JPH09203911A

JPH09203911A - 表示装置及び表示装置の作製方法

Info

Publication number: JPH09203911A
Application number: JP32797996A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Nakajima; 節男中嶋
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1996-11-22
Publication date: 1997-08-05
Anticipated expiration: 2016-11-22
Also published as: JP3784478B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シリコンから成る半導体層と画素電極とのコ
ンタクトを良好にする。【解決手段】ドレイン領域２１１のコンタクトホール
２１７にスパッタ法により、５０Åの厚さのチタン膜２
１９、１２００Å厚さのＩＴＯ膜２１９ｂを成膜し、パ
ターニングして、画素電極２１９を形成する。水素雰囲
気中で、３００℃の温度で加熱処理することにより、活
性層２０３の欠陥が修復されると同時に、チタン膜２１
９ａが酸化されて、透光性を有する酸化チタン膜２１９
ｃになる。チタン膜２１９ａはシリコンよりも酸化ポテ
ンシャルが低く、かつＩＴＯ膜２１９ｂの主成分である
酸化インジウムよりも酸化ポテンシャルが高いため、シ
リコンが酸化されることなく、チタン膜２１９ａのみが
酸化されて、酸化チタン膜２１９ｃになるので、画素電
極２１９とシリコンのコンタクト抵抗の増加を防止する
ことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置等の
表示部の電極に透明性の導電膜を使用する表示装置に関
するものである。特に、電極構造を改良して、信頼性の
優れた表示装置を得ることに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、表示部に透明導電膜を使用する表
示装置として、プラズマディスプレー、液晶表示装置等
が知られている。これらの表示装置は液晶材料のような
電気光学材料の性質を利用して、電圧・電流等を制御す
ることにより、電気光学材料の透光性、光反射・散乱性
等の光学特性を変化させて、表示を得ている。

【０００３】アクティブマトリクス型液晶表示装置で
は、第１の基板上に多層配線技術を用いて、ロー配線と
カラム配線とが形成され、これらの配線の交差する部分
に透明導電膜から成る画素電極が設けられ、画素電極に
は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のアクティブ素子が接
続されている。他方、第２の基板上には、透明導電膜か
ら成る対向電極が設けられている。画素電極と対向電極
とが対向するように、第１の基板と第２の基板とが配置
され、これらの基板間に液晶材料が封入されている。

【０００４】第１の基板の任意のロー配線と第２の基板
の任意のカラム配線との間に電圧・電流等を印加する
と、スイチッング用ＴＦＴにより、その交差する部分の
画素電極の電位や電流が制御されて、電極間の液晶材料
の透光性、光反射・散乱性等が選択的に変化されるた
め、マトリクス表示が可能となる。他方、プラズマディ
スプレーでは第１の基板と第２の基板間にガスが封入さ
れており、基板間に高電界を印加することによりガスが
プラズマ化して発光する特性を利用している。

【０００５】いずれにせよ、表示部は透過性を必要とす
るため、画素電極は透明性の導電膜が使用されている。
一般的に、透明性の導電膜には酸化インジウムを主成分
とするＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）が使
用されおり、画素電極はＩＴＯ膜がＴＦＴの半導体層に
直接に接触している構造を有する。また、ＴＦＴの半導
体層はシリコン（アモルファスシリコンもしくはポリシ
リコン）により構成されている。

【０００６】図６はＴＦＴの電極・配線に使用されてい
る金属の酸化ポテンシャルの状態図である。図６に示す
ように、シリコンの酸化ポテンシャルはインジウムのそ
れよりも低いために、高温ではシリコンとＩＴＯの界面
においてインジウムが還元されて、シリコンが酸化され
る方向に酸化還元平衡が進む。その結果、界面に絶縁物
である酸化シリコンが生成されてしまうため、コンタク
ト抵抗が増加して、表示不良が生ずる。

【０００７】また、ＩＴＯ以外の低抵抗の透明導電膜と
しては、酸化錫、酸化亜鉛が知られている。しかしなが
ら、図６に示すように、いずれの金属酸化物もシリコン
よりも酸化ポテンシャルが低くいため、ＩＴＯと同様
に、加熱によりシリコンを酸化させる酸化還元現象が生
じてしまう。

【０００８】また、シリコンより酸化ポテンシャルの低
い透明導電膜として酸化チタンが知られているが、画素
電極として使用するには抵抗が高すぎる。

【０００９】一般に、ＴＦＴ作製工程において、最終工
程に、水素雰囲気中での加熱処理、所謂、水素化処理が
実施されている。これにより、半導体層のシリコンの欠
陥が補償されて、ＴＦＴの電気的特性を、特にオフ電流
特性を良好にすることができる。画素電極に接続される
ＴＦＴに好適なオフ電流特性を得るには、３００〜４０
０℃の温度で加熱することが好ましい。

【００１０】しかしながら、上記の温度範囲で加熱処理
すると、上述したように、シリコンから成る半導体層
と、ＩＴＯ、酸化錫等から成る画素電極とのコンタクト
抵抗が増加してしまうため、十分に高い温度で水素化処
理ができず、画素部のＴＦＴのオフ電流特性を十分に改
善することができない。画素部のＴＦＴのオフ電流が大
きいことは、画像データを確実に保持できないことを意
味しており、表示装置の信頼性の低下につながる。

