样品。
样品2:实施例1中已说明的直到第二绝缘膜边缘部都形成有层间连接层22的样品。
样品3:实施例2中已说明的一直延伸至第二绝缘膜露出面26,形成有层间连接层22的样品。
比较样品:[背景技术]中已说明的现有未配置层间连接层22的样品。
[样品条件]
·第一金属膜:[非专利文献1]、[非专利文献2]的合金膜及含有5%的Ni的Al-Ni膜、膜厚300nm
·第一绝缘膜:膜厚SiNx膜、400nm、边缘部下面端角度75°
·第二绝缘膜:膜厚SiNx膜、250nm、边缘部下面端角度50°
·层间连接膜(样品1~3):使平均粒径5nm左右的Au微粒子分散在溶剂中形成具有导电性的液体材料,对其进行加热使其固化,膜厚60nm
·端子保护图案:ITO膜、膜厚40nm
[试验条件]
(1)对于上述样品,经由ACF与TCP凸块连接,测定其电阻(初始连接电阻),
(2)在高温、高湿(85℃、湿度60%)的环境下,向TCP配线和栅极端子间施加DC35V,对测定过初始电阻的样品经时性地实施电阻测定及端子的腐蚀进展程度的核查(显微镜观察)。
[试验结果]
初始电阻:
高温高湿试验后电阻:
(大)比较样品>>样品1≥样品2>样品3(小)
高温高湿试验后腐蚀的进行程度:
(大)比较样品>>样品1≥样品2>样品3(小)
(实验2)
[样品]
样品3:实施例2中已说明的一直延伸至第二绝缘膜露出面26形成层间连接层22的样品。
样品4:对实施例4中已说明的、第一绝缘膜的下面端从第一金属膜凸出的样品,一直延伸至第二绝缘膜露出面26而形成层间连接层22的样品。
比较样品:[背景技术]中已说明的未配置现有层间连接层22的样品。
[样品条件]
·第一金属膜(栅极端子):[非专利文献1]、[非专利文献2]的合金膜及含有5%的Ni的Al-Ni膜、膜厚300nm
·第一绝缘膜:SiNx膜、膜厚400nm、边缘部下面端角度75°
·第二绝缘膜:SiNx膜、膜厚250nm、边缘部下面端角度50°
·层间绝缘膜形成前洗涤剂
样品3及比较样品:非离子型表面活性剂
样品4:用0.6%TMAH对第一金属膜蚀刻30nm,第一绝缘膜下面端凸出量0.05μm以下
·层间连接膜(样品3、4):使平均粒径5nm左右的Au微粒子分散在溶剂中形成具有导电性的液体材料,对其进行加热使其固化,膜厚60nm
·端子保护图案:ITO膜、膜厚:40nm
[试验条件]
(1)对于上述样品,经由ACF与TCP的凸块连接,测定其电阻(初始连接电阻);
(2)将测定了初始电阻的样品在高温、高湿(85℃、湿度60%)的环境下,向TCP配线和栅极端子间施加DC35V,经时地实施电阻测定及端子的腐蚀进展程度核查(显微镜观察)。
[试验结果]
初始电阻:
(大)比较样品≥样品3>样品4(小)
高温高湿试验后电阻:
(大)比较样品>>样品3>样品4(小)
高温高湿试验后腐蚀的进行程度:
(大)比较样品>>样品3≥样品4(小)
可以根据以上的实验结果,可以对本发明的有效性下如下结论。
对实验1的结果进行说明及推定。
初始电阻在比较样品、样品1、样品2之间没有观察到差。可以推定这是因为,接触孔的连接电阻值主要由位于栅极端子孔15的第一金属膜露出面23的、位于垂直方向的端子保护图案21部和对向的TCP的块部之间存在的ACF中所混合的导电粒子数决定。
另外,样品3与其他样品相比,显示出稍小的初始电阻值,可以推定:虽然配置在位于栅极端子孔15的第一金属膜露出面23的垂直方向的端子保护图案21部和对向的TCP的块部之间存在的导电粒子数和其他样品相同,但样品3中,将层间连接膜22延伸至第二绝缘膜露出面26而配置,因此,在端子保护图案21上,直至栅极端子孔15部及第二绝缘膜露出面26,空隙的产生程度良好,其区域比其他样品大,由此,位于栅极端子孔15的周边部(第二绝缘膜露出面26)的端子保护图案21部和对向的TCP的凸块部之间所存在导电粒子在一定程度上使连接电阻值降低。
需要说明的是,可以推测,要使该初始电阻值降低,只要增大栅极端子孔或增大混合在ACF中的各向异性导电粒子即可,这样一来,可以消除样品3和其他样品间的连接电阻值的差。
