(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の上に、ゲート配線用導電膜を利用してゲート線、前記ゲート線と連結されているゲート電極を含むゲート配線を形成する段階と、
ゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜上部に半導体層を形成する段階と、
データ配線用導電膜を利用して前記ゲート線と交差するデータ線、前記データ線と連結されており、前記ゲート電極に隣接するソース電極及び前記ゲート電極に対して前記ソース電極の対向側に位置するドレーン電極を含むデータ配線を形成する段階と、
保護膜を積層しパターニングして、前記ドレーン電極を露出する第１接触孔を形成する段階と、
前記第１接触孔を通じて露出された前記ドレーン電極と電気的に連結されるＩＴＯまたはＩＺＯからなる画素電極を形成する段階と、
を含み、
前記データ配線を形成する段階は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む第１導電膜、前記第１導電膜の下部に形成されており、クロムまたはモリブデンまたはモリブデン合金からなる第２導電膜及び前記第１導電膜の上部に前記第１導電膜の物質と窒素とを含む第１低抵抗導電膜を形成する段階を含み、
前記ゲート配線を形成する段階は、ゲート配線用導電物質からなる第３導電膜と前記第３導電膜上に前記ゲート配線用導電物質と窒素とを含んでなる第２低抵抗導電膜を形成する段階とを含み、
前記画素電極は前記ドレーン電極の前記第１低抵抗導電膜の上側表面と接触し、
前記データ配線と前記半導体層を１つのマスクを利用して形成する、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１低抵抗導電膜の導電性窒化物は反応性スパッタリングで積層して形成する、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項３】
前記ゲート配線は、外部から走査信号の伝達を受けて前記ゲート線に伝達するゲートパッドをさらに含み、
前記データ配線は、外部から映像信号の伝達を受けて前記データ線に伝達するデータパッドをさらに含み、
前記保護膜は、前記ゲート絶縁膜と共に前記ゲートパッドの前記第２低抵抗導電膜を露出する第２接触孔及び前記データパッドの前記第１低抵抗導電膜を露出する第３接触孔を有し、
前記画素電極と同一層に、前記第２及び第３接触孔を通じて前記ゲートパッドの第２低抵抗導電膜及び前記データパッドの第１低抵抗導電膜に各々接触する補助ゲートパッドと補助データパッドをさらに形成する、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項４】
前記画素電極はＩＺＯで形成する、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【請求項５】
前記データ配線及び前記半導体層は、部分的に厚さの異なる感光膜パターンを利用した一つの写真エッチング工程で形成する、請求項１に記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、現在最も広く用いられている平板表示装置のうちの一つであって、電極が形成されている２枚の基板とその間に挿入されている液晶層とからなっており、電極に電圧を印加して液晶層の液晶分子を再配列させることによって透過する光量を調節する表示装置である。
【０００３】
液晶表示装置の中でも現在主に用いられているのは、２枚の基板に電極が各々形成されており、電極に印加される電圧をスイッチングする薄膜トランジスタを有している液晶表示装置であり、薄膜トランジスタは２枚の基板のうちの片側に形成されるのが一般的である。
【０００４】
薄膜トランジスタが形成されている基板は、マスクを利用した写真エッチング工程によって製造するのが一般的である。この時、生産費用を減らすためにはマスクの数を少なくするのが好ましい。
【０００５】
一方、信号遅延を防止するために、配線は低抵抗を有するアルミニウム（Al）またはアルミニウム合金（Al alloy）などのような低抵抗物質を用いるのが一般的である。しかし、液晶表示装置のように画素電極として用いられるＩＴＯ（indium tin oxide）を使用してパッド部の信頼性を確保する場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金とＩＴＯとの接触特性がよくないため、モリブデン系列またはクロムなどの他の金属を介在させ、パッド部のアルミニウムまたはアルミニウム合金は除去しなければならないので、製造工程が複雑になる。このような問題点を解決するために、画素電極として透明な導電物質であるＩＺＯ（indium zinc oxide）を使用し、これをパッド部に使用してパッド部の信頼性を確保する技術が開発された。しかしながら、パッド部を含む接触部の接触抵抗が増加するようになって液晶表示装置の表示特性が低下するという問題が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が目的とする技術的課題は、低抵抗物質からなる信号配線を有すると共に接触部の信頼性を確保できる液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する方法を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の課題は、液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法を単純化することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような問題点を解決できる低抵抗配線を形成するために、アルミニウムまたはアルミニウム合金を積層して配線用薄膜を形成し、連続的に窒素気体を利用する反応性スパッタリング（reactive sputtering）を実施して、配線用薄膜上部に導電性のアルミニウム窒化膜またはアルミニウム合金窒化膜を形成し、これを通じて接触部において配線用薄膜とＩＺＯの画素電極とが互いに電気的に連結されるようにする。
