JPH07244277A

JPH07244277A - 窒化保護膜、それを用いた液晶ディスプレイおよび窒化保護膜の形成方法

Info

Publication number: JPH07244277A
Application number: JP3561494A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nobori; 正治登; Hiroshi Hamano; 広濱野; Tamahiko Nishiki; 玲彦西木
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】フリッカーが小さく、かつ、透明なＳｉＮ_X
保護膜の提供。【構成】液晶ディスプレイの画素電極上の電極保護膜
が、主たる原料ガスであるＮＨ₃ とＳｉＨ₄ とのガス流
量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ が０．７〜１．４の範囲でグロー
放電により成膜されたＳｉＮ_X 保護膜からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子に形成す
る窒化保護膜（以下、ＳｉＮ_X 保護膜とも表記する）、
特に液晶ディスプレイの電極保護膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液晶ディスプレイの一例として、
文献１：「電子技術、１９９３−８、ｐｐ．７３−８
０」に、ＴＦＴ−ＬＣＤ（薄膜トランジスタ−液晶ディ
スプレイ）が記載されている。通常のＬＣＤでは、画素
電極基板と対向基板との間に液晶を封入してある。文献
１中の７５頁の図５では、画素電極基板のみを示してい
る。この画素電極基板では、ガラス基板の上に画素電極
とこの画素電極に電圧を印加するための活性素子である
ＴＦＴとを具えている。そして、この従来例では、画素
電極上のみ保護膜を除去し、ＴＦＴ上に保護膜を残して
いる。

【０００３】保護膜としてＳｉＮ_X 膜（窒化膜）をグロ
ー放電（例えばプラズマＣＶＤ法）により形成する場合
は、主たる原料ガスであるＮＨ₃ とＳｉＨ₄ とのガス流
量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ を１０以上にすると、膜構造がＳ
ｉ−Ｎ結合の多い良好な絶縁膜が得られることが、文献
２「電子通信情報学会、ＳＤＭ９０−１５１、ｐｐ．４
９−５３（１９９０）」に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、画素電
極上のみ保護膜を除去すると、保護膜の膜厚に起因する
段差が画素電極の周囲に形成される。この段差のため、
液晶の配向が乱れ、その結果、画素電極の周囲で光漏れ
が発生して表示特性の劣化の原因となる。

【０００５】また、通常、画素電極上には配向膜が設け
てあり、この配向膜を回転するローラー押し当てること
により、液晶を配向させるための機能を配向膜に与える
配向処理を行なっている。この際、配向膜に保護膜の段
差に起因する段差があると、画素電極の周囲の段差の直
下の角（下角）の部分の配向処理ができないだけでな
く、配向処理で発生した微小な屑がこの下角の部分に溜
ってしまう。その結果、配向処理できなかった部分から
の光漏れの発生や、微小な屑から液晶中に溶け出す不純
物イオンにより液晶が汚染され表示特性の劣化の原因と
なる。

【０００６】このような画素電極の周囲の光漏を防ぐた
め、通常対向基板に設けられている、画素電極と対向す
る部分に開口部を有するブラックマスク（遮光マスク）
の開口率を小さくして、画素電極周囲を覆うようにする
対策が一般的に行なわれている。しかし、ブラックマス
クの開口率を小さくすると表示画像が暗くなる。特に、
画素密度の大きい高精細なＬＣＤパネルでは開口率の低
下の影響が顕著である。

【０００７】一方、画素電極上のＳｉＮ_X 保護膜を除去
しない場合は、表示特性としてちらつき（フリッカー）
が発生するため表示品質が大幅に劣化してしまう。

【０００８】また、従来のＳｉＮ_X 保護膜は、帯電する
と静電気がなかなか放電しないため、半導体素子の不
良、特に液晶ディスプレイの表示品質が劣化する原因と
なっていた。ＳｉＮ_X 保護膜は、例えば前述した配向処
理やＴＦＴ基板と対向基板との間への液晶を注入する工
程で帯電し易く、静電気の放電に長時間を要する。この
ため、液晶ディスプレイの製造後に予備駆動やアニール
等の後処理が必要となり、液晶ディスプレイの生産性の
低下の原因となっていた。

