薄膜晶体管基板及其制造方法与流程

文档序号:19159783发布日期:2019-11-16 01:13阅读:167来源:国知局
薄膜晶体管基板及其制造方法与流程

本发明涉及构成液晶显示装置的薄膜晶体管基板及其制造方法。



背景技术:

将薄膜晶体管(thinfilmtransistor;以下有时简记为“tft”)用作开关元件的薄膜晶体管有源矩阵基板(以下,简记为“tft有源矩阵基板”或者仅简记为“tft基板”)例如用于作为利用了液晶的显示装置的液晶显示装置或作为利用了led(lightemittingdiode,发光二极管)的显示装置的发光显示装置等光电装置。具有tft的半导体装置具有低功耗且薄型这样的特征,向平板显示器的应用盛行。

作为液晶显示装置(liquidcrystaldisplay;以下有时简记为“lcd”)用的光电元件,存在简单矩阵型lcd和将tft用作开关元件的tft-lcd。其中,tft-lcd在显示质量这点上比简单矩阵型lcd优良,广泛用于移动电脑、笔记本电脑或者电视机等显示器产品。

一般而言,tft-lcd具有在具备以阵列状配设的多个tft的tft有源矩阵基板与具备彩色滤波器等的对置基板之间夹持有液晶层的构造的液晶显示面板。偏光板分别设置于液晶显示面板的正面侧和背面侧,进而,在其中的一方侧设置背光灯。能够利用该构造来得到良好的彩色显示。

作为液晶显示装置中的液晶的驱动方式,有tn(twistednematic,扭曲向列)模式、va(verticalalignment,垂直对齐)模式等纵电场方式、和ips(注册商标)模式(inplaneswitching模式(共面转换模式))、ffs(fringefieldswitching,边缘场开关)模式等横电场方式。

一般而言,横电场方式的液晶显示装置相比于纵电场方式的液晶显示装置在宽视角化上是有利的,在个人电脑及车载用显示设备等显示器产品中正成为主流。

在tn模式所代表的纵电场方式的液晶显示面板中,被施加与图像信号相应的电压的像素电极配设于tft有源矩阵基板,被固定为作为恒定电位的共同电位的共同电极配设于对置基板。因而,液晶层的液晶由与液晶显示面板的表面大致垂直的电场驱动。

另一方面,在横电场方式的液晶显示面板中,像素电极和共同电极这两方配设于tft有源矩阵基板,液晶层的液晶由相对于液晶显示面板的表面大致水平的电场驱动。特别是在ffs模式的tft有源矩阵基板中,被配设成像素电极与共同电极隔着绝缘膜而上下对置。关于像素电极和共同电极,使哪一方形成于下方都可以,但配设于下侧的一方形成为平板状,配设于上侧(靠近液晶层的一侧)的一方形成为具有狭缝的格子状或者梳齿状。

以往,对于液晶显示装置用的tft有源矩阵基板的开关元件,作为用于形成作为tft的活性层的半导体沟道层的半导体膜而使用非晶硅(a-si)。

近年来,作为半导体沟道层而使用氧化物半导体的tft的开发盛行。氧化物半导体具有比以往的非晶硅高的移动度,能够实现高性能的tft。因此,对于面板的高精细化及低功耗化是有利的,向智能手机、移动电脑等便携设备、个人电脑等的实用化正在推进。作为氧化物半导体,主要使用氧化锌(zno)系材料及对氧化锌添加氧化镓(ga2o3)以及氧化铟(in2o3)而成的非晶质的ingazno系材料。

一般而言与如作为透明导电体的非晶质ito及非晶质inzno那样的氧化物导电体同样地,这些氧化物半导体材料具有能够用如草酸或羧酸那样的弱酸系溶液进行蚀刻、易于进行图案加工这样的优点。此外,作为非晶质ito例如有“氧化铟(in2o3)+氧化锡(sno2)”,作为非晶质inzno例如有“氧化铟(in2o3)+氧化锌(zno)”。

然而,这样的氧化物半导体材料对于用于tft的源极电极或漏极电极所使用的一般的金属膜的蚀刻加工的酸系溶液也受到蚀刻损伤,有时使特性劣化。另外,根据氧化物半导体材料的种类,有时会溶解于这些酸系溶液。此外,作为一般的金属膜,例如,考虑cr、ti、mo、ta、al、cu以及它们的合金。

因而,例如如专利文献1所示,当在包括氧化物半导体的半导体沟道层之上直接配设源极电极及漏极电极而形成tft的情况下,有时因用于源极电极以及漏极电极的加工的酸系溶液而半导体沟道层受到损伤,使tft特性劣化。

进而,在使作为源极电极以及漏极电极的金属膜成膜于作为半导体沟道层的氧化物半导体膜上时,有时由于其界面处的氧化还原反应而半导体沟道层受到损伤,使tft的特性劣化。

为了解决该问题,例如如专利文献2所示,考虑应用在半导体沟道层的上层形成有保护绝缘层的tft构造。在该tft构造中,能够通过用于将金属膜加工成源极电极以及漏极电极的蚀刻来防止构成半导体沟道层的氧化物半导体膜受到损伤或者消失。该构造的tft一般而言被称为蚀刻阻挡部(etchingstopper)或者刻蚀阻挡部(es)型tft。

另外,在对这些液晶面板使用将氧化物作为半导体材料的tft的情况下,从led背光灯向半导体层的光入射所致的可靠性的下降成为问题。例如,如专利文献3所示,考虑通过使包括绝缘性膜的遮光层形成于tft上而应对光泄漏的构造。进而,如专利文献4所示,公开了使遮光层形成于薄膜晶体管的半导体层正下方,防止led光的侵入的构造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007-281409号公报

专利文献2:日本特开昭62-235784号公报

专利文献3:日本特开2003-107525号公报

专利文献4:日本特开2010-039394号公报



技术实现要素:

发明要解决的技术问题

在具备es型tft的tft有源矩阵基板的制造中,为了使包括氧化硅或氮化硅的保护绝缘膜成膜于构成半导体沟道层的氧化物半导体膜之上而形成es层,需要在其制造中至少追加1次照相制版工序。因而,存在使生产能力下降、招致制造成本增加这样的问题。

进而,在一般的es型tft中,存在无法抑制由于led背光灯光到达作为半导体沟道层发挥功能的氧化物半导体膜而导致的可靠性下降这样的问题。其理由如下。

ingazno系的氧化物半导体膜的能量带隙为3.0ev左右,还在能带内存在各种能级。这些能级由波长450nm附近的光激发,生成作为载流子的电子-空穴对,当生成该载流子时,引起薄膜晶体管的特性偏差及特性变动。在液晶显示装置中,经常使用白色led,其频谱在波长450nm附近具有强的波峰。

本发明是为了解决上述问题而完成的,其目的在于得到抑制led等的入射光入射到构成半导体沟道层的氧化物半导体膜的光强度、光量的构造的薄膜晶体管基板、以及通过比较简单的制造方法来实现上述薄膜晶体管基板的薄膜晶体管基板的制造方法。

用于解决技术问题的手段

本发明提供一种薄膜晶体管基板,多个像素结构区域被配置成矩阵状,所述薄膜晶体管基板的特征在于,所述多个像素结构区域分别包括tft部和像素部,所述多个像素结构区域分别具备:栅极电极,选择性地设置于所述基板上;栅极绝缘膜,设置于所述栅极电极上;半导体沟道层,设置于所述栅极绝缘膜上;共同电极,选择性地设置于所述基板上;保护绝缘膜,覆盖包括所述栅极电极、所述栅极绝缘膜、所述半导体沟道层以及所述共同电极的所述基板上;相互独立地设置的漏极电极以及源极电极,经由设置于所述保护绝缘膜的漏极用接触孔以及源极用接触孔而与所述半导体沟道层电连接;以及像素电极,从所述漏极电极上延伸到所述像素部而设置,由所述栅极电极、所述栅极绝缘膜、所述半导体沟道层、所述源极电极、所述漏极电极以及所述像素电极的一部分构成所述tft部,由所述共同电极以及所述像素电极的主要部分构成所述像素部,在所述源极电极以及漏极电极中的至少一个电极的下方,具有设置于在俯视时与所述至少一个电极重叠的区域的第1遮光膜。

发明的效果

本发明中的薄膜晶体管基板由于第1遮光膜的存在而起到能够抑制来自基板的背面侧的led等的入射光由源极电极或者漏极电极反射而入射到半导体沟道层的光强度、光量,进而对向半导体沟道层的入射光自身进行遮光的效果。

