薄膜晶体管基板、薄膜晶体管基板的制造方法、液晶显示装置与流程

文档序号:11452941阅读:342来源:国知局
薄膜晶体管基板、薄膜晶体管基板的制造方法、液晶显示装置与流程

本发明涉及构成液晶显示装置的薄膜晶体管基板。



背景技术:

将薄膜晶体管(thinfilmtransistor:以下称为“tft”)用作开关器件的tft有源矩阵基板(以下称为“tft基板”)被用于例如利用液晶的显示装置(液晶显示装置(liquidcrystaldisplay):以下称为“lcd”)等电气光学装置。

利用低功耗以及小型轻量这样的优点,液晶显示装置(liquidcrystaldisplay:lcd)被广泛用于个人计算机、便携信息终端设备的显示屏等。近年来,还被广泛用作电视用途。

一般,如果大致区分lcd的显示模式,则存在tn(twistednematic,扭曲向列)方式以及以共面切换(in-planeswitching)方式和ffs(fringefieldswitching,边缘场切换)方式为代表的横电场方式。横电场方式的液晶显示装置具有得到宽视场角以及高对比度这样的特征。

共面切换方式的液晶显示装置是对被夹持在相向的基板之间的液晶施加横电场来进行显示的显示方式,但由于施加横电场的像素电极和共用电极被设置于同一层,所以无法充分地驱动位于像素电极的正上方的液晶分子,透射率变低。

另一方面,在ffs方式中,夹着层间绝缘膜配设共用电极和像素电极,所以产生倾斜电场(边缘电场),对像素电极的正上方的液晶分子也能够施加横向的电场,能够充分地驱动。因此,能够以宽视场角得到比共面切换方式高的透射率。

进而,ffs方式的液晶显示装置通过在设置于上层的液晶控制用狭缝电极与隔着层间绝缘膜配设于液晶控制用狭缝电极的下层的像素电极之间产生的边缘电场来驱动液晶。在该结构中,用包含氧化铟以及氧化锡的ito(indiumtinoxide,氧化铟锡)、包含氧化铟和氧化锌的inzno等氧化物系的透明导电膜形成像素电极以及液晶控制用狭缝电极,从而能够防止像素开口率降低。

另外,由像素电极和液晶控制用狭缝电极形成保持电容,所以与tn模式的液晶显示装置不同,不一定需要在像素内另外形成保持电容的图案。因此,能够以高的状态实现像素开口率。

另外,以往,在液晶显示装置用的tft基板的开关器件中,一般将非晶硅(a-si)用作沟道层的半导体材料。作为其主要的理由,可以举出:由于是非晶的,所以在大面积基板上也能够形成均匀性特性良好的膜;由于能够在比较低温下成膜,所以在耐热性较差的廉价的玻璃基板上也能够制造,所以与一般的电视用的液晶显示装置的匹配性良好。

但是,近年来,将氧化物半导体用于沟道层的tft的开发得到发展。氧化物半导体通过使组成适当化而稳定地得到均匀性良好的非晶状态的膜,并且具有比以往的a-si高的迁移率,所以具有能够实现小型且高性能的tft这样的优点。因此,通过将这样的氧化物半导体膜应用于上述的ffs方式的tft基板,具有能够实现像素开口率更高的ffs方式的tft基板这样的优点。

将a-si用于沟道层的tft是沟道层的沟道区域在源电极、漏电极形成时暴露于湿蚀刻的背沟道蚀刻(bce)构造的tft。但是,在将氧化物半导体应用于该bce构造型tft时,通过源电极、漏电极的湿蚀刻,氧化物半导体也被蚀刻,无法形成沟道。

为了解决该问题,在专利文献1中在氧化物半导体的沟道上形成si的沟道保护膜。在该构造中,氧化物半导体不暴露于沟道保护膜形成后的源电极、漏电极的湿蚀刻,所以能够形成氧化物半导体的沟道。因此,能够使用将氧化物半导体用于沟道的tft来构成tft基板。

现有技术文献

专利文献:

专利文献1:日本特开2010-212672号公报



技术实现要素:

通过如专利文献1那样具有沟道保护膜,能够在氧化物半导体不暴露于源电极、漏电极的蚀刻的情况下形成沟道。但是,除了制作bce构造的tft的工序以外,还需要形成沟道保护膜的工序。这样的形成工序的增加导致制造成本增大并且使生产率降低。另外,在源极布线和栅极布线的交叉部产生寄生电容,该寄生电容成为源极布线中的信号延迟等的原因。

本发明是为了解决上述的问题而完成的,其目的在于提供一种薄膜晶体管基板,即使在氧化物半导体tft具有沟道保护膜的情况下,仍抑制制造工序数的增加,并且降低源极布线和栅极布线的交叉部的寄生电容。

本发明的薄膜晶体管基板是矩阵状地排列有多个像素的薄膜晶体管基板,其中,所述多个像素中的各个像素具备薄膜晶体管、第一电极、栅极布线以及源极布线,所述薄膜晶体管具有:栅电极,配置于基板上;栅极绝缘膜,覆盖至少所述栅电极;半导体层,设置于隔着所述栅极绝缘膜与所述栅电极相向的位置;沟道保护膜,至少覆盖所述半导体层上;保护膜,至少覆盖所述沟道保护膜上;以及源电极及漏电极,经由以贯通所述保护膜及所述沟道保护膜的方式设置的第一接触孔而与所述半导体层相接,所述第一电极与所述漏电极电连接,所述栅极布线从所述栅电极延伸,所述源极布线与所述源电极电连接,所述源极布线和所述源电极以及所述第一电极和所述漏电极分别经由以贯通所述保护膜的方式设置的第二接触孔而电连接,所述第一电极以及所述源极布线具有形成在第一绝缘膜上的第一透明导电膜,所述第一绝缘膜由与所述沟道保护膜相同的材料形成。

根据本发明所涉及的薄膜晶体管基板,即使在氧化物半导体tft具有沟道保护膜的情况下,也能够用相同的掩模形成半导体层上的沟道保护膜以及对像素电极和漏电极进行电连接的接触孔,所以能够抑制制造工序数的增加。另外,通过在第一绝缘膜上形成第一电极以及源极布线,能够使第一电极以及源极布线的距离远离栅极布线。由此,能够降低成为源极布线中的信号延迟的原因的寄生电容。该效果在源极布线和栅极布线交叉的部分特别显著。

附图说明

图1是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的像素的平面结构的图。

图2是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的像素的剖面结构的图。

图3是示出矩阵状地排列有像素的tft基板的一部分的俯视图。

图4是示出液晶显示装置的结构的图。

图5是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图6是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图7是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图8是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图9是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图10是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图11是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图12是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图13是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图14是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图15是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图16是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图17是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图18是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图19是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图20是示出本发明所涉及的实施方式1的tft基板的制造工序的剖面图。

