专利名称：液晶显示装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及液晶显示装置的制造方法，详细地讲，涉及在采用铝及铝合金的布线、电极的制造工序中提高铝及铝合金的耐腐蚀性的技术。
背景技术：
在把薄膜晶体管(TFT)作为开关元件使用的液晶显示装置之中，若在扫描线及信号线中产生布线延迟，就会产生误写入及串扰等问题。尤其是在大型高精度液晶显示装置之中，为避免出现该问题而在扫描线及信号线中采用低电阻布线。作为低电阻布线大多数使用铝及铝合金，但为了确保与半导体层及透明导电膜的欧姆接触，一般都采用层叠高融点金属，例如采用高融点金属(上层)/铝(下层)的双层布线或高融点金属/铝/高融点金属的三层布线。
此外，在为了降低生产成本而简化工艺的情况下，要求在一道光刻工艺过程中形成这些层叠布线。这种情况下，形成铝(合金)膜的侧面直接暴露在表面上的结构。
在信号线中采用高融点金属/铝(合金)/高融点金属的三层层叠布线的逆向交错排列型TFT之中，沟道蚀刻及半导体层的蚀刻通常采用SF6、CHF3等含氟气体及Cl2及HCl等含氯气体或上述的混合气体的干蚀刻进行，然而由于铝(合金)膜的侧面直接暴露在表面上，受该干蚀刻气体的影响，存在着铝腐蚀的问题。造成这种现象的原因是含氟气体、含氯气体与铝(合金)膜发生反应，生成氟化铝及氯化铝，此外，若将残留含有氟气体、含氯气体的基板拿到空气中，由于与大气中的水分发生反应，生成氟酸及盐酸，铝(合金)膜会被这些生成物腐蚀。
因而希望有一种能防止此种铝腐蚀的液晶显示装置的制造方法。至今为止，作为采用不同种类的金属材料的组合防止局部电池腐蚀的方法，例如在专利文献1中即公开了下述技术在用高融点金属、铝、高融金属形成源电极、漏电极、信号线的液晶显示装置的制造方法之中，通过在铝和高融点金属的界面以及侧面上形成氧化膜，来防止抗蚀剂剥离工序中产生的铝与高融点金属间的局部电池腐蚀。文中还论及在这种情况下，铝侧面的氧化膜采用等离子氧化、阳极氧化，各种CVD、PVD法形成。
(专利文献1)特开平8-62628号公报(P5、图1、3、4)(专利文献2)特开昭63-276242号公报(P7、P8的表)发明内容上述专利文献1虽然论及在铝的侧面采用等离子氧化及阳极氧化、各种CVD、PVD法形成氧化膜，但均需要增加制造工序。此外，采用等离子氧化法，短时间很难得到具有足够膜层厚度的氧化膜。在实施例中论及的数nm左右的薄氧化膜在进行后续工序的干蚀刻时无法防止蚀刻气体的渗透，无法防止铝的腐蚀。此外，阳极氧化法虽然可得到具有足够膜厚的氧化膜，但是要想阳极氧化源电极，漏电极及信号线的侧面，需选择可进行阳极氧化的高融点金属。实施例中所述的Mo无法进行阳极氧化，(参照专利文献2)。此外，CVD法及PVD法在成膜工序之外，至少还需要考虑增加一道深蚀刻工序，使制造工序变得更为复杂。
本发明之目的在于，提供一种把半导体层以及由高融点金属膜和铝或铝合金构成的低阻金属膜的层叠金属膜形成图形，而不工序复杂化，即可改善铝或铝合金的耐腐蚀性的液晶显示装置的制造方法。
本发明的第1种在基板上形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜图形的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，对上述层叠金属膜进行侧面蚀刻，深入到上述光刻胶图形的内侧，形成上述层叠金属膜图形的工序；在上述低阻金属膜的外露部分形成保护膜的工序；将上述光刻胶作为掩模，干法蚀刻上述半导体层的一部分或全部的工序；以及剥离去除上述光刻胶的工序。
本发明的第2种在基板上形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜图形的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模蚀刻上述层叠金属膜，形成上述层叠金属膜图形的工序；剥离去除上述光致抗蚀剂的工序；在上述低阻金属膜的外露部分形成保护膜的工序；以及将上述层叠金属膜作为掩模，干蚀刻上述半导体层的一部分或全部的工序。
本发明的第3种在基板上形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜图形的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模蚀刻上述层叠金属膜，形成上述层叠金属膜图形的工序；以及将上述光致抗蚀剂或上述层叠金属膜作为掩模，干蚀刻上述半导体层的一部分或全部的工序，上述干蚀刻之后，将收容上述基板的收容腔抽真空，去除残留在上述基板上的蚀刻气体。
本发明的第4种在基板上形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜图形的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模蚀刻上述层叠金属膜，形成上述层叠金属膜图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模干蚀刻上述半导体层的一部分或全部的工序；以及采用湿剥离去除上述光致抗蚀剂的工序，上述干蚀刻之后，剥离去除上述光刻之胶前的时间设定为10分钟之内。