但是,由于近年来的液晶显示装置处于高精细化的方向,存在凸块间距、端子间距间距离变小的趋势,因此,难以通过增大栅极端子孔来获得开口部面积。另外,当向ACF中混合大量的导电粒子时,凸块间、端子间互相短路的可能性增高,和技术趋势不匹配。根据以上情况,可以说本样品4的结构在减小初始的连接电阻方面是有用的技术。
接着,对高温、高湿试验进行阐述。就试验后的连接电阻值而言,与样品1至3相比,比较样品显示出大的值。电阻值显示大的值的情况,意味着端子不具备可靠性。
与样品1至3相比,比较样品腐蚀的程度加深。腐蚀主要是沿着第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的露出面/边缘部交点25部位框状地发生第一金属膜溶解的方式进展。
另外,样品1至3的连接电阻值为“样品1≥样品2>样品3”的顺序,这与显微镜观察的腐蚀的进行程度一致。
该结果意味着,第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的露出面/边缘部交点25与端子保护图案上形成的空隙的距离越近,腐蚀的程度越严重,由于腐蚀加深,端子可靠性降低。
样品1至3的腐蚀和比较样品一样,在第1金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的露出面/边缘部交点25部位位置可确认。但是,其程度和比较样品相比,格外良好,为部分的芝麻粒状。
腐蚀的进展可如下进行推断。含水蒸气的水分首先通过ACF有机树脂的本体或有机树脂和端子保护图案的界面,然后到达端子保护图案21的空隙(样品3中,为端子保护图案的被覆边界)。
接着,样品1至3中,到达了空隙中的水分通过端子保护图案21到达绝缘膜表面,接着通过端子保护图案21和绝缘膜的界面,到达层间连接膜的被覆边界。
在此,对于比较样品,到达了空隙中的水分在通过端子保护图案21的时刻,到达第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的露出面/边缘部交点25,腐蚀第一金属膜。
可以推测,样品1至3中,水分通过层间连接膜22和绝缘膜界面之间,首次到第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的露出面/边缘部交点25部,腐蚀第一金属膜。
根据这种模型,可以理解样品1至3与比较样品相比,端子可靠性提高的实验结果。
此外,与比较样品那样的框架状不一样,样品1至3的腐蚀为部分的芝麻粒状,由此可以推定,水分通过层间连接膜22和绝缘膜的界面的某些薄弱点,其通过的部分的第一金属膜优先被腐蚀的可能性高。
接着,对于越过层间连接层22的被覆边界而配置端子保护图案21的理由进行记载。
可以推测,第一个理由是:水分首先从端子保护图案21的空隙进入(像样品3那样没有空隙时,进入端子保护图案和第二绝缘膜的边界部),其后,按照上述说明的路径到达端子保护图案和绝缘膜的界面。然后,与层间连接膜22和绝缘膜的界面的水分通过一样,在端子保护图案21和绝缘膜的界面水分也从某些薄弱点通过,到达层间连接膜22的被覆边界区域。接着,从层间连接层22和绝缘膜的薄弱点通过,到达第一金属膜,推测其会腐蚀金属膜。
在此,以不越过层间连接层22的被覆边界的方式配置端子保护图案21时,水分仅通过层间连接膜22和绝缘膜的界面,由此可以进行腐蚀。
因此推测,如果越过层间连接层22的被覆边界配置端子保护图案21,可以将水分通过第一金属膜露出面23和第一绝缘膜边缘部24的露出面/边缘部交点25部份的概率推测为各自的膜界面的薄弱点概率的乘积,因此能够飞跃性地减少。另外,到达的时间也能够延迟。
需要说明的是,本发明为越过层间连接层22的被覆边界而配置端子保护图案21的结构,但是没有越过层间连接层22的被覆边界配置端子保护图案21时,成为端子保护图案21和层间连接层22都与ACF接触的情况。因此,在两金属间通过水分形成局部电池。所以,难说该结构在防止腐蚀上有利。关于该课题,在[发明内容]中已做了说明。
第二个理由是因为作为上层金属膜的ITO、IZO、SnO等透明导电膜的耐腐蚀性高。如果耐腐蚀性高,则将在像素电极使用的金属作为端子保护图案21同时使用对于从业者来说可能是容易的,但还有其他理由。
