JPH10133235A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高駆動能力を有する薄膜ダイオードと低比抵
抗の信号電極とを備える液晶表示装置の配線基板とその
製造方法を提供する。 【解決手段】 配線基板上に、信号電極と、前記信号電
極から離間し島状の下部電極と下部電極の表面に形成す
る陽極酸化膜からなる絶縁体層と前記絶縁体層を介して
下部電極と重なるように形成する第１の上部電極と第２
の上部電極とを有する薄膜ダイオードとを有する配線基
板において、前記絶縁性基板側の第１の金属層と前記第
１の金属層の上に形成される第２の金属層と前記第２の
金属層の上に形成される陽極酸化膜からなる第１の絶縁
体層とを有する信号電極を備え、前記第２の金属層と前
記第１の絶縁体層とが開口部を有し、かつ前記開口部に
おける第１の金属層の露出部と前記薄膜ダイオードの第
１の上部電極とを接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板及びその
製造方法に関し、更に詳しくは液晶を駆動するアクティ
ブ素子としての薄膜ダイオードを備えたアクティブマト
リックス型液晶表示装置の配線基板及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は実用化が進み、現在では
高品位な表示画質が得られるアクティブマトリクス方式
の液晶表示装置が主流になりつつある。

【０００３】ここでアクティブマトリクス方式とは、マ
トリクス状に設ける画素電極ごとに薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）や、金属−陽極酸化膜−金属あるいは金属−
陽極酸化膜−透明導電膜構造の薄膜ダイオード（ＴＦ
Ｄ）からなる非線形抵抗素子をスイッチング素子として
用いるものである。

【０００４】そして薄膜ダイオードをスイッチング素子
として適用する液晶表示装置は、この薄膜ダイオードの
非線形な電圧−電流特性を用い、この薄膜ダイオード素
子に直列に接続する液晶層をスイッチして表示を行うも
のである。

【０００５】図１７は従来例における薄膜ダイオードを
用いる液晶表示装置の配線基板を示す模式拡大図であ
る。図１８は図１７のＥ−Ｅ線における断面形状を示す
模式拡大図である。図１９、図２０は図１７のＤ−Ｄ線
における断面形状を示す模式拡大図である。以下図１
７、図１８、図１９、図２０を交互に用いて従来例にお
ける配線基板の構造を説明する。

【０００６】図１７、図１８及び図１９に示すように、
ガラスからなる絶縁性基板３１上にタンタルからなる信
号電極の第１層３５が形成され、前記信号電極の第１層
３５から離間し島状の下部電極３２がマトリックス状に
配設されている。更に前記下部電極３２を覆うように酸
化タンタルからなる絶縁体層３３が形成され、前記絶縁
体層３３を介して前記下部電極３２と重なるように酸化
インジュウムスズからなる第１の上部電極３７ａと第２
の上部電極３７ｂとが形成されている。

【０００７】また、前記第１の上部電極３７ａは、信号
電極の第２層３４と電気的に接続されている。更に、前
記第２の上部電極３７ｂは画素電極３９と電気的に接続
されている。また、図１７に示すように前記下部電極３
２と第１の上部電極３７ａとが交差する部分、及び前記
下部電極３２と第２の上部電極３７ｂとが交差する部分
に２つの薄膜ダイオードが形成される。

【０００８】次に従来の配線基板の製造方法について説
明する。ガラスからなる絶縁性基板３１上にスパッタリ
ング法もしくは化学気相成長法によってタンタルからな
る金属層を形成し、この金属層上にフォトリソグラフィ
ー法によってレジストパターンを形成する。その後、こ
のレジストパターンをエッチングマスクとして、ウェッ
トエッチング法もしくはドライエッチング法によって信
号電極３５と下部電極３２を形成する。

【０００９】次に前記エッチングマスクを除去し、下部
電極３２を陽極とする陽極酸化法によって前記下部電極
３２の表面に五酸化タンタル膜からなる絶縁体層３３を
形成する。更に、全面にスパッタリング法もしくは化学
気相成長法によって酸化インジュウムスズ（以下ＩＴＯ
と記載）からなる金属層を形成し、この金属層上にフォ
トリソグラフィー法によってレジストパターンを形成す
る。

【００１０】その後、このレジストパターンをエッチン
グマスクとして、ウェットエッチング法もしくはドライ
エッチング法によってパターニングを行い、第１の上部
電極３７ａ、信号電極の第２層３４、第２の上部電極３
７ｂ、及び画素電極３９とを形成する。この後、真空中
において素子特性の調整のための熱処理を行う。この結
果、バックトウバック構造を有する液晶表示装置の配線
基板を形成することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】液晶表示装置では、大
画面化、高精細化などを実現する上で重要な要素として
信号電極の低抵抗化がある。信号電極材料の抵抗率が低
ければ信号電極を細かく、かつ長くする事が可能であ
り、これによって液晶表示装置の大画面化、高精細化な
どを実現できるからである。