【０００９】
さらに詳細に、本発明による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法では、絶縁基板の上に、ゲート配線用導電膜を利用してゲート線、ゲート線と連結されているゲート電極を含むゲート配線を形成する。次に、ゲート絶縁膜及び半導体層を順序に形成し、データ配線用導電膜を利用してゲート線と交差するデータ線、データ線と連結されており、ゲート電極に隣接するソース電極及び前記ゲート電極に対してソース電極の対向側に位置するドレーン電極を含むデータ配線を形成する。その後、保護膜を積層しパターニングして、ドレーン電極を露出する第１接触孔を形成し、露出されたドレーン電極と電気的に連結される画素電極を形成する。この時、ゲート配線またはデータ配線上部に、ゲート配線用またはデータ配線用導電物質と導電性窒化物を含む低抵抗導電膜を形成する。
【００１０】
ここで、ゲート配線用またはデータ配線用導電物質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む第１導電膜を含んで第１導電膜の下部に形成されており、クロムまたはモリブデンまたはモリブデン合金からなる第２導電膜を含むことができる。
【００１１】
この時、低抵抗導電膜の導電性窒化物は反応性スパッタリングで積層して形成し、画素電極は、パッド部の信頼性の確保がより有効に可能なＩＺＯで形成するのが好ましい。
【００１２】
データ配線及び半導体層は部分的に厚さの異なる感光膜パターンを利用した一つの写真エッチング工程で形成することができ、データ配線と半導体層を一つのマスクを使用して形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板及びその製造方法について、本発明の属する技術分野にて通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００１４】
−第１実施例−
まず、図１及び図２を参考として、本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の構造について詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板であり、図２は、図１に示した薄膜トランジスタ基板をII−II´線に沿って切断して示した断面図である。
【００１６】
絶縁基板１０の上に低抵抗を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電物質からなるゲート配線が形成されている。ゲート配線は横方向に延びているゲート線２２、ゲート線２２の端に連結されており、外部からのゲート信号の印加を受けてゲート線に伝達するゲートパッド２４、及びゲート線２２に連結されている薄膜トランジスタのゲート電極２６を含む。
【００１７】
ゲート配線２２、２４、２６の上部には、パッド部の信頼性を確保するために以後に形成されるＩＺＯの補助ゲートパッド８６と、ゲートパッド２４の接触抵抗を最少化するために窒素とゲート配線用導電物質を含むアルミニウム窒化膜またはアルミニウム合金窒化膜の窒化物導電膜２００とが形成されている。なお、以下で窒化物と記す物質は化学量論的配合を有しない単純混合物を含む。
【００１８】
基板１０の上には、窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜３０がゲート配線２２、２４、２６及び窒化物導電膜２００を覆っており、ゲート絶縁膜３０は、以後に形成される保護膜７０とゲートパッド２４上部の窒化物導電膜２００とを露出する接触孔７４を有する。
【００１９】
ゲート電極２４のゲート絶縁膜３０の上部には非晶質ケイ素などの半導体からなる半導体層４０が形成されており、半導体層４０の上部には、シリサイドまたはｎ形不純物が高濃度にドーピングされているｎ+水素化非晶質ケイ素などの物質からなる抵抗接触層５５、５６が各々形成されている。
【００２０】
抵抗接触層５５、５６及びゲート絶縁膜３０の上には、アルミニウム（Al）またはアルミニウム合金（Al alloy）、モリブデン（Mo）またはモリブデン−タングステン（MoW）合金、クロム（Cr）、タンタル（Ta）などの金属または導電体からなるデータ配線６２、６５、６６、６８が形成されている。データ配線は縦方向に形成され、ゲート線２２と交差して画素を定義するデータ線６２、データ線６２の分枝であり抵抗接触層５５の上部まで延びているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されており、外部からの画像信号の印加を受けるデータパッド６８、ソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６に対してソース電極６５の反対側抵抗接触層５６の上部に形成されているドレーン電極６６を含む。
【００２１】
データ配線６２、６５、６６、６８はアルミニウム系列の単一膜に形成するのが好ましいが、二重層以上に形成されることもできる。二重層以上に形成する場合には一つの層は抵抗の小さい物質で形成し、他の層は他物質との接触特性の良い物質で形成するのが好ましい。例えば、Ｃｒ／Ａｌ（またはＡｌ合金）またはＡｌ／Ｍｏなどが挙げられ、本発明の実施例のデータ配線６２、６５、６６、６８は、Ｃｒまたはモリブデンタングステン合金の下部膜６０１とアルミニウム合金の上部膜６０２とからなる。また、ゲート配線２２、２４、２６も同様に二重膜以上で形成することが可能である。
【００２２】
データ配線６２、６５、６６、６８の上部にも、これらと以後に形成されるＩＺＯの画素電極８２または補助データパッド８８との接触抵抗を最少化するための窒化物導電膜６００が形成されている。ここで、窒化物導電膜６００は互いに異なる物質からなる二つの導電層の間の接触特性を向上させるためのものであって、少なくともデータ配線６２、６５、６６、６８の上部膜６０２と同一なアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電物質と窒素とを含み、導電物質としてクロムまたはモリブデンまたはモリブデン合金を含むこともできる。