图21是示出本发明所涉及的实施方式2的tft基板的像素的剖面结构的图。

图22是示出本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造工序的剖面图。

图23是示出本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造工序的剖面图。

图24是示出本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造工序的剖面图。

图25是示出本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造工序的剖面图。

图26是示出本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造工序的剖面图。

图27是示出本发明所涉及的实施方式2的tft基板的制造工序的剖面图。

图28是示出本发明所涉及的实施方式3的tft基板的像素的剖面结构的图。

图29是示出本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造工序的剖面图。

图30是示出本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造工序的剖面图。

图31是示出本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造工序的剖面图。

图32是示出本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造工序的剖面图。

图33是示出本发明所涉及的实施方式3的tft基板的制造工序的剖面图。

图34是示出a-si和金属膜的光的透射率特性的图。

图35是示出本发明所涉及的实施方式3的变形例的tft基板的像素的剖面结构的图。

图36是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的像素的部分平面结构的图。

图37是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的像素的剖面结构的图。

图38是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造工序的剖面图。

图39是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造工序的剖面图。

图40是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造工序的剖面图。

图41是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造工序的剖面图。

图42是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造工序的剖面图。

图43是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造工序的剖面图。

图44是示出本发明所涉及的实施方式4的tft基板的制造工序的剖面图。

图45是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的像素的平面结构的图。

图46是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的像素的剖面结构的图。

图47是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造工序的剖面图。

图48是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造工序的剖面图。

图49是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造工序的剖面图。

图50是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造工序的剖面图。

图51是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造工序的剖面图。

图52是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造工序的剖面图。

图53是示出本发明所涉及的实施方式5的tft基板的制造工序的剖面图。

图54是示出本发明所涉及的实施方式6的tft基板的像素的剖面结构的图。

图55是示出矩阵状地排列有像素的tft基板的一部分的俯视图。

图56是示出本发明所涉及的实施方式7的tft基板的整体结构的俯视图。

图57是示出构成驱动电压产生电路的tft的结构的剖面图。

具体实施方式

将以下要说明的实施方式1~7所涉及的tft基板说明为是将薄膜晶体管(thinfilmtransistor)用作开关器件的有源矩阵基板。此外,tft基板被用于液晶显示装置(lcd)等平面型显示装置(平板显示器)。

<实施方式1>

使用图1~图20,说明本发明所涉及的实施方式1的tft基板100的结构以及制造方法。

<tft基板的像素的结构>

首先,参照图1以及图2,说明实施方式1的tft基板、更具体而言是ffs(fringefieldswitching,边缘场切换)方式的lcd用的tft基板的结构。此外,本发明涉及tft基板,但特别在像素的结构方面具有特征,所以以下以像素的结构为中心进行说明。

图1是示出实施方式1所涉及的tft基板100的像素部分的结构的俯视图,图2是示出图1中的x-x线处的剖面结构(源极布线部、tft部以及ffs透射像素部的剖面结构)的剖面图。此外,以下,说明为tft基板100被用于透射型的ffs方式的液晶显示装置。

如图1所示,在tft基板100,在x方向上延伸的多个栅极布线13(扫描信号线)和在y方向上延伸的多个源极布线12(显示信号线)被配设成正交地交叉,在两个布线的交点附近配设有tft20,tft20的栅电极2与栅极布线13连接,tft20的源电极16经由接触孔141(第二接触孔)而与源极布线12连接,tft20的漏电极17经由接触孔141(第二接触孔)而与像素电极15连接。

另外,在tft20中,从栅极布线13分支而向tft20的形成区域(tft部)延伸的部分构成俯视形状为矩形的栅电极2,在栅电极的上方,半导体层(未图示)形成为隔着栅极绝缘膜(未图示)而与栅电极重叠。另外,作为半导体层的沟道区域的区域的x方向的两侧分别为源极区域以及漏极区域,对源极区域以及漏极区域分别经由接触孔14(第一接触孔)连接源电极16以及漏电极17。

此外,被邻接的栅极布线13以及邻接的源极布线12包围的区域为像素,在该像素内的除了tft20的形成区域以外的区域形成有像素电极15(第一电极)。

另外,在像素电极15的上方,与像素电极15的大致整个面相向地设置有液晶控制用狭缝电极11(第二电极)。在液晶控制用狭缝电极11处,在其整个面范围内排列形成多个狭缝sl,其排列方向沿着x方向,但各狭缝sl被形成为其长边相对y方向倾斜预定角度。此外,对液晶控制用狭缝电极11施加公共电压。

在实施方式1~7中,将具有狭缝sl的第二电极作为液晶控制用狭缝电极11,将第一电极作为像素电极15,但这是因为构成为对第一电极施加显示电压,在对第一电极施加公共电压、对第二电极施加显示电压的结构中,将第二电极称为像素电极,将第一电极称为共用电极。

另外,在图1中,在横向(x方向)上延伸的栅极布线13的一个端部与栅极端子19电连接,在纵向(y方向)上延伸的源极布线12的一个端部与源极端子18电连接。

接下来,说明剖面结构。如图2所示,tft基板100形成于例如玻璃等透明性绝缘性基板1上,在透明性绝缘性基板1上,用第一金属膜形成栅电极2。此外,在透明性绝缘性基板1上还形成栅极布线13(未图示),栅电极2与栅极布线13连接。

另外,以覆盖栅电极2的方式,在透明性绝缘性基板1上整个面形成有栅极绝缘膜3。在该栅极绝缘膜3上的一部分区域,以与栅电极2重叠的方式形成有半导体层4。在此,半导体层4也可以有从栅电极2的上方鼓出的区域。

在该半导体层4,在tft20动作时,在作为沟道区域的区域上形成有沟道保护膜5。另外,在与沟道保护膜5相同的材料的氧化硅膜51(第一绝缘膜)上,用第一透明导电膜形成源极布线12和像素电极15。此外,以下,有时将形成源极布线12、像素电极15以及沟道保护膜5的区域分别称为第一区域、第二区域以及第三区域。

另外,形成有保护膜8(第二绝缘膜),以覆盖沟道保护膜5、源极布线12以及像素电极15。

在保护膜8上,用第二透明导电膜形成源电极16以及漏电极17,经由贯通保护膜8以及沟道保护膜5到达半导体层4的接触孔14而与半导体层4电连接。

另外,源电极16延伸至源极布线12的上方,经由贯通保护膜8到达源极布线12的接触孔141而与源极布线12电连接,漏电极17延伸至像素电极15的上方,经由贯通保护膜8到达像素电极15的接触孔141而与像素电极15电连接。