【００１１】従来、シリコンの酸化を防止する方法とし
て、コンタクト部に、バリア層となる窒化チタン、チタ
ン等によりパッドを形成して、シリコンの酸化を防ぐ方
法が採用されている。しかしながら、パッドを形成する
には、パッド材料の成膜、レジストパターニング、エッ
チング等の様々な工程が必要となるため、工程が大幅に
増加してしまう。更に、パッドを設けることにより、画
素部の開口率を低下させてしまう。

【００１２】本発明の目的は、上述の問題点を解決し
て、工程数を増加することなく、シリコンとのコンタク
ト抵抗が小さく、且つ高温での加熱処理可能な画素電極
を有する表示装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を解消する
ために、本発明に係る表示装置の構成は、シリコンを半
導体層に用いた薄膜トランジスタと、該薄膜トランジス
タに接続された画素電極とを有する画素部において、前
記画素電極は、前記半導体層と電気的に接続された第１
の透明導電膜と、該第１の透明導電膜上に配置されてい
る第２の透明導電膜とを有し、前記第１の透明導電膜は
酸化ポテンシャルがシリコンよりも低い第１の金属の酸
化物で構成され、前記第２の透明導電膜は、シリコン
よりも酸化ポテンシャルが高い第２の金属の酸化物層で
構成されることを特徴とする。

【００１４】他の発明に係る表示装置の構成は、シリコ
ンを半導体層に用いた薄膜トランジスタと、該薄膜トラ
ンジスタに接続された画素電極とを有する画素部におい
て、前記画素電極は、前記半導体層と電気的に接続され
た第１の透明導電膜と、該第１の透明導電膜上に配置さ
れている第２の透明導電膜とを有し、前記第１の透明導
電膜は酸化ポテンシャルがシリコンよりも低い第１の金
属が加熱により酸化された酸化物層で構成され、前記第
２の透明導電膜は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが
高い第２の金属の酸化物層で構成されていることを特徴
とする。

【００１５】更に他の発明に係る表示装置の作製方法の
構成は、シリコンを半導体層に用いた薄膜トランジスタ
を作製する工程と、前記薄膜トランジスタの半導体層と
電気的に接続された画素電極を形成する工程と、を有
する表示装置の作製方法において、前記画素電極の形成
工程は、前記半導体層と電気的に接触すように、シリコ
ンよりも酸化ポテンシャルが低い第１の金属の酸化物層
から成る第１の透明導電膜層を形成する工程と、前記第
１の金属の酸化物膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテ
ンシャルが高い第２の金属の酸化物から成る第２の透明
導電膜層を形成する工程と、を有することを特徴とす
る。

【００１６】他の発明に係る表示装置の作製方法の構成
は、シリコンを半導体層に用いた薄膜トランジスタを作
製する工程と、前記薄膜トランジスタの半導体層に電気
的に接続された画素電極を形成する工程と、を有する
表示装置の作製方法において、前記画素電極の形成工程
は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属層を前
記半導体層と電気的に接触するように形成する工程と、
前記金属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャル
が高い金属酸化物から成る透明導電膜層を形成する工程
と、加熱処理により、前記金属層を透明化する工程と、
を有することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の表示装置の基本的な構成
において、透明な基板上には、電気配線、スイッチング
用のＴＦＴ、ＴＦＴに接続された画素電極が配置されて
いる。さらに表示装置として完成するためには、画素電
極と対抗して配置される電極、液晶材料もしくはその他
の電気光学的材料が必要である。

【００１８】図２、３を用いて、本発明の実施の形態を
説明する。ＴＦＴの半導体層１０３にはシリコンが用い
られ、画素電極１１４はそのシリコン層１０３に電気的
に接続されている。画素電極１１４は２層の透明導電膜
１１４ａ、１１４ｂで構成される。シリコンと接触する
第１の透明導電膜１１４ａはシリコンよりも酸化ポテン
シャルの低い金属の酸化物から成り、この金属の酸化物
上に形成される第２の透明導電膜１１４ｂは、シリコン
よりも酸化ポテンシャルが高い第２の金属の酸化物層よ
り成る。

【００１９】上記の構成においては、画素電極とシリコ
ン層との界面において、シリコンと接触している金属酸
化物はシリコン、及び第２の透明導電膜よりも酸化ポテ
ンシャルが低いため、熱的に安定にされている。従っ
て、水素化処理等の加熱処理によって、シリコンの画素
電極との界面は酸化されないため、コンタクト抵抗が増
加することを防止できる。

【００２０】例えば、シリコンと接触している第１の透
明導電膜には、図６に示す状態図から、酸化チタンを使
用することができる。また、第２の透明導電膜には、広
く使用されているＩＴＯ膜を使用することができる。酸
化チタンの薄膜は透明で、且つ導電性を有するために、
従来例のようにパッド状にパターニングする必要がな
く、画素電極と同じ形状にすることができる。

【００２１】また、上記の構造を有する画素電極を形成
するには、２つの方法がある。第１の作製方法は、シリ
コンから成る半導体層と電気的に接触すように、シリコ
ンよりも酸化ポテンシャルが低い第１の金属酸化物層か
ら成る第１の透明導電膜層を形成した後に、第１の金属
酸化物膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが
高い第２の金属酸化物から成る第２の透明導電膜層を形
成する方法を採用することができる。

【００２２】図２（Ｆ）、図３（Ｆ）に、第１の作製方
法の実施の形態を示す。画素電極の作製工程において、
先ず酸化チタン膜１１４ａを形成した後に、ＩＴＯ膜１
１４ｂを形成して、パターニングして画素電極１１４を
形成する。

