JP3510129B2 - 液晶表示素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばワードプ
ロセッサやパーソナルコンピュータなどのＯＡ（オフィ
スオートメーション）機器、電子手帳、携帯情報機器お
よび液晶モニターを備えるカメラ一体型ＶＴＲ（ビデオ
テープレコーダ）の表示手段として好適に用いられる液
晶表示素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置の応用は、パーソナ
ルコンピュータやビデオカメラなどの機器に進んでい
る。このような機器に対して、省電力化、低コスト化、
およびさらなる高機能化の要望が高まっている。これら
の要望を満たすために、周囲光を取入れ反射して表示を
行うバックライトを用いない反射型の液晶表示装置、お
よび画素領域内に光反射部と光透過部とを有し、たとえ
ば周囲が明るいときには上述したような反射型として機
能し、周囲が暗いときにはバックライトからの光を用い
て透過型として機能する反射透過共用型の液晶表示装置
が開発されている。

【０００３】図１０は、反射型の液晶表示素子を示す断
面図である。液晶表示素子は、一対の基板部材２４ａ，
２５の間に液晶層２６を介在して構成される。一方の基
板部材２４ａは、絶縁性基板１の上に、反射電極２３
と、液晶表示素子の駆動回路用の接続端子１６，１７と
を少なくとも備える。図１０に示される液晶表示素子
は、各画素にスイッチング素子としての逆スタガ型のＴ
ＦＴ（薄膜トランジスタ）素子を備えるアクティブマト
リクス型の素子である。具体的に、一方基板部材２４ａ
は、次のようにして構成される。

【０００４】図１０（ａ）に示される表示領域のＴＦＴ
素子部では、絶縁性基板１の上にゲート電極２が形成さ
れ、ゲート電極２を覆ってゲート絶縁膜５が形成され
る。ゲート電極２の上部のゲート絶縁膜５の上には半導
体層８が形成され、半導体層８の上にＴＦＴチャネル１
８，１９が形成される。一方のＴＦＴチャネル１８の上
にはソース電極１３が、他方のＴＦＴチャネル１９の上
にはドレイン電極１４がそれぞれ形成される。ソースお
よびドレイン電極１３，１４を覆ってＴＦＴ素子の第１
保護膜２０が形成され、第１保護膜２０の上に第２保護
膜２１が形成され、第２保護膜２１の上に反射電極２３
が形成される。第１および第２保護膜２０，２１にはド
レイン電極１４が露出するコンタクトホール２２が形成
されており、反射電極２３はコンタクトホール２２によ
ってドレイン電極１４と接続される。

【０００５】また図１０（ｂ）に示されるゲート端子部
では、絶縁性基板１の上にゲート端子３が形成され、ゲ
ート端子３を覆ってゲート絶縁膜５が形成され、ゲート
絶縁膜５の上に液晶表示素子の駆動回路用の接続端子１
６が形成される。ゲート絶縁膜５にはゲート端子３が露
出するコンタクトホール１０が形成されており、接続端
子１６はコンタクトホール１０によってゲート端子３と
接続される。

【０００６】さらに図１０（ｃ）に示されるソース端子
部では、絶縁性基板１の上にソース端子４が形成され、
ソース端子４を覆ってゲート絶縁膜５が形成され、ゲー
ト絶縁膜５の上にソース配線１５および液晶表示素子の
駆動回路用の接続端子１７が形成される。ゲート絶縁膜
５にはソース端子４が露出するコンタクトホール１１，
１２が形成されており、ソース配線１５はコンタクトホ
ール１２によって、接続端子１７はコンタクトホール１
１によってそれぞれソース端子４と接続される。また、
ソース配線１５を覆って第２保護膜２１が形成される。

【０００７】反射型および反射透過共用型の従来技術の
液晶表示素子の基板部材２４では、高い反射特性を得る
ために反射電極２３としてＡｌが使用され、製造工程で
の酸化による高抵抗化を防止するために接続端子１６，
１７としてＩＴＯ（インジウム錫酸化物）が使用され
る。

【０００８】ＩＴＯから成る接続端子１６，１７を形成
した後、該接続端子１６，１７を覆って処理基板の全面
にＡｌ膜を成膜し、特開平７−１３０７５１号公報に記
載されているようなフォトリソグラフィ工程を採用し、
アルカリ性現像液で露光部分のレジスト膜とＡｌ膜とを
同時に除去しパターニングすることによって、反射電極
２３が形成される。ここで、ＩＴＯとＡｌとの積層部分
では、アルカリ性現像液によって電食反応が発生してＩ
ＴＯが腐食する。

【０００９】アルカリ性現像液による電食反応を防止す
るために、反射電極２３としてＭｏ、ＴａおよびＴｉな
どの高融点金属が用いられる。また、ＩＴＯから成る接
続端子１６，１７の上に樹脂膜やＭｏなどの金属膜を保
護膜として形成した後、Ａｌ膜を成膜しパターニングし
て反射電極２３が形成される。さらに特開平７−６６４
１７号公報には、Ａｌにそれよりも標準単電極電位が貴
の金属、たとえばＰｄ、Ｖ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｉｎおよ
びＴｉを含ませる技術が開示されている。ここでは、画
素電極としてＩＴＯを使用し、ソースおよびドレイン電
極としてＰｄを添加したＡｌを使用している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】反射電極２３として高
融点金属を用いる場合、反射率が４０％〜６０％程度と
いずれも低く、表示装置としての良好な反射特性が得ら
れない。

【００１１】ＩＴＯから成る接続端子１６，１７の上に
樹脂膜を形成した後、Ａｌ膜を成膜しパターニングして
反射電極２３を形成する場合、Ａｌ膜のパターニング工
程とは別に保護膜用樹脂膜のパターニング工程が必要
で、製造工程数が増加する。

