JP2004294807A

JP2004294807A - 液晶表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2004294807A
Application number: JP2003087625A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakajima; 健中嶋
Original assignee: Advanced Display Inc
Current assignee: Advanced Display Inc
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP4354205B2

Abstract

【課題】透明導電膜と金属膜とのコンタクト抵抗が良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる液晶表示装置は液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置である。そのうちの一方の基板上に第１の導電薄膜１と第１の絶縁膜２と第２の金属薄膜と第２の絶縁膜７と有機膜８とを備える。第１の絶縁膜２、第２の絶縁膜７及び有機膜８の一部を除去することにより設けられたコンタクトホール１２と、前記コンタクトホールを覆うように設けられ、第１の導電膜と電気的に接続された下地金属薄膜１３とを備えている。下地金属薄膜１３と電気的に接続された導電性薄膜９と反射電極である第３の金属薄膜１０、１１とを備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶表示装置は、それぞれの上面および下面に電極を備えた２枚の基板の間に液晶からなる液晶層が挟持され、さらに２枚の基板の上下に偏光板が設置され、透過型のものでは背面にバックライトが設置された構造を有している。これらの基板の電極を有する表面には、いわゆる配向処理がなされ、液晶分子の向きを平均的に表わしたダイレクタが所望の液晶には複屈折性があり、バックライトから偏光板を通して入射された光は複屈折により楕円偏光に変化し、反対側の偏光板に入射される。この状態で、上下の電極間に電圧を印加すると、ダイレクタの配列状態が変化して液晶層の複屈折率が変化し、反対側の偏光板に入射される楕円偏光状態が変化し、したがって、液晶表示装置を透過する光強度およびスペクトルが変化する電気光学効果が得られる。
【０００３】
液晶表示装置には、バックライト（背面光源）をその背面又は側方に設置して、画像表示を行う透過型液晶表示装置と、基板に反射板を設置し、周囲光を反射板表面で反射させることにより画像表示を行う反射型液晶表示装置とがある。この透過型液晶表示装置は、周囲光が非常に明るい場合には、周囲光に比べて表示光が暗いため表示を観察できないという問題がある。他方、反射型液晶表示装置は、周囲光が暗い場合には視認性が極端に低下するという欠点を有する。
【０００４】
これらの問題点を解決するために、光の一部を透過し、また光の一部を反射する半透過型反射膜を用いた液晶表示装置（以下、半透過型液晶表示装置）が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。また、本件の出願人も半透過型の液晶表示装置の開発を行っている（例えば、特許文献４）。
【０００５】
この半透過型液晶表示装置の製造方法について図４を用いて説明する。図４は従来の液晶表示装置に用いられているＴＦＴ基板の製造工程の一例を示す断面図である。１は第１の金属薄膜、２は第１の絶縁膜、３は半導体能動膜、４はオーミックコンタクト膜、５はソース電極、６はドレイン電極、７は第２の絶縁膜、８は有機膜、９は導電性薄膜である。１０、１１は第３の金属薄膜で金属薄膜１０は金属薄膜１１の下層に設置される。１２はコンタクトホールである。
【０００６】
まず、スパッタリング等でガラス基板上に第１の金属薄膜１を形成する。第１のフォトリソグラフィー工程によって、ゲート配線、ゲート電極及びゲート端子を形成する。第１の金属薄膜にはクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金あるいはこれらの積層膜が用いられる。上述の工程により図４（ａ）に示す構造が形成される。
【０００７】
つぎに、プラズマＣＶＤにより第１の絶縁膜２、半導体能動膜３、オーミックコンタクト膜４を連続で成膜する。第１の絶縁膜２は例えば、ＳｉＮｘやＳｉＯｙ等からなり、ゲート絶縁膜として用いられる。半導体能動膜３としてはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜が用いられる。オーミックコンタクト膜４としては、ａ−Ｓｉあるいはｐ−Ｓｉにリン（Ｐ）等を微量にドーピングしたｎ−ａ−Ｓｉ膜、ｎ−ｐ−Ｓｉ膜が用いられる。次に第２のフォトリソグラフィープロセスで半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４を少なくともＴＦＴ部が形成される部分にパターニングする。これにより、図４（ｂ）に示す構造が形成される。
【０００８】
スパッタリングなどの方法で第２の金属薄膜を成膜する。第２の金属薄膜としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金あるいはこれらの積層膜が用いられる。次に第３のフォトリソグラフィープロセスで第２の金属薄膜がソース電極５及びドレイン電極６を形成するようにパターニングする。次に、オーミックコンタクト膜４のエッチングを行なう。このプロセスによりＴＦＴ部のオーミックコンタクト膜４の中央部が除去され、半導体能動膜３が露出する。これにより、図４（ｃ）に示す構造が形成される。
【０００９】
さらに第２の絶縁膜７及び有機膜８を形成した後、第４のフォトリソグラフィープロセスでパターニングする。このプロセスでは、後の工程で形成される導電性薄膜をゲート端子やソース電極、ドレイン電極等に接続するためのコンタクトホール１２が形成される。
【００１０】