【００２３】また、画素電極の第２の作製方法として、
シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属層をＴＦＴ
の半導体層と電気的に接触するように形成して、この金
属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い
金属酸化物から成る透明導電膜層を形成して、加熱処理
により、前記金属層を透明化するという方法を採用する
ことができる。

【００２４】図４（Ｆ）、図５（Ｇ）に、第２の作製方
法の実施の形態を示す。シリコンよりも酸化ポテンシャ
ルが低い金属層として、チタン膜２１９ａを形成し、次
に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い金属酸化物
として、ＩＴＯ膜２１９ｂを成膜する。最後に、加熱す
ることにより、チタン膜２１９ａが酸化されて、透明で
且つ導電性を有する酸２１９ｂ化チタン膜２１９ｃに変
成される。この結果、酸化チタン膜２１９ｃ、ＩＴＯ膜
という２層の透明導電膜からなる画素電極２１９を得
る。

【００２５】この加熱工程において、チタンはシリコン
よりも酸化ポテンシャルが低いので、チタンのみが酸化
されて、シリコンの界面に酸化シリコンが形成されるこ
とがない。従って、シリコンと画素電極とのコンタクト
抵抗が増加することが抑制される。なお、金属層を透明
化する工程は、水素雰囲気中での加熱処理工程とする
と、半導体層を構成するシリコンのアニールと同時に行
うことができる。

【００２６】本発明人は、本発明により得られた画素電
極を評価するために、画素電極とシリコンとのコンタク
ト抵抗と、チタン／ＩＴＯの積層膜の透過率とをそれぞ
れ測定した。

【００２７】図７は加熱処理温度に対する画素電極と多
結晶シリコンとのコンタクト抵抗のグラフ図であり、従
来の厚さ１２００ÅのＩＴＯの単層膜から成る画素電極
の４０個のコンタクトチェーンと、本発明の厚さ５０Å
のチタン膜と、厚さ１２００ÅのＩＴＯ膜との２層膜か
ら成る画素電極の４０個のコンタクトチェーンとについ
て、抵抗をそれぞれ測定した。加熱処理温度は室温（加
熱処理無し）、３００℃（水素雰囲気中）とした。

【００２８】図７に示すように、ＩＴＯの単層膜から成
る画素電極は加熱することにより、コンタクト抵抗が増
加する。他方、チタン／ＩＴＯの２層膜から成る画素電
極はコンタクト抵抗は、加熱前と後では殆ど変化がみら
れない。これは、チタンがシリコンの酸化のストッパー
として機能していることを示している。

【００２９】図８はチタンの膜厚に対するチタン／ＩＴ
Ｏ層から成る画素電極の透過率のグラフ図であり、３０
０℃の水素化処理済の画素電極と、未処理の画素電極と
についての測定結果を示す。なお、ＩＴＯの膜厚は１２
００Åであり、透過率は波長５００ｎｍの光に対するも
のである。

【００３０】図８に示すように、チタンの膜厚が１００
Åよりも厚くなると、処理済及び未処理どちらの画素電
極も表示可能な透過率を得ることができないが、チタン
／ＩＴＯ２層の画素電極では、チタンの膜厚が５０Å程
度では、３００℃で加熱処理することで、画素電極の透
過率が上昇して、ＩＴＯの単層膜とほぼ同じ透過率を得
ることができる。これは、チタンが酸化して、より透明
な酸化チタンに変成されたことを示している。従って、
表示可能な画素電極を得るには、チタンの膜厚は１００
Å以下にする。より好ましくは５０Å程度にする。

【００３１】

【実施例】図１は実施例１、２のアクティブマトリック
ス型液晶表示装置の画素部の上面図であり、基板上に、
ゲイト信号線１１、画像信号線１２が格子状に配置さ
れ、画像信号線１２、画像信号線１２により形成された
格子に透明導電膜からなる画素電極１３が配置されてい
る。なお、ゲイト信号線１１、画像信号線１２、画素電
極１３はそれぞれ図示しない絶縁膜により、電気的に絶
縁されている。さらに、画素電極１３に印加するための
電圧制御を行うためのＴＦＴが形成されている。ＴＦＴ
の活性層１４において、チャネルは図示しない絶縁膜を
介してゲイト信号線１１と交差され、ソースは画像信号
線１２と電気的に接続され、ドレインは画素電極１３と
電気的に接続されている。

【００３２】以下に、図１に図示する画素部の作製工程
を実施例１、２に基づいて、詳細に説明する。

【００３３】〔実施例１〕本実施例は、本発明をアク
ティブマトリックス型液晶表示装置の画素ＴＦＴに応用
したものであり、図２、図３は実施例１の画素ＴＦＴの
作製工程毎の断面図であり、図２は図１の点線Ｘ−Ｘ’
で切った画素ＴＦＴのチャネル長方向に平行な面での断
面図であり、図３は点線Ｙ−Ｙ’で切った画素ＴＦＴの
チャネル長方向に垂直な面での断面図である。また、図
２（Ａ）〜（Ｆ）と図３（Ａ）〜（Ｆ）とはそれぞれ同
じ状態を示している。

【００３４】図２（Ａ）、図３（Ａ）に示すように、ガ
ラス基板１０１（コーニング１７３７、又はコーニング
７０５９）上に、スパッタ法により、下地膜１０２とし
て酸化珪素膜を１０００〜５０００Åの厚さに、ここで
は２０００Åの厚さに成膜する。

