(57)【要約】【課題】フォトレジストを用いることなく保護膜を直接露光及びパターニングすることによって工程を簡素化し工程単価を節減することができるＴＦＴアレイ基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板上にゲート電極及びゲート配線を形成する段階と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップする半導体層を形成する段階と、前記半導体層の両側にソース／ドレイン電極をそれぞれ形成し、これと同時に前記ゲート配線に直交するデータ配線を形成する段階と、前記ソース／ドレイン電極を含む全面に、感光性基Ｘを含むシリコンアルコキシドと感光性基Ｙを含む金属アルコキシドのゾル化合物で保護膜を形成する段階と、前記保護膜を露光及び現像し、前記ドレイン電極が露出されるコンタクトボールを形成する段階と、前記コンタクトボールを介して前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極を形成する段階と、を含む構成とした。【選択図】図２Ａ
2008016802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたゲート電極及びゲート配線と、
前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップする半導体層と、
前記半導体層の両側に形成されるソース／ドレイン電極、及び前記ゲート配線に直交するデータ配線と、
前記ソース／ドレイン電極を含めた全面に形成され、感光性基を含むゾル−ゲル化合物を材料とする保護膜と、
前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極と、
を備えることを特徴とする、ＴＦＴアレイ基板。
【請求項２】
前記ゾル−ゲル化合物は、感光性基を含むシリコンアルコキシドと感光性基を含む金属アルコキシドの化合物であることを特徴とする、請求項１に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項３】
前記金属アルコキシドの金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、カルシウム（Ｃａ）またはマグネシウム（Ｍｇ）のうち少なくともいずれか一つであることを特徴とする、請求項２に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項４】
前記ゾル−ゲル化合物は、感光性基Ｘを含むシリコンアルコキシドと感光性基Ｙを含む金属アルコキシドの化合物であることを特徴とする、請求項１に記載のＴＦＴアレイ基板であって、
ここで、前記ＸまたはＹは、二重結合又は三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基、オキセタン基からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つである。
【請求項５】
前記ゾル−ゲル化合物は、露光によって前記感光性基Ｘ、Ｙが光架橋結合することを特徴とする、請求項４に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項６】
前記ゾル−ゲル化合物は、光架橋結合した部分が除去されることを特徴とする、請求項５に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項７】
前記シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの含量比によって、前記ゾル−ゲル化合物の遺伝率、透過度または熱的安全性が異なってくることを特徴とする、請求項２に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項８】
前記ゾル−ゲル化合物にベンゾフェノン系、アセトフェノン系のラジカル光開始剤またはアリールジアゾニウム、ジアリールヨードニウム、トリアーリスルホニウムのカチオン光開始剤がさらに添加されることを特徴とする、請求項１に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項９】
基板上に形成されたゲート電極及びゲート配線と、
前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップする半導体層と、
前記半導体層の両側に形成されるソース／ドレイン電極、及び前記ゲート配線に直交するデータ配線と、
前記ソース／ドレイン電極を含めた全面に形成され、感光性基を有する高分子基質にナノ粒子が分散された構造を有する物質を材料とする保護膜と、
前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極と、
を備えることを特徴とする、ＴＦＴアレイ基板。
【請求項１０】
前記高分子基質は、感光性基Ｘ、Ｙを含むことを特徴とする、請求項９に記載のＴＦＴアレイ基板であって、
ここで、前記ＸまたはＹは、二重結合又は三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基及びオキセタン基からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つである。
【請求項１１】
前記ナノ粒子は、Ｏ２、ＡｌＯ３、ＭｇＯのうちいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項９に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項１２】