另外,在像素电极15上的保护膜8上,在与源电极16、漏电极17相同的层形成有第二透明导电膜的液晶控制用狭缝电极11。

被邻接的栅极布线13以及邻接的源极布线12包围的区域为像素,形成有像素电极15,所以tft基板100成为矩阵状地排列有像素的结构。

图3示出矩阵状地排列有像素的tft基板100的一部分。在图3中,用晶体管记号示意性地示出tft20。

接下来,图4示出具备tft基板100的液晶显示装置1000的结构。如图4所示,液晶显示装置1000采用将偏振片101、tft基板100、滤色片102以及偏振片101按该顺序配置在背光源104上的结构,两个偏振片101的偏振方向被配置成相互正交。

<制造方法>

以下,使用作为依次示出制造工序的剖面图的图5~图20,说明实施方式1的tft基板100的制造方法。此外,示出最终工序的剖面图与图2相当。

首先,在图5所示的工序中,准备玻璃等透明性绝缘性基板1。然后,在图6所示的工序中,在透明性绝缘性基板1上的整个面,例如用铝(al)系合金膜、更具体而言利用对al添加3mol%的ni而得到的合金膜(al-3mol%ni膜)形成第一金属膜21。

al-3mol%ni膜能够通过使用al-3mol%ni合金靶的溅射法成膜。在此,对厚度100nm的al-3mol%ni膜进行成膜来形成第一金属膜21。此外,能够使用ar气、kr气等作为溅射气体。

接下来,在图7所示的工序中,通过第一次光刻(照相制版)工序,对在第一金属膜21上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化来形成抗蚀剂图案rm1。关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第一金属膜21上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。

然后,在图8所示的工序中,将抗蚀剂图案rm1作为蚀刻掩模,通过使用包含磷酸(phosphoricacid)、醋酸(aceticacid)、硝酸(nitricacid)的pan系的溶液的湿蚀刻法对第一金属膜21进行图案化,从而在透明性绝缘性基板1上形成栅电极2。此外,以还与栅电极2同时形成栅极布线13的方式,设定抗蚀剂图案rm1的平面形状。

接下来,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm1之后,在图9所示的工序中,以覆盖栅电极2(以及栅极布线13)的方式,在透明性绝缘性基板1上的整个面形成氧化硅(sio)膜3。该氧化硅膜3在tft20的栅电极2上作为栅极绝缘膜3发挥功能。

例如,通过使用硅烷(sih4)气体和一氧化二氮(n2o)气体的等离子体cvd(chemicalvapordeposition,化学汽相沉积)法,按照例如50~500nm的厚度形成氧化硅膜3。

接下来,在图10所示的工序中,在氧化硅膜3上的整个面形成第一半导体层41。在本实施方式中,作为第一半导体层41,使用对氧化铟(in2o3)添加氧化镓(ga2o3)以及氧化锌(zno)而得到的ingazno系的氧化物半导体。

在此,通过使用例如in:ga:zn:o的原子组成比是1:1:1:4的ingazno靶[in2o3·(ga2o3)·(zno)2]的dc溅射法形成第一半导体层41。此时,作为溅射气体,能够使用公知的氩(ar)气、氪(kr)气等。使用这样的溅射法形成的ingazno膜通常氧的原子组成比少于化学计量组成,成为氧离子欠缺状态(在上述例子中o的组成比小于4)的氧化膜。因此,最好在ar气体中混合氧(o2)气来进行溅射。在此,使用对ar气体添加分压比10%的o2气体而得到的混合气体进行溅射,例如以40nm的厚度形成ingazno系的氧化物半导体层。此外,ingazno膜也可以是非晶质构造。

接下来,在图11所示的工序中,通过第二次光刻工序,对在第一半导体层41上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化来形成抗蚀剂图案rm2。关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第一半导体层41上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。

然后,在图12所示的工序中,将抗蚀剂图案rm2作为蚀刻掩模,通过使用包含硝酸的溶液的湿蚀刻对第一半导体层41进行图案化,从而以与栅电极2重叠的方式形成半导体层4。在此,半导体层4也可以有从栅电极2的上方鼓出的区域。之后,使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm2。

接下来,在图13所示的工序中,以覆盖半导体层4的方式,在氧化硅膜3上的整个面形成氧化硅膜51作为第一绝缘膜。该氧化硅膜51在tft20的栅电极2的上方作为沟道保护膜5发挥功能。

例如,通过使用硅烷(sih4)气体和一氧化二氮(n2o)气体的等离子体cvd法,按照例如约50~300nm的厚度形成氧化硅膜51。

接着,在氧化硅膜51上的整个面形成第一透明导电膜61。该第一透明导电膜61例如是通过使用包含氧化铟和氧化锡的ito靶的dc溅射法形成的非晶ito(a-ito)膜,形成为例如100nm的厚度。

接下来,在图14所示的工序中,通过第三次光刻工序,对在第一透明导电膜61上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化来形成用于形成源极布线12以及像素电极15的抗蚀剂图案rm3。关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第一透明导电膜61上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。

然后,在图15所示的工序中,将抗蚀剂图案rm3作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法对第一透明导电膜61进行蚀刻,从而形成源极布线12以及像素电极15。

接下来,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm3之后,在图16所示的工序中,以覆盖源极布线12以及像素电极15的方式,在氧化硅膜51上的整个面形成氧化硅膜81作为第二绝缘膜。该氧化硅膜81作为保护膜8发挥功能。

例如,通过使用硅烷(sih4)气体和一氧化二氮(n2o)气体的等离子体cvd法,按照例如50~500nm的厚度形成氧化硅膜81。

接下来,在图17所示的工序中,通过第四次光刻工序,对在氧化硅膜81上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成接触孔14以及141的抗蚀剂图案rm4。关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第一透明导电膜61上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。

然后,在图18所示的工序中,将抗蚀剂图案rm4作为蚀刻掩模,通过使用chf3、cf4、sf6等含氟的气体和氧(o2)气的干蚀刻法对氧化硅膜81进行蚀刻,形成到达源极布线12上以及像素电极15上的接触孔141。另外,在形成接触孔141之后也继续进行蚀刻,从而在半导体层4的上方,氧化硅膜51也被蚀刻,形成到达半导体层4上的接触孔14。通过该干蚀刻的工序,形成沟道保护膜5以及保护膜8。

接下来,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案之后,在图19所示的工序中,在包括保护膜8的氧化硅膜81上的整个面形成第二透明导电膜9来填埋接触孔14以及141。