【００３５】次に、プラズマＣＶＤ法により、アモルフ
ァスシリコン膜を厚さ１００〜１５００Åに成膜する。
ここでは８００Åの膜厚に成膜する。そして、加熱、レ
ーザー照射等の結晶化方法により、アモルファスシリコ
ン膜を結晶化する。その後、結晶化されたシリコン膜を
パターニングして活性層１０３を形成する。さらに、プ
ラズマＣＶＤ法により、厚さ５００〜１５００Åの酸化
珪素膜をゲイト絶縁膜１０４として成膜する。本実施例
では酸化珪素膜の膜厚を１０００Åとする。

【００３６】次に、アルミニウム膜をスパッタ法により
４０００Åの厚さに堆積し、パターニングして、ゲイト
電極１０５を形成する。ゲイト電極１０５は図１のゲイ
ト信号線１２に相当する。なお、予めアルミニウムにス
カンジウムを０．２重量％程度含有させておくと、後の
加熱工程において、ヒロックやウィスカーの発生を抑制
することができる。（図２（Ａ）、図３（Ａ））

【００３７】図２（Ｂ）、図３（Ｂ）に示すように、特
開平５−２６７６６７号公報に開示されている陽極酸化
技術により、ゲイト電極１０５を膜厚が１５００〜２０
００Åの陽極酸化物１０６により被覆する。本実施例で
は、酒石酸を３％含有するエチレングリコール溶液をア
ンモニア水でＰＨ６．９に中和した電解溶液中で、ゲイ
ト電極１０５を陽極にして電圧を印加する。ここでは、
ゲイト電極１０５の周囲に、緻密で強固な陽極酸化物１
０６を１５００Åの膜厚に形成する。陽極酸化物１０６
の膜厚によりオフセットの長さが決定される。陽極酸化
物１０６の膜厚はゲイト電極１０５に印加する電圧で制
御することができる。

【００３８】図２（Ｃ）、図３（Ｃ）に示すように、イ
オンドーピング法によって、ゲイト電極１０５をマスク
にして、活性層１０３に不純物を注入する。本実施例で
は、Ｐチャネル型ＴＦＴを形成するために、燐を注入す
る。ドーピングガスには、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用
いる。この結果、活性層１０３には、ソース領域１０
７、ドレイン領域１０８、チャネル領域１０９それぞれ
が自己整合的に形成される。ドーピング工程の後に、熱
アニール、レーザアニール等を実施して、ドーピイング
された燐イオンを活性化する。

【００３９】本実施例では、ゲイト電極１０５の周囲に
陽極酸化物１０６を形成したため、陽極酸化物１０６の
下層はオフセット領域が形成され、ソース領域１０７、
ドレイン領域１０８が陽極酸化物１０６の厚さ分だけゲ
イト電極１０５の端面からずれている。オフセット領域
は高抵抗領域として機能するため、オフ電流を低減する
ことができる。

【００４０】図２（Ｄ）、図３（Ｄ）に示すように、第
１の層間絶縁膜１１０として、プラズマＣＶＤ法により
酸化珪素膜を６０００Åの膜厚に成膜する。なお、第１
の層間絶縁膜１１０として、酸化珪素膜の単層膜の代わ
りに、窒化珪素の単層膜や、酸化珪素膜と窒化珪素膜の
多層膜を使用することもできる。

【００４１】図２（Ｅ）、図３（Ｅ）に示すように、公
知のフォトレジスト法により、酸化珪素膜から成る第１
の層間絶縁膜１１０、ゲイト絶縁膜１０４をエッチング
して、ソース領域１０７、ドレイン領域１０８のコンタ
クトホールを形成する。ソース領域１０７側のコンタク
トホールのみにアルミニウム膜を形成して、パターニン
グして、上層配線・電極１１１形成する。上層配線・電
極１１１は図１の画像信号線１２に相当する。

【００４２】次に、第２の層間絶縁膜１１２として、パ
ッシベーション膜として機能する窒化珪素膜を２０００
Åの厚さにプラズマＣＶＤ法により成膜する。そして、
第２の層間絶縁膜１１２をエッチングして、ドレイン領
域１０８のコンタクトホール１１３を完成する。

【００４３】なお、第２の層間絶縁膜１１２として、ポ
リイミド樹脂やアクリル樹脂等の樹脂膜を用いることも
できる。この場合、スピンコート法の塗布法で樹脂膜を
形成することで、第２の層間絶縁膜１１２の表面を容易
に平坦にすることができる。また。樹脂膜は低誘電率な
材料であるため、層間絶縁膜上の配線・電極と素子間に
形成される容量を小さくできる。

【００４４】図２（Ｆ）、図３（Ｆ）に示すように、ド
レイン領域１０８のコンタクトホール１１３に画素電極
１１４を形成する。画素電極１１４は図１の画素電極１
３に相当する。先ず、スパッタ法又は反応性スパッタ法
により、酸化チタン膜１１４ａを数１０〜１００Åの厚
さ、本実施例では５０Åの厚さに成膜して、ＩＴＯ膜１
１４ｂを１２００Å厚さに成膜する。酸化チタン膜１１
４ａ、ＩＴＯ膜１１４ｂそれぞれを同一の形状にパター
ニングして、画素電極１１４を形成する。なお、酸化チ
タン膜１１４ａとＩＴＯ膜１１４ｂとを連続的に成膜す
るとよい。

