JP2007322715A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の外側面をほぼ平坦な面にする。
【解決手段】基板１１上にアルミニウムを主成分とする第１金属膜１３Ａを成膜し、第１金属膜１３Ａ上にモリブデンを主成分とする第２金属膜１３Ｂを成膜し、第２金属膜１３Ｂ上にレジスト２１を形成し、エッチング用の薬液により第２金属膜１３Ｂを除去した後、第１金属膜１３Ａを除去する。エッチング進行速度の速いアルミニウムを主成分とする第１金属膜１３Ａの除去が済めば、エッチングが完了するので、第１金属膜１３Ａが過剰に除去されることがなく、ゲート電極１３の第１層１３ａの外側面と第２層１３ｂの外側面は、ほぼ面一状に連なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、透光性を有する一対の基板の隙間に液晶を封入し、一方の基板に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）に接続されるゲート電極とソース電極を形成している。
ゲート電極としては、特許文献１に記載されているように、基板上に積層したＴｉを主成分とする第１層と、第１層上に積層されたＡｌを主成分とする第２層と、第２層上に積層されたＴｉを主成分とする第３層とからなる３層構造のものがある。
このような３層構造のゲート電極の形成手順としては、スパッタリング法等により、第１層となる金属膜と、第２層となる金属膜と、第３層となる金属膜を順に積層して成膜した後、第３層上にレジストを形成した状態で、エッチングによりゲート電極をパターン形成する。

ゲート電極がＴｉを含む場合、ウエットエッチング法は利用できないため、ドライエッチング法が用いられるが、ドライエッチング法はエッチングに要する時間が長くかかるだけでなく、設備コストも高くつく。
そこで、Ｔｉとは異なる材質を用いた３層構造の採用が考えられる。このような３層構造の電極の一例としては、特許文献２に開示されているように、Ｍｏを主成分とした第１層と、Ａｌを主成分として第２層と、Ｍｏを主成分とした第３層とから構成されているものが知られている。
Ｍｏは、ウエットエッチング法を適用することができる材質であり、ウエットエッチング法は、ドライエッチング法に比べて、エッチングに要する時間が短く、接続コストも低く抑えられるという利点がある。
特開２０００−２２３７１６公報 特開２００５−１２１９０８公報

上記の３層構造の電極をウエットエッチング法で形成する場合、図９に示すように、基板１００上に３層に積層した金属膜１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃの表面にレジスト１０２を形成し、エッチング用の薬液により第３層１０１ｃ、第２層１０１ｂ、第１層１０１ａの順に金属膜を除去していくのであるが、第２層１０１ｂを構成するＡｌのエッチング進行速度は、第１層１０１ａを構成するＭｏに比べて速いため、第１層１０１ａの除去が進む間に、第２層１０１ｂの除去が過剰に進むことになる。
そのため、エッチングが完了したときには、図１０に示すように、電極１０１の外側面が、３つの層１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃに亘って平坦な面にならず、Ａｌからなる第２層１０１ｂの部分が凹んだ歪な面になってしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、電極の外側面をほぼ平坦な面にすることを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、表示パネルを構成する基板の表面に沿って電極が形成された液晶表示装置であって、前記電極が、前記基板上に積層されたアルミニウムを主成分とする第１層と、前記第１層上に積層されたモリブデンを主成分とする第２層とにより構成された２層構造とされ、前記第１層と前記第２層がウエットエッチング法によりパターン形成されているところに特徴を有する。
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記第２層が、窒素ガスを用いたスパッタリング法により成膜された窒化モリブデンからなるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、表示パネルを構成する基板の表面に沿って電極が形成された液晶表示装置を製造する方法であって、前記基板上に、アルミニウムを主成分とする第１金属膜を成膜し、前記第１金属膜上に、モリブデンを主成分とする第２金属膜を成膜し、前記第２金属膜上に、レジストを形成し、ウエットエッチング法により前記第１金属膜と前記第２金属膜を除去することで、前記基板上に積層されたアルミニウムを主成分とする第１層と、前記第１層上に積層されたモリブデンを主成分とする第２層とにより構成された２層構造の前記電極をパターン形成するところに特徴を有する。
請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記第２金属膜を、窒素ガスを用いたスパッタリング法により成膜するところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
エッチングに際しては、予め、基板上にアルミニウムを主成分とする第１金属膜を成膜し、第１金属膜上にモリブデンを主成分とする第２金属膜を成膜し、第２金属膜上にレジストを形成しておき、その状態で、エッチング用の薬液により第２金属膜を除去した後、第１金属膜を除去する。第１金属膜を構成するアルミニウムはエッチング進行速度が比較的速いのであるが、この第１金属膜の除去が済めば、エッチングが完了するので、第１金属膜が過剰に除去されることがなく、第１層の外側面と第２層の外側面は、ほぼ面一状に連なった形態となる。これにより、電極の外側面をほぼ平坦な面にすることができる。

