(57)【要約】【課題】短チャネルを実現し、薄膜トランジスタの性能を向上させる酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明による酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、基板１１０上に第１導電膜からなるゲート電極１２１及びゲートライン１１６を形成する段階と、ゲート電極１２１及びゲートライン１１６が形成された基板１１０上にゲート絶縁膜１１５ａを形成する段階と、ハーフトーン露光を用いて、ゲート絶縁膜１１５ａが形成されたゲート電極１２１の上部に第２導電膜からなるソース電極１２２、第１ドレイン電極１２３、及び第１データライン１１７を形成し、かつ第１ドレイン電極１２３の延長部及び第１データライン１１７上に第３導電膜からなる第２ドレイン電極１２３’及び第２データライン１１７’を形成する段階と、ソース電極１２２及び第１ドレイン電極１２３上に酸化物半導体からなるアクティブ層１２４を形成する段階とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１導電膜からなるゲート電極及びゲートラインを形成する段階と、
前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
ハーフトーン露光を用いて、前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に第２導電膜からなるソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインを形成し、かつ前記第１ドレイン電極の延長部及び前記第１データライン上に第３導電膜からなる第２ドレイン電極及び第２データラインを形成する段階と、
前記ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体からなるアクティブ層を形成する段階と
を含む、酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記アクティブ層は、非晶質亜鉛酸化物系半導体で形成することを特徴とする請求項１に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記第２導電膜は、モリブデンチタン（ＭｏＴｉ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、チタン（Ｔｉ）、又はモリブデン（Ｍｏ）の金属物質で形成することを特徴とする請求項１に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記第３導電膜は、前記第２導電膜とは異なる金属物質であって、アルミニウム、銅、銀、又は金の金属物質で形成することを特徴とする請求項１に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記アクティブ層は、前記第２データラインと前記第２ドレイン電極との間に位置するように、島状に形成することを特徴とする請求項１に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
基板上にゲート電極及びゲートラインを形成する段階と、
前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に第１ソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインを形成する段階と、
前記第１ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体からなるアクティブ層を形成する段階と、
前記アクティブ層上にエッチストッパを形成する段階と、
前記エッチストッパが形成されたアクティブ層の上部に第２ソース電極及び第２ドレイン電極を形成し、前記第１データライン上に第２データラインを形成する段階と
を含む、酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第１ドレイン電極及び第２ドレイン電極は画素領域に延びた延長部を有し、前記第１ドレイン電極の延長部上に前記第２ドレイン電極の延長部が形成されることを特徴とする請求項６に記載の酸化物薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
基板上に第１導電膜で形成されたゲート電極及びゲートラインと、
前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に第２導電膜で形成されたソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインと、
前記第１ドレイン電極の延長部及び前記第１データライン上に第３導電膜で形成された第２ドレイン電極及び第２データラインと、
前記ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体で形成されたアクティブ層と
を含む、酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記アクティブ層は、非晶質亜鉛酸化物系半導体からなることを特徴とする請求項８に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記第２導電膜は、モリブデンチタン（ＭｏＴｉ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、チタン（Ｔｉ）、又はモリブデン（Ｍｏ）の金属物質からなることを特徴とする請求項８に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記第３導電膜は、前記第２導電膜とは異なる金属物質であって、アルミニウム、銅、銀、又は金の金属物質からなることを特徴とする請求項８に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
前記アクティブ層は、前記第２データラインと前記第２ドレイン電極との間に位置する島状であることを特徴とする請求項８に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項１３】
基板上に形成されたゲート電極及びゲートラインと、
前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に形成された第１ソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインと、
前記第１ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体で形成されたアクティブ層と、
前記アクティブ層上に形成されたエッチストッパと、
前記エッチストッパが形成されたアクティブ層の上部に形成された第２ソース電極及び第２ドレイン電極と、
前記第１データライン上に形成された第２データラインと
を含む、酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項１４】
前記第１ドレイン電極及び第２ドレイン電極は画素領域に延びた延長部を有し、前記第１ドレイン電極の延長部上に前記第２ドレイン電極の延長部が位置することを特徴とする請求項１３に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【請求項１５】
前記アクティブ層の第１ソース／ドレイン領域は、前記第１ソース／ドレイン電極に電気的に接続され、前記アクティブ層の第２ソース／ドレイン領域は、前記第２ソース／ドレイン電極に電気的に接続されることを特徴とする請求項１３に記載の酸化物薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法に関し、特に、酸化物半導体をアクティブ層に用いた酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報ディスプレイへの関心が高まり、携帯可能な情報媒体を利用しようとする要求が高まるにつれて、既存の表示装置であるブラウン管（CRT）に代わる軽量、薄型のフラットパネルディスプレイ（FPD）に関する研究及び商業化が重点的に行われている。特に、このようなフラットパネルディスプレイのうち、液晶表示装置（LCD）は、液晶の光学的異方性を利用して画像を表現する装置であって、解像度、カラー表示、画質などに優れており、ノートブックパソコンやデスクトップパソコンのモニタなどに盛んに適用されている。
