JP2005506712A - 配線用エッチング液とこれを利用した配線の製造方法及びこれを利用した薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は配線用エッチング液とこれを利用した配線の製造方法、これを利用した薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、半導体装置における配線は信号が伝達される手段であるため信号遅延を最小化する必要がある。
信号遅延を防止するために、配線として低抵抗の金属物質、特にアルミニウム(Al)またはアルミニウム合金(Al alloy)などのようなアルミニウム系の金属物質を用いるのが一般的である。しかし、アルミニウム系の配線は、物理的または化学的な特性が弱いため接触部で他の導電物質と連結される際に腐蝕が生じ、半導体素子の特性を低下させる問題がある。特に、液晶表示装置のパッド部において画素電極用物質であるITO(インジウム錫酸化物)またはIZO(インジウム亜鉛酸化物)を使用してアルミニウムを補強する場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金とITOまたはIZOとの接触特性が悪く、一般に、薄膜トランジスタが形成された基板を複数のマスクを用いてフォトエッチング工程に製造する必要がある。ここでは、製造コストを低減するために、マスク数を現象することが好ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明が目的とする技術的課題は、低抵抗物質からなると同時に他の物質と低抵抗の接触特性を有するモリブデンまたはモリブデン合金の配線を優れたテーパ構造且つ均一にパターニングできるモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を提供することにある。
本発明の他の課題は、低抵抗であると同時に優れた接触特性及び均一度と、なだらかな傾斜角のテーパ構造を有する薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を提供することにある。
【0004】
さらに、本発明の他の課題は、薄膜トランジスタ基板の製造方法を単純化することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
このような問題を解決するために本発明では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線をパターニングするための配線用エッチング液として硝酸(HNO3)、リン酸(H3PO4)、酢酸(CH3COOH)、安定剤(stabilizer)及びその他として超純水を含む。この時、配線用エッチング液は0.1-10%の硝酸(HNO3)、65-55%のリン酸(H3PO4)、5-20%の酢酸(CH3COOH)、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を含み、安定剤としては化学式1で示される化合物が好ましい。
M(OH)x・Ly ・・・(1)
前記化学式1で、MはZn、Sn、Cr、Al、Ba、Fe、Ti、Si、またはBであり、LはH2O、NH3、CN、COR(ここでRは炭素数1乃至5のアルキル)、NH2R(ここでRは炭素数1乃至5のアルキル)、またはNNR(ここでRは炭素数1乃至5のアルキル)であり、xは2、または3であり、yは0、1、2、または3である。
【0006】
ここで、エッチング液はモリブデンタングステン合金をエッチングするために用いるのが好ましい。
このような本発明による配線用エッチング液及びこれを利用した配線の製造方法は、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法に適用できる。
本発明による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法では、ゲート線及びゲート電極を含むゲート配線を形成した後、ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する。ゲート電極のゲート絶縁膜上に半導体層を形成し、半導体層またはゲート絶縁膜上にソース及びドレーン電極とデータ線を含むデータ配線を形成する。この時、ゲート配線またはデータ配線はモリブデンまたはモリブデン合金からなる第1導電膜で形成し、第1導電膜は0.1-10%の硝酸(HNO3)、65-55%のリン酸(H3PO4)、5-20%の酢酸(CH3COOH)、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を含む配線用エッチング液を利用してパターニングする。
【0007】
ここで、ゲート配線は第1導電膜の下にアルミニウムまたはアルミニウム合金の第2導電膜を含むことができ、配線用エッチング液を利用して第1導電膜と一緒に第2導電膜をパターニングすることができる。
データ配線と連結されてIZOからなる画素電極及びデータ配線と画素電極との間にドレーン電極を露出する第1接触孔を有する保護膜を追加して形成することができ、この時、保護膜は窒化ケイ素またはSiOCまたはSiOFまたは有機絶縁物質で形成することができる。この時、ゲート配線はゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、データ配線はデータ線に連結されているデータパッドをさらに含み、画素電極の形成段階で保護膜の第2及び第3接触孔を通じてゲートパッド及びデータパッドと各々連結される補助ゲートパッドと補助データパッドをさらに形成できる。
【0008】
データ配線及び半導体層は、部分的に異なる厚さの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で一緒に形成でき、感光膜パターンは第1の厚さを有する第1部分と、第1部分より厚い厚さの第2部分と、第1部分より厚さが薄く第1及び第2部分を除いた第3部分とを含む。この時、写真エッチング工程において第1部分はソース電極とドレーン電極の間、第2部分はデータ配線上に位置するのが好ましい。
【0009】
このような製造方法によって完成した薄膜トランジスタアレイ基板は、モリブデンまたはモリブデン合金からなる第1導電膜と画素電極、補助ゲートパッド及び補助データパッドのIZO膜が接触する構造を有する。
【発明の効果】
【0010】
