JPH08201850A - アクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常のドライエッチングを行った場合、開口
１１が逆テ−パ−状になるのを防ぎ、表示画像に画質不
良を生じさせないアクティブマトリクス基板を備えた液
晶表示装置を提供する。 【構成】 絶縁基板１と、絶縁基板１上にマトリクス状
に配置形成された多数の薄膜トランジスタ８と、多数の
薄膜トランジスタ８にそれぞれ対応して絶縁基板１上に
配置された多数の透明画素電極９と、多数の薄膜トラン
ジスタ８及び多数の透明画素電極９の表面を覆うととも
に、多数の透明画素電極９上にそれぞれ開口１１が設け
られた絶縁保護膜１０とによってアクティブマトリクス
基板が構成され、絶縁保護膜１０は、窒化珪素（Ｓｉ
Ｎ）を主成分としたものからなり、各開口１１は各透明
画素電極９の表面から離れるにしたがって外開きのテー
パー状に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリクス
基板を備えた液晶表示装置に係わり、特に、絶縁基板上
に設けた絶縁保護膜における各画素電極上の開口を外開
きのテーパー状に形成し、画像表示性能を向上させるよ
うにしたアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、アクティブマトリクス液晶表示
装置は、ガラス等の絶縁材料で構成される絶縁基板と、
この絶縁基板上にマトリクス状に配置形成された多数の
薄膜トランジスタと、多数の薄膜トランジスタにそれぞ
れ対応して絶縁基板上に接続配置された多数の透明画素
電極と、多数の薄膜トランジスタ等の表面全体を覆うと
ともに多数の画素電極上にそれぞれ開口を設けた絶縁保
護膜とで構成されたアクティブマトリクス基板、及び、
ガラス等の絶縁材料で構成される第２の絶縁基板と、こ
の第２の絶縁基板上に形成されたカラーフィルタ層と、
カラーフィルタ層上に形成された対向透明電極とで構成
された対向基板を備え、アクティブマトリクス基板と対
向基板との間に液晶層を設けるようにしたものである。
この場合、アクティブマトリクス基板に設けられている
絶縁保護膜は、絶縁基板上に形成された多数の薄膜トラ
ンジスタや他の素子を保護する働きを有するとともに、
アクティブマトリクス基板とそれに対向配置される対向
基板との間で電気的な短絡が発生するのを防ぐ働きを有
するものであり、その上に、液晶層によって得られた表
示画像が絶縁保護膜によって遮られないように、絶縁保
護膜における多数の画素電極上にそれぞれ開口を設けて
いるものである。

【０００３】かかる構成を有する既知のアクティブマト
リクス液晶表示装置においては、アクティブマトリクス
基板に絶縁保護膜を形成する際に、通常、同一条件で絶
縁保護膜を形成しているため、絶縁保護膜はその膜厚方
向において同じ組成を有する構造になっている。そし
て、このような絶縁保護膜においては、各画素電極上に
それぞれ開口を形成する場合に、フッ素系のエッチング
ガスまたは塩素系のエッチングガスによるドライエッチ
ング法によって開口が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】既知のアクティブマト
リクス液晶表示装置において、アクティブマトリクス基
板の絶縁保護膜に開口を形成する場合、フッ素系のエッ
チングガスを用いたドライエッチング法によるときに
は、異方性エッチングが強くなり、エッチングを行った
後の絶縁保護膜の開口形状は画素電極の面に対して略直
立になる。一方、塩素系のエッチングガスを用いたドラ
イエッチング法によるときには、等方性エッチングを行
った場合であっても、フォトレジストの後退量に比べて
保護絶縁膜の後退量が大きくなり、フォトレジスト端部
がひさし型の形状になる。このため、エッチングを行っ
た後の絶縁保護膜の開口形状は、画素電極から離れるに
したがって外開きのテーパー状、即ち、逆テ−パ−状の
開口になる。

【０００５】このように、既知のアクティブマトリクス
液晶表示装置は、アクティブマトリクス基板の絶縁保護
膜に開口を形成する場合、通常のドライエッチング法に
よって開口を設ける場合、とりわけ、塩素系のエッチン
グガスを用いたドライエッチング法によって開口を設け
る場合、エッチングを行った後の絶縁保護膜の開口形状
は、画素電極から離れるにしたがって外開きのテーパー
状、即ち、逆テ−パ−状の開口になるため、液晶の配向
不良が生じ、液晶表示画像に画質不良を発生させるとい
う問題がある。

【０００６】本発明は、前記問題点を解決するもので、
その目的は、通常のドライエッチングを行った場合、開
口が逆テ−パ−状になるのを防ぎ、表示画像に画質不良
を生じさせないアクティブマトリクス基板を備えた液晶
表示装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的の達成のため
に、本発明は、絶縁基板と、前記絶縁基板上にマトリク
ス状に配置形成された多数の薄膜トランジスタと、前記
多数の薄膜トランジスタにそれぞれ対応して前記絶縁基
板上に配置された多数の画素電極と、前記多数の薄膜ト
ランジスタの表面を覆うとともに、前記多数の画素電極
上にそれぞれ開口が設けられた絶縁保護膜とによってア
クティブマトリクス基板を構成し、前記絶縁保護膜は、
窒化珪素（ＳｉＮ）を主成分としたものからなり、前記
各開口は前記各画素電極から離れるにしたがって外開き
のテーパー状に形成される手段を具備する。

