JP2006330021A - 液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、非晶質の導電性膜を所定のエッチャントを用いて、所定の形状にパターニングし、当該パターニングされた導電性膜を覆うように保護絶縁膜を形成したとしても、当該保護絶縁膜の異常成長を防止することができる、液晶表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明の一例に係る液晶表示装置は、上面に薄膜トランジスタが形成されているガラス基板１と、上面に対向電極が形成されているカラーフィルタ基板１６との間に、液晶が封止されている。そして、画素電極１０は、薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されている。また、画素電極１０は、透明性を有する保護絶縁膜１３により、覆われている。当該画素電極１０は、ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物を有している。
【選択図】 図３
【解決手段】 本発明の一例に係る液晶表示装置は、上面に薄膜トランジスタが形成されているガラス基板１と、上面に対向電極が形成されているカラーフィルタ基板１６との間に、液晶が封止されている。そして、画素電極１０は、薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されている。また、画素電極１０は、透明性を有する保護絶縁膜１３により、覆われている。当該画素電極１０は、ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物を有している。
【選択図】 図３
Description
この発明は、液晶表示装置に係る発明であり、特に、電極間の短絡防止のために形成された保護絶縁膜を有する液晶表示装置に関するものである。
液晶表示装置は、ガラス等の透明絶縁性基板上に薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したアクティブマトリクス型のアレイ基板と、対向電極を備えたカラーフィルタ基板との間に、液晶を封入することにより構成されている。
当該液晶表示装置は、フラットパネルディスプレイとして商品化されており、ノートパソコンやその他のＯＡモニター等に適用されている。
上記構成の液晶表示装置において、アレイ基板上に形成される画素電極（反射型表示装置または半透過型表示装置の場合には、Ａｌ合金等により形成される反射電極を含む）と、上記対向電極との間に所定の電圧を印加する。すると、液晶分子の配向状態が適宜変化し、所定の画像表示を行うことができる（特許文献１参照）。
上記構成の液晶表示装置の製造方法において、画素電極をパターニングする場合には、当該画素電極の材料に応じてエッチャントは異なる。例えば、画素電極が非晶質の透明導電膜の場合には、蓚酸などの弱酸を用いる必要がある。また、画素電極が結晶性の透明導電膜の場合には、王水などの強酸を用いる必要がある。
ところで、画素電極の下層には、絶縁膜を介してゲート電極やソース電極が形成されている。このような構成において、低抵抗化のために、ゲート電極やソース電極の少なくとも一方が、Ａｌ合金やＭｏ合金を含む材料から形成されている場合には、画素電極のパターニングの際にエッチャントとして王水等の強酸を用いると、表示不良を引き起こす。
つまり、画素電極の下層にある絶縁膜のピンホールを介して王水等の強酸が、より下層に形成されている上記材料から構成されているゲート電極等に到達する。そして、当該強酸による腐食が当該ゲート電極等で発生する。このようにしてゲート電極等が腐食すると、表示不良が引き起こされる。
以上のことから、ゲート電極等の材料にＡｌ合金等を採用する場合には、画素電極のパターニングの際に使用するエッチャントは、蓚酸等の弱酸を用いることが必要となる。したがって、画素電極としては、蓚酸等の弱酸性のエッチャントによるエッチングが可能な、非晶質のＩＴＯ膜（透明導電膜）を採用する必要がある（特許文献２参照）。
なお、金属などの導電性の異物がカラーフィルタ基板とアレイ基板との間に挟まった場合には、対向電極と画素電極とが短絡し、点欠陥などの表示不良が発生する恐れがある。当該表示不良を防止するために、画素電極（反射型表示装置または半透過型表示装置の場合には、反射電極も含む）を覆うように、保護絶縁膜が形成されている。
上記のように、ゲート電極等の材料にＡｌ合金等を採用する場合には、画素電極として、少なくともエッチング処理を行う時点では、非晶質のＩＴＯ膜を採用する必要がある。
ところが、非晶質のＩＴＯを蓚酸等でエッチングすることにより画素電極をパターニングすると、ＩＴＯ膜を除去した領域において、当該非晶質のＩＴＯ中に微小に混入する結晶ＩＴＯが残渣物として発生する。そして、当該画素電極を覆うように保護絶縁膜を成膜させると、ＩＴＯ膜を除去した領域において、粒状のＩＴＯ残渣物の影響で保護絶縁膜が異常成長することが発見された。
また、非晶質のＩＴＯ膜からなる画素電極上に、保護絶縁膜として窒化珪素膜を形成したとする。すると、当該窒化珪素膜の形成過程において、アンモニアや水素ガスがプラズマ分解し、水素ラジカルが生成される。当該水素ラジカルの影響により、ＩＴＯ膜上（画素電極上）においてＩｎの還元反応が起こり、画素電極上において窒化珪素膜が異常に成長することも分かった。
このように、ＩＴＯを除去した領域のみならず、ＩＴＯ上においても保護絶縁膜の異常成長が発生し、結果として、当該液晶表示装置の表示不良を引き起こしている。
そこで、本発明は、非晶質の導電性膜を所定のエッチャントを用いて、所定の形状にパターニングし、当該パターニングされた導電性膜を覆うように保護絶縁膜を形成したとしても、当該保護絶縁膜の異常成長を防止することができる、液晶表示装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の液晶表示装置は、薄膜トランジスタが形成されている、第一の基板と、前記第一の基板と対向しており、対向電極が形成されている第二の基板と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に封止されている液晶と、前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、前記画素電極を覆う、透明性を有する保護絶縁膜とを、備えており、前記画素電極は、ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物を有している。
