JP2001147449A - 液晶画像表示装置と画像表示装置用半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ５枚マスクプロセスでは走査線と信号線への
コンタクト形成に関して、絶縁層への開口部形成時に走
査線や信号線の表面に酸化膜が形成され易く、コンタク
ト抵抗が不安定であった。 【解決手段】 走査線と信号線を陽極酸化可能な金属
とアルミニウムと透明導電層の３層とする。走査線の
側面に陽極酸化層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカラー画像表示機能
を有する液晶画像表示装置、とりわけアクティブ型の液
晶画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の微細加工技術、液晶材料技術およ
び高密度実装技術等の進歩により、5〜50ｃｍ対角の液
晶パネルでテレビジョン画像や各種の画像表示機器が商
用ベースで大量に提供されている。また、液晶パネルを
構成する２枚のガラス基板の一方にＲＧＢの着色層を形
成しておくことによりカラー表示も容易に実現してい
る。特にスイッチング素子を絵素毎に内蔵させた、いわ
ゆるアクティブ型の液晶パネルではクロストークも少な
くかつ高速応答で高いコントラスト比を有する画像が保
証されている。

【０００３】これらの液晶画像表示装置（液晶パネル）
は走査線としては200〜1000本、信号線としては200〜30
00本程度のマトリクス編成が一般的であるが、最近は表
示容量の増大に対応すべく大画面化と高精細化とが同時
に進行している。

【０００４】図５は液晶パネルへの実装状態を示し、液
晶パネル１を構成する一方の透明性絶縁基板、例えばガ
ラス基板２上に形成された走査線の電極端子群６に駆動
信号を供給する半導体集積回路チップ３を導電性の接着
剤を用いて接続するＣＯＧ（Chip-On-Glass）方式や、
例えばポリイミド系樹脂薄膜をベースとし、金または半
田メッキされた銅箔の端子（図示せず）を有するＴＣＰ
フィルム４を信号線の端子群５に導電性媒体を含む適当
な接着剤で圧接して固定するＴＣＰ（Tape-Carrier-Pac
kage）方式などの実装手段によって電気信号が画像表示
部に供給される。ここでは便宜上二つの実装方式を同時
に図示しているが実際には何れかの方式が適宜選択され
ることは言うまでもない。

【０００５】７，８は液晶パネル１のほぼ中央部に位置
する画像表示部と信号線および走査線の電極端子５，６
との間を接続する配線路で、必ずしも電極端子群５，６
と同一の導電材で構成される必要はない。９は全ての液
晶セルに共通の透明導電性の対向電極を有するもう１枚
の透明性絶縁基板である対向ガラス基板である。

【０００６】図６はスイッチング素子として絶縁ゲート
型トランジスタ１０を絵素毎に配置したアクティブ型液
晶パネルの等価回路図を示し、１１（図５では８）は走
査線、１２（図５では７）は信号線、１３は液晶セルで
あって、液晶セル１３は電気的には容量素子として扱わ
れる。実線で描かれた素子類は液晶パネルを構成する一
方のガラス基板２上に形成され、点線で描かれた全ての
液晶セル１３に共通な対向電極１４はもう一方のガラス
基板９上に形成されている。絶縁ゲート型トランジスタ
１０のOFF抵抗あるいは液晶セル１３の抵抗が低い場合
や表示画像の階調性を重視する場合には、負荷としての
液晶セル１３の時定数を大きくするための補助の蓄積容
量１５を液晶セル１３に並列に加える等の回路的工夫が
加味される。なお１６は蓄積容量１５の共通母線であ
る。

【０００７】図７は液晶パネルの画像表示部の要部断面
図を示し、液晶パネル１を構成する２枚のガラス基板
２，９は樹脂性のファイバやビーズ等のスペーサ材（図
示せず）によって数μｍ程度の所定の距離を隔てて形成
され、その間隙（ギャップ）はガラス基板９の周縁部に
おいて有機性樹脂よりなるシール材と封口材（何れも図
示せず）とで封止された閉空間になっており、この閉空
間に液晶１７が充填されている。

【０００８】カラー表示を実現する場合には、ガラス基
板９の閉空間側に着色層１８と称する染料または顔料の
いずれか一方もしくは両方を含む厚さ１〜２μｍ程度の
有機薄膜が被着されて色表示機能が与えられるので、そ
の場合にはガラス基板９は別名カラーフィルタ（Color
Filter 略語はＣＦ）と呼称される。そして液晶材料
１７の性質によってはガラス基板９の上面またはガラス
基板２の下面の何れかもしくは両面上に偏光板１９が貼
付され、液晶パネル１は電気光学素子として機能する。
現在、市販されている大部分の液晶パネルでは液晶材料
にＴＮ（ツイスト・ネマチック）系の物を用いており、
偏光板１９は通常２枚必要である。なお、光源としての
裏面光源についての記載は省略した。