前記高分子基質は、ポリシロキサン系、ポリシラン系の無機高分子、ポリアクリレート系、ポリイミド系、ポリビニル系の有機高分子及び有／無機ハイブリッド高分子からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項９に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項１３】
前記保護膜は、露光によって前記感光性基Ｘ，Ｙが光架橋結合することを特徴とする、請求項９に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項１４】
前記保護膜は、光架橋結合した部分が除去されることを特徴とする、請求項１３に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項１５】
前記ナノ粒子の含量または種類によって、保護膜の誘電率、透過度、熱的安全性が異なってくることを特徴とする、請求項９に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項１６】
前記高分子基質にベンゾフェノン系、アセトフェノン系のラジカル光開始剤、またはアリールジアゾニウム、ジアリールヨードニウム、トリアーリスルホニウムのカチオン光開始剤がさらに添加されることを特徴とする、請求項９に記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項１７】
基板上にゲート電極及びゲート配線を形成する段階と、
前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップする半導体層を形成する段階と、
前記半導体層の両側にソース／ドレイン電極をそれぞれ形成し、これと同時に前記ゲート配線に直交するデータ配線を形成する段階と、
前記ソース／ドレイン電極を含めた全面に、感光性基を含むゾル化合物で保護膜を形成する段階と、
前記保護膜を露光及び現像し、前記ドレイン電極が露出されるコンタクトボールを形成する段階と、
前記コンタクトボールを介して前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする、ＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項１８】
前記ゾル化合物は、感光性基Ｘを含むシリコンアルコキシドと感光性基Ｙを含む金属アルコキシドの化合物であることを特徴とする、請求項１７に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
（ここで、前記ＸまたはＹは、下記に表す二重結合又は三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基及びオキセタン基からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つである。）
【請求項１９】
前記金属アルコキシドの金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、カルシウム（Ｃａ）またはマグネシウム（Ｍｇ）のうち少なくともいずれか一つであることを特徴とする、請求項１８に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２０】
前記ゾル―ゲル化合物は、露光によって前記感光性基Ｘ，Ｙが光架橋結合し、現像によって光架橋結合した部分が除去されることを特徴とする、請求項１８に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２１】
前記保護膜の現像時に、塩基性現像液を用いることを特徴とする、請求項１７に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２２】
前記シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの含量比によって、前記複合材料の誘電率、透過度または熱的安全性が異なってくることを特徴とする、請求項１８に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２３】
前記ゾル−ゲル化合物をプリンティング方法、コーティング法または塗布法のいずれかの方法で形成することを特徴とする、請求項１７に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２４】
前記ゾール−ゲル化合物にベンゾフェノン系、アセトフェノン系のラジカル光開始剤、またはアリールジアゾニウム、ジアリールヨードニウム、トリアーリスルホニウムのカチオン光開始剤をさらに添加することを特徴とする、請求項１７に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２５】
基板上にゲート電極及びゲート配線を形成する段階と、
前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップする半導体層を形成する段階と、
前記半導体層の両側にソース／ドレイン電極をそれぞれ形成し、これと同時に前記ゲート配線に直交するデータ配線を形成する段階と、
前記ソース／ドレイン電極を含めた全面に、感光性基を有する高分子基質にナノ粒子が分散された構造の保護膜を形成する段階と、
前記保護膜を露光及び現像し、前記ドレイン電極が露出されるコンタクトボールを形成する段階と、
