(57)【要約】【課題】点欠陥や表示ムラなどの表示不良の発生しない高品質のＴＦＴアレイ基板を生産効率よく製造できる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板の製法を提供する。【解決手段】第１の金属薄膜から写真製版とエッチングにより、ゲート配線およびゲート電極を形成する工程Ａと、ゲート絶縁膜を成膜して写真製版とエッチングで半導体能動膜とオーミックコンタクト膜を形成する工程Ｂと、第２の金属薄膜から写真製版とエッチングによりソース配線、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程Ｃと、層間絶縁膜を成膜したのち写真製版とエッチングでコンタクトホールを形成する工程Ｄと、透明導電性膜から写真製版とエッチングにより画素電極を形成する工程Ｅとを含み、前記第２の金属薄膜がＭｏを主成分とする合金からなる。前記工程ＢおよびＣは、ゲート絶縁膜および第２の金属薄膜を成膜したのち、１回の写真製版とエッチングでＴＦＴを形成する工程としてもよい。【選択図】図１
2005062802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を有する表示画素が第１の絶縁性基板上にアレイ状に形成され、かつ各前記薄膜トランジスタを線順次的に走査選択するゲート配線と画素電極に書き込む信号電位を与えるソース配線とが直交状態でマトリックス状に形成されてなるＴＦＴアレイ基板と、第２の絶縁性基板上にカラーフィルタおよび共通電極が形成されてなる対向基板とのあいだに液晶層が挟持されて前記ＴＦＴアレイ基板と対向基板とが貼り合わされており、かつ、前記ＴＦＴアレイ基板の外側と前記対向基板の外側とにそれぞれの偏光板が設けられてなる液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法であって、
（Ａ）前記第１の絶縁性基板上に第１の金属薄膜を成膜したのちに、第１回目の写真製版およびエッチングで前記第１の金属薄膜をパターニングして前記ゲート配線および前記薄膜トランジスタのゲート電極を形成する工程と、
（Ｂ）ゲート絶縁膜と半導体能動膜とオーミックコンタクト膜とを成膜したのちに、第２回目の写真製版およびエッチングで前記半導体能動膜と前記オーミックコンタクト膜とを、前記ソース配線および前記薄膜トランジスタが形成される部分より大きく、かつ連続した形状にドライエッチングによりパターニングする工程と、
（Ｃ）第２の金属薄膜を成膜したのちに第３回目の写真製版およびエッチングで前記第２の金属薄膜をパターニングして前記ソース配線ならびに前記薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極を形成し、さらに、前記ソース配線、前記ソース電極および前記ドレイン電極からはみ出した部分の前記オーミックコンタクト膜をドライエッチングによりエッチング除去する工程と、
（Ｄ）層間絶縁膜を成膜したのちに第４回目の写真製版およびエッチングで前記層間絶縁膜および前記ゲート絶縁膜をパターニングして、少なくとも前記ドレイン電極表面にまで貫通する画素コンタクトホールと前記第１の金属薄膜表面にまで貫通する第１のコンタクトホールと前記第２の金属薄膜表面にまで貫通する第２のコンタクトホールを形成する工程と、
（Ｅ）透明導電性膜を成膜したのちに第５回目の写真製版およびエッチングで前記透明導電性膜をパターニングして画素電極を形成する工程
とを少なくとも含み、前記第２の金属薄膜がモリブデンを主成分とする合金からなることを特徴とする液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項２】
前記（Ｂ）工程と（Ｃ）工程とを併せて、
ゲート絶縁膜、半導体膜、オーミックコンタクト膜および第２の金属薄膜を順次成膜したのちに第２回目の写真製版を行ない、感光性レジストパターンを、薄膜トランジスタを形成する半導体活性層該当部に位置する第１部分と、少なくとも前記第１部分よりも厚い第２部分と、該第１部分および第２部分よりも厚い第３部分を含むように形成し、前記第２の金属薄膜、前記オーミックコンタクト膜および前記半導体膜をエッチングするとともに、前記レジストを薄膜化し、前記半導体活性膜該当部に位置する前記第１部分のレジストを除去し、さらに該半導体活性層該当部に位置する第１部分にある第２の金属薄膜をエッチングにより除去し、そののち半導体活性層該当部のオーミックコンタクト膜を除去して半導体活性層を有する薄膜トランジスタを形成する工程
とする請求項１記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項３】
前記第１の金属薄膜が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる第１の層と、その上層にアルミニウムまたはアルミニウム合金にチッ素、炭素および酸素のうち少なくとも１の元素を不純物として添加した第２の層との少なくとも２層構造からなる請求項１または２記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金はアルミニウムを主成分としチタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタル、タングステン、ランタン、ネオジム、サマリウム、ガドリニウムおよびイットリウムのうち少なくとも１種類を添加する請求項３記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項５】
前記アルミニウム合金はネオジムを０．１〜５重量％含む合金からなる請求項３記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項６】
前記第１の金属薄膜の上層の、チッ素を添加する第２層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金ターゲットを用いてアルゴンガスにチッ素ガスを混合した反応性スパッタリングによって形成する請求項３記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項７】
前記第１の金属薄膜の上層の、酸素を添加する第２層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金ターゲットを用いてアルゴンガスに酸素ガスを混合した反応性スパッタリングによって形成する請求項３記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項８】
前記第１の金属薄膜の上層の、炭素を添加する第２層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金ターゲットを用いてアルゴンガスに二酸化炭素ガスを混合した反応性スパッタリングによって形成する請求項３記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項９】
前記第１の金属薄膜の上層の、チッ素または酸素または炭素を添加する第２層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金ターゲットを用いてアルゴンガスに大気ガスを混合した反応性スパッタリングによって形成する請求項３記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項１０】
前記第２の金属薄膜はモリブデンを主成分とし、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ニオブ、タンタルおよびタングステンのうち少なくとも１種類を添加したモリブデン合金である請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項１１】
