本発明は、電気光学装置及び電気光学装置製造方法に係り、特に、中央部に配置される画素部と、周辺部に別の半導体回路または別の配線基板を実装するための端子部とを備える電気光学装置及び電気光学装置製造方法に関する。
液晶表示装置のような電気光学装置においては、表示を行う画素部を中央部に配置し、その周辺部に、画素部を駆動するための回路を配置することが行われる。駆動のための回路が大規模である場合、あるいは高速である場合等で、別の半導体回路または別の配線基板に搭載された半導体回路を用いる必要があるときは、電気光学装置の周辺部に端子部を設け、別の半導体回路または別の配線基板が実装される。
このように、中央部に画素部を、周辺部に端子部を設ける必要がある場合、画素部と端子部とを同一工程で形成することが好ましい。
例えば、特許文献1には、表示装置等において、COG(Chip On Glass)技術に適した端子部を形成する方法が開示されている。ここでは、画素部におけるモリブデンゲート電極形成と同じ工程で端子部にもモリブデン配線が形成され、画素部におけるデータライン形成と同じ工程で端子部にも接続配線が形成される。そして、保護膜と平坦化膜が全面に形成され、その後、画素部においてデータラインの上の平坦化膜除去と同じ工程で端子部においてはデータラインの終端部より外側の平坦化膜が除去される。そして、画素部において保護膜にコンタクトホールが開けられるのと同じ工程で端子部も保護膜が比較的広めに除去される。そして画素部においては、このコンタクトホールに接続する透明導電膜が平坦化膜上に形成されて画素電極とされ、端子部においては、接続配線上に透明導電膜が形成され、この上においてCOG技術が適用される。ここで、データライン及び接続配線には、モリブデン/アルミニウム/モリブデンの積層構造、あるいはチタン/アルミニウム/チタンの積層構造が用いられ、保護膜としてSixNy(窒化シリコン)が用いられ、平坦化膜にはアクリル樹脂が用いられ、透明導電膜にはITO(酸化錫インジウム)あるいはIZO(酸化亜鉛インジウム)が用いられている。端子部にもITO(酸化錫インジウム)あるいはIZO(酸化亜鉛インジウム)が用いられるのは、端子部形成からCOG実装までの表示装置製造工程において、端子部の腐食の発生や端子部表面の酸化皮膜の形成を抑制し、COG実装での良好な電気的接続を得ること、及びCOG実装後の製品信頼性確保のためである。
上記のように、特許文献1においては、画素部の形成に用いられるモリブデン配線と、モリブデン/アルミニウム/モリブデンの積層構造あるいはチタン/アルミニウム/チタンの積層構造と、透明導電膜とが、それぞれ端子部の形成のためにも用いられることが述べられている。
ここで接続配線層としてモリブデン系とチタン系とが述べられているが、両者にはそれぞれ一長一短がある。すなわち、モリブデン系は、ウェットエッチングが容易であり、また雰囲気によって形成される表面膜は酸化膜または水酸化膜であって水等で容易に除去できる反面、ドライエッチングが困難で微細化に限度がある。一方チタン系は、ドライエッチングが可能で微細化に向いているが、酸化しやすく、例えばITOをその上に形成すると、その形成雰囲気で酸化膜等ができ、界面抵抗が高くなる。
また、配線及び端子部の微細化を進めると、特許文献1のようにSixNyの保護膜もフッ素系のガスを用いるドライエッチングで所望の形状に形成することになるが、その際に、フッ素を含む反応性成分が表面生成物として接続配線の表面に形成される。接続配線がモリブデン系の場合は、水等の洗浄でモリブデン水酸化膜と共にこれらの生成物が除去されるが、チタン系の場合は、単なる水洗浄のみでは除去が困難である。
このように、配線や端子部の微細化のためにはチタン系の接続配線を用いることが望ましいが、上記のように端子部の接続配線とITOの間の界面抵抗が増加することと、表面生成物の除去が困難であることが、COG実装での良好な接合特性を得るための課題となる。
本発明の目的は、透明導電膜形成に伴う界面抵抗の増加を抑制できる電気光学装置及び電気光学装置製造方法を提供することである。また、他の目的は、フッ素系のガスを用いるドライエッチングの際に生じる表面生成物の除去を容易として界面抵抗の増加を抑制できる電気光学装置及び電気光学装置製造方法を提供することである。以下の手段は、これらの目的の少なくとも1つに貢献する。
ゲート電極とデータラインの交差に対応して配置された画素を有する画素部と、前記画素部の周辺部に別の半導体回路または別の配線基板を実装するための端子部と、を備え、端子部は、チタンを含む最上層を有する端子用接続配線と、端子用保護絶縁膜と、前記端子用保護絶縁膜にドライエッチングで形成された端子用開口部に露出する前記端子用接続配線を覆う膜であって、ウェットエッチング可能な導電材料で構成される端子用中間膜と、端子用透明導電膜とが、この順に下層側から上層側に向かって積層された積層構造を有し、前記画素部は、前記端子用接続配線を形成するのと同じ工程で形成された画素用接続配線と前記データライン、前記端子用保護絶縁膜を形成するのと同じ工程で形成された画素用保護絶縁膜と、前記画素用保護絶縁膜にドライエッチングで形成された画素用開口部に露出する前記画素用接続配線を覆う画素用透明導電膜であって、前記端子用透明導電膜を形成するのと同じ工程で形成された画素用透明導電膜とが、この順に下層側から上層側に向かって積層された積層構造を有することを特徴とする。
上記構成の電気光学装置は、端子部の積層構造において、透明導電膜とチタンを含む最上層との間に中間膜が配置されている。これにより、チタンを含む最上層の上に直接透明導電膜を形成するよりも、酸化膜の形成が抑制され界面抵抗の増加を抑制できる。
また、例えば、SixNyの保護膜を、中間膜形成の後に形成する場合には、フッ素系のドライエッチングにより形成される表面生成物も、中間膜の上に形成されるので、中間膜表面のウェットエッチング、あるいは場合によって水等の洗浄で容易に除去できる。
このように、画素部の積層構造を構成する各層は、端子部の積層構造を構成する各層を形成するのと同じ工程で形成されるので、形成工程が共通化され、特別な工程を要せずに、端子部の積層構造と画素部の積層構造とを同時に形成することができる。
上記構成によれば、保護絶縁膜がチタンを含む層を最上層とする接続配線の上に形成される。つまり、ここまでの構造は従来技術の構造と同じである。この場合でも、端子部の積層構造において、透明導電膜とチタンを含む層との間に中間膜が配置されている。これにより、チタンを含む層の上に直接透明導電膜を形成するよりも、酸化膜の形成が抑制され界面抵抗の増加を抑制できる。
例えば、保護絶縁膜を形成する前に、チタンを含む層を最上層とする接続配線に引き続き中間膜を形成することも可能であるが、この場合は、連続成膜装置等を要する場合がある。上記構成によれば、従来装置を用いてチタンを含む層を最上層とする接続配線と保護絶縁膜を構成し、その後、透明導電膜を形成する前に、界面抵抗を抑制したい端子部において、中間膜を追加的に加える構造とすることができる。これにより高価な連続成膜装置等を要することなく、端子部の界面抵抗の増加を抑制することができる。なお、端子部を構成する複数の端子の全部に中間膜を追加的に加える構造とすることもでき、界面抵抗を抑制したい特定の端子のみに中間膜を追加的に加える構造とすることもできる。
上記構成によれば、端子部においては中間膜を含む構造とし、画素部においては中間膜を含まない構造とできる。したがって、画素部の構造を従来技術と同じとしながら、端子部において界面抵抗の増加を抑制することができる。
また、前記画素用接続配線に開口部を有する平坦化膜が前記画素用保護絶縁膜上に形成され、前記平坦化膜は前記端子部において除去されていることを特徴とする。また、前記端子用中間膜は前記画素部において除去されていることを特徴とする。また、本発明に係る電気光学装置において、前記中間膜は、モリブデンであることが望ましい。モリブデンは電気光学装置で一般的に用いられ、ウェットエッチング可能な導電材料である。また、その表面は、水洗浄で容易に除去できる。したがって、上記構成により、一般的な材料膜を用いて、界面抵抗の増加を抑制できる。
また、本発明に係る電気光学装置において、前記中間膜は、IZOまたはITOであることが望ましい。IZOおよびITOは電気光学装置で一般的に用いられるウェットエッチング可能な導電材料である。また、その表面をウェットエッチングすることで、表面付着物を容易にをウェット上記構成により、一般的な材料膜を用いて、界面抵抗の増加を抑制できる。
