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WO2011142064A1 - アクティブマトリクス基板及び表示パネル - Google Patents

アクティブマトリクス基板及び表示パネル Download PDF

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WO2011142064A1
WO2011142064A1 PCT/JP2011/000808 JP2011000808W WO2011142064A1 WO 2011142064 A1 WO2011142064 A1 WO 2011142064A1 JP 2011000808 W JP2011000808 W JP 2011000808W WO 2011142064 A1 WO2011142064 A1 WO 2011142064A1
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WO
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insulating film
contact hole
wiring
layer
active matrix
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Ceased
Application number
PCT/JP2011/000808
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English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木正彦
近間義雅
太田純史
吉田徳生
中川興史
春本祥征
宮本恵信
山下徹也
Yuuji MIZUNO (水野裕二)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to JP2012514682A priority patent/JP5133467B2/ja
Priority to KR1020127031712A priority patent/KR101278353B1/ko
Priority to CN201180022972.5A priority patent/CN102893315B/zh
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    • H10D86/60Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs wherein the TFTs are in active matrices

Definitions

  • the present invention relates to an active matrix substrate and a display panel, and more particularly to an active matrix substrate using copper wiring and a display panel including the same.
  • An active matrix substrate constituting a display panel such as a liquid crystal display panel has a plurality of gate wirings provided so as to extend in parallel with each other and a plurality of source wirings provided so as to extend in parallel with each other in a direction orthogonal to each gate wiring. And display wiring.
  • the wiring structure using the copper wiring has a large screen of the liquid crystal display panel.
  • the copper in the copper wiring in the amorphous silicon film or silicon oxide film in the manufacturing process and operation under high temperature and high humidity atmosphere For example, when copper diffuses on the back channel side of the TFT, the threshold voltage (Vth) of the TFT fluctuates, or when copper diffuses into the liquid crystal material, the liquid crystal material deteriorates. There is a problem that.
  • Patent Document 1 discloses a display device in which, in an electrode layer used for a display element, the concentration of ionic impurities that contaminate a liquid crystal material or a light emitting material used for the display element is reduced to 100 ppm or less.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to suppress the diffusion of copper by suppressing an increase in manufacturing steps.
  • the present invention is such that a source electrode and a drain electrode made of copper or a copper alloy are covered with a semiconductor layer made of an oxide semiconductor.
  • an active matrix substrate is connected to each of a plurality of pixel electrodes provided in a matrix and each of the pixel electrodes, and each covers a gate electrode provided on an insulating substrate and the gate electrode.
  • the source electrode and the drain electrode on the gate insulating film are made of copper or a copper alloy, a semiconductor in which the source electrode and the drain electrode are made of an oxide semiconductor is feared to diffuse copper. Since it is covered with a layer, diffusion to the upper layer of copper is suppressed.
  • the semiconductor layer for suppressing the diffusion to the upper layer of copper is formed by using an oxide semiconductor instead of the conventionally used amorphous silicon and covering the source electrode and the drain electrode. The increase of the process is suppressed, and the diffusion of copper is suppressed. Further, since copper diffusion is suppressed, fluctuations in the threshold voltage (Vth) of the thin film transistor are suppressed.
  • a barrier layer for suppressing copper diffusion from the source electrode and the drain electrode may be provided on the gate insulating film side of the source electrode and the drain electrode.
  • the barrier layer is provided on the gate insulating film side of the source electrode and the drain electrode, diffusion to the lower layer of copper is suppressed.
  • the gate insulating film may be made of a silicon oxide film.
  • the gate insulating film is made of a silicon oxide film, for example, generation of oxygen vacancies in the semiconductor layer (made of an oxide semiconductor) due to hydrogen desorption in the film which is a concern with the silicon nitride film is suppressed. Is done.
  • the gate insulating film is made of a silicon oxide film, there is a concern about diffusion from the source electrode and the drain electrode to the lower layer of copper, but a barrier layer is provided on the gate insulating film side of the source electrode and the drain electrode. In this case, diffusion of copper into the lower layer is effectively suppressed.
  • An interlayer insulating film made of a silicon oxide film may be provided so as to cover each thin film transistor.
  • the interlayer insulating film made of the silicon oxide film is provided so as to cover each thin film transistor, for example, due to hydrogen desorption in the film which is concerned about the silicon nitride film (from the oxide semiconductor) The generation of oxygen vacancies in the semiconductor layer is suppressed.
  • an interlayer insulating film made of a silicon oxide film is provided so as to cover each thin film transistor, the source electrode and the drain electrode are covered although there is a concern about diffusion from the source electrode and the drain electrode to the upper layer of copper.
  • the semiconductor layer which consists of an oxide semiconductor is provided, the spreading
  • Each of the pixel electrodes is provided on the interlayer insulating film, and is connected to a drain electrode of each of the thin film transistors through a contact hole formed in the interlayer insulating film and a contact hole formed in the semiconductor layer.
  • the contact hole formed in the interlayer insulating film is larger in plan view than the contact hole formed in the semiconductor layer, and the inner wall of the contact hole formed in the interlayer insulating film and the contact hole formed in the semiconductor layer A step may be provided between the inner wall and the inner wall.
  • the pixel electrode and the drain electrode are connected to each other through the contact holes of the interlayer insulating film and the semiconductor layer, and the contact hole of the interlayer insulating film is larger in plan view than the contact hole of the semiconductor layer, Since a step is provided between the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the semiconductor layer, for example, the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the semiconductor layer are continuous. Therefore, the overall inclination of the inner wall of the contact hole becomes gentler by the amount of the step than when no step is provided between the two. Accordingly, since the transparent conductive film for forming the pixel electrode is easily formed on the entire inner wall surface of the contact hole, the pixel electrode and the thin film transistor (the drain electrode thereof) are more reliably connected.
  • the terminal layer is connected to each other through a contact hole formed in the interlayer insulating film and a contact hole formed in the gate insulating film, and the gate insulating film is interposed between the gate insulating film and the interlayer insulating film.
  • Another semiconductor layer may be provided in the shape of a ring with the same material as the semiconductor layer so as to surround the contact hole formed in the semiconductor layer and to be exposed from the contact hole formed in the interlayer insulating film.
  • the lower layer wiring and the wiring terminal layer are connected to each other through the contact holes of the interlayer insulating film and the gate insulating film, and the contact of the gate insulating film is between the gate insulating film and the interlayer insulating film. Since another semiconductor layer is provided in a ring shape so as to surround the hole and to be exposed from the contact hole of the interlayer insulating film, the other semiconductor layer made of an oxide semiconductor forms a contact hole in the interlayer insulating film.
  • the contact hole of the interlayer insulating film is larger in plan view than the contact hole of the gate insulating film, and between the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the gate insulating film Will be provided with a step. Therefore, for example, the entire inner wall of the contact hole is inclined more than the case where the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the gate insulating film are continuous and there is no step between them. It becomes loose by the level difference. Thereby, since the transparent conductive film for forming the wiring terminal layer is easily formed on the entire surface of the inner wall of the contact hole, the wiring terminal layer and the lower layer wiring are more reliably connected.
  • the lower layer wiring may be a gate wiring connected to the gate electrode.
  • the lower layer wiring is the gate wiring connected to the gate electrode, the wiring terminal layer and the gate wiring are more reliably connected.
  • the source electrode and the drain electrode are provided with the same material in the same layer, covered with the semiconductor layer and connected to the source electrode, and the pixel electrodes are provided with the same material in the same layer.
  • a wiring connection layer for connecting the lower layer wiring and the source wiring to each other, and the source wiring and the wiring connection layer are connected via a contact hole formed in the interlayer insulating film and a contact hole formed in the semiconductor layer.
  • the contact holes formed in the interlayer insulating film are larger in the plan view than the contact holes formed in the semiconductor layer at the connection portion of the source wiring and the wiring connection layer, and are formed in the interlayer insulating film.
  • a step is provided between the inner wall of the contact hole formed and the inner wall of the contact hole formed in the semiconductor layer.
  • the wiring connection layer are connected to each other through a contact hole formed in the interlayer insulating film and a contact hole formed in the gate insulating film, and the semiconductor layer is connected at the connection portion of the lower layer wiring and the wiring connection layer.
  • it may be provided between the gate insulating film and the interlayer insulating film so as to surround a contact hole formed in the gate insulating film and to be exposed from the contact hole formed in the interlayer insulating film.
  • the source wiring and the wiring connection layer are connected to each other through the contact holes of the interlayer insulating film and the semiconductor layer, and the contact hole of the interlayer insulating film is larger in plan view than the contact hole of the semiconductor layer. Since the step is provided between the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the semiconductor layer, for example, the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the semiconductor layer are continuous. Thus, the overall inclination of the inner wall of the contact hole becomes gentler by the amount of the step than when no step is provided between them.
  • the lower layer wiring and the wiring connection layer are connected to each other through the contact holes of the interlayer insulating film and the gate insulating film, and in the connection portion of the lower layer wiring and the wiring connection layer, between the gate insulating film and the interlayer insulating film, Since the semiconductor layer is provided so as to surround the contact hole of the gate insulating film and to be exposed from the contact hole of the interlayer insulating film, etching when the semiconductor layer made of an oxide semiconductor forms a contact hole in the interlayer insulating film By functioning as a stopper, the contact hole of the interlayer insulating film is larger in plan view than the contact hole of the gate insulating film, and there is a step between the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the gate insulating film.
  • the entire inner wall of the contact hole is inclined more than the case where the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the gate insulating film are continuous and there is no step between them. It becomes loose by the level difference. Thereby, since the transparent conductive film for forming the wiring connection layer is easily formed on the entire surface of the inner wall of each contact hole, the source wiring and the lower layer wiring are more reliably connected.
  • the display panel according to the present invention is a display panel including an active matrix substrate and a counter substrate provided so as to face each other, and a display medium layer provided between the active matrix substrate and the counter substrate.
  • the active matrix substrate is connected to each of the plurality of pixel electrodes provided in a matrix and each of the pixel electrodes, and is provided so as to cover the gate electrode provided on the insulating substrate and the gate electrode, respectively.
  • the source electrode and the drain electrode on the gate insulating film are made of copper or a copper alloy in the active matrix substrate, there is a concern about copper diffusion, but the source electrode and the drain electrode are oxidized. Since it is covered with a semiconductor layer made of a physical semiconductor, diffusion to the upper layer of copper is suppressed.
  • the semiconductor layer for suppressing the diffusion of copper to the upper layer is formed by using an oxide semiconductor instead of the conventionally used amorphous silicon and covering the source electrode and the drain electrode.
  • an increase in the manufacturing process is suppressed, and copper diffusion is suppressed.
  • Vth threshold voltage
  • the source electrode and the drain electrode made of copper or a copper alloy are covered with the semiconductor layer made of an oxide semiconductor, the increase in the manufacturing process can be suppressed and the diffusion of copper can be suppressed. .