本发明的第5种在基板上形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜图形的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模蚀刻上述层叠金属膜形成上述层叠金属膜图形的工序；剥离去除上述光致抗蚀剂的工序；将上述层叠金属膜作为掩模，干蚀刻上述半导体层的一部分或全部的工序；以及水清洗工序，上述干蚀刻之后，水清洗之前的时间设定为10分钟以内。
若采用本发明，在形成信号线及源电极、漏电极之后，由于采用铝(合金)的氧化膜及氢氧化膜构成的保护膜保护暴露在信号线及源电极、漏电极侧部的铝(合金)膜侧面，因而在其后进行半导体层的蚀刻及沟道蚀刻时，可抑制含氯气体及含氟气体对铝(合金)膜的腐蚀。此外，由于信号线及源电极、漏电极的金属膜从作为蚀刻掩模的光致抗蚀剂后缩，在进行半导体层的蚀刻及沟道蚀刻时，不容易暴露在含氯气体及含氟气体的等离子之中，因而能够抑制铝(合金)膜的腐蚀。
此外，在半导体层蚀刻、沟道蚀刻工序中，由于干蚀刻结束之后，在同一真空中抽真空，进而通过用O2、N2、H2、He中的任意一种气体进行等离子处理，去除、置换出残留在基板中的含氟气体、含氯气体，因而能有效去除在进行半导体层蚀刻、沟道蚀刻时附着在基板上的含氯气体及含氟气体，能够抑制铝(合金)膜的腐蚀。
此外，在半导体层蚀刻，沟道蚀刻工序中，通过将干蚀刻结束之后，清洗处理之前的时间设定为10分钟以内，去除残留在基板上的含氟气体、含氯气体，因而能够去除进行半导体层蚀刻、沟道蚀刻时附着在基板上的含氯气体及含氟气体，能够抑制铝(合金)膜的腐蚀。
图1是表示本发明的液晶显示装置中使用的薄膜晶体管阵列基板(TFT基板)构成的概念图。
图2是本发明的液晶显示装置的制造方法的第1实施方式中使用的TFT基板的一个象素部的俯视图。
图3是在本发明的液晶显示装置的制造方法的第1实施方式中使用的TFT基板的制造工序剖视图。
图4是表示图3的后续制造工序的制造工序剖视图。
图5是表示图4的后续制造工序的制造工序剖视图。
图6是本发明的液晶显示装置的制造方法的第2实施方式中使用的TFT基板的1个象素部的俯视图。
图7是在本发明的液晶显示装置的制造方法的第2实施方式中使用的TFT基板的制造工序流程的制造工序剖视图。
图8是表示图7的后续工序的制造工序剖视图。
图9是详细说明本发明的液晶显示装置的制造方法的第2实施方式的图7(b)的工序的制造工序剖视图。
图10是表示继图9之后的制造工序的制造工序剖视图。
图11是详细说明本发明的液晶显示装置的制造方法的第3实施方式的图7(b)的工序的制造工序剖视图。
图12是表示继图11之后的续制造工序的制造工序剖视图。
图13是在本发明的液晶显示装置的制造方法的第4实施方式中使用的TFT基板的1个象素部的俯视图。
图14是在本发明的液晶显示装置的制造方法的第4实施方式中使用的FTF基板的制造工序流程的制造工序剖视图。
图15是表示继图14之后的续制造工序的制造工序剖视图。
图16是干蚀刻第1实施方式中使用的TFT基板的沟道部n+型a-Si层时，归纳了有无形成掩模的光致抗蚀剂，有无信号线铝侧面的保护处理(采用温水清洗的氧化、氢氧化处理)以及蚀刻气体与信号线铝腐蚀的发生状况之间的关系。
图17是干蚀刻第1实施方式中使用的TFT基板的沟道部n+型a-Si层时，归纳了蚀刻后的抽真空时间，其后的O2等离子处理时间与信号线铝腐蚀的发生状况之间的关系的图示。
具体实施例方式
下面参照附图详细介绍本发明的液晶显示装置的制造方法。
图1是表示本发明的液晶显示装置中使用的薄膜晶体管阵列基板(TFT基板)构成的概念图。
正如图1所示，在TFT基板10上的透明绝缘基板上大致垂直配设了多条扫描线11与多条信号线12，在其交点附近设有与之连接的开关元件-薄膜晶体管(TFT)13，这些晶体管呈矩阵形配置。此外，在扫描线11的端部设有用于输入寻址信号的扫描线端子14、在信号线12的端部设有用于输入数据信号的信号线端子15。
下面介绍本发明的液晶显示装置的第1实施方式的构成。
图2是本发明的液晶显示装置的制造方法的第1实施方式中使用的TFT基板的1个象素部的俯视图，图3～5是在本发明的液晶显示装置的制造方法中使用的TFT基板的制造工序流程的制造工序剖视图。这里所说的制造工序剖视图是指沿TFT部以及象素部(图2的A-A线)、信号线端子部(图1的B-B线)以及扫描线端子部(图1的C-C线)剖切时的图示。而第1实施方式是具有使用5个掩模制造的逆向交错排列沟道蚀刻型TFT基板的液晶显示装置的示例。
图2以及图4(b)所示的TFT基板在透明绝缘基板20上形成栅电极21、与栅电极21连接的扫描线11、共用前段扫描线的存储电容电极31、遮光层32、扫描线端子14的端子部金属膜33；在栅电极上设有栅绝缘膜22，在栅绝缘膜22上与栅电极相向设有半导体层23；在半导体层23之上形成彼此分离的源电极24以及漏电极25。此外，在源电极24、漏电极25、与设置在栅绝缘膜22上的漏电极25连接的信号线12、以及信号线端子15的端子部金属膜34之上设有钝化膜26，在钝化膜26的一部分上设有象素部接触孔35和端子部接触孔36。
以该接触孔35、36为中介，设有与源电极24连接的象素电极27和与端子部金属膜33、34连接的连接电极37。在这儿，在存储电容电极31和象素电极27之间形成保持电容。
此外，正如图4(b)所示，在本发明的液晶显示装置中使用的TFT基板上，源电极24以及漏电极25、信号线12、信号线端子的端子部金属膜34形成高融点金属层从上下两侧夹持铝(合金)层的层叠结构，在铝(合金)层的侧面形成保护膜38。