【００４５】最後に、水素雰囲気中で、３００℃の温度
で加熱処理する。本実施例では、ドレイン領域１０８の
界面には、シリコン及びＩＴＯ膜１１４ｂの主成分であ
る酸化インジウムよりも酸化ポテンシャルが低い酸化チ
タン膜１１４ａが形成されているため、加熱により画素
電極１１４に接しているシリコンが酸化されることを防
止することができる。このため、水素化処理を高い温度
で実施することができるので、画素ＴＦＴの電気特性、
特にオフ電流特性を十分に改善することができる。

【００４６】〔実施例２〕本実施例は、本発明をアク
ティブマトリックス型液晶表示装置の画素ＴＦＴに応用
したものであり、図４、図５は実施例１の画素ＴＦＴの
作製工程毎の断面図であり、図４は図１の点線Ｘ−Ｘ’
で切った画素ＴＦＴのチャネル長方向に平行な面での断
面図であり、図５は点線Ｙ−Ｙ’で切った画素ＴＦＴの
チャネル長方向に垂直な面での断面図である。また、図
４（Ａ）〜（Ｇ）と図５（Ａ）〜（Ｇ）とはそれぞれ同
じ状態を示している。

【００４７】図４（Ａ）、図５（Ａ）に示すように、ガ
ラス基板２０１（コーニング１７３７又はコーニング７
０５９）上に、スパッタ法により、下地膜２０２として
酸化珪素膜を１０００〜５０００Åの厚さに、ここでは
２０００Åの厚さに成膜する。

【００４８】次に、プラズマＣＶＤ法により、アモルフ
ァスシリコン膜を厚さ１００〜１５００Å、ここでは８
００Åの厚さに成膜する。加熱、レーザー照射等の適当
な結晶化方法により、アモルファスシリコン膜を結晶化
して、パターニングして活性層２０３を形成する。さら
に、プラズマＣＶＤ法により、ゲイト絶縁膜として機能
する厚さ１０００Åの酸化珪素膜２０４を成膜する。

【００４９】次に、ゲイト電極２０５を構成するアルミ
ニウム膜をスパッタ法により５０００Åの厚さに堆積す
る。アルミニウムには、予め、スカンジウムを０．２重
量％含有させておくと、後の加熱工程等において、ヒロ
ックやウィスカーが発生するのを抑制することができ
る。

【００５０】次に、アルミニウム膜の表面を陽極酸化し
て、図示しない緻密な陽極酸化物２０８を極薄く形成す
る。次に、アルミニウム膜の表面にレジストのマスク２
０６を形成する。この際に、アルミニウム膜の表面に図
示しない緻密な陽極酸化物２０８が形成されているた
め、レジストのマスク２０６を密着させて形成すること
ができる。レジストのマスク２０６を使用して、アルミ
ニウム膜をエッチングして、ゲイト電極２０５を形成す
る。ゲイト電極２０５は図１のゲイト信号線１１に相当
するものである。

【００５１】図４（Ｂ）、図５（Ｂ）に示すように、レ
ジストのマスク２０６を残したまま、ゲイト電極２０５
を陽極酸化して、多孔質の陽極酸化物２０７を４０００
Åの厚さに形成する。この際に、ゲイト電極２０５の表
面にレジストのマスク２０６が密着しているため、多孔
質の陽極酸化物２０７はゲイト電極２０５の側面のみに
形成される。

【００５２】次に、図４（Ｃ）、図５（Ｃ）に示すよう
に、レジストのマスク２０６を剥離した後に、ゲイト電
極２０５を電解溶液中で再び陽極酸化して、緻密な陽極
酸化物２０８を１０００Åの厚さに形成する。

【００５３】陽極酸化物の作り分けは使用する電解溶液
を変えればよく、多孔質の陽極酸化物２０７を形成する
場合には、クエン酸、シュウ酸、クロム酸又は硫酸を３
〜２０％含有した酸性溶液を使用すればよい。他方緻密
な陽極酸化物２０８を形成する場合には、酒石酸、ほう
酸、又は硝酸を３〜１０％含有するエチレングリコール
溶液をＰＨを７程度に調整した電解溶液を使用すればよ
い。

【００５４】図４（Ｄ）、図５（Ｄ）に示すように、ゲ
イト電極２０５及びその周囲の多孔質の陽極酸化物２０
７、緻密な陽極酸化物２０８をマスクにして、酸化珪素
膜２０４をエッチングして、ゲイト絶縁膜２０９を形成
する。

【００５５】図４（Ｅ）、図５（Ｅ）に示すように、多
孔質の陽極酸化物２０７を除去する。イオンドーピング
法により、ゲイト電極２０５、緻密な陽極酸化物２０
８、及びゲイト絶縁膜２０９をマスクにして、活性層２
０３に不純物を注入する。本実施例では、Ｐチャネル型
ＴＦＴを形成するために、ドーピングガスにフォスフィ
ン（ＰＨ3 ）を使用して、燐イオンをドーピングする。
なおドーピングの際に、ゲイト絶縁膜２０９は半透過な
マスクとして機能するように、ドーズ量、加速電圧等の
条件を制御する。