＜請求項２の発明＞
第１層はアルミニウムが主成分であるため、第２層を突き破るヒロックの発生が懸念されるが、本発明では、第２層が、窒素ガスを用いたスパッタリング法により成膜された窒化モリブデンからなっていて、硬度が高いので、ヒロックの発生を防止することができる。

＜請求項３の発明＞
エッチング用の薬液により第２金属膜が除去された後、第１金属膜が除去され、エッチング進行速度の速いアルミニウムを主成分とする第１金属膜の除去が済めば、エッチングが完了する。したがって、第１金属膜が過剰に除去されることがなく、第１層の外側面と第２層の外側面は、ほぼ面一状に連なった形態となる。これにより、電極の外側面をほぼ平坦な面にすることができる。

＜請求項４の発明＞
第１層はアルミニウムが主成分であるため、第２層を突き破るヒロックの発生が懸念されるが、本発明では、窒素ガスを用いたスパッタリング法により第２金属膜を成膜したので、第２層は硬度の高い窒化モリブデンとなる。したがって、ヒロックの発生を防止することができる。

＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態の液晶表示装置は、透光性を有する一対（本実施形態では一方のみを図示する）の基板１１の隙間に液晶を封入してなる表示パネル１０を有し、一方の基板１１には、逆スタガ型のチャネルエッチ形のａ−Ｓｉ形ＴＦＴ１２（Thin Film Transistor）が形成されている。

ＴＦＴ１２は、図１に示すように、ガラス等の透光性を有する基板１１の表面（上面）に形成されたゲート電極１３と、このゲート電極１３から基板１１の表面に亘って形成されたゲート絶縁膜１４と、ゲート絶縁膜１４の表面（即ち、ゲート電極１３の表面側）に積層して形成された半導体層１５と、半導体層１５の表面に積層して形成されたソース電極１６Ｓ及びドレイン電極１６Ｄとを備えて構成される。尚、ソース電極１６Ｓとドレイン電極１６Ｄの表面には保護膜１８が積層して形成され、保護膜１８の表面には絶縁層１９が積層して形成されている。

ゲート電極１３は、基板１１上に積層したアルミニウムを主成分とする第１層１３ａと、第１層１３ａ上に積層されたモリブデンを主成分とする第２層１３ｂとからなる２層構造となっている。第２層１３ｂは、窒化モリブデン（ＭｏＮｘ）からなり、窒化されていないモリブデンに比べて硬度が高いものとなっている。

半導体層１５は、ゲート絶縁膜１４の表面に重なるａ−Ｓｉ層１５ａ（以下、ｉ層１５ａという）と、このｉ層１５ａの表面に重なるｎ＋ａ−Ｓｉ層１５ｂ（以下、ｎ＋層１５ｂという）とから構成される。半導体層１５には、その表面側を凹ませた形態の凹部２０がチャネル領域と対応して形成されている。この凹部２０においては、ｎ＋層１５ｂがその表面（上面）から裏面（下面）まで除去された形態であり、したがって、ｎ＋層１５ｂは凹部２０（チャネル領域との対応部分）で分断されている。同じく凹部２０において、ｉ層１５ａは、その表面側のみが凹んだ形態となっているだけであり、チャネル領域において分断されてはいない。