该第二透明导电膜9例如是通过使用包含氧化铟和氧化锡的ito靶的dc溅射法形成的a-ito膜,形成为例如100nm的厚度。

接下来,在图20所示的工序中,通过第五次光刻工序,对在第二透明导电膜9上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成源电极16、漏电极17、液晶控制用狭缝电极11的抗蚀剂图案rm5。关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第二透明导电膜9上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。

然后,将抗蚀剂图案rm5作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法对第二透明导电膜9进行蚀刻,从而形成源电极16、漏电极17、液晶控制用狭缝电极11,得到图2所示的tft基板100。

此外,在完成的tft基板100的表面形成取向膜以及间隔物(spacer)。取向膜是用于使液晶排列的膜,由聚酰亚胺等构成。

在此,图4所示的滤色片102实际上设置于与tft基板100相向配置的相向基板。tft基板100和相向基板通过上述间隔物隔开一定的间隙地粘合,在该间隙中注入液晶而密封。即,在tft基板100与相向基板之间夹持液晶层。在这样粘合的tft基板100以及相向基板的外侧的面配置图4所示的两个偏振片101以及背光源104,从而能够得到ffs方式的液晶显示装置1000。

这样得到的液晶显示装置1000具有高分辨率、高帧频并且寿命长且可靠性高这样的特征。

<效果>

例如,专利文献1公开的晶体管在氧化物半导体的沟道上形成有si的沟道保护膜,在将该晶体管用作液晶显示装置的tft基板的tft的情况下,需要以下的七次光刻工序。

即,为了(1)栅电极的图案化、(2)像素电极的图案化、(3)氧化物半导体的图案化、(4)沟道保护膜的图案化、(5)源电极、漏电极的图案化、(6)沟道保护膜的接触孔形成以及(7)液晶控制用狭缝电极的图案化,需要七次光刻工序。

但是,在本发明所涉及的实施方式1的tft基板100的情况下,能够通过一次光刻工序同时形成源极布线12和像素电极15,另外,能够通过一次光刻工序同时形成沟道保护膜5和保护膜8。

另外,能够通过一次光刻工序对源电极16、漏电极17、液晶控制用狭缝电极11进行图案化,所以能够通过五次光刻工序得到tft基板100。因此,即使在氧化物半导体tft具有沟道保护膜的情况下,也能够抑制制造工序数的增加。

另外,通过用第二透明导电膜形成源电极16、漏电极17、液晶控制用狭缝电极11,能够提高开口率。

通过将氧化物半导体用于沟道层,能够制作迁移率高的tft。另外,氧化物半导体不易通过干蚀刻被蚀刻,所以易于形成沟道保护膜5和保护膜8。

另外,通过在氧化硅膜51(第一绝缘膜)上形成源极布线12和像素电极15,能够使源极布线12和像素电极15从栅极布线13离开距离。由此,能够降低成为源极布线12中的信号延迟以及像素的烧屏(burn-in)、显示不均的原因的寄生电容。该效果特别在源极布线12和栅极布线13交叉的部分有效。另外,该效果不限于ffs方式,对于tn、ips方式的lcd也有效。

<实施方式2>

使用图21~图27,说明本发明所涉及的实施方式2的tft基板200的结构以及制造方法。

<tft基板的剖面结构>

图21是与使用图2说明的实施方式1所涉及的tft基板100的像素部分的剖面结构对应的剖面图,对与tft基板100相同的结构附加相同的符号,省略重复的说明。

如图21所示,在tft基板200,用在第一透明导电膜61上层叠有第二金属膜71的层叠膜构成源极布线12a,这方面与tft基板100不同。

<制造方法>

以下,使用作为依次示出制造工序的剖面图的图22~图27,说明实施方式2的tft基板200的制造方法。此外,示出最终工序的剖面图与图21相当。

首先,在经由在实施方式1中使用图5~图13说明的工序,在氧化硅膜51上的整个面形成第一透明导电膜61之后,在图22所示的工序中,在第一透明导电膜61上的整个面,通过溅射法,用al-3mol%ni膜以100nm的厚度形成第二金属膜71。

接下来,在图23所示的工序中,通过第三次光刻工序对在第二金属膜71上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成源极布线12a以及像素电极15的抗蚀剂图案rm6。关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第二金属膜71上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。然后,通过例如半色调法对光致抗蚀剂进行曝光并显影,从而形成具有两个等级的厚度的抗蚀剂图案rm6。

半色调法是使用除了曝光光透射区域和曝光光遮光区域以外还具有曝光光的强度衰减到40~60%而透射的中间曝光区域的多层次的光掩模来对光致抗蚀剂进行曝光的光刻方法,如果是正型的光致抗蚀剂材料,则在曝光光的强度弱的中间曝光区域下的区域,光致抗蚀剂不完全感光,得到厚度比未曝光区域薄的抗蚀剂图案。

即,通过使用半色调法,能够形成如下抗蚀剂图案rm6,该抗蚀剂图案rm6在之后成为tft20的源极布线12a的区域上为最厚的第一厚度(约1.5μm),在之后成为像素电极15的区域为第一厚度的一半左右的第二厚度。

然后,在图24所示的工序中,将抗蚀剂图案rm6作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法,去除之后形成源极布线12a以及像素电极15的区域以外的区域的第二金属膜71(al-3mol%ni膜)以及第一透明导电膜61(a-ito膜),从而对源极布线12a以及像素电极15进行图案化。

接下来,在图25所示的工序中,通过利用氧等离子体进行灰化来在整体上减少抗蚀剂图案rm6的厚度,从而完全地去除膜厚薄的部分而使像素电极15上的第二金属膜71露出,在源极布线12a上使抗蚀剂图案rm6残留。

接下来通过进行退火处理,将作为a-ito膜的像素电极15以及源极布线12a改质为对pan系的溶液有抗性的多晶ito(poly-ito)膜。

然后,在图26所示的工序中,在源极布线12a上以抗蚀剂图案残留的状态进行湿蚀刻,从而在源极布线12a上残留第二金属膜71,去除像素电极15之上的第二金属膜71。此外,该情况下的湿蚀刻使用pan系的溶液来进行,但作为poly-ito膜的像素电极15不被去除而残留。

在图27所示的工序中,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm6之后,经由在实施方式1中使用图16~图20说明的工序,从而得到图21所示的tft基板200。

<效果>

关于以上说明的实施方式2的tft基板200,源极布线12a用在第一透明导电膜61上层叠有第二金属膜71的层叠膜构成,所以能够减少布线电阻。

另外,在像素电极15以及源极布线12a的图案化时,通过使用多层次的光掩模对光致抗蚀剂进行曝光来形成具有两个等级的厚度的抗蚀剂图案rm6,通过使用其进行图案化,能够使第二金属膜71残留于源极布线12a。

