JPH07321328A - 薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置およびその製法 - Google Patents

薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置およびその製法

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JPH07321328A
JPH07321328A JP11493594A JP11493594A JPH07321328A JP H07321328 A JPH07321328 A JP H07321328A JP 11493594 A JP11493594 A JP 11493594A JP 11493594 A JP11493594 A JP 11493594A JP H07321328 A JPH07321328 A JP H07321328A
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thin film
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liquid crystal
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Takayuki Wakui
陽行 和久井
Nobutake Konishi
信武 小西
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】薄膜トランジスタ駆動の液晶表示装置の配線の
歩留り、表示品質が向上。 【構成】透明ガラス基板上に形成された走査信号線、映
像信号線およびゲート電極１、ゲート絶縁膜２、非晶質
半導体層３、ソース電極４、ドレイン電極５で構成され
た薄膜トランジスタおよび保持容量素子、透明画素電極
８からなる画素構造の液晶表示装置であって、前記ゲー
ト電極１、該ゲート電極１上のゲート絶縁膜２ｂが、柱
状結晶構造の金属材料で構成され、それが４５度以下の
順テーパ形状を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に係り、特
に、薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置およびその製法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、液晶表示装置の一つとしてＴＦＴ
（Ｔhin Ｆilm Ｔransister）を用いた薄膜トランジス
タ駆動方式の液晶表示装置が知られている。これはガラ
スなどの透明基板に設けたＴＦＴを用いて、各画素毎に
液晶に加えられる電圧を制御するため、画質が鮮明であ
ると云う特徴を有しており、ＯＡ機器用の端末や液晶Ｔ
Ｖなど広く用いられている。
【０００３】図１１は、従来のＴＦＴ型液晶表示装置に
おける１画素の等価回路を示したものである。走査信号
線１０１と映像信号線１０２の交差部にＴＦＴ１００が
配置され、液晶容量１０３と完全保持容量１０４が接続
されている。
【０００４】走査信号線１０１からの信号によってＴＦ
Ｔ１００がＯＮ状態になると、映像信号線１０２の電位
が画素電極部に書込まれ、液晶容量１０３と完全保持容
量１０４に電荷が蓄積される。ＴＦＴ１００がＯＦＦ状
態となると液晶容量１０３と完全保持容量１０４に蓄積
された電荷は保持される。この時、走査信号線１０１、
映像走査線１０２の抵抗の大小が画質を左右する。
【０００５】即ち、配線抵抗が大きい場合、信号遅延に
より各画素にアンバランスが生じて鮮明な画像が得られ
なくなる。このため、信号配線はできるだけ低抵抗な材
料で形成されることが好ましい。
【０００６】この配線材料は周知の陽極化成法等により
自己酸化膜を形成して、走査信号線１０１と映像信号線
１０２との絶縁層、ＴＦＴ１００のゲート絶縁膜として
の機能を持たせることができる。
【０００７】上記の配線材料としてはアルミニウムが好
適である。配線の形成は真空中で、蒸着法、スパッタリ
ング法等により成膜し、通常のホトリソグラフィにより
ホトレジストをパターニングし、エッチング液によるウ
エットエッチング、あるいは塩素系ガスによるドライエ
ッチングでパーターニングする。
【０００８】この時、アルミニウムの加工および自己整
合的に形成した絶縁膜は、その形状により配線歩留りあ
るいは画質性能に悪影響を及ぼす、例えば、走査信号線