本発明の実施例による製造方法では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を利用して低抵抗のモリブデンまたはモリブデン合金の単一膜または多重膜の配線を形成し、信号の遅延を最少化し、接触部の接触抵抗を最少化すると同時に緩慢な傾斜角を有するテーパ構造及び優れた均一度を有する配線を形成することができ、大画面高精細の液晶表示装置の駆動特性及び表示特性を向上させることができる。また、製造工程を単純化して液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造しているので、製造工程を単純化し、製造コストを減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
添付した図面を参照して本発明の実施例による配線用エッチング液と、これを利用した配線の製造方法、及びこれを含む薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
半導体装置、特に表示装置の配線としては、低い比抵抗のアルミニウム、アルミニウム合金、モリブデン、モリブデン合金、銅などのような物質が適する。一方、配線は外部から信号を受けたり外部に信号を伝達するためのパッドを有する必要がある。パッド用物質は、一定水準以下の比抵抗であることが必要であり、さらに、酸化しにくく、製造過程で断線しにくく、他の物質と接触した時に低接触抵抗である必要がある。したがって、配線を作製する時には、このような特性を全て備えているモリブデンまたはモリブデン合金を使用するのが好ましく、配線を多層で形成する場合には、さらに低い比抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を追加して使用できる。
【0012】
モリブデンまたはモリブデン合金を積層しパターニングして配線を形成する時、エッチングの条件、特に湿式エッチングを利用する場合、エッチング液はモリブデンまたはモリブデン合金に対して20°〜70°の範囲で緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でパターニングできなければならず、配線を二重にする場合にも1つのエッチング液を利用して同時にエッチングするが、緩慢な傾斜角を有するテーパ状に加工できなければならず、基板全体の均一度が5%以下の範囲で安定的であることが好ましい。
【0013】
このような過程で、本発明の実施例によるモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液は0.1-10%の硝酸(HNO3)、65-55%のリン酸(H3PO4)、5-20%の酢酸(CH3COOH)、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を含むものを使用する。ここで、安定剤としては化学式1で示される化合物が好ましい。
M(OH)x・Ly ・・・(1)
前記化学式1で、MはZn、Sn、Cr、Al、Ba、Fe、Ti、Si、またはBであり、LはH2O、NH3、CN、COR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)、NH2R(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)、またはNNR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)であり、xは2、または3であり、yは0、1、2または3である。
【0014】
この時、モリブデン合金で配線を形成する場合、モリブデン合金として含有量が原子百分率20(atomic%)以下であるタングステンを含むモリブデンタングステン合金を使用するのが好ましい。
このようなモリブデン-タングステン合金の配線は、15μΩcm以下の低い比抵抗であるために単一膜の配線として使用しても構わないが、パッド用物質としての性質があるため、低抵抗のアルミニウムやその合金などの導電膜と共に積層して配線として使用できる。特に、表示装置の信号線、この中でも液晶表示装置のゲート線またはデータ線として使用できる。
【0015】
図1は本発明の実施例による配線用エッチング液でモリブデンタングステン合金膜をエッチングした時のエッチングプロファイルを示すものである。
図1は、モリブデンタングステン合金の単一膜をエッチング液を利用してエッチングしたプロファイルを示したものであって、緩慢なプロファイルが形成されることが分かる。
つまり、基板1上に原子百分率10%のタングステンが含まれているタングステン-モリブデン合金膜2を2000Å程度の厚さで蒸着した後、5%の硝酸(HNO3)、63%のリン酸(H3PO4)、10%の酢酸(CH3COOH)、3%の安定剤及びその他として超純水を含むエッチング液を利用してエッチングした結果、30°-40°の緩慢な傾斜角(θ)を有するプロファイルが形成されており、エッチング比は33Å/secの程度、均一度は1-2%の程度で安定的なものと測定された。
【0016】
このような本発明による配線用エッチング液及びこれを利用した配線の製造方法は、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法に適用できる。これについて図面を参照して詳細に説明する。
まず、図2及び図3を参照して本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。
【0017】
図2は本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板であり、図3は図2に示す薄膜トランジスタ基板のII-II線に沿った断面図である。
絶縁基板10の上に低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる下部膜201とモリブデンまたはモリブデン合金からなる上部膜202とを含むゲート配線が形成されている。ゲート配線は横方向にのびているゲート線22、ゲート線22の端に連結されていて外部からのゲート信号の印加を受けてゲート線に伝達するゲートパッド24及びゲート線22に連結されている薄膜トランジスタのゲート電極26を含む。基板10の上には窒化ケイ素(SiNx)などからなるゲート絶縁膜30がゲート配線22、24、26を覆っている。
【0018】
