JPH0854648A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性を低下させることなくアドレス配線の
線抵抗を低下できる液晶表示装置を提供する。 【構成】 ガラス基板23上に、アルミニウム膜24、モリ
ブデン膜25およびアルミニウム膜26の三層構造のゲート
電極27を形成する。ゲート電極27の表面に、アルミニウ
ムの陽極酸化膜からなる絶縁膜33およびシリコン酸化膜
からなる絶縁膜35を形成する。ゲート電極27の上方の絶
縁膜35上に、第１および第２の半導体層37，38を積層形
成し、エッチングストッパ層39を形成する。絶縁膜35上
に、マトリクス状にＩＴＯの透明画素電極42を形成す
る。アドレス配線に交差するデータ配線44の一部になる
ドレイン電極43を形成し、透明画素電極42にソース電極
を接続する。アドレス配線はアルミニウム膜24，26でモ
リブデン膜25を挟んでいるため、抵抗値を低下させると
ともに、アルミニウム膜24，26の熱変形を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配線構造およびゲート
絶縁膜を有するアレイ基板を備えた液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、文字や図形などのキャラクター表
示用の液晶表示装置としては、電極を有するアドレス配
線および同様に電極を有するデータ配線を交差させ、こ
れらアドレス配線およびデータ配線により区画した部分
を透明画素電極とするマトリクス型のものが使用されて
いる。

【０００３】さらに、各透明画素電極に対応して駆動用
のスイッチング素子を備えたアクティブマトリクス型液
晶表示装置も多用され、スイッチング素子としては薄膜
トランジスタ（Thin Film Transistor）と金属−絶縁体
−金属（Metal-Insulation-Matal）の非線形抵抗素子が
代表的であり、中で薄膜トランジスタは高速応答性に優
れ、フルカラー表示に適している。

【０００４】このようなアクティブマトリクス型液晶表
示装置のアレイ基板の構成は、たとえば信学技報第９２
巻、１１０号に記載されている。すなわち、アルミニウ
ム（Ａｌ）とモリブデン・タンタル合金（Ｍｏ・Ｔａ）
の積層構造で、アドレス配線および補助容量配線を形成
している。

【０００５】また、これらアドレス配線および補助容量
配線の積層構造の形成方法としては、たとえばガラスな
どの絶縁性基板上に、まず、スパッタ法によりアルミニ
ウムを堆積し、所定の配線の形状にパターニングする。
次いで、モリブデンとタンタルとの合金を堆積し、アル
ミニウムのパターンを完全に被覆するように加工して、
電極を有するアドレス配線および補助容量配線を形成す
る。そして、スイッチング素子の一部を形成するトラン
ジスタ能動部、画素電極部、データ配線およびソース・
ドレイン電極を順次形成し、アクティブマトリクス液晶
表示用のアレイ基板を構成する。

【０００６】そして、このアレイ基板１は、図３および
図４に示すように、表面に保護膜が形成されたガラス基
板からなる絶縁性基板２上に、ゲート電極３、このゲー
ト電極３に接続されるアドレス配線４、ゲート絶縁膜
５、半導体層６、エッチングストッパ層７、コンタクト
層８、透明画素電極９、ソース電極10、ドレイン電極11
および保護膜12が順次形成されている。このような構成
の基板で、表示面積の対角が１３．８インチサイズ、ア
ドレス線の本数が９００本の液晶表示装置では、画素開
口率約３０％の良好な表示特性が得られた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような液晶表示装
置の表示画面は大画面化や高精細化になるに伴い、アド
レス配線長が長くなり、画素の開口率をほぼ一定にする
ためにアドレス配線の幅が狭くなる傾向にある。そし
て、アドレス配線が長くなったり、幅が狭くなったりす
ると、抵抗の高抵抗化につながり、アドレス信号の波形
を歪ませ、信号の伝播遅延を生ずることになる。すなわ
ち、画像の不均一化となって現れ、画質低下を招く。

【０００８】このため、さらに補助容量配線を設け、ア
ドレス配線および補助容量配線をアルミニウムと高融点
金属との積層構造とし、配線抵抗を低減させ、信号の伝
播遅延を小さくすることも考えられる。