さらに導電性薄膜９を形成し、第５のフォトリソグラフィープロセスでパターニングする。導電性薄膜９はＩＴＯ等の透明導電膜により構成される。その後、第３の金属薄膜１０、１１を形成し、第６のフォトリソグラフィープロセスでパターニングする。この導電性薄膜９と第３の金属薄膜１０、１１が液晶を駆動するための画素電極となる。そして、導電性薄膜９が設けられている部分はバックライトからの光を透過する透過部となり、第３の金属薄膜１０、１１が設けられている部分は外光の光を反射する反射部となる。上述のように形成されたＴＦＴアレイ基板はＣＦ基板と貼り合わされ、その間に液晶が注入される。この両基板に液晶が狭持された液晶パネルは面状光源装置の発光面側に載置される。このようにして、半透過型の液晶表示装置が製造される。
【００１１】
しかし、このような工程で形成された液晶表示装置には以下のような問題点があった。上述の構成ではコンタクトホール１２において導電性薄膜９を第１の金属薄膜１又は第２の金属薄膜と直接接触させている。導電性薄膜９を第１の金属薄膜１等を直接接触させた場合、コンタクトホール１２における接触抵抗（コンタクト抵抗）が悪くなるという問題点が生じていた。特に、ドライエッチングにて有機膜８や第２の絶縁膜７を除去してコンタクトホールを形成した場合、ドライエッチングを行わない通常の接触と比べて、接触部の抵抗率が極端に悪くなるといった問題点があった。なお、ドライエッチングによるコンタクト抵抗の劣化は金属薄膜の材質がクロムの時に特に顕著に表れる。このようなコンタクト抵抗の劣化は配線、端子又は電極の抵抗を劣化させ、表示特性、表示品質の低下を招いてしまうおそれがある。
【００１２】
【特許文献１】
特開平７−３３３５９８号公報
【特許文献２】
特開２０００−１９５６３号公報
【特許文献３】
特開２０００−３０５１１０号公報
【特許文献４】
特願２００２−０４８０７４号
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の液晶表示装置では、配線、端子又は電極の抵抗が劣化し、表示特性、表示品質が低下するという問題点があった。
【００１４】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、配線、端子又は電極の抵抗の劣化を防止し、表示特性、表示品質が良好な液晶表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる液晶表示装置は、液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置であって、前記一対の基板のうちの一方の基板上に設けられた第１の導電膜（例えば、本発明の実施の形態における第１の金属薄膜１又は第２の金属薄膜）と、前記第１の導電膜の上に設けられた絶縁膜（例えば、本発明の実施の形態における第１の絶縁膜２又は第２の絶縁膜７）と、前記絶縁膜の一部を除去することにより設けられたコンタクトホール（例えば、本発明の実施の形態における第１の絶縁膜１２）と、前記コンタクトホールを覆うように設けられ、前記第１の導電膜と電気的に接続された第２の導電膜（例えば、本発明の実施の形態における下地金属薄膜１３）と、前記第２の導電膜と電気的に接続された透明導電膜（例えば、本発明の実施の形態における導電性薄膜９）とを備えるものである。これにより、コンタクト抵抗を低減することができる。
【００１６】
上述の液晶表示装置において前記透明導電膜の上に設けられた反射電極をさらに備えることで反射型あるいは半透過型の表示装置を実現できる。
【００１７】
前記反射電極と前記第２の導電膜の大きさが略同じであることが望ましい。これにより、これにより、反射電極のエッチング時における透明導電膜の剥がれを防止できる。
【００１８】
本発明にかかる液晶表示装置は上述の液晶表示装置において前記第２の導電膜の下に形成された有機層をさらに備え、前記コンタクトホールが前記絶縁膜の一部及び前記有機膜の一部を除去することにより形成されることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明にかかる液晶表示装置は上述の液晶表示装置において前記第２の導電膜が前記コンタクトホールと略同じ大きさであることを特徴とするものである。これにより、導電性薄膜の膜剥がれを防止することができる。
上述の液晶表示装置の好適な実施例は前記第２の導電膜のパターンが前記コンタクトホールのパターンを包含し、そのオーバーラップ量が片側５μｍ以下である。
【００２０】
本発明にかかる液晶表示装置は上述の液晶表示装置において前記第２の導電膜が前記透明導電膜と略同じ大きさであることを特徴とするものである。これにより２以上のコンタクトホールを１つの透明導電膜で接続する場合の抵抗を低減することができる。
【００２１】
２つ以上のコンタクトホールを透明導電膜で接続している箇所において、前記第２の導電膜が前記透明導電膜と略同じ大きさであることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【００２２】
本発明にかかる液晶表示装置の製造方法は、液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置の製造方法であって、前記一対の基板のうちの一方の基板上に第１の導電膜を形成するステップと、前記第１の導電膜の上に絶縁膜を形成するステップと、前記絶縁膜の一部を除去してコンタクトホールを形成するステップと、前記コンタクトホールを覆うように第２の導電膜を形成するステップと、前記第２の導電膜と電気的に接続された透明導電膜を設けるステップとを備えるものである。これにより、コンタクト抵抗を低減することができる。
【００２３】
上述の製造方法において、前記透明導電膜の上に反射電極を形成するステップをさらに備えることで反射型あるいは半透過型の表示装置を実現できる。
【００２４】
上述の製造方法では前記反射電極を形成するステップにおいて、前記反射電極が前記第２の導電膜と略同じ大きさでパターニングすることが望ましい。これにより、反射電極のエッチング時における透明導電膜の剥がれを防止できる。
【００２５】