ゲート電極24のゲート絶縁膜30上には、非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体層40が島状に形成されており、半導体層40の上にはシリサイドまたはn型不純物が高濃度にドーピングされているn+水素化非晶質シリコンなどの物質で作られた抵抗接触層55、56が各々形成されている。
抵抗接触層55、56及びゲート絶縁膜30の上には、モリブデン(Mo)またはモリブデン-タングステン(MoW)合金からなるデータ配線62、65、66、68が形成されている。データ配線は縦方向に形成されてゲート線22と交差して画素を定義するデータ線62、データ線62の分枝であって抵抗接触層55の上までのびているソース電極65、データ線62の一端に連結されていて外部からの画像信号を印加されるデータパッド68、ソース電極65と分離されていてゲート電極26に対してソース電極65の反対側の抵抗接触層56上に形成されているドレーン電極66を含む。一方、データ配線はゲート線22と重なって保持容量を確保するための維持蓄電器用導電体パターン64を含むことができる。
【0019】
ここで、データ配線62、64、65、66、68を二重層以上で形成する場合には、1つの層は低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を追加し、モリブデンまたはモリブデン合金の導電膜はその上または下に形成するのが好ましい。
データ配線62、64、65、66、68及びこれらによって覆われない半導体層40上には窒化ケイ素からなる保護膜70が形成されている。
【0020】
保護膜70には維持蓄電器用導電体パターン64、ドレーン電極66、データパッド68を各々露出する接触孔72、76、78が形成されており、ゲート絶縁膜30と共にゲートパッド24を露出する接触孔74が形成されている。保護膜70の上には、接触孔72、76を通じて維持蓄電器用導電体パターン72及びドレーン電極66と電気的に連結されていて画素に位置する画素電極82が形成されている。また、保護膜70の上には接触孔74、78を通じて各々ゲートパッド24及びデータパッド68と連結されている補助ゲートパッド86及び補助データパッド88が形成されている。ここで、画素電極82と補助ゲート及びデータパッド86、88は、IZO(インジウム亜鉛酸化物)からなる。
【0021】
このような本発明の第1実施例による薄膜トランジスタアレイ基板は、ゲートパッド24の上部膜202とドレーン電極66及びデータパッド68のモリブデンまたはモリブデン合金膜とIZO膜の接触構造を有し、ゲート配線22、24、26及びデータ配線62、64、65、66、68は緩慢な傾斜角を有するテーパ構造を有し、基板全体で1-2%の均一度を有する。
【0022】
ここで、画素電極82は図1及び図2のように、ゲート線22と重なって維持蓄電器をなし、保持容量が不足した場合にはゲート配線22、24、26と同一層に保持容量用配線を追加することもできる。また、IZOパターン82、86、88は保護膜70の下に形成されることができ、データ配線62、64、65、66、68の下に位置することもできる。
【0023】
このような本発明の実施例による構造では、ゲート配線22、24、26は低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金を含み、ゲート配線22、24、26及びデータ配線62、64、65、66、68は他の物質と接触特性が優れていて低抵抗のモリブデンまたはモリブデン合金を含むので、大画面高精細の液晶表示装置に適用できると同時にパッド部での接触抵抗を最少化することができ、接触部の信頼性が確保できる。
【0024】
以下、このような本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法について図2及び図3と図4a乃至図7bを参照して詳細に説明する。
まず、図4a及び4bに示すように、基板10の上にアルミニウム合金の一つである2atm%のネオジムを含むアルミニウムネオジム合金からなる下部膜201を2500Å程度の厚さで積層し、その上に10atm%のタングステンを含むモリブデンタングステン合金からなる上部膜20を500Å程度の厚さで積層した後、パターニングしてゲート線22、ゲート電極26及びゲートパッド24を含むゲート配線を形成する。この時、エッチング液は0.1-10%の硝酸(HNO3)、65-55%のリン酸(H3PO4)、5-20%の酢酸(CH3COOH)、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによって二重膜201、202を1つのエッチング条件で緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でパターニングすることができた。
【0025】
次に、図5a及び図5bに示すように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜30、非晶質シリコンからなる半導体層40、ドーピングされた非晶質シリコン層50の3層膜を連続積層し、マスクを利用したパターニング工程で半導体層40とドーピングされた非晶質シリコン層50をパターニングしてゲート電極24と対向するゲート絶縁膜30上に半導体層40と抵抗接触層50を形成する。
【0026】
次に、図6a乃至図6bに示すように、10%のタングステン含有率を有するモリブデンタングステン合金をターゲットをスパッタしてモリブデンタングステン合金膜を積層した後、マスクを利用した写真工程でパターニングしてゲート線22と交差するデータ線62、データ線62と連結されてゲート電極26上部までのびているソース電極65、データ線62は一端に連結されているデータパッド68、ソース電極64と分離されていてゲート電極26を中心にソース電極65と対向するドレーン電極66及びゲート線22と重畳する維持蓄電器用導電体パターン64を含むデータ配線を形成する。この時にも、エッチング液は0.1-10%の硝酸(HNO3)、65-55%のリン酸(H3PO4)、5-20%の酢酸(CH3COOH)、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによってデータ配線62、64、65、66、68は30°-40°度の緩慢な傾斜角を有するテーパ構造でありながら1-2%の均一度を得ることができた。
【0027】
次に、データ配線62、64、65、66、68で覆われないドーピングされた非晶質シリコン層パターン50をエッチングしてゲート電極26を中心に両側に分離させる一方、両側のドーピングされた非晶質シリコン層55、56間の半導体層パターン40を露出させる。次に、露出された半導体層40の表面を安定化させるために酸素プラズマ処理を実施するのが好ましい。