【００２３】
データ配線６２、６５、６６、６８及びこれらが遮らない半導体層４０の上部には保護膜７０が形成されている。保護膜７０には、ドレーン電極６６及びデータパッド６８の上部の低抵抗導電膜６００を露出する接触孔７６、７８が各々形成されており、ゲート絶縁膜３０とゲートパッド２４の上部の窒化物導電膜２００とを露出する接触孔７４が形成されている。
【００２４】
保護膜７０の上には、接触孔７６を通じてドレーン電極６６の上部の低抵抗導電膜６００と接触してドレーン電極６６と電気的に連結されており、画素に位置する画素電極８２と、接触孔７４、７８を通じて各々ゲートパッド２４及びデータパッド６８の上部の窒化物導電膜２００、６００と連結されている補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８とを含み、ＩＺＯからなる画素配線が形成されている。
【００２５】
ここで、画素電極８２は図１及び図２で示したように、ゲート線２２と重なって維持蓄電器を成し、保持容量が不足した場合には、ゲート配線２２、２４、２６と同一な層に保持容量用配線を追加することもできる。
【００２６】
このような本発明の実施例による構造では、低抵抗を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金の導電物質からなるゲート配線２２、２４、２６及びデータ配線６２、６５、６６、６８を含んでいて、大画面高精細の液晶表示装置に適用することができる。また、同時にデータパッド６８、ドレーン電極６６及びゲートパッド２４と、各々ＩＺＯからなる補助データパッド８８、画素電極８２及び補助ゲートパッド８６は各々低抵抗導電層２００、６００を通じて互いに接触されていて、接触部の接触抵抗を最少化してパッド部の信頼性を確保することができ、液晶表示装置の表示特性を向上させることができる。
【００２７】
以下、このような本発明の第１実施例による構造の液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法について、図１及び図２と図３乃至図８Ｂを参考として詳細に説明する。
【００２８】
まず、低抵抗を有するアルミニウムネオジム（Al-Nd）合金ターゲットを装着したスパッタリングチャンバー（sputtering chamber）でアルゴン気体を注入しながら図３に示したように、基板１０の上にスパッタリングを実施し、２、５００Å程度の厚さでアルミニウムネオジム合金のゲート配線用導電膜２０を積層する。次に、窒素気体を追加に注入しながら反応性スパッタリング（reactive sputtering）を連続的に実施し、ゲート配線用導電膜の上部にアルミニウムネオジム合金窒化膜（Al-Nd-N）２００を、例えば厚さ１０Å程度に形成する。この時、アルミニウムネオジム合金窒化膜は、導伝性を有することができるようにスパッタリングチャンバーの内部に注入されるアルゴン気体と窒素気体の比率を適切に調節し、また、ゲート配線用導電膜と共に湿式または乾式エッチングでパターニングできるように、アルミニウムネオジム合金窒化膜２００の厚さを調節するのが好ましい。ゲート配線用導電膜２０の上部に、真空状態を破らないでアルミニウムネオジム合金窒化膜２００を連続して積層することによって、大気中でゲート配線用導電膜２０の上部にてＡｌ2Ｏ3などのように以後の工程で接触部の接触抵抗を増加させる原因となる高抵抗の残留膜が形成されるのを防止することができる。
【００２９】
次に、図４Ａ及び図４Ｂに示したように、アルミニウムネオジム合金のゲート配線用導電膜２０とその上部のアルミニウムネオジム合金窒化物導電膜２００とを一回でパターニングして、ゲート線２２、ゲート電極２６及びゲートパッド２４を含む横方向のゲート配線とその上部に窒化物導電膜２００とを形成する。
【００３０】
次に、図５Ａ及び図５Ｂに示したように、ゲート絶縁膜３０、非晶質ケイ素からなる半導体層４０、ドーピングされた非晶質ケイ素層５０の３層膜を連続して積層し、マスクを利用したパターニング工程で半導体層４０とドーピングされた非晶質ケイ素層５０をパターニングして、ゲート電極２４と対向するゲート絶縁膜３０の上部に半導体層４０と抵抗接触層５０とを形成する。
【００３１】
次に、図６に示したように、モリブデンまたはモリブデンタングステン合金またはクロムなどからなる下部膜６０１を３００Å程度の厚さで、低抵抗を有するアルミニウムネオジム合金からなる上部膜６０２を２、５００Å程度の厚さで順次に積層する。次に、前述したように真空を解除せず、同一なスパッタリングチャンバー内で窒素気体を注入しながら反応性スパッタリングを実施し、上部膜６０２の上部にアルミニウムネオジム合金窒化膜の窒化物導電膜６００を連続して積層する。ここで、上部膜６０２の上に窒化物導電膜６００を真空状態で連続して積層することによって、大気中でアルミニウム系列の上部膜６０２の上に形成され得るＡｌ2Ｏ3のように、以後の工程で接触部の接触抵抗を増加させる原因となる高抵抗の残留膜が形成されるのを防止することができる。
【００３２】
次に、図７Ａ及び図７Ｂのように、マスクを利用した写真工程で窒化物導電膜６００、上部膜６０２及び下部膜６０１をパターニングして、ゲート線２２と交差するデータ線６２、データ線６２と連結されてゲート電極２６の上部まで延びているソース電極６５、データ線６２の一端に連結されているデータパッド６８、及びソース電極６５と分離されており、ゲート電極２６を中心にソース電極６６と対向するドレーン電極６６を含むデータ配線を形成し、その上部に窒化物導電膜６００を残す。ここで、上部膜６０２及び下部膜６０１は全て湿式でエッチングすることができ、または上部膜６０２は湿式で、下部膜６０１は乾式でエッチングすることができる。また、下部膜６０１がモリブデンまたはモリブデンタングステン合金である場合には、上部膜６０２と共に一回に湿式エッチングでパターニングすることができる。
