JP2010027740A - Electronic device, manufacturing method therefor, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子デバイス及びその製造方法に関する。さらに、前記電子デバイスを備えた電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device and a manufacturing method thereof. Furthermore, it is related with the electronic device provided with the said electronic device.
現在、携帯電話機、携帯情報端末、電子手帳、携帯型テレビ等の多くの電子機器に、液晶表示装置等の表示装置が普及している。液晶表示装置には、様々な種類がある。動作モードとしては、TN(Twisted Nematic)モード、STN(Super Twisted Nematic)モード等があり、駆動方式としては、単純マトリクス方式、アクティブマトリクス方式等がある。一般的な薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor(以下、「TFT」と略す)を備えるTFT液晶表示装置は、TNモード、アクティブマトリクス方式が採用されており、軽くて薄く、きれいな画面を長時間提供できる利点を活かして多くの電子機器に搭載されている。 Currently, display devices such as liquid crystal display devices are widely used in many electronic devices such as mobile phones, personal digital assistants, electronic notebooks, and portable televisions. There are various types of liquid crystal display devices. The operation mode includes a TN (Twisted Nematic) mode, an STN (Super Twisted Nematic) mode, and the like, and the drive method includes a simple matrix method and an active matrix method. A TFT liquid crystal display device including a general thin film transistor (hereinafter abbreviated as “TFT”) adopts a TN mode and an active matrix method, and has the advantage of providing a light, thin, and clean screen for a long time. It is used in many electronic devices.
上記TFT液晶表示装置は、一対の基板間に液晶層が挟持された構造となっている。一対の基板は、内面全体に共通電極が形成された対向電極と、内面にTFT素子及び画素電極が画素毎にマトリクス上に配列されたTFTアレイ基板により構成されている。TFT素子は、アモルファスシリコンなどの半導体膜、三端子スイッチ(ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極)等を備える。TFT素子を構成する半導体膜と画素電極は、ドレイン電極により電気的に接続されている。 The TFT liquid crystal display device has a structure in which a liquid crystal layer is sandwiched between a pair of substrates. The pair of substrates includes a counter electrode having a common electrode formed on the entire inner surface, and a TFT array substrate in which TFT elements and pixel electrodes are arranged on a matrix for each pixel on the inner surface. The TFT element includes a semiconductor film such as amorphous silicon, a three-terminal switch (gate electrode, source electrode, drain electrode) and the like. The semiconductor film constituting the TFT element and the pixel electrode are electrically connected by the drain electrode.
画素電極には、光透過性に優れた酸化インジウムスズ(ITO:Indium Thin Oxide)等の透明導電材料が用いられ、ドレイン電極やゲート配線等には、低抵抗材料であるアルミニウム(Al)や、Al合金が用いられる。しかし、AlやAl合金がITOと直接接触することにより、画素電極とドレイン電極との界面に酸化層が形成され、接触抵抗が上昇してしまうという問題があった。 A transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO) excellent in light transmittance is used for the pixel electrode, and aluminum (Al), which is a low resistance material, is used for the drain electrode and the gate wiring, Al alloy is used. However, when Al or Al alloy is in direct contact with ITO, there is a problem that an oxide layer is formed at the interface between the pixel electrode and the drain electrode and the contact resistance is increased.
酸化層の形成を防止する方法として、特許文献1には、画素電極、及びドレイン電極の間にクロム(Cr)等の高融点金属膜を介在する構成が開示されている。しかしながら、Cr等の高融点金属膜を成膜するために、新たに成膜工程やパターン形成のためのエッチングプロセス等を追加する必要が生じ、製造プロセスやコストが増大してしまうという問題があった。
As a method for preventing the formation of an oxide layer,
そこで、高融点金属膜の形成工程を省略することができる方法が特許文献2〜4に開示されている。特許文献2には、ドレイン電極にニッケル(Ni)を含むアルミニウム合金を使用して、ドレイン電極をITOにより形成された画素電極に直接接触させ、電気的に接続する方法が提案されている。
Therefore,
また、特許文献3には、実質的に窒素を含まないAl合金からなる第1の層と、この第1の層の上に積層された窒素含有Al合金からなる第2の層とからなるAl合金多層構造を有し、少なくとも画素電極とAl合金多層構造膜が接する部分においては、第2の層が除去され、画素電極と第1の層とを直接接続する方法が提案されている。さらに、特許文献4には、ゲート電極、ソース/ドレイン電極として、純Al若しくはAl合金からなる第1層と、N,O、Si,Cのうちの少なくとも1つからなる不純物を添加した第2層を積層した電極と、ITO等の透明導電膜とを接続する構成が開示されている。
ところで、通常、TFTアレイ基板は、以下のプロセスを経て製造される。すなわち、透明基板上に電極、又は配線の材料である金属材料を成膜し、その上層にフォトレジスト膜を塗布する。次いで、フォトレジスト膜を露光処理した後に、有機アルカリ系の現像液を用いて現像する。これにより所望の形状のフォトレジストパターンを得る。そして、フォトレジストパターンをマスクとして、前記金属膜のエッチング処理を行い、所望の金属膜のパターンを得た後に、フォトレジストパターンの剥離処理を行う。このため、Al合金膜にはアルカリ性の薬液に対する耐性が求められる。 By the way, the TFT array substrate is usually manufactured through the following processes. That is, a metal material that is an electrode or wiring material is formed on a transparent substrate, and a photoresist film is applied thereon. Next, after the photoresist film is exposed, it is developed using an organic alkaline developer. Thereby, a photoresist pattern having a desired shape is obtained. Then, using the photoresist pattern as a mask, the metal film is etched, and after obtaining a desired metal film pattern, the photoresist pattern is peeled off. For this reason, the Al alloy film is required to have resistance to alkaline chemicals.
また、信号遅延等による表示ムラや表示不良を防止して、高品質のディスプレイを提供するためには、配線の比抵抗をできる限り小さくすることが好ましい。そこで、アルカリ性の薬液に対する耐性が高く、配線の比抵抗が小さく、かつ透明導電膜との接触抵抗ができる限り小さい材料が望ましい。 In order to prevent display unevenness and display failure due to signal delay or the like and provide a high-quality display, it is preferable to reduce the specific resistance of the wiring as much as possible. Therefore, it is desirable to use a material that has high resistance to alkaline chemicals, low specific resistance of the wiring, and as low contact resistance as possible with the transparent conductive film.
しかしながら、上記特許文献2に開示されているNiなどの周期律表第8族元素を含むAl合金は、アルカリ性溶液に対する耐性が著しく低い。このため、Niを含むAl合金を配線又は電極に適用する場合、有機アルカリ系現像液により現像処理を行うと、配線や電極が溶解し、加工精度が著しく低下してしまう。このため、アルカリ系の現像液や剥離液を用いないプロセスを採用するか、加工精度を犠牲にしなければならなかった。
However, the Al alloy containing a
一方、反射型液晶表装置や半透過型液晶表示装置の反射画素電極としてAl合金膜を適用する場合、良好な反射特性を有することも必要となる。上記特許文献3や4によれば、上記特許文献2に比して、アルカリ性の薬液に対する耐性が向上するが、窒素等を添加した層を積層すると反射特性が低下してしまうという問題があった。
On the other hand, when an Al alloy film is applied as a reflective pixel electrode of a reflective liquid crystal display device or a transflective liquid crystal display device, it is necessary to have good reflective characteristics. According to
本発明は、上記背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、比抵抗が小さく、透明導電膜との接触抵抗の上昇を回避可能であって、アルカリ系の薬液耐性に優れ、かつ良好な反射率特性を兼ね備えるAl合金膜を備える電子デバイスを提供することである。 The present invention has been made in view of the above background, and the object is to have a small specific resistance, avoid an increase in contact resistance with a transparent conductive film, and is excellent in resistance to alkaline chemicals. And providing an electronic device including an Al alloy film having good reflectance characteristics.
本発明に係る電子デバイスは、基板上に、Al合金膜を少なくとも備える金属膜パターンと、前記Al合金膜と少なくとも一部の領域で直接接続する透明導電膜パターンとを備え、前記Al合金膜の最上層は、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加され、かつ、O元素の組成比が、0.1at%以上、6.0at%以下であるO元素含有−Al合金膜が形成されているものである。 An electronic device according to the present invention comprises, on a substrate, a metal film pattern including at least an Al alloy film, and a transparent conductive film pattern directly connected to the Al alloy film in at least a part of the region, In the uppermost layer, at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is added, and the composition ratio of the O element is 0.1 at% or more and 6.0 at% or less. The O element-containing Al alloy film is formed.
本発明によれば、比抵抗が小さく、透明導電膜との接触抵抗の上昇を回避可能であって、アルカリ系の薬液耐性に優れ、かつ良好な反射率特性を兼ね備えるAl合金膜を備える電子デバイスを提供することができるという優れた効果を有する。 According to the present invention, an electronic device including an Al alloy film that has a small specific resistance, can avoid an increase in contact resistance with a transparent conductive film, has excellent resistance to alkaline chemicals, and also has good reflectance characteristics. It has the outstanding effect that it can be provided.
以下、本発明を適用した実施形態の一例について説明する。なお、本発明の趣旨に合致する限り、他の実施形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。また、以降の図における各部材のサイズや比率は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる。 Hereinafter, an example of an embodiment to which the present invention is applied will be described. It goes without saying that other embodiments may also belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention. Moreover, the size and ratio of each member in the following drawings are for convenience of explanation, and are different from actual ones.
[実施形態1]
本実施形態1においては、電子機器として透過型液晶表示装置を、電子デバイスとしてTFTアレイ基板を例にとり説明する。なお、本明細書において、電子デバイスとは、マイコン、アナログ、ロジック、メモリ等に分類されるIC(集積回路)、ダイオード、トランジスタ等に分類される半導体素子、コンデンサ、抵抗等に分類される受動部品、及びコネクタ、スイッチ等に分類される電子機構部品や、TFTアレイ基板等の各種基板の総称を指すものとする。また、電子機器は、前記電子デバイスが搭載された装置全般を指し、例えば、液晶表示装置、有機EL表示装置等の平面型表示装置(フラットパネルディスプレイ)である。
[Embodiment 1]
In the first embodiment, a transmissive liquid crystal display device will be described as an example of an electronic device, and a TFT array substrate will be described as an example of an electronic device. In this specification, an electronic device is a passive element classified as an IC (integrated circuit) classified as a microcomputer, an analog, a logic, a memory, a semiconductor element classified as a diode, a transistor, a capacitor, a resistor, or the like. It is a general term for electronic mechanism components classified into components, connectors, switches, and the like, and various substrates such as TFT array substrates. The electronic device refers to all devices on which the electronic device is mounted, and is, for example, a flat display device (flat panel display) such as a liquid crystal display device or an organic EL display device.