另外,通过利用退火处理将作为a-ito膜的像素电极15以及源极布线12a改质为对pan系的溶液有抗性的poly-ito膜,从而防止在去除第二金属膜71时,像素电极15被去除。

另外,根据使用图22~图27说明的制造方法,能够通过五次光刻工序得到tft基板200。

<实施方式3>

使用图28~图33,说明本发明所涉及的实施方式3的tft基板300的结构以及制造方法。

<tft基板的剖面结构>

图28是与使用图2说明的实施方式1所涉及的tft基板100的像素部分的剖面结构对应的剖面图,对与tft基板100相同的结构附加相同的符号,省略重复的说明。

如图28所示,在tft基板300,用在第一透明导电膜61上层叠有第二金属膜71的层叠膜构成源极布线12a,另外,在沟道保护膜5上也形成第一透明导电膜61和第二金属膜71的层叠膜ll,形成保护膜8以覆盖该层叠膜ll,这方面与tft基板100不同。

在tft基板300,通过使保护膜8覆盖沟道保护膜5上的第一透明导电膜61和第二金属膜71,防止源电极16和漏电极17导通。

在此,最好使源电极16以及漏电极17不重叠于第一透明导电膜61以及第二金属膜71的上方。即,在沟道保护膜5上形成第二金属膜71时,在源电极16和漏电极17与第一透明导电膜61和第二金属膜71之间产生成为像素的烧屏、显示不均的原因的寄生电容,但通过使源电极16以及漏电极17不重叠于第一透明导电膜61以及第二金属膜71的上方,能够在抑制产生寄生电容的同时,利用在半导体层4上形成的第二金属膜71抑制入射到半导体层4的光。

<制造方法>

以下,使用作为依次示出制造工序的剖面图的图29~图33,说明实施方式3的tft基板300的制造方法。此外,示出最终工序的剖面图与图28相当。

首先,在经由在实施方式1中使用图5~图13说明的工序之后,在氧化硅膜51上的整个面形成第一透明导电膜61之后,经由在实施方式2中使用图22说明的工序,在第一透明导电膜61上的整个面,用al-3mol%ni膜以100nm的厚度形成第二金属膜71。

接下来,在图29所示的工序中,通过第三次光刻工序对在第二金属膜71上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成源极布线12a、像素电极15以及半导体层4的上方的层叠膜ll的抗蚀剂图案rm7。关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第二金属膜71上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。然后,通过例如半色调法对光致抗蚀剂进行曝光并显影,从而形成具有两个等级的厚度的抗蚀剂图案rm7。

通过使用半色调法,能够形成如下抗蚀剂图案rm7,该抗蚀剂图案rm7在之后成为tft20的源极布线12a的区域上以及之后成为层叠膜ll的区域上为最厚的第一厚度(约1.5μm),在之后成为像素电极15的区域为第一厚度的一半程度的第二厚度。

然后,在图30所示的工序中,将抗蚀剂图案rm7作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法,去除之后形成源极布线12a、层叠膜ll以及像素电极15的区域以外的区域的第二金属膜71(al-3mol%ni膜)以及第一透明导电膜61(a-ito膜),从而对源极布线12a、层叠膜ll以及像素电极15进行图案化。

接下来,在图31所示的工序中,通过利用氧等离子体进行灰化来在整体上减少抗蚀剂图案rm7的厚度,从而完全地去除膜厚薄的部分而使像素电极15上的第二金属膜71露出,在源极布线12a上以及层叠膜ll上使抗蚀剂图案rm7残留。

接下来通过进行退火处理,将作为a-ito膜的像素电极15、层叠膜ll的第一透明导电膜61以及源极布线12改质为对pan系的溶液有抗性的多晶ito(poly-ito)膜。

然后,在图32所示的工序中,通过在源极布线12a上以及层叠膜ll上以残留抗蚀剂图案的状态进行湿蚀刻,在源极布线12上残留第二金属膜71,使半导体层4的上方的层叠膜ll残留,去除像素电极15上的第二金属膜71。

此外,该情况下的湿蚀刻使用pan系的溶液来进行,但作为poly-ito膜的像素电极15不被去除而残留。

在图33所示的工序中,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm7之后,经由在实施方式1中使用图16~图20说明的工序,从而得到图28所示的tft基板300。

<效果>

tft20被暴露于经比tft基板300更上层的滤色片102(图4)等反射的背光源104(图4)的光。如果通过该光照射,tft20的阈值电压偏移而超过栅极的驱动电压,则无法进行正常的tft动作。

但是,通过在半导体层4的沟道区域的上方设置具有第二金属膜71的层叠膜ll,能够抑制从tft基板300的上层反射并经由沟道保护膜5入射到半导体层4的光,能够得到寿命长且可靠性高的tft20。

在此,图34示出针对膜厚200nm的a-si和膜厚100nm的金属膜的波长的光的透射率特性。

在图34中,示出针对al、钼(mo)、铬(cr)的金属膜各自的透射率特性和针对a-si膜的透射率特性,示出任意的金属膜对波长500nm至波长800nm的范围的光都完全遮挡。此外,al、mo、cr的金属膜的透射率都大致为0,所以这些特性线与横轴重叠而在图34上无法辨别。

另一方面,关于a-si膜,示出在上述波长区域中最低也有几%的透射率,最大有约90%的透射率,判明如果是金属膜,则能够完全地遮挡光。

另外,通过使源电极16以及漏电极17不重叠于第一透明导电膜61以及第二金属膜71的上方,能够抑制寄生电容的产生来抑制像素的烧屏、显示不均。

另外,根据使用图29~图33说明的制造方法,能够通过五次光刻工序得到tft基板300。

<变形例>

在以上说明的实施方式3中,示出用氧化硅膜形成保护膜8的结构,但通过用包括有机平坦化膜的多层膜形成保护膜8,能够容易地使保护膜8变厚。由此,能够延长保护膜8上的源电极16以及漏电极17至层叠膜ll的第二金属膜71的距离,能够进一步降低寄生电容。

图35表示通过代替氧化硅膜81而使用包括有机平坦化膜的多层膜82来使保护膜8变厚的结构。

如图35所示,通过在氧化硅膜51上形成厚度1.0~3.0μm的包括有机平坦化膜的多层膜82,能够使在制造过程中形成的布线等所致的凹凸充分地平坦化,能够容易地使保护膜8变厚。

此外,作为有机平坦化膜,可以通过用旋涂法涂覆例如具有感光性的丙烯酸系的有机树脂材料而得到。此外,不限于丙烯酸系的有机树脂材料,也可以使用烯烃系材料、酚醛系材料、聚酰亚胺系材料、硅氧烷系材料。