また、本発明に係わる請求項２に記載の液晶表示装置は、薄膜トランジスタが形成されている、第一の基板と、前記第一の基板と対向しており、透明性を有する対向電極が形成されている第二の基板と、前記第一の基板と前記第二の基板との間に封止されている液晶と、前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、前記画素電極と接続している反射電極と、前記反射電極上に形成されている透明導電膜と、前記透明導電膜を覆う、透明性を有する保護絶縁膜とを、備えており、前記透明導電膜は、ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物を有している。
本発明の請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置では、画素電極または透明導電膜は、ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物を有しているので、非晶質膜中に結晶粒（結晶性酸化物）が存在しない状態で、当該画素電極または透明導電膜のパターニングを実施することができる。したがって、蓚酸系のエッチャントにより、当該画素電極または透明導電膜をエッチング（パターニング）したとしても、当該エッチング後に、エッチング残渣が発生することを防止できる。よって、その後に保護絶縁膜を形成しても、当該保護絶縁膜１３の異常成長を防止することができる。
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える、アクティブマトリクス型アレイ基板の一部を示す、透視平面図である。
図１は、本実施の形態に係る液晶表示装置が備える、アクティブマトリクス型アレイ基板の一部を示す、透視平面図である。
本実施の形態に係る液晶表示装置は、ゲート電極２とソース電極６とがマトリクス状に配設されている（図２では、マトリクス形状の一部のみが図示されている）。そして、当該ゲート電極２とソース電極６との交差点近傍において、薄膜トランジスタが形成されている。なお、薄膜トランジスタは、ゲート電極２、ソース電極６およびドレイン電極７を備えている。また、ゲート電極２とソース電極６とで区画されている各領域において、各画素が形成されている。
また、本実施の形態に係る液晶表示装置は、一画素において、反射部と透過部を有する半透過型液晶表示装置である。ここで、反射部には、画素電極１０と反射電極１１とが形成されており、透過部には、画素電極１０のみが形成されている。
図１は、当該構成を有するアクティブマトリクス型アレイ基板の一部を示す、透視平面図である。また、図１のＡ−Ａ断面図を図２に示す。ここで、アレイ基板は、図２に示すように、ガラス基板１上に各部材が形成されている基板である。
図２に示すように、ガラス等の透明絶縁性基板であるガラス基板１上には、ゲート電極２が形成されている。また、ゲート電極２を覆うように、ゲート絶縁膜３が形成されている。また、ゲート絶縁膜３の所定の箇所上には、半導体膜層４とオーミックコンタクト層５とが当該順に積層された、積層構造が所定のパターンで形成されている。また、オーミックコンタクト層５とゲート絶縁膜３上には、所定の形状にパターニングされたソース電極６およびドレイン電極７が形成されている。
なお、ゲート電極２、ソース電極６およびドレイン電極７等から薄膜トランジスタが形成されている。
ここで、低抵抗化のため、ゲート電極２、ソース電極６およびドレイン電極７のいずれかには、ＭｏまたはＡｌが含まれている。このように、ゲート電極２等には、ＭｏもしくはＡｌが含まれている。したがって、上述の通り、その後の画素電極１０のエッチング処理の際に使用するエッチャントは、蓚酸等の弱酸のものである必要がある。また、このように、弱酸性のエッチャントにより、画素電極１０のエッチング処理が施されるので、少なくともエッチング処理前の画素電極１０は、当該弱酸性のエッチャントによるエッチングを可能な、非晶質性である必要がある。
また、ソース電極６とドレイン電極７とが形成されている領域以外のオーミックコンタクト層５は、除去されている。
また、図２に示すように、ソース電極６およびドレイン電極７上には、無機質材料からなる窒化珪素膜等のパッシベーション膜８が形成されている。パッシベーション膜８上には、アクリル等の樹脂からなり表面内に凹凸形状を有する有機膜９が形成されている。さらに、有機膜９上には画素電極１０が、当該画素電極１０上には反射電極１１とが、各々所定のパターンで形成されている。
ここで、画素電極１０は、少なくともエッチングする段階においては、非晶質の透明性を有する導電膜である。また、画素電極１０は、パッシベーション膜８および有機膜９に形成されたコンタクトホール１２を介して、下層のドレイン電極７と接続されている。また、ゲート絶縁膜３、パッシベーション膜８および有機膜９が除去されることにより、ガラス基板１の表面の一部が露出（当該露出部分を、透過部１４と称する）しており、当該当該部１４を被覆するように、延在して画素電極１０が形成されている。
また、反射電極１１は、下層反射電極１１ａと上層反射電極１１ｂの２層構造を有している。なお、反射電極１１は、上記透過部１４には形成されていない。また、表面が凹凸形状である有機膜９上に反射電極１１が形成されているため、当該反射電極１１も凹凸形状を有する。当該反射電極１１の凹凸形状により、光の乱反射を起こすことができる。
また、図２に示すように、有機膜９、画素電極１０および反射電極１１を覆うように、透明性を有する保護絶縁膜１３が形成されている。
また、図３の断面図が示すように、液晶表示装置は、上記構成を備えるアレイ基板と対向して、カラーフィルタ基板１６が配設されている。
ここで、カラーフィルタ基板１６には、対向電極１５が形成されており、当該対向電極１５を覆うように、配向膜１７が塗布されている。また、アレイ基板（ガラス基板１）の最上層にも、配向膜１７が塗布されている。また、カラーフィルタ基板１６とアレイ基板とは、シール剤１８を介して貼り合わされており、両基板間には、導電性異物１９を含んだ液晶２０が封入されている。