【００１２】前記樹脂膜に代わってＭｏ膜を形成する場
合では、リン酸、硝酸、酢酸および水から成る溶液でＡ
ｌ膜とＭｏ膜とを同時に除去してパターニングすること
ができる。しかし、Ｍｏ膜上にＡｌ膜を積層して成膜す
るためにＡｌとＭｏの２種類のターゲットが必要で、ま
た成膜装置の処理能力が低下するので、製造コストが上
昇する。また、Ｍｏ膜に欠陥が生じると、その部分で電
食反応が発生する。さらに、リン酸、硝酸、酢酸および
水から成る溶液は粘度が高いので、微小なパターンの隙
間に入りにくく、膜残りが発生する。したがって、反射
電極２３は、表示装置として良好な反射特性を得るため
に大きく設計することが好ましいにもかかわらず、除去
可能な大きさに制限されてしまう。

【００１３】アルカリ性現像液でレジスト膜とＡｌ膜と
を同時に除去する場合、Ａｌ膜に含まれる金属やその含
有量、またＡｌ膜の膜厚などによって、除去処理の速度
が変化する。処理時間が著しく長くなると、処理能力が
おちるので実用的ではない。さらに、処理速度を向上す
るためにアルカリ性現像液の種類や濃度を変更すること
は、そのための設備を別途要するので製造コストが上昇
する。

【００１４】特開平７−６６４１７号公報では、画素電
極としてＩＴＯを使用し、ソース電極およびドレイン電
極としてＰｄを添加したＡｌを使用しているので、上述
したような反射型液晶表示素子に適用することはできな
い。

【００１５】本発明の目的は、少ない工程数および低い
製造コストで製造でき、アルカリ性現像液による電食反
応の発生を抑制して透明電極から成る接続端子とＡｌ合
金から成る反射電極とを形成することができ、良好な反
射特性が得られる液晶表示素子の製造方法を提供するこ
とである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板部
材の間に液晶層を介在し、一対の基板部材のうちのいず
れか一方基板部材は、透光性絶縁性基板上に、透明電極
および該透明電極は覆わない層間絶縁膜上に形成される
反射電極から成り、反射電極によって規定される反射型
表示を行う光反射領域と、透明電極によって規定される
透過型表示を行う光透過領域とを、各画素領域内に有す
る画素電極と、液晶表示素子の駆動手段用の接続端子と
を少なくとも備える液晶表示素子の製造方法であって、
一方基板部材の製造工程は、 ａ）絶縁性基板上に、透明電極および透明電極膜から成
る接続端子を形成する工程と、 ｂ）透明電極および接続端子を覆ってＡｌ（アルミニウ
ム）−Ｗ（タングステン）合金膜を形成する工程と、 ｃ）Ａｌ−Ｗ合金膜上にポジ型レジスト膜を形成する工
程と、 ｄ）レジスト膜を所定のパターンに露光する工程と、 ｅ）レジスト膜とＡｌ−Ｗ合金膜とをアルカリ性現像液
でパターニングすることでＡｌ−Ｗ合金膜から成る反射
電極を形成する工程と、 ｆ）残余のレジスト膜を除去する工程と、を含むことを
特徴とする液晶表示素子の製造方法である。

【００１７】本発明に従えば、透明電極および透明電極
膜から成る接続端子上にはＡｌ−Ｗ合金膜が形成され、
該合金膜がパターニングされて反射電極が形成され、こ
れによって透明電極および反射電極から成り光反射領域
と光透過領域とを有する画素電極が形成される。たとえ
ばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２およびＩｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯ
で実現される透明電極および透明電極膜から成る接続端
子は、製造工程における酸化による高抵抗化を充分に防
止することができる。Ａｌ−Ｗ合金膜から成る反射電極
では、充分な反射特性が得られる。したがって、液晶表
示素子を反射透過兼用型として用いることができる。

【００１８】Ａｌ−Ｗ合金膜を使用することによって、
透明電極および接続端子上に樹脂や金属などの保護膜を
形成することなく、アルカリ性現像液による電食反応の
発生を抑制して、反射電極を形成することができる。し
たがって、保護用の樹脂膜を設ける場合のように樹脂膜
のパターニング工程は不要であり、製造工程数が増加す
ることはない。また、保護用のＭｏ膜上にＡｌ膜を積層
して成膜する場合のようにＡｌとＭｏの２種類のターゲ
ットは不要であり、成膜装置の処理能力が低下すること
はなく、製造コストの上昇を招くことはない。

【００１９】また本発明は、前記Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ含
有量が１〜１０ａｔ％の範囲に選ばれることを特徴とす
る。

【００２０】本発明に従えば、Ａｌ−Ｗ合金膜から成る
反射電極において、その反射率はＷ含有量の増加に伴っ
て低下する。優れた電食防止効果と、表示装置として実
用的な７０％〜８５％の範囲の反射率とを両立するため
には、Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ含有量を上述の範囲に選ぶこ
とが好ましい。なお、量産性を考慮すると、Ｗ含有量は
３〜１０ａｔ％の範囲に選ぶことが特に好ましい。

【００２１】また本発明は、前記Ａｌ−Ｗ合金膜の膜厚
が３０〜１５０ｎｍであり、前記アルカリ性現像液はＴ
ＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）であ
ることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、Ａｌ−Ｗ合金膜において
Ｗ含有量が増加すると、アルカリ性現像液の溶け込み速
度が低下して除去処理の速度が低下するが、Ｗ含有量を
前述した範囲に選び、かつＡｌ−Ｗ合金膜の膜厚を上述
の範囲に選ぶことによって、処理速度の低下を防止し
て、露光部分のレジスト膜とその部分のＡｌ−Ｗ合金膜
とを同時に除去することができる。また、アルカリ性現
像液として一般的なＴＭＡＨを使用して、レジスト膜と
Ａｌ−Ｗ合金膜とを同時に除去することができる。フォ
トリソグラフィ工程における限界解像度の微細なパター
ニングが容易であり、反射電極を大きく形成することが
できる。また、一般的なＴＭＡＨが使用できるので、ア
ルカリ性現像液の種類や濃度を変更するための設備は不
要であり、製造コストの上昇が抑制できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１〜図１０は、本発明の実施の
一形態である液晶表示素子の製造方法を段階的に示す断
面図である。液晶表示素子は、一対の基板部材２４ａ，
２５の間に液晶層２６を介在して構成される。一方の基
板部材２４ａは、絶縁性基板１の上に、反射電極２３と
液晶表示素子の駆動回路用の接続端子１６，１７とを少
なくとも備える。図１〜図１０に示される液晶表示素子
は、各画素に逆スタガ型のＴＦＴ素子を備えるアクティ
ブマトリクス型の素子である。ＴＦＴ素子は、ゲートお
よびソース配線からの信号を反射電極２３から成る画素
電極へスイッチングする機能を備える。具体的に、液晶
表示素子、特に一方基板部材２４ａは次のようにして製
造される。