本発明にかかる液晶表示装置は上述の製造方法において前記絶縁膜の上に有機層を形成するステップをさらに備え、前記コンタクトホールを形成するステップでは、前記絶縁膜及び前記有機膜の一部を除去することによりコンタクトホールを形成することを特徴とするものである。
【００２６】
上述の製造方法の好適な実施例は前記コンタクトホールを形成するステップにおいて、ドライエッチングにより前記絶縁膜の一部又は前記コンタクトホールの一部が除去されるものである。
【００２７】
上述の製造方法の前記第２の導電膜を形成するステップにおいて、前記第２の導電膜を前記コンタクトホールと略同じ大きさでパターンニングすることが望ましい。これにより、透明導電膜の膜剥がれを防ぐことができる。
【００２８】
上述の製造方法の前記第２の導電膜を形成するステップにおいて、前記第２の導電膜を前記透明導電膜と略同じ大きさでパターニングしてもよい。これにより、配線等の抵抗を低減することが出来る。
【００２９】
上述の製造方法の前記第２の導電膜を形成するステップにおいて、２つ以上の前記コンタクトホールを前記透明導電膜で接続している箇所で前記第２の導電膜を前記透明導電膜と略同じ大きさでパターニングしてもよい。これにより、外部との入出力を行う端子の抵抗を低減することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
図１に本発明の実施の形態１にかかる半透過型液晶表示装置の製造プロセスフローを示す。この製造プロセスでは、７回の写真工程により半透過型ａ−ＳｉのＴＦＴアレイを製造している。１は第１の金属薄膜、２は第１の絶縁膜、３は半導体能動膜、４はオーミックコンタクト膜、５はソース電極、６はドレイン電極、７は第２の絶縁膜、８は有機膜、９は導電性薄膜、１０、１１は第３の金属薄膜、１２はコンタクトホール、１３は下地金属薄膜、１５は凹部である。図１に示したパターン形状は左から順にゲート端子部、ソース端子部、ソース配線とゲート配線の交差部、ＴＦＴ部、表示領域の反射部、表示領域の透過部を示している。ゲート端子部及びソース端子部は例えば、基板端部における表示領域以外の領域に設けられており、この端子を介して駆動回路から信号が入力される。ＴＦＴ部は表示領域の各画素に対応されて設けられている。ソース配線とゲート配線の交差部はＴＦＴ部の近傍に設けられている。反射部には各画素における反射電極が設けられ、透過部には各画素における透過電極が設けられている。この反射電極と透過電極が各画素の画素電極を構成している。
【００３１】
まず、絶縁性基板としてガラス基板を洗浄して表面を清浄化する。絶縁性基板には、ガラス基板等の透明な絶縁性基板を用いる。また、絶縁性基板の厚さは任意でよいが、液晶表示装置の厚さを薄くするために１．１ｍｍ厚以下のものが好ましい。絶縁性基板が薄すぎる場合には各種の成膜やプロセスの熱履歴によって基板の歪みが生じるためにパターニング精度が低下するなどの不具合を生じるので、絶縁性基板の厚さは使用するプロセスを考慮して選択する必要がある。また、絶縁性基板がガラスなどの脆性破壊材料からなる場合、基板の端面は面取りを実施しておくことが、端面からのチッピングによる異物の混入を防止する上で好ましい。また、絶縁性基板の一部に切り欠きを設けて基板の向きが特定できるようにすることが、各プロセスでの基板処理の方向が特定できることでプロセス管理がしやすくなることより好ましい。
【００３２】
つぎに、スパッタリングなどの方法で第１の金属薄膜１を成膜する。第１の金属薄膜１としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金などのいずれかからなる１００ｎｍから５００ｎｍ程度の膜厚の薄膜を用いることができる。好適な実施例では、２００ｎｍの膜厚のクロムが用いられる。第１の金属薄膜１上には、後述の工程でドライエッチングによりコンタクトホールが形成され、その上から導電性薄膜が形成されるので、表面酸化が生じにくい金属薄膜や酸化されても導電性を有する金属薄膜を第１の金属薄膜１に用いることが好ましく、少なくとも表面がクロム、チタン、タンタル、モリブデンなどのうちのいずれかであることが好ましい。また、第１の金属薄膜１として、異種の金属薄膜を積層した金属薄膜や膜厚方向に組成の異なる金属薄膜を用いることもできる。また、第１の金属薄膜１としてアルミニウムを含む材料を用いた場合は、少なくとも表面が１０〜１０００μΩ程度の比抵抗を有する窒化アルミニウムであることが好ましい。
【００３３】
つぎに、第１のフォトリソグラフィープロセス（写真工程）で第１の金属薄膜１をパターニングし、ゲート電極およびゲート配線、補助容量電極および補助容量配線、ゲート端子等を形成する。これにより、図１（ａ）で示される構造が形成される。フォトリソグラフィープロセスはＴＦＴアレイ基板を洗浄後、感光性レジストを塗布・乾燥したのちに、所定のパターンが形成されたマスクパターンを通して露光し、現像することで写真製版的にＴＦＴアレイ基板上にマスクパターンを転写したレジストを形成し、感光性レジストを加熱硬化させたのちにエッチングを行い、感光性レジストを剥離することで行われる。感光性レジストとＴＦＴアレイ基板との濡れ性が不良で、感光性レジストのはじきが生じる場合には、塗布前にＵＶ洗浄を実施したり、濡れ性改善のためにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を蒸気塗布するなどの処理を行う。また、感光性レジストとＴＦＴアレイ基板との密着性が不良で、剥がれが生じる場合には加熱硬化温度を高くしたり、時間を長くしたりするなどを行う。第１の金属薄膜１のエッチングは、公知のエッチャント（たとえば、第１の金属薄膜１がクロムからなる場合には、第二硝酸セリウムアンモンおよび硝酸が混合されてなる水溶液）を用いてウェットエッチングでエッチング可能である。また、第１の金属薄膜１のエッチングはパターンエッジがテーパ形状となるようにエッチングすることが、他の配線との段差での短絡を防止する上で好ましい。ここで、テーパ形状とは断面が台形状になるようにパターンエッジがエッチングされることをいう。また、この工程でゲート電極およびゲート配線、補助容量電極および補助容量配線を形成することを示したが、その他にＴＦＴアレイ基板を製造する上で必要な各種のマーク類や配線が形成される。
【００３４】