また、本発明に係る電気光学装置製造方法は、ゲート電極とデータラインの交差に対応して配置された画素を有する画素部と、前記画素部の周辺部に別の半導体回路または別の配線基板を実装するための端子部と、を備える電気光学装置を製造する方法であって、チタンを含む最上層を有する接続配線層を前記画素部と前記端子部とに形成し、前記画素部における画素用接続配線と前記端子部における端子用接続配線と前記データラインとを形成する接続配線形成工程と、保護絶縁膜を前記画素部と前記端子部とに形成する工程と、前記保護絶縁膜において、前記画素部に画素用開口部と、前記端子部に端子用開口部とをドライエッチングで形成する工程と、前記画素用開口部と前記端子用開口部とを覆う膜であって、ウェットエッチング可能な導電材料で構成される中間膜を形成する工程と、前記端子部の少なくとも一部の端子において端子用中間膜を形成し、少なくとも画素部においては前記中間膜を除去する中間膜一部除去工程と、前記端子用中間膜の表面層を除去する中間膜洗浄工程と、透明導電膜を前記画素部と前記端子部とに形成し、前記画素部における画素用透明導電膜と前記端子部における端子用透明導電膜とを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る電気光学装置製造方法は、画素部と、前記画素部の周辺部に別の半導体回路または別の配線基板を実装するための端子部と、を備える電気光学装置を製造する方法であって、チタンを含む最上層を有する接続配線層を前記画素部と前記端子部とに形成し、前記画素部における画素用接続配線と前記端子部における端子用接続配線とを形成する接続配線形成工程と、保護絶縁膜を前記画素部と前記端子部とに形成する工程と、前記保護絶縁膜において、前記画素部に画素用開口部と、前記端子部に端子用開口部とを形成する工程と、前記画素用開口部と前記端子用開口部とを覆う膜であって、ウェットエッチング可能な導電材料で構成される中間膜を形成する工程と、前記端子部の少なくとも一部の端子において端子用中間膜を形成し、少なくとも画素部においては前記中間膜を除去する中間膜一部除去工程と、前記端子用中間膜の表面層を除去する中間膜洗浄工程と、透明導電膜を前記画素部と前記端子部とに形成し、前記画素部における画素用透明導電膜と前記端子部における端子用透明導電膜とを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
また、前記中間膜一部除去工程は、前記最上層に対するエッチングレートが前記中間膜に対するエッチングレートより小さいエッチング液を用いて前記中間膜を除去することが好ましい。これにより、中間膜除去の際にチタンを含む最上層が不必要に除去されることを抑制できる。
また、前記エッチング液は、燐酸と硝酸と酢酸を含む液であることが好ましい。このような構成の液はPAN液として周知である。したがって、特別のエッチング液を用いることなく、周知の液を用いて、チタンを不必要に除去することなく中間膜を効果的に選択除去することができる。
また、本発明に係る電気光学装置製造方法において、前記中間膜は、モリブデンであることが好ましい。また、本発明に係る電気光学装置製造方法において、前記中間膜はIZOまたはITOであることが好ましい。
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、電気光学装置の例として、液晶表示装置を説明するが、液晶表示装置以外の電気光学装置であってもよい。例えば、エレクトロルミネセンス装置、プラズマディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、電子放出素子を用いる装置であってもよい。
また、以下では、液晶表示装置として、端子部にCOG(Chip On Glass)技術を用いて別チップの半導体回路を搭載するもの、あるいは、OLB(Outer Lead Bonding)技術を用いてFPC(Flexible Printed Circuitboard)等の別配線基板を接続するものを説明するが、もちろん、ガラス基板上に低温ポリシリコン技術を用いて走査線駆動回路、信号線駆動回路等を形成するものであってもよい。
また、以下においては、液晶表示装置の構成として、透過型フルカラーマトリックス型を説明するが、これは、画素部と端子部の各要素の形成工程を共通に用いることの説明の一例である。したがって、画素部のゲート電極、データライン、画素電極の材料をそのまま端子部の積層構造に用いることを除けば、その他の構造等は、電気光学装置の仕様に応じて、適宜変更が可能である。
図1は、液晶表示装置10の構成を示す図である。この液晶表示装置10は、透過型フルカラーマトリックス型のもので、下基板12と上基板13との間に液晶分子が挟持されている構造を有し、画素部14の周囲に複数の端子から構成される端子部20を有する。図1においては、端子部20において、COG技術によって接続され下基板12上に搭載される別チップの半導体回路16と、OLB技術によって接続される別の配線基板であるFPC18が示されている。
図2は、画素部14から1画素を抜き出し、端子部20から1端子を抜き出し、平面配置を説明する図である。
画素部14における画素は、ゲート電極22、データライン25が直交する交差に対応してそれぞれ配置される。そして1つの画素に1つのスイッチング素子26が設けられ、スイッチング素子26のソース端子はデータライン25、画素用モリブデン膜96の積層配線に接続され、ドレイン端子は画素用接続配線24、画素用モリブデン膜96の積層配線を介して画素用透明導電膜28である画素電極に接続される。ここで画素用接続配線24とデータライン25とは同じ材料で構成され同一工程で形成される。なお、スイッチング素子26のソース端子とドレイン端子は互換性があり、上記で説明したドレイン端子をソース端子と呼び、上記で説明したソース端子をドレイン端子と呼んでも構わない。
端子部20における端子は、画素部14から引き出されてきた引出配線121と、この引出配線121に接続される下部配線122と、下部配線122に接続される端子用接続配線124、端子用モリブデン膜196、端子用透明導電膜128を含んで構成される。ここで後述のように、引出配線121と端子用接続配線124は、画素部14における画素用接続配線24とデータライン25と同じ材料で構成されこれらと同一工程で形成される。また、下部配線122は、画素部14におけるゲート電極22と同じ材料で構成され、これと同一工程で形成される。また、端子用モリブデン膜196は画素用モリブデン膜96と同じ材料で構成され、これと同じ工程で形成される。また、端子用透明導電膜128は画素用透明導電膜28と同じ材料で構成され、これと同じ工程で形成される。
液晶表示装置10の構成を説明するため、図2のA−A線における断面図を図3に示す。図3の左側に画素部14の1つの画素に対応する断面図が示され、右側に端子部20の1つの端子に対応する断面図が示されている。液晶表示装置10は、上記のように、下基板12と上基板13との間に液晶分子30が挟持されている構造を有し、端子部20は、上基板13が延びていない周辺部に下基板12の上に配置される。
最初に画素部14の構造を説明する。画素部14において、上基板13は、上ガラス40の上にブラックマトリクス(BM)を有するカラーフィルタ(CF)42が配置され、その上に対向電極44が配置される。そして、液晶表示装置10を構成するときは、対向電極44の側を液晶分子30の方に向けて、下基板12に対向する。なお、配向膜等の図示は省略してある。
下基板12は、下ガラス50の上にバッファ層52が配置され、この上に半導体層54、ゲート絶縁膜56、ゲート電極22、層間絶縁膜60が積層される。そして、ゲート絶縁膜56と層間絶縁膜60に開けられたコンタクトホールを通して、半導体層54のソースにデータライン25、ドレインに画素用接続配線24が接続される。また、データライン25と画素用接続配線24の上には、画素用モリブデン膜96が形成される。そしてその上に保護絶縁膜62、平坦化膜64がさらに積層される。また、保護絶縁膜62と平坦化膜64に開けられた開口を介して、画素用接続配線24の上の画素用モリブデン膜96に画素用透明導電膜28が接続され、平坦化膜64の上に形成された部分が画素電極となる。
次に端子部20の構造を説明する。端子部20は、上記のように、COG技術、OLB技術を用いて別チップの半導体回路16、別の配線基板であるFPC18が接続されるので、上ガラス40が配置されない。すなわち、端子部20は、下ガラス50の上の構造のみである。端子部20においては、下ガラス50の上にバッファ層52が配置され、この上にゲート絶縁膜56、下部配線122、層間絶縁膜60が積層される。そして、層間絶縁膜60に開けられたコンタクトホールを通して、下部配線122に端子用接続配線124が接続される。そして端子用接続配線124の上には、端子用モリブデン膜196が形成され、その上に保護絶縁膜62がさらに積層される。なお、端子部20においては、平坦化膜64は全面除去されるため、図3の端子部20には現れてこない。そして保護絶縁膜62に開けられた開口を介して、端子用接続配線124の上の端子用モリブデン膜196に端子用透明導電膜128が接続される。
図4は、画素部14における画素用接続配線24の周辺の部分と、端子部20における端子用接続配線124の周辺の部分の積層構造を拡大して示す部分図である。なお、以下では、図1から図3と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図1から図3の符号を用いて説明する。図4においては、上基板13、液晶分子30の図示を省略し、下基板12において下ガラス50、バッファ層52の図示を省略してある。
図4の左側には、画素部14における画素用接続配線24と画素用モリブデン膜96の部分拡大図が示されている。画素用接続配線24は、図示されていないバッファ層52の上に配置される半導体層54に形成されるスイッチング素子26のドレインに接続される配線である。画素用接続配線24は、ゲート絶縁膜56と層間絶縁膜60に開けられたコンタクトホールによって露出した半導体層54に接続して、下層側から上層側に向かって、チタン90、アルミニウム92、最上層のチタン94がこの順に積層されて構成される。画素用モリブデン膜96は、画素用接続配線24の最上層のチタン94の上に積層されて配置される。なお、ここでは、ゲート絶縁膜56の上に層間絶縁膜60が直接配置されるように図示されているが、これはこの領域において、ゲート絶縁膜56の次に形成されるゲート電極22が除去されているためである。ここで、チタン90,94は、チタンを含む層であればよく、金属チタンのほか、窒化チタン(TiN)等であってもよい。以下では、チタンを含む層を、単にチタンとして説明する。