【００１２】従来の図１９に示すようなタンタルからな
る信号電極の第１層３５とＩＴＯからなる信号電極の第
２層３４とを直接接続する方法では、ＩＴＯを真空中に
おいて熱処理したときにＩＴＯの酸素がタンタルに拡散
し、界面にＩＴＯの低級酸化物が生成され、これによっ
て接触抵抗が大きくなり、また密着力も非常に弱くな
る。したがつて、タンタルがバックアップ配線として電
気的に役立たず、機械的強度の点からも、実際には使い
ものにならない。

【００１３】そこで図２０に示すように、タンタルから
なる信号電極の第１層３５とＩＴＯからなる信号電極の
第２層３４とを酸化タンタルからなる絶縁体層３４を介
して接続する方法が開示されている。この場合は、直流
的な低抵抗配線ができず、タンタルからなる信号電極の
第１層３５はバックアップ配線としては、ほとんど役に
立たない。

【００１４】特に最近は信号電極の配線抵抗を下げるた
めに、比抵抗の低い窒素ドープタンタルを用いることが
開示されている。しかしながら、さらに液晶表示装置の
大画面化、高精細化などを実現するために、より低比抵
抗の信号電極と高駆動能力を有する薄膜ダイオードとを
備える液晶表示装置の配線基板が必要である。

【００１５】本発明の目的は、上記課題を解決し高駆動
能力を有する薄膜ダイオードと低比抵抗の信号電極とを
備える液晶表示装置の配線基板とその製造方法を提供す
ることである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のうち請求項１記載の発明における配線基板
は、絶縁基板上に形成されて液晶セルを駆動する薄膜ダ
イオードを備え、前記絶縁性基板に接して配線が形成さ
れた液晶表示装置の配線基板であって、信号電極と、前
記信号電極から離間し島状の下部電極と下部電極の表面
に形成する陽極酸化膜からなる絶縁体層と前記絶縁体層
を介して下部電極と重なるように形成する第１の上部電
極と第２の上部電極とを有する薄膜ダイオードとを有す
る配線基板において、前記絶縁性基板側の第１の金属層
と前記第１の金属層の上に形成される第２の金属層と前
記第２の金属層の上に形成される陽極酸化膜からなる第
１の絶縁体層とを有する信号電極を備え、前記第２の金
属層と前記第１の絶縁体層とが開口部を有し、かつ前記
開口部における第１の金属層の露出部と前記薄膜ダイオ
ードの第１の上部電極とが接続されていることを特徴と
する。

【００１７】請求項２記載の発明における配線基板は、
請求項１記載の構成を含み、窒素ドープタンタルからな
る信号電極の第１の金属層と、窒素ドープタンタルから
なる薄膜ダイオードの下部電極とを有することを特徴と
する。

【００１８】請求項３記載の発明における配線基板は、
請求項１記載の構成を含み、窒素ドープタンタルからな
る信号電極の第１の金属層と、不純物を含まないタンタ
ルからなる信号電極の第２の金属層と、窒素ドープタン
タルからなる薄膜ダイオードの下部電極とを有すること
を特徴とする。

【００１９】請求項４記載の発明における配線基板は、
請求項１記載の構成を含み、窒素ドープタンタルからな
る信号電極の第１の金属層と、不純物を含まないタンタ
ルからなる信号電極の第２の金属層と、窒素ドープタン
タルからなる薄膜ダイオードの下部電極と、前記下部電
極の上面に形成する陽極酸化膜からなる第２の絶縁体層
と、酸化インジュウムスズからなる第１の上部電極と、
酸化インジュウムスズからなる第２の上部電極とを有す
ることを特徴とする。

【００２０】請求項５記載の発明における配線基板の製
造方法は、信号電極と、前記信号電極から離間し島状の
下部電極と下部電極の表面に形成する陽極酸化膜からな
る絶縁体層と前記絶縁体層を介して下部電極と重なるよ
うに形成する第１の上部電極と第２の上部電極とを有す
る薄膜ダイオードとを有する液晶表示装置の配線基板の
製造方法において、絶縁性基板上に第１の金属層を形成
する工程と、前記第１の金属層の表面に第２の金属層を
形成する工程と、前記第２の金属層の表面にフォトレジ
ストを形成しフォトリソグラフィ処理によりフォトレジ
ストをパターン形成する工程と、パターン形成したフォ
トレジストをエッチングマスクに用いて前記第１の金属
層と前記第２の金属層をエッチングする工程と、前記第
１の金属層と前記第２の金属層との表面を覆うように陽
極酸化法によって陽極酸化膜からなる第１の絶縁体層を
形成する工程と、前記第１の絶縁体層の表面にフォトレ
ジストを形成しフォトリソグラフィ処理によりフォトレ
ジストをパターン形成する工程と、パターン形成したフ
ォトレジストをエッチングマスクに用いて前記第１の絶
縁体層と前記第２の金属層をエッチングすることによっ
て前記第１の金属層の一部を露出させることによって第
１の金属層からなる薄膜ダイオードの下部電極を形成し
第１の金属層と開口部を有する第２の金属層と開口部を
有する第１の絶縁体層とで構成される信号電極を形成す
る工程と、前記信号電極の表面にフォトレジストを形成
しフォトリソグラフィ処理によりフォトレジストをパタ
ーン形成する工程と、前記下部電極において露出した第
１の金属層の表面に陽極酸化法によって陽極酸化膜から
なる第２の絶縁体層を形成する工程と、前記信号電極に
おける露出した第１の金属層と第２の金属層と前記第１
の絶縁体層と前記下部電極における前記第１の絶縁体層
と前記第２の絶縁体層とを覆うように上部電極材料を形
成し、上部電極材料上にフォトレジストを形成しフォト
リソグラフィ処理によりフォトレジストをパターン形成
する工程と、パターン形成したフォトレジストをエッチ
ングマスクに用いて上部電極材料をエッチングすること
によって第１の上部電極と第２の上部電極とを形成する
とともに前記信号電極の露出した第１の金属層と前記第
１の上部電極とを接続させる工程と、前記薄膜ダイオー
ドの下部電極と前記信号電極とをパターニングして分離
する工程とを有することを特徴とする。