前記第２の金属薄膜はモリブデンを主成分とし、ニオブを２．５〜２０重量％含むモリブデン合金からなる請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９記載の薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【請求項１２】
前記透明導電性膜は、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛またはこれらを２つ以上混合した成分からなる請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１記載の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法に関する。詳しくは、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下、単にＴＦＴという）をスイッチング素子に用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置（Liquid Crystal Display、以下、単にＬＣＤという）の製法に関する。さらに詳しくは、本発明は、点欠陥不良が少なく、表示ムラなどのないＴＦＴアレイ基板を４回または５回の写真製版およびエッチングで形成し、表示特性および生産性が改善されたＴＦＴアレイ基板を用いたアクティブマトリックス型液晶表示装置（ＴＦＴ−ＬＣＤ）の製法であって、ゲート配線およびソース配線材料に低抵抗配線材料を使用した場合の製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶を用いたディスプレイ用電気光学素子はＣＲＴに代わるフラットパネルディスプレイの１つとして、低消費電力や薄型であるという特徴を活かした製品への応用が盛んになされている。
【０００３】
液晶を用いたディスプレイ用電気光学素子には、単純マトリックス型液晶表示装置と、ＴＦＴをスイッチング素子として用いるＴＦＴ−ＬＣＤがある。携帯性および表示品位の点でＣＲＴや単純マトリックス型液晶表示装置より優れた特徴をもつＴＦＴ−ＬＣＤがノート型パソコンなどに広く実用化されている。ＴＦＴ−ＬＣＤでは、一般にＴＦＴアレイ基板と対向基板とのあいだに液晶層が挟持されている。ＴＦＴアレイ基板上にはＴＦＴがアレイ状に形成されている。このようなＴＦＴアレイ基板および対向基板の外側にはそれぞれ偏光板が設けられ、さらに一方の基板の外側にはバックライトが設けられている。このような構造によって良好なカラー表示が得られる。
【０００４】
しかしながら、ＴＦＴ−ＬＣＤでは半導体技術を用いてＴＦＴをガラス基板上にアレイ状に形成したＴＦＴアレイ基板を作製する必要があり、実際の製造工程で発生するパターン不良によって、配線の断線や配線間の短絡など、各種の欠陥や不良が発生しやすく歩留りの低下を招くとともに、製造に必要な装置の数が多くなり製造コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、たとえば特許文献１にはＴＦＴアレイ基板を５回の写真製版およびエッチングで形成するアクティブマトリックス型液晶表示装置の製法が開示されている。また、特許文献２〜５にはＴＦＴアレイ基板を４回の写真製版およびエッチングで形成するアクティブマトリックス型液晶表示装置の製法が開示されている。特許文献３、４および５には、さらにハーフトーンによる露光方法によって、異なる膜厚のフォトレジストパターンを形成する方法が示されている。
【０００６】
図１１〜１３は特許文献５に開示された従来のＴＦＴアレイ基板の、主要部の説明図であり絶縁性基板（図示せず）上の要素を示している。図１１は平面図、図１２は図１１に示したＡ−Ａ切断線での断面構造を模式的に示す断面図、図１３は表示領域の外側に設けられているＴＣＰ（Tape Carrier Package）との接続のための、端子部の断面構造を模式的に示す図である。ＴＣＰは、ゲート配線、ソース配線、補助容量配線および対向基板の共通電極に入力する信号電位を供給する信号電位源と、ゲート配線、ソース配線、補助容量配線および共通電極とをそれぞれ接続している。
【０００７】
図１１〜１３において、１はゲート電極、２は補助容量電極、３はゲート絶縁膜、４は半導体能動膜、５はオーミックコンタクト膜、６はドレイン電極、７はソース電極、８は層間絶縁膜、９は画素コンタクトホール、１１は画素電極、１３はゲート端子電極、１４は第１のコンタクトホールであるゲート端子コンタクトホール、２０は補助容量配線、２１はゲート配線、２２はソース配線、２３はオーミックコンタクト膜５の平面図上に表われた部分である。
【０００８】
ゲート電極１はゲート配線２１の一部であるか、またはゲート配線２１から分岐して各ＴＦＴに接続される端子となっている電極である。図１１において符号２３で示した部分は図１２ではオーミックコンタクト膜５および半導体能動膜４の上下２層構造になっている。
【０００９】
この従来技術では４回の写真製版およびエッチングでＴＦＴアレイ基板を製造する製法が開示されており、効果としてソース配線２２およびソース電極７が表示部内で半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜２３の段差を乗りこえることがないので、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜２３の段差に起因するソース配線２２およびソース電極７の断線をなくすことができ、かつソース電極、ドレイン電極のパターンが半導体パターンに内包されて交差しないため、リーク電流も低く抑えることができる。また、特許文献１によれば、さらに画素電極１１の周辺付近に半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜２３を残した形状にもかかわらず、画素電極１１と半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜２３ならびにソース配線２２が層間絶縁膜８で分離された構造とすることにより、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜２３ならびにソース配線２２のパターン不良による、ソース配線２２と画素電極１１とのあいだの単純な短絡や光照射下で半導体能動膜４が低抵抗化された場合の短絡の発生をなくすことができることが述べられている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−２６８３５３号公報
【特許文献２】特開２００１−２５０９５８号公報
【特許文献３】特開２００１−３３９０７２号公報
【特許文献４】特開２００２−２６３３３号公報
【特許文献５】特開２００３−５９９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、ＴＦＴ−ＬＣＤ分野においては、近年のＴＶやモニター向けのパネルサイズの大型化、さらには高精細化の動向に伴う配線長の増加や配線幅の減少傾向による配線抵抗増大化を避けるために配線材料の低抵抗化が求められるようになった。従来から一般的に用いられている配線材料としては、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）およびこれらを主成分とする合金が用いられている。この中でも生産性の高いウエットエッチングで比較的簡単に加工が可能であり、かつ低い比抵抗値および高い耐食性を示すＣｒが広く用いられてきた。しかしながら、今後はこれらよりもさらに電気的比抵抗の低いアルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）およびこれらの合金系を用いることが好ましい状況となりつつある。
【００１２】