【００３３】
その後、データ配線６２、６５、６６、６８で遮らないドーピングされた非晶質ケイ素層パターン５０をエッチングしてゲート電極２６を中心に両側に分離させる一方、両側のドーピングされた非晶質ケイ素層５５、５６の間の半導体層４０を露出させる。次に、露出された半導体層４０の表面を安定化させるために酸素プラズマを実施するのが好ましい。
【００３４】
次に、図８Ａ及び図８Ｂに示したように、窒化ケイ素または有機絶縁膜からなる保護膜７０を積層した後、マスクを利用した写真エッチング工程でゲート絶縁膜３０と共に乾式エッチングでパターニングして、ゲートパッド２４、ドレーン電極６６及びデータパッド６８の上部の窒化物導電膜２００、６００を露出させる接触孔７４、７６、７８を形成する。
【００３５】
次に、最後に図１及び図２に示したように、ＩＺＯ膜を積層しマスクを利用したパターニングを実施して、接触孔７６を通じてドレーン電極６６の上部の窒化物導電膜６００と接してドレーン電極６６と電気的に連結される画素電極８２と、接触孔７４、７８を通じてゲートパッド２４及びデータパッド６８の上部の窒化物導電膜２００、６００と各々連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８とを各々形成する。
【００３６】
このような本発明の実施例による製造方法では、ゲート配線２２、２４、２６及びデータ配線６２、６５、６６、６８の上部に窒素を含む窒化物導電膜２００、６００を真空状態で連続的に、例えば蒸着して、形成することにより、アルミニウム合金の導電膜の上に高抵抗のアルミニウム酸化膜が形成されるのを防止することができるので、製造工程条件の変化に関係せずに均一な製造工程を設計することができ、接触部でＩＺＯとアルミニウムまたはアルミニウム合金を窒化物導電膜を通じて連結することによって、これらの接触部における接触抵抗を最少化することができるので、パッド部を含む接触部の信頼度を安定的に確保することができる。
ここでは、ゲート配線を単一膜で作成しているが、データ配線と同様にゲート配線も同様に二重膜以上で形成することが可能である。
【００３７】
このような方法は前述したように、５枚のマスクを利用する製造方法に適用することができるが、４枚のマスクを利用する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造方法でも同一に適用することができる。これについては図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
まず、図９乃至図１１を参考として、本発明の実施例による４枚のマスクを利用して完成した液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の単位画素構造について詳細に説明する。
【００３９】
−第２実施例−
図９は本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の配置図であり、図１０及び図１１は、各々図８に示した薄膜トランジスタ基板をＸ−Ｘ´線及びＸＩ−ＸＩ´線に沿って切断して示した断面図である。
【００４０】
まず、絶縁基板１０の上に第１実施例と同一に、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるゲート線２２、ゲートパッド２４及びゲート電極２６を含むゲート配線が形成されている。そして、ゲート配線は、基板１０の上部にゲート線２２と平行しており、上板の共通電極に入力される共通電極電圧などの電圧の印加を外部から受ける維持電極２８を含む。維持電極２８は、後述する画素電極８２と連結された維持蓄電器用導電体パターン６４と重なって画素の電荷保存能力を向上させる維持蓄電器を成し、後述する画素電極８２とゲート線２２とが重なって発生する保持容量が十分である場合、形成しないこともある。
【００４１】
ゲート配線２２、２４、２６、２８の上部には、第１実施例と同一にアルミニウム及び窒素を含む窒化物導電膜２００が形成されている。
【００４２】
ゲート配線２２、２４、２６、２８及び窒化物導電膜２００の上には、窒化ケイ素（SiNx）などからなるゲート絶縁膜３０が形成されて低抵抗導電膜２２、２４、２６、２８を覆っている。
【００４３】
ゲート絶縁膜３０の上には水素化非晶質ケイ素（hydrogenated amorphous silicon）などの半導体からなる半導体パターン４２、４８が形成されており、半導体パターン４２、４８の上には、リン（Ｐ）などのｎ形不純物で高濃度にドーピングされている非晶質ケイ素などからなる抵抗性接触層（ohmic contact layer）パターンまたは抵抗接触層パターン５５、５６、５８が形成されている。
【００４４】
抵抗性接触層パターン５５、５６、５８の上には、低抵抗を有するアルミニウムまたはアルミニウム合金を含むデータ配線が形成されている。データ配線は縦方向に形成されているデータ線６２、データ線６２の一端に連結されて外部からの画像信号の印加を受けるデータパッド６８、そしてデータ線６２に連結されている薄膜トランジスタのソース電極６５からなるデータ線部を含み、またデータ線部６２、６８、６５と分離されており、ゲート電極２６または薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）に対してソース電極６５の反対側に位置する薄膜トランジスタのドレーン電極６６と維持電極２８の上に位置している維持蓄電器用導電体パターン６４も含む。維持電極２８を形成しない場合は維持蓄電器用導電体パターン６４も形成しない。
【００４５】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８の上部には、第１実施例と同一にアルミニウムまたはアルミニウム合金などのように低抵抗の導電物質と窒素とを含む窒化物導電膜６００が形成されている。
