JPH10161151A

JPH10161151A - アクティブマトリクス型液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH10161151A
Application number: JP8318402A
Authority: JP
Inventors: Hisafumi Saito; 尚史斉藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型液晶表示装置におい
て、外部から入射する光が液晶表示装置の内部で反射を
繰り返し、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子に入
射することにより、スイッチング素子の特性ならびに液
晶表示装置の表示品位を劣化させることを防止する。【解決手段】アクティブ基板に設けられたスイッチン
グ素子を遮光するための遮光膜５および対向基板に設け
られたブラックマトリクス２２をシリコン層２０および
シリサイド層２１で形成する。シリサイド層２１はシリ
コン層２０上に金属膜を堆積させた後、加熱することに
より形成し、シリコン層２０あるいは金属膜の全てがシ
リサイド化する前に金属膜のみを除去してシリサイド層
２１の表面を露出させる。シリサイド層２１の表面に
は、シリサイド化が不均一に進行したことによる多数の
凹凸が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ等
のスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス型液
晶表示装置およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型で軽量、かつ低消費電力であ
る利点を有するディスプレイとして液晶表示装置が注目
を集めている。中でも各画素毎に薄膜トランジスタ（以
下ＴＦＴと称する。）等のアクティブ素子を設け、各画
素を制御するようにしたアクティブマトリクス型液晶表
示装置が解像度に優れ、鮮明な画像が得られる等の理由
から特に注目されている。従来のアクティブ素子として
は非晶質シリコン層を用いたＴＦＴが知られており、こ
のＴＦＴを搭載したアクティブマトリクス型液晶表示装
置が数多く商品化されている。

【０００３】そして現在、この非晶質シリコン層を用い
たＴＦＴに代わるアクティブ素子として、画素電極を駆
動させるための画素用ＴＦＴとその画素用ＴＦＴを駆動
させるための駆動回路とを一つの基板上に一体形成する
ことが可能とされている多結晶シリコン層を用いたＴＦ
Ｔ（以下、多結晶シリコンＴＦＴと称する）を形成する
技術に大きな期待が寄せられている。さらに、多結晶シ
リコン層は従来のＴＦＴに用いられている非晶質シリコ
ン層に比べて高移動度を有しており、高性能のＴＦＴを
形成することが可能である。画素用ＴＦＴを駆動させる
ための駆動回路を一つの安価なガラス基板上に一体形成
することが実現されると、従来に比べ製造コストが大幅
に低減できることになる。

【０００４】このような多結晶シリコンＴＦＴの活性層
となる多結晶シリコン層をガラス基板上に作成する技術
としては、ガラス基板上に非晶質シリコン層を堆積した
後に６００℃程度の温度で数時間〜数十時間熱処理して
結晶化させる固相成長法や、エキシマレーザー等のパル
スレーザー光を照射してその部分の非晶質シリコン層を
瞬時に熔融させ再結晶化させるレーザー結晶化法等の方
法が提案されている。

【０００５】ところで、前述のアクティブマトリクス型
液晶表示装置には画素電極にＩＴＯ等の透明導電性薄膜
を用いた透過型液晶表示装置と、画素電極に金属等から
なる反射電極を用いた反射型液晶表示装置とが有る。本
来、液晶表示装置は自発光型のディスプレイではないた
め、透過型液晶表示装置の場合には液晶表示装置の背後
に照明装置、所謂バックライトを配置してそこから入射
される光によって表示を行っている。また、反射型液晶
表示装置の場合には外部からの入射光を反射電極によっ
て反射させることによって表示を行っている。

【０００６】反射型液晶表示装置はバックライトを使用
しないため消費電力は極めて小さいが、使用環境あるい
は使用条件、即ち周囲の明るさ等によって表示の明るさ
やコントラストが左右されてしまうという問題を有して
いる。一方、透過型液晶表示装置の場合は上述のように
バックライトを用いて表示を行うため消費電力は大きく
なるものの、周囲の明るさ等にさほど影響されることな
く、明るく、高いコントラストを有する表示を行えると
いう利点がある。