【０００９】このため、帯電による静電気が放電し易
く、フリッカーの小さい、透明なＳｉＮ_X 保護膜の実現
が望まれていた。また、画素電極上に設けてもフリッカ
ーが小さく、表示品質の劣化のない電極保護膜であっ
て、さらに、ＴＦＴ−ＬＣＤの場合には、トランジスタ
上に電極保護膜を形成してもトランジスタの閾値電圧の
変動がない電極保護膜膜を具えた液晶ディスプレイの実
現が望まれていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明のＳｉＮ_X 保護
膜およびその形成方法によれば、半導体素子に形成され
るＳｉＮ_X 保護膜が、成膜時の主たる原料ガスであるＮ
Ｈ₃ とＳｉＨ₄ とのガス流量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ が０．
７〜１．４の範囲でグロー放電により成膜されることを
特徴とする。

【００１１】また、この発明の液晶ディスプレイによれ
ば、画素電極基板と対向基板との間に液晶を封入してあ
り、画素電極は、第１の透明基板の対向電極側の面上に
透明な画素電極とこの画素電極に電圧を印加するための
活性素子とを具え、かつ、この画素電極上に電極保護膜
および第１の配向膜を順次に積層して具えており、対向
電極は、第２の透明基板の画素電極基板側の面上に透明
な共通電極および第２の配向膜を順次に積層して具えて
なる液晶ディスプレイにおいて、電極保護膜が、上述の
発明のＳｉＮ_X 保護膜からなることを特徴とする。

【００１２】

【作用】この発明のＳｉＮ_X 保護膜およびその形成方法
によれば、ＳｉＮ_X 保護膜が、主たる原料ガスであるＮ
Ｈ₃ とＳｉＨ₄ とのガス流量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ を０．
７〜１．４という特定の比の範囲にして成膜してある。
このため、後述の実施例で説明するように、ＳｉＮ_X 保
護膜が帯電しても静電気が従来の保護膜よりも放電し易
く、また、ＳｉＮ_X 保護膜が着色して見える程光学的バ
ンドギャップが小さくない。このため、フリッカーが小
さく、かつ、透明なＳｉＮ_X 保護膜を得ることができ
る。

【００１３】また、流量比が０．７〜１．４のＳｉＮ_X
保護膜を具えた液晶ディスプレイでは、ＳｉＮ_X 保護膜
の帯電による表示不良がなく、フリッカーが小さいた
め、画素電極上のＳｉＮ_X 保護膜を除去する必要がな
い。このため、画素電極上のＳｉＮ_X 保護膜を除去した
場合に生ずる段差による画素電極周辺での光漏れや段差
に溜った屑による表示品質の劣化が生じることがない。
さらに、画素電極周辺での光漏れがないので、ブラック
マスクの開口部を狭くする必要がない。このため、開口
部を狭くすることによって表示画面が暗くなることがな
い。従って、表示品質の良い液晶ディスプレイを提供す
ることができる。また、ＴＦＴ上に、この発明の窒化保
護膜を形成しても、トランジスタの閾値電圧の変動等の
悪影響は生じない。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明のＳｉＮ_X
保護膜、それを用いた液晶ディスプレイおよびＳｉＮ_X
保護膜の形成方法の実施例について併せて説明する。
尚、以下に参照する図は、この発明が理解できる程度に
各構成成分の大きさ、形状および配置関係を概略的に示
してあるに過ぎない。従って、この発明は、図示例にの
み限定されるものでない。

【００１５】図１は、この発明のＳｉＮ_X 保護膜を用い
た液晶ディスプレイの実施例の説明に供する１画素分の
断面構造図である。尚、図１では、断面を表すハッチン
グを一部省略して示してある。