つぎに、プラズマＣＶＤにより第１の絶縁膜２、半導体能動膜３、オーミックコンタクト膜４を連続で成膜する。ゲート絶縁膜となる第１の絶縁膜２としてはＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｙ膜、ＳｉＯｚＮｗ膜やこれらの積層膜が用いられる（なお、ｘ、ｙ、ｚ、ｗはそれぞれ正数である）。第１の絶縁膜２の膜厚は３００ｎｍから６００ｎｍ程度とする。膜厚が薄い場合にはゲート配線とソース配線の交差部で短絡を生じやすく、第１の金属薄膜１の厚さ程度以上とすることが好ましい。膜厚が厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなり、表示特性が低下することからなるべく薄くすることが好ましい。好ましい実施例では、３００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜した後、１００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜することにより、第１の絶縁膜２を形成する。
【００３５】
半導体能動膜３としてはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）膜が用いられる。半導体能動膜３の膜厚は１００ｎｍから３００ｎｍ程度とする。膜厚が薄い場合には後述するオーミックコンタクト膜４のドライエッチ時の消失が発生し、厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなることより、オーミックコンタクト膜４のドライエッチ時のエッチング深さの制御性と必要とするＴＦＴのＯＮ電流より膜厚を選択する。半導体能動膜３としてａ−Ｓｉ膜を用いる場合には第１の絶縁膜２のａ−Ｓｉ膜との界面はＳｉＮｘ膜またはＳｉＯｚＮｗ膜とすることが、ＴＦＴが導通状態となるゲート電圧であるＴＦＴのＶｔｈの制御性および信頼性上好ましい。半導体能動膜３としてｐ−Ｓｉ膜を用いる場合には第１の絶縁膜２のｐ−Ｓｉ膜との界面はＳｉＯｙ膜またはＳｉＯｚＮｗ膜とすることがＴＦＴのＶｔｈの制御性および信頼性上好ましい。また、半導体能動膜３としてａ−Ｓｉ膜を用いる場合には第１の絶縁膜２との界面付近を成膜レートの小さい条件で成膜し、上層部を成膜レートの大きい条件で成膜することが短い成膜時間で移動度の大きいＴＦＴ特性がえられることと、ＴＦＴのオフ時のリーク電流を小さくできることより好ましい。好適な実施例では、半導体能動膜３として１５０ｎｍのａ−Ｓｉ膜を成膜する。
【００３６】
オーミックコンタクト膜４としては、ａ−Ｓｉにリン（Ｐ）を微量にドーピングしたｎ−ａ−Ｓｉ膜、ｎ−ｐ−Ｓｉ膜が用いられる。オーミックコンタクト膜４の膜厚は、２０ｎｍから７０ｎｍ程度とすることができる。これらのＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｙ膜、ＳｉＯｚＮｗ膜、ａ−Ｓｉ膜、ｐ−Ｓｉ膜、ｎ−ａ−Ｓｉ膜、ｎ−ｐ−Ｓｉ膜は公知のガス（ＳｉＨ_４、ＮＨ_３、Ｈ_２、ＮＯ_２、ＰＨ_３、Ｎ_２およびこれらの混合ガス）を用いて成膜することが可能である。好適な実施例では、オーミックコンタクト膜４として３０ｎｍのｎ−ａ−Ｓｉ膜を成膜する。
【００３７】
つぎに、第２のフォトリソグラフィープロセスで半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４を少なくともＴＦＴ部が形成される部分にパターニングする。これにより、図１（ｂ）に示す構造が形成される。第１の絶縁膜２は、全体に亘って残存する。半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４はＴＦＴ部が形成される部分の他に、ソース配線とゲート配線および補助容量配線とが平面的に交差する部分にもパターニングして残存させることが交差部での耐電圧が大きくなることより好ましい。また、ＴＦＴ部の半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４をソース配線の下部まで連続形状で残存させることが、ソース電極が半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４の段差を乗り越えることがなく、段差部でのソース電極の断線が発生しにくいので好ましい。
【００３８】
半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４のエッチングは、公知のガス組成（たとえば、ＳＦ_６とＯ_２の混合ガスまたはＣＦ_４とＯ_２の混合ガス）でドライエッチングが可能である。
【００３９】
つぎに、スパッタリングなどの方法で第２の金属薄膜を成膜する。第２の金属薄膜としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金あるいはこれらの積層膜が用いられる。もちろん、上述の材料を積層形成してもよい。好適な実施例では、２００ｎｍの膜厚を有するクロムが成膜される。
【００４０】
つぎに第３のフォトリソグラフィープロセスで第２の金属薄膜がソース配線、ソース端子、ソース電極５及びドレイン電極６を形成するようにパターニングする。これにより、図１（ｃ）に示す構造が形成される。ソース電極５は、ソース配線とゲート配線が交差する部分にまで亘って形成される。ドレイン電極６は、反射部まで亘って形成される。次に、オーミックコンタクト膜４のエッチングを行なう。このプロセスによりＴＦＴ部のオーミックコンタクト膜４の中央部が除去され、半導体能動膜３が露出する。オーミックコンタクト膜４のエッチングは、公知のガス組成（たとえば、ＳＦ_６とＯ_２の混合ガスまたはＣＦ_４とＯ_２の混合ガス）でドライエッチングが可能である。
【００４１】
つぎに、プラズマＣＶＤにより第２の絶縁膜７を形成する。その上から有機膜８を形成する。第２の絶縁膜７は第１の絶縁膜２と同様の材質により形成することができる。好適な実施例では、第２の絶縁膜７として１００ｎｍの膜厚のＳｉＮが用いられる。また、有機膜８は、公知の感光性有機膜であり、例えば、ＪＳＲ製ＰＣ３３５又はＰＣ４０５が用いられる。この有機膜８は３．０〜４．０μｍ程度の厚み、望ましくは３．２〜３．９μｍ程度の厚みで形成される。もちろん、これ以外の厚みでもよい。