【０００３】
液晶表示装置は、カラーフィルタ基板と、アレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間に形成された液晶層とを含む。
【０００４】
液晶表示装置に主として用いられる駆動方式であるアクティブマトリクス（Active Matrix; AM）方式は、スイッチング素子として非晶質シリコン薄膜トランジスタ（Amorphous Silicon Thin Film Transistor; a-Si TFT）を用いて画素部の液晶を駆動する方式である。
【０００５】
以下、図１０を参照して一般的な液晶表示装置の構造について詳細に説明する。
図１０は、一般的な液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
同図に示すように、一般的な液晶表示装置は、カラーフィルタ基板５と、アレイ基板１０と、カラーフィルタ基板５とアレイ基板１０との間に形成された液晶層３０とを含む。
【０００６】
カラーフィルタ基板５は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色を実現する複数のサブカラーフィルタ７から構成されるカラーフィルタＣと、サブカラーフィルタ７を区分して液晶層３０を透過する光を遮断するブラックマトリクス６と、液晶層３０に電圧を印加する透明な共通電極８とからなる。
また、アレイ基板１０は、縦横に配列されて複数の画素領域Ｐを定義する複数のゲートライン１６及びデータライン１７と、ゲートライン１６とデータライン１７との交差領域に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタＴと、画素領域Ｐ上に形成された画素電極１８とからなる。
【０００７】
このように構成されたカラーフィルタ基板５とアレイ基板１０とは、画像表示領域の外郭に形成されたシーラント（図示せず）により対向して貼り合わせられて液晶表示パネルを構成し、カラーフィルタ基板５とアレイ基板１０との貼り合わせは、カラーフィルタ基板５又はアレイ基板１０に形成された貼り合わせキー（図示せず）を用いて行う。
【０００８】
一方、前述した液晶表示装置は、軽量、低消費電力という利点から最も注目されているが、発光素子ではなく、受光素子であるため、明るさ、コントラスト比（明暗比）、視野角などに技術的限界があり、これらの欠点を克服する新しいディスプレイ素子の開発が盛んに行われている。
【０００９】
新しいフラットパネルディスプレイの１つである有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode; OLED）は、自発光型であるため、液晶表示装置に比べて視野角やコントラスト比などに優れ、バックライトを必要としないので軽量、薄型が可能であり、消費電力面でも有利であるという利点がある。また、直流低電圧駆動が可能であり、応答速度が速く、特に製造コスト面で有利であるという利点がある。
【００１０】
近年、有機ＥＬディスプレイの大面積化に関する研究が盛んに行われており、これを達成するために、有機発光ダイオードの駆動トランジスタとして、定電流特性を備えて安定した動作及び耐久性を実現する薄膜トランジスタの開発が求められている。
【００１１】
前述した液晶表示装置に用いられる非晶質シリコン薄膜トランジスタは、低温工程で製造することができるが、移動度が非常に低く、定電流バイアス条件を満たさない。それに対して、多結晶シリコン薄膜トランジスタは、移動度が高く、定電流バイアス条件を満たす反面、均一な特性の確保が難しく、大面積化が困難であり、高温工程を必要とする。
そこで、アクティブ層を酸化物半導体で形成した酸化物薄膜トランジスタが開発されているが、前記酸化物半導体は、金属と酸素が結合した金属酸化物であって、半導体特性を有する場合、球状の大きいｓ軌道を形成するため、非晶質であるにもかかわらず、電子の移動が容易であり、高い移動度を実現できるという利点がある。
【００１２】
ここで、前記酸化物半導体を既存のボトムゲート構造の薄膜トランジスタに適用した場合、ソース／ドレイン電極のエッチング工程、とりわけプラズマを用いたドライエッチング中に前記酸化物半導体が損傷して変性を起こすという問題があった。
これを防止するために、前記アクティブ層の上部にエッチストッパをさらに形成することもあるが、この場合は、工程誤差により画素部全体にエッチストッパを均一にパターニングすることができず、１０μｍ以下の短チャネル（ショートチャネル）の実現が難しく、フォトリソグラフィ工程（以下、フォト工程という）が追加されるという欠点があった。
【００１３】
図１１は、一般的な酸化物薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。
同図に示すように、一般的な酸化物薄膜トランジスタは、所定の基板１０上に形成されたゲート電極２１と、ゲート電極２１が形成された基板１０上に形成されたゲート絶縁膜１５ａと、ゲート絶縁膜１５ａ上に酸化物半導体で形成されたアクティブ層２４と、アクティブ層２４上に所定の絶縁物質で形成されたエッチストッパ２５と、アクティブ層２４の所定領域に電気的に接続されるソース／ドレイン電極２２、２３と、ソース／ドレイン電極２２、２３上に形成された保護膜１５ｂと、ドレイン電極２３に電気的に接続される画素電極１８とからなる。
【００１４】
図１２Ａ〜図１２Ｆは、図１１に示す一般的な酸化物薄膜トランジスタの製造工程を順次示す断面図である。
【００１５】
まず、図１２Ａに示すように、所定の基板１０の全面に第１導電膜を蒸着し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより、基板１０上に前記第１導電膜からなるゲート電極２１を形成する。
【００１６】
次に、図１２Ｂに示すように、基板１０の全面にゲート絶縁膜１５ａと所定の酸化物半導体からなる酸化物半導体層を順次蒸着し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより、ゲート電極２１の上部に前記酸化物半導体からなるアクティブ層２４を形成する。
【００１７】
次に、図１２Ｃに示すように、基板１０の全面に所定の絶縁物質からなる絶縁層を蒸着し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより、アクティブ層２４の上部に前記絶縁物質からなるエッチストッパ２５を形成する。
【００１８】
次に、図１２Ｄに示すように、エッチストッパ２５が形成された基板１０の全面に第２導電膜を形成し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより、アクティブ層２４及びエッチストッパ２５の上部に、前記第２導電膜からなり、アクティブ層２４のソース／ドレイン領域に電気的に接続されるソース／ドレイン電極２２、２３を形成する。
【００１９】
次に、図１２Ｅに示すように、ソース／ドレイン電極２２、２３が形成された基板１０の全面に所定の保護膜１５ｂを形成し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより、ドレイン電極２３の一部を露出するコンタクトホール４０を形成する。
【００２０】
次に、図１２Ｆに示すように、基板１０の全面に第３導電膜を形成し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより、コンタクトホール４０を介してドレイン電極２３に電気的に接続される画素電極１８を形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