【０００８】

【作用】前記手段においては、アクティブマトリクス基
板に設けられる絶縁保護膜は、窒化珪素（ＳｉＮ）を主
成分としたものからなっており、通常のドライエッチン
グによって開口を形成した場合、各開口の形状は、対応
する画素電極から離れるにしたがって外開きのテーパー
状をなすようなものになる。

【０００９】この場合、絶縁保護膜に形成する各開口の
形状を、対応する画素電極から離れるにしたがって外開
きのテーパー状になすための手段としては、次に挙げる
ようなものがある。

【００１０】その第１は、モノシランガス（ＳｉＨ₄ ）
及びアンモニアガス（ＮＨ₃ ）からなる原料ガスを用い
て絶縁保護膜を成膜する際に、各画素電極及び各薄膜ト
ランジスタから離れるにしたがってモノシランガス（Ｓ
ｉＨ₄ ）の流量を減少させるとともに、アンモニアガス
（ＮＨ₃ ）の流量を増大させるようにして構成する成膜
手段、好ましくは、各画素電極に近接した部分でモノシ
ランガス（ＳｉＨ₄ ）とアンモニアガス（ＮＨ₃ ）との
流量比が１対１になるように選び、各画素電極から離れ
るにしたがってモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）の流量に比
べてアンモニアガス（ＮＨ₃ ）の流量が順次大きな流量
比になるように選び、各画素電極から最も離れた部分で
モノシランガス（ＳｉＨ₄ ）とアンモニアガス（Ｎ
Ｈ₃ ）との流量比が１対５になるように選んで構成する
成膜手段を用いる。

【００１１】その第２は、原料ガスを用いるとともに絶
縁基板を高温度にして絶縁保護膜を成膜する際に、各画
素電極から離れるにしたがって絶縁基板の温度を順次高
めるようにして構成する成膜手段、好ましくは、各画素
電極に近接した部分における絶縁基板の温度を２００℃
になるように選び、各画素電極から離れるにしたがって
絶縁基板の温度を２００℃よりも順次高い温度になるよ
うに選び、各画素電極から最も離れた部分で絶縁基板の
温度が２３０℃になるように選んで構成する成膜手段を
用いる。

【００１２】その第３は、反応圧を加えた原料ガスを用
いて絶縁保護膜を成膜する際に、各画素電極から離れる
にしたがって反応圧が順次減少するように選んで構成す
る成膜手段を用いる。

【００１３】これら第１乃至第３の手段の中のいずれか
の成膜手段を用いて絶縁保護膜を成膜した場合、得られ
た絶縁保護膜は、各画素電極及び各薄膜トランジスタに
近接した部分の層は珪素（Ｓｉ）の含有比率が多く、各
画素電極及び各薄膜トランジスタから離れるにしたがっ
て順次窒素（Ｎ）の含有比率が多くなる構成のものにな
る。そして、かかる構成の絶縁保護膜を通常のドライエ
ッチングにより開口を形成した場合、絶縁保護膜に設け
られる各開口の形状は、対応する画素電極から離れるに
したがって外開きのテーパー状になるので、各開口部分
で液晶の配向不良を生じることがなく、表示画像に画質
不良の発生することがない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００１５】図１は、本発明に係わる液晶表示装置に用
いられるアクティブマトリクス基板の第１の実施例を示
す構成図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は平面
図におけるＡ−Ａ’線部分の断面図である。この場合、
図１（ａ）、（ｂ）は、いずれもアクティブマトリクス
基板の極く１部、即ち、１つの画素部分を示すものであ
る。

【００１６】図１（ａ）、（ｂ）において、１はガラス
製の絶縁基板、２は金属クローム（Ｃｒ）製の走査信号
電極、３は窒化シリコン（ＳｉＮ）で構成されたゲ−ト
絶縁膜、４は非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜、５はｎ型
非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜、６は金属クローム
（Ｃｒ）製の映像信号電極、７は金属アルミニウム（Ａ
ｌ）製のソ−ス電極、８は薄膜トランジスタ、９はイン
ジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）からなる透明画素電極、１
０は窒化珪素（ＳｉＮ）を主成分とする絶縁保護膜、１
１は透明画素電極９上の絶縁保護膜１０に設けられた開
口である。