本发明的目的、特征、方面以及优点通过以下的详细说明和附图变得更加清楚。

附图说明

图1是示出作为本发明的实施方式1的构成液晶显示装置的薄膜晶体管基板即tft基板的结构的俯视图。

图2是示出图1中的a-a剖面构造的剖视图。

图3是示出图1中的b-b剖面构造的剖视图。

图4是示出实施方式1中的栅极电极以及栅极绝缘膜的构图工序的第1方法的剖视图。

图5是示出实施方式1中的构图工序的第1方法的剖视图。

图6是示出实施方式1中的构图工序的第1方法的剖视图。

图7是示出实施方式1中的构图工序的第1方法的剖视图。

图8是示出实施方式1中的构图工序的第1方法的剖视图。

图9是示出灰色调掩模的结构的说明图。

图10是示出灰色调掩模的透射率的曲线图。

图11是示出半色调掩模的结构的说明图。

图12是示出实施方式1中的栅极电极以及栅极绝缘膜的构图工序的第2方法的剖视图。

图13是示出实施方式1中的构图工序的第2方法的剖视图。

图14是示出实施方式1中的构图工序的第2方法的剖视图。

图15是示出实施方式1中的构图工序的第2方法的剖视图。

图16是示出实施方式1中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图17是示出实施方式1中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图18是示出实施方式1中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图19是示出实施方式1中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图20是示出实施方式1的tft基板的最终工序的剖视图。

图21是示出实施方式1的tft基板的最终工序的剖视图。

图22是示出实施方式1的tft基板的最终工序的剖视图。

图23是示出实施方式1的tft基板的最终工序的剖视图。

图24是示出实施方式1的栅极端子部处的遮光膜的形成工序的剖视图。

图25是示出实施方式1的栅极端子部处的遮光膜的形成工序的剖视图。

图26是示出实施方式1的栅极端子部处的遮光膜的形成工序的剖视图。

图27是示出实施方式1的栅极端子部处的遮光膜的形成工序的剖视图。

图28是示出未形成遮光膜的栅极端子部的结构的剖视图。

图29是示出实施方式1中的栅极端子部的变形例的结构的剖视图。

图30是示出作为本发明的实施方式2的tft基板的结构的俯视图。

图31是示出图30中的c-c剖面构造的剖视图。

图32是示出实施方式2中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图33是示出实施方式2中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图34是示出实施方式2中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图35是示出实施方式2中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图36是示出实施方式2中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图37是示出实施方式2中的遮光膜的形成工序的剖视图。

图38是示出作为本发明的实施方式3的tft基板的结构的俯视图。

图39是示出图38中的d-d剖面构造的剖视图。

图40是示出作为本发明的实施方式4的tft基板的结构的俯视图。

图41是示出图40中的e-e剖面构造的剖视图。

图42是示出作为本发明的实施方式4的tft基板的变形例的结构的俯视图。

图43是示出图42中的f-f剖面构造的剖视图。

图44是示出本实施方式的变形制造方法的剖视图。

(附图标记说明)

1:透明性绝缘基板;2:栅极电极;3:栅极绝缘膜;4:半导体沟道层;4l:氧化物半导体形成层;5:共同电极;6:保护绝缘膜;7:漏极电极;8:源极电极;9:像素电极;10:漏极用接触孔;11:源极用接触孔;12:栅极端子接触孔;20、20b:共同布线;50a~50d、51~53:遮光膜;100、200、300、400、400b:tft基板。

具体实施方式

<实施方式1>

图1是示出作为本发明的实施方式1的构成液晶显示装置的薄膜晶体管基板即tft基板100的结构的俯视图,图2是示出图1中的a-a剖面构造的剖视图。图2示出了源极电极8、tft部71、像素部72中的剖面构造。此外,在图1中,示出了xy正交坐标系。

首先,参照图1以及图2,说明实施方式1的tft基板100、更具体而言ffs(fringefieldswitching)方式的lcd用的tft基板100的结构。此外,本发明涉及tft基板,但特别是在像素的结构中具有特征,所以以下以像素的结构为中心进行说明。

图3是示出图1中的b-b剖面处的剖面结构的剖视图,示出了栅极端子部30的剖面结构。此外,以下,以用于透射型的ffs方式的液晶显示装置为前提说明tft基板100。

如图1所示,以使在x方向上延伸的多个栅极电极2与在y方向上延伸的多个源极电极8相互直行地交叉的方式配设tft基板100,tft配设于两个布线的交点附近。此外,栅极电极2作为扫描信号线发挥功能,延伸到配置于包括tft部71以及像素部72的像素结构部外的栅极端子部30而形成。另一方面,源极电极8作为显示信号线发挥功能,经由源极电极延长区域8x而与配置于像素结构部外的源极端子部40电连接。

tft的源极电极8经由源极用接触孔11电连接于半导体沟道层4,tft的漏极电极7经由漏极用接触孔10电连接于半导体沟道层4。半导体沟道层4将氧化物半导体作为构成材料而形成。而且,从漏极电极7至源极电极8的半导体沟道层4的区域为tft的沟道区域。

在图1中,被邻接的栅极布线2以及邻接的源极电极8包围的区域为1单位的像素结构区域。此外,在像素结构区域中包括栅极电极2以及源极电极8。而且,第1电极形成于与作为该像素结构区域内的tft的形成区域的tft部71邻接地设置的像素部72。

而且,在第1电极的上方以与大致整个面对置的方式按照具有狭缝的构造设置有液晶控制用的第2电极。在公共电压被施加到第1电极、显示电压被施加到第2电极的结构中,将第2电极称为像素电极9,将第1电极称为共同电极5。以下,在本说明书中,将第1电极设为共同电极5、将第2电极设为像素电极9而进行说明。此外,如图1所示,像素电极9为具有多个梳形状的开口部9w的狭缝电极。

tft基板100作为多个像素结构区域被配置成矩阵状的薄膜晶体管基板而构成,多个像素结构区域分别具有tft部71和像素部72。

tft基板100具有选择性地设置于透明性绝缘基板1上的栅极电极2、设置于栅极电极2上的栅极绝缘膜3、设置于栅极绝缘膜3上的半导体沟道层4以及选择性地设置于透明性绝缘基板1的共同电极5。

进而,tft基板100具有:保护绝缘膜6,覆盖包括栅极电极2、栅极绝缘膜3、半导体沟道层4以及半导体沟道层4的透明性绝缘基板1上的整个面;以及相互独立地设置的漏极电极7以及源极电极8,经由选择性地设置于保护绝缘膜6的漏极用接触孔10以及源极用接触孔11而与半导体沟道层4电连接。

而且,tft基板100还具有从漏极电极7上延伸到像素部72而设置而成的像素电极9,由栅极电极2、栅极绝缘膜3、半导体沟道层4、源极电极7、漏极电极8以及像素电极9的一部分构成tft部71,由共同电极5、像素电极9的主要部分构成像素部72。此外,像素电极9的主要部分意思是具有形成于邻接的栅极电极2与源极电极8之间的区域的多个开口部9w的在俯视时为矩形形状的区域。

这样,在多个像素结构区域的各个像素结构区域,设置栅极电极2、栅极绝缘膜3、半导体沟道层4、共同电极5、保护绝缘膜6、漏极电极7、源极电极8以及像素电极9,并设置tft部71以及像素部72。

如前所述,栅极电极2延伸到上述像素结构区域外的栅极端子部30而形成,源极电极8延伸到像素结构区域外的源极端子部40而形成。

而且,实施方式1的tft基板100的第1特征在于,如图1以及图2所示,在漏极电极8的下方具有在与漏极电极7在俯视时重叠的区域与共同电极5邻接而连续地设置的第1遮光膜中的一个遮光膜即遮光膜50a。

进而,实施方式1的tft基板100的第2特征在于,如图1所示,在源极电极8的下方具有设置于源极电极8与共同电极5在俯视时重叠的区域的第1遮光膜中的另一个遮光膜即遮光膜50b。

这样,实施方式1的tft基板100在源极电极8以及漏极电极7中的至少一个电极的下方,作为设置于在俯视时与上述至少一个电极重叠的区域的第1遮光膜而形成有遮光膜50a以及遮光膜50b。而且,遮光膜50a为漏极用遮光膜,遮光膜50b为源极用遮光膜。

除此之外,实施方式1的tft基板100的第3特征在于,如图3所示,在栅极端子部30,在栅极电极2的上方设置作为具有导电性的第2遮光膜的遮光膜50c。该遮光膜50c与栅极电极2电连接,且在俯视时与栅极电极2重叠。

图4~图8是示出作为实施方式1的tft基板100的制造方法的一部分的栅极电极2以及栅极绝缘膜3的构图工序的第1方法的剖视图。以下,参照这些附图,说明tft基板100的制造方法的一部分。

首先,如图4所示,准备玻璃等透明性绝缘基板1。

然后,在透明性绝缘基板1上的整个面,通过使用了铝(al)系合金膜、例如al-ni-nd膜的溅射法形成导电层2l的膜。在图4所示的例子中,形成厚度为100nm的al-ni-nd膜而形成导电层2l。此外,作为溅射气体,能够使用氩气、氪气等。

在实施方式1中,作为导电层2l使用了al-ni-nd合金,但只要布线电阻能够与al-ni-nd合金为相同程度或者比其更低,就也可以使用其它材料。al-ni-nd合金的主要成分为al,所以导电率高,是还能够利用添加的ni来与ito等透明导电膜电接合的材料。

