(57)【要約】【課題】本発明は、低級なガラスを基板として使用する時にゲッタリング効果又は中和などの作用を介してモバイルイオンが半導体層に浸透することを防止できるようにした薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、低級なガラスからなる基板上にバッファ層を形成する段階と、前記バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階とを含めてなることを特徴とする。【選択図】図３ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低級なガラスからなる基板上にバッファ層を形成する段階と、
前記バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と
を含めてなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２】
前記低級なガラスはソーダ石灰ガラスであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項３】
前記バッファ層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、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１に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項４】
前記不純物イオンはリン（phosphorus）イオンであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項５】
前記リンイオンのドーピングの時にバッファ層と、リンイオンとが合わさる界面に外部から浸透するモバイルイオンがゲッタリングされ得るリン−ケイ酸塩ガラス（phosphorus-silicate glass）層を形成することを特徴とする請求項４に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項６】
前記リン−ケイ酸塩ガラス層上にバッファ層を更に形成することを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項７】
前記不純物イオンは塩素イオンであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項８】
前記塩素イオンのドーピング時、前記低級なガラスと前記バッファ層との界面には塩素イオンとバッファ層との反応層が形成され、前記反応層に外部から浸透するモバイルイオンが反応して中和されることを特徴とする請求項７に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項９】
ガラス基板上に第１バッファ層を形成する段階と、
前記第１バッファ層の上面にバリア層を形成する段階と、
前記バリア層上に第２バッファ層を形成する段階と、
前記第２バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と
を含めてなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１０】
前記バリア層は前記第１バッファ層内に不純物イオンをドーピングして形成することを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１１】
前記ガラス基板はソーダ石灰ガラス基板であることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１２】
前記第１及び第２バッファ層はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項９に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１３】
前記不純物イオンはリンイオンであることを特徴とする請求項１０に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１４】
前記バリア層は前記リンイオンのドーピングの時に前記第１バッファ層と、前記リンイオンとが合わさる界面に形成するリン−ケイ酸塩ガラス層からなり、外部から浸透するモバイルイオンをゲッタリングすることを特徴とする請求項１３に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１５】
ガラス基板上にバッファ層を形成する段階と、
前記ガラス基板と、前記バッファ層と間の界面にイオン反応層を形成する段階と、
前記バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と、
を含めてなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１６】
前記イオン反応層は、前記バッファ層内に不純物イオンをドーピングして形成することを特徴とする請求項１５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１７】