図３に示すように、画素電極１０（または、反射電極１１）と対向電極１５との間に、導電性異物１９が存在している。ここで、当該導電性異物１９が配向膜１７を突き破ったとしても、保護絶縁膜１３により画素電極１０（または、反射電極１１）は覆われているので、画素電極１０（または、反射電極１１）と対向電極１５との間で、短絡が生じることは無い。したがって、当該短絡に起因する表示不良を防止した液晶表示装置を提供できる。
上記構成の本実施の形態に係る液晶表示装置において、画素電極１０は、以下の成分を含んでいる。
つまり、本実施の形態において、画素電極１０は、Ｉｎ、Ｚｎを含む酸化化合物（ＩＺＯ）あるいは、Ｉｎ、ＺｎおよびＳｎを含む酸化化合物からなる、透明導電膜である。なお、画素電極１０は、上記の通りエッチング処理段階では、少なくとも非晶質性である。
画素電極１０にＺｎ酸化物を含有させることにより、比較的結晶化温度が高くなる。よって、非晶質膜中に結晶粒（結晶性酸化物）が存在しない状態で、当該画素電極１０のパターニングを実施することができる。したがって、蓚酸系のエッチャントにより、当該画素電極１０をエッチング（パターニング）したとしても、当該エッチング後に、エッチング残渣が発生することを防止できる。
このように、エッチング残渣が存在しないことから、非晶質の透明性導電膜からなる画素電極１０上だけ無く、当該透明性導電膜をパターニングにより除去し有機膜９が露出している箇所においても、上記のような粒状のＩＴＯ残渣物に起因した保護絶縁膜１３の異常成長を防止することができる。
ここで、画素電極１０が、Ｉｎ、ＺｎおよびＳｎを含む酸化化合物からなる、非晶質の透明導電膜である場合には、例えばＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２およびＺｎＯの総量に対する、ＺｎＯの重量パーセント比を制限することが望ましい。
なぜなら、総量に対するＺｎＯの重量パーセント比が低すぎると、上記エッチング後の残渣の発生は防止できるものの、結晶化温度が低下する傾向にあり（つまり、結晶化が容易に行われる傾向となり）、画素電極１０の加工性が困難となるからである。一方、総量に対するＺｎＯの重量パーセント比が高すぎると、画素電極１０の抵抗値が増大するからである。
発明者は、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２およびＺｎＯの総量に対するＺｎＯの重量パーセント比が、１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下の範囲であれば、エッチング残渣の発生を防止できると共に、上記各問題（つまり、結晶化温度や抵抗値の問題）が生じないことを確認した。
例えば、重量パーセント比において、Ｉｎ２Ｏ３：ＳｎＯ２：ＺｎＯ＝８９：５：６、の場合には、画素電極１０の結晶化温度は、約２５０℃程度になる。画素電極１０の結晶化温度がこの程度まで高くなると、エッチング残渣の発生も防止でき、かつ当該画素電極１０の加工性の問題も生じない。
なお、保護絶縁膜１３の成膜、あるいはトランジスタの性能安定化のための熱処理を加える工程を追加するために、エッチングする段階では非晶質であった透明導電膜が、アレイ工程の最終段階で結晶化する場合もあり得る。
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、ガラス基板１上に、所定のパターンのゲート電極２を形成する。具体的には、以下の通りである。
例えば、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法により、ガラス基板１上に、ＭｏあるいはＭｏ合金等の高融点金属を２００〜３００ｎｍの厚さで成膜する。ここで、スパッタリング条件は、以下の通りである。スパッタリング方式はＤＣマグネトロンスパッタリング方式、成膜パワー密度は３Ｗ／ｃｍ２、Ａｒガス流量は１００ｓｃｃｍ、成膜時圧力は０．２〜０．４Ｐａ、成膜時温度は１００〜１８０℃である。
当該高融点金属の成膜後、第一回目のフォトリソグラフィ工程により、当該高融点金属上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、公知の硝酸＋酢酸＋リン酸＋純粋を含むエッチャントを用いて、高融点金属をエッチングする。その後、上記レジストパターンを除去することにより、ガラス基板上に、所定のパターンのゲート電極２が形成される（図４）。
次に、図４に示すように、ゲート電極２を覆うように、ガラス基板１上に、ゲート絶縁膜３、半導体層４およびオーミックコンタクト層５を当該順に成膜する。その後、半導体層４およびオーミックコンタクト層５から成る半導体積層を、所定の形状にパターニングする。当該工程までの液晶表示装置の平面図を図５に示す。なお、図５のＡ−Ａ断面図が図４である。ここで、図５において、ゲート電極２は下層に存するため点線にて図示している。
ゲート絶縁膜３、半導体層４およびオーミックコンタクト層５の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いて、ゲート電極２を覆うように、ガラス基板１上に、ゲート絶縁膜３となる窒化シリコンを３００〜５００ｎｍの厚さで成膜する。そして、同じくＣＶＤ法を用いて、当該ゲート絶縁膜３上に、半導体層４となるアモルファスシリコンを１００〜２００ｎｍの厚さで成膜する。さらに、同じくＣＶＤ法を用いて、当該半導体層４上に、オーミックコンタクト層５となる、リンを不純物としてドープされたｎ＋型アモルファスシリコンを、３０〜５０ｎｍの厚さで成膜する。
その後、第二回目のフォトリソグラフィ工程により、当該オーミックコンタクト層５上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、弗素系ガスを用いた公知のドライエッチングにより、半導体層４およびオーミックコンタクト層５をエッチングする。その後、上記レジストパターンを除去することにより、ガラス基板１上に、ゲート絶縁膜３および所定のパターンの半導体積層（半導体層４およびオーミックコンタクト層５）が形成される（図４，５）。
ゲート絶縁膜３、半導体層４およびオーミックコンタクト層５形成後、次に、ゲート絶縁膜３およびオーミックコンタクト層５上に、所定のパターンのソース電極６および所定のパターンのドレイン電極７を形成する。当該工程までの液晶表示装置の平面図を図６に示す。また、図６のＡ−Ａ断面図を図７に示す。ここで、図６において、ゲート電極２および半導体積層（半導体層４およびオーミックコンタクト層５）は、点線にて図示している。