【００５６】ドーピングの結果、ソース領域２１０に覆
われていない領域は高濃度に燐イオンが注入されて、ソ
ース領域２１０、ドレイン領域２１１が形成される。ま
た、ゲイト絶縁膜２０９のみに覆われている領域には、
低濃度に燐イオンが注入されて、低濃度不純物領域２１
２、２１３が形成される。ゲイト電極２０５の直下の領
域には不純物が注入されないため、チャネル領域２１４
が形成される。ドーピイング工程の後に、熱アニール、
レーザアニール等を実施して、ドーピイングされた燐イ
オンを活性化する。

【００５７】低濃度不純物領域２１２、２１３は高抵抗
領域として機能するため、オフ電流の低減に寄与する。
特に、ドレイン領域２１１側の低濃度不純物領域２１３
はＬＤＤと呼ばれている。また、緻密な陽極酸化物２０
８を十分に厚くすることにより、緻密な陽極酸化物２０
８の直下の領域をオフセット領域とすることができ、オ
フ電流をより低減することができる。

【００５８】図４（Ｆ）、図５（Ｆ）に示すように、プ
ラズマＣＶＤ法により、第１の層間絶縁膜２１５として
酸化珪素膜を５０００Åの厚さに成膜する。なお、第１
の層間絶縁膜２１５として、酸化珪素膜の単層膜の代わ
りに、窒化珪素膜の単層膜、又は酸化珪素膜と窒化珪素
膜の積層膜を形成してもよい。

【００５９】次に、公知のエッチング法によって酸化珪
素膜から成る第１の層間絶縁膜２１５をエッチングし
て、ソース領域２１０、ドレイン領域２１１それぞれに
コンタクトホールを形成する

【００６０】そして、ソース領域２１０側のコンタクト
ホールにのみ、アルミニウム膜を４０００Åの厚さにス
パッタリング法により成膜し、これをエッチングして、
上層配線・電極２１６を形成する。上層配線・電極２１
６は図１の画像信号線１２に対応する。

【００６１】更に、プラズマＣＶＤ法により第２の層間
絶縁膜２１７として、窒化珪素膜を２０００Åの厚さに
成膜する。そして、第２の層間絶縁膜２１７をエッチン
グして、ドレイン領域２１１のコンタクトホール２１８
を完成する。なお第２の層間絶縁膜２１７として、窒化
珪素膜の代わりに樹脂膜を形成してもよい。

【００６２】図４（Ｇ）、図５（Ｇ）に示すように、ド
レイン領域２１１のコンタクトホール２１８に画素電極
２１９を形成する。画素電極２１９は図１の画素電極１
３に相当する。

【００６３】画素電極２１９を形成するには、先ずスパ
ッタ法により、チタン膜２１９ａを数１０〜１００Åの
厚さ、本実施例では５０Åの厚さに成膜する。次に、ス
パッタ法により、ＩＴＯ膜２１９ｂを１２００Å厚さに
成膜する。チタン膜２１９ａ、ＩＴＯ膜２１９ｂそれぞ
れを図１に示す画素電極１３の形状にパターニングす
る。なお、チタン膜２１９ａとＩＴＯ膜２１９ｂとを連
続的に成膜するとよい。

【００６４】最後に、水素雰囲気中で３００℃の温度で
加熱処理する。この際に、活性層２０３の欠陥が修復さ
れると同時に、チタン膜２１９ａが酸化されて、透光性
を有する酸化チタン膜２１９ｃになり、画素電極２１９
が完成する。

【００６５】本実施例では、ドレイン領域２１１の界面
には、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低く、かつＩ
ＴＯ膜２１９ｂの主成分である酸化インジウムよりも酸
化ポテンシャルが高いチタン膜２１９ａが形成されてい
るため、加熱により、ＩＴＯ膜１１４ｂのシリコンが酸
化されることなく、チタン膜２１９ａのみが酸化され
る。従って、加熱処理による酸化チタン膜２１９ｃとシ
リコンのコンタクト抵抗の増加を防止することが可能に
なる。よって水素化処理を高い温度で実施することがで
きるので、画素ＴＦＴの電気特性、特にオフ電流特性を
改善することができる。

【００６６】更に、チタン膜２１９ａを数１０Åの厚さ
に形成しているため、図８に示すように、チタン膜２１
９ａを酸化して、酸化チタン膜２１９ｃとすることによ
り、画素電極２１９の透過率をＩＴＯ単層膜と同様の透
過率とすることができる。

【００６７】〔実施例３〕上述した実施例１、２では
薄膜トランジスタの構造をトップゲイト型としたが、本
実施例ではゲイト電極が活性層より基板側にあるボトム
ゲイト型と呼ばれる薄膜トランジスタの作製工程を示
す。

【００６８】図９に本実施例の作製工程を示す。まず図
９（Ａ）に示すように、ガラス基板３０１上に下地膜と
して酸化珪素膜３０２をスパッタ法で成膜する。次に、
アルミニウム膜を成膜し、パターニングしてゲイト電極
３０３を形成する。

【００６９】この際、アルミニウム膜中にスカンジウム
を０．１８重量％含有させる。また、他の不純物はその
濃度を極力低減させるべく努める。これらの工夫は、後
の工程においてアルミニウムの異常成長により、ヒロッ
クやウィスカーと呼ばれる突起物が形成されることを抑
制するためである。

【００７０】次にゲイト絶縁膜３０４として酸化珪素膜
をプラズマＣＶＤ法により、５００Åの厚さに成膜す
る。

【００７１】さらに薄膜トランジスタの活性層を構成す
る出発膜となる非晶質珪素膜（後に結晶性珪素膜３０５
となる）をプラズマＣＶＤ法で成膜する。プラズマＣＶ
Ｄ法の他に減圧熱ＣＶＤ法を用いるのでもよい。

