JP2016021470A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る表示装置は、絶縁基板15の上に設けられた薄膜トランジスタTRを備えている。薄膜トランジスタは、ゲート電極GEと、ゲート電極上に設けられた絶縁層12と、絶縁層上に、ゲート電極に少なくとも一部を重畳して設けられた半導体層SCと、半導体層の少なくとも一部に接して設けられたソース電極SEおよびドレイン電極DEと、を有する。ソース電極、ドレイン電極は、それぞれ、半導体層側に位置する下層、Alを主成分とする中間層、および上層の積層構造を有している。ソース電極、ドレイン電極の側壁は、上層側の第1テーパー部22aと、下層側の第2テーパー部22bと、第2テーパー部に接する側壁保護膜24と、を有し、第1テーパー部のテーパー角は、第2テーパー部のテーパー角よりも小さい。
【選択図】図3
Description
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
図1は、第1の実施形態の表示装置の一構成例を概略的に示す図である。ここでは、アレイ基板を有する表示装置として、液晶表示装置を例に説明する。液晶表示装置1は、例えばスマートフォン、タブレット端末、携帯電話機、ノートブックタイプPC、携帯型ゲーム機、電子辞書、或いはテレビ装置などの各種の電子機器に組み込んで使用することができる。
駆動回路GD、SDは、表示部ACTの外側で絶縁基板15上に一体的に形成され、これらの駆動回路GD、SDにコントローラ11が接続されている。
薄膜トランジスタTRは、ゲート配線G及びソース配線Sに電気的に接続されている。ゲート配線Gには、ゲート駆動回路GDから、薄膜トランジスタTRをオンオフ制御するための制御信号が供給される。ソース配線Sには、ソース駆動回路SDから、映像信号が供給される。薄膜トランジスタTRは、ゲート配線Gに供給された制御信号に基づいてオンした際、ソース配線Sに供給された映像信号に応じた画素電位を画素電極PEに書き込む。コモン電位の共通電極CEと画素電位の画素電極PEとの間の電位差により、液晶層に印加される電圧が制御される。
ゲート駆動回路GDおよびソース駆動回路SDは、それぞれスイッチング素子として機能する複数の薄膜トランジスタ(TFT)TRを備えている。
アレイ基板SUB1は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する絶縁基板15を用いて形成されている。アレイ基板SUB1は、絶縁基板15の上に、各表示画素PXを構成する薄膜トランジスタTR、蓄積容量CS、ゲート配線G、ソース配線S、画素電極、並びに、ゲート駆動回路GDおよびソース駆動回路SDを構成する複数の薄膜トランジスタTRを備えている。ここでは、半導体装置として機能する薄膜トランジスタTRに着目して詳細に説明する。
このような酸化物半導体層SCは、例えば、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)の少なくとも1つを含む酸化物によって形成されている。酸化物半導体層SCを形成する代表的な例としては、例えば、酸化インジウムガリウム亜鉛(InGaZnO)、酸化インジウムガリウム(InGaO)、酸化インジウム亜鉛(InZnO)、酸化亜鉛スズ(ZnSnO)、酸化亜鉛(ZnO)などが挙げられる。
なお、パッシベーション膜PAの膜厚は、ソース電極SE、ドレイン電極DE、ソース配線Sを構成している金属多層膜(Ti系/Al系/Ti系)の膜厚の3倍以上に形成されている。
図4に示すように、絶縁基板15の内面10A上に、例えば、スパッタリングによりゲート層を成膜し、このゲート層をパターニングすることにより、ゲート配線Gおよびゲート電極GEを形成する。ここでは、絶縁基板15として、透明なガラス基板を用いた。ゲート層は、例えば、Mo系材料を用いた。
次いで、例えば、スパッタリングによりゲート絶縁層12の上に酸化インジウムガリウム亜鉛(InGaZnO)からなる半導体層を成膜した後、島状にパターニングして複数の酸化物半導体層SCを形成する。なお、図示しないが、酸化物半導体層SCを形成する際、ゲート絶縁層12上に画素電極を同時に形成してもよい。
以上の工程により、薄膜トランジスタTRを備えたアレイ基板SUB1が製造される。
また、側壁保護膜24を設けることにより、オーバーエッチング時間の延長が可能となる。エッチング時間を延長することにより、Ti残渣の発生を抑制することができ、電極および配線をより正確な形状に加工可能となる。
これに対して、本実施形態によれば、第1テーパー部22aと第2テーパー部22bとの切り替わり部Bが金属多層膜の中間層20bに位置するように第1テーパー部と第2テーパー部の膜厚を設定している。これにより、上記問題が生じにくい。
以上のことから、本実施形態によれば、加工形状の均一化、カバレッジ性の向上、量産性の向上した表示装置が得られる。
図8は、第2の実施形態に係る表示装置のアレイ基板を示す断面図である。