【0028】
次に、図7a及び7bのように、窒化ケイ素のような無機絶縁膜または低い誘電率を有するSiOCまたはSiOFを積層したり、またはアクリル系の有機絶縁膜を塗布して保護膜70を形成する。次に、マスクを利用した写真エッチング工程でゲート絶縁膜30と共にパターニングし、維持蓄電器用導電体パターン64、ゲートパッド24、ドレーン電極66及びデータパッド68を露出する接触孔72、74、76、78を形成する。
【0029】
最後に図2及び図3に示すように、IZO膜を積層し、マスクを利用したパターニングを実施して接触孔72、76を通じて維持蓄電器用導電体パターン64及びドレーン電極66と連結される画素電極82と接触孔74、78を通じてゲートパッド24及びデータパッド68と各々連結される補助ゲートパッド86及び補助データパッド88を各々形成する。
【0030】
このような発明の第1実施例による製造方法で、モリブデンタングステン合金膜を露出する接触孔を10×10μm2程度の大きさで200個形成し、直列に連結した状態で接触部の接触抵抗を測定した。接触部の接触抵抗は103-104Ωの程度で非常に良好なものと測定された。
このような本発明の実施例による製造方法では、モリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を利用してモリブデンまたはモリブデン合金の単一膜または二重膜のゲート配線またはデータ配線をパターニングすることにより、低抵抗であり、他の物質と低い接触抵抗を有すると同時に緩慢な傾斜角を有するテーパ構造及び優れた均一度を有する配線を形成でき、液晶表示装置の駆動特性及び表示特性を向上できる。
【0031】
このような方法は前述したように、5枚のマスクを利用する製造方法に適用できるが、4枚のマスクを利用する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法にも同様に適用することができる。これについて図面を参照して詳細に説明する。
まず、図8乃至図10を参照して本発明の実施例による4枚のマスクを利用して完成した液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の単位画素構造について詳細に説明する。図8は本発明の第2実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図9及び図10は各々図8に示した薄膜トランジスタ基板のIX-IX’線及びX-X’線に沿った断面図である。
【0032】
まず、絶縁基板10の上に第1実施例と同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜とモリブデンまたはモリブデン合金の導電膜を含むゲート線22、ゲートパッド24及びゲート電極26を含むゲート配線が形成されている。そして、ゲート配線は基板10の上にゲート線22と平行していて上板の共通電極に入力される共通電極電圧などの電圧を外部から印加される維持電極28を含む。維持電極28は、後述する画素電極82と連結された維持蓄電器用導電体パターン68と重なって画素の電荷保存能力を向上させる維持蓄電器をなし、後述する画素電極82とゲート線22の重畳で発生する保持容量が充分な場合には形成しないこともある。
【0033】
ゲート配線22、24、26、28の上には、窒化ケイ素(SiNx)などからなるゲート絶縁膜30が形成され、ゲート配線22、24、26、28を覆っている。ゲート絶縁膜30の上には、水素化非晶質シリコンなどの半導体からなる半導体パターン42、48が形成されており、半導体パターン42、48の上には、リン(P)などのn型不純物として高濃度にドーピングされている非晶質シリコンなどからなる抵抗性接触層パターンまたは中間層パターン55、56、58が形成されている。
【0034】
抵抗性接触層パターン55、56、58の上には、モリブデンまたはモリブデン合金からなるデータ配線が形成されている。データ配線は縦方向に形成されているデータ線62、データ線62の一端に連結されて外部からの画像信号を印加されるデータパッド68、そしてデータ線62の分枝である薄膜トランジスタのソース電極65からなるデータ線部を含み、また、データ線部62、68、65と分離されていてゲート電極26または薄膜トランジスタのチャンネル部Cに対してソース電極65の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレーン電極66と維持電極28上に位置している維持蓄電器用導電体パターン64も含む。維持電極28を形成しない場合には、維持蓄電器用導電体パターン64も形成しない。
【0035】
データ配線62、64、65、66、68は、ゲート配線のようにアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電膜を含む二重膜で形成することもできる。接触層パターン55、56、58は、その下部の半導体パターン42、48とその上部のデータ配線62、64、65、66、68の接触抵抗を低くする役割をしており、データ配線62、64、65、66、68と完全に同一な形態を有する。つまり、データ線部中間層パターン55はデータ線部62、68、65と同一であり、ドレーン電極用中間層パターン56はドレーン電極66と同一であり、維持蓄電器用中間層パターン58は維持蓄電器用導電体パターン64と同一である。
【0036】
一方、半導体パターン42、48は、薄膜トランジスタのチャンネル部Cを除けばデータ配線62、64、65、66、68及び抵抗性接触層パターン55、56、58と同一な模様となっている。具体的には、維持蓄電器用半導体パターン48と維持蓄電器用導電体パターン64及び維持蓄電器用接触層パターン58は同一な模様であるが、薄膜トランジスタ用半導体パターン42はデータ配線及び接触層パターンの残りの部分と若干異なる。つまり、薄膜トランジスタのチャンネル部Cにおいてデータ線部62、68、65、特にソース電極65とドレーン電極66が分離されており、データ線部中間層55とドレーン電極用接触層パターン56とも分離されているが、薄膜トランジスタ用半導体パターン42はここで切れず連結されて薄膜トランジスタのチャンネルを生成する。
【0037】
データ配線62、64、65、66、68の上には、窒化ケイ素またはSiOCまたはSiOFまたは感光性有機絶縁物質からなる保護膜70が形成されている。