前記不純物イオンは塩素イオンであることを特徴とする請求項１６に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１８】
前記イオン反応層は前記塩素イオンのドーピングの時に前記ガラス基板と、前記バッファ層との界面に形成されて外部から浸透するモバイルイオンを中和することを特徴とする請求項１７に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項１９】
前記バッファ層はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項１５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２０】
ガラス基板上に第１バッファ層を形成する段階と、
前記第１バッファ層上に第２バッファ層を形成する段階と、
前記第１バッファ層の上面を開始して前記第１バッファ層及び前記第２バッファ層内に不純物をドーピングする段階と、
前記第２バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と
を含めてなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２１】
前記ドーピング段階は、前記ドーピングされた不純物のガウシアンプロファイルのピークの位置が、前記第１及び第２バッファ層との間の界面に位置するようにし、その界面に不純物層が形成されるようにすることを特徴とする請求項２０に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２２】
ガラス基板上に第１バッファ層を形成する段階と、
前記第１バッファ層の上面をプラズマガスで表面処理する段階と、
前記第１バッファ層上に前記第2バッファ層を形成する段階と、
前記第２バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と
を含めてなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２３】
前記表面処理段階は、前記第１バッファ層の上面にモバイルイオンの移動を防ぐ活性層が形成されるようにすることを特徴とする請求項２２に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２４】
ガラス基板上に少なくとも一つ以上のバッファ層を形成する段階と、
前記バッファ層内に不純物をドーピングする段階と、
前記バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階と
を含めてなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２５】
前記ドーピング段階は、前記ドーピングされた不純物のガウシアンプロファイルのピークの位置が、前記ガラス基板と前記バッファ層との間の界面に位置するようにし、その界面に不純物層が形成されるようにすることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２６】
前記バッファ層は単一層からなることを特徴とする請求項２５に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２７】
前記ドーピング段階は、前記ドーピングされた不純物のガウシアンプロファイルのピークの位置が前記バッファ層などとの間の界面に位置するようにし、その界面に不純物層が形成されるようにすることを特徴とする請求項２４に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２８】
前記バッファ層は二つの層からなることを特徴とする請求項２７に記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法。
【請求項２９】
ガラス基板と、
前記ガラス基板上の第１バッファ層と、
前記第１バッファ層のバリア層と、
前記バリア層上の第２バッファ層と、
前記第２バッファ層上の半導体層、薄膜トランジスタ及び画素電極を含む薄膜トランジスタアレイと
からなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項３０】
前記バリア層はリン−ケイ酸塩ガラス層からなることを特徴とする請求項２９に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項３１】
前記第１及び第２バッファ層はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項２９に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項３２】
ガラス基板と、
前記ガラス基板上のバッファ層と、
前記ガラス基板と、前記バッファ層と間の界面に形成されたイオン反応層と、
前記バッファ層上の半導体層、薄膜トランジスタ及び画素電極を含む薄膜トランジスタアレイと
からなることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項３３】
