JPH10133216A - アクティブマトリクス型液晶表示装置 - Google Patents

アクティブマトリクス型液晶表示装置

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JPH10133216A
JPH10133216A JP8291899A JP29189996A JPH10133216A JP H10133216 A JPH10133216 A JP H10133216A JP 8291899 A JP8291899 A JP 8291899A JP 29189996 A JP29189996 A JP 29189996A JP H10133216 A JPH10133216 A JP H10133216A
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liquid crystal
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JP8291899A
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Kenichi Kizawa
賢一 鬼沢
Kikuo Ono
記久雄 小野
Toshiteru Kaneko
寿輝 金子
Kenichi Chiyabara
健一 茶原
Katsunori Nakajima
勝範 中島
Etsuko Nishimura
悦子 西村
Takeshi Sato
健史 佐藤
Tetsuo Minemura
哲郎 峯村
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号の伝送に関連する要素と要素との接続部
のコンタクト抵抗を下げること。 【解決手段】 透明絶縁基板10上のドレン配線20を
異方性導電膜28を介して駆動回路チップ22に接続
し、駆動回路チップ22を異方性導電膜32を介して端
子配線24に接続し、端子配線24を異方性導電膜36
を介してFPC26に接続する。ドレン配線20と端子
配線24の材料として、Nb、Mo、Ta、Wの中から
選んだ少なくとも一つの元素とCrとの合金膜を用い
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、液晶表示装置に係
り、特に、薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶表示装置に
は半導体能動素子(スイッチング素子)として、TFT
(Thin Film Transistor)が用い
られている。このTFTの構造は、一般に逆スタガ構造
が採用されており、基板上にゲート電極が形成され、そ
の上に信号線や他の電極が形成されるようになってい
る。具体的には、透明絶縁基板上に走査信号線(ゲート
ライン、ゲート電極と同一)その上部にゲート絶縁膜、
このゲート絶縁膜上部に半導体層、半導体層上にドレン
電極(データライン)およびソース電極が形成されてお
り、ソース電極には透明な画素電極が接続されている。
そしてドレン電極(データライン)には映像信号電圧が
供給されるようになっている。このようなTFT構造を
採用したものとしては、例えば特開平2−48639号
公報が知られている。
【0003】一方、液晶表示装置の基板周辺部に駆動回
路等を実装するに際しては、TCP(Tape Car
rier Package)とCOG(Chip On
Glass)の2種類の実装方式が採用されている。
これらの方式の内、従来TCP方式が多く採用されてい
たが、近年、低コスト化、ファインピッチ化等の点で優
位性が見込まれるCOG方式に移行しつつある。
【0004】COG方式では、駆動回路チップの入力側
端子と基板との接続、駆動回路チップの出力側端子と基
板との接続および基板と外部回路に接続されたFPC
(Flexible Printed Cable)と
の接続の計3種類の接続がある。そして各接続部には異
方性導電膜ACF(Anisotropic Cond
uctive Film)が挿入され、異方性導電膜を
介して接続されるようになっている。この場合、接続の
信頼性を確保するために、基板側の配線材料には酸化イ
ンジウムを主体として酸化すずが添加された酸化インジ
ウムすず(ITO)膜が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】TFTを用いた液晶表
示装置はアクティブ駆動が可能なため、表示品質が高い
という特徴を備えている。しかし、基板上にTFTを形
成する工程が複雑であり、少なくとも6回以上のホトリ
ソグラフィ工程を必要とする。その理由は、TFTを構
成する基本要素(膜)が、走査信号線(ゲートライ
ン)、ゲート絶縁膜、半導体層、ドレン電極(データラ
イン、通常ソース電極と同一)、透明画素電極および保
護性絶縁膜の6種があり、それぞれの膜をホトリソグラ
フィでパターニングするためである。さらにいずれの膜
も厚さが数百nmであり、且つパターニングされた配線
の幅は10μmのオーダと微細であるため、製造工程中
に異物が混入したり、下地段差乗り越え部における配線
(特に、データラインおよび透明画素電極)に切断等が
起こりやすく、ホトリソグラフィ工程でパターンが精密
に転写されないと電極配線間に短絡が生じる。さらに、
工程中に表面汚染が加わると、ソース電極と透明画素電
極との間、基板周辺の端子部におけるゲートライン、デ
ータラインと透明画素電極との間の電気的コンタクト抵
抗が著しく増大する。これらの現象が発生すると、液晶
表示装置としての表示欠陥を引き起こすことになる。す
なわち、基板の歩留まりが低下し、製造コストの増加を
招く。
【0006】歩留まりを向上させる一つの方法として、
従来技術では、TFTのソース電極およびドレン電極上