【００４２】
つぎに第４のフォトリソグラフィープロセスで有機膜８、第２の絶縁膜７、第１の絶縁膜２を図１（ｄ）に示す形状にパターニングする。この工程では有機膜８に露光される光量を部分的に変えて、反射部における有機膜８の表面に凸凹を設けるための凹部１５を形成する。反射部における凹部１５の形成には、露光領域が異なる２種類のマスクを用いて行われる。すなわち、コンタクトホール１２を形成するためのマスクと凹部１５を形成するマスクの２種類のマスクを用いている。それぞれのマスクでの露光量を変えることにより、有機膜８表面の凹部１５とコンタクトホール１２を形成するためのパターンを１回の現像工程で形成することが可能になる。次にドライエッチングによりコンタクトホール１２を形成する。なお、２種類のマスクの変わりにハーフトーンマスクを用いても良い。有機膜８の表面の凹凸を設けることによって、入射された外光が散乱される。これにより、外光が散乱され良好な表示特性を得ることができる。
【００４３】
ゲート端子部では、ゲート配線と駆動信号源とを電気的に接続するコンタクトホール１２を形成するため、有機膜８並びに第１の絶縁膜２及び第２の絶縁膜７の双方が除去され、第１の金属薄膜１が露出している。ソース端子部では、ソース配線と駆動信号源とを電気的に接続するコンタクトホール１２を形成するため有機膜８及び第２の絶縁膜７が除去され第２の金属薄膜が露出している。ＴＦＴ部と反射部の間では、有機膜８及び第２の絶縁膜７が除去されドレイン電極６が露出している。さらに透過部では、有機膜８並びに第１の絶縁膜２及び第２の絶縁膜７の双方が除去され、第１の絶縁性基板が露出している。なお、コンタクトホール１２の形成は前述と同様の方法を用いることができる。
【００４４】
この後、本発明ではスパッタリング等の方法で下地金属薄膜１３を形成する。ここでは下地金属薄膜１３として、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金などのいずれかからなる１００ｎｍから５００ｎｍ程度の膜厚の薄膜を用いることができる。もちろん、上述の材料を積層形成してもよい。好適な実施例では、１００ｎｍの膜厚のクロムが用いられる。第５のフォトリソグラフィープロセスにより、この下地金属薄膜１３をパターニングする。下地金属薄膜１３は図１（ｅ）に示されるようにコンタクトホール１２の上部を覆う様に形成される。コンタクトホール１２の下に設けられている第１の金属膜１、ソース電極５やドレイン電極６等が露出していると、パターニングの際に第１の金属膜１、ソース電極５やドレイン電極６等がエッチング液に溶け出してしまうからである。なお、エッチングは前述と同様の方法を用いることができる。この下地金属薄膜１３はコンタクトホール１２の下部でゲート端子、ソース端子やドレイン電極等と接触され、電気的に接続される。
【００４５】
つぎに、スパッタリングなどの方法で導電性薄膜９を成膜する。導電性薄膜９としては、透明導電膜であるＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＩＺＯなどを用いることができ、とくに化学的安定性の点からＩＴＯが好ましい。好適な実施例では、導電性薄膜９は、８０ｎｍの膜厚を有するＩＴＯが用いられる。なお、ＩＴＯは、結晶化ＩＴＯ又はアモルファスＩＴＯのいずれでもよいが、アモルファスＩＴＯを用いた場合は、第３の金属薄膜成膜前に結晶化温度１８０℃以上に加熱して結晶化させる必要がある。
【００４６】
つぎに、第６のフォトリソグラフィープロセスで導電性薄膜９を図１（ｆ）に示されるように画素電極等の形状にパターニングする。導電性薄膜９のエッチングは使用する材料によって公知のウェットエッチング（たとえば、導電性薄膜９が結晶化ＩＴＯからなる場合には塩酸および硝酸が混合されてなる水溶液）などを用いて行うことが可能である。導電性薄膜９がＩＴＯの場合、公知のガス組成（たとえば、ＨＩ、ＨＢｒ）でのドライエッチングによるエッチングも可能である。また、この工程で透過電極を形成することを示したが、その他に対向基板とＴＦＴアレイ基板間を導電性粒子を含む樹脂を用いて電気的に接続するためのトランスファー端子部の導電性薄膜９による電極などが形成される。なお、アモルファスＩＴＯの場合、パターニングは、加熱後であれば結晶化ＩＴＯと同様に、加熱前であれば公知のしゅう酸が混合されてなる水溶液で行う。好適な実施例では、アモルファスＩＴＯを成膜し、しゅう酸によりエッチングし、第３の金属薄膜成膜前に大気中で２２０〜２３０℃に加熱する。この透過部に設けられた導電性薄膜９が液晶の駆動に用いられる。またゲート端子部やソース端子部のコンタクトホール１２の上に設けられた導電性薄膜９は下地金属薄膜１３と接触しているため、ゲート端子、ソース端子、ドレイン電極等と電気的に接続されることになる。
【００４７】
つぎに、スパッタリングなどの方法で第３の金属薄膜を構成する金属薄膜１０、１１を成膜する。第３の金属薄膜１０、１１としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅、銀やこれらに他の物質を微量に添加した合金などのうちのいずれかからなる１００ｎｍから５００ｎｍ程度の膜厚の薄膜を用いることができる。もちろん、上述の材料を積層形成してもよい。金属薄膜１０は、金属薄膜１１がコンタクトホール部等の段差で段切れ生じるのを防ぐ効果を有する。この段切れが無視できる場合は、金属薄膜１０は形成しなくてもよい。この場合、工程数が減少し、コスト低減が可能となる。好適な実施例では、１００ｎｍの膜厚を有するクロムを成膜後、３００ｎｍの膜厚を有するアルミニウムとＣｕの合金を成膜し、さらに１００ｎｍの膜厚を有するクロムを成膜する。アルミニウムとＣｕの合金が露出していると、次の写真工程の現像時に、ＩＴＯ９の腐食が進むため、これを防止するために最上層にクロム（図示せず）を設けている。
【００４８】