  • FIG. 1 is a plan view of an active matrix substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an active matrix substrate and a liquid crystal display panel including the active matrix substrate along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the active matrix substrate along the line III-III in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of a wiring terminal portion of the active matrix substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the wiring terminal portion of the active matrix substrate along the line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a wiring connection portion of the active matrix substrate according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the wiring connection portion of the active matrix substrate along the line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing the method of manufacturing the active matrix substrate according to the first embodiment in a cross section of the pixel portion.
  • FIG. 9 is an explanatory view showing the method of manufacturing the active matrix substrate according to the first embodiment in a cross section of the wiring terminal portion.
  • FIG. 10 is an explanatory view showing the method of manufacturing the active matrix substrate according to the first embodiment in a cross section of the wiring connection portion.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a liquid crystal display panel including an active matrix substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 12 is a plan view of a wiring terminal portion of the active matrix substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the wiring terminal portion of the active matrix substrate along the line XIII-XIII in FIG. FIG.
  • FIG. 14 is a plan view of a wiring connection portion of the active matrix substrate according to the second embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of the wiring connection portion of the active matrix substrate along the line XV-XV in FIG.
  • FIG. 16 is an explanatory view showing the method of manufacturing the active matrix substrate according to the second embodiment in a cross section of the pixel portion.
  • FIG. 17 is an explanatory view showing the method of manufacturing the active matrix substrate according to the second embodiment in a cross section of the wiring terminal portion.
  • FIG. 18 is an explanatory view showing the method of manufacturing the active matrix substrate according to the second embodiment in a cross section of the wiring connection portion.
  • Embodiment 1 of the Invention 1 to 10 show Embodiment 1 of an active matrix substrate and a display panel according to the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of the active matrix substrate 20a of the present embodiment
  • FIG. 2 is an active matrix substrate 20a along the line II-II in FIG. 1 and a liquid crystal display panel 50a including the active matrix substrate 20a.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the active matrix substrate 20a taken along line III-III in FIG. 4 is a plan view of the wiring terminal portion of the active matrix substrate 20a
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a wiring connection portion of the active matrix substrate 20a
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • the liquid crystal display panel 50a includes an active matrix substrate 20a and a counter substrate 30 provided so as to face each other, and a liquid crystal provided as a display medium layer between the active matrix substrate 20a and the counter substrate 30.
  • a sealing material (not shown) provided in a frame shape for adhering the layer 40 to the active matrix substrate 20a and the counter substrate 30 and enclosing the liquid crystal layer 40 between the active matrix substrate 20a and the counter substrate 30; It has.
  • the active matrix substrate 20a includes an insulating substrate 10a, a plurality of gate wirings 11a provided as lower wirings on the insulating substrate 10a so as to extend in parallel with each other, and each gate wiring 11a.
  • a plurality of source lines 15a provided so as to extend in parallel to each other in a direction orthogonal to each other, a plurality of TFTs 5 provided for each pixel line, a crossing portion of each gate line 11a and each source line 15a, each pixel,
  • An interlayer insulating film 17a provided so as to cover the TFT 5, a plurality of pixel electrodes 18a provided in a matrix on the interlayer insulating film 17a, and an alignment film (not shown) provided so as to cover each pixel electrode 18a And.
  • the TFT 5 includes a gate electrode (11a) provided on the insulating substrate 10a, a gate insulating film 12a provided so as to cover the gate electrode (11a), and a gate insulating film 12a.
  • the semiconductor layer 16a provided with the channel region C so as to overlap the gate electrode (11a) is overlapped with the gate electrode (11a) on the gate insulating film 12a and separated from each other via the channel region C of the semiconductor layer 16a.
  • a source electrode 15aa and a drain electrode 15b are provided.
  • the gate electrode (11a) is a part of each gate wiring 11a as shown in FIG.
  • the source electrode 15aa is a portion in which each source wiring 15a protrudes in an L shape sideways. Further, as shown in FIG. 2, the source wiring 15a and the source electrode 15aa include a barrier layer 13a provided on the gate insulating film 12a and a wiring layer 14a made of copper stacked on the barrier layer 13a. Yes.
  • the drain electrode 15b is connected to the pixel electrode 18a through a contact hole Ha formed in the semiconductor 16a and a contact hole Hb formed in the interlayer insulating film 17a.
  • the drain electrode 15b includes a barrier layer 13b provided on the gate insulating film 12a and a wiring layer 14b made of copper laminated on the barrier layer 13b.
  • the contact hole Hb formed in the interlayer insulating film 17a is larger in plan view than the contact hole Ha formed in the semiconductor layer 16a, and is formed in the interlayer insulating film 17a.
  • a step S is provided between the inner wall of the contact hole Hb and the inner wall of the contact hole Ha formed in the semiconductor layer 16a.
  • the semiconductor layer 16a is made of an oxide semiconductor such as In—Ga—Zn—O, for example, and has a channel region C between the source electrode 15aa and the drain electrode 15b as shown in FIG. Further, as shown in FIGS. 1 to 3, the semiconductor layer 16a is provided so as to cover the source wiring 15a, the source electrode 15aa, and the drain electrode 15b.
  • oxide semiconductor such as In—Ga—Zn—O
  • the gate wiring 11a is drawn outside the display area for image display, and is formed in the contact hole Hc and the interlayer insulating film 17a formed in the gate insulating film 12a at the end as shown in FIGS.
  • the contact terminals Hb are arranged along the extending direction of the source wiring 15a through the contact holes Hd.
  • the contact hole Hc formed in the gate insulating film 12a is surrounded and formed in the interlayer insulating film 17a between the gate insulating film 12a and the interlayer insulating film 17a.
  • the semiconductor layer 16b is provided in a ring shape so as to be exposed from the contact hole Hd. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, a step S is provided between the inner wall of the contact hole Hd formed in the interlayer insulating film 17a and the inner wall of the contact hole Hc formed in the gate insulating film 12a. ing.
  • the source line 15a is led out of the display area, and as shown in FIGS. 6 and 7, is connected to a source lead line 11b provided as another lower layer line through a wiring connection layer 18c at its end,
  • the source lead wiring 11b is connected to each wiring terminal layer 18b arranged along the extending direction of the gate wiring 11a in the same manner as the gate wiring 11a (see FIGS. 4 and 5).
  • the source wiring 15a is connected to the wiring connection layer 18c through the contact hole He formed in the semiconductor 16a and the contact hole Hf formed in the interlayer insulating film 17a. Yes.
  • the contact hole Hf formed in the interlayer insulating film 17a is larger in plan view than the contact hole He formed in the semiconductor layer 16a, and is formed in the interlayer insulating film 17a.
  • a step S is provided between the inner wall of the contact hole Hf and the inner wall of the contact hole He formed in the semiconductor layer 16a.
  • the source lead wiring 11b is connected to the wiring connection layer 18c through the contact hole Hg formed in the gate insulating film 12a and the contact hole Hh formed in the interlayer insulating film 17a. Has been. Then, as shown in FIGS.
  • the semiconductor layer 16a is formed on the gate insulating film 12a between the gate insulating film 12a and the interlayer insulating film 17a at the connection portion between the source lead wiring 11b and the wiring connecting layer 18c.
  • the contact hole Hg is provided so as to be exposed from the contact hole Hh formed in the interlayer insulating film 17a. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, a step S is provided between the inner wall of the contact hole Hh formed in the interlayer insulating film 17a and the inner wall of the contact hole Hg formed in the gate insulating film 12a. ing.
  • the counter substrate 30 includes an insulating substrate 10b, a black matrix provided in a lattice shape on the insulating substrate 10b, and a red layer, a green layer, and a blue layer provided between the lattices of the black matrix.
  • a color filter 21 having a plurality of colored layers such as a layer, a common electrode 22 provided to cover the color filter 21, and an alignment film (not shown) provided to cover the common electrode 22. .
  • the liquid crystal layer 40 is made of a nematic liquid crystal material having electro-optical characteristics.
  • the liquid crystal display panel 50a having the above configuration applies a predetermined voltage for each pixel to the liquid crystal layer 40 disposed between each pixel electrode 18a on the active matrix substrate 20a and the common electrode 22 on the counter substrate 30, By changing the alignment state of the liquid crystal layer 40, the transmittance of light transmitted through the panel is adjusted for each pixel to display an image.
  • FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 10 are explanatory views showing the method of manufacturing the active matrix substrate 20a in cross sections of the pixel portion, the wiring terminal portion and the wiring connection portion, respectively.
  • the manufacturing method of this embodiment includes an active matrix substrate manufacturing process, a counter substrate manufacturing process, and a liquid crystal injection process.
  • a titanium film, an aluminum film, a titanium film, and the like are sequentially formed on the entire substrate of the insulating substrate 10a such as a glass substrate by a sputtering method to obtain a Ti / Al / Ti film (thickness of about 100 nm to 500 nm).
  • 8A, FIG. 9A, and FIG. 9B are formed by performing photolithography, wet etching, dry etching, and resist peeling cleaning on the metal laminated film after forming the metal laminated film such as FIG.
  • the gate wiring 11a and the source lead wiring 11b are formed.
  • an inorganic insulating film 12 such as a silicon oxide film (thickness of about 200 nm to 500 nm) is formed on the entire substrate on which the gate wiring 11a and the source lead wiring 11b are formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method (FIG. 8).
  • FIG. 9 (b) and FIG. 10 (b)) are formed, and further, for example, a barrier film such as a titanium film (thickness of about 10 nm to 100 nm) and a copper film (thickness) are formed by sputtering.
  • a source wiring 15a, a source electrode 15aa, and a drain electrode 15b are formed.
  • an In—Ga—Zn—O-based oxide semiconductor film such as InGaZnO 4 (with a thickness of 20 nm to 200 nm) is formed on the entire substrate on which the source wiring 15a, the source electrode 15aa, and the drain electrode 15b are formed by sputtering. 8c), 9c, and 10c are performed on the oxide semiconductor film by performing photolithography, wet etching, and resist peeling cleaning. As shown, a semiconductor layer 16a having contact holes Ha, He and Hg and a semiconductor layer 16b having contact holes Hc are formed.
  • an inorganic insulating film such as a silicon oxide film (having a thickness of about 100 nm to 300 nm) is formed on the entire substrate on which the semiconductor layers 16a and 16b are formed by a CVD method.
  • 8D, 9D, and 10D are performed by performing photolithography, wet etching, dry etching, and resist peeling cleaning on the inorganic insulating film 12 formed in FIG.
  • the gate insulating film 12a having the contact holes Hc and Hg and the interlayer insulating film 17a having the contact holes Hb, Hd, Hf, and Hh are formed.
  • the semiconductor layers 16a and 16b function as an etching stopper.