前記イオン反応層は、前記塩素イオンと前記バッファ層との反応からなることを特徴とする請求項３２に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【請求項３４】
前記バッファ層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項３３に記載の薄膜トランジスタアレイ基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関するもので、特に、低級なガラス（Low End Glass）を基板として用いる時、ゲッタリング効果又は中和などの作用を用いて、基板に含まれたモバイルイオンが半導体に浸透することを防止するようにした薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、情報化社会の発達と共に表示装置に関する要求も多様な形態に高まっており、これに応じて、最近はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＥＬＤ（Electro Luminescent Display）、ＶＦＤ（Vacuum Fluorescent Display）など複数の平板表示装置が研究され、一部は既に多くの装置の表示装置として活用されている。
【０００３】
そのうち、現在画質に優れ、軽量、薄型、低消費電力という特徴及び長所により、移動型画像表示装置の用途でＣＲＴに替って、ＬＣＤが多く用いられ、ノットブックコンピューターのモニターのような移動型の用途以外にも、放送信号を受信してディスプレイするテレビジョン及びコンピューターのモニターなどに多様に開発されている。
【０００４】
一般的な液晶表示装置は、画像を表示する液晶パネルと前記液晶パネルに駆動信号を印加するための駆動部とに大きく区分でき、前記液晶パネルは一定空間を有して合着した第１，第２ガラス基板と、前記第１，第２ガラス基板との間に注入された液晶層で構成される。
【０００５】
ここで、前記第１ガラス基板（ＴＦＴアレイ基板）には一定間隔を隔てて一方向に配列される複数のゲートラインと、前記各ゲートラインに垂直な方向に一定間隔で配列される複数のデータラインと、前記各ゲートラインとデータラインとが交差して定義された各画素領域にマトリックス状に形成する複数の画素電極と、前記ゲートラインとの信号によってスイッチングされて前記データラインの信号を各画素電極に伝える複数の薄膜トランジスタが形成される。
【０００６】
また、第２ガラス基板（カラーフィルタ−アレイ基板）には、前記画素領域を除外した部分の光を遮断するための遮光層と、カラー色を表現するためのＲ，Ｇ，Ｂカラーフィルター層と画像を具現するための共通電極が形成される。
【０００７】
このような前記第１、第２ガラス基板はスペーサによって一定空間を有する液晶注入口を有するシール剤によって合着して前記両基板との間に液晶が注入される。
【０００８】
この時、液晶注入方法は前記シール剤によって合着された両基板との間を真空状態に維持して液晶液に前記液晶注入口が浸るようにすれば、浸透圧現象によって液晶が両基板との間に注入される。このように、液晶が注入されると前記液晶注入口をシール剤でシーリングする。尚、かかる液晶表示装置用基板として、透明な我ガラス基板が用いられている。要求されるガラス基板の特性としては無アルカリ性、耐熱性、耐薬品性などが挙げられる。
【０００９】
具体的に、アルカリ成分として溶出されると基板上に形成された薄膜素子の特性を劣化するので、ガラス基板はナトリウムやカリウム系列のアルカリ成分が少なくなければならない。
【００１０】
又、基板上に多数の半導体工程を経て形成され、多数の半導体工程を経る間に基板は加熱と冷却を繰り返すので、ガラス基板は加熱前後の寸法変化が大きくなく、熱変化にも安定になるべきである。
【００１１】
又、表示装置で機能するために駆動用素子などが形成されるので、金属や酸化物などをエッチングする工程が要求され、かかる場合にガラス基板は金属や酸化物のエチャントについて安定性を持たなければならない。
【００１２】
実際ガラス基板として用いられている製品を見ると、次のようにその駆動方法によって異なる製品を使用している。例えば、単純マトリックス状液晶表示装置は、３００℃以下の比較的低温で製造できるので、安価な低級なガラス系列のソーダ石灰ガラスを用いて上下ガラス基板を構成することによって液晶表示装置を製造する。
【００１３】
しかしながら、ポリシリコン型薄膜トランジスタを含むアクティブマトリックスが構成された液晶パネルを形成するためには、３００℃以上の高温工程を経るべきなので熱衝撃や急激な温度変化に対する抵抗性が大きく、耐エッチング性にも優れたアルミノ−ケイ酸塩ガラス（alumino-silicate）が用いられている。
かかる前記アルミノ−ケイ酸塩ガラスは価格がソーダ石灰ガラスに比べて３倍程度高く、これは液晶表示装置が大きくなるほど材料比重の負担になっている。
【００１４】
次にガラス基板の種類によって構造別に残っているナトリウムイオンの量を表を介して察してみる。
【００１５】
【表１】
2004214612.tif 000003
【００１６】
表１のように、低級なガラスのソーダ石灰ガラスの場合、いかなる構造でも、相対的にアルミノ−ケイ酸塩ガラスに比べてナトリウムイオンの含有量が多く、特にソーダ石灰ガラスの場合は熱処理温度を異にして進行してもナトリウムイオンが殆ど減らないことが確認できた。実際に、モバイルイオンによる問題は、素子特性が現れる半導体層（ａ−Ｓｉ：Ｈ、ポリシリコンに結晶化前）に残っているモバイルイオンの残存量である。