１０１または映像信号線１０２の断面の壁面形状がオー
バーハングあるいは垂直に近い形状に形成された場合、
前者は映像信号線１０２の配線歩留の低下、後者は最終
保護膜の平坦性を悪化させて液晶の配向性を損い画質を
低下させる。また、ゲート電極のエッジ効果による電界
集中により、自己整合的に形成したゲート絶縁膜の絶縁
破壊を誘起し易くなり、ＴＦＴ特性を低下させる要因と
なる。
【０００９】ＴＦＴを構成する走査信号線に延長してな
るゲート電極、映像信号線に延長してなるドレイン電極
線およびソース電極においても上記と同様な問題が生ず
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】特開平５−８２５０５
号公報では、アルミニウム膜を弗酸、硝酸系エッチング
液によりエッチングして、エッチング面にテーパを付け
ることにより前記欠点が解消できることを開示してい
る。しかし、この方法ではガラス基板や絶縁膜等にダメ
ージを与え、また、テーパ角が小さすぎるためにアルミ
ニウムの抵抗増大につながるなどの問題があった。
【００１１】本発明の目的は、上記を解決するため、走
査信号線、映像信号線および該信号線から延長してなる
ドレイン、ソース電極を順テーパ形状とし、信号線の配
線歩留、最終保護膜の平坦性を向上した薄膜トランジス
タ駆動液晶表示装置並びにその製法を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の要旨は次のとおりである。
【００１３】透明ガラス基板上に形成された走査信号線
と、走査信号線から延びてなる端子取出し電極と、前記
走査信号線に直交し絶縁されて形成された映像信号線
と、前記走査信号線から分岐してなるゲート電極、前記
ゲート電極上に絶縁膜を介して順次形成された半導体層
および対となるソース電極とドレイン電極を有し、前記
ドレイン電極が前記映像信号線に接続された薄膜トラン
ジスタと、前記絶縁層上に形成された前記ソース電極と
接続された画素電極を備えた薄膜トランジスタ駆動液晶
表示装置において、前記走査信号線および前記走査信号
線から分岐し前記薄膜トランジスタを構成するゲート電
極は、柱状結晶を有する金属材料からなり、前記金属材
料はこれに連続して形成された自己整合酸化膜を有する
ことを特徴とする薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置に
ある。
【００１４】従来の金属材料のテーパ加工は、ホトレジ
ストと被エッチング材との密着性を利用する方法、両者
の間に中間材を介する方法等が知られている。本発明
は、金属材料の結晶性を利用して、４５度以下の順テー
パ形状を形成する。本発明者らは各種の金属材料のテー
パエッチングについて検討し、テーパ形状が金属材料の
結晶粒に依存していることを見出し本発明に到達した。
そのキーポイントは配線に用いる金属材料の結晶性を利
用して、順テーパ状に加工したことにある。
【００１５】さらに、上記金属材料および該金属材料か
ら延長してなる絶縁膜の形状を４５度以下の順テーパ状
に形成することにより前記エッジ効果を抑制することが
できる。
【００１６】柱状結晶を有する金属材料としては、例え
ば、Ａｌを母材としてIＶａ、Ｖａ遷移金属を１種以上
添加することにより得られる。
【００１７】４５度以下の順テーパのゲート絶縁膜を形
成するには、Ａｌのエッチング溶液である燐酸、硝酸、
酢酸の混合液の硝酸と酢酸の濃度を制御することであ
る。また、本発明はゲート電極、ゲート絶縁膜に限ら
ず、走査信号線、映像信号線さらには映像信号線から延
長してなるドレイン電極、ソース電極に対しても有効で
ある。
【００１８】
【作用】本発明が対象とする金属配線は、スパッタ法、
電子ビーム法等により形成される。これらの金属膜はバ
ルク金属とは異なる結晶構造を有する。一般に結晶構造
は次の様な条件下において異なると云われている。
【００１９】
【数１】 （石垣状の大きな結晶粒） Ｔm＞Ｔ＞Ｔr …〔１〕 （柱状結晶粒） Ｔr＞Ｔ＞Ｔsd …〔２〕 （針状またはポーラス状結晶粒） Ｔsd＞Ｔ …〔３〕 （但し、Ｔ：基板温度、Ｔm：金属の融点、Ｔr：再結晶
温度、Ｔsd：表面自己拡散温度を示す。） 上記の条件で結晶粒を制御し、柱状結晶が順テーパ形状
を形成するのに最も好都合なこと、そして、金属堆積時
の基板温度を制御することにより柱状結晶を形成するこ
とができることを確認した。
【００２０】さらに、母材へIＶａ、Ｖａ族遷移金属の
１種以上を添加することにより、柱状結晶粒の形成が容
