作为代替CRT的平版显示器之一，使用了液晶的显示器用电光 学元件在有效利用低消耗电力和薄型这一特征的产品上得到积极的应 用。
在使用了液晶的显示器用电光学元件中有单纯的矩阵型液晶显 示装置，和把TFT作为开关元件使用的TFT-LCD。在便携性以及显 示品位方面具有比单纯矩阵型液晶显示装置优异的特征的TFT-LCD 在笔记本型个人电脑等中已广泛使用。在TFT-LCD中，一般是在TFT 阵列衬底和相对衬底之间夹持着液晶层。在TFT阵列衬底上把TFT 形成阵列状。在这样的TFT阵列衬底以及相对衬底的外侧上分别设置 偏光板，进而在一方的衬底外侧上设置背灯。通过这样的构造可以得 到良好的彩色显示。
但是，在TFT-LCD中需要使用半导体技术制造在玻璃衬底上把 TFT形成阵列状的TFT阵列衬底，由于在实际的制造工艺中产生的 图案不良，在容易发生配线的断线和配线间的短路等各种不良缺陷而 导致生产率下降的同时，存在制造中需要的装置数多、制造成本高的 问题。
作为解决这样的问题的方法，例如在特开平10-268353号公报中 揭示了用5次照相制版以及蚀刻形成TFT阵列衬底的有源矩阵型液晶 显示装置的制造方法。另外，在特开2001-250958号公报、特开 2001-339072号公报、特开2002-26333号公报以及特开2003-59939号 公报中揭示了用4次照相制版以及蚀刻形成TFT衬底的有源矩阵型液 晶显示装置的制造方法。在特开2001-339072号公报、特开2002-26333 号公报以及特开2003-59939号公报中，揭示了进一步通过半调色的曝 光方法形成不同膜厚度的光刻胶图案的方法。
图11～图13是被揭示在特开2003-59939号公报中的以往的TFT 阵列衬底的主要部分的说明图，展示绝缘衬底(未图示)上的要素。 图11是平面图，图12是示意地展示在图11所示的A-A剖面线上的 断面构造的截面图。图13是示意地展示被设置在显示区域的外侧的、 用于和TCP(Tape Carrier Package)连接的端子部分截面构造的图。 TCP分别把栅极配线、源极配线、辅助电容配线以及提供输入到相对 衬底的共用电极的信号电位的信号电位源和栅极配线、源极配线、辅 助电容配线以及共用电极连接起来。
在图11～13中，1是栅极电极，2是辅助电容电极，3是栅极绝 缘膜，4是半导体有源膜，5是欧姆接触，6是漏极电极，7是源极电 极，8是层间绝缘膜，9是象素接触孔，11是象素电极，13是栅极端 子电极，14是作为第1接触孔的栅极端子节点孔，20是辅助电容配线， 21是栅极配线，22是源极配线，23是显现在欧姆接触膜5的平面图 上的部分。
栅极电极1是栅极配线21的一部分，或者是从栅极配线21分支 后成为与各TFT连接的端子的电极。在图11中用符号23表示的部分 在图12中是欧姆接触膜5以及半导体有源膜4的上下2层构造。
在以往的技术中展示了用4次照相制版以及蚀刻制造TFT阵列 衬底的制造方法，因为源极配线22以及源极电极7在显示部分内并不 会超过半导体有源膜以及欧姆接触膜23的高差，所以其效果是可以去 掉因半导体有源膜以及欧姆接触膜23的高差引起的源极配线22以及 源极电极7的断线，并且因为源极电极、漏极电极的图案内包在半导 体图案中不交叉，所以可以把漏电流抑制得很低。另外，如果采用特 开平10-268353号公报，则进一步叙述了不管在象素电极11的周边附 近上残留的半导体有源膜以及欧姆接触膜23的形状如何，由于象素电 极11和半导体有源膜以及欧姆接触膜23和源极配线22都设置成用层 间绝缘膜8分隔的构造，因而可以去除因半导体有源膜以及欧姆接触 膜23及源极配线22的图案缺陷引起的、在源极配线22和象素电极 11之间的单纯短路和光照射下半导体有源膜4被低电阻化时发生的短 路。
同时，在TFT-LCD领域中，为了避免随着近年的TV和监视器 的平板尺寸的大型化，以及进而随着高精细化趋势而因配线长度增加、 配线宽度减少等的趋势引起的配线电阻增大，要求配线材料低电阻化。 作为以往一般使用的配线材料，使用钛(Ti)、铬(Cr)、钽(Ta)、 钨(W)以及以它们为主要成分的合金。这其中Cr得到广泛使用， 它可以用生产性高的湿法蚀刻比较简单地加工，并且表现出低的电阻 率值以及高耐腐蚀性。但是，目前正在逐渐希望今后使用比它们的电 阻率更低的铝(Al)、锰(Mo)以及它们的合金系列的产品。
可是，在揭示于特开平10-268353号公报中的以往的TFT阵列衬 底结构中，当在栅极配线21以及源极配线22的金属薄膜材料中使用 Al作为低电阻配线材料的情况下，由于加热在Al膜表面上产生被称 为小丘的微小突起，产生了层间绝缘的缺陷。此外，在栅极配线21 以及源极配线22和电连接的象素电极11之间能形成氧化层，产生了 在栅极配线21/象素电极11以及源极配线22/象素电极11的连接部分 上的接触电阻增加而显示不良的问题。当在源极配线22的金属薄膜材 料上使用了Al膜的情况下，存在着在和源极配线22电连接的欧姆接 触膜23的连接部分上产生接触电阻高因而产生显示不良的问题。
