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JP4044999B2 - Array substrate for flat display device and manufacturing method thereof - Google Patents

Array substrate for flat display device and manufacturing method thereof Download PDF

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JP4044999B2
JP4044999B2 JP329198A JP329198A JP4044999B2 JP 4044999 B2 JP4044999 B2 JP 4044999B2 JP 329198 A JP329198 A JP 329198A JP 329198 A JP329198 A JP 329198A JP 4044999 B2 JP4044999 B2 JP 4044999B2
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contact hole
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film
array substrate
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明 久保
美由紀 樫本
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東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の平面表示装置に用いられるアレイ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、CRTディスプレイに代わる平面型の表示装置が盛んに開発されており、中でも液晶表示装置は軽量、薄型、低消費電力等の利点から特に注目を集めている。
【0003】
例えば、各表示画素毎にスイッチ素子が配置された光透過型のアクティブマトリクス型の液晶表示装置を例にとり説明する。アクティブマトリクス型液晶表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に配向膜を介して液晶層が保持されて成っている。アレイ基板は、ガラスや石英等の透明絶縁基板上に複数本の信号線と走査線とが格子状に配置され、各交点部分にアモルファスシリコン(以下、a−Si:Hと略称する。)等の半導体薄膜を用いた薄膜トランジスタ(以下、TFTと略称する。)が接続されている。そしてTFTのゲート電極は走査線に、ドレイン電極は信号線にそれぞれ電気的に接続され、さらにソース電極は画素電極を構成する透明導電材料、例えばITO(Indium-Tin-Oxide)に電気的に接続されている。
【0004】
対向基板は、ガラス等の透明絶縁基板上にITOから成る対向電極が配置され、またカラー表示を実現するのであればカラーフィルタ層が配置されて構成されている。
【0005】
ここで、通常、上記ゲート電極及び走査線の上には、その上方の半導体層等とを絶縁するために、酸化シリコンからなる第1ゲート絶縁膜が配されており、さらに窒化シリコンからなる第2ゲート絶縁膜が配されている。また、上記透明導電材料の層と信号線等の金属配線層との間には、窒化シリコンからなる層間絶縁膜が配されている。
【0006】
このようなアクティブマトリクス液晶表示装置の製造コストを低減する上で、アレイ基板製造のための工程数が多く、そのためアレイ基板のコスト比率が高いという問題があった。
【0007】
そこで、特願平8−260572号においては、画素電極を最上層に配置し、これに伴い信号線、ソース、ドレイン電極と共に、半導体被膜等を同一のマスクパターンに基づいて一括してパターニングを行った後、ソース電極と画素電極との接続用のコンタクトホールの作製と共に、信号線や走査線の接続端を露出するためのコンタクトホールの作製を同時に行うことが提案されている。これにより、少ないマスク数で生産性を向上でき、しかも製造歩留まりを低下させることもない。
【0008】
しかし、上記のように、画素電極層の一部がソース電極を覆う画素上置きタイプの場合、以下に説明するような問題があった。
【0009】
図11に、従来のアレイ基板における、ソース電極と画素電極との接続不良の発生について、TFT部分の模式的な縦断面図により示す。
【0010】
TFTのソース電極(126b)は、その上面に配されるコンタクトホール(129)により、画素電極(131)を構成するITO膜と接続される。コンタクトホール(129)は、全体がソース電極(126b)上に配されるので、ソース電極(126b)についての画素電極側の端縁(126c)は、ソース電極(126b)の層と画素電極(131)の層との間の層間絶縁膜(127)により覆われる。
【0011】
ソース電極(126b)及びドレイン電極を含む上層金属配線のための金属として、モリブデン金属または、モリブデン金属を55原子%(モル%)以上好ましくは70原子%以上含む合金が耐ヒロック性や、エッチング残渣がないこと等において優れている。しかし、このような金属を用いた場合には、図中に示されるように、ソース電極(126b)の端縁(126c)がほぼ垂直に近い形状ないしはオーバーハング形状にエッチングされることがあり、その結果、以下のような問題が生じることがあった。
【0012】
このような形状を有するソース電極(126b)の端縁(126c)部分に対して、層間絶縁膜(127)が堆積された場合には、往々にしてボイド(128)が形成され、これによりITO膜がカバーしきれない部分が生じる。また、ITO膜パターニング工程中にこのボイド(128)に滲み込んだエッチング液が、ITO膜を腐蝕し、ITO膜の段切れを引き起こすことがある。
【0013】
上記の従来の技術のアレイ基板の製造工程について、図12〜16を用いて、より詳細に説明する。ここでは、第1〜第5工程の説明を省略し、第6工程から説明する。
【0014】
(1)第6工程
図12に、第5工程終了後の状態を積層断面図で示す。第6工程では、この上に、窒化シリコン膜から成る層間絶縁膜(127)を堆積した後、第4のマスクパターンを用いて露光、現像し、ソース電極(126b)に対応する領域の一部の層間絶縁膜(127)を除去することにより、図13に示すように、コンタクトホール(129,163-166)を形成する。
【0015】
図14の平面図には、ソース電極電極用コンタクトホール(129)を形成する際のオーバーエッチング(サイドエッチングによる寸法拡大)について示す。エッチング初期のコンタクトホール(129-0)は、レジストパターンに対応する位置及び寸法を有する。オーバーエッチングにより拡大されるものの、通常の設計においては、コンタクトホール(129)の端縁がソース電極の範囲からはみ出ることがない。また、ソース電極(126b)は、画素電極と接続する側の端縁(126c)(ドレイン電極と接続する側以外の端縁)が3つの直線からなる。すなわち、ソース電極(126b)は、画素電極に囲まれる部分が、長方形部分の平面形状を有する。
【0016】
(2)第7工程
図15の積層断面図、及び図16の平面図には、ITO膜を堆積した後、パターニングにより画素電極(131)を形成した様子を示す。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、画素電極(131)を構成するITO膜が、ソース電極(126b)の端縁(126c)上で段切れを起こすことがない表示装置用アレイ基板、及びその製造方法を提供するものである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の表示装置用アレイ基板においては、基板上に配置される走査線と、この上に配置される第1及び第2絶縁膜、この上に配置される半導体膜、前記半導体膜に電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極とを含む薄膜トランジスタと、前記ドレイン電極から導出されて前記走査線と略直交する信号線と、この信号線と前記ソース電極及びドレイン電極とを被覆する第3絶縁膜と、前記ソース電極の上面の一部が露出するように前記第3絶縁膜に設けられたソース電極用コンタクトホールと、このソース電極用コンタクトホールを覆う導電層を介して前記ソース電極と電気的に接続される画素電極とを備えた表示装置用アレイ基板において、前記ソース電極用コンタクトホールが、前記画素電極と接続する側における前記ソース電極の端縁を露出させるように形成され、前記端縁を直接被覆する部分の前記導電層を介して、前記ソース電極と前記画素電極とが接続されることを特徴とする。
【0019】
このような構成により、ソース電極の画素電極側端縁がほぼ垂直ないしはややオーバーハング状であっても、絶縁膜の層によってこの部分にボイドが形成されることがない。したがって、ソース電極の画素電極側端縁におけるITO膜の段切れやエッチング液の滲み込みに起因する表示装置の点欠陥不良を防止することができる。
【0020】