【０００７】上述のようにＴＦＴの活性層となる半導体
薄膜には非晶質シリコン層や多結晶シリコン層が用いら
れるが、これらの半導体薄膜に強い光が照射されると光
電流が発生し、ＴＦＴのオフ時のリーク電流が増加し、
表示のコントラスト等を劣化させるという問題点があ
る。反射型液晶表示装置の場合は、ＴＦＴに接続される
主に金属膜等からなる反射電極がＴＦＴ上を覆うように
配置されるため、外部からの入射光が直接ＴＦＴに到達
することがない。そのため、リーク電流が増大する等、
ＴＦＴの特性が劣化することが少ない。しかし透過型の
アクティブマトリクス型液晶表示装置に用いられるＴＦ
Ｔは常にバックライトからの強い光に晒されることは言
うまでもなく、バックライト以外の外部からの入射光も
ＴＦＴに到達することがある。

【０００８】そこで従来は、例えば特開平６−３４９９
７号公報に示されるように、ＴＦＴの下方に光を透過し
ない金属等からなる遮光膜を設けることが一般的となっ
ている。尚、この例はゲート電極が半導体膜の上方に配
置されたコプラナー型ＴＦＴの場合を示しており、ゲー
ト電極が半導体膜の下方に配置される逆スタガ型ＴＦＴ
等の場合はＴＦＴの上方に設けられる。また、何れのＴ
ＦＴの場合であってもＴＦＴの形成された基板に対向す
る基板、即ちカラーフィルタ及び対向電極が形成された
対向基板側に赤、青、緑の各カラーフィルタ層の境を形
成するために遮光膜が設けられる。所謂ブラックマトリ
クスである。上述のようにバックライト等、液晶表示装
置の外部から入射した光が直接ＴＦＴに到達する以外に
も、図７に示すように、一旦液晶表示装置に入射した光
が液晶セルの内部で反射を繰り返してＴＦＴに到達する
場合がある。尚、図７において、１、１９は絶縁性基
板、３０はＴＦＴ、３１は遮光膜、３２はブラックマト
リクスであり、また、二枚の基板の間には液晶層が挟持
されている。このような液晶セル内部での反射に対して
はＴＦＴ３０の下方あるいは上方に遮光膜３１を設けて
もＴＦＴ３０に到達する光を完全に遮断することが困難
である。図７の例の場合、（イ）および（ロ）で示され
た光は遮光膜３１およびブラックマトリクス３２によっ
て遮断され、ＴＦＴ３０には到達していない。しかし
（ハ）および（ニ）で示された対向基板側から入射して
いる光は一旦遮光膜３１によって反射され、（ニ）に至
ってはさらにブラックマトリクス３２で再反射されてＴ
ＦＴ３０に到達している。また、（ホ）および（ヘ）で
示された光も（ハ）および（ニ）と同様にブラックマト
リクス３２またはブラックマトリクス３２で反射された
後に遮光膜３１で再反射されてＴＦＴ３０に到達してい
る。このように液晶表示装置の内部で反射した光が遮光
膜３１あるいはブラックマトリクス３２で反射してＴＦ
Ｔ３０に到達してしまう場合も十分に考えられることで
ある。遮光膜３１あるいはブラックマトリクス３２も液
晶表示装置内部での反射に対してはそれを助長してしま
う結果となることもある。

【０００９】このような液晶セル内部での反射を低減す
るために、従来、例えば、特開平４−１７２８号公報ま
たは特開平６−３３１９７５号公報に示されるように、
対向基板側に設けられた遮光膜上に光吸収膜を設ける、
あるいは遮光膜上に赤、青、緑のカラーフィルターを積
層し、光吸収率の増大を図り反射光を低減することが提
案されている。また、この遮光膜としては、金属以外に
も黒色樹脂が用いられる場合がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報の方法では、遮光膜上に光吸収膜あるいは遮光膜上
に赤、青、緑のカラーフィルターを積層する構成とする
ために、遮光膜部分の膜厚が増大し、他の部分との段差
が顕著となる。因に赤、青、緑のカラーフィルター層は
各々１〜２μｍ程度の膜厚を有しており、これらを積層
すると、所によっては優に５μｍ程度の段差が生じるこ
とになる。

【００１１】遮光膜部分は表示に直接寄与しない領域で
あるが、上述のような段差の影響により、遮光膜近傍の
ラビング処理が十分に行えず、液晶分子の配向乱れを引
き起こし、その影響が画素領域の液晶分子の配向にまで
及ぶ可能性がある。また、仮に絶縁膜等を堆積させて段
差を平坦化することにより配向乱れを防止したとして
も、上述のように最大５μｍ程度の段差を平坦にするた
めには少なくとも段差以上の厚い絶縁膜を形成する必要
があり、そのため、画素領域の透過率の低下、膜剥がれ
等を引き起こす虞れがある。また、カラーフィルタを積
層させるためにはパターニング工程を複数回、経なけれ
ばならないので、位置ずれが発生しやすい。