另外，当在栅极配线21和源极配线22的金属薄膜材料中使用 Mo膜的情况下，虽然和象素电极11的接触电阻以及和欧姆接触膜23 的接触电阻良好，但存在着缺乏耐水性、可靠性差的问题，和在层间 绝缘膜8上形成象素接触孔9的干法蚀刻工艺中Mo膜被过度蚀刻而 产生因接触孔开口部分的Mo膜消失引起的接触不良的问题。此外， 当为了弥补Al和Mo膜的上述缺点而设置成组合了Al和Mo的多层 叠层构造的情况下，例如如果要用包含公知的磷酸+硝酸系列的溶液 蚀刻Al，则因为被叠层的Mo层被过度蚀刻，因而存在不能蚀刻加工 的重大问题。
即在上述制造方法中，在配线材料中实现直接使用Mo那样的低 电阻金属膜的TFT-LCD这种方法实际上是不可能的。

本发明就是鉴于上述的情况提出的，其目的在于提供一种能够以 高的生产率制造不会发生点缺陷和显示不均匀等的显示缺陷的高品质 液晶显示装置用TFT阵列衬底的液晶显示装置用薄膜晶体管阵列衬 底的制造方法。
本发明的液晶显示装置用薄膜晶体管阵列衬底的制造方法中，所 述液晶显示装置用晶体管阵列衬底把具有与薄膜晶体管电连接的象素 电极的显示象素在第1绝缘衬底上形成阵列形状，并且在把线顺序扫 描选择各上述薄膜晶体管的栅极配线和给予写入象素电极的信号电位 的源极配线以正交状态形成为矩阵形状的TFT阵列衬底，和由第2绝 缘衬底上形成彩色滤光器以及共用电极构成的相对衬底之间夹着液晶 层，粘合上述TFT阵列衬底和相对衬底，并且在上述TFT阵列衬底 的外侧和上述相对衬底的外侧上分别设置有偏光板，所述制造方法的 特征在于至少包括下列步骤：(A)在上述第1绝缘衬底上形成第1 金属薄膜后，用第1次的照相制版以及蚀刻图案使上述第1金属薄膜 形成图形，由此形成上述栅极配线以及上述薄膜晶体管的栅极电极； (B)在顺序形成栅极绝缘膜、半导体膜、欧姆接触膜以及第2金属 膜后进行第2次照相制版，把感光性抗蚀剂图案形成为位于与形成薄 膜晶体管的半导体有源层相应的部分上的第1部分、至少比上述第1 部分厚的第2部分、比该第1部分以及第2部分还厚的第3部分，在 蚀刻上述第2金属膜、欧姆接触膜以及半导体膜的同时，薄膜化上述 抗蚀剂，除去位于与上述半导体活性膜相应部分上的上述第1部分的 抗蚀剂，进一步通过蚀刻除去位于与上述半导体有源层相应部分上的 第1部分上的第2金属膜，其后除去与半导体有源层相应部分的欧姆 接触膜以形成具有半导体有源层的薄膜晶体管；(C)在形成层间绝 缘膜后通过第3次照相制版以及蚀刻，使上述层间绝缘膜以及上述栅 极绝缘膜形成图形，至少形成贯通至上述漏极电极表面的象素接触孔、 贯通至上述第1金属薄膜表面的第1接触孔，和贯通至上述第2金属 膜表面的第2接触孔；(D)在形成透明导电性膜后通过第4次照相 制版以及蚀刻形成具有经由上述象素接触孔与上述漏极电极连接的部 分的象素电极、经由上述第1接触孔与上述栅极配线连接的栅极端子、 经由上述第2接触孔与该源极配线连接的源极端子，上述第2金属薄 膜由把钼作为主要成分的合金组成。
附图说明
图1是本发明的实施例1、3～5的液晶显示装置用TFT阵列衬底 的平面图。
图2是沿图1的X-X线截面图。
图3是本发明的实施例1、3～5的液晶显示装置用TFT阵列衬底 的制造工序的流程图。
图4是展示本发明的实施例1～5的ITO/AlN接触电阻值对氮元 素组成依赖关系的图。
图5是展示本发明的实施例1～5的Mo合金的电阻率值对添加元 素组成依赖关系的图。
图6是展示本发明的实施例1～5的Mo合金的湿法蚀刻速率对添 加元素组成依赖关系的图。
图7是展示本发明的实施例2～5的液晶显示装置用TFT衬底的 平面图。
图8是沿图7的Y-Y线截面图。
图9是本发明的实施例2～5的液晶显示装置用TFT阵列衬底的 制造工序的流程图。
图10是展示本发明的实施例2的第2次照相制版以及蚀刻的抗 蚀剂图案的图。
图11是展示以往的液晶显示装置用TFT阵列衬底的平面图。
图12是沿图11的A-A线截面图。
图13是展示图11的液晶显示装置用TFT阵列衬底的第1TCP 端子连接部分(栅极端子部分)的截面图。

本发明者们为了解决在Al膜和Mo膜中的上面所述的问题，进 行了各种研究。图4是展示与在Al中把氮元素(N)作为杂质添加时 的透明象素电极ITO膜的接触电阻值的结果，把为了不产生显示缺陷 的接触电阻的基准值设置为1的图。在栅极配线21的至少和ITO膜 直接连接的Al合金的上层面上，把氮元素(N)作为杂质添加5～26 重量％，由此看出在可以降低栅极配线21和象素电极11的接触电阻 的同时，可以同时抑制小丘的发生。除了氮元素(N)以外，在至少 把碳(C)以及氧(O)中的一种元素作为杂质添加进去也可以使栅极 配线21和象素电极11的接触电阻下降。另外，表1展示AlNd合金 膜的小丘耐热性、使用包含公知的磷酸+硝酸+醋酸的溶液用2倍于刚 刚好的蚀刻时间(过蚀刻100％)进行湿法蚀刻时的从抗蚀剂图案端 部的侧面蚀刻量，以及AlNd膜的电阻率值和小丘特性对Nd的组成依 赖性的关系。小丘个数密度的单位是个/500μm2。