ソース電極６およびドレイン電極７の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、スパッタリング法を用いて、ゲート絶縁膜３およびオーミックコンタクト層５上に、ソース電極６およびドレイン電極７となる金属薄膜（Ｍｏ膜等）を、２００〜４００ｎｍの厚さで成膜する。
その後、第三回目のフォトリソグラフィ工程により、当該金属薄膜上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、公知の硝酸＋酢酸＋リン酸＋純粋を含むエッチャントを用いて、当該金属薄膜をエッチングする。当該エッチング処理により、ゲート絶縁膜３およびオーミックコンタクト層５上に、所定のパターンのソース電極６および所定のパターンドレイン電極７が形成される（図６，７）。
その後、当該レジストパターン、ソース電極６およびドレイン電極７をマスクとして、弗素系ガスを用いた公知のドライエッチングにより、露出しているオーミックコンタクト層５をエッチングする。その後、上記レジストパターンを除去する（図６，７）。
さて次に、ガラス基板１上に形成されている、ゲート絶縁膜３、ソース電極６、およびドレイン電極７等を覆うように、パッシベーション膜８を形成する。そして、当該パッシベーション膜８上に、感光性を有する有機膜９を形成する。その後、当該有機膜９の所定の表面上に凹凸形状９ａを設ける。さらに、有機膜９およびパッシベーション膜８を貫通する、所定の開口面積を有するコンタクトホール１２および、有機膜９、パッシベーション膜８およびゲート絶縁膜３を貫通する、所定の開口面積を有する透過部１４となる開口部を形成する。
当該工程までの液晶表示装置の平面図を図８に示す。また、図８のＡ−Ａ断面図を図９に示す。なお、図８において、下層に存する各部分２，６，７等は、点線にて図示している。
ここで、図９から分かるように、コンタクトホール１２の底部からは、ドレイン電極７が露出している。また、透過部１４となる開口部の底部からは、ガラス基板１が露出している。なお、凹凸形状９ａは、有機膜９の表面から所定の深さに至って（つまり、有機膜９を貫通していない）形成されている。
パッシベーション膜８および、凹凸形状９ａ、コンタクトホール１２と透過部１４となる開口部を有する有機膜９の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、ＣＶＤ法を用いて、ガラス基板１に形成されている各部分３，６，７等を覆うように、パッシベーション膜８となる窒化珪素膜を１００ｎｍ程度の厚さで成膜する。その後、スピンコート法を用いて、パッシベーション膜８上に、有機膜９となるＪＳＲ製ＰＣ３３５を３．２〜３．９μｍの厚さで塗布する。
その後、第四回目のフォトリソグラフィ工程により、有機膜９に対して、凹凸形状９ａおよび開口部を形成する。ここで、開口部は、コンタクトホール１２および透過部１４に相当する位置の、有機膜９に形成される。また、開口部の底部からは、パッシベーション膜８が露出している。
そして、当該有機膜９をマスクとして、弗素系ガスを用いた公知のドライエッチングにより、パッシベーション膜８およびゲート絶縁膜３をエッチングする。当該エッチング処理を施すことにより、底部からドレイン電極７が露出するコンタクトホール１２、および底部からガラス基板１が露出する透過部１４となる開口部が形成される（図８，９）。
コンタクトホール１２等が形成された有機膜９の形成後、次に、有機膜９上に、所定のパターンの画素電極１０を形成する。ここで、画素電極１０は、透明性を有する導電膜である。当該画素電極１０形成後の工程断面図を、図１０に示す。
図１０に示すように、画素電極１０は、コンタクトホール１２の側面および底面にも形成されている。したがって、画素電極１０は、ドレイン電極７と電気的に接続される。また、画素電極１０は、透過部１４となる開口部の側面および底面にも形成されている。
画素電極１０の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、スパッタリング法を用いて、有機膜９（コンタクトホール１２および透過部１４となる開口部を含む）を覆うように、画素電極１０となる透明性を有する導電膜を、１００ｎｍ程度の厚さで成膜する。ここで、透明性を有する導電膜は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化スズ（ＳｎＯ２）を含む、非晶質状態のＩＴＺＯ膜である。
当該透明性を有する導電膜形成後、第五回目のフォトリソグラフィ工程により、当該透明性を有する導電膜上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、公知の蓚酸系のエッチャントを用いて、透明性を有する導電膜をエッチングする。当該エッチング処理により、有機膜９（コンタクトホール１２および透過部１４となる開口部を含む）上に、所定のパターンの画素電極１０が形成される（図１０）。
ここで、画素電極１０にＺｎ酸化物を含有させることにより、比較的結晶化温度が高くなる。よって、非晶質膜中に結晶粒（結晶性酸化物）が存在しなくなる（つまり、画素電極１０の非晶質性が向上する）。したがって、蓚酸系のエッチャントにより、当該画素電極１０をエッチング（パターニング）したとしても、当該エッチング後に、エッチング残渣が発生することを防止できる。
なお、画素電極１０の下層に存する、ゲート絶縁膜３やパッシベーション膜８にピンホール等の膜欠陥があったとしても、蓚酸等の弱酸をエッチャントとして用いるので、Ａｌ合金やＭｏ合金を含む材料から形成されているゲート電極２やソース電極６等に、損傷を与えることは無い。
さて、当該画素電極１０の形成後、上記レジストパターンを除去し、次に、少なくとも画素電極１０を覆うように、金属薄膜を成膜する。ここで、金属薄膜は、可視光域で光反射特性を有している。そして、当該金属薄膜を所定の形状にパターニングすることにより、反射電極１１を形成する。
当該工程までの液晶表示装置の平面図は、図１から把握できる。また、上記工程までの、同じくＡ−Ａ断面を図１１に示す。なお、図１においても、下層に存する各部分２，６，７，１０等は、点線にて図示している。