下面介绍本发明的液晶显示装置的制造方法的第1实施方式。本发明的第1实施方式的液晶显示装置中使用的TFT基板的制造方法，其特征在于，其中包括(a)在透明绝缘基板上形成栅电极以及扫描线的工序，(b)形成栅绝缘膜、半导体层的工序，(c)形成源电极、漏电极以及信号线的工序，(d)形成钝化膜、接触孔的工序，(e)形成象素电极的工序；在此处的(c)工序中，将源电极、漏电极以及信号线形成高融点金属层以上下两侧夹持铝(合金)层的三层层叠结构，在铝(合金)层的侧面的形成保护膜，在沟道形成时的干蚀刻之后在同一真空中抽真空。
正如图3～图5所示，首先在由厚度为0.7mm的无碱玻璃构成的透明绝缘基板20上，采用溅射法生成厚度约200nm的铝或铝合金层和厚度约100nm的高融点金属膜，采用光刻与蚀刻、形成栅电极21、扫描线(未图示)、存储电容电极(未图示)、遮光层(未图示)、扫描线端子的端子部金属膜33(图3(a))。作为这里的铝合金，可从AI-Si、AI-Cu、AI-Nd合金中选择；作为高融点金属，可从Cr、Ta、Nb、Ti、Hf、Zr、Mo、W中选择某一种或某几种的合金或其氮化物等。蚀刻可根据这些铝(合金)与高融点金属的种类采用湿或干进行，也可湿与干并用。
接着，采用等离子CVD法依次形成由厚度约400nm的氮化硅膜构成的栅绝缘膜22与厚度约200nm的非晶硅(a-Si型)层28，以及厚度约30nm的掺磷的N型非晶硅(n+型a-Si)层29，采用光刻与蚀刻形成半导体层23(图3(b))。
接着，采用溅射法依次形成厚度约50nm的高融点金属层与厚度约200nm的铝或铝合金层以及厚度约100nm的高融点金属层，采用光刻与蚀刻，形成源电极24、漏电极25、信号线12、及信号线端子的端子部金属膜34。该蚀刻虽然也可使用干，但由于需要进行铝(合金)膜的防腐蚀处理，因而最好使用湿。因此，铝合金材料及高融点金属材料，对透明绝缘基板及栅绝缘膜有选择性，选择用不产生残渣的蚀刻液可进行蚀刻的材料。例如Cr(合金)可用亚硝酸铈铵与硝酸，Mo(合金)可用磷酸、硝酸、醋酸，W(合金)可用过氧化氢液蚀刻。尤其是Mo(合金)由于与铝(合金)可用同样的蚀刻液进行蚀刻，因而最为适合。
在此，作为本实施方式第一个重大特征是通过湿蚀刻，使信号线金属膜从光致抗蚀剂的边缘部算起侧面蚀刻0.5～1μm左右。此外，作为第二个重大特征是用40℃～50℃的温水进行蚀刻后的水清洗，在铝(合金)膜的侧壁上形成由铝(合金)的氧化膜或氢氧化膜构成的保护膜38。保护膜38的横向厚度虽然依温水的温度而异，但通常为200～300nm左右。
接着蚀刻去除源电极24与漏电极25之间的n+型a-Si层29之后，剥离去除光致抗蚀剂(图3(c)。该蚀刻可用六氟化硫(SF6)、氯化氢(HCl)、氦(He)的混合气体进行，也可用三氟化甲烷(CHF3)、氧(O2)、氦(He)的混合气体与SF6、HCl、He的混合气体，或者用CHF3、O2、He的混合气体与SF6、CHF3、He的混合气体进行2步骤蚀刻等，含氟气体或含氟气体与含氯气体进行，但最好只用含氟气体。蚀刻既可采用等离子蚀刻(PE方式)，也可采用反应离子蚀刻(RIE方式)。当采用其中某种气体进行蚀刻时，由于已在铝(合金)膜的侧壁上形成保护膜38，因而铝(合金)膜不会直接暴露在蚀刻气体的等离子体之中。此外，由于信号线金属膜从光致抗蚀剂的边缘区后缩到阴影区，因而可显著减少铝(合金)膜的侧壁暴露在蚀刻气体的等离子体中的机会。
继而在上述干蚀刻之后，在同一腔体内抽真空。抽真空依据腔体容积以及真空泵的能力而有所变化，但是当腔体容积为120升、真空泵的能力在25Pa左右为100Pa·l(升)/秒的情况下，进行120秒以上。理想值为在相同的条件下，最好进行240秒以上。此外，为了能全部清除附着在基板背面的蚀刻气体，可使基板脱离电极之后再抽真空。
继而在上述抽真空工艺之后，在同一真空中，用氧气(O2)、氮气(N2)、氢气(H2)、氦气(He)中的某一种进行等离子处理。通过进行该等离子处理，可置换掉用抽真空法未能完全去除的残留含氟气体成分与残留含氯气体成分。
当未去除残留含氟气体、残留含氯气体成分而直接放置在空气中的情况下，附着在基板上的氟及氯会与空气中的水分发生反应，生成HF及HCl，使铝(合金)膜腐蚀，但由于采用了以上的手段，铝(合金)膜就不会暴露在蚀刻气体的等离子体之中。此外，由于可去除附着在基板上的氟及氯，因而可防止铝的腐蚀。(后文详述)。
此外，上述干蚀刻后的抽真空工艺及等离子处理是在干蚀刻后在同一真空中连续进行的，除此而外，还可通过置于空气中后的水洗及湿剥离等清洗处理，去除残留氟、残留氯成分(在上述实施方式中，相当于光致抗蚀剂的剥离去除工序)。这种情况下，应在置于空气中时，附着在基板上氟及氯与空气中的水分发生反应，生成HF及HCl之前，迅速进行清洗处理。
因而该清洗处理最好采用可同时处理多块基板，基板反面也可清洗的分批处理方式，最好在干蚀刻后置于空气中10分钟之内进行(后文详述)。
此处虽然只介绍了信号线金属膜的湿蚀刻后的水清洗时，采用温水清洗形成保护膜的例子，但在光致抗蚀剂剥离后的水清洗时，同样可进行温水清洗。这种情况下，上述沟道形成的干蚀刻变为用源电极、漏电极的金属膜充当掩模。
接着，采用等离子CVD法生成由厚度约200nm的氮化硅膜构成的钝化膜26，采用光刻与腐蚀开出象素部接触孔35以及端子部接触孔36(图4(a))。