に層間絶縁膜(保護性絶縁膜)を設け、この層間絶縁膜
中に設けられた開口部を介してソース電極およびドレン
電極と画素電極とを接続する構造が提案されている。こ
の構造によれば、ソース電極およびドレン電極と透明画
素電極とが同一平面上にある場合に生じやすい両電極間
の短絡を防止することができる。
【0007】しかし、従来技術では、液晶表示装置の基
板上に駆動回路やTFTを実装する際に、電気信号が流
れる伝送路を構成する各要素の接続部のコンタクト抵抗
を低くすることについて十分配慮されておらず、特に端
子接続部の歩留まりが低いという問題点がある。すなわ
ち、従来技術では、駆動回路チップとドレン配線とを接
続するに際して、ドレン配線をCrで構成し、駆動回路
チップ側にITO膜を配置し、両者をほぼ全面に渡って
接触させ、接触面積を大きくしてコンタクト抵抗を小さ
くするようにしている。一方、表示パネルの表示領域以
外の領域(額縁)の面積を小さくすることが要求されて
いる。この要求に対処するために、コンタクト部の面積
を小さくすると、ITOとCrとの比コンタクト抵抗
(単位面積当たりのコンタクト抵抗)が高いために、コ
ンタクト抵抗を小さくできなくなる。またコンタクト部
分が増大すると、封止樹脂中のピンホール等の欠陥を通
して水分が浸入し、且つ接合部の劣化を招きやすくな
る。
【0008】本発明の目的は、信号の伝送路を形成する
要素と要素との接続部のコンタクト抵抗を低くすること
ができるアクティブマトリクス型液晶表示装置を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、複数の画素を構成する液晶を含む液晶層
と、液晶層を間にして相対向して配置されて少なくとも
一方が透明な一対の基板と、走査パルスを発生する走査
パルス発生手段と、画像データを発生する画像データ発
生手段と、一対の基板の一方の基板に分散して配置され
て走査パルス発生手段に接続された複数の走査線と、複
数の走査線とマトリクス状に交差するように配置されて
画像データ発生手段に接続された複数のデータ信号線と
を備えているとともに、複数の走査線と複数のデータ信
号線とにより囲まれた複数の表示領域に、一対の基板の
うち一方の基板側に配置された透明画素電極と、液晶層
を間にして透明画素電極と相対向して配置されて液晶駆
動電圧が印加される対向電極と、走査線とデータ信号線
および透明画素電極に接続された画素駆動用半導体能動
素子と、各走査線と各データ信号線および画素駆動用半
導体能動素子をそれぞれ被覆する絶縁膜とを備えてお
り、前記走査線と前記データ信号線に関連する信号伝送
路を構成する要素と要素との接続部のうち少なくとも一
方の要素の材料は、Nb、Mo、Ta、Wの中から選ん
だ少なくとも一つの元素とCrとの合金であり、走査線
と走査パルス発生手段とは絶縁膜に形成された第1の開
口部を介して接続され、データ信号線と画像データ発生
手段とは絶縁膜に形成された第2の開口部を介して接続
され、第1の開口部には走査パルス発生手段に接続され
た多結晶薄膜が挿入され、第2の開口部には画像データ
発生手段に接続された多結晶薄膜が挿入され、前記多結
晶薄膜は、酸化インジウムを主体として酸化すずが添加
された酸化インジウムすずで構成され、比抵抗が6×1
0~ 4Ωcm以下であるアクティブマトリクス型液晶表示
装置を構成したものである。
【0010】また、本発明は、複数の画素を構成する液
晶を含む液晶層と、液晶層を間にして相対向して配置さ
れて少なくとも一方が透明な一対の基板と、走査パルス
を発生する走査パルス発生手段と、画像データを発生す
る画像データ発生手段と、一対の基板の一方の基板に分
散して配置されて走査パルス発生手段に接続された複数
の走査線と、複数の走査線とマトリクス状に交差するよ
うに配置されて画像データ発生手段に接続された複数の
データ信号線とを備えているとともに、複数の走査線と
複数のデータ信号線とにより囲まれた複数の表示領域
に、一対の基板のうち一方の基板側に配置された透明画
素電極と、液晶層を間にして透明画素電極と相対向して
配置されて液晶駆動電圧が印加される対向電極と、走査
線とデータ信号線および透明画素電極に接続された画素
駆動用半導体能動素子と、各走査線と各データ信号線お
よび画素駆動用半導体能動素子をそれぞれ被覆する絶縁
膜とを備えており、前記走査線と、前記データ信号線お
よび前記画素駆動用半導体能動素子の電極を構成するも
ののうち少なくとも一つの材料は、Nb、Mo、Ta、
Wの中から選んだ少なくとも一つの元素とCrとの合金
であり、走査線と走査パルス発生手段とは絶縁膜に形成
された第1の開口部を介して接続され、データ信号線と
画像データ発生手段とは絶縁膜に形成された第2の開口
部を介して接続され、画素駆動用半導体能動素子の電極
と透明画素電極とは第3の開口部を介して接続され、第
1の開口部には走査パルス発生手段に接続された多結晶
薄膜が挿入され、第2の開口部には画像データ発生手段
に接続された多結晶薄膜が挿入され、第3の開口部には
透明画素電極に接続された多結晶薄膜が挿入されてお
り、前記多結晶薄膜は、酸化インジウムを主体として酸
化すずが添加された酸化インジウムすずで構成され、比
抵抗が6×10~ 4Ωcm以下であるアクティブマトリク
ス型液晶表示装置を構成したものである。
【0011】前記各液晶表示装置を構成するに際して
は、以下の要素を付加することができる。
【0012】(1)Crとの合金膜を形成する元素の組
成は20から80重量%である。
【0013】(2)走査線と走査パルス発生手段とは走
査線に沿って形成された複数の第1の開口部を介して形
成され、データ信号線と画像データ発生手段とはデータ
信号線に沿って形成された複数の第2の開口部を介して
接続されている。
【0014】(3)第1の開口部と第2の開口部および
第3開口部における多結晶薄膜と合金との比コンタクト