易なことを確認した。
【００２１】本発明の柱状結晶を有する金属材料は、以
下のメカニズムにより順テーパ形状に加工できる。
【００２２】図２は前記〔１〕の条件による柱状結晶の
金属配線、図３は上記〔２〕の条件による石垣状結晶の
金属配線のエッチング進行の模式図である。
【００２３】エッチングは基本的には結晶粒界に沿って
進行し、その後結晶粒内に及ぶ。その様子を図２，図３
にそれぞれ示す。太線はエッチングの経時変化を示して
いる。
【００２４】図２の柱状結晶においては、エッチング開
始当初は結晶粒界２４に沿ってエッチングが進行し、そ
の後結晶粒２３内に至る。そのときレジスト２１との境
界部Ａを詳細に見ると、初期状態では結晶粒界２４の片
側のみエッチングが進行し、もう一方の結晶粒界２４'
はエッチングが結晶粒内２３に達した後に進行する。こ
れが連続的に進行し（太線で示す）、最終的には太線２
５で示すような順テーパ形状にエッチングされる。
【００２５】図３の石垣状結晶では、その結晶粒界２４
は縦（深さ方向）、横（表面方向）にあるため、前記の
柱状結晶のようなエッチングの進行が起こらない。それ
故にエッチング形状の制御は困難であり、図２のような
順テーパ形状を形成することができない。
【００２６】上記の図２の順テーパ角（θ）を４５度以
下とすることにより、その上に陽極化成法により形成さ
れる絶縁膜も安定に形成することができる。なお、陽極
化成は強電界中で行われるため、この印加電圧が金属膜
のエッジ部に集中し絶縁膜の破壊を誘起する。この電界
集中を抑制するため、順テーパ角は４５度以下が望まし
い。
【００２７】図４は、順テーパ角θ＝０における電界を
１とした時の、順テーパ角と電界集中の関係および絶縁
膜の破壊歩留まりを示すグラフである。θが４５度以下
になると電界集中による陽極化成絶縁膜の絶縁破壊歩留
（□）の低下の抑制効果が大きい。
【００２８】一方、配線抵抗はその断面積で決まり、テ
ーパ角を小さくすると当然のことながら増大する。図４
にアルミニウム配線幅１０μｍ、アルミニウム厚さ４０
０ｎｍにおけるテーパ角と抵抗の関係を示したが、テー
パ角θが約２０度より小さくなると急激に抵抗値が減少
する。絶縁膜の破壊と抵抗の減少とを合わせて考慮する
と、順テーパ角θは２０〜４５度が望ましい。
【００２９】ゲート配線は、信号の遅延を低減し表示品
質を向上するためには、より低抵抗な金属が望ましい。
アルミニウムはこうした要求に対して最も望ましい金属
材料であり、アルミニウム単独あるいは他の金属を１種
以上添加したものが用いられる。特に、IＶａ、Ｖａ族
遷移金属の添加は、スパッタ条件によって柱状結晶を形
成し易く、陽極化成が可能である。
【００３０】次に、前記順テーパ角の制御は、用いるエ
ッチング液の組成比を選択することにより、精度よく制
御できる。アルミニウムのエッチング例でその作用，効
果を説明する。
【００３１】アルミニウムのエッチングは、燐酸，硝酸
系のエッチング液を用い、その酸化作用を利用して行う
ことができる。硝酸はホトレジストの機械的性質を変化
させ、金属との接着面、特に、レジスト端部での接着性
を制御できる。硝酸の混合量を調節することによって、
ホトレジスト端部の接着性を制御でき、エッチング液が
端部から侵入し易くして、順テーパ角を制御するもので
ある。
【００３２】さらに上記エッチング液は、希釈剤として
酢酸を混合している。酢酸は水に比べ安定なエッチング
速度を与える。また、酢酸濃度の調節により高精度な順
テーパ形状を達成することができる。但し、酢酸の濃度
が高過ぎるとホトレジストの機械的性質を低下させ、正
常なパターンが得にくい。
【００３３】また、前記エッチング液は、液晶表示装置
を構成するガラス基板、絶縁膜等に対する悪影響も極め
て少ない。
【００３４】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。ま
ず、本発明のＴＦＴ駆動液晶表示装置の構成について説
明する。
【００３５】図１は本発明のＴＦＴ駆動液晶表示装置の
１画素の模式断面図である。大別して、ＴＦＴ部
〔ａ〕、画素電極部〔ｂ〕、容量部〔ｃ〕、走査信号線
および映像信号線がそれぞれ透明ガラス基板２０上に形
成されている。
【００３６】ＴＦＴ部〔ａ〕は、ゲート電極１，ゲート
電極１上に形成されゲート絶縁膜２ｂ，第２の絶縁膜２
ａ，ｉ型〔真性（intrinsic）：導電型不純物がドープ
されていない〕非晶質Ｓｉ半導体層３および一対のソー
ス電極４とドレイン電極５とで構成されている。上記ゲ
