JP4226448B2 - TFT array substrate, liquid crystal display device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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本発明は薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子に用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置(TFT−LCD)およびその製造方法に関する。高歩留りでTFTアレイ基板を製造する方法を提供するものでありTFT−LCDの表示特性を損なうことなく製造することができる。 The present invention relates to an active matrix liquid crystal display device (TFT-LCD) using a thin film transistor (TFT) as a switching element and a method for manufacturing the same. The present invention provides a method for manufacturing a TFT array substrate with a high yield and can be manufactured without impairing the display characteristics of the TFT-LCD.
ガラス基板上に、薄膜トランジスタをマトリクス上に配置したアクティブマトリクス基板と、対向電極を兼ね備えたカラーフィルター基板と液晶を組み合わせたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、画像表示装置の平面化への期待とともに、フラットディスプレイとして商品化も進められ、ノートパソコンはもちろんOAモニター用としても大きな市場を開拓すると有望視されている(例えば、特許文献1参照)。 An active matrix liquid crystal display device that combines an active matrix substrate with thin film transistors on a glass substrate, a color filter substrate that also has a counter electrode, and a liquid crystal on the glass substrate, Commercialization as a display has been promoted, and it is considered promising to develop a large market not only for notebook computers but also for OA monitors (for example, see Patent Document 1).
薄膜トランジスタは、比較的低温で大面積に堆積が可能な非晶質シリコンを半導体層として用いる場合が多い。 Thin film transistors often use amorphous silicon, which can be deposited over a large area at a relatively low temperature, as a semiconductor layer.
一例として、図1にTFTアレイ基板の主要断面図を示す。ガラス基板1上に第一の導電性薄膜を形成する。つぎに第一のフォトリソ工程で第一の導電性薄膜をパターニングしてゲート電極2および補助容量電極を形成する。つぎにゲート絶縁膜3、a−Si:H(水素原子が添加されたアモルファスシリコン)半導体層4、n+a−Si:Hオーミックコンタクト層5をプラズマCVD法で積層する。
As an example, FIG. 1 shows a main cross-sectional view of a TFT array substrate. A first conductive thin film is formed on the
つぎに第二のフォトリソ工程で半導体層とオーミックコンタクト層をチャネルを形成する部分を残すようにアイランド状にパターニングする。つぎに第二の導電性薄膜を形成する。つぎに第三のフォトリソ工程で第二の導電性薄膜をパターニングし、ソース電極6、ドレイン電極7を形成し、形成されたソース電極6、ドレイン電極7をマスクにして、オーミックコンタクト層5をパターニングして薄膜トランジスタを作成する。
Next, in the second photolithography process, the semiconductor layer and the ohmic contact layer are patterned in an island shape so as to leave a portion for forming a channel. Next, a second conductive thin film is formed. Next, the second conductive thin film is patterned by a third photolithography process, the
つぎに、パッシベーション膜8、有機膜9を成膜したのち、第四のフォトリソ工程で有機膜に凹凸形状を形成し、画素電極とドレイン電極との電気的接続を形成するためのコンタクトホールをパターニングする。このとき、ゲート電極とソース電極の端子を形成するためのコンタクトホールを形成してもよい。その次に画素電極となる透明導電性薄膜を形成する。つぎに第五のフォトリソ工程で透明導電性薄膜をパターニングして画素電極10を形成する。
Next, after a
つぎに、反射膜を成膜したのち、第六のフォトリソ工程で反射電極11を形成する。
Next, after forming a reflective film, the
ガラス基板1上にゲート電極2および補助容量電極を形成するために、成膜した第一の導電性薄膜の不要な箇所をエッチング除去するが、除去しきれずにガラス基板と第一の導電性薄膜との反応層が残渣物として残る。そのため、画素電極、あるいは反射電極がガラス基板上に形成される構造の場合、ゲート電極と画素電極、あるいは反射電極が短絡し、点欠陥不良となる。
In order to form the
前記特許文献1では、ソース電極とドレイン電極にMo合金を適用した場合の、導電性の酸化モリブデンを除去する方法に関する技術が開示されている。
本発明は、上記の事情に鑑みて、ゲート電極または補助容量電極の短絡による点血管不良の少ないTFTアレイ基板、液晶表示装置、及びそれらの製造方法を得るものであり、特にゲート電極にMoもしくはMo合金、あるいは下層にMo合金を用いた積層膜を用いた場合のMo合金とガラス基板との反応生成物除去に関する発明で、下地のガラス基板からエッチング除去するものである。 In view of the above circumstances , the present invention provides a TFT array substrate, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing the same, which are less likely to cause vascular defects due to a short circuit of a gate electrode or an auxiliary capacitance electrode. The invention relates to the removal of a reaction product between a Mo alloy or a glass substrate and a Mo alloy or a laminated film using a Mo alloy as a lower layer, which is removed by etching from an underlying glass substrate.