【００１７】そして、絶縁板１上には、複数本の走査信
号電極（ライン）２（図には１本のラインだけが図示さ
れている）が互いに離間して平行配置されるとともに、
これら複数本の走査信号電極２に直交するように複数本
の映像信号電極（ライン）６（図には１本のラインだけ
が図示されている）が互いに離間して平行配置され、各
走査信号電極２と各映像信号電極６は、各交点部分にお
いてゲート絶縁膜３を介在させることにより互いに絶縁
されている。各走査信号電極２と各映像信号電極６の各
交点部分の近傍には、それぞれ薄膜トランジスタ８と透
明画素電極９とが配置形成される。この場合、薄膜トラ
ンジスタ８の形成部分においては、走査信号電極２上に
ゲート絶縁膜３が形成配置され、ゲート絶縁膜３上に非
晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜４が形成配置される。非晶
質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜４上には２つに分離されたｎ
型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜５が形成配置さ
れ、一方のｎ型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜５上
には映像信号電極６の延長部が形成配置され、他方のｎ
型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜５上にソース電極
７が形成配置される。一方、透明画素電極９の形成部分
においては、絶縁基板１上にゲート絶縁膜３が形成さ
れ、ゲート絶縁膜３上に透明画素電極９が設けられた構
造になっている。透明画素電極９は、一端部においてソ
ース電極７の一端部に電気的に接続されている。

【００１８】また、薄膜トランジスタ８の形成部分及び
透明画素電極９の形成部分を含む絶縁基板１の一面は、
全体的に厚肉の絶縁保護膜１０によって覆われている。
この場合、絶縁保護膜１０は、窒化珪素（ＳｉＮ）を主
成分としたものからなっており、かつ、透明画素電極９
及び薄膜トランジスタ８にそれぞれ近接した部分におけ
る珪素（Ｓｉ）の含有比率が多く、それぞれの透明画素
電極９及び薄膜トランジスタ８から離れるにしたがって
順次窒素（Ｎ）の含有比率が多くなるように構成されて
いる。この絶縁保護膜１０は、各透明画素電極９の上部
にそれぞれ開口１１が設けられ、これらの開口１１の形
状は透明画素電極９から離れるにしたがって外開きのテ
ーパー状のもので、透明画素電極９の表面に立設した面
に対する開口１１のテーパー角度は、例えば、４５°に
構成されているものである。

【００１９】さらに、図１（ａ）、（ｂ）には図示され
ていないが、前記構成のアクティブマトリクス基板とは
別に、第２の絶縁基板と、この第２の絶縁基板上に形成
されたカラーフィルタ層と、カラーフィルタ層上に形成
された対向透明電極とを備えた対向基板が別途形成さ
れ、前記構成のアクティブマトリクス基板とこの対向基
板との間に液晶層を設けることにより、液晶表示装置が
構成されるものである。

【００２０】前記構成に係わる液晶表示装置は、アクテ
ィブマトリクス基板上の走査信号電極２に走査信号が供
給され、かつ、映像信号電極６に映像信号が供給された
場合に、その走査信号の供給によって薄膜トランジスタ
８がオン状態になり、映像信号が透明画素電極９に伝達
される。このとき、透明画素電極９に印加された映像信
号は、液晶層を介して対向配置された対向基板上の対向
透明電極に印加される電圧と協動し、透明画素電極９と
対向透明電極との間に介在する液晶セルの状態を変化さ
せるように働き、液晶表示装置に所要の表示画像を形成
させるもので、かかる液晶表示装置の画像表示動作は、
当該技術分野の技術者にとって極めて明らかなことであ
る。

【００２１】続いて、図２（ａ）乃至（ｃ）及び図３
（ａ）乃至（ｃ）は、図１に図示されたアクティブマト
リクス基板の製造工程の一例を示す構成図であって、図
１と同様に、いずれもアクティブマトリクス基板の極く
一部を示すものである。

【００２２】図２（ａ）乃至（ｃ）及び図３（ａ）乃至
（ｃ）において、図１（ａ）、（ｂ）に示された構成要
素と同じ構成要素については同じ符号を付けている。

【００２３】ここで、図２（ａ）乃至（ｃ）及び図３
（ａ）乃至（ｃ）を用い、図１に図示されたアクティブ
マトリクス基板の製造工程について説明する。

【００２４】始めに、図２（ａ）に示されるように、ガ
ラス製の絶縁基板１上に、スパッタリング法により金属
クローム（Ｃｒ）膜を１２０ｎｍの厚さに堆積し、通常
のフォトエッチング工程によりエッチング加工して走査
信号電極（ライン）２を形成する。

【００２５】次に、図２（ｂ）に示されるように、絶縁
基板１及び走査信号電極２上に、プラズマＣＶＤ法によ
って窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるゲ−ト絶縁膜３を
３００ｎｍの厚さに堆積し、その上に、同じくプラズマ
ＣＶＤ法によって非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜４を２
００ｎｍの厚さに堆積し、さらに、その上に、同じプラ
ズマＣＶＤ法によってｎ型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓ
ｉ）膜５を５０ｎｍの厚さに堆積する。