【０００９】液晶１７に接して２枚のガラス基板２，９
上に形成された例えば厚さ0.1μm程度のポリイミド系樹
脂薄膜２０は液晶分子を決められた方向に配向させるた
めの配向膜である。２１は絶縁ゲート型トランジスタ１
０のドレインと透明導電性の絵素電極２２とを接続する
ドレイン電極（配線）であり、信号線（ソース線）１２
と同時に形成されることが多い。信号線１２とドレイン
電極２１との間に位置するのは半導体層２３であり詳細
は後述する。カラーフィルタ９上で隣り合った着色層１
８の境界に形成された厚さ0.1μm程度のＣｒ薄膜層２４
は半導体層２３と走査線１１及び信号線１２に外部光が
入射するのを防止するための光遮蔽で、いわゆるブラッ
クマトリクス（Ｂlack Ｍatrix 略語はＢＭ）として定
着化した技術である。

【００１０】ここでスイッチング素子として絶縁ゲート
型トランジスタの構造と製造方法に関して説明する。絶
縁ゲート型トランジスタには２種類のものが現在多用さ
れており、そのうちの一つを従来例（エッチ・ストップ
型と呼称される）として紹介する。図８は従来の液晶パ
ネルを構成するアクティブ基板の単位絵素の平面図であ
り、同図のＡ−Ａ’線上の断面図を図９に示し、その製
造工程を以下に簡単に説明する。なお、走査線１１に形
成された突起部５０と絵素電極２２とがゲート絶縁層を
介して重なっている領域５１（右下がり斜線部）が蓄積
容量１３を形成しているが、ここではその詳細な説明は
省略する。

【００１１】先ず、図９（ａ）に示したように耐熱性と
耐薬品性と透明性が高い絶縁性基板として厚さ0.5〜1.1
mm程度のガラス基板２、例えばコーニング社製の商品名
１７３７の一主面上にＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜
装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第１の金属層とし
て例えばＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ等あるいはそれらの合金を被
着して微細加工技術により走査線も兼ねるゲート電極１
１を選択的に形成する。

【００１２】液晶パネルの大画面化に対応して走査線の
抵抗値を下げるためには走査線の材料としてＡＬ（アル
ミニウム）が用いられるが、ＡＬは耐熱性が低いので上
記した耐熱金属であるＣｒ，Ｔａ，Ｍｏまたはそれらの
シリサイドと積層化したり、あるいはＡＬの表面に陽極
酸化で酸化層（AL₂O₃）を付加することも現在では一般
的な技術である。すなわち、走査線１１は１層以上の金
属層で構成される。

【００１３】次に、図９（ｂ）に示したようにガラス基
板２の全面にＰＣＶＤ（プラズマ・シーブイディ）装置
を用いてゲート絶縁層となる第１のSiNx（シリコン窒
化）層、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジ
スタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン（a-Si）
層、及び第２のSiNx層と３種類の薄膜層を、例えば0.3-
0.05-0.1μm程度の膜厚で順次被着して３０〜３２とす
る。

【００１４】なお、ノウハウ的な技術としてゲート絶縁
層の形成に当り他の種類の絶縁層（例えばTaOxやSiO
₂等、もしくは先述したAL₂O₃）と積層したり、あるいは
ゲートSiNx層を２回に分けて製膜し途中で洗浄工程を付
与する等の歩留向上対策が行われることも多く、ゲート
絶縁層は１種類あるいは単層とは限らない。

【００１５】そして微細加工技術によりゲート１１上の
第２のSiNx層をゲート１１よりも幅細く選択的に残して
３２’として第１の非晶質シリコン層３１を露出し、同
じくＰＣＶＤ装置を用いて全面に不純物として例えば燐
を含む第２の非晶質シリコン層３３を例えば0.05μm程
度の膜厚で被着する。

【００１６】続いて、図９（ｃ）に示したようにゲート
１１の近傍上にのみ第１の非晶質シリコン層３１と第２
の非晶質シリコン層３３とを島状３１’，３２’に残し
てゲート絶縁層３０を露出する。引き続き図９（ｄ）に
示したようにＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜装置を用
いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層として例えばＩ
ＴＯ（Indium-Tin-Oxide）を被着し、微細加工技術によ
り絵素電極２２を選択的に形成する。

【００１７】さらに図９（ｅ）に示したように走査線１
１への電気的接続に必要な画像表示部の周辺部での走査
線１１上のゲート絶縁層３０への選択的開口部６０形成
を行った後、図９（ｆ）に示したようにＳＰＴ等の真空
製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層として例
えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等の耐熱金属薄膜層３４を、低抵
抗配線層として膜厚0.3μm程度のＡＬ薄膜層３５を順次
被着し、微細加工技術により耐熱金属層３４’と低抵抗
配線層３５’との積層よりなる絶縁ゲート型トランジス
タのドレイン電極２１と信号線も兼ねるソース電極１２
とを選択的に形成する。この選択的パターン形成に用い
られる感光性樹脂パターンをマスクとしてソース・ドレ
イン電極間の第2のSiNx層３２’上の第2の非晶質シリコ
ン層３３’を除去して第2のSiNx層３２’を露出すると
ともに、その他の領域では第1の非晶質シリコン層３1’
をも除去してゲート絶縁層３０を露出する。第2のSiNx
層３２’上の第2の非晶質シリコン層３３’を除去する
時に、第2の非晶質シリコン層３３’の食刻が第2のSiNx
層３２’によって自動的に終了し、かつ第2のSiNx層３
２’がマスクとしてチャネルとなる第１の非晶質シリコ
ン層３１’を保護するので、この絶縁ゲート型トランジ
スタはチャネル保護型あるいしエッチ・ストップ型と呼
ばれる。