  • a transparent conductive film such as, for example, an ITO (Indium Tin Oxide) film (thickness of about 50 nm to 200 nm) is formed by sputtering on the entire substrate on which the gate insulating film 12a and the interlayer insulating film 17a are formed. Thereafter, the transparent conductive film is subjected to photolithography, wet etching, and resist peeling and cleaning, so that the pixel electrode 18a, the wiring terminal layer 18b, and the wiring connection layer are formed as shown in FIGS. 18c is formed.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • the active matrix substrate 20a can be manufactured as described above.
  • a black colored photosensitive resin is applied to the entire substrate of the insulating substrate 10b such as a glass substrate by spin coating or slit coating, and then the coated film is exposed and developed to obtain black.
  • the matrix is formed to a thickness of about 1.0 ⁇ m.
  • a photosensitive resin colored in red, green, or blue is applied to the entire substrate on which the black matrix is formed by spin coating or slit coating, and then the coating film is exposed and developed.
  • a colored layer for example, a red layer
  • the color filters 21 are formed by forming the other two colored layers (for example, a green layer and a blue layer) to a thickness of about 2.0 ⁇ m. .
  • the common electrode 22 is formed on the substrate on which the color filter 21 has been formed by depositing a transparent conductive film such as an ITO film (thickness of about 50 nm to 200 nm) by sputtering, for example.
  • a transparent conductive film such as an ITO film (thickness of about 50 nm to 200 nm) by sputtering, for example.
  • the counter substrate 30 can be manufactured as described above.
  • a polyimide resin film is applied to each surface of the active matrix substrate 20a manufactured in the active matrix substrate manufacturing process and the counter substrate 30 manufactured in the counter substrate manufacturing process by a printing method, and then the coating film is applied.
  • an alignment film is formed by performing baking and rubbing treatment.
  • a sealing material made of UV (ultraviolet) curing and thermosetting resin is printed on the surface of the counter substrate 30 on which the alignment film is formed in a frame shape, a liquid crystal material is formed inside the sealing material. Is dripped.
  • the bonded bonded body is released to atmospheric pressure. The surface and the back surface of the bonded body are pressurized.
  • the sealing material is hardened by heating the bonding body, and the liquid crystal layer 40 is enclosed between the active matrix substrate 20a and the opposing substrate 30 To do.
  • the unnecessary part is removed by dividing the bonded body enclosing the liquid crystal layer 40 by, for example, dicing.
  • the liquid crystal display panel 50a of the present embodiment can be manufactured.
  • the source electrode 15aa and the drain electrode 15b on the gate insulating film 12a are made of copper.
  • the semiconductor layer 16a made of an oxide semiconductor since the source electrode 15aa and the drain electrode 15b are covered with the semiconductor layer 16a made of an oxide semiconductor, diffusion to the upper layer of copper can be suppressed.
  • the semiconductor layer 16a for suppressing the diffusion of copper into the upper layer is formed by covering the source electrode 15aa and the drain electrode 15b by using an oxide semiconductor instead of the conventionally used amorphous silicon. Therefore, an increase in the manufacturing process can be suppressed and copper diffusion can be suppressed.
  • Vth threshold voltage
  • the barrier layers 13a and 13b are provided on the gate insulating film 12a side of the source electrode 15aa and the drain electrode 15b. Diffusion into the lower layer can be suppressed.
  • the gate insulating film 12a is made of a silicon oxide film. Oxygen vacancies in the semiconductor layer 13a can be suppressed.
  • the interlayer insulating film 17a made of a silicon oxide film is provided so as to cover the TFTs 5. Therefore, for example, silicon nitride Occurrence of oxygen vacancies in the semiconductor layer 16a due to hydrogen desorption in the film, which is a concern for the film, can be suppressed.
  • the pixel electrode 18a and the drain electrode 15b are formed via the contact holes Hb and Ha of the interlayer insulating film 17a and the semiconductor layer 16a.
  • the contact hole Hb of the interlayer insulating film 17a is larger than the contact hole Ha of the semiconductor layer 16a in plan view, and is connected between the inner wall of the contact hole Hb of the interlayer insulating film 17a and the inner wall of the contact hole Ha of the semiconductor layer 16a. Since the step S is provided in the contact hole Ha, for example, the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the semiconductor layer are continuously provided with no step between them.
  • the step S It can be loosely.
  • a transparent conductive film for forming the pixel electrode 18a is easily formed on the entire inner walls of the contact holes Ha and Hb, so that the pixel electrode 18a and the drain electrode 15b of the TFT 5 are more reliably connected. Can do.
  • the lower layer wiring (the gate wiring 11a or the gate wiring 11a or the gate wiring 11a or the gate wiring 11a or the gate insulating film 12a is interposed through the contact holes Hd and Hc.
  • the source lead-out wiring 11b) and the wiring terminal layer 18b are connected to each other.
  • the contact hole Hc of the gate insulating film 12a is surrounded and from the contact hole Hd of the interlayer insulating film 17a.
  • the semiconductor layer 16b Since the semiconductor layer 16b is provided in a ring shape so as to be exposed, the semiconductor layer 16b made of an oxide semiconductor functions as an etching stopper when the contact hole Hd is formed in the interlayer insulating film 17a.
  • the contact hole Hd of the film 17a is connected to the gate insulating film 12a. Larger in plan view than the contact hole Hc, so that the step S is provided between the inner wall of the contact hole Hc of the inner wall and the gate insulating film 12a of the contact hole Hd of the interlayer insulating film 17a.
  • the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the gate insulating film are continuously formed, and the contact hole having the contact holes Hc and Hd is formed compared to the case where no step is provided between the two.
  • the overall inclination of the inner wall can be relaxed by the level difference S.
  • a transparent conductive film for forming the wiring terminal layer 18b is easily formed over the entire inner wall surface of each contact hole Hc and Hd, so that the wiring terminal layer 18b and the lower layer wiring (gate wiring 11a or source lead wiring) 11b) can be connected more reliably.
  • the source wiring 15a and the wiring connection layer 18c are provided via the contact holes Hf and He of the interlayer insulating film 17a and the semiconductor layer 16a.
  • the contact hole Hf of the interlayer insulating film 17a is larger than the contact hole He of the semiconductor layer 16a in plan view, and the inner wall of the contact hole Hf of the interlayer insulating film 17a and the inner wall of the contact hole He of the semiconductor layer 16a Since the step S is provided between the contact hole and the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the semiconductor layer, for example, the contact hole is more than the case where the step is not provided between them.
  • the overall inclination of the inner wall of the contact hole with He and Hf is the level difference S. It can be loosely.
  • the source lead-out wiring 11b and the wiring connection layer 18c are connected to each other through the contact holes Hh and Hg of the interlayer insulating film 17a and the gate insulating film 12a.
  • the semiconductor layer 16a is provided between the gate insulating film 12a and the interlayer insulating film 17a so as to surround the contact hole Hg of the gate insulating film 12a and to be exposed from the contact hole Hh of the interlayer insulating film 17a.
  • the contact hole Hh of the interlayer insulating film 17a is larger in plan view than the contact hole Hg of the gate insulating film 12a, and the interlayer insulating film 17a Inner wall of contact hole Hh and gate insulating film Step S between the inner wall of the contact hole of Hg 2a so that is provided. For this reason, for example, the inner wall of the contact hole of the interlayer insulating film and the inner wall of the contact hole of the gate insulating film are continuously formed, and the contact hole having the contact holes Hg and Hh is formed as compared with the case where no step is provided therebetween.
  • the overall inclination of the inner wall can be relaxed by the level difference S.
  • the transparent conductive film for forming the wiring connection layer 18c is easily formed on the entire inner surface of each contact hole He, Hf, Hg, and Hh, the source wiring 15a and the source lead-out wiring 11b can be more reliably connected. Can be connected to.
  • the semiconductor layer 16a made of an oxide semiconductor is provided as a channel, so that high mobility, high reliability, and low off-state are achieved.
  • a TFT 5 having good characteristics such as current can be realized.
  • the wiring layers 14a and 14b made of copper are used, so that the display panel has a large screen, high definition, and double speed driving. Display and low power consumption can be effectively realized.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a liquid crystal display panel 50b including the active matrix substrate 20b of the present embodiment.
  • 12 is a plan view of the wiring terminal portion of the active matrix substrate 20b
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
  • FIG. 14 is a plan view of a wiring connection portion of the active matrix substrate 20b
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG.
  • the same portions as those in FIGS. 1 to 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the liquid crystal display panel including the active matrix substrate 20a provided with the single-layer interlayer insulating film 17a is illustrated.
  • the multilayer interlayer insulating films 17b and 19 are provided.
  • the liquid crystal display panel 50b provided with the active matrix substrate 20b is illustrated.
  • the liquid crystal display panel 50b includes an active matrix substrate 20b and a counter substrate 30 provided so as to face each other, and a liquid crystal provided as a display medium layer between the active matrix substrate 20b and the counter substrate 30.
  • the layer 40 is bonded to the active matrix 20b and the counter substrate 30, and a sealing material (not shown) provided in a frame shape to enclose the liquid crystal layer 40 between the active matrix substrate 20b and the counter substrate 30. I have.
  • a first interlayer insulating film 17b and a second interlayer insulating film 19 are sequentially stacked so as to cover each TFT 5, and a plurality of pixel electrodes 18a are formed on the second interlayer insulating film 19. Are provided in a matrix.
  • the drain electrode 15 b includes contact holes Ha formed in the semiconductor 16 a, (contact holes Hb formed in the first interlayer insulating film 17 a), and contact holes formed in the second interlayer insulating film 19. It is connected to the pixel electrode 18a through Hi.
  • the inner wall of the contact hole Hi of the second interlayer insulating film 19 is provided such that its upper layer portion is gently inclined.
  • the gate line 11a is drawn to the outside of the display region, and as shown in FIGS. 12 and 13, at the end thereof (contact hole Hj formed in the laminated film of the gate insulating film 12a and the first interlayer insulating film 17a and ) It is connected to each wiring terminal layer 18b arranged along the extending direction of the source wiring 15a through a contact hole Hk formed in the second interlayer insulating film 19.
  • the inner wall of the contact hole Hk of the second interlayer insulating film 19 is provided such that its upper layer portion is gently inclined.
  • the source wiring 15a is led out of the display area, and as shown in FIGS. 14 and 15, is connected to a source lead wiring 11b provided as another lower layer wiring via a wiring connection layer 18c at its end,
  • the source lead wiring 11b is connected to each wiring terminal layer 18b arranged along the extending direction of the gate wiring 11a in the same manner as the gate wiring 11a (see FIGS. 12 and 13).
  • the source wiring 15 a includes a contact hole Hl formed in the semiconductor 16 a, a (contact hole Hm formed in the first interlayer insulating film 17 b), and a second interlayer insulating film 19. It is connected to the wiring connection layer 18c through the contact hole Hn formed in. Then, as shown in FIG.
  • the inner wall of the contact hole Hk of the second interlayer insulating film 19 is provided so that the upper layer portion thereof is gently inclined.