請求項2記載の表示装置用アレイ基板においては、請求項1記載のアレイ基板において、前記画素電極と接続する側において、前記ソース電極の端縁が略円弧状をなし、この略円弧状の端縁が、前記ソース電極用コンタクトホールの略円形の端縁の内側に沿って近接して配されていることを特徴とする。
【0021】
このような構成であると、所望のコンタクトホールが、オーバーエッチングにより容易に製造できる。特には、第3絶縁膜(Pass-SiN)と第2絶縁膜(g-SiN)のエッチングレート差を5倍以上することで、オーバーエッチングによって、下方の絶縁膜が損傷されることを十分に防止することができる。
【0022】
請求項3記載の表示装置用アレイ基板においては、請求項1記載のアレイ基板において、前記ソース電極が、モリブデン、またはモリブデンを55原子%以上含む合金からなることを特徴とする。
【0023】
請求項4記載の表示装置用アレイ基板の製造方法においては、基板上に配置される走査線を含む第1導電層パターンを形成する工程と、この上に、第1及び第2絶縁膜、及び、半導体膜を形成する工程と、前記前記半導体膜に接続されて薄膜トランジスタを構成するソース電極及びドレイン電極と、前記ドレイン電極から導出されて前記走査線に略直交する信号線とを含む第2導電層パターンを形成する工程と、前記第2導電層パターンを被覆する第3絶縁膜を形成する工程と、前記ソース電極の上面の一部が露出するよう前記第3絶縁膜にソース電極用コンタクトホールを形成する工程と、前記ソース電極用コンタクトホールにより前記ソース電極と電気的に接続される画素電極を形成する工程とを備えた表示装置用アレイ基板の製造方法において、前記ソース電極用コンタクトホールを形成する工程において、このソース電極用コンタクトホールが、レジストパターンにおける寸法から、サイドエッチングにより、前記ドレイン電極から遠い側において前記ソース電極の端縁を含む寸法まで拡大され、これにより、前記画素電極を形成する工程において、前記ソース電極の端縁が前記画素電極を形成する層によって直接被覆されることを特徴とする。
【0024】
このような構成により、ソース電極の端縁におけるITO膜の段切れやエッチング液の滲み込みに起因する表示装置の点欠陥不良を防止することができる。
【0025】
請求項5記載の表示装置用アレイ基板の製造方法においては、請求項4記載のアレイ基板の製造方法において、アレイ基板の周縁部において、前記第1導電層パターンに属する配線を露出させる第1コンタクトホールを形成する工程と、前記ソース電極用コンタクトホールを形成する工程と同時に、前記第1コンタクトホールの外端縁に接する領域において前記第2絶縁層を取り除くことにより、前記第2導電層パターンに属する配線を露出させる第2コンタクトホールを形成する工程と、前記画素電極を形成する工程と同時に、前記第1コンタクトホールによって露出している前記第1導電層と、前記第2コンタクトホールによって露出している前記第2導電層とを、前記画素電極と同一の層により接続する工程とを備えたことを特徴とする。
【0026】
上記構成により、アレイ基板の周縁部のコンタクトホールについても、接続不良を確実に防止できるとともに、コンタクトホール形成の工程を簡略化することができる。
【0027】
請求項6記載の表示装置用アレイ基板の製造方法においては、請求項4又は5に記載のアレイ基板の製造方法において、前記ソース電極用コンタクトホール、又は、これとともに前記第2コンタクトホールを形成する工程は、フッ化水素又はその塩を含有してなる単一のエッチング液による単一のエッチング処理により行われることを特徴とする。
【0028】
【発明の実施の形態】
<アレイ基板の構成>
以下、本発明の表示装置用アレイ基板の構成について図1から図3、及び図9に基づいて説明する。
【0029】
図1は、アレイ基板(100)の概略平面図を示すものであり、図中の下側が液晶表示装置の画面上側に位置するものであって、図中下側から上側に向かって走査線が順次選択されるものである。
【0030】
アレイ基板(100)は、ガラス基板(101)上に配置される480本の走査線(111)を含み、各走査線(111)の一端は、ガラス基板(101)の一端辺(101a)側に引き出され、斜め配線部(150)を経て走査線パッド(152)に電気的に接続される。
【0031】
アレイ基板(100)は、ガラス基板(101)上に走査線(111)と略直交する1920本の信号線(110)を含み、各信号線(110)はガラス基板(101)の他の一端辺(101b)側に引き出され、斜め配線部(160)を経て信号線パッド(162)に電気的に接続される。
【0032】
走査線(111)と信号線(110)との交点部分近傍には、TFT(112)が配置されている。
【0033】
(1)TFT部分の構造
TFT(112)の積層構造について、図2の模式的な断面斜視図を用いて説明する。
【0034】
TFT(112)は、下層の金属配線である走査線(111)をゲートとした逆スタガー型であって、上層の金属配線である信号線(110)からの延在部分がドレイン電極(126a)をなしており、チャネル部にチャネル保護被膜(122)を有する。また、TFT(112)は画素上置きタイプであって、ソース電極(126b)は、この上面を露出させるように層間被覆絶縁膜(127)に設けられたコンタクトホール(129)を介して、画素電極(131)と接続される。
【0035】
図に示すように、コンタクトホール(129)についての画素電極と接続する側の端縁(129a)、すなわち、ドレイン電極と接続する側以外の端縁は、対応するソース電極の端縁(126c)よりも少し外側にある。すなわち、コンタクトホール(129)は、ソース電極(126b)の上面から画素電極側へとはみ出して形成される。このため、コンタクトホール(129)の底面内には、ソース電極についての、画素電極と接続する側の端縁(126c)が含まれ、これが底面内の段差部をなしている。
【0036】
したがって、ソース電極についての画素電極と接続する側の端縁(126c)は、層間被覆絶縁膜(127)に被覆されず、画素電極(131)を構成するITO膜によってのみ被覆されることとなる。なお、図に示されるように、ソース電極の画素電極接続側の端縁(126c)は、コンタクトホールの円形領域に収まりやすいように、予め、円弧状の平面形状に形成される。
【0037】
上記において、ITO(Indium Tin Oxide)は、層間被覆絶縁膜(127)にくらべて被覆充填性が格段に優れるものである。したがって、ソース電極の端縁(126c)がほぼ垂直ないしはオーバーハング状であっても、ソース電極の端縁(126c)に沿った部分で、ボイドが形成されることがない。そのため、画素電極(131)を構成するITO膜が、ソース電極の端縁(126c)上で段切れを起こすことがない。
【0038】
(2)信号線側外周部の構造
信号線(110)の外周部付近の構造について、図1、図3及び図9に基づいて説明する。
【0039】
図1に示すように、走査線(111)と同一工程にて同一材料で形成される下層配線部(111b)が、各信号線(110)に対応してガラス基板(101)の一端辺(101b)側の信号線(110)の斜め配線部(160)及び信号線パッド(162)に配置されている。
【0040】
図9に示すように、斜め配線部(160)においては、下層配線部(111b)の上には、2層の絶縁膜(115),(117)が配置されている。また、この2層の絶縁膜(115),(117)の上に、半導体被膜(119)、低抵抗半導体被膜(123)及び信号線(110)から延在される上層配線部(125b)が積層され、この上層配線部(125b)上には層間絶縁膜(127)が配置されている。
【0041】
斜め配線部(160)においては、信号線(110)から延在される上層配線部(125b)と、走査線(111)と同一工程にて同一材料で形成される下層配線部(111b)とが積層配置され、この2層によって、斜め配線部(160)の基部と信号線パッド(162)とを電気的に接続している。
【0042】
そのため、斜め配線部(160)において、上層配線部(125b)または下層配線部(111b)の一方が断線しても、他方が接続されているため、斜め配線部(160)に断線不良が生じることが軽減される。
【0043】
この斜め配線部(160)の基部、及び、信号線パッド(162)においては、それぞれ、第2コンタクトホール(163)及び(165)が形成された領域中に第1コンタクトホール(164)及び(166)が形成されている。そして、これらコンタクトホールの領域に、画素電極(131)と同一工程にて同一材料のITOから形成される信号線接続層(131b)が配されることによって、信号線(110)から延在される上層配線部(125b)と下層配線部(111b)とが電気的に接続されている。なお、第1コンタクトホール(164)及び(166)は、下層配線部(111b)の主表面の一部を露出するように2層の絶縁膜(115),(117)、半導体被膜(119)、低抵抗半導体被膜(123)及び上層配線部(125b)を貫通する開口であって、第2コンタクトホール(163)及び(165)は上層配線部(125b)の主表面の一部を露出するように層間絶縁膜(127)を貫通する開口である。
【0044】
図3の縦断面斜視図に模式的に示すように、第2コンタクトホール(163)の底面(163b)がドーナツ状をなし、第1コンタクトホール(164)の外端縁(164b)は、同時に、ドーナツ状の底面(163b)の内縁となっている。