そして、画素用モリブデン膜96の上には保護絶縁膜62と平坦化膜64が積層して配置され、この積層絶縁膜に、画素用モリブデン膜96の一部が露出するようにコンタクトホールが開けられる。このコンタクトホールに露出された画素用モリブデン膜96を覆うように、画素用透明導電膜28が配置される。このようにして、図2において説明したように、画素用透明導電膜28は、スイッチング素子26のドレインに接続されて、平坦化膜64の上に配置される画素電極となる。
図4の右側には、端子部20における端子用接続配線124と端子用モリブデン膜196の部分拡大図が示されている。画素用接続配線24と異なり、端子用接続配線124は、図示されていないバッファ層52及びゲート絶縁膜56の上に配置される下部配線122に接続される配線である。なお、後述するように、下部配線122は、画素部14におけるゲート電極22が形成されるのと同一工程で形成される。例えば、ゲート電極22がモリブデン膜で形成されるときは、下部配線122は、モリブデン膜で形成される。なお、端子部20においては、ゲート電極22と同じ工程で形成される下部配線122が配置されているので、層間絶縁膜60がゲート絶縁膜56の上に直接配置される画素部14の構成と異なり、下層側から上層側に向かって、ゲート電極22と同じ下部配線122、層間絶縁膜60の順に積層されている。
端子用接続配線124は、層間絶縁膜60に開けられたコンタクトホールによって露出した下部配線122に接続して、下層側から上層側に向かって、チタン190、アルミニウム192、最上層のチタン194がこの順に積層されて構成される。端子用モリブデン膜196は、端子用接続配線124の最上層のチタン194の上に積層されて配置される。
そして、端子部20においては、平坦化膜64が全面的に除去されて、端子用モリブデン膜196の上には保護絶縁膜62が配置され、この保護絶縁膜62に、端子用モリブデン膜196の一部が露出するようにコンタクトホールが開けられる。このコンタクトホールに露出された端子用モリブデン膜196を覆うように、端子用透明導電膜128が配置される。なお、端子用透明導電膜128は、端子部20において、端子用モリブデン膜196の表面酸化の進行を抑制するとともに端子部の腐食を防止する機能を有する。
このようにして、画素部14において、画素用接続配線24、画素用モリブデン膜96、画素用透明導電膜28の導電積層膜が形成され、端子部20において、端子用接続配線124、端子用モリブデン膜196、端子用透明導電膜128の導電積層膜が形成される。ここで、画素用接続配線24と端子用接続配線124とは同一工程で形成され、画素用モリブデン膜96と端子用モリブデン膜196とは同一工程で形成され、画素用透明導電膜28は端子用透明導電膜128と同一工程で形成される。なお、画素用接続配線24と端子用接続配線124は、チタン/アルミニウム/チタンの積層構造としたが、窒化チタン(TiN)/アルミニウム/窒化チタン(TiN)の積層構造、チタン/アルミニウム−シリコン合金(Al−Si)等の積層構造であってもよい。
次に、図1から図4で説明した構造を形成する工程を説明する。工程説明のために、図5と図6のフローチャートを用い、また図7から図12の構成図を用いて説明する。また、図13と図14を用いて、モリブデン膜を用いる効果について説明する。なお、以下では、図1から図4と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図1から図4の符号を用いて説明する。
図5は、チタン/アルミニウム/チタンの積層構造を有する接続配線層を成膜する工程までの手順を示すフローチャートで、図6は、その後の工程の手順を示すフローチャートである。なお、これらの工程は、下基板12の製造工程であり、上基板13の製造工程、下基板12と上基板13によって液晶分子を挟持する工程等を経て、液晶表示装置10が製造される。
なお、図1から図4で説明した液晶表示装置10の下基板12の製造においては、図5の最後の工程であるチタン/アルミニウム/チタン成膜工程と、図6の最初の工程であるモリブデン膜成膜工程とは連続して行われる。すなわち、チタン/アルミニウム/チタン/モリブデンと連続成膜が行われるが、従来技術はモリブデン膜を用いないので、比較しやすいように、ここでは従来技術と同じ工程部分を図5のフローチャートにまとめたものである。
図5は、下ガラス50から出発して、チタン/アルミニウム/チタン成膜工程までの各手順を示すフローチャートで、図7は、チタン/アルミニウム/チタン成膜工程が完了した状態の画素部14と端子部20の様子を示す構造図である。図7では、左側に画素部14の構造が示され、右側に端子部20の構造が示される。なお、図8以後図12までについても同様である。
図5において、まず下ガラス50上にバッファ層52が下ガラス全面に形成され(S10)、その上にアモルファスシリコン(a−Si)膜が成膜される(S12)。ここで、バッファ層52は、SiO2/SiNの積層膜で、厚みは100〜200nm、a−Si膜は、厚み30〜50nm程度とする。また、これら膜は、プラズマCVDで形成される。これによって、下ガラス50上には、a−Si/SiO2/SiN/glass(ガラス基板)という膜が積層される。
次に、レーザを照射(レーザアニール)して、アモルファスシリコン膜について低温での結晶化が行われる(S14)。これによって、アモルファスシリコンが結晶化してポリシリコン層が形成される。次に、得られたポリシリコン層がパターニングされて、所要部分にポリシリコンのアイランド(半導体層54)が形成される(S16)。その後、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成して、スイッチング素子26がnチャネルTFTの場合、そのソース・ドレイン領域などに不純物(例えばリン)がドープされる(S18)。
次に、この半導体層54を含め基板全面にSiO2の単層膜またはSixNy/SiO2の積層膜からなるゲート絶縁膜56が形成される(S20)。
これによって、画素部14においては、スイッチング素子26や容量を形成する領域などに形成されたポリシリコンからなる半導体層54を覆ってゲート絶縁膜56が形成される。一方、端子部20では、半導体層54が除去されて、バッファ層52上にゲート絶縁膜56が形成される。
次に、ゲート絶縁膜56上の、半導体層54のチャネル領域の上方に当たる位置にゲート電極22がスパッタリングにより形成される(S22)。ここで、ゲート電極22は、材料としてモリブデン(Mo)、タングステンモリブデン合金(MoW)等が用いられ、200〜300nmの厚みで成膜される。このゲート電極22は、画素部14において水平方向に1行に配置される複数の画素に共通のゲートラインの一部として形成される。また、図示されていないが、保持容量用のSCラインもゲートラインと同一プロセスで形成され、保持容量は、保持容量用に形成された半導体層54がゲート絶縁膜56を介し、SCラインと対向配置されることで形成される。さらに、画素部14においてゲート電極22が形成される際に、端子部20においては、下部配線122が同一プロセスで形成される。
ゲート電極22、下部配線122の形成の後、周辺回路においてスイッチング素子としてのpチャネルTFTがある場合には、そのソース・ドレイン領域に不純物(例えば、ボロン)がドープされる(S24)。これは、フォトリソグラフィーにより、ドープが必要な領域以外に形成したレジストなどをマスクとしたボロンのイオンドープによって行われる。このとき、端子部20においては、何ら処理はなされない(不純物ドープもなされない)。なお、スイッチング素子にnチャネルTFTのみを用いる構成のときは、S24の工程を省略できる。
次に、下ガラス50の全面にSiO2の単層膜またはSiO2/SixNyの積層膜からなる層間絶縁膜60をプラズマCVDによって成膜する(S26)。厚みは、例えば400〜800nm程度とする。この層間絶縁膜60を形成した後、熱処理による活性化アニールによって不純物をドープした領域の半導体層54について活性化し(S28)、これら領域におけるキャリアの移動度を十分なものにする。
この処理では、画素部14において層間絶縁膜60が形成され、端子部20においても層間絶縁膜60が形成される。
さらに、層間絶縁膜60およびゲート絶縁膜56の、半導体層54のソース領域、ドレイン領域に対し、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングまたはウェットエッチングによりコンタクトホールを形成する(S30)。この際に、端子部20の下部配線122の上方の層間絶縁膜60についても、画素部14におけるよりも広めの領域で除去が行われる。除去領域が広いのは、COG技術あるいはOLB技術によって接続される端子の大きさに応じて、端子部の接続抵抗をより低抵抗化とするものである。したがって、S22の工程において、下部配線122も画素部14のゲート電極22の幅寸法等に比較すれば広めの大きさでパターニングされている。
次に、データライン(ソース電極)25、画素用接続配線(ドレイン電極)24のための接続配線層を下ガラス50の全面に成膜する(S32)。図7には、この工程が行われた状態が示されており、ここでは接続配線層70が画素部14と端子部20にわたって全面に成膜されている様子が示されている。接続配線層70は、チタン/アルミニウム/チタンの積層構造で、最下層のチタンは、画素部14においては半導体層54に接続され、端子部20においては下部配線122に接続される。中間のアルミニウムは、導電配線の中核部となるもので、その下層と上層にそれぞれチタンを配置した構成で、接続配線層70が構成されている。接続配線層70は、図7に示されるように、半導体層54上に開けられたコンタクトホール、下部配線122上に開けられたコンタクトホールをそれぞれ覆って成膜される。接続配線層70は、スパッタリングによるチタン/アルミニウム/チタンの積層膜(厚み400〜800nm)によって成膜される。