抵抗は1×10~ 4Ωμm 2以下である。
【0015】(4)走査パルス発生手段に属する線とし
て表示領域外の基板上に配置されて走査パルスを伝送す
る走査パルス伝送用配線と他の部材とは異方性導電膜を
介して接続され、画像データ発生手段に属する線として
表示領域外の基板上に配置されて画像データを伝送する
画像データ伝送用配線は他の部材と異方性導電膜を介し
て接続されており、走査パルス伝送用配線の他の部材と
の接続面および画像データ伝送用配線の他の部材との接
続面には多結晶薄膜が形成され、この多結晶薄膜は、酸
化インジウムを主体として酸化すずが添加された酸化イ
ンジウムすずで構成され、比抵抗が6×10~ 4Ωcm以
下である。
【0016】前記した手段によれば、信号伝送路を構成
する要素と要素との接続部のうち一方の要素は、Nb、
Mo、Ta、Wの中から選んだ少なくとも一つの元素と
Crとの合金で構成されているため、接続部のコンタク
ト抵抗を小さくすることができ、回路素子の実装面積を
狭くしても、歩留まりの向上を図ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。
【0018】(実施形態1)図1は本発明の第1実施形
態を示すアクティブマトリクス型液晶表示装置のドレン
端子部の断面図である。図1において、透明絶縁基板1
0は表示パネルの一構成要素としてほぼ平板上に形成さ
れており、この透明絶縁基板10の中央部には表示領域
12が形成され、端部周辺部にはドレン端子部14が形
成されている。透明絶縁基板10の表示領域12上には
シール剤16を介してカラーフィルタ基板18が装着さ
れており、透明絶縁基板10上にはデータ信号線として
のドレン配線20が複数本分散して実装されている。そ
して各ドレン配線20とマトリクス状に交差するように
複数の走査線(図示省略)が絶縁層を介して実装されて
おり、各ドレン配線20と信号線とで囲まれた複数の表
示領域には画素に対応して、透明画素電極、対向電極、
画素駆動用半導体能動素子としてのTFT(薄膜トラン
ジスタ)等が実装されている。さらに基板10とカラー
基板18との間には画素を形成する液晶を含む液晶層が
形成されている。
【0019】一方。ドレン端子部14には、COG方式
により、駆動回路チップ22、端子配線24、FPC
(Flexible Printed Cable)2
6が実装されている。駆動回路チップ20にはシフトレ
ジスタ等の回路素子を備え、画像データを発生する画像
データ発生手段の1要素として構成されている。そして
駆動回路チップ22の底部両側に金製のバンプが形成さ
れており、一方のバンプが異方性導電膜(ACF)28
を介してドレン配線20のパット部30に接続され、他
方のバンプが異方性導電膜32を介して端子配線24の
パッド部34に接続されている。異方性導電膜28、3
2中にはニッケルと金がこの順にメッキされたプラスチ
ック粒子が分散しており、金のバンプとパッド部30、
34間に圧力および熱を加えると粒子がつぶれ、金のバ
ンプとパッド部30、34とが電気的に接続されるよう
になっている。すなわち異方性導電膜28、32は垂直
方向には導電性を示し、水平方向には絶縁性を示すよう
になっている。FPC26は外部の電源やタイミング回
路に接続されており、FPC26は底部に形成された銅
の配線パターンが異方性導電膜28を介して端子配線2
4のパッド部38に接続されている。そしてパッド部3
4、38の周囲には封止樹脂40が塗布されて外気から
遮断されている。
【0020】パッド部30は、図2に示すように、酸化
インジウムすず膜(以下、ITO膜と称する)42、保
護膜44を備えており、ドレン配線20を被覆する保護
膜42の端部に形成された開口部45を介してITO膜
42とドレン配線20とが接続されている。ドレン配線
20は、後述するように、CrとMoとの合金で形成さ
れており、この合金によるドレン配線20とITO膜4
2とを接続することで、信号伝送路を構成する要素と要
素との接続部のコンタクト抵抗を小さくすることができ
る。このITO膜42の端部は異方性導電膜28を介し
て駆動回路チップ22のバンプに接続される。またIT
O膜42は、図3に示すように、TFT素子とともに形
成される透明画素電極46と同一の材料で同一の工程で
形成されるようになっている。TFT素子は透明絶縁基
板10上に形成されたゲート電極48、ドレン電極5
0、ソース電極52を備えており、ゲート電極48上に
ゲート絶縁膜54が形成され、ゲート絶縁膜54上にア
モルファスシリコン(a−Si)半導体層56が形成さ
れている。アモルファスシリコン半導体層56上にはア
モルファスシリコンに燐(P)を高濃度にドーピングし
たn+・a−Si層58が形成されており、アモルファ
スシリコン半導体層56がn+・a−Si層58を介し
てドレン電極50とソース電極52に接合されている。
またドレン電極50とソース電極52は保護膜44で分
離されており、ソース電極52は、保護膜44に形成さ
れた開口部60を介して透明画素電極46と接続されて
いる。そしてゲート電極48に印加される走査パルス信
号によってTFTが動作すると、ドレン電極50に供給
される画像データによるパルス信号が透明画素電極46
に印加され、液晶に電界が印加されるようになってい
る。そして液晶に電界が印加されることによって画素部
分の透過率が変化し、画像データにしたがった画像が表
示されるようになっている。
【0021】一方、端子配線24のパッド部34、38
は、図4に示すように、FPC26からタイミング信号
等の高周波信号が入力されるため、二重構造が採用され
ている。すなわち、端子配線24は、ドレン配線20と
同一の材料および同一の工程で形成される合金膜62
と、透明画素電極46と同一の工程で形成されるITO
膜42とから構成されている。合金膜62はCrとMo
