TW200816292A - Method of manufacturing display device - Google Patents

Description

200816292 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種包括由鋁合金膜製成的配線材料和 利用透明導電膜形成的像素電極的顯示裝置，特別地在製 造將構成配線材料的鋁合金膜與像素電極直接連接而實現 了低電阻率連接的構造的顯示裝置時，通過改造在使用光 阻形成配線圖型之時所用的顯影液，而可以如所設計的配 線圖型那樣將光阻膜有效地顯影，並且可以盡可能地防止 所不希望的鋁合金膜的腐蝕，從而可以有效地獲得精度高 的配線圖型，得到改善的顯示裝置之製法。 【先前技術】 作爲顯示裝置的一例，係可舉出源矩陣型的液晶顯示 裝置其具備有TFT陣列基板的結構，該TFT陣列基板以 薄膜電晶體（TFT )作爲開關元件，並具備由透明導電膜 形成的像素電極和掃描線、或信號線等配線材料。作爲構成 像素電極的透明導電膜，例如可以使用在氧化銦中含有 1 〇質量％左右的氧化錫的氧化銦錫（I τ 〇 )等。 此外，作爲與此種透明導電膜電連接的配線材料，可 以使用純鋁、或鋁-鈸合金那樣的鋁合金，然而爲使這些 鋁合金膜等與透明導電膜不直接接觸，在其間作爲遮罩金 屬層使夾設有Mo、Cr、Ti、W等高熔點金屬層。 在這此夾設遮罩金屬層的理由係因當使構成信號線的 鋁或鋁合金膜與像素電極直接接觸時，接觸電阻升高，畫 -4- 200816292 面的顯示等級便降低。此係因以下情形造成，即，鋁非常 容易被氧化，在大氣中表面容易被氧化’又，像素電極爲 金屬氧化物，因此銘被在成膜時產生的氧或在成膜時添加 的氧氧化，在表面生成錦氧化物層。此外，當如此地在配 線膜與像素電極的接觸介面上形成絕緣物層時，則信號線 與像素電極間的接觸電阻提高，畫面的顯示等級降低。 另一方面，雖然遮罩金屬層原本具有防止鋁合金的表 面氧化，使得鋁合金膜與像素電極的接觸良好地進行之作 用，但是由於爲了獲得使在上述接觸介面上夾設了遮罩金 屬層的構造，遮罩金屬層的形成步驟是不可缺少的，因此 要包含遮罩金屬層形成用成膜室的裝備，無法避免伴隨著 遮罩金屬層的形成時之成本上升或生產性之降低。 基於此種情況，本申請人等開發出可以省略遮罩金屬 層的技術，即，可以使構成配線材料的鋁合金膜與構成透 明導電膜的像素電極不夾隔遮罩金屬層地直接接觸的技術 (以下，有時將該接觸狀態稱作“直接接觸”），在先前 作爲專利文獻1提供，其後亦開展改良硏究。 該專利文獻1中揭示之技術，係作爲構成配線膜之鋁 合金的合金成分選擇Ag、Ni、Cu、Zn等，並且規定其含 量，在與構成像素電極的金屬氧化物（氧化銦錫：ITO等 )的接觸介面上，形成含有彼等合金元素之導電性的析出 物或濃化層，來減少接觸電阻，實現直接接觸。 另一方面，作爲將鋁合金膜加工爲配線形狀的技術， 廣泛使用如下的光刻法，即，在向該配線膜上塗佈對紫外 -5- 200816292 線、遠紫外線、準分子雷射（Excimer-Laser ) 、X射線、 電子射線等活性放射線敏感的光阻並於其乾燥後，選擇性 地照射活性放射線，形成光阻圖型。 在實施光刻法時的顯影處理中，作爲顯影液使用鹼的 情況，由於不會對半導體元件或液晶顯示元件的電氣特性 造成不良影響，因此使用不含金屬離子的鹼性顯影液。例 如，以氫氧化四甲基銨（TMAH )等有機鹼作爲主成分的 水溶液爲其代表例。 但是，對於該顯影液，在利用光刻法在金屬膜上形成 光阻圖型時，配線膜容易被顯影液腐鈾，當在光刻步驟中 進行重做時，會有在重做後的配線圖型中產生由腐蝕造成 的階梯的問題。