ここで、図１，１１から分かるように、透過部１４となる開口部の底部からは、画素電極１０が露出している。また、有機膜９の凹凸形状９ａに伴い、当該凹凸形状９ａ上の反射電極１１は、凹凸形状１１ｄを有している。また、反射電極１１は、下層反射電極１１ａと上層反射電極１１ｂとから成る、２層構造を有している。
反射電極１１の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、スパッタリング法を用いて、画素電極１０を覆うように、下層反射電極１１ａとなる金属薄膜を、１００ｎｍ程度の厚さで成膜する。ここで、当該金属薄膜（下層反射電極１１ａ）は、ＭｏまたはＭｏに少量の他の元素を添加したＭｏ合金等である。なお、当該Ｍｏ合金として、ＭｏにＮｂを添加することにより成るＭｏＮｂ合金や、ＭｏにＷを添加することにより成るＭｏＷ合金が採用できる。
その後、スパッタリング法を用いて、下層反射電極１１ａ上に、上層反射電極１１ｂとなる金属薄膜を、３００ｎｍ程度の厚さで成膜する。ここで、当該金属薄膜（上層反射電極１１ｂ）は、可視光域において高い光反射特性を有している。ここで、当該金属薄膜（上層反射電極１１ｂ）は、ＡｌまたはＡｌに少量の他の元素を添加したＡｌ合金等である。なお、当該Ａｌ合金として、Ａｌに、０．１〜２ｗｔ％のＣｕを添加することにより成るＡｌＣｕ合金が採用できる。
２層構造の金属薄膜を形成後、第六回目のフォトリソグラフィ工程により、当該２層構造の金属薄膜上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、リン酸＋硝酸＋酢酸を含むエッチャントを用いて、２層構造の金属薄膜をエッチングする。その後、上記レジストパターンを除去する。当該エッチング処理にりより、所定のパターンの反射電極１１が形成される（図１，１１）。
ここで、図１，１１に示すように、透過部１４となる開口部の底部には、画素電極１０は形成されているが、反射電極１１は形成されていない。
反射電極１１形成後、次に、画素電極１０、反射電極１１および有機膜９等を覆うように、所定のパターンを有する保護絶縁膜１３を形成する。当該工程までの液晶表示装置の上記同様のＡ−Ａ断面が図２である。ここで、保護絶縁膜１３は、カラーフィルタ基板１６上に配設される対向電極１５と、画素電極１０（または、反射電極１１）との短絡を防止するために、形成される。また、保護絶縁膜１３は、透明性を有している。
保護絶縁膜１３の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて、有機膜９、画素電極１０および反射電極１１等を覆うように、保護絶縁膜１３となる窒化珪素膜を成膜する。
ここで、上述したように、画素電極１０の形成（パターニング）の際、粒状のエッチング残渣は発生しない。したがって、当該窒化珪素膜形成の際に、窒化珪素膜が異常成長することも無い。
当該窒化珪素膜形成後、第七回目のフォトリソグラフィ工程により、当該窒化珪素膜上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、窒化珪素膜をエッチングする。その後、上記レジストパターンを除去する。当該エッチング処理にりより、所定のパターンの保護絶縁膜１３が形成される（図２）。
なお、窒化珪素膜の成膜工程において熱処理工程を経る。したがって、エッチングする段階においては非晶質であった透明導電膜が、結晶化する場合もあり得る。
ここで、上述の通り、保護絶縁膜１３は、液晶２０内に含まれる導電性異物１９を介した、対向電極１５と画素電極１０（または、反射電極１１）との短絡防止のために、形成されている。したがって、ガラス基板１上において、窒化珪素膜（保護絶縁膜１３）が除去される領域は、端子部（図示せず）のように、液晶２０を介して対向電極１５と対向する領域以外の領域に限定される。
以上まで工程の後、対向電極１５や配設膜１７が形成された、カラーフィルタ基板１６と、図２に示した構造を有するガラス基板１（アレイ基板）とを、導電性異物１９を有する液晶２０を介して、両基板１，１６が対向するように、貼り合わせる（図３）。
当該一連の工程により、本実施の形態に係る液晶表示装置が完成する。
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、画素電極１０（透明性導電膜）には、Ｉｎ酸化物およびＺｎ酸化物が含まれている。
したがって、エッチング前には非晶質の透明性導電膜内に、結晶性酸化物が存在しなくなり、当該画素電極１０の形成のためのエッチング処理の際に、エッチング残渣物が発生することが無くなる。よって、その後に保護絶縁膜１３を形成したとしても、当該保護絶縁膜１３の異常成長を防止することができる。したがって、表示部における白濁現象が発生することも無くなり、反射率の低下の起因した表示不良も発生することは無くなる。
なお、上記では、保護絶縁膜１３として窒化珪素膜を採用する場合について言及した。しかし、非晶質のＩＴＯ膜からなる画素電極１０上に、保護絶縁膜として窒化珪素膜を形成すると、上述の通り、当該窒化珪素膜の形成過程において、アンモニアや水素ガスがプラズマ分解し、水素ラジカルが生成される。当該水素ラジカルの影響により、ＩＴＯ膜上（画素電極１０上）においてＩｎの還元反応が起こり、画素電極１０上において窒化珪素膜が異常に成長する恐れがある。
そこで、上記Ｉｎの還元反応を回避するために、保護絶縁膜１３として酸化珪素膜を採用しても良く、または、酸化珪素膜と窒化珪素膜とが当該順に積層された積層膜を採用しても良い。保護絶縁膜１３として、酸化珪素膜と窒化珪素膜とが当該順に積層された積層膜を採用した場合の断面図を、図１２に示す。
当該積層膜を形成する場合には、例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化珪素膜１３ａを形成した後に、同じくプラズマＣＶＤ法を用いて、当該酸化珪素膜１３ａ上に窒化珪素膜１３ｂを形成する。その後、所定の形状に当該積層膜をパターニング（つまり、保護絶縁膜１３を形成）する（図１２）。
このように、保護絶縁膜１３として、酸化珪素膜と窒化珪素膜とが当該順に積層された積層膜を採用することにより、窒化珪素膜が異常に成長させること無く、さらに、耐湿性に優れた保護絶縁膜１３を提供することができる。
また、上記では、半透過型液晶表示装置に対して本実施の形態を適用する場合について言及してきた。しかし、透過型液晶表示装置に対しても、本実施の形態を適用できることは言うまでも無い。