【００１２】さらに、カラーフィルター層を積層する方
法や、黒色樹脂により遮光膜を形成する方法によると、
プロジェクション用のハライドランプのように強力な光
を発するランプを用いた場合には、入射光が遮光膜を透
過してＴＦＴにまで及んでしまうため、上述のようなＴ
ＦＴ特性の劣化を引き起こすことになる。また、黒色樹
脂の場合には、ハライドランプやバックライトの光を吸
収して発熱するため、点灯中には液晶表示装置全体が常
時、高温となるため、液晶層やＴＦＴ特性の劣化を招く
ことになる。

【００１３】本発明は上述の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、明るく、
かつ、高いコントラストを有するアクティブマトリクス
型液晶表示装置およびその製造方法を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス型液晶表示装置は、絶縁性基板上にスイッチング
素子をマトリクス状に配置したアクティブマトリクス基
板およびこれに対向する対向基板を有し、前記二枚の基
板間に液晶を封入したアクティブマトリクス型液晶表示
装置において、シリコン層とシリサイド層により構成さ
れたスイッチング素子の遮光手段を備え、該シリコン層
とシリサイド層との界面および該シリサイド層の表面
が、光反射を抑制するための機能を備えていることを特
徴とし、そのことにより上記目的が達成される。

【００１５】具体的には、前記遮光手段は、アクティブ
マトリクス基板側に設けられた前記スイッチング素子の
遮光膜、または、前記対向基板側に設けられたブラック
マトリクスである。

【００１６】また、前記シリサイド層は、前記シリコン
層が金属と反応することによって形成されたものであ
る。

【００１７】また、前記界面には、多数の起伏が形成さ
れている。

【００１８】さらに、前記遮光手段は、前記アクティブ
マトリクス基板あるいは前記対向基板側の、前記アクテ
ィブマトリクス基板あるいは前記対向基板の対向面とは
別の表面に設けられている。

【００１９】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置の製造方法は、スイッチング素子の遮光手段を有す
るアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法にお
いて、少なくとも絶縁性基板上に所定の形状にシリコン
層を形成する工程と、前記シリコン層上に金属膜を堆積
する工程と、加熱して前記シリコン層と前記金属膜の界
面付近にシリサイドを形成する工程と、残存している前
記金属膜を除去する工程と、を有することを特徴とし、
そのことにより上記目的が達成される。

【００２０】または、本発明の液晶表示装置のアクティ
ブマトリクス型製造方法は、スイッチング素子の遮光手
段を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造
方法において、少なくとも、絶縁性基板上に所定の形状
にシリコン層を形成する工程と、前記シリコン層に対し
てレーザー光を照射して、前記シリコン層を結晶化させ
る工程と、前記シリコン層上に金属膜を堆積する工程
と、加熱することにより前記シリコン層と前記金属膜の
界面付近にシリサイドを形成する工程と、残存している
前記金属膜を除去する工程と、を有することを特徴と
し、そのことにより上記目的が達成されるものでもよ
い。

【００２１】具体的には、前記金属膜は、Ｔａ、Ｔｉ、
Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉのうちの一つからなる。

【００２２】以下、上記構成による作用を説明する。

【００２３】請求項１の発明によれば、遮光手段がシリ
コン層とシリサイド層により形成され、かつ、シリコン
層とシリサイド層の界面および表面には光反射を抑制す
るための機能が備えられているので、液晶表示装置外部
からＴＦＴへ直接入射する光を十分に遮蔽することがで
きると共に、液晶表示装置内部での光反射を抑制するこ
とができる。すなわち、ＴＦＴの遮光を十分に行うこと
ができるため、ＴＦＴ特性の劣化が生じることがない。

【００２４】また、シリコン層の融点は約１４００℃、
シリサイド層の融点は約１３００℃〜１５００℃または
それ以上であるため、通常のバックライトのみならず、
プロジェクション用のハライドランプのように強力な光
を発するランプを用いても、シリコン層およびシリサイ
ド層が各々、十分な耐熱性を有するので、上記遮光手段
における遮光効果や反射抑制効果を損なうことがない。
また、ハライドランプやバックライトの光を吸収して発
熱することもない。