このような構造の酸化物薄膜トランジスタにおいては、エッチストッパを形成するためのさらなるフォト工程が必要であり、また、エッチストッパの使用により１０μｍ以下の短チャネルの実現が難しいという欠点があった。すなわち、高い移動度の利点を有機発光ダイオードに適用し、また、高解像度製品の高透過率を実現するためには、短チャネルの実現が求められるが、チャネル長がエッチストッパの線幅によって決定され、ゲート電極、エッチストッパ、及びソース／ドレイン電極間の設計マージンに精度が要求されて工程誤差により画素部全体にエッチストッパを均一にパターニングすることができないため、１０μｍ以下の短チャネルの実現が難しくなる。
【００２２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、酸化物半導体をアクティブ層に用いて大面積ディスプレイに適用できるようにした、酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２３】
本発明の他の目的は、短チャネルの実現により大面積の酸化物薄膜トランジスタの性能を向上させると共に工程を単純化した、酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することにある。
【００２４】
本発明のさらに他の目的及び特徴は、後述する発明の構成及び特許請求の範囲で説明される。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために、本発明による酸化物薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に第１導電膜からなるゲート電極及びゲートラインを形成する段階と、前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、ハーフトーン露光を用いて、前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に第２導電膜からなるソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインを形成し、かつ前記第１ドレイン電極の延長部及び前記第１データライン上に第３導電膜からなる第２ドレイン電極及び第２データラインを形成する段階と、前記ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体からなるアクティブ層を形成する段階とを含む。
【００２６】
前記アクティブ層は、非晶質亜鉛酸化物系半導体で形成することを特徴とする。
【００２７】
前記第２導電膜は、前記アクティブ層及びゲート絶縁膜との接触特性に優れ、前記アクティブ層とのオーミックコンタクトに優れたモリブデンチタン（ＭｏＴｉ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ（Indium Tin Oxide））、チタン（Ｔｉ）、又はモリブデン（Ｍｏ）の金属物質で形成することを特徴とする。
【００２８】
前記第３導電膜は、前記第２導電膜とは異なる金属物質であって、伝導度に優れたアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの金属物質で形成することを特徴とする。
【００２９】
前記アクティブ層は、前記第２データラインと前記第２ドレイン電極との間に位置するように、島状に形成することを特徴とする。
【００３０】
本発明による酸化物薄膜トランジスタの他の製造方法は、基板上にゲート電極及びゲートラインを形成する段階と、前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に第１ソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインを形成する段階と、前記第１ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体からなるアクティブ層を形成する段階と、前記アクティブ層上にエッチストッパを形成する段階と、前記エッチストッパが形成されたアクティブ層の上部に第２ソース電極及び第２ドレイン電極を形成し、前記第１データライン上に第２データラインを形成する段階とを含む。
【００３１】
前記第１ドレイン電極及び第２ドレイン電極は画素領域に延びた延長部を有し、前記第１ドレイン電極の延長部上に前記第２ドレイン電極の延長部が形成されることを特徴とする。
【００３２】
本発明による酸化物薄膜トランジスタは、基板上に第１導電膜で形成されたゲート電極及びゲートラインと、前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に第２導電膜で形成されたソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインと、前記第１ドレイン電極の延長部及び前記第１データライン上に第３導電膜で形成された第２ドレイン電極及び第２データラインと、前記ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体で形成されたアクティブ層とを含む。
【００３３】
前記アクティブ層は、非晶質亜鉛酸化物系半導体からなることを特徴とする。
【００３４】
前記第２導電膜は、前記アクティブ層及びゲート絶縁膜との接触特性に優れ、前記アクティブ層とのオーミックコンタクトに優れたモリブデンチタン（ＭｏＴｉ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、チタン（Ｔｉ）、又はモリブデン（Ｍｏ）などの金属物質からなることを特徴とする。
【００３５】
前記第３導電膜は、前記第２導電膜とは異なる金属物質であって、伝導度に優れたアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、又は金（Ａｕ）の金属物質からなることを特徴とする。
【００３６】
前記アクティブ層は、前記第２データラインと前記第２ドレイン電極との間に位置する島状であることを特徴とする。
【００３７】
本発明による他の酸化物薄膜トランジスタは、基板上に形成されたゲート電極及びゲートラインと、前記ゲート電極及びゲートラインが形成された基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜が形成されたゲート電極の上部に形成された第１ソース電極、第１ドレイン電極、及び第１データラインと、前記第１ソース電極及び第１ドレイン電極上に酸化物半導体で形成されたアクティブ層と、前記アクティブ層上に形成されたエッチストッパと、前記エッチストッパが形成されたアクティブ層の上部に形成された第２ソース電極及び第２ドレイン電極と、前記第１データライン上に形成された第２データラインとを含む。
【００３８】
前記第１ドレイン電極及び第２ドレイン電極は画素領域に延びた延長部を有し、前記第１ドレイン電極の延長部上に前記第２ドレイン電極の延長部が位置することを特徴とする。
【００３９】
前記アクティブ層の第１ソース／ドレイン領域は、前記第１ソース／ドレイン電極に電気的に接続され、前記アクティブ層の第２ソース／ドレイン領域は、前記第２ソース／ドレイン電極に電気的に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法は、非晶質酸化物半導体をアクティブ層に用いることにより、均一度が向上して大面積ディスプレイに適用できるという効果がある。
【００４１】
本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法は、４μｍ〜１０μｍの短チャネルを実現することにより、オン電流の向上、寄生容量の減少、透過率の向上など、大面積の酸化物薄膜トランジスタの性能を向上させるという効果がある。
【００４２】
本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法は、エッチストッパを省略することができ、フォト工程の低減により工程が単純化するという効果がある。
【００４３】
