JP6641467B2 - アクティブマトリクス基板、その製造方法および表示装置 - Google Patents
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Description
前記第1金属配線上に形成され、第1開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1金属配線上に形成され、導体化された酸化物半導体層と、
前記導体化された酸化物半導体層の一端において接続されるように形成された第2金属配線と、
前記第2金属配線を覆い、前記第1開口部と重畳する第2開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第2開口部の内面に形成された第3金属配線とを備えるアクティブマトリクス基板であって、
前記第1金属配線は、前記第1開口部と重畳し、前記第1開口部において前記導体化された酸化物半導体層と接触し、
前記第2金属配線は、前記第2開口部と重畳しないように形成され、
前記導体化された酸化物半導体層の他端は前記第1開口部まで延びて前記第1開口部と重畳し、
前記第3金属配線は、前記第1開口部および前記第2開口部において前記導体化された酸化物半導体層と重畳し、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは、前記導体化された酸化物半導体層を介して電気的に接続され、
前記第2金属配線と前記第3金属配線とは、前記第2絶縁膜によって分離されていることを特徴とする。
前記第1金属配線上に形成され、第1開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成され、導体化された酸化物半導体層と、
前記導体化された酸化物半導体層の一端において接続されるように形成された第2金属配線と、
前記第2金属配線を覆い、前記第1開口部と重畳する第2開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第2開口部の内面に形成された第3金属配線とを備えるアクティブマトリクス基板であって、
前記第1金属配線は、前記第1開口部と重畳し、
前記第2金属配線は、前記第2開口部と重畳しないように形成され、
前記導体化された酸化物半導体層の他端は前記第2開口部まで延びて前記第2開口部と重畳し、
前記第3金属配線は、前記第2開口部において前記導体化された酸化物半導体層と重畳し、さらに前記第1開口部において前記第1金属配線と重畳し、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは、前記第3金属配線および前記導体化された酸化物半導体層を介して電気的に接続され、
前記第2金属配線と前記第3金属配線とは前記第2絶縁膜によって分離され、
前記第2絶縁膜は、前記第2金属配線を保護する保護膜と、前記保護膜を覆うように形成された有機絶縁膜とを含み、
前記保護膜は、前記第2金属配線の端部よりも前記第2開口部から離れた位置に形成されていることを特徴とする。
前記第1金属配線上に形成され、第1開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成され、導体化された酸化物半導体層と、
前記導体化された酸化物半導体層の一端において接続されるように形成された第2金属配線と、
前記第2金属配線を覆い、前記第1開口部と重畳する第2開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第2開口部の内面に形成された第3金属配線とを備えるアクティブマトリクス基板であって、
前記第1金属配線は、前記第1開口部と重畳し、
前記第2金属配線は、前記第2開口部と重畳しないように形成され、
前記導体化された酸化物半導体層の他端は前記第2開口部まで延びて前記第2開口部と重畳し、
前記第3金属配線は、前記第2開口部において前記導体化された酸化物半導体層と重畳し、さらに前記第1開口部において前記第1金属配線と重畳し、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは、前記第3金属配線および前記導体化された酸化物半導体層を介して電気的に接続され、
前記第2金属配線と前記第3金属配線とは前記第2絶縁膜によって分離され、
前記第2絶縁膜は、前記第2金属配線を保護する保護膜と、前記保護膜を覆うように形成された有機絶縁膜とを含み、
前記保護膜の端部が前記第3金属配線と接することによって、前記第2金属配線の端部と、前記第3金属配線と、前記保護膜とによって囲まれた空洞が形成されており、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは重畳しないように形成されていることを特徴とする。