【００１８】絶縁ゲート型トランジスタがオフセット構
造とならぬようソース・ドレイン電極１２，２１はゲー
ト１１と一部平面的に重なった位置関係に配置されて形
成される。なお、画像表示部の周辺部で走査線１１上の
開口部６０を含んで信号線１２と同時に走査線側の端子
電極６、または走査線１１と別の材料で構成される走査
線側の端子電極６とを接続する配線路８を形成すること
も一般的な設計である。

【００１９】最後に、ガラス基板２の全面に透明性の絶
縁層として、ゲート絶縁層３０と同様にＰＣＶＤ装置を
用いて0.3〜0.7μm程度の膜厚のSiNx層を被着してパシ
ベーション絶縁層３７とし、図９（ｇ）に示したように
絵素電極２２上に開口部３８を形成して絵素電極２２の
大部分を露出すると同時に、走査線側の端子電極６上に
も開口部６１を形成して端子電極６の大部分を露出して
アクティブ基板２として完成する。図示はしないが信号
線側の端子電極５上も開口部を形成して端子電極５の大
部分を露出している。

【００２０】信号線１２の配線抵抗が問題とならない場
合にはＡＬよりなる低抵抗配線層３５は必ずしも必要で
はなく、その場合にはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ等の耐熱金属材
料を選択すればソース・ドレイン配線１２，２１を単層
化することが可能である。なお、絶縁ゲート型トランジ
スタの耐熱性については先行例である特開平7-74368号
公報に詳細が記載されている。

【００２１】絵素電極２２上のパシベーション絶縁層３
７を除去する理由は、一つには液晶セルに印可される実
効電圧の低下を防止するためと、もう一つはパシベーシ
ョン絶縁層３７の膜質が一般的に劣悪で、パシベーショ
ン絶縁層３７内に電荷が蓄積されて表示画像の焼き付け
を生じることを回避するためである。これは絶縁ゲート
型トランジスタの耐熱性が余り高くないため、パシベー
ション絶縁層３７の製膜温度がゲート絶縁層３０と比較
して数１０℃以上低く２５０℃以下の低温製膜にならざ
るを得ないからである。

【００２２】以上述べたアクティブ基板の製造工程は写
真食刻工程が７回必要で、７枚マスク工程と称されるほ
ぼ標準的な製造方法である。液晶パネルの低価格化を実
現し、さらなる需要の増大に対応していくためにも製造
工程数の削減は液晶パネルメーカにとっては重要な命題
で、合理化された通称５枚マスク工程が導入されようと
している。

【００２３】図１０は５枚マスクに対応したアクティブ
基板の単位絵素の平面図で、同図のＡ−Ａ’線上の断面
図を図１１に示し、その製造工程を、絶縁ゲート型トラ
ンジスタに従来のうちのもう一つ（チャネル・エッチ型
と呼称される）を採用した場合について以下に簡単に説
明する。なお、蓄積容量線１６とドレイン電極２１とが
ゲート絶縁層を介して重なっている領域５２（右下がり
斜線部）が蓄積容量１３を形成しているが、ここではそ
の詳細な説明は省略する。

【００２４】先ず、従来例と同様に図１１（ａ）に示し
たようにガラス基板２の一主面上に、ＳＰＴ（スパッ
タ）等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の
第１の金属層を被着し、微細加工技術により走査線も兼
ねるゲート電極１１と図示はしないが蓄積容量線１６と
を選択的に形成する。

【００２５】次に、図１１（ｂ）に示したようにガラス
基板２の全面にＰＣＶＤ（プラズマ・シーブイデイ）装
置を用いてゲート絶縁層となるSiNx層、不純物をほとん
ど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第
１の非晶質シリコン層、及び不純物を含み絶縁ゲート型
トランジスタのソース・ドレインとなる第２の非晶質シ
リコン層と３種類の薄膜層を、例えば0.3-0.2-0.05μm
程度の膜厚で順次被着して３０，３１，３３とする。

【００２６】そして、図１１（ｃ）に示したようにゲー
ト１１上に第１と第２の非晶質シリコン層よりなる半導
体層を島状３１’，３３’に残してゲート絶縁層３０を
露出する。

【００２７】引き続き、図１１（ｄ）に示したようにＳ
ＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金
属層として例えばＴｉ薄膜層３４を、低抵抗配線層とし
て膜厚0.3μm程度のＡＬ薄膜層３５を、膜厚0.1μm程度
の中間導電層として例えばＴｉ薄膜層３６を順次被着
し、微細加工技術により絶縁ゲート型トランジスタのド
レイン電極２１と信号線も兼ねるソース電極１２とを選
択的に形成する。この選択的パターン形成は、ソース・
ドレイン配線の形成に用いられる感光性樹脂パターンを
マスクとしてＴｉ薄膜層３６、ＡＬ薄膜層３５、Ｔｉ薄
膜層３４、第２の非晶質シリコン層３３’及び第１の非
晶質シリコン層３１’を順次食刻し、最後の第１の非晶
質シリコン層３１’は0.05〜0.1μm程度残して食刻する
ことによりなされるので、この絶縁ゲート型トランジス
タはチャネル・エッチと呼称される。

