JP4496237B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は薄膜トランジスタによって駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。

近年、薄膜トランジスタ駆動のアクティブマトリクス型液晶表示装置では、動画質向上のために駆動周波数が高速化している。そのため、信号線の低抵抗化が必須となっている。更に、アクティブマトリクス型液晶表示装置は、大画面のテレビジョン受像機に用いられている。そのため、低価格化が求められ、生産コストの抑制が強く求められている。

信号線を低抵抗化するためには、アルミニウム、銅などの抵抗率が低い金属材料を主配線材料とすればよい。しかしながら、アルミニウム及び銅は、単独では配線材料として用いることはできない。例えば、アルミニウムは、異層の透明導電膜（一般的には、インジウムを主成分とする酸化物）と直接的に電気的に接触することができないため、アルミニウムと透明導電膜との界面にモリブデンやチタンの接続層を積層する必要がある。また、アルミニウムは、薄膜トランジスタを形成するシリコン中に不必要に拡散するため、アルミニウムとシリコンとの界面にもやはりモリブデンやチタンのバリア層を積層する必要がある。一方の銅も、シリコン中に不必要に拡散するため、銅とシリコンとの界面にバリア層を積層する必要がある。また、銅は、下地との付着力が弱いため、銅と下地の界面には接着層を積層する必要がある。

このように、薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置の信号線の材料としてアルミニウムや銅を用いる場合には、不可避的に、モリブデンやチタンのバリア層や接着層を積層する必要がある。

しかしながら、モリブデンやチタンは、信号線の低抵抗化に殆ど寄与しないばかりでなく、アルミニウムや銅と比較して高価である。すなわち低価格化に寄与しないという欠点がある。また、バリア層や接着層を積層する工程が必要となるため、成膜処理時間が長くなり、高価なスパッタリング装置を付加的に設ける必要がある。そのため、量産工場において、設備投資額が高くなる欠点もある。

非特許文献１には、単層の信号線として用いることのできるアルミニウム合金の例が記載されている。これを液晶パネルの薄膜トランジスタと画素電極の接続配線に用いれば、生産性が高くなる。しかしながら、このアルミニウム合金の抵抗率は３．７μΩｃｍが限界であり、これ以上の抵抗率の低減は困難である。また、アルミニウム合金を単独で用いると、ストレスマイグレーションのような信号線の長期信頼性に関わる問題を担保できなくなる。

特許文献１には、液晶表示装置の信号線に単層で用いることができる銅合金の例が記載されている。この銅合金の添加金属元素の酸化物形成自由エネルギー又は酸化物形成エンタルピーの絶対値は、銅よりも大きく、かつ、銅中における添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数より大きい。この合金膜を４００℃で熱処理することにより、下地であるシリコン酸化物との界面に添加金属元素の酸化物が形成される。それによって、下地との密着性が改善され、熱処理前に高かった抵抗率を低減することができる。

資源と素材 Vol. 120(2004).p.310 ＷＯ２００６／０２５３４７Ａ１

特許文献１の例では、４００℃で熱処理を行っている。しかしながら、非晶質シリコンを用いる薄膜トランジスタ液晶表示装置の製造プロセス温度は約３００℃又はそれよい低い。従って、３００℃の熱処理でも抵抗率が充分に低下する必要がある。具体的な抵抗率の目標値は、上述の非特許文献１に記載されている単層で用いることのできるアルミニウム合金の抵抗率である３．７μΩｃｍを下回ることである。本発明者達は、３００℃で熱処理を行う実験を行った。その結果、シリコン酸化物上に形成した銅合金の抵抗率は、その熱処理前と比較して充分に低減しなかった。抵抗率を低減するだけであれば、添加金属元素含有量を低減すればよいが、下地との密着性が低下する。

本発明の目的は、薄膜トランジスタ液晶表示装置において、３００℃の熱処理でも十分に抵抗率が低下し、且つ、下地との密着性が高い配線構造を提供することにある。

本発明によると、薄膜トランジスタによって駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置において、走査信号線と透明共通電極の少なくとも一方は、インジウム酸化物又は亜鉛酸化物を主成分とする透明導電膜の上に設けられた銅合金膜と、この２つの膜の界面に形成された銅合金膜の添加金属元素の酸化物膜と、の積層膜から構成される。

ここに、（１）銅中における銅合金膜の添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜の添加金属元素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは、インジウム又は亜鉛の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い。更に、（３）銅中における銅合金膜の添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。

本発明によると、ドレイン電極及びソース電極は、ｎ^＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層の上に設けられた銅合金膜と、コンタクト層と銅合金膜の界面に形成された銅合金膜の添加金属元素の珪化物膜と、の積層膜から構成される。

ここに、（１）銅中における銅合金膜の添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜の添加金属元素の珪化反応の平衡珪素ポテンシャルは、銅の珪化反応の平衡珪素ポテンシャルよりも低い。更に、（３）銅中における銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。

本発明によると、映像信号線は、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜の上に設けられた銅合金膜と、ゲート絶縁膜と銅合金膜の界面に形成された銅合金膜の添加金属元素の窒化物膜と、の積層膜から構成される。

ここで、（１）銅中における銅合金膜の添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜の添加金属元素の窒化反応の平衡窒素ポテンシャルは、珪素の窒化反応の平衡窒素ポテンシャルよりも低く、且つ、珪化物の生成自由エネルギーは負である。更に、（３）銅中における銅合金膜の添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。

本発明によると、薄膜トランジスタ液晶表示装置において、３００℃の熱処理でも十分に抵抗率が低下し、且つ、下地との密着性が高い配線構造を提供することにある。

以下に、本発明による薄膜トランジスタによって駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置の例について説明する。

図１に本発明による液晶表示装置の第１の例を示す。図１はアクティブマトリクス型液晶表示装置の薄型トランジスタの部分を拡大して示す。液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板とカラーフィルタ基板を有し、その間に液晶３６が封入されている。カラーフィルタ用のガラス基板３０の内面には、ブラックマトリクス３２及びカラーフィルタ３３、平坦化膜３４、配向膜３５が設けられている。ガラス基板３０の外面には、偏光膜３１が設けられている。

アクティブマトリクス用のガラス基板１０（以下、単に基板１０という。）の内面には、透明共通電極２０、共通信号線２１、走査信号線２２、ゲート絶縁膜１３、保護絶縁膜１６、画素電極１７、及び、配向膜１８が設けられている。一方、基板１０の外面には、偏光膜１１が設けられている。

共通信号線２１は、走査信号線２２に隣接し且つそれと平行に延びている。走査信号線２２と映像信号線（図示なし）はマトリクス状に交差している。走査信号線２２と映像信号線とに囲まれた画素領域に画素電極１７及び透明共通電極２０が設けられている。走査信号線２２と映像信号線との交点に対応して薄膜トランジスタが形成されている。薄膜トランジスタは、ドレイン電極２３、ソース電極２５、及び、ゲート電極（走査信号線２２が兼ねる。）を有する。画素電極１７は、スルーホール１９を介して薄膜トランジスタのソース電極２５に接続されている。