複数の走査信号線を順に選択する走査信号線駆動回路、および外部から入力された画像データに基づいて生成した画像信号電圧を複数のデータ信号線に書き込むデータ信号線駆動回路とを備える表示装置であって、
前記アクティブマトリクス基板は、前記複数の走査信号線と、前記複数の走査信号線とそれぞれ交差する前記複数のデータ信号線と、走査信号線とデータ信号線の各交差点に対応して配置された複数の画素形成部とを含み、
前記画素形成部は、半導体化された酸化物半導体からなるチャネル層と、前記チャネル層上に形成された前記第2絶縁膜とを有するチャネルエッチ型の薄膜トランジスタを含み、
前記酸化物半導体層のうち前記第2金属配線で覆われた第1領域と前記第2開口部に重畳する第3領域とに挟まれ、上面に前記第2絶縁膜が形成された第2領域の長さは、前記薄膜トランジスタ上に形成された前記第2絶縁膜の厚みよりも短いことを特徴とする。
<1.1 液晶表示装置の構成および動作概要>
図1は、第1の実施形態に係るアクティブマトリクス基板を含む液晶表示装置10の構成を示すブロック図である。図1に示すように、液晶表示装置10は、液晶パネル20、走査信号線駆動回路30、データ信号線駆動回路40、および表示制御回路50を備え、後述するように、液晶パネル20はアクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせることによって形成されている。
図2は、液晶パネル20の構成を示す断面図である。図2に示すように、液晶パネル20は、アクティブマトリクス基板20aと、カラーフィルタ基板20bとを貼り合わせ、封止剤172によって封止された空間に液晶180が注入されている。アクティブマトリクス基板20aに含まれる絶縁基板101の内側の面には、図示しない画素形成部70、走査信号線G1〜Gn、データ信号線S1〜Smが形成され、それらを覆うように配向膜171が形成されている。配向膜171は液晶分子の配列を制御する。絶縁基板101の外側の面には偏光板173が貼り付けられている。また、カラーフィルタ基板20bに含まれる絶縁基板181の内側の面には、カラーフィルタ182が形成されており、これによって液晶表示装置10はカラー画像を表示することができる。絶縁基板181の外側の面には、偏光板が貼り付けられている。
図3は、液晶表示装置10の液晶パネル20に形成された、チャネルエッチ型のTFT80の構成を示す図であり、より詳しくは、図3(A)はTFT80の断面図であり、図3(B)はTFT80の平面図である。図3に示すように、ガラス基板などの絶縁基板101に、アルミニウム膜上にモリブデン膜を積層した積層膜からなるゲート電極102が形成されている。ゲート電極102を覆うように、窒化シリコン(SiNx)膜上に酸化シリコン(SiO2)膜を積層した積層膜からなるゲート絶縁膜103が形成されている。
図4は、第1の実施形態に係るアクティブマトリクス基板10aに含まれる配線接続構造150の構成を示す図であり、より詳しくは、図4(A)は配線接続構造150の断面図であり、図4(B)は配線接続構造150の平面図である。図4(A)および図4(B)に示すように、絶縁基板101上に、コンタクトホール140の一方の周辺部(第1周辺部)からコンタクトホール140内を通って他方の周辺部(第2周辺部)に延びる第1金属配線122が形成され、第1金属配線122の両側を覆うようにゲート絶縁膜103が形成されている。コンタクトホール140内のゲート絶縁膜103に設けられた開口部103cでは、第1金属配線122の上面が現れている。IGZO層124は、開口部103cを含むゲート絶縁膜103上に形成され、第1周辺部からコンタクトホール140内を通って第2周辺部に延びている。このため、ゲート絶縁膜103の開口部103cにおいて第1金属配線122とIGZO層124とが接触している。
第1の実施形態に係る配線接続構造150の製造方法について、TFT80の製造方法と比較しつつ説明する。図5(A)〜図5(C)は、図4に示す配線接続構造150の製造方法を示す断面図である。まず、図5(A)に示すように、絶縁基板101上に第1金属膜を成膜し、レジストパターンをマスクにしてウエットエッチングを行って第1金属配線122を形成する。このとき、TFT80では、絶縁基板101上にゲート電極102が形成される。なお、第1金属配線122をウエットエッチングによって形成する代わりに、ドライエッチングによって形成しても良い。
ゲート絶縁膜103上に形成されたIGZO層124は、成膜直後は導体であるが、その後の工程において酸化シリコン膜で挟まれた状態で200〜350℃の熱処理が行われると、半導体に変化する。しかし、IGZO層124は、第1金属配線122と第2金属配線125とを電気的に接続する接続用配線として使用するので、最終的に導体化する必要がある。一方、TFT80のチャネル層104となるIGZO膜は、最終的に半導体化する必要がある。