【００１７】
従って、単純マトリックス型液晶表示装置の場合、ガラス基板上にシリコン窒化膜などのバッファ層を用いてモバイルイオンを多量前記バッファ層に含有させることによってソーダ石灰ガラスを基板として用いるが、高温の工程が要求される非晶質シリコン型薄膜トランジスタを含む液晶表示装置の場合、半導体層に残っているモバイルイオンの含有量が多く、バッファ層を用いてもバッファ層がバリアとして十分な役割を果たすことができなかったので、ソーダ石灰ガラスは用いられなかった。
【００１８】
以下添付図面を参照して関連技術による液晶表示装置の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を記述する。図１は、関連技術による液晶表示装置における低級なガラス基板上の半導体層を示す断面図であり、図２は、図１のガラス基板に流入されていたナトリウムイオン（Ｎａ+）が半導体層上に浸透する様子を示した概略的な断面図である。
【００１９】
図１のように、関連技術の液晶表示装置は、ガラス基板１１上にバリア用バッファ層１２を形成した後、前記バッファ層１２上に島状の半導体層１３を形成することで、前記ガラス基板１１に流入したモバイルイオンが前記半導体層１３に浸透することを防止するようにしている。
【００２０】
図示してはいないが、前記半導体層１３を含むバッファ層１２上にゲート絶縁膜を蒸着し、所定領域にゲート電極を形成した後、全面に層間絶縁膜を形成し、前記半導体層１３の不純物領域と連結されるソース／ドレイン電極を形成して薄膜トランジスタを形成した後、前記ドレイン電極に連結される画素電極を形成することで薄膜トランジスタアレイ基板の形成を完了する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、図２に示すように、前記ガラス基板１１にナトリウムイオンのようなモバイルイオンが流入されている場合、特に前記ガラス基板１１がモバイルイオンの含有量が多い低級なガラスの場合、モバイルイオンが前記半導体層１３に浸透する現象に対し前記バッファ層１２は適当な防止膜の機能ができなかった。このため、前記半導体層１３に投入されて残っているモバイルイオンはゲートしきい電圧上昇の原因になっていた。
【００２２】
即ち、前記のような関連技術のトランジスタアレイ基板の製造方法には次のような問題があった。液晶表示装置用基板は、最近２００℃以下の低温で薄膜トランジスタを形成できる工程が開発されて、高温での熱衝撃性や温度変化に対する抵抗性が要求されることは緩和された。
【００２３】
従って、耐熱性以外の他の特性だけを満足させると、安価なソーダ石灰ガラスを液晶表示装置用基板として用いることがコストの点で望ましいと思われる。
特に、ソーダ石灰ソーダ石灰ガラスはアルミノーケイ酸塩ガラスに比べて３倍以上安価になるので、グラスに含有されたモバイルイオン及び不純物によってグラス上部に蒸着する半導体層を汚染する問題点を解決できれば、液晶表示装置を製造するコスト面で大きい利点を有する。
【００２４】
しかしながら、半導体層と基板との間に設けられるバッファ層が十分なバリア役割ができないことから、前記基板内のモバイルイオンが半導体層に浸透して、以後、薄膜トランジスタを形成した時ゲートしきい電圧が上昇する。
【００２５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためのもので、低級なガラスを基板として用いる時、モバイルイオンがゲッタリング効果又は中和などの作用を介して半導体層に浸透することを防止できるようにした、薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
上記目的を達成するための本発明による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法は、低級なガラスからなる基板上にバッファ層を形成する段階と、前記バッファ層上に半導体層を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階とを含めてなる。
前記低級なガラスはソーダ石灰ガラスであることが望ましく、前記バッファ層はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、少なくともいずれか一つであることが望ましい。
【００２７】
また、前記不純物イオンは、リン（phosphorus）イオンであることが望ましく、前記リンイオンのドーピングの時に、バッファ層とリンイオンとが合う界面に外部から浸透するモバイルイオンがゲッタリングされ得るリン−ケイ酸塩ガラス（phosphorus-silicate glass）層を形成することが望ましく、前記リン−ケイ酸塩ガラス層上にバッファ層を更に形成することが望ましい。
【００２８】
前記目的を達成するために、本発明の他の実施態様による薄膜トランジスタアレイ基板は、ガラス基板と、前記ガラス基板上の第１バッファ層と、前記第１バッファ層のバリア層と、前記バリア層上の第２バッファ層と、前記第２バッファ層上の半導体層、薄膜トランジスタ及び画素電極を含む薄膜トランジスタアレイからなることを特徴とする。