【００２４】図１は、ゲート電極、ゲート端子およびソ
ース端子部の形成工程を示す断面図である。絶縁性基板
１の上であって、図１（ａ）に示す表示領域のＴＦＴ素
子部ではゲート電極２が形成され、図１（ｂ）に示すゲ
ート端子部ではゲート端子３が形成され、図１（ｃ）に
示すソース端子部ではソース端子４が形成される。ゲー
トおよびソース端子３，４は、外部からの信号入力用端
子である。絶縁性基板１としては、たとえばガラス基板
や表面にＴａ₂Ｏ₅やＳｉＯ₂ などの絶縁膜を形成したガ
ラス基板が使用される。ゲート電極２、ゲート端子３お
よびソース端子４は、絶縁性基板１の上にＡｌ、Ｍｏお
よびＴａなどをスパッタリング法で成膜しパターニング
して形成される。

【００２５】図２は、ゲート絶縁膜、半導体層およびコ
ンタクト層の成膜工程を示す断面図である。図２（ａ）
の表示領域のＴＦＴ素子部、図２（ｂ）のゲート端子部
および図２（ｃ）のソース端子部では、ゲート電極２、
ゲート端子３およびソース端子４を覆ってゲート絶縁膜
５が形成される。ゲート絶縁膜５は、たとえばＳｉＮｘ
膜で実現され、ＰＣＶＤ（プラズマ化学気相成長）法で
３０００Åの膜厚に形成される。なお、絶縁性を高める
ために、ゲート電極２、ゲート端子３およびソース端子
４を陽極酸化して第１の絶縁膜を形成した後、前記ゲー
ト絶縁膜５を形成しても構わない。

【００２６】続いて、ゲート絶縁膜５の上に半導体層６
が形成される。半導体層６は、たとえばａ−Ｓｉで実現
され、前記ゲート絶縁膜５に連続してＰＣＶＤ法で１５
００Åの膜厚に形成される。

【００２７】さらに、半導体層６の上にコンタクト層７
が形成される。コンタクト層７は、たとえば不純物とし
てリンを添加したａ−Ｓｉまたは微結晶Ｓｉで実現さ
れ、前記半導体層６に連続してＰＣＶＤ法で５００Åの
膜厚に形成される。

【００２８】図３は、ＴＦＴ半導体層の形成工程を示す
断面図である。前記半導体層６およびコンタクト層７が
島状にパターニングされ、図３（ａ）の表示領域のＴＦ
Ｔ素子部、図３（ｂ）のゲート端子部および図３（ｃ）
のソース端子部のうちの、表示領域のＴＦＴ素子部で
は、半導体層６をパターニングして成る半導体層８およ
びコンタクト層７をパターニングして成るコンタクト層
９が形成される。半導体層６およびコンタクト層７のエ
ッチングには、たとえばＨＣｌとＳＦ₆ の混合ガスによ
るドライエッチング法を採用することができる。なお、
エッチングガスとしては前記混合ガスの他に、ＣＦ₄とＯ
₂の混合ガスやＢＣｌ₃ガスを用いても構わない。また、
ＨＦとＨＮＯ₃の混合溶液などのＳｉエッチング液を用
いたウエットエッチング法を採用してエッチングしても
構わない。

【００２９】図４は、ゲート端子、ソース端子部の絶縁
膜のコンタクトホールの形成工程を示す断面図である。
図４（ａ）の表示領域のＴＦＴ素子部、図４（ｂ）のゲ
ート端子部および図４（ｃ）のソース端子部のうちの、
ゲート端子部ではゲート絶縁膜５にコンタクトホール１
０が形成され、ソース端子部ではゲート絶縁膜５にコン
タクトホール１１，１２が形成される。コンタクトホー
ル１０によってゲート端子３が露出し、コンタクトホー
ル１１，１２によってソース端子４が露出する。ゲート
絶縁膜５のエッチングには、たとえばＣＦ₄とＯ₂の混合
ガスによるドライエッチング法が採用される。

【００３０】図５は、ソース・ドレイン電極の形成工
程、およびソース配線とソース端子との接続工程を示す
断面図である。図５（ａ）の表示領域のＴＦＴ素子部で
は、ゲート絶縁膜５およびコンタクト層９の上にソース
電極１３およびドレイン電極１４が形成される。また、
図５（ｂ）のゲート端子部および図５（ｃ）のソース端
子部のうちのソース端子部では、コンタクトホール１２
を覆ってゲート絶縁膜５の上にソース配線１５が形成さ
れる。ソース電極１３、ドレイン電極１４およびソース
配線１５は、たとえばＴａ膜、Ｔｉ膜またはＡｌ膜をス
パッタリング法で成膜しパターニングして形成される。

【００３１】図６は、ゲート・ソース端子部への透明電
極膜の形成工程を示す断面図である。図６（ａ）の表示
領域のＴＦＴ素子部、図６（ｂ）のゲート端子部および
図６（ｃ）のソース端子部のうちの、ゲート端子部では
コンタクトホール１０を覆ってゲート絶縁膜５の上に透
明電極膜から成る接続端子１６が形成され、ソース端子
部ではコンタクトホール１１を覆ってゲート絶縁膜５の
上に透明電極膜から成る接続端子１７が形成される。透
明電極膜材料としては、ＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂およ
びＩｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯを用いることが好ましい。これらの
材料から成る膜をスパッタリング法で成膜しパターニン
グして透明電極膜から成る接続端子１６，１７が形成さ
れる。