上記のように、図5のS32までは従来技術と同様の手順である。図6はそれ以後の手順を示すフローチャートである。図8から図12は各工程に対応する構造図である。
図6における最初の工程は、モリブデン膜成膜の工程である(S34)。この工程は、下ガラス50の全面にわたってモリブデン膜を成膜する工程で、実際には図5のS32の工程と連続して行われる。すなわち、スパッタリングによるモリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの積層膜(厚み500〜900nm)によって成膜される。この4層成膜は、例えば、枚葉式の連続スパッタリング成膜装置を用い、S30の工程に引き続き、チタン層成膜−アルミニウム層成膜−チタン層成膜−モリブデン層成膜の順に成膜することで行うことができる。図8には、モリブデン膜72が接続配線層70の上に全面に成膜されている様子が示されている。
次に、モリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの積層配線がフォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって形成される(S36)。ドライエッチングは、例えば塩素系のエッチングガスを用いて行うことができる。なお、モリブデン膜をウェットエッチングによってパターニングした後、チタン/アルミニウム/チタンの積層膜を塩素系のドライエッチングガスでパターニングするものとしてもよい。モリブデン膜のウェットエッチングには、燐酸と硝酸を含む適当なエッチング液を用いることができる。そのようなエッチング液として、燐酸と硝酸と酢酸とを含む混合液であるいわゆるPAN液を用いることができる。
図9は、S36の工程の様子を示す図である。ここでは、画素部14において、画素用接続配線24と画素用モリブデン膜96とが積層構造で形成される。画素部14においてパターン形成されたこの積層配線部は、スイッチング素子26のドレイン電極に相当する。また、端子部20においても、端子用接続配線124と端子用モリブデン膜196とが積層構造で形成される。端子部20においてパターン形成されたこの積層配線部は、COG技術あるいはOLB技術における接続部に相当する。
次に、SixNyからなる保護絶縁膜62が下ガラス50の全面に形成される(S38)。そして引き続き感光性アクリル樹脂の平坦化膜64が下ガラス50の全面に形成され、フォトリソグラフィーによって画素電極のコンタクト開口部を開口し、端子部及び端子部周辺の平坦化膜64を除去する。このようにして平坦化膜パターン形成が行われる(S40)。そして、平坦化膜64を開口または除去した部分の保護絶縁膜62について、フォトリソグラフィーによって必要な箇所に開口部が形成される。このようにして、保護絶縁膜コンタクトホール形成が行われる(S42)。
開口部の形成は次のようにして行うことができる。まずフォトリソグラフィーによって、平坦化膜64についてパターニングが行われる。画素部14においては、ドレイン電極に対応する画素用接続配線24と画素用モリブデン膜96の積層配線部の上方の平坦化膜64が除去される。また、画素部14におけるデータライン25の終端部よりも外側の領域の平坦化膜64が除去される。したがって、端子部20においては平坦化膜64が全面的に除去され、保護絶縁膜62が露出される。その様子を図10に示す。
次に、保護絶縁膜62についてパターニングが行われる。画素部14においては、平坦化膜64が除去された箇所の保護絶縁膜62が除去される。また、端子部20において、COG技術あるいはOLB技術における接続部に対応する端子用接続配線124と端子用モリブデン膜196の積層配線部の部分の保護絶縁膜62が除去される。保護絶縁膜62のパターニングには、SF6あるいはCF4+O2等のエッチングガスを用いたドライエッチングあるいはバッファードフッ酸(BHF)を用いたウェットエッチングが用いられる。
このようにして、必要な箇所に開口部が設けられる。図11は、保護絶縁膜62に必要な開口部が設けられた状態を示す図である。上記のように、端子部20には平坦化膜64が除去されている。
そして、次にモリブデン膜の洗浄が行われる(S44)。モリブデン膜の表面に形成される膜は酸化膜または水酸化膜で、水洗浄によって容易に除去でき、清浄なモリブデン膜を露出させることができる。
清浄なモリブデン膜が露出したところで、透明導電膜が形成される(S46)。透明導電膜としては、ITOまたはIZOを用いることができる。そしてフォトリソグラフィーによって、所定の形状にパターニングされる。パターニングには、シュウ酸系のエッチング液を用いることができる。
ここで、画素部14においては、画素用透明導電膜28は画素電極として用いられる。すなわち、画素用透明導電膜28は、ドレイン電極に対応する画素用接続配線24と画素用モリブデン膜96の積層配線部に接続し、平坦化膜64の上の画素領域にわたって広がって配置される。一方、端子部20においては、端子用透明導電膜128がCOG技術あるいはOLB技術における接続部として用いられる。すなわち、端子用透明導電膜128は、下部配線122に接続する端子用接続配線124と端子用モリブデン膜196の積層配線部の上に配置される。図12は、その様子を示す図である。
このように、液晶表示装置10の下基板12の画素部14と端子部20においては、導電配線層として、モリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの積層配線構造が用いられる。従来技術においては、導電配線構造として、チタン/アルミニウム/チタンの積層配線構造が用いられている。そこで、図13と図14を用いて、この2種類の積層配線構造の作用の相違を説明する。なお、以下では、図1から図12と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図1から図12の符号を用いて説明する。
ここで、図13には、従来技術における端子部の積層配線構造の形成工程のうち、チタン/アルミニウム/チタンの積層配線がパターニングされたときから透明導電膜形成までの各工程の構造図が示されている。図14には、図6のフローチャートの方法による端子部の積層配線構造の形成工程のうち、モリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの積層配線がパターニングされたときから透明導電膜形成までの各工程の構造図が示されている。
従来技術の端子部20においては、既に図5のS32で述べたように、チタン/アルミニウム/チタンの積層膜から構成される接続配線層70が成膜される。そして、フォトリソグラフィーとドライエッチングによって、端子用接続配線124がパターニングされて形成される。ドライエッチングは、塩素系のエッチングガスを用いることができる。その様子を図13(a)に示す。このとき、ドライエッチングの雰囲気等によって、最上層のチタン194の表面には、酸化膜が形成される。また、チタン/アルミニウム/チタンの積層膜の成膜から保護絶縁膜62の成膜までの工程間の滞留によっても、酸化膜が形成される。図13(a)で界面状態200として示してあるのは、これらの酸化膜が形成された状態である。
次に、保護絶縁膜62が形成される。保護絶縁膜62には、端子用接続配線124に対応する箇所に開口部が設けられる。保護絶縁膜62に開口部を設けるに当っては、図6のS42で説明した内容と同様に、SF6あるいはCF4+O2等のエッチングガスを用いるドライエッチング技術によって行うことができる。その様子が図13(b)に示される。
このとき、最上層のチタンの酸化膜は一部除去される。しかし、保護絶縁膜62を構成するSixNyとエッチングガスとの間の反応によって生じる表面生成物が保護絶縁膜62の開口部の最上層のチタン194の表面に形成される。図13(b)で界面状態202として示してあるのは、この表面生成物が形成された状態である。
この表面生成物の詳細な成分はまだ完全に解明されていないが、F成分を含む膜で、その厚さは、例えば約10nmから約30nmである。チタンの表面におけるこの表面生成物は、少なくとも水洗浄ではチタン表面から除去できないことが分かっている。また、例えば、HF系のエッチング液を用いれば、この表面生成物を除去できるが、その場合には、最上層のチタンもほとんど除去されてしまい、ITOとの界面抵抗がかえって増大してしまうだけでなく、保護絶縁膜62のコンタクトホールの形状不良により端子部ITOのITO皮膜が不十分となり、腐食に対する端子部の信頼性を損なうことになる。このように、この表面生成物を除去することは簡単ではない。
その表面生成物が除去されないとして、次に端子用透明導電膜128が形成される。その様子が図13(c)に示される。端子用透明導電膜128と端子用接続配線124の表面近傍には、図13(c)で界面状態204として示すように、表面生成物と酸化膜とが残された状態となる。
このように、従来技術の端子部20において、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124の表面近傍に、表面生成物と酸化膜とが残されているので、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124の間の界面抵抗が増大し、各端子における実装接続性が低下する。