接下来,在导电层2l上的整个面,形成绝缘层3l的膜。例如,使用化学气相成膜(cvd)法,以50nm至400nm的厚度形成氧化硅膜(sio)作为绝缘层3l。

在实施方式1中,因为针对如水分(h2o)、氢(h2)、钠(na)、钾(k)那样的对tft特性造成恶劣影响的杂质元素的阻挡性、即隔断性弱,所以在sio的下层例如还设置阻挡性优良的氮化硅膜(sin),以氧化硅膜与氮化硅膜的层叠构造形成有绝缘层3l。此外,通过cvd法,例如以50nm至400nm的厚度形成氮化硅膜。

接下来,如图5所示,将作为栅极关联抗蚀剂的光致抗蚀剂21涂敷形成于绝缘层3l,通过第1次照相制版工序对光致抗蚀剂21进行构图。关于光致抗蚀剂21,例如使用涂敷法将包括酚醛系的正型的感光性树脂的光致抗蚀剂材料涂敷到绝缘层3l,厚度设为约1.5μm。

然后,如图6所示,将构图后的光致抗蚀剂21作为蚀刻掩模,通过使用了chf3、cf4、sf6等包含氟的气体和氧气(o2)的干蚀刻法,执行针对包括氧化硅膜和氮化硅膜的绝缘层3l的蚀刻处理。该蚀刻处理为上述第1方法中的第1蚀刻处理,此时,通过各向同性的蚀刻,调整成使侧蚀刻量比较大。

接下来,如图7所示,通过使用了包含磷酸(phosphoricacid)、乙酸(aceticacid)、硝酸(nitricacid)的pan溶液的湿蚀刻法,执行针对导电层2l的蚀刻处理而形成栅极电极2。该蚀刻处理为上述第1方法中的第2蚀刻处理,将相同的光致抗蚀剂21用作蚀刻掩模。此外,在上述例子中,作为第2蚀刻处理而使用了湿蚀刻法,但也可以通过干蚀刻法来加工。

此外,在针对上述绝缘层3l以及导电层2l的第1以及第2蚀刻处理中,调整成使第1蚀刻处理中的针对绝缘层3l的侧蚀刻量变大。其结果,被加工成在俯视时栅极绝缘膜3的形成面积比栅极电极2形成面积小,能够得到在栅极电极2的周边区域上未形成栅极绝缘膜3的栅极绝缘膜缩小构造。

接下来,如图8那样,使用抗蚀剂剥离液来将光致抗蚀剂21剥离去除。

这样,在栅极电极2以及栅极绝缘膜3的构图中的上述第1方法中,将作为栅极关联抗蚀剂的光致抗蚀剂21作为蚀刻掩模,进行针对栅极绝缘膜3的第1蚀刻处理,将相同的光致抗蚀剂21作为蚀刻掩模,执行针对栅极电极2的第2蚀刻处理,实现上述栅极绝缘膜缩小构造。

如图1所示,栅极电极2为在x方向上延伸的多个扫描信号线,配设成与经由栅极绝缘膜3和保护绝缘膜6而在y方向上延伸的显示信号线即多个源极电极8正交地交叉,在两个布线的交点附近配设tft部71。

在与作为显示信号线的源极电极8正交地交叉的栅极电极2的扫描信号线部分,设想如下栅极绝缘膜扩大构造:该栅极绝缘膜扩大构造加工成在俯视时栅极绝缘膜3的形成面积比栅极电极2的形成面积大,设为栅极绝缘膜3从栅极电极2的布线端部以屋檐状长长地留存的构造。当采用栅极绝缘膜扩大构造时,使之后形成的保护绝缘膜6的遮覆性恶化的结果是引起栅极电极2与源极电极8的电极间短路的可能性变高。为了避免上述可能性,例如,栅极绝缘膜3最好调整成比栅极电极2的宽度短1μm至10μm,采用上述栅极绝缘膜缩小构造。

这样,实施方式1的tft基板100通过采用上述栅极绝缘膜缩小构造,从而保护绝缘膜6针对栅极电极2的遮覆性提高,所以起到能够使得不易产生与设置于上方且在俯视时交叉的源极电极8的电极间短路的效果。

作为对栅极绝缘膜3以及半导体沟道层4进行构图的第2方法,也可以使用作为用于曝光的光致掩模而使用多色调掩模的方法。

图9是示出灰色调掩模60a的结构的说明图。图10是示出灰色调掩模60a的透射率的曲线图,图11是示出半色调掩模60b的结构的说明图。

以下,参照图9~图11,说明多色调掩模。多色调掩模是指能够进行曝光部分、中间曝光部分以及未曝光部分这3个曝光等级的掩模,是指透射的光以多个不同的强度被照射到作为感光性树脂的光致抗蚀剂的曝光掩模。

通过使用多色调掩模,能够通过一次的曝光以及显影工序来形成具有多个、代表性地是不同的两个种类的膜厚的第1以及第2区域的图案形状的光致抗蚀剂。因而,通过使用多色调掩模,能够削减曝光掩模(光致掩模)的片数。

作为多色调掩模的代表例,有图9所示的灰色调掩模60a、图11所示的半色调掩模60b。

如图9所示,灰色调掩模60a构成为包括投光性基板61、形成于投光性基板61的下表面上的遮光部63以及与遮光部63邻接配置的衍射光栅部64。在遮光部63中,光的透射率为0%。另一方面,关于衍射光栅部64,通过使狭缝、点、网眼等光透射部的间隔成为用于曝光的光的分辨率界限以下的间隔,能够控制光的透射率。

此外,衍射光栅部64能够使用周期性的狭缝、点、网眼或者非周期性的狭缝、点、网眼中的任意的结构。作为投光性基板61,能够使用石英或膜等透光性基板。遮光部63以及衍射光栅部64能够使用铬或氧化铬等吸收光的遮光材料而形成。

在将曝光的光照射到灰色调掩模60a的情况下,如图10所示,在形成有遮光部63的区域t2,光透射率为0%,在未设置遮光部63以及衍射光栅部64的区域t3,光透射率为100%。

另外,在设置有衍射光栅部64的区域t1,能够在10~70%的范围进行光透射率的调整。衍射光栅部64中的光的透射率的调整能够通过衍射光栅的狭缝、点或者网眼的间隔以及间距的调整来进行。

另外,如图11所示,半色调掩模60b构成为包括透光性基板62、形成于透光性基板62的下表面上的半透射部65以及形成于半透射部65的下表面上的中央部的遮光部66。

半透射部65能够使用mosin、mosi、mosio、mosion、crsi等。遮光部66能够使用铬或氧化铬等吸收光的遮光材料来形成。光的透射率的调整与图10同样地能够利用半透射部65的材料来调整。具体而言,在形成遮光部66的区域t2,光透射率为0%,在半透射部65以及遮光部66都未被设置的区域t3,光透射率为100%,在仅设置有半透射部65的区域t1,光透射率为10~70%。

图12~图15是示出使用了半色调掩模60b的栅极电极2以及栅极绝缘膜3的构图工序的第2方法的剖视图。

如图12所示,在透明性绝缘基板1上的整个面形成导电层2l的膜,在导电层2l上形成绝缘层3l。此时,绝缘层3l以氧化硅膜与氮化硅膜的层叠构造形成。

之后,在绝缘层3l上涂敷光致抗蚀剂22,作为多色调掩模,例如使用图11所示的半色调掩模60b,通过曝光量部分地调整曝光量、即感光量和显影条件,从而将光致抗蚀剂22构图成选择性地具有形成高度比其它区域低的阶梯部分22a的构造。构图后的光致抗蚀剂22具有作为第1区域的区域r1和作为第2区域的区域r2,区域r1为形成于区域r2的周边的区域。此时,形成为区域r1的膜厚比区域r2的膜厚薄,设置阶梯部分22a。

即,与半色调掩模60b的区域t1对应的曝光区域成为光致抗蚀剂22的区域r1,与区域t2对应的曝光区域成为光致抗蚀剂22的区域r2。这样,通过使用了半色调掩模60b的照相制版工序而光致抗蚀剂22在其周边区域以具有阶梯部分22a的构造而被构图。

然后,如图13所示,将构图后的光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,通过使用了chf3、cf4、sf6等包含氟的气体和氧气(o2)的干蚀刻法,执行针对氧化硅膜与氮化硅膜的层叠构造的绝缘层3l的蚀刻处理。

接下来,通过使用了包含磷酸(phosphoricacid)、乙酸(aceticacid)、硝酸(nitricacid)的溶液的湿蚀刻法,执行针对导电层2l的蚀刻处理而形成栅极电极2。这样,将具有阶梯部分22a的光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模而对绝缘层3l以及导电层2l连续地进行的蚀刻处理为上述第2方法中的第1蚀刻处理。

接下来,如图14以及图15所示,去除光致抗蚀剂22的阶梯部分22a,将被去除阶梯部分22a后的光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,对栅极绝缘膜3执行基于使用了chf3、cf4、sf6等包含氟的气体和氧气(o2)的干蚀刻法的第2蚀刻处理,选择性地去除栅极绝缘膜3的一部分。之后,使用抗蚀剂剥离液来去除光致抗蚀剂22。