【０００９】ところが、アルミニウムおよび高融点金属
の積層構造を形成した後、３５０℃以上の基板温度でゲ
ート絶縁膜を形成する必要があるため、熱工程によりア
ルミニウムに変形が生じ、厚さ方向に一部分が盛り上が
る現象が生じる。すなわち、アルミニウムの変形は、ア
ルミニウムの融点が低いためアルミニウム自体が動きや
すいこと、下地の絶縁性基板２の汚染防止とこの絶縁性
基板２の保護を目的として成膜した膜からの脱ガス、ア
ルミニウム中に存在するガスの放出、および、アルミニ
ウムの上下にある積層膜の熱応力の大きさの複合作用と
して起こると考えられる。このため、下地との密着性の
低下による後工程での膜剥がれや絶縁膜の層間絶縁性の
低下が起こり、アレイ基板の歩留を著しく低下させるこ
とになる。

【００１０】また、アルミニウムの熱変形の防止および
以後のプロセスでの耐薬品性を高めるために、高融点金
属でアルミニウムを覆う構造を採るとレジスト工程が２
回必要となり、スループット低下を招くことになる。

【００１１】一方、他の方法として、アルミニウムの熱
変形防止および耐薬品性のために、アルミニウムの陽極
酸化膜を用いると、アドレス配線の電気的接続を採るた
めの接続パッド部の開口プロセスに工夫が必要となり、
レジスト工程が２ないし３回必要とされる。すなわち、
アルミニウムとこのアルミニウムの陽極酸化膜は、選択
エッチング速度が大きく取れないため量産的に問題があ
り、パッド部となる部分の下地に陽極酸化膜と選択性の
あるクロムなどの金属を形成するとか、部分的に陽極酸
化させないところを形成するなどの組み合わせが必要と
されている。

【００１２】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、生産性を低下させることなくアドレス配線の線抵抗
を低下させることができる液晶表示装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の液晶表示
装置は、アドレス配線と、このアドレス配線を覆うゲー
ト絶縁膜と、前記アドレス配線に交差して配置されるデ
ータ配線と、これらアドレス配線およびデータ配線によ
り区画された部分に位置する透明画素電極と、前記アド
レス配線およびデータ配線に接続され前記透明画素電極
に対応するスイッチング素子とが絶縁性基板上に形成さ
れた液晶表示装置において、前記アドレス配線は、アル
ミニウムまたはアルミニウム合金のいずれか一方で高融
点金属および高融点金属合金の一方を挟んだ積層を含む
構造で、前記ゲート絶縁膜は、アルミニウムの陽極酸化
膜とシリコン酸化膜の積層を含む多層構造であるもので
ある。

【００１４】請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１
記載の液晶表示装置において、高融点金属および高融点
金属合金のいずれか一方の平面形状は、アルミニウムお
よびアルミニウム合金のいずれか一方の平面形状よりも
内側であるものである。

【００１５】請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１
または２記載の液晶表示装置において、アドレス配線
は、少なくともアルミニウムで高融点金属を挟んだ構造
を含む構造であるものである。

【００１６】請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１
ないし３いずれか記載の液晶表示装置において、高融点
金属はモリブデンであるものである。

【００１７】請求項５記載の液晶表示装置は、請求項１
記載の液晶表示装置において、シリコン酸化膜は熱ＣＶ
Ｄ法で形成されたものである。

【００１８】

【作用】請求項１記載の液晶表示装置は、アドレス配線
は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で高融点金属
または高融点金属合金の一方を挟んだ積層を含む構造で
あるため、レジスト工程を増加することなく高融点金属
または高融点金属合金を中間に用いることができ、アル
ミニウムの熱変形を防止できるとともに、層間絶縁が向
上する。

【００１９】請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１
記載の液晶表示装置において、高融点金属または高融点
金属合金の平面形状は、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金の平面形状よりも内側であるため、小さな形状の
高融点金属または高融点金属合金でアルミニウムまたは
アルミニウム合金の熱変形による移動を防止できる。

【００２０】請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１
または２記載の液晶表示装置において、アドレス配線
は、少なくともアルミニウムで高融点金属を挟んだ構造
を含む構造であるものであるため、抵抗を高くすること
なく、確実にアルミニウムの熱変形による移動を防止で
きる。

【００２１】請求項４記載の液晶表示装置は、請求項１
ないし３いずれか記載の液晶表示装置において、高融点
金属はモリブデンであるため、熱による変形を確実に防
止できる。

