JP2005121908A - 反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置ならびにこれらの製法 - Google Patents
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Abstract
【課題】配線の低抵抗化およびすぐれた反射特性により高い表示特性を有する反射型ならびに半透過型液晶表示パネルの製造歩留りを向上させるとともに、工程を簡略化することができる製法を提供する。
【解決手段】透明性絶縁基板上に第１の金属薄膜からなるゲート配線およびゲート電極を形成する第１の工程と、
半導体層を形成する第２の工程と、
第２の金属薄膜からなるソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、画素電極部の表面に凹凸形状と、コンタクトホールをそれぞれ形成する第４の工程と、
第３の金属薄膜を成膜し、画素電極を形成する第５の工程とを少なくとも含み、
前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素または、炭素、または酸素の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とする反射型液晶表示装置の製法。
【選択図】図２
【解決手段】透明性絶縁基板上に第１の金属薄膜からなるゲート配線およびゲート電極を形成する第１の工程と、
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第２の金属薄膜からなるソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、画素電極部の表面に凹凸形状と、コンタクトホールをそれぞれ形成する第４の工程と、
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前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素または、炭素、または酸素の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とする反射型液晶表示装置の製法。
【選択図】図２
Description
本発明は、反射型、または反射型と透過型の併用型である半透過型として使用できる、液晶表示装置用薄膜トランジスタアレイ基板の製法に関する。
液晶表示パネルは、薄型で低消費電力であるという特長を生かして、ワードプロセッサやパーソナルコンピューターなどのＯＡ機器や、電子手帳等の携帯情報機器、あるいは、液晶モニターを備えたカメラ一体型ＶＴＲ等に広く用いられている。
また、前記液晶表示パネルに搭載する液晶表示パネルは、ＣＲＴ（ブラウン管）やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示とは異なり、自らは発光しないため、バックライトと呼ばれる蛍光管からなる照明装置をその背面または、側方に設置して、バックライト光の透過量を液晶表示パネルで制御して画像表示を行なういわゆる透過型液晶表示パネルがよく用いられている。
しかしながら、透過型液晶表示パネルでは、通常バックライトが液晶表示パネルの全消費電力のうちの５０％以上を占めるため、バックライトを設けることで消費電力が増大してしまう。
また、透過型液晶表示パネルは、反射型液晶表示パネルとは逆に、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く見え、表示を認識することが困難であった。
したがって、前記透過型液晶表示パネルとは別途、戸外や常時携帯して使用する機会の多い携帯情報機器では、バックライトの代わりに一方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表示を行なう反射型液晶表示パネルが用いられており、たとえば特許文献１の図１、図２に開示されている。
しかしながら、周囲光の反射光を利用する反射型液晶表示パネルは、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が有する。
このような反射型液晶表示パネルの問題点を解消するために、バックライト光の一部を透過させると共に周囲光の一部を反射させるような半透過反射膜を用いることにより、透過型表示と反射型表示の両方を一つの液晶表示パネルにて実現する構成がたとえば特許文献２の図１、図２に開示されている。
従来からの反射型および半透過型液晶パネルにおいては、反射電極としては銀（Ａｇ）またはアルミニウム（Ａｌ）のような反射率の大きな材料を用いることが好ましく、このうち安価であることやエッチング等の加工性にすぐれる点でＡｌを用いることが多い。
また、半透過型液晶パネルにおいては、透過電極として酸化インジウムや酸化ズズなどからなるＩＴＯのような透明の導電性膜が一般的に使用される。また反射型液晶パネルでは透過電極は存在しないが、たとえば走査信号や映像信号を送る配線や液晶駆動用ドライバＩＣの接続用の端子部には、後工程や動作環境等による接続部の酸化による高抵抗化を防止するためにＩＴＯのような透明電極のパッドが使用される。
このようなＩＴＯからなる透明電極パターンや端子部パッドパターンをもつ液晶表示パネルに反射電極となるＡｌを成膜しパターニングを行なう際には、たとえば特許文献３、および特許文献４に示されているように、Ａｌ膜パターニングの際のレジストパターニング時に使用される有機アルカリ現像液中でＩＴＯとＡｌを電極とする電池反応が起こり、Ａｌの酸化腐食とＩＴＯの還元腐食が発生して断線不良や透過電極部の透過率低下といった不良を生じるという問題があった。
ＩＴＯとＡｌの電池反応を抑えるために、たとえば特許文献５、ならびに特許文献６に記載の発明を参考にすれば、反射電極のＡｌ系金属の上層にクロム（Ｃｒ）やモリブデン（Ｍｏ）を形成してレジストパターニング時の現像液中での電池反応を抑え、反射電極パターン形成後に上層のＣｒやＭｏを全面除去してＡｌ反射電極を形成するという方法が考えられる。しかしながらこの方法では、Ｃｒを全面除去するために用いる公知の硝酸セリウムアンモニウム＋過塩素酸系エッチング液でＡｌ表面がダメージを受け、反射率が低下するという問題点がある。またＭｏを全面除去するために用いられる公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系エッチング液では下層のＡｌそのものもエッチングされてしまうために、反射電極の形成が難しいという問題点がある。このため、反射電極に用いるＡｌ系金属の組成を工夫するか、あるいはＡｌ表面の上層にＣｒやＭｏを形成せずに電池反応を抑制するような新たな方法を用いる必要があった。
また従来の反射型および半透過型液晶表示パネルの配線材料に低抵抗のＡｌを用いる場合においては、前述の電池反応に加えて、端子接続部のＡｌとＩＴＯの界面拡散による酸化Ａｌ層の形成により、ＩＴＯ／Ａｌ界面コンタクト抵抗が増大し、実質的に端子部での信号電流が遮断されてしまうという問題もあった。
ＩＴＯとのコンタクト抵抗を改善するとともに、配線の低抵抗化を実現する材料としてたとえばＭｏの使用が考えられるが、Ｍｏは耐湿性や耐薬液性に乏しく、たとえば端子部における腐食などが発生しやすく信頼性に問題がある。またチッ化シリコン（ＳｉＮ）からなる絶縁膜を公知のフッ素ガスを用いたドライエッチングを用いてコンタクトホールを形成して配線端子部を形成する場合は、ドライエッチング時にＭｏが同時にエッチングされてしまい、配線端子部が形成できないという問題点があり、Ｍｏ系金属の組成を工夫する等の必要性があった。
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、配線の低抵抗化およびすぐれた反射特性により高い表示特性を有する反射型ならびに半透過型液晶表示パネルの製造歩留りを向上させるとともに、工程を簡略化することができる製法を提供するものである。
本発明の請求項１にかかわる反射型液晶表示装置の製法は、透明性絶縁基板上に、第１の金属薄膜を成膜し、第１のフォトリソグラフィを用いて、
ゲート配線およびゲート電極を形成する第１の工程と、
ゲート絶縁膜、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜を順次成膜し、第２のフォトリソグラフィを用いて、半導体層を形成する第２の工程と、