【００３２】図７は、ＴＦＴチャネルの形成工程を示す
断面図である。図７（ａ）の表示領域のＴＦＴ素子部、
図７（ｂ）のゲート端子部および図７（ｃ）のソース端
子部のうちの、表示領域のＴＦＴ素子部では、コンタク
ト層９の一部分が、たとえばエッチングで除去され、ソ
ース電極１３の側のＴＦＴチャネル１８とドレイン電極
１４の側のＴＦＴチャネル１９とが形成される。コンタ
クト層９のエッチングには、たとえばＨＣｌとＳＦ₆ の
混合ガスによるドライエッチング法を採用することがで
きる。なお、エッチングガスとしては前記混合ガスの他
に、ＣＦ₄とＯ₂の混合ガスやＢＣｌ₃ガスを用いても構わ
ない。また、ＨＦとＨＮＯ₃の混合溶液などのＳｉエッチ
ング液を用いたウエットエッチング法を採用してエッチ
ングしても構わない。

【００３３】図８は、ＴＦＴ保護膜の形成工程を示す断
面図である。図８（ａ）の表示領域のＴＦＴ素子部、図
８（ｂ）のゲート端子部および図８（ｃ）のソース端子
部のうちの、表示領域のＴＦＴ素子部およびソース端子
部では、この部分を覆って保護膜が形成される。保護膜
は、第１保護膜２０と該保護膜２０の上に形成される第
２保護膜２１との２層構造を有する。第１および第２保
護膜２０，２０から成る保護膜はコンタクトホール２２
を有する。該コンタクトホール２２によってドレイン電
極１４が露出する。

【００３４】たとえば、第１保護膜２０はＳｉＮｘ膜で
実現され、第２保護膜２１は有機樹脂膜で実現される。
ＰＣＶＤ法でＳｉＮｘ膜を成膜しパターニングしてコン
タクトホール２２を有する第１保護膜２０を形成する。
次に、感光性透明アクリル樹脂をスピンコート法で塗布
し、フォトリソグラフィ法で所定のパターンに露光した
後、アルカリ溶液で現像し、２００℃で熱硬化処理して
コンタクトホール２２を有する第２保護膜２１を形成す
る。なお、保護膜は２層構造を有するものに限らず、単
一層構造を有するものであっても構わない。

【００３５】図９は、反射電極の形成工程を示す断面図
である。図９（ａ）の表示領域のＴＦＴ素子部、図９
（ｂ）のゲート端子部および図９（ｃ）のソース端子部
のうちの、表示領域のＴＦＴ素子部では、コンタクトホ
ール２２を覆って第２保護膜２１の上に反射電極２３が
形成される。反射電極２３はＡｌ−Ｗ合金から成り、第
１および第２保護膜２０，２１に形成された前記コンタ
クトホール２２によってドレイン電極１４と接続され
る。たとえば、反射電極２３として用いられるＡｌ−Ｗ
合金のＷ含有量は５ａｔ％であり、膜厚は１０００Å
（１００ｎｍ）である。

【００３６】反射電極２３は、具体的に、スパッタリン
グ法およびフォトリソグラフィ法で形成される。スパッ
タリング法では、枚葉式ＤＣマグネトロンスパッタ装置
を用い、ターゲットとしてＷ含有量が５ａｔ％のＡｌ−
Ｗ合金を使用し、スパッタ装置内部を３．０×１０^-4Ｐ
ａ以下に設定した後、アルゴンガスを１００ｓｃｃｍ導
入して圧力を０．４Ｐａ程度に設定する。処理基板を１
００℃に加熱した雰囲気中で、ターゲット表面でのパワ
ー密度を２〜３Ｗ／ｃｍ² とし、７０〜８０秒間スパッ
タリングする。これによってＡｌ−Ｗ合金膜が形成され
る。

【００３７】続いてフォトリソグラフィ法で、Ａｌ−Ｗ
合金膜上にポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン
に露光した後、アルカリ現像液で現像して、光照射され
て可溶化したレジスト膜と、その部分のＡｌ−Ｗ合金膜
とを同時に除去する。前記アルカリ現像液としては、ポ
ジ型レジスト膜の現像液として一般的に用いられるＴＭ
ＡＨの２．３８％水溶液が使用され、通常の現像時間と
ほぼ同じ６０秒の現像時間で、レジスト膜とＡｌ−Ｗ合
金膜とを同時に除去することができる。さらに、光照射
されずに不溶化した残余のレジスト膜を有機溶剤からな
る剥離液で除去する。このようにして、所定のパターン
の反射電極２３が形成される。

【００３８】以上のような各工程でＴＦＴ基板である一
方基板部材２４ａが完成する。図１０は、カラーフィル
タ基板との貼り合わせ工程、液晶注入工程を示す断面図
である。図１０（ａ）は表示領域のＴＦＴ素子部を示
し、図１０（ｂ）はゲート端子部を示し、図１０（ｃ）
はソース端子部を示す。前記一方基板部材２４ａと、別
途形成されたカラーフィルタ基板である他方基板部材２
５とには、その表面に既知の手法で配向処理が施され
る。その後、配向処理表面を内方側として、液晶注入口
用の隙間をあけて、２枚の基板部材２４ａ，２５の周縁
部が接着層２７で接着される。２枚の基板部材２４ａ，
２５と接着層２７とで囲まれた空間に、液晶注入口から
液晶が注入されて、液晶層２６が形成される。このよう
にして、反射型の液晶表示素子が完成する。

【００３９】以上のように本実施形態によれば、透明電
極膜から成る接続端子１６，１７の上にＡｌ−Ｗ合金膜
が形成され、該合金膜をパターニングして反射電極２３
が形成される。たとえばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂およ
びＩｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯで実現される透明電極膜から成る接
続端子１６，１７は、製造工程における酸化による高抵
抗化を充分に防止することができる。Ａｌ−Ｗ合金から
成る反射電極２３では、充分な反射特性が得られる。し
たがって、上述したような液晶表示素子を反射型として
用いることができる。