保護膜70は、ドレーン電極66、データパッド68及び維持蓄電器用導電体パターン68を露出する接触孔76、78、72を有しており、また、ゲート絶縁膜30と共にゲートパッド24を露出する接触孔74を有している。
【0038】
保護膜70上には、薄膜トランジスタから画像信号を受けて上板の電極と共に電場を生成する画素電極82が形成されている。画素電極82はIZOなどの透明な導電物質で作製され、接触孔76を通じてドレーン電極66と物理的・電気的に連結されて画像信号の伝達を受ける。また、画素電極82は、隣接するゲート線22及びデータ線62と重なって開口率を高めているが、重ならないこともある。また、画素電極82は接触孔72を通じて維持蓄電器用導電体パターン64とも連結されて導電体パターン64に画像信号を伝達する。一方、ゲートパッド24及びデータパッド68の上には、接触孔74、78を通じて各々これらと連結される補助ゲートパッド86及び補助データパッド88が形成されており、これらはパッド24、68と外部回路装置との接着性を補完し、パッドを保護する役割をするものであって、必須的ではなくこれらの適用は選択的である。
【0039】
以下、図8乃至図10の構造を有する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を4枚のマスクを利用して製造する方法について図8乃至図10と図11a乃至図17cを参照して詳細に説明する。
まず、図11a乃至11cに示すように、第1実施例と同様にアルミニウムを含む下部膜とモリブデンまたはモリブデン合金を含む上部膜を順次に積層し、マスクを利用した写真エッチング工程で基板10の上にゲート線22、ゲートパッド24、ゲート電極26及び維持電極28を含むゲート配線を形成する。
【0040】
次に、図12a及び12bに示すように、窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜30、半導体層40、中間層50を化学気相蒸着法を利用して各々1500Å乃至5000Å、500Å乃至2000Å、300Å乃至600Åの厚さで連続蒸着し、次いで、モリブデン10%のモリブデンタングステン合金からなる導電膜を含む導電体層60をスパッタリングなどの方法で1500Å乃至3000Åの厚さで蒸着した後、その上に感光膜110を1μm乃至2μmの厚さで塗布する。
【0041】
その後、マスクによって感光膜110に光を照射した後、現像して、図13b及び13cに示すように、感光膜パターン112、114を形成する。この時、感光膜パターン112、114のうち薄膜トランジスタのチャンネル部C、つまり、ソース電極65とドレーン電極66の間に位置した第1部分114の厚さがデータ配線部A、つまり、データ配線62、64、65、66、68が形成される部分に位置した第2部分112より薄くなるようにし、その他の部分Bの感光膜は全て除去する。この時、チャンネル部Cに残された感光膜114の厚さとデータ配線部Aに残された感光膜112の厚さとの比は後述するエッチング工程の工程条件によって異ならせる必要があり、第1部分114の厚さを第2部分112の厚さの1/2以下にするのが好ましく、例えば、4000Å以下であるのがよい。このように、位置によって感光膜の膜厚を異ならせる方法としては様々な方法があり、A領域の光透過量を調節するために主にスリットや格子形態のパターンを形成したり半透明膜を利用する。
【0042】
この時、スリットの間に位置した線パターンの幅やパターン間の間隔、つまり、スリットの幅は露光時に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合には、マスクを作製する時に透過率を調節するために異なる透過率を有する薄膜を利用したり厚さが異なる薄膜を利用できる。
このようにマスクによって感光膜に光を照射すると、光に直接露出される部分では高分子らが完全に分解され、スリットパターンや半透明膜が形成されている部分では光の照射量が少ないため高分子は不完全分解状態となり、遮光膜で覆われた部分では高分子がほとんど分解されない。次に、感光膜を現像すると、高分子量の分子が分解されない部分だけ残り、照射光が少ない中央部分には光が全く照射されなかった部分より厚さの薄い感光膜が残るようになる。この時、露光時間を長くすると全ての分子が分解されてしまうので、そうならないように注意する必要がある。
【0043】
このような厚さの薄い感光膜114には、リフローが可能な物質からなる感光膜を利用し、光が完全に透過できる部分と光が完全に透過できない部分に分けられた通常のマスクで露光した後、現像してリフローさせ、感光膜が残留しない部分に感光膜の一部を流すことによって形成することもできる。
次に、感光膜パターン114及びその下部の膜である導電体層60、中間層50及び半導体層40に対するエッチングを行う。この時、データ配線部Aにはデータ配線及びその下部の膜がそのまま残されており、チャンネル部Cには半導体層のみが残され、残りの部分Bには前記3つの層60、50、40が全て除去されゲート絶縁膜30が露出される必要がある。
【0044】
まず、図14a及び14bに示すように、その他の部分Bの露出されているモリブデンタングステン合金の導電体層60を除去し、その下の中間層50を露出させる。この過程で、乾式エッチングまたは湿式エッチング方法を両方用いることができ、導電体層60はエッチングされるが感光膜パターン112、114は殆どエッチングされない条件下で行うのが良い。しかし、乾式エッチングの場合、導電体層60のみをエッチングし、感光膜パターン112、114はエッチングされない条件を見つけることが難しいので感光膜パターン112、114も一緒にエッチングされる条件下で行うこともできる。この場合には、湿式エッチングの場合より第1部分114の厚さを厚くし、この過程で第1部分114が除去されて下部の導電体層60が露出されることが生じないようにする。
【0045】
導電体層60がMoまたはMoW合金、AlまたはAl合金、Taのいずれか一つである場合には、乾式エッチングや湿式エッチングのいずれでも可能である。しかし、Crは乾式エッチング方法では除去しにくいため導電体層60がCrである場合には湿式エッチングのみを利用するのが良い。導電体層60がCrである湿式エッチングの場合には、エッチング液としてCeNHO3を使用でき、導電体層60がMoやMoWである乾式エッチングの場合のエッチング気体としてはCF4とHClの混合気体やCF4とO2の混合気体を用いることができ、後者の場合には感光膜に対するエッチング比も略類似している。