接着，采用溅射法生成由厚度约50nm的氧化铟锡膜(ITO)或氧化铟锌膜(IZO)构成的透明导电膜，采用光刻与蚀刻，形成象素电极27以及端子部的连接电极37，用约270℃的温度退火，完成TFT基板。(图4(b))。
接着，在上述TFT基板10上，采用印刷形成厚度约50nm的定向膜41，用约220℃的温度烧固，进行定向处理。
另一方面，在TFT基板的对面形成对向基板40。对向基板40具有由厚度约0.70mm的无碱玻璃构成的透明绝缘基板50、设置在透明绝缘基板50之上，与TFT基板10的各象素部域对应的滤色膜42、与含TFT的象素部域的周边部位对应的黑矩阵43、由覆盖上述各件的ITO等透明导电膜构成的共用电极44。在TFT基板10以及对向基板40的最上层，印刷出厚度50nm的定向膜41，用约220℃的温度烧固、进行定向处理。将上述TFT基板10与对向基板40，以环氧树脂粘结剂构成的密封材料45以及塑料颗粒等构成的面内隔层(未图示)为中介，使各自的膜面彼此相对，按照规定间隔彼此重合。然后在TFT基板10与对向基板40之间注入液晶46，将注入液晶46的密封材料45的空间部(未图示)用由UV固化型丙烯酸盐树脂构成的封孔材料(未图示)密封。最后在TFT基板10和与对向基板40的膜面相反的面上分别贴上偏光板47，完成液晶显示面板(图5)。
随后，虽未图示，在扫描线端子14与信号线端子15上压接与驱动电路连接的带式载体封装(TCP)，完成液晶显示装置。
下面介绍本发明的液晶显示装置的第2实施方式的构成。
图6是第2实施方式中使用的TFT基板的1个象素部的俯视图，图7～10是本实施方式中使用的TFT基板的制造工序流程的制造工序剖视图。这里的制造工序剖视图是沿TFT部及象素部(图6的A-A线)、信号线端子部(图1的B-B线)以及扫描线端子部(图1的C-C线)剖切时的剖视图。而且第2实施方式是具有采用4个掩模制造的逆向交错排列沟道蚀刻型TFT基板的液晶显示装置的例示。
图6及图8(b)所示的TFT基板在透明绝缘基板20上具有栅电极21、与栅电极21连接的扫描线11、共用前段的扫描线的存储电容电极31、遮光层32、扫描线端子14的端子部金属膜33。在栅电极21上设有栅绝缘膜22，在栅绝缘膜22上与栅电极21彼此相向设有半导体层23，在半导体层23上形成彼此分开的源电极24以及漏电极25。
这里与第1实施方式所不同的是，源电极24及漏电极25被形成在半导体层23上，各自的端面一致。此外，在源电极24、漏电极25、与设置在栅绝缘膜22上的漏电极25连接的信号线12、信号线端子15的端子部金属膜34之上设有钝化膜26，在钝化膜26的一部分上设有象素部接触孔35和端子部接触孔36。以该接触孔35、36为中介，设有与源电极24连接的象素电极27和与端子金属膜33、34连接的连接电极37。此外，在存储电容电极31和象素电极27之间形成保持电容。
此外，如图8(b)所示，在本实施方式的液晶显示装置的制造方法中使用的TFT基板之中，源电极24以及漏电极25、信号线12、信号线端子的端子部金属膜34，从下层起，由高融点金属层、铝(合金)层、高融点金属层层叠而成的层叠结构构成，在铝(合金)层的侧面上形成保护膜38。
下面介绍本发明的液晶显示装置的制造方法的第2实施方式。
第2实施方式中使用的TFT基板的制造方法的特征在于其中包括(a)在透明绝缘基板上形成栅电极以及扫描线的工序，(b)形成栅绝缘膜、源电极、漏电极以及信号线及半导体层的工序，(c)形成钝化膜、接触孔的工序，以及(d)形成象素电极的工序。在此处的(b)工序中，把源电极、漏电极以及信号线形成为高融点金属层与铝(合金)层及高融点金属层的三层结构，在铝(合金)层的侧面形成保护膜，在形成半导体层以及沟道时的干蚀刻后在同一真空中抽真空。
首先，在由厚度为0.7mm的无碱玻璃构成的透明绝缘基板20之上，采用溅射法形成厚度约200nm的铝(合金)层和厚度约100nm的高融点金属层，采用光刻与蚀刻，形成栅电极21、扫描线(未图示)、存储电容电极(未图示)、遮光层(未图示)、扫描线端子的端子部金属膜33(图7(a))。这里的铝(合金)与高融点金属的种类和蚀刻方法与第1实施方式相同。
接着采用等离子CVD法依次形成由厚度约400nm的氮化硅膜构成的栅绝缘膜22、厚度约200nm的非晶硅(a-Si)层28，厚度约30nm的掺磷的N型非晶硅(n+型a-Si)层29，继而采用溅射法依次形成厚度约50nm的高融点金属层、厚度为200nm的铝(合金)层、厚度约100nm的高融点金属层，采用光刻与蚀刻，一次性形成源电极24、漏电极25、信号线12、信号线端子的端子部金属膜34和半导体层23(图7(b))。
本实施方式与第1实施方式不同之处在于，是用一道工序形成源电极、漏电极和半导体层的。该方法用图9、图10加以说明。图9、10是说明图7(b)的工序的剖视图。
在由栅绝缘膜22、非晶硅层28以及N+型非晶硅层29构成的三层膜上层叠的高融点金属层1、铝(合金)层2、高融点金属层3的三层膜4上涂布光致抗蚀剂，进行曝光与显影，按照规定的图形将光致抗蚀剂51构图成阶梯形。这时，曝光使用半色调掩模或者灰色调掩模，光致抗蚀剂51在形成源电极、漏电极的部分，仅在面对沟道区的区域上被形成得厚一些，而在形成源电极、漏电极的部分上的其它区域，形成信号线及信号线端子的端子部金属膜部分上被形成得薄一些。(图9(a))。