这是因为,只要被覆层间连接膜22,进而延伸至外侧的绝缘膜而配置上层金属膜,就能够抑制到达层间连接膜22的水分的浸入。其结果是,也可以将位于上层金属膜下面的层间连接膜22设定为耐腐蚀性差的材料。
例如,在端子部的接触孔的下层金属上,对于以端子保护图案没有被覆耐腐蚀性差的Ag系材料的方式来使用的情况,不能认为在可靠性方面是恰当的(例如现有技术是指,第一金属膜及第二金属膜为Ag,且在其上直接配置有端子保护图案的接触孔。),但像本发明那样,只要以被覆层间连接膜22的整个面、进而延伸至其外侧的方式形成端子保护图案21,则即使下层金属膜使用Ag系材料,也可以确保端子可靠性。
这样,如果用具有耐腐蚀性的上层金属膜被覆层间连接膜22,进一步将上层金属膜延伸至外侧,就可以抑制水分的侵入,所以,对于在层间连接膜22的选定而言,与其从层间连接膜22自身的腐蚀难易性的观点出发,不如以减小上层金属膜/层间连接膜间、层间连接膜/下层金属膜间的接触电位的方式来选定层间连接膜材料更有效。
第三个理由与如下情况有关,即:本发明公开了用溅射法形成端子保护图案21的情况,但其结构也是将上层金属膜越过层间连接层22一直配置到绝缘膜上,从而抑制腐蚀的程度,确保端子的可靠性。
如果使用溅射法,溅射粒子物理性地撞击绝缘膜,因溅射粒子打在绝缘膜上,会对绝缘膜造成破坏。
因此,能够制成在绝缘膜和端子保护图案的界面混入两成分的混合层。由此,能够进一步抑制水分侵入端子保护图案和绝缘膜之间。
作为抑制水分进入的绝缘膜,与SiNx膜或SiOx等无机膜相比,例如优选酚醛树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂等有机膜。其理由是,与SiNx等无机膜相比,有机膜的硬度低,因此能够更加可靠的形成混合层。
接着,对实验2的结果进行说明。
关于比较样品和样品3的试验结果关系,在实验1中已经作了表述。在此,说明样品3和样品4的结果。
样品3和样品4的不同是,对金属膜表面进行蚀刻之后配置层间连接膜22、或不进行蚀刻就配置层间连接膜22。不进行蚀刻的样品为样品3,进行了蚀刻的样品为样品4。
在此,样品4和样品3在高温高湿试验前后(高温高湿试验前:初始电阻)电阻值的差扩大,不能进行判断。样品4和样品3相比,在高温高湿试验前后都同程度地显示低的值。可以判断为,这是对第一金属膜2进行蚀刻而除去破坏层造成的。
通过蚀刻而除去破坏层的情况,可以通过用SIMS(2次离子质量分析)测定第一金属膜表面的碳(下面记为C)及氟(下面记为F)量来容易地确认。另外,可以推定,F来源于第一绝缘膜的蚀刻气体。
另外,对于高温、高湿试验后的显微镜下的腐蚀的进行程度而言,在样品3中稍差一些(如上所述,为高温、高湿试验前后的电阻值测定中因电阻值的差扩大而不能判定的程度。),可以推定是由于下述任一方或双方的原因造成的,即:水分和破坏层所含有的F共同参预在金属膜的腐蚀中,促进腐蚀的进行的原因;样品4为第一绝缘膜边缘部下面端从第一金属膜凸出的结构的原因;水分到达金属膜的路径长度长的原因。
在此,以栅极端子孔15的接触孔为代表例进行了说明,但可以推定,除了没有配置第一绝缘膜的情况,对于数据端子孔17也形成同样的结果。
接着,对像素连接孔16进行说明。
与上述的栅极端子孔15及数据端子孔17相比,位于密封有液晶的面板内的像素连接孔16的腐蚀速度慢。
可以推定,其理由是因为,前者位于密封有液晶的面板内,如后者那样暴露在外界被水分侵入的程度小以及/或者与混入大气中的各种腐蚀气体接触的可能性几乎为零等。
在位于像素电极孔16的最表面的像素电极20上,不像栅极端子孔15及数据端子孔17那样配置ACF,而是配置有液晶材料。
就像素连接孔16而言,重要的是减小有助于显示的像素电极20部位和漏电极12的连接电阻值。有助于显示的像素电极部位是位于像素连接孔16的最表面的像素电极20所延伸的周边部。
在此,在由第二金属膜9构成的漏电极12的露出面和第二绝缘膜边缘部下面端的交点处,当像素电极20上发生空隙时,有助于显示的像素电极部位(像素连接孔16的周边部)和漏电极12的连接电阻值会变高。