【００２２】請求項５記載の液晶表示装置は、請求項１
記載の液晶表示装置において、シリコン酸化膜は熱ＣＶ
Ｄ法で形成されたため、シリコン酸化膜を簡単に形成で
きる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の一実施例を図
１および図２に示す逆スタガー型トランジスタを有する
アレイ基板を参照して説明する。

【００２４】図１に示すように、アレイ基板21は、表面
に絶縁膜22が設けられた透明な絶縁性基板であるガラス
基板23上に、アルミニウム（Ａｌ）膜24、高融点金属で
あるモリブデン（Ｍｏ）膜25およびアルミニウム膜26の
三層構造のゲート電極27が形成され、このゲート電極27
は図２に示すアドレス配線28の一部に突出して形成され
ている。

【００２５】また、ゲート電極27と同様に、アルミニウ
ム（Ａｌ）膜29、高融点金属であるモリブデン（Ｍｏ）
膜30およびアルミニウム膜31の三層構造の補助容量配線
32が形成されている。なお、この補助容量配線32はアド
レス配線28と平行に配設されている。

【００２６】さらに、ゲート電極27および補助容量配線
32の表面には、酸化アルミニウムの陽極酸化膜の絶縁膜
33および陽極酸化膜の絶縁膜34が形成されている。ま
た、これら絶縁膜33および絶縁膜34の表面には、酸化シ
リコン（ＳｉＯ_x ）のシリコン酸化膜としての絶縁膜35
が形成され、絶縁膜33および絶縁膜35の一部にてゲート
絶縁膜36を形成している。

【００２７】また、ゲート電極27の上方の絶縁膜35上
に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の第１の半導体
層37およびアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の第２の
半導体層38が積層形成され、さらに、この第２の半導体
層38の中央上に、窒化シリコン（ＳｉＮ_x ）のエッチン
グストッパ層39が形成される。

【００２８】さらに、エッチングストッパ層39の一端側
にはｎドープトアモルファスシリコン（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ）
のドレイン側のオーミックコンタクト層40が形成され、
他端側には同様にソース側のオーミックコンタクト層41
が形成されている。

【００２９】また、絶縁膜35上には、マトリクス状にＩ
ＴＯ（Indium Tin Oxide）の透明画素電極42が形成され
ている。

【００３０】さらに、ドレイン側のオーミックコンタク
ト層40上にはモリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）、モリブデン（Ｍｏ）の三層が積層されたドレイン
電極43が形成され、このドレイン電極43は、図２に示す
ように、アドレス配線28に交差するデータ配線44が形成
されている。さらに、ソース側のオーミックコンタクト
層41上には透明画素電極42に接続された同様に三層のソ
ース電極45が形成され、これらにてスイッチング素子と
なる逆スタガー型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）46が形
成されている。また、薄膜トランジスタ46上には窒化シ
リコン（ＳｉＮ_x）の保護膜47が形成されている。

【００３１】そして、このアレイ基板21に図示しない対
向基板を対向させて配設し、アレイ基板21および対向基
板間に液晶を挟持し、液晶表示装置を構成している。

【００３２】また、回路構成は図２に示すように、アド
レス配線28およびデータ配線44が格子状に配設され、こ
れらアドレス配線28とデータ配線44との交差部にマトリ
クス状にスイッチング素子としての薄膜トランジスタ46
が形成されている。

【００３３】そして、薄膜トランジスタ46のゲートがア
ドレス配線28に、ドレインがデータ配線44に接続され、
ソースには透明画素電極42が接続されている。さらに、
挟持された液晶による液晶容量48と、透明画素電極42お
よび補助容量配線32による補助容量49とを有している。

【００３４】次に、このような図１に示すアレイ基板21
の製造工程について説明する。

【００３５】まず、ガラス基板23からの汚染防止とガラ
ス基板23の保護を目的として、スパッタ法またはＣＶＤ
法などにより、ガラス基板23上に絶縁膜22を３００ｎｍ
堆積する。