【００４６】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８もゲート配線２２、２４、２６、２８と同様に単一層で形成されることができるが、第１実施例と同一にクロムまたはモリブデンまたはモリブデン合金を含む下部膜と、アルミニウムまたはアルミニウム合金の上部膜とからなる二重膜で形成されることもできる。ゲート配線も同様に二重膜以上で形成することが可能である。
【００４７】
接触層パターン５５、５６、５８は、その下部の半導体パターン４２、４８とその上部のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８の接触抵抗を低くする役割を果たし、データ配線６２、６４、６５、６６、６８と完全に同一な形態を有する。つまり、データ線部の抵抗接触層パターン５５はデータ線部６２、６８、６５と同一であり、ドレーン電極用抵抗接触層パターン５６はドレーン電極６６と同一であり、維持蓄電器用抵抗接触層パターン５８は維持蓄電器用導電体パターン６４と同一である。
【００４８】
一方、半導体パターン４２、４８は薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）を除けば、データ配線６２、６４、６５、６６、６８及び抵抗性接触層パターン５５、５６、５７、５８と同一な形状をしている。具体的には、維持蓄電器用半導体パターン４８、維持蓄電器用導電体パターン６４及び維持蓄電器用接触層パターン５８は同一な形状であるが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はデータ配線及び接触層パターンの残りの部分と若干異なる。つまり、薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）において、データ線部６２、６８、６５、特にソース電極６５とドレーン電極６６とが分離されており、データ線部の抵抗接触層５５とドレーン電極用接触層パターン５６とも分離されているが、薄膜トランジスタ用半導体パターン４２はここで切れずに連結され、薄膜トランジスタのチャンネルを生成する。
【００４９】
データ配線６２、６４、６５、６６、６８の上にはその上部の窒化物導電膜６００を覆う保護膜７０が形成されており、保護膜７０は、ドレーン電極６６、データパッド６８及び維持蓄電器用導電体パターン６４の上部の窒化物導電膜６００を露出する接触孔７６、７８、７２を有しており、またゲート絶縁膜３０とゲートパッド２４の上部の窒化物導電膜２００を露出する接触孔７４を有している。保護膜７０は窒化ケイ素やアクリル系などの有機絶縁物質からなり得る。
【００５０】
保護膜７０の上には、薄膜トランジスタから画像信号を受信して上板の電極と共に電気場を生成する画素電極８２が形成されている。画素電極８２はＩＺＯなどの透明な導電物質からなり、窒化物導電膜６００を経て接触孔７６を通じてドレーン電極６６と電気的に連結され、画像信号の伝達を受ける。画素電極８２はまた隣接するゲート線２２及びデータ線６２と重なって開口率を高めているが、重ならないこともある。また、画素電極８２は、接触孔７２で窒化物導電膜６００を通じて維持蓄電器用導電体パターン６４と電気的に連結され、導電体パターン６４に画像信号を伝達する。一方、ゲートパッド２４及びデータパッド６８の上には、接触孔７４、７８で窒化物導電膜２００、６００を通じて各々これらと連結される補助ゲートパッド８６及び補助データパッド８８が形成されており、これらはゲートパッド２４及びデータパッド６８と外部回路装置との接着性を補完しパッドを保護する役割を果たすものであるので、これらを適用するか否かは選択的である。
【００５１】
ここでは画素電極８２の材料の例として透明なＩＺＯを挙げたが、反射型液晶表示装置の場合は不透明な導電物質を用いても差支えない。また、ここでは、ゲート配線を単一膜で作成しているが、データ配線と同様にゲート配線も同様に二重膜以上で形成することが可能である。
【００５２】
以下では、図９乃至図１１の構造を有する液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を４枚のマスクを利用して製造する方法について、図９乃至図１１と図１２Ａ乃至図１８Ｃを参照して詳細に説明する。
【００５３】
まず、図１２Ａ乃至１２Ｃに示したように、第１実施例と同一に低抵抗のゲート配線用導電膜と低抵抗導電膜を連続して積層し、第１マスクを利用した写真エッチング工程で基板１０の上にゲート線２２、ゲートパッド２４、ゲート電極２６及び維持電極２８を含むゲート配線とその上部に窒化物導電膜２００とを形成する。
【００５４】
次に、図１３Ａ及び１３Ｂに示したように、ゲート絶縁膜３０、半導体層４０、抵抗接触層５０を化学気相蒸着法を利用して各々１、５００Å乃至５、０００Å、５００Å乃至２、０００Å、３００Å乃至６００Åの厚さで連続して蒸着し、続いて、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含むデータ配線用導電物質の導電体層６０と第１実施例のように窒化物導電膜６００とをスパッタリングなどの方法で連続して積層する。その後、その上に感光膜１１０を１乃至２μｍの厚さで塗布する。
【００５５】
その後、第２マスクを通じた写真エッチング工程により、感光膜１１０に光を照射した後、現像して、図１４Ｂ及び１４Ｃに示したように感光膜パターン１１２、１１４を形成する。この時、感光膜パターン１１２、１１４のうち薄膜トランジスタのチャンネル部（Ｃ）、つまりソース電極６５とドレーン電極６６との間に位置した第１部分１１４は、データ配線部（Ａ）、つまりデータ配線６２、６４、６５、６６、６８が形成される部分に位置した第２部分１１２より厚さが薄くなるようにし、その他の部分（Ｂ）の感光膜は全て除去する。この時、チャンネル部（Ｃ）に残っている感光膜１１４の厚さとデータ配線部（Ａ）に残っている感光膜１１２の厚さとの比は、後述するエッチング工程での工程条件によって異なるようにしなければならず、第１部分１１４の厚さを第２部分１１２の厚さの１／２以下にするのが好ましく、例えば、４、０００Å以下であるのが好ましい。