【００１６】この実施例の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）
は、活性素子としてアモルファスシリコン薄膜トランジ
スタ（α−ＳｉＴＦＴ）を具えており、画素電極基板で
あるＴＦＴ基板１０と対向基板であるフィルタ基板１２
との間に液晶１４を封入してある。ＴＦＴ基板１０は、
第１の透明な絶縁性基板であるガラス基板１６のフィル
タ基板側の面上に透明な画素電極１８とこの画素電極１
８に電圧を印加するための活性素子としてα−ＳｉＴＦ
Ｔ２０を具えている。尚、この実施例では、画素電極１
８はガラス基板１６上に設けられた第２ゲート絶縁膜４
２上に設けてある。また、この画素電極１８上には、電
極保護膜２２および第１の配向膜２４を順次に積層して
具えてある。一方、フィルタ基板１２には、第２の透明
な絶縁性基板であるガラス基板２６のＴＦＴ基板１０側
の面上に、画素電極１８と対向する部分に開口部２８を
有するブラックマスク層３０を具え、この開口部にフィ
ルタ層３２を設けてある。そして、このブラックマスク
層３０およびフィルタ層３２上に、透明な共通電極３４
および第２の配向膜３６を順次に積層してある。

【００１７】そしてこの発明では、電極保護膜２２が、
主たる原料ガスであるＮＨ₃ とＳｉＨ₄ とのガス流量比
ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ が０．７〜１．４の範囲でグロー放電
により成膜されたＳｉＮ_X 保護膜２２からなる。

【００１８】次に、この実施例のＴＦＴ基板１０に設け
られたα−ＳｉＴＦＴ２０について説明する。図１に
は、α−ＳｉＴＦＴアレイの１画素分に対応する部分が
示されている。この実施例では、ガラス基板１６上
に、導電性材料（例えばタンタル）からなる膜厚１００
〜３００ｎｍ程度のゲート電極３８が形成されている。
ゲート電極３８形成にあたっては、例えば、スパッタリ
ング法によりタンタル膜（図示せず）を成膜後、ホトリ
ソグラフィおよびエッチング技術によってパターニング
を施してゲート電極３８を形成する。このゲート電極３
８は、陽極酸化法によってゲート電極３８の表面を酸化
して形成された第１ゲート絶縁膜４０で覆われている。
ゲート電極３８の表面の酸化に際しては、ゲート電極３
８の端子取り出し部分（図示せず）はホトレジスト等で
保護しておく。さらに、この第１ゲート絶縁膜４０およ
びガラス基板１６上は第２ゲート絶縁膜４２で覆われて
いる。第２ゲート絶縁膜４２は、アンモニア（ＮＨ₃ ）
およびシラン（ＳｉＨ₄ ）を主成分とする反応ガスを用
いたグロー放電により形成する。第２ゲート絶縁膜４２
上には、アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）からなる膜
厚２０〜２００ｎｍ程度の活性層４４が、ＳｉＨ₄ を用
いたグロー放電によって形成されている。また、この活
性層４４の両端部上には、ソース電極４６およびドレイ
ン電極４８がそれぞれ電気的な接続性を良好にするため
のオーミック層４９を介して形成されている。オーミッ
ク層４９はＳｉＨ₄ およびＰＨ₃ を主成分とする反応ガ
スを用いたグロー放電により形成する。また、ソース電
極４６およびドレイン電極４８の形成にあたっては、例
えばスパッタリング法を用いて導電性膜をＴＦＴ基板上
全面に披着させ、その後、ホトリソグラフィおよびエッ
チング技術を用いてパターニングを行ない、ソース電極
４６およびドレイン電極４８を形成する。このとき、ソ
ース電極４６は画素電極１８と電気的に接続される。ま
た、ソース電極４６とドレイン電極４８との間に残った
不要なオーミック層（図示せず）は、ソース電極４６お
よびドレイン電極４８をエッチングマスクとしてドライ
エッチング等の方法により除去する。そして、α−Ｓｉ
ＴＦＴ２０および画素電極１８を含むＴＦＴ基板１０上
全面には、上述したＳｉＮ_X 保護膜２２が上述のガス流
量比で形成されている。さらに、ＳｉＮ_X 膜上２２全面
には配向膜２４が形成されている。