接着将该光致抗蚀剂51作为掩模，蚀刻高融点金属膜3、铝(合金)层2、高融点金属层1的三层膜4(图9(b))。蚀刻方法与第1实施方式相同，用湿蚀刻进行。使之从光致抗蚀剂51的边缘侧面蚀刻。继而用40℃～50℃的温水进行蚀刻后的水清洗，在铝(合金)膜2的侧壁上形成由铝(合金)的氧化膜或氢氧化膜构成的保护膜38。
接着进行O2等离子处理，将光致抗蚀剂51全面灰化，去除上述薄的部分(图10(a))。
接着，用氮二甲基吡咯烷酮(NMP)之类的有机溶剂的蒸气将残留的光致抗蚀剂52回流之后，将该光致抗蚀剂53、源电极、漏电极、信号线及信号线端子的端子部金属膜作为掩模，蚀刻n+型a-Si层29以及a-Si层28(图10(b))。蚀刻方法可采用SF6、HCl、He的混合气体进行蚀刻，也可采用CHF3、O2、He的混合气体与SF6、HCl、He的混合气体，或CHF3、O2、He的混合气体与SF6、CHF3、He的混合气体进行两个步骤的蚀刻等含氟气体或含氟气体和含氯气体进行，但最好只使用含氟气体，该蚀刻可用RIE法进行。此外，蚀刻后与第1实施方式的沟道部分的n+型a-Si层的蚀刻相同，在同一真空中在基板脱离电极的状态下抽真空，继而用O2、N2、H2、He中的某一种气体进行等离子处理。
接下来，与第1实施方式相同，用湿剥离迅速去除光致抗蚀剂53之后，将源电极24、漏电极25作为掩模，蚀刻去除电极间的n+型a-Si层29。这样即形成源电极24、漏电极25、信号线12及信号线端子的端子部金属膜34以及半导体层23(图10(c))。沟道部分的n+型a-Si层的蚀刻方法、蚀刻后的抽真空、等离子处理与第1实施方式相同。此外，在蚀刻n+型a-Si层之后，与第1实施方式中的湿剥离处理相同，迅速进行水清洗处理。由于通过采用以上手段，铝(合金)膜即不必暴露在蚀刻气体的等离子体之中，还可去除附着在基板上的F及Cl，因而可防止铝的腐蚀。
这儿虽然只举了将源电极、漏电极的金属膜作为掩模进行形成沟道的干蚀刻的例子，但也可用湿蚀刻信号线金属膜，用温水清洗之后继而在图9(b)的状态下将光致抗蚀剂作为掩模进行用于形成沟道的蚀刻。这种情况下，在此之后继续进行图10(a)以后的工序。(但在图10(a)、(b)中，沟道已形成。)接着，采用等离子CVD法形成由厚度约200nm的氮化硅膜构成的钝化膜26，采用光刻与蚀刻开出象素部接触孔35以及端子部接触孔36(图8(a))。
接着，采用溅射法形成由厚度约50nm的ITO或IZO构成的透明导电膜，采用光刻与蚀刻，形成象素电极27以及端子部的连接电极37，用270℃左右的温度退火，完成TFT基板(图8(b))。
在此之后，用与第1实施方式相同的方法，完成液晶显示装置。
下面介绍本发明的液晶显示装置的第3实施方式的构成。
图6是第3实施方式中使用的TFT基板的1个象素部的俯视图，图7、8、图11、12是在本实施方式的液晶显示装置之中使用的TFT基板制造工艺流程的制造工序剖视图。这里的图11、12是沿TFT部及象素部(图6的A-A线)、信号线端子部(图1的B-B线)以及扫描线端子部(图1的C-C线)剖切时的剖视图，是以图来表示本实施方式中的液晶显示装置中使用的TFT基板的制造工序的。第3实施方式是具有用4个掩模制造的逆向交错排列沟道蚀刻型TFT基板的液晶显示装置的另一个例子。第3实施方式仅改变了第2实施方式的TFT基板的制造方法的第2工序，其构成与第2实施方式完全相同。
下面介绍本发明的液晶显示装置的制造方法的第3实施方式。
第3实施方式中使用的TFT基板的制造方法与第2实施方式相同，其特征在于，包括(a)在透明绝缘基板上形成栅电极以及扫描线的工序，(b)形成栅绝缘膜、源电极、漏电极以及信号线、半导体层的工序，(c)形成钝化膜、接触孔的工序，(d)形成象素电极的工序。在这儿的(b)工序中，把源电极、漏电极以及信号线形成为高融点金属层、铝(合金)层、高融点金属层的三层结构，在铝(合金)层的侧面形成保护膜，在形成半导体层及沟道时的干蚀刻后，在同一真空中抽真空。
由于第2工序(工序b)以外的制造方法与第2实施方式完全相同，因而只介绍第2工序。图11～图12是说明第3实施方式的图7(b)的工序的剖视图。
在由栅绝缘层22、a-Si层28以及n+型a-Si层29构成的三层膜上层叠的高融点金属层1、铝(合金)层2、高融点金属层3的三层膜4上涂布光致抗蚀剂，进行曝光、显影，按照规定的图形将光致抗蚀剂54构图成阶梯形。这时，曝光使用半色调掩模或灰色调掩模，曝光胶54仅在形成沟道的区域形成得薄一些，而在形成源电极、漏电极的部分、形成信号线以及信号线端子的端子部金属膜的部分之上则形成得厚一些(图11(a))。
接着，将该光致抗蚀剂54作为掩模，蚀刻高融点金属层3、铝(合金)层2、高融点金属层1的三层膜4，继而蚀刻n+型a-Si层29以及a-Si层28(图11(b))。信号线金属膜的蚀刻方法与第1实施方式相同，采用湿蚀刻进行，使之从光致抗蚀剂54的边缘侧面蚀刻。接下来，用40℃～50℃的温水进行蚀刻后的水清洗，在铝(合金)膜2的侧壁上形成由铝(合金)的氧化膜或氢氧化膜构成的保护膜38。此外，半导体层23的蚀刻方法与第2实施方式相同，蚀刻之后在同一真空中在基板脱离电极的状态下抽真空，继而用O2、N2、H2、He中的某一种气体进行等离子处理。
接着进行O2等离子处理，使光致抗蚀剂全面灰化，去除薄的部分(图12(a))。该O2等离子处理最好在半导体层的蚀刻之后在同一真空中连续进行。在半导体层蚀刻后置于空气中的情况下，迅速进行水清洗处理。