本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法は、アクティブ層の上下部にソース／ドレイン電極を形成してアクティブ層との接触面積を大きくすることができ、それにより、オーミックコンタクトの改善により素子特性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図である。
【図３Ａ】図２に示す本発明の第１の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く工程を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに続く工程を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに続く工程を示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｄに続く工程を示す図である。
【図４Ａ】図２に示す本発明の第１の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに続く工程を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｂに続く工程を示す図である。
【図４Ｄ】図４Ｃに続く工程を示す図である。
【図４Ｅ】図４Ｄに続く工程を示す図である。
【図５Ａ】図３Ｂ及び図４Ｂに示す第２フォト工程を具体的に示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ａに続く工程を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｂに続く工程を示す図である。
【図５Ｄ】図５Ｃに続く工程を示す図である。
【図５Ｅ】図５Ｄに続く工程を示す図である。
【図５Ｆ】図５Ｅに続く工程を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図である。
【図８Ａ】図７に示す本発明の第２の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を示す平面図である。
【図８Ｂ】図８Ａに続く工程を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに続く工程を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｃに続く工程を示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｄに続く工程を示す図である。
【図８Ｆ】図８Ｅに続く工程を示す図である。
【図９Ａ】図７に示す本発明の第２の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ａに続く工程を示す図である。
【図９Ｃ】図９Ｂに続く工程を示す図である。
【図９Ｄ】図９Ｃに続く工程を示す図である。
【図９Ｅ】図９Ｄに続く工程を示す図である。
【図９Ｆ】図９Ｅに続く工程を示す図である。
【図１０】一般的な液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図１１】一般的な酸化物薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。
【図１２Ａ】図１１に示す一般的な酸化物薄膜トランジスタの製造工程を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに続く工程を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｂに続く工程を示す図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｃに続く工程を示す図である。
【図１２Ｅ】図１２Ｄに続く工程を示す図である。
【図１２Ｆ】図１２Ｅに続く工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、添付図面を参照して、本発明による酸化物薄膜トランジスタ及びその製造方法の好ましい実施の形態を詳細に説明する。
【００４６】
図１は、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。
【００４７】
図２は、本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図である。
実際の液晶表示装置ではＮ個のゲートラインとＭ個のデータラインが交差してＭ×Ｎ個の画素が存在するが、説明を簡単にするために図面には１つの画素を示す。
【００４８】
同図に示すように、本発明の第１の実施の形態によるアレイ基板１１０には、アレイ基板１１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン１１６及びデータライン１１７、１１７’が形成されている。また、ゲートライン１１６とデータライン１１７、１１７’との交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスタが形成されており、前記画素領域内には、前記薄膜トランジスタに接続されてカラーフィルタ基板（図示せず）の共通電極と共に液晶層（図示せず）を駆動する画素電極１１８が形成されている。
【００４９】
ここで、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、アレイ基板１１０上に形成されたゲート電極１２１と、ゲート電極１２１が形成されたアレイ基板１１０上に形成されたゲート絶縁膜１１５ａと、ゲート絶縁膜１１５ａ上に形成された第１データ配線（すなわち、ソース電極１２２、第１ドレイン電極１２３、第１データライン１１７）と、第２データ配線（すなわち、第２ドレイン電極１２３’、第２データライン１１７’）と、ソース電極１２２及び第１ドレイン電極１２３の上部に酸化物半導体で形成されてソース電極１２２及び第１ドレイン電極１２３に電気的に接続されるアクティブ層１２４とからなる。
【００５０】
さらに、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、アクティブ層１２４が形成されたアレイ基板１１０上に形成された保護膜１１５ｂと、保護膜１１５ｂに形成された第１コンタクトホール１４０ａを介して第２ドレイン電極１２３’に電気的に接続される画素電極１１８とを含む。
【００５１】
ここで、ゲート電極１２１は、ゲートライン１１６に接続され、ソース電極１２２の一部は、一方向に延びて第１データライン１１７に接続され、第２データライン１１７’は、第１データライン１１７上に第１データライン１１７と実質的に同一の形状に形成されている。
また、第２ドレイン電極１２３’は、画素領域に延びた第１ドレイン電極１２３の延長部上に形成されている。
【００５２】
このような本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、酸化物半導体を用いてアクティブ層１２４を形成することにより、移動度が高く、定電流バイアス条件を満たすと共に、均一な特性が確保されるので液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイを含む大面積ディスプレイに適用できるという利点がある。
【００５３】
また、近年、透明電子回路に多大な関心と活動が集中しているが、前記酸化物半導体をアクティブ層１２４に適用した酸化物薄膜トランジスタは、移動度が高いと共に、低温製作が可能であるため、透明電子回路に使用できるという利点がある。
【００５４】
また、前記酸化物半導体は、広いバンドギャップを有するため、色純度の高いＵＶ発光ダイオード（LED）、白色ＬＥＤや、その他の部品を製造でき、低温工程が可能であるため、軽く柔軟な製品を生産できるという特徴を有する。
【００５５】
前記酸化物半導体は、ａ−ＩＧＺＯなどの非晶質亜鉛酸化物系半導体を含む。前記ａ−ＩＧＺＯは、亜鉛が主な構成元素であり、インジウムが５ｓ軌道を形成して伝導帯の重畳によりホール移動度を増加させ、ガリウムが金属酸化物薄膜の蒸着中に酸素空孔が生成されることを抑制することにより、薄膜トランジスタを実現する際に、漏れ電流（オフ電流）を減らすと共に素子の信頼性を高める役割を果たす。