【００２５】さらに、本発明の遮光手段の厚みは、従来
のような遮光膜上に光吸収膜あるいはカラーフィルタを
積層させた構成に比べて十分に薄く、段差の影響なくラ
ビング処理を良好に行うことができるので、液晶の配向
乱れを低減させることが可能となる。

【００２６】請求項２の発明によれば、遮光手段が少な
くともアクティブマトリクス基板の遮光膜、または、対
向基板側のブラックマトリクスであるので、ＴＦＴを効
果的に遮光することができ、また、高いコントラストを
得ることが可能となる。また、遮光手段が同時に遮光膜
およびブラックマトリクスとして両基板に設けられる
と、ＴＦＴの遮光効果およびコントラストをさらに向上
することが可能となる。

【００２７】請求項３の発明によればシリサイド層は、
シリコン層と金属膜とが反応することによって形成され
ており、シリコン層または金属膜の全てがシリサイド化
されるのではなく、一部のみがシリサイド化されること
により、シリコン層とシリサイド層との界面およびシリ
サイド層の表面が光反射を抑制するための機能を有する
ようになり、入射光を散乱させるために有効となる多数
の微細な凹凸を効果的に作成することができる。また、
全体を完全にシリサイド化するよりも加熱時間も短時間
で済む。さらに、シリサイド化は金属膜とシリコン層と
が接している部分にのみ起こるものであるため、フォト
リソによるパターニング工程が不要である。これによ
り、パターニング工程におけるマスクパターンの配置ず
れや露光精度等に起因した遮光手段の位置ずれが生じる
ことがない。

【００２８】請求項４の発明によれば、シリサイド層の
表面には多数の微細な起伏が形成されているので、遮光
手段に入射した光を散乱させ、液晶表示装置内部での光
反射を効果的に低減することが可能となる。

【００２９】請求項５の発明によれば、遮光手段が基板
外部の表面上に形成されているので、液晶表示装置内部
を通過した光が遮光手段に入射すると、シリコン層を経
てシリコン層とシリサイド層の界面付近の凹凸により散
乱するので、内部反射をより効果的に抑制することが可
能となる。すなわち、シリコン層が入射光を吸収する効
果、特に、紫外線等の短波長域、例えば波長１００ｎｍ
〜４００ｎｍ付近の光の吸収効果が高いので、ＴＦＴに
光電流を発生させる波長の光を効率的に吸収することが
可能となる。また、シリコン層を通過した光をシリコン
層とシリサイド層の界面付近に形成された凹凸によって
散乱させるので、ＴＦＴへの光の入射を効果的に抑制す
ることができる。

【００３０】請求項６の発明によれば、シリコン層ある
いは金属膜を完全にシリサイド化せずに金属膜を残存さ
せ、加熱後除去し、不均一にシリサイド化が進行したこ
とによって生じた多数の微細な凹凸をシリサイド層の表
面に露出させたものであるので、液晶表示装置内部での
光反射率を低減させるために有効な、微細な凹凸を効果
的に作成することができる。また、全体を完全にシリサ
イド化するよりも加熱時間も短時間で済む。さらに、シ
リサイド化は金属膜とシリコン層とが接している部分に
のみ起こるものであるため、フォトリソによるパターニ
ング工程が不要である。よって、パターニング工程にお
けるマスクパターンの配置ずれや露光精度等に起因する
遮光手段の位置ずれが生じることがない。

【００３１】請求項７の発明によれば、遮光手段を構成
するシリコン層を結晶化させておくことにより、シリコ
ン層の表面にはリッジが発生し、シリコン層表面には不
均一な自然酸化膜が発生する。この結果、シリサイド化
も不均一に進行するため、遮光手段表面の凹凸の隆起を
より顕著なものとすることができる。

【００３２】請求項８の発明によれば、遮光手段を構成
するシリサイド層の形成が６００℃程度の比較的低温の
プロセスで可能となるので、絶縁性基板に対して悪影響
を及ぼすことがない。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明のアクティブマトリクス型
液晶表示装置を示す断面図である。図１において、アク
ティブ素子としてＴＦＴを形成した液晶表示装置は概ね
次のような構成からなる。