以下の説明では、特に断らない限り、走査信号線２２を形成するとき、ゲート電極、及び、走査信号線端子も、同時に形成される。ドレイン電極端子を形成するとき、映像信号線、ソース電極２５、透明共通電極２０及び共通信号線２１も同時に形成される。

ドレイン電極２３は、コンタクト層１５を介して半導体層１４上に形成された電極部２３−１と、その外側の周辺部２３−２からなる。同様に、ソース電極２５は、コンタクト層１５を介して半導体層１４上に形成された電極部２５−１と、その外側の周辺部２５−２からなる。

透明共通電極２０はインジウム酸化物又は亜鉛酸化物を主成分として含む透明導電膜１２によって形成されている。ゲート絶縁膜１３及び保護絶縁膜１６は、窒化シリコンＳｉＮによって形成されている。半導体層１４は、アモルファスシリコンａ−Ｓｉによって形成されている。コンタクト層１５はｎ^＋型アモルファスシリコンｎ^＋ａ−Ｓｉによって形成されている。画素電極１７はインジウム酸化物又は亜鉛酸化物を主成分として含む透明導電膜によって形成されている。

共通信号線２１及び走査信号線２２は、透明導電膜１２上の銅合金膜２１ａ、２２ａと、透明導電膜１２と銅合金膜２１ａ、２２ａの界面に形成された金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂとを含む。

ドレイン電極部２３−１及びソース電極部２５−１は、コンタクト層１５上の銅合金膜２３ａ、２５ａと、コンタクト層１５と銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に形成された金属珪化物膜２３ｂ、２５ｂとを含む。

ドレイン電極周辺部２３−２及びソース電極周辺部２５−２は、ゲート絶縁膜１３上の銅合金膜２３ａ、２５ａと、ゲート絶縁膜１３と銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に形成された金属窒化物膜２３ｂ、２５ｂとを含む。

本発明の１つの例では、透明導電膜１２はインジウム酸化物によって形成される。共通信号線２１及び走査信号線２２は、インジウム酸化物を含む透明導電膜１２の上に銅合金膜２１ａ、２２ａを形成することによって、作製される。本例によると、（１）銅中における銅合金膜２１ａ、２２ａの添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜２１ａ、２２ａの添加金属元素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは、インジウムの酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い。更に、（３）銅中における銅合金膜２１ａ、２２ａの添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。尚、酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは次式のＰ_Oで定義される。

Ｐ_O＝２ΔG_O／ｎ_O 式１

ここで、ΔG_Oは酸化物の生成自由エネルギー、ｎ_Oは該酸化物の酸素原子モル数である。

銅合金膜２１ａ、２２ａ中の添加金属元素は、拡散によって、銅合金膜２１ａ、２２ａと透明導電膜１２の界面に移動し、そこで、透明導電膜１２（インジウム酸化物）に含まれる酸素と化合し、金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂを生成する。

透明導電膜１２及び透明共通電極２０は、インジウム酸化物を主成分として含むものであればよく、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、又は、インジウム錫亜鉛酸化物を用いてよい。銅合金の添加金属元素として、アルミニウム、ベリリウム、クロム、ガリウム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウム、亜鉛からなる第１群の元素から、１種類以上の元素を選択して用いてよい。最も好適なのは、マンガン、又は、マグネシウムである。銅合金の添加金属元素がマグネシウムＭｇの場合、金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂを生成する反応は次の反応式によって表される。

Ｉｎ_２Ｏ_３＋３Ｍｇ→２Ｉｎ＋３ＭｇＯ 式２

こうして、本例では、インジウム酸化物（透明導電膜１２）と銅合金膜２１ａ、２２ａの界面に、銅合金の添加金属元素の酸化物膜２１ｂ、２２ｂが形成される。従って、共通信号線２１及び走査信号線２２は、インジウム酸化物を主成分とする透明導電膜１２の上に形成された銅合金膜２１ａ、２２ａと、２つの膜の界面に形成された金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂと、の積層膜から構成される。

本例では、下地の透明導電膜１２に強固に接続され、且つ、低抵抗率の信号線が得られる。また、金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂが導電性を有する場合には、共通信号線２１及び走査信号線２２と下地の透明導電膜１２の間の導通を得ることができる。

本発明の１つの例では、透明導電膜１２は亜鉛酸化物によって形成される。共通信号線２１及び走査信号線２２は、亜鉛酸化物を含む透明導電膜１２の上に銅合金膜２１ａ、２２ａを形成することによって、作製される。

本例によると、（１）銅中における銅合金膜２１ａ、２２ａの添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜２１ａ、２２ａの添加金属元素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは、亜鉛の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い。更に、（３）銅中における銅合金膜２１ａ、２２ａの添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。尚、酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは式１のP_Ｏで定義される。

銅合金膜２１ａ、２２ａ中の添加金属元素は、拡散によって、銅合金膜２１ａ、２２ａと透明導電膜１２の界面に移動し、そこで、透明導電膜１２（亜鉛酸化物）に含まれる酸素と化合し、金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂを生成する。

透明導電膜１２及び透明共通電極２０は、亜鉛酸化物を主成分として含むものであればよく、亜鉛アルミニウム酸化物、又は、亜鉛ガリウム酸化物を用いてよい。銅合金の添加金属元素として、アルミニウム、ベリリウム、クロム、ガリウム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウムからなる第２群の元素から、１種類以上の元素を選択して用いてよい。最も好適なのは、マンガン又はマグネシウムである。銅合金の添加金属元素がマンガンＭｎの場合、金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂを生成する反応は次の反応式によって表される。

ＺｎＯ＋Ｍｎ→Ｚｎ＋ＭｎＯ 式３

こうして、本例では、亜鉛酸化物（透明導電膜１２）と銅合金膜２１ａ、２２ａの界面に、銅合金の添加金属元素の酸化物膜２１ｂ、２２ｂが形成される。従って、共通信号線２１及び走査信号線２２は、亜鉛酸化物を主成分とする透明導電膜１２の上に形成された銅合金膜２１ａ、２２ａと、２つの膜の界面に形成された金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂと、の積層膜から構成される。

本例では、下地の透明導電膜１２に強固に接続され、且つ、低抵抗率の信号線が得られる。また、金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂが導電性を有する場合には、共通信号線２１及び走査信号線２２と下地の透明導電膜１２の間の導通を得ることができる。

上述の２つの例において、３００℃の熱処理によって信号線の抵抗率を３．７μΩｃｍ以下に低減するためには、銅合金の添加金属元素の含有量を２原子％以下とするのがよい。また、下地に対する信号線の良好な密着性を得るためには、添加金属元素の含有量を０．５原子％以上、３原子％以下とするのがよい。結局、信号線の抵抗率の低減と良好な下地密着性の両者を確保するには、銅合金の添加金属元素の含有量を０．５原子％以上、２原子％以下とするのが好適である。金属酸化物膜２１ｂ、２２ｂの膜厚は０．５ｎｍから３ｎｍの範囲にあるのがよい。