【００２６】続いて、図２（ｃ）に示されるように、通
常のエッチング工程によって非晶質シリコン（ａ−Ｓ
ｉ）膜４及びｎ型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜５
を所定の形状になるようにエッチング加工する。

【００２７】次いで、図３（ａ）に示されるように、ｎ
型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜５やゲ−ト絶縁膜
３の上に、スパッタリング法により金属クローム（Ｃ
ｒ）膜を６０ｎｍの厚さに堆積するとともに、同じスパ
ッタリング法により金属アルミニウム（Ａｌ）膜を４０
０ｎｍの厚さに堆積し、これら堆積させた金属クローム
（Ｃｒ）膜及び金属アルミニウム（Ａｌ）膜を通常のフ
ォトエッチング工程によりエッチング加工して映像信号
電極（ライン）６及びソース電極７を形成する。さら
に、露出している部分のｎ型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−
Ｓｉ）膜５をエッチング除去し、薄膜トランジスタ８を
形成する。

【００２８】続いて、図３（ｂ）に示されるように、露
出しているゲ−ト絶縁膜３及びソース電極７上に、スパ
ッタリング法によりインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）膜
を１２０ｎｍの厚さに堆積し、通常のエッチング工程に
よってインジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）膜をエッチング
加工し、透明画素電極９を形成する。

【００２９】最後に、図３（ｃ）に示されるように、薄
膜トランジスタ８及び透明画素電極９上に、以下に詳し
く述べるような手段を用い、プラズマＣＤＶ法により窒
化珪素（ＳｉＮ）からなる絶縁保護膜１０を６００ｎｍ
の厚さに堆積し、通常のフォトエッチング工程によって
透明画素電極９上の絶縁保護膜１０をエッチング除去
し、絶縁保護膜１０に開口１１を形成する。

【００３０】以上のような各工程を経てアクティブマト
リクス基板が形成されるが、このアクティブマトリクス
基板に平行して前述のような構成の対向基板を形成し、
このアクティブマトリクス基板と対向基板との間に液晶
層を介在させれば、アクティブマトリクス液晶表示装置
を完成させることができる。

【００３１】ところで、第１の実施例は、窒化珪素（Ｓ
ｉＮ）からなる絶縁保護膜１０を形成する際に、その膜
厚方向について珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組成
が順次変化するようにしている点に第１の特徴を有し、
かかる絶縁保護膜１０に対して通常のドライエッチング
によりエッチング加工することにより外開きの開口１１
を設けている点に第２の特徴を有するもので、以下、こ
れら第１及び第２の特徴点について具体的に説明する。

【００３２】始めに、第１の特徴点について述べると、
膜厚方向について珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組
成が順次変化する絶縁保護膜１０を形成する場合、次の
ような形成手段のいずれかが用いられる。

【００３３】その第１の形成手段は、モノシランガス
（ＳｉＨ₄ ）及びアンモニアガス（ＮＨ₃ ）からなる原
料ガスを用いて絶縁保護膜１０を堆積成膜する場合に、
モノシランガス（ＳｉＨ₄ ）及びアンモニアガス（ＮＨ
₃ ）の各流量を順次変化させるようにした手段であっ
て、透明画素電極９や薄膜トランジスタ８に最も近接し
た部分の成膜時にはモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）の流量
を最も多くするとともに、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）の
流量を最も少なくして成膜を行い、表面に近い部分の成
膜時にはモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）の流量を最も少な
くするとともに、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）の流量を最
も多くして成膜を行い、それらの間の部分の成膜時には
透明画素電極９及び薄膜トランジスタ８から順次離れる
にしたがってモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）の流量を順次
減少させるとともに、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）の流量
を順次増大させて成膜を行う。

【００３４】ここで、図４（ａ）は、絶縁保護膜１０を
成膜する際、モノシランガス（ＳｉＨ₄ ）とアンモニア
ガス（ＮＨ₃ ）との流量比を変えた場合に得られる絶縁
保護膜１０の珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率の
変化を示す特性図である。

【００３５】図４（ａ）において、縦軸は珪素（Ｓｉ）
と窒素（Ｎ）との含有比率であり、横軸はモノシランガ
ス（ＳｉＨ₄ ）とアンモニアガス（ＮＨ₃ ）との流量比
である。

【００３６】図４（ａ）に示されるように、モノシラン
ガス（ＳｉＨ₄ ）とアンモニアガス（ＮＨ₃ ）の流量比
を１対１から１対５まで変化させると、その変化にそれ
ぞれ対応して、成膜された絶縁保護膜１０の珪素（Ｓ
ｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率は１対１から１対１．６
まで順次変化するようになる。