前記コンタクトボールを介して前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極を形成する段階と、
を含むことを特徴とする、ＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２６】
前記高分子基質は、感光性基ＸまたはＹを含むことを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法であって、
ここで、前記ＸまたはＹは、二重結合又は三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基及びオキセタン基からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つである。
【請求項２７】
前記ナノ粒子は、Ｏ２、ＡｌＯ３、ＭｇＯのうちいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２８】
前記高分子基質は、ポリシロキサン系、ポリシラン系の無機高分子、ポリアクリレート系、ポリイミド系、ポリビニル系の有機高分子及び有／無機ハイブリッド高分子からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つを用いることを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項２９】
前記保護膜は、露光によって前記感光性基が光架橋結合し、現像によって光架橋結合した部分が除去されることを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項３０】
前記保護膜の現像時に、塩基性現像液を用いることを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項３１】
前記ナノ粒子の含量または種類によって、保護膜の誘電率、透過度、熱的安全性が異なってくることを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項３２】
前記保護膜は、プリンティング方法、コーティング法または塗布法のいずれかの方法で形成することを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項３３】
前記高分子基質にベンゾフェノン系、アセトフェノン系のラジカル光開始剤、またはアリールジアゾニウム、ジアリールヨードニウム、トリアーリスルホニウムのカチオン光開始剤をさらに添加することを特徴とする、請求項２５に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示素子（ＬＣＤ）に係り、特に、フォトレジストを用いることなく保護膜を直接露光及びパターニングすることによって工程を簡素化し工程単価を節減することができるＴＦＴアレイ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板表示素子として最近脚光を浴びている液晶表示素子は、コントラスト比が大きく、階調表示や動画像表示に適合しており、且つ、電力消費が小さいというメリットがあり、活発な研究が行われている。
【０００３】
特に、薄い厚さに作製可能なため、今後、壁掛けＴＶのような超薄形の表示装置に用いられる他、軽量で、電力消費もＣＲＴ（ブラウン管）に比べて格段に少ないため、バッテリーで動作するノートブックコンピュータのディスプレイ、個人携帯電話端末機、ＴＶ、航空用モニタに用いられる等、次世代表示装置として脚光を浴びている。
【０００４】
かかる液晶表示素子は、一般に、ゲート配線及びデータ配線によって定義された各画素領域に、薄膜トランジスタ、画素電極、ストレージキャパシタが形成されたＴＦＴアレイ基板と、カラーフィルタ層と共通電極が形成されたカラーフィルタ層アレイ基板と、これら両基板間に介在された液晶層と、で構成され、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列することによって、透過される光の量を調節し画像を表示する。
【０００５】
このように、液晶表示素子は、動作遂行のために基板に駆動素子または配線等の様々なパターンを形成する。このパターン形成に用いられる一般の技術がフォトエッチング技術である。
【０００６】
フォトエッチング技術は、パターンが形成されるべき基板上のフィルム層に、紫外線で感光する材料であるフォトレジストを塗布する段階と、塗布されたフォトレジストを多少高い温度で仮硬化（soft-baking）する段階と、仮硬化したフォトレジスト上に露光マスクを覆った後、露光マスクに形成されたパターンに従ってフォトレジストを露光する段階と、露光されたフォトレジストを現像しパターニングした後、より高い温度で完全硬化（hard-baking）する段階と、そうしてパターニングされたフォトレジストをマスクとしてフィルム層をエッチングする段階と、該フォトレジストをストリップして除去する段階と、からなる。
【０００７】
従来技術による液晶表示素子用ＴＦＴアレイ基板は、基板上にゲート配線層、ゲート絶縁膜、半導体層、データ配線層、保護膜、画素電極を形成するために通常、５〜７回のフォトエッチング技術を行う。フォトレジストを用いるフォトエッチング技術の回数が多くなると、工程誤りの確率が増加し、材料費が多くかかるので、現在、フォトレジストの使用回数を最小限に抑えて生産性を向上させようと、研究が続いている。
【０００８】
以下、添付の図面を参照して、従来技術によるＴＦＴアレイ基板の製造方法について説明する。