表1  实施例   编号      取样               小丘密度/退火温度               (保持时间：60分)   电阻率     值  (μΩcm)  两侧的侧  面蚀刻量    (μm)  300℃  325℃   350℃   400℃    450℃     1     2     3     4  Al-0.8重量％Nd  Al-2重量％Nd  Al-5重量％Nd  Al-10重量％Nd    0    0    0    0    0    0    0    0     8     0     0     0     14     11     12     0     18     14     12     0～1     3.6     4.5     4.7     8.3     1.6     1.6     2.6     3.2  比较例      纯Al    9    -     10     17     -     3.3     1.0
如表1所示可知，通过在栅极配线21的Al中把钕(Nd)作为 杂质添加0.8重量％以上，如果工艺加温温度至少是至325℃，则抑制 在膜表面上产生被称为小丘的微小突起，由此可以降低层间绝缘的不 良。另一方面，也可以知道，如果添加量超过5重量％，湿法蚀刻加 工时的侧面蚀刻量极其大，图案形状难以控制，以及300℃退火后的 电阻率值超过5μΩcm，低电阻的Al系列合金膜原本的优点就减小了。 因此，在抑制小丘发生的同时，为了把湿法蚀刻加工时的侧面蚀刻引 起的配线宽度减少限制在最小，已知的是最好使用在Al中添加有 0.8～5重量％的Nd的合金。进而，为了在直至300℃的温度范围中防 止小丘的发生，只要至少添加大于、等于0.1重量％的Nd即可。对于 小丘的抑制，除了Nd以外，已经确认通过添加钛(Ti)、钒(V)、 铬(Cr)、锆(Zr)、铌(Nb)、锰(Mo)、铪(Hf)、钽(Ta)、 钨(W)、镧(La)、钐(Sm)、钆(Gd)以及铱(Y)中的至少一 种可以得到效果，但添加Nd，与添加了其他元素的情况相比可以把电 阻率值的增加抑制在最小。
表2是归纳展示纯Mo以及在纯Mo中添加有其他元素时的电学 电阻率值、耐水性、ITO/Mo合金接触电阻以及干法蚀刻速率的相对 SiN选择比(以下，称为干法蚀刻选择比)的结果(Mo合金添加元素 特性)。
表2     电学    电阻率        耐水     (纯水浸泡)     ITO   接触电阻  干法蚀刻选择   比(相对SiN)   纯Mo     ○   ×(1个月膜消失)     ○     ×(0.5) 添 加 元 素 V     ×   ○(1个月膜消失)     -     ◎ Cr     ×   -     -     ◎ Zr     ×   -     -     ◎ Nb     ○   ◎(1个月没有变化)     ◎     ◎(0.25) W     ○   ○(1个月膜消失)     ○     ◎
如果和比较例子的纯Cr比较，则纯Mo在电学电阻率以及和ITO 的接触电阻特性方面优异，而在耐水性、SiN干法蚀刻选择比的方面 差，现实是难以适用于TFT阵列衬底。对于SiN干法蚀刻选择比来说， 知道可以通过在纯Mo中添加各种元素，例如V、Cr、Zr、Nb、W， 可以得到改善。
图5是展示Mo合金膜相对纯Mo膜的电阻率值(把纯Mo的电 阻率值设置为1时的值)的图。在添加了Nb或者W的情况下，知道 可以抑制电阻率值的增大。图6是展示作为Al系列的标准蚀刻溶液使 用了公知的磷酸+硝酸+醋酸的溶液情况下的Mo合金膜的蚀刻速率的 图。蚀刻速率在把纯Al设置为1的情况下，知道在Mo合金中作为添 加剂包含添加约2.5重量％Nb的Mo合金膜，或者在Mo合金中作为 添加剂包含约30重量％W的Mo合金中和纯Al膜大致相等，可以在 1步中蚀刻Al和Mo的叠层膜。当把Mo合金膜和Al合金膜叠层时， 为了使Al的低电阻率有效，理想的是Mo合金膜的膜厚度比Al膜还 薄。因而，如果考虑Mo合金/Al叠层膜的各层的体积比，则因为为了 使此蚀刻断面平滑，理想的是Mo合金膜的相对于Al的湿法蚀刻速率 比在1以下，所以理想的是假设在Mo中添加的Nb的浓度为2.5重量 ％或以上，而后在W的情况下假设是在30重量％或以上。另一方面， 当添加了超过20重量％的Nb的情况下，或者添加了超过50重量％ 的W的情况下，因为不可能进行生产性高的湿法蚀刻加工，所以这种 情况不适宜本发明的金属薄膜材料。通过以上的评价结果，在本发明 中，可以知道最好使用在Mo中把Nb作为添加剂包含2.5～20重量％ 的Mo合金膜，或者在Mo中把W作为添加剂包含30～50重量％的合 金膜。
表3展示把Mo合金膜在23℃的纯水中浸泡放置试验中进行耐水 性评价的结果(Mo合金的耐水性对添加元件组成的依赖性)。在Mo合金膜中，在Mo中添加Nb的合金的结果1个月后膜也没有腐蚀消 失，因为展示了和比较例的Cr膜大致相等的耐水性，所以在本发明 中使用在Mo中包含2.5～20重量％Nb的合金膜更理想。