【００３７】そして、この第１の形成手段における好適
例としては、透明画素電極９や薄膜トランジスタ８に最
も近接した部分の成膜時にモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）
とアンモニアガス（ＮＨ₃ ）との流量比が１対１になる
ように選び、表面に近い部分の成膜時にモノシランガス
（ＳｉＨ₄ ）とアンモニアガス（ＮＨ₃ ）との流量比が
１対５になるように選び、それらの間の部分の成膜時に
透明画素電極９及び薄膜トランジスタ８から順次離れる
にしたがってモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）に比べてアン
モニアガス（ＮＨ₃ ）の流量比が順次多くなるように選
んでそれぞれ成膜を行ったものであって、このとき得ら
れる絶縁保護膜１０の珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含
有比率は、透明画素電極９や薄膜トランジスタ８に最も
近接した部分で１対１、表面に近い部分で１対１．６、
それらの間の部分で透明画素電極９や薄膜トランジスタ
８から遠ざかるにしたがって珪素（Ｓｉ）に比べて順次
窒素（Ｎ）が多いものになっている。

【００３８】また、その第２の形成手段は、原料ガスを
用いるとともに絶縁基板１を高温度にして絶縁保護膜１
０を堆積成膜する場合に、絶縁基板１の温度を順次変化
させるようにした手段であって、透明画素電極９や薄膜
トランジスタ８に最も近接した部分の成膜時には絶縁基
板１の温度を最も低くして成膜を行い、表面に近い部分
の成膜時には絶縁基板１の温度を最も高くして成膜を行
い、それらの間の部分の成膜時には透明画素電極９及び
薄膜トランジスタ８から順次離れるにしたがって絶縁基
板１の温度を順次高めて成膜を行う。

【００３９】ここで、図４（ｂ）は、絶縁保護膜１０を
成膜する際、絶縁基板１の温度を変えた場合に得られる
絶縁保護膜１０の珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比
率の変化を示す特性図である。

【００４０】図４（ｂ）において、縦軸は珪素（Ｓｉ）
と窒素（Ｎ）との含有比率であり、横軸は℃で表した絶
縁基板１の温度である。

【００４１】図４（ｂ）に示されるように、絶縁基板１
の温度を２００℃から３００℃まで変化させると、その
変化にそれぞれ対応して、成膜された絶縁保護膜１０の
珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率は略１対１から
略１対１．５まで順次変化するようになる。

【００４２】そして、この第２の形成手段における好適
例としては、透明画素電極９や薄膜トランジスタ８に最
も近接した部分の成膜時に絶縁基板１の温度が２００℃
になるように選び、表面に近い部分の成膜時に絶縁基板
１の温度が２３０℃になるように選び、それらの間の部
分の成膜時に透明画素電極９や薄膜トランジスタ８から
離れるにしたがって絶縁基板１の温度が２００℃よりも
順次高くなるように選んでそれぞれ成膜を行ったもので
あって、このとき得られる絶縁保護膜１０の珪素（Ｓ
ｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率は、透明画素電極９や薄
膜トランジスタ８に最も近接した部分で１対１、表面に
近い部分で１対１．５、それらの間の部分で透明画素電
極９や薄膜トランジスタ８から遠ざかるにしたがって珪
素（Ｓｉ）に比べて順次窒素（Ｎ）が多いものになって
いる。

【００４３】さらに、その第３の形成手段は、原料ガス
を用いるともに、原料ガスの反応時に反応圧を加えて絶
縁保護膜１０を堆積成膜する場合に、原料ガスの反応圧
を順次変化させるようにした手段であって、透明画素電
極９や薄膜トランジスタ８に最も近接した部分の成膜時
には原料ガスの反応圧を最も高くして成膜を行い、表面
に近い部分の成膜時には原料ガスの反応圧を最も低くし
て成膜を行い、それらの間の部分の成膜時には透明画素
電極９及び薄膜トランジスタ８から順次離れるにしたが
って原料ガスの反応圧を順次低くして成膜を行う。

【００４４】ここで、図４（ｃ）は、絶縁保護膜１０を
成膜する際、原料ガスの反応圧を変えた場合に得られる
絶縁保護膜１０の珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比
率の変化を示す特性図である。

【００４５】図４（ｃ）において、縦軸は珪素（Ｓｉ）
と窒素（Ｎ）との含有比率であり、横軸はパスカル（Ｐ
ａ）で表した原料ガスの反応圧である。

【００４６】図４（ｃ）に示されるように、原料ガスの
反応圧を４０Ｐａから１００Ｐａまで変化させると、そ
の変化にそれぞれ対応して、成膜された絶縁保護膜１０
の珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率は略１対１．
６から略１対１．３まで順次変化するようになる。

【００４７】そして、この第３の形成手段における好適
例としては、透明画素電極９や薄膜トランジスタ８に最
も近接した部分の成膜時に原料ガスの反応圧が１００Ｐ
ａになるように選び、表面に近い部分の成膜時にが原料
ガスの反応圧が４０Ｐａになるように選び、それらの間
の部分の成膜時に透明画素電極９や薄膜トランジスタ８
から離れるにしたがって原料ガスの反応圧がが１００Ｐ
ａよりも順次低くなるように選んでそれぞれ成膜を行っ
たものであって、このとき得られる絶縁保護膜１０の珪
素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率は、透明画素電極
９や薄膜トランジスタ８に最も近接した部分で１対１．
３、表面に近い部分で１対１．６、それらの間の部分で
透明画素電極９や薄膜トランジスタ８から遠ざかるにし
たがって珪素（Ｓｉ）に比べて順次窒素（Ｎ）が多いも
のになっている。