其结果,栅极绝缘膜3被加工成比栅极电极2靠内侧与图12所示的阶梯部分22a的区域r1对应的量。其结果,被加工成在俯视时,栅极绝缘膜3的形成面积比栅极电极2形成面积小,能够得到在栅极电极2的周边区域上未形成栅极绝缘膜3的栅极绝缘膜缩小构造。

这样,在与栅极电极2以及栅极绝缘膜3的构图有关的上述第2方法中,将作为栅极关联抗蚀剂的光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,如图13所示,进行针对栅极电极2以及栅极绝缘膜3的第1蚀刻处理,将被去除阶梯部分22a后的相同的光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,执行针对栅极绝缘膜3的第2蚀刻处理,实现上述栅极绝缘膜缩小构造。

即,在与栅极电极2以及栅极绝缘膜3的构图有关的上述第1以及第2方法中,将作为栅极关联抗蚀剂的光致抗蚀剂21或者光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,进行针对栅极绝缘膜3以及栅极电极2中的至少一个的第1蚀刻处理。然后,将相同的光致抗蚀剂21或者光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,执行针对栅极绝缘膜3以及栅极电极2中的至少一个的第2蚀刻处理,实现上述栅极绝缘膜缩小构造。

此时,第1蚀刻处理对象在上述第1方法中为栅极绝缘膜3,在上述第2方法中为栅极绝缘膜3以及栅极电极2,第2蚀刻处理对象在上述第1方法中为栅极电极2,在上述第2方法中为栅极绝缘膜3。

图16~图19是示出作为实施方式1的tft基板100的制造方法的一部分的遮光膜50a的形成工序的剖视图。该工序接着图4~图8所示的上述第1方法或者图12~图15所示的上述第2方法而执行。

如图16所示,在包括栅极电极2以及栅极绝缘膜3的透明性绝缘基板1上的整个面形成氧化物半导体形成层4l。在本实施方式中,作为氧化物半导体形成层4l,使用对氧化铟(in2o3)添加氧化镓(g2o3)以及氧化锌(zno)而成的ingazno系的氧化物半导体。

在此,例如通过使用了in:ga:zn:o的原子组成比为1:1:1:4的ingazno靶[in2o3·(g2o3)·(zno)2]的dc溅射法来形成氧化物半导体形成层4l。此时,作为溅射气体,能够使用公知的氩(ar)气、氪(kr)气等。关于使用这样的溅射法而形成的ingazno膜,通常,氧的原子组成比比化学计量组成少,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。这样,作为成为氧化物半导体形成层4l的构成材料的氧化物半导体,也可以选择性地使作为氧的含有量的组成比不同。

因而,最好使氧气(o2)与氩气混合而进行溅射。在此,使用对氩气按照分压比添加10%的o2气体而成的混合气体来进行溅射,例如以40nm的厚度形成ingazno系的氧化物半导体形成层4l。此外,ingazno膜也可以为非晶质构造。

接下来,如图17所示,执行基于照相制版工序的第2次的构图处理而对涂敷形成于氧化物半导体形成层4l上的光致抗蚀剂23进行构图。关于抗蚀剂23,例如使用涂敷法将包括酚醛系的正型的感光性树脂的光致抗蚀剂材料涂敷到氧化物半导体形成层4l,厚度设为约1.5μm。

在实施方式1中,使用半色调掩模60b来曝光量部分地调整曝光量和显影条件,从而如图17所示,与图12~图15所示的光致抗蚀剂22同样地,构图成选择性地具有阶梯部分23a的光致抗蚀剂23。

然后,将构图后的光致抗蚀剂23作为蚀刻掩模,对氧化物半导体形成层4l进行使用了包含草酸的溶液的湿蚀刻,从而在栅极绝缘膜3上形成半导体沟道层4,同时在透明性绝缘基板1上选择性地形成共同电极5。作为包含草酸的溶液,优选包含1~10wt%的范围的草酸的溶液。在实施方式1中,使用包含5wt%的草酸的水溶液。

接下来,如图18所示,通过使用了chf3、cf4、sf6等包含氟的气体和氧气(o2)的干蚀刻法来去除光致抗蚀剂23的阶梯部分23a。之后,针对表面露出的共同电极5的一部分,将被去除阶梯部分23a后的光致抗蚀剂23作为掩模,进行基于包括氢(h2)、氦(he)、氮气(n2)的等离子体处理的还原处理,形成遮光膜50a。其结果,遮光膜50a与共同电极5邻接而连续地形成。此外,还原处理和意味着去除共同电极5内的氧化物的处理。

此外,在图16~图18中,虽然未图示,但在图1所示的共同电极5的遮光膜50b的预定形成区域上也形成与形成于遮光膜50a的预定形成区域上的图17所示的光致抗蚀剂23的阶梯部分23a同样的阶梯部分,从而能够在基于还原处理的遮光膜50a的形成时,也一并形成遮光膜50b。

这样,通过使用了作为多色调掩模的半色调掩模60b的照相制版工序而形成具有膜厚不同的第1以及第2区域的光致抗蚀剂23,所以能够使用1个光致抗蚀剂23来形成共同电极5和作为第1遮光膜的遮光膜50a以及遮光膜50b。其结果,能够将共同电极5和遮光膜50a以及遮光膜50b的形成所需的照相制版工序的实施次数抑制为1次,实现制造工序的简化。

除此之外,作为还原处理,通过等离子体处理的执行,将作为第1遮光膜的遮光膜50a以及遮光膜50b各自的电阻率设定得低,从而能够改善电流流经遮光膜50a以及遮光膜50b时的电阻损耗。

在实施方式1中,使用以1对1混合氦以及氢而成的气体,进行40w、120秒的氢等离子体处理。之后,如图19所示,将光致抗蚀剂23剥离去除。

接着,在200~400℃的大气气氛下对包括栅极电极2、栅极绝缘膜3、半导体沟道层4、共同电极5以及遮光膜50a的透明性绝缘基板1整体进行退火。能够通过包含氧的状态下的退火处理对将氧化物半导体膜作为构成材料的半导体沟道层4以及共同电极5进一步供给氧,氧离子缺乏状态的消除变得更可靠。另外还同时发生构造缓和,所以构造缺陷减少而成为优质的半导体膜。

半导体沟道层4以及共同电极5的电阻率为1×102ω·cm左右以上且1×105ω·cm左右以下的电阻率,相对于此,进行了还原处理的遮光膜50a以及遮光膜50b为1×10-3ω·cm左右以下,性质从半导体变化成导体。

进而,进行了还原处理的遮光膜50a以及遮光膜50b的波长500nm以下的光吸收率增加。还普遍已知特别是当波长为450nm以下的光从led灯入射到半导体沟道层4时,从存在于价电子带附近的缺陷能级激发电子-空穴对及氧空位能级(oxygenvacancylevel),所以在栅极电极2被施加成负的状态下,空穴被注入到栅极绝缘膜3,薄膜晶体管的阈值电压随着时间而变动。因此,对于薄膜晶体管的可靠性提高,重要的是随着缺陷能级的降低,不使光入射到半导体沟道层4,即使入射也使光强度变弱。

因此,进行了还原处理的遮光膜50a以及遮光膜50b能够得到降低对tft特性造成恶劣影响的波长的光强度的效果。

这样,实施方式1的tft基板100由于作为第1遮光膜的遮光膜50a以及遮光膜50b的存在而起到能够抑制来自透明性绝缘基板1的背面侧的led等的入射光由漏极电极7或者源极电极8反射而入射到半导体沟道层4的光强度、光量,进而对向半导体沟道层4的入射光自身进行遮光的效果。

如上所述,遮光膜50a将与半导体沟道层4的构成材料相同的氧化物半导体作为构成材料,在与栅极电极2电分离的状态下设置于透明性绝缘基板1上。

因而,在实施方式1的tft基板100中,作为第1遮光膜的遮光膜50a能够在使氧化物半导体形成层4l沉积之后,在半导体沟道层4的形成时一并形成,所以能够通过降低构图用的掩模数来实现薄膜晶体管基板的生产率的提高。

另外,tft基板100由于作为漏极用遮光膜的遮光膜50a的存在而能够抑制来自透明性绝缘基板1的背面侧的led等的入射光由漏极电极7反射而入射到半导体沟道层4的光强度、光量。

进而,在tft基板100中,能够以比较低的电阻率形成遮光膜50a,所以能够降低与共同电极5关联的布线电阻而改善电阻损耗。

除此之外,实施方式1的tft基板100由于作为源极用遮光膜的遮光膜50b的存在而能够抑制来自透明性绝缘基板1的背面侧的led等的入射光由源极电极8的源极电极延长区域8x反射而入射到半导体沟道层4的光强度、光量。

进而,在tft基板100中,能够以比较低的电阻率形成遮光膜50b,所以能够降低与栅极电极2关联的布线电阻而改善电阻损耗。

图20~图23是示出作为实施方式1的tft基板100的制造方法的一部分的最终工序的剖视图。

首先,如图20所示,在包括栅极电极2、栅极绝缘膜3、半导体沟道层4、共同电极5以及遮光膜50a的透明性绝缘基板1上的整个面形成保护绝缘膜6。例如,使用化学气相成膜(cvd)法,使氧化硅膜成为50nm至400nm的厚度,作为保护绝缘膜6而形成。