ート電極１は延長されて図１１の走査信号線１０１とな
り、ドレイン電極５は延長されて図１１の映像信号線１
０２となる。
【００３７】画素電極部〔ｂ〕は、画素透明電極８で構
成されている。
【００３８】付加容量部〔ｃ〕は、ゲート電極１と同様
な構成で同時に形成された容量電極７(ａ)と、ソース電
極４，ドレイン電極５と同様な構成で同時に形成された
もう一方の容量電極７(ｂ)とにより挾持されたゲート絶
縁膜２と同材料である。そして、同時に形成された容量
絶縁膜１１(ａ)と、前記第２の絶縁膜２ｂと同材料で同
時に形成された容量絶縁膜１１(ｂ)とで構成されてい
る。
【００３９】前記画素電極部〔ｂ〕の透明画素電極８に
は、ゲート絶縁膜２ａ，２ｂを介して前記ＴＦＴ部
〔ａ〕のソース電極４と、容量絶縁膜１１(ａ)，１１
(ｂ)を介して前記付加容量部〔ｃ〕の容量電極７(ｂ)が
接続されている。
【００４０】本発明の特徴は、ＴＦＴ部〔ａ〕のゲート
電極１と、付加容量部〔ｃ〕の容量電極７(ａ)のそれぞ
れの端部を順テーパ形状に形成することであり、さらに
ゲート電極１上に形成されたゲート絶縁膜２ｂおよび容
量絶縁膜１１(ｂ)をも順テーパ形状にしたことである。
【００４１】本発明の順テーパ形状の形成は、金属配線
材料の結晶の形成と制御、エッチング液の調整にある。
次に、製法と併せて詳述する。
【００４２】図５〜７は、本発明の製造過程を示す模式
断面図である。図５に示すように透明ガラス基板２０上
にアルミニウム膜２１をスパッタ法により膜厚３００〜
４００ｎｍに形成した。
【００４３】スパッタは、前記式〔２〕のＴr＞Ｔ＞Ｔs
dを満たす条件に設定した。アルミニウムの再結晶温度
（Ｔr）は約４２３Ｋで、表面自己拡散温度（Ｔsd）は
融点（Ｔm）の１／１０程度と云われていることから、
アルミニウムスパッタ時の基板温度を３７３〜４１３Ｋ
とし、アルミニウム膜２１をスパッタ形成した。パター
ニングは図５（ａ）で示すように、通常のホトリソグラ
フィ工程の後、ホトレジスト２２を所望の形状にパター
ニングした。
【００４４】次に、図５（ｂ）で示すように、エッチン
グ液中に浸漬し、順テーパ角θが４５度以下の形状を有
するゲート電極１をエッチアウトすることにより形成し
た。エッチング液としては、燐酸、硝酸系に希釈剤とし
て酢酸を混合した液を用いた。
【００４５】図８にエッチング液の組成比と順テーパ角
の関係を三角図で示した。図中の２５，２５，３０，４
０，４５の各数字は、得られたゲート電極１のテーパ角
を示す。上記テーパ角は既述した様に、図４から４５度
以下が望ましい。テーパ角４５度が得られるエッチング
液は、図８の三角図から硝酸濃度は１０容量％以上であ
る。しかし、硝酸濃度が３０容量％を超えるとホトレジ
ストにクラックが発生するので好ましくない。また、酢
酸濃度は５０容量％以上が好ましい。
【００４６】エッチング液の組成比（容量％）は、燐
酸：硝酸：酢酸＝７５：１０：１５、７０：１５：１
５、６５：２０：１５、７５：２５：１５でそれぞれテ
ーパ角４５、４０、３０、２５度が得られ、硝酸濃度に
よってテーパ角が決定される。これは、硝酸濃度によっ
てホトレジストの機械的性質が変化して、テーパ角が制
御されるためである。なお、ホトレジストの劣化を考慮
し、硝酸濃度は３０容量％以下とすることで、柱状結晶
のアルミニウム膜から所望の順テーパ角を有するゲート
電極１を形成することができる。
【００４７】次に、図５（ｃ）で示すように、順テーパ
形状に形成されたアルミニウムゲート電極１上に陽極化
成法により酸化アルミニウムのゲート絶縁膜２ｂを形成
した。
【００４８】陽極化成は、電界質溶液中で金属をアノー
ド酸化する一般に周知の方法で行った。表面に酸化アル
ミニウムを形成するゲート電極１を陽極に、白金板を陰
極として対向させ、これを３％酒石酸水溶液を電解質液
として、電流密度３ｍＡ／ｍｍ2、化成電圧１００〜２
００Ｖにより定電流−定電圧法で行った。形成された酸
化アルミニウムの膜厚は１５０〜２００ｎｍである。ま
お、酸化アルミニウム膜を形成したアルミニウムゲート
電極１の順テーパ角は陽極化成後も変わらなかった。
【００４９】次に図６（ａ）で示すように、透明画素電
極８を形成する。透明画素電極８はスパッタ法により透
明導電膜〔ＩＴＯ：Ｉndium Ｔin Ｏxide（ネサ膜）〕
を膜厚１２０〜２００ｎｍに形成した。
【００５０】次に図６（ｂ）に示すように、Ｓｉ半導体
層３を形成する。アモルファスシリコン膜または多結晶
シリコン膜を約１８０ｎｍの厚さに形成する。Ｓｉ半導
体層３は、供給ガスの成分を変えてＳｉＮゲート絶縁膜