ソース電極１６Ｓとドレイン電極１６Ｄは、チタンを主成分とする第１層１７ａとアルミニウムを主成分とする第２層１７ｂとからなる２層構造となっており、凹部２０と対応する領域、即ちチャネル領域を挟んで水平方向に間隙を空けて対応するように配置されている。
保護膜１８は、ソース電極１６Ｓとドレイン電極１６Ｄの表面を覆うとともに、凹部２０内を埋める形態であり、保護膜１８によってソース電極１６Ｓとドレイン電極１６Ｄとの隙間が絶縁されている。絶縁層１９の表面には、ＩＴＯ（Indium tin Oxide）からなる図示しない表示電極が積層されるようになっており、この絶縁層１９は、表示電極とソース電極１６Ｓとがラップする部分において短絡するのを防止するために設けられている。

次に、ＴＦＴ１２を製造する工程を説明する。
まず、基板１１の表面に、スパッタリング法とエッチング法によりゲート電極１３をパターン形成する。即ち、基板１１の表面に、スパッタリング法によりアルミニウムを主成分とする第１層１３ａとなる第１金属膜１３Ａを成膜し、次に、第１金属膜１３Ａの表面に、スパッタリング法によりモリブデンを主成分とする第２金属膜１３Ｂを成膜する。本実施形態では、第１金属膜１３Ａ（第１層１３ａ）の厚さは２７００Åであり、第２金属膜１３Ｂ（第２層１３ｂ）の厚さは１０００Åである。

第２金属膜１３Ｂの成膜時には、ターゲット物質であるモリブデンと基板１１が収容されている真空室内に、不活性ガスと共に窒素ガスを流入させ、これにより、反応性スパッタリングを行い、第１金属膜１３Ａの表面に窒化モリブデンの膜（第２金属膜１３Ｂ）を成膜する。本実施形態では、１５００ｍｍ×１８００ｍｍの大きさの基板１１に対して、窒素ガスの流入量を３００ｓｃｃｍ以上としている。

この後、第２金属膜１３Ｂの表面に、ゲート電極１３として残す領域にレジスト２１を形成する（図２を参照）。そして、エッチングにより両金属膜１３Ａ，１３Ｂのうち不要の部分を除去する。この除去に際しては、ウエットエッチング法が用いられ、その薬液としては、硝酸・酢酸等が用いられる。ウエットエッチング法は、ドライエッチング法に比べて、エッチングに要する時間が短いだけでなく、設備コストが安価で納まるという利点がある。ウエットエッチングの工程では、第２金属膜１３Ｂが除去され、その後、第１金属膜１３Ａが除去される。

第１金属膜１３Ａを構成するアルミニウムはエッチング進行速度が比較的速いため、この第１金属膜１３Ａの後にさらにエッチングで除去する金属膜が存在する場合には、この金属膜のエッチングが進む間に、第１金属膜１３Ａが過剰に除去されることが懸念される。しかし、本実施形態では、第１金属膜１３Ａの除去が済めば、エッチング工程が完了するので、第１金属膜１３Ａが過剰に除去されることがない。したがって、図３に示すように、第１層１３ａの外側面と第２層１３ｂの外側面は、ほぼ面一状に連なった形態となり、ゲート電極１３の外側面をほぼ平坦な面にすることができる。尚、ゲート電極１３の断面は台形であるため、その外側面は、基板１１に対して直角ではなく、直角に対して少し傾いた面となる。
エッチング工程が完了した後は、レジスト２１を除去すれば、ゲート電極１３の形成が完了する（図３を参照）。

この後は、プラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法によりゲート絶縁膜１４１３を形成し、さらにプラズマＣＶＤ法とエッチング法によりｉ層１５ａとｎ＋層１５ｂを順に成膜し、ｎ＋層１５ｂの表面にレジスト２２を形成する（図４を参照）。そして、エッチングによりｉ層１５ａとｎ＋層１５ｂの不要部分を除去するとともに、レジストを除去すれば、半導体層１５の形成が完了する（図５を参照）。この後、半導体層１５（ｎ＋層１５ｂ）の表面に、ソース電極１６Ｓ及びドレイン電極１６Ｄとなる電極膜１７、即ちチタンを主成分とする第１層１７ａとアルミニウムを主成分とする第２層１７ｂとをスパッタリング法により順に成膜し、その後、電極膜１７（第２層１３ｂ）の表面にレジスト２３を形成する（図６を参照）。