【００２１】請求項６記載の発明における配線基板の製
造方法は、請求項５記載の構成を含み、前記第１の金属
層が窒素ドープタンタルからなり、第２の金属層が不純
物を含まないタンタルからなり、上部電極材料が酸化イ
ンジュウムスズからなることを特徴とする。

【００２２】請求項７記載の発明における配線基板の製
造方法は、請求項５、あるいは請求項６の構成を含み、
前記第２の絶縁体層を形成する工程の直後に真空中での
加熱処理工程を有することを特徴とする。

【００２３】（作用）本発明における配線基板の上に形
成される信号電極は、従来のタンタル膜を電極材料とす
る信号電極と比較して、比抵抗を小さくできる。理由を
以下に述べる。タンタルの結晶構造は、正方格子と体心
立方格子の２種類が知られている。正方格子構造のタン
タルは、β−Ｔａと呼ばれ、その薄膜の固有抵抗は１７
０〜２００μΩｃｍである。これに対して、体心立方格
子のタンタルは、α−Ｔａと呼ばれ、バルクの固有抵抗
は１３〜１５μΩｃｍである。一般に薄膜タンタルは、
ほとんどがβ−Ｔａとなるが成膜時に微量の窒素を混入
しα−Ｔａを形成でき、窒素ドープタンタルとして知ら
れている。

【００２４】この窒素ドープタンタルの比抵抗は、含ま
れる窒素が不純物として作用するため、６０μΩｃｍ以
下にすることは困難である。これに対して、窒素ドープ
タンタルを第１の金属層とし、この第１の金属層の上
に、不純物を含まないタンタル（α−Ｔａ）からなる第
２の金属層を積層する２層構造とすることにより、第２
の金属層の不純物を含まないタンタルの比抵抗を２５μ
Ωｃｍ程度に低減できることが知られている。

【００２５】しかし、薄膜ダイオードの第１の上部電極
の材料であるＩＴＯと前記信号電極の第２の金属層の材
料である不純物を含まないタンタルを直接接続すると、
前記不純物を含まないタンタルの酸素に対する親和力が
大きいため、ＩＴＯ内の酸素が前記タンタルの方に移動
し、前記タンタルと前記ＩＴＯとの界面にＩＴＯの低級
酸化物が形成される。このＩＴＯの低級酸化物は、脆い
性質を有し電気抵抗も高い。したがつて前記不純物を含
まないタンタルからなる信号電極の第２の金属層と前記
ＩＴＯからなる薄膜ダイオードの第１の上部電極とは、
密着力が弱く、接触抵抗も大きくなってしまう。

【００２６】これに対して本発明の信号電極の構造は、
窒素ドープタンタルを第１の金属層とし、この第１の金
属層の上に不純物を含まないタンタル（α−Ｔａ）から
なる第２の金属層を積層し、更に前記第２の金属層の上
に不純物を含まないタンタルと窒素ドープタンタルとの
陽極酸化膜からなる第１の絶縁体層を形成する。

【００２７】更に、前記第１の絶縁体層と前記第２の金
属層とに開口部を設け、前記第１の金属層の露出部を形
成し、前記露出部と配線基板上に形成する薄膜ダイオー
ドの第１の上部電極とを接続させることによって、信号
電極上において、ＩＴＯと窒素ドープタンタルの直流結
合を実現することができる。

【００２８】前記窒素ドープタンタルの場合、タンタル
の格子間にとりこまれた窒素が酸素の拡散を防ぐためＩ
ＴＯ内の酸素が前記窒素ドープタンタルの方に移動しに
くくなり、前記窒素ドープタンタルと前記ＩＴＯとの界
面にＩＴＯの低級酸化物が形成されることはない。した
がって、前記窒素ドープタンタルと前記ＩＴＯとの密着
力を高くし、接触抵抗を小さくすることができる。

【００２９】また、前記不純物を含まないタンタルと前
記窒素ドープタンタルとの陽極酸化膜からなる前記第１
の絶縁体層と、前記ＩＴＯからなる薄膜ダイオードの第
１の上部電極を接続しても、前記陽極酸化膜と前記ＩＴ
Ｏの界面にＩＴＯの低級酸化物は生成されないため、前
記信号電極と前記上部電極との密着力を充分に確保でき
る。この結果、薄膜ダイオードの第１の上部電極と信号
電極との接触抵抗を小さくでき、しかも前記第１の金属
層の上に形成する第２の金属層が不純物を含まないタン
タル（α−Ｔａ）で低抵抗となるためバックアップ配線
として非常に有効となり、配線部の抵抗を低減できる。