【００２８】さらに上記感光性樹脂パターンを除去した
後、図１１（ｅ）に示したようにガラス基板２の全面に
透明性の絶縁層として、ゲート絶縁層と同様にＰＣＶＤ
装置を用いて0.3μm程度の膜厚のSiNx層を被着してパシ
ベーション絶縁層３７とし、ドレイン電極２１上に開口
部６２と走査線１１の端子電極６が形成される位置上に
開口部６３を形成して走査線１１の一部分を露出する。
図示はしないが信号線の端子電極５が形成される位置上
にも開口部を形成して端子電極５（信号線の端部）の大
部分を露出する。

【００２９】最後に図１１（ｆ）に示したようにＳＰＴ
（スパッタ）等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μ
m程度の透明導電層として例えばＩＴＯ（Indium-Tin-Ox
ide）を被着し、微細加工技術により開口部６２を含ん
でパシベーション絶縁層３７上に絵素電極２２を選択的
に形成してアクティブ基板２として完成する。開口部６
３内の露出している走査線１１の一部を端子電極６とし
ても良く、図示したように開口部６３を含んでパシベー
ション絶縁層３７上にＩＴＯよりなる端子電極６を選択
的に形成しても良い。このように５枚マスク工程はエッ
チ・ストップ層形成工程と、コンタクト形成工程が１回
合理化されることで２回の写真食刻工程を削除すること
ができている。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】５枚マスク工程におい
ては、ドレイン電極２１と走査線１１へのコンタクト形
成工程が同時になされるため、それらに対応した開口部
６２，６３内の絶縁層の厚さと種類が異なざるを得な
い。既に述べたようにパシベーション絶縁層３７はゲー
ト絶縁層３０に比べると膜質が劣悪で弗酸系のエッチン
グ液による食刻では食刻速度が夫々数1000Å／分、数10
0Å／分と1桁も異なり、ドレイン電極２１上の開口部６
２の断面形状は上部に余りにも過食刻が生じて穴径が制
御できないので、弗素系のガスを用いたドライエッチを
採用せざるを得ない。

【００３１】しかしながら、ドライエッチを採用しても
ドレイン電極２１上の開口部６２はパシベーション絶縁
層３７のみであるので、走査線１１上の開口部６３と比
較して過食刻になるのは避けられず、中間導電層３６’
が食刻ガスによって膜減りする場合もある。また、食刻
終了後の感光性樹脂パターンの除去に当たり、まずは弗
素化された表面のポリマー除去のために酸素プラズマ灰
化で感光性樹脂パターンの表面を0.1〜0.3μｍ程削り、
その後に有機剥離液、例えば東京応化製の剥離液１０６
等を用いた薬液処理がなされるのが一般的であるが、中
間導電層３６’が膜減りして下地のアルミニウム層３
５’が露出した状態になっていると、酸素プラズマ灰化
処理でアルミニウム３５’の表面に絶縁体であるＡＬ２
Ｏ３が形成されて、絵素電極２２との間でオーミック接
触が得られなくなる。そこで中間導電層３６’が膜減り
してもいいように、当初から膜厚を例えば0.2μｍと厚
く設定することでこの問題から逃れようとしている。

【００３２】しかしながら、各種の薄膜の基板内の面内
均一性が良好でないとこの取組みも必ずしも有効に作用
するわけではなく、また食刻速度の面内均一性が良好で
ない場合にも全く同様である。開口部６２，６３内に露
出する走査線１１と信号線１２の表面は、いずれにせよ
食刻ガスによる膜減りと酸素ガスプラズマによる酸化の
問題から逃れることは困難である。

【００３３】本発明はかかる現状に鑑みなされたもの
で、弗素系のドライエッチと酸素ガスプラズマによる変
質を受けない材料を中間導電層に採用することで上記し
た諸課題を解決せんとするものである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】本発明においては中間金
属層に透明導電層であるＩＴＯを採用する。ＩＴＯはそ
れ自体金属酸化層であり、酸素ガスプラズマによる酸化
処理を受けて透明度や電気伝導度の変動があっても桁違
いに変動することはなく、また弗素系のドライエッチで
は食刻されない化学的な性質を有している。

【００３５】請求項１に記載の液晶画像表示装置は、一
主面上に少なくとも絶縁ゲート型トランジスタと、前記
絶縁ゲート型トランジスタのドレインに接続された絵素
電極とを有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列さ
れた絶縁基板と、前記絶縁基板と対向する透明性絶縁基
板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液
晶画像表示装置において、絶縁ゲート型トランジスタの
ソースも兼ねる信号線とドレイン電極とが耐熱金属層と
アルミニウム層と透明導電層との３層で構成され、ドレ
イン電極上に開口部を有する絶縁層を介して絵素電極が
前記絶縁層上に形成されていることを特徴とする。