との合金で透明絶縁基板10上に形成されており、この
合金膜62は保護膜44で被覆されている。そして合金
膜62両側の保護膜44には開口部64、66が形成さ
れており、開口部64、66には保護膜44上に積層さ
れたITO膜42の一部が挿入され、ITO膜42と合
金膜62とが開口部64、66で接合されている。開口
部64におけるITO膜42は異方性導電膜28を介し
て駆動回路チップ22の金のバンプに接続され、開口部
66におけるITO膜42は異方性導電膜36を介して
FPC26の配線パターンに接続されている。合金膜6
2はCrとMoとの合金で構成されているため、合金膜
62とITO膜42との接合部におけるコンタクト抵抗
を小さくすることができる。さらに合金膜62は開口部
64、66を介してのみITO膜42と接合され、それ
以外の部分は保護膜44で覆われているため、端子配線
24周囲を封止樹脂で塗布することで水分の浸入を2重
に防止することができる。また合金膜62の端部が保護
膜44で被覆され、ITO膜42とは開口部64、66
を介してのみ接合されているため、水分が原因となって
合金膜62とITO膜42との間に電池反応(腐食)が
生じて、コンタクト抵抗が高くなったり、端子配線24
が破断したりするのを防止することができ、信頼性を高
めることができる。
【0022】本実施形態によれば、ドレン配線20を、
CrとMoとの合金で形成し、ドレン配線20とITO
膜42とを接続するようにしたので、画像データを伝送
する信号伝送路のうちドレン配線20とITO膜42と
の接続部のコンタクト抵抗を小さくすることができる。
【0023】前記実施形態においては、画像データを伝
送する信号伝送路を構成する要素と要素との接合部につ
いて述べたが、走査パルス発生手段からの走査パルスを
伝送する伝送路を構成する要素と要素との接合部につい
ても前記実施形態と同様な構造を採用することができ
る。この場合にも接続部のコンタクト抵抗を低くするこ
とができる。
【0024】(実施形態2)次に、ドレン配線20と端
子配線24を構成する膜の作成方法について説明する。
【0025】まず、従来型のDCマグネトロンスパッタ
装置を用いたドレン配線20、端子配線24を堆積し、
膜特性を評価したところ、ゲート配線およびドレン配線
として広く用いられているCr膜に比べて、CrにMo
を添加した合金では、膜の比抵抗と膜応力が大幅に低減
できることが分かった。ついで、CrにMoを添加した
合金とITOとのコンタクト特性を評価したところ、こ
のコンタクト特性は、Cr膜とITOとのコンタクト特
性に比べて特性が大きく向上することが見いだされた。
【0026】次に、これらの知見に基づいて、最近TF
T用の量産ラインで広く稼動するようになった枚葉式D
Cマグネトロンスパッタ装置を用い、Cr−Mo合金膜
を量産品と同一サイズの無アルカリボロシリケートガラ
ス(370mm×470mm×0.7mm(厚さ)上に
形成した。Cr−Mo合金ターゲットのMo組成は50
wt(重量)%とした。このターゲットは、50wt%
CrとMo粉末とを混合した後、缶に封入し、HIP
(Hot Isostatic Press)法で固形
化し、機械加工で260mm×243mm×6mmの大
きさに成形し、これら6枚を銅製バッキングプレート上
に張り合わせたものである。またスパッタ装置のパワー
は9.6kw、アルゴンガスの圧力は0.4PaでCr
−Mo合金膜を堆積し、膜厚を200nmとした。さら
に、4端針法でシート抵抗を測定し、触針式プロファイ
ラを用いて膜厚を測定し、これらの測定値を用いて比抵
抗を求めた。またSiウエハ上に膜を作成し、ウエハの
反り量を求め、膜応力を計算した。得られて結果を次の
表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】なお、Cr−Mo合金膜の結果(表1)と
の比較のため、従来用いられた100%Cr膜について
同様な実験を行なったところ、次の表2に示すような結
果が得られた。
【0029】
【表2】
【0030】表1から、Cr−Mo合金膜を用いたとき
には、基板温度の上昇に伴って比抵抗、膜応力がともに
減少し、基板温度200℃(TFTの生成工程における
温度に相当)では膜応力がほぼ0になることが分かる。
また表2に示すCr膜との結果と比較しても、比抵抗が
低く、膜応力が格段に小さいことが分かる。また基板温
度130℃の場合についてさらに検討を進めた結果、C
r膜では特性向上は成されなかったが、Cr−Mo合金
膜の場合には、スパッタパワーおよび圧力の最適化によ
り比抵抗18μΩcm、膜応力180MPaまで低減す
ることができた。
【0031】次に、得られた膜の構造を観察するため
に、基板温度を200℃として、Cr−Mo合金膜とC
r膜を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。この結
果、Cr−Mo合金膜では50〜100nmの大きさの
サブグレインからなる粒径約500nmの大きなドメン
構造が認められた。このドメイン構造は一つ一つが結晶
粒1個として振る舞うと考えられる。また膜の断面を観
察した結果、結晶粒界がはっきりとは認められず、大き
な結晶粒が緻密に充填していることが分かる。さらに膜
の切断面がひきちぎられるようになっており、膜がやわ
らかく、換言すれば、延性に優れていること分かった。
これに対して、Cr膜では、結晶粒径は50nm以下と
小さく、断面の観察から結晶粒界がはっきりと認められ
た。したがって、Cr膜では小さな結晶粒が比較的粗に
充填されており、延性も小さいと判断できる。
【0032】(実施形態3)次に、実施形態2で作成し
たCr−50wt%Mo合金膜のパターニング特性につ
いて説明する。
【0033】まず、ホトリソグラフィ工程でレジストの
配線パターンを形成後、Cr用のエッチング液である硝