ところが、特許文献１に開示される従来のＴＦＴアレイ基板構成において、ゲート配線２１およびソース配線２２の金属薄膜材料に低抵抗配線材料としてＡｌ膜を用いた場合には、加熱によりＡｌ膜表面にヒロックと呼ばれる微小突起が発生して層間絶縁不良が発生したり、ゲート配線２１およびソース配線２２と電気的に接続される画素電極１１とのあいだに酸化層ができ、ゲート配線２１／画素電極１１およびソース配線２２／画素電極１１の接続部においてコンタクト抵抗が高くなり表示不良が発生するという問題がある。さらに、ソース配線２２の金属薄膜材料にＡｌ膜を用いた場合には、ソース配線２２と電気的に接続されるオーミックコンタクト膜２３との接続部においてコンタクト抵抗が高くなり表示不良が発生するという問題がある。
【００１３】
また、ゲート配線２１やソース配線２２の金属薄膜材料にＭｏ膜を用いた場合、画素電極１１とのコンタクト抵抗やオーミックコンタクト膜２３とのコンタクト抵抗は良好となるが、耐水性に乏しく信頼性が劣る問題や、層間絶縁膜８に画素コンタクトホール９を形成するドライエッチングプロセスにおいてＭｏ膜が激しくエッチングされ、コンタクトホール開口部のＭｏ膜の消失によるコンタクト不良が発生するという問題がある。さらにはＡｌとＭｏ膜の前記欠点を補うためにＡｌとＭｏを組み合わせた多層積層構造とした場合、たとえば公知のリン酸＋硝酸系を含む溶液でＡｌをエッチングしようとすると、積層されたＭｏの層が激しくエッチングされてしまうためにエッチング加工ができないという重大な問題がある。
【００１４】
すなわち前記製法で、配線材料にＡｌやＭｏのような低抵抗金属膜をそのまま用いたＴＦＴ−ＬＣＤを実現することは実質的に不可能である。
【００１５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、点欠陥不良や表示ムラなどの表示不良の発生しない高品質の液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を生産効率よく製造することができる液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法は、薄膜トランジスタが電気的に接続された画素電極を有する表示画素が第１の絶縁性基板上にアレイ状に形成され、かつ各前記薄膜トランジスタを線順次的に走査選択するゲート配線と画素電極に書き込む信号電位を与えるソース配線とが直交状態でマトリックス状に形成されてなるＴＦＴアレイ基板と、第２の絶縁性基板上にカラーフィルタおよび共通電極が形成されてなる対向基板とのあいだに液晶層が挟持されて前記ＴＦＴアレイ基板と対向基板とが貼り合わされており、かつ、前記ＴＦＴアレイ基板の外側と前記対向基板の外側とにそれぞれの偏光板が設けられてなる液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法であって、（Ａ）前記第１の絶縁性基板上に第１の金属薄膜を成膜したのちに、第１回目の写真製版およびエッチングにより前記第１の金属薄膜をパターニングして前記ゲート配線および前記薄膜トランジスタのゲート電極を形成する工程と、（Ｂ）ゲート絶縁膜、半導体膜、オーミックコンタクト膜および第２の金属膜を順次成膜したのちに第２回目の写真製版を行ない、感光性レジストパターンを、薄膜トランジスタを形成する半導体活性層該当部に位置する第１部分と、少なくとも前記第１部分よりも厚い第２部分と、該第１部分および第２部分よりも厚い第３部分を含むように形成し、前記第２の金属膜、オーミックコンタクト膜および半導体膜をエッチングするとともに、前記レジストを薄膜化し、前記半導体活性膜該当部に位置する前記第１部分のレジストを除去し、さらに前記半導体活性層該当部に位置する第１部分にある第２の金属膜をエッチングにより除去し、そののち半導体活性層該当部のオーミックコンタクト膜を除去して半導体活性層を有する薄膜トランジスタを形成する工程と、（Ｃ）層間絶縁膜を成膜したのちに第３回目の写真製版およびエッチングにより、前記層間絶縁膜および前記ゲート絶縁膜をパターニングして、少なくとも前記ドレイン電極表面にまで貫通する画素コンタクトホールと、前記第１の金属薄膜表面にまで貫通する第１のコンタクトホールと、前記第２の金属薄膜表面にまで貫通する第２のコンタクトホールを形成する工程と、（Ｄ）透明導電性膜を成膜したのちに第４回目の写真製版およびエッチングにより前記画素コンタクトホールを介して前記ドレイン電極に接続する部分を有する画素電極と、前記第１のコンタクトホールを介して前記ゲート配線に接続されたゲート端子と、前記第２のコンタクトホールを介して該ソース配線に接続されたソース端子とを形成する工程とを少なくとも含み、前記第２の金属薄膜がモリブデンを主成分とする合金からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、点欠陥不良や表示ムラなどの表示不良の発生しない高品質の液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を生産効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明者らは、Ａｌ膜やＭｏ膜における前記問題を解決するために種々の検討を行なった。図４はＡｌにチッ素（Ｎ）を不純物として添加した場合の透明画素電極ＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗値の結果を、表示不良を生じさせないためのコンタクト抵抗の基準値を１として示したものである。ゲート配線２１の少なくともＩＴＯ膜と直接コンタクトするＡｌ合金の上層面に、チッ素（Ｎ）を不純物として５〜２６重量％添加することにより、ゲート配線２１と画素電極１１とのコンタクト抵抗を下げることができるとともに、同時にヒロックの発生が抑制されることを見出した。チッ素（Ｎ）以外にも、炭素（Ｃ）および酸素（Ｏ）のうち少なくとも１つの元素を不純物として添加することでもゲート配線２１と画素電極１１とのコンタクト抵抗を下げることができることが確認できた。また、表１はＡｌＮｄ合金膜のヒロック耐熱性と、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてジャストエッチング時間の２倍（オーバーエッチング１００％）でウエットエッチングしたときのレジストパターン端からのサイドエッチング量、およびＡｌＮｄ膜の比抵抗値とヒロック特性のＮｄ組成依存性との関係を示したものである。なお、ヒロック個数密度の単位は個／５００μｍ2である。
【００１９】
【表１】
2005062802.tif 000003
【００２０】
表１に示されるように、ゲート配線２１のＡｌにネオジム（Ｎｄ）を不純物として０．８重量％以上添加することにより、少なくとも３２５℃までのプロセス加熱温度であれば、膜表面にヒロックと呼ばれる微小突起が発生するのを抑制して層間絶縁不良を低減させることができることがわかった。一方、５重量％をこえる添加量では、ウエットエッチング加工時のサイドエッチング量が極端に大きくなってパターン形状の制御が難しくなること、および３００℃のアニール後の比抵抗値が５μΩｃｍをこえてしまい低抵抗というＡｌ系合金膜本来のメリットも小さくなってしまうことも明らかとなった。したがって、ヒロックの発生を抑制すると同時にウエットエッチング加工時のサイドエッチングによる配線幅の減少を最小限にするためには、Ａｌに０．８〜５重量％のＮｄを添加した合金を用いることが好ましいとの知見を得た。なお、３００℃までの温度範囲でヒロックの発生を防止するには少なくとも０．１重量％以上のＮｄを添加すればよい。ヒロックの抑制については、Ｎｄのほかにもチタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ランタン（Ｌａ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）およびイットリウム（Ｙ）のうち少なくとも１種類を添加することで効果が得られることを確認したが、Ｎｄを添加した場合は、他の元素を添加する場合に比べて比抵抗値の増加を最小限に抑えることができる。
【００２１】
表２は、純Ｍｏならびに純Ｍｏに他の元素を添加した場合の電気比抵抗値、耐水性、ＩＴＯ／Ｍｏ合金コンタクト抵抗およびドライエッチングレートの対ＳｉＮ選択比（以下、ドライエッチ選択比という）の結果（Ｍｏ合金の添加元素特性）をまとめて示したものである。