【００５６】
このように、位置によって感光膜の厚さを異なるようにする方法には多様なものあがり、Ａ領域の光透過量を調節するためには主にスリット（slit）や格子形態のパターンを形成したり、半透明膜を使用する。
【００５７】
この時、スリットの間に位置したパターンの線幅やパターンの間の間隔、つまりスリットの幅は、露光時に使用する露光器の分解能より小さいのが好ましく、半透明膜を利用する場合には、マスクを製作する時に透過率を調節するために異なる透過率を有する薄膜を利用したり、厚さの異なる薄膜を利用することができる。
【００５８】
このようなマスクを通じて感光膜に光を照射すれば、光に直接露出される部分では高分子が完全に分解され、スリットパターンや半透明膜が形成されている部分では光の照射量がないため高分子は完全分解されない状態であり、遮光膜で遮った部分では高分子が殆ど分解されない。次に、感光膜を現像すれば、高分子の分子が分解されない部分だけが残り、少ない量の光が照射された中央部分には、全く照射されない部分より薄い厚さの感光膜が残るようになる。この時、露光時間を長くすると全ての分子が分解されてしまうので、注意しなければならない。
【００５９】
このような薄い厚さの感光膜１１４はリフローが可能な物質からなる感光膜を利用し、光が完全に透過できる部分と完全に透過できない部分とに分けられた通常のマスクで露光した後、現像しリフローさせて、感光膜が残留しない部分に感光膜の一部を流すようにすることによって形成することもできる。
【００６０】
次に、感光膜パターン１１４及びその下部の膜、つまり窒化物導電膜６００、導電体層６０、抵抗接触層５０及び半導体層４０に対するエッチングを進行する。この時、データ配線部（Ａ）にはデータ配線及びその下部の膜がそのまま残っており、チャンネル部（Ｃ）には半導体層だけが残っていなければならず、残りの部分（Ｂ）には前記の３個層６０、５０、４０が全て除去されてゲート絶縁膜３０が露出されなければならない。
【００６１】
まず、図１５Ａ及び１５Ｂに示したように、その他の部分（Ｂ）の露出されている窒化物導電膜６００及び導電体層６０を除去してその下部の抵抗接触層５０を露出させる。この過程では乾式または湿式エッチングを全て使用することができ、この時、窒化物導電膜６００及び導電体層６０はエッチングされ、感光膜パターン１１２、１１４は殆どエッチングされない条件下で行うのが良い。しかし、乾式エッチングで、窒化物導電膜６００及び導電体層６０がＣｒ、ＡｌまたはＡｌ合金及びＭｏまたはＭｏＷ合金を含む場合には、湿式または乾式エッチングのうちの一つを選択してパターニングするのが可能である。しかし、Ｃｒは乾式エッチング方法ではよく除去されないので、導電体層６０がＣｒであれば湿式エッチングだけを使用するのが良い。Ｃｒの導電体層６０はエッチング液としてＣｅＮＨＯ3を用いることができ、導電体層６０がＭｏやＭｏＷを含んでおり乾式エッチングである場合には、エッチング気体としてＣＦ4とＨＣｌの混合気体やＣＦ4とＯ2の混合気体を用いることができ、後者の場合は感光膜に対するエッチング比も殆ど類似である。
【００６２】
このようにすれば図１５Ａ及び図１５Ｂに示したように、チャンネル部（Ｃ）及びデータ配線部（Ｂ）の導電体層、つまりソース／ドレーン用導電体パターン６７と維持蓄電器用導電体パターン６４及びその上部の低抵抗導電膜６００だけが残り、その他の部分（Ｂ）の導電体層６０及び窒化物導電膜６００は全て除去されてその下部の抵抗接触層５０が露出される。この時、残った導電体パターン６７、６４は、ソース及びドレーン電極６５、６６が分離されずに連結されている点を除けば、データ配線６２、６４、６５、６６、６８の形態と同一である。また、乾式エッチングを使用した場合、感光膜パターン１１２、１１４もある程度の厚さでエッチングされる。
【００６３】
次に、図１６Ａ及び１６Ｂに示したように、その他の部分（Ｂ）の露出された抵抗接触層５０及びその下部の半導体層４０を、感光膜の第１部分１１４と共に乾式エッチング方法で同時に除去する。この時のエッチングは、感光膜パターン１１２、１１４と抵抗接触層５０及び半導体層４０（半導体層と抵抗接触層はエッチング選択性が殆ど無い）が同時にエッチングされ、ゲート絶縁膜３０はエッチングされない条件下で行うべきであり、特に、感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比が殆ど同一な条件でエッチングするのが好ましい。例えば、ＳＦ6とＨＣｌの混合気体やＳＦ6とＯ2の混合気体を用いれば殆ど同一な厚さの膜をエッチングすることができる。感光膜パターン１１２、１１４と半導体層４０に対するエッチング比が同一な場合の第１部分１１４の厚さは、半導体層４０と抵抗接触層５０の厚さを合せたものと同一または小さくしなければならない。
【００６４】
このようにすれば、図１６Ａ及び１６Ｂに示したように、チャンネル部（Ｃ）の第１部分１１４が除去されてソース／ドレーン用導電体パターン６７の上部の窒化物導電層６００が露出され、その他の部分（Ｂ）の抵抗接触層５０及び半導体層４０が除去されてその下部のゲート絶縁膜３０が露出される。一方、データ配線部（Ａ）の第２部分１１２もまたエッチングされるため厚さが薄くなる。また、この段階で半導体パターン４２、４８が完成される。図面の符号５７と５８は、各々ソース／ドレーン用導電体パターン６７の下部の抵抗接触層パターンと、維持蓄電器用導電体パターン６４の下部の抵抗接触層パターンとを示す。
【００６５】
次に、アッシング（ashing）を通じて、チャンネル部（Ｃ）のソース／ドレーン用導電体パターン６７の上部の窒化物導電膜６００の表面に残っている感光膜クズを除去する。
【００６６】