つぎに、第７のフォトリソグラフィープロセスで第３の金属薄膜１０、１１及び最上層のクロムを反射電極の形状にパターニングおよび最上層のクロムをエッチング除去して、反射電極を形成する。なお、金属膜１０がクロムの場合、金属薄膜１１のエッチング後にレジストを剥離することで、最上層のクロムと同時にエッチングすることも可能である。反射電極は、クロムよりなる金属薄膜１０上にアルミニウムとＣｕの合金からなる金属薄膜１１が積層した状態で形成される。最上層のクロムは、ＩＴＯ９の腐食防止のため設けられたが、反射率を上げるためにこの段階で除去される。第３の金属薄膜１１は反射電極として用いられるため反射率が高い材質であることが好ましい。そのため本実施の形態では電気伝導度の高いアルミニウムに銅を添加した合金を用いている。第３の金属薄膜のエッチングは、公知のエッチャントを用いてウェットエッチングで行うことが可能である。反射部に設けられた第３の金属薄膜１１は反射電極として用いられ、この反射電極及び透過電極により液晶が駆動される。最終的には、図１（ｇ）で示す構造が形成される。
【００４９】
この上から配向膜が塗布され、一定の方向にラビングすることによってＴＦＴアレイ基板が製造される。このように製造されたＴＦＴアレイ基板は対向配置されたＣＦ基板とスペーサーを介して貼り合わされ、その間に液晶が注入される。この液晶層が狭持された液晶パネルをバックライトユニットに取り付けることにより、液晶表示装置が製造される。
【００５０】
本実施の形態ではフォトリソグラフィープロセスにより有機膜８の一部を除去し、ドライエッチングにより第１の絶縁膜２及び第２の絶縁膜７の一部を除去することで、コンタクトホール１２を形成している。そして、コンタクトホール１２の上部を覆うように下地金属薄膜１３を設けた後でその上からＩＴＯ等の導電性薄膜９を形成している。このようにコンタクトホール１２内での第１の金属薄膜１、第２の金属薄膜と導電性薄膜９の電気的な接続を、下地金属薄膜１３を介して行うことにより、コンタクトホール１２における抵抗率の劣化を防ぐことができる。これにより、良好なコンタクト抵抗を得ることができ、液晶表示装置の表示品質を向上することができる。
【００５１】
また、一般的にクロム等の金属薄膜の比抵抗はＩＴＯ等の透明導電膜の比抵抗よりも良い。そのため、下地金属薄膜１３が設けられている部分の面積を広げることにより、配線、端子、電極等の抵抗を小さくすることが可能である。例えば、表示領域の反射部において、下地金属薄膜１３を反射電極と略同じ大きさで形成することによって、画素電極（反射電極及び透過電極）の抵抗を低減することができる。この場合、下地金属薄膜１３が反射電極と略同じ大きさのパターンであるので、透過部には光を反射する金属薄膜が設けられていない。よって、液晶表示装置の透過特性及び反射特性に影響を及ぼすことがない。このようにして画素電極の抵抗を低減することができ、表示品質を向上することができる。このような構成の液晶表示装置は半透過型液晶表示装置に好適である。なお、下地金属薄膜１３は反射電極のパターンより小さければ、表示特性に影響を及ぼすことがない。
従来の液晶表示装置ではコンタクトホール１２を大きくして、接触面積を広げコンタクト抵抗を低減しようとすると有機膜８を除去する面積が大きくなる。すると有機膜８上の凸凹部分が小さくなり、散乱特性が劣化するおそれがある。しかし本実施の形態ではコンタクトホール１２が小さい場合であっても、下地金属薄膜１３のパターンを大きく形成することによって、画素電極の抵抗を低減することができる。そのため、散乱特性の劣化を防ぐためにコンタクトホール１２を小さくした場合であっても、コンタクト抵抗及び電極の抵抗を低減することができる。
【００５２】
さらに、下地金属層１３が設けられている部分の面積を広げることにより、ゲート端子、ゲート配線、ソース端子やソース配線等の抵抗を下げることが可能である。端子や配線の抵抗を下げるための構成について図２を用いて説明する。図２は第１の金属配線と第２の金属配線を電気的に接続するためのコンタクトホールが設けられている部分の構成を示す図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は断面図である。図１で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。１４は第２の金属薄膜である。
第１の金属薄膜１と第２の金属薄膜１４は表示領域以外の領域等で接続されることがある。例えば、外部の駆動回路と接続可能な場所に端子を配置するためには、第１の金属薄膜で形成され、かつ異なる信号が印加される配線同士あるいは第２の金属薄膜で形成され、かつ異なる信号が印加される配線同士をクロスさせる必要がある。あるいは、携帯電話などに用いられるＣＯＧ基板等の端子部近傍においても、配線をクロスさせる必要がある。このように同じ配線をクロスさせるためには、どちらか一方の金属配線を他の金属配線に変換する必要がある。このため、第１の金属配線１と第２の金属配線１４を接続させる必要がある。以下にその詳細を説明する。
【００５３】
図２の構成の各層は上述の製造方法と同様の製造方法によって形成されている。図２（ａ）に示すように、有機膜８上で下地金属薄膜１３のパターンは導電性薄膜９のパターンと略同程度の大きさとしている。このように第１の金属薄膜１と第２の金属薄膜１４を電気的に接続させる場合、従来は導電性薄膜９によって接続させていたが、本実施の形態では比抵抗の良いクロム等の金属薄膜で接続させている。このため、２つ以上のコンタクトホール間の抵抗を小さくできるため、配線や端子の抵抗を下げることができる。さらに、導電性薄膜９と第１の金属薄膜１又は第２の金属薄膜１４が下地金属薄膜１３を介して電気的に接続されているため、コンタクト抵抗の劣化が抑制される。このように下地金属薄膜１３のパターンと導電性薄膜９のパターンの形状を略同じ大きさとすることにより、配線や端子の抵抗を下げることが可能になる。下地金属薄膜１３による接続は第１の金属薄膜１同士を電気的に接続させる場合や、第２の金属薄膜１４同士を電気的に接続させる場合であっても利用することが可能である。なお、第３の金属薄膜１０、１１のエッチングによって、下地金属薄膜１３がエッチングされない場合は、下地金属薄膜１３の上の導電性薄膜９を形成しなくても良い。
【００５４】