酸第2セリウムアンモニウム15%水溶液を用いてエッ
チング加工した。このエッチングにはシャワー方式の装
置を用いた。
【0034】次に、形成したCr−Mo合金膜パターン
の断面を走査型電子顕微鏡で観察した。この結果、Cr
膜ではパターン面がほぼ垂直で立っているのに対して、
Cr−Mo合金膜ではテーパ状になっており、このテー
パの角度は約50度であることが分かった。さらに、詳
細にこのテーパ角と作成プロセス条件の関係を調べたと
ころ、テーパは、ホトレジストのベーキング条件とシャ
ワーエッチングの噴出圧力に依存することが分かり、こ
れらを適切に調節することによって、パターン端部に再
現性よくテーパを付与することが実証された。なお、C
r膜の場合には、テーパがうまく形成できない理由は、
Cr膜とレジストとの密着性が強すぎ、両者の界面にエ
ッチング面が浸透しにくいと考えられる。Cr−Mo合
金膜におけるテーパは、エッチング液が膜とレジストと
の間に浸入し、横方向(膜厚と直角方向)へも等方にエ
ッチングが進行することによって達成される。
【0035】(実施形態4)次に、Cr膜とITO膜と
のコンタクト特性およびCr−Mo合金膜とITO膜と
のコンタクト特性について説明する。
【0036】まず、よく洗浄したガラス基板上にCr膜
とCr−(50WT%)Mo合金膜を枚葉式DCマグネ
トロンスパッタ法で堆積する。このとき基板温度を20
0℃、膜厚を200nmとした。この膜をホトリソグラ
フィによって多数の配線パターンに加工し、線幅を30
μmとし、先端部には測定用端針を立てるためのパッド
を形成した。Cr膜とCr−(50wt%)Mo合金膜
とも硝酸第2セリウムアンモニウム水溶液を用いたウエ
ットエッチング法によって加工した。そしてレジストを
剥離した後、メタル配線パターン上に層間絶縁膜のSi
N膜をプラズマCVD法によって形成した。このとき基
板温度を300℃、膜厚を350nmとした。次に、ホ
トリソグラフィによって、メタル配線上のSiN膜にス
ルーホールパターンを形成した。SiN膜のスルーホー
ルはCF4とO2の混合ガスを用いたドライエッチング法
によって加工した。次にレジストを剥離した後、ITO
膜をDCマグネトロンスパッタ法(本工程では従来型の
インライン式を利用)で堆積した。
【0037】次に、基板温度を200℃とし、スパッタ
ガスにArとO2の混合ガスを用いた場合と、基板温度
を室温とし、スパッタガスにArとH2Oの混合ガスを
用いた場合の2種類について検討した。前者の場合は、
堆積した状態で多結晶のITO膜(以下、p−ITOと
称する)、後者の場合には、堆積した状態では非晶質
(アモルファス)のITO膜(以下a−ITOと称す
る)になっている。非晶質の場合には、後の工程で最高
240℃程度の熱が加わるため、結晶化して最終的には
多結晶となる。また膜厚はどちらの場合にも140nm
とした。続いて、ホトリソグラフィによって、ITO膜
をパターンニングし、SiN膜のスルーホールを介して
メタル配線膜と十字上に交差するコンタクト抵抗の評価
パターンを作成した。そしてCrからITOに対して電
流を流し、4端針法によって、Cr膜とITO膜とのコ
ンタクト部と、Cr−Mo合金膜とITO膜とのコンタ
クト部における電圧降下Vをそれぞれ測定し、この測定
結果から比コンタクト抵抗を求めた。この結果を次の表
3に示す。
【0038】
【表3】
【0039】表3から、メタル膜としてCr−Mo合金
膜を用いた場合には、ITOが多結晶、非晶質によらず
比コンタクト抵抗がCrの場合よりも低いことが分か
る。後述するが、パッド部30、34、38におけるコ
ンタクト部では比コンタクト抵抗が1×105Ωμm 2
以下である必要が分かった。したがって、Cr膜の場合
には、コンタクト特性が不十分であることが分かる。
【0040】なお、上述した比コンタクト抵抗は、IT
O膜自身の抵抗値に依存することが分かった。すなわち
ITO膜の比抵抗が6×10~ 4Ωcmより大きい場合
は、Cr−Mo合金膜でも、比コンタクト抵抗値を1×
10 5Ωμm 2以下にできない。しかも、ITO膜の比
抵抗はITO膜のスパッタ条件によって変化し、例え
ば、p−ITOの場合は、O2の添加量が多過ぎると上
昇し、a−ITOの場合にはH2Oの添加量が多すぎる
と上昇する。そしてH2Oの添加量はArに対して2%
以下であれば、比コンタクト抵抗を1×105Ωμm 2
以下にすることができる。
【0041】(実施形態5)前述した実施形態で確立し
た技術を用いて液晶表示装置(TFT−LCD)を作成
したときの表示部の構成について説明する。
【0042】図5は液晶表示装置の表示部の一つの画素
の平面図である。なお、作成したデバイスのTFT部の
構造は図3と同様であり、ドレン端子部は図2および図
4に示す構造と同様である。図5において、ドレン配線
20とゲート配線68で囲まれた表示領域には画素電極
46が形成されているとともにTFTが形成されてい
る。TFTの内ソース電極52と画素電極46とは保護
膜44に開口されたコンタクトホールCN1を介して電
気的に接続されている。このような構造を採用すること
により、次のような効果が得られる。
【0043】(1)ドレン配線20と画素電極46とを
異層化しているので、両者の間で短絡の生じる確率を著
しく減少させることができ、それに基づく不良を防止す
ることができる。
【0044】(2)ゲート電極48、68を用いて遮光
膜70を構成し、しかも画素電極46をこの上にかぶせ
るように形成することにより、ドレン配線20と画素電
極46間からの光漏れをなくすことができる。したがっ
て、透明絶縁基板10と対向するカラーフィルタ基板1
8に形成しているブラックマトリクスを省略できる。こ
のことは透明絶縁基板10とカラーフィルタ基板18と
のアライメントずれを抑制でき、ひいては画素部の開口
率の向上が可能となる。