  • the source lead wiring 11b is formed in the second interlayer insulating film 19 (as well as the contact hole Ho formed in the laminated film of the gate insulating film 12a and the first interlayer insulating film 17b) as shown in FIGS.
  • the contact hole Hp is connected to the wiring connection layer 18c. Then, as shown in FIG. 15, the inner wall of the contact hole Hp of the second interlayer insulating film 19 is provided such that the upper layer portion thereof is gently inclined.
  • the liquid crystal display panel 50b configured as described above applies a predetermined voltage for each pixel to the liquid crystal layer 40 disposed between each pixel electrode 18a on the active matrix substrate 20b and the common electrode 22 on the counter substrate 30, By changing the alignment state of the liquid crystal layer 40, the transmittance of light transmitted through the panel is adjusted for each pixel to display an image.
  • FIG. 16, FIG. 17 and FIG. 18 are explanatory views showing the method of manufacturing the active matrix substrate 20b in cross sections of the pixel portion, the wiring terminal portion, and the wiring connection portion.
  • the manufacturing method according to the present embodiment includes an active matrix substrate manufacturing process, a counter substrate manufacturing process, and a liquid crystal injection process.
  • the counter substrate manufacturing process and the liquid crystal injection process are substantially the same as those in the first embodiment. Therefore, an active matrix substrate manufacturing process will be described below.
  • a titanium film, an aluminum film, a titanium film, and the like are sequentially formed on the entire substrate of the insulating substrate 10a such as a glass substrate by a sputtering method to obtain a Ti / Al / Ti film (thickness of about 100 nm to 500 nm).
  • 16A, 17A and 17B are formed by performing photolithography, wet etching or dry etching, and resist peeling cleaning on the metal laminated film after forming the metal laminated film such as FIG.
  • a gate line 11a and a source lead line 11b are formed.
  • an inorganic insulating film 12 such as a silicon oxide film (thickness: about 200 nm to 500 nm) is formed on the entire substrate on which the gate wiring 11a and the source lead wiring 11b are formed by CVD (FIG. 16B, FIG. 16 (b) and FIG. 16 (b)), and further, for example, a barrier film such as a titanium film (thickness of about 10 nm to 100 nm) and a copper film (thickness of about 100 nm to 300 nm) by sputtering.
  • a barrier film such as a titanium film (thickness of about 10 nm to 100 nm) and a copper film (thickness of about 100 nm to 300 nm) by sputtering.
  • a source wiring 15a, a source electrode 15aa, and a drain electrode 15b are formed.
  • an In—Ga—Zn—O-based oxide semiconductor film such as InGaZnO 4 (with a thickness of 20 nm to 200 nm) is formed on the entire substrate on which the source wiring 15a, the source electrode 15aa, and the drain electrode 15b are formed by sputtering.
  • the oxide semiconductor film is subjected to photolithography, wet etching, and resist peeling and cleaning, so that FIG. 16C, FIG. 17C, and FIG. As shown, a semiconductor layer 16a having contact holes Ha and Hl is formed.
  • an inorganic insulating film such as a silicon oxide film (having a thickness of about 100 nm to 300 nm) is formed on the entire substrate on which the semiconductor layer 16a is formed by a CVD method, the inorganic insulating film and the previously formed film are formed.
  • the formed inorganic insulating film 12 is subjected to photolithography, wet etching or dry etching, and resist peeling and cleaning, whereby the gate insulating film 12a and the first interlayer insulating film having the contact holes Hb, Hj, Hm, and Ho. 17b is formed (see FIGS. 16D, 17D, and 18D).
  • a photosensitive resin is applied to the entire substrate on which the gate insulating film 12a and the first interlayer insulating film 17b are formed by a spin coat method or a slit coat method, and then the applied film is exposed, developed, and baked. Accordingly, as shown in FIGS. 16D, 17D, and 18D, the second interlayer insulating film 19 having the contact holes Hi, Hk, Hn, and Hp is formed to a thickness of about 2.0 ⁇ m. Form.
  • the inner layer of each contact hole Hi, Hk, Hn, and Hp of the second interlayer insulating film 19 is gently inclined by the baking process.
  • the pixel electrode 18a, the wiring terminal layer 18b, and the wiring connection layer 18c are formed as shown in FIGS.
  • the active matrix substrate 20b can be manufactured as described above.
  • the source electrode 15aa and the drain electrode 15b made of copper are made of an oxide semiconductor as in the first embodiment. Since it is covered with the semiconductor layer 16a, the increase in the manufacturing process can be suppressed and the diffusion of copper can be suppressed.
  • a liquid crystal display panel is exemplified as the display panel.
  • the present invention is also applicable to other display panels such as an organic EL (Electro-Luminescence) panel, an inorganic EL display panel, and an electrophoretic display panel. can do.
  • copper is exemplified as the wiring layer constituting the source wiring, the source electrode, and the drain electrode.
  • it is a copper alloy such as Cu—Mn, Cu—Ca, or Cu—Mg. Also good.
  • the Cu / Ti two-layer structure is exemplified as the source wiring, the source electrode, and the drain electrode, but a three-layer or more structure may be used.
  • Ti is exemplified as the barrier layer for the source wiring, the source electrode, and the drain electrode, but other metals may be used.
  • the gate insulating film made of a silicon oxide film and the (first) interlayer insulating film are exemplified.
  • the gate insulating film and the (first) interlayer insulating film are made of a silicon oxide film on the semiconductor layer side.
  • a laminated film with a silicon nitride film or the like may be used.
  • the ITO film is exemplified as the transparent conductive film constituting the pixel electrode and the common electrode.
  • an IZO (IndiumInZinc Oxide) film may be used.
  • the liquid crystal display panel in which the color filter is provided on the counter substrate is illustrated.
  • the present invention also applies to a liquid crystal display panel having a color filter on array structure in which the color filter is provided on the active matrix substrate. Can be applied.
  • a liquid crystal display panel manufactured using an ODF (One Drop Drop Fill) method has been exemplified.
  • ODF One Drop Drop Fill
  • the present invention provides a blank cell substrate by vacuum injection after creating a blank cell under normal pressure.
  • the present invention can also be applied to a liquid crystal display panel manufactured by injecting a liquid crystal material therebetween.
  • an In—Ga—Zn—O-based oxide semiconductor layer has been exemplified.
  • the present invention can be applied to In—Si—Zn—O, In—Al—Zn—O, Sn— Si—Zn—O, Sn—Al—Zn—O, Sn—Ga—Zn—O, Ga—Si—Zn—O, Ga—Al—Zn—O, In—Cu—Zn—O