在没有配置层间连接膜22的现有例的结构中,沿着像素电极孔16的第二绝缘膜边缘部下面端及上面端以框的式样发生空隙,有助于显示的像素电极部位和漏电极12的连接电阻值上升。
但是,像本实施例那样,在第二金属膜9和像素电极20之间形成层间连接膜22,就可以抑制像素电极20发生的空隙,可以减小有助于显示的像素电极部位和漏电极12之间的连接电阻值。
将层间连接膜22的被覆边界区域一直设置到第二绝缘膜边缘部,空隙仅在第二绝缘膜上面端发生,因此,可以减小有助于显示的像素电极部位和漏电极12之间的连接电阻值。
另外,将层间连接膜22的被覆边界区域一直设置到第二绝缘膜露出面26,还可以抑制在第二绝缘膜上面端的空隙发生,使得有助于显示的像素电极部位和漏电极12之间的连接电阻值更适宜。
另外,仅对第二金属膜表面进行蚀刻,将其表面进行清洗后,就可以如上所述除去破坏层,所以更优选。
如上所述,根据本发明,可以提供初始连接电阻值低、且耐腐蚀性高的有可靠性的接触孔结构及其制造方法。
需要说明的是,在本发明的说明中,考虑技术趋势,举出本发明特别有效的以腐蚀性高的Al为主成分的合金为例进行了说明,但耐腐蚀性的某些金属也可以采用,本发明并不排除这种情况。
例如、[背景技术]中已说明的、在第一金属膜及第二金属膜上配置覆盖膜的结构中,如果应用本发明,就能够除掉接触孔的空隙,只要在仅对第一金属膜及第二金属膜进行蚀刻而除去破坏层后,配置层间连接膜,就能够降低连接电阻值。
现在的液晶显示装置中,作为覆盖膜使用Cr、Mo、Ti及它们的合金系等。但是,这些金属与以Al为主成分的合金膜相比,也会因连续使用显示装置而发生端子的慢慢腐蚀,虽然速度缓慢。
另外,作为端子腐蚀的课题,追加例如在S(硫磺)及Cl(氯)等腐蚀性气体氛围气中使用频度高的产业系用途的液晶显示装置中,变得更加显著的情况。
上述实施例中,特别举出液晶显示装置为例进行了说明,但对于同样的接触孔存在的PDP显示装置(Plasma Display Panel)、有机EL(organic electroluminescence)显示装置等,也可以恰当的实施。
上述实施例作用效果如下。
至少延伸至绝缘膜开口部和绝缘膜边缘部,配置使具有导电性的液体材料固化形成的层间连接层,进而,通过以被覆层间连接层的全部和超过层间连接层延伸而被覆邻接的绝缘膜的方式,配置上层金属膜,可以提供连接电阻低、且耐腐蚀性高的接触孔。
在显示装置的制造工序,通过将达到最高温度的工序设为在配置具有导电性的液体材料以前的工序,就能够适宜地使用以Al为主成分的下层金属膜材料。
具有导电性的液体材料的固化使用减压法,就可以实现加热时间的缩短及低温度化,因此,可以抑制具有导电性的液体材料的氧化,可以提供连接电阻低的接触孔。
通过用具有导电性的液体材料将下层金属膜表面的破坏层溶解而使其扩散,就可以减少下层金属膜表面的每单位体积的腐蚀元素量,由此可以提供连接电阻低、且耐腐蚀性高的接触孔。
在配置具有导电性的液体材料前,与下层金属膜表面的破坏层一起,对下层金属膜的一部分进行蚀刻,由此可以提供连接电阻低且耐腐蚀性高的接触孔。
在绝缘膜表面,使用溅射成膜上层金属膜,在其界面就会形成上层金属膜和绝缘膜的混合层,因此,可以提供耐腐蚀性高的接触孔结构。进而,将绝缘膜设为有机膜,就可以实现更高的耐腐蚀性。
产业上的可利用性
因此,对于液晶显示装置、PDP显示装置、有机EL显示装置等全部显示装置,本发明均可适用。在本发明的全部公开(含权利要求)的范围内,可以基于其基本的技术思想,进一步进行实施方式或实施例的变更、调整。另外,在本发明的范围内,可以进行各种各样的公开要素的多样组合或选择。即,不言自明的是,本发明包括本领域从业人员按照技术方案包含的全部公开、技术性思想进行的各种变形、修正。

Claims (16)

1.一种显示装置,其特征在于,具有接触孔,该接触孔包含:
配置在基板上的下层金属膜;
配置在所述下层金属膜上的具有开口部的绝缘膜;
层间连接层,其由具有导电性的液体材料固化而成,所述液体材料以延伸覆盖至少在所述开口部露出的所述下层金属膜和所述开口部的绝缘膜边缘部的方式配置;