【0045】(3)(2)と同様な理由から、画素電極
46とゲート配線68とを平面的に重ねることによっ
て、付加容量Caddを形成できる(他方はゲート配線
68とソース電極62との重なりによる寄生容量Cgs
となる)。このため、この部分からの光漏れをなくすこ
とができ、開口率の向上が図れる。
【0046】(4)ドレン配線20と画素電極46間
は、図3に示すように、ゲート絶縁膜54とゲート絶縁
膜54/保護膜44の積層絶縁膜とが遮光膜70を介し
て容量結合することになるので、両電極間の寄生容量を
低減できる。
【0047】本実施形態における構造を採用したときの
ホトマスク数は、(1)ゲート電極、(2)n+・a−
Si層58/アモルファスシリコン半導体層56、
(3)ゲート絶縁膜54、(4)ソース電極52・ドレ
ン電極50、(5)保護膜44(電極端子、画素電極部
にスルーホール形成)、(6)画素電極46の6である
が、(3)を省略し、これを(5)のマスクパターンを
用いて同時に加工することもできる。この場合、ホトマ
スク数が5と少なくなるので、製造パネル数の増大、す
なわちスループットの向上を実現できる。また、以上で
は、TFT素子部分を念頭に説明したが、端子部分が同
一プロセス(なんらの付加工程なし)で作成できること
はいうまでもなく、その点が本発明の特徴でもある。
【0048】ここで、ホトマスク数を5として作成した
TFTパネルのドレン端子部14の構造を図6に示す。
図6に示すドレン端子部14の場合は、ホトマスク数が
6の場合と比べると、ドレン配線20の下にゲート絶縁
膜54があること、さらにゲート絶縁膜54と保護膜4
4の端面が一致していることである。これらは、前述し
たように、ホトマスクを用いたゲート絶縁膜の加工を省
略し、ゲート絶縁膜と保護膜44とを同一ホトマスクで
一括して加工することによっている。
【0049】次に、上述した方法によってTFT基板を
作成した。なお、ITO膜42には基板温度を200℃
とするp−ITO膜を用いた。ここで、比較のために、
次の3種類をそれぞれ10枚ずつ作成した。
【0050】(a)でゲート電極:Cr−50wt%M
o合金膜/ソース電極・ドレン電極:Cr−50wt%
Mo合金膜 (b)でゲート電極:Cr−50wt%Mo合金膜/ソ
ース電極・ドレン電極:Crの膜 (c)でゲート電極:Cr膜/ソース電極・ドレン電
極:Cr−50wt%Mo合金膜 上記いずれのメタル膜も実施形態2に示した基板温度2
00℃の条件で堆積した。また、実施形態3で述べて方
法でエッチングを行なった。したがって、(a)、
(b)のゲート電極にはテーパが形成されており、
(c)ではほぼ垂直のパターン端部が形成されている。
このようなパネル作成を進める中で、(c)による構造
の電極膜堆積時、枚葉スパッタ装置内で基板の反りによ
ると見られる搬送トラブルが発生した。そこで注意深く
搬送することにより基板割れは防止することはできた
が、作成には長時間を要した。これは、Cr膜の応力が
高いことに起因しており、量産ではスループットの低下
を引き起こすことになる。この点でも、Cr−Mo合金
膜が優れていることが示されている。
【0051】次に、得られたパネルの欠陥を調べて結果
を次の表4に示す。
【0052】
【表4】
【0053】表4から、(a)の構造では、ドレン配線
20に断線のあるパネルが1枚生じたが、これは、調査
した結果CVD膜中に異物が存在した場合であって、ド
レン配線20には問題がないことが明らかとなった。
(b)の構造では、全てのパネルでドレン配線の断線が
発生した。この素子の断面構造を調べた結果、ゲート配
線をドレン配線が乗り越える部分でドレン配線のCrが
断線していることが分かった。この理由は、Cr膜に1
000MPa程度の大きな応力が発生しており、その応
力の向きが引っ張りであるため、段差乗り越え部で配線
が切断されたものと考えられる。(c)の構造では、ゲ
ート配線の断線の発生が2枚認められた。この原因を調
べて結果、ガラス基板に微小な傷が存在し、Cr配線の
エッチング時に、この部分にエッチング液が浸透し、C
rが切断したものと推定される。Cr−Mo合金配線を
用いたパネルでも同様な傷が存在しているが、Cr−M
o合金膜は結晶粒径がCr膜に比べて格段に大きいこ
と、膜の延性がCr膜に比べて大きいことが原因であっ
て、エッチング時に断線しにくいとみられる。さらに表
4から、(c)の構造では、ゲート配線にテーパが形成
されていないにもかかわらず、ドレン配線に断線が発生
していないことが分かる。このことから、Cr−Mo合
金膜を配線に用いることにより、プロセスマージンが拡
大される効果が期待できる。
【0054】次いで、断線欠陥のなかったパネル全てと
欠陥のあったパネルの一部をLCD工程に移し、LCD
装置を作成した。すなわち、カラーフィルタおよび共通
透明電極を有する対向基板とTFTパネルにそれぞれ配
向膜を形成し、その表面をラビング処理した後、ビーズ
を分散する。そしてシール剤を塗布した後、両者を張り
合わせ、周囲をシールする。そしてセルに切断後張り合
わせ、両者の間に液晶を封入し、封入口を封止する。続
いて、端子部のガラスを切断する。そのガラス表面に偏
光板を取り付ける。こうして、LCD装置を完成したあ
と、バックライトを設置して点灯状態を調べた。この結
果、ドレン配線20にCr−Mo合金膜を用いたパネル
では、画素が欠落する点欠陥および線状欠陥は認められ
ず、良好な状態であることが確認された。点欠陥が発生
しないことは、図3および図5におけるコンタクトホー
ルCN1(開口部60)でソース電極52と透明画素電
極46とが電気的に良好な接合状態にあることを示して
いる。
【0055】次に、パネルの端子部に駆動回路チップ2
2、FPC26を用いて外部信号回路を実装した後、パ
ネルを駆動した。その結果、ドレン配線にCrを用いた
ものでは、表示むらが発生することが分かった。この結