【００４８】次に、第２の特徴点について述べると、膜
厚方向について珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組成
が順次変化する絶縁保護膜１０は、通常のエッチングガ
ス、例えば、６フッ化硫黄ガス（ＳＦ₆ ）によってドラ
イエッチングされ、開口１１が設けられるものである。

【００４９】ここで、図５は、前述のようなドライエッ
チングを行う際の、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有
比率の変化に対するエッチングレート（単位時間当たり
のエッチング長さ）の変化の状態を示す特性図である。

【００５０】図５において、縦軸は（ｎｍ／ｍｉｎ）で
表されるエッチングレート、横軸は珪素（Ｓｉ）と窒素
（Ｎ）との含有比率である。

【００５１】図５に示されるように、珪素（Ｓｉ）と窒
素（Ｎ）との含有比率が１対１から１対１．６まで変化
した場合、その変化に応じて、エッチングレートは約１
７０（ｎｍ／ｍｉｎ）から約２２０（ｎｍ／ｍｉｎ）ま
で変化するようになる。

【００５２】即ち、図５の特性図から明らかなように、
膜厚方向について珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組
成が順次変化する絶縁保護膜１０を６フッ化硫黄ガス
（ＳＦ₆ ）によってドライエッチングし、開口１１を形
成させる場合、絶縁保護膜１０における透明画素電極９
や薄膜トランジスタ８に最も近接した部分は、例えば、
珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率が１対１である
ため、エッチングレートが約１７０（ｎｍ／ｍｉｎ）で
あるのに対して、絶縁保護膜１０における表面に近い部
分は、例えば、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有比率
が１．５あるいは１．６であるため、エッチングレート
が約２２０（ｎｍ／ｍｉｎ）に増大し、絶縁保護膜１０
におけるそれらの間の部分は、例えば、珪素（Ｓｉ）と
窒素（Ｎ）との含有比率が透明画素電極９や薄膜トラン
ジスタ８から遠ざかるにしたがって１対１から１対５あ
るいは１対６まで順次変わるものであるため、エッチン
グレートも透明画素電極９や薄膜トランジスタ８から遠
ざかるにしたがって約１７０（ｎｍ／ｍｉｎ）から約２
２０（ｎｍ／ｍｉｎ）まで増大するようになる。

【００５３】このため、絶縁保護膜１０は、透明画素電
極９や薄膜トランジスタ８に最も近接した部分のエッチ
ング長さが最小、表面に近い部分のエッチング長さが最
大になり、それらの間の部分のエッチング長さが透明画
素電極９や薄膜トランジスタ８から遠ざかるにしたがっ
て最小から最大までテーパー状に変化したものになり、
開口１１の形状は外開きになる。ここで、開口１１のテ
ーパー角度（透明画素電極９の表面に直立させた面に対
する角度）は、第１の実施例の場合に、約３５°乃至４
０°であって、比較的好ましいテーパー角度になる。こ
の場合、絶縁保護膜１０における珪素（Ｓｉ）と窒素
（Ｎ）との含有比率を適宜調整すれば、その調整の度合
いに応じてテーパー角度を調整することができるが、テ
ーパー角度が３０°未満になると、加工端部の膜厚が薄
くなり、透明画素電極９の表面に酸素Ｏ₂ が到達しやす
くなって化学反応を生じやすくなり、絶縁保護膜として
の機能が低下する等の弊害を生じるようになり、一方、
テーパー角度が６０°を超えると、絶縁保護膜９を形成
した後の配向膜の塗布時に、絶縁保護膜９のエッチング
端部における配向膜のカバーレンジが悪化し、配向不良
をおこす等の弊害を生じるようになるので、テーパー角
度は３０°乃至６０°の範囲内に抑える。

【００５４】なお、第１の実施例においては、通常のド
ライエッチングガスとして６フッ化硫黄ガス（ＳＦ₆ ）
を用いた例を挙げて説明したが、他の通常のドライエッ
チングガス、例えば、３塩化ボロン（ＢＣｌ₃ ）を用い
てもよい。

【００５５】このように、第１の実施例によれば、膜厚
方向について珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組成が
順次変化する絶縁保護膜１０を用い、その絶縁保護膜１
０を通常のドライエッチングによってエッチング加工
し、外開きの開口１１を形成するようにしているので、
液晶表示装置を構成した場合に、各開口１１部分におい
て液晶の配向不良を生じることがなくなり、表示画像に
画質不良の発生することもない。

【００５６】次に、図６は、本発明に係わる液晶表示装
置に用いられるアクティブマトリクス基板の第２の実施
例を示す断面構成図であって、第１の実施例のアクティ
ブマトリクス基板における走査信号電極２の端子部の一
部を示すものである。