図1に、本実施形態1に係る電子デバイスであるTFTアレイ基板の要部の部分拡大平面図を示す。また、図2に、図1のII−II切断部断面図を示す。図2中の左側に端子領域43の切断部断面図を示す。なお、説明の便宜上、図1において、絶縁性基板、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜等の図示を省略する。また、透明導電膜パターンについて、図2においてはハッチングを付しているが、図1においては、同領域のハッチングを省略している。
FIG. 1 shows a partially enlarged plan view of a main part of a TFT array substrate which is an electronic device according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. A sectional view of the cut portion of the
本実施形態1に係るTFTアレイ基板101は、図1及び図2に示すように、絶縁性基板1、ゲート絶縁膜2、半導体能動膜3、オーミック低抵抗膜4、層間絶縁膜5、画素ドレイン−コンタクトホール6、ゲート端子部−コンタクトホール7、ソース端子部−コンタクトホール8、第1金属膜パターン10、第2金属膜パターン20、透明導電膜パターン30等を備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1金属膜パターン10は、ゲート配線(走査信号線)11、ゲート電極12、補助容量配線14、ゲート端子部15等のパターンであり、第2金属膜パターン20は、ソース配線21、ソース電極22、ドレイン電極23、ソース端子部25等のパターンである。また、透明導電膜パターン30は、画素電極として機能する透過画素電極31や、端子領域43に形成されたゲート端子パッド32、ソース端子パッド33等のパターンである。
The first
ゲート配線11は、図1中の横方向に延在し、縦方向に複数並設されている。隣接するゲート配線11の間には、補助容量配線14がゲート配線11と平行に形成されている。補助容量配線14は、ゲート絶縁膜2等の上層に形成される画素電極と対向配置する位置に形成されている。これにより補助容量が形成される。
The
ソース配線(表示信号線)21は、ゲート配線11とゲート絶縁膜2(図2参照)を介して交差するように、図1中の縦方向に延在し、横方向に複数並設されている。複数のゲート配線11と、複数のソース配線21は、ほぼ直交するようにマトリクスを形成し、隣接するゲート配線11及びソース配線21とで囲まれた領域が、画素41となる。従って、画素41は、マトリクス状に配列される。複数の画素41が形成されている領域が表示領域となる。そして、表示領域の外側に区画された領域が、額縁領域である。
The source lines (display signal lines) 21 extend in the vertical direction in FIG. 1 and are arranged in parallel in the horizontal direction so as to intersect with the
各ゲート配線11は、表示領域からゲート端子部15まで延設されている。同様に、各ソース配線21は、表示領域からソース端子部25まで延設されている。ゲート端子部15やソース端子部25は、ICチップ(不図示)や、FPC(Flexible Printed Circuit)などの配線基板(不図示)に接続されている。
Each
外部からの各種信号は、配線基板(不図示)を介してゲート駆動回路(不図示)、ソース駆動回路(不図示)に供給される。ゲート駆動回路は外部からの制御信号に基づいて、映像のゲート信号(走査信号)をゲート配線11に供給する。このゲート信号によって、ゲート配線11が順次選択されることになる。ソース駆動回路は、外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号(映像信号)をソース配線21に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素41に供給することができる。
Various signals from the outside are supplied to a gate drive circuit (not shown) and a source drive circuit (not shown) via a wiring board (not shown). The gate driving circuit supplies a video gate signal (scanning signal) to the
各画素41のゲート配線11とソース配線21の交差点付近には、少なくとも一つの信号伝達用のTFT42が設けられている。画素に形成されたTFT42のゲート電極12はゲート配線11に、TFT42のソース電極22はソース配線21に接続されている。ゲート電極12に電圧を印加するとソース配線21から電流が流れるようになる。これにより、ソース配線21から、TFT42のドレイン電極23に接続された画素電極に表示電圧が印加される。
At least one
次に、TFT42及びその周辺、並びにTFTアレイ基板101の端子領域43の構成について図2を用いて説明する。TFT42は、逆スタガ型であり、チャネルエッチにより製造されたものである。TFT42は、図2に示すように、絶縁性基板1、ゲート絶縁膜2、半導体層である半導体能動膜3とオーミック低抵抗膜4、層間絶縁膜5、ゲート電極12、ソース電極22、ドレイン電極23等を有している。また、端子領域43には、ゲート端子部15、ソース端子部25、ゲート端子パッド32、ソース端子部パッド33等を備える。
Next, the configuration of the
絶縁性基板1としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック等の透過性を有する基板を用いる。ゲート電極12は、絶縁性基板1上に形成され、ゲート配線11、補助容量配線14、ゲート端子部15等と同一の第1金属膜パターン10により形成されている。
As the insulating
本実施形態1に係る第1金属膜パターン10は、1層目である第1(1)積層膜10X,2層目である第1(2)積層膜10Yの2層構造からなる。第1(1)積層膜10Xは、不可避的に不純物として含まれる分を除いて実質的に酸素を含まないO元素無−Al合金膜により構成され、第1(2)積層膜10Yは、実質的に酸素を含む導電性のO元素含有−Al合金膜により構成されている。本実施形態1に係る第1(1)積層膜10X及び、第1(2)積層膜10Yには、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加されている。さらに、第1(2)積層膜10Yは、O元素の組成比が0.1at%以上、6.0at%以下の範囲になるように調整されている。O元素の組成比が0.1at%未満の場合には、アルカリ性に対する耐性が確保されず、配線が腐食して断線や配線幅の細りが発生し、製造歩留まりが低下する恐れがある。
The first
ゲート絶縁膜2は、ゲート電極12等を覆うように、その上層に形成されている。半導体能動膜3及びオーミック低抵抗膜4は、ゲート絶縁膜2の上に形成され、ゲート絶縁膜2を介してゲート電極12の少なくとも一部と対向配置されている。半導体能動膜3は、例えば、不純物を含まないSi(シリコン)膜、オーミック低抵抗膜4は、不純物を添加したオーミック低抵抗Si膜により構成される。
The
オーミック低抵抗膜4は、その下層に半導体能動膜3が形成され、その上層にソース電極22及びドレイン電極23が形成されている。ソース電極22の下層に位置する半導体層の領域がソース領域、ドレイン電極23の下層に位置する半導体層の領域がドレイン領域となる。そして、ソース電極22、及びドレイン電極23が形成されていない半導体層の領域がチャネル領域となる。換言すると、チャネル領域は、ソース領域とドレイン領域に挟まれた領域に配置されている。チャネル領域は、バックチャネルエッチによりオーミック低抵抗膜4が除去されている。
The ohmic
ソース電極22及びドレイン電極23は、ゲート絶縁膜2、半導体能動膜3、オーミック低抵抗膜4を介して、少なくともゲート電極12の一部と対向配置されている。すなわち、TFT42として動作するために、薄膜トランジスタ領域が、ゲート電極12上に存在して、ゲート電極12に電圧を印加した時の電界の影響を受けやすい状態となっている。ドレイン電極23は、ソース配線21、ソース電極22、ソース端子部25等と同一の第2金属膜パターン20により構成されている。
The
層間絶縁膜5は、ゲート絶縁膜2、半導体能動膜3、ソース電極22、ドレイン電極23を覆うように形成されている(図2参照)。層間絶縁膜5上には、透明導電膜パターン30が形成されている。画素領域に配設されるTFT42においては、画素電極として機能する透過画素電極31が形成されており、ゲート端子部15の上層にはゲート端子パッド32が、ソース端子部25の上層にはソース端子パッド33が配設されている。
The
画素ドレイン−コンタクトホール6は、ドレイン電極23と透過画素電極31を接続するように層間絶縁膜5に形成された貫通孔である。同様にして、ゲート端子部−コンタクトホール7は、ゲート端子部15とゲート端子パッド32が接続するように層間絶縁膜5及びゲート絶縁膜2、並びに第1(2)積層膜10Yに貫通孔を形成したものであり、ソース端子部−コンタクトホール8は、ソース端子部25とソース端子パッド33が接続するように層間絶縁膜5に貫通孔を形成したものである。ゲート端子部−コンタクトホール7の形成領域においては、第1金属膜パターン10のうちの2層目である第1(2)積層膜10Yが除去され、第1(1)積層膜10Xとゲート端子パッド32が直接接続している。なお、TFTアレイ基板101の表面には、配向膜(不図示)が形成されている。
The pixel drain-
TFTアレイ基板101には、対向基板が対向して配置されている。対向基板は、例えば、カラーフィルタ基板であり、視認側に配置される。対向基板には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス(BM)、対向電極、及び配向膜等が形成されている。なお、対向電極は、TFTアレイ基板101側に配置される場合もある。そして、TFTアレイ基板101と対向基板とは、一定の間隙(セルギャップ)を介して貼り合わされ、この間隙に液晶が注入され、封止される。さらに、TFTアレイ基板101と対向基板との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設される。本実施形態1に係る液晶表示装置は、以上のような構成となっている。
A counter substrate is disposed opposite to the
次に、本実施形態1に係る液晶表示装置の動作について説明する。画素電極である透過画素電極31と対向電極との間の電界によって、液晶が駆動される。すなわち、基板間の液晶の配向方向が変化する。これにより、液晶層を通過する光の偏光状態が変化する。すなわち、偏光板を通過して直線偏光となった光は液晶層によって、偏光状態が変化する。そして、その偏光状態によって、対向基板側の偏光板を通過する光量が変化する。
Next, the operation of the liquid crystal display device according to the first embodiment will be described. The liquid crystal is driven by the electric field between the
液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。従って、表示電圧を制御することによって、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。すなわち、画素ごとに表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。 The alignment direction of the liquid crystal changes depending on the applied display voltage. Therefore, the amount of light passing through the viewing-side polarizing plate can be changed by controlling the display voltage. That is, a desired image can be displayed by changing the display voltage for each pixel.