  • oxide-based semiconductor layers such as Sn-Cu-Zn-O-based, Zn-O-based, and In-O-based.
  • an active matrix substrate in which the electrode of the TFT connected to the pixel electrode is used as the drain electrode is illustrated.
  • the present invention is an active matrix in which the electrode of the TFT connected to the pixel electrode is referred to as a source electrode. It can also be applied to a substrate.
  • the active matrix substrate in which the capacitor line constituting the auxiliary capacitor is not arranged in each pixel is exemplified.
  • the active line substrate in which the capacitor line constituting the auxiliary capacitor is arranged in each pixel can also be applied to a matrix substrate.
  • the present invention can suppress the increase of the manufacturing process and suppress the diffusion of copper, and is useful for the display panel including the active matrix substrate using the copper wiring.
  • TFT 10a Insulating substrate 11a Gate wiring (gate electrode) 11b Source lead wiring (lower layer wiring) 12a Gate insulating films 13a and 13b Barrier layer 15a Source wiring 15aa Source electrode 15b Drain electrodes 16a and 16b Semiconductor layer 17a Interlayer insulating film 18a Pixel electrode 18b Wiring terminal layer 18c Wiring connection layers 20a and 20b Active matrix substrate 30 Counter substrate 40 Liquid crystal layer (Display medium layer) 50a, 50b LCD panel

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Abstract

 マトリクス状に設けられた複数の画素電極(18a)と、各画素電極(18a)にそれぞれ接続され、各々、絶縁基板(10a)に設けられたゲート電極(11a)、ゲート電極(11a)を覆うように設けられたゲート絶縁膜(12a)、ゲート絶縁膜(12a)上にゲート電極(11a)に重なるようにチャネル領域(C)が設けられた半導体層(16a)、並びにゲート絶縁膜(12a)上に半導体層(16a)のチャネル領域(C)を介して互いに離間するように銅又は銅合金により設けられたソース電極(15aa)及びドレイン電極(15b)を有する複数のTFT(5)とを備えたアクティブマトリクス基板(20a)であって、半導体層(16a)は、酸化物半導体によりソース電極(15aa)及びドレイン電極(15b)を覆うように設けられている。

Description

アクティブマトリクス基板及び表示パネル
 本発明は、アクティブマトリクス基板及び表示パネルに関し、特に、銅配線を用いたアクティブマトリクス基板及びそれを備えた表示パネルに関するものである。
 液晶表示パネルなどの表示パネルを構成するアクティブマトリクス基板は、互いに平行に延びるように設けられた複数のゲート配線や各ゲート配線と直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース配線などの表示用配線を備えている。
 このアクティブマトリクス基板では、近年、半導体デバイスと同様に、上記表示用配線として、従来のアルミニウム配線よりも電気抵抗が低い銅配線を用いた配線構造が提案されている。
 ここで、銅配線を用いたアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示パネルでは、上述したように、銅配線の電気抵抗が比較的低いので、銅配線を用いた配線構造が液晶表示パネルの大画面化、高精細化、倍速駆動表示化及び低消費電力化などに有効であるものの、その製造工程や高温高湿雰囲気下での動作において、銅配線中の銅がアモルファスシリコン膜や酸化シリコン膜中に拡散し易いので、例えば、TFTのバックチャネル側に銅が拡散した場合には、TFTの閾値電圧(Vth)が変動したり、液晶材料中に銅が拡散した場合には、液晶材料が劣化したりする、という問題がある。
 例えば、特許文献1には、表示素子に用いる電極層において、表示素子に用いられる液晶材料や発光材料などを汚染するイオン性不純物の濃度が100ppm以下に低減された表示装置が開示されている。
特開2009-15316号公報
 ところで、銅配線を用いた配線構造では、上述した銅の拡散を防止するために、銅配線との界面に、バリア層を設けることが常套手段になっている。しかしながら、アクティブマトリクス基板において、銅配線を用いた表示用配線の表面にバリア層を形成する場合には、バリア層を形成するための薄膜を成膜する工程及びその薄膜をパターニングする工程が必要になるので、製造工程が増加してしまう。
 本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造工程の増加を抑制して、銅の拡散を抑制することにある。
 上記目的を達成するために、本発明は、銅又は銅合金からなるソース電極及びドレイン電極を酸化物半導体からなる半導体層で覆うようにしたものである。
 具体的に本発明に係るアクティブマトリクス基板は、マトリクス状に設けられた複数の画素電極と、上記各画素電極にそれぞれ接続され、各々、絶縁基板に設けられたゲート電極、該ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜上に上記ゲート電極に重なるようにチャネル領域が設けられた半導体層、並びに該ゲート絶縁膜上に該半導体層のチャネル領域を介して互いに離間するように銅又は銅合金により設けられたソース電極及びドレイン電極を有する複数の薄膜トランジスタとを備えたアクティブマトリクス基板であって、上記半導体層は、酸化物半導体により上記ソース電極及びドレイン電極を覆うように設けられていることを特徴とする。
 上記の構成によれば、ゲート絶縁膜上のソース電極及びドレイン電極が銅又は銅合金により構成されているので、銅の拡散が懸念されるものの、ソース電極及びドレイン電極が酸化物半導体からなる半導体層で覆われているので、銅の上層への拡散が抑制される。ここで、銅の上層への拡散を抑制するための半導体層は、従来より用いられてきたアモルファスシリコンの代わりに酸化物半導体を用い、ソース電極及びドレイン電極を覆うことにより形成されるので、製造工程の増加を抑制して、銅の拡散が抑制される。また、銅の拡散が抑制されるので、薄膜トランジスタの閾値電圧(Vth)の変動が抑制される。
 上記ソース電極及びドレイン電極の上記ゲート絶縁膜側には、該ソース電極及びドレイン電極からの銅の拡散を抑制するためのバリア層が設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、ソース電極及びドレイン電極のゲート絶縁膜側にバリア層が設けられているので、銅の下層への拡散が抑制される。
 上記ゲート絶縁膜は、酸化シリコン膜からなっていてもよい。
 上記の構成によれば、ゲート絶縁膜が酸化シリコン膜からなるので、例えば、窒化シリコン膜で懸念される膜中の水素脱離による(酸化物半導体からなる)半導体層の酸素欠損の発生が抑制される。また、ゲート絶縁膜が酸化シリコン膜からなるので、ソース電極及びドレイン電極からの銅の下層への拡散が懸念されるものの、ソース電極及びドレイン電極のゲート絶縁膜側にバリア層が設けられている場合には、銅の下層への拡散が有効に抑制される。
 上記各薄膜トランジスタを覆うように、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜が設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、各薄膜トランジスタを覆うように、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜が設けられているので、例えば、窒化シリコン膜で懸念される膜中の水素脱離による(酸化物半導体からなる)半導体層の酸素欠損の発生が抑制される。また、各薄膜トランジスタを覆うように、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜が設けられているので、ソース電極及びドレイン電極からの銅の上層への拡散が懸念されるものの、ソース電極及びドレイン電極を覆うように酸化物半導体からなる半導体層が設けられているので、銅の上層への拡散が有効に抑制される。
 上記各画素電極は、上記層間絶縁膜上に設けられ、該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記半導体層に形成されたコンタクトホールを介して、上記各薄膜トランジスタのドレイン電極に接続され、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールは、上記半導体層に形成されたコンタクトホールよりも平面視で大きく、該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールの内壁と該半導体層に形成されたコンタクトホールの内壁との間には、段差が設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、層間絶縁膜及び半導体層の各コンタクトホールを介して、画素電極及びドレイン電極が互いに接続され、層間絶縁膜のコンタクトホールが半導体層のコンタクトホールよりも平面視で大きく、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁と半導体層のコンタクトホールの内壁との間に段差が設けられているので、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁と半導体層のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールの内壁の全体的な傾斜が段差の分だけ緩くなる。これにより、画素電極を形成するための透明導電膜がコンタクトホールの内壁の表面全体に成膜され易くなるので、画素電極及び薄膜トランジスタ(のドレイン電極)がより確実に接続される。
 上記ゲート電極と同一層に同一材料により設けられた下層配線と、上記各画素電極と同一層に同一材料により設けられ、上記下層配線に接続された配線端子層とを備え、上記下層配線及び配線端子層は、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して互いに接続され、上記ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜の間には、上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを囲むと共に、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールから露出するように、上記半導体層と同一材料により他の半導体層がリング状に設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、層間絶縁膜及びゲート絶縁膜の各コンタクトホールを介して、下層配線及び配線端子層が互いに接続され、ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜の間には、ゲート絶縁膜のコンタクトホールを囲むと共に、層間絶縁膜のコンタクトホールから露出するように、他の半導体層がリング状に設けられているので、酸化物半導体からなる他の半導体層が層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する際のエッチングストッパとして機能することにより、層間絶縁膜のコンタクトホールがゲート絶縁膜のコンタクトホールよりも平面視で大きく、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁とゲート絶縁膜のコンタクトホールの内壁との間に段差が設けられることになる。そのため、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁とゲート絶縁膜のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールの内壁の全体的な傾斜が段差の分だけ緩くなる。これにより、配線端子層を形成するための透明導電膜がコンタクトホールの内壁の表面全体に成膜され易くなるので、配線端子層及び下層配線がより確実に接続される。
 上記下層配線は、上記ゲート電極に接続されたゲート配線であってもよい。
 上記の構成によれば、下層配線がゲート電極に接続されたゲート配線であるので、配線端子層及びゲート配線がより確実に接続される。
 上記ソース電極及びドレイン電極と同一層に同一材料により設けられ、上記半導体層で覆われ、且つ該ソース電極に接続されたソース配線と、上記各画素電極と同一層に同一材料により設けられ、上記下層配線及びソース配線を互いに接続するための配線接続層とを備え、上記ソース配線及び配線接続層は、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記半導体層に形成されたコンタクトホールを介して互いに接続され、上記ソース配線及び配線接続層の接続部分では、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールが上記半導体層に形成されたコンタクトホールよりも平面視で大きく、該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールの内壁と該半導体層に形成されたコンタクトホールの内壁との間に段差が設けられ、上記下層配線及び配線接続層は、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して互いに接続され、上記下層配線及び配線接続層の接続部分では、上記半導体層が、上記ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜の間において、上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを囲むと共に、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールから露出するように設けられていてもよい。