【0045】
このように、第2コンタクトホールの形成された領域中に第1コンタクトホールが配されるため、コンタクトホール形成のための面積は、両コンタクトホールを接続層(131b)により接続したものにおいての最小面積とすることができる。
【0046】
また、接続層(131b)はITOからなるため抵抗率が高いものの、第1コンタクトホールの底面にて下層配線部(111b)を覆う接続層(131b)部分と、第2コンタクトホールの底面にて上層配線部(125b)を覆う接続層(131b)部分とは、単に第1コンタクトホールの段差面上の接続層(131b)部分だけを介して結合されている。したがって、接続層(131b)部分の配線長は最小限となる。しかも、第1コンタクトホールの外縁の全周にわたってこのような接続が行われている。したがって、接続層(131b)部分の抵抗によってクロストークといった表示不良が引き起こされることがない。
【0047】
なお、走査線側外周部の構造は、上記に説明した信号線付近の外周部の構造と同様である。
【0048】
本実施例においては、図1に示すように、補助容量(Cs)が走査線の延在部(113)により形成されるものとして説明しているが、走査線(111)と並行する補助容量線(Cs線)を配する構成とすることもできる。この場合、走査線(111)と同一工程にて同一材料より形成される各補助容量線(Cs線)の一端又は両端が、信号線(110)と同一工程にて同一材料より形成されるCs束ね線とコンタクトホールを介して接続される。このコンタクトホールについても、上記で説明した、信号線側外周部における構造と全く同様のものとすることができる。
【0049】
<アレイ基板の製造工程>
次に、このアレイ基板(100)の製造工程について、図4から図9を参照して詳細に説明する。下記の説明において、走査線付近の外周部の製造工程は、信号線付近の外周部の製造工程と全く同様であるので、省略する。
【0050】
(1)第1工程
ガラス基板(101)に、スパッタ法により、Mo−W膜(モリブデン−タングステン合金膜)を300nmの膜厚に堆積させる。
【0051】
この積層膜上に、フォトリソグラフィを用いて走査線パターンと補助容量配線の一部を形成し、CF4/O2系CDEでテーパー形状にドライエッチングし、走査線と補助容量配線パターンを完成させる(第1のパターニング)。
【0052】
これにより、ガラス基板(101)上に480本の走査線(111)を作製すると共に、その一端辺(101a)側において走査線(111)の斜め配線部(150)及び走査線パッド(152)を構成する下層配線部(111a)、一端辺(101b)において信号線(110)の斜め配線部(160)及び信号線パッド(162)を構成する下層配線部(111b)をそれぞれ同時に作製する。
【0053】
さらに、TFT領域では走査線(111)と一体で走査線(111)と直交する方向に導出されるゲート電極を作製する。また、走査線(111)のパターニングの際に走査線(111)と直交する方向に導出され、補助容量(Cs)を形成するための延在領域(113)も同時に作製しておく(図1参照)。
【0054】
(2)第2工程
第1工程の後、ガラス基板(101)を300℃以上に加熱した後、常圧プラズマCVD法により350nm厚の酸化シリコン膜(SiOx膜)から成る第1ゲート絶縁膜(115)を堆積した後、さらに減圧プラズマCVD法により50nm厚の窒化シリコン膜から成る第2ゲート絶縁膜(117)、50nm厚のa−Si:Hから成る半導体被膜(119)及び200nm厚の窒化シリコン膜から成るチャネル保護被膜(121)を連続的に大気にさらすことなく成膜する。
【0055】
ここで、窒化シリコン膜である第2ゲート絶縁膜(117)を成膜する際には、減圧プラズマCVDの条件を、膜組成におけるケイ素(シリコン)元素に対する窒素元素の比(窒素/ケイ素の組成比N/Si)が1.5以上となるように調整する。
【0056】
SiOx膜の代わりに、ガラス基板(101)を300℃以上に加熱した後、熱CVD法によるSiO2膜を用いてもよい。
【0057】
(3)第3工程
第2工程の後、走査線(111)をマスクとした裏面露光技術により走査線(111)に自己整合的にチャネル保護被膜(121)をパターニングし、さらにTFT領域に対応するように第2のマスクパターンを用いて露光し、現像、パターニング(第2のパターニング)を経て、島状のチャネル保護膜(122)を作製する。
【0058】
(4)第4工程
第3工程の後、図4に示すように、良好なオーミックコンタクトが得られるように露出する半導体被膜(119)表面をフッ酸(HF)系溶液で処理し、プラズマCVD法により不純物としてリンを含む30nm厚のn+a−Si:Hから成る低抵抗半導体被膜(123)を堆積し、300nm厚のMo膜(モリブデン膜)(125)をスパッターにより堆積する。
【0059】
(5)第5工程
第4工程の後、図5に示すように、第3のマスクパターンを用いて露光、現像した後、Mo膜(125)、低抵抗半導体被膜(123)及び半導体被膜(119)についてのパターニングを行う(第3のパターニング)。この際、Mo膜(125)は、リン酸、硝酸、酢酸及び水の混酸を用いたウエットエッチングによりパターニングする。また、低抵抗半導体被膜(123)及び半導体被膜(119)は、窒化シリコン膜から成る第1ゲート絶縁膜(115)あるいは第2ゲート絶縁膜(117)とチャネル保護膜(122)とのエッチング選択比を制御することによって、プラズマエッチングによりパターニングする。
【0060】
これにより、TFT領域においては、ソース電極(126b)とその下方の低抵抗半導体膜部分(124a)とを一体に作製し、信号線(110)及びドレイン電極(126a)とその下方の低抵抗半導体膜部分(124b)とを一体に作製する。
【0061】
信号線パッド(162)及び斜め配線部(160)の基部においては、下層配線部(111b)上に沿ってMo膜(125)をパターニングして信号線(110)から延在される上層配線部(125b)を形成すると共に、上層配線部(125b)に沿って低抵抗半導体被膜(123)及び半導体被膜(119)を一括してパターニングする。
【0062】
これと同時に、上述した第1コンタクトホール(164),(166)に対応する領域の上層配線部(125b)、低抵抗半導体被膜(123)及び半導体被膜(119)を貫通する開口(164a),(166a)を作製する。
【0063】
ここでは、Mo膜(125)、低抵抗半導体被膜(123)及び半導体被膜(119)のパターニングは、ウエットエッチングとこれに続くドライエッチングとの連続工程により行ったが、ドライエッチングのみ、又は、ウエットエッチングのみにより行うこともできる。
【0064】
(6)第6工程
第5工程の後、この上に200nm厚の窒化シリコン膜から成る層間絶縁膜(127)を堆積する。
【0065】
ここで、層間絶縁膜(127)を成膜する際には、減圧プラズマCVDの条件を、ケイ素に対する窒素の元素比が1.28以上となるように調整する。
【0066】
そして、第4のマスクパターンを用いて露光、現像し、ソース電極(126b)に対応する領域の一部の層間絶縁膜(127)を除去してコンタクトホール(129,164-166)を形成する(第4のパターニング)。
【0067】
コンタクトホールを形成するためのエッチング処理薬剤としては、フッ化水素系薬剤を用いる。特に好ましいものとしては、フッ化水素−フッ化アンモニウム緩衝液(バッファードフッ酸、BHF)が挙げられる。バッファードフッ酸は、フッ化水素を6%、フッ化アンモニウムを30%含有する水溶液である。
【0068】
層間絶縁膜(127)と第2ゲート絶縁膜(117)は共に窒化シリコンからなるが、層間絶縁膜(127)がバッファードフッ酸によってエッチングされる速度は、第2ゲート絶縁膜(117)のそれの約10倍である。すなわち、エッチング速度比が約10倍である。これは、同じ減圧CVD法により成膜されても、成膜条件が異なり、密度及び窒素/ケイ素の重量組成比が大きく異なることに起因する。
【0069】
以下に、図6〜8を用いて、層間絶縁膜(127)にコンタクトホールを形成するエッチング工程について説明する。
【0070】
a. オーバーエッチング前(サイドエッチングによる寸法拡大の前)
まず、図6に、エッチングの初期におけるTFT部分の積層断面構造を示す。
【0071】
この段階におけるコンタクトホールの大きさは、上記のようにマスクパターンにしたがって形成されたレジストパターンにおけるコンタクトホール部分とほぼ同一である。
【0072】
このとき、ソース電極部分におけるコンタクトホールの(129)は、その全体がソース電極(126b)の領域内にある。すなわち、ソース電極(126b)についての画素電極側の端縁(126c)は、層間絶縁膜(127)によって被覆されたままである。
【0073】
一方、この時、信号線パッド(162)及び斜め配線部(160)の基部においては、開口(164a),(166a)に対応する第1及び第2ゲート絶縁膜(115),(117)と共に層間絶縁膜(127)が一括して除去され、第1コンタクトホール(164),(166)が形成される(第4のパターニング)。
【0074】
b. オーバーエッチング後(サイドエッチングによる寸法拡大の後)
次に、図7に、エッチング終了後、すなわち、オーバーエッチング後におけるTFT部分の積層断面構造を示す。
【0075】