＜実施の形態２＞
対向電極１５が透明性を有しているので、表示特性を改善するために、反射電極１１上に透明導電膜を形成する技術が存在している。当該構造を有する液晶表示装置に対しても、本発明を適用することができる。
対向電極１５が透明性を有しているので、表示特性を改善するために、反射電極１１上に透明導電膜を形成する技術が存在している。当該構造を有する液晶表示装置に対しても、本発明を適用することができる。
つまり、当該透明導電膜に、ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物が含有されている。
図１３は、本実施の形態に係る液晶表示装置の構成（具体的には、アレイ基板の構成）を示す断面図である。なお、実施の形態１において説明した部材と同じ部材は、本実施の形態においても同じ符号を付している。
ここで、上述と同様、低抵抗化のため、ゲート電極２、ソース電極６およびドレイン電極７のいずれかには、ＭｏまたはＡｌが含まれている。このように、ゲート電極２等には、ＭｏもしくはＡｌが含まれている。したがって、上述の通り、その後の透明導電膜のエッチング処理の際に使用するエッチャントは、蓚酸等の弱酸のものである必要がある。また、このように、弱酸性のエッチャントにより、透明導電膜のエッチング処理が施されるので、少なくともエッチング処理前の透明導電膜は、当該弱酸性のエッチャントによるエッチングを可能な、非晶質性である必要がある。
図２と図１３との比較から分かるように、本実施の形態に係る液晶表示装置は、透明導電膜２１が反射電極１１上に形成されていること以外は、実施の形態１に係る表示装置の構成と同じである。したがって、以下では、実施の形態１の構成と同じ部分については説明を省略し、異なる部分のみ詳細に説明する。
図１３に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、反射電極１１と保護絶縁膜１３との間に、透明導電膜２１が形成されている。上述のように、対向電極１５が透明性を有しているので、表示特性を改善するために、反射電極１１上に透明導電膜２１を形成している。
本実施の形態に係る液晶表示装置（具体的には、透明導電膜２１）の形成方法は、以下の通りである。なお、本実施の形態では、実施の形態１に係る液晶表示装置の製造方法と異なる工程のみに言及し、同じ工程については説明を省略する。
さて、実施の形態１で説明した一連の工程により、反射電極１１となる２層構造の金属薄膜を形成する。ここで、当該２層構造の金属薄膜は、未だパターニングされていない（つまり、反射電極１１は、未だ所定のパターンを有していない）。なお、２層構造の金属薄膜の形成前の工程は、実施の形態１で説明した内容と同じである。
次に、２層構造の金属薄膜上に透明導電材料を形成する。その後、当該透明導電材料および２層構造の金属薄膜をパターニングすることにより、反射電極１１および透明導電膜２１を形成する（図１３）。具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、スパッタリング法を用いて、２層構造の金属薄膜上に、透明導電膜２１となる透明性導電材料を、３〜１５ｎｍの厚さで成膜する。ここで、当該透明性導電材料（透明導電膜２１）は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化スズ（ＳｎＯ２）を含む、非晶質状態のＩＴＺＯ膜である。
当該透明性導電材料の成膜後、フォトリソグラフィ工程により、当該透明性導電材料上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、公知の蓚酸系のエッチャントを用いて、透明性導電材料をエッチングする。その後、同じレジストパターンをマスクとして、リン酸＋硝酸＋酢酸を含むエッチャントを用いて、２層構造の金属薄膜をエッチングする。その後、上記レジストパターンを除去する。
上記一連のエッチング処理により、所定のパターンを有する反射電極１１（具体的には、下層反射電極１１ａと上層反射電極１１ｂとから成る、２層構造の反射電極１１）が形成されると共に、当該反射電極１１上に所定のパターンの透明導電膜２１が形成される（図１３）。
ここで、透明導電膜２１にＺｎ酸化物を含有させることにより、比較的結晶化温度が高くなる。よって、非晶質膜中に結晶粒（結晶性酸化物）が存在しなくなる（つまり、透明導電膜２１の非晶質性が向上する）。したがって、蓚酸系のエッチャントにより、当該透明導電膜２１をエッチング（パターニング）したとしても、当該エッチング後に、エッチング残渣が発生することを防止できる。
さて、当該反射電極１１および透明導電膜２１の形成後、次に、画素電極１０、透明導電膜２１および有機膜９等を覆うように、所定のパターンを有する保護絶縁膜１３を形成する（図１３）。ここで、保護絶縁膜１３は、カラーフィルタ基板１６上に配設される対向電極１５と、画素電極１０（または、透明導電膜２１）との短絡を防止するために、形成される。また、保護絶縁膜１３は、透明性を有している。
保護絶縁膜１３の具体的な構成および形成方法は、実施の形態１と同様なので、ここでの説明は省略する。
ここで、上述したように、透明導電膜２１の形成の際、粒状のエッチング残渣は発生しない。したがって、保護絶縁膜１３の際に、当該保護絶縁膜１３が異常成長することも無い。
また、保護絶縁膜１３の成膜工程において熱処理工程を経る。したがって、エッチングする段階においては非晶質であった透明導電膜が結晶化する場合もあり得る。
以上まで工程の後、対向電極１５や配設膜１７が形成された、カラーフィルタ基板１６と、図１３に示した構造を有するガラス基板１とを、導電性異物１９を有する液晶２０を介して、両基板１，１６が対向するように、貼り合わせる。
当該一連の工程により、本実施の形態に係る液晶表示装置が完成する。
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、透明導電膜２１に、Ｉｎ酸化物の他に、Ｚｎ酸化物が含まれている。
したがって、エッチング前には非晶質であった透明導電膜２１内に、結晶性酸化物が存在しなくなり、当該透明導電膜２１のパターニングのためのエッチング処理の際に、エッチング残渣物が発生することが無くなる。よって、その後の保護絶縁膜１３を形成しても、当該保護絶縁膜１３の異常成長を防止することができる。したがって、表示部の白濁現象が発生することも無くなり、反射率の低下に起因した表示不良も発生することは無くなる。