【００３０】更に、窒素ドープタンタルからなる薄膜ダ
イオードの下部電極の上に形成する第２の陽極酸化膜に
は、窒素が取り込まれるため、誘電率が小さくなり薄膜
ダイオードの非線形性が向上する。また、本発明の基板
構造によれば、高温で長時間の熱処理をおこなっても窒
素がＩＴＯからの酸素の拡散を抑えるため、配線抵抗を
大きくすることはない。したがつて、薄膜ダイオードの
特性向上のための熱処理を充分に行うことができ、高駆
動能力を有し、特性変動の小さい薄膜ダイオードを実現
することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態における
配線基板の構造について、図面を参照しながら詳細に説
明する。第３図は本発明の実施形態における配線基板の
構造を示す模式平面図であり、第１図は第３図のＡ−Ａ
断面形状を示す模式断面図である。また、第２図は第３
図のＣ−Ｃ断面形状を示す模式断面図である。以下第１
図、第２図及び第３図を交互に参照して説明する。

【００３２】前記配線基板は、図３に示すようにガラス
からなる絶縁性基板１１の上に、信号電極２５が形成さ
れ、前記信号電極から離間し窒素ドープタンタルからな
る下部電極１３がマトリックス状に配設され、前記下部
電極１３と交差するように第１の上部電極１７ａと第２
の上部電極１７ｂが形成され、この交差する部分にそれ
ぞれ薄膜ダイオードが形成されている。更に前記第２の
上部電極１７ｂは画素電極１９と電気的に接続されてい
る。

【００３３】また、図１と図２に示すように、前記下部
電極１３の側面には五酸化タンタル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）か
らなる第１の絶縁体層１５ａが形成され、前記下部電極
１３の上面には五酸化タンタル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）からな
る第２の絶縁体層１５ｂが形成されている。さらに前記
第２の絶縁体層１５ｂの上に酸化インジュウムスズ（以
下ＩＴＯと記載）からなる第１の上部電極１７ａと第２
の上部電極１７ｂが形成され前述の２個の薄膜ダイオー
ドが形成されている。

【００３４】一方、前記信号電極２５は、窒素ドープタ
ンタルからなる第１の金属層２５ａと開口部２０を有し
不純物を含まないタンタルからなる第２の金属層２５ｂ
との２層構造からなり、前記開口部２０において前記薄
膜ダイオードの第１の上部電極１７ａと前記信号電極の
第１の金属層２５ａの露出部２３とが接続するように構
成されている。

【００３５】この第１図に示す本発明の配線基板の構造
を得るための製造方法をつぎに説明する。図４から図１
０は本発明の実施形態における配線基板の製造方法を説
明するための工程断面図であって、図３におけるＡ−Ａ
断面を示し、図１１と図１２は図３におけるＣ−Ｃ断面
を示す。また、図１３と図１４は製造方法を説明するた
めの工程平面図である。

【００３６】はじめに図４に示すように、ガラスからな
る絶縁性基板１１上にスパッタリング法により以下に記
載の条件で、窒素ドープタンタルからなる第１の金属層
２１を厚さ１００ｎｍで形成する。 導入ガス：Ａｒ、Ｎ2 全圧：６ｍｔｏｒｒ Ｎ2 分圧：０．３ｍｔｏｒｒ 加熱温度：３００℃ 投入電力密度：３．９Ｗ／ｃｍ²

【００３７】続いて同一真空槽内で以下に記載の条件に
より不純物を含まないタンタルからなる第２の金属層２
２を厚さ１００ｎｍで形成する。 導入ガス：Ａｒ 全圧：６ｍｔｏｒｒ 加熱温度：３００℃ 投入電力密度：３．９Ｗ／ｃｍ² この結果、第２の金属層２２は、α−Ｔａ層となる。

【００３８】つぎに、ポジ型のフォトレジストを第２の
金属層２２上の全面に、回転塗布法により形成し、フォ
トマスクを用いて露光処理と、現像処理とのフォトリソ
グラフィ処理を行いフォトレジストのパターンニングを
行って、フォトレジストを図５に示すような下部電極１
３と信号電極２５のパターン形状に形成し、これをエッ
チングマスク１８とする。

【００３９】その後、平行平板型電極構造を有するエッ
チング装置のエッチングチャンバー内にエッチングガス
として、六フッ化イオウを１００ｓｃｃｍとヘリウムを
１００ｓｃｃｍと酸素を５０ｓｃｃｍとの流量で導入
し、エッチングチャンバー内圧力を２００ｍｔｏｒｒに
保ち、投入高周波電力密度を０．３Ｗ／ｃｍ² とし、エ
ッチングマスク１８を用いて、第１の金属層２１と第２
の金属層２２をエッチングして、薄膜ダイオードの下部
電極１３と信号電極２５との形状にパターニングする。
この平面パターン形状は図５に示すように、信号電極２
５からＬ字状に突き出すように下部電極１３を形成して
いる。