【００３４】アクティブマトリクス基板は、ガラス等の
絶縁性基板１上にシリコン層２およびシリサイド層４か
らなる遮光膜５が形成される。その上にＳｉＯ₂等の絶
縁膜が堆積されベースコート膜６が形成される。遮光膜
５の上方にはベースコート膜６を介してシリコン層から
なるＴＦＴの活性層７が所定の形状に形成され、活性層
７上にはＳｉＯ₂等の絶縁膜が堆積されゲート絶縁膜８
が形成される。活性層７上にはＡｌ等の金属材料からな
るゲート電極９が所定の形状に形成される。活性層７に
は不純物イオンが注入されたソース領域およびドレイン
領域１０とゲート電極９の下方の領域に不純物イオンが
注入されていないチャネル領域１１が形成される。その
後全面に絶縁膜が堆積され層間絶縁膜１２が形成され
る。ソース領域およびドレイン領域１０の上方の層間絶
縁膜１２およびゲート絶縁膜８にはコンタクトホール１
３が開口され、Ａｌ等の金属材料からなるソース電極１
４およびドレイン電極１５が形成されソース領域および
ドレイン領域１０に接続される。この後全面にＳｉＮ_x
等からなる絶縁膜を堆積してパッシベーション膜１６を
形成する。パッシベーション膜１６にコンタクトホール
１７を開口してドレイン電極１５にＩＴＯ等の透明導電
性薄膜からなる画素電極１８を電気的に接続される。

【００３５】このアクティブマトリクス基板に対向する
対向基板は概ね次のような構成である。ガラス等の絶縁
性基板１９上にシリコン層２０およびシリサイド層２１
からなるブラックマトリクス２２が形成される。画素領
域に対応するように赤、青、緑のカラーフィルタ層２３
が設けられる。カラーフィルタ層２３の上には保護膜２
４、ＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる対向電極２５が
形成される。このようにして作成された対向基板との間
に液晶層２６が挾持される。

【００３６】本発明によると、ＴＦＴの下方に設けられ
た遮光膜および対向基板側に設けられたブラックマトリ
クスをシリコン層およびシリサイド層によって形成し、
これらの界面およびシリサイド層の表面に多数の微細な
凹凸を形成することにより、反射率の低減および光の散
乱という両方の効果が得られるので、液晶表示装置の内
部での反射を効果的に抑制することができる。このた
め、ＴＦＴの遮光を十分に行うことが可能となり、ＴＦ
Ｔ特性の劣化が生じることがない。

【００３７】また、本発明の遮光手段はシリコン層およ
びシリサイド層で構成されており、シリコン層の融点は
約１４００℃、シリサイド層の融点は約１３００℃〜１
５００℃またはそれ以上である。そのため、通常のバッ
クライトは勿論、プロジェクション用のハライドランプ
のような強力な光を発するランプを用いても、シリコン
層およびシリサイド層が共に十分な耐熱性を有している
ので変質することがなく、また、光を吸収して発熱する
こともない。

【００３８】さらに、本発明の遮光手段はシリコン層お
よびシリサイド層で構成されているため、十分な遮光性
も有している。

【００３９】（実施形態１）本発明の実施形態１におけ
る液晶表示装置の製造方法の詳細を図面に基づき以下に
説明する。

【００４０】図２（ａ）〜（ｄ）は本実施形態１の液晶
表示装置の製造工程を示す断面図である。図２（ａ）に
示すように、ガラス等の絶縁性基板１にプラズマＣＶＤ
によりシリコン層２を例えば１００〜２００ｎｍ程度の
膜厚に堆積させ、所定の形状にパターニングする。この
とき基板を大気中に取り出すと、シリコン層２の表面に
自然酸化膜が形成される。場合によっては酸化雰囲気中
にシリコン層２を晒して、表面に酸化膜を形成するよう
にしてもよい。この酸化膜の作用に関しては後述する。
次いで全面にスパッタリング等によりＴｉ、Ｍｏ等の金
属膜３を１００〜２００ｎｍ程度の膜厚に堆積させる。

【００４１】次に図２（ｂ）に示すように、不活性ガス
雰囲気中または真空中で、３００℃〜６００℃の温度に
加熱してシリコン層２とＴｉ、Ｍｏ等の金属膜３の界面
付近にシリサイド層４を形成する。反応開始温度は金属
膜によって異なり、概ね融点の３分の１程度の温度であ
る。例えば金属膜がＮｉの場合には、３００℃程度に加
熱することでシリサイド層を形成することができる。Ｃ
ｒの場合は４５０℃程度、Ｍｏの場合は５００℃程度に
加熱することでシリサイド層を形成することができる。
また、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等も同様に加熱することでシリサ
イド層４を形成することが可能である。尚、上述の加熱
温度は一例であり、シリコン層と金属膜との界面の状態
等によって多少変動する。加熱温度は上述の温度よりも
低温であっても可能な場合もある。