なお、本実施の形態に係る液晶表示装置において、画素電極１０は、Ｚｎ酸化物を含んでいても、いなくても良い。しかし、実施の形態１と同様に、エッチング前には非晶質の画素電極１０においても、Ｉｎ酸化物の他にＺｎ酸化物を含ませることにより、透明導電膜２１のエッチング処理の際にエッチング残渣が発生しないだけでなく、実施の形態１で説明したように、画素電極１０のエッチング処理の際にもエッチング残渣が発生しなくなる。
したがって、エッチング処理前には非晶質の画素電極１０においてもＺｎ酸化物を含ませることにより、より確実に、保護絶縁膜１３の異常成長を防止することができる。
また、本実施の形態では、半透過型液晶表示装置に対して、本発明を適用する場合について言及した。しかし、反射型液晶表示装置に対しても本発明を適用できることは、言うまでも無い。
＜実施の形態３＞
実施の形態１，２に係る液晶表示装置は、反射電極１１を別途設けることにより、半透過型の液晶表示装置を構成していた。しかし、ドレイン電極７に反射機能を持たせることにより、当該反射電極１１を省略して、半透過型の液晶表示装置を構成することができる。
実施の形態１，２に係る液晶表示装置は、反射電極１１を別途設けることにより、半透過型の液晶表示装置を構成していた。しかし、ドレイン電極７に反射機能を持たせることにより、当該反射電極１１を省略して、半透過型の液晶表示装置を構成することができる。
本実施の形態は、ドレイン電極７に反射機能を持たせた半透過型の液晶表示装置において、実施の形態１と同様に、画素電極１０に、Ｉｎ酸化物およびＺｎ酸化物を含ませることを特徴としている。
図１４に、本実施の形態に係る液晶表示装置（詳しくは、アレイ基板）の断面図である。なお、実施の形態１において説明した部材と同じ部材は、本実施の形態においても同じ符号を付している。
本実施の形態に係る液晶表示装置は、反射電極１１を有さないので、図１４に示すように、有機膜９は省略されている。
また、ドレイン電極７に反射機能を持たせることにより、反射電極１１の代用を当該ドレイン電極７が担っている。したがって、画質の低下を防止する観点から、本実施の形態において、ドレイン電極７は、実施の形態１のドレイン電極７よりも、面積が広い方が望ましい。
また、反射電極１１および有機膜９を有さないことから、本実施の形態では、図１４に示すように、保護絶縁膜１３は、パッシベーション膜８と画素電極１０とを覆うように、形成されている。
また、図１４から分かるように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、透過部１４において、ガラス基板１と画素電極１０との間に、ゲート絶縁膜３およびパッシベーション膜８が存在する。これは、以下の理由に依る。
つまり、実施の形態１では、透過部１４となる開口部を有する有機膜９を有していた。そして、当該有機膜９をマスクとして用いた、エッチング処理を行っていた。しかし、本実施の形態では、有機膜９は存在しない。したがって、本実施の形態では、透過部１４において、ゲート絶縁膜３およびパッシベーション膜８が除去されることが無く、ガラス基板１と画素電極１０との間に残存する。
なお、ガラス基板１と画素電極１０との間に、絶縁膜が存在していても、液晶表示装置の動作上、特に問題が生じることは無い。
その他の構成は、実施の形態１に係る液晶表示装置と、ほぼ同じであるので、詳細な説明は省略する。
次に、本実施の形態に係る液晶表示装置の製造方法について説明する。なお、ソース電極６およびドレイン電極７を形成し、その後に、パッシベーション膜８となる窒化珪素膜を成膜するまでの工程は、実施の形態１と同様である。したがって、当該工程までの説明は、省略する。
ここで、本実施の形態では、反射電極１１の機能をドレイン電極７が代用している。したがって、画質の低下を防止する観点から、当該ドレイン電極７の面積は、極力広くすることが望ましい。
上記工程後、次に、ガラス基板１上に形成されている、ゲート絶縁膜３、ソース電極６、およびドレイン電極７等を覆うように、パッシベーション膜８を形成する。さらに、パッシベーション膜８を貫通する、所定の開口面積を有するコンタクトホール１２を形成する。
当該工程までの液晶表示装置の平面図を図１５に示す。また、図１５のＢ−Ｂ断面図を図１６に示す。なお、図１５において、パッシベーション膜８より下層に存する各部分２，４，５等は、点線にて図示している（ただし、図面の都合上、ソース電極６とドレイン電極７は、実線にて図示している）。
ここで、図１６から分かるように、コンタクトホール１２の底部からは、ドレイン電極７が露出している。
パッシベーション膜８およびコンタクトホール１２の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、ＣＶＤ法を用いて、ガラス基板１に形成されている各部分３，６，７等を覆うように、パッシベーション膜８となる窒化珪素膜を３００〜４００ｎｍの厚さで成膜する。
その後、フォトリソグラフィ工程により、窒化珪素膜（パッシベーション膜８）上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、弗素系ガスを用いた公知のドライエッチングにより、パッシベーション膜８をエッチングする。当該エッチング処理を施すことにより、パッシベーション膜８において、底部からドレイン電極７が露出するコンタクトホール１２が形成される（図１５，１６）。
コンタクトホール１２が形成されたパッシベーション膜８形成後、次に、パッシベーション膜８上に、所定のパターンの画素電極１０を形成する。ここで、画素電極１０は、透明性を有する導電膜である。
当該工程までの液晶表示装置の平面図を図１７に示す。また、図１７のＢ−Ｂ断面図を図１８に示す。なお、図１７において、画素電極１０より下層に存する各部分２，６，７，１２等は、点線にて図示している。
図１８に示すように、画素電極１０は、コンタクトホール１２において、ドレイン電極７と電気的に接続される。
画素電極１０の具体的な形成方法は、以下の通りである。