本発明におけるTFTアレイ基板の製造方法は、ガラス基板上にMoあるいはMoを主成分とする導電性薄膜を成膜する工程と、前記導電性薄膜をエッチャントによりエッチングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極以外の個所の前記ガラス基板上に導電性残渣物を残す工程と、前記導電性残渣物を除去する工程とを有し、前記導電性残渣物は、前記ガラス基板と前記導電性薄膜との反応層であり、前記エッチャントでは除去しきれないものであり、前記導電性残渣物を除去する工程においては、バッファードフッ酸を主成分とする薬液処理を行うことを特徴とするか、弗素原子あるいは塩素原子を含むガスを主成分とするガスでプラズマエッチング処理をすることを特徴とする。 The method of manufacturing a TFT array substrate in the present invention includes forming a gate electrode by etching a conductive thin film mainly composed of Mo or Mo on a glass substrate, etching the conductive thin film with an etchant , a step of leaving a conductive residue on the glass substrate locations other than the gate electrode, have a step of removing the conductive residue, the conductive residue is the the glass substrate and the conductive thin film The reaction layer is a layer that cannot be removed by the etchant, and in the step of removing the conductive residue, a chemical treatment mainly containing buffered hydrofluoric acid is performed. A plasma etching process is performed using a gas mainly containing a gas containing atoms or chlorine atoms .
本発明におけるTFTアレイ基板は、透明絶縁性基板上に導電物からなる導電性薄膜を成膜する工程と、前記導電性薄膜をエッチングしてゲート電極または補助容量電極を形成する工程と、前記成膜する工程により前記透明絶縁性基板の表面に生成される前記透明絶縁性基板と前記導電物との反応生成物をエッチングする工程と、前記エッチングする工程により反応生成物がエッチングされた前記透明絶縁性基板上に画素電極または反射電極を形成する工程とを用いて得られる。 The TFT array substrate according to the present invention includes a step of forming a conductive thin film made of a conductive material on a transparent insulating substrate, a step of etching the conductive thin film to form a gate electrode or an auxiliary capacitance electrode, Etching the reaction product of the transparent insulating substrate and the conductive material generated on the surface of the transparent insulating substrate by the film forming step, and the transparent insulation in which the reaction product is etched by the etching step Forming a pixel electrode or a reflective electrode on a conductive substrate .
本発明によれば、ゲート電極または補助容量電極の短絡による点欠陥不良の少ないTFTアレイ基板、液晶表示装置、及びそれらの製造方法を得ることができる。特に、画素電極および反射電極が、ガラス上に存在する構造をとる場合に、導電性の残渣物を除去することにより、ゲート電極・補助容量電極と画素電極または反射電極とが短絡することがなくなり、点欠陥不良を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a TFT array substrate, a liquid crystal display device, and a method for manufacturing them, which have few point defect defects due to a short circuit of a gate electrode or an auxiliary capacitance electrode. In particular, the pixel electrode and the reflective electrode, when taking the structure present on the glass, by removing the conductive residue, prevents the gate electrode and the auxiliary capacitance electrode and the pixel electrode or a reflective electrode are short-circuited , Point defects can be suppressed.
本発明の実施例では、半透過型の場合で説明したが、これに限ることなく、画素電極に透明導電性膜を用いた全透過型、あるいは反射導電性膜を用いた全反射型の場合でも同様の効果を奏する。 In the embodiments of the present invention, the case of the transflective type has been described. However, the present invention is not limited to this, and the case of the total transmission type using the transparent conductive film or the total reflection type using the reflective conductive film for the pixel electrode is used. But it has the same effect.
実施の形態1
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.