【００３６】この構成により、ドレイン電極と絵素電極
との間の電気的な接続は確保される。

【００３７】請求項２に記載の液晶画像表示装置は、同
じく走査線が陽極酸化可能な金属層とアルミニウム層と
透明導電層との３層で構成されるとともに走査線の側面
に陽極酸化可能な金属とアルミニウムの陽極酸化層が形
成され、１層以上の絶縁層と半導体層とを含んで絶縁ゲ
ート型トランジスタが形成され、絶縁ゲート型トランジ
スタのソースも兼ねる信号線とドレイン電極とが耐熱金
属層とアルミニウム層と透明導電層との３層で構成さ
れ、ドレイン電極上に開口部を有する絶縁層を介して絵
素電極が前記絶縁層上に形成されていることを特徴とす
る。

【００３８】この構成により、ドレイン電極と絵素電極
との間の電気的な接続は確保されるだけでなく、走査線
の低抵抗化がなされて液晶パネルの大画面・高精細が容
易となり、走査線と信号線が同一構成であるので、量産
工場における製膜装置の相互バックアップが容易とな
る。

【００３９】請求項３は請求項１に記載の液晶画像表示
装置の製造方法であって、絶縁基板の一主面上に少なく
とも１層以上の第１の金属層よりなる走査線と、絶縁ゲ
ート型トランジスタと、耐熱金属層とアルミニウム層と
透明導電層との３層よりなる絶縁ゲート型トランジスタ
のソースも兼ねる信号線とドレイン電極とを形成する工
程と、ドレイン電極上に開口部を有する絶縁層を形成す
る工程と、前記開口部を含んで絶縁層上に絵素電極を形
成する工程とを有することを特徴とする。

【００４０】請求項４は請求項２に記載の液晶画像表示
装置の製造方法であって、絶縁基板の一主面上に陽極酸
化可能な金属層とアルミニウム層と透明導電層とを順次
被着後、感光性樹脂パターンを用いて陽極酸化可能な金
属層とアルミニウム層と透明導電層とを順次食刻して走
査線を形成する工程と、前記感光性樹脂パターンをマス
クとして走査線の側面に陽極酸化層を形成する工程と、
１層以上の絶縁層と半導体層とを含んで絶縁ゲート型ト
ランジスタを形成する工程と、陽極酸化可能な金属層と
アルミニウム層と透明導電層との３層よりなる絶縁ゲー
ト型トランジスタのソースも兼ねる信号線とドレイン電
極とを形成する工程と、ドレイン電極上に開口部を有す
る絶縁層を形成する工程と、前記開口部を含んで絶縁層
上に絵素電極を形成する工程とを有することを特徴とす
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図４に
基づいて説明する。図１と図３に本発明の第１と第２の
実施形態に係る画像表示装置用半導体装置（アクティブ
基板）の平面図を示し、図２と図４に図１と図３のＡ−
Ａ’線上の断面図を示すとともに本発明の第１と第２の
実施形態に係る画像表示装置用半導体装置の製造工程の
断面図を示す。なお、従来例と同一の部位については同
一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００４２】本発明の第１の実施形態について説明す
る。第１の実施形態ではアクティブ基板２の形成に当た
りチャネル上に保護絶縁層を有するエッチ・ストップ型
の絶縁ゲート型トランジスタを形成しているが、図９に
示した従来例よりも合理化されて製造工程の短い製造工
程を採用して説明する。また絵素電極２２がアクティブ
基板２の最上層に位置するので、図１に示したように蓄
積容量１３は前段の走査線１１とゲート絶縁層３０を介
して形成された蓄積容量電極４０に絵素電極２２をパシ
ベーション絶縁層３７に形成された開口部６４を介して
接続することで構成するが、詳細な説明は省略する。

【００４３】先ず、図２（ａ）に示したように絶縁性基
板として厚さ0.5〜1.1mm程度のガラス基板２の一主面上
に、ＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜装置を用いて膜厚
0.1〜0.3μm程度の第１の金属層として例えばＣｒ，Ｔ
ａ，Ｍｏ等あるいはそれらの合金を被着して微細加工技
術により走査線も兼ねるゲート電極１１を選択的に形成
する。

【００４４】次に、図２（ｂ）に示したようにガラス基
板２の全面にＰＣＶＤ（プラズマ・シーブイディ）装置
を用いてゲート絶縁層となる第１のSiNx（シリコン窒
化）層、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジ
スタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン（a-Si）
層、及び第２のSiNx層と３種類の薄膜層を、例えば0.3-
0.05-0.1μm程度の膜厚で順次被着して３０〜３２とす
る。

【００４５】そして微細加工技術によりゲート１１上の
第２のSiNx層をゲート１１よりも幅細く選択的に残して
３２’とし第１の非晶質シリコン層３１を露出する。そ
の後、図２（ｃ）に示したよう同じくＰＣＶＤ装置を用
いて全面に不純物として例えば燐を含む第２の非晶質シ
リコン層３３を、例えば0.05μm程度の膜厚で全面に被
着する。