本発明の１つの例では、ドレイン電極部２３−１及びソース電極部２５−１は、ｎ^＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層１５上に銅合金膜２３ａ、２５ａを形成することによって、作製される。

本例によると、（１）銅中における銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の珪化反応の平衡珪素ポテンシャルは、銅の珪化反応の平衡珪素ポテンシャルよりも低い。更に、（３）銅中における銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。

薄型トランジスタの電極部において、銅合金膜２３ａ、２５ａ中の添加金属元素は、拡散によって、銅合金膜２３ａ、２５ａとコンタクト層１５の界面に移動し、そこで、コンタクト層１５（ｎ^＋型アモルファスシリコン）に含まれる珪素と化合し、金属珪化物膜２３ｂ、２５ｂを生成する。

銅合金の添加金属元素として、クロム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウムからなる第３群の元素から、１種類以上の元素を選択して用いてよい。最も好適なのは、マンガン又はマグネシウムである。銅合金の添加金属元素がマンガンＭｎの場合、金属珪化物膜２３ｂ、２５ｂを生成する反応は次の反応式によって表される。

Ｓｉ＋Ｍｎ→ＭｎＳｉ 式４

こうして、本例では、ｎ^＋型アモルファスシリコン（コンタクト層１５）と銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に、銅合金の添加金属元素の珪化物膜２３ｂ、２５ｂが形成される。従って、ドレイン電極部２３−１及びソース電極部２５−１は、ｎ^＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層１５の上に形成された銅合金膜２３ａ、２５ａと、コンタクト層１５と銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に形成された金属珪化物膜２３ｂ、２５ｂと、の積層膜から構成される。

本例では、下地のｎ^＋型アモルファスシリコンに強固に接続され、且つ、低抵抗率の信号線が得られる。また、銅合金膜２３ａ、２５ａ中の銅がｎ^＋型アモルファスシリコン中へ拡散するのを抑制することができる。

本発明の１つの例ではドレイン電極周辺部２３−２及びソース電極周辺部２５−２は、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１３上に銅合金膜２３ａ、２５ａを形成することによって、作製される。本例によると、（１）銅中における銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の窒化反応の平衡窒素ポテンシャルは、珪素の窒化反応の平衡窒素ポテンシャルよりも低く、且つ、珪化物の生成自由エネルギーは負である。更に、（３）銅中における銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。尚、窒化反応の平衡窒素ポテンシャルは次式のP_Ｎで定義される。

Ｐ_Ｎ＝２ΔG_Ｎ／ｎ_Ｎ 式５

ここで、ΔG_Ｎは窒化物の生成自由エネルギー、ｎ_Ｎは該窒化物の窒素原子モル数である。薄型トランジスタの周辺部において、銅合金膜２３ａ、２５ａ中の添加金属元素は、拡散によって、銅合金膜２３ａ、２５ａとゲート絶縁膜１３の界面に移動し、そこで、ゲート絶縁膜１３（窒化シリコン）に含まれる窒素と化合し、金属窒化物膜２３ｂ、２５ｂを生成する。

銅合金の添加金属元素として、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム、チタン、バナジウムからなる第４群の元素から、１種類以上の元素を選択して用いてよい。最も好適なのは、アルミニウム又はマグネシウムである。銅合金の添加金属元素がマグネシウムＭｇの場合、金属窒化物膜２３ｂ、２５ｂを生成する反応は次の反応式によって表される。

Ｓｉ_３Ｎ_４＋６Ｍｇ→３Ｓｉ＋２Ｍｇ_３Ｎ_２ 式６

こうして、本例では、窒化シリコン（ゲート絶縁膜１３）と銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に、銅合金の添加金属元素の窒化物膜２３ｂ、２５ｂが形成される。従って、ドレイン電極周辺部２３−２及びソース電極周辺部２５−２は、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１３の上に形成された銅合金膜２３ａ、２５ａと、ゲート絶縁膜１３と銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に形成された金属窒化物膜２３ｂ、２５ｂと、の積層膜から構成される。

本例では、下地の窒化シリコンに強固に接続され、且つ、低抵抗率の信号線が得られる。また、銅合金膜２３ａ、２５ａ中の銅が窒化シリコン中へ拡散するのを抑制することができる。

下地がアモルファスシリコンの場合には、銅合金膜の添加金属元素として、第３群の元素、即ち、クロム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウムから選択される。一方、下地が窒化シリコンの場合には、銅合金膜の添加金属元素として第４群の元素、即ち、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム、チタン、バナジウムから選択される。しかしながら、液晶表示装置の映像信号線の下地には、アモルファスシリコンと窒化シリコンの両方が存在することが多い。そのような場合には、銅合金膜の添加金属元素として、第３群と第４群の共通の元素を選択すればよい。第３群と第４群の共通の元素を第５群と称することとする。下地としてアモルファスシリコンと窒化シリコンの両方が存在する場合には、銅合金膜の添加金属元素として第５群の元素、即ち、マグネシウム、チタン、バナジウムから選択される。

また、液晶表示装置の映像信号線と走査信号線の材料や加工プロセスを共通化することは、量産における生産性を高めるのに効果的である。この点を考慮すると、映像信号線と走査信号線を形成するための銅合金膜の添加金属元素としては、第１群又は第２群の元素と、第５群の元素の共通の元素を選択すればよい。このような条件を満たす元素は、第５群の元素であるマグネシウム、チタン、バナジウムである。

図２から図６を参照して図１に示した本発明による液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の第１の例の製造方法を説明する。本例の製造方法は、５つのフォトリソグラフィ工程を含む。図２（ａ）から図６（ａ）は、各フォトリソグラフィ工程が終了し、フォトレジストが剥離された段階の薄膜トランジスタと画素の領域を示し、図２（ｂ）から図６（ｂ）は製造工程の流れを示す。ここで、フォトリソグラフィとは、基板上に金属薄膜を形成し、その上にフォトレジストを塗布し、マスクを介して光を照射し、それによって、レジストを選択的に露光し、それを現像することによって、レジストパターンを形成し、エッチングによってレジストパターン以外の領域の金属を除去し、最後に残余のレジストを剥離することである。以下に説明する第１から第５のフォトリソグラフィ工程は、基本的には、このような処理を含む。

図２を参照して第１フォトリソグラフィ工程を説明する。第１フォトリソグラフィ工程によって、透明導電膜１２及び第１の銅合金膜２１ａ、２２ａを形成する。ステップＳ１０１にて、無アルカリガラスからなる基板１０の上に、スパッタリングによって、インジウム酸化物又は亜鉛酸化物からなる透明導電膜１２を形成する。インジウム酸化物として、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、又は、インジウム錫亜鉛酸化物が用いられ、亜鉛酸化物として、亜鉛アルミニウム酸化物、又は、亜鉛ガリウム酸化物が用いられる。透明導電膜１２の膜厚は１０ｎｍ〜１５０ｎｍであるが、約５０ｎｍが好適である。続いて、スパッタリングによって、第１の銅合金膜２１ａ、２２ａを形成する。