 上記の構成によれば、層間絶縁膜及び半導体層の各コンタクトホールを介して、ソース配線及び配線接続層が互いに接続され、層間絶縁膜のコンタクトホールが半導体層のコンタクトホールよりも平面視で大きく、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁と半導体層のコンタクトホールの内壁との間に段差が設けられているので、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁と半導体層のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールの内壁の全体的な傾斜が段差の分だけ緩くなる。また、層間絶縁膜及びゲート絶縁膜の各コンタクトホールを介して、下層配線及び配線接続層が互いに接続され、下層配線及び配線接続層の接続部分では、ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜の間において、ゲート絶縁膜のコンタクトホールを囲むと共に、層間絶縁膜のコンタクトホールから露出するように半導体層が設けられているので、酸化物半導体からなる半導体層が層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する際のエッチングストッパとして機能することにより、層間絶縁膜のコンタクトホールがゲート絶縁膜のコンタクトホールよりも平面視で大きく、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁とゲート絶縁膜のコンタクトホールの内壁との間に段差が設けられることになる。そのため、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁とゲート絶縁膜のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールの内壁の全体的な傾斜が段差の分だけ緩くなる。これにより、配線接続層を形成するための透明導電膜が各コンタクトホールの内壁の表面全体に成膜され易くなるので、ソース配線及び下層配線がより確実に接続される。
 また、本発明に係る表示パネルは、互いに対向するように設けられたアクティブマトリクス基板及び対向基板と、上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた表示媒体層とを備えた表示パネルであって、上記アクティブマトリクス基板は、マトリクス状に設けられた複数の画素電極と、上記各画素電極にそれぞれ接続され、各々、絶縁基板に設けられたゲート電極、該ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜上に上記ゲート電極に重なるようにチャネル領域が設けられた半導体層、並びに該ゲート絶縁膜上に該半導体層のチャネル領域を介して互いに離間するように銅又は銅合金により設けられたソース電極及びドレイン電極を有する複数の薄膜トランジスタとを備え、上記半導体層は、酸化物半導体により上記ソース電極及びドレイン電極を覆うように設けられていることを特徴とすることを特徴とする。
 上記の構成によれば、アクティブマトリクス基板において、ゲート絶縁膜上のソース電極及びドレイン電極が銅又は銅合金により構成されているので、銅の拡散が懸念されるものの、ソース電極及びドレイン電極が酸化物半導体からなる半導体層で覆われているので、銅の上層への拡散が抑制される。ここで、銅の上層への拡散を抑制するための半導体層は、従来より用いられてきたアモルファスシリコンの代わりに酸化物半導体を用い、ソース電極及びドレイン電極を覆うことにより形成されるので、アクティブマトリクス基板を備えた表示パネルにおいて、製造工程の増加を抑制して、銅の拡散が抑制される。また、銅の拡散が抑制されるので、薄膜トランジスタの閾値電圧(Vth)の変動が抑制されると共に、表示媒体層を構成する表示媒体材料の劣化が抑制される。
 本発明によれば、銅又は銅合金からなるソース電極及びドレイン電極が酸化物半導体からなる半導体層で覆われているので、製造工程の増加を抑制して、銅の拡散を抑制することができる。
図1は、実施形態1に係るアクティブマトリクス基板の平面図である。 図2は、図1中のII-II線に沿ったアクティブマトリクス基板及びそれを備えた液晶表示パネルの断面図である。 図3は、図1中のIII-III線に沿ったアクティブマトリクス基板の断面図である。 図4は、実施形態1に係るアクティブマトリクス基板の配線端子部の平面図である。 図5は、図4中のV-V線に沿ったアクティブマトリクス基板の配線端子部の断面図である。 図6は、実施形態1に係るアクティブマトリクス基板の配線接続部の平面図である。 図7は、図6中のVII-VII線に沿ったアクティブマトリクス基板の配線接続部の断面図である。 図8は、実施形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法を画素部の断面で示す説明図である。 図9は、実施形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法を配線端子部の断面で示す説明図である。 図10は、実施形態1に係るアクティブマトリクス基板の製造方法を配線接続部の断面で示す説明図である。 図11は、実施形態2に係るアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示パネルの断面図である。 図12は、実施形態2に係るアクティブマトリクス基板の配線端子部の平面図である。 図13は、図12中のXIII-XIII線に沿ったアクティブマトリクス基板の配線端子部の断面図である。 図14は、実施形態2に係るアクティブマトリクス基板の配線接続部の平面図である。 図15は、図14中のXV-XV線に沿ったアクティブマトリクス基板の配線接続部の断面図である。 図16は、実施形態2に係るアクティブマトリクス基板の製造方法を画素部の断面で示す説明図である。 図17は、実施形態2に係るアクティブマトリクス基板の製造方法を配線端子部の断面で示す説明図である。 図18は、実施形態2に係るアクティブマトリクス基板の製造方法を配線接続部の断面で示す説明図である。
 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の各実施形態に限定されるものではない。
 《発明の実施形態1》
 図1~図10は、本発明に係るアクティブマトリクス基板及び表示パネルの実施形態1を示している。具体的に、図1は、本実施形態のアクティブマトリクス基板20aの平面図であり、図2は、図1中のII-II線に沿ったアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aの断面図であり、図3は、図1中のIII-III線に沿ったアクティブマトリクス基板20aの断面図である。また、図4は、アクティブマトリクス基板20aの配線端子部の平面図であり、図5は、図4中のV-V線に沿ったその断面図である。さらに、図6は、アクティブマトリクス基板20aの配線接続部の平面図であり、図7は、図6中のVII-VII線に沿ったその断面図である。
 液晶表示パネル50aは、図2に示すように、互いに対向するように設けられたアクティブマトリクス基板20a及び対向基板30と、アクティブマトリクス基板20a及び対向基板30の間に表示媒体層として設けられた液晶層40と、アクティブマトリクス基板20a及び対向基板30を互いに接着すると共に、アクティブマトリクス基板20a及び対向基板30の間に液晶層40を封入するために枠状に設けられたシール材(不図示)とを備えている。
 アクティブマトリクス基板20aは、図1及び図2に示すように、絶縁基板10aと、絶縁基板10a上に互いに平行に延びるように下層配線として設けられた複数のゲート配線11aと、各ゲート配線11aと直交する方向に互いに平行に延びるように設けられた複数のソース配線15aと、各ゲート配線11a及び各ソース配線15aの交差部分毎、すなわち、各画素毎にそれぞれ設けられた複数のTFT5と、各TFT5を覆うように設けられた層間絶縁膜17aと、層間絶縁膜17a上にマトリクス状に設けられた複数の画素電極18aと、各画素電極18aを覆うように設けられた配向膜(不図示)とを備えている。
 TFT5は、図1及び図2に示すように、絶縁基板10a上に設けられたゲート電極(11a)と、ゲート電極(11a)を覆うように設けられたゲート絶縁膜12aと、ゲート絶縁膜12a上にゲート電極(11a)に重なるようにチャネル領域Cが設けられた半導体層16aと、ゲート絶縁膜12a上にゲート電極(11a)に重なると共に、半導体層16aのチャネル領域Cを介して互いに離間するように設けられたソース電極15aa及びドレイン電極15bとを備えている。
 ゲート電極(11a)は、図1に示すように、各ゲート配線11aの一部である。
 ソース電極15aaは、図1に示すように、各ソース配線15aが側方にL字状に突出した部分である。また、ソース配線15a及びソース電極15aaは、図2に示すように、ゲート絶縁膜12a上に設けられたバリア層13aと、バリア層13a上に積層された銅からなる配線層14aとを備えている。
 ドレイン電極15bは、図1及び図2に示すように、半導体16aに形成されたコンタクトホールHa及び層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHbを介して画素電極18aに接続されている。また、ドレイン電極15bは、図2に示すように、ゲート絶縁膜12a上に設けられたバリア層13bと、バリア層13b上に積層された銅からなる配線層14bとを備えている。ここで、図1及び図2に示すように、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHbは、半導体層16aに形成されたコンタクトホールHaよりも平面視で大きく、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHbの内壁と半導体層16aに形成されたコンタクトホールHaの内壁との間には、段差Sが設けられている。
 半導体層16aは、例えば、In-Ga-Zn-O系などの酸化物半導体からなり、図2に示すように、ソース電極15aa及びドレイン電極15bの間にチャネル領域Cを有している。また、半導体層16aは、図1~図3に示すように、ソース配線15a、ソース電極15aa及びドレイン電極15bを覆うように設けられている。
 ゲート配線11aは、画像表示を行う表示領域の外側に引き出され、図4及び図5に示すように、その端部でゲート絶縁膜12aに形成されたコンタクトホールHc及び層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHdを介してソース配線15aの延びる方向に沿って配列した各配線端子層18bに接続されている。ここで、ゲート配線11a及び配線端子層18bの接続部分では、ゲート絶縁膜12a及び層間絶縁膜17aの間において、ゲート絶縁膜12aに形成されたコンタクトホールHcを囲むと共に、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHdから露出するように、半導体層16bがリング状に設けられている。すなわち、図4及び図5に示すように、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHdの内壁とゲート絶縁膜12aに形成されたコンタクトホールHcの内壁との間には、段差Sが設けられている。
 ソース配線15aは、表示領域の外側に引き出され、図6及び図7に示すように、その端部で配線接続層18cを介して他の下層配線として設けられたソース引出配線11bに接続され、そのソース引出配線11bが、ゲート配線11aと同様に、ゲート配線11aの延びる方向に沿って配列した各配線端子層18bに接続されている(図4及び図5参照)。ここで、ソース配線15aは、図6及び図7に示すように、半導体16aに形成されたコンタクトホールHe及び層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHfを介して配線接続層18cに接続されている。そして、図6及び図7に示すように、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHfは、半導体層16aに形成されたコンタクトホールHeよりも平面視で大きく、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHfの内壁と半導体層16aに形成されたコンタクトホールHeの内壁との間には、段差Sが設けられている。また、ソース引出配線11bは、図6及び図7に示すように、ゲート絶縁膜12aに形成されたコンタクトホールHg及び層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHhを介して配線接続層18cに接続されている。そして、ソース引出配線11b及び配線接続層18cの接続部分では、図6及び図7に示すように、ゲート絶縁膜12a及び層間絶縁膜17aの間において、半導体層16aがゲート絶縁膜12aに形成されたコンタクトホールHgを囲むと共に、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHhから露出するように設けられている。すなわち、図6及び図7に示すように、層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHhの内壁とゲート絶縁膜12aに形成されたコンタクトホールHgの内壁との間には、段差Sが設けられている。
 対向基板30は、図2に示すように、絶縁基板10bと、絶縁基板10b上に格子状に設けられたブラックマトリクス並びにそのブラックマトリクスの各格子間にそれぞれ設けられた赤色層、緑色層及び青色層などの複数の着色層を有するカラーフィルター21と、カラーフィルター21を覆うように設けられた共通電極22と、共通電極22を覆うように設けられた配向膜(不図示)とを備えている。
 液晶層40は、電気光学特性を有するネマチックの液晶材料などにより構成されている。
 上記構成の液晶表示パネル50aは、アクティブマトリクス基板20a上の各画素電極18aと対向基板30上の共通電極22との間に配置する液晶層40に各画素毎に所定の電圧を印加して、液晶層40の配向状態を変えることにより、各画素毎にパネル内を透過する光の透過率を調整して、画像を表示するように構成されている。
 次に、本実施形態の液晶表示パネル50aの製造方法について、図8~図10を用いて説明する。ここで、図8、図9及び図10は、アクティブマトリクス基板20aの製造方法を画素部、配線端子部及び配線接続部の断面でそれぞれ示す説明図である。なお、本実施形態の製造方法は、アクティブマトリクス基板製造工程、対向基板製造工程及び液晶注入工程を備える。
 <アクティブマトリクス基板製造工程>
 まず、ガラス基板などの絶縁基板10aの基板全体に、スパッタリング法により、例えば、チタン膜、アルミニウム膜及びチタン膜などを順に成膜して、Ti/Al/Ti膜(厚さ100nm~500nm程度)などの金属積層膜を成膜した後に、その金属積層膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング又はドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図8(a)、図9(a)及び図10(a)に示すように、ゲート配線11a及びソース引出配線11bを形成する。
 続いて、ゲート配線11a及びソース引出配線11bが形成された基板全体に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により、例えば、酸化シリコン膜(厚さ200nm~500nm程度)などの無機絶縁膜12(図8(b)、図9(b)及び図10(b)参照)を成膜し、さらに、スパッタリング法により、例えば、チタン膜(厚さ10nm~100nm程度)などのバリア膜及び銅膜(厚さ100nm~300nm程度)を順に成膜した後に、そのバリア膜及び銅膜の積層膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング又はドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図8(b)及び図10(b)に示すように、ソース配線15a、ソース電極15aa及びドレイン電極15bを形成する。