図14は、図6で説明したフローチャートによる端子部20の形成の様子を説明する図で、図14(a)は、図6のS36、図9の構造図に対応し、図14(b)は図6のS42、図11の構造図に対応し、図14(c)は、図6のS44に対応し、図14(d)は、図6のS46、図12の構造図に対応する。
上記の各手順、各構造図で説明したように、ここでは、モリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの積層膜から構成される積層配線層が成膜される。そして、フォトリソグラフィーとドライエッチングによって、端子用接続配線124と端子用モリブデン膜196がパターニングされて形成される。パターニングにドライエッチングを用いるときは、上記のように塩素系のエッチングガスを用いることができる。その様子が図14(a)に示される。このとき、ドライエッチングの雰囲気等によって、端子用モリブデン膜196の表面にも酸化膜または水酸化膜が形成される。したがって、端子用モリブデン膜196の表面近傍には、酸化膜または水酸化膜が生成されている。図14(a)で界面状態206として示してあるのは、この酸化膜または水酸化膜が形成された状態である。
次に、保護絶縁膜62および図示されていない平坦化膜が形成される。端子部及び端子部周辺では平坦化膜は一旦形成された後、全て除去される。その後、保護絶縁膜62には、端子用モリブデン膜196、端子用接続配線124に対応する箇所に開口部が設けられる。保護絶縁膜62に開口部を設けるに当っては、図6のS42で説明した内容と同様に、SF6あるいはCF4+O2等のエッチングガスを用いるドライエッチング技術によって行うことができる。その様子が図14(b)に示される。
このとき、最上層の端子用モリブデン膜196の表面の酸化膜または水酸化膜は一部除去される。しかし、保護絶縁膜62を構成するSixNyとエッチングガスとの間の反応およびその後のアッシングプロセスによって生じる表面生成物が最上層の端子用モリブデン膜196の表面に形成される。図13(b)に関連して説明したように、この表面生成物の詳細な成分はまだ完全に解明されていないが、F成分を含む膜で、その厚さは、例えば約10nmから約30nmである。図14(b)で界面状態208として示してあるのは、図14(a)の状態に加え、この表面生成物がさらに形成された状態である。
次に、図6のS44で説明したように、モリブデン膜洗浄が行われる。この洗浄は水洗浄であるが、モリブデンの表面の酸化膜または水酸化膜を除去できる。図14(b)で説明した表面生成物は、端子用モリブデン膜196の表面に生成されるが、端子用モリブデン膜196の表面には酸化膜または水酸化膜が形成されているので、この表面生成物もモリブデンの酸化膜または水酸化膜の上に生成されることになる。したがって、水洗浄で酸化膜または水酸化膜が除去されるときに、その上に生成されている表面生成物も、いわゆるリフトオフ作用により、一緒に除去される。その様子を図14(c)に示す。ここでは、界面状態210として、端子用モリブデン膜196表面に清浄面が露出する様子が示されている。
この端子用モリブデン膜196の清浄面の上に、端子用透明導電膜128が形成される。その様子が図14(d)に示される。上記のように、透明導電膜としては、ITOまたはIZOが用いられ、その生成には熱工程を伴うが、端子用接続配線124の最上層のチタン194と端子用透明導電膜128との間には端子用モリブデン膜196が配置されているので、最上層のチタン194の表面には酸化膜がほとんど生成されない。この状態が図14(d)においては界面状態212として示される。
このように、図6のフローチャートの方法によれば、従来技術の方法に比べ、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124の界面抵抗を増大する要因となる生成物はほとんどなくすことができ、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124の間の界面抵抗の増大を抑制でき、各端子における実装接続性の低下を抑制することができる。
上記では、モリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの積層構造を形成するために、これら4層の膜をそれぞれ成膜する装置を要し、これらの膜をそれぞれ別々の専用装置で成膜することもできるが、透明導電膜と接続配線との間の接続抵抗の増大の抑制および工程の短縮、膜特性の安定性等を考慮すると、好ましくは、この4層構造を連続成膜できる装置を用いることがよい。しかし、このような連続成膜装置を用いなくても、界面抵抗を低く抑制したい端子部にのみ、透明導電膜と接続配線との間にモリブデン膜を配置することで、チタンの酸化膜生成を抑制して、透明導電膜と接続配線との間の界面抵抗の増大を抑制できる。
例えば、上記の例では、連続成膜装置によって、画素部と端子部の双方においてモリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの積層構造を形成しているが、これに代えて、チタン/アルミニウム/チタンの積層構造を連続成膜装置等で形成した後、保護絶縁膜を形成し、その後にモリブデン膜を端子部のみに形成するものとできる。この方法によれば、モリブデン/チタン/アルミニウム/チタンの4層連続成膜装置を用いなくても、端子部における、透明導電膜と接続配線との間の界面抵抗の増大を抑制できる。
以下では、そのような製造方法及びその製造方法によって得られる液晶表示装置について、図15の拡大部分図、図16のフローチャート、図17から図22までの構造図を用いて説明する。なお、以下では、図1から図14と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では図1から図14の符号を用いて説明する。また、図15、図17から図22の構造図においては、左側に画素部14を、右側に端子部20の様子を示すものとする。
図15は、図4に対応する図で、画素用接続配線24の部分と、端子用接続配線124と端子用モリブデン膜196の部分の積層構造を拡大して示す部分図である。図15においては、図4と同様に、上基板13、液晶分子30の図示を省略し、下基板12において下ガラス50、バッファ層52の図示を省略してある。
図15の左側には、画素部14における画素用接続配線24の部分拡大図が示されている。画素用接続配線24は、ゲート絶縁膜56と層間絶縁膜60に開けられたコンタクトホールによって露出した半導体層54に接続して、下層側から上層側に向かって、チタン90、アルミニウム92、最上層のチタン94がこの順に積層されて構成される。そして、最上層のチタン94の上には保護絶縁膜62と平坦化膜64が積層して配置され、この積層絶縁膜に、最上層のチタン94の一部が露出するようにコンタクトホールが開けられる。このコンタクトホールに露出された最上層のチタン94を覆うように、画素用透明導電膜28が配置される。このようにして、図2において説明したように、画素用透明導電膜28は、スイッチング素子26のドレインに接続されて、平坦化膜64の上に配置される画素電極となる。
図15の右側には、端子部20における端子用接続配線124と端子用モリブデン膜196の部分拡大図が示されている。端子用接続配線124は、図示されていないバッファ層52及びゲート絶縁膜56の上に配置される下部配線122に接続される配線である。端子用接続配線124は、層間絶縁膜60に開けられたコンタクトホールによって露出した下部配線122に接続して、下層側から上層側に向かって、チタン190、アルミニウム192、最上層のチタン194がこの順に積層されて構成される。
そして、端子部20においては、平坦化膜64が全面的に除去されて、最上層のチタン194の上には保護絶縁膜62が配置され、この保護絶縁膜62に、最上層のチタン194の一部が露出するようにコンタクトホールが開けられる。このコンタクトホールに露出された最上層のチタン194を覆うように、端子用モリブデン膜196が配置される。そして、その上に、端子用透明導電膜128が配置される。
このようにして、画素部14において、画素用接続配線24、画素用透明導電膜28の導電積層膜が形成され、端子部20において、端子用接続配線124、端子用モリブデン膜196、端子用透明導電膜128の導電積層膜が形成される。つまり、画素部14においては、画素用透明導電膜28と画素用接続配線24との間にモリブデン膜が配置されず、これに対し、界面抵抗の抑制を図りたい端子部20においては、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124との間に端子用モリブデン膜196が配置されている。
次に、図15の構造を得るための製造方法の手順を図16のフローチャートと、図17以下の構造図を用いて説明する。図16は、既に図5で説明した従来技術の工程のS32の以後の手順を示すフローチャートで、図6に対応するものである。
図16における最初の工程は、図5のS32で成膜されたチタン/アルミニウム/チタンの積層配線をフォトリソグラフィーおよびドライエッチングによってパターニングし、チタン/アルミニウム/チタンの接続配線を形成する工程である(S50)。ドライエッチングは、例えば塩素系のエッチングガスを用いて行うことができる。