次に、TFTアレイ基板101の製造方法について図3のフローチャートを用いて説明する。本実施形態1では、5回の写真製版プロセスによってTFTアレイ基板101を製造している。
Next, a manufacturing method of the
(A)第1の写真製版プロセス
まず、絶縁性基板1を純水洗浄する(a)。純水に代えて、熱硫酸等を用いてもよい。次いで、絶縁性基板1上にゲート配線11、ゲート電極12、補助容量配線14、ゲート端子部15等を形成するための第1金属膜をスパッタリング法等により成膜する(b)。その後、第1回目の写真製版工程(c)によりレジストパターンを得る。そして、ウエットエッチングを行う(d)ことにより第1金属膜パターン10を得る。その後、レジストパターンを除去し、純水洗浄を行う(e)。
(A) First photoengraving process First, the insulating
成膜方法の好適例としては、公知のArガス若しくはKrガスを用いたスパッタリング法を挙げることができる。本実施形態1においては、第1金属膜の第1(1)積層膜10Xとして、2at%のNiを含むAlNi合金ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング方式で約200nmの厚さに成膜した。次いで、第1金属膜の第1(2)積層膜10Yとして、公知のArガスにO2ガスを添加した混合ガスを用いた反応性スパッタリング法により酸素(O)を添加したAlNixOy(x、yは整数(以下、同様))合金を10nmの厚さで成膜した。これにより、200nm厚のAlNi合金薄膜と、10nm厚のAlNixOy膜を得た。なお、第1金属膜パターン10における第1(2)積層膜10Y中のAlNixOy膜中のO元素組成比は、4at%であった。
As a preferable example of the film forming method, a sputtering method using a known Ar gas or Kr gas can be given. In the first embodiment, as the first (1)
第1回目の写真製版工程において、レジストを塗布して、露光し、アルカリ性現像液を用いて現像することによりレジストパターンを得た。AlにNiを添加した場合、前述したように、アルカリ性現像液に腐食してしまうという問題がある。しかしながら、本実施形態1においては、AlNi合金膜(第1(1)積層膜10X)上に酸素を添加したAlNixOy膜(第1(2)積層膜10Y)を形成しているので、アルカリ性現像液に対する耐性を向上させることができる。すなわち、AlNi合金の腐食を防止し、パターン精度を高めることができる。その後、公知のリン酸+硝酸+酢酸系からなる薬液を用いて、第1(1)積層膜10X及び第1(2)積層膜10Yを一括エッチングすることにより第1金属膜パターン10(ゲート配線11、ゲート電極12等)を得た。なお、AlにNiを添加する例について説明したが、Niと同じ8族3d遷移金属(Co、Fe)を用いてもよく、さらに8族遷移金属(Pd,Pt)、若しくは4族遷移金属(Mo、W)を用いても同様の効果を得ることができる。比抵抗を低減させる観点からは、8族3d遷移金属(Ni,Co、Fe)を用いることが好ましい。
In the first photolithography process, a resist was applied, exposed, and developed using an alkaline developer to obtain a resist pattern. When Ni is added to Al, there is a problem that the alkaline developer is corroded as described above. However, in
第1金属膜パターン10の第1(1)積層膜10XにおけるAlNi合金膜のNiの組成比は、ターゲット組成とほぼ同じ2at%であった。また、比抵抗値は、成膜直後は約12μΩ・cmであったが、300℃程度のプロセス温度を経た後は約5μΩ・cmとなった。比抵抗値が5μΩ・cmという値は、一般的な従来の高融点メタルの比抵抗値よりも低いものであり、本実施形態1の構成によりゲート配線11等の抵抗を下げることができる。
The composition ratio of Ni in the AlNi alloy film in the first (1)
なお、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素を少なくとも1種類以上添加したAl合金膜は、対応する金属元素を含むAl合金ターゲットを用いてスパッタリングを行えばよい。上記金属元素を少なくとも1種類以上含むAl合金膜を用いることにより、ITO等の透明導電膜と良好な接触抵抗を実現することができる。 Note that an Al alloy film to which at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is added is sputtered using an Al alloy target containing the corresponding metal element. Just do it. By using an Al alloy film containing at least one of the above metal elements, a transparent conductive film such as ITO and good contact resistance can be realized.
第1金属膜を構成するAlに添加するNi,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素の添加量の好ましい範囲は、0.1at%以上、6.0at%以下である。Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素の添加量が6.0at%を超えると、Al合金の比抵抗が上昇し、CrやMoに代表される高融点金属とほぼ同等の比抵抗を示し、Al合金の特徴である低抵抗化を実現することができない。一方、0.1at%未満の場合には、特許文献2に記載のように画素電極との接触界面に形成される濃化層や析出物、金属間化合物が不十分であり、コンタクト抵抗低減効果が得られ難い。より好ましい範囲は、0.2at%以上、5.0at%以下であり、特に好ましい範囲は、0.5at%以上、4at%以下である。
A preferable range of the addition amount of at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W added to Al constituting the first metal film is 0.1 at% or more and 6.0 at%. % Or less. When the addition amount of at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W exceeds 6.0 at%, the specific resistance of the Al alloy increases, and is represented by Cr and Mo. The specific resistance is almost the same as that of a refractory metal, and the low resistance characteristic of the Al alloy cannot be realized. On the other hand, if it is less than 0.1 at%, the concentrated layer, precipitates, and intermetallic compound formed at the contact interface with the pixel electrode as described in
第1金属膜の上層を構成するO元素含有−Al合金膜の膜厚は、5nm以上、200nm以下とすることが好ましい。5nm未満の場合には、アルカリ性現像液に対する耐性を安定して確保することが難しい。一方、200nmを超える膜厚とすると、後述するプロセス(工程D)において、上層AlNiOy膜を除去する際のプロセス安定性が低下する。 The film thickness of the O element-containing Al alloy film constituting the upper layer of the first metal film is preferably 5 nm or more and 200 nm or less. When the thickness is less than 5 nm, it is difficult to stably ensure resistance to an alkaline developer. On the other hand, if the film thickness exceeds 200 nm, the process stability when removing the upper AlNiOy film in the process (step D) described later is lowered.
(B)第2の写真製版プロセス
ゲート絶縁膜2、半導体能動膜3、オーミック低抵抗膜4を順次成膜する(f)。次いで、半導体能動膜3及びオーミック低抵抗膜4をパターニングするため、第2回目の写真製版を行う(g)。次いで、ドライエッチングにより、半導体能動膜3、オーミック低抵抗膜4をエッチングする(h)。そして、レジスト除去、純水洗浄を行う(i)。これにより、半導体パターンとして半導体能動膜3及びオーミック低抵抗膜4からなる半導体層が形成される。
(B) Second Photoengraving Process A
本実施形態1においては、化学的気相成膜(CVD)法により、ゲート絶縁膜2として窒化シリコンSiN膜を400nm、半導体能動膜3としてアモルファスシリコン(a−Si)膜を150nm、オーミック低抵抗膜4としてリン(P)を不純物として添加したn+a−Si膜を50nmの厚さで順次成膜した。その後、公知のフッ素系ガスを用いたドライエッチング法により半導体能動膜3とオーミック低抵抗膜4とをエッチングした。なお、オーミック低抵抗膜4に添加する不純物は、成膜後に添加してもよい。
In the first embodiment, a silicon nitride SiN film is 400 nm as the
(C)第3の写真製版プロセス
ソース配線21、ソース電極22、ドレイン電極23、ソース端子部25等を形成するための第2金属膜を成膜する(j)。第2金属膜を成膜後、第2金属膜パターン20を得るために、第3回目の写真製版を行う(k)。その後、第2金属膜のウエットエッチングを行う(l)ことにより、第2金属膜パターン20(ソース配線21、ソース電極22等)を得る。次いで、オーミックコンタクト低抵抗膜4のドライエッチングを行う(m)ことによりTFTのチャネル部を形成する。そして、レジストを除去して、純水洗浄を行う(n)。
(C) Third photoengraving process A second metal film for forming the
第2金属膜パターン20としては、上記第1金属膜パターン10と同一の構成とすることができる。また、透過画素電極に用いる透明導電膜との良好なコンタクト特性(特に、良好な電気的コンタクト抵抗特性)が得られるCr,Mo又はこれらの合金を好適に用いることができる。本実施形態1に係る第2金属膜パターン20は、Crターゲットを用いて、公知のArガスを用い、DCマグネトロンスパッタリング法にてCr膜を形成した。膜厚は、200nmとした。オーミック低抵抗膜4のドライエッチングには、フッ素系ガスを含む公知のドライエッチング法により行った。
The second
(D)第4の写真製版プロセス
層間絶縁膜5を成膜する(o)。そして、層間絶縁膜5にコンタクトホール(画素ドレイン−コンタクトホール6、ゲート端子部−コンタクトホール7等)を形成するために第4回目の写真製版を行う(p)。次いで、ドライエッチング(q)により層間絶縁膜5等にコンタクトホールを形成する。その後、レジストパターンを剥離し、純水洗浄を行う(r)。これにより、コンタクトホールを有する層間絶縁膜5を得る。
(D) Fourth photolithography process The interlayer
本実施形態1に係る層間絶縁膜5は、化学的気相成膜(CVD)法により、窒化シリコンSiN膜を300nmの厚さで成膜した。成膜は、約300℃の基板加熱条件下にて行った。ドライエッチングには、公知のフッ素系ガスを用いた。前述の画素ドレイン−コンタクトホール6、ゲート端子部−コンタクトホール7、ソース端子部−コンタクトホール8等は、同時に形成した。
As the
ドライエッチングの際には、ゲート端子部−コンタクトホール7の形成位置にある第1(2)積層膜10Yのエッチングを、層間絶縁膜5及びゲート絶縁膜2のエッチングの際に一括して行う。換言すると、エッチングにより、ゲート端子部−コンタクトホール7形成領域のO元素含有−Al合金膜は除去され、下層のO元素無−Al合金膜である第1(1)積層膜10Xが露出する。これにより、ゲート端子部−コンタクトホール7の形成位置のみ、ゲート端子部15は、第1(1)積層膜10Xの単層から構成され、その他のゲート端子部15の領域は、第1(1)積層膜と第1(2)積層膜の2層構造となる。
In dry etching, the first (2) stacked
(E)第5の写真製版プロセス
透過画素電極31、ゲート端子パッド32、ソース端子パッド33等を形成するために、まず、透明導電膜を成膜する(s)。次いで、透明導電膜をパターニングするために、第5回目の写真製版を行う(t)。その後、ウエットエッチング(u)により透明導電膜パターン30を形成し、レジストパターンを剥離する(v)。これにより、透過画素電極31やゲート端子パッド32、ソース端子パッド33等が形成される。
(E) Fifth photolithography process In order to form the
本実施形態1に係る透明導電膜には、酸化インジウム(In2O3)と酸化スズ(SnO2)とを混合したITO膜を用いた。そして、公知のArガスを用いたスパッタリング法で透明導電膜を膜厚100nmに成膜した。ウエットエッチングには、公知の塩酸+硝酸を含む溶液を用いた。 As the transparent conductive film according to the first embodiment, an ITO film in which indium oxide (In 2 O 3 ) and tin oxide (SnO 2 ) are mixed was used. Then, a transparent conductive film was formed to a thickness of 100 nm by a sputtering method using a known Ar gas. In the wet etching, a known solution containing hydrochloric acid + nitric acid was used.