【０００９】
図１Ａ乃至図１Ｃは、従来技術によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。
【００１０】
まず、図１Ａに示すように、ガラス基板１１上に低抵抗金属物質を蒸着した後、第１露光マスクを使用するフォトエッチング技術を適用して複数個のゲート配線層、すなわち、ゲート配線（図示せず）、ゲート電極１２ａ及びストレージ下部電極３２を形成する。
【００１１】
続いて、ゲート電極１２ａを含む全面に、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機物質を高温で蒸着して、ゲート絶縁膜１３を形成する。
【００１２】
その後、ゲート電極１２ａにオーバーラップされるようにゲート絶縁膜１３上に非晶質シリコンを蒸着し、第１露光マスクを使用するフォトエッチング技術を適用して、島（island）状の半導体層１４を形成する。
【００１３】
このとき、ゲート絶縁膜１３及び半導体層１４は、通常、プラズマ強化型化学蒸気蒸着（ＰＥＣＶＤ）方法で蒸着する。
【００１４】
続いて、半導体層１４を含む全面に低抵抗金属物質を蒸着し、第３露光マスクを使用するフォトエッチング技術を適用してデータ配線１５及びソース／ドレイン電極１５ａ，１５ｂを形成する。
【００１５】
データ配線は、ゲート配線と交差して単位画素領域を定義し、ソース／ドレイン電極１５ａ，１５ｂは、半導体層１４の縁部にそれぞれオーバーラップされる。このように積層されたゲート電極１２ａ、ゲート絶縁膜１３、半導体層１４及びソース／ドレイン電極１５ａ，１５ｂは、単位ピクセルに印加される電圧のオン／オフを制御する薄膜トランジスタを構成し、該薄膜トランジスタはゲート配線及びデータ配線との交差地点に形成される。
【００１６】
次に、データ配線１５を含む全面に、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物質を蒸着する、または、ＢＣＢ、アクリル系樹脂などの有機絶縁物質を塗布して、保護膜１６を形成する。
【００１７】
続いて、保護膜１６上に感光特性を有するフォトレジスト１９を塗布し仮硬化した後、このフォトレジストの上部に、特定パターンの形成された第４露光マスク２０を配置し、ＵＶなどの光を選択的に照射することによって該フォトレジストを露光させる。
【００１８】
次に、現像液を用いて光を受けた部分のフォトレジストを除去して、フォトレジスト１９をパターニングし完全硬化した後、パターニングされたフォトレジスト間に露出された部分の保護膜１６を除去し、ドレイン電極１５ｂが露出されるコンタクトボール２０を形成する。
【００１９】
このように、露光装備を用いたフォトエッチング技術でコンタクトボール２０を形成した後には、図１Ｂに示すように、ストリッパーを用いてフォトレジスト１９を取り外す。
【００２０】
続いて、図１Ｃに示すように、保護膜１６を含む全面に、ＩＴＯ（インジウム-錫-オキサイド））またはＩＺＯ（インジウム-亜鉛-オキサイド）のような透明導電物質を蒸着し、フォトエッチング技術を用いてパターニングすることによって、コンタクトボール２０を介してドレイン電極１５ｂに電気的に連結される画素電極１７を形成する。この時、画素電極１７をストレージ下部電極３２にオーバーラップされるように形成することでストレージキャパシタを構成する。
【００２１】
これで、ＴＦＴアレイ基板が完成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記の従来技術によるＴＦＴアレイ基板及びその製造方法は、下記の問題点があった。
【００２３】
すなわち、従来技術によるＴＦＴアレイ基板の保護膜のコンタクトボールを形成するには、フォトレジストの塗布、仮硬化、露光、現像、完全硬化、ストリップ工程を行わねばならず、工程が複雑となる。そのため、工程不良が発生する確立が高く、時間も長くかかり、工程コスト及び材料コストも上昇するため、工程効率が大きく落ちてしまう。また、保護膜として無機絶縁物質または有機絶縁物質のいずれを使用しても良いものの、保護膜を無機絶縁物質で形成すると、素子の開口率が落ちる問題につながる。
【００２４】
具体的に、保護膜を誘電率６〜８の無機絶縁物質で形成すると、誘電率が高いためにデータ配線と画素電極との間に寄生キャパシタンス（Ｃｄｐ）が発生する問題につながる。この場合、画素電極とデータ配線との間に形成される寄生キャパシタンス（Ｃｄｐ）は、データ電圧レベルが減少されるソース遅れ（source delay）を発生させ、さらにはソース遅れによる輝度変化が発生する垂直クロストーク現象を発生させ、結果として画像品質を劣化させる。
【００２５】
そこで、寄生キャパシタンス（Ｃｄｐ）を防止するために、データ配線と画素電極がオーバーラップしないように一定間隔以上隔たるように形成するが、そうすると、画素電極の面積が小さくなり、素子の開口率が低下するさらなる問題につながる。
【００２６】
したがって、画素電極を最大面積として素子の開口率を向上させるためには、画素電極をデータ配線にオーバーラップされるように形成できる程度に至らなければならず、このためには結局として保護膜の誘電率値が小さくならなければならない。この点から、誘電率３〜４の有機絶縁物質で保護膜を形成する技術が提案された。
【００２７】
このように、有機絶縁物質で保護膜を形成する場合、無機保護膜と違い、ＰＥＣＶＤ方法の代わりにスピンコーティング、スリットコーティングなどのコーティング方法が用いられるため、製造工程がより容易となり、装備コスト面でも有利で、寄生キャパシタンス（Ｃｄｐ）発生抑制にも効果があるが、保護膜厚の増加によって軽量化には限界があった。