【００２２】
【表２】
2005062802.tif 000004
【００２３】
比較例の純Ｃｒと比較すれば、純Ｍｏは電気比抵抗およびＩＴＯとのコンタクト抵抗特性で優れる一方で、耐水性、ＳｉＮドライエッチ選択比の点で劣り、ＴＦＴアレイ基板への適用は難しいのが現状である。ＳｉＮドライエッチ選択比についていえば、純Ｍｏに種々の元素、たとえばＶ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｗを添加することで改善できることがわかる。
【００２４】
図５は、Ｍｏ合金膜の純Ｍｏ膜に対する比抵抗値（純Ｍｏの比抵抗値を１としたときの値）を示したものである。ＮｂまたはＷを添加した場合は、比抵抗値の増大を低く抑えることができることがわかる。図６は、Ａｌ系の標準エッチング液として公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いた場合のＭｏ合金膜のエッチングレートを示したものである。エッチングレートは、純Ａｌを１とした場合、Ｍｏ合金に添加剤としてＮｂを約２．５重量％含むＭｏ合金膜、またはＭｏ合金に添加剤としてＷを約３０重量％含むＭｏ合金膜で純Ａｌ膜とほぼ同等になり、ＡｌとＭｏの積層膜を１ステップでエッチングできるようになることがわかる。Ｍｏ合金膜とＡｌ膜を積層するときは、Ａｌの低い比抵抗値を有効にするためにＭｏ合金膜の膜厚はＡｌ膜よりも薄くすることが好ましい。したがって、Ｍｏ合金／Ａｌ積層膜の各層の体積比を考慮すれば、そのエッチング断面を滑らかにするためにはＭｏ合金膜の対Ａｌウエットエッチングレート比は１以下であることが好ましいことから、Ｍｏに添加するＮｂの濃度は２．５重量％以上、そしてＷの場合は３０重量％以上とすることが好ましい。一方、２０重量％をこえるＮｂを添加した場合、または５０重量％をこえるＷを添加した場合は、生産性の高いウエットエッチング加工が不可能となるため、本発明の金属薄膜材料には適さないことを見出した。以上の評価結果より、本発明においては、ＭｏにＮｂを添加剤として２．５〜２０重量％含むＭｏ合金膜か、またはＭｏにＷを添加剤として３０〜５０重量％含むＭｏ合金膜を用いることが好ましいとの知見を得た。
【００２５】
表３はＭｏ合金膜を２３℃の純水中浸漬放置試験で耐水性評価を行なった結果（Ｍｏ合金の耐水性の添加元素組成依存性）を示すものである。Ｍｏ合金膜では、ＭｏにＮｂを添加したものは１カ月経過後も膜が腐食消失することなく、比較例のＣｒ膜とほぼ同等の耐性を示していることから、本発明においては、ＭｏにＮｂを２．５〜２０重量％含む合金膜を用いるのがより好ましいことを見出した。
【００２６】
【表３】
2005062802.tif 000005
【００２７】
以上得られた知見により、本発明者らは、前記第１金属薄膜として、ＡｌまたはＡｌを主成分とする合金とその上層にＡｌにＮ、ＣおよびＯのうちの少なくともいずれかを添加したＡｌ合金を形成した少なくとも２層構造膜を用い、また前記第２金属薄膜としてＮｂまたはＷのうち、とくにＮｂを添加したＭｏ合金を単層膜として用いるか、またはＡｌ合金とＭｏ合金の積層構造として用いるとともに、前記第１と第２の金属薄膜をウエットエッチングで加工できるように構成することで、ゲート配線およびソース配線抵抗の極小化、画素電極とドレイン電極のコンタクト抵抗の極小化が実現でき、点欠陥不良や表示ムラのない高表示品質を有する液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を生産性高く製造する方法として、本発明を完成するに至った。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を、図面を用いて説明する。
【００２９】
実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１にかかわる液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板を示す平面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図である。図１、２において、１０１はガラス基板などの透明絶縁性基板、１は透明絶縁性基板１０１上に形成された第１の金属薄膜からなるゲート電極、２１は該ゲート電極１につながるゲート配線、２は同じく第１の金属薄膜からなる透明絶縁性基板１０１上に形成された補助容量電極、３はゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２０上に形成されたゲート絶縁膜、４はゲート絶縁膜３を介してゲート電極１上に形成されたアモルファスシリコン膜からなる半導体能動層、５は半導体層４上に形成されたｎ＋アモルファスシリコン膜からなるオーミックコンタクト層、７はオーミックコンタクト層５上に形成された第２の金属薄膜からなるソース電極、２２は該ソース電極７につながるソース配線、６は同じく第２の金属薄膜からなるオーミックコンタクト層５上に形成されたドレイン電極、２４はオーミックコンタクト層が除去されたＴＦＴのチャネル部（半導体活性層該当部）、８はパッシベーション膜からなる層間絶縁膜であり、９はドレイン電極表面にまで貫通する画素コンタクトホール、１１は透明導電性膜からなり、下層のドレイン電極６と電気的にコンタクトする画素電極である。
【００３０】
つぎに、本発明の実施の形態１にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板の製法の手順を図３に基づいて説明する。
【００３１】
図３に示される工程Ａにおいて、まずガラス基板などの透明絶縁性基板１０１を純水または熱硫酸を用いて洗浄し、該透明絶縁性基板１０１上に第１の金属薄膜を成膜したのちに、第１回目の写真製版およびエッチングで前記第１の金属薄膜をパターニングしてゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２を形成する。第１の金属薄膜としては、電気的比抵抗の低いＡｌ、Ｍｏやこれらを主成分とする合金を用いることが好ましい。好適な実施例として、ここではまず、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法でＡｌ膜１ａを２００ｎｍの厚さで成膜する。スパッタリング条件はＤＣマグネトロンスパッタリング方式で、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量４０ｓｃｃｍとした。ついで公知のＡｒガスにＮ2ガスを混合したガスを用いた反応性スパッタリング法によりチッ素（Ｎ）を添加したＡｌＮ合金１ｂを５０ｎｍの厚さで成膜した。スパッタリング条件は、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量４０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガス流量２０ｓｃｃｍとした。以上により、２００ｎｍ厚のＡｌ膜１ａとその上層に５０ｎｍ厚のＡｌＮ膜１ｂを有する２層膜を形成した。なお、上層ＡｌＮ膜１ｂおよび２ｂのＮ元素組成は約１８重量％であった。そののち、公知のリン酸＋硝酸を含む溶液を用いて２層膜１ａおよび２ａ、１ｂおよび２ｂを一括エッチングしたのち、レジストパターンを除去してゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２を形成した。
【００３２】