図17は、S50の工程の様子を示す図である。ここでは、画素部14において、画素用接続配線24が積層構造で形成される。画素部14においてパターン形成されたこの積層配線部は、スイッチング素子26のドレイン電極に相当する。また、端子部20においても、端子用接続配線124が積層構造で形成される。端子部20においてパターン形成されたこの積層配線部は、COG技術あるいはOLB技術における接続部に相当する。
次に、SixNyからなる保護絶縁膜62が下ガラス50の全面に形成される(S52)。そして引き続き感光性アクリル樹脂の平坦化膜64が下ガラス50の全面に形成され、フォトリソグラフィーによって画素部電極コンタクト開口部と、端子部及び端子部周辺の平坦化膜64をパターニングによって除去する(S54)。そして、平坦化膜64を除去した部分の保護絶縁膜62について、フォトリソグラフィーによって必要な箇所に開口部が形成される(S56)。
開口部の形成は次のようにして行うことができる。まずフォトリソグラフィーによって、平坦化膜64についてパターニングが行われる。画素部14においては、ドレイン電極に対応する画素用接続配線24の積層配線部の上方の平坦化膜64が除去される。また、画素部14におけるデータライン25の終端部よりも外側の領域の平坦化膜64が除去される。したがって、端子部20においては平坦化膜64が全面的に除去され、保護絶縁膜62が露出される。その様子が図18に示される。
次に、保護絶縁膜62についてパターニングが行われる。画素部14においては、平坦化膜64が除去された箇所の保護絶縁膜62が除去される。また、端子部20において、COG技術あるいはOLB技術における接続部に対応する端子用接続配線124の積層配線部の保護絶縁膜62が除去される。保護絶縁膜62のパターニングにはドライエッチングが用いられる。例えば、SF6あるいはCF4+O2等のエッチングガスを用いることができる。
このようにして、必要な箇所に開口部が設けられる。図19は、保護絶縁膜62に必要な開口部が設けられた状態を示す図である。上記のように、端子部20には平坦化膜64が除去されている。
次にモリブデン膜が成膜される(S58)。この工程は、下ガラス50の全面にわたってモリブデン膜を成膜する工程である。この工程は、モリブデン膜の成膜のための専用装置を用いることができる。例えば、スパッタ装置を用いて、モリブデン膜を厚み約100nm程度で成膜するものとできる。図20には、モリブデン膜72が、図19で説明した開口部を覆って全面に成膜されている様子が示されている。
そして、モリブデン膜の一部除去が行われる(S60)。この工程は、モリブデン膜のパターニング工程であるが、界面抵抗の増加を抑制したい箇所にのみ、モリブデン膜を残し、その他の領域のモリブデン膜を除去するものである。例えば、界面抵抗を抑制したい部分が端子部20であるときは、端子部20のモリブデン膜72をパターニングし、画素部14においては、モリブデン膜を除去するものとできる。モリブデン膜の一部除去、すなわちパターニングには、ウェットエッチング技術を用いることができる。ウェットエッチングには、燐酸と硝酸を含む適当なエッチング液を用いることができる。そのようなエッチング液として、燐酸と硝酸と酢酸とを含む混合液であるいわゆるPAN液を用いることができる。
図21には、モリブデン膜の一部除去が行われた様子が示されている。ここでは、画素部14の領域においてモリブデン膜が全面的に除去され、端子部20において、端子用接続配線124の上に端子用モリブデン膜196が形成されている様子が示されている。
上記説明では保護絶縁膜形成(S52)後、平坦化膜パターニング(S54)、保護絶縁膜コンタクトホール形成(S56)を順次行い、その後モリブデン膜成膜(S58)、モリブデン膜一部除去(S60)の順で行ったが、保護絶縁膜形成(S52)後に保護絶縁膜コンタクトホール形成(S56)をまず行い、続いてモリブデン膜成膜(S58)、モリブデン膜一部除去(S60)を行った後、最後に平坦化膜パターニング(S54)を行っても、同じ接続構造と効果が得られる。また、モリブデン膜一部除去(S60)の工程で、画素部のモリブデンを残した場合、先に説明した実施例1と同じ接続構造と効果が得られる。
そして、次にモリブデン膜の洗浄が行われる(S62)。この工程は、図6におけるS44と同様の内容で、端子用モリブデン膜196の表面に形成される膜である酸化膜または水酸化膜を水洗浄によって除去し、清浄なモリブデン膜を露出させるために行われる。
端子部20において清浄な端子用モリブデン膜196の表面が露出したところで、透明導電膜が形成される(S64)。上記のように、透明導電膜としては、ITOまたはIZOを用いることができ、シュウ酸系のエッチング液を用い、フォトリソグラフィーによって、所定の形状にパターニングされる。その様子が図22に示される。
このようにして、画素部14においては、最上層にチタンを有する画素用接続配線24の上に画素用透明導電膜28が配置され、これが画素電極として用いられる。そして、端子部20においては、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124との間に、端子用モリブデン膜196が配置される。この構成により、透明導電膜を成膜するときの熱履歴により端子用接続配線124の最上層のチタンが酸化することを抑制でき、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124との間の界面抵抗の増加を抑制することができる。
上記では、チタンを含む最上層を有する接続配線と、透明導電膜との間に中間膜としてモリブデン膜を設けた。モリブデン膜に代えて、ウェットエッチング可能な導電材料で構成される他の材料膜を中間膜として用いることができる。上記のように、モリブデン膜の場合は、水洗浄等によってモリブデン膜の表面付着物を除去できるが、ウェットエッチング可能な導電材料の場合でも、ウェットエッチングでその表面付着物を容易に除去できる。ところで、上記のITO(酸化錫インジウム)、IZO(酸化亜鉛インジウム)は、透明導電膜であるが、ウェットエッチング可能である。したがって、ITO、IZOをモリブデン膜に代えて中間膜として用い、界面抵抗の抑制を図ることができる。
以下では、画素用透明導電膜及び端子用透明導電膜としてITOを用い、中間膜にIZOを用いる例を説明する。勿論、このような場合でもITOを中間膜として用いてもよい。また、画素用透明導電膜及び端子用透明導電膜としてIZOを用いる場合に、中間膜にITOまたはIZOを用いることもできる。
中間膜にIZOを用いる場合、チタン/アルミニウム/チタンの接続配線層の成膜までは、上記の図5で説明した内容と同じである。図23は、図5のS32におけるチタン/アルミニウム/チタンの接続配線層形成の以後の手順を示すフローチャートである。
図23のフローチャートは、モリブデン膜を中間膜として用いる場合のフローチャートである図6において、モリブデン膜をIZO膜に置き換えたものと同じである。そして、これらの手順に対応する構造図も、モリブデン膜を中間膜とする構造図である図8から図12において、モリブデン膜72をIZO膜に置き換えたものと同様の内容となる。したがって、以下では、モリブデン膜を用いる場合と異なる点を中心に、図23を用いてその手順を説明し、それぞれに対応する構造図については、対応図を示し、詳細な説明を省略する。なお、以下では、図1から図22の符号を用いて説明する。
図23における最初の工程は、IZO膜成膜の工程である(S35)。この工程は、下ガラス50の全面にわたってIZO膜を成膜する工程で、実際には図5のS32の工程と連続して行われる。すなわち、スパッタリングによってチタン/アルミニウム/チタンの成膜工程に連続して、IZO膜が成膜される。成膜されたIZO/チタン/アルミニウム/チタンの全体の膜厚は500〜900nmである。この4層成膜は、例えば、枚葉式の連続スパッタリング成膜装置を用い、S30の工程に引き続き、チタン層成膜−アルミニウム層成膜−チタン層成膜−IZO層成膜の順に成膜することで行うことができる。
IZO膜成膜においては、成膜条件において極力酸素導入を抑制するようにすることが好ましい。このようにすることで、接続配線層の最上層であるチタンについて、IZO膜成膜時の表面酸化を最小限に止めることができる。S35に対応する構造図は図8であり、この図においてモリブデン膜72をIZO膜と読みかえることで、IZO膜が接続配線層70の上に全面に成膜されている様子がわかる。
次に、IZO/チタン/アルミニウム/チタンの積層配線がフォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって形成される(S37)。ドライエッチングは、例えば塩素系のエッチングガスを用いて行うことができる。なお、IZO膜をウェットエッチングによってパターニングした後、チタン/アルミニウム/チタンの積層膜を塩素系のドライエッチングガスでパターニングするものとしてもよい。IZO膜のウェットエッチングには、燐酸と硝酸を含む適当なエッチング液を用いることができる。そのようなエッチング液として、燐酸と硝酸と酢酸とを含む混合液であるいわゆるPAN液を用いることができる。
S37の工程に対応する構造図は図9である。ここでも画素用モリブデン膜96、端子用モリブデン膜196をそれぞれ画素用IZO膜、端子用IZO膜と読みかえることができる。すなわち、画素部14において、画素用接続配線24と画素用IZO膜とが積層構造で形成され、この積層配線部がスイッチング素子26のドレイン電極に相当することになる。また、端子部20においても、端子用接続配線124と端子用IZO膜196とが積層構造で形成される。端子部20においてパターン形成されたこの積層配線部は、COG技術あるいはOLB技術における接続部に相当する。