表3   实施例编号      金属   经过1星期后     经过1个月后      5      6      7      8      9      10      11   Mo-5重量％Nb   Mo-20重量％Nb   Mo-18重量％W   Mo-50重量％W   Mo-6重量％V   Mo-12重量％V      纯Mo   ○(没有变化)   ○(没有变化)   △(有变色)   △(有变色)   △(有变色)   △(有变色)   △(有变色)   ○(没有变化)   ○(没有变化)   ×(膜几乎消失)   ×(膜几乎消失)   ×(膜几乎消失)   ×(膜几乎消失)   ×(膜几乎消失)   比较例子      纯Cr   ○(没有变化)     ○(没有变化)
根据以上得到的知识，本发明者们，通过提供以下的液晶显示装 置用TFT阵列衬底的方法，完成了本发明。该方法是：用包括Al或 者把Al作为主要成分的合金和在其上层形成的、在Al中添加有N、 C以及O中的至少一种的Al合金的至少2层构造膜作为上述第1金 属薄膜，用特别是添加有Nb或者W中的Nb的Mo合金单层膜作为 上述第2金属薄膜，或者用Al合金和Mo合金的叠层构造以供进行湿 法蚀刻加工，构成上述第1和第2金属薄膜。如此构成的阵列衬底可 以实现栅极配线以及源极配线电阻的极小化、象素电极和漏极电极的 接触电阻的极小化，可以高生产力地制造没有点缺陷不良和显示模糊 的、具有高显示品质的液晶显示装置用TET阵列衬底。
以下，用附图说明本发明的实施例的液晶显示装置用TFT阵列 装置。
实施例1
图1是展示本发明的实施例1的液晶显示装置的TFT阵列衬底 的平面图，图2是沿图1的X-X线截面图。在图1、2中，101是玻璃 衬底等的透明绝缘衬底，1是由被形成在透明绝缘衬底101上的第1 金属薄膜组成的栅极电极，21是与该栅极电极1连接的栅极配线，2 是同样被形成在由第1金属薄膜组成的透明绝缘衬底101上的辅助电 容电极，3是形成在栅极电极1、栅极配线21以及辅助电容电极20 上的栅极绝缘膜，4是经由栅极绝缘膜3由形成在栅极电极1上的非 晶硅膜组成的半导体能动层，5是由形成在半导体层4上的n+非晶硅 膜组成的欧姆接触层，7是由形成在欧姆接触层5上的第2金属薄膜 组成的源极电极，22是连接在该源极电极7上的源极配线，6是同样 被形成在同样由第2金属薄膜组成的欧姆接触层5上的漏极电极，24 是除去了欧姆接触层的TFT的沟道部分(与半导体有源层相应的部 分)，8是由钝化膜组成的层间绝缘膜，9是贯通到漏极电极表面的象 素接触孔，11由透明导电性膜组成的、与下层的漏极电极6电连接的 象素电极。
以下，根据图3说明本发明的实施例1的液晶显示装置用TFT 阵列衬底的制造方法的顺序。
在图3所示的工序A中，首先用纯水或者热硫酸洗净玻璃衬底等 的透明绝缘衬底101，在该透明绝缘衬底101上形成第1金属薄膜后， 用第1次的照相制版以及蚀刻使上述第1金属薄膜形成图案以形成栅 极电极1、栅极配线21以及辅助电容电极2。作为第1金属薄膜，理 想的是使用电学电阻率低的Al、Mo和把它们作为主要成分的合金。 作为适宜的实施例，在此首先用使用公知的Ar气体的溅射法、以 200nm厚度形成Al膜1a。溅射条件是DC磁控管溅射方式，设成膜 功率密度为3W/cm2，Ar气体流量为40sec。接着通过使用了在公知的 Ar气体中混合了N2气体的气体的反应性溅射法，把添加了氮元素(N) 的AlN合金1b形成为50nm厚度的膜。溅射条件是设成膜功率密度 为3W/cm2，Ar气体流量为40sccm，N2气体流量为20sccm。通过以 上步骤，形成具有200nm厚的Al膜1a和在其上层的50nm厚的AlN膜1b的2层膜。进而，上层AIN膜1b以及2b的N元素组成是约18 重量％。其后，使用包含公知的磷酸+硝酸的溶液在一并蚀刻2层膜 1a以及2a、1b以及2b后，除去抗蚀剂图案后形成栅极电极1、栅极 配线21以及辅助电容电极2。
接着在图3所示的工序B中，首先顺序形成由氮化硅(SiN)组 成的栅极绝缘膜3和由非晶硅组成的半导体有源膜4和由添加有杂质 的n+的非晶硅组成的欧姆接触膜5。之后，通过第2次照相制版以及 蚀刻，对上述半导体有源膜、上述欧姆接触膜、形成薄膜晶体管的部 分进行刻图，形成比在此后的工序中形成的源极电极7、源极配线22 以及漏极电极6的图案大、并且连续的图形。作为适宜的实施例，在 此使用化学气相淀积(CVD)法顺序形成作为栅极绝缘膜的400nm厚 的SiN膜、作为半导体膜的150nm厚的非晶硅膜、作为欧姆接触膜的 30nm厚、掺杂了磷(P)的n+非晶硅膜，其后通过使用公知的氟元 素气体的干法蚀刻法使上述的非晶硅膜和欧姆接触膜形成图案，其后 除去抗蚀剂图案、形成半导体图案4、5。