第２の金属薄膜を成膜し、第３のフォトリソグラフィを用いて、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、第４のフォトリソグラフィを用いて、画素電極部の表面に凹凸形状と、ゲート配線端子部、ソース配線端子部、およびドレイン電極に達するコンタクトホールをそれぞれ形成する第４の工程と、
第３の金属薄膜を成膜し、第５のフォトリソグラフィを用いて、画素電極を形成する第５の工程とを少なくとも含み、
前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素（Ｎ）または、炭素（Ｃ）、または酸素（Ｏ）の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とするものである。
ゲート配線およびゲート電極を形成する第１の工程と、
ゲート絶縁膜、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜を順次成膜し、第２のフォトリソグラフィを用いて、半導体層を形成する第２の工程と、
第２の金属薄膜を成膜し、第３のフォトリソグラフィを用いて、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、第４のフォトリソグラフィを用いて、画素電極部の表面に凹凸形状と、ゲート配線端子部、ソース配線端子部、およびドレイン電極に達するコンタクトホールをそれぞれ形成する第４の工程と、
第３の金属薄膜を成膜し、第５のフォトリソグラフィを用いて、画素電極を形成する第５の工程とを少なくとも含み、
前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素（Ｎ）または、炭素（Ｃ）、または酸素（Ｏ）の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とするものである。
前記第１の金属薄膜をＭｏにＮｂを添加した合金とするのが好ましい。
前記第２の金属薄膜をＭｏＮｂまたは、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの三層膜とするのが好ましい。
前記第３の金属薄膜を、Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒの三層膜を成膜し、パターニング後、上層Ｃｒを除去して形成するのが好ましい。
前記第３の金属薄膜をＡｌＣｕ／ＭｏＮｂまたは、ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの二層膜とするのが好ましい。
本発明の請求項６にかかわる半透過型液晶表示装置の製法は、透明性絶縁基板上に、第１の金属薄膜を成膜し、第１のフォトリソグラフィを用いて、ゲート配線、ゲート電極を形成する第１の工程と、
ゲート絶縁膜、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜を順次成膜し、第２のフォトリソグラフィを用いて、半導体層を形成する第２の工程と、
第２の金属薄膜を成膜し、第３のフォトリソグラフィを用いて、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、第４のフォトリソグラフィを用いて、画素反射電極部の表面に凹凸形状と、画素透過電極部の開口部と、ゲート配線端子部、ソース配線端子部、およびドレイン電極に達する、コンタクトホールを形成する第４の工程と、
透明導電膜を成膜し、第５のフォトリソグラフィを用いて、透過部画素電極、ならびに端子部パッドを形成する第５の工程と、
第３の金属薄膜を成膜し、第６のフォトリソグラフィを用いて、反射部画素電極を形成する第６の工程
とを少なくとも含み、
前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素（Ｎ）または、炭素（Ｃ）または、酸素（Ｏ）の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とするものである。
ゲート絶縁膜、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜を順次成膜し、第２のフォトリソグラフィを用いて、半導体層を形成する第２の工程と、
第２の金属薄膜を成膜し、第３のフォトリソグラフィを用いて、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、第４のフォトリソグラフィを用いて、画素反射電極部の表面に凹凸形状と、画素透過電極部の開口部と、ゲート配線端子部、ソース配線端子部、およびドレイン電極に達する、コンタクトホールを形成する第４の工程と、
透明導電膜を成膜し、第５のフォトリソグラフィを用いて、透過部画素電極、ならびに端子部パッドを形成する第５の工程と、
第３の金属薄膜を成膜し、第６のフォトリソグラフィを用いて、反射部画素電極を形成する第６の工程
とを少なくとも含み、
前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素（Ｎ）または、炭素（Ｃ）または、酸素（Ｏ）の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とするものである。
前記第１の金属薄膜をＭｏにＮｂを添加した合金とするのが好ましい。
前記第２の金属薄膜をＭｏＮｂまたは、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの三層膜とするのが好ましい。
前記第３の金属薄膜を、Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒの三層膜を成膜し、パターニング後、上層Ｃｒを除去して形成するのが好ましい。
前記第３の金属薄膜をＡｌＣｕ／ＭｏＮｂまたは、ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの二層膜とするのが好ましい。
本発明によれば、ゲート配線抵抗やソース配線抵抗を低減させ、さらには端子パッドＩＴＯ膜、画素ＩＴＯ膜とゲート配線、ソース配線、ドレイン電極とのコンタクト抵抗を低減させることができ、なおかつプロセスダメージが少なく高い反射特性を有する画素反射膜を形成することができるので、点欠陥不良や表示ムラ等の表示不良が発生せず、明るく高品位の表示特性を有する反射型ならびに半透過型液晶表示装置を生産効率よく製造することが可能となる。
実施の形態１
本発明の実施の形態１に係る反射型液晶表示装置の製法を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る反射型液晶表示装置の平面図、図２は断面図、そして図３〜９は工程図を示すものである。なお、図１おいて、反射画素電極３５の領域内には、反射画素電極の凹形状部３５ａが多数設けられ、凹凸形状が形成されている。
本発明の実施の形態１に係る反射型液晶表示装置の製法を図面を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る反射型液晶表示装置の平面図、図２は断面図、そして図３〜９は工程図を示すものである。なお、図１おいて、反射画素電極３５の領域内には、反射画素電極の凹形状部３５ａが多数設けられ、凹凸形状が形成されている。
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板１に第１の金属薄膜を成膜し、１回目の写真製版工程でゲート電極２、補助容量電極３、ゲート配線４、およびゲート端子部５を形成する（図３参照）。
本実施の形態では、まず公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法でＡｌにＮｄを０．８〜５重量％添加したＡｌＮｄ合金２００ｎｍの厚さで成膜した。スパッタリング条件はＤＣマグネトロンスパッタリング方式で、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量を４０ｓｃｃｍとした。続けて公知のＡｒガスにＮ2ガスを混合したガスを用いた反応性スパッタリング法によりチッ素（Ｎ）原子を添加したＡｌＮｄ−Ｎ膜を５０ｎｍの厚さで成膜した。スパッタリング条件は、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量４０ｓｃｃｍ、Ｎ2ガス流量２０ｓｃｃｍとした。以上により、２００ｎｍ厚のＡｌＮｄ膜とその上層に５０ｎｍ厚のＡｌＮｄ−Ｎ膜を有する２層膜を形成した。なお、この場合の上層ＡｌＮｄ−Ｎ膜のＮ元素組成は約１８重量％であった。その後、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてこの２層膜を一括エッチングしたのち、レジストパターンを除去して前記ゲート電極など２〜５のパターンを形成した。