【００５６】
このような特徴を有する本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタにおいては、前記第１データ配線、とりわけ、ソース電極１２２及び第１ドレイン電極１２３上にアクティブ層１２４を形成することにより、短チャネルを実現することができる。つまり、ソース電極１２２及び第１ドレイン電極１２３上にアクティブ層１２４を形成することにより、チャネル長をソース電極１２２と第１ドレイン電極１２３との間の距離にすることができ、チャネル長がエッチストッパの線幅によって決定される既存の構造に比べて、チャネル長を短く設計することができる。
【００５７】
さらに、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、エッチストッパを省略することにより、フォト工程を１回低減することができ、前記第１データ配線及び第２データ配線はハーフトーン露光で同時に形成することができるので、工程が単純化する。
【００５８】
すなわち、酸化物薄膜トランジスタは、既存の非晶質シリコン薄膜トランジスタより性能に優れているが、エッチストッパの追加によりフォト工程が追加されるという欠点があった。それに対して、本発明の第１の実施の形態においては、ゲート電極１２１及びゲート絶縁膜１１５ａを形成した後、異種の金属物質で第１データ配線及び第２データ配線を形成するが、このとき、ハーフトーン露光を用いて前記第１データ配線及び第２データ配線を形成した後にアクティブ層１２４をパターニングすることにより、エッチストッパを省略して直接保護膜１１５ｂを形成することができる。ここで、ハーフトーン露光により形成される第１データ配線及び第２データ配線のうち、アクティブ層１２４に接触する第１データ配線は接触特性に優れた金属物質で形成し、第２データ配線は伝導度に優れた金属物質で形成することにより、大面積の酸化物薄膜トランジスタ工程に活用可能になる。
【００５９】
このように構成された本発明の第１の実施の形態によるアレイ基板１１０の縁部領域には、ゲートライン１１６に電気的に接続されるゲートパッド電極１２６ｐ及びデータライン１１７、１１７’に電気的に接続されるデータパッド電極１２７ｐが形成されており、外部の駆動回路部（図示せず）から供給された走査信号及びデータ信号をそれぞれゲートライン１１６及びデータライン１１７、１１７’に伝達する。
【００６０】
すなわち、ゲートライン１１６は、駆動回路部側に延びて対応するゲートパッドライン１１６ｐに接続され、ゲートパッドライン１１６ｐには、ゲートパッドライン１１６ｐに電気的に接続されたゲートパッド電極１２６ｐを介して前記駆動回路部から走査信号が供給され、データライン１１７、１１７’は、駆動回路部側に延びて対応するデータパッドライン１１７ｐ’に接続され、データパッドライン１１７ｐ’には、データパッドライン１１７ｐ’に電気的に接続されたデータパッド電極１２７ｐを介して前記駆動回路部からデータ信号が供給される。
【００６１】
ここで、データパッドライン１１７ｐ’は、第２コンタクトホール１４０ｂを介してデータパッド電極１２７ｐに電気的に接続され、ゲートパッドライン１１６ｐは、第３コンタクトホール１４０ｃを介してゲートパッド電極１２６ｐに電気的に接続される。
【００６２】
図３Ａ〜図３Ｅは、図２に示す本発明の第１の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を順次示す平面図である。
【００６３】
図４Ａ〜図４Ｅは、図２に示す本発明の第１の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を順次示す断面図であり、左側には画素部のアレイ基板を製造する工程を示し、右側にはデータパッド部及びゲートパッド部のアレイ基板を製造する工程を示す。
【００６４】
図３Ａ及び図４Ａに示すように、透明な絶縁物質からなるアレイ基板１１０の画素部にゲート電極１２１及びゲートライン１１６を形成し、アレイ基板１１０のゲートパッド部にゲートパッドライン１１６ｐを形成する。
【００６５】
ここで、本発明による酸化物薄膜トランジスタに適用される酸化物半導体は低温蒸着が可能であるので、プラスチック基板、ソーダライムガラスなど、低温工程に適用可能な基板を使用してもよい。また、非晶質特性を示すので、大面積ディスプレイ用基板を使用してもよい。
【００６６】
また、ゲート電極１２１、ゲートライン１１６、及びゲートパッドライン１１６ｐは、アレイ基板１１０の全面に第１導電膜を蒸着し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより形成する。
【００６７】
ここで、前記第１導電膜は、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、モリブデン合金、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）などの低抵抗の不透明な導電物質で形成してもよく、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide））などの透明な導電物質で形成してもよく、前記導電物質が２種以上積層された多層構造で形成してもよい。
【００６８】
次に、図３Ｂ及び図４Ｂに示すように、ゲート電極１２１、ゲートライン１１６、及びゲートパッドライン１１６ｐが形成されたアレイ基板１１０の全面にゲート絶縁膜１１５ａ、第２導電膜、及び第３導電膜を順次形成し、フォト工程で前記第２導電膜及び第３導電膜を選択的にパターニングすることにより、アレイ基板１１０に前記第２導電膜からなる第１データ配線及び前記第３導電膜からなる第２データ配線を形成する。
【００６９】
すなわち、フォト工程で前記第２導電膜を選択的にパターニングすることにより、アレイ基板１１０の画素部に前記第２導電膜からなるソース電極１２２、第１ドレイン電極１２３、及び第１データライン１１７を形成し、アレイ基板１１０のデータパッド部に前記第２導電膜からなる第１データパッドライン１１７ｐを形成する（第１データ配線の形成）。
【００７０】
そして、前記フォト工程で、前記第３導電膜を選択的にパターニングすることにより、第１ドレイン電極１２３、第１データライン１１７、及び第１データパッドライン１１７ｐの上部に前記第３導電膜からなる第２ドレイン電極１２３’、第２データライン１１７’、及び第２データパッドライン１１７ｐ’を形成する（第２データ配線の形成）。
【００７１】
ここで、ソース電極１２２の一部は、一方向に延びて第１データライン１１７に接続され、第２データライン１１７’は、第１データライン１１７上に第１データライン１１７と実質的に同一の形状に形成されている。また、第２ドレイン電極１２３’は、画素領域に延びた第１ドレイン電極１２３の延長部上に形成されている。
【００７２】
ここで、前記第１データ配線及び第２データ配線は、ハーフトーン露光を用いて１回のフォト工程で形成することができるが、これを図５Ａ〜図５Ｆを参照して詳細に説明する。
【００７３】
図５Ａ〜図５Ｆは、図３Ｂ及び図４Ｂに示す第２フォト工程を具体的に示す断面図である。
【００７４】
まず、図５Ａに示すように、ゲート電極１２１、ゲートライン１１６、及びゲートパッドライン１１６ｐが形成されたアレイ基板１１０の全面にゲート絶縁膜１１５ａ、第２導電膜１２０、及び第３導電膜１３０を順次形成する。
【００７５】
ここで、ゲート絶縁膜１１５ａは、シリコン窒化膜（ＳｉＮｘ）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）などの無機絶縁膜で形成してもよく、ハフニウム（Ｈｆ）オキシド、アルミニウムオキシドなどの高誘電性酸化膜で形成してもよい。
【００７６】
また、第２導電膜１２０は、前記第１データ配線を形成するために、アクティブ層及びゲート絶縁膜１１５ａとの接触特性に優れ、前記アクティブ層とのオーミックコンタクトに優れたモリブデンチタン（ＭｏＴｉ）、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、チタン（Ｔｉ）、又はモリブデン（Ｍｏ）などの金属物質で形成してもよい。