【００１９】以下、図２〜図９を参照して、ＳｉＮ_X 膜
の保護膜を特定のガス流量比で成膜したものとする理由
を説明する。

【００２０】図２は、ＳｉＮ_X 保護膜の特性のＮＨ₃ ／
ＳｉＨ₄ ガス流量比依存性の測定結果である。図２の上
段の左側の縦軸は、赤外分光測定により求めたＳｉ−Ｈ
結合量およびＮ−Ｈ結合量を任意目盛りで表しており、
上段の右側の縦軸はＳｉ−Ｈ／Ｎ−Ｈ比を表してる。ま
た、中段の縦軸は、可視紫外分光測定より求めた光学的
バンドギャップＥｇｏｐｔ（ｅＶ）を表している。ま
た、下段の縦軸は、電子スピン共鳴（ＥＳＲ：Electron
Spin Resonance ）より求めたＥＳＲスピン密度（×１
０¹⁸ｃｍ^-3）を表している。各段の横軸は共通で、Ｓｉ
Ｎ_X 保護膜を成膜する際のＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ガス流量比
（以下、単に流量比とも称する）を表している。

【００２１】上段の曲線Ｉは、各流量比におけるＳｉ−
Ｈ結合量の測定値のプロットを結んだものである。ま
た、曲線IIは、各流量比におけるＮ−Ｈ結合量の測定値
のプロットを結んだものである。また、曲線III は、各
流量比におけるＳｉ−Ｈ／Ｎ−Ｈ比のプロットを結んだ
ものである。曲線Ｉ〜III に示すように、流量比が小さ
いと、Ｓｉ−Ｈ結合が増加し、Ｎ−Ｈ結合が減少し、Ｓ
ｉ−Ｈ／Ｎ−Ｈ比は増加する。

【００２２】中段の曲線IVは、各流量比における光学的
バンドギャップ（Ｅｇｏｐｔ）の測定値を結んだもので
ある。曲線IVに示すように、流量比を４から１まで変化
させるとＥｇｏｐｔは緩やかに減少し、流量比が１より
も小さくなるとＥｇｏｐｔは急激に小さくなる。流量比
が０．７よりも小さくなるとＥｇｏｐｔは３程度よりも
小さくなる。Ｅｇｏｐｔが３程度よりも小さい膜では可
視光領域でも光学吸収が発生するため膜が着色して見え
る。このため、Ｅｇｏｐｔが３程度よりも小さい膜は、
例えば液晶ディスプレイの画素電極上の積層する膜とし
ては不適当である。

【００２３】下段の曲線Ｖは、各流量比におけるＥＳＲ
スピン密度の測定値のプロットを結んだものである。曲
線Ｖに示すように、流量比が１以上の領域ではスピン密
度は緩やかに変化する。一方、流量比が１よりも小さく
なるとスピン密度は増加し始め、流量比が０．７よりも
小さくなるとスピン密度との増加は急激となる。このこ
とより、流量比が０．７よりも小さい領域ではＳｉＮ_X
保護膜中のダングリングボンドが増加するため、例えば
ＴＦＴのチャネル部分の保護膜としては適さないと考え
られる。

【００２４】次に、図３に、ＳｉＮ_X 保護膜を抵抗と容
量の並列回路による等価回路で考えた場合の並列抵抗率
Ｒｐの低周波での周波数依存性を示す。図３のグラフの
横軸はＳｉＮ_X 保護膜に印加する周波数（Ｈｚ）を表
し、縦軸は抵抗率（Ωｃｍ）を表している。図３のグラ
フ中の曲線ｒ₁ 〜ｒ₅ はそれぞれ流量比４、２、１、
０．７、０．３で成膜したＳｉＮ_X 保護膜の抵抗値の周
波数依存性を表している。（但し、この実施例で曲線と
は折れ線、破線、一点鎖線および二点鎖線を含む。）曲
線ｒ₁ 〜ｒ₅ に示すように、例えば実際に液晶ディスプ
レイを駆動する際にＳｉＮ_X 保護膜に印加される３０Ｈ
ｚの周波数では、流量比が小さい程ＳｉＮ_X保護膜の抵
抗率が小さくなっている。また、ＳｉＮ_X 保護膜を上述
したいずれの流量比で成膜した場合も並列容量Ｃｐは周
波数によらず一定の値であるので、ＳｉＮ_X 保護膜は分
極していない。