次に、図１７Ａ及び１７Ｂに示したように、チャンネル部（Ｃ）の窒化物導電膜６００、ソース／ドレーン用導電体パターン６７及びその下部のソース／ドレーン用抵抗接触層パターン５７をエッチングして除去する。この時のエッチングは、ソース／ドレーン用導電体パターン６７と抵抗接触層パターン５７全てに対して乾式エッチングだけで行うことができ、ソース／ドレーン用導電体パターン６７に対しては湿式で、抵抗接触層パターン５７に対しては乾式エッチングで行うこともできる。前者の場合ソース／ドレーン用導電体パターン６７と抵抗接触層パターン５７のエッチング選択比の大きい条件下でエッチングを行うのが好ましいが、これはエッチング選択比の大きくない場合はエッチング終点を探すのが難しいため、チャンネル部（Ｃ）に残る半導体パターン４２の厚さを調節するのが容易ではないからである。例えば、ＳＦ6とＯ2の混合気体を使用してソース／ドレーン用導電体パターン６７をエッチングすることが挙げられる。湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に行う後者の場合には湿式エッチングされるソース／ドレーン用導電体パターン６７の側面はエッチングされるが、乾式エッチングされる抵抗接触層パターン５７は殆どエッチングされないので、階段形状に形成される。抵抗接触層パターン５７及び半導体パターン４２をエッチングする時に使用するエッチング気体の例としては、前述したＣＦ4とＨＣｌの混合気体やＣＦ4とＯ2の混合気体が挙げられ、ＣＦ4とＯ2を用いれば均一な厚さで半導体パターン４２を残すことができる。この時、図１７Ｂに示したように、半導体パターン４２の一部が除去されて厚さが薄くなることもあり、感光膜パターンの第２部分１１２もこの時にある程度の厚さでエッチングされる。この時のエッチングは、ゲート絶縁膜３０がエッチングされない条件で行わなければならず、第２部分１１２がエッチングされてその下部のデータ配線６２、６４、６５、６６、６８が露出されないように、感光膜パターンが厚いのが好ましい。
【００６７】
このようにすれば、ソース電極６５とドレーン電極６６とが分離されると共にデータ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下部の接触層パターン５５、５６、５８が完成される。
【００６８】
最後に、データ配線部（Ａ）に残っている感光膜第２部分１１２を除去する。しかし、この第２部分１１２は、チャンネル部（Ｃ）ソース／ドレーン用導電体パターン６７を除去した後、その下の抵抗接触層パターン５７を除去する前に除去することもできる。
【００６９】
前述したように、湿式エッチングと乾式エッチングとを交互に行ったり、乾式エッチングだけを使用することができる。後者の場合は一種類のエッチングだけを使用するので工程が比較的に簡便であるが、適当なエッチング条件を探すのが難しい。反面、前者の場合はエッチング条件を探すのは比較的易しいが、後者に比べて工程が面倒である。
【００７０】
このようにしてデータ配線６２、６４、６５、６６、６８及びその上部の低抵抗導電膜６００を形成した後、図１８Ａ乃至１８Ｃに示したように窒化ケイ素をＣＶＤ方法で蒸着したり、有機絶縁物質をスピンコーティングして３、０００Å以上の厚さを有する保護膜７０を形成する。次に、第３マスクを利用して保護膜７０をゲート絶縁膜３０と共にエッチングして、ドレーン電極６６、ゲートパッド２４、データパッド６８及び維持蓄電器用導電体パターン６４の上部の低抵抗導電膜２００、６００を各々露出する接触孔７６、７４、７８、７２を形成する。
【００７１】
次に、図９乃至図１１に示したように、４００Å乃至５００Åの厚さのＩＺＯ層を蒸着し、第４マスクを使用してエッチングして、窒化物導電膜６００を経て接触孔７２、７６でドレーン電極６６及び維持蓄電器用導電体パターン６４と電気的に連結された画素電極８２、及び接触孔７４で窒化物導電膜２００を通じて各々ゲートパッド２４と連結された補助ゲートパッド８６及び窒化物導電膜６００を経て、接触孔７８でデータパッド６８と連結された補助データパッド８８を形成する。
【００７２】
このような本発明の第２実施例では、第１実施例による効果だけでなくデータ配線６２、６４、６５、６６、６８とその下部の接触層パターン５５、５６、５８及び半導体パターン４２、４８を一つのマスクを利用して形成し、この過程でソース電極６５とドレーン電極６６とが分離することによって製造工程を単純化することができる。
【００７３】
【発明の効果】
このように本発明によれば、製造工程で窒素及びアルミニウムを含む窒化物導電膜を、アルミニウムを含む配線用導電膜の上部に連続して積層して、配線用導電膜の上部に形成され得る高抵抗の酸化膜形成条件を除去することにより、製造工程で均一な工程条件を設計することができ、接触部での接触抵抗を最少化することによって接触部の信頼性を確保することができる。同時に、低抵抗のアルミニウムまたはアルミニウム合金で配線を形成することによって大画面高精細の製品の特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の平面図。
【図２】図１に示した薄膜トランジスタ基板をII−II´線に沿って切断して示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の製造工程における第１段階（ゲート線形成）を示した断面図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する抵抗接触過程における薄膜トランジスタ基板の配置図。
【図４Ｂ】図４ＡでIVｂ−IVｂ´線に沿って切断したゲート線形成後の断面図。
【図５Ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する抵抗接触過程における薄膜トランジスタ基板の配置図。
【図５Ｂ】図５ＡでＶｂ−Ｖｂ´線に沿って切断した導電体形成後の断面図。
【図６】図５ＡでＶｂ−Ｖｂ´線に沿って切断したデータ線形成後の断面図。
【図７Ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する抵抗接触過程における薄膜トランジスタ基板の配置図。
【図７Ｂ】図７ＡでVII−VIIｂ´線に沿って切断したトランジスタ形成後の断面図。