【００４６】引き続いて図２（ｄ）に示したようにＳＰ
Ｔ等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属
層として例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等の耐熱金属薄膜層３
４を、そして低抵抗配線層として膜厚0.3μm程度のＡＬ
薄膜層３５を、さらに中間導電層として膜厚0.1μm程度
の透明導電層３６を順次被着する。そしてこれら３層と
非晶質シリコン層とを微細加工技術により感光性樹脂パ
ターンを用いて順次食刻して絶縁ゲート型トランジスタ
のドレイン電極２１とソース電極も兼ねる信号線１２と
を選択的に形成する。この選択的パターン形成に用いら
れる感光性樹脂パターンをマスクとしてソース・ドレイ
ン電極間の第2のSiNx層３２’上の第2の非晶質シリコン
層３３’を除去して第2のSiNx層３２’を露出するとと
もに、その他の領域では第1の非晶質シリコン層３1’を
も除去してゲート絶縁層３０を露出する。

【００４７】さらに図２（ｅ）に示したようにガラス基
板２の全面に透明性の絶縁層として、ゲート絶縁層と同
様にＰＣＶＤ装置を用いて0.3μm程度の膜厚のＳｉＮｘ
層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、ドレイン
電極２１上に開口部６２と走査線１１の端子電極６が形
成される位置上にも開口部６３を形成して走査線１１の
一部分を露出する。開口部６２，６３の形成に当たり、
弗素系ガスを用いたパシベーション絶縁層３７の過食刻
がなされてもソース・ドレイン電極２１の表面は透明導
電層であるＩＴＯ３６’が膜減りしたり抵抗値が１桁も
増大する恐れは全くなく、同じく酸素ガスプラズマによ
るポリマー化された感光性樹脂パターンの表面部の除去
時にも同様である。すなわち、コンタクト形成工程のプ
ロセス余裕度が極めて大きい点が特長である。

【００４８】最後に図２（ｆ）に示したようにＳＰＴ
（スパッタ）等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μ
m程度の透明導電層としてＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）
を被着し、微細加工技術により絵素電極２２を選択的に
形成してアクティブ基板２として完成する。このように
して得られたアクティブ基板２とカラーフィルタとを貼
り合わせて液晶パネル化し、本発明の第１の実施形態が
完了する。

【００４９】第１の実施形態では上記したようにソース
・ドレイン電極１２，２１が透明導電層とアルミニウム
層と耐熱金属層の３層構成で形成されており、これがコ
ンタクト形成工程のプロセスマージンを高めているので
あるが、この技術を走査線にも適用したものが第２の実
施形態である。第２の実施形態ではアクティブ基板２の
形成に当たり、チャネル・エッチ型の絶縁ゲート型トラ
ンジスタを採用して説明する。また絵素電極２２がアク
ティブ基板２の最上層に位置するので、図３に示したよ
うに蓄積容量１３は蓄積容量線１６とドレイン電極２１
とをゲート絶縁層３０を介して接続することで構成して
いるが、詳細な説明は省略する。

【００５０】第２の実施形態では、先ず、図４（ａ）に
示したように絶縁性基板として厚さ0.5〜1.1mm程度のガ
ラス基板２の一主面上に、ＳＰＴ（スパッタ）等の真空
製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の陽極酸化可能な金属
層として例えばＴａ，Ｔｉ等あるいはそれらの合金層７
０、低抵抗金属層として膜厚0.1〜0.3μm程度のアルミ
ニウ層７１、そして中間金属層として膜厚0.1μm程度の
透明導電層７２を順次被着して微細加工技術により走査
線パターンに対応した感光性樹脂パターンを用いてこれ
ら３層を順次食刻し、走査線も兼ねるゲート電極１１と
図示はしないが蓄積容量線１６とを選択的に形成する。

【００５１】好ましくは、同一反応室内でのドライエッ
チによりこれら３層を一括して断面形状にテーパ制御を
与えるべきであるが、現時点では透明導電層７２のドラ
イエッチ技術が確立しておらず、例えば蓚酸を用いた湿
式食刻でまず透明導電層７２を食刻し、その後に塩素系
ガスプラズマを用いたドライエッチによってアルミニウ
ム層７１とＴｉまたはＴａ層７０を食刻する。このよう
な方法で３層を食刻すると走査線の断面形状は図４
（ａ）に示したように透明導電層７２’の下部でアンダ
ーカット８１が発生し易い。そこで、本発明では図４
（ｂ）に示したように感光樹脂パターン８０をマスクと
して蓚酸やエチレングリコール等の化成液中での陽極酸
化を行い、走査線１１の側面に陽極酸化層７３を形成し
て断面形状に丸みを与えてゲート絶縁層３０を介して走
査線１１と信号線１２との間の絶縁耐圧の向上を図って
いる。化成電圧は100Ｖとし、陽極酸化層７３の膜厚は
0.1〜0.2μｍ程度で十分である。陽極酸化を実施するた
めには、全ての走査線１１が直列または並列に接続され
ていることが必須であり、そのようなマスク設計と適当
な時期にこの接続を解除する工程が必要であることは言
うまでも無い。同じく、ガラス基板２の周辺部で感光樹
脂パターン８０を突き抜けて透明導電層７２’に届くよ
うに、鋭い刃先を有するクリップ等を用いて電位を与え
る必要がある。