接着，在图3所示的工序C中，首先形成第2金属薄膜之后，通 过第3次照相制版以及蚀刻将源极电极7、源极配线22以及漏极电极 6形成图案。作为第2金属薄膜，在此理想的是使用在Mo中添加有 Nb或者W的合金膜。这种膜具有如上所述的电学电阻率低、表现出 与欧姆接触膜5良好的接触特性，以及和象素电极11的电学接触电阻 优异等优点的。作为适宜的实施例，用使用了公知的Ar气体的溅射 蚀刻法把在Mo中添加有5重量％的Nb的MoNb合金形成为200nm 厚的膜，之后，使用包含公知的磷酸+硝酸的溶液进行蚀刻，再用使 用了公知的氟系列气体的干法蚀刻法除去源极电极7以及漏极电极6 之间的欧姆接触层后，除去抗蚀剂图案，形成源极电极7、源极配线 22、漏极电极6以及TFT沟道部分24。
接着，在图3所示的工序D中，首先形成由SiN构成的钝化膜 作为层间绝缘膜8，之后，用第4次照相制版以及蚀刻使其形成图案， 同时形成至少在上述第2金属薄膜中贯通至漏极电极表面的象素接触 孔、贯通到上述第1金属薄膜的栅极配线端子部分表面的第1接触孔、 贯通至上述第2金属薄膜的源极配线端子表面的第2接触孔。作为适 宜的实施例，使用化学气相淀积(CVD)法，以300nm的厚度形成氮 化硅膜作为层间绝缘膜，用使用了公知的氟系列气体的干法蚀刻法进 行蚀刻，其后除去抗蚀剂图案，形成象素漏极电极接触孔9、栅极端 子部分接触孔(未图示)以及源极端子部分接触孔(未图示)。
最后在图3所示的工序E中，在形成了透明导电性膜后，用第5 次照相制版以及蚀刻进行刻图以形成象素电极11，以便经由上述象素 漏极电极接触孔9和下层的漏极电极6电连接，以及形成经由接触孔 和下层栅极端子部分以及下层源极端子部分电连接的端子焊盘图案。 如此完成了本发明的实施例1的液晶显示用TFT阵列衬底。作为适宜 的实施例，用使用了公知的Ar气体的溅射法以100nm的厚度形成把 氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)混合起来的ITO膜作为透明导电 性膜，在用包含公知的盐酸+硝酸的溶液进行蚀刻后，除去抗蚀剂图 案，形成象素电极11以及栅极端子焊盘、源极端子焊盘(未图示)。
根据表4所示的液晶显示装置用TFT阵列衬底和以往的TFT阵 列衬底(比较例)的特性，把这样完成的TFT阵列衬底和使用Cr或 者Al膜作为第1金属薄膜、使用Cr膜作为第2金属薄膜完成的以往 的TFT阵列衬底(比较例子1、2)相比，由于把第1金属薄膜设置 为AlN/Al的2层膜，因为在可以降低栅极配线电阻以及和端子焊盘的 ITO膜的接触电阻的同时，可以防止小丘的发生，所以可以把插入有 绝缘膜的第1金属薄膜和第2金属薄膜的层间短路缺陷的发生抑制在 很低。由于把第2金属薄膜设置为MoNb，可以在降低源极配线电阻 的同时特别降低和象素ITO的接触电阻，所以可以实现没有显示模糊 的良好的显示品质。
在本实施例1中，采用纯Al膜1a、2a，以及在其上层的添加有 氮元素的AlN膜1b、2b的2层膜作为第1金属薄膜，在上层的Al中 添加了约18重量％的氮元素。但本发明并不限于此，如图4所示，可 以在5～26重量％的范围内添加氮元素。或者也可以不添加氮元素而添 加C和O。添加的元素和添加量可以通过只任意改变混合在Ar气体 中的气体种类和其流量简单地改变。例如，代替氮气可以在Ar气体 中混合氧气、二氧化碳气体或者大气来进行反应性溅射。另外，代替 纯Al膜，也可以设置成使用了添加有0.5～1.5重量％Nd的AlNd合金 膜的AlNd-N/AlNd的2层膜。这种情况下，除了栅极配线电阻的降低 以及ITO膜的接触电阻降低的效果外，还可以提高在加工时的加热工 序中的防止发生小丘的极限。因为可以提高产品的成品率、可靠性， 所以更理想。
作为第2金属薄膜，除了MoNb合金膜以外，还可以使用添加了 30～50重量％W的MoW合金膜。这种情况下，与ITO膜的接触电阻 和MoNb相比稍高一些，但和比较例1相比还是可以降低源极配线电 阻以及与ITO膜的接触电阻。
表4                                        实施例         比较例     1、2     1、2     3     4     5   1(参考)    2 第1金属薄膜(栅极配线)     AlN/Al     AlN/Al     MoNb     AlN/Al     MoNb/(AlN)/Al     Cr    Al 第2金属薄膜(源极配线)     MoNb     MoW     MoNb     MoNb/Al/MoNb或     者AlN/Al/MoNb     MoNb/Al/MoNb或     者AlN/Al/MoNb     Cr    Cr 象素电极/端子焊盘ITO膜     ITO     ITO     ITO     ITO     ITO     ITO    ITO 栅极配线电阻(相对Cr配线)     0.2     0.2     0.6     0.2     0.2     1    0.2 源极配线电阻(相对Cr配线)     0.6     0.6     0.6     0.2     0.2     1    1 ITO/栅极配线接触电阻     1     1     0.4     1     0.4     1    1000000 ITO/源极配线接触电阻     0.4     0.6     0.4     0.4     0.4     1    1