図2の(a)は本発明で薄膜トランジスタを作成する方法において、第一のフォトリソ工程でゲート電極2、補助容量電極(図示せず)を作成したのちの断面構造図である。まず最初に、ガラス基板上にMo、あるいはMo合金を成膜する。このとき、ゲート電極がメタルの積層構造でもよく、ガラス基板と密着する層がMo、もしくはMo合金とする。積層構造の場合、上の層はCr、Ti、Taなどの高融点金属、あるいは、Al合金でもよい。たとえば、Mo合金を200〜300nmの薄膜で成膜する。成膜条件は、成膜温度は150〜220℃でArを100sccm流し、圧力は0.2〜0.4Pa、DCパワーが10〜15kWで成膜する。その後、液組成がリン酸+硝酸+酢酸+純水のエッチャントでエッチングする。エッチング後には、ガラス基板上には図2の(a)のようにエッチャントで除去しきれない微量の残渣物12が存在する。この残渣物12を除去するためにバッファードフッ酸を主成分とする薬液、たとえば、HFとNH4FとH2Oとからなる薬液で、HFの濃度が0.3〜10%の範囲である薬液で30秒間ガラスの表面をエッチング処理をし、残渣物をエッチオフで一緒に除去する。
FIG. 2A is a cross-sectional structure diagram after the
つぎにゲート絶縁膜3を膜厚300〜500nmの窒化ケイ素膜で、a−Si:H(水素原子が添加されたアモルファスシリコン)半導体層4を膜厚100〜200nmで、n;a−Si:Hオーミックコンタクト層5を膜厚30〜50nmでプラズマCVD法で連続成膜する(図2の(b))。
Next, the
つぎに第二のフォトリソ工程で半導体層とオーミックコンタクト層をチャネルを形成する部分を残すようにアイランド状にパターニングする。つぎに第二の導電性薄膜を形成する。つぎに第三のフォトリソ工程で第二の導電性薄膜をパターニングし、ソース電極6、ドレイン電極7を形成し、たとえばMo合金で膜厚は200〜400nmとする。形成されたソース電極6、ドレイン電極7をマスクにして、オーミックコンタクト層5をパターニングして薄膜トランジスタを作成する(図2の(b))。
Next, in the second photolithography process, the semiconductor layer and the ohmic contact layer are patterned in an island shape so as to leave a portion for forming a channel. Next, a second conductive thin film is formed. Next, the second conductive thin film is patterned in a third photolithography process to form the
つぎに、パッシベーション膜8、有機膜9を成膜したのち、第四のフォトリソ工程で有機膜に凹凸形状を形成し、画素電極とドレイン電極との電気的接続を形成するためのコンタクトホールを形成してもよい。そのつぎに画素電極となる透明導電性薄膜を形成する。つぎに第五のフォトリソ工程で透明導電性薄膜をパターニングして画素電極10を形成する(図2の(b))。
Next, after forming a
つぎに、反射膜を成膜したのち、第六のフォトリソ工程で反射電極11を形成する。これで、薄膜トランジスタアレイ基板が完成する(図2の(b))。
Next, after forming a reflective film, the
実施の形態2
以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing embodiments thereof.
図3の(a)は、本発明で薄膜トランジスタを作成する方法において、第一のフォトリソ工程でゲート電極2、補助容量電極(図示せず)を作成するにあたり、ゲート電極2と補助容量電極をウェットエッチングしたのちの断面構成図である。本実施の形態においても、ゲート電極を形成すると、同様に、残渣物が残るため、下記の方法で残渣物を除去する。
FIG. 3A shows a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention. In forming the
フッ素あるいは塩素原子を主成分とするガス、たとえば、CF4とO2の混合ガスで、CF4の濃度が40〜70%の条件でRIEモードで、圧力は10Pa、RFパワーは1500W、時間は50秒でドライエッチングしたのち、O2=500sccmのガスで圧力は40Pa、RFパワーは1000W、時間は20秒でアッシングし、残渣物を除去する。 A gas mainly composed of fluorine or chlorine atoms, for example, a mixed gas of CF 4 and O 2 , in the RIE mode under the condition that the concentration of CF 4 is 40 to 70%, the pressure is 10 Pa, the RF power is 1500 W, and the time is After dry etching in 50 seconds, ashing is performed with a gas of O 2 = 500 sccm, a pressure of 40 Pa, an RF power of 1000 W, and a time of 20 seconds to remove residues.