【００４０】また、反射電極２３としてＡｌ−Ｗ合金を
使用することによって、接続端子１６，１７の上に樹脂
や金属などの保護膜を形成することなく、アルカリ性現
像液による電食反応の発生を抑制して、接続端子１６，
１７の上に形成されたＡｌ−Ｗ合金膜をパターニング除
去して反射電極２３を形成することができる。

【００４１】図１１は、Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ含有量と反
射率との関係を示すグラフである。このグラフからＡｌ
−Ｗ合金から成る反射電極２３において、その反射率は
Ｗ含有量の増加に伴って低下することが判る。したがっ
て、優れた電食防止効果と、表示装置として実用的な７
０％〜８５％の範囲の反射率とを両立するためには、Ｗ
含有量を１〜１０ａｔ％の範囲に選ぶことが好ましい。
Ｗ含有量が１ａｔ％よりも小さいと、ＩＴＯなどの透明
電極膜に対する電食防止効果を得ることができない。な
お、通常の現像時間と同じ程度で処理するという量産性
を考慮すると、Ｗ含有量は３〜１０ａｔ％の範囲に選ぶ
ことが特に好ましい。Ｗ含有量を５ａｔ％とした場合、
反射率が８０％程度に維持でき、反射電極として充分に
使用可能である。

【００４２】図９の反射電極２３の形成工程に関し、他
の形成工程では、反射電極２３として用いられるＡｌ−
Ｗ合金のＷ含有量が２ａｔ％とされ、膜厚が５００Å
（５０ｎｍ）とされる。このような反射電極２３もスパ
ッタリング法およびフォトリソグラフィ法によって形成
される。具体的に、スパッタリング法では、ターゲット
としてＷ含有量が２ａｔ％のＡｌ−Ｗ合金を使用し、前
述したのと同様のスパッタリング条件で４０秒間スパッ
タリングすることによって、Ａｌ−Ｗ合金膜が形成され
る。

【００４３】続いてフォトリソグラフィ法で、Ａｌ−Ｗ
合金膜上にポジ型レジスト膜を形成し、所定のパターン
に露光した後、アルカリ現像液で現像して、光照射され
て可溶化したレジスト膜と、その部分のＡｌ−Ｗ合金膜
とを同時に除去する。前記アルカリ現像液としては、Ｔ
ＭＡＨの２．３８％水溶液が使用され、６０秒の現像時
間で、レジスト膜とＡｌ−Ｗ合金膜とを同時に除去する
ことができる。さらに、光照射されずに不溶化した残余
のレジスト膜は、有機溶剤からなる剥離液で除去する。

【００４４】図１２は、Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ含有量とエ
ッチングレートとの関係を示すグラフである。このグラ
フから、Ａｌ−Ｗ合金膜においてＷ含有量が増加する
と、アルカリ性現像液の溶け込み速度が低下してエッチ
ングレートが低下することが判る。本実施形態によれ
ば、Ｗ含有量を上述の１〜１０ａｔ％の範囲に選び、か
つＡｌ−Ｗ合金膜の膜厚を３０〜１５０ｎｍの範囲に選
ぶことによって、アルカリ性現像液として一般的なＴＭ
ＡＨを用いても、処理速度が低下することなく、露光部
分のレジスト膜とその部分のＡｌ−Ｗ合金膜とを同時に
除去することができる。

【００４５】このような条件設定によれば、除去処理時
間は従来の処理時間とほぼ同じであり、フォトリソグラ
フィ工程における限界解像度の微細なパターニングが容
易であり、反射電極２３を大きく形成することができ
る。また、アルカリ性現像液の種類や濃度を変更するた
めの設備を要することなく、一般的なＴＭＡＨで除去す
ることができる。なお、膜厚が３０ｎｍよりも小さいと
スパッタリング法の膜形成の信頼性が低くなり、また膜
厚が１５０ｎｍよりも大きいと処理時間が長くなるので
好ましくない。

【００４６】前記ＴＭＡＨの粘度は、通常Ａｌ−Ｗ合金
膜をエッチングする際に用いられるリン酸、硝酸、酢酸
および水から成る前記溶液に比べて非常に低い。したが
って、微細なパターンであっても充分にしみ込んでエッ
チング可能である。このため、Ａｌ−Ｗ合金膜のエッチ
ング工程における膜残りが低減し、かつ原理的に現像可
能な寸法までパターンのエッチングが可能となる。

【００４７】なお、本実施形態では逆スタガ型のＴＦＴ
素子を備える反射型液晶表示素子の製造方法の例につい
て説明したけれども、図１３に示されるようなスタガ型
のＴＦＴ素子を備える反射型液晶表示素子の製造方法お
よび図１４や図２０に示されるような反射透過共用型液
晶表示素子の製造方法も本発明の範囲に属するものであ
る。

【００４８】図１３は、スタガ型のＴＦＴ素子を備える
反射型液晶表示素子を構成するＴＦＴ基板である一方基
板部材２４ｂの表示領域のＴＦＴ素子部を示す断面図で
ある。当該液晶表示素子は、逆スタガ型のＴＦＴ素子を
備える前記液晶表示素子とＴＦＴ素子の構成が異なるだ
けで、その他は同様にして構成され、一対の基板部材間
に液晶層を介在して構成される。なお、図１３において
逆スタガ型のＴＦＴ素子を備える前記液晶表示素子と同
様にして構成される部材には、同じ参照符号を付して示
す。一方基板部材２４ｂは、絶縁性基板１の上に、Ａｌ
−Ｗ合金膜から成る反射電極２３と、たとえばＩＴＯ、
ＺｎＯ、ＳｎＯ₂およびＩｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯで実現される
透明電極膜から成る前記接続端子１６，１７と同様の接
続端子（図示せず）とを少なくとも備える。