实施例2
图7是展示本发明的实施例2的液晶显示装置的TFT阵列衬底 的平面图，图8是沿图7的Y-Y线的截面图。在图7、8中，101是玻 璃衬底等的透明绝缘衬底，1是由被形成在透明绝缘衬底101上的第1 金属薄膜组成的栅极电极，21是与该栅极电极1连接的栅极配线，2 是同样被形成在由第1金属薄膜组成的透明绝缘衬底101上的辅助电 容电极，3是形成在栅极电极1、栅极配线21以及辅助电容电极20 上的栅极绝缘膜，4是经由栅极绝缘膜3由形成在栅极电极1上的非 晶硅膜组成的半导体能动层，5是由形成在半导体层4上的n+非晶硅 膜组成的欧姆接触层，7是形成在欧姆接触层5上的由第2金属薄膜 组成的源极电极，22是与该源极电极7连接的源极配线，6是同样形 成在由第2金属薄膜组成的欧姆接触层5上的漏极电极，24是除去欧 姆接触层5的TFT的沟道部分(与半导体有源层相应的部分)，8是 层间绝缘膜，9是贯通到漏极电极表面的象素接触孔，10是形成辅助 电容的部分(以下，简单地称为补助容量)，11是由透明电极膜组成 的、与下层的漏极电极6电连接的象素电极。另外，辅助电容电极2 是从辅助电容配线20分支出来的、其一部分在与象素电极11重叠的 位置上延伸的电极。在辅助电容电极2和象素电极11之间形成有把由 栅极绝缘膜3以及层间绝缘膜组成的叠层膜作为电介质的辅助电容 10。辅助电容10在电路上和在象素电极11和共用电极之间经由液晶 形成的液晶容量并联形成。
以下，根据图9以及图10说明本发明的实施例2的液晶显示装 置TFT阵列衬底的制造方法的顺序。
在图9所示的工序A中，首先用纯水或者热硫酸洗净玻璃衬底等 的透明绝缘衬底101，在该透明绝缘衬底101上形成第1金属薄膜后， 用第1次的照相制版以及蚀刻使上述第1金属薄膜形成图案，形成栅 极电极1、栅极配线21以及辅助电容电极2。
作为第1金属薄膜，理想的是使用电学电阻率低的Al、Mo和把 它们作为主要成分的合金。作为适宜的实施例，首先，用使用了公知 的Ar气体的溅射法、以200nm厚度形成Al膜1a以及2a。溅射条件 是DC磁控管溅射方式，设成膜功率密度为3W/cm2，Ar气体流量为 40sccm。接着通过使用了在公知的Ar气体中混合了氮气的气体的反 应性溅射法，把添加了氮元素(N)的AlN合金1b以及2b形成为50nm 厚的膜。溅射条件是设成膜功率密度为3W/cm2，Ar气体流量为 40sccm，氮气流量20sccm。通过以上步骤，形成具有200nm厚度的 Al膜1a以及2a和在其上层具有50nm厚度的AlN膜1b以及2b的2 层膜。上层AIN膜1b以及2b的氮元素组分是约18重量％。其后， 使用包含公知的磷酸+硝酸的溶液在一并蚀刻2层膜1a以及2a、1b 以及2b后，除去蚀刻图案，形成栅极电极1、栅极配线21以及辅助 电容电极2。
接着，在图9所示的工序B中，首先顺序形成由氮化硅(SiN) 组成的栅极绝缘膜3和由非晶硅组成的半导体有源膜4和由添加有杂 质的n+非晶硅组成的欧姆接触膜5和第2金属膜之后，在第2次照相 制版以及蚀刻中，对感光性的抗蚀剂形成图案，使之包含位于与形成 薄膜晶体管的半导体有源层相应部分上的第1部分、至少比上述第1 部分厚的第2部分，和比上述第1部分以及第2部分还厚的第3部分。
作为适宜的实施例，在此使用化学气相淀积(CVD)法顺序形成 作为栅极绝缘膜的400nm厚的SiN膜、作为半导体膜的150nm厚的 非晶硅膜，和作为欧姆接触膜的掺磷的、30nm厚的n+非晶硅膜。
接着，形成用于形成源极电极以及漏极电极的第2金属膜6、7。 作为第2金属膜，理想的是使用在Mo中添加有Nb，或者W的合金 膜，这种合金膜具有电学电阻率低、表现出和欧姆接触膜5良好的接 触特性，以及与象素电极11的电学接触电阻优异等优点。
作为适宜的实施例，在此用公知的Ar气体的溅射法把在Mo中 添加有5重量％Nb的MoNb合金形成200nm厚的膜。接着作为用第 2次照相制版以及蚀刻形成的抗蚀剂图案的适宜的实施例，首先如图 10(a)所示，在用旋转器涂抹约1.6μm厚的酚醛树脂系列的正性抗 蚀剂，在120℃下进行约90秒钟的预烘焙后，首先进行形成用于形成 TFT部分半导体膜4、5、源极配线22、漏极电极6图案的抗蚀剂图 案25的第1曝光，接着进行形成用于形成TFT的源极电极7以及通 道单元24的抗蚀剂图案25b的第2曝光。为了不完全除去抗蚀剂图案 25b、使得剩下薄的膜厚，第2曝光以第1曝光的约40％的曝光量进 行半曝光。