第1の実施形態によれば、第1金属配線122と第2金属配線125は導体化されたIGZO層124によって電気的に接続される。このとき、第2金属配線125の端部はパッシベーション層107と有機絶縁膜108によって覆われ、コンタクトホール140内に突き出していないので、コンタクトホール140の内面に形成されたITO層109と接触することはない。このため、第2金属配線125のアルミニウム層125aとITO層109との間で電食によるコンタクト不良が発生することはない。その結果、第1金属配線122と第2金属配線125とは信頼性の高い配線接続構造150によって電気的に接続される。
<2.1 配線接続構造の構成>
図8は、第2の実施形態に係るアクティブマトリクス基板10aに含まれる配線接続構造151の構成を示す図であり、より詳しくは、図8(A)は配線接続構造151の断面図であり、図8(B)は配線接続構造151の平面図である。図8(A)および図8(B)に示すように、本実施形態の配線接続構造151は、図4に示す配線接続構造150とよく似た構成を有している。そこで、図8(A)および図8(B)に示す配線接続構造151のうち配線接続構造150と同一の構成については同一の参照符号を付してその説明を省略し、異なる構成について説明する。
本実施形態の配線接続構造151の製造方法について説明する。図9(A)〜図9(C)は、図8に示す配線接続構造151の製造方法を示す断面図である。まず、図9(A)に示すように、絶縁基板101上に第1金属配線122を形成する工程、および第1金属配線122を覆うゲート絶縁膜103を形成する工程は、図5(A)の場合と同じである。次に、ゲート絶縁膜103に開口部を形成することなくIGZO膜を成膜し、レジストパターンをマスクとしてIGZO膜をウエットエッチングする。これにより、IGZO層124が形成される。
本実施形態によれば、第1の実施形態において説明した効果と同じ効果を達成することができる。さらに、コンタクトホール140の形成時にパッシベーション層107および有機絶縁膜108が除去されたIGZO層124をマスクにして、ゲート絶縁膜103を連続してエッチングし、ゲート絶縁膜103に開口部103cを設けることができる。これにより、ゲート絶縁膜103に開口部103cを設ける工程を新たに設ける必要がないので、製造工程を短縮することができる。
<3.1 配線接続構造の構成>
図10は、第3の実施形態に係るアクティブマトリクス基板10aに含まれる配線接続構造152の構成を示す図であり、より詳しくは、図10(A)は配線接続構造152の断面図であり、図10(B)は配線接続構造152の平面図である。図10(A)および図10(B)に示すように、本実施形態の配線接続構造152は、図15(A)および図15(B)に示す従来の配線接続構造250とよく似た構成を有している。そこで、図10(A)および図10(B)に示す配線接続構造152のうち配線接続構造250と同一の構成については同一の参照符号を付してその説明を省略し、異なる構成について説明する。
本実施形態における配線接続構造152の製造方法を説明する。図11(A)〜図11(C)は、図10に示す配線接続構造152の製造方法を示す断面図である。まず、図11(A)では、絶縁基板101上に第1金属配線122を形成し、その後第2金属配線125となるアルミニウム膜、窒化モリブデン膜、パッシベーション膜および有機絶縁膜を成膜する。次に、パターニングされた有機絶縁膜108をマスクとしてドライエッチングを行う。これにより、パッシベーション膜、窒化モリブデン膜、アルミニウム膜が順にエッチングされ、有機絶縁膜108、パッシベーション層107、窒化モリブデン層125bおよびアルミニウム層125aと、コンタクトホール140とが形成される。
本実施形態によれば、第1の実施形態において説明した効果と同じ効果を達成することができる。さらに、水素プラズマ処理を行う際に、IGZO層124が水素プラズマに直接晒されやすくなるので、IGZO層124をより確実に導体化することができる。また、コンタクトホール140を形成する際のアライメントマージンを大きくすることができるので、有機絶縁膜の露光工程においてリワークの回数を少なくすることができる。
<4.1 配線接続構造の構成>
図12は、第4の実施形態に係るアクティブマトリクス基板10aに含まれる配線接続構造153の構成を示す図であり、より詳しくは、図12(A)は配線接続構造153の断面図であり、図12(B)は配線接続構造153の平面図である。図12(A)および図12(B)に示すように、本実施形態の配線接続構造153は、図8(A)および図8(B)に示す配線接続構造151とよく似た構成を有している。そこで、図12(A)および図12(B)に示す配線接続構造153のうち配線接続構造151と同一の構成については同一の参照符号を付してその説明を省略し、異なる構成について説明する。