接着，将光致抗蚀剂55作为掩模，蚀刻形成沟道部分的高融点金属层3、铝(合金)层2高融点金属层1的三层膜，继而蚀刻去除沟道部分的n+型a-Si层29(图12(b))。形成沟道部分的信号线金属膜的蚀刻方法与第1实施方式相同，采用湿蚀刻进行，使之从光致抗蚀剂55的边缘进行侧面蚀刻。接下来用40℃～50℃的温水进行蚀刻后的清洗，在铝(合金)膜2的侧壁上形成由铝(合金)的氧化膜或氢氧化膜构成的保护膜38。关于沟道部分的n+型a-Si层的蚀刻方法、蚀刻后抽真空、等离子处理与第1实施方式相同。
接下来，与第1实施方式相同，采用湿剥离，迅速去除光致抗蚀剂55，形成源电极24、漏电极25、信号线12以及信号线端子的端子部金属膜34以及半导体层23(图12(c))。在此之后，与第2实施方式相同，形成钝化膜、接触孔，进而形成象素电极，但在本实施方式中，图8中的信号线金属膜的端面与半导体层的端面准确地说并不一致，而是象图12(c)所示，形成阶梯形。
由于采用上述手法，即可使铝(合金)膜不暴露在蚀刻气体的等离子体之中，还可去除附着在基板上的F以及Cl，因而能够防止铝的腐蚀。
这里虽然只举了在形成沟道部分的信号线金属膜的湿蚀刻后的水清洗时，采用温水清洗形成保护膜的例子，但是在剥离光致抗蚀剂后的水清洗时，同样也可以用温水清洗。这种情况下，上述形成沟道的干蚀刻变为用源电极、漏电极的金属膜充当掩模进行。
下面介绍本发明的液晶显示装置的制造方法的第4实施方式的构成。
图13是第4实施方式中使用的TFT基板的一个象素部的俯视图，图14、15是在本实施方式中使用的TFT基板的制造工艺流程的制造工序剖视图。图14、15是沿TFT部及象素部(图13的A-A线)、信号线端子部(图1的B-B线)以及扫描线端子(图1的C-C线)剖切时的剖视图，是本实施方式的液晶显示装置中使用的TFT基板的制造工序的图示。而第4实施方式是具有用5个掩模制造的逆向交错排列沟道保护型TFT基板的液晶显示装置的例子。
图13及图15(b)中所示的TFT基板包括透明绝缘基板20上的栅电极21、与栅电极21连接的扫描线11、共用前段扫描线的存储电容电极31、遮光层32、扫描线端子14的端子部金属膜33。在栅电极21之上设有栅绝缘膜22，在栅绝缘膜22之上，与栅电极21彼此相向，设有半导体层23和沟道保护膜61，在此之上形成彼此分离的源电极24以及漏电极25。形成沟道保护膜一项不同于第2实施方式。此外，在源电极24、漏电极25、设置在栅绝缘膜22上的与漏电极25连接的信号线12、信号线端子15的端子部金属膜34之上，设有钝化膜26；在钝化膜26的一部分上设有象素部接触孔35和端子部接触孔36。以该接触孔35、36为中介，设有与源电极24连接的象素电极27和与端子部金属膜33、34连接的连接电极37。此处，在存储电容电极31与象素电极27之间形成了保持电容。
此外，如图15(b)所示，在本实施方式的液晶显示装置中使用的TFT基板之上，源电极24以及漏电极25、信号线12、信号线端子的端子部金属膜34自下而上由高融点金属层、铝(合金)层、高融点金属层的层叠结构构成，在铝(合金)层的侧面上形成了保护膜38。
下面介绍本发明的液晶显示装置的制造方法的第4实施方式。
第4实施方式中使用的TFT基板的制造方法的特征是，包括(a)在透明绝缘基板上形成栅电极以及扫描线的工序，(b)形成栅绝缘膜、a-Si层、沟道保护膜的工序，(c)形成源电极、漏电极以及信号线、半导体层的工序，(d)形成钝化膜、接触孔的工序，(e)形成象素电极的工序。在这儿的(c)工序中把源电极、漏电极以及信号线形成为高融点金属层、铝(合金)层、高融点金属层的三层结构，在铝(合金)层的侧面形成保护膜，应在形成半导体层以及沟道时的干蚀刻后，在同一真空中抽真空。
如图14～图15所示，首先在由厚度为0.7mm的无碱玻璃构成的透明绝缘基板20之上，采用溅射法形成厚度约200nm的铝(合金)层和厚度约100nm的高融点金属层，采用光刻与蚀刻，形成栅电极21、扫描线(未图示)、存储电容电极(未图示)、遮光层(未图示)、扫描线线端子的端子部金属膜33(图14(a))。此处的铝(合金)和高融点金属的种类以及蚀刻方法与第1实施方式相同。
接着，采用等离子CVD法，依次形成由厚度约400nm的氮化硅膜构成的栅绝缘膜22、厚度约80nm的非晶硅(a-Si)层28、厚度约100nm的氮化硅膜，采用光刻与蚀刻，与栅电极21彼此相对，形成沟道保护膜61(图14(b))。
接着，采用等离子CVD法生成厚度约30nm的掺磷的N型非晶硅(n+型a-Si)层29、进而采用溅射法，依次生成厚度约50nm的高融点金属层、厚度为200nm的铝(合金)层、厚度约100nm的高融点金属层，采用光刻和蚀刻，形成源电极24、漏电极25、信号线12、信号线端子的端子部金属膜34、半导体层23(图14(c))。该蚀刻为将光致抗蚀剂作为掩模，蚀刻高融点金属层、铝(合金)层、高融点金属层的三层膜，继而，蚀刻n+型a-Si层29以及a-Si层28。信号线金属膜的蚀刻方法与第1实施方式相同，采用湿蚀刻进行，使之从光致抗蚀剂的边缘进行侧面蚀刻。接着用40℃～50℃的温水，进行蚀刻后的水清洗，在铝(合金)的侧壁上形成由铝(合金)氧化膜或氢氧化膜构成的保护膜38。此外，半导体的蚀刻方法与第2实施方式相同，蚀刻后在同一真空中在基板脱离电极的状态下抽真空，继而用O2、N2、He中的某一种气体进行等离子处理。蚀刻半导体层23时，也同时蚀刻去除沟道部分的n+型a-Si层29。接下来与第1实施方式相同，用湿剥离迅速去除光致抗蚀剂。