在实施方式1中,针对如水分(h2o)、氢(h2)、钠(na)、钾(k)那样的对tft特性造成恶劣影响的杂质元素的阻挡性、即隔断性弱,所以设为在sio的上层例如设置有阻挡性优良的氮化硅膜等的与氧化硅膜的层叠构造。即,使用cvd法,以50nm至400nm的厚度在氧化硅膜上再形成氮化硅膜,得到保护绝缘膜6。

此外,作为保护绝缘膜6,既可以使用氧化铝(al2o3)等,也可以为与上述氧化硅膜以及氮化硅膜的层叠构造。

接下来,如图21所示,形成选择性地贯通保护绝缘膜6而到达半导体沟道层4的表面的漏极用接触孔10以及源极用接触孔11。

具体而言,通过第3次照相制版工序对未图示的光致抗蚀剂进行构图,之后,将构图后的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模,通过使用了chf3、cf4、sf6等包含氟的气体和氧气(o2)的干蚀刻法,执行针对氧化硅膜与氮化硅膜的层叠构造的保护绝缘膜6的蚀刻处理。其结果,能够得到漏极用接触孔10以及源极用接触孔11,之后,使用抗蚀剂剥离液将光致抗蚀剂剥离去除。

接下来,作为未图示的源极/漏极用导电层,通过dc磁控溅射法,依次形成厚度分别为100nm的monb合金膜和al-ni-nd合金膜。

接着,如图22所示,通过第4次照相制版工序对未图示的光致抗蚀剂进行构图,将构图后的光致抗蚀剂作为掩模,使用基于作为包含磷酸、乙酸以及硝酸的混酸的pan溶液的湿蚀刻法,对源极/漏极用导电层执行蚀刻处理,选择性地形成漏极电极7以及源极电极8。之后,使用抗蚀剂剥离液将光致抗蚀剂剥离去除。

其结果,能够使经由漏极用接触孔10而与半导体沟道层4电连接的漏极电极7和经由源极用接触孔11而与半导体沟道层4电连接的源极电极8相互独立地形成于保护绝缘膜6上。

此时,如图23所示,漏极电极7形成于遮光膜50a的上方,且如图1所示形成为在俯视时与遮光膜50a重叠。

此外,半导体沟道层4溶解于pan溶液,但在对源极/漏极用导电层的蚀刻处理时保护绝缘膜6保护半导体沟道层4,所以半导体沟道层4不会被去除。

因此,作为漏极电极7以及源极电极8,可以使用ti、mo、al、cu以及它们的合金、层叠构造等,进而作为加工方法也可以使用干蚀刻法来进行加工。

接着,在透明性绝缘基板1上的整个面形成像素电极用导电层。该像素电极用导电层例如为通过使用了包含氧化铟和氧化锡的ito靶的dc溅射法而形成的a-ito膜,例如形成为100nm的厚度。

接着,如图23所示,在第5次照相制版工序中对未图示的光致抗蚀剂进行构图,将构图后的光致抗蚀剂作为蚀刻掩模,对像素电极用导电层进行使用了包含草酸的溶液的湿蚀刻处理,从而选择性地形成像素电极9。之后,使用抗蚀剂剥离液将光致抗蚀剂剥离去除。

其结果,选择性地使像素电极9形成于源极电极8上、漏极电极7上以及保护绝缘膜6上,tft基板100的构造完成。此时,如图1所示的狭缝状的开口部9w设置于像素电极9。此外,设置于源极电极8上的像素电极9用于保护源极电极8,不作为本来的像素电极发挥功能。

之后,在大气气氛中以230℃的温度对tft基板100的构造整体进行60分钟的热处理、即退火处理。通过该退火处理,非晶质ito完全结晶化,像素电极9的透射率变高,能够最终得到图1所示的tft基板100。

在实施方式1中,通过5次照相制版工序完成了tft基板100,但通过使漏极电极7以及源极电极8与像素电极9的上下关系反过来,在将像素电极用导电层和漏极/源极用导电层连续地层叠之后,使用半色调掩模来对具有第1以及第2区域的光致抗蚀剂进行构图,从而还能够通过4次照相制版工序来制作与图23所示的tft基板100等效的构造的tft基板。

实施方式1的薄膜晶体管基板的制造方法具备以下的步骤(a)~(d)。

步骤(a)为在基板(1)上选择性地形成栅极电极(2),在所述栅极电极上形成栅极绝缘膜(3)的步骤。

步骤(b)为在所述栅极电极上形成半导体沟道层(4),且在所述基板上选择性地形成所述共同电极(5)的步骤。

步骤(c)为在包括所述栅极电极、所述栅极绝缘膜、所述半导体沟道层、所述共同电极的所述基板上的整个面形成保护绝缘膜(6)的步骤。

步骤(d)为选择性地贯通所述保护绝缘膜而形成漏极用接触孔(10)以及源极用接触孔(11),相互独立地形成经由所述漏极用接触孔以及所述源极用接触孔而与所述半导体沟道层电连接的所述源极电极(7)以及所述漏极电极(8)的步骤。

所述步骤(b)具备以下的步骤(b-1)~(b-5)。

步骤(b-1)为在包括所述栅极绝缘膜以及所述栅极电极的所述基板上的整个面形成氧化物半导体形成层(4l)的步骤。

步骤(b-2)为通过使用了多色调掩模的照相制版工序,将以具有膜厚互不相同的第1以及第2区域的方式构图后的抗蚀剂(23)形成于所述氧化物半导体形成层上的步骤,所述第1区域形成为膜厚比所述第2区域薄。

步骤(b-3)为将具有所述第1以及第2区域的所述抗蚀剂作为掩模,对所述氧化物半导体形成层进行构图的步骤。

步骤(b-4)为以针对所述抗蚀剂而去除所述第1区域,仅留存所述第2区域的方式进行构图的步骤。

步骤(b-5)为将仅具有所述步骤(b-4)后的所述第2区域的所述抗蚀剂作为掩模,对表面露出的所述氧化物半导体形成层实施还原处理,形成第1遮光膜的步骤,与所述氧化物半导体形成层的所述第2区域对应的区域在所述tft部为所述半导体沟道层,在所述像素部为所述共同电极。

在所述步骤(b-5)中执行的还原处理包括使用了包含氢的气体的等离子体处理。

通过等离子体处理,将第1遮光膜的电阻率设定得低,从而能够改善电流流经第1遮光膜时的电阻损耗。

在步骤(b)的步骤(b-2)中通过使用了多色调掩模的照相制版工序而形成有具有膜厚不同的第1以及第2区域的抗蚀剂,所以步骤(b)能够使用1个抗蚀剂来形成共同电极和第1遮光膜。其结果,能够将共同电极和第1遮光膜的形成所需的照相制版工序的实施次数抑制为1次,实现制造工序的简化。

所述步骤(a)还包括以下的步骤(a-1)以及(a-2)。

步骤(a-1)为将栅极关联抗蚀剂作为蚀刻掩模,进行针对所述栅极绝缘膜以及所述栅极电极中的至少一个的第1蚀刻处理的步骤。

步骤(a-2)为将所述栅极关联抗蚀剂作为蚀刻掩模,进行针对所述栅极绝缘膜以及所述栅极电极中的至少一个的第2蚀刻处理的步骤。

在步骤(a)的执行后,在俯视时所述栅极绝缘膜的形成面积被设定得比所述栅极电极的形成面积小,呈现在所述栅极电极的周边区域上未形成所述栅极绝缘膜的栅极绝缘膜缩小构造。

通过使用了相同的栅极关联抗蚀剂的第1以及第2蚀刻处理来得到栅极绝缘膜缩小构造,从而保护绝缘膜针对栅极电极的遮覆性提高,所以能够使得不易产生与设置于上方且在俯视时交叉的源极电极的电极间短路。

实施方式1的多个像素结构区域被配置成矩阵状的薄膜晶体管基板还具备以下的结构。

第1遮光膜(50a、50b、52、53)将与半导体沟道层的构成材料相同的氧化物半导体作为构成材料,在与所述栅极电极电分离的状态下设置于所述基板上。

因此,第1遮光膜能够将与半导体沟道层的构成材料相同的氧化物半导体作为构成材料,在半导体沟道层的形成时一并形成第1遮光膜,所以能够通过降低构图用的掩模数来实现薄膜晶体管基板的生产率的提高。

在实施方式1中,包括漏极用遮光膜(50a),该漏极用遮光膜(50a)与所述共同电极邻接而连续地形成,形成于在俯视时与所述漏极电极重叠的区域。

由于所述漏极用遮光膜的存在,能够抑制来自基板的背面侧的led等的入射光由漏极电极反射而入射到半导体沟道层的光强度、光量。

另外,所述源极电极还具有朝向配置于所述像素结构区域外的源极端子部(30)而形成的源极电极延长区域(8x),所述第1遮光膜包括源极用遮光膜(50b),该源极用遮光膜(50b)在所述共同电极与所述源极电极延长区域在俯视时重叠的区域与所述共同电极邻接而连续地形成。