【００２９】
前記バリア層は、リン−ケイ酸塩ガラス層からなることが望ましく、前記第１及び第２バッファ層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、いずれか一つであることが望ましい。
【００３０】
前記目的を達成するために、本発明の他の実施態様による薄膜トランジスタアレイ基板は、ガラス基板と、前記ガラス基板上のバッファ層と、前記ガラス基板と、前記バッファ層と間の界面に形成されたイオン反応層と、前記バッファ層上の半導体層、薄膜トランジスタ及び画素電極を含む薄膜トランジスタアレイとからなることを特徴とする。
【００３１】
前記イオン反応層は、前記塩素イオンと前記バッファ層との反応からなることが望ましく、前記バッファ層は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、いずれか一つであることが望ましい。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように、本発明の薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法によると、次のような効果がある。第一に、ローアンドガラス基板で用いることによって液晶パネルのコストを低減できる。第二に、バッファ層にリンイオン又は塩素イオンをドーピングすることでゲッタリング又は反応層による中和などの作用を介してモバイルイオンが半導体層に浸透することを防止して安定的な特性を有する薄膜トランジスタを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する。
図３ａは本発明の第１の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示した概略的な断面図である。図３ａに示すように、本発明の第１の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法は、低級なガラスからなる基板２１上に第１バッファ層２２を設ける段階と、前記第１バッファ層２２上にリンイオン４１をドーピングする段階と、前記第１バッファ層２２上に第２バッファ層２３を設ける段階とからなる。
【００３４】
又、前記第２バッファ層２３上に半導体層２４を含む薄膜トランジスタ（図示せず）及び画素電極（図示せず）を形成して薄膜トランジスタアレイ基板の設置を完了する。前記リンイオン４１のドーピングは第２バッファ層２３を設けた後に行うこともできる。
【００３５】
この時、前記低級なガラスはソーダ石灰ガラスからなり、ドーピングされるリンイオンにより前記第１バッファ層２２と第２バッファ層２３とが合わさる界面にモバイルイオンがゲッタリングされ得るリン−ケイ酸塩ガラス層が形成される。
【００３６】
従って、前記リン−ケイ酸塩ガラス層はゲッタリング効果を介してガラス基板のＮａ＋（ナトリウムイオン）などのモバイルイオンが前記半導体層に流入される現象を防止するバリア機能をする。
【００３７】
この時、基板２１及び第１バッファ層２２は全てナトリウムイオンなどのモバイルイオンが分散されている。つまりリンイオン４１ドーピングにより形成された前記第１バッファ層２２の表面上に形成された前記リン−ケイ酸塩ガラス層が、熱処理工程や半導体層２４を含む薄膜トランジスタを形成する工程で前記モバイルイオンが半導体層２４へ越えていかないようにバリアの役割を果たす。
【００３８】
前記第１バッファ層２２上に第２バッファ層２３を更に形成する理由は、前記リン−ケイ酸塩ガラス層が第１バッファ層２２の表面に形成されるからであり、前記第１バッファ層２２上に直接的に半導体層２４が形成された場合、リンイオンと反応しないモバイルイオンが半導体層２４に流入されやすくなるからである。
【００３９】
ここで、前記第１，第２バッファ層２２，２３は、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸化窒化膜、ＢＣＢ系列の有機絶縁膜などが用いられている。
【００４０】
図３ｂは、図３ａに基づいて、上述した本発明の第１の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法の結果物であり、本発明の第１の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の断面図である。
【００４１】
図３ｂを見ると、本発明の第１の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板は、前記ローアンドガラス基板２１，前記ローアンドガラス基板２１上に形成された前記第１バッファ層２２，前記第１バッファ層２２上に形成されたバリア層としての前記リン−ケイ酸塩ガラス層１００，リン−ケイ酸塩ガラス層１００上に形成された前記第２バッファ層２３，及び前記第２バッファ層上に形成された前記半導体層２４，薄膜トランジスタ及び画素電極を含む薄膜トランジスタアレイからなる。
【００４２】