つぎに、第１の絶縁膜６、半導体膜７、オーミックコンタクト膜８を順次成膜し、２回目の写真製版工程で半導体膜７、オーミックコンタクト膜８からなる半導体パターンを形成する（図４参照）。
本実施の形態では化学気相成膜（ＣＶＤ）法を用いて第１の絶縁膜６としてＳｉＮ ４００ｎｍ、半導体膜７としてａ−Ｓｉ １５０ｎｍ、オーミックコンタクト膜８としてｎ＋ａ−Ｓｉ ３０ｎｍを順次成膜し、フッ素系ガスを用いたドライエッチング法で半導体パターンを形成した。
つぎに、第２の金属薄膜を成膜し、３回目の写真製版工程でソース電極９、ドレイン電極１０、ソース配線１１、およびソース端子部１２を形成する（図５参照）。
本実施の形態では、第２の金属薄膜としてＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金をスパッタリング法を用いて２００ｎｍの厚さで成膜し、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてエッチングを行ない、前記ソース電極など９〜１２のパターンを形成した。
つぎに、第２の絶縁膜１３を成膜し、ついで、感光性有機樹脂膜からなる層間絶縁膜１４を塗布形成し、４回目の写真製版工程で前記層間絶縁膜の画素反射部に凹凸形状１５と、第２の金属薄膜からなるドレイン電極１０の端子表面まで貫通する第１のコンタクトホール１７と、第１の金属薄膜からなるゲート端子部５の端子表面まで貫通するコンタクトホール１８と、第２の金属薄膜からなるソース端子部１２の端子表面まで貫通するコンタクトホール１９とを形成する（図６参照）。
本実施の形態では、第２の絶縁膜１３としてＳｉＮ１００ｎｍを成膜し、ついで、感光性有機樹脂膜１４としてＪＳＲ製ＰＣ３３５をスピンコート法を用いて３．２〜３．９μｍの膜厚になるように塗布した。そののち、コンタクトホール１７、１８、１９を有するフォトマスクを用いて第１の露光を行ない、続けて反射部凹凸パターン１５のフォトマスクを用いて第１の露光量の２０〜４０％の露光量で第２の露光を行なったのちに有機アルカリ現像液で現像することによって反射部凹凸形状部１５、およびコンタクトホール１７、１８、１９を形成した。
つぎに、透明導電性膜を成膜し、５回目の写真製版工程で、コンタクトホール１８を介してゲート端子部５に接続されたゲート端子パッド２１およびコンタクトホール１９を介してソース端子部１２に接続されたソース端子パッド２２を形成する（図７参照）。
本実施の形態では透明導電性膜としてＩＴＯをスパッタリング法を用いて１００ｎｍの厚さで成膜し、塩酸＋硝酸を含む溶液を用いてエッチングを行ない、前記ゲート端子パッド２１およびソース端子パッド２２を形成した。
つぎに、高反射特性を有する第３の金属薄膜を成膜し、６回目の写真製版工程で反射画素電極３５を形成する。反射画素電極３５は、最下層膜２３、反射膜２４、最上層膜２５を一旦形成した後、最上層膜２５をエッチング除去して形成する（図８、９参照）。
本実施の形態では第３の金属薄膜としてスパッタリング法を用いてＣｒ２３を１００ｎｍの厚さで成膜したのち、その上層に続けてＡｌに０．５〜３重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金２４を３００ｎｍの厚さで成膜したのちに、さらにＣｒ２５を１００ｎｍの厚さで成膜して、Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒ３層膜を形成した。つぎに、６回目の写真製版工程を用いてレジストのパターニングを行なったのちに、公知の硝酸セリウムアンモニウム＋過塩素酸を含む溶液を用いて最上層のＣｒ２５、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いて２層目のＡｌＮｄ合金２４、再び硝酸セリウムアンモニウム＋過塩素酸を含む溶液を用いて最下層のＣｒ２３を順次エッチングする（図８参照）。
本実施の形態において、第３の金属薄膜の最下層Ｃｒ２３は、画素ドレインコンタクトホール１７の底面におけるＡｌＮｄ膜２４の段切れ断線不良の防止、ならびにゲート端子パッド２１とソース端子パッド２２のＩＴＯ膜に直接ＡｌＮｄ２４を成膜させないためのバリア層として形成するものである。もし最下層Ｃｒ２３を形成せずにＩＴＯ表面に直接ＡｌＮｄ２４を成膜すると、ＩＴＯ／ＡｌＮｄ界面でＡｌＯｘ反応層が生成されるため、第３の金属薄膜をエッチング除去したのちでも端子パッドＩＴＯ２１および２２の表面にダメージが残って端子部抵抗を増大させてしまうおそれがあり、表示不良の原因となる。一方、最上層Ｃｒ２５は、写真製版工程のレジストパターニング時の現像液中でＡｌと下層のＩＴＯとの電池反応による端子パッド２１、２２の腐食発生を防止するためのバリア層である。
最後に、第３の金属薄膜Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒ３層膜のエッチング後にさらにレジストパターンを除去した後に、硝酸セリウムアンモニウム＋過塩素酸を含む溶液を用いて最上層のＣｒ２５を全面エッチング除去してＡｌＮｄ膜２４を表面に露出させて反射画素電極パターン３５（２３、２４）を形成した（図９参照）。
以上の工程により製造された反射型液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板に、公知の技術を用いて液晶を配向させるための配向制御膜を形成し、カラー表示を行なうためのカラーフィルタ、ブラックマトリックス、対向電極および配向制御膜を形成した対向基板を公知の技術を用いて貼り合わせ、該ＴＦＴアレイ基板と対向基板とのあいだに液晶を注入することにより本発明の実施の形態１に係わる反射型液晶表示装置を完成させた。
このようにして、完成させた反射型液晶表示装置は、第１の金属薄膜として、Ａｌに０．８〜５重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金を適用したので、薄膜表面に一般的にヒロックと呼ばれる突起状の凹凸表面荒れの発生を防止できるとともに、表１に示すように、従来のＣｒ薄膜を用いた場合よりもゲートの配線抵抗を低く抑えることができた。
この場合、Ａｌに添加するＮｄ組成が０．８重量％未満であるとヒロックの抑制効果が低下するので好ましくない。また、５重量％を超えると配線抵抗の増大ならびにウエットエッチング時の配線パターンのサイドエッチング量が多くなって配線幅寸法を精度よく管理することが困難になるため好ましくない。さらに本実施の形態ではＡｌＮｄ膜の上層にＮ原子を添加したＡｌＮｄ−Ｎ膜を形成することにより、従来のＡｌＮｄ薄膜だけの場合に比べるとゲート端子部のゲート端子ＩＴＯパッド２１とゲート端子部５のコンタクト抵抗値を低くすることができるとともに、１回のウエットエッチングで一括エッチングすることができるのでプロセスを簡略化することが可能となった。したがって、従来例のＣｒ配線を用いた場合に比べると、配線抵抗の増大による信号遅延に起因する表示ムラに対する不良マージンを上げることができ、高い表示品質を有する反射型液晶表示装置を得ることができた。
なお、本実施の形態で用いたＡｌＮｄ−Ｎ膜のＮ組成は約１８重量％としたが、これに限らず、Ｎ組成は５重量％〜２５重量％の範囲であれば、本発明の効果を奏することが可能である。またチッ素（Ｎ）に限らず、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）を添加したＡｌＮｄ−Ｃ膜およびＡｌＮｄ−Ｏ膜を用いることも可能である。
また、第２の金属薄膜として、Ｍｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を適用したので、表１に示すように従来のＣｒ薄膜を用いた場合に比べると、ソースの配線抵抗を低く抑えることができるとともに、ソース端子部のソース端子ＩＴＯパッド２２とのコンタクト抵抗値を低くすることができるため、さらに表示ムラのない、高性能な表示特性を得ることが可能となった。なお、第２の金属薄膜として純Ｍｏ薄膜を用いてもよいが、この場合、ウエットエッチングの際に前述したＡｌ−Ｎｄ薄膜と同じエッチング液を用いようとすると純Ｍｏ膜は激しくエッチングされてしまうので、新たに純Ｍｏ専用のエッチング液を準備する必要がある。しかしながら本実施の形態のように、Ｍｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加することによってエッチング速度を低下させてＡｌＮｄ薄膜のエッチング速度に近づけることにより、ＭｏＮｂ薄膜をＡｌＮｄ膜と同じエッチング液でエッチングすることが可能となるのでので、プロセスの複雑化を避けられるというメリットがある。