２ａ、容量絶縁膜１１(ｂ)の形成に続いて、同じプラズ
マＣＶＤ装置で外部に取出すことなく形成する。また、
オーミックコンタクト用のりんをドープしたＮ＋層３ａ
も、同様に、連続して約４０ｎｍの厚さに形成する。し
かる後、ＣＶＤ装置から取出し、ホトリソグラフィ工程
によりＳｉ半導体層３をゲート電極１上に島状にパター
ニングする。その後、ＳｉＮゲート絶縁膜２ａに対して
透明画素電極８上および端子上（図中には示していな
い）を周知のドライエッチングで除去し、ＳｉＮゲート
絶縁膜２ａを除き透明画素電極８上を開口する。
【００５１】次に、図６（ｃ）に示すようにソース電極
４、ドレイン電極５を形成する。各々Ｎ＋半導体層３ａ
に接触する下側から、第１導電膜Ａと第２導電膜Ｂを重
ね合わせたように構成する。ソース電極４、ドレイン電
極５の第１導電膜Ａ、第２導電膜Ｂは、それぞれ同一工
程で形成される。第１導電膜Ａはスパッタで膜厚５０〜
１００ｎｍに形成したクロム膜を用いた。クロム膜はＮ
＋半導体層３ａとの接触が良好で、第２の導電膜ＢがＮ
＋半導体層３ａへの拡散を防止するいわゆるバリア層と
なる。
【００５２】第１導電膜Ａとしては、上記クロムの他に
高融点金属膜（Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ）、高融点金属シ
リサイド膜（ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2、ＷＳ
ｉ2）でもよい。
【００５３】第２導電膜Ｂは、アルミニウムのスパッタ
リングにより３００〜４００ｎｍの膜厚に形成した。導
電膜Ｂとしては、シリコン（Ｓｉ）や銅（Ｃｕ）を添
加，含有させたアルミニウム膜で形成してもよい。
【００５４】第１導電膜Ａと第２導電膜Ｂで構成される
ソース電極４，ドレイン電極５は、通常のホトリソグラ
フィ技術により、図６（ｃ）で示すようにそれぞれパタ
ーニングされる。このとき、前記Ｎ＋半導体層３ａは、
上記ホトリソマスクと第１導電膜Ａと第２導電膜Ｂとを
マスクとし、一部除去される。即ち、Ｓｉ半導体層３上
に残っていたＮ＋半導体層３ａは、第１導電膜Ａと第２
導電膜Ｂ以外の部分が自己整合的にその厚さ分が除去さ
れる。
【００５５】なお、ドレイン電極４、ソース電極５およ
び映像信号線は、ゲート電極１およびゲート絶縁膜２ｂ
上を交差するように形成されるが、順テーパ形状を有す
るため交差部における断線等の不良発生が減少する。
【００５６】更に、図７で示すように、ＳｉＮをプラズ
マＣＶＤ法により膜厚１μｍに形成した保護膜１２で端
子部等以外の画素全面を保護する。
【００５７】次に、図９を用いて液晶表示装置の構成を
説明する。液晶層４０は下部透明ガラス基板４１と上部
透明ガラス基板４２の内面に形成された下部配向膜４３
と上部配向膜４４によって配向制御されている。なお、
下部配向膜４３は下部透明ガラス基板４１側に設けたＳ
ｉＮ保護膜１２の上に形成されている。
【００５８】上部透明ガラス基板４２の内側表面には、
ブラックマスク（遮光用）４５、カラーフィルタ４６、
有機保護膜４７、共通透明画素電極４８および前記上部
配向膜４４が順次積層して設けられている。共通透明画
素電極４８は下部透明ガラス基板４１側の画素毎に設け
られた透明画素電極８と対向し、上部透明ガラス基板４
２に一体に形成されている。この共通透明画素電極４８
には、コモン電圧Ｖcomが印加されるように構成されて
いる。
【００５９】カラーフィルタ４６は、アクリル樹脂等を
染料等で着色したもので構成され、画素に対向する位置
に各画素毎に染め分けられている。カラーフィルタ４６
は図１１の隣接する２本の映像信号線１０２間内に、各
画素間に渡りストライプ状に形成されている。
【００６０】まず、上部透明ガラス基板４２の表面にア
クリル樹脂等の染色基材を形成し、フォトリソグラフィ
技術で赤色フィルタ形成領域以外の染色基材を除去す
る。次いで、染色基材を赤色染料で染め、固着処理を施
すことによって形成される。その後、同様にして緑色フ
ィルタ、青色フィルタを順次形成する。
【００６１】有機保護膜４７は、前記カラーフィルタ４
６の染料が液晶層４０に溶出するのを防止する。例え
ば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂で形成さ
れている。
【００６２】上記の液晶表示装置は、下部透明ガラス基
板４１、上部透明ガラス基板４２のを別個に作製し、こ
れを重ね合せて液晶を封入することにより組立てられ
る。なお、ガラス基板４１、４２の周辺はシール材で封