図４ａは、本発明の第２の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示した概略的な断面図である。図４ａに示すように、本発明の第２の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法は、低級なガラスからなる基板２１上にバッファ層３１を形成する段階と、前記バッファ層３１上に塩素イオン５１をドーピングする段階と、前記バッファ層３１上に半導体層２４を含む薄膜トランジスタ（図示せず）及び画素電極（図示せず）を形成する段階とからなる。
【００４３】
この時、前記低級なガラスは、ソーダ石灰ガラスからなり、ドーピングされる塩素イオンにより基板２１と、バッファ層３１とが合わさる界面には反応層が形成され、前記基板２１に含有されたモバイルイオンが前記反応層に集まって中和される。
【００４４】
従って、前記塩素イオンドーピングを介して基板２１の界面に反応層が形成され、半導体層２４へモバイルイオンが越えていかないように、バリアとしての役割をすることで素子特性の破壊を防止する。
【００４５】
ここで、前記バッファ層３１は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、又はシリコン酸化窒化膜、ＢＣＢの有機絶縁膜などが用いられている。
【００４６】
このような塩素ドーピング法を用いた第２の実施の形態の第１の実施の形態とは異なる効果は、基板２１の表面にすぐ反応層が形成されるので、追加してバッファ層を形成する必要がないということであり、モバイルイオンに対するバリア効果は第１の実施の形態と同じである。
【００４７】
図４ｂは、図４ａを参照して上述した本発明の第２の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法の結果物であり、本発明の第２の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の断面図である。  
【００４８】
図４ｂを見ると、本発明の第２の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板は、前記ローアンドガラス基板２１，前記ローアンドガラス基板２１上に形成されたバッファ層３１、前記ローアンドガラス基板２１と、前記バッファ層３１との間の界面に形成されたイオン反応層２００，前記バッファ層３１上に形成された前記半導体層２４，薄膜トランジスタ及び画素電極を含む薄膜トランジスタアレイとからなる。
【００４９】
本発明の第２の実施の形態の方法の説明の時、上述したように、前記イオン反応層２００は、塩素イオンと前記バッファ層３１との反応から形成され、前記バッファ層３１は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、又はシリコン酸化窒化膜、有機絶縁膜のうち、いずれか一つで構成する。
【００５０】
図５は、本発明の第３の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明する概略的な断面図である。図５に示すように、本発明の第３の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法は、低級なガラスからなる基板５１０上に第１バッファ層５２０を形成する段階と、前記第１バッファ層５２０上に第２バッファ層５３０を形成する段階と、前記第２バッファ層５３０上にリンイオン又は塩素イオンのような不純物をドーピングする段階と、前記第２バッファ層５３０上に半導体層５４０を含む薄膜トランジスタ及び画素電極を形成する段階とからなる。
【００５１】
前記したように、前記第１及び第２バッファ層５２０，５３０を形成した後、リンイオン又は塩素イオンをドーピングすると、そのリンイオン又は塩素イオンは前記第１及び第２バッファ５２０，５３０内にガウシアンプロファイルの形態に分布される。
【００５２】
従って、そのガウシアンプロファイルのピーク位置が前記第１及び第２バッファ層間の界面に位置するように前記不純物のドーピング過程を行うと、その界面にリン又は塩素イオンのような不純物層（図示せず）が形成され、その不純物層はＮａ、Ｋなどのようなモバイルイオンの移動を防ぐ。
【００５３】
前記基板５１０と前記第１及び第２バッファ５２０，５３０は前記第１及び第２の実施態様において説明した基板及びバッファと同一材料からなる。
【００５４】
本実施の形態において、前記バッファがシリコン酸化膜からなり、前記不純物でリンイオンがドーピングされた場合、Ｐ−Ｓｉ−０の非晶質結合はガラス構造と同一であるので、前記第１及び第２バッファ層５２０，５３０との間に形成された前記不純物層はリン−ケイ酸塩ガラスからなる。
【００５５】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明する概略的な断面図である。  
【００５６】
図６に示すように、本発明の第４の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法は、低級なガラスからなる基板６１０上に第１バッファ層６２０を形成する段階と、前記第１バッファ層６２０の上面を塩素又はリンを含むプラズマガスでプラズマ表面処理して、その第１バッファ層６２０の上面にＮａ、Ｋなどのようなモバイルイオンの移動を防ぐ活性層６３０を形成する段階と、前記活性層６３０上に第２バッファ層６４０を形成する段階と、前記第２バッファ層６４０上に半導体層６５０を含む薄膜トランジスタ（図示せず）及び画素電極（図示せず）を形成する段階とからなる。