さらに、第３の金属薄膜の高反射率金属として、Ａｌに０．５〜３重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金２４を適用したので、従来のＡｌ合金と比べ、最上層Ｃｒ２５の層形成およびエッチング除去後の反射率の低下を最小限に抑えることができ、明るい表示特性を有する反射型液晶表示装置を得ることが可能となった。
すなわち、本発明との比較のための比較例として、図１０に示すように、従来のＡｌ−０．２重量％Ｃｕ合金を用いた場合は、本実施の形態のように上層にＣｒの層を形成したのちに全面エッチング除去すると、その反射率は波長λによっては１０％以上も低下するのに対して、本実施の形態である図１１に示すようにＡｌにＮｄを添加したＡｌ−１．０重量％Ｎｄ合金を用いた場合には、Ｃｒの形成、除去後にもほとんど反射率の低下は見られず高い反射率を保っていることがわかる。なおここでは最上層にＣｒ膜を使用したが、Ｃｒ膜の代わりに、レジスト現像液中でＩＴＯとの電池反応が抑制でき、かつＡｌ−Ｎｄ膜との選択エッチングが可能な合金であれば適用可能であり、たとえばＴａ、Ｗ、Ｔｉなどを用いることができる。
実施の形態２
前記の実施の形態１において、第１の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の代わりにＮｂを２．５〜２０重量％添加したＭｏＮｂ合金膜を用いたものである。好適な例として本実施の形態では、図３の工程において、第１の金属薄膜としてＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法を用いて２００ｎｍの厚さで成膜し、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてエッチングを行ない、ゲート電極２、補助容量電極３、ゲート配線４、およびゲート端子部５を形成した。前記公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液は、実施の形態１のＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の場合と同じ溶液を用いることが可能である。その後、実施の形態１と同様に図４から図９の工程を経て本発明の実施の形態２に係わる反射型液晶表示装置を完成させた。
前記の実施の形態１において、第１の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の代わりにＮｂを２．５〜２０重量％添加したＭｏＮｂ合金膜を用いたものである。好適な例として本実施の形態では、図３の工程において、第１の金属薄膜としてＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法を用いて２００ｎｍの厚さで成膜し、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてエッチングを行ない、ゲート電極２、補助容量電極３、ゲート配線４、およびゲート端子部５を形成した。前記公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液は、実施の形態１のＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の場合と同じ溶液を用いることが可能である。その後、実施の形態１と同様に図４から図９の工程を経て本発明の実施の形態２に係わる反射型液晶表示装置を完成させた。
表１に示すように、本実施の形態２の場合は、実施の形態１に比べるとゲート配線抵抗は増大するものの端子パッドのＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗は実施の形態１よりも低減させることができるので、表示不良に対するプロセスマージンを向上させることが可能である。
実施の形態３
前述の実施の形態１において、第２の金属薄膜としてＭｏＮｂ合金膜の代わりに、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜を用いたものである。最下層ならびに最上層にはＭｏにＮｂを２．５〜２０重量％添加したＭｏＮｂ合金膜を、中間層にはＡｌにＮｄを０．８〜５．０重量％添加したＡｌＮｄ合金膜を用いると、従来公知のＡｌエッチャント（エッチング液）であるリン酸＋硝酸＋酢酸を含む薬液を用いてＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜を１回のエッチングで一括エッチングすることが可能となるので好ましい。この場合は、層間で段差がなく滑らかな断面形状で３層膜をエッチングできる。好適な例として本実施の形態では、実施の形態１と同様に図３〜４の工程を経た後、図５の工程において、第２の金属薄膜としてＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金、Ａｌに２重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金、そして再びＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法を用いて順次５０ｎｍ、２００ｎｍ、５０ｎｍの厚さで連続成膜してＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜を形成した。そののち、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてエッチングを行ない、ソース電極９、ドレイン電極１０、ソース配線１１およびソース端子１２を形成した。このとき、３層膜のエッチング断面は段差もなく滑らかな形状となっていた。なお中間層はＡｌＮｄ合金に限らず、たとえばＡｌに０．１〜１重量％のＣｕを添加したＡｌＣｕ合金を用いることも可能である。
前述の実施の形態１において、第２の金属薄膜としてＭｏＮｂ合金膜の代わりに、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜を用いたものである。最下層ならびに最上層にはＭｏにＮｂを２．５〜２０重量％添加したＭｏＮｂ合金膜を、中間層にはＡｌにＮｄを０．８〜５．０重量％添加したＡｌＮｄ合金膜を用いると、従来公知のＡｌエッチャント（エッチング液）であるリン酸＋硝酸＋酢酸を含む薬液を用いてＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜を１回のエッチングで一括エッチングすることが可能となるので好ましい。この場合は、層間で段差がなく滑らかな断面形状で３層膜をエッチングできる。好適な例として本実施の形態では、実施の形態１と同様に図３〜４の工程を経た後、図５の工程において、第２の金属薄膜としてＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金、Ａｌに２重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金、そして再びＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法を用いて順次５０ｎｍ、２００ｎｍ、５０ｎｍの厚さで連続成膜してＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ３層膜を形成した。そののち、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてエッチングを行ない、ソース電極９、ドレイン電極１０、ソース配線１１およびソース端子１２を形成した。このとき、３層膜のエッチング断面は段差もなく滑らかな形状となっていた。なお中間層はＡｌＮｄ合金に限らず、たとえばＡｌに０．１〜１重量％のＣｕを添加したＡｌＣｕ合金を用いることも可能である。
その後、実施の形態１と同様に図６〜９の工程を経て本発明の実施の形態３に係わる反射型液晶表示装置を完成させた。本実施の形態２の場合は、表１に示すように、実施の形態１に比べるとソース配線抵抗を低減させることができるので、表示不良に対するプロセスマージンをさらに向上させることが可能となる。
実施の形態４