由于通过采用上述手法，即可使铝(合金)膜不暴露在蚀刻气体的等离子体之中，还可去除附着在基板上的F以及Cl，因而能够防止铝的腐蚀。
这里虽然只举了信号线金属膜的湿蚀刻后的水清洗时，采用温水清洗形成保护膜的例子，但是在剥离光致抗蚀剂后的水清洗时，同样也可以用温水清洗。这种情况下，上述形成沟道以及半导体层的干蚀刻变为用源电极、漏电极的金属膜充当掩模进行。
接着采用等离子CVD法，形成由厚度约200nm的氮化硅膜构成的钝化膜26，采用光刻和蚀刻，开出象素部接触孔35以及端子接触孔36(图15(a))。
接着采用溅射法形成由厚度约50nm的ITO或IZO构成的透明导电膜，采用光刻与蚀刻，形成象素电极27以及端子部的连接电极37，用约200℃的温度退火之后完成TFT基板。(图15(b))。
在此之后，采用与第1实施方式相同的步骤完成液晶显示装置。
下面介绍本发明依据的数据。
表1就第1实施方式的TFT基板的样品综合给出了关于在对沟道部n+型a-Si层进行干蚀刻时，作为掩模的光致抗蚀剂的有无、信号线Al侧面的保护处理(由温水清洗产生的氧化、氢化处理)的有无和蚀刻气体的种类与信号线Al腐蚀的发生状况的关系的分析结果。借助于用Cl2/O2的干蚀刻、用CH3/He/O2和SF6/HCl/He的2步蚀刻或者用CH3/He/O2和SF6/CHF3/He的2步蚀刻，对各样品进行了干蚀刻。在该蚀刻之后，不进行抽真空和O2等离子体处理，直接取出置于大气中。在干蚀刻后从处理室中取出基板，将其在大气中放置约1小时后用光学显微镜观察了信号线Al的腐蚀。另外，包括表2和表3在内的表中符号的含意如下。
××Al腐蚀大量发生。
×Al腐蚀发生。
△Al腐蚀略有发生。
○Al腐蚀不发生。
表2同样地对第1实施方式的TFT基板的样品综合给出了在对沟道部n+型a-Si层进行干蚀刻时，该蚀刻后的抽真空时间和其后的O2等离子体处理时间与信号线Al腐蚀的发生状况的关系。表2的样品是在无光致抗蚀剂，并且不对信号线Al的侧面进行保护处理的状态下，借助于用CHF3/He/O2和SF6/HCl/He的2步蚀刻进行蚀刻的。在干蚀刻后取出基板，在大气中放置约1小时后用光学显微镜观察了信号线Al的腐蚀。
表3同样地就第1实施方式的TFT基板的样品给出了关于在对沟道部n+型a-Si层进行干蚀刻后，从基板暴露在大气中至进行清洗处理(湿剥离)的经过时间与信号线Al腐蚀的发生状况的关系的分析结果。各样品是在不对信号线Al的侧面进行保护处理的状态下，进行了利用CHF3/He/O2和SF6/HCl/He的2步蚀刻，蚀刻后不进行抽真空和O2等离子体处理。在对光致抗蚀剂掩模进行湿剥离后用光学显微镜观察了信号线Al的腐蚀。
根据以上的实验，确认用含氯气体(Cl2、HCl2)比用含氟气体(CHF3)易发生Al腐蚀，即使不使用含氯气体，也发生Al腐蚀。并且可知，通过在有光致抗蚀剂的状态下进行蚀刻，或进行Al侧面的保护处理可以相当多地抑制这种Al腐蚀，通过同时采取这两种措施能够防止这种Al腐蚀。另外，还可以知道，蚀刻之后的抽真空时间越长，O2处理时间越长，对Al腐蚀的防止越有效，另外，同样地，至蚀刻后清洗处理的放置时间越短，对Al腐蚀的防止越有效。
因此确认，作为防Al腐蚀的措施，不使信号线Al的侧面暴露在蚀刻气体的等离子体中，除掉、置换残留在基板上的蚀刻气体Cl、F成分是重要的，通过将这些措施进行组合，可进一步增加防Al腐蚀的效果。
另外，在上述的实施方式中，示出了应用于扭曲向列(TN)模式的液晶显示装置的例子，但不言而喻，本发明也可应用于面内开关(IPS)模式的液晶显示装置。在IPS模式液晶显示装置中，虽然像素电极通常用金属膜形成，但是，在如实施方式所示的TFT基板中，由于为了端子部的连接电极、共用布线的集束，保护晶体管部的栅层与漏层的层转换，在钝化膜上使用了透明导电膜，所以作为制造工序流程，无论TN模式，还是IPS模式是完全相同的。另外，在IPS模式的液晶显示装置中，为了提高开口率，存在用透明导电膜在钝化膜上形成像素电极和共用电极的技术，显然，本发明也可以应用于这样的液晶显示装置。
另外，在上述的实施方式中，虽然示出了利用温水清洗进行Al侧面的保护处理的例子，但也可以进行氧或氮等的等离子体处理，形成Al的氧化膜或氮化膜，尽管工序数增加了一道。不过，这时需要在各向同性的PE模式下进行等离子体处理，将保护膜的横向厚度至少形成在100nm以上。这是由于保护膜的横向厚度在数十nm左右以下时，干蚀刻气体容易从膜的缺陷部分侵入内部，保护效果不充分。
另外，在上述的实施方式中，虽然示出了信号线应用于高熔点金属/Al(合金)/高熔点金属的3层叠层布线的例子，但也可应用于Al(合金)/高熔点金属的2层布线。这时，可以采用在靠着信号线的下侧形成像素电极的TFT结构。
另外，在上述的实施方式中虽然示出了a-Si TFT的例子，但不言而喻，也可以应用于多晶硅(p-Si)TFT。
如以上说明的那样，按照本发明的最佳实施方式，由于在形成信号线或源、漏电极后用由Al(合金)的氧化膜或氢氧化膜构成的保护膜保护在信号线或源、漏电极的侧部露出的Al(合金)膜的侧面，所以能够抑制在以后的半导体层蚀刻、沟道蚀刻时由含氯气体或含氟气体引起的Al(合金)膜的腐蚀。另外，由于信号线或源、漏电极的金属膜从作为蚀刻掩模的光致抗蚀剂后退，所以在半导体层的蚀刻、沟道蚀刻时，难以暴露到含氯气体或含氟气体的等离子体中，可以抑制Al(合金)膜的腐蚀。