【００３６】次に、絶縁膜22上に、スパッタ法により、
アルミニウム膜24，29を２００ｎｍ、モリブデン膜25，
30を５０ｎｍ、さらに、アルミニウム膜26，31を２００
ｎｍの膜厚を連続に堆積させる。なお、このとき、アル
ミニウム膜24，26，29，31は、たとえば銅（Ｃｕ）１原
子％、シリコン（Ｓｉ）０．５原子％を含むアルミニウ
ム合金でも可能である。また、アルミニウムの熱変形防
止と、燐酸、硝酸、酢酸の混酸を用いてのテーパーエッ
チングをするために、図示しないモリブデン膜をアルミ
ニウム膜26，31に引き続き、３０ｎｍの膜厚で堆積させ
てもよい。そして、このモリブデン膜はアドレス配線28
の陽極酸化プロセス前に除去する。これらアルミニウム
膜24，29、モリブデン膜25，30およびアルミニウム膜2
6，31の三層上に、フォトリソグラフィを用いてゲート
電極27を含むアドレス配線28のパターンと補助容量配線
32の一部を形成する。このときのエッチングにおいて、
中間層であるモリブデン膜25，30は上下のアルミニウム
膜24，26，29，31のパターンから内側に２００ないし５
００ｎｍサイドエッチングされた形状に加工する。

【００３７】そして、クエン酸０．１重量％の化成液に
より、化成電圧１００Ｖでアルミニウム膜24，26，29，
31を約１７０ｎｍの厚さ陽極酸化させる。このときモリ
ブデン膜25，30は陽極酸化されず、上下のアルミニウム
膜24，26，29，31のみ陽極酸化膜である酸化アルミニウ
ムの絶縁膜33，34が形成され、モリブデン膜25，30は、
アルミニウム膜24，26，29，31から成長した陽極酸化膜
に覆われる。なお、化成液はｐＨが中性近傍がよく、ホ
ウ酸アンモニウムなど中性近傍の化成液であれば問題な
く陽極酸化膜が形成できる。

【００３８】続いて、プラズマ・ケミカルベーパーデポ
ジション（ＣＶＤ）法により、酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ_x ）の絶縁膜35、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
の第１の半導体層37、アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ）の第２の半導体層38、窒化シリコン（ＳｉＮ_x ）の
四層を連続堆積する。そして、上層の窒化シリコンをパ
ターニングしてエッチングストッパ層39を形成し、前処
理を施した後、ドレイン電極43およびソース電極45のコ
ンタクトとして、ｎドープトアモルファスシリコン（ｎ
⁺ ａ−Ｓｉ）膜をプラズマＣＶＤ法により堆積し、オー
ミックコンタクト層40，41を形成する。なお、酸化シリ
コン（ＳｉＯ_x ）の代わりに、熱ＣＶＤ法によるＳｉＯ
₂ を用いてもよい。

【００３９】次に、ＩＴＯを堆積して透明画素電極42を
形成しパターニングする。この透明画素電極42は補助容
量配線32に対向して補助容量の一方の電極の一部として
も使用する。

【００４０】続いて、アドレス配線28のパッド部の開口
をＨＦ系エッチング液で形成する。

【００４１】さらに、スパッタ法により、モリブデン、
アルミニウムおよびモリブデンの三層を堆積させ、ドレ
イン電極43を含むデータ配線44およびソース電極45とし
て形成する。この後、リアクティブ・イオン・エッチン
グ（ＲＩＥ）により、エッチングストッパ層39のバック
チャネル上のｎ⁺ ａ−Ｓｉ膜を除去する。

【００４２】次に、パッシベーションとして、プラズマ
ＣＶＤ法により窒化シリコン膜の保護膜47を形成し、液
晶表示装置用のアレイ基板21が完成する。

【００４３】上述のように構成し、アドレス配線28の、
平均配線幅を１０μｍ、配線長を２０ｃｍとしたとき、
抵抗値は約６ｋΩとなり、従来のアルミニウム層をモリ
ブデン・タンタル層で覆う構造よりも小さくすることが
できる。