另外,代替氧化硅膜81而使用包括有机平坦化膜的多层膜82作为保护膜8的结构也可以应用于实施方式1以及2中所说明的结构。通过使用多层膜82,能够容易地使膜变厚。

<实施方式4>

使用图36~图44,说明本发明所涉及的实施方式4的tft基板400的结构以及制造方法。本实施方式4是将在实施方式3中所说明的tft基板300的结构部分变更而成的结构,对与tft基板300相同的结构附加相同的符号,省略重复的说明。

<tft基板的结构>

图36是实施方式4的tft基板400的像素部分的部分俯视图,图37是示出图36中的a-a线处的剖面结构的剖面图。如图37所示,a-a线是将栅极布线13以及从栅极布线13分支的栅电极2与y方向平行地切断的切断线,在图37中,栅极布线13和栅电极2被示出为一个层。

在栅电极2上设置有半导体层4,栅极绝缘膜3夹在栅电极2和半导体层4之间,在半导体层4上形成有沟道保护膜5。此外,沟道保护膜5是在tft20动作时成为沟道区域的区域上设置的氧化硅膜51的别称,在该区域上以外称为氧化硅膜51(第一绝缘膜)。

如图37所示,在tft基板400中,设置在沟道保护膜5上的第一透明导电膜61和第二金属膜71的层叠膜ll被设置成从沟道保护膜5上还延伸到氧化硅膜51上。即,层叠膜ll被设置成从栅电极2的上方延伸到栅极布线13的上方。

层叠膜ll被保护膜8覆盖,层叠膜ll构成为通过顶栅导电膜91而与栅极布线13电连接,顶栅导电膜91被设置为填埋以贯通层叠膜ll上的保护膜8的方式设置的接触孔143(第三接触孔)和以贯通栅极布线13上的保护膜8、氧化硅膜51及栅极绝缘膜3的方式设置的接触孔144(第四接触孔)。

<制造方法>

以下,使用作为依次示出制造工序的剖面图的图38~图44来说明实施方式4的tft基板400的制造方法。此外,示出最终工序的剖面图与图37相当。

首先,在经由在实施方式1中使用图5~图12说明的工序之后,在图38所示的工序中,在氧化硅膜3上,作为第一绝缘膜形成氧化硅膜51来覆盖半导体层4。该氧化硅膜51在tft20的栅电极2的上方作为沟道保护膜5发挥功能。该工序与在实施方式1中使用图13说明的工序相当,省略重复的说明。

接着,在图39所示的工序中,在氧化硅膜51上的整个面形成第一透明导电膜61。该工序与在实施方式1中使用图13说明的工序相当,省略重复的说明。

接下来,在图40所示的工序中,在第一透明导电膜61上的整个面,通过溅射法,用al-3mol%ni膜以100nm的厚度形成第二金属膜71之后,通过第三次光刻工序对在第二金属膜71上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成源极布线12a、像素电极15以及半导体层4的上方的层叠膜ll的抗蚀剂图案rm7。该工序与在实施方式3中使用图29说明的工序相当,省略重复的说明。

此外,抗蚀剂图案rm7是通过半色调法对光致抗蚀剂进行曝光而得到的,在从栅极布线13的上方到栅电极2的上方的区域,抗蚀剂图案rm7的厚度为第一厚度(约1.5μm)。

然后,在图41所示的工序中,将抗蚀剂图案rm7作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法,去除之后形成源极布线12a、层叠膜ll以及像素电极15的区域以外的区域的第二金属膜71(al-3mol%ni膜)以及第一透明导电膜61(a-ito膜),从而对层叠膜ll进行图案化。此时,源极布线12a以及像素电极15也被图案化。该工序与在实施方式3中使用图30说明的工序相当。

此外,之后,有通过利用氧等离子体进行灰化而在整体上减少抗蚀剂图案rm7的厚度的工序(使用图31说明的工序)以及退火处理的工序,但省略说明。

接下来,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm7之后,在图42所示的工序中,以覆盖层叠膜ll的方式,在氧化硅膜51上的整个面形成氧化硅膜81作为第二绝缘膜。该氧化硅膜81作为保护膜8发挥功能。该工序与在实施方式1中使用图16说明的工序相当,省略重复的说明。

接下来,在图42所示的工序中,通过第四次光刻工序对在氧化硅膜81上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成接触孔143以及144的抗蚀剂图案rm4。该工序与在实施方式1中使用图17说明的工序相当,省略重复的说明。

然后,在图43所示的工序中,将抗蚀剂图案rm4作为蚀刻掩模,通过使用chf3、cf4、sf6等含氟的气体和氧(o2)气的干蚀刻法对氧化硅膜81进行蚀刻,形成到达第二金属膜71上的接触孔143。另外,通过在形成接触孔143之后也继续蚀刻,从而在栅极布线13的上方,氧化硅膜51以及栅极绝缘膜3也被蚀刻,形成到达栅极布线13上的接触孔144。该工序与在实施方式1中使用图18说明的工序相当,省略重复的说明。

接下来,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm4之后,在图44所示的工序中,在包括保护膜8的氧化硅膜81上的整个面形成第二透明导电膜9来填埋接触孔143以及144。该工序与在实施方式1中使用图19说明的工序相当,省略重复的说明。

接下来,通过第五次光刻工序对在第二透明导电膜9上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成图44所示的抗蚀剂图案rm5。该工序与在实施方式1中使用图20说明的工序相当,省略重复的说明。

然后,将抗蚀剂图案rm5作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法对第二透明导电膜9进行蚀刻,从而形成填埋接触孔143以及接触孔144的顶栅导电膜91,对层叠膜ll和栅极布线13进行电连接,从而得到图36以及图37所示的tft基板400。

<效果>

如在实施方式3中说明的,通过在半导体层4的沟道区域的上方设置具有第二金属膜71的层叠膜ll,能够抑制从tft基板400的上层反射并经由沟道保护膜5入射到半导体层4的光,能够得到寿命长且可靠性高的tft20,并且在实施方式4中,通过将层叠膜ll与栅极布线13(栅电极2)电连接,对层叠膜ll也施加与对栅电极2施加的电压(栅极电压)相同的电压。

在此,在“k.chang,et.al.:sid’15digest,p.1023(2015)”中报告了通过从作为沟道区域的半导体层之上也施加栅极电压从而tft的可靠性提高,可以期待如本实施方式4所述从半导体层4之上也施加与栅极电压相同的电压从而tft20的可靠性提高。

<实施方式5>

使用图45~图53,说明本发明所涉及的实施方式5的tft基板500的结构以及制造方法。本实施方式5是将在实施方式3中所说明的tft基板300的结构部分变更而成的结构,对与tft基板300相同的结构附加相同的符号,省略重复的说明。