【００２５】次に、図４に、ＳｉＮ_X 保護膜の誘電率の
ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ガス流量比依存性を示す。図４のグラ
フの横軸は、ＳｉＮ_X 保護膜を成膜する際のＮＨ₃ ／Ｓ
ｉＨ₄ ガス流量比を表している。縦軸は、ＳｉＮ_X 保護
膜の３０Ｈｚでの誘電率を表している。図４のグラフ中
の曲線VIは、各流量比での誘電率の測定値のプロットを
結んだものである。曲線VIに示すように、流量比が１よ
りも小さい領域で誘電率が増加している。

【００２６】以上、図２〜図４に示した測定結果から、
ＳｉＮ_X 保護膜の成膜時のＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ガス流量比
は０．７以上であることが必要であることが分かる。

【００２７】次に、ＳｉＮ_X 保護膜のフリッカー特性の
流量比依存性について説明する。先ず、図５に、フリッ
カー特性の測定に用いた単純マトリクスセルの断面図を
示す。この単純マトリクスセルは、下側のガラス基板５
０上に透明電極５２、ＳｉＮ_X 保護膜５４および配向膜
５６を順次に積層してあり、一方上側のガラス基板５８
上は、透明電極６０および配向膜６２が順次に積層して
ある。そして上側および下側のガラス基板５０および５
８を、配向膜同士５６および６２が向かい合ようにして
対向させ、配向膜同士５６および６２の間に液晶６４を
封入してある。また、ＳｉＮ_X 保護膜５４を設けない単
純マトリクスセルも作製してＳｉＮ_X 保護膜の有無によ
るフリッカー特性の差を後述するように調べた。

【００２８】次に、図６に、フリッカー特性の測定に用
いたフリッカー測定装置の概略図を示す。ここでは、被
測定サンプルである単純マトリクスセル６６をバックラ
イト６８と光電子増倍管７０との間に配置してある。単
純マトリクスセル６６は、駆動回路７２によって駆動電
圧を印加され、駆動回路７２はコンピュータ７４によっ
て制御される。また、光電子倍増管７０から得られた信
号はＦＦＴアナライザ７６で処理してからコンピュータ
７４に取り込まれる。

【００２９】この実施例では、フリッカーの大きさの基
準として、単純マトリクスセル６６の最適駆動条件でＦ
ＦＴアナライザ７６で処理して得られた信号の３０Ｈｚ
成分をＤＣ（直流）成分で割った値をｍ３０値と呼んで
用いる。このｍ３０値が０．０２以下のときには人間に
目にはフリッカーは感じられない。

【００３０】次に、図７に、ｍ３０値のＮＨ₃ ／ＳｉＨ
₄ ガス流量比依存性を示す。図７のグラフの横軸は、Ｓ
ｉＮ_X 保護膜を成膜する際のＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ガス流量
比を表している。縦軸はｍ３０値を表している。図７の
グラフ中の曲線VII は、各流量比でのｍ３０値のプロッ
トを結んだものである。曲線VII に示すように、流量比
が小さいほど、ｍ３０値は小さくなっている。従って、
流量比が小さいほど、フリッカーが小さくなる。また、
ｍ３０値が、人間の目にフリッカーが感じられなくなる
値である０．０２以下となるのは、流量比が１．４以下
の場合であることが分かる。

【００３１】ところで、単純マトリックスセルを初め液
晶ディスプレイのセルの作製においては、一般にラビン
グ処理と呼ばれる工程を含んでいる。ラビング処理で
は、例えばバフ材を巻いたローラー（ラビングローラ
ー）でＴＦＴ基板やフィルタ基板を擦る処理を行なうた
めに、静電気帯電が発生する。このとき、ＴＦＴ基板は
ＳｉＮ_X 保護膜が存在するため、静電気が放電しにく
い。このため、セルを作製後、静電気帯電によるフリッ
カーが発生する。