【００２８】
例えば、誘電率６〜８程度のシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物質で保護膜を形成する場合、１，５００〜５，０００Åの厚さにするのに対し、誘電率３〜４程度のＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、アクリル系物質などの有機絶縁物質で保護膜を形成すると、３μｍ程度の厚さにする。
【００２９】
したがって、本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、薄い厚さに形成でき且つ誘電率の高い絶縁物質で保護膜を形成するとともに、フォトレジストを用いることなく保護膜物質を直接露光して保護膜をパターニングすることによって工程を簡素化できるＴＦＴアレイ基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的を達成する本発明に係るＴＦＴアレイ基板の一は、基板上に形成されたゲート電極及びゲート配線と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップされる半導体層と、前記半導体層の両側に形成されるソース／ドレイン電極及び前記ゲート配線に直交するデータ配線と、前記ソース／ドレイン電極を含む全面に形成され、感光性基Ｘを含むシリコンアルコキシドと感光性基Ｙを含む金属アルコキシドのゾル化合物を材料にする保護膜と、前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極と、を備える構成とした。
【００３１】
また、上記目的を達成するＴＦＴアレイ基板のもう一つは、基板上に形成されたゲート電極及びゲート配線と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップされる半導体層と、前記半導体層の両側に形成されるソース／ドレイン電極及び前記ゲート配線に直交するデータ配線と、前記ソース／ドレイン電極を含む全面に形成され、感光性基ＸまたはＹを有する高分子基質にナノ粒子が分散された構造の物質を材料にする保護膜と、前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極と、を備える構成とした。
【００３２】
ここで、前記ＸまたはＹは、二重結合または三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基及びオキセタン基からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つとする。
【００３３】
一方、上記目的を達成するＴＦＴアレイ基板の製造方法の一は、基板上にゲート電極及びゲート配線を形成する段階と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップされる半導体層を形成する段階と、前記半導体層の両側にソース／ドレイン電極をそれぞれ形成し、これと同時に前記ゲート配線に直交するデータ配線を形成する段階と、前記ソース／ドレイン電極を含む全面に感光性基Ｘを含むシリコンアルコキシドと感光性基Ｙを含む金属アルコキシドのゾル化合物で保護膜を形成する段階と、前記保護膜を露光及び現像し、前記ドレイン電極が露出されるコンタクトボールを形成する段階と、前記コンタクトボールを介して前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極を形成する段階と、を含む構成とした。ここで、前記ＸまたはＹは、二重結合または三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基及びオキセタン基からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つとする。
【００３４】
そして、前記金属アルコキシドの金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、カルシウム（Ｃａ）またはマグネシウム（Ｍｇ）のうち少なくともいずれか一つを用い、前記シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの含量比によって、前記複合材料の誘電率、透過度または熱的安全性を調節すれば良い。
【００３５】
また、上記目的を達成する本発明に係るＴＦＴアレイ基板の製造方法のもう一つは、基板上にゲート電極及びゲート配線を形成する段階と、前記ゲート電極と絶縁され、前記ゲート電極の一部とオーバーラップされる半導体層を形成する段階と、前記半導体層の両側にソース／ドレイン電極をそれぞれ形成し、これと同時に前記ゲート配線に直交するデータ配線を形成する段階と、前記ソース／ドレイン電極を含む全面に、感光性基ＸまたはＹを有する高分子基質にナノ粒子が分散された構造の保護膜を形成する段階と、前記保護膜を露光及び現像し、前記ドレイン電極が露出されるコンタクトボールを形成する段階と、前記コンタクトボールを介して前記ドレイン電極とコンタクトする画素電極を形成する段階と、を含む構成とした。ここで、前記ＸまたはＹは、前述したように、二重結合または三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基及びオキセタン基からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つを用いる。
【００３６】