【００４０】その後、エッチングマスク１８を、１００
℃の硫酸と過酸化水素との混合溶液を用いる湿式剥離法
により除去する。

【００４１】つぎに、図６に示すように、クエン酸０．
１％水溶液中３５Ｖの電圧で第１の金属層２１と第２の
金属層２２を陽極酸化し、これらの表面に五酸化タンタ
ル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる第１の絶縁体層１５、１６
を厚さ７０ｎｍ形成する。なおクエン酸０．１％水溶液
のほかに、硼酸アンモニュウム０．１％水溶液、燐酸
０．０１％水溶液、燐酸アンモニュウム０．０１％水溶
液のいずれでもよい。

【００４２】つぎに図７に示すようにポジ型のフォトレ
ジストを全面に、回転塗布法により形成し、フォトマス
クを用いて露光処理と、現像処理とのフォトリソグラフ
ィ処理を行いフォトレジストのパターンニングを行い、
これをエッチングマスク２６とする。

【００４３】その後、平行平板型電極構造を有するエッ
チング装置のエッチングチャンバー内にエッチングガス
として、四フッカ炭素（ＣＦ４）を１００ｓｃｃｍと酸
素を３００ｓｃｃｍとの流量で導入し、エッチングチャ
ンバー内圧力を５００ｍｔｏｒｒに保ち、投入高周波電
力密度を１．１Ｗ／ｃｍ² とし、基板温度を１００℃に
保ち、エッチングマスク２６を用いて、前記第１の絶縁
体層１５、１６の一部と下部電極の第２の金属層１３ｂ
の全部と信号電極の第２の金属層２５ｂの一部をエッチ
ングして、図８に示すように薄膜ダイオードの下部電極
１３と信号電極２５とを形成する。

【００４４】前記信号電極２５の断面形状は、図８に示
すように第１の金属層２５ａと第２の金属層２５ｂと前
記第１の絶縁体層１６とによって形成され、前記第２の
金属層２５ｂ及び前記第１の絶縁体層１６には開口部２
０が形成される。前記開口部２０において信号電極の第
１の金属層２５ａの露出部２３が形成される。前記開口
部２０の平面形状は図１３に示す。

【００４５】また、このエッチング処理においては、図
７に示す第２の金属層２５ｂの一部と第２の金属層１３
ｂの全部を除去して、図８に示すように、第１の金属層
２５ａの一部と、第１の金属層１３ａとを露出させ、露
出部２３と下部電極１３を形成するように、エッチング
処理時間を設定する。この時、前記エッチング処理条件
を採用することによって、第１の金属層の材料である窒
素ドープタンタルと第２の金属層の材料である不純物を
含まないタンタルとの選択比を１：２以上にすることが
できる。したがって、第１の金属層２５ａ、第１の金属
層１３ａを露出させ、かつ残すようなエッチング処理時
間の設定が容易にできる。

【００４６】その後、エッチングマスク１８を、１００
℃の硫酸と過酸化水素との混合溶液を用いる湿式剥離法
により除去する。

【００４７】つぎに図９に示すようにポジ型のフォトレ
ジストを全面に、回転塗布法により形成し、フォトマス
クを用いて露光処理と、現像処理とのフォトリソグラフ
ィ処理を行いフォトレジストのパターンニングを行い、
信号電極の表面を覆うフォトレジスト２７を形成する。

【００４８】つぎに、クエン酸０．１％水溶液中１２Ｖ
の電圧で下部電極１３の上面を陽極酸化し、これらの表
面に五酸化タンタル膜（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる第２の絶
縁体層１５ｂを厚さ２４ｎｍ形成する。なおクエン酸
０．１％水溶液のほかに、硼酸アンモニュウム０．１％
水溶液、燐酸０．０１％水溶液、燐酸アンモニュウム
０．０１％水溶液のいずれでもよい。

【００４９】その後、フォトレジスト２７を、１００℃
の硫酸と過酸化水素との混合溶液を用いる湿式剥離法に
より除去する。

【００５０】その後、真空中で加熱処理を行う。この時
の加熱処理条件は真空度が０．０１ｍｔｏｒｒ以下、温
度が４００℃〜５００℃、時間が６０分から２４０分で
ある。

【００５１】つぎに図１０、及び図１１に示すように、
酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）からなる第３の金属層１
７を、以下に記載する条件でスパッタリング法により厚
さ１００ｎｍ形成する。 導入ガス：Ａｒ、Ｏ2 全圧：９ｍｔｏｒｒ Ｏ2 分圧：０．０５ｍｔｏｒｒ 投入電力密度：３．９Ｗ／ｃｍ² ／２００℃。

【００５２】つぎにＩＴＯを低抵抗化するために真空中
で加熱処理を行う。このときの加熱処理条件は、真空度
が０．０１ｍｔｏｒｒ以下、温度が３５０℃〜４００
℃、時間が１２０分〜１８０分である。

【００５３】つぎにフォトレジストを回転塗布法によっ
て第３の金属層１７上の全面に形成し、フォトマスクを
用いて露光処理と、現像処理とのフォトリソグラフィ処
理を行い、フォトレジストを第１の上部電極１７ａと第
２の上部電極１７ｂとの形状にパターン形成し、エッチ
ングマスク１４を形成する。