前述の実施の形態３において、さらに第１の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の代わりにＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金の２００ｎｍ厚さの単層膜を用いたものである。この場合は、表１に示すように、実施の形態３に比べるとゲート配線抵抗は増大するものの、端子パッドのＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗は実施の形態３よりも低減させることができるので、表示不良に対するプロセスマージンを向上させることが可能である。
前述の実施の形態３において、さらに第１の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の代わりにＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金の２００ｎｍ厚さの単層膜を用いたものである。この場合は、表１に示すように、実施の形態３に比べるとゲート配線抵抗は増大するものの、端子パッドのＩＴＯ膜とのコンタクト抵抗は実施の形態３よりも低減させることができるので、表示不良に対するプロセスマージンを向上させることが可能である。
実施の形態５
前述の実施の形態３において、第１の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の代わりに、Ａｌに０．８〜５重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金の上層にＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂを積層したＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ２層膜を用いたものである。好適な実施の形態としてここでは、図３の工程において、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法にてＡｌに２重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金を２００ｎｍ、続けてＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を５０ｎｍの厚さで連続成膜し、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ２層膜を形成した。その後、公知のＡｌエッチャントであるリン酸＋硝酸＋酢酸を含む薬液を用いてＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ２層膜を一括エッチングしてゲート電極２、補助容量電極３、ゲート配線４、およびゲート端子部５を形成した。前記公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液は、実施の形態１のＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の場合と同じ溶液を用いることが可能である。その後、実施の形態１と同様に図４〜９の工程を経て本発明の実施の形態５に係わる反射型液晶表示装置を完成させた。
前述の実施の形態３において、第１の金属薄膜としてＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の代わりに、Ａｌに０．８〜５重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金の上層にＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂを積層したＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ２層膜を用いたものである。好適な実施の形態としてここでは、図３の工程において、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法にてＡｌに２重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金を２００ｎｍ、続けてＭｏに５重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を５０ｎｍの厚さで連続成膜し、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ２層膜を形成した。その後、公知のＡｌエッチャントであるリン酸＋硝酸＋酢酸を含む薬液を用いてＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ２層膜を一括エッチングしてゲート電極２、補助容量電極３、ゲート配線４、およびゲート端子部５を形成した。前記公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液は、実施の形態１のＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の場合と同じ溶液を用いることが可能である。その後、実施の形態１と同様に図４〜９の工程を経て本発明の実施の形態５に係わる反射型液晶表示装置を完成させた。
この場合は、表１に示すように、実施の形態１に比べるとソース配線抵抗を低減させることができるとともに、ゲート端子パッドのＩＴＯ膜とゲート端子とのコンタクト抵抗も低減させることができるので、表示不良に対するプロセスマージンを向上させることが可能となる。
実施の形態６
本発明の実施に形態６に係る半透過型液晶表示装置の製法を図を用いて説明する。図１２は本発明の実施の形態６に係る半透過型液晶表示装置の平面図、図１３は断面図、そして図１４〜２０は工程図を示すものである。
本発明の実施に形態６に係る半透過型液晶表示装置の製法を図を用いて説明する。図１２は本発明の実施の形態６に係る半透過型液晶表示装置の平面図、図１３は断面図、そして図１４〜２０は工程図を示すものである。
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板１に第１の金属薄膜を成膜し、１回目の写真製版工程でゲート電極２、補助容量電極３、ゲート配線４、およびゲート端子部５を形成する（図１４参照）。
本実施の形態では、まず公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法でＡｌにＮｄを０．８〜５重量％添加したＡｌＮｄ合金２００ｎｍの厚さで成膜した。スパッタリング条件はＤＣマグネトロンスパッタリング方式で、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量を４０ｓｃｃｍとした。続けて公知のＡｒガスにＮ2ガスを混合したガスを用いた反応性スパッタリング法によりチッ素（Ｎ）原子を添加したＡｌＮｄ−Ｎ膜を５０ｎｍの厚さで成膜した。スパッタリング条件は、成膜パワー密度３Ｗ／ｃｍ2、Ａｒガス流量４０ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量２０ｓｃｃｍとした。以上により、２００ｎｍ厚のＡｌＮｄ膜とその上層に５０ｎｍ厚のＡｌＮｄ−Ｎ膜を有する２層膜を形成した。なお、この場合の上層ＡｌＮｄ−Ｎ膜のＮ元素組成は約１８重量％であった。その後、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてこの２層膜を一括エッチングしたのち、レジストパターンを除去して前記２〜５のパターンを形成した。
つぎに、第１の絶縁膜６、半導体膜７、オーミックコンタクト膜８を順次成膜し、２回目の写真製版工程で半導体膜７、オーミックコンタクト膜８からなる半導体パターンを形成する（図１５参照）。
本実施の形態では化学気相成膜（ＣＶＤ）法を用いて第１の絶縁膜６としてＳｉＮ４００ｎｍ、半導体膜７としてａ−Ｓｉ １５０ｎｍ、オーミックコンタクト膜８としてｎ＋ａ−Ｓｉ３０ｎｍを順次成膜し、フッ素系ガスを用いたドライエッチング法で半導体パターンを形成した。
つぎに、第２の金属薄膜を成膜し、３回目の写真製版工程でソース電極９、ドレイン電極１０、ソース配線１１、およびソース端子部１２を形成する（図１６参照）。