そして、高分子基質は、ポリシロキサン系、ポリシラン系の無機高分子、ポリアクリレート系、ポリイミド系、ポリビニル系の有機高分子及び有／無機ハイブリッド高分子からなる群より選ばれた少なくともいずれか一つを用い、前記ナノ粒子はＯ２、ＡｌＯ３、ＭｇＯのうちいずれか一つを用い、前記高分子基質に分散される前記ナノ粒子の含量または種類によって、保護膜の誘電率、透過度、熱的安全性を調節すれば良い。
【００３７】
このように、本発明による保護膜は、前者の方法のように、シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの結合によるケミカルネットワーク構造を有する物質を用いる、または、後者の方法のように、高分子基質にナノ粒子が分散してある構造の物質を用いることができる。
【００３８】
上記の物質で形成される保護膜は、露光によって前記感光性基Ｘ，Ｙが光架橋結合するが、現像工程によるパターニング時に、上にも述べたように、光架橋結合した部分が除去される。したがって、本発明による保護膜は、膜質の役割とＰＲの役割を同時に行うことになり、保護膜をパターニングするために別のフォトレジストを形成しなくて済むので、フォトレジストの塗布、仮硬化、露光、現像、完全硬化、ストリップ工程が省かれる。
そして、前記保護膜用物質は、プリンティング方法、コーティング法または塗布法のいずれかの方法で形成すると良い。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のＴＦＴアレイ基板及びその製造方法によれば、下記の効果が得られる。
【００４０】
第一に、本発明による保護膜が膜質及びＰＲの役割を兼ねるため、保護膜をパターニングするために別にフォトレジストを形成する必要がない。その結果、フォトレジストの塗布、仮硬化、露光、現像、完全硬化、ストリップ工程が省かれ、工程の簡素化、工程コスト及び材料コストの節減が図られる。
【００４１】
第二に、保護膜の感光性基Ｘ，Ｙは反応性を有し、分子内仮橋結合を誘導するため、物質の耐熱性向上が可能になる。
【００４２】
第三に、シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの含量比によって、有無機複合材料の絶縁性、コーティング性、耐熱性、硬度及び透過度を容易に調節でき、よって、液晶表示素子の保護膜として好適に使用できる。
【００４３】
第四に、本発明による保護膜は、プリンティング方法、コーティング法または塗布法のいずれかの方法で形成できるため、ＰＥＣＶＥ蒸着工程に比べて、その工程が容易になり且つ工程装備の管理も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明によるＴＦＴアレイ基板及びその製造方法について詳細に説明する。
【００４５】
図２Ａ乃至図２Ｃは、本発明によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図であり、図３は、本発明の第１実施例による保護膜物質を示す図であり、図４は、本発明の第２実施例による保護膜物質を示す図である。
【００４６】
通常、ＴＦＴアレイ基板は、ゲート配線及びゲート配線から分岐するゲート電極と、ゲート絶縁膜によってゲート電極と絶縁され、ゲート電極の一部とオーバーラップされる半導体層と、ゲート配線に直交するデータ配線と、該データ配線から分岐して半導体層の両側にそれぞれ形成されるソース／ドレイン電極と、保護膜によってドレイン電極とコンタクトする画素電極とを備えてなるが、本発明は、保護膜の材料に、図３に示すように、感光性基Ｘを含むシリコンアルコキシドと感光性基Ｙを含む金属アルコキシドのゾル化合物を用いることを特徴とする。
【００４７】
ここで、感光性基Ｘ，Ｙは、二重結合（
【化１】
2008016802.tif 000003
）または三重結合（
【化２】
2008016802.tif 000004
）を有する官能基、アクリレート基（
【化３】
2008016802.tif 000005
）、エポキシ基（
【化４】
2008016802.tif 000006
）、またはオキセタン基（
【化５】
2008016802.tif 000007
）からなる群より少なくともいずれか一つを選択し、金属アルコキシドの金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、カルシウム（Ｃａ）またはマグネシウム（Ｍｇ）のうち少なくともいずれか一つを用いることができ、シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの含量比によって複合材料の誘電率、透過度または熱的安全性が異なってくる。
【００４８】
一方、保護膜の材料として、図４に示すように、感光性基ＸまたはＹを有する高分子基質２００にナノ粒子２０１が分散された構造の物質を使用することができる。ここで、ナノ粒子は、Ｏ２、ＡｌＯ３、ＭｇＯのうちいずれか一つを使用し、高分子基質は、ポリシロキサン系、ポリシラン系の無機高分子、ポリアクリレート系、ポリイミド系、ポリビニル系の有機高分子及び有／無機ハイブリッド高分子からなる群のうち少なくともいずれか一つを選択して使用することができ、ナノ粒子の含量または種類によって保護膜の誘電率、透過度、熱的安全性が異なってくる。
【００４９】
この場合、上記の保護膜材料に、ベンゾフェノン系、アセトフェノン系のラジカル光開始剤またはアリールジアゾニウム、ジアリールヨードニウム、トリアーリスルホニウムのカチオン光開始剤をさらに添加しても良い。このような物質で形成される保護膜は、露光によって感光性基Ｘ，Ｙが光架橋結合し、以降、現像工程で光架橋結合した部分が除去される。
【００５０】