在实施方式1中,由于源极用遮光膜的存在,能够抑制来自基板的背面侧的led等的入射光由源极电极反射而入射到半导体沟道层的光强度、光量。

另外,其特征在于,在俯视时所述栅极绝缘膜的形成面积被设定得比所述栅极电极的形成面积小,呈现在所述栅极电极的周边区域上未形成所述栅极绝缘膜的栅极绝缘膜缩小构造。

通过采用上述栅极绝缘膜缩小构造,保护绝缘膜针对栅极电极的遮覆性提高,所以能够不易产生与设置于上方且在俯视时交叉的源极电极的电极间短路。

所述第1遮光膜将氧化物半导体作为构成材料,其电阻率比所述半导体沟道层的电阻率低,被设定为1×10-3ω·cm以下。

因此,通过将第1遮光膜的电阻率设定得低,能够改善电流流经第1遮光膜时的电阻损耗。

图24~图27是示出栅极端子部30中的遮光膜50c的形成工序的剖视图。

如图24所示,在包括栅极电极2以及栅极绝缘膜3的透明性绝缘基板1的整个面形成氧化物半导体形成层4l。该工序相当于图16所示的工序。此外,在栅极端子部30中也得到在栅极电极2的周边区域上未形成栅极绝缘膜3的栅极绝缘膜缩小构造。即,采用图4~图8所示的上述第1方法、或者图12~图15所示的上述第2方法而得到栅极绝缘膜缩小构造。

接下来,如图25所示,通过使用了半色调掩模60b的曝光处理对光致抗蚀剂23进行构图。其结果,以仅在覆盖栅极电极2以及栅极绝缘膜3的区域形成阶梯部分23a的方式对光致抗蚀剂23进行构图。

然后,如图26所示,将构图后的光致抗蚀剂23作为蚀刻掩模,对氧化物半导体形成层4l执行蚀刻处理,从而得到构图后的氧化物半导体形成层4p。之后,去除阶梯部分23a。

图25以及图26所示的工序相当于图17所示的工序,图26所示的工序示出了从图17所示的工序进一步去除阶梯部分23a的状态。

然后,如图27所示,对表面露出的氧化物半导体形成层4p执行作为还原处理的等离子体处理,形成遮光膜50c。其结果,遮光膜50c形成为与栅极电极2电连接且覆盖栅极电极2以及栅极绝缘膜3。进行了还原处理的遮光膜50c与遮光膜50a以及遮光膜50b同样地,为1×10-3ω·cm以下,性质从半导体变化成导体。此外,图27所示的工序相当于图18以及图19所示的工序。

之后,在经过图20~图23所示的工序而将栅极端子接触孔12设置于保护绝缘膜6之后,形成漏极电极7以及像素电极9,从而图3所示的栅极端子部30完成。

这样,通过使用了半色调掩模60b的照相制版工序而形成有具有膜厚不同的第1以及第2区域的光致抗蚀剂23,所以能够使用1个光致抗蚀剂23来形成共同电极5和遮光膜50c。其结果,能够将共同电极5和遮光膜50c的形成所需的照相制版工序的实施次数抑制为1次,实现制造工序的简化。

另外,作为第2遮光膜的遮光膜50c也与遮光膜50a及遮光膜50b同样地,将与半导体沟道层4的构成材料相同的氧化物半导体作为构成材料,所以能够在半导体沟道层4的形成时一并形成遮光膜50c,所以能够通过降低构图用的掩模数来实现薄膜晶体管基板的生产率的提高。

除此之外,作为还原处理,通过等离子体处理,将作为第2遮光膜的遮光膜50c各自的电阻率设置得低,从而能够改善电流流经遮光膜50c时的电阻损耗。

图3所示的栅极端子部30为栅极电极2延伸到包括tft部71以及像素部72的像素结构区域外而形成的区域。

如该图所示,在栅极电极2的上方设置作为具有导电性的第2遮光膜的遮光膜50c,遮光膜50c与栅极电极2电连接,且如图1以及图3所示,形成为在俯视时与栅极电极2重叠。

这样,在实施方式1的tft基板100中,设置作为第2遮光膜的遮光膜50c,从而栅极端子接触孔12设置成到达遮光膜50c即可。

因此,在使栅极端子接触孔12与漏极用接触孔10以及源极用接触孔11同时形成的情况下,通过栅极端子接触孔12的形成,漏极用接触孔10以及源极用接触孔11不会受到过度蚀刻等恶劣影响。其结果,漏极用接触孔10以及源极用接触孔11的成品尺寸及剖面构造的控制变容易,能够改善漏极电极7以及源极电极8的遮覆性。

以下,详述这一点。在实施方式1中,如图3所示,在栅极端子部30,在栅极电极2中,与栅极电极2电连接的遮光膜50c与栅极电极2电连接而形成于栅极电极2上。

因此,在栅极端子部30,贯通保护绝缘膜6而引导到具有导电性的遮光膜50c,从而能够形成栅极端子接触孔12。因而,栅极端子接触孔12能够在与漏极用接触孔10以及源极用接触孔11相同的蚀刻条件下进行加工。这是因为如图21所示,漏极用接触孔10以及源极用接触孔11也能够通过贯通保护绝缘膜6而形成。

图28是示出未形成遮光膜50c的栅极端子部330的结构的剖视图。如该图所示,在栅极电极2上形成有栅极绝缘膜3,覆盖栅极绝缘膜3而形成有保护绝缘膜6。

图28所示的栅极端子部330在栅极电极2与保护绝缘膜6之间还设置有栅极绝缘膜3,所以无法在与在保护绝缘膜6与半导体沟道层4之间未设置栅极绝缘膜3的漏极用接触孔10以及源极用接触孔11相同的蚀刻条件下进行加工。

因而,在通过1次照相制版工序来构图的情况下,需要比最佳蚀刻时间过度地进行蚀刻,与其相应地,漏极用接触孔10以及源极用接触孔11的成品开口尺寸变大,发生成为使漏极电极7以及源极电极8的电极的遮覆性恶化的加工形状、即、使遮覆性恶化的剖面形状等问题。但是,在图3所示的栅极端子部30,不会发生上述问题。

进而,能够形成1×10-3ω·cm以下的比较低的电阻率的遮光膜50c,所以能够降低与栅极电极2关联的布线电阻而改善电阻损耗。

另外,栅极端子部30的栅极电极2被遮光膜50c保护,所以栅极电极2不会直接暴露于使用了chf3、cf4、sf6等包含氟的气体及氧气(o2)的干蚀刻,能够将ti、mo、al、cu以及它们的合金等易于被蚀刻或氧化的金属用作电极材料。因而,如图3所示,在栅极端子部30,栅极电极2经由遮光膜50c而与漏极电极7以及像素电极9的金属电极电连接。此外,形成于栅极端子部30的漏极电极7以及像素电极9被设置成用于保护遮光膜50c,不具有本来的作用。

另外,在实施方式1中,关于栅极端子部30,示出了形成遮光膜50c的构造,但关于源极端子部40也同样地能够按照图3所示的具有遮光膜50c的构造形成,起到与在栅极端子部30形成遮光膜50c的情况同样的效果。

图29是示出作为栅极端子部30的变形例的栅极端子部30b的结构的剖视图。如该图所示,在栅极电极2上不设置栅极绝缘膜3,而以直接覆盖栅极电极2的方式形成有遮光膜50c。然后,在遮光膜50c上经由栅极端子接触孔12而使漏极电极7以及像素电极9沉积。

在栅极绝缘膜3中,例如在图12所示的工序中将栅极绝缘膜3上的整个面做成光致抗蚀剂22的阶梯部分22a,从而在图14以及图15所示的工序的执行时全部被去除,其结果是能够如图29所示实现完全不形成栅极端子部30b中的栅极电极2上的栅极绝缘膜3的构造。

这样,遮光膜50c能够如图3所示与栅极电极2的端部连接,或者如图29所示在对栅极绝缘膜3的整个面进行蚀刻的构造中与栅极电极2连接。即,能够改变栅极绝缘膜3的蚀刻去除量而在栅极电极2与遮光膜50c的电连接方面实现各种组合。

进而,实施方式1的多个像素结构区域被配置成矩阵状的薄膜晶体管基板具备以下的结构。

在实施方式1中,第2遮光膜(50c)将与半导体沟道层的构成材料相同的氧化物半导体作为构成材料,所以与能够在半导体沟道层的形成时一并形成遮光膜相应地,能够通过降低构图用的掩模数来实现薄膜晶体管基板的生产率的提高。