因此，最近開發出對配線膜具有腐蝕抑制 功能的鹼性顯影液，例如在專利文獻2中，開發出以有機 鹼作爲主成分而其中摻合糖類和多元醇的混合水溶液，根 據記載，該顯影液具防腐蝕性優異且顯影性也良好。 但是，包括所述專利文獻2，以往的顯影液係以在表 面作爲遮罩金屬層形成了 Mo、Cr、Ti等高熔點金屬層的 鋁合金膜爲物件開發的，即使對於被遮罩金屬層覆蓋的鋁 合金配線膜能夠發揮優良的防腐蝕性，對於本發明先前所 開發的專利文獻1中揭示之直接接觸用鋁合金配線膜也未 必能夠發揮相同的防腐蝕性。 附帶說明地，已知鋁係與Mo或Cr等高熔點金屬相 比時，爲容易被鹼性顯影液腐蝕的金屬，即使對於以此等 高熔點金屬作爲遮罩金屬層而將表面覆蓋了的配線膜能夠 -6- 200816292 發揮優良的耐腐蝕性，但是對於未被此等遮罩金屬層覆蓋 的鋁合金膜也不一定能夠獲得令人滿意的耐腐蝕性。 例如，作爲可以與前述的透明導電膜直接連接（直接 接觸）的鋁合金的代表例，有含有鎳等之鋁合金，然而此 鋁-鎳合金當與在液晶顯示裝置等中廣泛使用之鋁-鈸合 金或純鋁相比時，更容易被鹼性顯影液腐飩。此等係可認 爲，除了金屬自身的耐腐蝕性不足之外，由於在鋁與鎳等 之添加合金元素之間產生電池效應亦對腐蝕產生很大的影 響。 因此，在製造採用構成配線膜之鋁合金與透明導電膜 直接連接的直接接觸構造的顯示裝置時，對於配線圖型形 成用的顯影液，亦需要單獨的改造。 [專利文獻1]日本特開2004-2 1 4606號公報 [專利文獻2]日本特開2003-3 3 0204號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 本發明是鑒於如上所述之以往的技術而完成者，其目 的在於’在製造本申請人先前所開發的由鋁合金膜構成的 配線材料和像素電極直接連接，而不夾隔作爲遮罩金屬層 的Mo或Cr等高熔點金屬的直接接觸構造的顯示裝置時 ’作爲配線膜的圖型形成中所用的顯影液，可以開發出對 於鋁合金具有優良的腐蝕抑制功能，並且可以如所設計的 配線圖型般之精度優良且有效率地形成圖型的光阻顯影用 -7 - 200816292 的顯影液，由此提供可以有效率地製造高精度且具優良的 導電特性的顯示裝置的技術。 [課題所欲解決之手段] •可解決上述課題之本發明的顯示裝置之製法，其要旨 係在製造如下的顯示裝置時，即具有配置於玻璃基板上之 由鋁合金膜構成的配線材料、與利用透明導電膜構成的像 素電極直接連接而成的構造，在上述配線材料與像素電極 的連接介面上，構成上述配線材料的鋁合金膜之合金成分 的一部份或全部作爲析出物或濃化層存在的顯示裝置，作 爲用於將配線圖型的形成中使用的光阻顯影用的顯影液， 使用含有2〜3.5質量％之有機鹼和2〜10質量％之碳數 爲4〜6的糖醇而不含其它的多元醇之光阻用顯影液。 作爲本發明中使用之上述光阻用顯影液中含有的有機 鹼，特別佳者爲氫氧化四甲基銨（以下簡記爲“ TMAH” )。另外，作爲在相同的顯影液中含有的糖醇，較佳者爲 山梨糖醇、甘露糖醇、木糖、木糖醇、阿拉伯糖醇、赤蘚 醇等，此等係除了可單獨使用之外，亦可以任意的組合倂 用2種以上。 [發明效果] 根據本發明，在製造由鋁合金構成之配線膜與像素電 極直接連接（直接接觸）而成之構造的顯示裝置之際，作 爲配線膜的圖型形成中使用之光阻的顯影液，藉由使用以 -8- 200816292 特定含有比率含有有機鹼與糖醇的顯影液，可以高精度且 有效率地形成配線圖型且即使是在與像素電極的連接介面 上不存在由Mo或Cr等高熔點金屬構成之遮罩金屬層的 直接接觸用的鋁合金膜，亦可以盡可能地抑制其腐蝕。因 此，可以從配線圖型的析像精度或析像效率方面彌補像專 利文獻1中所提出的直接接觸構造的顯示裝置製造技術， 可以進一步促進活用直接接觸的優點之顯示裝置製造技術 的實用化。 [實施發明之最佳形態] 根據本發明，在製造鋁合金膜與透明導電膜直接連接 之直接接觸構造的顯示裝置之際，以選擇在對鋁合金之防 腐蝕作用方面優異，且在光阻圖型的析像性方面亦優異之 特定的鹼性顯影液，可製造具有優良的導電特性與穩定之 配線膜形狀的高品質的顯示裝置。 適用本發明之直接接觸構造的顯示裝置，其係如作爲 前述的專利文獻1所揭示地，作爲構成配線材料之鋁合金 膜，使用含有0.1〜6原子％左右之合金之選自Au、Ag、 Zn、Cu、Ni、Sr、Sm、Ge、Bi中之至少一種合金元素， 在該鋁合金膜與前述像素電極的接觸介面上，形成上述合 金元素的濃化層，或以較佳每100/zm2超過0.13個之個 數及以較佳超過0.5%之面積率存在由第2相構成之長徑 爲超過0.0 1 /z m的尺寸的導電性析出物，從而最小限度地 抑制接觸介面的接觸電阻來實現直接接觸。 -9- 200816292 另外’專利文獻1中闡明，除了上述合金元素之外， 進而作爲其它的合金元素，藉由含有〇·1〜6原子％的選 自Nd、Y、Fe、Co之至少一種，可以在實現導電連接的 同時，防止因鋁合金膜的耐熱性不足造成的半球狀突起的 產生。 其中亦闡明的如下材料即使是沒有遮罩金屬層，接觸 電阻也足夠低，可以實現直接接觸，即在作爲合金元素至 少含有Ni，在以鋁作爲主相之鋁合金膜與像素電極的接 觸介面上，以每100/zm2超過21個的個數存在由第2相 構成之長徑超過0.0 5 // m的尺寸的導電性析出物的材料； 或在作爲合金元素至少含有Ni與Nd，在以鋁作爲主相之 前述鋁合金膜與像素電極的接觸介面上，以每lOO^m2超 過33個的個數存在由第2相構成之長徑超過〇·〇2//ηι的 尺寸的導電性析出物的材料；或在作爲合金元素至少含有 N i與Y，在以鋁作爲主相之前述鋁合金膜與像素電極的 接觸介面上，以每 100//m2超過58個的個數存在由第2 相構成之長徑超過0 · 0 1 /z m的尺寸的導電性析出物的材料 〇 另外亦闡明，在含有Ni之鋁合金膜中，具有在距離 鋁合金膜的表面爲1〜10nm的厚度區域中之Ni含量在銘 合金膜內部的含量+8原子％以下之Ni濃化層的材料接觸 電阻仍然低，可實現直接接觸。 本發明中，包括如上述之揭示於專利文獻1中的技術 ，在構成可以不在與像素電極的接觸介面上形成如Mo或 -10- 200816292

Co等之遮罩金屬層而使之直接接觸的直接接觸 膜的鋁合金膜中，作爲在使用光阻形成電極圖型 之鹼性顯影液，使用以特定的比例含有有機鹼與 〜6的糖醇類的水溶液。 首先，作爲有機鹼，例如可舉出取代基爲直 鏈狀或環狀的包括伯胺、仲胺或叔胺之胺類（具 爲1，3 —二胺基丙烷等二胺基烷烴、4,4’ 一二胺 胺等芳基胺、N，N’ -二胺基二烷基胺等烷基胺等 骨架中具有3〜5個碳原子與1個或2個選自氮 之雜原子的雜環式鹼（具體而言，爲吡咯、吡咯 烷酮、吡啶、嗎啉、吡嗪、哌啶、噁唑、噻唑等 另外，低級烷基季銨鹽也可以作爲有機鹼使 其具體例，可以舉出氫氧化四甲基銨、氫氧化四 氫氧化四丙基銨、氫氧化三甲基（2-羥基乙基 氧化三乙基（2—羥基乙基）銨、氫氧化三丙基 乙基）銨、氫氧化三甲基（1 一羥基丙基）銨等 中，特別佳者爲氫氧化四甲基銨（TMAH)。 此等有機鹼除了可各自單獨使用之外，亦可 以倂用2種以上。尤其，以上述TMAH作爲有 體，在其中適量倂用其它的有機鹼的1種或2種 法係推薦作爲本發明之較佳的實施形態。 另外，作爲本發明中使用的糖醇類，爲碳數 物質，作爲具體例，可舉出山梨糖醇、木糖醇、 甘露糖醇、艾杜糖醇、木糖、核醣醇、阿拉伯糖 型的配線 之際使用 碳數爲4 鏈狀、支 體而言， 基二苯基 )、在環 、氧、硫 烷、吡咯 )° 用。