本実施の形態では第２の金属薄膜としてＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金をスパッタリング法を用いて２００ｎｍの厚さで成膜し、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いてエッチングを行ない、前記９〜１２のパターンを形成した。
つぎに、第２の絶縁膜１３を成膜した後に、感光性有機樹脂膜からなる層間絶縁膜１４を塗布形成し、４回目の写真製版工程で前記層間絶縁膜の画素反射部に凹凸形状１５と画素透過部の凹パターン１６と、第２の金属薄膜からなるドレイン電極１０の端子表面まで貫通する第１のコンタクトホール１７と、第１の金属薄膜からなるゲート端子部５の端子表面まで貫通するコンタクトホール１８と、第２の金属薄膜からなるソース端子部１２の端子表面まで貫通するコンタクトホール１９とを形成する（図１７参照）。
本実施の形態では第２の絶縁膜１３としてＳｉＮ １００ｎｍを成膜した後に、感光性有機樹脂膜１４としてＪＳＲ製ＰＣ３３５をスピンコート法を用いて３．２〜３．９μｍの膜厚になるように塗布した。その後透過部凹パターン１６、コンタクトホール１７、１８、１９を有するフォトマスクを用いて第１の露光を行ない、続けて反射部凹凸パターン１５のフォトマスクを用いて２０〜４０％の露光量で第２の露光を行なった後に有機アルカリ現像液で現像することによって反射部凹凸パターン１５、透過部凹パターン１６、およびコンタクトホール１７、１８、１９を形成した。
つぎに、透明導電性膜を成膜し、５回目の写真製版工程で透過部の第１の画素電極２０、画素電極パターン２０から延在してコンタクトホール１７を介してドレイン電極１０に接続された画素ドレインコンタクト部２０ａ、コンタクトホール１８を介してゲート端子部５に接続されたゲート端子パッド２１およびコンタクトホール１９を介してソース端子部１２に接続されたソース端子パッド２２を形成する（図１８参照）。
本実施の形態では透明導電性膜としてＩＴＯをスパッタリング法を用いて１００ｎｍの厚さで成膜し、塩酸＋硝酸を含む溶液を用いてエッチングを行なった。
つぎに、第２の画素電極として、高反射特性を有する第３の金属薄膜を成膜し、６回目の写真製版工程で反射画素電極３５（２３、２４）を形成する（図１９、２０参照）。
本実施の形態では第２画素電極の第３の金属薄膜としてスパッタリング法を用いてＣｒ２３を１００ｎｍの厚さで成膜したのち、その上層に続けてＡｌに０．５〜３重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金２４を３００ｎｍの厚さで成膜した後にさらにＣｒ２５を１００ｎｍの厚さで成膜して、Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒ３層膜を形成した。つぎに、６回目の写真製版工程を用いてレジストのパターニングを行なったのちに、公知の硝酸セリウムアンモニウム＋過塩素酸を含む溶液を用いて最上層のＣｒ２５、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液を用いて２層目のＡｌＮｄ合金２４、再び硝酸セリウムアンモニウム＋過塩素酸を含む溶液を用いて最下層のＣｒ２３を順次エッチングする（図１９参照）。
本実施の形態において、第３の金属薄膜の最下層Ｃｒ２３は、画素ドレインコンタクトホール１７の底面におけるＡｌＮｄ膜２４の段切れ断線不良の防止、ならびにゲート端子パッド２１とソース端子パッド２２のＩＴＯ膜に直接ＡｌＮｄ２４を成膜させないためのバリア層のために形成するものである。もし最下層Ｃｒ２３を形成せずにＩＴＯ表面に直接ＡｌＮｄ２４を成膜すると、ＩＴＯ／ＡｌＮｄ界面でＡｌＯｘ反応層が生成されるため、第３の金属薄膜をエッチング除去したのちでも端子パッドＩＴＯ２１および２２の表面にダメージが残って端子部抵抗を増大させてしまうおそれがあり、表示不良の原因となる。また、最上層Ｃｒ２５は、写真製版工程のレジストパターニング時の現像液中でＡｌと下層のＩＴＯとの電池反応による第１の透過部透明画素電極２０、端子パッド２１、２２のＩＴＯ膜の腐食発生を防止するためのバリア層である。
最後に、第３の金属薄膜Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒ３層膜のエッチング後にさらにレジストパターンを除去した後に、硝酸セリウムアンモニウム＋過塩素酸を含む溶液を用いて最上層のＣｒ２５を全面エッチング除去してＡｌＮｄ膜２４を表面に露出させて反射画素電極パターン３５（２３、２４）を形成した（図２０参照）。
以上の工程により製造された半透過型液晶表示装置用ＴＦＴアレイ基板に、公知の技術を用いて液晶を配向させるための配向制御膜を形成し、カラー表示を行なうためのカラーフィルタ、ブラックマトリックス、対向電極および配向制御膜を形成した対向基板を公知の技術を用いて貼り合わせ、該ＴＦＴアレイ基板と対向基板の間に液晶を注入することにより本発明の実施の形態６に係わる半透過型液晶表示装置を完成させた。
このようにして、完成させた半透過型液晶表示装置は、第１の金属薄膜として、Ａｌに０．８〜５重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金を適用したので、薄膜表面に一般的にヒロックと呼ばれる突起状の凹凸表面荒れの発生を防止できるとともに、表１に示すように、従来のＣｒ薄膜を用いた場合よりもゲートの配線抵抗を低く抑えることができた。この場合、Ａｌに添加するＮｄ組成が０．８重量％未満であるとヒロックの抑制効果が低下するので好ましくない。また、５重量％を超えると配線抵抗の増大ならびにウエットエッチング時の配線パターンのサイドエッチング量が多くなって配線幅寸法を精度よく管理することが困難になるため好ましくない。さらに本実施の形態ではＡｌＮｄ膜の上層にＮ原子を添加したＡｌＮｄ−Ｎ膜を形成することにより、従来のＡｌＮｄ薄膜だけの場合に比べるとゲート端子部のゲート端子ＩＴＯパッド２１とゲート端子部５のコンタクト抵抗値を低くすることができるとともに、１回のウエットエッチングで一括エッチングすることができるのでプロセスを簡略化ことが可能となった。したがって、従来例のＣｒ配線を用いた場合に比べると、配線抵抗の増大による信号遅延に起因する表示ムラに対する不良マージンを上げることができ、高い表示品質を有する半透過型液晶表示装置を得ることができた。
なお、本実施の形態で用いたＡｌＮｄ−Ｎ膜のＮ組成は約１８重量％としたが、これに限らず、Ｎ組成は５重量％〜２５重量％の範囲であれば、本発明の効果を奏することが可能である。またチッ素（Ｎ）に限らず、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）を添加したＡｌＮｄ−Ｃ膜およびＡｌＮｄ−Ｏ膜を用いることも可能である。
また、第２の金属薄膜として、Ｍｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を適用したので、表１に示すように従来のＣｒ薄膜を用いた場合に比べると、ソースの配線抵抗を低く抑えることができるとともに、ソース端子部のソース端子ＩＴＯパッド２２とのコンタクト抵抗値を低くすることができるため、さらに表示ムラのない、高性能な表示特性を得ることが可能となった。なお、第２の金属薄膜として純Ｍｏ薄膜を用いてもよいが、この場合、ウエットエッチングの際に前述したＡｌ−Ｎｄ薄膜と同じエッチング液を用いようとすると純Ｍｏ膜は激しくエッチングされてしまうので、新たに純Ｍｏ専用のエッチング液を準備する必要がある。しかしながら本実施の形態のように、Ｍｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加することによってエッチング速度を低下させてＡｌＮｄ薄膜のエッチング速度に近づけることにより、ＭｏＮｂ薄膜をＡｌＮｄ膜と同じエッチング液でエッチングすることが可能となるので、プロセスの複雑化を避けられるというメリットがある。
さらに、第３の金属薄膜の高反射率金属２４として、Ａｌに０．５〜３重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金を適用したので、従来のＡｌ合金と比べ、最上層Ｃｒ２５の層形成およびエッチング除去後の反射率Ｒの低下を最小限に抑えることができ、明るい表示特性を有する半透過型液晶表示装置を得ることが可能となった。すなわち図１０に示すように、従来のＡｌ−０．２重量％Ｃｕ合金を用いた場合は、本実施の形態のように上層にＣｒを層形成したのちに全面エッチング除去すると、その反射率Ｒは波長λによっては１０％以上も低下するのに対して、図１１に示すようにＡｌにＮｄを添加したＡｌ−１．０重量％Ｎｄ合金を用いた場合には、Ｃｒの形成、除去後にもほとんど反射率Ｒの低下は見られず高い反射率Ｒを保っていることがわかる。なおここでは最上層にＣｒ膜を使用したが、Ｃｒ膜の代わりに、レジスト現像液中でＩＴＯとの電池反応が抑制でき、かつＡｌ−Ｎｄ膜との選択エッチングが可能な金属、たとえばＴａ、Ｗ、Ｔｉなどを用いることができる。