【００４２】本発明においては、シリコン層全体あるい
は金属膜全体をシリサイド層にする必要はなく、シリコ
ン層あるいは金属膜の一部をシリサイド化するものであ
るため、全体を完全にシリサイド化するよりも加熱時間
も短時間で済む。

【００４３】また、シリサイド化は、金属膜がシリコン
層と接している部分にのみ起こるものであるため、フォ
トリソによるパターニング工程が不要である。このこと
により、位置ずれが生じることがない。

【００４４】尚、絶縁性基板がガラス基板の場合は、加
熱温度が６００℃前後になると基板への悪影響が懸念さ
れるため、加熱温度および加熱時間の設定に注意する必
要がある。

【００４５】次に、図２（ｃ）に示すようにして残存し
た金属膜３のみを選択的に取り除き、シリコン層２とシ
リサイド層４からなる遮光膜５を形成する。

【００４６】このとき、シリサイド層は、本発明で用い
た金属膜をエッチングする際に使用する通常のエッチン
グ液に対して耐性があるため、エッチング工程において
金属膜のみを選択的に除去することが容易に行える。

【００４７】このように、金属膜のみを選択的に除去す
ることによりシリサイド層４の表面には多数の微細な凹
凸が形成される。ここで言う凹凸とは、大きさ、高さ、
形状が不均一な起伏のことである。シリサイド層４の表
面の微細な凹凸はシリコン層２の表面の平坦性や表面に
形成された自然酸化膜によって左右され、例えばシリコ
ン層２の表面に形成された自然酸化膜の膜厚が厚い部分
と薄い部分とではシリサイド化が進行する速度が異な
る。本発明ではシリコン層あるいは金属膜を全てシリサ
イド化せずに金属膜を残存させ、加熱後除去することに
より、不均一にシリサイド化が進行したことによって生
じた微細な凹凸をシリサイド層の表面に露出させた。

【００４８】次いで、全面にＳｉＯ₂等の絶縁膜を堆積
させ、ベースコート膜６を形成する。

【００４９】次に図２（ｄ）に示すように、ＴＦＴを周
知の方法によって作成する。作成方法は概ね以下の通り
である。先ず、遮光膜５の上方にはベースコート膜６を
介して非晶質シリコン膜等からなるシリコン層が例えば
５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の膜厚に堆積され、上方から
レーザー光が照射されシリコン層は多結晶化される。多
結晶化されたシリコン層を所定の形状にパターニングし
てＴＦＴの活性層７を形成する。

【００５０】次いで、活性層７上にＳｉＯ₂等の絶縁膜
が堆積されゲート絶縁膜８が形成され、活性層７上には
ゲート絶縁膜８を介してＡｌ等の金属材料からなるゲー
ト電極９が所定の形状に形成される。続いて、活性層７
にはゲート電極９をマスクとして不純物イオンが注入さ
れ、その後注入した不純物イオンを活性化すうるための
加熱処理を施されソース領域およびドレイン領域１０が
形成される。この結果、ゲート電極９の下方の領域には
不純物イオンが注入されていないチャネル領域１１が形
成される。

【００５１】その後、全面に絶縁膜が堆積され層間絶縁
膜１２が形成される。ソース領域およびドレイン領域１
０の上方の層間絶縁膜１２およびゲート絶縁膜８にはコ
ンタクトホール１３が開口され、Ａｌ等の金属材料から
なるソース電極１４およびドレイン電極１５が形成され
ソース領域およびドレイン領域１０に接続される。続い
て、全面にＳｉＮ_x等からなる絶縁膜を堆積してパッシ
ベーション膜１６を形成する。液晶が接する面を平坦に
するためにパッシベーション膜１６にはアクリル樹脂等
が用いられる場合もある。さらに、パッシベーション膜
１６にコンタクトホール１７を開口してドレイン電極１
５にＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる画素電極１８を
電気的に接続する。

【００５２】図示していないが、この後全面に配向膜を
形成し、配向処理を施した後、カラーフィルターや対向
電極等を形成した対向基板を貼り合わせ、基板間に液晶
を注入して液晶表示装置を完成させる。本実施形態にお
けるＴＦＴの製造方法はその一例を示したものであり、
これに限定されるものではない。また、本実施形態では
ＴＦＴの活性層に多結晶シリコン層を用いて説明した
が、微結晶シリコン層あるいは非晶質シリコン層であっ
ても差し支えない。