本実施形態に係る配線接続構造153の製造方法を説明する。図13(A)〜図13(C)は、図12に示す配線接続構造151の製造方法を示す断面図である。図13(A)に示すように、絶縁基板101上に第1金属配線122を形成してから第2金属配線125を形成するまでの工程は、図8(A)に示す場合と同じであるので、その説明を省略する。第2金属配線125を覆うように、パッシベーション膜を成膜し、パッシベーション膜のアニールを行う。このとき、IGZO層124、およびTFT80のチャネル層を構成するIGZO膜はゲート絶縁膜103とパッシベーション膜によって挟まれているので、アニールにより半導体化される。
本実施形態によれば、第1の実施形態において説明した効果と同じ効果を達成することができる。さらに、水素プラズマ処理によるIGZO層124の導体化をより確実に行うことができる。
尚、本実施形態は、第1から第3の各実施形態のいずれにも適用可能であり、いずれの場合も本実施形態と同様の効果を達成することができる。
図14は、第5の実施形態に係るアクティブマトリクス基板10aに含まれる配線接続構造154の構成を示す図であり、より詳しくは、図14(A)は配線接続構造154の断面図であり、図14(B)は配線接続構造154の平面図である。図14(A)および図14(B)に示すように、本実施形態の配線接続構造154は、図8に示す配線接続構造151とよく似た構成を有している。そこで、図14(A)および図14(B)に示す配線接続構造154のうち配線接続構造151と同一の構成については同一の参照符号を付してその説明を省略し、異なる構成について説明する。
本実施形態によれば、第1の実施形態において説明した効果と同じ効果を達成することができる。さらに、第1金属配線122と第2金属配線125を深さ方向に重ならないように形成することにより、静電気放電破壊の発生を抑制することができる。
尚、本実施形態は、第2の実施形態だけでなく、第1、第3および第4の各実施形態のいずれにも適用可能であり、いずれの場合も本実施形態と同様の効果を達成することができる。
<6.その他>
10a…アクティブマトリクス基板
20…液晶パネル
30…走査信号線駆動回路
40…データ信号線駆動回路
70…画素形成部
80…薄膜トランジスタ(TFT)
103…ゲート絶縁膜
103c…開口部
104…チャネル層
107…パッシベーション層(保護膜)
108…有機絶縁膜
122…第1金属配線
124…酸化物半導体層
125…第2金属配線
109…第3金属配線(ITO層)
130…空洞
140…コンタクトホール
150〜154…配線接続構造
Claims (8)
- 絶縁基板上に形成された第1金属配線と、
前記第1金属配線上に形成され、第1開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1金属配線上に形成され、導体化された酸化物半導体層と、
前記導体化された酸化物半導体層の一端において接続されるように形成された第2金属配線と、
前記第2金属配線を覆い、前記第1開口部と重畳する第2開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第2開口部の内面に形成された第3金属配線とを備えるアクティブマトリクス基板であって、
前記第1金属配線は、前記第1開口部と重畳し、前記第1開口部において前記導体化された酸化物半導体層と接触し、
前記第2金属配線は、前記第2開口部と重畳しないように形成され、
前記導体化された酸化物半導体層の他端は前記第1開口部まで延びて前記第1開口部と重畳し、
前記第3金属配線は、前記第1開口部および前記第2開口部において前記導体化された酸化物半導体層と重畳し、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは、前記導体化された酸化物半導体層を介して電気的に接続され、
前記第2金属配線と前記第3金属配線とは、前記第2絶縁膜によって分離されていることを特徴とする、アクティブマトリクス基板。 - 前記第2絶縁膜は、前記第2金属配線を保護する保護膜と前記保護膜を覆うように形成された有機絶縁膜とを含み、前記保護膜は、前記第2金属配線の端部よりも前記第2開口部から離れた位置に形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
- 前記第1金属配線と前記第2金属配線とは重畳しないように形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載のアクティブマトリクス基板。
- 絶縁基板上に形成された第1金属配線と、