进而,能够以比较低的电阻率形成第2遮光膜,所以能够降低与栅极电极关联的布线电阻,改善电阻损耗。

所述第2遮光膜将氧化物半导体作为构成材料,其电阻率比所述半导体沟道层的电阻率低,被设定为1×10-3ω·cm以下。

通过将第2遮光膜的电阻率设定得低,能够改善电流流经第2遮光膜时的电阻损耗。

在tft基板100的完成后,在tft基板100的表面形成未图示的取向膜以及间隔物。取向膜为用于使液晶取向的膜,包括聚酰亚胺等。

在此,彩色滤波器实际上设置于与tft基板100对置配置的对置基板。tft基板100与对置基板利用上述间隔器而保持一定的间隙地贴合,液晶被注入到该间隙并被密封。即,在tft基板100与对置基板之间夹持液晶层。在这样贴合的tft基板100以及对置基板的外侧的面配置两个偏光板以及背光灯,能够得到ffs方式的液晶显示装置。在本实施方式中,在透明性绝缘基板1的背面侧配置背光灯。

这样得到的液晶显示装置具有高分辨率、高帧率且长寿命、可靠性高这样的特征。

如上那样,在实施方式1中,无需增加照相制版工序的次数,而能够通过比较简单的制造工序,生产率良好地制造使用了氧化物半导体膜作为tft基板100的半导体沟道层4的蚀刻阻挡部型tft。

进而,能够将漏极用接触孔10以及源极用接触孔11加工成所期望的形状,电极的遮覆性优良,tft部71的膜脱落或源极电极8以及像素电极9的断线等成品率的下降被抑制。

另外,进行了还原处理的遮光膜50a~50c能够得到降低对tft特性造成恶劣影响的波长的光强度的效果,还起到长期可靠性提高这样的效果。

在以上的实施方式1中,是多个像素结构区域被配置成矩阵状的薄膜晶体管基板,所述多个像素结构区域分别包括tft部(71)和像素部(72),所述多个像素结构区域分别具备栅极电极(2)、栅极绝缘膜(3)、半导体沟道层(4)、共同电极(5)、保护绝缘膜(6)、漏极电极(7)、源极电极(8)以及像素电极(9)。

栅极电极(2)选择性地设置于基板(1)上,栅极绝缘膜(3)设置于所述栅极电极上,半导体沟道层(4)设置于所述栅极绝缘膜上。

共同电极(5)选择性地设置于所述基板上,保护绝缘膜(6)覆盖包括所述栅极电极、所述栅极绝缘膜、所述半导体沟道层以及所述共同电极的所述基板上。漏极电极(7)以及源极电极(8)经由设置于所述保护绝缘膜的漏极用接触孔(10)以及源极用接触孔(11)而与所述半导体沟道层电连接,且相互独立地设置。像素电极(9)从所述漏极电极上延伸到所述像素部而设置。

由所述栅极电极、所述栅极绝缘膜、所述半导体沟道层、所述源极电极、所述漏极电极以及所述像素电极的一部分构成所述tft部,由所述共同电极以及所述像素电极的主要部分构成所述像素部。

而且,其特征在于,在所述源极电极以及漏极电极中的至少一个电极的下方,具有设置于在俯视时与所述至少一个电极重叠的区域的第1遮光膜(50a、50b、52、53)。

本发明的薄膜晶体管基板的第1方案由于第1遮光膜的存在而起到能够抑制来自基板的背面侧的led等的入射光由源极电极或者漏极电极反射而入射到半导体沟道层的光强度、光量,进而对向半导体沟道层的入射光自身进行遮光的效果。

而且,其特征在于,所述栅极电极延伸到配置于所述像素结构区域外的栅极端子部(30)而形成,在所述栅极端子部,在所述栅极电极的上方设置具有导电性的第2遮光膜(50c),所述第2遮光膜与所述栅极电极电连接,且在俯视时与所述栅极电极重叠。

在本发明的薄膜晶体管基板的第2方案中,在栅极电极的上方设置具有导电性的第2遮光膜,该第2遮光膜与栅极电极电连接,且在俯视时与栅极电极重叠。因此,为了实现与栅极电极的电连接而设置的栅极端子接触孔只要被设置成到达第2遮光膜即可。

因而,在第2方案中,在使栅极端子接触孔与漏极用接触孔以及源极用接触孔同时形成的情况下,通过栅极端子接触孔的形成,漏极用接触孔以及源极用接触孔源极不会受到过度蚀刻等恶劣影响。其结果,在第2方案中,漏极用接触孔以及源极用接触孔的成品尺寸及剖面构造的控制变容易,能够改善源极电极以及漏极电极的遮覆性。

<实施方式2>

图30是示出作为本发明的实施方式2的薄膜晶体管基板即tft基板200的结构的俯视图,图31是示出图30中的c-c剖面构造的剖视图。此外,在图30中示出了xy正交坐标系。

以下,参照图30以及图31,说明作为本发明的实施方式2的tft基板200的结构以及制造方法。此外,关于与tft基板100相同的结构,附加相同的附图标记,适当地省略重复的说明。

图30中的b-b线处的剖面结构为与图3所示的tft基板100相同的结构,所以省略说明。

如图30以及图31所示,与实施方式1的tft基板100不同的点在于,在tft基板200中,除了形成于共同电极5的一部分的遮光膜50a之外,还与栅极电极2同时地形成共同布线20,还具有与共同布线20电连接的遮光膜50d。共同布线20在x方向上延伸,配设成与分别作为扫描信号线的多个栅极电极2并行,与共同电极5电连接地形成。

如图31所示,直接覆盖共同布线20而形成遮光膜50d,从遮光膜50d连续地设置共同电极5。

图32~图37是示出作为实施方式2的tft基板200的制造方法的一部分的遮光膜50d的形成工序的剖视图。

如图32所示,当在透明性绝缘基板1上层叠导电层2l以及绝缘层3l之后,在绝缘层3l上涂敷光致抗蚀剂22,将光致抗蚀剂22构图成具有阶梯部分22a的构造。图32所示的工序相当于实施方式1的图12所示的工序。

然后,将构图后的光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,执行针对导电层2l以及绝缘层3l的第1蚀刻处理,得到栅极电极2、栅极绝缘膜3以及共同布线20。之后,在去除光致抗蚀剂22的阶梯部分22a之后,将光致抗蚀剂22作为蚀刻掩模,对栅极绝缘膜3进一步执行第2蚀刻处理。

其结果,如图33所示,得到在栅极电极2的周边区域上未形成栅极绝缘膜3的栅极绝缘膜缩小构造。同时,共同布线20上的栅极绝缘膜3全部被去除。图33所示的工序相当于实施方式1的图13~图15所示的工序。

之后,如图34那样,在包括栅极电极2以及栅极绝缘膜3的透明性绝缘基板1上的整个面形成氧化物半导体形成层4l。图34所示的工序相当于实施方式1的图16所示的工序。

接下来,如图35所示,使构图后的具有阶梯部分23a的光致抗蚀剂23形成于氧化物半导体形成层4l上。

然后,如图36所示,将构图后的光致抗蚀剂23作为蚀刻掩模,对氧化物半导体形成层4l进行,从而在栅极绝缘膜3上形成半导体沟道层4,同时,在透明性绝缘基板1上以及共同电极5上选择性地形成共同电极5。

进而,如图36所示,去除光致抗蚀剂23的阶梯部分23a,将去除阶梯部分23a后的光致抗蚀剂23作为掩模,对表面露出的共同电极5的一部分进行基于等离子体处理的还原处理。图35以及图36所示的工序相当于实施方式1的图17以及图18所示的工序。

其结果,如图37所示,与共同电极5邻接而连续地形成遮光膜50a,同时,直接覆盖共同布线20而形成遮光膜50d。之后,去除光致抗蚀剂23。图37所示的工序相当于实施方式1的图19所示的工序。

这样,实施方式2的tft基板200的特征在于,具备:共同布线20,与共同电极5电连接,在像素部72在俯视时在像素电极9的中央部重叠,横越像素电极9;以及遮光膜50d,是直接覆盖共同布线20而设置的共同布线用遮光膜。共同布线20由作为与栅极电极2相同的构成材料的金属形成,所以相比于共同电极5,导电率高,光透射性低。

实施方式2的tft基板200通过设置与共同电极5电连接的共同布线20,能够降低与共同电极6有关的布线电阻,所以即使在速度快的状态下执行与像素有关的动作,也能够抑制响应延迟及显示不良的发生。

进而,实施方式2的tft基板200由于作为共同布线用遮光膜的遮光膜50d的存在而能够抑制来自透明性绝缘基板1的背面侧的led等的入射光由源极电极8或者漏极电极7反射而入射到半导体沟道层4的光强度、光量。

在实施方式2中,与1根栅极电极2对应地配设有1根共同布线20,但也可以考虑像素部72的开口率和布线电阻的最佳值来配置多根共同布线20。

在实施方式1中,使用半色调掩模60b,从而通过5次照相制版工序制作出tft基板100,而在实施方式2中也能够设为5次照相制版工序。即,在实施方式2中,无需大幅增加照相制版工序的次数,而能够通过比较简单的制造工序来生产率良好地制造使用了氧化物半导体膜作为tft基板200的半导体沟道层4的蚀刻阻挡部型tft。