【００４９】図示しないゲート端子部およびソース端子
部は逆スタガ型の場合と同様にして構成され、ＴＦＴ素
子部は次のようにして構成される。すなわち、絶縁性基
板１の上に遮光膜３２が形成され、遮光膜３２を覆って
絶縁膜３３が形成される。遮光膜３２の上部の絶縁膜３
３の上にはソース電極３４およびドレイン電極３５が形
成される。ソース電極３４の上にはコンタクト層３６が
形成され、ドレイン電極３５の上にはコンタクト層３７
が形成される。コンタクト層３６，３７およびそれらの
間の絶縁膜３３を覆って、半導体層３８が形成される。
露出した表面を覆って絶縁膜３９が形成され、遮光膜３
２の上方の絶縁膜３９の上にゲート電極４０が形成され
る。絶縁膜３９およびゲート電極４０を覆って、層間絶
縁膜４１が形成される。絶縁膜３９，４１にはコンタク
トホール４２が形成されており、該コンタクトホール４
２によってドレイン電極３５が露出する。コンタクトホ
ール４２を覆って、層間絶縁膜４１の上に反射電極２３
が形成される。

【００５０】図１４は、反射透過共用型液晶表示素子を
構成するＴＦＴ基板である一方基板部材２４ｃを示す平
面図である。図１５〜図１７は、一方基板部材２４ｃの
製造方法、特に反射電極２３および透明電極５４の製造
方法を段階的に説明するための断面図である。図１８
は、凸部の形成方法を段階的に示す断面図である。図１
９は、凸部形成時に用いられるマスク７３を示す平面図
である。当該液晶表示素子は、画素電極が反射電極２３
と透明電極５４とから成り、かつ反射電極２３の形成領
域に凸部５５が形成される以外は、反射型の前記液晶表
示素子と同様であり、一対の基板部材間に液晶層を介在
して構成される。なお、図１４〜図１９において、逆ス
タガ型のＴＦＴ素子を備える反射型の前記液晶表示素子
と同様の構成部材には、同じ参照符号を付して示す。

【００５１】ＴＦＴ基板である一方基板部材２４ｃは、
絶縁性基板１の上に、Ａｌ−Ｗ合金膜から成る反射電極
２３と、たとえばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂およびＩｎ₂
Ｏ₃−ＺｎＯで実現される透明電極膜から成る前記接続
端子１６，１７と同様の接続端子（図示せず）と、同様
の透明電極膜から成る透明電極５４とを少なくとも備え
る。反射透過共用型液晶表示素子は、各画素領域内に反
射電極２３によって規定される光反射領域５６Ｒと、透
明電極５４によって規定される光透過領域５６Ｔとを有
し、これらの領域５６Ｒ，５６Ｔによって反射型表示と
透過型表示とを共用して行う。また、反射電極２３の反
射面には凸部５５が形成されており、これによって干渉
色の発生の少ない白色表示が可能な反射特性が得られ
る。なお、一方基板部材２４ｃを構成する絶縁性基板１
は、透過型の表示を行うためにガラス基板などの透光性
を有する絶縁性基板で実現される。

【００５２】図１５（ａ）に示すように、絶縁性基板１
の上には前述したような逆スタガ型のＴＦＴ素子５２が
形成される。なお、ＴＦＴ素子は図１３に示されるよう
なスタガ型であっても構わない。たとえば、ゲート配線
５１およびゲート電極２はＣｒ、Ｔａから成り、ゲート
絶縁膜５はＳｉＮｘ、ＳｉＯｘから成り、半導体層８は
ａ−Ｓｉ、多結晶シリコン、ＣｄＳｅから成り、ＴＦＴ
チャネル１８，１９はａ−Ｓｉから成り、ソース電極１
３およびドレイン電極１４はＴｉ、Ｍｏ、Ａｌから成
る。絶縁性基板１は、コーニング社製、商品名７０５
９、厚み１．１ｍｍのガラス基板で実現される。

【００５３】次に、図１５（ｂ）を参照して金属電極層
５７，５８が形成される。金属電極層５７はドレイン電
極１４と接続され、かつ透明電極５４を形成する領域を
あけて形成され、金属電極層５８はソース電極１３と接
続して形成される。金属電極層５７は、反射電極２３と
透明電極５４とをドレイン電極１４と接続するためのも
のである。金属電極層５８は、ソース電極１３と接続さ
れるソース配線の一部分を構成する。金属電極層５７，
５８は、たとえばスパッタリング法で金属膜を形成しパ
ターニングして同時に形成される。金属電極層５７と次
段のゲート配線とをゲート絶縁膜５を介して重畳させる
ことで、補助容量が構成される。また、金属電極層５７
を凸部５５の形成領域に設けることによって、製造プロ
セスの影響を均一にすることができる。

【００５４】続いて、図１６（ａ）を参照して透明電極
５４および透明電極層５９が形成される。透明電極５４
は、金属電極層５７の透明電極を形成する前記領域に該
電極層５７に接続して形成される。透明電極層５９は、
前記金属電極層５８に重畳して形成される。金属電極層
５８と透明電極層５９とでソース配線が構成され、これ
によって金属電極層５８および透明電極層５９のうちの
いずれか一方電極層に欠陥があっても他方電極層が電気
的に接続されてソース配線の断線が防止できる。

【００５５】透明電極５４および透明電極層５９は、た
とえばＩＴＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ₂およびＩｎ₂Ｏ₃−Ｚｎ
Ｏから成り、スパッタリング法でこれらの膜を形成しパ
ターニングして同時に形成される。このとき、前記接続
端子１６，１７と同様の図示しない接続端子も同時に形
成される。したがって、ソース配線の形成と同時に透明
電極５４および接続端子を形成でき、製造工程数が増加
することはない。

【００５６】なおここでは、ソース配線が金属電極層５
８と透明電極層５９との２層構造を成しているので、透
明電極５４および接続端子と、ソース配線の透明電極層
５９とを同時に形成することができるが、ソース配線が
金属電極層５８のみの単一層構造を成す場合、透明電極
５４および接続端子と、ソース配線とは別々に形成され
る。