次に、SixNyからなる保護絶縁膜62が下ガラス50の全面に形成される(S38)。IZO膜は、この保護絶縁膜形成の際の熱、例えばCVD成膜時の熱によって結晶化しない。したがって、後述するウェットエッチングによって容易に除去することができる。そして引き続き感光性アクリル樹脂の平坦化膜64が下ガラス50の全面に形成され、フォトリソグラフィーによって画素電極のコンタクト開口部を開口し、端子部及び端子部周辺の平坦化膜64を除去して平坦化膜パターン形成が行われる(S40)。そして、平坦化膜64を開口または除去した部分の保護絶縁膜62について、フォトリソグラフィーによって必要な箇所に開口部が形成され、保護絶縁膜コンタクトホール形成が行われる(S42)。これらの工程の内容は、図6で説明したものと同じである。
開口部の形成の具体的内容も図6で説明したものと同じである。すなわち、まずフォトリソグラフィーによって、平坦化膜64についてパターニングが行われ、画素部14において、ドレイン電極に対応する画素用接続配線24と画素用IZO膜の積層配線部の上方の平坦化膜64が除去され、画素部14におけるデータライン25の終端部よりも外側の領域の平坦化膜64が除去される。したがって、端子部20においては平坦化膜64が全面的に除去され、保護絶縁膜62が露出される。その状態を示す対応構造図は、図10である。
次に、保護絶縁膜62についてパターニングが行われる。ここでは、画素部14においては、平坦化膜64が除去された箇所の保護絶縁膜62が除去され、端子部20において、COG技術あるいはOLB技術における接続部に対応する端子用接続配線124と端子用IZO膜の積層配線部の部分の保護絶縁膜62が除去される。保護絶縁膜62のパターニングには、SF6あるいはCF4+O2等のエッチングガスを用いたドライエッチングあるいはバッファードフッ酸(BHF)を用いたウェットエッチングが用いられることも同様である。この保護絶縁膜62のパターニングの際、その開口部においては接続配線層の最上層であるチタンの上にIZO膜があるので、保護絶縁膜62のパターニングにおける生成付着物のチタンへの影響を回避できる。
このようにして、必要な箇所に開口部が設けられる。保護絶縁膜62に必要な開口部が設けられ、端子部20には平坦化膜64が除去されている様子を示す対応構造図は図11である。開口部形成工程で用いられるレジストは、その後アッシングとウェット剥離によって除去される。
そして、次にIZO膜の洗浄が行われる(S45)。ここで洗浄とは、IZO膜全体を除去するのではなく、IZO膜の表面層をウェットエッチングで除去することである。IZO膜は、保護絶縁膜形成工程の熱履歴によって結晶化しないので、ウェットエッチングによってその表面層を除去することができる。そして、この工程によって、IZO膜の表面付着物を容易に除去でき、清浄なIZO膜を露出させることができる。
IZO膜の洗浄、すなわちその表面の軽いエッチングには、ウェットエッチング技術を用いることができる。ウェットエッチングには、燐酸と硝酸を含む適当なエッチング液を用いることができる。そのようなエッチング液として、燐酸と硝酸と酢酸とを含む混合液であるいわゆるPAN液を用いることができる。なお、PAN液によってチタンは溶解または損傷を受けないため、仮にウェットエッチングを過度に行ったとしても、接続配線層の最上層のチタンへの影響はほとんど生じない。
清浄なIZO膜が露出したところで、透明導電膜が形成される(S46)。この工程は、図6で説明したものと同じで、透明導電膜として、ITOを用いることができ、フォトリソグラフィーによって、所定の形状にパターニングされる。パターニングには、シュウ酸系のエッチング液を用いることができる。
ここで、画素部14においては、画素用透明導電膜28は画素電極として用いられる。すなわち、画素用透明導電膜28は、ドレイン電極に対応する画素用接続配線24と画素用IZO膜の積層配線部に接続し、平坦化膜64の上の画素領域にわたって広がって配置される。一方、端子部20においては、端子用透明導電膜128がCOG技術あるいはOLB技術における接続部として用いられる。すなわち、端子用透明導電膜128は、下部配線122に接続する端子用接続配線124と端子用IZO膜の積層配線部の上に配置される。対応する構造図は図12である。
図24は、図23で説明したフローチャートによる端子部20の形成の様子を説明する図で、図14に対応するものである。そして図24(a)は、図23のS37、図9の構造図に対応し、図24(b)は図23のS42、図11の構造図に対応し、図24(c)は、図23のS45に対応し、図24(d)は、図23のS46、図12の構造図に対応する。以下では、図1から図22の符号を用い、IZO膜には新しい符号を付して説明する。
上記の各手順、各構造図で説明したように、ここでは、IZO/チタン/アルミニウム/チタンの積層膜から構成される積層配線層が成膜される。そして、フォトリソグラフィーとドライエッチングによって、端子用接続配線124と端子用IZO膜198がパターニングされて形成される。パターニングにドライエッチングを用いるときは、上記のように塩素系のエッチングガスを用いることができる。その様子が図24(a)に示される。このとき、ドライエッチングの雰囲気等によって、端子用IZO膜198の表面にも酸化膜等が形成される。図24(a)で界面状態206として示してあるのは、この酸化膜等が形成された状態である。
次に、保護絶縁膜62が形成される。上記のように、この形成熱によってはIZO膜は結晶化しない。そして図示されていない平坦化膜が形成される。端子部及び端子部周辺では平坦化膜は一旦形成された後、全て除去される。その後、保護絶縁膜62には、端子用IZO膜198、端子用接続配線124に対応する箇所に開口部が設けられる。保護絶縁膜62に開口部を設けるに当っては、図6のS42で説明した内容と同様に、SF6あるいはCF4+O2等のエッチングガスを用いるドライエッチング技術によって行うことができる。その様子が図17(b)に示される。
このとき、最上層の端子用IZO膜198の表面の酸化膜等は一部除去される。しかし、保護絶縁膜62を構成するSixNyとエッチングガスとの間の反応およびその後のアッシングプロセスによって生じる表面生成物が最上層の端子用IZO膜198の表面に形成される。図13(b)に関連して説明したように、この表面生成物の詳細な成分はまだ完全に解明されていないが、F成分を含む膜で、その厚さは、例えば約10nmから約30nmである。図24(b)で界面状態208として示してあるのは、図24(a)の状態に加え、この表面生成物がさらに形成された状態である。
次に、図23のS45で説明したように、IZO膜洗浄、すなわちウェットエッチングによるIZO膜の表面層の除去が行われる。この工程によって、端子用IZO膜198の表面の酸化膜等を除去できる。図24(b)で説明した表面生成物は、端子用IZO膜198の表面に生成されるが、端子用IZO膜198の表面には酸化膜等が形成されているので、この表面生成物もIZO膜198の酸化膜等の上に生成されることになる。したがって、この工程でIZO膜の表面が除去されるときに、その上に生成されている酸化膜等とともに表面生成物も、いわゆるリフトオフ作用により、一緒に除去される。その様子を図24(c)に示す。ここでは、界面状態210として、端子用IZO膜198表面に清浄面が露出する様子が示されている。
この端子用IZO膜198の清浄面の上に、端子用透明導電膜128が形成される。その様子が図24(d)に示される。上記のように、透明導電膜としては、ITOが用いられ、その生成には熱工程を伴うが、端子用接続配線124の最上層のチタン194と端子用透明導電膜128との間には端子用IZO膜198が配置されているので、最上層のチタン194の表面には酸化膜がほとんど生成されない。この状態が図24(d)においては界面状態212として示される。
このように、図23のフローチャートの方法によれば、IZOがSixNyの形成熱で結晶化せず、チタンに損傷を与えないウェットエッチングで除去できるという利点を生かし、従来技術の方法に比べ、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124の界面抵抗を増大する要因となる生成物をほとんどなくすことができる。これにより、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124の間の界面抵抗の増大を抑制でき、各端子における実装接続性の低下を抑制することができる。
上記のように、モリブデン膜に代えて、ウェットエッチング可能な導電材料で構成される他の材料膜を中間膜として用いる技術を、図15、図16で説明した構造、すなわち、界面抵抗を低く抑制したい端子部にのみ、透明導電膜と接続配線との間に中間膜を配置する構造に適用することができる。以下では、図1から図24までの符号を用いて説明する。
図25は、図15に対応する図で、画素用接続配線24の部分と、端子用接続配線124と端子用IZO膜198の部分の積層構造を拡大して示す部分図である。ここでは、図25の左側に、画素部14における画素用接続配線24の部分拡大図が示され、図25の右側に端子部20における端子用接続配線124と端子用IZO膜198の部分拡大図が示されている。すなわち、図25は、図15における端子用モリブデン膜196を端子用IZO膜198に置き換えた構造となっている。