【００３２】次に、帯電したＳｉＮ_X 保護膜の流量比の
違いによる放電のし易さの違いについて説明するため、
図８に、単純マトリクスセル製作後の経過時間とｍ３０
値との関係を示す。図８のグラフの横軸は、単純マトリ
クスセル製作後の経過時間（日）を対数で表している。
縦軸はｍ３０値を表している。図８のグラフ中の曲線ｓ
₁ 〜ｓ₃ は流量比がそれぞれ４、２、１の場合のｍ３０
値のプロットを結んだものであり、曲線ｓ₄ は、ＳｉＮ
_X 保護膜を設けない場合のｍ３０値のプロットを結んだ
ものである。最初のフリッカーの測定はセル作製直後に
行なった。曲線ｓ₁ 〜ｓ₄ に示すように、セル作製後の
時間が経過すると共にｍ３０値は減少する。

【００３３】また、流量比が１の場合は、曲線ｓ₃ に示
すように、最初の測定の時点でｍ３０値が０．０２より
も小さくなっており、人間の目ではフリッカーを感じな
い程度になっている。また、曲線ｓ₃ では５日目には、
ＳｉＮ_X 保護膜を設けていない場合の曲線ｓ₄ と同等の
ｍ３０値まで減少している。一方、流量比が４および２
の場合は、曲線ｓ₁ およびｓ₂ に示すように、最初の測
定の時点ではｍ３０値がいずれも０．０４程度であり、
ｍ３０値が０．０２以下になるまでに、曲線ｓ₁ の場合
は８日、曲線ｓ₂ の場合は５日かかっている。そして、
約３０日後に曲線ｓ₁ およびｓ₂ は漸く曲線ｓ₃ および
ｓ₄ と同等のｍ３０値まで減少している。

【００３４】このように、流量比が小さい程、最初のｍ
３０値が小さく、また、短時間でｍ３０値が０．０２よ
りも小さくなることが分かる。

【００３５】従って、例えば文献２では流量比が１０の
場合が記載されているように、従来の流量比が大きなＳ
ｉＮ_X 保護膜を具えた液晶ディスプレイでは、セル組立
工程におけるラビング処理等により帯電したした静電気
が放電してフリッカーが人間の目に見えなくなるまでに
長時間かかることになる。また、流量比が２の場合も曲
線ｓ₂ に示すように、放電に時間がかかるため、画素電
極上に設けるＳｉＮ_X保護膜として不適当である。一
方、流量比が１の場合は上述の曲線ｓ₃ に示すように、
静電気が放電してフリッカーが見えなくなるまでにかか
る時間が不要になる。その結果、液晶ディスプレイの画
素電極上に成膜時の流量比が１のＳｉＮ_X保護膜を形成
すれば、液晶ディスプレイの製造に要する時間を大幅に
短縮することができる。

【００３６】次に、図９に、単純マトリックスセルの電
圧保持率のバイアス電圧依存性の測定結果を示す。図９
のグラフの横軸は、単純マトリクスセルに印加するバイ
アス電圧を表している。縦軸は電圧保持率（％）を表し
ている。図９のグラフ中の曲線ｐ₁ 〜ｐ₃ は、それぞれ
流量比が１、２、４のＳｉＮ_X 保護膜の測定周波数３０
ヘルツの場合の測定結果を示している。一般に、保持電
圧が低くなると、液晶ディスプレイの駆動電圧を高くす
る必要があるだけでなく、フリッカーが発生する。この
ため、保持電圧は高い方が良いことが知られている。曲
線ｐ₁ 〜ｐ₃ に示すように、流量比が小さいＳｉＮ_X 保
護膜の方が電圧保持率が高くなっている。

【００３７】上述した図７〜図９に示す測定結果から、
ＳｉＮ_X 保護膜の成膜時の流量比は小さい方が良いこと
が分かる。特に、図７に示したようにフリッカーを人間
の目に見えなくなる程度にするには、流量比を１．４以
下とすることが必要である。

【００３８】さらに、図２〜図４の測定結果から流量比
を０．７以上とすることを考え合わせれば、ＳｉＮ_X 保
護膜の成膜時の主たる原料ガスであるＮＨ₃ とＳｉＨ₄
とのガス流量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ を０．７〜１．４の範
囲とすれば、フリッカーが小さく、かつ、着色のない透
明なＳｉＮ_X 保護膜が得られる。