【００５７】
参考に、前記プラズマ表面処理時、前記塩素又はリンを含むプラズマガスは、例えば、約５０Å未満で浸透する。
【００５８】
なお、本実施の形態において、前記基板６１０、前記第１及び第２バッファ８２０，６４０は、前記第１、２及び３実施態様において説明した基板及びバッファと同一材質からなる。
【００５９】
図７は、本発明の第５の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明する概略的に断面図である。図７に示すように、本発明の第５の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法は、低級なガラスからなる基板７１０上にバッファ層７２０を形成する段階と、前記バッファ層７２０上にリンイオン又は塩素イオンのような不純物をドーピングする段階と、前記バッファ層７２０上に半導体層７３０を含む薄膜トランジスタ（図示せず）及び画素電極（図示せず）を形成する段階とからなる。
【００６０】
前記のように、前記基板７１０上に前記バッファ層７２０を形成した後、リンイオン又は塩素イオンをドーピングすると、そのリンイオン又は塩素イオンは前記基板７１０及び前記バッファ層７２０内にガウシアンプロファイルの形態で分布する。従って、そのガウシアンプロファイルのピークの位置が前記基板７１０及び前記バッファ層７２０間の界面に位置するように前記不純物のドーピング過程を行うと、その界面にリン又は塩素イオンのような不純物層（図示せず）が形成され、その不純物層はＮａ、Ｋなどのようなモバイルイオンの移動を防ぐ。
【００６１】
なお、前記基板７１０及び前記バッファ層７２０は、前記第１、２、３及び４実施態様において説明した基板及びバッファと同一材質からなる。
【００６２】
以下、前記低級なガラスを基板として薄膜トランジスタを含めた薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法について述べる。図８は、本発明の第１ないし第５の実施の形態のうち、一つの実施の形態によってモバイルイオン処理された低級なガラスを基板としてトップゲート型の薄膜トランジスタを形成した様子を示した断面図である。
【００６３】
図８に示すように、板２１上にバッファ層２２を蒸着する。次に、前記バッファ層２２内にリンイオン４１又は塩素イオン５１をドーピングした後、前記バッファ層２２上に非晶質シリコンを蒸着する。この時、リンイオンドーピングする時は前記バッファ層２２上に第２バッファ層２３を更に形成する。次に前記非晶質シリコンを脱水素化し、レーザーを介してポリシリコンに結晶化させる。また、前記ポリシリコンをパターニングして各ＴＦＴの活性層の半導体層２４を形成する。
【００６４】
また、前記半導体層２４上にゲート絶縁膜２５を全面蒸着し、前記ゲート絶縁膜２４上に金属を蒸着し、これを選択的に除去して前記半導体層２４の上部の所定の領域上に各ＴＦＴのゲート電極を形成する。このように、ゲート電極２６を形成するまでは、前記各タイプのＴＦＴ形成領域別に同一工程を経る。
【００６５】
次に全面に第１感光膜を塗布し、露光及び現像して高濃度ｎ型（ｎ＋）イオン注入のためのマスク（図示せず）を形成した後、高濃度のｎ型（ｎ＋）イオンを注入し、ｎ型ＴＦＴ及びＬＤＤｎ型ＴＦＴ形成領域の半導体層２４に高濃度ｎ型不純物領域２４ａを形成する。
【００６６】
即ち、ｐ型ＴＦＴ形成領域にはｐ型ＴＦＴ形成領域の全面を覆う第１マスク（図示せず）が、ＬＤＤｎ型ＴＦＴ形成領域にはゲート電極２６より更に幅が長い第２マスク（図示せず）が形成される。ここで、前記第２マスクはゲート電極２６と、それ以後に形成されるＬＤＤ領域とを覆う長さの幅で前記ゲート絶縁膜２５上に形成される。また、ｎ型ＴＦＴ形成領域には前記ゲート電極２６がマスクの役割をし、ゲート電極２６両側の半導体層２４に高濃度ｎ型不純物領域２４ａが形成される。
【００６７】
ここで、ｎ型イオン注入物質ではＰＨ３を主に用いる。
次に、前記第１、第２マスクを除去し、全面に第２感光膜を蒸着し露光及び現像して高濃度ｐ型（ｐ＋）イオン注入のための第３マスク（図示せず）を形成した後、高濃度のｐ型（ｐ＋）イオンを注入してｐ型ＴＦＴ形成領域の半導体層２４に高濃度ｐ型不純物領域２４ｂを形成する。
【００６８】
前記第３マスク（図示せず）は前記ｎ型ＴＦＴ形成領域及びＬＤＤｎ型ＴＦＴ形成領域の全面をマスキングし、前記ｐ型ＴＦＴ形成領域では前記ゲート電極２６をマスクで用いて高濃度ｐ型のイオン注入工程を進行する。
ｐ型イオン注入物質としてはＢ２Ｈ６を主に用いる。
【００６９】
次に、前記第３マスクを除去し、各ＴＦＴ形成領域のゲート電極２６をマスクで用いて低濃度ｎ型（ｎ−）イオン注入を進行する。この時、前記ＬＤＤｎ型ＴＦＴ形成領域のゲート電極２６両側の半導体層２４に低濃度ｎ型不純物領域２４ｃが形成される。ｎ型ＴＦＴ形成領域やｐ型ＴＦＴ形成領域では、以前進行していた高濃度イオン注入工程を介して高濃度の不純物領域が形成された領域に前記低濃度ｎ型イオンを注入しても、不純物濃度への影響は大きくない。
【００７０】
低濃度イオン注入工程と、高濃度イオン注入工程とをその順序を変えて進めることもできる。いずれも、低濃度イオン注入工程は前記ゲート電極をマスクで用いて進め、高濃度イオンの注入工程はＬＤＤ領域が生成される部位を覆うマスクを用いる。