<tft基板的结构>

图45是实施方式5的tft基板500的像素部分的俯视图,图46是示出图45中的b-b线处的剖面结构的剖面图。在tft基板500,如在实施方式4中使用图37说明的,第一透明导电膜61和第二金属膜71的层叠膜ll被设置成从沟道保护膜5上还延伸到氧化硅膜51上。即,层叠膜ll被设置成从栅电极2的上方延伸到栅极布线13的上方,如图45以及图46所示,层叠膜ll在栅极布线13的上方为沿着栅极布线13延伸的层叠布线llw。层叠布线llw用与源极布线12a相同的材质形成于同一层,所以在与源极布线12a的交叉部近前侧被切断。另外,以跨越与源极布线12a的交叉部的方式,在源极布线12a以及层叠布线llw的上方,用与第二透明导电膜9相同的材质设置有长条状(长方形)的跨接线(jumperline)92。跨接线92构成为经由贯通保护膜8的接触孔145而与层叠布线llw的第二金属膜71电连接。

层叠布线llw沿着栅极布线13在横向(x方向)上延伸,在俯视时与栅极端子19分离的位置处,对与栅极端子19平行地设置的层叠布线端子191电连接层叠布线llw的一个端部、即用跨接线92相互连接而实质上成为一根布线的层叠布线llw的一个端部。能够使该层叠布线端子191接地或者对该层叠布线端子191施加任意的电压。

<制造方法>

以下,使用作为依次表示制造工序的剖面图的图47~图53来说明实施方式5的tft基板500的制造方法。此外,示出最终工序的剖面图与图46相当。

首先,在经由在实施方式1中使用图5~图12说明的工序之后,在图47所示的工序中,在氧化硅膜3上形成氧化硅膜51作为第一绝缘膜。该氧化硅膜51在tft20的栅电极2的上方作为沟道保护膜5发挥功能。该工序与在实施方式1中使用图13说明的工序相当,省略重复的说明。

接着,在图48所示的工序中,在氧化硅膜51上的整个面形成第一透明导电膜61。该工序与在实施方式1中使用图13说明的工序相当,省略重复的说明。

接下来,在图49所示的工序中,在第一透明导电膜61上的整个面,通过溅射法,用al-3mol%ni膜以100nm的厚度形成第二金属膜71之后,通过第三次光刻工序对在第二金属膜71上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成源极布线12a以及栅极布线13的上方的层叠布线llw的抗蚀剂图案rm7。该工序与在实施方式3中使用图29说明的工序相当,省略重复的说明。

此外,抗蚀剂图案rm7是通过半色调法对光致抗蚀剂进行曝光而得到的,在从栅极布线13的上方到栅电极2的上方的区域,抗蚀剂图案rm7的厚度为第一厚度(约1.5μm)。

然后,将抗蚀剂图案rm7作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法,去除之后形成源极布线12a、层叠膜ll以及像素电极15的区域以外的区域的第二金属膜71(al-3mol%ni膜)以及第一透明导电膜61(a-ito膜),从而对层叠膜ll进行图案化。此时,源极布线12a以及像素电极15也被图案化。该工序与在实施方式3中使用图30说明的工序相当。

此外,之后,有通过利用氧等离子体进行灰化而在整体上减少抗蚀剂图案rm7的厚度的工序(使用图31说明的工序),使用该抗蚀剂图案rm7进一步对第二金属膜71进行蚀刻,所以源极布线12a以及层叠布线llw的第二金属膜71的端缘的位置比第一透明导电膜61的端缘的位置稍微后退。另外,还有退火处理的工序,但省略说明。

接下来,通过使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm7,得到图50所示的结构。

接下来,在图51所示的工序中,以覆盖源极布线12a以及层叠布线llw的方式形成氧化硅膜81作为第二绝缘膜。该氧化硅膜81作为保护膜8发挥功能。该工序与在实施方式1中使用图16说明的工序相当,省略重复的说明。

接下来,在图51所示的工序中,通过第四次光刻工序对在氧化硅膜81上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成用于形成接触孔145的抗蚀剂图案rm4。该工序与在实施方式1中使用图17说明的工序相当,省略重复的说明。

然后,在图52所示的工序中,将抗蚀剂图案rm4作为蚀刻掩模,通过使用chf3、cf4、sf6等含氟的气体和氧(o2)气的干蚀刻法对氧化硅膜81进行蚀刻,形成到达第二金属膜71上的接触孔145。

接下来,在使用胺系的抗蚀剂剥离液来剥离去除抗蚀剂图案rm4之后,在图53所示的工序中,在包括保护膜8的氧化硅膜81上的整个面形成第二透明导电膜9来填埋接触孔145。该工序与在实施方式1中使用图19说明的工序相当,省略重复的说明。

接下来,通过第五次光刻工序对在第二透明导电膜9上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化,形成图53所示的抗蚀剂图案rm5。该工序与在实施方式1中使用图20说明的工序相当,省略重复的说明。

然后,将抗蚀剂图案rm5作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法对第二透明导电膜9进行蚀刻,从而在源极布线12a以及层叠布线llw的上方对跨接线92进行图案化,从而得到图45以及图46所示的tft基板500。

跨接线92被填埋到接触孔145,与第二金属膜71连接。另外,抗蚀剂图案rm5在俯视时与栅极端子19(图45)分开的位置处,具有形成与栅极端子19平行的层叠布线端子191的图案,层叠布线llw的一个端部与层叠布线端子191成为一体。

<效果>

如在实施方式3中说明的,通过在半导体层4的沟道区域的上方设置具有第二金属膜71的层叠膜ll,能够抑制从tft基板500的上层反射并经由沟道保护膜5入射到半导体层4的光,能够得到寿命长且可靠性高的tft20,并且在实施方式5中,能够从层叠布线端子191任意地对层叠膜ll施加电位。

在此,在“k.chang,et.al.:sid’15digest,p.1023(2015)”中报告了通过将作为沟道区域的半导体层之上的导电膜连接到接地电位从而tft的可靠性提高,在本实施方式5中,能够从层叠布线端子191任意地对半导体层4上的层叠膜ll施加电位,所以可以期待通过将层叠膜ll的电位设为接地电位从而tft20的可靠性提高。

<实施方式6>

使用图54以及图55,说明本发明所涉及的实施方式6的tft基板600的结构以及制造方法。

<tft基板的剖面结构>

图54是与使用图2说明的实施方式1所涉及的tft基板100的像素部分的剖面结构对应的剖面图,对与tft基板100相同的结构附加相同的符号,省略重复的说明。

如图54所示,在tft基板600,用在第二透明导电膜9上层叠有第三金属膜10的层叠膜构成源电极16以及漏电极17。另外,在作为示出tft基板600的一部分的俯视图的图55中用虚线包围地示出的区域内的源极布线12以及源极端子18的上方也隔着保护膜8形成有第二透明导电膜9和第三金属膜10的层叠膜。此外,源电极16经由接触孔141而与源极布线12连接,源极端子18上的层叠膜经由以贯通源极端子18上的保护膜8的方式设置的接触孔142而与源极端子18连接。