まず、図２Ａに示すように、基板１１１上に銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム-ネオジム合金（ＡｌＮｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）などの比抵抗の低い金属を、高温のスパッタリング技術によって蒸着した後、フォトエッチング技術でパターニングすることによって、ゲート配線（図示せず）、該ゲート配線から分岐するゲート電極１１２ａ及びゲート配線と平行なストレージ電極１３２を形成する。
【００５１】
その後、ゲート電極１１２ａを含む全面に、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）などの無機絶縁物質をＰＥＣＶＤ方法で蒸着して、ゲート絶縁膜１１３を形成する。
【００５２】
続いて、ゲート絶縁膜１１３上に、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）及びｎ型不純物でドープされた非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）を順次蒸着し、フォトエッチング技術でパターニングして、半導体層１１４及びオーミックコンタクト層（図示せず）を形成する。
【００５３】
そして、半導体層１１４を含む全面に、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム-ネオジム合金（ＡｌＮｄ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン−タングステン（ＭｏＷ）などの比抵抗の低い金属をスパッタリング技術によって蒸着した後、フォトエッチング技術でパターニングして、半導体層の両側にソース／ドレイン電極１１５ａ，１１５ｂをそれぞれ形成し、これと同時に、ソース電極と一体型に連結されるデータ配線１１５を形成する。
【００５４】
このとき、ゲート配線及びデータ配線は互い直交して単位画素を定義し、ゲート電極１１２ａ、ゲート絶縁膜１１３、半導体層１１４、オーミックコンタクト層及びソース／ドレイン電極１１５ａ，１１５ｂからなる薄膜トランジスタＴＦＴは、、ゲート配線及びデータ配線が交差する地点に位置する。この場合、薄膜トランジスタは、ゲート電極がソース／ドレイン電極の上部に位置するトップゲート型の薄膜トランジスタであっても良く、有機薄膜トランジスタであっても良い。
【００５５】
続いて、薄膜トランジスタを含む全面に、保護膜１１６を形成する。本発明に係る保護膜は、前述のように、シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの結合によるケミカルネットワーク構造を有する物質を使用する、または、高分子基質にナノ粒子が分散してある構造の物質を使用すれば良い。このような物質で形成される保護膜は、膜質及びＰＲの役割を兼ねるようになる。
【００５６】
具体的に、シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの結合によるケミカルネットワーク構造を有する物質で保護膜を形成する場合、まず、ソース／ドレイン電極を含む全面に、感光性基Ｘを含む金属アルコキシドと感光性基Ｙを含むシリコンアルコキシドのゾル化合物をプリンティング方法、コーティング法または塗布法のいずれかの方法で形成し、該ゾル化合物の溶媒を揮発させうるような多少高い温度で仮硬化工程を行って保護膜１１６を形成する。
【００５７】
このとき、ゾル化合物は、図３に示すように、感光性基Ｘを含む金属アルコキシドと感光性基Ｙを含むシリコンアルコキシドに水（Ｈ２Ｏ）またはアルコールを添加し反応を引き起こして形成するが、互いに結合してケミカルネットワーク構造で形成することが確認できる。これにより、熱的安全性に優れた特性を有することになる。ここで、水またはアルコールは触媒の役割と同時に溶媒の役割を果たす。
【００５８】
ここで、感光性基ＸまたはＹは、下記のような二重結合または三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基、及びオキセタン基からなる群のうち少なくともいずれか一つを選択する。
【化６】
2008016802.tif 000008
【００５９】
そして、金属アルコキシドの金属は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、アルミニウム（Ａｌ）、ハフニウム（Ｈｆ）、カルシウム（Ｃａ）またはマグネシウム（Ｍｇ）のうち少なくともいずれか一つを選択して使用することができ、金属アルコキシドとシリコンアルコキシドのＲは、アルキル基（ＣＨＣ３−、Ｃ２Ｈ５−、Ｃ３Ｈ７−、．．．、ＣｎＨ２ｎ＋１−）またはフェニル基等である。
【００６０】
また、シリコンアルコキシドと金属アルコキシドの含量比によって複合材料の誘電率、透過度または熱的安全性が変わるが、保護膜は、高開口率構造のために誘電率の低い物質で形成することが好ましいので、上記含量比を適宜調節して誘電率を下げる。
【００６１】
一方、高分子基質にナノ粒子が分散してある構造の物質で保護膜を形成する場合にも、上記物質をプリンティング方法、コーティング法または塗布法のいずれかの方法で形成した後、物質中の溶媒を揮発させうるような多少高い温度で仮硬化工程を行って、保護膜１１６を形成する。
【００６２】