 そして、ソース配線15a、ソース電極15aa及びドレイン電極15bが形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、InGaZnO4などのIn-Ga-Zn-O系の酸化物半導体膜(厚さ20nm~200nm程度)を成膜した後に、その酸化物半導体膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図8(c)、図9(c)及び図10(c)に示すように、コンタクトホールHa、He及びHgを有する半導体層16a並びにコンタクトホールHcを有する半導体層16bを形成する。
 続いて、半導体層16a及び16bが形成された基板全体に、CVD法により、例えば、酸化シリコン膜(厚さ100nm~300nm程度)などの無機絶縁膜を成膜した後に、その無機絶縁膜及び先に成膜された無機絶縁膜12に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング又はドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図8(d)、図9(d)及び図10(d)に示すように、コンタクトホールHc及びHgを有するゲート絶縁膜12a、並びにコンタクトホールHb、Hd、Hf及びHhを有する層間絶縁膜17aを形成する。ここで、無機絶縁膜12をエッチングして、ゲート絶縁膜12aを形成する際には、半導体層16a及び16bがエッチングストッパと機能することになる。
 最後に、ゲート絶縁膜12a及び層間絶縁膜17aが形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)膜(厚さ50nm~200nm程度)などの透明導電膜を成膜した後に、その透明導電膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図2、図5及び図7に示すように、画素電極18a、配線端子層18b及び配線接続層18cを形成する。
 以上のようにして、アクティブマトリクス基板20aを製造することができる。
 <対向基板製造工程>
 まず、ガラス基板などの絶縁基板10bの基板全体に、スピンコート法又はスリットコート法により、例えば、黒色に着色された感光性樹脂を塗布した後に、その塗布膜を露光及び現像することにより、ブラックマトリクスを厚さ1.0μm程度に形成する。
 続いて、上記ブラックマトリクスが形成された基板全体に、スピンコート法又はスリットコート法により、例えば、赤色、緑色又は青色に着色された感光性樹脂を塗布した後に、その塗布膜を露光及び現像することにより、選択した色の着色層(例えば、赤色層)を厚さ2.0μm程度に形成する。そして、他の2色についても同様な工程を繰り返して、他の2色の着色層(例えば、緑色層及び青色層)を厚さ2.0μm程度に形成することにより、カラーフィルター21を形成する。
 最後に、カラーフィルター21が形成された基板上に、スパッタリング法により、例えば、ITO膜(厚さ50nm~200nm程度)などの透明導電膜を成膜することにより、共通電極22を形成する。
 以上のようにして、対向基板30を製造することができる。
 <液晶注入工程>
 まず、上記アクティブマトリクス基板製造工程で製造されたアクティブマトリクス基板20a、及び上記対向基板製造工程で製造された対向基板30の各表面に、印刷法によりポリイミドの樹脂膜を塗布した後に、その塗布膜に対して、焼成及びラビング処理を行うことにより、配向膜を形成する。
 続いて、例えば、上記配向膜が形成された対向基板30の表面に、UV(ultraviolet)硬化及び熱硬化併用型樹脂などからなるシール材を枠状に印刷した後に、シール材の内側に液晶材料を滴下する。
 さらに、上記液晶材料が滴下された対向基板30と、上記配向膜が形成されたアクティブマトリクス基板20aとを、減圧下で貼り合わせた後に、その貼り合わせた貼合体を大気圧に開放することにより、その貼合体の表面及び裏面を加圧する。
 そして、上記貼合体に挟持されたシール材にUV光を照射した後に、その貼合体を加熱することによりシール材を硬化させて、アクティブマトリクス基板20a及び対向基板30の間に液晶層40を封入する。
 最後に、液晶層40を封入した貼合体を、例えば、ダイシングにより分断することにより、その不要な部分を除去する。
 以上のようにして、本実施形態の液晶表示パネル50aを製造することができる。
 以上説明したように、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、ゲート絶縁膜12a上のソース電極15aa及びドレイン電極15bが銅により構成されているので、銅の拡散が懸念されるものの、ソース電極15aa及びドレイン電極15bが酸化物半導体からなる半導体層16aで覆われているので、銅の上層への拡散を抑制することができる。ここで、銅の上層への拡散を抑制するための半導体層16aは、従来より用いられてきたアモルファスシリコンの代わりに酸化物半導体を用い、ソース電極15aa及びドレイン電極15bを覆うことにより形成されるので、製造工程の増加を抑制して、銅の拡散を抑制することができる。また、銅の拡散を抑制することができるので、TFT5の閾値電圧(Vth)の変動を抑制することができると共に、液晶層40を構成する液晶材料の劣化を抑制することができ、銅配線を用いても、信頼性の高い表示パネルを実現することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、ソース電極15aa及びドレイン電極15bのゲート絶縁膜12a側にバリア層13a及び13bが設けられているので、銅の下層への拡散を抑制することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、ゲート絶縁膜12aが酸化シリコン膜からなるので、例えば、窒化シリコン膜で懸念される膜中の水素脱離による半導体層13aの酸素欠損の発生を抑制することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、各TFT5を覆うように、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜17aが設けられているので、例えば、窒化シリコン膜で懸念される膜中の水素脱離による半導体層16aの酸素欠損の発生を抑制することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、層間絶縁膜17a及び半導体層16aの各コンタクトホールHb及びHaを介して、画素電極18a及びドレイン電極15bが互いに接続され、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHbが半導体層16aのコンタクトホールHaよりも平面視で大きく、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHbの内壁と半導体層16aのコンタクトホールHaの内壁との間に段差Sが設けられているので、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁と半導体層のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールHa及びHbを有するコンタクトホールの内壁の全体的な傾斜を段差Sの分だけ緩くすることができる。これにより、画素電極18aを形成するための透明導電膜が各コンタクトホールHa及びHbの内壁の表面全体に成膜され易くなるので、画素電極18a及びTFT5のドレイン電極15bをより確実に接続することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、層間絶縁膜17a及びゲート絶縁膜12aの各コンタクトホールHd及びHcを介して、下層配線(ゲート配線11a又はソース引出配線11b)及び配線端子層18bが互いに接続され、ゲート絶縁膜12a及び層間絶縁膜17aの間には、ゲート絶縁膜12aのコンタクトホールHcを囲むと共に、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHdから露出するように、半導体層16bがリング状に設けられているので、酸化物半導体からなる半導体層16bが層間絶縁膜17aにコンタクトホールHdを形成する際のエッチングストッパとして機能することにより、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHdがゲート絶縁膜12aのコンタクトホールHcよりも平面視で大きく、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHdの内壁とゲート絶縁膜12aのコンタクトホールHcの内壁との間に段差Sが設けられることになる。そのため、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁とゲート絶縁膜のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールHc及びHdを有するコンタクトホールの内壁の全体的な傾斜を段差Sの分だけ緩くすることができる。これにより、配線端子層18bを形成するための透明導電膜が各コンタクトホールHc及びHdの内壁の表面全体に成膜され易くなるので、配線端子層18b及び下層配線(ゲート配線11a又はソース引出配線11b)をより確実に接続することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、層間絶縁膜17a及び半導体層16aの各コンタクトホールHf及びHeを介して、ソース配線15a及び配線接続層18cが互いに接続され、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHfが半導体層16aのコンタクトホールHeよりも平面視で大きく、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHfの内壁と半導体層16aのコンタクトホールHeの内壁との間に段差Sが設けられているので、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁と半導体層のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールHe及びHfを有するコンタクトホールの内壁の全体的な傾斜を段差Sの分だけ緩くすることができる。また、層間絶縁膜17a及びゲート絶縁膜12aの各コンタクトホールHh及びHgを介して、ソース引出配線11b及び配線接続層18cが互いに接続され、ソース引出配線11b及び配線接続層18cの接続部分では、ゲート絶縁膜12a及び層間絶縁膜17aの間において、ゲート絶縁膜12aのコンタクトホールHgを囲むと共に、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHhから露出するように半導体層16aが設けられているので、半導体層16aが層間絶縁膜17aにコンタクトホールを形成する際のエッチングストッパとして機能することにより、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHhがゲート絶縁膜12aのコンタクトホールHgよりも平面視で大きく、層間絶縁膜17aのコンタクトホールHhの内壁とゲート絶縁膜12aのコンタクトホールHgの内壁との間に段差Sが設けられることになる。そのため、例えば、層間絶縁膜のコンタクトホールの内壁とゲート絶縁膜のコンタクトホールの内壁とが連続して両者の間に段差が設けられていない場合よりも、コンタクトホールHg及びHhを有するコンタクトホールの内壁の全体的な傾斜を段差Sの分だけ緩くすることができる。これにより、配線接続層18cを形成するための透明導電膜が各コンタクトホールHe、Hf、Hg及びHhの内壁の表面全体に成膜され易くなるので、ソース配線15a及びソース引出配線11bをより確実に接続することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、チャネルとして酸化物半導体からなる半導体層16aが設けられているので、高移動度、高信頼性及び低オフ電流などの良好な特性を有するTFT5を実現することができる。
 また、本実施形態のアクティブマトリクス基板20a及びそれを備えた液晶表示パネル50aによれば、銅からなる配線層14a及び14bを用いているので、表示パネルの大画面化、高精細化、倍速駆動表示化及び低消費電力化を有効に実現することができる。
 《発明の実施形態2》
 図11~図18は、本発明に係るアクティブマトリクス基板及び表示パネルの実施形態2を示している。具体的に図11は、本実施形態のアクティブマトリクス基板20bを備えた液晶表示パネル50bの断面図である。また、図12は、アクティブマトリクス基板20bの配線端子部の平面図であり、図13は、図12中のXIII-XIII線に沿ったその断面図である。さらに、図14は、アクティブマトリクス基板20bの配線接続部の平面図であり、図15は、図14中のXV-XV線に沿ったその断面図である。なお、以下の実施形態において、図1~図10と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
 上記実施形態1では、単層の層間絶縁膜17aが設けられたアクティブマトリクス基板20aを備えた液晶表示パネルを例示したが、本実施形態では、複層の層間絶縁膜17b及び19が設けられたアクティブマトリクス基板20bを備えた液晶表示パネル50bを例示する。
 液晶表示パネル50bは、図11に示すように、互いに対向するように設けられたアクティブマトリクス基板20b及び対向基板30と、アクティブマトリクス基板20b及び対向基板30の間に表示媒体層として設けられた液晶層40と、アクティブマトリクス20b及び対向基板30を互いに接着すると共に、アクティブマトリクス基板20b及び対向基板30の間に液晶層40を封入するために枠状に設けられたシール材(不図示)とを備えている。
 アクティブマトリクス基板20bでは、図11に示すように、各TFT5を覆うように第1層間絶縁膜17b及び第2層間絶縁膜19が順に積層され、第2層間絶縁膜19上に複数の画素電極18aがマトリクス状に設けられている。
 ドレイン電極15bは、図11に示すように、半導体16aに形成されたコンタクトホールHa、(第1層間絶縁膜17aに形成されたコンタクトホールHb)及び第2層間絶縁膜19に形成されたコンタクトホールHiを介して画素電極18aに接続されている。ここで、第2層間絶縁膜19のコンタクトホールHiの内壁は、図11に示すように、その上層部分が緩やかに傾斜するように設けられている。
 ゲート配線11aは、表示領域の外側に引き出され、図12及び図13に示すように、その端部で(ゲート絶縁膜12a及び第1層間絶縁膜17aの積層膜に形成されたコンタクトホールHj並びに)第2層間絶縁膜19に形成されたコンタクトホールHkを介してソース配線15aの延びる方向に沿って配列した各配線端子層18bに接続されている。ここで、第2層間絶縁膜19のコンタクトホールHkの内壁は、図13に示すように、その上層部分が緩やかに傾斜するように設けられている。
 ソース配線15aは、表示領域の外側に引き出され、図14及び図15に示すように、その端部で配線接続層18cを介して他の下層配線として設けられたソース引出配線11bに接続され、そのソース引出配線11bが、ゲート配線11aと同様に、ゲート配線11aの延びる方向に沿って配列した各配線端子層18bに接続されている(図12及び図13参照)。ここで、ソース配線15aは、図14及び図15に示すように、半導体16aに形成されたコンタクトホールHl、(第1層間絶縁膜17bに形成されたコンタクトホールHm)及び第2層間絶縁膜19に形成されたコンタクトホールHnを介して配線接続層18cに接続されている。そして、第2層間絶縁膜19のコンタクトホールHkの内壁は、図15に示すように、その上層部分が緩やかに傾斜するように設けられている。また、ソース引出配線11bは、図14及び図15に示すように、(ゲート絶縁膜12a及び第1層間絶縁膜17bの積層膜に形成されたコンタクトホールHo並びに)第2層間絶縁膜19に形成されたコンタクトホールHpを介して配線接続層18cに接続されている。そして、第2層間絶縁膜19のコンタクトホールHpの内壁は、図15に示すように、その上層部分が緩やかに傾斜するように設けられている。