<制造方法>

接下来,说明tft基板600的制造方法。在经由在实施方式1中使用图5~图19说明的工序之后,在第二透明导电膜9(a-ito膜)上层叠第三金属膜10。此外,第三金属膜10与栅电极2同样地,用对al添加3mol%的ni而得到的厚度100nm的al-3mol%ni膜构成。

接下来,通过第五次光刻工序对在第三金属膜10上涂覆形成的光致抗蚀剂进行图案化。在该情况下,关于光致抗蚀剂,使用涂覆法在第三金属膜10上涂覆例如用酚醛系的正型的感光性树脂构成的光致抗蚀剂材料,厚度约为1.5μm。然后,通过例如半色调法对光致抗蚀剂进行曝光并显影,从而形成具有两个等级的厚度的抗蚀剂图案。

通过使用半色调法,能够形成如下抗蚀剂图案,该抗蚀剂图案在源极布线12以及源极端子18的上方和之后成为源电极16以及漏电极17的区域上为最厚的第一厚度(约1.5μm),在之后成为液晶控制用狭缝电极11的区域为第一厚度的一半左右的第二厚度。

接下来,将该抗蚀剂图案作为蚀刻掩模,通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法,去除源极布线12以及源极端子18的上方和之后成为源电极16、漏电极17以及液晶控制用狭缝电极11的区域以外的区域的第三金属膜10(al-3mol%ni膜)以及第二透明导电膜9(a-ito膜)。

接下来,通过利用氧等离子体进行灰化而在整体上减少抗蚀剂图案的厚度,从而将膜厚薄的部分完全去除而使液晶控制用狭缝电极11上的第三金属膜10露出,在源极布线12以及源极端子18的上方和之后成为源电极16以及漏电极17的区域上使抗蚀剂图案残留。

接下来,通过进行退火处理,将作为a-ito膜的源电极16、漏电极17以及液晶控制用狭缝电极11和源极布线12以及源极端子18的上方的第二透明导电膜9改质为对pan系的溶液有抗性的多晶ito(poly-ito)膜。

接下来,再次通过使用pan系的溶液的湿蚀刻法进行蚀刻,从而对液晶控制用狭缝电极11上的第三金属膜10(al-3mol%ni膜)进行蚀刻,但作为poly-ito膜的液晶控制用狭缝电极11不被去除而残留。另外,残留有抗蚀剂图案的源电极16、漏电极17以及液晶控制用狭缝电极11和源极布线12以及源极端子18的上方的层叠膜不被去除而残留。

<效果>

tft20被暴露于经比tft基板600更上层的滤色片102(图4)等反射的背光源104(图4)的光。如果通过该光照射,tft20的阈值电压偏移而超过栅极的驱动电压,则无法进行正常的tft动作。

但是,源电极16以及漏电极17包括在第二透明导电膜9上层叠有第三金属膜10的层叠膜,所以能够遮挡从tft基板600的上层反射的光,所以能够抑制向半导体层4的光入射,得到寿命长且可靠性高的tft20。

通过将在第二透明导电膜9上层叠有第三金属膜10的层叠膜也形成在源极布线12的上方并与源极布线12电连接,能够降低源极布线12的电气电阻。

<实施方式7>

图56示出示意地说明tft基板的整体结构的俯视图。如图56所示,tft基板被大致分成矩阵状地排列有包括tft20的像素的显示区域24和以包围显示区域24的方式设置的边框区域23。

在显示区域24中,多个栅极布线(扫描信号线)13和多个源极布线(显示信号线)12被配置为相互正交,对栅极布线13提供驱动电压的扫描信号驱动电路25(第一驱动电路)以及对源极布线12提供驱动电压的显示信号驱动电路26(第二驱动电路)被配置于边框区域23。

在通过扫描信号驱动电路25使电流流过一根栅极布线13,并通过显示信号驱动电路26使电流流过一根源极布线12时,存在于这些布线的交点的像素的tft20变成导通状态,在与该tft20连接的像素电极积蓄电荷。

在使用将氧化物半导体用于沟道层的tft20的情况下,氧化物半导体的迁移率高且能够小型化,所以通过用与该tft20相同的结构的tft(驱动用tft)制作扫描信号驱动电路25以及显示信号驱动电路26,能够使扫描信号驱动电路25以及显示信号驱动电路26小型化而收纳于tft基板的边框区域。

扫描信号驱动电路25如图56所示,具备具有tftt1、t2以及t3的多个驱动电压产生电路sc。这在显示信号驱动电路26中也是同样的。

即,驱动电压产生电路sc具备:tftt1,漏极被提供时钟信号clk;tftt2,源极被提供电源电位vss,漏极与tftt1的源极连接;以及tftt3,漏极被提供电源电位vdd,源极与tftt1的栅极连接。此外,做成如下结构:tftt3的源极经由电容器c1而与tftt1和t2的连接节点连接,tftt1和t2的连接节点为输出节点n1,对栅极布线13以及源极布线12提供驱动电压。

通过利用对tftt3的栅极提供的信号使tftt3导通,从而tftt1变成导通状态,时钟信号clk从输出节点n1输出,通过利用对tftt2的栅极提供的信号使tftt2导通,从而输出节点n1的电位下降至电源电位vss。

在具有这样的结构的驱动电压产生电路sc中,tftt1~t3例如如图57所示,能够采用与使用图28说明的实施方式3的tft基板300的tft20相同的剖面结构。

即,能够采用如下结构:在沟道保护膜5上形成第一透明导电膜61和第二金属膜71的层叠膜ll,形成保护膜8以覆盖该层叠膜ll。

通过采用这样的结构,能够抑制从tft基板的上层反射并经由沟道保护膜5入射到半导体层4的光,能够得到寿命长且可靠性高的tft。

在该情况下,也可以构成为在显示区域24的tft20的沟道保护膜5上不设置第一透明导电膜61和第二金属膜71的层叠膜ll,而如使用图2说明的那样仅设置保护膜8。由此,能够抑制在半导体层4上产生寄生电容。

此外,tftt1~t3的制造方法与在实施方式3中所说明的tft基板300的tft20相同。

虽然详细说明了本发明,但上述说明在所有方面都仅为例示,本发明不限于此。应理解,可以不脱离本发明的范围地设想未例示的无数的变形例。

此外,本发明能够在其发明的范围内自由地组合各实施方式、或者对各实施方式适当地变形、省略。

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