ゲート端子パッド32を構成するITO膜は、ゲート端子部15を構成するO元素無−Al合金膜(第1(1)積層膜10X)と、ゲート端子部−コンタクトホール7を介して直接接続される。このため、接触抵抗を低減することができる。ソース端子パッド33を構成するITO膜は、ソース端子部25を構成するCr膜とソース端子部−コンタクトホール8を介して直接接続される。このため、接触抵抗を低減することができる。その後、基板を大気中で約300℃の条件下で30分間保持する。以上の工程等を経て、TFTアレイ基板101が製造される。
The ITO film constituting the
なお、本実施形態1においては、透明導電膜としてITO膜を用いた例について説明したが、これに限定されるものではなく、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛のうちの少なくとも1つ以上を含む透明導電膜を好適に適用することができる。例えば、酸化インジウムに酸化亜鉛を混合させたIZO膜を用いた場合には、ウエットエッチング液として前述した塩酸+硝酸系のような強酸に代えて、シュウ酸系のような弱酸を用いることができる。このため、透明導電膜としてIZOを適用すると、第1金属膜パターン10等に耐酸性に乏しいAl合金膜を適用した場合においても、薬液のしみこみによるAl合金膜の断線腐食を防止することができる。また、酸化インジウムや、酸化スズ、酸化亜鉛それぞれのスパッタ膜の酸素組成が化学理論組成よりも少なく、透過率や比抵抗などの特性が十分でない場合には、スパッタリングガスとしてArガスだけでなくO2ガスやH2Oガスを混合させたガスを用いて成膜することが好ましい。
In the first embodiment, an example in which an ITO film is used as the transparent conductive film has been described. However, the present invention is not limited to this, and includes at least one of indium oxide, tin oxide, and zinc oxide. A transparent conductive film can be suitably applied. For example, when an IZO film in which zinc oxide is mixed with indium oxide is used, a weak acid such as an oxalic acid system can be used as the wet etching solution instead of the strong acid such as the hydrochloric acid + nitric acid system described above. . For this reason, when IZO is applied as the transparent conductive film, even when an Al alloy film having poor acid resistance is applied to the first
上述したように、AlNi合金に代表されるNi,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素を添加したAl合金は、アルカリ性の薬液に対して腐食する問題がある。この問題を解決する方法として、上記特許文献3に記載されているように、AlNi合金の上層に窒素を含んだAl合金膜を形成する方法がある。本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、本実施形態1のAl合金膜を用いることにより、Al合金膜と透明導電膜との接触抵抗を低減し、かつ耐アルカリ性と低い比抵抗を兼ね備えることができることを突き止めた。具体的には、Al合金膜を少なくとも備える金属パターンにおいて、Al合金膜の最上層に、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素を添加し、かつ、O元素の組成比が0.1at%以上、6.0at%以下とすることにより、Al合金膜と透明導電膜との接触抵抗を低減し、かつ耐アルカリ性と低い比抵抗を兼ね備えられることを突き止めた。
As described above, an Al alloy to which at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W represented by an AlNi alloy is added has a problem of corroding against an alkaline chemical solution. is there. As a method for solving this problem, as described in
図4に、O元素含有−AlNi合金膜中の酸素の組成比(at%)に対して、アルカリ性現像液に対するエッチングレート(nm/min)をプロットしたものを示す。また、上記特許文献3のように、窒素を含有させたAlNi合金膜を作製し、N元素含有−AlNi合金膜中の窒素の組成比(at%)に対して、アルカリ性現像液に対するエッチングレート(nm/min)をプロットしたものを併せて示す。同図より、N元素含有−AlNi合金膜においては、窒素組成比が10at%以上の場合に、アルカリ性現像液に対する耐薬品性が向上することがわかる。一方、O元素含有−AlNi合金膜においては、酸素組成比が8.0at%以下の場合に、N元素含有−AlNi合金膜よりも良好な特性を示すことがわかる。
FIG. 4 shows a plot of the etching rate (nm / min) for an alkaline developer against the composition ratio (at%) of oxygen in the O element-containing AlNi alloy film. Further, as in
図5に、O元素含有−AlNi合金膜中の酸素の組成比(at%)に対して、比抵抗(μΩ・cm)をプロットしたものを示す。また、上記図4と同様に、N元素含有−AlNi合金膜中の窒素の組成比(at%)に対して、比抵抗(μΩ・cm)をプロットしたものを併せて示す。アルカリ性現像液に対する耐薬品性を向上させるためには、図4の結果より窒素組成比を10at%以上にする必要があることがわかったが、図5より、窒素組成比を10at%以上とすると、比抵抗が20μΩ・cmを超えてしまうことがわかる。すなわち、N元素含有−AlNi合金膜において、アルカリ性現像液に対する耐性が高い領域を用いようとすると、比抵抗が高くなってしまうことがわかる。 FIG. 5 shows a plot of specific resistance (μΩ · cm) against the composition ratio (at%) of oxygen in the O element-containing AlNi alloy film. Similarly to FIG. 4, the specific resistance (μΩ · cm) is plotted against the composition ratio (at%) of nitrogen in the N element-containing AlNi alloy film. In order to improve the chemical resistance with respect to the alkaline developer, it was found that the nitrogen composition ratio should be 10 at% or more from the result of FIG. 4, but from FIG. 5, when the nitrogen composition ratio is 10 at% or more. It can be seen that the specific resistance exceeds 20 μΩ · cm. That is, in the N element-containing AlNi alloy film, it is understood that the specific resistance increases when an area having high resistance to the alkaline developer is used.
一方、O元素含有−AlNi合金膜においては、アルカリ性現像液に対する耐性がN元素含有−AlNi合金膜よりも優れる酸素組成比が8.0at%以下の場合に、同量のN元素含有−AlNi合金膜よりも良好な比抵抗特性を得ることができる。すなわち、O元素含有−AlNi合金膜の場合、アルカリ性現像液に対する耐性が高く、かつ、比抵抗の良好な領域を得ることができる。 On the other hand, in the case of the O element-containing AlNi alloy film, the same amount of the N element-containing AlNi alloy is obtained when the oxygen composition ratio is less than 8.0 at%, which is superior to the N element-containing AlNi alloy film. A specific resistance characteristic better than that of the film can be obtained. That is, in the case of the O element-containing AlNi alloy film, it is possible to obtain a region having high resistance to an alkaline developer and good specific resistance.
O元素含有−AlNi合金膜における膜中の酸素の組成比(at%)の好ましい範囲は、アルカリ性現像液に対する耐薬液性の観点から、プロセス安定性も考慮して0.1at%以上、6・0at%以下とすることが好ましい。かかる範囲に設定することにより、O元素含有−AlNi合金膜における比抵抗を15μΩ・cm以下とすることができる。この値は、N元素含有−AlNi合金膜の比抵抗に比して優れた値である。より好ましい範囲は、0.5at%以上、5.0at%以下である。この範囲に設定することにより、より効果的に、窒素を添加したAl合金膜よりも優れた耐アルカリ液特性と、良好な比抵抗特性を実現することができる。 The preferable range of the composition ratio (at%) of oxygen in the O element-containing AlNi alloy film is 0.1 at% or more in consideration of process stability from the viewpoint of chemical resistance to an alkaline developer. It is preferable to set it to 0 at% or less. By setting within this range, the specific resistance of the O element-containing AlNi alloy film can be set to 15 μΩ · cm or less. This value is superior to the specific resistance of the N element-containing AlNi alloy film. A more preferable range is 0.5 at% or more and 5.0 at% or less. By setting within this range, it is possible to more effectively realize an alkali resistance property superior to that of an Al alloy film added with nitrogen and a good specific resistance property.
本実施形態1によれば、第1金属膜パターンの最上層(第1(2)金属膜10Y)として、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素を添加し、かつ、O元素の組成比を0.1at%以上、6.0at%以下としてO元素含有−Al合金膜を配設しているので、アルカリ性の薬液耐性を向上させ、かつ良好な比抵抗特性を実現することができる。このため、現像液やエッチング液に、通常用いられるアルカリ性の薬液を適用しつつ、パターン精度を高めることが可能となる。
According to the first embodiment, at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is used as the uppermost layer (first (2)
また、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加され、かつ、O元素の組成比が、0.1at%以上、6.0at%以下であるO元素含有−Al合金膜を適用することにより、O元素含有−Al合金膜と透明導電膜パターンとの接触抵抗の上昇を回避可能である。しかも、本実施形態1によれば、ゲート端子部15のO元素含有−Al合金膜であるAlNixOy膜を、ゲート端子部−コンタクトホール7を形成するドライエッチング工程にて除去し、透明導電膜とO元素無−Al合金膜である第1(1)積層膜10Xを直接接続させているので、より効果的に接触抵抗を低減させることができる。上記金属元素のうち、8族3d遷移金属元素(Ni,Co,Fe)を用いることにより、より比抵抗を低減させることができる。
Further, at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is added, and the composition ratio of the O element is 0.1 at% or more and 6.0 at% or less. By applying the O element-containing-Al alloy film, an increase in contact resistance between the O element-containing-Al alloy film and the transparent conductive film pattern can be avoided. Moreover, according to the first embodiment, the AlNixOy film that is the O element-containing Al alloy film of the
また、AlNi合金膜に窒素を添加した場合に比して、比抵抗が小さいため、配線の信号遅延等による表示ムラや表示不良を低減し、高品質のディスプレイを提供することができる。さらに、窒素を添加したAlNi合金膜に比して、配線抵抗値が低いことから、配線をより薄膜化することが可能であり、上層に積層する各膜種の断面形状が良好となる。このため、配線形状に起因する不良を低減し、高歩留まり化、高信頼性化を実現するディスプレイを提供することができる。 In addition, since the specific resistance is small as compared with the case where nitrogen is added to the AlNi alloy film, display unevenness and display failure due to signal delay of wirings can be reduced, and a high-quality display can be provided. Furthermore, since the wiring resistance value is lower than that of the AlNi alloy film to which nitrogen is added, the wiring can be made thinner, and the cross-sectional shape of each film type laminated on the upper layer is improved. Therefore, it is possible to provide a display that reduces defects due to the wiring shape and realizes high yield and high reliability.