図8に示すように、薄膜トランジスタTRを構成する酸化物半導体層SC上に設けられたソース電極SEおよびドレイン電極DE、並びに、ゲート絶縁層12上に設けられたソース配線Sは、それぞれ側壁を有している。各側壁は、上層20cから中間層20bまで延びる第1テーパー部22aと、中間層20bから下層20aまで延びる第2テーパー部22bと、を有している。第1テーパー部22aと第2テーパー部22bとの境界(切り替わり位置)Bは、中間層20b中に位置している。更に、第2テーパー部22b上に側壁保護膜24が形成され、第2テーパー部22bを覆っている。
第1テーパー部22aのテーパー角は、40°未満、例えば、30°に形成されている。第2テーパー部22bのテーパー角は、第1テーパー部のテーパー角よりも大きく形成され、40°以上、70°以下、例えば、60°に設定されている。側壁保護膜24は、例えば、CH系物質で形成され、エッチング時に、第2テーパー部22bの上に堆積形成される。
配線材料である金属多層膜として、例えば、Ti系の下層20a、Al系の中間層20b、Ti系の上層20cを絶縁基板15上に積層形成した後、図示しないフォトレジストをマスクとして、金属多層膜を一括してパターニングする。パターニングは、プラズマドライエッチング法を用い、3段階で金属多層膜をエッチングすることにより行う。
図9は、第3の実施形態に係る表示装置のアレイ基板を示す断面図である。
図9に示すように、薄膜トランジスタTRを構成する酸化物半導体層SC上に設けられたソース電極SEおよびドレイン電極DE、並びに、ゲート絶縁層12上に設けられたソース配線Sは、それぞれ側壁を有している。各側壁は、上層20cから中間層20bまで延びる第1テーパー部22aと、中間層20bから下層20aまで延びる第2テーパー部22bと、を有している。第1テーパー部22aと第2テーパー部22bとの境界(切り替わり位置)Bは、中間層20b中に位置している。更に、第2テーパー部22b上に側壁保護膜24が形成され、第2テーパー部22bを覆っている。
第1テーパー部22aのテーパー角は、40°未満、例えば、30°に形成されている。第2テーパー部22bのテーパー角は、第1テーパー部のテーパー角よりも大きく形成され、40°以上、70°以下、例えば、60°に設定されている。側壁保護膜24は、例えば、CH系物質で形成され、エッチング時、第2テーパー部22bの中間層20c上に堆積形成される。
配線材料である金属多層膜として、Mo系の下層20a、Al系の中間層20b、Mo系の上層20cを絶縁基板15上に積層形成した後、図示しないフォトレジストをマスクとして、金属多層膜を一括してパターニングする。パターニングは、プラズマドライエッチング法を用い、3段階で金属多層膜をエッチングすることにより行う。
以上のことから、第2および第3の実施形態においても、加工形状の均一化、カバレッジ性の向上、量産性の向上した表示装置が得られる。
G…ゲート配線、S…ソース配線、TR…薄膜トランジスタ、PX…表示画素、
GE…ゲート電極、SC…半導体層、SE…ソース電極、12…ゲート絶縁層、
DE…ドレイン電極、20a…下層(第1層)、
20b…中間層(第2層)、20c…上層(第3層)、22a…第1テーパー部、
22b…第2テーパー部、24…側壁保護膜、PA…パッシベーション膜(保護層)、
PR…フォトレジスト
Claims (8)
- ゲート電極と、
前記ゲート電極上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層上に、前記ゲート電極に少なくとも一部を重畳して設けられた半導体層と、
前記半導体層の少なくとも一部に接して設けられたソース電極およびドレイン電極と、を有する薄膜トランジスタを備え、
前記ソース電極およびドレイン電極は、それぞれ、前記半導体層側に位置する下層、Alを主成分とする中間層、および上層を含む積層構造を有し、
前記ソース電極およびドレイン電極の側壁は、前記上層側の第1テーパー部と、前記下層側の第2テーパー部と、前記第2テーパー部に接する側壁保護膜と、を有し、前記第1テーパー部のテーパー角は、前記第2テーパー部のテーパー角よりも小さい表示装置。 - 前記第1テーパー部と前記第2テーパー部との切り替わり部は、前記中間層内に位置している請求項1に記載の表示装置。
- 前記第1テーパー部のテーパー角は、40°以下である請求項1又は2に記載の表示装置。
- 前記第2テーパー部のテーパー角は40°以上70°以下である請求項1ないし3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記側壁保護膜は、前記第2テーパー部の内、前記中間層および前記下層の中間層側端部に接して設けられている請求項1ないし4のいずれか1項に記載に表示装置。
- 前記ソース電極、ドレイン電極および半導体層を覆う保護層を備え、前記ソース電極およびドレイン電極は、前記保護層の膜厚の1/3以上の膜厚を有する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記上層および下層は、Ti系金属あるいはMo系金属で形成されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記半導体層は、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)の少なくとも1つを含む酸化物によって形成された酸化物半導体層である請求項1ないし7のいずれか1項に記載の表示装置。
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