レジスト２３を形成した後は、エッチング法により、電極膜１７（第１層１７ａと第２層１７ｂの両方）がその表面（上面）から裏面（下面）に亘って除去されるとともに、ｎ＋層１５ｂもその表面（上面）から裏面（下面）に亘って除去され、さらにｉ層１５ａの表面部分のみが除去される。これにより、チャネル領域と対応する逆台形状の凹部２０が形成され、この凹部２０が形成されることにより、チャネル領域と対応する間隙を空けたソース電極１６Ｓとドレイン電極１６Ｄとが形成される。両電極１６Ｄ，１６Ｓが形成された後は、レジスト２３を除去する（図７を参照）。

以上により、ＴＦＴ１２の製造が完了する。この後は、図８に示すように、保護膜１８を形成するとともに、保護膜１８の表面に絶縁層１９を形成する。

上述のように本実施形態によれば、ゲート電極１３の形成に際しては、エッチング進行速度の速いアルミニウムを主成分とする第１金属膜１３Ａの除去が済めば、ウエットエッチングが完了するので、第１金属膜１３Ａが過剰に除去されることがなく、ゲート電極１３の第１層１３ａの外側面と第２層１３ｂの外側面をほぼ平坦な面にすることができる。
また、ゲート電極１３の第１層１３ａはアルミニウムが主成分であるため、第２層１３ｂを突き破るヒロックの発生が懸念されるが、本実施形態では、第２層１３ｂが、窒素ガスを用いたスパッタリング法により成膜された窒化モリブデンからなっていて、硬度が高められているので、ヒロックの発生を防止することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）本実施形態では電極がゲート電極である場合について説明したが、本発明は、ソース電極や蓄積容量の電極にも適用できる。

実施形態１の断面図 ゲート電極を形成する過程をあらす断面図 ゲート電極が形成された状態をあらわす断面図 半導体層を形成する過程をあらわす断面図 半導体層が形成された状態をあらわす断面図 ソース電極とドレイン電極を形成する過程をあらわす断面図 ソース電極とドレイン電極が形成された状態をあらわす断面図 ソース電極とドレイン電極の表面に保護膜を形成した状態をあらわす断面図 従来例においてゲート電極を形成する過程をあらす断面図 従来例においてゲート電極が形成された状態をあらわす断面図

符号の説明

１１…基板
１３…ゲート電極
１３Ａ…第１金属膜
１３ａ…第１層
１３Ｂ…第２金属膜
１３ｂ…第２層
２１…レジスト

Claims (4)

1. 表示パネルを構成する基板の表面に沿って電極が形成された液晶表示装置であって、
   前記電極が、前記基板上に積層されたアルミニウムを主成分とする第１層と、前記第１層上に積層されたモリブデンを主成分とする第２層とにより構成された２層構造とされ、前記第１層と前記第２層がウエットエッチング法によりパターン形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記第２層が、窒素ガスを用いたスパッタリング法により成膜された窒化モリブデンからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 表示パネルを構成する基板の表面に沿って電極が形成された液晶表示装置を製造する方法であって、
   前記基板上に、アルミニウムを主成分とする第１金属膜を成膜し、
   前記第１金属膜上に、モリブデンを主成分とする第２金属膜を成膜し、
   前記第２金属膜上に、レジストを形成し、
   ウエットエッチング法により前記第１金属膜と前記第２金属膜を除去することで、前記基板上に積層されたアルミニウムを主成分とする第１層と、前記第１層上に積層されたモリブデンを主成分とする第２層とにより構成された２層構造の前記電極をパターン形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
4. 前記第２金属膜を、窒素ガスを用いたスパッタリング法により成膜することを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置の製造方法。

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