果を調べたところ、端子配線部でのITO/Crのコン
タクトが不十分であり、この比コンタクト抵抗が高いの
が原因であることが判明した。また、パネルの外周部に
設けたコンタクト抵抗評価素子を用いて、表示むらが生
じる臨界値を調べた結果、比コンタクト抵抗がほぼ1×
10 5Ωμm 2以下であれば、このような表示むらが発
生しないことが明らかとなった。そして配線Cr−Mo
合金膜を用いたときには、表示むらが全く生じなかった
ことはいうまでもない。
【0056】次に、パネルの評価後、高温高湿試験にパ
ネルを移し、ここでの信頼性を評価した。この結果、配
線Cr−Mo合金膜を用いたパネルでは、全く表示品質
が低下しないことが実証された。
【0057】次に、端子部構造の変形例を図7に示す。
図7に示す端子部の構造は、ドレン配線20とITO膜
42とがほぼ全面に渡って接合されている。ただしドレ
ン配線20の両端部は保護膜44で被覆されている。こ
のような構造を採用することにより、たとえITO膜4
2の表面にまで封止樹脂を通して外部から水が浸入した
としても、ITO膜42とドレン配線22の界面にまで
水が浸入するのを抑制することができる。
【0058】またCr−Mo合金膜の方がCr膜よりも
コンタクト抵抗が格段に低い理由は、膜表面を光電子分
光法で調べた結果、Cr−Mo合金膜表面に生成する酸
化膜の厚さがCr膜表面の場合よりも薄いことおよび構
造がCr膜表面とは異なるためと推定される。
【0059】以上のことから、Cr−Mo合金膜をTF
Tパネルの配線膜に用いることにより、工程中および信
頼性試験においても高い歩留まりを実現することがで
き、液晶表示装置の低コスト化を促進することができ
る。
【0060】(実施形態6)次に、他の合金膜の適用に
ついて説明する。Cr−Mo合金膜以外の合金膜を用い
るために、Cr膜に、Nb、Ta、およびWをそれぞれ
5、10、20、30、50wt%添加した合金膜を作
製し、これらの合金膜の比抵抗と膜応力を測定した。合
金膜の作製方法は実施形態2で述べた方法と同様であ
る。これらの合金膜の測定結果の内、膜応力について
は、Nbの場合、実施形態2に示したMoの場合とほぼ
同様な傾向を示した。TaおよびWの場合には、Moよ
りは少ない添加量、すなわち10wt%程度から応力の
低下が認められた。これらのことから、いずれの元素で
もCrと合金化することによって、Cr−Mo合金膜と
同様な効果が得られるものと判断される。比抵抗に関し
ては、ここで実施したNb、TaおよびWの添加では、
Cr−Mo合金膜よりも高くなってしまうことが判明し
た。したがって、Crとの合金膜を形成する元素とし
て、Nb、Ta及びWは非常に有効であるが、膜応力と
比抵抗の両方の結果を考慮すると、Moの添加が最も優
れていると判断される。
【0061】なお、Cr−Mo合金膜のMo組成は、主
として50wt%の場合について説明したが、比コンタ
クト抵抗を低くする場合には、Mo組成が20から80
wt%の広い範囲のものを用いることができる。ただ
し、Mo組成が増大するにしたがって、硝酸第2セリウ
ムアンモニウム水溶液を用いたエッチングの速度が減少
することおよびMo組成が減少するにしたがって膜応力
が増大することの理由によって、30から55wt%の
範囲のものを用いることが好ましい。
【0062】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号伝送路を構成する要素と要素との接続部のうち一方
の材料を、Nb、Mo、Ta、Wの中から選んだ少なく
とも一つの元素とCrとの合金で構成するようにしたた
め、接合部のコンタクト抵抗を低くすることができ、歩
留まりの向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す液晶表示装置のドレ
ン端子部の断面図である。
【図2】端子接続部の断面図である。
【図3】TFT素子の断面図である。
【図4】端子配線の断面図である。
【図5】TFTパネルの画素部の平面図である。
【図6】ホトマスク数を5としたときのドレン端子の断
面図である。
【図7】ドレン端子部の他の変形例を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
10 透明絶縁基板 12 表示領域 14 ドレン端子部 18 カラーフィルタ基板 20 ドレン配線 22 駆動回路チップ 24 端子配線 26 FPC 28、32、36 異方性導電膜 30、34、38 パッド部
フロントページの続き (72)発明者 茶原 健一 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 中島 勝範 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 西村 悦子 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 佐藤 健史 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 峯村 哲郎 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

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の画素を構成する液晶を含む液晶層
    と、液晶層を間にして相対向して配置されて少なくとも
    一方が透明な一対の基板と、走査パルスを発生する走査
    パルス発生手段と、画像データを発生する画像データ発
    生手段と、一対の基板の一方の基板に分散して配置され
    て走査パルス発生手段に接続された複数の走査線と、複
    数の走査線とマトリクス状に交差するように配置されて
    画像データ発生手段に接続された複数のデータ信号線と