なお、本実施形態1においては、透明導電膜パターンと接続する第1金属膜パターン10は、透明導電膜パターン30とO元素無−Al合金膜である第1(1)積層膜10Xとが直接的に接続する例について述べたが、透明導電膜パターン30とO元素含有−Al合金膜である第2(2)積層膜10Yとを直接的に接続する構成とすることもできる。透明導電膜パターン30との接触部をO元素含有−Al合金膜とする場合、第1(1)積層膜10Xの材料は、特に限定されず、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素を添加しないAl膜や、Al合金、その他の金属膜等とすることが可能である。このため、材料選定の自由度が増加する。
In the first embodiment, the first
また、本実施形態1においては、第1金属膜パターン10として2層構造の例について述べたが、単層でもよく、3層以上の多層構造を有していてもよい。さらに、第1金属膜パターン10中のO元素の組成比が、膜厚方向に連続的に増加するような構成としてもよい。また、本実施形態1においては、第2金属膜パターン20として、Cr膜を用いた例について述べたが、本実施形態1に係る第1金属膜パターン10と同様の構成とすることも可能である。このようにすることにより、ソース端子部25とソース端子パッド33、及びソース電極23と透過画素電極31の比抵抗をより低減させることができる。
In the first embodiment, the example of the two-layer structure is described as the first
また、透明導電膜パターンと直接接続するAl合金膜には、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素を添加することを述べたが、合金成分としてさらに、NdやYなどの希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有してもよい。この場合、Al膜又はAl合金膜の熱処理で発生するヒロックを抑える効果があり、さらに信頼性の高いディスプレイを供給することが可能となる。但し、その組成比が0.1at%以下の場合には、ヒロックを抑制する効果が十分ではなく、6.0at%を超えると、その抵抗が高融点金属のCrやMo並みとなるので、希土類元素の添加量は、0.1at%以上、6.0at%以下とすることが好ましい。 In addition, it is described that at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is added to the Al alloy film directly connected to the transparent conductive film pattern. Furthermore, you may contain the at least 1 sort (s) of element chosen from rare earth elements, such as Nd and Y. In this case, there is an effect of suppressing hillocks generated by the heat treatment of the Al film or the Al alloy film, and a more reliable display can be supplied. However, when the composition ratio is 0.1 at% or less, the effect of suppressing hillocks is not sufficient, and when it exceeds 6.0 at%, the resistance becomes the same as that of refractory metals such as Cr and Mo. The amount of element added is preferably 0.1 at% or more and 6.0 at% or less.
[実施形態2]
次に、上記実施形態1とは異なるTFTアレイ基板の一例について説明する。なお、以降の説明において、上記実施形態1と同一の要素部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, an example of a TFT array substrate different from that of the first embodiment will be described. In the following description, the same elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
本実施形態2に係るTFTアレイ基板は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態1と同様である。すなわち、上記実施形態1に係る第1金属膜パターン10は、不可避的に不純物として含まれる分を除いて実質的に酸素を含まないO元素無−Al合金膜と、O元素無−Al合金膜の直上層に形成され、実質的に酸素を含むO元素含有−Al合金膜の積層構造からなる金属膜パターンにより形成した例について述べたが、本実施形態2に係る第1金属膜パターンは、実質的に酸素を含むO元素含有−Al合金膜の単層構造からなる点において相違する。また、上記実施形態1においては、透過画素電極31とゲート端子部15のO元素無−Al合金膜とが直接接続していたのに対し、本実施形態2においては、透過画素電極31とゲート端子部15のO元素含有−Al合金膜とが直接接続されている点において相違する。
The basic structure and manufacturing method of the TFT array substrate according to
図6に、本実施形態2に係るTFTアレイ基板102の切断部断面図を示す。切断箇所は、図2と一致する。本実施形態2に係るTFTアレイ基板102の第1金属膜パターン10aは、前述したように、実質的に酸素を含むO元素含有−Al合金膜の単層構造からなる。そして、ゲート端子部−コンタクトホール7を介して、透過導電膜パターン30であるゲート端子部パッド32と、ゲート端子部15を構成するO元素含有−Al合金膜とが直接接続している。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a cut portion of the
本実施形態2における第1金属膜パターン10aの成膜条件は、上記実施形態1におけるO元素含有−Al合金膜の成膜条件と同一とした。但し、その膜厚は、200nmとした。具体的には、公知のArガスにO2ガスを添加した混合ガスを用いた反応性スパッタリング法により酸素(O)を添加したAlNixOy合金を成膜した。これにより、200nm厚のAlNixOy膜からなる単層膜からなる第1金属膜パターン10aを得た。なお、第1金属膜パターン10a中のO元素組成比は、4at%であった。なお、第1金属膜を構成するAlに添加するNi,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素の添加量の好ましい範囲は、上記実施形態1と同様である。
The film formation conditions of the first
本実施形態2によれば、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。さらに、第1金属膜パターン10aを単層構造としているので、上記実施形態1に比して成膜工程を短縮化してコスト低減を図ることができる。また、O元素無−Al合金膜と、O元素含有−Al合金膜の積層構造の場合には、エッチングレートを考慮してエッチング液を選定したり、エッチング条件を設定したりする必要があったが、本実施形態2においては、単層構造とすることによりこのような問題が生じない。従って、プロセス自由度を高めることができる。また、高信頼性、高歩留まりのTFTアレイ基板を提供しやすいというメリットを有する。
According to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Furthermore, since the first
[実施形態3]
本実施形態3に係るTFTアレイ基板は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は、上記実施形態1と同様である。すなわち、上記実施形態1に係る第2金属膜パターン20は、Cr膜により構成する例について説明したが、本実施形態3に係る第2金属膜パターン20bは、1層目として、第2(1)積層膜20X,2層目として第2(2)積層膜20Y、3層目として第2(3)積層膜20Zの3層構造となっている点において相違する。
[Embodiment 3]
The basic structure and manufacturing method of the TFT array substrate according to
図7に、本実施形態3に係るTFTアレイ基板の切断部断面図を示す。本実施形態3に係るTFTアレイ基板103の第2金属膜パターン20bは、第2(1)積層膜20X,第2(2)積層膜20Y、第2(3)積層膜20Zの3層構造からなる。第2(1)積層膜20Xは、オーミック低抵抗膜4との接触抵抗を低減するCrやMo等のバリアメタル膜により構成され、第2(2)積層膜20Yは、不可避的に不純物として含まれる分を除いて実質的に酸素を含まないO元素無−Al合金膜により構成される。そして、第2(3)積層膜20Zは、実質的に酸素を含むO元素含有−Al合金膜により構成されている。O元素含有−Al合金膜中のO元素の組成比は、0.1at%以上、6.0at%以下となるように調整する。また、O元素含有−Al合金膜及びO元素無−Al合金膜には、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素を添加する。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a cut portion of the TFT array substrate according to the third embodiment. The second
製造方法は、上記実施形態1において説明した図3のフローチャートに従って行う。但し、工程Cにおける第2金属膜の成膜(j)を、Cr単層に代えて、上記3層構造となるように成膜を行う。そして、第3回目の写真製版工程でパターニングを行い(k)、その後、第2金属膜のウエットエッチングを行う(l)。ウエットエッチングの際には、まず、最上層の第2(3)積層膜20Zと、その下層に位置する第2(2)積層膜20Yのエッチングを行い、次いで、最下層の第2(1)積層膜20Xをエッチングする。
The manufacturing method is performed according to the flowchart of FIG. 3 described in the first embodiment. However, film formation (j) of the second metal film in the process C is performed so as to have the above three-layer structure instead of the Cr single layer. Then, patterning is performed in the third photolithography process (k), and then wet etching of the second metal film is performed (l). In the wet etching, first, the uppermost second (3)
第2(1)積層膜20Xとしては、オーミック低抵抗膜4との良好なコンタクト特性を有するCr,Mo,Ti,Ta又はそれらを主成分とした合金膜を好適な例として挙げることができる。特に、Mo,Ti,又はこれらを主成分とした合金等は、AlNi合金膜との組み合わせにおいて、上記ウエットエッチング工程において、公知の同一エッチング液で一括エッチングを行うことが可能であるので、製造工程数の短縮化の観点からより好ましい。
As the second (1)
本実施形態3においては、第2(1)積層膜20Xとして、Crターゲットを用いてCr膜を成膜した。具体的には、公知のArガスを用いてDCマグネトロンスパッタリング法により100nmの厚さに成膜した。次いで、第2(2)積層膜20Yとして、公知のArガス又はKrガスを用いたスパッタリング法により、2at%のNiを含むAlNi合金ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法によりAlNi合金膜を約100nmの厚さで成膜した。
In the third embodiment, a Cr film is formed using a Cr target as the second (1)
その後、第2(3)積層膜20Zとして、公知のArガスにO2ガスを添加した混合ガスを用い、反応性スパッタリング法によりAlNixOy合金膜を10nmの厚さで成膜した。以上により、第2(1)積層膜20XであるCr膜(100nm)、第2(2)積層膜20YであるAlNi合金膜(100nm)、第2(3)積層膜20ZであるAlNixOy膜(10nm)がこの順に積層された第2金属膜を得た。第2(3)積層膜20Z中のO元素組成比は、4at%であった。
Thereafter, an AlNixOy alloy film having a thickness of 10 nm was formed as a second (3)
図3に示す工程Dにおいては、上記実施形態1と同様に、層間絶縁膜5を成膜し(o)、第4回目の写真製版工程により、コンタクトホール等を形成するためのレジストパターンを形成し(p)、ドライエッチングを行う(q)ことにより、コンタクトホールを形成し、所望の位置の透明導電膜パターン30と、第2金属膜パターン20b及び第1金属膜パターン10とを直接接続させる。
In step D shown in FIG. 3, as in the first embodiment, an
本実施形態3においては、上記製造工程Dの条件を上記実施形態1と同様とした。すなわち、本実施形態3に係る層間絶縁膜5は、化学的気相成膜(CVD)法により、窒化シリコンSiN膜を300nmの厚さで成膜した。成膜は、約300℃の基板加熱条件下にて行った。ドライエッチングには、公知のフッ素系ガスを用いた。画素ドレイン−コンタクトホール6、ゲート端子部−コンタクトホール7、ソース端子部−コンタクトホール8等は、上記実施形態1と同様、同時に形成した。