ついで図３に示される工程Ｂにおいて、まずチッ化シリコン（ＳｉＮ）からなるゲート絶縁膜３とアモルファスシリコンからなる半導体能動膜４と不純物を添加したｎ＋アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト膜５とを順次成膜したのちに、第２回目の写真製版およびエッチングで前記半導体能動膜と、前記オーミックコンタクト膜と、薄膜トランジスタを形成する部分と、このあとのプロセスで形成されるソース電極７、ソース配線２２およびドレイン電極６のパターンよりも大きくかつ連続した形状にパターニング形成する。好適な実施例として、ここでは化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用いてゲート絶縁膜としてＳｉＮ膜を４００ｎｍ、半導体膜としてアモルファスシリコン膜を１５０ｎｍ、オーミックコンタクト膜としてリン（Ｐ）を不純物として添加したｎ＋アモルファスシリコン膜３０ｎｍの厚さで順次成膜したのちに、公知のフッ素系ガスを用いたドライエッチング法を用いて前記アモルファスシリコン膜とオーミックコンタクト膜とをエッチングし、そののちレジストパターンを除去して半導体パターン４、５を形成した。
【００３３】
ついで図３に示される工程Ｃにおいて、まず第２の金属薄膜を成膜したのちに、第３回目の写真製版およびエッチングでパターニングしてソース電極７、ソース配線２２およびドレイン電極６を形成する。第２の金属薄膜としては、ここでは前述したように電気的比抵抗が低いこと、オーミックコンタクト膜５との良好なコンタクト特性を示すこと、および画素電極１１との電気的コンタクト抵抗に優れるなどの利点を有するＭｏにＮｂ、またはＷを添加した合金膜を用いることが好ましい。好適な実施例として、ここでは、Ｍｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法で２００ｎｍの厚さで成膜したのちに、公知のリン酸＋硝酸を含む溶液を用いてエッチングし、さらに公知のフッ素系ガスを用いたドライエッチング法を用いてソース電極７およびドレイン電極６の間のオーミックコンタクト層を除去したのちにレジストパターンを除去してソース電極７、ソース配線２２、ドレイン電極６およびＴＦＴチャネル部２４を形成した。
【００３４】
ついで図３に示される工程Ｄにおいて、まずＳｉＮからなるパッシベーション膜を層間絶縁膜８として成膜したのちに、第４回目の写真製版およびエッチングでパターニングして、少なくとも前記第２の金属薄膜のうちドレイン電極表面まで貫通する画素コンタクトホールと、前記第１の金属薄膜のゲート配線端子部表面まで貫通する第１のコンタクトホールと、前記第２の金属薄膜のソース配線端子表面まで貫通する第２のコンタクトホールとを同時に形成する。好適な実施例として、ここでは化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用いて層間絶縁膜としてチッ化シリコンＳｉＮ膜を３００ｎｍの厚さで成膜し、公知のフッ素系ガスを用いたドライエッチング法を用いてエッチングし、そののちレジストパターンを除去して画素ドレイン電極コンタクトホール９、ゲート端子部コンタクトホール（図示せず）およびソース端子部コンタクトホール（図示せず）を形成した。
【００３５】
最後に図３に示される工程Ｅにおいて、透明導電性膜を成膜したのちに、第５回目の写真製版およびエッチングでパターニングして、前記画素ドレイン電極コンタクトホール９を介して下層のドレイン電極６と電気的に接続するように画素電極１１と、下層ゲート端子部および下層ソース端子部とコンタクトホールを介して電気的に接続される端子パッドパターンを形成し、本発明の実施の形態１にかかわる液晶表示用ＴＦＴアレイ基板が完成する。好適な実施例として、ここでは、透明導電性膜として酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）と酸化スズ（ＳｎＯ2）とを混合したＩＴＯ膜を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法で１００ｎｍの厚さで成膜し、公知の塩酸＋硝酸を含む溶液を用いてエッチングしたのちにレジストパターンを除去して画素電極１１、およびゲート端子パッド、ソース端子パッド（図示せず）を形成した。
【００３６】
このようにして完成させたＴＦＴアレイ基板は、表４に示される液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板と従来のＴＦＴアレイ基板（比較例）の特性から、第１の金属薄膜としてＣｒまたはＡｌ膜、第２の金属薄膜としてＣｒ膜を用いて完成させた従来のＴＦＴアレイ基板（比較例１、２）に比べると、第１の金属薄膜をＡｌＮ／Ａｌの２層膜としたことによりゲート配線抵抗および端子パッドのＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗を低減させることができるとともに、ヒロックの発生を防止できるので絶縁膜をはさんだ第１の金属薄膜と第２の金属薄膜との層間短絡不良の発生を低く抑えることができた。さらに第２の金属薄膜をＭｏＮｂとすることにより、ソース配線抵抗の低減とともに画素ＩＴＯとのコンタクト抵抗がとくに低減できるので、表示ムラのない良好な表示品質を実現することができた。
【００３７】
【表４】
2005062802.tif 000006
【００３８】
本実施の形態１では、第１の金属薄膜として純Ａｌ膜１ａおよび２ａと、その上層のチッ素を添加したＡｌＮ膜１ｂおよび２ｂとの２層膜を採用して、上層のＡｌには約１８重量％のチッ素を添加したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示されるように５〜２６重量％の範囲でチッ素を添加するようにしてもよい。またはチッ素ではなくＣやＯを添加させてもよい。添加する元素や添加量はＡｒガスに混合するガスの種類とその流量を任意に変えるだけで簡単に変更することができる。たとえばチッ素ガスの替わりに酸素ガス、二酸化炭素ガスまたは大気ガスをＡｒガスに混合して反応性スパッタリングを行なうことが可能である。また純Ａｌ膜の替わりに、Ｎｄを０．１〜５重量％添加したＡｌＮｄ合金膜を用いたＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄの２層膜としてもよい。この場合は、ゲート配線抵抗の低減およびＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗低減の効果に加えて、プロセス時の加熱工程におけるヒロック発生防止のマージンを上げることができ、製品の歩留り、信頼性を向上させることができるのでさらに好ましい。
【００３９】
さらに、第２の金属薄膜としてはＭｏＮｂ合金膜以外にもＷを３０〜５０重量％添加したＭｏＷ合金膜を用いることが可能である。この場合、ＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗はＭｏＮｂに比べると少し高くなるが、比較例１に比べるとソース配線抵抗ならびにＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗を低減することができる。
【００４０】
実施の形態２
図７は本発明の実施の形態２にかかわる液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板を示す平面図であり、図８は図７のＹ−Ｙ線断面図である。図７、８において、１０１はガラス基板などの透明絶縁性基板、１は透明絶縁性基板１０１上に形成された第１の金属薄膜からなるゲート電極、２１は該ゲート電極１につながるゲート配線、２は同じく第１の金属薄膜からなる透明絶縁性基板１０１上に形成された補助容量電極、３はゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２０上に形成されたゲート絶縁膜、４はゲート絶縁膜３を介してゲート電極１上に形成されたアモルファスシリコン膜からなる半導体能動層、５は半導体層４上に形成されたｎ＋アモルファスシリコン膜からなるオーミックコンタクト層、７はオーミックコンタクト層５上に形成された第２の金属薄膜からなるソース電極、２２は該ソース電極７につながるソース配線、６は同じく第２の金属薄膜からなるオーミックコンタクト層５上に形成されたドレイン電極、２４はオーミックコンタクト層５が除去されたＴＦＴのチャネル部（半導体活性層該当部）、８は層間絶縁膜であり、９はドレイン電極表面にまで貫通する画素コンタクトホール、１０は補助容量を形成する部分（以下、単に補助容量という）、１１は透明導電性膜からなり、下層のドレイン電極６と電気的にコンタクトする画素電極である。また、補助容量電極２は補助容量配線２０から分岐してその一部が画素電極１１とオーバーラップする位置に延在される電極である。補助容量電極２と画素電極１１とのあいだには、ゲート絶縁膜３および層間絶縁膜からなる積層膜を誘電体として補助容量１０が形成される。補助容量１０は電気回路的には、画素電極１１と共通電極とのあいだに液晶を介して形成される液晶容量と並列に形成される。
