(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電基材と陰極を硫酸タンタル溶液中に置き、導電基材を陽極として通電後に、導電基材上に二酸化タンタル拡散防止層を形成することを特徴とする拡散防止層の製作方法。
【請求項２】
前記導電基材が銅またはアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載の拡散防止層の製作方法。
【請求項３】
前記導電基材が薄膜トランジスタのゲート電極であることを特徴とする請求項１または２に記載の拡散防止層の製作方法。
【請求項４】
前記硫酸タンタル溶液の濃度範囲が６〜９質量％であり、ｐＨ値が８〜１０であることを特徴とする請求項３に記載の拡散防止層の製作方法。
【請求項５】
通電する電圧の範囲が１０〜３０Ｖであり、電流の範囲が３０〜１００ｍＡであり、時間が８〜１２ｓであることを特徴とする請求項３または４に記載の拡散防止層の製作方法。
【請求項６】
前記硫酸タンタル溶液がさらに触媒を含み、前記触媒がメタノールであり、その濃度範囲が１０〜１５質量％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれの一項に記載の拡散防止層の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡散防止層、その製作方法、薄膜トランジスタ、アレイ基板、及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレーの肝心な制御部材である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）にとって、その性能は特に重要である。アモルファスシリコン薄膜トランジスタの製作工程において、通常は金属モリブデン（Ｍｏ）やモリブデン/アルミニウム・ネオジム合金（Ｍｏ/ＡｌＮｄ）でゲート電極を作る。しかし、金属モリブデンやモリブデン/アルミニウム・ネオジム合金は抵抗が大きいため、大型表示装置を製作する場合、表示領域の中央部は周縁部よりも電流が小さくなり、表示画面にムラが生じることになってしまう。
【０００３】
上記問題に対して、従来、抵抗が低い材料（例えば、銅またはアルミニウム）をゲート電極として、大型表示装置の製作に適用してきた。しかしながら、低抵抗材料と基板及び半導体との接着力が小さいため、電極材料の接触不良が発生しやすく、且つ、低い温度でシリコンと反応して活性層まで拡散して、装置の性能に影響を与える。このような低抵抗材料、例えば銅は、その抵抗率が２μΩ・ｃｍだけであり、電極材料として大きな優越性を示した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、低抵抗材料上に拡散防止層を製作する必要がある。従来、通常は、融点の高い金属およびその酸化物あるいは窒化物を拡散防止層とした。応用において、通常に拡散防止性能が優れた二酸化タンタル（ＴａＯ２）を選んで拡散防止層を製作する。その製作方法として、通常物理気相蒸着法（ＰＶＤ）または化学気相蒸着法（ＣＶＤ）を採用する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、常温環境で製作される二酸化タンタル拡散防止層、その製作方法、薄膜トランジスタ、アレイ基板、及び表示装置を提供する。
【０００６】
また、本発明の一側面は、導電基材と陰極を電解液中に置き、導電基材を陽極として通電後に、導電基材上に二酸化タンタル拡散防止層を形成する拡散防止層の製作方法を提供する。
【０００７】
当該方法において、例えば、前記導電基材は銅またはアルミニウムである。
【０００８】
当該方法において、例えば、前記導電基材は薄膜トランジスタのゲート電極である。
【０００９】
当該方法において、例えば、前記電解液は硫酸タンタル溶液であり、その濃度範囲は６〜９質量％であり、ｐＨ値は８〜１０である。
【００１０】
当該方法において、例えば、前記通電する電圧の範囲は１０〜３０Ｖであり、電流の範囲は３０〜１００ｍＡであり、時間は８〜１２秒である。
【００１１】
当該方法において、例えば、前記電解液はさらに触媒を含み、前記触媒はメタノールであり、その濃度範囲は１０〜１５質量％である。
【００１２】
以下、本発明の実施例の技術案をより明確に説明するために、本発明の実施例の図面を簡単に説明する。明らかに、以下の図面はただ本発明の部分的実施例に過ぎず、本発明に対する制限ではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る二酸化タンタル拡散防止層の製作方法のプロセス概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例の目的、技術案およびメリットをより明確に説明するために、本発明の実施例の図面に基づいて、本発明の実施例の技術案を明確且つ完全に説明する。明らかに、説明されるこれらの実施例は本発明の部分的実施例であり、全ての実施例ではない。説明された本発明の実施例に基づいてこの分野の従業者が創造的な労働なく得られる全ての他の実施例は、全て本発明の保護範囲内に属するべきである。
【００１５】
発明者は、ＰＶＤまたはＣＶＤによって二酸化タンタル拡散防止層を製作する際、その工程に必要とする温度が通常２５０℃〜５００℃の高い温度であるため、これらの方法で二酸化タンタル拡散防止層を製作すると、低抵抗材料の揮発が生じやすいことで、ゲート電極が薄くなり、導電性能が悪化し、表示装置の性能が影響されることを見つけた。