なお、本発明の実施の形態に係わる半透過型液晶表示装置は、前記実施の形態６の他に、前述した反射型液晶表示装置における実施の形態２〜５と同様に、第１および第２の金属薄膜の構成を目的に応じて変更することが可能であり、その場合は表１に示すものと同様に効果を奏することが可能である。
ところで、前記実施の形態１から６においては、反射画素電極の形成プロセスとして図８あるいは図１９の工程に示すように、Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒの３層膜を成膜し、エッチングにて反射画素パターン２３、２４、２５を形成したのちに、最上層のＣｒ膜２５を全面エッチング除去して中間層のＡｌＮｄ膜を表面に露出させて反射画素電極２３、２４を形成したが、最下層膜２３にＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金を用い、その上層に反射膜２４としてＡｌ合金膜を形成したＡｌ／ＭｏＮｂ２層膜としてもよい。この場合、最下層のＭｏＮｂ膜２３は実施の形態１〜６のＣｒ膜２３と同様に、画素ドレインコンタクトホール１７の底面におけるＡｌ膜２４の段切れ断線不良の防止、ならびにゲート端子パッド２１とソース端子パッド２２のＩＴＯ膜に直接Ａｌ膜２４を成膜させないためのバリア層のために形成するものである。もし最下層ＭｏＮｂ膜２３を形成せずにＩＴＯ表面に直接Ａｌ膜２４を成膜したとすると、ＩＴＯ／ＡｌＮｄ界面でＡｌＯｘ反応層が生成されるため、第３の金属薄膜をエッチング除去した後でも端子パッドＩＴＯ２１および２２の表面にダメージが残り端子部抵抗を増大させてしまうおそれがあり、表示不良の原因となる。
また実施の形態１〜６において、第３の金属薄膜Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒ３層膜の最上層Ｃｒは、写真製版工程のレジストパターニング時の現像液中でＡｌと下層のＩＴＯとの電池反応による端子パッド２１、２２の腐食発生を防止するためのバリア層であったが、最下層にＭｏＮｂを用いた場合は、Ａｌ膜の上層にＣｒ膜２５を形成しなくても写真製版工程のレジスト現像液中でのＡｌと下層ＩＴＯとの電池反応による端子パッド２１、２２の腐食発生を防止することができる。したがって、反射電極パターニング後の図９あるいは図２０における最上層Ｃｒ膜２５の全面エッチング除去プロセスが省略できるとともに、Ａｌ／ＭｏＮｂ２層膜を公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む薬液を用いて一括エッチングできるので、反射画素電極形成プロセスを大幅に簡略化できるので好ましい。
好適な実施の形態としてここでは、図８あるいは図１９の工程において、反射電極となる第３の金属薄膜として、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法にてＭｏに２．５〜２０重量％のＮｂを添加したＭｏＮｂ合金膜２３を１００ｎｍ、続けてＡｌに０．５〜３重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金２４を３００ｎｍｎｍの厚さで連続成膜し、ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ２層膜を形成した。その後、公知のＡｌエッチャントであるリン酸＋硝酸＋酢酸を含む薬液を用いて一括エッチングして反射画素電極２３、２４を形成した。前記公知のリン酸＋硝酸＋酢酸を含む溶液は、実施の形態１のＡｌＮｄ−Ｎ／ＡｌＮｄ２層膜の場合と同じ溶液を用いることが可能である。その後レジストパターンを除去して実施の形態１〜５に係わる反射型液晶表示装置、および実施の形態６に係わる半透過型液晶表示装置を完成させた。
なお、Ａｌ膜２４の上層にＣｒを形成して除去するプロセスが省略されるので、これによるＡｌ膜の反射特性の劣化を考慮する必要がなくなるため、Ａｌ膜２４としては、ＡｌＮｄ合金に限らず、純Ａｌあるいは、Ａｌに０．１〜１重量％のＣｕを添加したＡｌＣｕ合金等を用いることも可能である。
図２１〜２３は、反射画素電極材料の例として、純Ａｌ、Ａｌ−０．２重量％Ｃｕ、Ａｌ−１重量％Ｎｄ膜の上に液晶配向用の配向制御膜を形成したときの反射率Ｒの変化特性をそれぞれ示すものである。ここで、測定波長を変えたときの各材質の膜の反射率（対白地板）を表２に示す。測定装置は、日立製作所（株）製分光光度計Ｕ−３０００（商品番号）を使用した。
配向制御膜はポリイミド膜をスピンコート法により１００ｎｍの膜厚で塗布し乾燥させて形成した。Ａｌ膜の上に配向制御膜を形成すると全体的に反射率Ｒは低下するが、Ａｌ−０．２重量％Ｃｕ合金膜（図２２参照）、Ａｌ−１重量％Ｎｄ合金膜（図２３参照）の場合は、純Ａｌ膜（図２１参照）に比べると、反射率Ｒの低下率が小さく、高い反射率Ｒを維持できることがわかる。とくに純Ａｌ膜の場合は、波長λ４５０ｎｍ以下の短波長側での反射率Ｒの低下率が大きいため、全体として色度が黄色または赤色を帯びるように変化してしまう可能性がある。したがって、Ａｌ膜２４としては、Ａｌに０．５〜３重量％のＮｄを添加したＡｌＮｄ合金膜、またはＡｌに０．１〜１重量％のＣｕを添加したＡｌＣｕ合金膜を用いることがより好ましい。
このようにして完成させた反射型液晶表示装置および半透過型液晶表示装置は、反射電極をＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの２層構造としたにもかかわらず、レジスト現像液中での電池反応による端子パッドＩＴＯ膜２１、２２の腐食はまったく認められなかった。なお、本発明者らが種々の検討を行なった結果、このＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ２層構造におけるＡｌ−ＩＴＯ電池反応抑制効果は以下のように説明できることを見出した。
すなわち、ＭｏＮｂ合金は水素発泡しやすい（水素発泡電位の低い）金属であり、基板周辺部やピンホールなどを介してＭｏＮｂ合金の一部が現像液と接液しただけで水素発泡反応２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2が起こり、基板全体の酸化還元電位を貴にする効果が強く、ＩＴＯの還元腐食を軽減または防止する効果が大きいためであることが明らかとなった。表３に、一般的な現像液（２．３８重量％のＴＭＡＨ水溶液）中における、ＡｌＮｄ、Ｃｒ、Ｍｏ−５％Ｎｂ、の酸化還元電位を示す。
各金属を単体で現像液に浸漬したときの酸化還元電位はＡｌ：−１９００ｍＶ（ｖｓＡｇ／ＡｇＣｌ：以下同じ）、Ｃｒ：−１００ｍＶ、 Ｍｏ：−５８０ｍＶとＭｏよりＣｒの方が電位が貴であることが分かる。またＩＴＯが現像液中で腐食が始まる電位は約−１０００ｍＶ以下であるため、ＩＴＯパターン上にＡｌを成膜して現像液に浸漬すると、ピンホールなどを介してＩＴＯが現像液に接液すると激しく腐食することが予想できる。つぎに、ＡｌＮｄとＣｒまたはＭｏＮｂを面積比１：１で現像液に同時に浸漬したときの酸化還元電位を比較する。ＡｌＮｄとＣｒでは、−１７４０ｍＶであったのに対して、ＡｌＮｄとＭｏＮｂを同時に現像液に浸漬した場合、−１４３０ｍＶとＣｒの場合より貴である。また、ＭｏＮｂの表面からはＣｒで見られなかった発泡が観察されＡｌＮｄは約２分で完全に溶解した。単体では、Ｃｒよりも酸化還元電位が卑であるＭｏＮｂのほうがＡｌＮｄの電位を貴にする力が強いのは、水素発泡による２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2の反応により基板中の電子が消費されたためと考えられる。このメカニズムの概念を図２４〜２５に示した。図２４に示されるように、Ａｌ層２６の下層としてＣｒ膜２７を用いた場合、Ａｌ２６の溶解（Ａｌ→Ａｌ3+＋３ｅ-）で発生した電子３０がＩＴＯ２８（とくにピンホール３１付近）の還元に使われやすい。一方、図２５に示されるように、Ａｌ層２６の下層としてＭｏ膜２９を用いた場合、Ａｌ２６の溶解（Ａｌ→Ａｌ3+＋３ｅ-）で発生した電子３０が水素イオン３２の還元（２Ｈ＋２ｅ-→Ｈ2）に使われるため、ＩＴＯ２８の還元が起きにくい。さらにＭｏＮｂ上にＡｌＮｄを連続成膜した積層基板を現像液に浸漬した時の酸化還元電位を測定したが−３００ｍＶとＩＴＯが腐食しないレベルまで貴であることを確認した。前記の結果よりＭｏＮｂを下層にしたＡｌ合金膜は電池反応防止用の上層膜がなくても現像時のＡｌとＩＴＯの電池反応によるＩＴＯ還元腐食が発生しないものと説明できる。