【００４１】
つぎに、本発明の実施の形態２にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板の製法の手順を図９および図１０に基づいて説明する。
【００４２】
図９に示される工程Ａにおいて、まずガラス基板などの透明絶縁性基板１０１を純水または熱硫酸を用いて洗浄し、該透明絶縁性基板１０１上に第１の金属薄膜を成膜したのちに、第１回目の写真製版およびエッチングで前記第１の金属薄膜をパターニングしてゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２を形成する。
【００４３】
第１の金属薄膜としては、電気的比抵抗の低いＡｌ、Ｍｏやこれらを主成分とする合金を用いることが好ましい。好適な実施例として、ここではまず、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法でＡｌ膜１ａおよび２ａを２００ｎｍの厚さで成膜する。スパッタリング条件はＤＣマグネトロンスパッタリング方式で、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量４０ｓｃｃｍとした。ついで公知のＡｒガスにチッ素ガスを混合したガスを用いた反応性スパッタリング法によりチッ素（Ｎ）を添加したＡｌＮ合金１ｂおよび２ｂを５０ｎｍの厚さで成膜した。スパッタリング条件は、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量４０ｓｃｃｍ、チッ素ガス流量２０ｓｃｃｍとした。以上により、２００ｎｍ厚のＡｌ膜１ａおよび２ａとその上層に５０ｎｍ厚のＡｌＮ膜１ｂおよび２ｂを有する２層膜を形成した。なお、上層ＡｌＮ膜１ｂおよび２ｂのチッ素組成は約１８重量％であった。そののち、公知のリン酸＋硝酸を含む溶液を用いて２層膜１ａおよび２ａ、１ｂおよび２ｂを一括エッチングしたのち、レジストパターンを除去してゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２を形成した。
【００４４】
ついで図９に示される工程Ｂにおいて、まずチッ化シリコン（ＳｉＮ）からなるゲート絶縁膜３とアモルファスシリコンからなる半導体能動膜４と不純物を添加したｎ＋アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト膜５と第２の金属膜とを順次成膜したのちに、第２回目の写真製版およびエッチングにおいて、感光性レジストパターンを、薄膜トランジスタを形成する半導体活性層該当部に位置する第１部分と、少なくとも前記第１部分よりも厚い第２部分と、該第１部分および第２部分よりも厚い第３部分を含むようにパターニングする。
【００４５】
好適な実施例として、ここでは化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用いてゲート絶縁膜としてＳｉＮ膜を４００ｎｍ、半導体膜としてアモルファスシリコン膜を１５０ｎｍ、オーミックコンタクト膜としてリン（Ｐ）を不純物として添加したｎ＋アモルファスシリコン膜３０ｎｍの厚さで順次成膜した。
【００４６】
ついでソース電極およびドレイン電極を形成するための第２の金属膜６、７を成膜する。第２の金属薄膜としては、ここでは前述したように電気的比抵抗が低いこと、オーミックコンタクト膜５との良好なコンタクト特性を示すこと、および画素電極１１との電気的コンタクト抵抗に優れるなどの利点を有するＭｏにＮｂ、またはＷを添加した合金膜を用いることが好ましい。
【００４７】
好適な実施例として、ここでは、Ｍｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法で２００ｎｍの厚さで成膜した。つぎに第２回目の写真製版およびエッチングで形成するレジストパターンの好適な実施例として、ここではまず図１０（ａ）に示すように、ノボラック樹脂系のポジ型レジストをスピンコータにより約１．６μｍの厚さで塗布し１２０℃で約９０秒のプリベークを行なったのちに、まずＴＦＴ部半導体膜４、５、ソース配線２２、ドレイン電極６パターンを形成するためのレジストパターン２５を形成する第１の露光を行ない、つぎにＴＦＴのソース電極７およびチャネル部２４を形成するためのレジストパターン２５ｂを形成するための第２の露光を行なった。レジストパターン２５ｂはレジストを完全に除去するのではなく、薄い膜厚で残存させるようにするために、第２の露光は第１の露光の約４０％の露光量で、ハーフ露光を行なった。
【００４８】
この二段階露光を行ない有機アルカリ系の現像液で現像を行なったのちに１２０℃で約１８０秒のポストベークを行ない、図１０（ｂ）に示すようにＴＦＴのチャネル形成の第１部分２５ｂと、この第１部分よりも厚く前記ゲート電極パターン１の上部に位置する第２部分２５ａ、さらにこの第２部分よりも厚い部分２５ｃの少なくとも３つ以上の異なる膜厚を有するレジストパターンが形成される。本実施例では第１部分２５ｂの膜厚が約０．４μｍ、第２部分２５ａの膜厚が約１．４μｍ、第３部分２５ｃの膜厚が約１．６μｍとなるようなレジストパターンを形成した。なお、本実施例では前記のように二段階露光としたが、たとえば２５ｂに位置するパターン部の透過量が約４０％になるようなハーフトーンとしたフォトマスクを用いた一括露光によって２５ａ、２５ｂ、２５ｃを有するレジストパターンを形成してもよい。ハーフトーンパターンマスクは、露光に用いる波長領域（通常３５０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の光の透過量を４０％程度に減じるフィルター膜をフォトマスクの２５ｂに位置するパターン部に形成するか、またはスリット形状のパターンとして光回折現象を利用して形成することができる。このハーフトーンマスクを用いた場合は、１回の露光で図１０（ｂ）に示すレジストパターン２５ａ、２５ｂ、２５ｃが一括形成できるのでプロセスを簡略化することが可能となる。
【００４９】
つぎに、まず図１０（ｂ）に示すレジストパターン２５ａ、２５ｃで公知のリン酸＋硝酸を含む溶液を用いてＭｏＮｂ合金からなる第２の金属薄膜６，７の第１回目のエッチングを行なう。さらに公知のフッ素系ガスを用いたドライエッチング法を用いてアモルファスシリコンからなる半導体膜とｎ＋アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト膜２３をエッチングしてＴＦＴ部半導体膜４、５、ソース配線２２およびドレイン電極６のパターンを形成する。
【００５０】
つぎに公知の酸素プラズマを用いたレジストアッシングにより、前記第１部分のレジスト２５ｂを除去するとともに第２部分２５ａ、第３部分２５ｃを残存させるようにレジストパターン２５をエッチングすることにより、半導体活性層該当部２４に位置するレジスト２５ｂの部分が開口した図１０（ｃ）に示すようなレジストパターン２５ａ、２５ｃを形成する。
【００５１】
つぎに公知のリン酸＋硝酸を含む溶液を用いて２５ｂの部分のＭｏＮｂ合金からなる第２の金属薄膜の、第２回目のエッチングを行なう。さらに公知のフッ素系ガスを用いたドライエッチング法を用いてオーミックコンタクト層を除去したのちにレジストパターン２５ａ、２５ｃを除去してソース電極７、ソース配線２２、ドレイン電極６およびＴＦＴのチャネル部２４を形成した。