另外，由于在半导体层蚀刻、沟道蚀刻的工序中，在于蚀刻结束后，借助于在同一真空中抽真空，再用O2、N2、H2、He中的任何一种进行等离子体处理来除掉、置换残留在基板上的含氟气体、含氯气体，所以能够很有效地除掉在半导体层的蚀刻、沟道蚀刻时附着在基板上的含氯气体或含氟气体，能够抑制Al(合金)膜的腐蚀。
另外，由于在半导体层蚀刻、沟道蚀刻的工序中，在干蚀刻结束后，借助于使至清洗处理前的时间在10分钟以内来除掉残留在基板上的含氟气体、含氯气体，所以能够除掉在半导体层的蚀刻、沟道蚀刻时附着在基板上的含氯气体或含氟气体，能够抑制Al(合金)膜的腐蚀。
权利要求
1.一种在基板上构图形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，对上述层叠金属膜进行侧面蚀刻，深入到上述光致抗蚀剂图形的内侧，形成上述层叠金属膜图形的工序；在上述低阻金属膜的外露部分上形成保护膜的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，对上述半导体层的一部分或全部进行干蚀刻的工序；以及剥离去除上述光致抗蚀剂的工序。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，采用湿蚀刻形成上述层叠金属膜图形，此外利用温水清洗进行上述湿蚀刻后的水清洗，形成上述保护膜。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，上述干蚀刻是用含氟气体进行的。
4.一种在基板上构图形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，蚀刻上述层叠金属膜，形成上述层叠金属膜图形的工序；剥离去除上述光致抗蚀剂的工序；在上述低阻金属膜的外露部分上形成保护膜的工序；以及将上述层叠金属膜作为掩模，对上述半导体层的一部分或全部进行干蚀刻的工序。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，采用湿剥离进行上述光致抗蚀剂的剥离去除，此外，采用温水清洗进行上述湿剥离后的水清洗，形成上述保护膜。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，上述干蚀刻是采用含氟气体进行的。
7.一种在基板上构图形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，蚀刻上述层叠金属膜，形成上述层叠金属膜图形的工序；以及将上述光致抗蚀剂或上述层叠金属膜作为掩模，对上述半导体层的一部分或全部进行干蚀刻的工序，上述干蚀刻之后，将收容上述基板的收容腔抽真空，去除残留在上述基板上的蚀刻气体。
8.根据权利要求7所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，上述抽真空在使上述基板脱离上述收容腔的电极的状态下进行。
9.根据权利要求7至8任一项所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，上述抽真空进行120秒以上。
10.根据权利要求7至9任一项所述的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，上述抽真空后，用O2、N2、H2、He中的任意一种气体对上述基板进行等离子处理。
11.一种在基板上构图形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，蚀刻上述层叠金属膜，形成上述层叠金属膜图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，对上述半导体层的一部分或全部进行干蚀刻的工序；以及采用湿剥离去除上述光致抗蚀剂的工序，上述干蚀刻之后剥离去除上述光致抗蚀剂之前的时间设定为10分钟之内。
12.一种在基板上构图形成半导体层以及高融点金属膜和低阻金属膜的层叠金属膜的液晶显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括在上述层叠金属膜上形成光致抗蚀剂图形的工序；将上述光致抗蚀剂作为掩模，蚀刻上述层叠金属膜，形成上述层叠金属膜图形的工序；剥离去除上述光致抗蚀剂的工序；将上述层层叠金属膜作为掩模，对上述半导体层的一部分或全部进行干蚀刻的工序；以及水清洗工序，上述干蚀刻之后，水清洗之前的时间设定为10分钟以内。
全文摘要
在半导体层以及由高融点金属膜和铝或铝合金构成的低阻金属膜的层叠金属膜上形成图形时，可在不增加工序的条件下改善铝或铝合金的耐腐蚀性。使铝(合金)与高融点金属的层叠膜图形24、25从蚀刻掩模的光致抗蚀剂51后缩，以该状态在铝(合金)膜的侧面形成保护膜38。这样一来，在蚀刻半导体层23以及沟道槽时，铝(合金)膜的侧面不易暴露在含氯气体、含氟气体的等离子之中，可抑制铝(合金)膜的腐蚀。
文档编号H01L27/12GK1504818SQ20031011650
公开日2004年6月16日 申请日期2003年11月14日 优先权日2002年11月15日
发明者松下英和, 加藤刚, 土居悟史, 前田明寿, 史, 寿 申请人:Nec液晶技术株式会社