【図８Ａ】本発明の第１実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板を製造する抵抗接触過程における薄膜トランジスタ基板の配置図。
【図８Ｂ】図８ＡでVIIIｂ−VIIIｂ´線に沿って切断した保護膜形成後の断面図。
【図９】本発明の第２実施例による液晶表示装置用薄膜トランジスタ基板の接触孔配置図。
【図１０】図９に示した薄膜トランジスタ基板をＸ−Ｘ´線に沿って切断した画素電極形成後の断面図。
【図１１】図９に示した薄膜トランジスタ基板をＸＩ−ＸＩ´線に沿って切断した画素電極形成後の断面図。
【図１２Ａ】本発明の第２実施例によって製造する初めの段階における薄膜トランジスタ基板の配置図。
【図１２Ｂ】図１２ＡでＸIIｂ−ＸIIｂ´線に沿って切断して示した断面図。
【図１２Ｃ】図１２ＡでＸIIｃ−ＸIIｃ´線に沿って切断して示した断面図。
【図１３Ａ】図１２ＡでＸIIｂ−ＸIIｂ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１２Ｂの次の段階での断面図。
【図１３Ｂ】図１２ＡでＸIIｃ−ＸIIｃ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１２Ｃの次の段階での断面図。
【図１４Ａ】図１３Ａ及び１３Ｂの次の段階における薄膜トランジスタ基板の配置図。
【図１４Ｂ】図１４ＡでＸIVｂ−ＸIVｂ´線に沿って切断して示した断面図。
【図１４Ｃ】図１４ＡでＸIVｃ−ＸIVｃ´線に沿って切断して示した断面図。
【図１５Ａ】図１４ＡでＸIVｂ−ＸIVｂ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１４Ｂの次の段階を示した断面図。
【図１５Ｂ】図１４ＡでＸIVｃ−ＸIVｃ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１４Ｃの次の段階を示した断面図。
【図１６Ａ】図１４ＡでＸIVｂ−ＸIVｂ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１５Ａの次の段階を示した断面図。
【図１６Ｂ】図１４ＡでＸIVｃ−ＸIVｃ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１５Ｂの次の段階を示した断面図。
【図１７Ａ】図１４ＡでＸIVｂ−ＸIVｂ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１６Ａの次の段階を示した断面図。
【図１７Ｂ】図１４ＡでＸIVｃ−ＸIVｃ´線に沿って切断して示した断面図であって、図１６Ｂの次の段階を示した断面図。
【図１８Ａ】図１７Ａ及び１７Ｂの次の段階における薄膜トランジスタ基板の配置図。
【図１８Ｂ】図１８ＡでＸVIIIｂ−ＸVIIIｂ´線に沿って切断して示した断面図。
【図１８Ｃ】図１８ＡでＸVIIIｃ−ＸVIIIｃ´線に沿って切断して示した断面図。
【符号の説明】
１０  絶縁基板
２０  ゲート配線用導電膜
２２  ゲート線
２４  ゲートパッド
２６  ゲート電極
２８  維持電極
３０  ゲート絶縁膜
４０  半導体層
４２  薄膜トランジスタ用半導体パターン
５０  抵抗接触層
５５  データ線部の抵抗接触層パターン
５６  ドレーン電極用抵抗接触層パターン
５８  維持蓄電器用抵抗接触層パターン
６０  データ線導電体層
６２  データ線
６４  維持蓄電器用導電体パターン
６５  ソース電極
６６  ドレーン電極
６７  ソース／ドレーン用導電体パターン
６８  データパッド
７０  保護膜
７４、７６、７８  接触孔
８２  画素電極
８６  補助ゲートパッド
８８  補助データパッド
１１０  感光膜
１１２、１１４  感光膜パターン
２００、６００  窒化物導電膜
６０１  データ線導電膜の下部膜
６０２  データ線導電膜の上部膜
【図１】
0004632617.tif 000002
【図２】
0004632617.tif 000003
【図３】
0004632617.tif 000004
【図４Ａ】
0004632617.tif 000005
【図４Ｂ】
0004632617.tif 000006
【図５Ａ】
0004632617.tif 000007
【図５Ｂ】
0004632617.tif 000008
【図６】
0004632617.tif 000009
【図７Ａ】
0004632617.tif 000010
【図７Ｂ】
0004632617.tif 000011
【図８Ａ】
0004632617.tif 000012
【図８Ｂ】
0004632617.tif 000013
【図９】
0004632617.tif 000014
【図１０】
0004632617.tif 000015
【図１１】
0004632617.tif 000016
【図１２Ａ】
0004632617.tif 000017
【図１２Ｂ】
0004632617.tif 000018
【図１２Ｃ】
0004632617.tif 000019
【図１３Ａ】
0004632617.tif 000020
【図１３Ｂ】
0004632617.tif 000021
【図１４Ａ】
0004632617.tif 000022
【図１４Ｂ】
0004632617.tif 000023
【図１４Ｃ】
0004632617.tif 000024
【図１５Ａ】
0004632617.tif 000025
【図１５Ｂ】
0004632617.tif 000026
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
0004632617.tif 000028
【図１７Ａ】
0004632617.tif 000029
【図１７Ｂ】
0004632617.tif 000030
【図１８Ａ】
0004632617.tif 000031
【図１８Ｂ】
0004632617.tif 000032
【図１８Ｃ】
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