【００７７】
また、第３導電膜１３０は、前記第２データ配線を形成するために、第２導電膜１２０とは異なる金属物質であって、伝導度に優れたアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）などの金属物質で形成してもよい。
【００７８】
次に、図５Ｂに示すように、第３導電膜１３０が形成されたアレイ基板１１０上にフォトレジストなどの感光性物質からなる感光膜１６０を形成し、本発明の実施の形態によるハーフトーンマスク１７０を用いて感光膜１６０に選択的に光を照射する。
【００７９】
ここで、ハーフトーンマスク１７０には、照射された光を全て透過させる第１透過領域Ｉ、光の一部のみを透過させて一部は遮断する第２透過領域II、及び照射された光を全て遮断する遮断領域IIIが設けられており、ハーフトーンマスク１７０を透過した光のみ感光膜１６０に照射される。
【００８０】
次に、ハーフトーンマスク１７０を用いて露光した感光膜１６０を現像すると、図５Ｃに示すように、遮断領域IIIにより光が全て遮断された領域及び第２透過領域IIにより光の一部のみ遮断された領域には、所定の厚さの第１感光膜パターン１６０ａ〜第５感光膜パターン１６０ｅが残り、第１透過領域Ｉにより光が全て透過した領域は、前記感光膜が完全に除去されて第３導電膜１３０の表面が露出する。
【００８１】
ここで、遮断領域IIIに形成された第１感光膜パターン１６０ａ〜第３感光膜パターン１６０ｃは、第２透過領域IIに形成された第４感光膜パターン１６０ｄ及び第５感光膜パターン１６０ｅより厚く形成される。また、第１透過領域Ｉにより光が全て透過した領域は前記感光膜が完全に除去されるが、これは、ポジ型フォトレジストを使用したからであり、本発明はこれに限定されるものではなく、ネガ型フォトレジストを使用してもよい。
【００８２】
次に、前記のように形成された第１感光膜パターン１６０ａ〜第５感光膜パターン１６０ｅをマスクとして、その下部に形成された第２導電膜１２０及び第３導電膜１３０の一部領域を選択的に除去すると、図５Ｄに示すように、アレイ基板１１０の画素部には、前記第２導電膜からなるソース電極１２２、第１データライン１１７、及び第１ドレイン電極１２３が形成され、アレイ基板１１０のデータパッド部には、前記第２導電膜からなる第１データパッドライン１１７ｐが形成される。
【００８３】
このとき、ソース電極１２２、第１データライン１１７、及び第１ドレイン電極１２３上には、前記第３導電膜からなる導電膜パターン１３０’、１３０’’が形成され、第１データパッドライン１１７ｐ上には、前記第３導電膜からなる第２データパッドライン１１７ｐ’が形成される。
【００８４】
その後、第１感光膜パターン１６０ａ〜第５感光膜パターン１６０ｅの厚さの一部を除去するアッシング工程を行うと、図５Ｅに示すように、第２透過領域IIの第４感光膜パターン１６０ｄ及び第５感光膜パターン１６０ｅが完全に除去される。
【００８５】
このとき、第１感光膜パターン１６０ａ〜第３感光膜パターン１６０ｃは、第４感光膜パターン１６０ｄ及び第５感光膜パターン１６０ｅの厚さだけ除去された第６感光膜パターン１６０ａ’〜第８感光膜パターン１６０ｃ’となり、遮断領域IIIに対応する領域にのみ残る。
【００８６】
次に、第６感光膜パターン１６０ａ’〜第８感光膜パターン１６０ｃ’をマスクとして、その下部に形成された導電膜パターン１３０’、１３０’’の一部領域を選択的に除去すると、図５Ｆに示すように、第１ドレイン電極１２３の上部に前記第３導電膜からなる第２ドレイン電極１２３’が形成され、第１データライン１１７の上部に前記第３導電膜からなる第２データライン１１７’が形成される。
【００８７】
前述したように、第２データライン１１７’は、第１データライン１１７上に第１データライン１１７と実質的に同一の形状に形成され、第２ドレイン電極１２３’は、画素領域に延びた第１ドレイン電極１２３の延長部上に形成される。
【００８８】
次に、図３Ｃ及び図４Ｃに示すように、前記第１データ配線及び第２データ配線が形成されたアレイ基板１１０の全面に所定の酸化物半導体からなる酸化物半導体層を形成し、フォト工程で前記酸化物半導体層を選択的にパターニングすると、アレイ基板１１０のソース電極１２２及び第１ドレイン電極１２３の上部に前記酸化物半導体からなるアクティブ層１２４が形成される。
【００８９】
ここで、アクティブ層１２４は、第２データライン１１７’と第２ドレイン電極１２３’との間に位置するように、島状に形成される。
【００９０】
このように、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、エッチストッパを省略することにより、既存のエッチストッパを含む構造に比べてフォト工程を１回低減することができ、第１データ配線、すなわちソース電極１２２及び第１ドレイン電極１２３によりチャネル長が決定されるので、約４μｍ〜１０μｍの短チャネルを実現することができるという特徴を有する。
【００９１】
一例として、２６０ピクセル・パー・インチ（pixels per inch; ppi）級の製品の透過率を比較すると、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、一般的な非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて透過率が１２．３％向上した。なお、既存のようにエッチストッパを適用した酸化物薄膜トランジスタは、エッチストッパの適用による薄膜トランジスタのサイズの増加により、短チャネルを実現した非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて透過率が低くなるのに対して、本発明においては、エッチストッパを省略することにより、透過率が向上する。
【００９２】
次に、図３Ｄ及び図４Ｄに示すように、アクティブ層１２４が形成されたアレイ基板１１０の全面に所定の絶縁物質からなる保護膜１１５ｂを形成する。
【００９３】
その後、フォト工程でゲート絶縁膜１１５ａ及び保護膜１１５ｂを選択的に除去すると、アレイ基板１１０の画素部に第２ドレイン電極１２３’の一部を露出する第１コンタクトホール１４０ａが形成され、アレイ基板１１０のデータパッド部に第２データパッドライン１１７ｐ’の一部を露出する第２コンタクトホール１４０ｂが形成され、アレイ基板１１０のゲートパッド部にゲートパッドライン１１６ｐの一部を露出する第３コンタクトホール１４０ｃが形成される。
【００９４】
ここで、保護膜１１５ｂは、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜などの無機絶縁膜で形成してもよく、ハフニウムオキシド、アルミニウムオキシドなどの高誘電性酸化膜で形成してもよい。
【００９５】
一方、前記第２データ配線の腐食を防止するために、アクティブ層１２４の形成中に、例えば酸化物半導体層を形成した後又は保護膜１１５ｂを形成した後に、所定の熱処理工程を行ってもよい。
【００９６】
次に、図３Ｅ及び図４Ｅに示すように、保護膜１１５ｂが形成されたアレイ基板１１０の全面に第４導電膜を形成し、フォト工程で選択的に除去することにより、アレイ基板１１０の画素部に、前記第４導電膜からなり、第１コンタクトホール１４０ａを介して第２ドレイン電極１２３’に電気的に接続される画素電極１１８を形成する。
【００９７】
そして、前記フォト工程で、アレイ基板１１０のデータパッド部に、前記第４導電膜からなり、第２コンタクトホール１４０ｂを介して第２データパッドライン１１７ｐ’に電気的に接続されるデータパッド電極１２７ｐを形成し、アレイ基板１１０のゲートパッド部に、前記第４導電膜からなり、第３コンタクトホール１４０ｃを介してゲートパッドライン１１６ｐに電気的に接続されるゲートパッド電極１２６ｐを形成する。
【００９８】
ここで、前記第４導電膜は、画素電極１１８、データパッド電極１２７ｐ、及びゲートパッド電極１２６ｐを構成するために、インジウム錫酸化物又はインジウム亜鉛酸化物などの透過率に優れた透明な導電物質で形成してもよい。