In the third embodiment, the conditions of the manufacturing process D are the same as those in the first embodiment. That is, as the
ドライエッチングの際には、上記実施形態1と同様に、ゲート端子部−コンタクトホール7の形成位置にある第1(2)積層膜10Yのエッチングを、ゲート端子部−コンタクトホール7のエッチングと一括して行う。同様にして、画素ドレイン−コンタクトホール6、及びソース端子部−コンタクトホール8の形成位置にある第2(3)積層膜20Zのエッチングを画素ドレイン−コンタクトホール6、及びソース端子部−コンタクトホール8のエッチングと一括して行う。
In dry etching, as in the first embodiment, the etching of the first (2) stacked
換言すると、ドライエッチングにより、上記コンタクトホール形成位置においては、O元素含有−Al合金膜である第2(3)積層膜20Zや第1(2)積層膜10Yが除去され、第2(2)積層膜20Yや第1(1)積層膜10Xが露出する。そして、上記製造工程Eを経て、透明導電膜パターン30と第2(2)積層膜20Yや第1(1)積層膜10Xとが直接接続される。
In other words, by dry etching, the second (3) stacked
本実施形態3によれば、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。さらに、第2金属膜パターン20bを上記構成とすることにより、上記実施形態1に比して、第2導電膜パターン20b(ソース配線21、ソース電極22、ドレイン電極23、ソース端子部25等)の比抵抗を小さくすることができる。ソース配線21の配線抵抗低減により、信号遅延の少ない高品質なディスプレイを提供することが可能となる。
According to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, by configuring the second
[実施形態4]
次に、本発明に係る電子機器を半透過型液晶表示装置に適用した例について説明する。本実施形態4に係るTFTアレイ基板は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は上記実施形態3と同様である。すなわち、上記実施形態3に係るTFTアレイ基板は、画素電極として透過画素電極を備えていたが、本実施形態4に係るTFTアレイ基板は、画素電極として反射画素電極と透過画素電極を備えている点において相違する。本実施形態4に係る製造方法は、上記実施形態3に係る第2金属膜パターン20を形成するためのレジストパターン形成用の露光マスクを変更する以外は、上記実施形態3に係る製造方法と同様である。
[Embodiment 4]
Next, an example in which the electronic apparatus according to the invention is applied to a transflective liquid crystal display device will be described. The basic structure and manufacturing method of the TFT array substrate according to the fourth embodiment are the same as those of the third embodiment except for the following points. That is, the TFT array substrate according to the third embodiment includes the transmissive pixel electrode as the pixel electrode, but the TFT array substrate according to the fourth embodiment includes the reflective pixel electrode and the transmissive pixel electrode as the pixel electrode. The point is different. The manufacturing method according to the fourth embodiment is the same as the manufacturing method according to the third embodiment except that the exposure mask for forming a resist pattern for forming the second
図8に、本実施形態4に係る半透過型液晶表示装置のTFTアレイ基板の要部の部分拡大平面図を示す。また、図9に、図8のIX−IX切断部断面図を示す。図9中の左側に端子領域43の切断部断面図を示す。なお、説明の便宜上、図8において、絶縁性基板、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜等の図示を省略する。また、透明導電膜パターンについて、図9においてはハッチングを付しているが、図8においては、同領域のハッチングを省略して図示している。
FIG. 8 is a partially enlarged plan view of the main part of the TFT array substrate of the transflective liquid crystal display device according to the fourth embodiment. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG. A sectional view of the cut portion of the
本実施形態4に係るTFTアレイ基板104は、図8及び図9に示すように、上記実施形態3で述べた構成要素の他、反射画素電極26等を備える。反射画素電極26は、第2金属膜パターン20により構成されている。具体的には、反射画素電極26は、同じく第2金属膜パターン20を構成するドレイン電極23から延在された領域に、ドレイン電極と一体的なパターンとして形成されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、透明導電膜パターン30と直接接続される金属膜パターンとして、少なくともその最上層として、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加され、かつ、O元素の組成比が、0.1at%以上、6.0at%以下であるO元素含有−Al合金膜を用いることにより、良好な反射率特性を提供できることを突き止めた。
As a result of intensive studies by the inventors, the metal film pattern directly connected to the transparent
図10に、O元素含有−AlNi合金膜中の酸素の組成比(at%)に対して、550nmにおける反射率(%)をプロットしたものを示す。また、N元素含有−AlNi合金膜中の窒素の組成比(at%)に対して、550nmにおける反射率(%)をプロットしたものも併せて示す。AlNi合金膜中にN元素及びO元素を含まない場合には、反射率は88%を示した(図10参照)。一方、N元素の組成比が4at%のAlNi合金膜の場合、反射率は83.5%となり、窒素添加により、反射特性が低下してしまうことがわかる。 FIG. 10 shows a plot of reflectance (%) at 550 nm against the oxygen composition ratio (at%) in the O element-containing AlNi alloy film. Also shown is a plot of the reflectance (%) at 550 nm against the composition ratio (at%) of nitrogen in the N element-containing AlNi alloy film. When the AlNi alloy film did not contain N element and O element, the reflectance was 88% (see FIG. 10). On the other hand, in the case of an AlNi alloy film having a composition ratio of N element of 4 at%, the reflectance is 83.5%, and it can be seen that the reflection characteristics are deteriorated by adding nitrogen.
これに対し、O元素の組成比が4at%のAlNi合金膜の場合には、反射率は86%であり、同量の窒素を添加した場合に比して反射率特性の低下が抑制できることがわかる。検討を重ねた結果、O組成比を6.0at%以下とすることにより、良好な反射特性が得られることがわかった。 On the other hand, in the case of an AlNi alloy film having an O element composition ratio of 4 at%, the reflectance is 86%, and the reduction in reflectance characteristics can be suppressed as compared with the case where the same amount of nitrogen is added. Recognize. As a result of repeated studies, it was found that good reflection characteristics can be obtained by setting the O composition ratio to 6.0 at% or less.
本実施形態4によれば、上記実施形態3と同様の効果を得ることができる。さらに、第2金属膜パターン20cを反射画素電極26として適用することにより、反射特性の良好なTFTアレイ基板104を提供することができる。
According to the fourth embodiment, the same effect as that of the third embodiment can be obtained. Furthermore, by applying the second
なお、本実施形態4においては、反射領域Rとなるドレイン電極23からの延在領域である反射画素電極26は、層間絶縁膜5に被覆されているが、図11に示すTFTアレイ基板104Aのように、反射画素電極26上の層間絶縁膜5を除去してもよい。この場合、反射画素電極26に形成するO元素含有−Al合金膜(例えば、AlNixOy膜)を10nm程度にしておくと、層間絶縁膜5のドライエッチング時に、O元素含有−Al合金膜を同時に除去することができる。これにより、さらに反射率を向上させることが可能となる。また、本実施形態4においては、第2金属膜パターンが3層である例を説明したが、O元素含有−Al合金膜とバリア膜の2層構造とすることも可能である。O元素無−Al合金膜を省略することにより、成膜回数を削減して製造コストを下げることができる。また、アルカリ性の薬液に対して優れたO元素含有−Al合金膜のみを配設することにより、より信頼性を高めたり、歩留まりを高めたりすることができる。
In the fourth embodiment, the
[実施形態5]
本実施形態5に係るTFTアレイ基板は、以下の点を除く基本的な構造及び製造方法は上記実施形態4と同様である。すなわち、上記実施形態4に係るTFTアレイ基板104は、第2金属膜において反射画素電極26を形成していたのに対し、本実施形態5に係る反射画素電極は、第2金属膜より上層に別途の反射画素電極層を設けている点において相違する。また、上記実施形態4においては、透明導電膜パターン30が層間絶縁膜5上に形成されていたが、本実施形態5においては、透明導電膜パターンが、層間絶縁膜5上に形成された感光性有機膜の上層に形成されている点において相違する。また、上記実施形態4においては、透過領域Tを構成する透過画素電極31が層間絶縁膜5上に形成されていたのに対し、本実施形態5においては、透過領域Tを構成する透過画素電極31が絶縁性基板1の直上に配設されている点において相違する。また、第2金属膜パターン20の構成材料が上記実施形態4と本実施形態5においては相違する。
[Embodiment 5]
The basic structure and manufacturing method of the TFT array substrate according to
図12に、本実施形態5に係るTFTアレイ基板の切断部断面図を示す。また、図13に、本実施形態5に係るTFTアレイ基板の製造工程のフローチャートを示す。本実施形態5に係るTFTアレイ基板105は、上記実施形態1に記載の要素部材の他、感光性有機膜9、第3金属膜パターン50等を備えている。第3金属膜パターン50は、反射画素電極51のパターンである。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a cut portion of the TFT array substrate according to the fifth embodiment. FIG. 13 shows a flowchart of the manufacturing process of the TFT array substrate according to the fifth embodiment. The
本実施形態5に係る第2金属膜パターン20は、上記実施形態1の具体例と同様に、透過画素電極に用いる透明導電膜との良好なコンタクト特性(特に、良好な電気的コンタクト抵抗特性)が得られるCr,Mo又はこれらの合金を用いた。無論、上記実施形態3や4と同様にAl合金膜を含む構造とすることもできる。
Similar to the specific example of the first embodiment, the second