作爲 乙基敍、 )錢、氫 (2 -羥基 。此等當 根據需要 機驗的主 以上的做 4〜6的 赤蘚醇、 醇、蘇糖 -11 - 200816292 醇、倭勒米糖醇、甘露庚糖醇、辛八醇、半乳糖醇等，此 等除了可以單獨使用之外’亦可以根據需要以任意的組合 倂用2種以上。此等糖醇類當中，從對鋁合金膜的耐腐鈾 作用的觀點而言特別佳者爲山梨糖醇、甘露糖醇、木糖、 木糖醇、阿拉伯糖醇、赤蘚醇。 本發明中使用的鹼性顯影液係將上述有機鹼和糖醇溶 解於水中的水溶液’必須將有機鹼的濃度設定爲2〜3.5 質量％，將糖醇類的濃度設定爲2〜1 0質量％的範圍。有 機鹼的濃度小於2質量％，則對於光阻的溶解性不足，配 線圖型變得顯影不良，當超過3 · 5質量％時，則因未曝光 部的光阻膜厚減少，或配線圖型尺寸減少等，難以獲得如 設計般的配線圖型。另外，如果糖醇的濃度小於2質量％ ，則對於構成配線膜的鋁合金無法獲得令人滿意的防腐飩 效果，相反當超過1 〇質量％時，則對曝光部的光阻的溶 解速度降低，顯影性降低，難以獲得高精度的配線圖型。 爲了在確保對鋁合金膜的防腐蝕性的同時，對於曝光部的 光阻確保足夠的溶解速度，實現高精度的配線圖型的顯影 ，更佳的糖醇之濃度在4質量％以上、8質量％以下。 本發明中使用的鹼性顯影液，係如上所述地必須以規 定濃度含有有機鹼和碳數4〜6的糖醇的顯影液，以含有 規定量的此等2種成分作爲條件，在對鋁合金的防腐蝕性 或對光阻的顯影性不造成不良影響的範圍內，也可以少量 添加其它的添加劑，例如潤滑劑或濕潤劑、表面活性劑等 。但是，如後述實施例中所闡明，如果將碳數4〜6的糖 -12- 200816292 醇以外的多元醇，例如乙二醇、丙二醇、丙三醇等與有機 鹼倂用’則無法獲得本發明中所希望的水準的防腐鈾性或 顯影性。雖然剩餘部分實質上係由作爲溶劑的水和不可避 免地混入之雜質所構成的物質即足夠，然而根據需要，也 可以少量添加親水性有機溶劑（一元醇或酮、乙酸酯等） 〇 成爲使用上述顯影液的物件的光阻只要爲可用鹼性顯 影液顯影者，則無論是正型、負型的哪種，都可以使用。 作爲正型光阻，例如可舉出含有酚醛清漆樹脂之光阻，作 爲負型光阻，例如可舉出含有環化橡膠之光阻等。 另外’使用彼等光阻之顯影法亦並非非常特殊的方法 ，可以直接使用公知的方法，或根據需要進行適當的變更 而實施即可。無論如何，以使用本發明中所規定之上述顯 影液’如前述地在對應直接接觸的鋁合金製配線膜上，塗 佈例如對紫外線、遠紫外線、準分子雷射、X射線、電子 射線等活性放射線敏感的光阻並於其乾燥後，選擇性地照 射活性放射線，其後，以將光阻利用顯影處理選擇性地溶 解除去，形成配線圖型，即可盡可能地防止顯影液對銀合 金的腐蝕的同時，有效率地確實地形成高精度的配線圖型 【實施方式】 [實施例] 以下，舉例實施例更具體地說明本發明，然而本發明 -13- 200816292 並不受下述實施例限制，在能夠適合前面·後面所述的 旨之範圍內可以適當地加以變更而實施，彼等亦全都包 於本發明的技術範圍中。 實施例1〜1 3 作爲有機鹼以表1中所示的濃度使用TMAH，並且 用同表1中所示的種類與濃度的糖醇，調製鹼性顯影液 的水溶液，使用該水溶液以下述的方法進行設想爲透明 電膜與鋁合金膜的直接接觸之配線膜的圖型形成實驗， 認對鋁合金膜之防腐蝕性與光阻的顯影性。 實驗中使用的鋁合金，係成分構成爲A1- 2原子％ —0.35%La，以DC磁控管濺射製成厚300nm之成膜者 於評估使用。成膜條件，係在A r氣體的氛圍下，壓力 2mTorr，濺射功率密度爲3 · 3 W/cm2。另外，顯影性的 估係使用如下製成的樣品進行的，即，在玻璃基板上塗 作爲光阻的含有酚醛清漆類樹脂之正型光阻，以烤爐 8 0 °C下進行了 3 0分鐘烘烤後，用曝光器進行曝光。