【００５４】つぎに、第３の金属層１７をエッチングマ
スク１４を用いて、パターニングして図１２、図１３に
示すように第１の上部電極１７ａ、第２の上部電極１７
ｂ及び画素電極１９を形成する。この第３の金属層１７
のエッチング処理は、塩化第二鉄と塩酸との混合液を使
用する湿式エッチング処理により行う。

【００５５】その後、エッチングマスク１４として用い
たフォトレジストを、有機アルカリ系の剥離液（Ｓ−１
０）を用いる湿式剥離法により除去する。

【００５６】その後、図１２の断面図に示すように、基
板１１の全面に酸化タンタルからなる保護膜２４を以下
に記載する条件でスパッタリング法により厚さ１１０ｎ
ｍ形成する。 導入ガス：Ａｒ、Ｏ2 全圧：５ｍｔｏｒｒ Ｏ2 分圧：０．１４ｍｔｏｒｒ 投入電力密度：３．３Ｗ／ｃｍ^２

【００５７】この保護膜２４は、薄膜ダイード素子を形
成する基板１１の信号電極２５や画素電極１９と、この
基板１１に対向する対向基板の走査電極（図示せず）と
の基板間ショートの発生を防止することを目的として形
成している。

【００５８】その後、全面にフォトレジストを回転塗布
法によりにより形成し、フォトマスクを用いて露光処理
と、現像処理とのフォトリソグラフィ処理を行いフォト
レジストのパターンニングを行って、フォトレジストを
切断部２９が開口するようにパターン形成し、エッチン
グマスク２８を製作する。

【００５９】この切断部２９は、図１４に示すように、
信号電極２５からＬ字状に突き出している下部電極１３
の屈曲部に位置するようにパターン形成する。

【００６０】その後、エッチングマスク２８を用いて、
平行平板型電極構造のエッチング装置のエッチングチャ
ンバー内に、六フッ化イオウを３００ｓｃｃｍとヘリウ
ムを１０ｓｃｃｍと酸素を２０ｓｃｃｍとの流量でエッ
チングチャンバー内に導入し、圧力を７０ｍｔｏｒｒに
保ち、さらに投入高周波電力密度を０．５Ｗ／ｃｍ^２と
して、エッチングマスク２８を用いて保護膜２４である
酸化タンタルをパターンニングする。

【００６１】引き続き、切断部２９の領域の陽極酸化膜
１５ａ、１５ｂと下部電極１３とをエッチング除去す
る。この結果、信号電極２５から分離し、島状のパター
ン形状の下部電極１３をパターン形成することができ
る。

【００６２】つぎに、前記エッチング装置のエッチング
チャンバー内に、六フッ化イオウを１０ｓｃｃｍとヘリ
ウムを２０ｓｃｃｍと酸素を２００ｓｃｃｍとの流量で
エッチングチャンバー内に導入し、圧力を２００ｍｔｏ
ｒｒに保ち、さらに投入高周波電力密度を０．３Ｗ／ｃ
ｍ² として、アッシング処理を行う。

【００６３】その後、エッチングマスク２８として用い
たフォトレジストを、有機アルカリ系の剥離液（Ｓ−１
０）を用いる湿式剥離法により除去する。

【００６４】この結果、図１に示すように、第１の金属
層２５ａと第２の金属層２５ｂと第１の絶縁体層１６ａ
からなり、前記信号電極の第２の金属層２５ｂと第１絶
縁体層１６ａの開口部２０と、前記開口部２０における
第１の金属層の露出部２３を有する信号電極２５を形成
することができる。また、図２に示すように窒素ドープ
タンタルからなる下部電極１３と、五酸化タンタル膜
（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる陽極酸化膜１５ａ，１５ｂと、
ＩＴＯ膜からなる上部電極１７ａ、１７ｂを有し、しか
も信号電極２５と画素電極１９との間に２つの薄膜ダイ
オードからなるバックトゥバックダイオードを形成する
ことができる。

【００６５】更に、前記信号電極の第２の金属層２５ｂ
と第１絶縁体層の開口部２０における窒素ドープタンタ
ルからなる第１の金属層の露出部２３と、ＩＴＯからな
る薄膜ダイオードの第１の上部電極１７ａとを接続する
ことで窒素ドープタンタルとＩＴＯとが直流結合され接
触抵抗を小さくすることができる。また、両者の界面に
はＩＴＯの低級酸化物が形成されないため、密着力も大
きくなる。

【００６６】また、不純物を含まないタンタルからなる
前記信号電極の第２の金属層２５ｂと前記第１の上部電
極１７ａとは、前記開口部２０の側壁のごく一部を除い
て、前記第１の絶縁体層を介して接続される。この時、
両者は電気的には絶縁状態であるが、五酸化タンタル膜
（Ｔａ2 Ｏ5 ）からなる前記第１の絶縁体層と、ＩＴＯ
からなる前記第１の上部電極１７ａとは機械的な密着強
度が非常に高い。したがって前記第１の上部電極１７ａ
が信号電極と剥離することはない。