【００５２】このように走査線１１の側面に陽極酸化層
７３を形成した後、感光性樹脂パターン８０を除去して
からは従来例と同様にガラス基板２の全面にＰＣＶＤ
（プラズマ・シーブイデイ）装置を用いてゲート絶縁層
となるSiNx層、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型ト
ランジスタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン層、
及び不純物を含み絶縁ゲート型トランジスタのソース・
ドレインとなる第２の非晶質シリコン層と３種類の薄膜
層を、例えば0.3-0.2-0.05μm程度の膜厚で順次被着し
て３０，３１，３３とする。そして、図４（ｃ）に示し
たようにゲート１１上に第１と第２の非晶質シリコン層
よりなる半導体層を島状３１’，３３’に残してゲート
絶縁層３０を露出する。

【００５３】引き続いて図４（ｄ）に示したようにＳＰ
Ｔ等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属
層として例えばＴｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等の耐熱金属薄膜層３
４を、そして低抵抗配線層として膜厚0.3μm程度のＡＬ
薄膜層３５を、さらに中間導電層として膜厚0.1μm程度
の透明導電層３６を順次被着する。そしてこれら３層と
非晶質シリコン層を微細加工技術により感光性樹脂パタ
ーンを用いて順次食刻して絶縁ゲート型トランジスタの
ドレイン電極２１と信号線も兼ねるソース電極１２とを
選択的に形成する。もちろん、第１の非晶質シリコン層
３１’は0.05〜0.1μm程度残して食刻されている。

【００５４】さらに図４（ｅ）に示したようにガラス基
板２の全面に透明性の絶縁層として、ゲート絶縁層と同
様にＰＣＶＤ装置を用いて0.3μm程度の膜厚のＳｉＮｘ
層を被着してパシベーション絶縁層３７とし、ドレイン
電極２１上と走査線１１の端子電極６が形成される位置
上に開口部６２，６３を形成する。

【００５５】最後に図４（ｆ）に示したようにＳＰＴ
（スパッタ）等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.2μ
m程度の透明導電層としてＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）
を被着し、微細加工技術により絵素電極２２を選択的に
形成してアクティブ基板２として完成する。このように
して得られたアクティブ基板２とカラーフィルタとを貼
り合わせて液晶パネル化し、本発明の第２の実施形態が
完了する。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように本発明に記載の液晶画
像表示装置によればソース・ドレイン配線が耐熱金属層
とアルミニウム層と透明導電層との３層で構成されてい
るため、絶縁ゲート型トランジスタ上に絶縁層を介して
絵素電極を形成するに当たり、ドレイン電極の表面に中
間導電層として透明導電層が介在するので、絶縁層への
開口部形成時の食刻ガスプラズマあるいは開口部形成に
用いられる閑感光性樹脂の除去に当たり酸素ガスプラズ
マによる化学的な損傷を受けず、絵素電極とドレイン電
極との電気的な接続が確実なものとなる。

【００５７】次に、走査線も耐熱金属層とアルミニウム
層と透明導電層との３層よりなるとともにその側面に陽
極酸化層が形成されているので、ゲート絶縁層を介して
信号線との絶縁耐圧が向上し、結果的に歩留が向上す
る。陽極酸化層はまた、アルミニウム層よりも機械的な
強度が高く、走査線形成に続くゲート絶縁層形成前のレ
ジスト剥離工程並びに製膜前洗浄工程において、超音波
やＨＰ（超高圧）あるいはＣＪ（キャビテーション・ジ
ェット）を重畳したレジスト剥離あるいはゲート絶縁層
の製膜前の純水洗浄等で強力な処理がなされてもマウス
バイトが発生しないので、洗浄効果による異物除去効果
が加算され、歩留が向上する。また、走査線の低抵抗化
が極めて容易で液晶画像表示装置の大画面化・高精細化
と整合がとれている。

【００５８】さらに、走査線と信号線が同一構成である
ので、走査線と信号線の製膜装置の一方が故障またはメ
ンテナンス等で生産停止している場合でもその生産能力
の余力分を当該の製膜工程に振り分けることで生産ライ
ンの稼働率の向上に寄与し、コストダウンにも大きく貢
献する等の優れた効果が得られた。

【００５９】なお、本発明の要件は上記の説明からも明
らかなように絶縁ゲート型トランジスタ上に絶縁層を介
して絵素電極を構成するに当たり、信号線を耐熱金属層
とアルミニウム層と中間導電層との３層で構成した点
と、走査線も同一構成としかつその側面に陽極酸化層を
付与した点にあり、それ以外の構成に関しては絵素電
極、絶縁ゲート型トランジスタ上の絶縁層、絶縁ゲート
型トランジスタ自身及びゲート絶縁層等の材質や膜厚等
が異なった画像表示装置用半導体装置、あるいはその製
造方法の差異も本発明の範疇に属することは自明であ
り、また反射型の液晶画像表示装置においても本発明の
有用性は変らず、また絶縁ゲート型トランジスタの半導
体層も非晶質シリコンに限定されるものでないことも明
らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の平面図