前記第1金属配線上に形成され、第1開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成され、導体化された酸化物半導体層と、
前記導体化された酸化物半導体層の一端において接続されるように形成された第2金属配線と、
前記第2金属配線を覆い、前記第1開口部と重畳する第2開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第2開口部の内面に形成された第3金属配線とを備えるアクティブマトリクス基板であって、
前記第1金属配線は、前記第1開口部と重畳し、
前記第2金属配線は、前記第2開口部と重畳しないように形成され、
前記導体化された酸化物半導体層の他端は前記第2開口部まで延びて前記第2開口部と重畳し、
前記第3金属配線は、前記第2開口部において前記導体化された酸化物半導体層と重畳し、さらに前記第1開口部において前記第1金属配線と重畳し、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは、前記第3金属配線および前記導体化された酸化物半導体層を介して電気的に接続され、
前記第2金属配線と前記第3金属配線とは前記第2絶縁膜によって分離され、
前記第2絶縁膜は、前記第2金属配線を保護する保護膜と、前記保護膜を覆うように形成された有機絶縁膜とを含み、
前記保護膜は、前記第2金属配線の端部よりも前記第2開口部から離れた位置に形成されていることを特徴とする、アクティブマトリクス基板。 - 前記第1金属配線と前記第2金属配線とは重畳しないように形成されていることを特徴とする、請求項4に記載のアクティブマトリクス基板。
- 絶縁基板上に形成された第1金属配線と、
前記第1金属配線上に形成され、第1開口部を有する第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜上に形成され、導体化された酸化物半導体層と、
前記導体化された酸化物半導体層の一端において接続されるように形成された第2金属配線と、
前記第2金属配線を覆い、前記第1開口部と重畳する第2開口部を有する第2絶縁膜と、
前記第2開口部の内面に形成された第3金属配線とを備えるアクティブマトリクス基板であって、
前記第1金属配線は、前記第1開口部と重畳し、
前記第2金属配線は、前記第2開口部と重畳しないように形成され、
前記導体化された酸化物半導体層の他端は前記第2開口部まで延びて前記第2開口部と重畳し、
前記第3金属配線は、前記第2開口部において前記導体化された酸化物半導体層と重畳し、さらに前記第1開口部において前記第1金属配線と重畳し、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは、前記第3金属配線および前記導体化された酸化物半導体層を介して電気的に接続され、
前記第2金属配線と前記第3金属配線とは前記第2絶縁膜によって分離され、
前記第2絶縁膜は、前記第2金属配線を保護する保護膜と、前記保護膜を覆うように形成された有機絶縁膜とを含み、
前記保護膜の端部が前記第3金属配線と接することによって、前記第2金属配線の端部と、前記第3金属配線と、前記保護膜とによって囲まれた空洞が形成されており、
前記第1金属配線と前記第2金属配線とは重畳しないように形成されていることを特徴とする、アクティブマトリクス基板 - 前記導体化された酸化物半導体層は、前記第2絶縁膜のみと重畳する領域では、前記第1金属配線および前記第3金属配線のいずれとも接触していないことを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。
- 請求項1から7のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板と対向するように貼り合わされた基板とを含む表示パネルと、
複数の走査信号線を順に選択する走査信号線駆動回路、および外部から入力された画像データに基づいて生成した画像信号電圧を複数のデータ信号線に書き込むデータ信号線駆動回路とを備える表示装置であって、
前記アクティブマトリクス基板は、前記複数の走査信号線と、前記複数の走査信号線とそれぞれ交差する前記複数のデータ信号線と、走査信号線とデータ信号線の各交差点に対応して配置された複数の画素形成部とを含み、
前記画素形成部は、半導体化された酸化物半導体からなるチャネル層と、前記チャネル層上に形成された前記第2絶縁膜とを有するチャネルエッチ型の薄膜トランジスタを含み、
前記酸化物半導体層のうち前記第2金属配線で覆われた第1領域と前記第2開口部に重畳する第3領域とに挟まれ、上面に前記第2絶縁膜が形成された第2領域の長さは、前記薄膜トランジスタ上に形成された前記第2絶縁膜の厚みよりも短いことを特徴とする、表示装置。
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