进行此二阶段曝光用有机碱性系列的显影液进行显影后，在 120℃下进行约180秒的后烘烤，如图10(b)所示，形成具有TFT 的沟道形式的第1部分25b、比此第1部分还厚的、位于上述栅极电 极图案1的上部的第2部分25a、比此第2部分还厚的部分25c的至 少3个以上的不同膜厚度的抗蚀剂图案。在本实施例中形成的抗蚀剂 图案第1部分25b的膜厚是约0.4μm，第2部分25a的膜厚是约1.4μm， 第3部分25c的膜厚是约1.6μm。而且，在本实施例中如上所述设置 成二段曝光，但例如通过使用了设置成位于25b上的图案部分的透过 量为约40％那样的半色调的光掩膜的一并曝光，也可以形成具有25a、 25b、25c的抗蚀剂图案。半色调图案掩膜可以把在曝光中使用的波长 区域(通常是350nm～450nm)的光的透过量减少到40％左右的滤光 膜形成为位于光掩膜25b上的图案部分，或者作为条形的图案可以利 用光衍射现象形成。在使用此半色调掩膜的情况下，因为可以在1次 曝光中一并形成图10(b)所示的抗蚀剂图案25a、25b、25c，所以可 以简化工艺。
接着，首先用图10(b)所示的抗蚀剂图案25a、25c、使用公知 的包含磷酸+硝酸的溶液对由MoNb合金组成的第2金属薄膜6、7进 行第1次蚀刻。进而，使用采用了公知的氮气的干法蚀刻法，蚀刻由 非晶硅组成的半导体膜和由n+非晶硅组成的欧姆接触膜23，形成TFT 部分的半导体膜4、5、源极配线22以及漏极电极6的图案。
以下通过使用了公知的氧等离子的抗蚀剂灰化法，在除去上述第 1部分的抗蚀剂25b的同时，蚀刻抗蚀剂图案25以使第3部分25c残 留下来，由此使位于半导体有源层相应部分24上的抗蚀剂25b的部分 形成开口的如图10(c)所示的抗蚀剂图案25a、25c。
以下使用公知的包含磷酸+硝酸的溶液对由25b部分的MoNb合 金组成的第2金属薄膜进行第2次蚀刻。进而，使用采用了公知的氟 元素系列气体的干法蚀刻法除去欧姆接触层，之后除去抗蚀剂图案 25a、25c以形成源极电极7、源极配线22、漏极电极6以及TFT的 沟道部分24。
接着在图9所示的工序C中，首先形成由SiN组成的层间绝缘 膜8，之后，用第3次照相制版以及蚀刻进行图案形成，同时形成在 上述第2金属薄膜中至少贯通至漏极电极表面的象素接触孔、贯通至 上述第1金属薄膜的栅极配线端子表面的第1接触孔，以及贯通至上 述第2金属薄膜的源极配线端子表面的第2接触孔。
作为适宜的实施例，在此用化学气相淀积(CVD)法以300nm 的厚度形成SiN膜作为层间绝缘膜，用采用了公知的氟元素系列气体 的干法蚀刻法蚀刻，其后除去蚀刻图案形成象素漏极电极接触孔9、 栅极端子部分接触孔(未图示)以及源极端子部分接触孔(未图示)。
最后在图9所示的工序D中，在形成透明导电膜后，用第4次照 相制版以及蚀刻进行图案形成，以形成象素电极11，以便经由上述象 素电极接触孔9与下层的漏极电极6电连接，以及形成经由第1和第 2接触孔与下层栅极端子部分以及下层源极端子部分电连接的栅极端 子以及源极端子，如此完成了本发明的实施例1的液晶显示用TFT阵 列衬底。
作为适宜的实施例，在此用采用了公知的Ar气体的溅射法以 100nm的厚度形成把氧化铟(In2O3)和氧化锡(SnO2)混合起来的 ITO膜作为透明导电膜，在用包含公知的包含盐酸+硝酸的溶液进行 蚀刻后，除去抗蚀剂图案，形成象素电极11、栅极端子(未图示)以 及源极端子(未图示)。
根据表4所示的液晶显示装置用TFT阵列衬底和以往的TFT阵 列衬底(比较例)的特性，把这样完成的TFT阵列衬底和使用Cr或 者Al膜作为第1金属薄膜、使用Cr膜作为第2金属薄膜完成的以往 的TFT阵列衬底(比较例子1、2)相比，由于把第1金属薄膜设置 为AlN/Al的2层膜，因为在可以降低栅极配线电阻以及和端子焊盘的 ITO膜的接触电阻的同时，可以防止小丘的发生，所以可以把插入有 绝缘膜的第1金属薄膜和第2金属薄膜的层间短路缺陷的发生抑制在 很低。由于把第2金属薄膜设置为MoNb，可以在降低源极配线电阻 的同时特别降低和象素ITO的接触电阻，所以可以实现没有显示模糊 的良好的显示品质。
在本实施例2中，采用纯Al膜1a、2a，以及其上层添加有氮元 素的AlN膜1b、2b的2层膜作为第1金属薄膜，在上层的Al中添加 了约18重量％的氮元素。但本发明并不限于此，如图4所示，可以在 5～26重量％的范围内添加氮元素。或者也可以不添加氮元素而添加C和O。添加的元素和添加量可以通过只任意改变混合在Ar气体中的 气体种类和其流量简单地改变。例如，代替氮气可以在Ar气体中混 合氧气、二氧化碳气体或者大气来进行反应性溅射。另外，代替纯Al膜，也可以设置成使用添加有0.5～5重量％Nd的AlNd合金膜的 AlNd-N/AlNd的2层膜。这种情况下，除了栅极配线电阻的降低以及 ITO膜的接触电阻降低的效果外，还可以提高在加工时的加热工序中 的防止发生小丘的极限。因为可以提高产品的成品率和可靠性，所以 更理想。
作为第2金属薄膜，除了MoNb合金膜以外还可以使用添加了 30～50重量％W的MoW合金膜。这种情况下，与ITO膜的接触电阻 和MoNb相比稍高一些，但和比较例1相比还是可以降低源极配线电 阻以及与ITO膜的接触电阻。
实施例3