【００５２】
ついで図９に示される工程Ｃにおいて、まずＳｉＮからなる層間絶縁膜８を成膜したのちに、第３回目の写真製版およびエッチングでパターニングして、少なくとも前記第２の金属薄膜のうちドレイン電極表面まで貫通する画素コンタクトホールと、前記第１の金属薄膜のゲート配線端子部表面まで貫通する第１のコンタクトホールと、前記第２の金属薄膜のソース配線端子表面まで貫通する第２のコンタクトホールとを同時に形成する。
【００５３】
好適な実施例として、ここでは化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用いて層間絶縁膜としてＳｉＮ膜を３００ｎｍの厚さで成膜し、公知のフッ素系ガスを用いたドライエッチング法を用いてエッチングし、そののちレジストパターンを除去して画素ドレイン電極コンタクトホール９、ゲート端子部コンタクトホール（図示せず）およびソース端子部コンタクトホール（図示せず）を形成した。
【００５４】
最後に図９に示される工程Ｄにおいて、透明導電性膜を成膜したのちに、第４回目の写真製版およびエッチングでパターニングして、前記画素電極コンタクトホール９を介して下層のドレイン電極６と電気的に接続するように画素電極１１と、下層ゲート端子部および下層ソース端子部と第２および第２のコンタクトホールを介して電気的に接続されるゲート端子およびソース端子を形成し、本発明の実施の形態１にかかわる液晶表示用ＴＦＴアレイ基板が完成する。
【００５５】
好適な実施例として、ここでは、透明導電性膜として酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）と酸化スズ（ＳｎＯ2）とを混合したＩＴＯ膜を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法で１００ｎｍの厚さで成膜し、公知の塩酸＋硝酸を含む溶液を用いてエッチングしたのちにレジストパターンを除去して画素電極１１、ゲート端子（図示せず）およびソース端子（図示せず）を形成した。
【００５６】
このようにして完成させたＴＦＴアレイ基板は、表４に示される液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板と従来のＴＦＴアレイ基板（比較例）の特性から、第１の金属薄膜としてＣｒまたはＡｌ膜、第２の金属薄膜としてＣｒ膜を用いて完成させた従来のＴＦＴアレイ基板（比較例１、２）に比べると、第１の金属薄膜をＡｌＮ／Ａｌの２層膜としたことによりゲート配線抵抗および端子パッドのＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗を低減させることができるとともに、ヒロックの発生を防止できるので絶縁膜をはさんだ第１の金属薄膜と第２の金属薄膜との層間短絡不良の発生を低く抑えることができた。さらに第２の金属薄膜をＭｏＮｂとすることにより、ソース配線抵抗の低減とともに画素ＩＴＯとのコンタクト抵抗がとくに低減できるので、表示ムラのない良好な表示品質を実現することができた。
【００５７】
本実施の形態２では、第１の金属薄膜として純Ａｌ膜１ａおよび２ａと、その上層のチッ素を添加したＡｌＮ膜１ｂおよび２ｂとの２層膜を採用して、上層のＡｌには約１８重量％のチッ素を添加したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４に示されるように５〜２６重量％の範囲でチッ素を添加するようにしてもよい。またはチッ素ではなくＣやＯを添加させてもよい。添加する元素や添加量はＡｒガスに混合するガスの種類とその流量を任意に変えるだけで簡単に変更することができる。たとえばチッ素ガスの替わりに酸素ガス、二酸化炭素ガスまたは大気ガスをＡｒガスに混合して反応性スパッタリングを行なうことが可能である。また純Ａｌ膜の替わりに、Ｎｄを０．１〜５重量％添加したＡｌＮｄ合金膜を用いたＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄの２層膜としてもよい。この場合は、ゲート配線抵抗の低減およびＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗低減の効果に加えて、プロセス時の加熱工程におけるヒロック発生防止のマージンを上げることができ、製品の歩留り、信頼性を向上させることができるのでさらに好ましい。
【００５８】
さらに、第２の金属薄膜としてはＭｏＮｂ合金膜以外にもＷを３０〜５０重量％添加したＭｏＷ合金膜を用いることが可能である。この場合、ＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗はＭｏＮｂに比べると少し高くなるが、比較例１に比べるとソース配線抵抗およびＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗を低減することができる。
【００５９】
実施の形態３
前記実施の形態１または２において、第１の金属薄膜としてＡｌＮ／Ａｌの２層膜の代わりにＮｂを２．５〜２０重量％添加したＭｏＮｂ合金膜を用いる。好適な実施例として、ここでは、図３または図９に示される工程Ａのステップ（ｂ）において、Ｍｏ−５重量％Ｎｂ膜を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法により２００ｎｍの厚さで成膜し、第１回目の写真製版およびエッチングでパターニングしてゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２を形成する。以下のプロセスは実施の形態１または２と同様にして本発明の実施の形態３にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を完成させた。この場合は、実施の形態１または２に比べてゲート配線抵抗値は増大するものの、ＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗値は実施の形態１または２よりも低減させることができるので、表示不良に対するマージンを向上させることが可能となる。
【００６０】
実施の形態４
前記実施の形態１または２において、第２の金属薄膜としてＭｏＮｂ単層膜の替わりにＡｌＮ／Ａｌ膜を用いてソース配線抵抗を低減することを目的とするものである。ただし、Ａｌ膜は下層のｎ＋アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層５との良好な電気的コンタクト特性をとることが難しいため、Ｎｂを２．５〜２０重量％添加したＭｏＮｂ膜をまず形成し、その上層にＡｌＮ／Ａｌ膜を形成した少なくとも３層膜とする必要がある。好適な実施例として、ここでは、実施の形態１と同様に図３に示される工程Ｃのステップ（ｋ）までのプロセスを流動したのちの工程Ｃのステップ（ｌ）、または実施の形態２における図９に示される工程Ｂのステップ（ｈ）までのプロセスを流動したのちの工程Ｂのステップ（ｉ）において、まず５重量％のＮｂを添加したＭｏ−５重量％Ｎｂ合金膜を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法で５０ｎｍの厚さで成膜した。ついで２重量％のＮｄを添加したＡｌ−２重量％Ｎｄ合金膜をＡｒガスを用いたスパッタリング法で２００ｎｍの厚さで成膜したのちに、Ａｒガスにチッ素ガスを混合した反応性スパッタリング法でＡｌＮｄ−Ｎ膜を５０ｎｍの厚さで成膜し、ＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜を成膜した。そののち、実施の形態１では第３回目の写真製版およびエッチングでパターニングしてソース電極７、ソース配線２２およびドレイン電極６を形成し、または実施の形態２については第２回目の写真製版以降のプロセスを実施した。この場合、最下層のＭｏＮｂには５重量％のＮｂを添加したＭｏ−５重量％Ｎｂ膜を用いたので、図６で説明したように公知のリン酸＋硝酸系を含む溶液で前記３層膜を一括エッチングすることが可能であった。以下、実施の形態１または２と同様のプロセスを経て実施の形態４にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を完成させた。この場合は、実施の形態１または２に比べてＩＴＯ膜と第２金属薄膜からなるソース配線とのコンタクト抵抗は増大するものの、ソース配線抵抗は実施の形態１または２よりも低減させることができた。