【００５３】（実施形態２）実施形態２における液晶表
示装置の対向基板の製造方法の詳細を図面に基づき以下
に説明する。

【００５４】図３（ａ）〜（ｄ）は本実施形態２の対向
基板の製造工程を示す断面図である。図３（ａ）に示す
ように、ガラス等の絶縁性基板１０にシリコン層２０を
例えば１００ｎｍ程度の膜厚に堆積させ、所定の形状に
パターニングする。次いで全面にＴｉ、Ｍｏ等の金属膜
３を１００ｎｍ程度の膜厚に堆積させる。

【００５５】次に図３（ｂ）に示すように、３００℃〜
６００℃の温度に加熱してシリコン層２０とＴｉ、Ｍｏ
等の金属膜３の界面付近にシリサイド層２１を形成す
る。

【００５６】加熱温度は金属膜によって異なり、例えば
金属膜がＮｉの場合には、３００℃程度に加熱すること
でシリサイド層を形成することができる。Ｃｒの場合は
４５０℃程度、Ｍｏの場合は５００℃程度に加熱するこ
とでシリサイド層を形成することができる。また、Ｔ
ｉ、Ｔａ、Ｗ等も同様に加熱することでシリサイド層２
１を形成することが可能である。加熱温度に関しては上
述の実施形態１の記載と同様である。

【００５７】次に、図３（ｃ）に示すように、残存した
金属膜３を取り除き、シリコン層２０とシリサイド層２
１からなるブラックマトリクス２２を形成する。次いで
カラーフィルタ層２３を形成する。

【００５８】次に、図３（ｄ）に示すように、全面に保
護膜２４及びＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる対向電
極２５を形成する。

【００５９】続いて、図示していないが、アクティブマ
トリクス基板と貼り合わせ、基板間に液晶を注入して液
晶表示装置を完成させる。このとき、図１に示したよう
にしてシリコン層とシリサイド層からなる遮光層をアク
ティブマトリクス基板側にも設けることにより、一層、
内部反射を抑えることができるので、ＴＦＴの遮光をよ
り効果的に行うことが可能となる。

【００６０】（実施形態３）実施形態３における液晶表
示装置の製造方法の詳細を図面に基づき以下に説明す
る。

【００６１】図４（ａ）〜（ｄ）は本実施形態３の製造
工程を示す断面図である。図４（ａ）に示すように、ガ
ラス等の絶縁性基板１にプラズマＣＶＤによりシリコン
層２として例えば非晶質シリコン層を１００ｎｍ程度の
膜厚に堆積させ、所定の形状にパターニングする。この
後、上方からレーザー光を照射して非晶質シリコン層を
結晶化させる。本実施形態ではエキシマレーザー等の短
波長パルスレーザー、ここではＸｅＣｌレーザーを用
い、２００〜３００ｍＪ／ｃｍ²程度のエネルギー密度
で照射した。後述するが、この工程で結晶化される膜の
表面は平坦である必要はない。そのため、ＴＦＴの活性
層に用いる場合と違い、レーザー光の照射条件はそれほ
ど厳密なものではない。

【００６２】次いで、図４（ｂ）に示すように、全面に
スパッタリング等によりＴｉ、Ｍｏ等の金属膜３を１０
０ｎｍ程度の膜厚に堆積させる。尚、本実施形態ではシ
リコン層２を所定の形状にパターニングした後にレーザ
ー光を照射して結晶化させたが、結晶化させた後に所定
の形状にパターニングしても差し支えない。

【００６３】次に、図４（ｃ）に示すように、３００℃
〜６００℃の温度に加熱してシリコン層２とＴｉ、Ｍｏ
等の金属膜３の界面付近にシリサイド層４を形成する。
反応開始温度は金属膜によって異なり、概ね融点の３分
の１程度の温度である。例えば金属膜がＮｉの場合に
は、３００℃程度に加熱することでシリサイド層を形成
することができる。Ｃｒの場合は４５０℃程度、Ｍｏの
場合は５００℃程度に加熱することでシリサイド層を形
成することができる。また、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等も同様に
加熱することでシリサイド層４を形成することが可能で
ある。加熱温度に関しては上述の実施形態１の記載と同
様である。