銅合金は添加金属元素として、マンガンを含む。マンガンの代わりに、第１群の元素、即ち、アルミニウム、ベリリウム、クロム、ガリウム、マンガン、チタン、バナジウム、亜鉛から選択される元素を用いてもよい。尚、透明導電膜１２が亜鉛酸化物からなる場合には、第２群の元素、即ち、アルミニウム、ベリリウム、クロム、ガリウム、マンガン、チタン、バナジウムから選択される元素を用いてもよい。銅合金膜２１ａ、２２ａの厚さは１００ｎｍ〜５００ｎｍであるが、ここでは４００ｎｍとする。

ステップＳ１０２にて、ハーフ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。走査信号線２２及び共通信号線２１を形成する領域には露光を行わず、厚いレジストを形成する。透明共通電極２０を形成する領域には、ハーフ露光を行い、薄いレジストを形成する。走査信号線２２、共通信号線２１、及び、透明共通電極２０を形成する領域以外の領域では通常の露光を行い、現像によりレジストを除去する。

ステップＳ１０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、走査信号線２２、共通信号線２１、及び、透明共通電極２０を形成する領域以外の領域の銅合金膜を除去する。ステップＳ１０４にて、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、走査信号線２２、共通信号線２１、及び、透明共通電極２０を形成する領域以外の領域の透明導電膜を除去する。

ステップＳ１０５にて、アッシングによって、ハーフ露光部のレジストを剥離する。即ち、透明共通電極２０を形成する領域のレジストを剥離する。ステップＳ１０６にて、エッチングによって、ハーフ露光部の銅合金膜を除去する。即ち、透明共通電極２０を形成する領域の銅合金膜を除去する。ステップＳ１０７にて、レジストを剥離する。即ち、走査信号線２２及び共通信号線２１を形成する領域のレジストを剥離する。

こうして、ステップＳ１０１からステップＳ１０７までの工程により、図２（ａ）に示すように、基板１０上の走査信号線２２及び共通信号線２１を形成する領域に、透明導電膜１２と第１の銅合金膜２１ａ、２２ａが形成される。また、基板１０上の透明共通電極２０が形成される領域に透明導電膜１２が形成される。

図３を参照して第２フォトリソグラフィ工程を説明する。第２フォトリソグラフィ工程によって、ゲート絶縁膜１３、半導体層１４及びコンタクト層１５を形成し、同時に、銅合金の添加金属元素の酸化物膜２１ｂ、２２ｂを形成する。ステップＳ２０１にて、プラズマ化学蒸着法によって、ゲート絶縁膜１３の原料である窒化シリコン膜、半導体層１４の原料であるアモルファスシリコン膜、及び、コンタクト層１５の原料であるｎ^＋型アモルファスシリコン膜を、この順で連続的に形成する。ステップＳ２０１の成膜温度は約３００℃である。この工程にて、第１フォトリソグラフィ工程で形成した透明導電膜１２と第１の銅合金膜２１ａ、２２ａの間の界面に銅合金膜の添加金属元素の酸化物膜２１ｂ、２２ｂが形成される。本例では、酸化物膜２１ｂ、２２ｂは酸化マンガン膜である。

ステップＳ２０２にて、バイナリ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。バイナリ露光とは、ハーフ露光を用いない通常の露光及び現像を行うことを言う。即ち、半導体層１４及びコンタクト層１５を形成する領域に、レジストを形成し、それ以外の領域のレジストを除去する。ステップＳ２０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、半導体層１４及びコンタクト層１５を形成する領域以外の領域のｎ^＋型アモルファスシリコン膜及びアモルファスシリコン膜の積層膜を除去する。ステップＳ２０４にて、半導体層１４及びコンタクト層１５を形成する領域のレジストを剥離する。こうして、図３（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１３上に、半導体層１４及びコンタクト層１５からなる島状パターンが形成される。

図４を参照して第３フォトリソグラフィ工程を説明する。第３フォトリソグラフィ工程によって、第２の銅合金膜２３ａ、２５ａを形成する。ステップＳ３０１にて、スパッタリングによって、マグネシウムを添加金属元素とする銅合金膜と純銅膜を、この順序で連続的に形成する。銅合金の添加金属元素として、マグネシウムの代わりに、第５群の元素、即ち、チタン、バナジウムを選択してもよい。

ステップＳ３０２にて、バイナリ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。即ち、ドレイン電極２３及びソース電極２５を形成する領域に、レジストを形成し、それ以外の領域のレジストを除去する。ステップＳ３０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、ドレイン電極２３及びソース電極２５を形成する領域以外の領域の銅合金膜と純銅膜の積層膜を除去する。ステップＳ３０４にて、チャネル部を形成する領域にて、ｎ^＋型アモルファスシリコン膜を除去する。ステップＳ３０５にて、ドレイン電極及びソース電極２５を形成する領域のレジストを剥離する。こうして、図４（ａ）に示すように、ドレイン電極２３及びソース電極２５を形成する領域に銅合金膜２３ａ、２５ａと純銅膜（図示なし）の積層膜が形成される。

図５を参照して第４フォトリソグラフィ工程を説明する。第４フォトリソグラフィ工程によって、保護絶縁膜１６とスルーホール１９を形成し、同時に、銅合金の添加金属元素の珪化物膜２３ｂ、２５ｂ及び窒化物膜２１ｂ、２２ｂを形成する。ステップＳ４０１にて、プラズマ化学蒸着法によって、保護絶縁膜１６の原料である窒化シリコン膜を形成する。この成膜温度は約２３０℃である。この工程にて、ドレイン電極部２３−１及びソース電極部２５−１を形成する領域にて、第２フォトリソグラフィ工程（図３）で形成したコンタクト層１５と第３フォトリソグラフィ工程（図４）で形成した第２の銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に、銅合金の添加金属元素であるマグネシウムの珪化物膜２３ｂ、２５ｂが形成される。更に、ドレイン電極周辺部２３−２及びソース電極周辺部２５−２を形成する領域にて、第２フォトリソグラフィ工程（図３）で形成したゲート絶縁膜１３と第３フォトリソグラフィ工程（図４）で形成した第２の銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に、銅合金の添加金属元素であるマグネシウムの窒化物膜２３ｂ、２５ｂが形成される。

ステップＳ４０２にて、バイナリ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。即ち、スルーホール１９を形成する領域以外の領域にレジストを形成し、スルーホール１９を形成する領域のレジストを除去する。ステップＳ４０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、スルーホール１９を形成する領域にて、窒化シリコン膜を除去し、開口を形成する。ステップＳ４０４にて、スルーホール１９を形成する領域以外の領域のレジストを剥離する。こうして、図５（ａ）に示すように、保護絶縁膜１６とスルーホール１９用の開口が形成される。