【００６１】
前記実施の形態４においては、第２の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜としたが、最上層のＡｌＮｄ−Ｎ膜５０ｎｍの代わりに最下層と同じＭｏＮｂ膜を約５０ｎｍの厚さで用いることも可能である。この場合、最上層と最下層の膜として２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ膜を適用することによって、公知のリン酸＋硝酸系を含む溶液を用いた一括エッチングにてソース電極７、ソース配線２２およびドレイン電極６を形成することが可能になるとともに、図６に示したようにＳｉＮとのドライエッチ選択比が純Ｍｏ膜に比べて改善されているので、図３に示される工程Ｄのステップ（ｔ）、または図９に示される工程Ｃのステップ（ｔ）における公知のフッ素系ガスを用いたＳｉＮドライエッチングプロセスによる画素コンタクトホール９の形成時において、コンタクト開口部の下層ドレイン電極６の消失を防止することが可能となった。なお、最下層と最上層のＭｏＮｂ膜の膜厚は５０ｎｍに限定されることはなく、任意に設定すればよいが、均一な膜を安定的に形成するために少なくとも１０ｎｍ以上とすることが好ましく、配線抵抗を低く抑えるために中間層のＡｌＮｄ膜の膜厚をこえないような範囲で設定することが好ましい。本実施の形態４によれば、実施の形態１または２に比べてソース配線抵抗をさらに低減することが可能となる。
【００６２】
実施の形態５
前記実施の形態１または２において、第１の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の上層ＡｌＮｄ−Ｎの代わりにＮｂを２．５〜２０重量％添加したＭｏＮｂ合金膜を用いる。好適な実施例として、ここでは、図３または図９に示される工程Ａのステップ（ｂ）において、２重量％のＮｄを添加したＡｌ−２重量％Ｎｄ膜を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法で２００ｎｍの厚さで成膜したのち、Ｍｏ−５重量％Ｎｂ膜を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法により５０ｎｍの厚さで成膜し、第１回目のフォトトリソグラフィープロセスでパターニングしてゲート電極１、ゲート配線２１および補助容量電極２を形成する。これ以降のプロセスは前記実施の形態４と同様にして本発明の実施の形態５にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を完成させた。この場合は、成膜プロセスが増えてしまうものの、実施の形態１または２に比べるとソース抵抗配線の低減、およびＩＴＯ／ゲート配線コンタクト抵抗を低減させることが可能となるので、さらに表示ムラに対するマージンを向上させた良好な表示品質を実現させる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を製造することが可能となった。
【００６３】
なお、前記実施の形態１〜５においては、透明導電性膜としてＩＴＯ（酸化インジウム＋酸化スズ）膜を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）またはこれらを混合させたものを用いてもよい。たとえば酸化インジウムに酸化亜鉛を混合させたＩＺＯ膜を用いた場合には、前記実施例で用いた塩酸＋硝酸系のような強酸ではなく、シュウ酸系のような弱酸をエッチング液として用いることができるので、本発明のように第１および第２の金属薄膜に耐酸性に乏しいＡｌまたはＭｏ合金を用いる場合には、薬液のしみ込みによるＡｌ合金およびＭｏ合金膜の断線腐食を防止することができるのでさらに好ましい。また酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛それぞれのスパッタ膜の酸素組成が化学量論組成よりも少なく、透過率や比抵抗などの特性が不良の場合は、スパッタリングガスとしてＡｒガスだけでなく酸素ガスやＨ2Ｏガスを混合させたガスを用いて成膜するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１、３〜５にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を示す平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１、３〜５にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１〜５にかかわるＩＴＯ／ＡｌＮコンタクト抵抗値のチッ素組成依存性を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１〜５にかかわるＭｏ合金の比抵抗値の添加元素組成依存性を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１〜５にかかわるＭｏ合金のウエットエッチングレートの添加元素組成依存性を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２〜５にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を示す平面図である。
【図８】図７のＹ−Ｙ線断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２〜５にかかわる液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２にかかわる第２回目の写真製版およびエッチングのレジストパターンを示す図である。
【図１１】従来の液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板を示す平面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線断面図である。
【図１３】図１１の液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板の第１ＴＣＰ端子接続部（ゲート端子部）を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    ゲート電極
１ａ、２ａ  金属からなる第１の層
１ｂ、２ｂ  金属にチッ素または炭素または酸素を添加した第２の層
２    補助容量電極
３    ゲート絶縁膜
４    半導体能動膜
５    オーミックコンタクト膜
６    ドレイン電極
７    ソース電極
８    層間絶縁膜
９    画素コンタクトホール
１０    補助容量
１１    画素電極
２０    補助容量配線
２１    ゲート配線
２２    ソース配線
２４    ＴＦＴのチャネル部
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ  ハーフ露光部を有するレジスト
１０１    透明絶縁性基板
【図１】
2005062802.tif 000007
【図２】
2005062802.tif 000008
【図３】
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【図４】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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