【0046】
本発明の第2実施例では、導電体層60をモリブデンタングステン合金で湿式エッチングによってパターニングする場合に、第1実施例のように、エッチング液は0.1-10%の硝酸(HNO3)、65-55%のリン酸(H3PO4)、5-20%の酢酸(CH3COOH)、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を含むモリブデンまたはモリブデン合金の配線用エッチング液を使用し、このようなエッチング液を使用することによってソース/ドレーン用導電体パターン67と維持蓄電器用導電体パターン68は緩慢な傾斜角を有するテーパ構造にパターニングすることができた。
【0047】
このようにすると、図14a及び図14bに示すように、チャンネル部C及びデータ配線部Bの導電体層、つまり、ソース/ドレーン用導電体パターン67と維持蓄電器用導電体パターン64のみが残り、その他の部分Bの導電体層60は全て除去されて、その下部の中間層50が露出される。この時残された導電体パターン67、64は、ソース及びドレーン電極65、66が分離されず連結されていることを除けばデータ配線62、64、65、66、68の形態と同一である。また、乾式エッチングを使用した場合、感光膜パターン112、114もある程度の厚さがエッチングされる。
【0048】
次に、図15a及び15bに示すように、その他の部分Bの露出された中間層50及びその下部の半導体層40を感光膜の第1部分114と共に乾式エッチングで同時に除去する。この時のエッチングは感光膜パターン112、114と中間層50及び半導体層40(半導体層と中間層はエッチング選択性がほとんど無い)が同時にエッチングされるが、ゲート絶縁膜30はエッチングされない条件下で行う必要があり、特に感光膜パターン112、114と半導体層40に対するエッチング比が略同一な条件下でエッチングするのが好ましい。例えば、SF6とHClの混合気体やSF6とO2の混合気体を使用すれば、略同一な厚さで二つの膜をエッチングできる。感光膜パターン112、114と半導体層40に対するエッチング比が同一な場合、第1部分114の厚さは半導体層40と中間層50の厚さを合せたものと同一であるか、それより小さい必要がある。
【0049】
このようにすると、図15a及び15bに示すように、チャンネル部Cの第1部分114が除去されてソース/ドレーン用導電体パターン67が露出され、その他の部分Bの中間層50及び半導体層40が除去されてその下部のゲート絶縁膜30が露出される。一方、データ配線部Aの第2部分112もエッチングされて厚さが薄くなる。そして、この段階で半導体パターン42、48が完成する。図面符号57と58は、各々ソース/ドレーン用導電体パターン67の下の中間層パターンと維持蓄電器用導電体パターン64の下の中間層パターンを示す。
【0050】
次に、アッシングによってチャンネル部Cのソース/ドレーン用導電体パターン67表面に残っている感光膜を除去する。
次に、図16a及び16bに示すように、チャンネル部Cのソース/ドレーン用導電体パターン67及びその下部のソース/ドレーン用中間層パターン57をエッチングして除去する。この時、エッチングはソース/ドレーン用導電体パターン67と中間層パターン57の両方に対して乾式エッチングのみを行うことができ、ソース/ドレーン用導電体パターン67に対しては湿式エッチングで、中間層パターン57に対しては乾式エッチングで行うこともできる。前者の場合、ソース/ドレーン用導電体パターン67と中間層パターン57のエッチング選択比の大きい条件下でエッチングを行うことが好ましく、これはエッチング選択比が大きくないときには、エッチングの終了点が見つけ難く、チャンネル部Cに残る半導体パターン42の厚さを調節することが容易ではないためである。例えば、SF6とO2の混合気体を使用して、ソース/ドレーン用導電体パターン67をエッチングすることが挙げられる。湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に行う後者の場合には、湿式エッチングされるソース/ドレーン用導電体パターン67の側面はエッチングされるが、乾式エッチングされる中間層パターン57は殆どエッチングされないために階段状で作製される。中間層パターン57及び半導体パターン42をエッチングする時に使用するエッチング気体の例としては、前述したCF4とHClの混合気体やCF4とO2の混合気体があり、CF4とO2を用いると均一な厚さの半導体パターン42を残すことができる。この時、図16bに示すように、半導体パターン42の一部が除去されて厚さが薄くなることもあり、感光膜パターンの第2部分112もこの時にある程度の厚さがエッチングされる。この時のエッチングは、ゲート絶縁膜30がエッチングされない条件下で行う必要があり、第2部分112がエッチングされてその下部のデータ配線62、64、65、66、68が露出されることがないように感光膜パターンが厚いのが好ましい。
【0051】
このようにすると、ソース電極65とドレーン電極66が分離されながらデータ配線62、64、65、66、68とその下の接触層パターン55、56、58が完成する。
最後に、データ配線部Aに残っている感光膜第2部分112を除去する。しかし、第2部分112の除去はチャンネル部Cソース/ドレーン用導電体パターン67を除去した後、その下の中間層パターン57を除去する前に行うこともできる。
【0052】
前述したように、湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に実施したり、乾式エッチングのみを利用することができる。後者の場合には、一種類のエッチングのみを使用するので工程が比較的簡便であるが、適当なエッチング条件を見つけることが難しい。前者の場合には、比較的にエッチング条件が見つけやすいが、工程が後者に比べて面倒である。
このようにしてデータ配線62、64、65、66、68を形成した後、図17a乃至17cに示すように、窒化ケイ素、SiOCまたはSiOFをCVD方法で蒸着したり感光性有機絶縁膜を塗布して保護膜70を形成した後、マスクで保護膜70をゲート絶縁膜30と共にエッチングしてドレーン電極66、ゲートパッド24、データパッド68及び維持蓄電器用導電体パターン64を各々露出する接触孔76、74、78、72を形成する。
【0053】