止されている。シール材としては、エポキシ樹脂等が用
いられる。
【００６３】前記上部基板側の共通透明画素電極４８
は、下部透明ガラス基板４１側に形成された外部引出し
配線（図示省略）に接続されている。この外部引出し配
線は、前記ゲート電極１、ソース電極４、ドレイン電極
５と同一工程で形成される。
【００６４】前記配向膜４３，４４、透明画素電極８、
共通透明画素電極４８等は、シール材の内側に形成され
る。さらに偏光板４９、５０が下部透明ガラス基板４
１、上部透明ガラス基板４２の外側に一対形成されてい
る。
【００６５】図１０はドレイン電極５、ソース電極４お
よび映像信号線（図１０では図示していない）に本発明
のテーパエッチング技術を適用した他の実施例である。
【００６６】ドレイン電極５、ソース電極４および映像
信号線では前記の第１導電膜Ａのバリア層を形成後（こ
の工程前まで図５〜７と同じ）、アルミニウム膜をスパ
ッタ法により約４００ｎｍの膜厚に形成した。スパッタ
条件は前記Ｔr＞Ｔ＞Ｔsdの関係を満たすよう設定し
た。
【００６７】その後は、通常のホトリソグラフィ工程で
パターニングし、図８の三角図の範囲のエッチング液に
浸漬し、順テーパ角θが４５度以下のパターンを形成
し、ＳｉＮ保護膜１２を形成した。ドレイン電極５、ソ
ース電極４および映像信号線を順テーパ形状とすること
により、ＳｉＮ保護膜１２の平坦性が向上し、その結
果、下部配向膜の平坦性も向上し、均一なラビングが可
能となり液晶の配向性が均一となり表示特性が向上す
る。
【００６８】なお、上記においてはゲート電極材料はア
ルミニウムを用いたが、アルミニウムを母材とし他の金
属を１種以上添加したものも有効である。他の金属を添
加することによりアルミニウムのヒロック、ホイスカ等
の発生を抑制できる。
【００６９】ゲート電極材料は低抵抗であることが望ま
しく、自己整合的に絶縁膜を形成できる材料でなければ
ならない。従って、添加する金属も当然これを満足する
ものでなければならない。また、低抵抗化も添加金属量
を調整することで可能である。
【００７０】さらにまた、前記絶縁膜は陽極化成法によ
って形成するために、陽極化成が容易な金属材料を選択
する必要がある。IＶａ、Ｖａ族遷移金属はその条件を
満たす好適な材料である。なかでも、Ｔａ，Ｔｉの１種
以上を添加したアルミニウム合金が代表的である。これ
らはアルミニウム単独の場合と比較して、堆積温度の調
整がし易いので柱状結晶化に優れている。
【００７１】前記において、ゲート電極１、ゲート電極
上のゲート絶縁膜２ｂ、走査信号線、ドレイン電極４、
ソース電極５、ドレイン電極４から延長してなる映像信
号線を構成する金属材料を統一することにより、エッチ
ング液等が統一され、製造工程の管理が容易になる。
【００７２】次に、図１２に本発明による液晶表示装置
のシステムの構成例を示す。システムとしては、ワーク
ステーション、パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサ等の情報処理システム２２０とディスプレイシステ
ム２００により構成されている。
【００７３】ディスプレイシステム２００は、液晶ディ
スプレイパネル２０２、光源２０１、光源調整回路２０
３、画像データ発生回路２０４Ａとタイミング信号発生
回路２０４Ｂで構成されたコントロール回路２０４、液
晶の明るさとコントラス調整回路２１６、蓄積容量駆動
電圧発生回路２０５、共通電極駆動電圧発生回路２０
６、により構成されている。
【００７４】液晶ディスプレイモジュールは、液晶パネ
ル２１７、信号電圧および走査電圧を発生する信号回路
２０７および走査回路２０８で構成されている。
【００７５】液晶パネル２１７は、ａ−Ｓｉ，ｐ−Ｓｉ
等で構成されたＴＦＴ２１１、蓄積容量２１２、液晶２
１３、前記ＴＦＴを駆動するための信号線２１０および
走査線２０９により構成されている。
【００７６】蓄積容量駆動電圧発生回路２０５で発生す
るＶstg電圧および、共通電極電圧発生回路２０６で発
生するＶcom電圧は、蓄積容量共通線２１５および共通
電極端子２１４にそれぞれ印加されるが、これらは、同
一の電圧レベル、位相でもよく、特に、限定するもので
はない。
【００７７】本発明の液晶表示装置は、卓上型や膝乗せ
型のコンピュータの表示部に応用することができる。特
に、軽量化が要求されるコンピュータに適用することに
よりその特徴が十分に発揮されるので、ノートブック型
を始めとする軽量、省スペースのコンピュータを実現で
きる。