【００５７】図６において、１２は外部端子、１３は異
方性導電ビ−ズ、１４は開放部であって、その他、図１
（ａ）、（ｂ）に示された構成要素と同じ構成要素につ
いては同じ符号を付けている。

【００５８】そして、絶縁基板１上には走査信号電極
（ライン）２が形成配置され、走査信号電極２上にはゲ
−ト絶縁膜３が形成配置される。ゲ−ト絶縁膜３上には
非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜４が形成配置され、非晶
質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜４上にはｎ型非晶質シリコン
（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜５が形成配置される。また、絶縁基
板１の端部上には透明画素電極９が形成配置され、透明
画素電極９の端部は走査信号電極２の一端部に接続され
る。外部端子１２は、アクティブマトリクス基板との接
続時に、異方性導電ビ−ズ１３及び透明画素電極９を介
して走査信号電極２に接続される。ｎ型非晶質シリコン
（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜５及び透明画素電極９と走査信号電
極２との接続部は絶縁保護膜１０によって覆われ、絶縁
保護膜１０は透明画素電極９上に開放部１４が設けられ
る。

【００５９】この場合、絶縁保護膜１０は、第１の実施
例の絶縁保護膜１０と同じように、膜厚方向について珪
素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組成が順次変化するも
ので構成されており、図６には図示されていないが、各
画素を構成している透明画素電極９の表面部分にはそれ
ぞれ外開きの開口１１が設けられている。また、絶縁保
護膜１０における透明画素電極９上の開放部１４は、図
示されていない外開きの開口１１と同時に、通常のドラ
イエッチングによってエッチング加工されるもので、開
口１１と同様に、透明画素電極９に最も近接した部分の
エッチング長さが最小で、表面に近い部分のエッチング
長さが最大であり、それらの間の部分のエッチング長さ
が透明画素電極９の表面から離れるにしたがって順次大
きくなったテーパー状の断面を有している。

【００６０】かかる構成にすれば、第１の実施例で得ら
れる効果と同じ効果が得られる他に、絶縁保護膜１０の
開放部１４をテーパー状の断面にしたことにより、絶縁
保護膜１０の端部の形状不良に伴う外部端子１２との接
触不良の発生をなくすことができ、液晶表示装置の表示
性能の向上が期待できる。

【００６１】続いて、図７は、本発明に係わる液晶表示
装置に用いられるアクティブマトリクス基板の第３の実
施例を示す断面構成図であって、アクティブマトリクス
基板の極く１部、即ち、１つの画素部分を示すものであ
る。

【００６２】図７において、図１（ａ）、（ｂ）に示さ
れた構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付け
ている。

【００６３】そして、この第３の実施例と前記第１の実
施例との構成の違いを見ると、第１の実施例はゲ−ト絶
縁膜３が透明画素電極９の下まで延びているのに対し、
第３の実施例はゲ−ト絶縁膜３が薄膜トランジスタ８の
形成部分に留まり、透明画素電極９の下まで延びていな
い（絶縁基板１上に直接透明画素電極９が配置形成され
ている）だけであって、その他に、第３の実施例と第１
の実施例との間に構成上の違いはない。このため、第３
の実施例の構成についてはこれ以上の説明を省略する。

【００６４】第３の実施例においても、絶縁保護膜１０
は、第１の実施例の絶縁保護膜１０と同じように、膜厚
方向について珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組成が
順次変化するもので構成され、通常のドライエッチング
によってエッチング加工された開口１１は外開きのもの
になるので、第３の実施例においても、第１の実施例で
得られる効果と同じ効果を得ることができる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、アクティブマトリクス基板に設けられる絶縁保護
膜１０は、窒化珪素（ＳｉＮ）を主成分とし、かつ、膜
厚方向について珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）との含有組成
が順次変化するもの、具体的には、各画素電極及び各薄
膜トランジスタに近接した部分の珪素（Ｓｉ）の含有比
率が多く、各画素電極及び各薄膜トランジスタから離れ
るにしたがって順次窒素（Ｎ）の含有比率が多くなるも
ので構成している。そして、この絶縁保護膜１０に通常
のドライエッチングによって開口１１を形成したとき、
開口１１の形状は対応する透明画素電極９から離れるに
したがって外開きのテーパー状をなす形になるので、こ
のアクティブマトリクス基板を用いて液晶表示装置を構
成すれば、開口１１部分で液晶の配向不良を生じること
がなくなり、表示画像に画質不良を生じないという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる液晶表示装置に用いられるアク
ティブマトリクス基板の第１の実施例を示す構成図であ
る。

【図２】図１に図示されたアクティブマトリクス基板の
製造工程の前半部の一例を示す構成図である。

【図３】図１に図示されたアクティブマトリクス基板の
製造工程の後半部の一例を示す構成図である。

【図４】絶縁保護膜９の成膜時に、成膜条件を適宜変化
させた場合の絶縁保護膜９の珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）
との含有比率の変化を示す特性図である。