オーバーエッチングにより各コンタクトホールのサイズが拡大された後には、コンタクトホール(129)についての画素電極側の端縁(129a)が、ソース電極(126b)についての画素電極側の端縁(126c)を超えて外側に来ている。したがって、ソース電極(126b)についての画素電極側の端縁(126c)には、層間絶縁膜(127)が残らない。
【0076】
一方、この時、信号線パッド(162)及び斜め配線部(160)の基部においては、第1コンタクトホール(164),(166)を取り囲む領域の層間絶縁膜(127)が除去され、第2コンタクトホール(163),(165)が形成される。
【0077】
図8は、オーバーエッチングについて模式的に示すための、TFT部分の平面図である。
【0078】
図に示すように、レジストパターンにおけるコンタクトホール部分の設計サイズと、オーバーエッチングの時間とを調整することにより、コンタクトホールがソース電極の画素電極側の端縁(126c)を少し超えるところまで拡大するようにされる。
【0079】
また、ソース電極についての画素電極と接続する側の端縁(126c)は、略円弧状に形成され、略円形のコンタクトホール(129)の端縁の内側に沿って近接して配されている。
【0080】
図8に示すような平面配置であるため、オーバーエッチングのための時間は、最小限とすることができ、また、オーバーエッチング中にゲート絶縁膜(119)を損傷することもない。
【0081】
(7)第7工程
第6工程の後、図9に示すように、この上に40nm厚のITO膜を基板温度230℃でスパッターにより堆積し、第5のマスクパターンを用いて露光、現像した後、画素電極(131)を作製するパターニングを行う(第5のパターニング)。ITO膜のパターニングは、ウエットエッチングであってもドライエッチングであってもかまわない。
【0082】
図9中に示すように、上記第6工程で形成されたコンタクトホール(129)により、ソース電極(126b)の上面の一部を被覆してこれと接続されるITO膜(131a)は、ソース電極の画素電極側の端縁(126c)、及び、これとコンタクトホール(129)の画素電極側の端縁(129a)との間の谷部を直接被覆するITO膜を介して、画素電極(131)に接続される。
【0083】
同時に、信号線パッド(162)及び斜め配線部(160)の基部においては、図9に示すように、第2コンタクトホール(163),(165)及び第1コンタクトホール(164),(166)の領域を覆うようにパッチ状の接続層(131b)を形成する。これにより信号線(110)と信号線接続パッド(162)とは、下層配線部(111b)と上層配線部(125b)の2層構造の斜め配線部(160)により電気的に接続される。
【0084】
図10の平面図には、画素電極作成後のTFT部分について模式的に示す。既に説明したように、画素電極側におけるソース電極の円弧状端縁よりコンタクトホールの端縁が外側に位置する。
【0085】
上記実施例においては、半導体被膜(119)をa−Si:Hで構成する場合について説明したが、多結晶シリコン膜等であっても全く同様である。また、アレイ基板の周縁領域に信号線パッド(162)及び走査線パッド(152)パッド(152),(162)が備えられるものとして説明したが、アレイ基板の周縁領域に駆動回路部を一体に形成し、この駆動回路部への入力接続部を形成したものであっても良い。
【0086】
<具体的な実施例>
(1)オーバーエッチングについての設計
レジストパターンにおけるコンタクトホールの設計サイズ及びエッチング時間の調整についての具体例を挙げれば以下のようである。
【0087】
a. 第4のパターニング(第6工程)のためのレジストパターンにおけるコンタクトホールの画素電極側の円弧状端縁が、第3のパターニング(第5工程)のためのレジストパターンにおけるソース電極の画素電極側の円弧状端縁より4μm内側となるように、それぞれのマスクパターンを調整する。
【0088】
b. 上記第5工程において、ソース電極を形成する第3のパターニングの際、サイドエッチングが0.75μmである。
【0089】
c. 上記第6工程において、コンタクトホールのサイドエッチングの速度が、1.8μm/minとなるようにエッチング条件を設定し、120秒間エッチングを行う。例えば、層間被覆絶縁膜(127)に対して、バッファードフッ酸を28℃で用いる。
【0090】
上記a.〜c.の結果、画素電極側における、コンタクトホールの端縁からソース電極の端縁までの距離は、以下のようになる。
【0091】
4μm−0.75μm−(1.8μm×120/60)=−0.35μm
すなわち、コンタクトホールの端縁がソース電極の端縁より0.35μmだけ外側に位置することとなる。
【0092】
(2)ITO膜の形成とパターニング
d. 上記第7工程において、40nm厚のITO膜を基板温度230℃でスパッターにより堆積し露光、現像した後、26%濃度の塩酸(26%HCl・aq)を液温37℃で120秒間吹き付けるスプレーエッチングにより、画素電極(131)を作製する。
【0093】
(3)点欠点不良の検査
e. アレイ基板製造工程に関する最終検査を、上記のように製造されたアレイ基板について行ったところ、ソース電極の端縁におけるITO膜の段切れやエッチング液の滲み込みによる点欠陥不良は全く観察されなかった。
【0094】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、画素電極のパターン等における段切れの発生を防止することができ、これにより製品不良を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のアレイ基板の一部概略平面図である。
【図2】実施例のアレイ基板のTFT部におけるコンタクトホール形成領域の積層構造について示す模式的な断面斜視図である。
【図3】実施例のアレイ基板の接続パッド部におけるコンタクトホール形成領域の積層構造について示す模式的な断面斜視図である。
【図4】図1〜3に示す実施例のアレイ基板を製造する際の、第4工程終了後における積層断面図である。
【図5】図1〜3に示す実施例のアレイ基板を製造する際の、第5工程終了後における積層断面図である。
【図6】図1〜3に示す実施例のアレイ基板を製造する際の、第6工程のエッチング初期における積層断面図である。
【図7】図1〜3に示す実施例のアレイ基板を製造する際の、第6工程のオーバーエッチング後における積層断面図である。
【図8】実施例のアレイ基板を製造する際の、オーバーエッチングついて模式的に示すための、TFT部分の平面図である。
【図9】図1〜3に示す実施例のアレイ基板を製造する際の、第7工程終了後における積層断面図である。
【図10】図9の状態についてさらに説明するための、図8と同様の平面図である。
【図11】従来の技術のアレイ基板のTFT部におけるコンタクトホール形成領域の積層構造について示す模式的な縦断面図である。
【図12】図11に示す従来のアレイ基板を製造する際の、第5工程終了後における積層断面図である。
【図13】図11に示す従来のアレイ基板を製造する際の、第6工程終了後における積層断面図である。
【図14】従来のアレイ基板を製造する際の、オーバーエッチングついて模式的に示すための、TFT部分の平面図である。
【図15】図11に示す従来のアレイ基板を製造する際の、第7工程終了後における積層断面図である。
【図16】図15の状態についてさらに説明するための、図14と同様の平面図である。
【符号の説明】
110 信号線(Mo膜)
111 走査線(Mo−W膜)
112 薄膜トランジスタ(TFT)
113 走査線の延在領域
115 第1ゲート絶縁膜(SiOx)
117 第2ゲート絶縁膜(SiN)
119 半導体被膜(a−Si:H)
123 低抵抗半導体被膜(n+a−Si:H)
126a ドレイン電極(Mo膜)
126b ソース電極(Mo膜)
126c ソース電極の画素電極側における円弧状端縁
127 層間絶縁膜(パッシベーション膜、SiN)
131 画素電極(ITO膜)
131a ソース電極に被覆、接続されるITO膜
131b 接続部
129 ソース電極と画素電極との接続用のコンタクトホール
129a コンタクトホールの画素電極接続側の端縁
153,155 走査線パッド用第1コンタクトホール
154,156 走査線パッド用第2コンタクトホール
163,165 信号線パッド用第1コンタクトホール
164,166 信号線パッド用第2コンタクトホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an array substrate used in a flat display device such as a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, flat-type display devices that replace CRT displays have been actively developed, and liquid crystal display devices are particularly attracting attention because of their advantages such as light weight, thinness, and low power consumption.