    を備えているとともに、 複数の走査線と複数のデータ信号線とにより囲まれた複
    数の表示領域に、 一対の基板のうち一方の基板側に配置された透明画素電
    極と、 液晶層を間にして透明画素電極と相対向して配置されて
    液晶駆動電圧が印加される対向電極と、 走査線とデータ信号線および透明画素電極に接続された
    画素駆動用半導体能動素子と、各走査線と各データ信号
    線および画素駆動用半導体能動素子をそれぞれ被覆する
    絶縁膜とを備えており、 前記走査線と前記データ信号線に関連する信号伝送路を
    構成する要素と要素との接続部のうち少なくとも一方の
    要素の材料は、Nb、Mo、Ta、Wの中から選んだ少
    なくとも一つの元素とCrとの合金であり、 走査線と走査パルス発生手段とは絶縁膜に形成された第
    1の開口部を介して接続され、データ信号線と画像デー
    タ発生手段とは絶縁膜に形成された第2の開口部を介し
    て接続され、第1の開口部には走査パルス発生手段に接
    続された多結晶薄膜が挿入され、第2の開口部には画像
    データ発生手段に接続された多結晶薄膜が挿入され、前
    記多結晶薄膜は、酸化インジウムを主体として酸化すず
    が添加された酸化インジウムすずで構成され、比抵抗が
    6×10~ 4Ωcm以下であるアクティブマトリクス型液
    晶表示装置。
  2. 【請求項2】 複数の画素を構成する液晶を含む液晶層
    と、液晶層を間にして相対向して配置されて少なくとも
    一方が透明な一対の基板と、走査パルスを発生する走査
    パルス発生手段と、画像データを発生する画像データ発
    生手段と、一対の基板の一方の基板に分散して配置され
    て走査パルス発生手段に接続された複数の走査線と、複
    数の走査線とマトリクス状に交差するように配置されて
    画像データ発生手段に接続された複数のデータ信号線と
    を備えているとともに、 複数の走査線と複数のデータ信号線とにより囲まれた複
    数の表示領域に、 一対の基板のうち一方の基板側に配置された透明画素電
    極と、 液晶層を間にして透明画素電極と相対向して配置されて
    液晶駆動電圧が印加される対向電極と、 走査線とデータ信号線および透明画素電極に接続された
    画素駆動用半導体能動素子と、各走査線と各データ信号
    線および画素駆動用半導体能動素子をそれぞれ被覆する
    絶縁膜とを備えており、 前記走査線と、前記データ信号線および前記画素駆動用
    半導体能動素子の電極を構成するもののうち少なくとも
    一つの材料は、Nb、Mo、Ta、Wの中から選んだ少
    なくとも一つの元素とCrとの合金であり、 走査線と走査パルス発生手段とは絶縁膜に形成された第
    1の開口部を介して接続され、データ信号線と画像デー
    タ発生手段とは絶縁膜に形成された第2の開口部を介し
    て接続され、画素駆動用半導体能動素子の電極と透明画
    素電極とは第3の開口部を介して接続され、第1の開口
    部には走査パルス発生手段に接続された多結晶薄膜が挿
    入され、第2の開口部には画像データ発生手段に接続さ
    れた多結晶薄膜が挿入され、第3の開口部には透明画素
    電極に接続された多結晶薄膜が挿入されており、前記多
    結晶薄膜は、酸化インジウムを主体として酸化すずが添
    加された酸化インジウムすずで構成され、比抵抗が6×
    10~ 4Ωcm以下であるアクティブマトリクス型液晶表
    示装置。
  3. 【請求項3】 走査線と走査パルス発生手段とは走査線
    に沿って形成された複数の第1の開口部を介して形成さ
    れ、データ信号線と画像データ発生手段とはデータ信号
    線に沿って形成された複数の第2の開口部を介して接続
    されている請求項1または2記載のアクティブマトリク
    ス型液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 第1の開口部と第2の開口部における多
    結晶薄膜と合金との比コンタクト抵抗は1×10~ 4Ωμ
    2以下である請求項1、2または3記載のアクティブ
    マトリクス型液晶表示装置。
  5. 【請求項5】 第1の開口部と第2の開口部および第3
    開口部における多結晶薄膜と合金との比コンタクト抵抗
    は1×10~ 4Ωμm 2以下である請求項2記載のアクテ
    ィブマトリクス型液晶表示装置。
  6. 【請求項6】 Crとの合金膜を形成する元素の組成は
    20から80重量%である請求項1、2、3、4または
    5記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
  7. 【請求項7】 走査パルス発生手段に属する線として表
    示領域外の基板上に配置されて走査パルスを伝送する走
    査パルス伝送用配線と他の部材とは異方性導電膜を介し
    て接続され、画像データ発生手段に属する線として表示
    領域外の基板上に配置されて画像データを伝送する画像
    データ伝送用配線は他の部材と異方性導電膜を介して接
    続されており、走査パルス伝送用配線の他の部材との接
    続面および画像データ伝送用配線の他の部材との接続面
    には多結晶薄膜が形成され、この多結晶薄膜は、酸化イ
    ンジウムを主体として酸化すずが添加された酸化インジ
    ウムすずで構成され、比抵抗が6×10~ 4Ωcm以下で
    ある請求項1、2、3、4、5または6記載のアクティ
    ブマトリクス型液晶表示装置。
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