【図５】絶縁保護膜９の珪素（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）の
含有比率と、エッチングレートとの関係を示す特性図で
ある。

【図６】本発明に係わる液晶表示装置に用いられるアク
ティブマトリクス基板の第２の実施例を示す構成図であ
る。

【図７】本発明に係わる液晶表示装置に用いられるアク
ティブマトリクス基板の第３の実施例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 走査信号電極（ライン） ３ ゲ−ト絶縁膜 ４ 非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）膜 ５ ｎ型非晶質シリコン（ｎ＋ａ−Ｓｉ）膜 ６ 映像信号電極（ライン） ７ ソ−ス電極 ８ 薄膜トランジスタ ９ 透明画素電極 １０ 絶縁保護膜 １１ 開口 １２ 外部端子 １３ 異方性導電ビ−ズ １４ 開放部

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/336 (72)発明者 作田 弘樹 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 阿須間 宏明 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所電子デバイス事業部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板と、前記絶縁基板上にマトリク
   ス状に配置形成された多数の薄膜トランジスタと、前記
   多数の薄膜トランジスタにそれぞれ対応して前記絶縁基
   板上に配置された多数の画素電極と、前記多数の薄膜ト
   ランジスタの表面を覆うとともに、前記多数の画素電極
   上にそれぞれ開口が設けられた絶縁保護膜とによってア
   クティブマトリクス基板を構成し、前記絶縁保護膜は、
   窒化珪素（ＳｉＮ）を主成分としたものからなり、前記
   各開口は前記各画素電極から離れるにしたがって外開き
   のテーパー状に形成されていることを特徴とするアクテ
   ィブマトリクス基板を備えた液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記絶縁保護膜に設けられた各開口は、
   前記各画素電極に直立した面に対して３０°乃至６０°
   のテーパー角度を有するように構成されていることを特
   徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス基板を
   備えた液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記絶縁保護膜は、前記各画素電極及び
   前記各薄膜トランジスタに近接した部分で珪素（Ｓｉ）
   の含有比率が多く、前記各画素電極及び前記各薄膜トラ
   ンジスタから離れるにしたがって窒素（Ｎ）の含有比率
   が多くなっていることを特徴とする請求項１乃至２のい
   ずれかに記載のアクティブマトリクス基板を備えた液晶
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記絶縁保護膜は、モノシランガス（Ｓ
   ｉＨ₄ ）及びアンモニアガス（ＮＨ₃ ）からなる原料ガ
   スを用いる成膜時に、前記各画素電極から離れるにした
   がってモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）の流量を減少させる
   とともに、アンモニアガス（ＮＨ₃ ）の流量を増大させ
   て成膜を行うことを特徴とする請求項３に記載のアクテ
   ィブマトリクス基板を備えた液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記絶縁保護膜は、モノシランガス（Ｓ
   ｉＨ₄ ）及びアンモニアガス（ＮＨ₃ ）からなる原料ガ
   スを用いる成膜時に、前記各画素電極に近接した領域で
   モノシランガス（ＳｉＨ₄ ）とアンモニアガス（Ｎ
   Ｈ₃ ）との流量比が１対１になるようにし、前記各画素
   電極から離れるにしたがってモノシランガス（Ｓｉ
   Ｈ₄ ）の流量に比べてアンモニアガス（ＮＨ₃ ）の流量
   が順次大きな流量比になるようにし、前記各画素電極か
   ら最も離れた部分でモノシランガス（ＳｉＨ₄ ）とアン
   モニアガス（ＮＨ₃ ）との流量比が１対５になるように
   それぞれ選んで成膜を行うことを特徴とする請求項４に
   記載のアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装
   置。
6. 【請求項６】 前記絶縁保護膜は、原料ガスを用いると
   ともに絶縁基板を高温度に高める成膜時に、前記各画素
   電極から離れるにしたがって前記絶縁基板の温度を順次
   高めるようにして成膜を行うことを特徴とする請求項３
   に記載のアクティブマトリクス基板を備えた液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】 前記絶縁保護膜は、原料ガスを用いると
   ともに絶縁基板を高温度に高める成膜時に、前記各画素
   電極に近接した部分で前記絶縁基板の温度を２００℃に
   選び、前記各画素電極から離れるにしたがって前記絶縁
   基板の温度を２００℃よりも順次高い温度に選び、前記
   各画素電極から最も離れた部分で前記絶縁基板の温度が
   ２３０℃になるように選んで成膜を行うことを特徴とす
   る請求項６に記載のアクティブマトリクス基板を備えた
   液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記絶縁保護膜は、反応圧を加えた原料
   ガスを用いる成膜時に、前記各画素電極から離れるにし
   たがって前記反応圧を順次減少させるようにして成膜を
   行うことを特徴とする請求項３に記載のアクティブマト
   リクス基板を備えた液晶表示装置。