その後、有機レジスト13を剥離液で除去したのち(図3の(b))、ゲート絶縁膜3、a−Si:H(水素原子が添加されたアモルファスシリコン)半導体層4、n;a−Si:Hオーミックコンタクト層5をプラズマCVD法で連続成膜する(図3の(c))。
Then, after removing the organic resist 13 with a stripping solution ((b) of FIG. 3), the
つぎに第二のフォトリソ工程で半導体層とオーミックコンタクト層をチャネルを形成する部分を残すようにアイランド状にパターニングする。つぎに第二の導電性薄膜を形成する。つぎに第三のフォトリソ工程で第二の導電性薄膜をパターニングし、ソース電極6、ドレイン電極7を形成し、形成されたソース電極6、ドレイン電極7をマスクにして、オーミックコンタクト層5をパターニングして薄膜トランジスタを作成する(図3の(c))。
Next, in the second photolithography process, the semiconductor layer and the ohmic contact layer are patterned in an island shape so as to leave a portion for forming a channel. Next, a second conductive thin film is formed. Next, the second conductive thin film is patterned by a third photolithography process, the
つぎに、パッシベーション膜8、有機膜9を成膜したのち、第四のフォトリソ工程で有機膜に凹凸形状を形成し、画素電極とドレイン電極との電気的接続を形成するためのコンタクトホールをパターニングする(図3の(c))。このとき、ゲート電極とソース電極端子を形成するためのホールを形成してもよい。そのつぎに画素電極となる透明導電性薄膜を形成する。つぎに第五のフォトリソ工程で透明導電性薄膜をパターニングして画素電極10を形成する(図3の(c))。
Next, after a
つぎに、反射膜を成膜したのち、第六のフォトリソ工程で反射電極11を形成する。これで、薄膜トランジスタアレイ基板が完成する(図3の(c))。
Next, after forming a reflective film, the
1 ガラス基板
2 ゲート電極、補助容量電極
3 ゲート絶縁膜
4 a−Si:H半導体層
5 n+a−Si:Hオーミックコンタクト層
6 ソース電極
7 ドレイン電極
8 パッシベーション膜
9 有機膜
10 画素電極
11 反射電極
12 残渣物
13 有機レジスト
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記導電性薄膜をエッチャントによりエッチングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極以外の個所の前記ガラス基板上に導電性残渣物を残す工程と、
前記導電性残渣物を除去する工程とを有し、
前記導電性残渣物は、前記ガラス基板と前記導電性薄膜との反応層であり、前記エッチャントでは除去しきれないものであり、
前記導電性残渣物を除去する工程においては、バッファードフッ酸を主成分とする薬液処理を行うことを特徴とする
TFTアレイ基板の製造方法。 Forming a conductive thin film mainly composed of Mo or Mo on a glass substrate;
Etching the conductive thin film with an etchant to form a gate electrode, leaving a conductive residue on the glass substrate at a location other than the gate electrode;
Possess and removing the conductive residue,
The conductive residue is a reaction layer between the glass substrate and the conductive thin film, and cannot be removed with the etchant.
In the step of removing the conductive residue, a chemical solution treatment mainly containing buffered hydrofluoric acid is performed .
前記導電性薄膜をエッチャントによりエッチングしてゲート電極を形成し、前記ゲート電極以外の個所の前記ガラス基板上に導電性残渣物を残す工程と、Etching the conductive thin film with an etchant to form a gate electrode, leaving a conductive residue on the glass substrate at a location other than the gate electrode;
前記導電性残渣物を除去する工程とを有し、Removing the conductive residue.
前記導電性残渣物は、前記ガラス基板と前記導電性薄膜との反応層であり、前記エッチャントでは除去しきれないものであり、The conductive residue is a reaction layer between the glass substrate and the conductive thin film, and cannot be removed with the etchant.
前記導電性残渣物を除去する工程においては、弗素原子あるいは塩素原子を含むガスを主成分とするガスでプラズマエッチング処理をすることを特徴とするIn the step of removing the conductive residue, a plasma etching process is performed using a gas mainly containing a gas containing fluorine atoms or chlorine atoms.
TFTアレイ基板の製造方法。Manufacturing method of TFT array substrate.
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