最後に、図8乃至図10に示すように、400Å乃至500Åの厚さのIZO層を蒸着し、マスクでエッチングしてドレーン電極66及び維持蓄電器用導電体パターン64と連結された画素電極82、ゲートパッド24と連結された補助ゲートパッド86及びデータパッド68と連結された補助データパッド88を形成する。
このような本発明の第2実施例では、第1実施例による効果ばかりでなく、データ配線62、64、65、66、68とその下の接触層パターン55、56、58及び半導体パターン42、48を一つのマスクを使用して形成し、この過程でソース電極65とドレーン電極66が分離され、製造工程を単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【0054】
【図1】本発明の実施例による配線用エッチング液でモリブデンタングステン合金膜をエッチングした時のエッチングプロファイルを示す断面図である。
【図2】本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板である。
【図3】図2に示した薄膜トランジスタ基板のIII-III線に沿った断面図である。
【図4a】本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図4b】図4aのIVb-IVb'線に沿った断面図である。
【図5a】本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図5b】図5aのVb-Vb'線に沿った断面図で、図4bの次の段階を示す。
【図6a】本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図6b】図6aのVIb-VIb'線に沿った断面図で、図5bの次の段階を示す。
【図7a】本発明の第1実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する中間過程をその工程順に従って示す薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図7b】図7aのVIIb-VIIb'線に沿った断面図で、図6bの次の段階を示す。
【図8】本発明の第2実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図9】図8に示した薄膜トランジスタ基板のIX-IX'線に沿った断面図である。
【図10】図8に示した薄膜トランジスタ基板のX-X'線に沿った断面図である。
【図11a】本発明の第2実施例によって製造する最初の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図11b】図11aのXIb-XIb'線に沿った断面図である。
【図11c】図11aのXIc-XIc'線に沿った断面図である。
【図12a】図11aのXIb-XIb'線に沿った断面図であって、図11bの次の段階を示す。
【図12b】図11aのXIc-XIc'線に沿った断面図であって、図11cの次の段階を示す。
【図13a】図12a及び12bの次の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図13b】図13aのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図である。
【図13c】図13aのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図である。
【図14a】図13aのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図13bの次の段階を工程順によって示したものである。
【図14b】図13aのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図13cの次の段階を工程順によって示したものである。
【図15a】図13aのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図13bの次の段階を工程順によって示したものである。
【図15b】図13aのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図13cの次の段階を工程順によって示したものである。
【図16a】図13aのXIIIb-XIIIb'線に沿った断面図であって、図13bの次の段階を工程順によって示したものである。
【図16b】図13aのXIIIc-XIIIc'線に沿った断面図であって、図13cの次の段階を工程順によって示したものである。
【図17a】図16a及び図16bの次の段階の薄膜トランジスタ基板の配置図である。
【図17b】図17aのXVIIb-XVIIb'線に沿った断面図である。
【図17c】図17aのXVIIc-XVIIc'線に沿った断面図である。
Claims (18)
- 0.1-10%の硝酸、65-55%のリン酸、5-20%の酢酸、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を含む配線用エッチング液であって、
前記安定剤は化学式M(OH)x・Lyで示され、
前記化学式で、MはZn、Sn、Cr、Al、Ba、Fe、Ti、Si、またはBであり、LはH2O、NH3、CN、COR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)、またはNNR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)であり、xは2、または3であり、yは0、1、2、または3である配線用エッチング液。 - 前記配線用エッチング液は、モリブデンまたはモリブデン合金をエッチングするために使用する請求項1に記載の配線用エッチング液。
- 前記エッチング液は、モリブデンまたはモリブデンタングステン合金をエッチングするために使用する請求項2に記載の配線用エッチング液。
- 基板上部にモリブデンまたはモリブデン合金の第1導電膜を積層する段階と、
0.1-10%の硝酸、65-55%のリン酸、5-20%の酢酸、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を利用して前記導電膜をエッチングする段階とを含む表示装置用配線の製造方法において、
前記安定剤は化学式M(OH)x・Lyで示され、