ところで、前記実施の形態１〜６においては、端子パッド２１、２２あるいは半透過型の透過画素部の画素電極２０に用いる透明導電性膜としてＩＴＯ（酸化インジウム＋酸化スズ）膜を用い、塩酸＋酢酸を含む溶液でエッチング加工を行なっているが、この場合、層間絶縁膜６、１３および１４に欠陥等が存在すると、塩酸＋硝酸を含む薬液がしみ込み、ＡｌＮｄ合金やＭｏＮｂ合金からなる下層の第１および第２の金属薄膜を腐食させ、配線や電極に断線不良を生じさせてしまうことがある。このような場合には透明導電性膜を非晶質状態で成膜形成することが好ましい。非晶質状態の透明導電性膜は化学的に不安定であるために、たとえば蓚酸系のような弱酸でエッチング加工することが可能であるため、薬液のしみ込みによる下層ＡｌＮｄ膜やＭｏＮｂ膜の断線腐食を防止できるので好ましい。一方、非晶質状態の透明導電性膜のままでは、次の反射画素電極形成工程において第３の金属薄膜Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒ、またはＡｌＣｕ／ＭｏＮｂ、ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂ積層膜のエッチング時に、非晶質透明導電性膜からなる端子パッド２１、２２および透過部画素電極２０が腐食してしまう。したがって、非晶質状態で端子パッド２１、２２および透過画素電極２０を蓚酸系エッチング加工した後の透明導電性膜は化学的に安定な結晶化状態にしておく必要がある。
このような透明導電性膜の好適な例としては、ＩＴＯ（酸化インジウム＋酸化スズ）に酸化亜鉛（ＺｎＯ）を添加した３元系透明導電性膜、あるいは従来公知のＩＴＯターゲットを用い、スパッタリングガスとしてＡｒガスとＯ2ガスにＨ2Ｏガスを添加した混合ガス中で成膜することにより非晶質化させたＩＴＯ膜等を用いることができる。これらの実施の形態による非晶質透明導電性膜は、約１７０℃〜２３０℃程度の加熱処理により化学的に安定な結晶化状態にすることが可能である。したがって、図７または図１８の工程後に２００℃前後のアニール処理を行なうか、あるいは図８または図１９の第３の金属薄膜をスパッタリング成膜する際の基板加熱プロセスを利用して透明導電性膜２０、２１、２２を化学的に安定な結晶質状態にすることが可能である。
１ 透明絶縁性膜
２ ゲート電極
３ 補助容量電極
４ ゲート配線
５ ゲート端子
６ 第１の絶縁膜
７ 半導体膜
８ オーミックコンタクト膜
９ ソース電極
１０ ドレイン電極
１１ ソース配線
１２ ソース端子
１３ 第２の絶縁膜
１４ 層間絶縁膜
１５ 画素反射部の凹凸形状部
１６ 画素透過部
１７ 第１のコンタクトホール
１８ 第２のコンタクトホール
１９ 第３のコンタクトホール
２０ 第１の画素電極（透過部）
２１ ゲート端子パッド
２２ ソース端子パッド
２３ 第２の画素電極（反射電極）の最下層膜
２４ 第２の画素電極（反射電極）の反射膜
２５ 第２の画素電極（反射電極）のＩＴＯ電池反応防止用の最上層膜
２６ Ａｌ
２７ Ｃｒ
２８ ＩＴＯ
２９ ＭｏＮｂ
３５ 反射画素電極
３５ａ 反射画素電極の凹形状部
２ ゲート電極
３ 補助容量電極
４ ゲート配線
５ ゲート端子
６ 第１の絶縁膜
７ 半導体膜
８ オーミックコンタクト膜
９ ソース電極
１０ ドレイン電極
１１ ソース配線
１２ ソース端子
１３ 第２の絶縁膜
１４ 層間絶縁膜
１５ 画素反射部の凹凸形状部
１６ 画素透過部
１７ 第１のコンタクトホール
１８ 第２のコンタクトホール
１９ 第３のコンタクトホール
２０ 第１の画素電極（透過部）
２１ ゲート端子パッド
２２ ソース端子パッド
２３ 第２の画素電極（反射電極）の最下層膜
２４ 第２の画素電極（反射電極）の反射膜
２５ 第２の画素電極（反射電極）のＩＴＯ電池反応防止用の最上層膜
２６ Ａｌ
２７ Ｃｒ
２８ ＩＴＯ
２９ ＭｏＮｂ
３５ 反射画素電極
３５ａ 反射画素電極の凹形状部
Claims (10)
- 透明性絶縁基板上に、第１の金属薄膜を成膜し、第１のフォトリソグラフィを用いて、
ゲート配線およびゲート電極を形成する第１の工程と、
ゲート絶縁膜、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜を順次成膜し、第２のフォトリソグラフィを用いて、半導体層を形成する第２の工程と、
第２の金属薄膜を成膜し、第３のフォトリソグラフィを用いて、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、第４のフォトリソグラフィを用いて、画素電極部の表面に凹凸形状と、ゲート配線端子部、ソース配線端子部、およびドレイン電極に達するコンタクトホールをそれぞれ形成する第４の工程と、
第３の金属薄膜を成膜し、第５のフォトリソグラフィを用いて、画素電極を形成する第５の工程とを少なくとも含み、
前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素（Ｎ）または、炭素（Ｃ）、または酸素（Ｏ）の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とすることを特徴とする反射型液晶表示装置の製法。 - 前記第１の金属薄膜をＭｏにＮｂを添加した合金とする請求項１記載の反射型液晶表示装置の製法。
- 前記第２の金属薄膜をＭｏＮｂ、またはＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの三層膜とする請求項１または２記載の反射型液晶表示装置の製法。
- 前記第３の金属薄膜を、Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒの三層膜を成膜し、パターニング後、上層Ｃｒを除去して、形成する請求項１、２または３記載の反射型液晶表示装置の製法。
- 前記第３の金属薄膜をＡｌＣｕ／ＭｏＮｂまたは、ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの二層膜とする請求項１、２または３記載の反射型液晶表示装置の製法。
- 透明性絶縁基板上に、第１の金属薄膜を成膜し、第１のフォトリソグラフィを用いて、ゲート配線、ゲート電極を形成する第１の工程と、
ゲート絶縁膜、半導体能動膜およびオーミックコンタクト膜を順次成膜し、第２のフォトリソグラフィを用いて、半導体層を形成する第２の工程と、
第２の金属薄膜を成膜し、第３のフォトリソグラフィを用いて、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極、および薄膜トランジスタのチャネル部を形成する第３の工程と、
層間絶縁膜を形成し、第４のフォトリソグラフィを用いて、画素反射電極部の表面に凹凸形状と、画素透過電極部の開口部と、ゲート配線端子部、ソース配線端子部、およびドレイン電極に達する、コンタクトホールを形成する第４の工程と、
透明導電膜を成膜し、第５のフォトリソグラフィを用いて、透過部画素電極、ならびに端子部パッドを形成する第５の工程と、
第３の金属薄膜を成膜し、第６のフォトリソグラフィを用いて、反射部画素電極を形成する第６の工程
とを少なくとも含み、
前記第１の金属薄膜を、ＡｌＮｄ膜と、該ＡｌＮｄ膜の上層に形成された、チッ素（Ｎ）または、炭素（Ｃ）または、酸素（Ｏ）の少なくともひとつの元素を添加したＡｌＮｄ膜とからなる二層膜とすることを特徴とする半透過型液晶表示装置の製法。 - 前記第１の金属薄膜を、ＭｏにＮｂを添加した合金とする請求項６記載の半透過型液晶表示装置の製法。
- 前記第２の金属薄膜を、ＭｏＮｂまたは、ＭｏＮｂ／ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの三層膜とする請求項６または７記載の半透過型液晶表示装置の製法。
- 前記第３の金属薄膜を、Ｃｒ／ＡｌＮｄ／Ｃｒの三層膜を成膜し、パターニング後、上層Ｃｒを除去して、形成する請求項６、７または８記載の半透過型液晶表示装置の製法。
- 前記第３の金属薄膜を、ＡｌＣｕ／ＭｏＮｂまたは、ＡｌＮｄ／ＭｏＮｂの二層膜とする請求項６、７または８記載の半透過型液晶表示装置の製法。
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