【００９９】
前述したように、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、４μｍ〜１０μｍの短チャネルを実現することにより、オン電流の向上、寄生容量の減少、透過率の向上など、大面積の酸化物薄膜トランジスタの性能を向上させる。また、本発明の第１の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、エッチストッパを省略することができ、フォト工程の低減により工程が単純化する。
【０１００】
一方、本発明においては、アクティブ層の上下部にソース／ドレイン電極を形成してアクティブ層との接触面積を大きくすることができ、それにより、オーミックコンタクトの改善により素子特性が向上するが、これを下記第２の実施の形態により詳細に説明する。
【０１０１】
図６は、本発明の第２の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタを概略的に示す断面図である。
【０１０２】
図７は、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置のアレイ基板の一部を概略的に示す平面図である。
実際の液晶表示装置ではＮ個のゲートラインとＭ個のデータラインが交差してＭ×Ｎ個の画素が存在するが、説明を簡単にするために図面には１つの画素を示す。
【０１０３】
同図に示すように、本発明の第２の実施の形態によるアレイ基板２１０には、アレイ基板２１０上に縦横に配列されて画素領域を定義するゲートライン２１６及びデータライン２１７、２１７’が形成されている。また、ゲートライン２１６とデータライン２１７、２１７’との交差領域には、スイッチング素子である薄膜トランジスタが形成されており、前記画素領域内には、前記薄膜トランジスタに接続されてカラーフィルタ基板（図示せず）の共通電極と共に液晶層（図示せず）を駆動する画素電極２１８が形成されている。
【０１０４】
ここで、本発明の第２の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、アレイ基板２１０上に形成されたゲート電極２２１と、ゲート電極２２１が形成されたアレイ基板２１０上に形成されたゲート絶縁膜２１５ａと、ゲート絶縁膜２１５ａ上に形成された第１データ配線（すなわち、第１ソース電極２２２、第１ドレイン電極２２３、第１データライン２１７）と、第１ソース電極２２２及び第１ドレイン電極２２３の上部に酸化物半導体で形成されて第１ソース電極２２２及び第１ドレイン電極２２３に電気的に接続されるアクティブ層２２４と、アクティブ層２２４の上部に形成されたエッチストッパ２２５と、第２データ配線（すなわち、第２ソース電極２２２’、第２ドレイン電極２２３’、第２データライン２１７’）とからなる。
【０１０５】
さらに、本発明の第２の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、アクティブ層２２４が形成されたアレイ基板２１０上に形成された保護膜２１５ｂと、保護膜２１５ｂに形成された第１コンタクトホール２４０ａを介して第２ドレイン電極２２３’に電気的に接続される画素電極２１８とを含む。
【０１０６】
ここで、ゲート電極２２１は、ゲートライン２１６に接続され、第１ソース電極２２２及び第２ソース電極２２２’の一部は、一方向に延びてそれぞれ第１データライン２１７及び第２データライン２１７’に接続され、第２データライン２１７’は、第１データライン２１７上に第１データライン２１７と実質的に同一の形状に形成されている。
【０１０７】
このような本発明の第２の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、前述した本発明の第１の実施の形態と同様に、酸化物半導体を用いてアクティブ層２２４を形成することにより、移動度が高く、定電流バイアス条件を満たすと共に、均一な特性が確保されるので液晶表示装置や有機ＥＬディスプレイを含む大面積ディスプレイに適用できるという利点がある。
【０１０８】
また、近年、透明電子回路に多大な関心と活動が集中しているが、前記酸化物半導体をアクティブ層２２４に適用した酸化物薄膜トランジスタは、移動度が高いと共に、低温製作が可能であるため、透明電子回路に使用できるという利点がある。
【０１０９】
また、前記酸化物半導体は、広いバンドギャップを有するため、色純度の高いＵＶ ＬＥＤ、白色ＬＥＤや、その他の部品を製造でき、低温工程が可能であるため、軽く柔軟な製品を生産できるという特徴を有する。
【０１１０】
前記酸化物半導体は、ａ−ＩＧＺＯなどの非晶質亜鉛酸化物系半導体を含む。
【０１１１】
さらに、本発明の第２の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタにおいては、前記第１データ配線、とりわけ、第１ソース電極２２２及び第１ドレイン電極２２３上にアクティブ層２２４を形成することにより、短チャネルを実現することができる。つまり、第１ソース電極２２２及び第１ドレイン電極２２３上にアクティブ層２２４を形成することにより、チャネル長を第１ソース電極２２２と第１ドレイン電極２２３との間の距離にすることができ、チャネル長がエッチストッパの線幅によって決定される既存の構造に比べて、チャネル長を短く設計することができる。
【０１１２】
さらに、本発明の第２の実施の形態による酸化物薄膜トランジスタは、アクティブ層２２４の上下部にソース／ドレイン電極２２２、２２２’、２２３、２２３’を形成してアクティブ層２２４との接触面積を大きくすることができ、それにより、オーミックコンタクトの改善により素子特性が向上する。
【０１１３】
このように構成された本発明の第２の実施の形態によるアレイ基板２１０の縁部領域には、ゲートライン２１６に電気的に接続されるゲートパッド電極２２６ｐ及びデータライン２１７、２１７’に電気的に接続されるデータパッド電極２２７ｐが形成されており、外部の駆動回路部（図示せず）から供給された走査信号及びデータ信号をそれぞれゲートライン２１６及びデータライン２１７、２１７’に伝達する。
【０１１４】
すなわち、ゲートライン２１６は、駆動回路部側に延びて対応するゲートパッドライン２１６ｐに接続され、ゲートパッドライン２１６ｐには、ゲートパッドライン２１６ｐに電気的に接続されたゲートパッド電極２２６ｐを介して前記駆動回路部から走査信号が供給され、データライン２１７、２１７’は、駆動回路部側に延びて対応するデータパッドライン２１７ｐ’に接続され、データパッドライン２１７ｐ’には、データパッドライン２１７ｐ’に電気的に接続されたデータパッド電極２２７ｐを介して前記駆動回路部からデータ信号が供給される。
【０１１５】
ここで、データパッドライン２１７ｐ’は、第２コンタクトホール２４０ｂを介してデータパッド電極２２７ｐに電気的に接続され、ゲートパッドライン２１６ｐは、第３コンタクトホール２４０ｃを介してゲートパッド電極２２６ｐに電気的に接続される。
【０１１６】
図８Ａ〜図８Ｆは、図７に示す本発明の第２の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を順次示す平面図である。
【０１１７】
図９Ａ〜図９Ｆは、図７に示す本発明の第２の実施の形態によるアレイ基板の製造工程を順次示す断面図であり、左側には画素部のアレイ基板を製造する工程を示し、右側にはデータパッド部及びゲートパッド部のアレイ基板を製造する工程を示す。
【０１１８】
図８Ａ及び図９Ａに示すように、透明な絶縁物質からなるアレイ基板２１０の画素部にゲート電極２２１及びゲートライン２１６を形成し、アレイ基板２１０のゲートパッド部にゲートパッドライン２１６ｐを形成する。
【０１１９】
ここで、本発明による酸化物薄膜トランジスタに適用される酸化物半導体は低温蒸着が可能であるので、プラスチック基板、ソーダライムガラスなど、低温工程に適用可能な基板を使用してもよい。また、非晶質特性を示すので、大面積ディスプレイ用基板を使用してもよい。
【０１２０】
また、ゲート電極２２１、ゲートライン２１６、及びゲートパッドライン２１６ｐは、アレイ基板２１０の全面に第１導電膜を蒸着し、フォト工程で選択的にパターニングすることにより形成する。