【００７８】また、他の応用例として投射型ディスプレ
イの光シャッター部に用いることができる。このシステ
ムは、液晶ディスプレイと光学系を含む投射部を備え、
外部から入力されたビデオ信号は、ビデオ信号処理部に
より液晶ディスプレイの表示に必要な信号形式、たとえ
ばノンインターレースのＲＧＢデジタル信号等に変換さ
れ液晶ディスプレイ上に画像が表示される。この表示画
像は光学系を通してスクリーンに結像される。特に、光
シャッター部は光学系の寸法を決定する主要因で、多数
の画素を小面積のパネルに納めることが可能な液晶ディ
スプレイを用いることによりシャッター部の小型化が図
ることができる。
【００７９】他にカラーの小型モニターや大型の壁かけ
テレビ等を実現することが可能である。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、ゲート電極、ゲート電
極上の絶縁膜および走査信号線は柱状結晶構造を有する
金属材料で形成することにより、順テーパ角が４５度以
下とすることができ、保護膜の平坦性が向上され表示品
質が向上できる。
【００８１】また、上層配線となるドレイン電極、ソー
ス電極、映像信号線等の配線の歩留を向上できる。
【００８２】また、順テーパ形状とすることにより、ゲ
ート絶縁膜形成時の電界集中を抑制でき、安定な絶縁膜
を形成できるので製造歩留りが向上する。
【００８３】特に、アルミニウムまたはアルミニウムを
母材としIＶａ、Ｖａ族遷移金属を添加した金属材料
は、柱状結晶を形成し易く順テーパ形状の制御が可能と
なる。
【００８４】エッチング液の硝酸濃度，酢酸濃度の調整
により、順テーパ角を制御でき、安定した順テーパ形状
を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置の
１画素の模式断面図である。
【図２】本発明の作用を説明するエッチング形態の断面
図である。
【図３】本発明の作用を説明するエッチング形態の断面
図である。
【図４】本発明の電極の順テーパ角と電界集中係数，絶
縁破壊歩留，配線抵抗との関係を示すグラフである。
【図５】本実施例の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置
の製造工程の画素の模式断面図である。
【図６】本発明の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置の
他の製造工程の画素の模式断面図である。
【図７】本発明の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置の
画素の模式断面図である。
【図８】本発明のエッチング液組成比の三角図である。
【図９】本発明の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置の
全体構成を示す模式断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例の薄膜トランジスタ駆動
液晶表示装置の画素の模式断面図である。
【図１１】従来の液晶表示装置の１画素の等価回路図で
ある。
【図１２】本発明の液晶表示装置を用いたシステム構成
図である。
【符号の説明】
１…ゲート電極、２…ゲート絶縁膜、３…非晶質半導
体、４…ソース電極、５…ドレイン電極、７…付加容量
電極、８…透明画素電極、１１…容量絶縁膜、１２…保
護膜、２１…アルミニウム膜、２３…結晶粒内、２４,
２５…結晶粒界、４０…液晶、４１…下部透明ガラス基
板、４２…上部透明ガラス基板、４３,４４…配向膜、
４６…カラーフィルタ、４７…有機保護膜、４８…共通
透明画素電極、４９,５０…偏光板、１００…ＴＦＴ、
１０１…走査信号線、１０２…映像信号線、１０３…液
晶容量、１０４…完全保持容量、２００…ディスプレイ
システム、２０１…光源、２０２…液晶ディスプレイパ
ネル、２０３…光源調整回路、２０４…コントロール回
路、２０５…蓄積容量駆動電圧発生回路、２０６…共通
電極駆動電圧発生回路、２０７…信号回路、２０８…走
査回路、２０９…走査線、２１０…信号線、２１１…Ｔ
ＦＴ、２１２…蓄積容量、２１３…液晶、２１４…共通
電極端子、２１５…蓄積容量共通線、２１６…コントラ
ス調整回路、２１７…液晶パネル、２２０…情報処理シ
ステム。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 29/43

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明ガラス基板上に形成された走査信号