[0003]
For example, a light transmission type active matrix liquid crystal display device in which a switch element is arranged for each display pixel will be described as an example. An active matrix type liquid crystal display device is formed by holding a liquid crystal layer between an array substrate and a counter substrate via an alignment film. The array substrate has a plurality of signal lines and scanning lines arranged in a lattice pattern on a transparent insulating substrate such as glass or quartz, and amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si: H) or the like at each intersection. A thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) using the semiconductor thin film is connected. The gate electrode of the TFT is electrically connected to the scanning line, the drain electrode is electrically connected to the signal line, and the source electrode is electrically connected to a transparent conductive material constituting the pixel electrode, for example, ITO (Indium-Tin-Oxide). Has been.
[0004]
The counter substrate includes a counter electrode made of ITO on a transparent insulating substrate such as glass, and a color filter layer if a color display is realized.
[0005]
Here, normally, a first gate insulating film made of silicon oxide is disposed on the gate electrode and the scanning line in order to insulate the semiconductor layer and the like above the gate electrode and the scanning line. A two-gate insulating film is provided. An interlayer insulating film made of silicon nitride is disposed between the transparent conductive material layer and a metal wiring layer such as a signal line.
[0006]
In reducing the manufacturing cost of such an active matrix liquid crystal display device, there is a problem that the number of steps for manufacturing the array substrate is large, and therefore the cost ratio of the array substrate is high.
[0007]
Therefore, in Japanese Patent Application No. 8-260572, the pixel electrode is arranged in the uppermost layer, and along with this, the semiconductor film and the like are patterned together with the signal line, source and drain electrodes based on the same mask pattern. After that, it has been proposed to simultaneously produce a contact hole for exposing a connection end of a signal line or a scanning line, together with the production of a contact hole for connecting a source electrode and a pixel electrode. Thereby, productivity can be improved with a small number of masks, and the manufacturing yield is not reduced.
[0008]
However, as described above, in the case where the part of the pixel electrode layer is a pixel-mounted type that covers the source electrode, there is a problem as described below.
[0009]
FIG. 11 is a schematic vertical cross-sectional view of a TFT portion showing the occurrence of a connection failure between a source electrode and a pixel electrode in a conventional array substrate.
[0010]
The source electrode (126b) of the TFT is connected to the ITO film constituting the pixel electrode (131) by a contact hole (129) disposed on the upper surface thereof. Since the contact hole (129) is entirely disposed on the source electrode (126b), the edge (126c) on the pixel electrode side of the source electrode (126b) is the source electrode (126b) layer and the pixel electrode ( 131) is covered with an interlayer insulating film (127) between the layers.
[0011]
As the metal for the upper layer metal wiring including the source electrode (126b) and the drain electrode, molybdenum metal or an alloy containing molybdenum metal in an amount of 55 atomic% (mol%) or more, preferably 70 atomic% or more is hillock resistance and etching residue. Excellent in that there is no. However, when such a metal is used, as shown in the figure, the edge (126c) of the source electrode (126b) may be etched into a shape that is almost vertical or overhang, As a result, the following problems may occur.
[0012]
When an interlayer insulating film (127) is deposited on the edge (126c) portion of the source electrode (126b) having such a shape, a void (128) is often formed, and thereby ITO The part which a film cannot cover is generated. In addition, the etchant that has penetrated into the void (128) during the ITO film patterning process may corrode the ITO film and cause the ITO film to break.
[0013]
The manufacturing process of the conventional array substrate will be described in more detail with reference to FIGS. Here, the description of the first to fifth steps is omitted, and the description starts from the sixth step.
[0014]
(1) Sixth step
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the state after the fifth step is finished. In the sixth step, an interlayer insulating film (127) made of a silicon nitride film is deposited thereon, and then exposed and developed using a fourth mask pattern, so that a part of the region corresponding to the source electrode (126b) is obtained. By removing the interlayer insulating film (127), contact holes (129, 163-166) are formed as shown in FIG.
[0015]
The plan view of FIG. 14 shows over-etching (size expansion by side etching) when the source electrode contact hole (129) is formed. The contact hole (129-0) at the initial stage of etching has a position and dimensions corresponding to the resist pattern. Although enlarged by over-etching, in the normal design, the edge of the contact hole (129) does not protrude from the area of the source electrode. The source electrode (126b) has three straight lines at the edge (126c) on the side connected to the pixel electrode (edge other than the side connected to the drain electrode). That is, in the source electrode (126b), the portion surrounded by the pixel electrode has a rectangular planar shape.
[0016]
(2) Seventh step
The laminated sectional view of FIG. 15 and the plan view of FIG. 16 show a state in which the pixel electrode 131 is formed by patterning after depositing the ITO film.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in view of the above problems, the present invention provides an array substrate for a display device in which the ITO film constituting the pixel electrode (131) does not break off on the edge (126c) of the source electrode (126b), And a manufacturing method thereof.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The display device array substrate according to claim 1, wherein the scanning lines disposed on the substrate, the first and second insulating films disposed thereon, the semiconductor film disposed thereon, and the semiconductor film A thin film transistor including a source electrode and a drain electrode that are electrically connected, a signal line that is derived from the drain electrode and is substantially orthogonal to the scanning line, and a signal line that covers the signal line, the source electrode, and the drain electrode The source electrode through a third insulating film, a source electrode contact hole provided in the third insulating film so that a part of the upper surface of the source electrode is exposed, and a conductive layer covering the source electrode contact hole And a pixel electrode electrically connected to the pixel electrode, wherein the source electrode contact hole is connected to the pixel electrode on the side connected to the pixel electrode. Is formed so as to expose the edge of the electrode, through the conductive layer portion covering the edge directly between the source electrode and the pixel electrode, characterized in that it is connected.
[0019]
With such a configuration, even if the pixel electrode side edge of the source electrode is substantially vertical or slightly overhanged, no void is formed in this portion by the insulating film layer. Therefore, it is possible to prevent a point defect defect of the display device due to the breakage of the ITO film at the pixel electrode side edge of the source electrode or the penetration of the etching solution.
[0020]
3. The array substrate for a display device according to claim 2, wherein, in the array substrate according to claim 1, an edge of the source electrode has a substantially arc shape on the side connected to the pixel electrode, and the substantially arc-shaped end. An edge is disposed close to the inside of the substantially circular edge of the source electrode contact hole.
[0021]
With such a configuration, a desired contact hole can be easily manufactured by overetching. In particular, by increasing the etching rate difference between the third insulating film (Pass-SiN) and the second insulating film (g-SiN) by 5 times or more, it is possible to sufficiently damage the underlying insulating film due to overetching. Can be prevented.
[0022]
The array substrate for a display device according to claim 3 is the array substrate according to claim 1, wherein the source electrode is made of molybdenum or an alloy containing 55 atomic% or more of molybdenum.
[0023]
5. The method of manufacturing an array substrate for a display device according to claim 4, further comprising: forming a first conductive layer pattern including a scanning line disposed on the substrate; and a first insulating film and a second insulating film thereon. A second conductive layer including a step of forming a semiconductor film, a source electrode and a drain electrode connected to the semiconductor film to form a thin film transistor, and a signal line derived from the drain electrode and substantially orthogonal to the scanning line. A step of forming a layer pattern; a step of forming a third insulating film covering the second conductive layer pattern; and a contact hole for a source electrode in the third insulating film so that a part of the upper surface of the source electrode is exposed. And a method of manufacturing an array substrate for a display device, comprising: forming a pixel electrode electrically connected to the source electrode through the source electrode contact hole In the step of forming the source electrode contact hole, the source electrode contact hole extends from the dimension in the resist pattern to a dimension including the edge of the source electrode on the side far from the drain electrode by side etching. Thus, in the step of forming the pixel electrode, the edge of the source electrode is directly covered with the layer forming the pixel electrode.
[0024]
With such a configuration, it is possible to prevent a point defect of the display device due to the breakage of the ITO film at the edge of the source electrode or the penetration of the etching solution.