防 鈾性，係在顯影液中將上述鋁合金浸瀆1分鐘及2分鐘 藉由以純水清洗後的膜厚減少量進行評估。 將結果示於表1中。又，顯影性的評估基準係以是 可獲得與不含糖醇類之顯影液同等的顯影性能來判斷。 外，防腐蝕性的評估係利用上述評估方法，將蝕刻速率 15nm/min以下的判斷爲與純銘同等（〇），將超 15nm/min者評估爲（X)。 主 含 使 用 導 確 Ni 用 爲 評 佈 在 腐 否 另 在 過 -14 - 200816292 衣i J 實驗No. 有機鹼 防腐鈾性 顯影性 種類 濃度 (質量％) 種類 濃度 (質量％) 1 TMAH 2.3 山梨糖醇 5 〇 ----- 2 TMAH 3.5 山梨糖醇 5 -------- 〇 〇 3 TMAH 3.5 山梨糖醇 2 〇 4 TMAH 3.5 山梨糖醇 10 〇 〇 5 TMAH 5.0 山梨糖醇 5 〇 6 TMAH 2.3 山梨糖醇 1 X _〇 7 TMAH 2.3 山梨糖醇 11 〇 _一---- X 8 TMAH 3.5 木糖醇 5 〇 9 TMAH 3.5 赤蘚醇 5 〇 10 TMAH 3.5 丙三醇 5 X X 11 TMAH 3.5 乙二醇 5 X — 12 TMAH 2.3 — 一 X 〇 13 TMAH 3.5 — 一 X X -— TMAH :氫氧化四甲基銨 根據表1，可以如下所示地考察。 實驗No.l〜4、8、9都爲全部滿足本發明的規定要件 之實施例，在對鋁合金膜之防腐飩性與對光阻之顯影性的 任一者中，都可以獲得良好的結果。對於此等，實驗 No.5由於TMAH的濃度過高，因此產生由配線圖型部的 光阻的膜減少造成的顯影不良。另外，實驗No · 6由於糖 醇的濃度不足，因此無法獲得足夠的防腐鈾性，實驗 No · 7由於糖醇的濃度過高，因此顯影不良。 實驗No. 1 0、1 1由於醇的碳數不足，因此防腐蝕性、 -15- 200816292 顯影性均基本上未被改善。實驗 機鹼的比較例，在TMAH濃度爲 可獲得顯影性在一定程度上良好 點也沒有改善，另外在將TMAH 情形，防腐蝕性、顯影性均爲不 Νο·12、13係單獨使用有 2.3質量％的情形，雖然 的結果，然而防腐蝕性一 濃度提高到3 . 5質量％的 良。 -16-

Claims (1)

1. 200816292 十、申請專利範園 1. 一種顯示裝置之製法，其特徵在於，在製造如下 的顯示裝置時，即具有配置於玻璃基板上的由鋁合金膜構 成的配線材料和利用透明導電膜構成的像素電極直接連接 而成的構造，在該配線材料與像素電極的連接介面上，構 成所述配線材料的鋁合金膜的合金成分的一部份或全部作 爲析出物或濃化層存在的顯示裝置，作爲用於將配線圖型 的形成中所用的光阻顯影的顯影液，使用含有2〜3 . 5質 量％的有機鹼和2〜10質量％的碳數爲4〜6的糖醇且不 含其它的多元醇之光阻用顯影液。 2 ·如申請專利範圍第1項之製法，其中，作爲光阻 用顯影液中所含的有機鹼，使用氫氧化四甲基銨。 3 .如申請專利範圍第1項之製法，其中，該光阻顯 影液中所含的糖醇爲選自由山梨糖醇、甘露糖醇、木糖、 木糖醇、阿拉伯糖醇、赤蘚醇構成之群中的至少一種。 4 ·如申請專利範圍第2項之製法，其中，該光阻顯 影液中所含的糖醇爲選自由山梨糖醇、甘露糖醇、木糖、 木糖醇、阿拉伯糖醇、赤蘚醇構成之群中的至少一種。 -17- 200816292 七 指定代表圖： (一） 、本案指定代表圖為：無 (二） 、本代表圖之元件代表符號簡單說明：無 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：無