図６を参照して第５フォトリソグラフィ工程を説明する。第５フォトリソグラフィ工程によって、画素電極１７、走査信号線端子（図示せず）、共通信号線端子（図示せず）、映像信号線端子（図示せず）を形成する。ステップＳ５０１にて、スパッタリングによって、画素電極１７の原料であるインジウム酸化物又は亜鉛酸化物からなる透明導電膜を形成する。ステップＳ５０２にて、バイナリ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。即ち、画素電極、走査信号線端子、共通信号線端子、及び、ドレイン電極端子を形成する領域にレジストを形成し、それ以外の領域のレジストを除去する。ステップＳ５０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、画素電極１７、走査信号線端子、共通信号線端子、映像信号線端子を形成する領域以外の領域の透明導電膜を除去する。ステップＳ５０４にて、レジストを剥離する。こうして、図６（ａ）に示すように、画素電極１７、走査信号線端子、共通信号線端子、及び、映像信号線端子が形成される。最後に、図１に示すように、配向膜１８を形成することによって、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板が製造される。

図１１（ａ）に本発明による液晶表示装置の第２の例を示す、ここでは、アクティブマトリクス基板のみを示す。基板１０の内面には、透明共通電極２０、共通信号線２１、走査信号線２２、ゲート絶縁膜１３、保護絶縁膜１６、及び、画素電極１７が設けられている。アクティブマトリクス基板の最も内面には配向膜が設けられ、外面には偏光膜が設けられているが、図示は省略する。

共通信号線２１は、走査信号線２２に隣接し且つそれと平行に延びている。走査信号線２２と映像信号線（図示なし）はマトリクス状に交差している。走査信号線２２と映像信号線とに囲まれた画素領域に画素電極１７及び透明共通電極２０が設けられている。走査信号線２２と映像信号線との交点に対応して薄膜トランジスタが形成されている。薄膜トランジスタは、ドレイン電極２３、ソース電極２５、及び、ゲート電極（図示なし）を有する。画素電極１７は、スルーホール１９を介して薄膜トランジスタのソース電極２５に接続されている。

本例では、半導体層１４はドレイン電極２３及びソース電極２５の下側に、且つ、その全体に延びている。更に、コンタクト層１５は、チャネル部２４を除いて、ドレイン電極２３及びソース電極２５の下側に、且つ、その全体に延びている。

共通信号線２１及び走査信号線２２は、第１の例と同様な方法によって作製される。ここでは、ドレイン電極２３及びソース電極２５について説明する。

本例によると、ドレイン電極２３及びソース電極２５は、ｎ^＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層１５の上に銅合金膜２３ａ、２５ａを形成することによって、作製される。本例によると、（１）銅中における銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の珪化物の生成自由エネルギーは負である。更に、（３）銅中における銅合金膜２３ａ、２５ａの添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。

銅合金膜２３ａ、２５ａ中の添加金属元素は、拡散によって、銅合金膜２３ａ、２５ａとコンタクト層１５の界面に移動し、そこで、コンタクト層１５（ｎ^＋型アモルファスシリコン）に含まれる珪素と化合し、金属珪化物膜２３ｂ、２５ｂを生成する。

銅合金の添加金属元素として、第３群の元素、即ち、クロム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウムから選択される１種類以上の元素が用いられてよい。最も好適なのは、マンガン又はマグネシウムである。銅合金の添加金属元素がマンガンＭｎの場合、金属珪化物膜２３ｂ、２５ｂを生成する反応は次の反応式によって表される。

Ｓｉ＋Ｍｎ→ＭｎＳｉ 式７

こうして、本例では、ｎ^＋型アモルファスシリコン（コンタクト層１５）と銅合金膜２３ａ、２５ａの界面に、銅合金の添加金属元素の珪化物膜２３ｂ、２５ｂが形成される。従って、ドレイン電極２３及びソース電極２５は、ｎ^＋型アモルファスシリコンからなるコンタクト層１５の上に形成された銅合金膜２３ａ、２５ａと、銅合金膜２３ａ、２５ａとコンタクト層１５の界面に形成された金属珪化物膜２３ｂ、２５ｂと、の積層膜から構成される。

本例では、下地のｎ^＋型アモルファスシリコンに強固に接続され、且つ、低抵抗率の信号線が得られる。また、銅合金膜２３ａ、２５ａ中の銅がｎ^＋型アモルファスシリコン中へ拡散するのを抑制することができる。

図７から図１１を参照して図１１に示した本発明による液晶表示装置のアクティブマトリクス基板１０の第２の例の製造方法を説明する。本例の製造方法は、４つのフォトリソグラフィ工程を含む。図７（ａ）から図１１（ａ）は、各フォトリソグラフィ工程が終了し、フォトレジストが剥離された段階の薄膜トランジスタと画素の領域を示し、図７（ｂ）から図１１（ｂ）は製造工程の流れを示す。ここで、フォトリソグラフィとは、基板上に金属薄膜を形成し、その上にフォトレジストを塗布し、マスクを介して光を照射し、それによって、レジストを選択的に露光し、それを現像することによって、レジストパターンを形成し、エッチングによってレジストパターン以外の領域の金属を除去し、最後に残余のレジストを剥離することである。以下に説明する第１から第４のフォトリソグラフィ工程は、基本的には、このような処理を含む。

図７を参照して第１フォトリソグラフィ工程を説明する。第１フォトリソグラフィ工程によって、透明導電膜１２及び第１の銅合金膜２１ａ、２２ａを形成する。図７の第１フォトリソグラフィ工程は図２の第１フォトリソグラフィ工程と同一であってよい。即ち、図７の第１フォトリソグラフィ工程に含まれるステップＳ６０１からステップＳ６０７は、図２の第１フォトリソグラフィ工程に含まれるステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理と同一であってよい。

こうして、ステップＳ６０１からステップＳ６０７までの工程により、図７（ａ）に示すように、基板１０上の走査信号線２２及び共通信号線２１を形成する領域に、透明導電膜１２と第１の銅合金膜２１ａ、２２ａが形成される。また、基板１０上の透明共通電極２０が形成される領域に透明導電膜１２が形成される。

図８を参照して第２フォトリソグラフィ工程を説明する。第２フォトリソグラフィ工程によって、ゲート絶縁膜１３、半導体層１４、コンタクト層１５、及び、第２の銅合金膜２３ａ、２５ａを形成し、同時に、銅合金の添加金属元素の酸化物膜２１ｂ、２２ｂを形成する。