[0025]
6. The method for manufacturing an array substrate for a display device according to claim 5, wherein in the array substrate manufacturing method according to claim 4, a first contact exposing a wiring belonging to the first conductive layer pattern at a peripheral portion of the array substrate. Simultaneously with the step of forming a hole and the step of forming the source electrode contact hole, the second insulating layer is removed in a region in contact with the outer edge of the first contact hole, thereby forming the second conductive layer pattern. Simultaneously with the step of forming the second contact hole exposing the wiring to which it belongs and the step of forming the pixel electrode, the first conductive layer exposed by the first contact hole and the second contact hole are exposed. Connecting the second conductive layer to the pixel electrode by the same layer as the pixel electrode. .
[0026]
With the above-described configuration, it is possible to reliably prevent poor connection with respect to the contact hole at the peripheral edge of the array substrate and to simplify the contact hole forming process.
[0027]
7. The method for manufacturing an array substrate for a display device according to claim 6, wherein the source electrode contact hole or the second contact hole is formed together with the source electrode contact hole in the array substrate manufacturing method according to claim 4 or 5. The step is performed by a single etching process using a single etching solution containing hydrogen fluoride or a salt thereof.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Configuration of array substrate>
Hereinafter, the configuration of the array substrate for a display device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and FIG.
[0029]
FIG. 1 is a schematic plan view of an array substrate (100), in which the lower side in the figure is located on the upper side of the screen of the liquid crystal display device, and the scanning lines are directed from the lower side to the upper side in the figure. They are selected sequentially.
[0030]
The array substrate (100) includes 480 scanning lines (111) arranged on the glass substrate (101), and one end of each scanning line (111) is on one end side (101a) side of the glass substrate (101). And is electrically connected to the scanning line pad (152) via the oblique wiring part (150).
[0031]
The array substrate (100) includes 1920 signal lines (110) substantially orthogonal to the scanning lines (111) on the glass substrate (101), and each signal line (110) is the other end of the glass substrate (101). It is pulled out to the side (101b) side, and is electrically connected to the signal line pad (162) through the oblique wiring portion (160).
[0032]
A TFT (112) is arranged near the intersection of the scanning line (111) and the signal line (110).
[0033]
(1) TFT structure
The laminated structure of the TFT (112) will be described with reference to the schematic sectional perspective view of FIG.
[0034]
The TFT (112) is an inverted stagger type having a scanning line (111) as a lower layer metal wiring as a gate, and an extended portion from a signal line (110) as an upper layer metal wiring is a drain electrode (126a) And has a channel protective film (122) in the channel portion. The TFT (112) is a pixel-mounted type, and the source electrode (126b) is connected to the pixel via a contact hole (129) provided in the interlayer coating insulating film (127) so as to expose the upper surface. Connected to the electrode (131).
[0035]
As shown in the figure, the edge (129a) on the side connected to the pixel electrode of the contact hole (129), that is, the edge other than the side connected to the drain electrode is the edge (126c) of the corresponding source electrode. A little outside. That is, the contact hole (129) is formed so as to protrude from the upper surface of the source electrode (126b) to the pixel electrode side. Therefore, the bottom surface of the contact hole (129) includes an edge (126c) of the source electrode on the side connected to the pixel electrode, which forms a step portion in the bottom surface.
[0036]
Therefore, the edge (126c) on the side of the source electrode connected to the pixel electrode is not covered with the interlayer coating insulating film (127), but is covered only with the ITO film constituting the pixel electrode (131). . As shown in the drawing, the edge (126c) on the pixel electrode connection side of the source electrode is formed in advance in an arcuate planar shape so as to easily fit in the circular region of the contact hole.
[0037]
In the above, ITO (Indium Tin Oxide) has much better coating filling properties than the interlayer coating insulating film (127). Therefore, even if the edge (126c) of the source electrode is substantially vertical or overhanged, no void is formed in the portion along the edge (126c) of the source electrode. For this reason, the ITO film constituting the pixel electrode (131) does not break off on the edge (126c) of the source electrode.
[0038]
(2) Structure of signal line side outer periphery
The structure near the outer periphery of the signal line (110) will be described with reference to FIGS.
[0039]
As shown in FIG. 1, a lower layer wiring part (111b) formed of the same material in the same process as the scanning line (111) is connected to one end side of the glass substrate (101) corresponding to each signal line (110). The signal lines (110) on the 101b) side are disposed on the diagonal wiring portions (160) and the signal line pads (162).
[0040]
As shown in FIG. 9, in the oblique wiring section (160), two layers of insulating films (115) and (117) are arranged on the lower wiring section (111b). Further, an upper wiring portion (125b) extending from the semiconductor coating (119), the low resistance semiconductor coating (123), and the signal line (110) is formed on the two insulating films (115) and (117). The interlayer insulating film (127) is disposed on the upper wiring portion (125b).
[0041]
In the oblique wiring part (160), the upper layer wiring part (125b) extending from the signal line (110) and the lower layer wiring part (111b) formed of the same material in the same process as the scanning line (111) These two layers electrically connect the base of the diagonal wiring portion (160) and the signal line pad (162).
[0042]
Therefore, in the diagonal wiring part (160), even if one of the upper layer wiring part (125b) or the lower layer wiring part (111b) is disconnected, the other is connected, so that a disconnection failure occurs in the diagonal wiring part (160). That is alleviated.
[0043]
In the base portion of the oblique wiring portion (160) and the signal line pad (162), the first contact holes (164) and (164) are respectively formed in the regions where the second contact holes (163) and (165) are formed. 166) is formed. The signal line connection layer (131b) formed of ITO of the same material in the same process as the pixel electrode (131) is disposed in the contact hole region, thereby extending from the signal line (110). The upper wiring portion (125b) and the lower wiring portion (111b) are electrically connected. The first contact holes (164) and (166) have two layers of insulating films (115) and (117) and a semiconductor coating (119) so as to expose a part of the main surface of the lower wiring part (111b). The second contact holes (163) and (165) expose a part of the main surface of the upper layer wiring portion (125b) through the low resistance semiconductor film (123) and the upper layer wiring portion (125b). Thus, the opening penetrates the interlayer insulating film (127).
[0044]
As schematically shown in the longitudinal sectional perspective view of FIG. 3, the bottom surface (163b) of the second contact hole (163) has a donut shape, and the outer edge (164b) of the first contact hole (164) The inner edge of the bottom surface (163b) of the donut shape.
[0045]
As described above, since the first contact hole is arranged in the region where the second contact hole is formed, the area for forming the contact hole is the minimum in the case where both contact holes are connected by the connection layer (131b). It can be an area.
[0046]
Although the connection layer (131b) is made of ITO and has a high resistivity, the connection layer (131b) covering the lower wiring portion (111b) at the bottom of the first contact hole and the bottom of the second contact hole. The connection layer (131b) covering the upper wiring portion (125b) is coupled only via the connection layer (131b) on the step surface of the first contact hole. Therefore, the wiring length of the connection layer (131b) is minimized. Moreover, such a connection is made over the entire circumference of the outer edge of the first contact hole. Therefore, display defects such as crosstalk are not caused by the resistance of the connection layer (131b).
[0047]
Note that the structure of the outer peripheral portion on the scanning line side is the same as the structure of the outer peripheral portion in the vicinity of the signal line described above.
[0048]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the auxiliary capacitor (Cs) is described as being formed by the extending portion (113) of the scanning line. However, the auxiliary capacitor parallel to the scanning line (111) is described. A line (Cs line) may be arranged. In this case, one end or both ends of each auxiliary capacitance line (Cs line) formed from the same material in the same process as the scanning line (111) is formed from the same material in the same process as the signal line (110). It is connected to the bundled wire via a contact hole. This contact hole can also be the same as the structure at the outer periphery of the signal line described above.
[0049]
<Array substrate manufacturing process>
Next, the manufacturing process of the array substrate (100) will be described in detail with reference to FIGS. In the following description, the manufacturing process of the outer peripheral part near the scanning line is the same as the manufacturing process of the outer peripheral part near the signal line, and is omitted.
[0050]
(1) First step
A Mo—W film (molybdenum-tungsten alloy film) is deposited on the glass substrate (101) to a thickness of 300 nm by sputtering.