【００１６】
実施例１
本実施例では、図１に示すように、導電基材１を陽極として硫酸タンタル溶液（即ち、電解液３）中に置き、グラファイト電極４（もちろん、ほかの電極でもよい）を陰極として同じく電解液３中に置いてから、電流を導通して、陽極酸化法により導電基材１上に二酸化タンタル拡散防止層を形成する拡散防止層の製作方法を提供する。
【００１７】
例えば、液晶表示装置に用いられるアレイ基板を製作する過程において、好ましくは、導電基材１が基板２上の薄膜トランジスタのゲート電極であり、導電基材１の材料には低抵抗材料、例えば、本実施例では銅を採用する。
【００１８】
例えば、硫酸タンタル溶液の濃度範囲は６〜９質量％であり、同時にアンモニア水によりそのｐＨ値を８〜１０に厳密に制御して、導電基材１のエッチングを防止する。電源として、好ましくは交流電源５を利用し、２Ｖ/ｓの速度で電圧の入力を増加するとともに、その電圧を１０〜３０Ｖに、その電流を３０〜１００ｍＡに制御する。なお、電源５として直流電源であってもよいが、直流電流はその採用過程で電解液の温度を高める不都合がある。
【００１９】
電気泳動の作用によって、導電基材１、つまり、薄膜トランジスタのゲート電極上には瞬間的に、厚さが約２０ｎｍであるタンタル金属薄膜が形成され、後で電圧の上昇につれてタンタル金属薄膜がさらに多い自由エネルギーを得るとともに、電解液３中の酸素原子と反応して二酸化タンタル薄膜を形成し続ける。例えば、好ましくは、この反応時間は８〜１２ｓであり、もっと好ましくは、１０ｓである。陽極酸化時間の増加によって二酸化タンタル薄膜の緻密性が増加されるが、薄膜の厚さに対してあまり影響しない。通常、形成された二酸化タンタル薄膜の厚さは、少なくとも２０ｎｍであり、このような厚さであれば金属イオンの拡散を抑制するのに十分であり、実際の生産中には具体的な状況に基づいて当該二酸化タンタル拡散防止層の厚さを２０ｎｍ以上に設定してもよい。
【００２０】
なお、陽極酸化法は公知の化学反応方法であり、本発明の実施例を実施する過程中で、当業者は実際の要求によって相関する反応パラメータ（ｐＨ値、電圧、電流、時間等）を調整でき、本実施例中のパラメータ及びその範囲は本発明を制限するものではない。
【００２１】
好ましくは、一つの実施例において、電解液３はさらに触媒を含み、その触媒はメタノールであり、その濃度範囲は、例えば、１０〜１５質量％である。
【００２２】
本実施例は、常温で二酸化タンタル拡散防止層を製作するため、二酸化タンタル拡散防止層を製作する従来の方法で生じるゲート電極材料の揮発や表示性能に対する影響の問題を避けることができる。そして、その製作方法で採用される設備は簡単でコストが低く、必要な電圧および電流も小さいため、エネルギーの消費を効果的に減少できる。
【００２３】
本実施例では、銅を導電基材１の例として説明したが、アルミニウム等の他の低抵抗材料を導電基材１としてもよい。
【００２４】
実施例２
本実施例では、実施例１に係る方法で製作された二酸化タンタル拡散防止層を提供する。
【００２５】
本実施例の拡散防止層は、前述した方法で製作されるため、その製作過程中に低抵抗材料が揮発されることなく、表示装置の性能を影響しない。
【００２６】
実施例３
本実施例では、基板の上方にゲート電極が設けられ、ゲート電極の上方に前記拡散防止層が形成されているとともに、基板上にさらにゲート絶縁層、ソースドレイン金属層、活性層、パッシベーション層および画素電極等の他の公知構造が形成されている薄膜トランジスタを提供する。
【００２７】
本実施例の薄膜トランジスタにおいて、好ましくは、ゲート電極が銅またはアルミニウムの材料で製作される。
【００２８】
本実施例の薄膜トランジスタのゲート電極上に前記拡散防止層が形成されているため、銅イオンまたはアルミニウムイオンがゲート絶縁層へ拡散することを効果的に抑制でき、さらに、これらのイオンが活性層に拡散することを抑制して、薄膜トランジスタの導電性能を効果的に確保する。
【００２９】
本実施例の薄膜トランジスタは、好ましくは、ボトムゲート型であり、ボトムゲート型の薄膜トランジスタにおいて、そのゲート電極はゲート絶縁層の先に形成されるため、ゲート電極がそのまま導電基材として利用され、製作が簡単になる。
【００３０】
さらに、前記薄膜トランジスタは、単結晶シリコン薄膜トランジスタ、アモルファスシリコントランジスタ等であってもよく、金属酸化物薄膜トランジスタであってもよい。
【００３１】
実施例４
本実施例では、前記いずれの薄膜トランジスタを含むアレイ基板を提供する。薄膜トランジスタの性能が改善されたことで、アレイ基板の性能もそれに応じて向上される。
【００３２】
実施例５
本実施例では、前記いずれのアレイ基板を含む表示装置を提供する。前記表示装置は、液晶パネル、電子ペーパー、ＯＬＥＤパネル、携帯電話、タブレットコンピュータ、テレビ、ディスプレー、パソコン、ディジタルフォトフレーム、ナビゲーター等表示機能を有するいかなる製品または部品であってもよい。
【００３３】
以上の実施例は、ただ本発明の例としての実施形態であり、本発明の保護範囲を制限するものではない。本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって決める。
【符号の説明】
【００３４】
１    導電基材
２    基板
３    電解液
４    グラファイト電極
５    電源
【図１】
0006359639.tif 000002