ステップＳ７０１にて、プラズマ化学蒸着法によって、ゲート絶縁膜１３の原料である窒化シリコン膜、半導体層１４の原料であるアモルファスシリコン膜、及び、コンタクト層１５の原料であるｎ^＋型アモルファスシリコン膜を、この順で連続的に形成する。この成膜温度は約３００℃である。この工程にて、第１フォトリソグラフィ工程で形成した透明導電膜１２と第１の銅合金膜２１ａ、２２ａの界面に銅合金膜の添加金属元素の酸化物膜２１ｂ、２２ｂが形成される。本例では、酸化物膜２１ｂ、２２ｂは酸化マンガン膜である。

次に、スパッタリングによって、マンガンを添加金属元素とする第２の銅合金膜２３ａ、２５ａと純銅膜を、この順序で連続的に形成する。銅合金の添加金属元素として、マンガンの代わりに、クロム、マグネシウム、チタン、又は、バナジウムを選択してもよい。

ステップＳ７０２にて、ハーフ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。ドレイン電極２３（映像信号線、映像信号線端子を含む）及びソース電極２５を形成する領域には露光を行わず、厚いレジストを形成する。ドレイン電極２３とソース電極の間のチャネル部２４を形成する領域には、ハーフ露光を行い、薄いレジストを形成する。半導体層１４、コンタクト層１５及びその上のドレイン電極２３及びソース電極２５が形成される領域以外の領域では通常の露光を行い、現像によりレジストを除去する。

ステップＳ７０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域の純銅膜及び第２の銅合金膜を除去する。ステップＳ７０４にて、エッチングによって、レジストが除去された領域のｎ^＋型アモルファスシリコン膜とアモルファスシリコン膜を除去する。

ステップＳ７０５にて、アッシングによって、ハーフ露光部のレジストを剥離する。即ち、チャネル部２４を形成する領域のレジストを剥離する。ステップＳ７０６にて、エッチングによって、チャネル部２４を形成する領域の純銅膜及び銅合金膜を除去する。更に、エッチングによって、チャネル部２４を形成する領域のｎ^＋型アモルファスシリコン膜を除去する。ステップＳ７０７にて、レジストを剥離する。即ち、ドレイン電極２３（映像信号線、映像信号線端子を含む）及びソース電極２５を形成する領域のレジストを剥離する。

こうして、図８（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜１３上に、半導体層１４、コンタクト層１５、ドレイン電極２３及びソース電極２５が形成される。

図９は、図８に示した第２フォトリソグラフィ工程の変形例である。即ち、図８に示した第２フォトリソグラフィ工程の代わりに、図９に示す第２フォトリソグラフィ工程を用いてもよい。図９に示す第２フォトリソグラフィ工程を説明する。ステップＳ８０１は、ステップＳ７０１と同様である。

ステップＳ８０２にて、ハーフ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。本例では、ドレイン電極２３及びソース電極２５を形成する領域には露光を行わず厚いレジストを形成し、映像信号線と映像信号線端子を形成する領域にはハーフ露光を行い薄いレジストを形成する。

ステップＳ８０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域の純銅膜及び第２の銅合金膜を除去する。更に、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、純銅膜及び第２の銅合金膜を除去した領域のｎ^＋型アモルファスシリコン膜を除去する。それによって、薄膜トランジスタのチャネル部が形成される。

ステップＳ８０４にて、ハーフ露光部のレジストをアッシングにより除去する。但し、このステップは省略してもよい。ステップＳ８０５にて、レジストをリフローし、薄膜トランジスタのチャネル部２４を形成する領域をレジストで埋める。ステップＳ８０６にて、エッチングによって、レジストが除去された領域のアモルファスシリコン層を除去する。ステップＳ８０７にて、レジストを剥離する。

図１０を参照して第３フォトリソグラフィ工程を説明する。第３フォトリソグラフィ工程によって、保護絶縁膜１６とスルーホール１９を形成し、同時に、銅合金の添加金属元素であるマンガンの珪化物膜２３ｂ、２５ｂを形成する。

ステップＳ９０１にて、プラズマ化学蒸着法によって、保護絶縁膜１６の原料である窒化シリコン膜を形成する。この成膜温度は約２３０℃である。この工程にて、ドレイン電極２３及びソース電極２５を形成する領域にて、第２フォトリソグラフィ工程（図８、図９）で形成したコンタクト層１５と第２の銅合金膜膜２３ａ、２５ａの界面に、銅合金の添加金属元素であるマンガンの珪化物膜２３ｂ、２５ｂが形成される。

ステップＳ９０２にて、バイナリ露光マスクを用いてレジストパターンを形成する。即ち、スルーホール１９を形成する領域以外の領域にレジストを形成し、スルーホール１９を形成する領域のレジストを除去する。ステップＳ９０３にて、エッチングによって、レジストが除去された領域、即ち、スルーホールを形成する領域にて、窒化シリコン膜を除去し、開口を形成する。ステップＳ９０４にて、スルーホール１９を形成する領域以外の領域のレジストを剥離する。こうして、図１０（ａ）に示すように、保護絶縁膜１６とスルーホール１９用の開口が形成される。

図１１を参照して第４フォトリソグラフィ工程を説明する。第４フォトリソグラフィ工程によって、画素電極１７、走査信号線端子（図示せず）、共通信号線端子（図示せず）、映像信号線端子（図示せず）を形成する。図１１の第４フォトリソグラフィ工程は図６の第５フォトリソグラフィ工程と同一であってよい。即ち、図１１の第５フォトリソグラフィ工程に含まれるステップＳ１００１からステップＳ１００４は、図６の第５フォトリソグラフィ工程に含まれるステップＳ１０１からステップＳ５０４までの処理と同一であってよい。

こうして、ステップＳ１００１からステップＳ１００４までの工程により、図１１（ａ）に示すように、画素電極１７、走査信号線端子、共通信号線端子、及び、映像信号線端子が形成される。最後に、図１に示すように、配向膜１８を形成することによって、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板が製造される。

図１２から図１４を参照して本発明による液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の第３、第４及び第５の例の構造及び製造方法を説明する。本例の液晶表示装置では、縦電界で液晶を駆動する。画素電極１７の位置は、図１２〜図１４に示す３つの例において、異なる。

画素電極１７は、図１２に示す第３の例では、保護絶縁膜１６の上に配置され、図１３に示す第４の例では、基板１０とゲート絶縁膜１３の間に配置され、図１４に示す第５の例では、ゲート絶縁膜１３と保護絶縁膜１６の間に配置される。画素電極１７は、インジウム酸化物又は亜鉛酸化物からなる透明導電膜１２によって形成される。インジウム酸化物として、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、又は、インジウム錫亜鉛酸化物より選択してよい。亜鉛酸化物として、亜鉛アルミニウム酸化物、又は、亜鉛ガリウム酸化物を選択してよい。

先ず、図１２を参照して第３の例を説明する。本例の基板１０の内面には、走査信号線２８、ゲート絶縁膜１３、保護絶縁膜１６、及び、画素電極１７が設けられている。アクティブマトリクス基板の最も内面には配向膜が設けられ、外面には偏光膜が設けられているが、図示は省略する。