【００６７】なお、窒素ドープタンタルとＩＴＯとの接
触抵抗と、窒素ドープタンタルの成膜条件との間には相
関関係がみられる。これについては、発明者が行った実
験の結果を図１６に示す。本実施形態においては、実験
の結果から薄膜ダイオードのＩ−Ｖ特性が所定の値とな
る範囲で接触抵抗が最も低くなるように、窒素ドープタ
ンタル成膜時の窒素ガス分圧を０．３ｍｔｏｒｒとし
た。

【００６８】また、前記信号電極２５の窒素ドープタン
タルからなる第１の金属層２５ａの上に形成される第２
の金属層２５ｂは不純物を含まないタンタル（α−Ｔａ
層）で形成されるため、低抵抗となりバックアップ配線
として非常に有効に作用し、信号電極の比抵抗を低減す
ることができる。

【００６９】以上説明したように本実施形態における製
造方法により形成した薄膜ダイオードは図１５に示すよ
うに、従来の薄膜ダイオードに比較して電流−電圧特性
が向上している。さらに、本実施形態における製造方法
により形成した配線基板を液晶表示パネルに採用し、実
際の画像表示を行った。その結果は、従来技術により形
成した液晶表示パネルと比較して、その表示品質に明ら
かな差があった。

【００７０】なお本実施形態においては、第３の金属層
の材料としてＩＴＯを使用する例で説明したが、ＩＴＯ
以外にもＩｎ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＳｎＯ2 を採用した場
合、あるいはＩｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 のうち
いずれか一種をドープしたＺｎＯを採用した場合、ある
いはＺｎＯをドープしたＩｎ2 Ｏ3 を採用しても、以上
の説明と同じ効果を得られることを発明者らは実験によ
って確認している。

【００７１】また、第２の金属層の材料として、不純物
を含まないタンタルを使用する例で説明したが、不純物
を含まないタンタル以外にもＭｏ−Ｔａ、窒素を微量に
含むタンタル、タングステンドープタンタルを採用して
も、以上の説明と同じ効果を得られることを発明者らは
実験によって確認している。

【００７２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、信号電極と薄膜ダイオードの第１の上部電極と
の接触抵抗を低減することによって、配線部の電気抵抗
を低減することができる。また、信号電極と薄膜ダイオ
ードの第１の上部電極との接続において、両者の界面に
ＩＴＯの低級酸化物がほとんど形成されないため、密着
力も大きくなる。

【００７３】さらに配線基板の製造工程において、ＩＴ
Ｏからなる薄膜ダイオードの第１の上部電極の形成後に
真空加熱処理を行っても、前記両者の界面にＩＴＯの低
級酸化物がほとんど形成されないため、素子特性を向上
するために最適の条件で真空加熱処理を行うことができ
る。この結果、薄膜ダイオードの良好な電気的特性と信
号電極の低抵抗化との両立が可能となる。したがって大
面積でしかも表示品質の高い液晶表示装置の配線基板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における配線基板を示す模式
図であって、図３おけるＡ−Ａ断面を示す模式拡大図で
ある。

【図２】本発明の実施形態における配線基板を示す模式
図であって、図３おけるＣ−Ｃ断面を示す模式拡大図で
ある。

【図３】本発明の実施形態における配線基板を示す模式
拡大平面図である。

【図４】本発明の実施形態における配線基板の製造工程
を示す模式断面図である。

【図５】本発明の実施形態における配線基板の製造工程
を示す模式平面図である。

【図６】本発明の実施形態における配線基板の製造工程
を示す模式断面図である。

【図７】本発明の実施形態における配線基板の製造工程
を示す模式断面図である。

【図８】本発明の実施形態における配線基板の製造工程
を示す模式断面図である。

【図９】本発明の実施形態における配線基板の製造工程
を示す模式断面図である。

【図１０】本発明の実施形態における配線基板の製造工
程を示す模式断面図である。

【図１１】本発明の実施形態における配線基板の製造工
程を示す模式断面図である。

【図１２】本発明の実施形態における配線基板の製造工
程を示す模式断面図である。

【図１３】本発明の実施形態における配線基板の製造工
程を示す模式平面図である。

【図１４】本発明の実施形態における配線基板の製造工
程を示す模式平面図である。

【図１５】本発明の配線基板を用いた液晶表示素子のＢ
ＴＢ特性を示すグラフである。

【図１６】本発明の配線基板を用いた信号線の接触抵抗
を示すグラフである。

【図１７】従来技術における配線基板を示す平面図であ
る。

【図１８】図１７におけるＥ−Ｅ断面を示す模式拡大図
である。

【図１９】図１７におけるＤ−Ｄ断面を示す模式拡大図
である。

【図２０】図１７におけるＤ−Ｄ断面を示す模式拡大図
である。

【符号の説明】

１１ 基板 １３ 下部電極 １３ａ 下部電極の第１の金属層 １３ｂ 下部電極の第２の金属層 １５ 第１の絶縁体層 １５ａ 第１の絶縁体層 １５ｂ 第２の絶縁体層 １６ 第１の絶縁体層 １７ 第３の金属層 １７ａ 第１の上部電極 １７ｂ 第２の上部電極 ２０ 第２の金属層の開口部 ２１ 第１の金属層 ２２ 第２の金属層 ２３ 第１の金属層の露出部 ２５ 信号電極 ２５ａ 第１の金属層 ２５ｂ 第２の金属層