【００７２】次にレーザー光の照射を行うことにより、
図示しない非晶質珪素膜を結晶化させる。こうして結晶
性珪素膜３０５を得る。こうして図９（Ａ）に示す状態
を得る。

【００７３】図９（Ａ）に示す状態を得たら、パターニ
ングを施すことにより、図９（Ｂ）に示す活性層３０６
を形成する。

【００７４】次に図示しない窒化珪素膜を成膜し、ゲイ
ト電極３０３を利用した基板３０１の裏面側からの露光
を行うことにより、窒化珪素膜でなるマスクパターン３
０７を形成する。

【００７５】このマスクパターン３０７の形成は、以下
のようにして行う。まずゲイト電極３０３のパターンを
利用して基板３０１の裏面側からの露光によりレジスト
マスクのパターンを形成する。さらにアッシングを行
い、このレジストマスクのパターンを後退させる。そし
てこの後退したレジストマスクのパターン（図示せず）
を利用して窒化珪素膜をパターニングすることにより、
３０７で示すパターンを得る。こうして図９（Ｂ）に示
す状態を得る。

【００７６】次にマスクパターン３０７を利用した不純
物のドーピングを行う。ここでは、ドーパントとしてＰ
（リン）を用い、ドーピングを行う手段としてプラズマ
ドーピング法を用いる。

【００７７】この工程において、３０８と３０９の領域
にＰがドーピングされる。また３１０の領域にはＰはド
ーピングされない。

【００７８】ドーピングの終了後、レーザー光の照射を
上面から行うことにより、被ドーピング領域の活性化と
ドーパントイオンの衝撃による損傷のアニールとを行
う。

【００７９】こうして、図９（Ｃ）に示すように３０８
の領域がソース領域として形成される。また、３０９が
ドレイン領域として形成される。また、３１０がチャネ
ル領域として画定する。

【００８０】次に窒化珪素膜でなる第１の層間絶縁膜３
１１として、窒化珪素膜をプラズマＣＶＤ法により３０
００Åの厚さに成膜する。

【００８１】ここに用いる第１の層間絶縁膜としては、
窒化珪素膜以外には、酸化珪素膜、または酸化窒化珪素
膜、または酸化珪素膜と窒化珪素膜の積層膜（積層順序
はどちらが先でもよい）を用いることができる。

【００８２】次に第１の層間絶縁膜３１１にソース領域
３０８、ドレイン領域３０９に対するコンタクトホール
３１２を形成し、ソース領域３０８にコンタクトする上
層配線・電極３１３を形成する。こうして、図９（Ｃ）
に示す状態を得る。

【００８３】次に、図９（Ｄ）に示すように、平坦な表
面を有する第２の層間絶縁膜３１４を透明なポリイミド
樹脂やアクリル樹で形成する。成膜方法は例えば、スピ
ンコート法を採用すればよい。

【００８４】次に、エッチングにより第２の層間絶縁膜
３１４にコンタクトホール３１２に連結する開口部を形
成し、ドレイン領域３０９に達するコンタクトホールを
完成する。次に、図９（Ｄ）に示すように、ドレイン領
域３１０のコンタクトホールに画素電極３１５を形成す
る。

【００８５】画素電極３１５を形成するには、先ずスパ
ッタ法により、チタン膜３１５ａを数１０〜１００Åの
厚さ、本実施例では５０Åの厚さに成膜しする。次に、
スパッタ法により、ＩＴＯ膜３１５ｂを１２００Å厚さ
に成膜する。チタン膜３１５ａ、ＩＴＯ膜３１５ｂそれ
ぞれを図１に示す画素電極１３の形状にパターニングす
る。なお、チタン膜３１５ａとＩＴＯ膜３１５ｂとを連
続的に成膜するとよい。

【００８６】最後に、水素雰囲気中で３００℃の温度で
加熱処理する。この際に、活性層２０３の欠陥が修復さ
れると同時に、チタン膜３１５ａが酸化されて、透光性
を有する酸化チタン膜３１５ｃになり、画素電極３１５
が完成する。以上の工程を経て、図９（Ｄ）に示す薄膜
トランジスタが完成する。

【００８７】本実施例では、画素電極３１５の酸化チタ
ン膜３１５ｃをチタン膜３１５ａを酸化して形成するよ
うにしたが、実施例１のように酸化チタン膜を直接に成
膜するようにしてのよい。

【００８８】

【発明の効果】本発明に係る表示装置において、画素電
極は透明導電体からなる２層膜とし、かつシリコンとの
界面側の透明導電体はシリコンよりも酸化ポテンシャル
が低く、上層の透明導電体はシリコンよりも酸化ポテン
シャルが高い酸化金属層とした。この結果、画素電極と
シリコン層との界面において、シリコンと接触している
金属酸化物はシリコン及び第２の透明導電膜よりも酸化
ポテンシャルが低いため、熱的に安定になっている。

【００８９】このため、水素化処理等の加熱処理によっ
て、シリコンの画素電極との界面は酸化されないため、
コンタクト抵抗が増加することを防止できる。従って、
水素化処理を高い温度で実施することができるので、画
素ＴＦＴの電気特性、特にオフ電流特性を改善すること
ができる。このため、表示装置の信頼性を向上させるこ
とができる。