    線と、走査信号線から延びてなる端子取出し電極と、前
    記走査信号線に直交し絶縁されて形成された映像信号線
    と、前記走査信号線から分岐してなるゲート電極、前記
    ゲート電極上に絶縁膜を介して順次形成された半導体層
    および対となるソース電極とドレイン電極を有し、前記
    ドレイン電極が前記映像信号線に接続された薄膜トラン
    ジスタと、前記絶縁層上に形成された前記ソース電極と
    接続された画素電極を備えた薄膜トランジスタ駆動液晶
    表示装置において、 前記走査信号線および前記走査信号線から分岐し前記薄
    膜トランジスタを構成するゲート電極は、柱状結晶を有
    する金属材料からなり、前記金属材料はこれに連続して
    形成された自己整合酸化膜を有することを特徴とする薄
    膜トランジスタ駆動液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 前記柱状結晶を有する金属材料からなる
    ゲート電極および前記ゲート電極から連続して形成され
    た自己整合酸化膜からなるゲート絶縁膜は４５度以下の
    順テーパ形状である請求項１に記載の薄膜トランジスタ
    駆動液晶表示装置。
  3. 【請求項３】 前記柱状結晶を有する金属材料はアルミ
    ニウムを母材として、IＶａ、Ｖａ族遷移金属の１種以
    上を含有する請求項１または２に記載の薄膜トランジス
    タ駆動液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 前記映像信号線、映像信号線から分岐し
    てなる前記薄膜トランジスタを構成するドレイン電極お
    よびソース電極を構成するは配線材料は柱状結晶を有す
    る金属材料であり、４５度以下の順テーパ形状を有する
    請求項１に記載の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置。
  5. 【請求項５】 ゲート電極および前記ゲート電極から連
    続して形成された自己整合酸化膜からなるゲート絶縁
    膜、並びに走査信号線、映像信号線および前記映像信号
    線から延長されたドレイン電極、薄膜トランジスタを構
    成するソース電極を構成するは配線材料は柱状結晶を有
    する金属材料であり、４５度以下の順テーパ形状を有す
    る請求項１に記載の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装
    置。
  6. 【請求項６】 前記順テーパ角が２０〜４５度である請
    求項１〜５のいずれかに記載の薄膜トランジスタ駆動液
    晶表示装置。
  7. 【請求項７】 透明ガラス基板上に形成された走査信号
    線と、走査信号線から延びてなる端子取出し電極と、前
    記走査信号線に直交し絶縁されて形成された映像信号線
    と、前記走査信号線から分岐してなるゲート電極、前記
    ゲート電極上に絶縁膜を介して順次形成された半導体層
    および対となるソース電極とドレイン電極を有し、前記
    ドレイン電極が前記映像信号線に接続された薄膜トラン
    ジスタと、前記絶縁層上に形成された前記ソース電極と
    接続された画素電極を備えた薄膜トランジスタ駆動液晶
    表示装置の製法において、 前記走査信号線および前記走査信号線から分岐し前記薄
    膜トランジスタを構成するゲート電極は、柱状結晶を有
    する金属材料からなり、前記柱状結晶を有する金属材料
    は燐酸、硝酸を１０〜３０容量％含む硝酸，燐酸，酢酸
    の混合エッチング液によりエッチングし、４５度以下の
    順テーパ形状とすることを特徴とする薄膜トランジスタ
    駆動液晶表示装置の製法。
  8. 【請求項８】 前記硝酸，燐酸，酢酸の混合エッチング
    液において、酢酸が５０容量％以上である請求項７に記
    載の薄膜トランジスタ駆動液晶表示装置の製法。
  9. 【請求項９】 前記柱状結晶を有する金属材料からなる
    ゲート電極はこれと連続して形成された自己整合酸化膜
    からなる絶縁膜を有し、前記絶縁膜は陽極化成法により
    形成する請求項７に記載の薄膜トランジスタ駆動液晶表
    示装置の製法。
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