走査信号線２８と映像信号線との交点に対応して薄膜トランジスタが形成されている。薄膜トランジスタは、ドレイン電極２３、ソース電極２５、及び、ゲート電極（走査信号線２８が兼ねる。）を有する。画素電極１７は、スルーホール１９を介して薄膜トランジスタのソース電極２５に接続されている。

ドレイン電極２３は、コンタクト層１５を介して半導体層１４上に形成された電極部２３−１と、その外側の周辺部２３−２からなる。同様に、ソース電極２５は、コンタクト層１５を介して半導体層１４上に形成された電極部２５−１と、その外側の周辺部２５−２からなる。

ゲート絶縁膜１３及び保護絶縁膜１６は、窒化シリコンＳｉ_３Ｎ_４によって形成されている。半導体層１４は、アモルファスシリコンａ−Ｓｉによって形成されている。コンタクト層１５はｎ^＋型アモルファスシリコンｎ^＋ａ−Ｓｉによって形成されている。

走査信号線２８は、ガラス基板１０上の銅−マグネシウム合金膜２８ａと、銅−マグネシウム合金膜２８ａとガラス基板１０の界面に形成された酸化マグネシウム膜２８ｃと、銅−マグネシウム合金膜２８ａとゲート絶縁膜１３の界面に形成された窒化マグネシウム膜２８ｂと、を含む。

走査信号線２８は、ガラス基板１０の上に銅合金膜２８ａを形成することによって、作製される。本例によると、（１）銅中における銅合金膜２８ａの添加金属元素の拡散係数は、銅の自己拡散係数よりも大きく、且つ、（２）銅合金膜２８ａの添加金属元素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルは、シリコンの酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い。

更に、（３）銅中における銅合金膜２８ａの添加金属元素の固溶限は０．１％よりも大きい。また、（４）銅合金膜２８ａの添加金属元素の窒化反応の平衡酸素ポテンシャルは、珪素の窒化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低い。

銅合金膜２８ａ中の添加金属元素は、拡散によって、銅合金膜２８ａとガラス基板１０の界面に移動し、そこで、ガラス基板１０（珪素酸化物）に含まれる酸素と化合し、金属酸化物膜２８ｃを生成する。

銅合金の添加金属元素として、アルミニウム、ベリリウム、マグネシウム、チタンからなる第６群の元素から、１種類以上の元素を選択して用いてよい。最も好適なのはマグネシウムである。銅合金の添加金属元素がマグネシウムＭｇの場合、金属酸化物膜２８ｃを生成する反応は次の反応式によって表される。

ＳｉＯ_２＋２Ｍｇ→Ｓｉ＋２ＭｇＯ 式８

銅合金膜２８ａ中の添加金属元素は、拡散によって、銅合金膜２８ａとゲート絶縁膜１３の界面に移動し、そこで、ゲート絶縁膜１３（窒化シリコン）に含まれる窒素と化合し、金属窒化物膜２８ｂを生成する。

銅合金の添加金属元素がマグネシウムＭｇの場合、金属窒化物膜２８ｂを生成する反応は次の反応式によって表される。

Ｓｉ_３Ｎ_４＋６Ｍｇ→３Ｓｉ＋２Ｍｇ_３Ｎ_２ 式９

こうして、本例では、ガラス基板と銅合金膜２８ａの界面に、銅合金の添加金属元素の酸化物膜２８ｃが形成され、銅合金膜２８ａとゲート絶縁膜１３の界面に、銅合金の添加金属元素の窒化物膜２８ｂが形成される。従って、走査信号線２８は、銅合金の添加金属元素の酸化物膜２８ｃ、銅合金膜２８ａ、及び、銅合金の添加金属元素の窒化物膜２８ｂの積層膜から構成される。

ドレイン電極部２３−１及びソース電極部２５−１は、コンタクト層１５上の銅−マグネシウム合金膜２３ａ、２５ａと、銅−マグネシウム合金膜２３ａ、２５ａとコンタクト層１５（ｎ^＋型アモルファスシリコン）の界面に形成されたマグネシウム珪化物膜２３ｂ、２５ｂとを含む。

銅−マグネシウム合金膜２３ａ、２５ａ中のマグネシウムは、拡散によって、銅−マグネシウム合金膜２３ａ、２５ａとコンタクト層１５の界面に移動し、そこで、コンタクト層１５（ｎ^＋型アモルファスシリコン）に含まれる珪素と化合し、マグネシウム珪化物膜２３ｂ、２５ｂを生成する。

ドレイン電極周辺部２３−２及びソース電極周辺部２５−２は、ゲート絶縁膜１３上の銅−マグネシウム合金膜２１ａ、２２ａと、銅−マグネシウム合金膜２３ａ、２５ａとゲート絶縁膜１３（窒化シリコン）の界面に形成されたマグネシウム窒化物膜２３ｂ、２５ｂとを含む。

図１３を参照して第４の例を説明する。基板１０の内面には、走査信号線２２、画素電極１７、画素電極接続部２７、ゲート絶縁膜１３、及び、保護絶縁膜１６が設けられている。走査信号線２２と映像信号線との交点に対応して薄膜トランジスタが形成されている。アクティブマトリクス基板の最も内面には配向膜が設けられ、外面には偏光膜が設けられているが、図示は省略する。薄膜トランジスタは、ドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）２３、ソース電極２５、及び、ゲート電極（走査信号線２２が兼ねる。）を有する。画素電極１７は、スルーホール１９を介して薄膜トランジスタのソース電極２５に接続されている。

走査信号線２２は、透明導電膜１２上の銅−マンガン合金膜２２ａと、銅−マンガン合金膜２２ａと透明導電膜１２の界面に形成された酸化マンガン膜２２ｂとを含む。

ドレイン電極２３は、コンタクト層１５を介して半導体層１４上に形成された電極部２３−１と、その外側の周辺部２３−２からなる。同様に、ソース電極２５は、コンタクト層１５を介して半導体層１４上に形成された電極部２５−１と、その外側の周辺部２５−２からなる。

ゲート絶縁膜１３及び保護絶縁膜１６は、窒化シリコンＳｉ_３Ｎ_４によって形成されている。半導体層１４は、アモルファスシリコンａ−Ｓｉによって形成されている。コンタクト層１５はｎ^＋型アモルファスシリコンｎ^＋ａ−Ｓｉによって形成されている。

ドレイン電極部２３−１及びソース電極部２５−１は、コンタクト層１５上の銅−マンガン合金膜２１ａ、２２ａと、銅−マンガン合金膜２３ａ、２５ａとコンタクト層１５（ｎ^＋型アモルファスシリコン）の界面に形成されたマンガン珪化物膜２３ｂ、２５ｂとを含む。