【００７１】
次に層間絶縁膜２９を全面に蒸着した後、前記半導体層２４の各高濃度不純物領域２３ａ、２４ｂとのコンタクトのために前記層間絶縁膜２９及び前記ゲート絶縁膜２５を選択的に除去する。
【００７２】
次に、前記コンタクト領域を含む層間絶縁膜２９上に金属を全面蒸着し、これをパターニングしてソース／ドレイン電極を形成する。
【００７３】
次に図示してはいないが、前記ソース／ドレイン電極３０を含む基板２１全面に保護膜（図示せず）を形成した後、前記保護膜上の所定の領域に前記ドレイン電極と連結する画素電極（図示せず）を形成して工程を完了する。
【００７４】
前記したように、半導体層がバッファ層上に直接形成されるトップゲート方式以外にも半導体層がゲート電極の上部に形成されるボトムゲート方式の場合にも、かかるバッファ層にリン又は塩素イオンをドーピングすることでガラス基板に含有されたアルキルイオンが素子上に浸透する現象を防ぐことができる。
【００７５】
以下、前記バッファ層上にモバイルイオンを処理したボトムゲート方式の薄膜トランジスタ形成法について説明する。図９は、本発明の第１ないし第５の実施の形態のうち、いずれか一つの実施の形態によってモバイルイオン処理された低級なガラスを基板としてボトムゲート型の薄膜トランジスタを形成した様子を示した断面図である。
【００７６】
図９に示すように、基板６１上にバッファ層６２を蒸着する。続いて、前記バッファ層６２上にリンイオン４１又は塩素イオン５１をドーピングしてバッファ層内又は基板６１とバッファ層６２との界面にナトリウムイオンなどのアルカリイオンをゲッタリングできるようにする。
【００７７】
又、前記バッファ層６２の全面に金属を蒸着し、これを選択的に除去して各ＴＦＴのゲート電極６３を形成する。また、前記ゲート電極６３を含むバッファ層６２の全面にゲート絶縁膜６４を全面蒸着し、前記ゲート絶縁膜６４上に半導体層６５を形成する。
【００７８】
前記半導体層６５は、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）を蒸着した後、これを脱水素化、結晶化し、ポリシリコン化して形成する。この場合、前記結晶化は前記半導体層６５にパタニングした後になされ得、パタニングを経た後に結晶化することも可能である。
【００７９】
前記半導体層６５は、上述したように、各ＴＦＴ領域に合うイオン注入工程を進めて不純物領域６５ａ、６５ｂ、６５ｃを形成する。次に、前記半導体層６５上に金属を全面蒸着し、これを選択的に除去してソース／ドレイン電極６６を形成する。
【００８０】
図８と同様に図示してはいないが、前記ソース／ドレイン電極６６を含む基板６１の全面に保護膜（図示せず）を形成した後、前記保護膜上の所定領域に前記ドレイン電極６０と連結される画素電極（図示せず）を形成して工程を完了する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】関連技術の液晶表示装置において低級なガラス上に半導体層が設けられた様子を示した断面図。
【図２】図１の低級なガラスに流入したモバイルイオンが半導体上に浸透する様子を示した概略的な断面図。
【図３ａ】本発明の第１の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示した概略的な断面図。
【図３ｂ】本発明の第１の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の断面図。
【図４ａ】本発明の第２の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を示した概略的な断面図。
【図４ｂ】本発明の第２の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の断面図。
【図５】本発明の第３の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明する概略的な断面図。
【図６】本発明の第４の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明する概略的な断面図。
【図７】本発明の第５の実施の形態による薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法を説明する概略的な断面図。
【図８】本発明の第１ないし第５の実施の形態のうち、一つの実施態様によってモバイルイオン処理された低級なガラスを基板にしてトップゲート型の薄膜トランジスタを形成した様子を示した断面図。
【図９】本発明の第１ないし第５の実施の形態のうち、一つの実施態様によってモバイルイオン処理された低級なガラスを基板にしてボトムゲート型の薄膜トランジスタを形成した様子を示した断面図。
【符号の説明】
【００８２】
２１、５０１，６１０，７１０  ローアンドガラス基板、２２、２３，３１，５２０，６２０，６４０，７２０  バッファ層、２４、５４０、６５０，７３０  半導体層、４１  リンイオン、５１  塩素イオン。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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