感光性有機膜9は、層間絶縁膜5上に形成されている。そして、感光性有機膜9の表面から、ドレイン電極23の表面まで貫通する画素ドレイン−コンタクトホール6d、ゲート端子部15まで貫通するゲート端子部−コンタクトホール7d、ソース端子部−コンタクトホール8d等が形成されている。これらのコンタクトホールは、感光性有機膜9及び層間絶縁膜5を貫通するように形成されている。反射画素電極51は、感光性有機膜9、及び透過画素電極31d上の反射領域Rの形成位置に配設されている(図12参照)。
The photosensitive
本実施形態5に係る第3金属膜パターン50は、1層目の第3(1)積層膜50X、2層目の第3(2)積層膜50Y、3層目の第3(3)積層膜50Zの全3層からなる。第3(1)積層膜50Xは、透過画素電極のパターンエッジに存在する100nm前途の段差をきれいに被覆することが可能なカバレッジ改善膜とする。例えば、Mo等を好適に適用することができる。カバレッジ改善膜を最下層に配設することにより、その上層に形成されるAl合金膜のカバレッジ特性を改善し、カバレッジ不良による点欠陥を抑制することが可能となる。
The third
第3(2)積層膜50Yは、不可避的に不純物として含まれる分を除いて実質的に酸素を含まないO元素無−Al合金膜により構成されている。また、第3(3)積層膜50Zは、O元素の組成比が、0.1at%以上、6.0at%以下であるO元素含有−Al合金膜により構成されている。2層目と3層目のAl合金膜は、AlにNi,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加されたものである。
The third (2)
本実施形態5に係る製造方法は、上記実施形態1において説明した図3の工程Cまでは共通している。なお、本実施形態5においては、第1金属膜パターン10として、O元素無−Al合金膜からなる第1(1)積層膜10X及びO元素含有−Al合金膜からなる第1(2)積層膜10Yを積層した例について説明しているが、これに代えて、第1金属膜パターン10としてCrやMo等を使用してもよい。
The manufacturing method according to the fifth embodiment is common up to step C in FIG. 3 described in the first embodiment. In the fifth embodiment, the first
本実施形態5に係る工程Dにおいては、層間絶縁膜5を成膜し(o)、さらに上層に感光性有機膜9を成膜する(p)。次いで、第4回目の写真製版工程(q)によりレジストパターンを得る。その後、ドライエッチングを行い(r)、コンタクトホール(画素ドレイン−コンタクトホール6d、ゲート端子部コンタクトホール7d、ソース端子部コンタクトホール8d等)等のパターンを同時に形成する。
In step D according to the fifth embodiment, an
本実施形態5においては、工程Dとして、まず、化学的気相成膜(CVD)法により、窒化シリコンSiN膜を300nmの厚さで成膜した。成膜は、約300℃の基板加熱条件下にて行った。次いで、感光性有機膜9として、JSR社製PC335をスピンコート法により3.2〜3.9μmの膜厚になるように塗布した。ドライエッチングには、公知のフッ素系ガスを用いた。ドライエッチング時には、ゲート端子部15の第1(2)積層膜10Yを除去した。また、この際、透過領域Tの感光性有機膜9、層間絶縁膜5、ゲート絶縁膜2を除去する。これにより、透過領域Tにおける光の透過率を向上させることができる。
In the fifth embodiment, as step D, first, a silicon nitride SiN film was formed to a thickness of 300 nm by a chemical vapor deposition (CVD) method. Film formation was performed under substrate heating conditions of about 300 ° C. Next, as the photosensitive
工程Eにおいて、透明導電膜を成膜し(t)、第5回目の写真製版プロセス(u)にてレジストパターンを得る。そして、ウエットエッチングを行い(v)、透明導電膜パターン30(透過画素電極31d、ゲート端子パッド32d、ソース端子パッド33d等)を得る。その後、レジストを剥離して純水洗浄を行う(w)。本実施形態5においては、透明導電膜としてITO膜を公知のArガスを用いたスパッタリング法で100nmの厚さに成膜した。また、エッチング液としては、公知の塩酸と硝酸を含む溶液を用いた。
In step E, a transparent conductive film is formed (t), and a resist pattern is obtained by the fifth photolithography process (u). Then, wet etching is performed (v) to obtain a transparent conductive film pattern 30 (
工程Fにおいて、第3金属膜を成膜し(x)、第6回目の写真製版工程(y)によりレジストパターンを得る。次いで、ウエットエッチングを行い(z)、レジストパターンを除去する(zI)。好適な例として、本実施形態5においては、第3(1)積層膜50Xとして、Moターゲットを用いて、公知のArガスを用いたDCマグネトロンスパッタリング法でMo膜を100nmの厚さで成膜する。次いで、第3(2)積層膜50Yとして、2at%のNiを含むAlNi合金ターゲットを用いて、公知のArガス若しくはKrガスを用いたDCマグネトロンスパッタリング法によりAlNi合金膜を約100nmの厚さで成膜した。その後、第3(3)積層膜50Zとして、公知のArガスにO2ガスを添加した混合ガスを用いて反応性スパッタリング法によりAlNixOy合金膜を10nmの厚さで成膜した。
In step F, a third metal film is formed (x), and a resist pattern is obtained by the sixth photolithography process (y). Next, wet etching is performed (z), and the resist pattern is removed (zI). As a preferred example, in the fifth embodiment, as the third (1)
本実施形態5によれば、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。また、第3金属膜パターン50の最下層である第3(1)積層膜50Xとしてカバレッジ改善膜を配設しているので、カバレッジ不良による点欠陥を抑制することができる。また、透過領域Tにおいて、層間絶縁膜5やゲート絶縁膜2を除去し、絶縁性基板1上に透過画素電極31dを配設しているので、透過率を高めることができる。
According to the fifth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In addition, since the coverage improving film is disposed as the third (1)
[実施形態6]
次に、本発明に係る電子機器を有機EL表示装置に適用した例について説明する。図14に、本実施形態6に係る有機EL表示装置のTFT基板とその上部に形成されている有機EL素子とを示す画素領域、並びに端子領域43の模式的断面図を示す。また、図15に、本実施形態6に係る有機EL表示装置の製造工程を説明するためのフローチャートを示す。
[Embodiment 6]
Next, an example in which the electronic apparatus according to the present invention is applied to an organic EL display device will be described. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the pixel region and the
本実施形態6に係る有機EL表示装置は、図14に示すように、絶縁性基板1、ゲート絶縁膜2、半導体能動膜3、オーミック低抵抗膜4、層間絶縁膜5、画素ドレイン−コンタクトホール6e、ゲート端子部−コンタクトホール7e、ソース端子部−コンタクトホール8e、第1金属膜パターン10、第2金属膜パターン20、第3金属膜パターン50e、透明導電膜パターン30e等を備える。
As shown in FIG. 14, the organic EL display device according to the sixth embodiment includes an insulating
第1金属膜パターン10は、ゲート配線(走査信号線)11、ゲート電極12、ゲート端子部15等のパターンであり、第2金属膜パターン20は、ソース配線21、ソース電極22、ドレイン電極23、ソース端子部25等のパターンである。さらに、第3金属膜パターン50eと透明導電膜パターン30eの積層構造により、アノード電極52、ゲート端子パッド53、ソース端子パッド54等のパターンが構成されている。
The first
絶縁性基板1としては、ガラス基板、石英基板、プラスチック等の透過性を有する基板を用いる。ゲート電極12は、絶縁性基板1上に形成され、ゲート配線11、ゲート端子部15等と同一の第1金属膜パターン10により形成されている。ゲート絶縁膜2は、ゲート電極12等を覆うように、その上層に形成されている。半導体能動膜3及びオーミック低抵抗膜4は、ゲート絶縁膜2の上に形成され、ゲート絶縁膜2を介してゲート電極12の少なくとも一部と対向配置されている。半導体能動膜3は、例えば、不純物を含まないSi(シリコン)膜、オーミック低抵抗膜4は、不純物を添加したオーミック低抵抗Si膜により構成される。
As the insulating
ソース電極22及びドレイン電極23は、ゲート絶縁膜2、半導体能動膜3、オーミック低抵抗膜4を介して、少なくともゲート電極12の一部と対向配置されている。すなわち、TFT42として動作するために、薄膜トランジスタ領域が、ゲート電極12上に存在して、ゲート電極12に電圧を印加した時の電界の影響を受けやすい状態となっている。ドレイン電極23は、ソース配線21、ソース電極22、ソース端子部25等と同一の第2金属膜パターン20により構成されている。
The
層間絶縁膜5は、ゲート絶縁膜2、半導体能動膜3、ソース電極22、ドレイン電極23を覆うように形成されている(図14参照)。そして、その上層には、感光性有機膜9が形成されている。画素領域に配設されるTFT42においては、感光性有機膜9上に、画素電極として機能するアノード電極52が形成され、層間絶縁膜5及び感光性有機膜9に形成された画素ドレイン−コンタクトホール6eを介して、ドレイン電極23とアノード電極52が電気的に接続されている。また、ゲート端子部−コンタクトホール7eを介して、ゲート端子パッド53とゲート端子部電極15が接続され、ソース端子部−コンタクトホール8eを介して、ソース端子パッド54とソース端子部電極25が接続されている。
The
アノード電極52の上層には、有機EL発光層61、分離膜62が形成され、これらの上層には、カソード電極63、接着層64を介してガラス等の絶縁性の対向基板65が接合されている。本実施形態6に係る第3金属膜パターン50eは、1層目の第3(1)積層膜50X,2層目の第3(2)積層膜50Yの2層構造となっている。第3(1)積層膜50Xは、不可避的に不純物として含まれる分を除いて実質的に酸素を含まないO元素無−Al合金膜により構成される。また、第3(2)積層膜50Yは、実質的に酸素を含む導電性のO元素含有−Al合金膜により構成されている。そして、その直上層に同一パターンの透明導電膜パターン30eが配設されている。透明導電膜パターン30eは、アモルファスITO膜により構成される。
An organic EL
本実施形態6に係る有機EL表示装置のTFTアレイ基板200の製造方法は、図13に示す上記実施形態5に係るTFTアレイ基板105の製造工程Dまでは共通する。従って、その説明を割愛する。図15に示す工程Eにおいて、まず、第3金属膜の成膜を行う(t)。その後、第5回目の写真製版工程(u)によりレジストパターンを得る。次いで、ウエットエッチング(v)により、アノード電極52、ゲート端子パッド53、ソース端子パッド54等のパターンを得、レジスト除去を行った後に純水洗浄を行う(w)。
The manufacturing method of the
本実施形態6においては、第3(1)積層膜50Xとして、2at%のNiを含むAlNi合金ターゲットを用いて、公知のArガス又はKrガスを利用したDCマグネトロンスパッタリング法にてAlNi合金膜を約50nmの厚さに成膜した。次いで、第3(2)積層膜50Yとして、公知のArガスにO2ガスを添加した混合ガスを用いて反応性スパッタリング法によりAlNixOy合金膜を10nmの厚さで成膜した。第3金属膜パターン50eにおける第3(2)積層膜50Y中のAlNixOy膜中のO元素組成比は、4at%であった。そして、透明導電膜として、透光性導電酸化膜であるアモルファスITO膜を20nmの膜厚に成膜した。ウエットエッチング工程においては、シュウ酸を含む溶液を用いてアモルファスITO膜をエッチングし、次いで、燐酸+硝酸+酢酸を含む溶液を用いてAlNixOy膜である第3(2)積層膜50Y、AlNi合金膜である第3(1)積層膜50Xを順次エッチングした。
In the sixth embodiment, an AlNi alloy film is formed by a DC magnetron sputtering method using a known Ar gas or Kr gas using an AlNi alloy target containing 2 at% Ni as the third (1)
ここで、Alに添加する不純物としてNiを添加した例について説明したが、Niに代えて、Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素のいずれか1種以上のAl合金ターゲットを用いてもよい。 Here, an example in which Ni is added as an impurity to be added to Al has been described, but instead of Ni, any one or more of at least one metal element selected from Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is used. Alternatively, an Al alloy target may be used.