【００５７】次に、図１６（ｂ）を参照して、ＴＦＴ素
子部を覆って絶縁膜６０が形成され、かつ凸部５５であ
る凸部５５ａ，５５ｂが後述するようにして形成され
る。凸部５５ａ，５５ｂは、光感光性樹脂のレジスト膜
から成り、角落としされた断面が略円形状を有する。凸
部５５ａ，５５ｂは、透明電極５４の形成領域にも設け
ることができるが、液晶層に効率的に電圧を印加するた
めに、反射電極２３の形成領域だけに設けることが好ま
しい。

【００５８】さらに、図１７（ａ）を参照して、絶縁膜
６０および凸部５５ａ，５５ｂを覆い、透明電極５４は
覆わないようにして、層間絶縁膜６３が形成される。層
間絶縁膜６３にはコンタクトホール５３が形成されてお
り、これによって金属電極層５７が露出する。層間絶縁
膜６３を形成することによって、凸部５５ａ，５５ｂに
よる凹凸をより滑らかにすることができる。層間絶縁膜
６３は、たとえば東京応化社製、商品名ＯＦＰＲ−８０
０の光感光性樹脂から成り、スピンコート法によって成
膜しパターニングして形成される。たとえば、１０００
ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍ、具体的には２０００ｒｐｍの
回転数でスピンコートされる。なお、層間絶縁層６３の
厚さを調整することで、光反射領域５６Ｒの液晶層の厚
さを光透過領域５６Ｔの液晶層の厚さの１／２倍に制御
することができる。また、層間絶縁層６３は、凸部５５
ａ，５５ｂの形成条件の調整によって省略可能である。

【００５９】続いて、図１７（ｂ）を参照して、コンタ
クトホール５３を覆って層間絶縁膜６３の上にＡｌ−Ｗ
合金膜から成る反射電極２３が形成される。反射電極２
３はコンタクトホール５３によって金属電極層５７に接
続される。反射電極２３は、前述したのと同様にスパッ
タリング法およびフォトリソグラフィ法によって、たと
えば３０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さに形成される。反射電
極２３の表面は、凸部５５ａ，５５ｂによって連続する
波状となる。

【００６０】前記凸部５５ａ，５５ｂは、次のようにし
て形成される。まず、図１８（ａ）に示すように処理基
板７１の全面に光感光性樹脂から成るレジスト膜７２
を、たとえばスピンコート法で形成する。レジスト膜７
２は、たとえば東京応化社製、商品名ＯＦＰＲ−８００
の光感光性樹脂で実現される。また、５００ｒｐｍ〜３
０００ｒｐｍの回転数でスピンコートされる。たとえば
具体的に、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし
て、２．５μｍの厚さのレジスト膜７２が形成される。
形成されたレジスト膜７２は、たとえば９０℃で３０分
間プリベークされる。

【００６１】次に、図１８（ｂ）に示すようにレジスト
膜７２を露光する。このとき、図１９に示すような凸部
５５ａ，５５ｂに対応したパターン状に光透過領域７４
ａと光遮光領域７４ｂとが形成されたマスク７３を介し
てレジスト膜７２に光を照射する。光遮光領域７４ｂ
は、たとえば円形に、また直径の異なる複数種類（ここ
では２種類）の円形に形成される。これによって、異な
る大きさの凸部５５ａ，５５ｂが形成される。たとえ
ば、直径Ａ，Ｂはそれぞれ５μｍおよび３μｍとされ
る。光遮光領域７４ｂは、各領域間の間隔が２μｍ以上
となるようにしてランダムに配置される。凸部５５ａ，
５５ｂが形成された表面を連続する波状とするために
は、各領域間の前記間隔はあまり大きくならないように
することが好ましい。

【００６２】さらに、たとえば東京応化社製、商品名Ｎ
ＭＤ−３、２．３８％の濃度の現像液を用いて現像する
ことによって、図１８（ｃ）に示すような高さの異なる
微細な凸部７５ａ，７５ｂが多数形成される。これらの
凸部７５ａ，７５ｂは、角部が角張っている。直径５μ
ｍの前記光遮光領域７４ｂによって２．４８μｍの高さ
の凸部７５ａが形成され、直径３μｍの前記光遮光領域
７４ｂによって１．６４μｍの高さの凸部７５ｂが形成
される。凸部７４ａ，７４ｂの高さは、光遮光領域７４
ｂの直径、露光時間および現像時間によって適宜制御す
ることができる。また、光遮光領域７４ｂの直径は、１
種類であっても構わない。

【００６３】さらに、凸部７５ａ，７５ｂを、たとえば
２００℃で１時間、熱処理する。これによって、凸部７
５ａ，７５ｂの角部が軟化して丸みが形成され、図１８
（ｄ）に示すような前記凸部５５ａ，５５ｂが形成され
る。

【００６４】以上のような一方基板部材２４ｃでは、接
続端子の電食反応だけでなく、透明電極５４においても
電食反応を防止することができる。

【００６５】図２０は、反射透過共用型液晶表示素子を
構成するＴＦＴ基板である他の一方基板部材２４ｄを示
す平面図である。当該一方基板部材２４ｄは、前記凸部
５５が形成されないこと以外は、図１４に示される一方
基板部材２４ｃと同様にして構成される。なお、図２０
の一方基板部材２４ｄにおいて図１４の一方基板部材２
４ｃと同様にして構成される部材には、同じ参照符号を
付して示す。

【００６６】このような一方基板部材２４ｃ，２４ｄは
他方基板部材、たとえば前記他方基板部材２５と、液晶
層２６を介して貼り合わされ、液晶表示素子となる。液
晶表示素子は一対の偏光板間に配置され、一方基板部材
２４ｃ，２４ｄの側の偏光板の外方側にバックライトが
配置される。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、透明電極
および透明電極膜から成る接続端子上にＡｌ−Ｗ合金膜
を形成し、該合金膜をパターニングして反射電極が形成
される。Ａｌ−Ｗ合金膜を用いることで、アルカリ性現
像液による電食反応の発生を抑制し、製造工程数を増加
せずに、成膜装置の処理能力を高く保持し、製造コスト
の上昇を抑えて、反射電極を形成することができる。