上层金属膜,其以越过所述层间连接层的被覆边界区域与所述绝缘膜相接的方式配置在所述层间连接层上,
在所述开口部露出的所述下层金属膜的膜厚比不在所述开口部露出的部分的膜厚薄。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述层间连接层延伸至超过所述开口部的绝缘膜边缘部的绝缘膜露出面。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置,其特征在于,与在所述开口部露出的所述下层金属膜的膜厚与不在所述开口部露出的部分的所述下层金属膜的膜厚之差相比,所述层间连接层的膜厚更厚。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的显示装置,其特征在于,所述下层金属膜是至少与栅极配线或数据配线电连接的栅极端子孔部或数据端子孔部的接触孔。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的显示装置,其特征在于,在所述开口部露出的所述下层金属膜是至少与漏电极电连接的像素连接孔部的接触孔。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的显示装置,其特征在于,位于所述下层金属膜的最上面的金属膜是以Al为主成分的合金膜。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的显示装置,其特征在于,所述上层金属膜从ITO、IZO、SnO中的任一材料中选择。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的显示装置,其特征在于,位于所述绝缘膜的最上面的绝缘膜是有机膜。
9.根据权利要求8所述的显示装置,其特征在于,位于所述最上面的有机绝缘膜,从含有酚醛树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂中的任一种材料的树脂中选择。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的显示装置,其特征在于,所述将具有导电性的液体材料固化而成的层间连接层,含有Au、Ag、Cu、Ni、Pt、Pd、ITO中的至少一个。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的显示装置,其特征在于,所述显示装置是液晶显示装置。
12.一种显示装置,其特征在于,
具备层间连接膜,所述层间连接膜设于将设置在基板上或所述基板上层的第一金属膜被覆的绝缘膜上,是通过在所述第一金属膜表面露出的开口部中配置导电性的液体材料且使其固化而形成的,被覆开口底部,并且将开口壁被覆到至少一部分的高度,从而使所述开口部的表面形状成为凹状或凸状的曲面,
具有连接结构,所述连接结构通过在所述层间连接膜上以至少覆盖所述层间连接膜的被覆区域的方式形成,且所述连接结构含有使所述开口部的表面形状与所述层间连接膜相对应地成为凹状或凸状的曲面的第二金属层。
13.根据权利要求12所述的显示装置,其特征在于,
所述第一金属膜在通过所述开口部而露出的区域,具有规定深度的凹部,
所述第一金属膜的所述凹部被所述层间连接膜填埋,
所述层间连接膜的膜厚比所述第一金属膜的所述凹部的深度厚。
14.根据权利要求13所述的显示装置,其特征在于,
在所述开口部,形成所述开口壁的所述绝缘膜的边缘部的下面端,从所述第一金属膜的所述凹部的上端向所述开口部内侧突出,
由所述第一金属膜的所述凹部、和所述绝缘膜的边缘部的下面端的突出部围起来的空间,被所述层间连接膜填埋。
15.根据权利要求12~14中任一项所述的显示装置,其特征在于,所述层间连接膜随着与所述开口壁的被覆区域的边界接近,其膜厚变薄。
16.根据权利要求12~15中任一项所述的显示装置,其特征在于,
所述绝缘膜包含层叠的多个绝缘膜,
所述层间连接膜将层叠的多个绝缘膜中的至少最下层的绝缘膜的开口壁被覆。
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