 上記構成の液晶表示パネル50bは、アクティブマトリクス基板20b上の各画素電極18aと対向基板30上の共通電極22との間に配置する液晶層40に各画素毎に所定の電圧を印加して、液晶層40の配向状態を変えることにより、各画素毎にパネル内を透過する光の透過率を調整して、画像を表示するように構成されている。
 次に、本実施形態の液晶表示パネル50bの製造方法について、図16~図18を用いて説明する。ここで、図16、図17及び図18は、アクティブマトリクス基板20bの製造方法を画素部、配線端子部及び配線接続部の断面でそれぞれ示す説明図である。なお、本実施形態の製造方法は、アクティブマトリクス基板製造工程、対向基板製造工程及び液晶注入工程を備えるが、対向基板製造工程及び液晶注入工程については、上記実施形態1と実質的に同じであるので、以下に、アクティブマトリクス基板製造工程について説明する。
 まず、ガラス基板などの絶縁基板10aの基板全体に、スパッタリング法により、例えば、チタン膜、アルミニウム膜及びチタン膜などを順に成膜して、Ti/Al/Ti膜(厚さ100nm~500nm程度)などの金属積層膜を成膜した後に、その金属積層膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング又はドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図16(a)、図17(a)及び図18(a)に示すように、ゲート配線11a及びソース引出配線11bを形成する。
 続いて、ゲート配線11a及びソース引出配線11bが形成された基板全体に、CVD法により、例えば、酸化シリコン膜(厚さ200nm~500nm程度)などの無機絶縁膜12(図16(b)、図16(b)及び図16(b)参照)を成膜し、さらに、スパッタリング法により、例えば、チタン膜(厚さ10nm~100nm程度)などのバリア膜及び銅膜(厚さ100nm~300nm程度)を順に成膜した後に、そのバリア膜及び銅膜の積層膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング又はドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図16(b)及び図18(b)に示すように、ソース配線15a、ソース電極15aa及びドレイン電極15bを形成する。
 そして、ソース配線15a、ソース電極15aa及びドレイン電極15bが形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、InGaZnO4などのIn-Ga-Zn-O系の酸化物半導体膜(厚さ20nm~200nm程度)を成膜した後に、その酸化物半導体膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図16(c)、図17(c)及び図18(c)に示すように、コンタクトホールHa及びHlを有する半導体層16aを形成する。
 続いて、半導体層16aが形成された基板全体に、CVD法により、例えば、酸化シリコン膜(厚さ100nm~300nm程度)などの無機絶縁膜を成膜した後に、その無機絶縁膜及び先に成膜された無機絶縁膜12に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング又はドライエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、コンタクトホールHb、Hj、Hm及びHoを有するゲート絶縁膜12a及び第1層間絶縁膜17bを形成する(図16(d)、図17(d)及び図18(d)参照)。
 さらに、ゲート絶縁膜12a及び第1層間絶縁膜17bが形成された基板全体に、スピンコート法又はスリットコート法により、例えば、感光性樹脂を塗布した後に、その塗布膜を露光、現像及びベークすることにより、図16(d)、図17(d)及び図18(d)に示すように、コンタクトホールHi、Hk、Hn及びHpを有する第2層間絶縁膜19を厚さ2.0μm程度に形成する。ここで、第2層間絶縁膜19の各コンタクトホールHi、Hk、Hn及びHpの内壁は、上記ベーク工程により、その上層部分が緩やかに傾斜することになる。
 最後に、第2層間絶縁膜19が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、ITO膜(厚さ50nm~200nm程度)などの透明導電膜を成膜した後に、その透明導電膜に対して、フォトリソグラフィ、ウエットエッチング及びレジストの剥離洗浄を行うことにより、図11、図13及び図15に示すように、画素電極18a、配線端子層18b及び配線接続層18cを形成する。
 以上のようにして、アクティブマトリクス基板20bを製造することができる。
 以上説明したように、本実施形態のアクティブマトリクス基板20b及びそれを備えた液晶表示パネル50bによれば、上記実施形態1と同様に、銅からなるソース電極15aa及びドレイン電極15bが酸化物半導体からなる半導体層16aで覆われているので、製造工程の増加を抑制して、銅の拡散を抑制することができる。
 なお、上記各実施形態では、表示パネルとして、液晶表示パネルを例示したが、本発明は、有機EL(Electro Luminescence)パネル、無機EL表示パネル、電気泳動表示パネルなどの他の表示パネルにも適用することができる。
 また、上記各実施形態では、ソース配線、ソース電極及びドレイン電極を構成する配線層として、銅を例示したが、Cu-Mn系、Cu-Ca系、Cu-Mg系などの銅合金であってもよい。
 また、上記各実施形態では、ソース配線、ソース電極及びドレイン電極として、Cu/Tiの2層構造のものを例示したが、3層以上の構造であってもよい。
 また、上記各実施形態では、ソース配線、ソース電極及びドレイン電極とのバリア層として、Tiを例示したが、その他の金属であってもよい。
 また、上記各実施形態では、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜及び(第1)層間絶縁膜を例示したが、ゲート絶縁膜及び(第1)層間絶縁膜は、半導体層側が酸化シリコン膜からなり、例えば、窒化シリコン膜などとの積層膜であってもよい。
 また、上記各実施形態では、画素電極や共通電極を構成する透明導電膜としてITO膜を例示したが、例えば、IZO(Indium Zinc Oxide)膜などであってもよい。
 また、上記各実施形態では、カラーフィルターが対向基板に設けられた液晶表示パネルを例示したが、本発明は、カラーフィルターがアクティブマトリクス基板に設けられたカラーフィルターオンアレイ構造の液晶表示パネルにも適用することができる。
 また、上記各実施形態では、ODF(One Drop Fill)法を用いて製造された液晶表示パネルを例示したが、本発明は、常圧下で空セルを作成した後に真空注入法により空セルの基板間に液晶材料を注入して製造される液晶表示パネルにも適用することができる。
 また、上記各実施形態では、In-Ga-Zn-O系の酸化物半導体層を例示したが、本発明は、In-Si-Zn-O系、In-Al-Zn-O系、Sn-Si-Zn-O系、Sn-Al-Zn-O系、Sn-Ga-Zn-O系、Ga-Si-Zn-O系、Ga-Al-Zn-O系、In-Cu-Zn-O系、Sn-Cu-Zn-O系、Zn-O系、In-O系などの酸化物半導体層にも適用することができる。
 また、上記各実施形態では、画素電極に接続されたTFTの電極をドレイン電極としたアクティブマトリクス基板を例示したが、本発明は、画素電極に接続されたTFTの電極をソース電極と呼ぶアクティブマトリクス基板にも適用することができる。
 また、上記各実施形態では、補助容量を構成する容量線が各画素に配置されていないアクティブマトリクス基板を例示したが、本発明は、補助容量を構成する容量線が各画素に配置されたアクティブマトリクス基板にも適用することができる。
 以上説明したように、本発明は、製造工程の増加を抑制して、銅の拡散を抑制することができるので、銅配線を用いたアクティブマトリクス基板を備えた表示パネルについて有用である。
C     チャネル領域
Ha~Hh    コンタクトホール
S     段差
5     TFT
10a   絶縁基板
11a   ゲート配線(ゲート電極)
11b   ソース引出配線(下層配線)
12a   ゲート絶縁膜
13a,13b  バリア層
15a   ソース配線
15aa  ソース電極
15b   ドレイン電極
16a,16b  半導体層
17a   層間絶縁膜
18a   画素電極
18b   配線端子層
18c   配線接続層
20a,20b  アクティブマトリクス基板
30    対向基板
40    液晶層(表示媒体層)
50a,50b  液晶表示パネル

Claims (9)

  1.  マトリクス状に設けられた複数の画素電極と、
     上記各画素電極にそれぞれ接続され、各々、絶縁基板に設けられたゲート電極、該ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜上に上記ゲート電極に重なるようにチャネル領域が設けられた半導体層、並びに該ゲート絶縁膜上に該半導体層のチャネル領域を介して互いに離間するように銅又は銅合金により設けられたソース電極及びドレイン電極を有する複数の薄膜トランジスタとを備えたアクティブマトリクス基板であって、
     上記半導体層は、酸化物半導体により上記ソース電極及びドレイン電極を覆うように設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  2.  請求項1に記載されたアクティブマトリクス基板において、
     上記ソース電極及びドレイン電極の上記ゲート絶縁膜側には、該ソース電極及びドレイン電極からの銅の拡散を抑制するためのバリア層が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  3.  請求項1又は2に記載されたアクティブマトリクス基板において、
     上記ゲート絶縁膜は、酸化シリコン膜からなることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  4.  請求項1乃至3の何れか1つに記載されたアクティブマトリクス基板において、
     上記各薄膜トランジスタを覆うように、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  5.  請求項4に記載されたアクティブマトリクス基板において、
     上記各画素電極は、上記層間絶縁膜上に設けられ、該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記半導体層に形成されたコンタクトホールを介して、上記各薄膜トランジスタのドレイン電極に接続され、
     上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールは、上記半導体層に形成されたコンタクトホールよりも平面視で大きく、該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールの内壁と該半導体層に形成されたコンタクトホールの内壁との間には、段差が設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  6.  請求項4又は5に記載されたアクティブマトリクス基板において、
     上記ゲート電極と同一層に同一材料により設けられた下層配線と、
     上記各画素電極と同一層に同一材料により設けられ、上記下層配線に接続された配線端子層とを備え、
     上記下層配線及び配線端子層は、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して互いに接続され、
     上記ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜の間には、上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを囲むと共に、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールから露出するように、上記半導体層と同一材料により他の半導体層がリング状に設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  7.  請求項6に記載されたアクティブマトリクス基板において、
     上記下層配線は、上記ゲート電極に接続されたゲート配線であることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  8.  請求項6に記載されたアクティブマトリクス基板において、
     上記ソース電極及びドレイン電極と同一層に同一材料により設けられ、上記半導体層で覆われ、且つ該ソース電極に接続されたソース配線と、
     上記各画素電極と同一層に同一材料により設けられ、上記下層配線及びソース配線を互いに接続するための配線接続層とを備え、
     上記ソース配線及び配線接続層は、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記半導体層に形成されたコンタクトホールを介して互いに接続され、
     上記ソース配線及び配線接続層の接続部分では、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールが上記半導体層に形成されたコンタクトホールよりも平面視で大きく、該層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールの内壁と該半導体層に形成されたコンタクトホールの内壁との間に段差が設けられ、
     上記下層配線及び配線接続層は、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール、及び上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して互いに接続され、
     上記下層配線及び配線接続層の接続部分では、上記半導体層が、上記ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜の間において、上記ゲート絶縁膜に形成されたコンタクトホールを囲むと共に、上記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールから露出するように設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス基板。
  9.  互いに対向するように設けられたアクティブマトリクス基板及び対向基板と、
     上記アクティブマトリクス基板及び対向基板の間に設けられた表示媒体層とを備えた表示パネルであって、
     上記アクティブマトリクス基板は、
     マトリクス状に設けられた複数の画素電極と、
     上記各画素電極にそれぞれ接続され、各々、絶縁基板に設けられたゲート電極、該ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁膜、該ゲート絶縁膜上に上記ゲート電極に重なるようにチャネル領域が設けられた半導体層、並びに該ゲート絶縁膜上に該半導体層のチャネル領域を介して互いに離間するように銅又は銅合金により設けられたソース電極及びドレイン電極を有する複数の薄膜トランジスタとを備え、
     上記半導体層は、酸化物半導体により上記ソース電極及びドレイン電極を覆うように設けられていることを特徴とする表示パネル。
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