ドレイン電極周辺部２３−２及びソース電極周辺部２５−２は、ゲート絶縁膜１３上の銅−マンガン合金膜２３ａ、２５ａからなる。画素電極接続部２７は、画素電極１７である透明導電膜１２上の銅−マンガン合金膜２５ａと、銅−マンガン合金膜２５ａと透明導電膜１２（インジウム酸化物又は亜鉛酸化物）の界面に形成された酸化マンガン膜２７ｂとを含む。

図１４を参照して第５の例を説明する。基板１０の内面には、走査信号線（ゲート電極、走査信号線端子を含む）２８、ゲート絶縁膜１３、半導体層１４、コンタクト層１５、画素電極１７、ドレイン電極（映像信号線、映像信号線端子を含む）２３、ソース電極２５、及び、保護絶縁膜１６が設けられている。アクティブマトリクス基板の最も内面には配向膜が設けられ、外面には偏光膜が設けられているが、図示は省略する。

走査信号線２８と映像信号線との交点に対応して薄膜トランジスタが形成されている。薄膜トランジスタは、ドレイン電極２３、ソース電極２５、及び、ゲート電極（走査信号線２８が兼ねる）を有する。画素電極１７は、スルーホール１９を介して薄膜トランジスタのソース電極２５に接続されている。

本例では、画素電極１７を構成する透明導電膜１２は、ドレイン電極２３及びソース電極２５の下側に、且つ、コンタクト層１５の上を覆うように延びている。

ゲート絶縁膜１３及び保護絶縁膜１６は、窒化シリコンＳｉ_３Ｎ_４によって形成されている。半導体層１４は、アモルファスシリコンａ−Ｓｉによって形成されている。コンタクト層１５はｎ^＋型アモルファスシリコンｎ^＋ａ−Ｓｉによって形成されている。

走査信号線２８は、ガラス基板１０上の銅−マグネシウム合金膜２８ａと、銅−マグネシウム合金膜２８ａとガラス基板１０の界面に形成された酸化マグネシウム膜２８ｃと、銅−マグネシウム合金膜２８ａとゲート絶縁膜１３の界面に形成された窒化マグネシウム膜２８ｂと、を含む。

ドレイン電極２３及びソース電極２５は、画素電極１７である透明導電膜１２上の銅−マンガン合金膜２３ａ、２５ａと、銅−マンガン合金膜２３ａ、２５ａと透明導電膜１２の界面に形成された酸化マンガン膜２３ｂ、２５ｂとを含む。

以上本発明の例を説明したが本発明はこれらの例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。

本発明は、薄膜トランジスタによって駆動するアクティブマトリクス型液晶表示装置がかりでなく、他の形式の液晶テレビや液晶モニター等に利用が可能である。更に、本発明は、有機発光ダイオード表示装置にも適用が可能である。

本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の例の薄型トランジスタを含む主要部の拡大断面図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の例の製造方法の第１フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の例の製造方法の第２フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の例の製造方法の第３フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の例の製造方法の第４フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第１の例の製造方法の第５フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第２の例の製造方法の第１フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第２の例の製造方法の第２フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第２の例の製造方法の第３フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第２の例の製造方法の第４フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第２の例の薄型トランジスタの部分の主要部とその製造方法の第５フォトリソグラフィ工程を説明する図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第３の例の薄型トランジスタを含む主要部の拡大断面図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第４の例の薄型トランジスタを含む主要部の拡大断面図である。 本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第５の例の薄型トランジスタを含む主要部の拡大断面図である。

符号の説明

１０…（アクティブマトリクス基板用の）基板、１１…偏光板、１２…透明導電膜、１３…ゲート絶縁膜、１４…半導体層、１５…コンタクト層、１６…保護絶縁膜、１７…画素電極、１８…配向膜、１９…スルーホール、２０…透明共通電極、２１…共通信号線、２１ａ…銅合金膜、２１ｂ…金属酸化物膜／金属窒素化物膜、２２…走査信号線、２３…ドレイン電極（映像信号線）、２３ａ…銅合金膜、２３ｂ…金属珪化物膜／金属窒化物膜／酸化マンガン膜、２５…ソース電極、２５ａ…銅合金膜、２５ｂ…金属珪化物膜／金属窒化物膜／酸化マンガン膜、２８…走査信号線、３０…カラーフィルタ用ガラス基板、３１…偏光板、３２…ブラックマトリクス、３３…カラーフィルタ、３４…平坦化膜、３５…配向膜、３６…液晶

Claims (8)

1. 一対の基板と、前記一対の基板に挟持された液晶と、前記一対の基板の一方に形成された複数の走査信号線と、前記走査信号線とマトリクス状に交差する複数の映像信号線と、前記走査信号線と前記映像信号線との交点に対応して形成された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された画素電極と、前記走査信号線を覆うゲート絶縁膜と、前記映像信号線と前記薄膜トランジスタとを覆う保護絶縁膜と、を有する液晶表示装置において、
   前記走査信号線は、インジウム酸化物もしくは亜鉛酸化物を主成分とする透明導電膜の上に形成された銅合金膜と、前記透明導電膜と前記銅合金膜との界面に形成された前記銅合金の添加金属元素の金属酸化物膜と、を含む積層膜から構成され、
   前記銅合金の添加金属元素の銅中における拡散係数は銅の自己拡散係数よりも大きく、前記銅合金の添加金属元素の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルはインジウムもしくは亜鉛の酸化反応の平衡酸素ポテンシャルよりも低く、且つ、前記銅合金の添加金属元素の銅中における固溶限は０．１％よりも大きいことを特徴とする液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記透明導電膜がインジウム酸化物を主成分とする場合は、前記銅合金の添加金属元素はアルミニウム、ベリリウム、クロム、ガリウム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウム、亜鉛から選択される元素を１種類以上含有し、
   前記透明導電膜が亜鉛酸化物を主成分とする場合は、前記銅合金の添加金属元素はアルミニウム、ベリリウム、クロム、ガリウム、マグネシウム、マンガン、チタン、バナジウムから選択される元素を１種類以上含有することを特徴とする液晶表示装置。
3. 請求項１に記載の液晶表示装置において、
   前記ゲート絶縁膜及び前記金属酸化物膜は熱処理により同時に形成されることを特徴とする液晶表示装置。
4. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記金属酸化物膜は導電性を有することを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記透明導電膜の上に形成された銅合金膜の添加金属元素の含有量は０．５原子％以上、２原子％以下であることを特徴とするインプレインスイッチング型液晶表示装置。
6. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記金属酸化物膜の膜厚は０．５ｎｍから３ｎｍの範囲であることを特徴とする液晶表示装置。
7. 請求項１に記載の液晶表示装置において、前記走査信号線の抵抗率は３．７μΩｃｍより小さいことを特徴とする液晶表示装置。
8. 請求項１に記載の液晶表示装置において、更に、前記走査信号線と前記映像信号線とに囲まれた画素領域に形成された共通透明電極と、前記走査信号線と隣接かつ平行し前記共通透明電極に接続される共通信号線と、を有するインプレインスイッチング型であることを特徴とする液晶表示装置。

Images