前記化学式で、MはZn、Sn、Cr、Al、Ba、Fe、Ti、Si、またはBであり、LはH2O、NH3、CN、COR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)またはNNR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)であり、xは2、または3であり、yは0、1、2、または3である表示装置用配線の製造方法。 - 前記モリブデン合金はモリブデンタングステン合金である請求項4に記載の配線の製造方法。
- ゲート線及びゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と、
前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート電極のゲート絶縁膜の上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層または前記ゲート絶縁膜の上にソース電極及びドレーン電極とデータ線を含むデータ配線を形成する段階とを含む薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法において、
前記ゲート配線または前記データ配線は、モリブデンまたはモリブデン合金からなる第1導電膜で形成し、前記第1導電膜は0.1-10%の硝酸、65-55%のリン酸、5-20%の酢酸、0.1-5%の安定剤及びその他として超純水を利用してパターニングする段階とを含む薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法において、
前記安定剤は化学式M(OH)x・Lyで示され、
前記化学式で、MはZn、Sn、Cr、Al、Ba、Fe、Ti、Si、またはBであり、LはH2O、NH3、CN、COR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)またはNNR(ここで、Rは炭素数1乃至5のアルキル)であり、xは2、または3であり、yは0、1、2または3である薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。 - 前記ゲート配線形成段階は、
前記第1導電膜の下にアルミニウムまたはアルミニウム合金の第2導電膜を積層する段階と、
前記第1導電膜と共に前記第2導電膜をパターニングする段階とをさらに含む請求項6に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。 - 前記データ配線と連結されていてIZOからなる画素電極を形成する段階をさらに含む請求項6に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記データ配線と前記画素電極との間に前記ドレーン電極を露出する第1接触孔を有する保護膜を形成する段階をさらに含む請求項8に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記保護膜は窒化ケイ素またはSiOCまたはSiOFまたは有機絶縁物質で形成する請求項9に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記ゲート配線は前記ゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、
前記データ配線は前記データパッドに連結されているデータパッドをさらに含み、
前記画素電極形成段階において前記保護膜の第2及び第3接触孔を通じて前記ゲートパッド及び前記データパッドと各々連結される補助ゲートパッドと補助データパッドとをさらに形成する請求項9に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。 - 前記データ配線及び前記半導体層は部分的に異なる厚さの感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で一緒に形成する請求項6に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記感光膜パターンは第1の厚さを有する第1部分、前記第1部分より厚い第2部分、前記第1及び第2部分を除いた第3部分を含む請求項12に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
- 前記写真エッチング工程において前記第1部分は前記ソース電極と前記ドレーン電極の間に位置し、前記第2部分は前記データ配線上に位置するように形成する請求項13に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。
- 絶縁基板の上に形成されており、ゲート線及び前記ゲート線に連結されているゲートパッドを含むゲート配線と、
前記ゲート配線を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に形成されている半導体層と、
前記ゲート絶縁膜または前記半導体層の上に形成されており、データ線、前記データ線と連結されていて前記半導体層上に形成されているソース電極及び前記ゲート電極に対して前記ソース電極の対向側の前記半導体層上に形成されているドレーン電極を含むデータ配線と、
前記データ配線を覆っている保護膜と、
IZOにからなり、前記保護膜に形成されている導電体パターンとを含む薄膜トランジスタアレイ基板において、
前記ゲート配線または前記データ配線はモリブデンまたはモリブデン合金からなる第1導電膜を含む薄膜トランジスタアレイ基板。 - 前記導電体パターンは前記保護膜の接触孔を通じて前記第1導電膜と接触している請求項15に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
- 前記ゲート配線は前記ゲート線に連結されているゲートパッドをさらに含み、
前記データ配線は前記データ線に連結されているデータパッドをさらに含み、
前記導電体パターンは前記保護膜の第1乃至第3接触孔を通じて前記ドレーン電極、前記ゲートパッド及び前記データパッドと各々連結される画素電極、補助ゲートパッド及び補助データパッドを含む請求項15に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。 - 前記保護膜はSiOCまたはSiOFまたは窒化ケイ素または有機絶縁物質からなる請求項15に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
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