ここで、高分子基質にナノ粒子が分散してある構造の物質は、図４に示すように、感光性基ＸまたはＹを有する高分子基質２００にナノ粒子２０１が分散してある物質であり、ここで、高分子基質は、ポリシロキサン系、ポリシラン系の無機高分子、ポリアクリレート系、ポリイミド系、ポリビニル系の有機高分子及び有／無機ハイブリッド高分子からなる群のうち少なくともいずれか一つを選択して使用することができ、感光性基ＸまたはＹは、下記に示す二重結合または三重結合を有する官能基、アクリレート基、エポキシ基、またはオキセタン基からなる群のうち少なくともいずれか一つを選択して使用すれば良い。
【化７】
2008016802.tif 000009
【００６３】
そして、高分子基質に分散してあるナノ粒子の含量または種類によって保護膜の誘電率、透過度、熱的安全性が変わるので、ナノ粒子は、Ｏ２、ＡｌＯ３、ＭｇＯのうちいずれか一つを用いる。
【００６４】
上記のような物質で保護膜を仮硬化した後には、仮硬化した保護膜の上部に、所定パターンの形成された露光マスク１２０を覆い、ＵＶまたはｘ−線波長に晒せて露光させる。この時、露光によって感光性基Ｘ，Ｙが光架橋結合をすることになる。このように、本発明による保護膜用物質は直接露光されることを特徴とするので、保護膜用物質にベンゾフェノン系、アセトフェノン系のラジカル光開始剤またはアリールジアゾニウム、ジアリールヨードニウム、トリアーリスルホニウムのカチオン光開始剤をさらに添加する。
【００６５】
続いて、上記保護膜に対してＫＯＨ、ＮａＯＨと塩基性現像液を用いて現像工程を行うが、露光されていない部分はそのまま残り、露光されて光架橋された部分は、現像液に洗われて除去される。この現像工程は、ディッピング、パドル（puddle）、シャワースプレー方法のいずれかの方法を用いれば良い。
【００６６】
このように、図２Ｂに示すように、露光された部分を除去し、ドレイン電極１１５ｂが外部に露出されるコンタクトボール１２０を形成する。コンタクトボールを形成した後、仮硬化工程よりも高い温度で完全硬化工程を行う。
【００６７】
すなわち、保護膜上にフォトレジストを別に形成せずに、該保護膜を直接露光及び現像して保護膜にコンタクトボールを形成するので、別にフォトレジストを形成する必要がなく、フォトレジストの塗布、仮硬化、露光、現像、完全硬化、ストリップ工程も省かれる。
【００６８】
最後に、図２Ｃに示すように、コンタクトボール１２０を含む保護膜１１６の全面に、ＩＴＯまたはＩＺＯの透明導電物質を蒸着しパターニングして、ドレイン電極１１５ｂにコンタクトする画素電極１１７を形成する。このとき、画素電極がストレージ電極１３２とオーバーラップするように形成し、ストレージキャパシタンスを構成することができる。
【００６９】
上記のようにして形成されたＴＦＴアレイ基板は、図示してはいないが、対向基板と対向合着され、これら両基板間に液晶層が備えられる。なお、対向基板には、光の漏れを防止するブラックマトリクスと、該ブラックマトリクス間にＲ、Ｇ、Ｂのカラーレジストが一定順番に形成されたカラーフィルタ層と、該カラーフィルタ層の上部でカラーフィルタ層を保護し、カラーフィルタ層の表面を平坦化するためのオーバーコート層と、該オーバーコート層上に形成され、ＴＦＴアレイ基板の画素電極とともに電界を形成する共通電極と、が形成されている。
【００７０】
一方、以上説明してきた本発明は、上記の実施例及び添付の図面に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な置換、変形及び変更が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者にとっては明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１Ａ】従来技術によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。
【図１Ｂ】従来技術によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。
【図１Ｃ】従来技術によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。
【図２Ａ】本発明によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。
【図２Ｂ】本発明によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。
【図２Ｃ】本発明によるＴＦＴアレイ基板の工程断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による保護膜物質を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例による保護膜物質を示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１１１    基板
１１２ａ    ゲート電極
１１３    ゲート絶縁膜
１１４    半導体層
１１５    データ配線
１１５ａ    ソース電極
１１５ｂ    ドレイン電極
１１６    保護膜
１１７    画素電極
１２０    露光マスク
２００    高分子気質
２０１    ナノ粒子
【図１Ａ】
2008016802.tif 000010
【図１Ｂ】
2008016802.tif 000011
【図１Ｃ】
2008016802.tif 000012
【図２Ａ】
2008016802.tif 000013
【図２Ｂ】
2008016802.tif 000014
【図２Ｃ】
2008016802.tif 000015
【図３】
2008016802.tif 000016
【図４】
2008016802.tif 000017