【０１２１】
ここで、前記第１導電膜は、アルミニウム、アルミニウム合金、タングステン、銅、ニッケル、クロム、モリブデン、モリブデン合金、チタン、白金、タンタルなどの低抵抗の不透明な導電物質で形成してもよく、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物などの透明な導電物質で形成してもよく、前記導電物質が２種以上積層された多層構造で形成してもよい。
【０１２２】
次に、図８Ｂ及び図９Ｂに示すように、ゲート電極２２１、ゲートライン２１６、及びゲートパッドライン２１６ｐが形成されたアレイ基板２１０の全面にゲート絶縁膜２１５ａ及び第２導電膜を順次形成する。
【０１２３】
その後、フォト工程で前記第２導電膜を選択的にパターニングすることにより、アレイ基板２１０の画素部に前記第２導電膜からなる第１ソース電極２２２、第１ドレイン電極２２３、及び第１データライン２１７を形成し、アレイ基板２１０のデータパッド部に前記第２導電膜からなる第１データパッドライン２１７ｐを形成する（第１データ配線の形成）。
【０１２４】
ここで、ゲート絶縁膜２１５ａは、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜などの無機絶縁膜で形成してもよく、ハフニウムオキシド、アルミニウムオキシドなどの高誘電性酸化膜で形成してもよい。
【０１２５】
また、前記第２導電膜は、前記第１データ配線を形成するために、アクティブ層及びゲート絶縁膜２１５ａとの接触特性に優れ、前記アクティブ層とのオーミックコンタクトに優れたモリブデンチタン、インジウム錫酸化物、チタン、又はモリブデンなどの金属物質で形成してもよい。
ここで、第１ソース電極２２２の一部は、一方向に延びて第１データライン２１７に接続されている。
【０１２６】
次に、図８Ｃ及び図９Ｃに示すように、前記第１データ配線が形成されたアレイ基板２１０の全面に所定の酸化物半導体からなる酸化物半導体層及び絶縁層を形成し、フォト工程で前記酸化物半導体層及び絶縁層を選択的にパターニングすると、アレイ基板２１０の第１ソース電極２２２及び第１ドレイン電極２２３の上部に前記酸化物半導体からなるアクティブ層２２４が形成され、アクティブ層２２４の上部に前記絶縁層からなるエッチストッパ２２５が形成される。
【０１２７】
ここで、アクティブ層２２４は、第１ソース電極２２２及び第１ドレイン電極２２３の上部に島状に形成され、ハーフトーン露光を用いる場合、エッチストッパ２２５と同じフォト工程で形成することができる。
【０１２８】
次に、図８Ｄ及び図９Ｄに示すように、アクティブ層２２４が形成されたアレイ基板２１０の全面に第３導電膜を形成する。
ここで、前記第３導電膜は、前記第２導電膜とは異なる金属物質で形成してもよく、第２データ配線を形成するために、伝導度に優れたアルミニウム、銅、銀、金などの金属物質で形成してもよい。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１２９】
その後、フォト工程で、前記第３導電膜を選択的に除去することにより、アクティブ層２２４及びエッチストッパ２２５の上部に前記第３導電膜からなる第２ソース電極２２２’、第２ドレイン電極２２３’、及び第２データライン２１７’を形成し、第１データパッドライン２１７ｐ上に前記第３導電膜からなる第２データパッドライン２１７ｐ’を形成する（第２データ配線の形成）。
ここで、第２ソース電極２２２’の一部は、一方向に延びて第２データライン２１７’に接続され、第２データライン２１７’は、第１データライン２１７上に第１データライン２１７と実質的に同一の形状に形成されている。
【０１３０】
次に、図８Ｅ及び図９Ｅに示すように、アクティブ層２２４が形成されたアレイ基板２１０の全面に所定の絶縁物質からなる保護膜２１５ｂを形成する。
【０１３１】
その後、フォト工程でゲート絶縁膜２１５ａ及び保護膜２１５ｂを選択的に除去すると、アレイ基板２１０の画素部に第２ドレイン電極２２３’の一部を露出する第１コンタクトホール２４０ａが形成され、アレイ基板２１０のデータパッド部に第２データパッドライン２１７ｐ’の一部を露出する第２コンタクトホール２４０ｂが形成され、アレイ基板２１０のゲートパッド部にゲートパッドライン２１６ｐの一部を露出する第３コンタクトホール２４０ｃが形成される。
【０１３２】
ここで、保護膜２１５ｂは、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜などの無機絶縁膜で形成してもよく、ハフニウムオキシド、アルミニウムオキシドなどの高誘電性酸化膜で形成してもよい。
【０１３３】
次に、図８Ｆ及び図９Ｆに示すように、保護膜２１５ｂが形成されたアレイ基板２１０の全面に第４導電膜を形成し、フォト工程で選択的に除去することにより、アレイ基板２１０の画素部に、前記第４導電膜からなり、第１コンタクトホール２４０ａを介して第２ドレイン電極２２３’に電気的に接続される画素電極２１８を形成する。
【０１３４】
そして、前記フォト工程で、アレイ基板２１０のデータパッド部に、前記第４導電膜からなり、第２コンタクトホール２４０ｂを介して第２データパッドライン２１７ｐ’に電気的に接続されるデータパッド電極２２７ｐを形成し、アレイ基板２１０のゲートパッド部に、前記第４導電膜からなり、第３コンタクトホール２４０ｃを介してゲートパッドライン２１６ｐに電気的に接続されるゲートパッド電極２２６ｐを形成する。
【０１３５】
ここで、前記第４導電膜は、画素電極２１８、データパッド電極２２７ｐ、及びゲートパッド電極２２６ｐを構成するために、インジウム錫酸化物又はインジウム亜鉛酸化物などの透過率に優れた透明な導電物質で形成してもよい。
【０１３６】
本発明の第１の実施の形態及び第２の実施の形態においては、ネマチック相の液晶分子を基板に対して垂直な方向に駆動させるツイストネマチック（Twisted Nematic; TN）方式の液晶表示装置を挙げて説明しているが、本発明は、これに限定されるものではない。
【０１３７】
本発明は、液晶分子を基板に対して水平な方向に駆動させて視野角を向上させた横電界（In Plane Switching; IPS）方式の液晶表示装置や、画素電極と共通電極との間に形成されるフリンジフィールドがスリットを貫通して画素領域及び共通電極上に位置する液晶分子を駆動させることにより画像を実現するフリンジフィールドスイッチング（Fringe Field Switching; FFS）方式の液晶表示装置など、様々なモードの液晶表示装置に適用することができる。
【０１３８】
前述したように、本発明は、液晶表示装置だけでなく、薄膜トランジスタを用いて製造する他の表示装置、例えば、駆動トランジスタに有機発光ダイオードが接続された有機ＥＬディスプレイ装置にも適用することができる。
【０１３９】
さらに、本発明は、移動度が高いと共に低温工程が可能な非晶質酸化物半導体をアクティブ層に用いることにより、透明電子回路やフレキシブルディスプレイにも適用することができる。
【０１４０】
以上の説明に多くの事項が具体的に記載されているが、これは発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。従って、本発明の範囲は、前述した実施形態によって定められるのでなく、特許請求の範囲とその均等の範囲によって定められるべきである。
【符号の説明】
【０１４１】
１１０、２１０  アレイ基板
１１６、２１６  ゲートライン
１１７、１１７’、２１７、２１７’  データライン
１１８、２１８  画素電極
１２１、２２１  ゲート電極
１２２、２２２、２２２’  ソース電極
１２３、１２３’、２２３、２２３’  ドレイン電極
１２４、２２４  アクティブ層
２２５  エッチストッパ
【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３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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