【図２】本発明の第１の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の製造工程断面図

【図３】本発明の第２の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の平面図

【図４】本発明の第２の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の製造工程断面図

【図５】液晶パネルの実装状態を示す斜視図

【図６】液晶パネルの等価回路図

【図７】従来の液晶パネルの断面図

【図８】従来例のアクティブ基板（画像表示装置用半導
体装置）の平面図

【図９】従来例のアクティブ基板の製造工程断面図

【図１０】合理化されたアクティブ基板の平面図

【図１１】合理化されたアクティブ基板の製造工程断面
図

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ アクティブ基板（ガラス基板） ３ 半導体集積回路チップ ４ ＴＣＰフィルム ５，６ 端子電極 ９ カラーフィルタ（対向するガラス基板） １０ 絶縁ゲート型トランジスタ １１ 走査線（ゲート） １２ 信号線（ソース配線、ソース電極） １６ 共通容量線 １７ 液晶 １９ 偏光板 ２０ 配向膜 ２１ ドレイン電極 ２２ （透明導電性）絵素電極 ３０ ゲート絶縁層（第１のＳｉＮｘ層） ３１ 不純物を含まない（第１の）非晶質シリコン層 ３２ エッチング・ストッパ層（第２のＳｉＮｘ層） ３３ 不純物を含む（第２の）非晶質シリコン層 ３４ 耐熱バリア金属層（Ｔｉ） ３５ 低抵抗金属層（ＡＬ） ３６ 中間導電層 ３７ パシベーション絶縁層 ３８ 絵素電極上のパシベーション絶縁層に形成された
開口部 ６０ （ゲート絶縁層に形成された走査線上の）開口部 ６１ （パシベーション絶縁層に形成された端子電極上
の）開口部 ６２ （パシベーション絶縁層に形成されたドレイン電
極上の）開口部 ６３ （パシベーション絶縁層とゲート絶縁層を貫通し
て形成された走査線上の）開口部 ７０ （陽極酸化可能な）金属層 ７１ （陽極酸化可能な低抵抗の）金属層 ７２ 透明導電層

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 HA02 HA06 LA01 LA04 LA15 2H092 GA25 GA28 HA06 JA26 JA46 KA05 KB01 MA24 NA16 NA24 NA27 NA29 5C094 AA21 AA31 AA42 AA43 BA03 BA43 CA19 CA24 DA13 DA15 EA03 EA04 EA05 EA07 FB12 GB01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トラン
   ジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレインに
   接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマト
   リクスに配列された絶縁基板と、前記絶縁基板と対向す
   る透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を
   充填してなる液晶画像表示装置において、 絶縁ゲート型トランジスタのソースも兼ねる信号線とド
   レイン電極とが耐熱金属層とアルミニウム層と透明導電
   層との３層で構成され、 ドレイン電極上に開口部を有する絶縁層を介して絵素電
   極が前記絶縁層上に形成されていることを特徴とする液
   晶画像表示装置。
2. 【請求項２】一主面上に少なくとも絶縁ゲート型トラン
   ジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレインに
   接続された絵素電極とを有する単位絵素が二次元のマト
   リクスに配列された絶縁基板と、前記絶縁基板と対向す
   る透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を
   充填してなる液晶画像表示装置において、 走査線が陽極酸化可能な金属層とアルミニウム層と透明
   導電層との３層で構成されるとともに走査線の側面に陽
   極酸化可能な金属とアルミニウムの陽極酸化層が形成さ
   れ、１層以上の絶縁層と半導体層とを含んで絶縁ゲート
   型トランジスタが形成され、 絶縁ゲート型トランジスタのソースも兼ねる信号線とド
   レイン電極とが耐熱金属層とアルミニウム層と透明導電
   層との３層で構成され、 ドレイン電極上に開口部を有する絶縁層を介して絵素電
   極が前記絶縁層上に形成されていることを特徴とする液
   晶画像表示装置。
3. 【請求項３】絶縁基板の一主面上に少なくとも１層以上
   の第１の金属層よりなる走査線と、絶縁ゲート型トラン
   ジスタと、耐熱金属層とアルミニウム層と透明導電層と
   の３層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのソースも兼
   ねる信号線とドレイン電極とを形成する工程と、ドレイ
   ン電極上に開口部を有する絶縁層を形成する工程と、前
   記開口部を含んで絶縁層上に絵素電極を形成する工程と
   を有する画像表示装置用半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】絶縁基板の一主面上に陽極酸化可能な金属
   層とアルミニウム層と透明導電層とを順次被着後、感光
   性樹脂パターンを用いて陽極酸化可能な金属層とアルミ
   ニウム層と透明導電層とを順次食刻して走査線を形成す
   る工程と、前記感光性樹脂パターンをマスクとして走査
   線の側面に陽極酸化層を形成する工程と、１層以上の絶
   縁層と半導体層とを含んで絶縁ゲート型トランジスタを
   形成する工程と、陽極酸化可能な金属層とアルミニウム
   層と透明導電層との３層よりなる絶縁ゲート型トランジ
   スタのソースも兼ねる信号線とドレイン電極とを形成す
   る工程と、ドレイン電極上に開口部を有する絶縁層を形
   成する工程と、前記開口部を含んで絶縁層上に絵素電極
   を形成する工程とを有する画像表示装置用半導体装置の
   製造方法。