【００４４】また、アドレス配線28のアルミニウム層を
陽極酸化することにより、アルミニウムの剥がれを防
ぎ、層間絶縁性を向上させた。

【００４５】そして、たとえば膜厚１５０ｎｍのアルミ
ニウム膜24，29，26，31で、５０ｎｍのモリブデン膜2
5，30を挟んだ構造とし、ゲート絶縁膜36は陽極酸化膜
の絶縁膜33を２００ｎｍ、熱ＣＶＤで形成したシリコン
酸化膜の絶縁膜35を３００ｎｍの多層構造を含む構造と
する。この場合、アドレス配線28を形成して、陽極酸化
膜となる絶縁膜33，34の形成以後３５０℃以上の熱工程
において、アルミニウム膜24，29，26，31が変形するこ
となく、アドレス配線28のパターンの膜剥がれや層間絶
縁膜の不良は発生せず、アレイ基板21の形成において、
異種の方法での絶縁膜の多層構造により、歩留を向上で
きる。

【００４６】また、アドレス配線28のパッド部の開口に
おいても、陽極酸化膜とモリブデンとの選択エッチング
が保証されるため、レジスト工程を増やす必要もない。
これにより、従来と同等の配線抵抗で、スループットを
減少することなく、歩留りを向上させることが実現でき
る。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の液晶表示装置によれば、
アドレス配線は、アルミニウムまたはアルミニウム合金
で高融点金属または高融点金属合金の一方を挟んだ積層
を含む構造であるため、レジスト工程を増加することな
く高融点金属または高融点金属合金を中間に用いること
ができ、抵抗値を従来より低下させてアルミニウムの熱
変形を防止できるとともに、層間絶縁が向上するので、
大画面化、高精細化を図ることができる。

【００４８】請求項２記載の液晶表示装置によれば、請
求項１記載の液晶表示装置に加え、高融点金属または高
融点金属合金の平面形状は、アルミニウムまたはアルミ
ニウム合金の平面形状よりも内側であるため、小さな形
状の高融点金属または高融点金属合金でアルミニウムま
たはアルミニウム合金の熱変形による移動を防止でき
る。

【００４９】請求項３記載の液晶表示装置によれば、請
求項１または２記載の液晶表示装置に加え、アドレス配
線は、少なくともアルミニウムで高融点金属を挟んだ構
造を含む構造であるものであるため、抵抗を高くするこ
となく、確実にアルミニウムの熱変形による移動を防止
できる。

【００５０】請求項４記載の液晶表示装置によれば、請
求項１ないし３いずれか記載の液晶表示装置に加え、高
融点金属はモリブデンであるため、熱による変形を確実
に防止できる。

【００５１】請求項５記載の液晶表示装置によれば、請
求項１記載の液晶表示装置に加え、シリコン酸化膜は熱
ＣＶＤ法で形成されたため、シリコン酸化膜を簡単に形
成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】同上電気回路の等価回路を示す回路図である。

【図３】従来例の液晶表示装置のスイッチング素子近傍
を示す断面図である。

【図４】同上アドレス配線部近傍を示す断面図である。

【符号の説明】

23 絶縁性基板としてのガラス基板 24，26 アルミニウム膜 25 高融点金属であるモリブデン膜 28 アドレス配線 33 陽極酸化膜としての絶縁膜 35 シリコン酸化膜としての絶縁膜 36 ゲート絶縁膜 42 透明画素電極 44 データ配線 46 スイッチング素子としての薄膜トランジスタ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アドレス配線と、このアドレス配線を覆
   うゲート絶縁膜と、前記アドレス配線に交差して配置さ
   れるデータ配線と、これらアドレス配線およびデータ配
   線により区画された部分に位置する透明画素電極と、前
   記アドレス配線およびデータ配線に接続され前記透明画
   素電極に対応するスイッチング素子とが絶縁性基板上に
   形成された液晶表示装置において、 前記アドレス配線は、アルミニウムまたはアルミニウム
   合金のいずれか一方で高融点金属および高融点金属合金
   の一方を挟んだ積層を含む構造で、 前記ゲート絶縁膜は、アルミニウムの陽極酸化膜とシリ
   コン酸化膜の積層を含む多層構造であることを特徴とす
   る液晶表示装置。
2. 【請求項２】 高融点金属および高融点金属合金のいず
   れか一方の平面形状は、アルミニウムおよびアルミニウ
   ム合金のいずれか一方の平面形状よりも内側であること
   を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 アドレス配線は、少なくともアルミニウ
   ムで高融点金属を挟んだ構造を含む構造であることを特
   徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 高融点金属はモリブデンであることを特
   徴とする請求項１ないし３いずれか記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 シリコン酸化膜は熱ＣＶＤ法で形成され
   たことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。