このように下地金属薄膜１３のパターンと導電性薄膜９のパターンの形状を略同じ大きさとすることは、第５のフォトリソグラフィー工程によって可能である。よって、フォトリソグラフィー工程を増やすことなく、簡易な製造工程で製造することが可能である。もちろん、全ての箇所において下地金属薄膜１３のパターンと導電性薄膜９のパターンの形状を略同じ大きさとする必要はなく、例えば、ＴＦＴ部や反射部を除いた必要な箇所のみ略同じ大きさとすればよい。
【００５５】
なお、下地金属薄膜１３と第３の金属薄膜１０、１１が同じエッチング工程によりエッチングできる場合は第７のフォトリソグラフィー工程で下地金属薄膜１３を導電性薄膜９と略同じパターン形状にすることも可能である。例えば下地金属薄膜１３と第３の金属薄膜１０が同じ材質である場合、第３の金属薄膜１０をエッチングする工程において、導電性薄膜９からはみ出している部分の下地金属膜１３はエッチングされる。すなわち、第５のフォトリソグラフィー工程で下地金属薄膜１３のパターンを導電性薄膜９のパターンより大きく形成しても、第７のフォトリソグラフィー工程のエッチング工程で下地金属薄膜１３はエッチングされ、導電性薄膜９と略同じ大きさとなる。このように第７のフォトリソグラフィー工程でも下地金属薄膜１３をパターニングすることができる。
【００５６】
本実施の形態では、下地金属薄膜１３を介して第１の金属薄膜１又は第２の金属薄膜と導電性薄膜９が電気的に接続されているので、コンタクト抵抗を低減することができる。さらに、下地金属薄膜１３の面積を広げることにより、電極、端子、配線の抵抗を低減することが可能になる。このように簡易な製造方法及び簡易な構成により、抵抗が低減された液晶表示装置を得ることができ、表示品質、生産性を向上することができる。
【００５７】
発明の実施の形態２．
上述の実施の形態１では抵抗を低減するため図２に示すように、導電性薄膜９のパターンと下地金属薄膜１３のパターンを略同程度の大きさとしている。しかし、下地金属薄膜１３、第３の金属薄膜１０、１１、有機膜８及び導電性薄膜９の材料、膜質によっては、第７のフォトリソグラフィー工程のエッチング工程で下地金属薄膜１３が溶けてしまう場合があることを本件の出願人は発見した。導電性薄膜９の下に設けられた下地金属薄膜１３が溶け出してしまうと、導電性薄膜９と有機膜８との間に隙間が生じる。図２で示した構成の場合、導電性薄膜９の下に設けられている下地金属薄膜１３の面積と導電性薄膜９の面積の差がコンタクトホール１２の分しかないため、導電性薄膜９のほとんどの部分でこの隙間が生じる。そのため導電性薄膜９とその下地層との密着力の低下が生じ、膜剥がれが発生してしまう。
【００５８】
このように導電性薄膜９と略同程度の大きさで形成された下地金属薄膜１３が溶けてしまうと密着力が低下して、その上の導電性薄膜９の膜剥がれが生じるおそれがある。しかし、本件の出願人はこの膜剥がれは下地金属薄膜１３の下が有機膜８である場合に発生する可能性が高いことを発見した。この知見より膜剥がれを効果的に抑制する構成を見出した。この膜剥がれを防ぐための構成について図３を用いて説明する。
【００５９】
図３は第１の金属配線１と第２の金属配線１４を電気的に接続するためのコンタクトホールが設けられている部分の構成を示す図であり、図２と同様の図である。図３（ａ）は平面図であり、図３（ｂ）は断面図である。図１、図２で付した符号と同一の符号は同一の構成を示すため説明を省略する。また製造方法も実施の形態１で説明した方法と同じであるため説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態では、膜剥がれを回避するために下地金属薄膜１３がコンタクトホール１２の上部と略同じ大きさで設けられている。よって、有機膜８の上には下地金属薄膜１３を介さずにＩＴＯ等の導電性薄膜９が直接成膜されることになる。そのため、第３の金属薄膜１０のエッチング工程において、導電性薄膜９の大部分はエッチング液による影響を受けない。またコンタクトホール１２の上に設けられた下地金属薄膜１３は下地が有機層７でないため、溶け出しにくい。また溶け出したとしても、導電性薄膜９のパターンに占める割合が小さいので密着力の低下を抑制することができる。従って、ＩＴＯ等の導電性薄膜９の膜剥がれを防ぐことができる。
【００６１】
なお、コンタクトホール１２と略同じ大きさの下地金属薄膜１３を形成するためには、第５のフォトリソグラフィー工程でコンタクトホール１２と略同じ大きさで露光する。ただし、露光時の位置ずれやエッチング形状などを考慮する必要がある。すなわち、露光時の基板の位置ずれや下地金属薄膜１３のエッチング形状等によって露光した領域と実際のパターン形状がずれる場合がある。コンタクトホール１２と全く同じ大きさで露光してしまった場合、ずれが生じるとコンタクトホール１２及びその下の第１の金属薄膜１又は第２の金属薄膜１４が露出してしまい、エッチング液に第１の金属薄膜等が溶け出すおそれがある。
【００６２】
本実施の形態では、コンタクトホール１２より５μｍ程度大きい領域を下地金属薄膜１３のパターンが覆うように設計上露光することにしている。この５μｍは設計上の露光領域と実際のパターン形状とのプロセス上の最大ずれ量である。プロセスマージンで許される最小値５μｍ分だけコンタクトホール１２より大きい領域を設計上の下地金属薄膜１３のパターン領域とすることによって、プロセス上のずれが生じた場合であっても、コンタクトホール１２を全て覆うように下地金属薄膜１３を形成することが可能である。
このようにして、コンタクトホール１２と下地金属薄膜１３を略同じ大きさでかつ、コンタクトホール１２が下地金属薄膜１３で覆われるように形成することができる。これにより密着力の低下を抑制することができ、ＩＴＯ等の導電性薄膜の膜剥がれを防ぐことができる。なお、膜剥がれを防ぐためには下地金属薄膜１３はコンタクトホール１２を覆うように形成し、かつ下地金属薄膜１３の大きさを出来る限り小さくすることが望ましい。設計上の露光領域の大きさは上述の値に限られるものではない。膜剥がれが生じないような膜質、材料を用いている場合は、配線や端子の抵抗の点から図２で示したように導電性薄膜９と下地金属薄膜１３の大きさを略同じ大きさとすることが望ましい。
【００６３】
その他の実施の形態．