另外,进行了还原处理的遮光膜50a及遮光膜50d能够得到降低对tft特性造成恶劣影响的波长的光强度的效果,还起到长期可靠性提高这样的效果。

<实施方式3>

图38是示出作为本发明的实施方式3的构成液晶显示装置的薄膜晶体管基板即tft基板300的结构的俯视图,图39是示出图38中的d-d剖面构造的剖视图。此外,在图38中,示出了xy正交坐标系。

以下,参照图38以及图39,说明实施方式3的tft基板300的结构以及制造方法。此外,关于与tft基板100相同的结构,附加相同的附图标记,适当地省略重叠的说明。

如图38以及图39所示,还具备共同布线20b,该共同布线20b与共同电极5电连接,形成为在像素部72在俯视时与像素电极9的周边区域p9重叠。然后,如图39所示,直接覆盖共同布线20b而设置作为像素周边共同布线用遮光膜的遮光膜51。即,在实施方式3的tft基板100中代替遮光膜50a而设置有遮光膜51。

此外,共同布线20b以及遮光膜51能够通过与实施方式2的图32~图37所示的共同布线20以及遮光膜50d同样的制造方法来制造。

在实施方式3的tft基板300中,沿着像素部72的像素电极9的周边区域p9而设置作为像素周边共同布线用遮光膜的遮光膜51,从而能够使靠近半导体沟道层4的区域中的遮光膜51的形成面积形成得比实施方式1的遮光膜50a大。

其结果,比实施方式1更能发挥对来自透明性绝缘基板1背面侧的led等的入射光入射到半导体沟道层4的光强度、光量的抑制。

在实施方式3中,沿着像素部72中的像素电极9的周边区域p9而配设有共同布线20b以及遮光膜51,但也可以考虑像素部72的开口率和布线电阻的最佳值来在像素内配置多个。

<实施方式4>

图40是示出作为本发明的实施方式4的构成液晶显示装置的薄膜晶体管基板即tft基板400的结构的俯视图,图41是示出图40中的e-e剖面构造的剖视图。此外,在图40中,示出了xy正交坐标系。

以下,参照图40以及图41,说明实施方式4的tft基板400的结构以及制造方法。此外,关于与实施方式1的tft基板100及实施方式2的tft基板200相同的结构,附加相同的附图标记,适当地省略重复的说明。

如图40以及图41所示,源极电极8具有朝向配置于包括tft部71以及像素部72的像素结构区域外的源极端子部40,沿着y方向而设置的源极电极延长区域8x。

然后,在源极电极8的下方的透明性绝缘基板1上,在与源极电极延长区域8x在俯视时重叠的区域形成与源极电极延长区域8x直接连接的源极专用遮光膜即遮光膜52。该遮光膜52具有导电性。

这样,实施方式4的tft基板400在源极电极8的源极电极延长区域8x的下方,作为设置于在俯视时与源极电极8的源极电极延长区域8x重叠的区域的第1遮光膜而形成有遮光膜52。

如图40所示,在1根源极电极8的各源极电极延长区域8x,在1个像素单位中设置有两处遮光膜52,各遮光膜52经由4处源极用接触孔11x而与源极电极8的源极电极延长区域8x电连接。

此外,遮光膜52能够通过与图16~图19所示的实施方式1的遮光膜50a同样的制造方法来制造。保护绝缘膜6、源极电极8以及像素电极9能够通过与图20~图23所示的实施方式1的保护绝缘膜6、漏极电极7以及像素电极9同样的制造方法来制造。此时,源极用接触孔11x能够与源极用接触孔11同时制造。

这样,在实施方式4中,通过将作为源极专用遮光膜的遮光膜52与源极电极8的源极电极延长区域8x电连接,能够降低与源极电极8关联的布线电阻,减轻源极电极8的寄生电容所致的信号延迟。此外,作为源极电极8的寄生电容,考虑与和共同电极5交叉的遮光膜50b的形成区域之间的寄生电容。

进而,在实施方式4中,由于作为源极专用遮光膜的遮光膜52的存在而能够抑制来自透明性绝缘基板1的背面侧的led等的入射光由源极电极8的源极电极延长区域8x反射而入射到半导体沟道层4的光强度、光量。

(变形例)

图42是示出作为本发明的实施方式4的构成液晶显示装置的变形例的薄膜晶体管基板的tft基板400b的结构的俯视图,图43是示出图42中的f-f剖面构造的剖视图。此外,在图42中,示出了xy正交坐标系。

以下,参照图42以及图43,说明作为实施方式4的变形例的tft基板400b的结构以及制造方法。此外,关于与实施方式1的tft基板100及实施方式2的tft基板200相同的结构,附加相同的附图标记,适当地省略重复的说明。

如图42以及图43所示,在源极电极8的下方的透明性绝缘基板1上,在与源极电极延长区域8x在俯视时重叠的区域,形成作为与源极电极延长区域8x直接连接的源极专用遮光膜的遮光膜53。该遮光膜53具有导电性。

这样,作为实施方式4的变形例的tft基板400b在源极电极8的源极电极延长区域8x的下方,作为设置于在俯视时与源极电极8的源极电极延长区域8x重叠的区域的第1遮光膜而形成有遮光膜53。

遮光膜53选择性地仅形成于共同电极5中的源极用接触孔11x正下方的区域。此外,图43所示的共同电极5仅仅被设置成用于形成遮光膜53,不具有本来的功能。

如图42所示,在1根源极电极8的各源极电极延长区域8x,在1个像素单位中设置有8处遮光膜53,各遮光膜53经由1对1地对应的8处源极用接触孔11x而与源极电极8的源极电极延长区域8x电连接。

此外,遮光膜53能够通过与图16~图19所示的实施方式1的遮光膜50a同样的制造方法来制造。保护绝缘膜6、源极电极8以及像素电极9能够通过与图20~图23所示的实施方式1的保护绝缘膜6、漏极电极7以及像素电极9同样的制造方法来制造。此时,源极用接触孔11x能够与源极用接触孔11同时制造。

另外,也可以在图16~图19所示的工序中形成共同电极5,在形成源极用接触孔11x之后,对源极用接触孔11x下方的共同电极5执行作为还原处理的等离子体处理,形成遮光膜53。

这样,在实施方式4的变形例中,将作为源极专用遮光膜的遮光膜53与源极电极8的源极电极延长区域8x电连接,降低与源极电极8关联的布线电阻,从而能够减轻源极电极8的寄生电容所致的信号延迟。

进而,在实施方式4的变形例中,由于作为源极专用遮光膜的遮光膜53的存在而能够抑制来自透明性绝缘基板1的背面侧的led等的入射光由源极电极8的源极电极延长区域8x反射而入射到半导体沟道层4的光强度、光量。

在实施方式4中,示出了以降低容量形成所致的源极电极8的信号延迟为目的而电性地遮光膜52或者遮光膜53与源极电极8电连接的构造。

进行了还原处理的遮光膜52以及遮光膜53能够得到降低对tft特性造成恶劣影响的波长的光强度的效果,与实施方式1~实施方式3同样地还起到长期可靠性提高这样的效果。

<其它>

在以上说明的实施方式1~实施方式4中,对于薄膜晶体管的可靠性提高,重要的是在共同电极5的一部分形成进行了还原处理的遮光膜50a~50d以及遮光膜51~53,特别是使波长500nm以下的光吸收率增加,使入射到半导体沟道层4的光强度变弱。

因此,进行了还原处理的遮光膜50a~50d以及遮光膜51~53能够得到降低对tft特性造成恶劣影响的波长的光强度的效果。

图44是示出本实施方式的变形制造方法的剖视图。如该图所示,通过第3次照相制版工序对漏极用接触孔10以及源极用接触孔11进行构图,通过使用了chf3、cf4、sf6等包含氟的气体和氧气(o2)的干蚀刻法,对包括氧化硅膜以及氮化硅膜的保护绝缘膜6进行蚀刻。

之后,还能够连续地进行包括氢(h2)、氦(he)、氮(n2)的等离子体处理,在半导体沟道层4的一部分形成遮光膜54。

此时,还能够如实施方式1~实施方式4所示,组合在源极电极8与共同电极5公差的部分形成遮光膜50b的工序,如实施方式2所示的、在共同布线20的一部分形成遮光膜50d,使来自源极电极8的反射的led的光强度下降。

详细地说明了本发明,但上述说明在所有的方面是例示,本发明并不限定于此。理解为未被例示的无数的变形例不脱离本发明的范围而能够设想。

即,本发明能够在其发明的范围内,对各实施方式自由地进行组合,或者对各实施方式适当地进行变形、省略。

进而,本申请发明并不限定于上述实施方式,能够在实施阶段在不脱离其要旨的范围进行各种变形。另外,在上述实施方式中包括各种阶段的发明,能够通过被公开的多个结构要件的适当的组合来抽取各种发明。

例如,即使从实施方式1~实施方式4各自所示的所有的结构要件删除几个结构要件,也能够解决在发明要解决的技术问题这栏中叙述的课题,在能够得到在发明效果这栏中叙述的效果的情况下,删除该结构要件后的结构能够抽取为发明。进而,也可以适当地组合上述实施方式1~实施方式4以及变形例的结构要件。

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