【００３９】そして、流量比が０．７〜１．４のＳｉＮ
_X 保護膜を具えた液晶ディスプレイでは、ＳｉＮ_X 保護
膜の帯電による表示不良がなく、フリッカーが小さいた
め、画素電極上のＳｉＮ_X 保護膜を除去する必要がな
い。このため、画素電極上のＳｉＮ_X 保護膜を除去した
場合に生ずる段差による画素電極周辺での光漏れや段差
に溜った屑による表示品質の劣化が生じることがない。
さらに、画素電極周辺での光漏れがないので、ブラック
マスクの開口部を狭くする必要がない。このため、開口
部を狭くすることによって表示画面が暗くなることがな
い。従って、表示品質の良い液晶ディスプレイを提供す
ることができる。

【００４０】ところで、活性素子としてＴＦＴを具えた
ＬＣＤでは、ＳｉＮ_X 保護膜はＴＦＴのチャネル部分上
にも形成される。このため、ＳｉＮ_X 保護膜の膜質の経
時変化によりＴＦＴの閾値電圧が経時変化することが考
えられる。この閾値電圧の経時変化が急激であるとＬＣ
Ｄの寿命が短くなることになる。そこで、閾値電圧の経
時変化を予測するため、ＴＦＴ上に流量比が１のＳｉＮ
_X 保護膜を成膜してＤＣＢＴＳ評価を行なった。ＤＣ
ＢＴＳ評価とは加速度試験の一種で、ＴＦＴに温度と
ＤＣバイアスを加えて試験し、ＴＦＴの閾値電圧の経時
変化を予測するものである。その予測結果を図１０に示
す。図１０のグラフの横軸は、ＳｉＮ_X保護膜成膜後の
経過時間（秒）を対数で表している。縦軸は、ＳｉＮ_X
保護膜の成膜直後のＴＦＴの閾値電圧を基準にした閾値
電圧の経時変化量（Ｖ）を表している。図１０のグラフ
中の曲線ｑは、閾値電圧の予測結果を示している。曲線
ｑが示すように、閾値電圧が２Ｖ変化するのに３０年以
上かかることが予測できる。この結果は従来のＳｉＮ_X
保護膜と同等の良好な特性である。さらに、実際のＬＣ
Ｄの駆動は、パルス電圧で行なわれるため、ＬＣＤの寿
命はさらに長くなると考えられる。

【００４１】上述した実施例では、この発明を特定の材
料を使用し、特定の構成とした例について説明したが、
この発明は多くの偏光および変形を行なうことができ
る。例えば、上述した実施例では、液晶ディスプレイの
ＳｉＮ_X 保護膜の例について説明したが、この発明のＳ
ｉＮ_X 保護膜は、液晶ディスプレイに限らず、イメージ
センサやほかの半導体素子の駆動回路や論理回路にも利
用することができる。また、この発明の液晶ディスプレ
イは、ＴＦＴ駆動型のアクティブＬＣＤだけではなく、
例えば、ＳＴＮ型のノンアクティブＬＣＤ、ダイオード
駆動型のＬＣＤまたは単純マトリクス型のＬＣＤであっ
ても良い。また、例えばα−ＳｉＴＦＴの場合では、チ
ャンネルエッチ型でもエッチングストッパ型であっても
良い。

【００４２】また、ＬＣＤのみならず、例えば完全密着
型のセンサのように、半導体素子の製造の過程または製
造後に静電気が発生し易いプロセスを行なう半導体素子
にこの発明のＳｉＮ_X 保護膜を用いれば、従来のＳｉＮ
_X 保護膜を用いた場合よりも放電のための工程を短縮す
ることができる。このため、半導体素子の製造工程また
は製造後の後工程の短縮を図ることが可能となる。