すなわち、図15における構造と同様に、画素部14において、画素用接続配線24、画素用透明導電膜28の導電積層膜が形成され、端子部20において、端子用接続配線124、端子用IZO膜198、端子用透明導電膜128の導電積層膜が形成される。つまり、画素部14においては、画素用透明導電膜28と画素用接続配線24との間にIZO膜が配置されず、これに対し、界面抵抗の抑制を図りたい端子部20においては、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124との間に端子用IZO膜198が配置されている。
次に、図25の構造を得るための製造方法の手順を図26のフローチャートを用いて説明する。図26のフローチャートは、モリブデン膜を中間膜として用いる場合のフローチャートである図16において、モリブデン膜をIZO膜に置き換えたものと同じである。そして、これらの手順に対応する構造図も、モリブデン膜を中間膜とする構造図である図17から図22において、モリブデン膜72をIZO膜に置き換えたものと同様の内容となる。したがって、以下では、モリブデン膜を用いる場合と異なる点を中心に、図26を用いてその手順を説明し、それぞれに対応する構造図については、対応図を示し、詳細な説明を省略する。なお、以下では、図1から図25の符号を用いて説明する。
図26における最初の工程は、図5のS32で成膜されたチタン/アルミニウム/チタンの積層配線をフォトリソグラフィーおよびドライエッチングによってパターニングし、チタン/アルミニウム/チタンの接続配線を形成する工程である(S50)。この工程は図16で説明した内容と同じであり、対応する構造図は図17である。
次に、SixNyからなる保護絶縁膜62が下ガラス50の全面に形成される(S52)。そして引き続き感光性アクリル樹脂の平坦化膜64が下ガラス50の全面に形成され、フォトリソグラフィーによって画素部電極コンタクト開口部と、端子部及び端子部周辺の平坦化膜64をパターニングによって除去する(S54)。そして、平坦化膜64を除去した部分の保護絶縁膜62について、フォトリソグラフィーによって必要な箇所に開口部が形成される(S56)。これらの工程も図16で説明した内容と同じであり、開口部の形成の手順も同じである。なお、平坦化膜パターニングが行われ、端子部20において平坦化膜64が全面的に除去され、保護絶縁膜62が露出する様子の対応構造図は図18である。また、保護絶縁膜62に必要な開口部が設けられた状態を示す対応構成図は図19である。
次にIZO膜が成膜される(S59)。この工程は、下ガラス50の全面にわたってIZO膜を成膜する工程である。この工程は、IZO膜の成膜のための専用装置を用いることができる。例えば、スパッタ装置を用いて、IZO膜を厚み約100nm程度で成膜するものとできる。対応構成図の図20には、モリブデン膜72をIZO膜と置き換えて、、図19で説明した開口部を覆ってIZO膜が全面に成膜されている様子が示されている。
そして、IZO膜の一部除去が行われる(S61)。この工程は、IZO膜のパターニング工程であるが、界面抵抗の増加を抑制したい箇所にのみ、IZO膜を残し、その他の領域のIZO膜を除去するものである。例えば、界面抵抗を抑制したい部分が端子部20であるときは、端子部20のIZO膜を所望形状にパターニングし、画素部14においては、IZO膜を除去するものとできる。IZO膜の一部除去、すなわちパターニングには、ウェットエッチング技術を用いることができる。ウェットエッチングには、燐酸と硝酸を含む適当なエッチング液を用いることができる。そのようなエッチング液として、燐酸と硝酸と酢酸とを含む混合液であるいわゆるPAN液を用いることができる。
対応構成図の図21には、端子用モリブデン膜196を、端子用IZO膜と置き換えて、IZO膜の一部除去が行われた様子が示されている。ここでは、画素部14の領域においてIZO膜が全面的に除去され、端子部20において、端子用接続配線124の上に端子用IZO膜が形成されている様子が示されている。
なお、図16に関連して説明したように、上記説明では保護絶縁膜形成(S52)後、平坦化膜パターニング(S54)、保護絶縁膜コンタクトホール形成(S56)を順次行い、その後IZO膜成膜(S59)、IZO膜一部除去(S61)の順で行ったが、保護絶縁膜形成(S52)後に保護絶縁膜コンタクトホール形成(S56)をまず行い、続いてIZO膜成膜(S59)、IZO膜一部除去(S61)を行った後、最後に平坦化膜パターニング(S54)を行っても、同じ接続構造と効果が得られる。また、IZO膜一部除去(S61)の工程で、画素部のIZO膜を残した場合、先に説明した実施例1、3と同じ接続構造と効果が得られる。
そして、次にIZO膜の洗浄が行われる(S63)。ここで洗浄とは、図23のS45で説明したのと同様に、IZO膜全体を除去するのではなく、IZO膜の表面層をウェットエッチングで除去することである。IZO膜は、保護絶縁膜形成工程の熱履歴によって結晶化しないので、ウェットエッチングによってその表面層を除去することが。そして、この工程によって、IZO膜の表面付着物を容易に除去でき、清浄なIZO膜を露出させることができる。
IZO膜の洗浄、すなわちその表面層のエッチングには、ウェットエッチング技術を用いることができる。ウェットエッチングには、燐酸と硝酸を含む適当なエッチング液を用いることができる。そのようなエッチング液として、燐酸と硝酸と酢酸とを含む混合液であるいわゆるPAN液を用いることができる。なお、PAN液によってチタンは溶解または損傷を受けないため、仮にウェットエッチングを過度に行ったとしても、接続配線層の最上層のチタンへの影響はほとんど生じない。
清浄なIZO膜が露出したところで、透明導電膜が形成される(S64)。この工程は、図16で説明したものと同じで、透明導電膜として、ITOを用いることができ、フォトリソグラフィーによって、所定の形状にパターニングされる。パターニングには、シュウ酸系のエッチング液を用いることができる。対応構成図は図22である。
このようにして、画素部14においては、最上層にチタンを有する画素用接続配線24の上に画素用透明導電膜28が配置され、これが画素電極として用いられる。そして、端子部20においては、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124との間に、端子用IZO膜が配置される。この構成により、透明導電膜を成膜するときの熱履歴により端子用接続配線124の最上層のチタンが酸化することを抑制でき、端子用透明導電膜128と端子用接続配線124との間の界面抵抗の増加を抑制することができる。
本発明に係る実施の形態の液晶表示装置の平面図である。
本発明に係る実施の形態において、画素部と端子部を示す図である。
本発明に係る実施の形態の液晶表示装置の断面構造図である。
本発明に係る実施の形態において、画素部と端子部について、積層構造を拡大して示す部分図である。
本発明に係る実施の形態において、下基板の製造手順の前半部分を示すフローチャートである。
本発明に係る実施の形態において、下基板の製造手順の後半部分を示すフローチャートである。
図5のフローチャートにおけるS32の工程の様子を示す構造断面図である。
図6のフローチャートにおけるS34の工程の様子を示す構造断面図である。
図6のフローチャートにおけるS36の工程の様子を示す構造断面図である。
図6のフローチャートにおけるS42の工程の途中の様子を示す構造断面図である。
図6のフローチャートにおけるS42の工程が完了した様子を示す構造断面図である。
図6のフローチャートにおけるS46の工程の様子を示す構造断面図である。
本発明に係る実施の形態におけるモリブデン膜の作用を説明するために従来技術を説明する図である。
本発明に係る実施の形態におけるモリブデン膜の作用を説明する図である。
別の実施の形態における構造断面図である。
別の実施の形態において、下基板の製造の後半部分の手順を示すフローチャートである。
図16のフローチャートにおけるS50の工程の様子を示す構造断面図である。
図16のフローチャートにおけるS56の工程の途中の様子を示す構造断面図である。
図16のフローチャートにおけるS56の工程が完了した様子を示す構造断面図である。
図16のフローチャートにおけるS58の工程の様子を示す構造断面図である。
図16のフローチャートにおけるS60の工程の様子を示す構造断面図である。
図16のフローチャートにおけるS64の工程の様子を示す構造断面図である。
他の実施の形態において、下基板の製造手順の後半部分を示すフローチャートである。
他の実施の形態におけるIZO膜の作用を説明する図である。
さらに他の実施の形態における構造断面図である。
さらに他の実施の形態において、下基板の製造の後半部分の手順を示すフローチャートである。
符号の説明
10 液晶表示装置、12 下基板、13 上基板、14 画素部、16 半導体回路、18 FPC、20 端子部、22 ゲート電極、24 画素用接続配線、25 データライン、26 スイッチング素子、28 画素用透明導電膜、30 液晶分子、40 上ガラス、42 カラーフィルタ、44 対向電極、50 下ガラス、52 バッファ層、54 半導体層、56 ゲート絶縁膜、60 層間絶縁膜、62 保護絶縁膜、64 平坦化膜、70 接続配線層、72 モリブデン(Mo)膜、90,94,190,194 チタン(Ti)、92,192 アルミニウム(Al)、96 画素用モリブデン膜、121 引出配線、122 下部配線、124 端子用接続配線、128 端子用透明導電膜、196 端子用モリブデン膜、198 端子用IZO膜、200,202,204,206,208,210,212 界面状態。