【００６８】また本発明によれば、Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ
含有量を１〜１０ａｔ％の範囲に選ぶことによって、優
れた電食防止効果と、表示装置として実用的な７０％〜
８５％の範囲の反射率とを両立することができる。

【００６９】また本発明によれば、Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ
含有量を１〜１０ａｔ％の範囲に選び、Ａｌ−Ｗ合金膜
の膜厚を３０〜１５０ｎｍとし、アルカリ性現像液とし
て一般的なＴＭＡＨを用いることによって、処理速度を
低下することなく露光部分のレジスト膜とその部分のＡ
ｌ−Ｗ合金膜とを同時に除去し、微細なパターニングが
可能で、反射電極を大きく形成することができ、また製
造コストの上昇を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である逆スタガ型ＴＦＴ
素子を備える反射型液晶表示素子のゲート電極、ゲート
およびソース端子部の形成工程を示す断面図である。

【図２】ゲート絶縁膜、半導体層およびコンタクト層の
成膜工程を示す断面図である。

【図３】ＴＦＴ半導体層の形成工程を示す断面図であ
る。

【図４】ゲート端子、ソース端子部の絶縁膜のコンタク
トホールの形成工程を示す断面図である。

【図５】ソース・ドレイン電極の形成工程、ソース配線
とソース端子との接続工程を示す断面図である。

【図６】ゲート・ソース端子部への透明電極膜の形成工
程を示す断面図である。

【図７】ＴＦＴチャネルの形成工程を示す断面図であ
る。

【図８】ＴＦＴ保護膜の形成工程を示す断面図である。

【図９】反射電極の形成工程を示す断面図である。

【図１０】カラーフィルタ基板との貼り合わせ工程、液
晶注入工程を示す断面図である。

【図１１】Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ含有量と反射率との関係
を示すグラフである。

【図１２】Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ含有量とエッチングレー
トとの関係を示すグラフである。

【図１３】スタガ型ＴＦＴ素子を備える反射型液晶表示
素子を構成するＴＦＴ基板である一方基板部材２４ｂの
表示領域のＴＦＴ素子部を示す断面図である。

【図１４】反射透過共用型液晶表示素子を構成するＴＦ
Ｔ基板である一方基板部材２４ｃを示す平面図である。

【図１５】一方基板部材２４ｃの反射電極２３および透
明電極５４の製造方法を段階的に説明するための断面図
である。

【図１６】一方基板部材２４ｃの反射電極２３および透
明電極５４の製造方法を段階的に説明するための断面図
である。

【図１７】一方基板部材２４ｃの反射電極２３および透
明電極５４の製造方法を段階的に説明するための断面図
である。

【図１８】凸部の形成方法を段階的に示す断面図であ
る。

【図１９】凸部形成時に用いられるマスク７３を示す平
面図である。

【図２０】反射透過共用型液晶表示素子を構成するＴＦ
Ｔ基板である他の一方基板部材２４ｄを示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２，４０ ゲート電極 ３ ゲート端子 ４ ソース端子 ５ ゲート絶縁膜 ８，３８ 半導体層 ３６，３７ コンタクト層 １０，１１，１２，２２，４２，５３ コンタクトホー
ル １３，３４ ソース電極 １４，３５ ドレイン電極 １５ ソース配線 １６，１７ 接続端子 １８，１９ ＴＦＴチャネル ２０ 第１保護膜 ２１ 第２保護膜 ２３ 反射電極 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ 一方基板部材 ２５ 他方基板部材 ２６ 液晶層 ２７ 接着層 ３２ 遮光膜 ３３，３９，６０ 絶縁膜 ４１，６３ 層間絶縁膜 ５１ ゲート配線 ５２ ＴＦＴ素子 ５４ 透明電極 ５５，５５ａ，５５ｂ 凸部 ５６Ｔ 光透過領域 ５６Ｒ 光反射領域 ５７，５８ 金属電極層 ５９ 透明電極層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 達也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−254714（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−244062（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−20344（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−66417（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130751（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/1343 G02F 1/1335 G02F 1/1368

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板部材の間に液晶層を介在し、
   一対の基板部材のうちのいずれか一方基板部材は、透光
   性絶縁性基板上に、透明電極および該透明電極は覆わな
   い層間絶縁膜上に形成される反射電極から成り、反射電
   極によって規定される反射型表示を行う光反射領域と、
   透明電極によって規定される透過型表示を行う光透過領
   域とを、各画素領域内に有する画素電極と、液晶表示素
   子の駆動手段用の接続端子とを少なくとも備える液晶表
   示素子の製造方法であって、 一方基板部材の製造工程は、 ａ）絶縁性基板上に、透明電極および透明電極膜から成
   る接続端子を形成する工程と、 ｂ）透明電極および接続端子を覆ってＡｌ（アルミニウ
   ム）−Ｗ（タングステン）合金膜を形成する工程と、 ｃ）Ａｌ−Ｗ合金膜上にポジ型レジスト膜を形成する工
   程と、 ｄ）レジスト膜を所定のパターンに露光する工程と、 ｅ）レジスト膜とＡｌ−Ｗ合金膜とをアルカリ性現像液
   でパターニングすることでＡｌ−Ｗ合金膜から成る反射
   電極を形成する工程と、 ｆ）残余のレジスト膜を除去する工程と、を含むことを
   特徴とする液晶表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記Ａｌ−Ｗ合金膜のＷ含有量が１〜１
   ０ａｔ％の範囲に選ばれることを特徴とする請求項１記
   載の液晶表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記Ａｌ−Ｗ合金膜の膜厚が３０〜１５
   ０ｎｍであり、 前記アルカリ性現像液はＴＭＡＨ（テトラメチルアンモ
   ニウムハイドライド）であることを特徴とする請求項２
   記載の液晶表示素子の製造方法。