例えば、スパッタリング法を用いて、パッシベーション膜８を覆うように、画素電極１０となる透明性を有する導電膜を、１００ｎｍ程度の厚さで成膜する。ここで、透明性を有する導電膜は、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および酸化スズ（ＳｎＯ２）を含む、非晶質状態のＩＴＺＯ膜である。
当該透明性を有する導電膜形成後、フォトリソグラフィ工程により、透明性を有する導電膜上にレジストパターンを形成する。そして、当該レジストパターンをマスクとして、公知の蓚酸系のエッチャントを用いて、透明性を有する導電膜をエッチングし、その後、レジストパターンを除去する。当該エッチング処理により、パッシベーション膜８上に、所定のパターンの画素電極１０が形成される（図１７，１８）。
ここで、画素電極１０にＺｎ酸化物を含有させることにより、比較的結晶化温度が高くなる。よって、非晶質膜中に結晶粒（結晶性酸化物）が存在しなくなる（つまり、画素電極１０の非晶質性が向上する）。したがって、蓚酸系のエッチャントにより、当該画素電極１０をエッチング（パターニング）したとしても、当該エッチング後に、エッチング残渣が発生することを防止できる。
画素電極１０形成後、次に、画素電極１０等を覆うように、所定のパターンを有する保護絶縁膜１３を形成する。当該工程までの液晶表示装置の断面図が図１４である。
なお、保護絶縁膜１３の具体的な形成方法は、実施の形態１で説明した方法と同じである。したがって、ここでの説明は省略する。
上述したように、画素電極１０の形成の際、粒状のエッチング残渣は発生しない。したがって、保護絶縁膜１３形成の際に、当該保護絶縁膜１３が異常成長することを防止できる。
なお、保護絶縁膜１３の成膜工程において熱処理工程を経る。したがって、エッチングする段階においては非晶質であった透明導電膜が結晶化する場合もあり得る。
以上まで工程の後、対向電極１５や配設膜１７が形成された、カラーフィルタ基板１６と、図１４に示した構造を有するガラス基板１とを、導電性異物１９を有する液晶２０を介して、両基板１，１６が対向するように、貼り合わせる。
当該一連の工程により、本実施の形態に係る液晶表示装置が完成する。
このように、本実施の形態に係る液晶表示装置では、画素電極１０（透明性を有する導電膜）に、Ｉｎ酸化物の他にＺｎ酸化物が含まれている。
したがって、エッチングする前には非晶質の透明性を有する導電膜内に、結晶性酸化物が存在しなくなり、当該画素電極１０の形成のためのエッチング処理の際に、エッチング残渣物が発生することが無くなる。よって、その後の保護絶縁膜１３を形成しても、当該保護絶縁膜１３の異常成長を防止することができる。したがって、表示部の白濁現象が発生することも無くなり、反射率の低下の起因した表示不良も発生することは無くなる。
また、本実施の形態に係る液晶表示装置は、反射電極１１や有機膜９を有しないので、実施の形態１に係る液晶表示装置よりも、製造工程が簡素化できる。
１ ガラス基板、２ ゲート電極、３ ゲート絶縁膜、４ 半導体層、５ オーミックコンタクト層、６ ソース電極、７ ドレイン電極、８ パッシベーション膜、９ 有機膜、９ａ，１１ｄ 凹凸形状、１０ 画素電極、１１ 反射電極、１１ａ 下層反射電極、１１ｂ 上層反射電極、１２ コンタクトホール、１３ 保護絶縁膜、１３ａ 酸化珪素膜、１３ｂ 窒化珪素膜、１４ 透過部、１５ 対向電極、１６ カラーフィルタ基板、１７ 配向膜、１８ シール剤、１９ 導電性異物、２０ 液晶、２１ 透明導電膜。
Claims (9)
- 薄膜トランジスタが形成されている、第一の基板と、
前記第一の基板と対向しており、対向電極が形成されている第二の基板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に封止されている液晶と、
前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、
前記画素電極を覆う、透明性を有する保護絶縁膜とを、
備えており、
前記画素電極は、
ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物を有している、
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 薄膜トランジスタが形成されている、第一の基板と、
前記第一の基板と対向しており、透明性を有する対向電極が形成されている第二の基板と、
前記第一の基板と前記第二の基板との間に封止されている液晶と、
前記薄膜トランジスタのドレイン電極と接続されている画素電極と、
前記画素電極と接続している反射電極と、
前記反射電極上に形成されている透明導電膜と、
前記透明導電膜を覆う、透明性を有する保護絶縁膜とを、
備えており、
前記透明導電膜は、
ＩｎとＺｎとを含む酸化化合物を有している、
ことを特徴とする液晶表示装置。 - 前記画素電極または前記透明導電膜には、
Ｓｎ酸化物がさらに含まれている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記画素電極または前記透明導電膜において、
総量に対するＺｎ酸化物の重量パーセントは、１ｗｔ％以上、１０ｗｔ％以下である、
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。 - 前記保護絶縁膜は、
窒化珪素膜である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記保護絶縁膜は、
酸化珪素膜である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記保護絶縁膜は、
酸化珪素膜と窒化珪素膜とが当該順に積層された積層膜である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記画素電極または前記透明導電膜は、
非晶質性である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。 - 前記薄膜トランジスタを構成する、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極のうち、少なくとも一つには、
ＡｌもしくはＭｏを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液晶表示装置。
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