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に形成されて液晶セルを駆動
   する薄膜ダイオードを備え、前記絶縁性基板に接して配
   線が形成された液晶表示装置の配線基板であって、信号
   電極と、前記信号電極から離間し島状の下部電極と下部
   電極の表面に形成する陽極酸化膜からなる絶縁体層と前
   記絶縁体層を介して下部電極と重なるように形成する第
   １の上部電極と第２の上部電極とを有する薄膜ダイオー
   ドとを有する配線基板において、 前記絶縁性基板側の第１の金属層と前記第１の金属層の
   上に形成される第２の金属層と前記第２の金属層の上に
   形成される陽極酸化膜からなる第１の絶縁体層とを有す
   る信号電極を備え、前記第２の金属層と前記第１の絶縁
   体層とが開口部を有し、かつ前記開口部における第１の
   金属層の露出部と前記薄膜ダイオードの第１の上部電極
   とが接続されていることを特徴とする配線基板。
2. 【請求項２】 窒素ドープタンタルからなる信号電極の
   第１の金属層と、窒素ドープタンタルからなる薄膜ダイ
   オードの下部電極とを有することを特徴とする請求項１
   記載の配線基板。
3. 【請求項３】 窒素ドープタンタルからなる信号電極の
   第１の金属層と、不純物を含まないタンタルからなる信
   号電極の第２の金属層と、窒素ドープタンタルからなる
   薄膜ダイオードの下部電極とを有することを特徴とする
   請求項１記載の配線基板。
4. 【請求項４】 窒素ドープタンタルからなる信号電極の
   第１の金属層と、不純物を含まないタンタルからなる信
   号電極の第２の金属層と、窒素ドープタンタルからなる
   薄膜ダイオードの下部電極と、前記下部電極の上面に形
   成する陽極酸化膜からなる第２絶縁体層と、酸化インジ
   ュウムスズからなる第１の上部電極と、酸化インジュウ
   ムスズからなる第２の上部電極とを有することを特徴と
   する請求項１記載の配線基板。
5. 【請求項５】 信号電極と、前記信号電極から離間し島
   状の下部電極と下部電極の表面に形成する陽極酸化膜か
   らなる絶縁体層と前記絶縁体層を介して下部電極と重な
   るように形成する第１の上部電極と第２の上部電極とを
   有する薄膜ダイオードとを有する液晶表示装置の配線基
   板の製造方法において、 絶縁性基板上に第１の金属層を形成する工程と、前記第
   １の金属層の表面に第２の金属層を形成する工程と、前
   記第２の金属層の表面にフォトレジストを形成しフォト
   リソグラフィ処理によりフォトレジストをパターン形成
   する工程と、パターン形成したフォトレジストをエッチ
   ングマスクに用いて前記第１の金属層と前記第２の金属
   層をエッチングする工程と、前記第１の金属層と前記第
   ２の金属層との表面を覆うように陽極酸化法によって陽
   極酸化膜からなる第１の絶縁体層を形成する工程と、前
   記第１の絶縁体層の表面にフォトレジストを形成しフォ
   トリソグラフィ処理によりフォトレジストをパターン形
   成する工程と、パターン形成したフォトレジストをエッ
   チングマスクに用いて前記第１の絶縁体層と前記第２の
   金属層をエッチングすることによって前記第１の金属層
   の一部を露出させることによって第１の金属層からなる
   薄膜ダイオードの下部電極を形成し第１の金属層と開口
   部を有する第２の金属層と開口部を有する第１の絶縁体
   層とで構成される信号電極を形成する工程と、前記信号
   電極の表面にフォトレジストを形成しフォトリソグラフ
   ィ処理によりフォトレジストをパターン形成する工程
   と、前記下部電極において露出した第１の金属層の表面
   に陽極酸化法によって陽極酸化膜からなる第２の絶縁体
   層を形成する工程と、前記信号電極における露出した第
   １の金属層と第２の金属層と前記第１の絶縁体層と前記
   下部電極における前記第１の絶縁体層と前記第２の絶縁
   体層とを覆うように上部電極材料を形成し、上部電極材
   料上にフォトレジストを形成しフォトリソグラフィ処理
   によりフォトレジストをパターン形成する工程と、パタ
   ーン形成したフォトレジストをエッチングマスクに用い
   て上部電極材料をエッチングすることによって第１の上
   部電極と第２の上部電極とを形成するとともに前記信号
   電極の露出した第１の金属層と前記第１の上部電極とを
   接続させる工程と、前記薄膜ダイオードの下部電極と前
   記信号電極とをパターニングして分離する工程とを有す
   ることを特徴とする配線基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記第１の金属層が窒素ドープタンタル
   からなり、第２の金属層が不純物を含まないタンタルか
   らなり、上部電極材料が酸化インジュウムスズからなる
   ことを特徴とする請求項５に記載の配線基板の製造方
   法。
7. 【請求項７】 前記第２の絶縁体層を形成する工程の直
   後に真空中での加熱処理工程を有することを特徴とする
   請求項５、あるいは請求項６に記載の配線基板の製造方
   法。