[0051]
On this laminated film, a scanning line pattern and a part of the auxiliary capacitance wiring are formed using photolithography, and CF Four / O 2 The system CDE is dry-etched into a tapered shape to complete the scanning line and the auxiliary capacitance wiring pattern (first patterning).
[0052]
As a result, 480 scanning lines (111) are formed on the glass substrate (101), and at the one end side (101a) side, the oblique wiring portion (150) of the scanning line (111) and the scanning line pad (152). The lower wiring part (111a) constituting the, the oblique wiring part (160) of the signal line (110) and the lower wiring part (111b) constituting the signal line pad (162) at one end side (101b) are simultaneously produced.
[0053]
Further, in the TFT region, a gate electrode that is integrated with the scanning line (111) and led out in a direction orthogonal to the scanning line (111) is manufactured. In addition, an extension region (113) for forming an auxiliary capacitor (Cs) derived in a direction orthogonal to the scanning line (111) at the time of patterning of the scanning line (111) is also prepared at the same time (FIG. 1). reference).
[0054]
(2) Second step
After the first step, the glass substrate (101) is heated to 300 ° C. or higher, and then a first gate insulating film (115) made of a silicon oxide film (SiOx film) having a thickness of 350 nm is deposited by atmospheric pressure plasma CVD. Further, a second gate insulating film (117) made of a silicon nitride film having a thickness of 50 nm, a semiconductor film (119) made of a-Si: H having a thickness of 50 nm, and a channel protection made of a silicon nitride film having a thickness of 200 nm by low pressure plasma CVD. The film (121) is formed without continuously exposing to the atmosphere.
[0055]
Here, when the second gate insulating film (117), which is a silicon nitride film, is formed, the low pressure plasma CVD conditions are set such that the ratio of nitrogen element to silicon (silicon) element in the film composition (composition of nitrogen / silicon) The ratio N / Si) is adjusted to be 1.5 or more.
[0056]
Instead of the SiOx film, the glass substrate (101) is heated to 300 ° C. or higher, and then SiO 2 by thermal CVD 2 A membrane may be used.
[0057]
(3) Third step
After the second step, the channel protective film (121) is patterned in a self-aligned manner on the scanning line (111) by a backside exposure technique using the scanning line (111) as a mask, and the second step is performed so as to correspond to the TFT region. An island-shaped channel protective film (122) is formed through exposure using a mask pattern, development, and patterning (second patterning).
[0058]
(4) Fourth step
After the third step, as shown in FIG. 4, the exposed semiconductor film (119) surface is treated with a hydrofluoric acid (HF) solution so as to obtain a good ohmic contact, and phosphorus is used as an impurity by plasma CVD. Including 30 nm thick n + A low resistance semiconductor film (123) made of a-Si: H is deposited, and a 300 nm thick Mo film (molybdenum film) (125) is deposited by sputtering.
[0059]
(5) Fifth process
After the fourth step, as shown in FIG. 5, after exposure and development using a third mask pattern, patterning is performed on the Mo film (125), the low-resistance semiconductor film (123), and the semiconductor film (119). Perform (third patterning). At this time, the Mo film (125) is patterned by wet etching using a mixed acid of phosphoric acid, nitric acid, acetic acid and water. Further, the low resistance semiconductor film 123 and the semiconductor film 119 are formed by etching the first gate insulating film 115 or the second gate insulating film 117 formed of a silicon nitride film and the channel protective film 122. Patterning is performed by plasma etching by controlling the ratio.
[0060]
As a result, in the TFT region, the source electrode (126b) and the low-resistance semiconductor film portion (124a) below the source electrode (126b) are integrally manufactured, and the signal line (110) and drain electrode (126a) and the low-resistance semiconductor film below the source electrode (126b) The membrane portion (124b) is manufactured integrally.
[0061]
At the base of the signal line pad (162) and the diagonal wiring part (160), the upper layer wiring part extended from the signal line (110) by patterning the Mo film (125) along the lower layer wiring part (111b) (125b) is formed, and the low resistance semiconductor film (123) and the semiconductor film (119) are collectively patterned along the upper wiring portion (125b).
[0062]
At the same time, the upper layer wiring portion (125b), the low resistance semiconductor film (123) and the opening (164a) penetrating the semiconductor film (119) corresponding to the first contact holes (164) and (166) described above, (166a) is prepared.
[0063]
Here, the patterning of the Mo film (125), the low-resistance semiconductor film (123), and the semiconductor film (119) was performed by a continuous process of wet etching and subsequent dry etching, but only dry etching or wet etching. It can also be performed only by etching.
[0064]
(6) Sixth step
After the fifth step, an interlayer insulating film (127) made of a silicon nitride film having a thickness of 200 nm is deposited thereon.
[0065]
Here, when forming the interlayer insulating film (127), the conditions of the low pressure plasma CVD are adjusted so that the element ratio of nitrogen to silicon is 1.28 or more.
[0066]
Then, exposure and development are performed using the fourth mask pattern, and a part of the interlayer insulating film (127) corresponding to the source electrode (126b) is removed to form a contact hole (129, 164-166) (first 4 patterning).
[0067]
As an etching treatment agent for forming the contact hole, a hydrogen fluoride agent is used. Particularly preferred is a hydrogen fluoride-ammonium fluoride buffer (buffered hydrofluoric acid, BHF). Buffered hydrofluoric acid is an aqueous solution containing 6% hydrogen fluoride and 30% ammonium fluoride.
[0068]
The interlayer insulating film (127) and the second gate insulating film (117) are both made of silicon nitride, but the rate at which the interlayer insulating film (127) is etched by the buffered hydrofluoric acid is the same as that of the second gate insulating film (117). About 10 times that. That is, the etching rate ratio is about 10 times. This is because even when the films are formed by the same low pressure CVD method, the film forming conditions are different, and the density and the nitrogen / silicon weight composition ratio are greatly different.
[0069]
Hereinafter, an etching process for forming contact holes in the interlayer insulating film (127) will be described with reference to FIGS.
[0070]
a. Before over-etching (before dimension expansion by side etching)
First, FIG. 6 shows a laminated cross-sectional structure of a TFT portion at the initial stage of etching.
[0071]
The size of the contact hole at this stage is almost the same as the contact hole portion in the resist pattern formed according to the mask pattern as described above.
[0072]
At this time, the contact hole (129) in the source electrode portion is entirely within the region of the source electrode (126b). That is, the edge (126c) on the pixel electrode side of the source electrode (126b) remains covered with the interlayer insulating film (127).
[0073]
On the other hand, at the base of the signal line pad (162) and the diagonal wiring portion (160), the first and second gate insulating films (115) and (117) corresponding to the openings (164a) and (166a) are provided. The interlayer insulating film (127) is removed in a lump to form first contact holes (164), (166) (fourth patterning).
[0074]
b. After over-etching (after dimension expansion by side etching)
Next, FIG. 7 shows a laminated cross-sectional structure of the TFT portion after completion of etching, that is, after over-etching.
[0075]
After the size of each contact hole is increased by over-etching, the pixel electrode side edge (129a) of the contact hole (129) is replaced with the pixel electrode side edge (126c) of the source electrode (126b). Coming over and beyond. Therefore, the interlayer insulating film (127) does not remain at the edge (126c) on the pixel electrode side of the source electrode (126b).
[0076]
On the other hand, at this time, the interlayer insulating film (127) in the region surrounding the first contact holes (164), (166) is removed at the base of the signal line pad (162) and the oblique wiring part (160), and the second Contact holes (163) and (165) are formed.
[0077]
FIG. 8 is a plan view of a TFT portion for schematically showing overetching.
[0078]
As shown in the figure, by adjusting the design size of the contact hole portion in the resist pattern and the over-etching time, the contact hole expands to a point slightly exceeding the edge (126c) on the pixel electrode side of the source electrode. To be done.
[0079]
Further, the edge (126c) of the source electrode on the side connected to the pixel electrode is formed in a substantially arc shape, and is arranged close to the inside of the edge of the substantially circular contact hole (129). .
[0080]
Since the planar arrangement is as shown in FIG. 8, the time for overetching can be minimized, and the gate insulating film (119) is not damaged during the overetching.