本発明は上述した実施の形態だけに限られず、様々な変更が可能である。例えば、上述の実施の形態において、第１の金属薄膜１、第２の金属薄膜、下地金属薄膜１３にはクロムを用いたが、それ以外の材料でもよい。さらには、有機膜８、第１の絶縁膜２、第２の絶縁膜７及び導電性薄膜９も同様に公知の材料を用いることができる。第１の金属薄膜１、第２の金属薄膜、下地金属薄膜１３を異なる材料で形成してもよい。さらには、実施の形態で示した膜厚などの数値は例であり、これ以外の値で製造することも可能である。本発明は携帯電話、ＰＤＡ、車載用の半透過型液晶表示装置に用いることが好適である。また、半透過型液晶表示装置に限らず、透過型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に用いることも可能である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、配線等の抵抗が低減された液晶表示装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の端子部の構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる液晶表示装置の端子部の構成を示す構成図である。
【図４】従来の液晶表示装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１第１の金属薄膜２第１の絶縁膜
３半導体能動膜４オーミックコンタクト膜
５ソース電極６ドレイン電極
７第２の絶縁膜８有機膜
９導電性薄膜１０，１１第３の金属薄膜
１２コンタクトホール、１３下地金属薄膜、
１４第２の金属薄膜、１５凹部

Claims

液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置であって、
前記一対の基板のうちの一方の基板上に設けられた第１の導電膜と、
前記第１の導電膜の上に設けられた絶縁膜と、
前記絶縁膜の一部を除去することにより設けられたコンタクトホールと、
前記コンタクトホールを覆うように設けられ、前記第１の導電膜と電気的に接続された第２の導電膜と、
前記第２の導電膜と電気的に接続された透明導電膜とを備える液晶表示装置。
前記透明導電膜の上に設けられた反射電極をさらに備える請求項１記載の液晶表示装置。
前記反射電極と前記第２の導電膜の大きさが略同じであることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
前記第２の導電膜の下に形成された有機層をさらに備え、
前記コンタクトホールが前記絶縁膜の一部及び前記有機膜の一部を除去することにより形成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の液晶表示装置。
前記第２の導電膜が前記コンタクトホールと略同じ大きさであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の液晶表示装置。
前記第２の導電膜のパターンが少なくとも前記コンタクトホールのパターンを包含し、かつ前記コンタクトホールの端部から前記第２の導電膜のパターン端部までの距離が５μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
前記第２の導電膜が前記透明導電膜と略同じ大きさであることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の液晶表示装置。
２つ以上の前記コンタクトホールを前記透明導電膜で接続している箇所において、前記第２の導電膜が前記透明導電膜と略同じ大きさであることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
液晶層を挟んで互いに対向して配置された一対の基板を備える液晶表示装置の製造方法であって、
前記一対の基板のうちの一方の基板上に第１の導電膜を形成するステップと、
前記第１の導電膜の上に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜の一部を除去してコンタクトホールを形成するステップと、
前記コンタクトホールを覆うように第２の導電膜を形成するステップと、
前記第２の導電膜と電気的に接続された透明導電膜を設けるステップとを備える液晶表示装置の製造方法。
前記透明導電膜の上に反射電極を形成するステップをさらに備える請求項９記載の液晶表示装置の製造方法。
前記反射電極を形成するステップにおいて、前記反射電極を前記第２の導電膜と略同じ大きさでパターニングすることを特徴とする請求項１０記載の液晶表示装置の製造方法。
前記絶縁膜の上に有機層を形成するステップをさらに備え、
前記コンタクトホールを形成するステップでは、前記絶縁膜及び前記有機膜の一部を除去することによりコンタクトホールを形成することを特徴とする請求項９乃至１１いずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記コンタクトホールを形成するステップにおいて、前記絶縁膜の一部又は前記コンタクトホールの一部がドライエッチングにより除去されることを特徴とする請求項９乃至１２いずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記第２の導電膜を形成するステップにおいて、前記第２の導電膜を前記コンタクトホールと略同じ大きさでパターンニングすることを特徴とする請求項９乃至１３いずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記第２の導電膜を形成するステップにおいて、前記第２の導電膜を前記透明導電膜と略同じ大きさでパターニングすることを特徴とする請求項９乃至１３いずれかに記載の液晶表示装置の製造方法。
前記第２の導電膜を形成するステップにおいて、２つ以上の前記コンタクトホールを前記透明導電膜で接続している箇所で前記第２の導電膜を前記透明導電膜と略同じ大きさでパターニングすることを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置の製造方法。