次に、工程Fにおいて、有機EL発光層61を各画素部に分離して形成するための領域を確保するために、ポリイミド等からなる有機樹脂膜を塗布形成し、写真製版工程によりパターニングすることにより分離膜62を得る(x)。その後、蒸着等の方法により、有機EL発光層61を画素領域に形成する(y)。その後、カソード電極63を形成する(z)。カソード電極63は、画素領域において下層の有機EL発光層61に接続されると同時に、不図示のコンタクトホールを介して下層の陰極接地用電極(不図示)にも接続されるように構成されている。カソード電極63は、膜面が高い平坦性を有することが好ましい。従って、膜組織に結晶粒界がないアモルファスITO膜を形成することが好ましい。
Next, in Step F, an organic resin film made of polyimide or the like is applied and formed and patterned by a photolithography process in order to secure a region for forming the organic EL
その後、水分や不純物による有機EL発光層61の発光特性の劣化を防止するために、対向基板65との間に有機EL発光層61が形成されている画素表示領域全体を接着層64で被覆し(zI)、対向基板65と接合する(zII)。
Thereafter, in order to prevent deterioration of the light emission characteristics of the organic EL
本実施形態6においては、分離膜として、東レ製の製品名DL100を用い、約2μmの膜厚で塗布して写真製版工程により、それぞれの画素領域を取り囲むように額縁形状の分離膜62を形成した。有機EL発光層としては、公知のジシアノメチレンピラン誘導体(赤色発光)、クマリン系(緑色発光)、キナクリドン系(緑色発光)、テトラフェニルブタジエン系(青色発光)、ジスチリルベンゼン系(青色発光)等の材料を1〜200nmの厚さで形成する。カソード電極63としては、透明導電膜であるITO膜をスパッタリング法により100nmの厚さで形成する。アモルファスITO膜としては、例えば、ArガスにH2Oガスを添加した混合ガス中でのスパッタリングにより形成することができる。また、酸化インジウムと酸化亜鉛を混合させたIZO膜、あるいはITO膜に酸化亜鉛を混合させたITZO膜を用いることも可能である。
In the sixth embodiment, the product name DL100 manufactured by Toray is used as the separation film, and the film-shaped
本実施形態6によれば、上記実施形態1と同様の効果を得ることができる。アノード電極のAlNi合金上に、実質的に酸素を含むAlNi合金膜を積層しているので、アルカリ性の薬液に対する耐性が向上する。また、上記第3金属膜パターン50eを反射画素電極として適用することにより、反射特性の良好なTFTアレイ基板を提供することができる。
According to the sixth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Since the AlNi alloy film substantially containing oxygen is laminated on the AlNi alloy of the anode electrode, resistance to alkaline chemicals is improved. Further, by applying the third
なお、本実施形態6においては、第3金属膜と透明導電膜を連続して成膜し、一括してパターン形成を行った例について述べたが、第3(1)積層膜50Xと第3(2)積層膜50Yからなる第3金属膜を成膜してパターン形成を行った後に、透明導電膜を成膜してパターン形成を行うようにしてもよい。この方法によれば、アモルファスITO成膜前に、ドライエッチングプロセスを追加することにより、第3(2)積層膜50Yを除去させて、透明導電膜パターン30eと第3(1)積層膜50Xとを直接接続させることも可能となる。この方法を採用することにより、透明導電膜パターン30eとAl合金膜との接触抵抗をさらに低下させることができる。しかも、反射特性も向上させることができる。よって、有機EL発光層の発光効率を高め、高品質のディスプレイを提供することができる。
In the sixth embodiment, the example in which the third metal film and the transparent conductive film are continuously formed and the patterns are collectively formed is described. However, the third (1) stacked
また、第3金属膜パターン50として2層構造を有する例について説明したが、O元素無−Al合金膜である第3(1)積層膜50Xをカットして、O元素含有−Al合金膜からなる単層構造としてもよい。これにより、成膜回数を減らし、製造コストを下げることができる。
Moreover, although the example which has a two-layer structure as the 3rd
なお、上記実施形態1〜6においては、画素を駆動するスイッチング素子となるTFTの半導体膜として、アモルファスシリコン膜を用いた例について述べたが、これに限らず、ポリシリコン膜等の各種半導体層を用いることができる。また、TFTの構造も上記ボトムゲート型に限定されるものではなく、トップゲート型等の各種構造を採用することができる。 In the first to sixth embodiments described above, an example in which an amorphous silicon film is used as a semiconductor film of a TFT serving as a switching element for driving a pixel has been described. However, the present invention is not limited thereto, and various semiconductor layers such as a polysilicon film are used. Can be used. Further, the structure of the TFT is not limited to the bottom gate type, and various structures such as a top gate type can be employed.
1 絶縁性基板
2 ゲート絶縁膜
3 半導体能動膜
4 オーミック低抵抗膜
5 層間絶縁膜
6 画素ドレイン−コンタクトホール
7 ゲート端子部−コンタクトホール
8 ソース端子部−コンタクトホール
9 感光性有機膜
10 第1金属膜パターン
10X 第1(1)積層膜
10Y 第1(2)積層膜
11 ゲート配線
12 ゲート電極
14 補助容量配線
15 ゲート端子部
20 第2金属膜パターン
20X 第2(1)積層膜
20Y 第2(2)積層膜
20Z 第3(3)積層膜
21 ソース配線
22 ソース電極
23 ドレイン電極
25 ソース端子部
26 反射画素電極
30 透明導電膜パターン
31 透過画素電極
32 ゲート端子パッド
33 ソース端子パッド
41 画素
42 TFT
43 端子領域
50 第3金属膜パターン
50X 第3(1)積層膜
50Y 第3(2)積層膜
50Z 第3(3)積層膜
51 反射画素電極
52 アノード電極
53 ゲート端子パッド
54 ソース端子パッド
61 有機EL発光層
62 分離膜
63 カソード電極
64 接着層
65 対向基板
100−105 TFTアレイ基板
200 TFTアレイ基板
DESCRIPTION OF
43
Claims (13)
前記Al合金膜と少なくとも一部の領域で直接接続する透明導電膜パターンとを備え、
前記Al合金膜の最上層は、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加され、かつ、O元素の組成比が、0.1at%以上、6.0at%以下であるO元素含有−Al合金膜が形成されている電子デバイス。 A metal film pattern comprising at least an Al alloy film on the substrate;
A transparent conductive film pattern directly connected to the Al alloy film and at least a part of the region;
In the uppermost layer of the Al alloy film, at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is added, and the composition ratio of the O element is 0.1 at% or more, An electronic device in which an O element-containing Al alloy film of 6.0 at% or less is formed.
前記O元素無−Al合金膜は、Alに少なくともNi,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加された合金膜であることを特徴とする請求項3に記載の電子デバイス。 In the region where the transparent conductive film pattern and the Al alloy film are directly connected, the O element-containing-Al alloy film is removed, the O element-free-Al alloy film and the transparent conductive film pattern are directly connected, and ,
The O element-free Al alloy film is an alloy film in which at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is added to Al. 3. The electronic device according to 3.
前記透明導電膜パターンが、透過画素電極として用いられ、
前記金属膜パターンが、反射画素電極、前記ゲート電極、又は前記ソース/ドレイン電極の少なくともいずれかとして用いられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電子デバイス。 A gate electrode, a source / drain electrode, and a thin film transistor and a pixel electrode having a semiconductor layer sandwiched between them,
The transparent conductive film pattern is used as a transmissive pixel electrode,
The electronic device according to claim 1, wherein the metal film pattern is used as at least one of a reflective pixel electrode, the gate electrode, and the source / drain electrode.
前記Al合金膜と少なくとも一部の領域で直接接続する透明導電膜パターンを形成する工程と、を備え、
前記金属膜パターンを形成する工程は、前記Al合金膜の少なくとも最上層が、Ni,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が含有され、かつO元素の組成比が、0.1at%以上、6.0at%以下となるO元素含有−Al合金膜を成膜し、パターン形成する電子デバイスの製造方法。 Forming a metal film pattern comprising at least an Al alloy film on the substrate;
Forming a transparent conductive film pattern directly connected to the Al alloy film in at least a part of the region,
In the step of forming the metal film pattern, at least the uppermost layer of the Al alloy film contains at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W, and includes an O element. An electronic device manufacturing method in which an O element-containing Al alloy film having a composition ratio of 0.1 at% or more and 6.0 at% or less is formed and patterned.
前記O元素無−Al合金膜は、Alに少なくともNi,Co,Fe,Pd,Pt、Mo,及びWから選ばれる少なくとも1つの金属元素が添加された合金膜であることを特徴とする請求項12に記載の電子デバイスの製造方法。 In the region where the transparent conductive film pattern and the Al alloy film are directly connected, the O element-containing-Al alloy so that the transparent conductive film pattern and the O element-free-Al alloy film are directly connected. Further comprising the step of removing the film,
The O element-free Al alloy film is an alloy film in which at least one metal element selected from Ni, Co, Fe, Pd, Pt, Mo, and W is added to Al. 13. A method for producing an electronic device according to 12.
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