[0081]
(7) Seventh step
After the sixth step, as shown in FIG. 9, an ITO film having a thickness of 40 nm is deposited thereon by sputtering at a substrate temperature of 230 ° C., exposed and developed using a fifth mask pattern, and then the pixel electrode (131 ) Is manufactured (fifth patterning). The patterning of the ITO film may be wet etching or dry etching.
[0082]
As shown in FIG. 9, the contact hole (129) formed in the sixth step covers a part of the upper surface of the source electrode (126b) and is connected to the ITO film (131a). Through the ITO film that directly covers the edge (126c) of the electrode on the pixel electrode side and the valley portion (129a) between this and the edge (129a) of the contact hole (129) on the pixel electrode side, the pixel electrode ( 131).
[0083]
At the same time, as shown in FIG. 9, the second contact holes (163) and (165) and the first contact holes (164) and (166) are formed at the base of the signal line pad (162) and the diagonal wiring portion (160). A patch-like connection layer (131b) is formed so as to cover the region. Thereby, the signal line (110) and the signal line connection pad (162) are electrically connected by the diagonal wiring part (160) having a two-layer structure of the lower layer wiring part (111b) and the upper layer wiring part (125b).
[0084]
The plan view of FIG. 10 schematically shows the TFT portion after the pixel electrode is formed. As already described, the edge of the contact hole is located outside the arcuate edge of the source electrode on the pixel electrode side.
[0085]
In the above embodiment, the case where the semiconductor film (119) is made of a-Si: H has been described, but the same applies to a polycrystalline silicon film or the like. Further, the signal line pad (162) and the scanning line pad (152) pads (152) and (162) are described as being provided in the peripheral area of the array substrate. However, the drive circuit unit is integrated in the peripheral area of the array substrate. It may be formed and an input connection portion to this drive circuit portion may be formed.
[0086]
<Specific Examples>
(1) Design for over-etching
Specific examples of the adjustment of the contact hole design size and etching time in the resist pattern are as follows.
[0087]
a. The arc edge on the pixel electrode side of the contact hole in the resist pattern for the fourth patterning (sixth step) is the pixel electrode of the source electrode in the resist pattern for the third patterning (fifth step) Each mask pattern is adjusted to be 4 μm inside from the arcuate edge on the side.
[0088]
b. In the fifth step, side etching is 0.75 μm in the third patterning for forming the source electrode.
[0089]
c. In the sixth step, etching conditions are set so that the contact hole side etching rate is 1.8 μm / min, and etching is performed for 120 seconds. For example, buffered hydrofluoric acid is used at 28 ° C. for the interlayer coating insulating film (127).
[0090]
As a result of the above a. To c., The distance from the edge of the contact hole to the edge of the source electrode on the pixel electrode side is as follows.
[0091]
4 μm−0.75 μm− (1.8 μm × 120/60) = − 0.35 μm
That is, the edge of the contact hole is located outside the edge of the source electrode by 0.35 μm.
[0092]
(2) ITO film formation and patterning
d. In the seventh step, an ITO film having a thickness of 40 nm is deposited by sputtering at a substrate temperature of 230 ° C., exposed, developed, and then sprayed with 26% hydrochloric acid (26% HCl · aq) at a liquid temperature of 37 ° C. for 120 seconds. A pixel electrode (131) is produced by spray etching.
[0093]
(3) Inspection for point defects
e. When the final inspection of the array substrate manufacturing process was performed on the array substrate manufactured as described above, point defect defects due to ITO film stepping or etching solution penetration at the edge of the source electrode were not observed at all. There wasn't.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of disconnection in the pixel electrode pattern and the like, thereby reducing product defects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial schematic plan view of an array substrate according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional perspective view showing a laminated structure of a contact hole forming region in a TFT portion of an array substrate of an example.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional perspective view showing a laminated structure of a contact hole forming region in a connection pad portion of an array substrate of an example.
4 is a cross-sectional view of the laminated layer after the fourth step when manufacturing the array substrate of the embodiment shown in FIGS.
FIG. 5 is a cross-sectional view after lamination of the fifth step when manufacturing the array substrate of the embodiment shown in FIGS.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the lamination at the initial stage of etching in the sixth step when manufacturing the array substrate of the embodiment shown in FIGS.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the laminated layer after over-etching in the sixth step when manufacturing the array substrate of the embodiment shown in FIGS.
FIG. 8 is a plan view of a TFT portion for schematically showing over-etching when manufacturing the array substrate of the example.
FIG. 9 is a cross-sectional view after lamination of the seventh step when manufacturing the array substrate of the embodiment shown in FIGS.
FIG. 10 is a plan view similar to FIG. 8 for further explaining the state of FIG. 9;
FIG. 11 is a schematic longitudinal sectional view showing a laminated structure of a contact hole forming region in a TFT portion of a conventional array substrate.
12 is a cross-sectional view of the stacked layers after the fifth step when the conventional array substrate shown in FIG. 11 is manufactured. FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view after lamination of the sixth step when manufacturing the conventional array substrate shown in FIG. 11;
FIG. 14 is a plan view of a TFT portion for schematically illustrating over-etching when a conventional array substrate is manufactured.
FIG. 15 is a cross-sectional view after lamination of the seventh step in manufacturing the conventional array substrate shown in FIG. 11;
16 is a plan view similar to FIG. 14 for further explaining the state of FIG. 15;
[Explanation of symbols]
110 Signal line (Mo film)
111 Scanning line (Mo-W film)
112 Thin film transistor (TFT)
113 Scanning line extension region
115 First gate insulating film (SiOx)
117 Second gate insulating film (SiN)
119 Semiconductor coating (a-Si: H)
123 Low resistance semiconductor coating (n + a-Si: H)
126a Drain electrode (Mo film)
126b Source electrode (Mo film)
126c Arc edge on the pixel electrode side of the source electrode
127 Interlayer insulation film (passivation film, SiN)
131 Pixel electrode (ITO film)
131a ITO film coated and connected to source electrode
131b connection
129 Contact hole for connection between source electrode and pixel electrode
129a Edge of contact hole on pixel electrode connection side
153, 155 First contact hole for scanning line pad
154, 156 Second contact hole for scan line pad
163, 165 First contact hole for signal line pad
164,166 Second contact hole for signal line pad

Claims (1)

基板上に配置される走査線と、
この上に配置される第1及び第2絶縁膜、この上に配置される半導体膜、前記半導体膜に電気的に接続されるソース電極及びドレイン電極とを含む薄膜トランジスタと、
前記ドレイン電極から導出されて前記走査線と略直交する信号線と、
この信号線と前記ソース電極及びドレイン電極とを被覆する第3絶縁膜と、
前記ソース電極の上面の一部が露出するように前記第3絶縁膜に設けられたソース電極用コンタクトホールと、
このソース電極用コンタクトホールを覆う導電層を介して前記ソース電極と電気的に接続される画素電極とを備えた表示装置用アレイ基板において、
前記ソース電極用コンタクトホールが、前記画素電極と接続する側における前記ソース電極の端縁を露出させるように形成され、
前記画素電極と接続する側において、前記ソース電極の端縁が略円弧状をなし、この略円弧状の端縁が、前記ソース電極用コンタクトホールの略円形の端縁の内側に沿って近接して配されており、
前記端縁を直接被覆する部分の前記導電層を介して、前記ソース電極と前記画素電極とが接続されることを特徴とする表示装置用アレイ基板。
A scanning line disposed on the substrate;
A thin film transistor including first and second insulating films disposed thereon, a semiconductor film disposed thereon, a source electrode and a drain electrode electrically connected to the semiconductor film;
A signal line derived from the drain electrode and substantially orthogonal to the scanning line;
A third insulating film covering the signal line and the source and drain electrodes;
A source electrode contact hole provided in the third insulating film so that a part of the upper surface of the source electrode is exposed;
In an array substrate for a display device comprising a pixel electrode electrically connected to the source electrode via a conductive layer covering the contact hole for the source electrode,
The source electrode contact hole is formed to expose an edge of the source electrode on a side connected to the pixel electrode;
On the side connected to the pixel electrode, the edge of the source electrode has a substantially arc shape, and the substantially arc-shaped edge is adjacent to the inside of the substantially circular edge of the contact hole for the source electrode. Are arranged,
An array substrate for a display device, wherein the source electrode and the pixel electrode are connected via the conductive layer in a portion that directly covers the edge.
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