【００９０】更に、不透明なパッドを作製する必要がな
いため、画素の開口率が低下することがない。また、本
発明の２層構造の画素電極は新たなパターニング工程を
追加することなしに形成可能であるので、工程が大幅に
増加することが無い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１、２のアクティブマトリックス型液晶
表示装置の画素部の上面図である。

【図２】実施例１の画素ＴＦＴの作製工程毎の断面図で
あり、図１の点線Ｘ−Ｘ’で切った断面図である。

【図３】実施例１の画素ＴＦＴの作製工程毎の断面図で
あり、図１の点線Ｙ−Ｙ’で切った断面図である。

【図４】実施例２の画素ＴＦＴの作製工程毎の断面図で
あり、図１の点線Ｘ−Ｘ’で切った断面図である。

【図５】実施例２の画素ＴＦＴの作製工程毎の断面図で
あり、図１の点線Ｙ−Ｙ’で切った断面図である。

【図６】ＴＦＴの電極に使用されている金属の酸化ポテ
ンシャルの状態図である。

【図７】加熱温度に対する画素電極とシリコンとのコン
タクト抵抗のグラフ図である。

【図８】チタンの膜厚に対するチタン／ＩＴＯの２層の
画素電極の透過率のグラフ図である。

【図９】実施例３の画素ＴＦＴの作製工程毎の断面図で
ある。

【符号の説明】

１１ゲイト信号線１２画像信号線１３画素電極１４活性層１０３活性層１０７ソース領域１０８ドレイン領域１１１上層配線・電極１１４画素電極１１４ａ酸化チタン膜１１４ｂＩＴＯ膜２１０ソース領域２１１ドレイン領域２１６上層配線・電極２１９画素電極２１９ａチタン膜２１９ｂＩＴＯ膜２１９ｃ酸化チタン膜２１０ソース領域３０９ドレイン領域３１３上層配線・電極３１５画素電極３１５ａチタン膜３１５ｂＩＴＯ膜３１５ｃ酸化チタン膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコンを半導体層に用いた薄膜トラン
ジスタと、該薄膜トランジスタに接続された画素電極と
を有する画素部において、前記画素電極は、前記半導体層と電気的に接続された第
１の透明導電膜と、該第１の透明導電膜上に配置されて
いる第２の透明導電膜とを有し、前記第１の透明導電膜は、酸化ポテンシャルがシリコン
よりも低い第１の金属の酸化物層で構成され、前記第
２の透明導電膜は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが
高い第２の金属の酸化物層で構成されていることを特徴
とする表示装置。
【請求項２】請求項１において、前記第１の金属酸化
物は酸化チタンであり、前記第２の金属酸化物はインジ
ウム酸化物を主成分とする金属化合物であることを特徴
とする表示装置。
【請求項３】請求項１に記載の前記半導体層におい
て、前記第１の透明導電膜と接続されている領域は、所
定の導電性を有する不純物を含有することを特徴とする
表示装置。
【請求項４】シリコンを半導体層に用いた薄膜トラン
ジスタと、該薄膜トランジスタに接続された画素電極と
を有する画素部において、前記画素電極は、前記半導体層と電気的に接続された第
１の透明導電膜と、該第１の透明導電膜上に配置されて
いる第２の透明導電膜とを有し、前記第１の透明導電膜は酸化ポテンシャルがシリコンよ
りも低い第１の金属が加熱により酸化された酸化物層で
構成され、前記第２の透明導電膜は、シリコンよりも酸化ポテンシ
ャルが高い第２の金属の酸化物層で構成されていること
を特徴とする表示装置。
【請求項５】シリコンを半導体層に用いた薄膜トラン
ジスタを作製する工程と、前記薄膜トランジスタの半
導体層と電気的に接続された画素電極を形成する工程
と、を有する表示装置の作製方法において、前記画素電極の形成工程は、前記半導体層と電気的に接触するように、シリコンより
も酸化ポテンシャルが低い第１の金属の酸化物層から成
る第１の透明導電膜層を形成する工程と、前記第１の金属の酸化物膜の表面に、シリコンよりも酸
化ポテンシャルが高い第２の金属の酸化物から成る第２
の透明導電膜層を形成する工程と、を有することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項６】請求項５において、前記第１の透明導電
膜層は酸化チタンから形成され、前記第２の透明導電膜
層はインジウム酸化物を主成分とする金属化合物から形
成されることを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項７】請求項５に記載の前記薄膜トランジスタ
の半導体層において、前記第１の透明導電膜と接続され
ている領域は、所定の導電性を有する不純物を含有する
ことを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項８】シリコンを半導体層に用いた薄膜トラン
ジスタを作製する工程と、前記薄膜トランジスタの半
導体層に電気的に接続された画素電極を形成する工程
と、を有する表示装置の作製方法において、前記画素電極の形成工程は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属層を前記半
導体層と電気的に接触するように形成する工程と、前記金属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャル
が高い金属酸化物から成る透明導電膜層を形成する工程
と、加熱処理により、前記金属層を透明化する工程と、を有することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項９】請求項８に記載の前記薄膜トランジスタ
の半導体層において、前記第１の透明導電膜と接続され
ている領域は、所定の導電性を有する不純物を含有する
ことを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１０】請求項８において、前記金属層はチタ
ンにより形成され、前記透明導電膜層はインジウム酸化
物を主成分とする金属化合物により形成されることを特
徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１１】請求項１０において、前記チタンから
なる金属層を１００Å以下の厚さに形成することを特徴
とする表示装置の作製方法。