在实施例1或者2中，作为第1金属膜，代之以AlN/Al的2层 膜使用添加了2.5～20重量％Nb的MoNb合金膜。作为适宜的实施例， 在图3或者图9所示的工序A的步骤(b)中，通过采用了公知的Ar气体的溅射法以200nm的厚度形成Mo-5重量％Nb膜，在第1次照 相制版以及蚀刻中进行图案形成，形成栅极电极1、栅极电极21以及 辅助电容电极2。以下的工序和实施例1或者2一样，完成了本发明 实施例3的液晶显示装置用TFT阵列衬底。这种情况下，与实施例1 或者2相比虽然栅极配线电阻值增大，但因为和ITO氧化膜的接触电 阻值减小到比实施例1或者2还小，所以可以提高针对显示缺陷的容 限。
实施例4
该实施例的目的在于在实施例1或者2中，作为第2金属薄膜使 用AlN/Al膜代替MoNb单层膜，以降低源极配线电阻。但是，Al膜 因为难以取得和由下层的n+非晶硅组成的欧姆接触层5良好的电接触 特性，所以首先形成添加了2.5～20重量％的Nb的MoNb膜，需要设 置成在其上层形成了AlN/Al膜的至少3层膜。作为适宜的实施例，在 此，在和实施例1一样在流程到了图3所示的工序C中的步骤(k) 为止之后的工序C的步骤(1)，或者在流程到了在实施例2中的图9 所示的工序B的步骤(h)为止之后的工序B的步骤(i)中，首先把 添加有5重量％的Nb的Mo-5重量％Nb合金膜用采用了公知的Ar气体的溅射法以50nm的厚度成膜。接着用采用了Ar气体的溅射法以 200nm的厚度形成添加有2重量％的Nb的Al-2重量％Nd合金膜， 之后，用在Ar气体中混合有氮气的反应性溅射法以50nm厚度形成 AlNd-N膜，形成了AlNd-N/AlNd/MoNb的3层膜。其后，在实施例 1中用第3次照相制版以及蚀刻进行图案形成，形成源极电极7、源极 配线22以及漏极电极6，或者对于实施例2，实施了第2次照相制版 以后的工序。这种情况下，因为使用了在最下层的MoNb中添加有5 重量％的Nb的Mo-5重量％Nb膜，所以可以如图6所示那样，用包 含公知的磷酸+硝酸系列的溶液一并蚀刻上述3层膜。以下，经过和 实施例1或者2一样的工序完成实施例4的液晶显示装置用TFT阵列 衬底。这种情况下，与实施例1或者2相比，虽然与由ITO膜和第2 金属膜组成的源极配线的接触电阻增大，但可以使源极配线电阻比实 施例1或者2还低。
在上述实施例4中，虽然把AlNd-N/AlNd/MoNb的3层膜作为 第2金属膜，但也可以代替最上层的AlNd-N膜50nm用和最下层一 样的约50nm厚的MoNb。这种情况下，由于作为最上层和最下层膜 适宜使用添加有2.5～20重量％的Nb的MoNb膜，因此在可以使用公 知的包含磷酸+硝酸系列的溶液蚀刻一并形成源极电极7、源极配线 22以及漏极电极6的同时，如表2所示，因为和SiN的干法蚀刻选择 比与纯Mo膜相比得到改善，所以在使用了图3所示的工序D的步骤 (t)、或者在图9所示的工序C的步骤(t)中的使用公知的氟元素 系列气体的SiN干法蚀刻工艺形成象素接触孔9时，可以防止接触开 口部分的下层漏极电极6的消失。进而，最下层和最上层的MoNb的 膜厚度并不限定为50nm，可以任意设定，但为了形成均匀的膜，理 想的是至少在10nm以上。为了把配线电阻抑制在很低，理想的是在 不超过中间层的AlNd膜的膜厚度的范围中设定。如果采用本实施例 4，则与实施例1或者2相比可以进一步降低源极配线电阻。
实施例5
在实施例1或者2中，使用添加Nb2.5～20重量％的MoNb合金 膜作为第1金属膜来代替AlNd-N/AlNd的2层膜的上层AlNd-N。作 为适宜的实施例，在此在图3或者图9所示的工序A的步骤(b)中， 在用公知的Ar气体的溅射法以200nm的厚度形成添加有2重量％的 Nb的Al-2重量％Nd膜后，把Mo-5重量％Nb膜用采用公知的Ar气 体的溅射法形成50nm的厚度，用第1次的光蚀刻加工形成图案，形 成栅极电极1、栅极配线21以及辅助电容电极2。此后的工艺和实施 例4一样，完成了本发明的实施例5的液晶显示装置用TFT阵列衬底。 这种情况下，虽然成膜工序增加，但因为与实施例1或者2相比可以 减少源极电阻配线，以及降低ITO/栅极配线接触电阻，所以可以制造 实现进一步提高针对显示模糊的极限的显示质量良好的液晶显示装置 用TFT阵列衬底。
在实施例1～5中，作为透明导电性膜使用了ITO(氧化铟+氧化 锡)膜，但本发明并不限于此，也可以使用氧化铟(In2O3)、氧化锡 (SnO2)、氧化锌(ZnO)或者混合它们的膜。例如当使用在氧化铟 中混合有氧化锌的IZO膜的情况下，不使用在上述实施例中使用的盐 酸+硝酸系列那样的强酸，可以把草酸系列那样的弱酸作为蚀刻液使 用，所以如本发明所示当在第1以及第2金属薄膜上使用缺乏耐酸性 的Al或者Mo合金的情况下，因为使用弱酸可以防止因药液渗入引起 的Al合金以及Mo合金膜的断线腐蚀，所以更理想。另外在氧化铟、 氧化锡、氧化锌各自的溅射膜的氧的组分小于化学计量组分时，透过 率和电阻率等的特性不良，这时，作为溅镀气体理想的是不只是使用 Ar气体，而是使用混合了氧气和H2O气体的气体来形成膜。
如果采用本发明，则可以高生产率地制造不会发生点缺陷不良和 显示模糊等的显示不良的高品质的液晶显示装置用TFT阵列衬底。