【００４３】

【発明の効果】この発明のＳｉＮ_X 保護膜およびその形
成方法によれば、ＳｉＮ_X 保護膜が、主たる原料ガスで
あるＮＨ₃ とＳｉＨ₄ とのガス流量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄
を０．７〜１．４という特定の比の範囲にして成膜して
ある。このため、後述の実施例で説明するように、Ｓｉ
Ｎ_X 保護膜が帯電しても静電気が従来の保護膜よりも放
電し易く、また、ＳｉＮ_X 保護膜が着色して見える程光
学的バンドギャップが小さくない。このため、フリッカ
ーが小さく、かつ、透明なＳｉＮ_X 保護膜を得ることが
できる。

【００４４】また、流量比が０．７〜１．４のＳｉＮ_X
保護膜を具えた液晶ディスプレイでは、ＳｉＮ_X 保護膜
の帯電による表示不良がなく、フリッカーが小さいた
め、画素電極上のＳｉＮ_X 保護膜を除去する必要がな
い。このため、画素電極上のＳｉＮ_X 保護膜を除去した
場合に生ずる段差に起因する表示品質の劣化が生じるこ
とがない。従って、表示品質の良い液晶ディスプレイを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＳｉＮ_X 保護膜を用いた液晶ディス
プレイの実施例の説明に供する１画素分の断面構造図で
ある。

【図２】ＳｉＮ_X 保護膜の特性のＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ガス
流量比依存性の測定結果を示すグラフである。

【図３】ＳｉＮ_X 保護膜を抵抗と容量の並列回路による
等価回路で考えた場合の並列抵抗率Ｒｐの低周波での周
波数依存性の測定結果を示すグラフである。

【図４】ＳｉＮ_X 保護膜の誘電率のＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ガ
ス流量比依存性の測定結果を示すグラフである。

【図５】フリッカー特性の測定に用いた単純マトリクス
セルの断面図である。

【図６】フリッカー測定装置の該略図である。

【図７】ｍ３０値のＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ ガス流量比依存性
を示すグラフである。

【図８】単純マトリクスセル製作後の経過時間とｍ３０
値との関係を示すグラフである。

【図９】電圧保持率のバイアス電圧依存性の測定結果を
示すグラフである。

【図１０】ＴＦＴの閾値電圧の経時変化を予測結果を示
すグラフである。

【符号の説明】

１０：ＴＦＴ基板１２：フィルタ基板１４：液晶１６：ガラス基板１８：画素電極２０：α−ＳｉＴＦＴ２２：電極保護膜（ＳｉＮ_X 保護膜）２４：第１の配向膜２６：ガラス基板２８：開口部３０：ブラックマスク層３２：フィルタ層３４：共通電極３６：第２の配向膜３８：ゲート電極４０：第１ゲート酸化膜４２：第２ゲート酸化膜４４：活性層４６：ソース電極４８：ドレイン電極４９：オーミック層５０：ガラス基板５２：透明電極５４：ＳｉＮ_X 保護膜５６：配向膜５８：ガラス基板６０：透明電極６２：配向膜６４：液晶６６：単純マトリクスセル６８：バックライト７０：光電子倍増管７２：駆動回路７４：コンピュータ７６：ＦＦＴアナライザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子に形成される窒化保護膜であ
って、前記窒化保護膜が、主たる原料ガスであるＮＨ₃ とＳｉ
Ｈ₄ とのガス流量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ が０．７〜１．４
の範囲でグロー放電により成膜されたＳｉＮ_X保護膜か
らなることを特徴とする窒化保護膜。
【請求項２】画素電極基板と対向基板との間に液晶を
封入してあり、前記画素電極基板は、第１の透明な絶縁
性基板の前記対向基板側の面上に透明な画素電極、電極
保護膜および第１の配向膜を順次に積層して具えてお
り、前記対向基板は、第２の透明な絶縁性基板の前記画
素電極基板側の面上に透明な共通電極および第２の配向
膜を順次に積層して具えてなる液晶ディスプレイにおい
て、前記電極保護膜が、請求項１に記載の窒化保護膜からな
ることを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項３】請求項１に記載の窒化保護膜を形成する
にあたり、下地上に、主たる原料ガスであるＮＨ₃ とＳｉＨ₄ との
ガス流量比ＮＨ₃ ／ＳｉＨ₄ が０．７〜１．４となる範
囲でグロー放電によって成膜することを特徴とする窒化
保護膜の形成方法。