【００６４】次に、残存した金属膜３を取り除き、シリ
コン層２とシリサイド層４からなる遮光膜５を形成す
る。シリサイド層４の表面には微細な凹凸が形成され
る。

【００６５】このとき、シリサイド層４の表面の微細な
凹凸の形成状態はシリコン層２の表面の平坦性や表面に
形成された自然酸化膜によって左右される。例えば、シ
リコン層２の表面に形成された自然酸化膜の膜厚が厚い
部分と薄い部分とではシリサイド化が進行する速度が異
なる。本発明はシリコン層あるいは金属膜を全てシリサ
イド化せずに金属膜を残存させ、加熱後除去することに
より、不均一にシリサイド化が進行したことによって生
じた微細な凹凸をシリサイド層の表面に露出させたもの
である。

【００６６】特に、本実施形態３では非晶質シリコン膜
にレーザー光を照射して結晶化させた膜をシリコン層２
として用いているので、シリサイド層４の表面の微細な
凹凸をより顕著なものとすることができる。

【００６７】ここで、遮光膜５に関して説明すれば、図
５に示したように、本実施形態３で用いたシリコン層２
の表面にはレーザー光を照射して結晶化する際に生じた
多数のリッジ２７と呼ばれる凹凸が形成されている。リ
ッジは結晶粒界２８がぶつかり合うことによって出来る
隆起であり、この隆起は例えばシリコン層２の膜厚が５
０ｎｍ程度の場合、最大でこの膜厚と同程度の隆起が発
生する場合もある。このリッジ部分はすなわち結晶粒界
であり、結晶粒界は結晶部分に比べ酸化されやすい特徴
を有している。そのため、シリコン層２の表面でより不
均一に自然酸化膜が形成されることになり、これに伴
い、シリサイド化も不均一に進行することになる。ま
た、上述のリッジ２７によりシリコン層２の表面には当
初から多数の凹凸が生じており、これも最終的にはシリ
サイド層４の表面の凹凸の形成に効果的に作用すること
になる。

【００６８】次に、全面にＳｉＯ₂等の絶縁膜を堆積さ
せ、ベースコート膜６を形成した後、図４（ｄ）に示す
ようにＴＦＴを周知の方法によって作成する。製造方法
は上述の実施形態１と同様であるため省略する。

【００６９】（実施形態４）実施形態４における液晶表
示装置の製造方法の詳細を図面に基づき以下に説明す
る。

【００７０】図６は本実施形態４のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置を示す断面図である。本実施形態４で
は、ＴＦＴを遮光する遮光膜をＴＦＴを形成したアクテ
ィブマトリクス基板のＴＦＴを形成した表面の反対の表
面側に設けている。また、遮光膜は上述の実施形態に示
した方法で作成した。シリサイド層４の表面に多数の凹
凸が形成されていることは上述の通りであるが、シリサ
イド化はシリコン層２側にも進行するため、シリコン層
２とシリサイド層４の界面付近も同様に多数の凹凸が形
成されている。従って、入射光（Ｃ）はシリコン層２と
シリサイド層４の界面付近の凹凸によって散乱されるこ
とになり、上述の実施形態で説明した内容と同様の効果
が得られる。

【００７１】また、本実施形態では上述の入射光を散乱
させる以外にも、シリコン層２が入射光（Ｃ）を吸収す
る効果を有している。シリコン層は紫外線等の短波長
域、例えば波長１００ｎｍ〜４００ｎｍ付近の光に対す
る吸収が良好である。言い換えればＴＦＴの活性層を構
成しているシリコン層にこの波長の光が入射するとＴＦ
Ｔ特性の劣化等を引き起こすということである。シリコ
ン層２が入射光（Ｃ）の短波長域、例えば波長１００ｎ
ｍ〜４００ｎｍ付近の光を吸収し、かつシリコン層２と
シリサイド層４の界面付近の凹凸によって光を散乱させ
ることにより、液晶表示装置の内部での入射光の反射に
よる影響を一層効果的に抑制することができる。

【００７２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、遮光手段がシ
リコン層とシリサイド層により形成され、かつ、シリコ
ン層とシリサイド層の界面および表面には光反射を抑制
するための機能が備えられているので、液晶表示装置外
部からＴＦＴへ直接入射する光を十分に遮蔽することが
できると共に、液晶表示装置内部での光反射を抑制する
ことができる。この結果、液晶表示装置の内部での反射
によってＴＦＴへ入射する光量を低減することができ、
ＴＦＴ特性の劣化を防止することができる。また、液晶
表示装置に強い光が入射するような条件下であっても、
コントラスト等の表示品位を低下させることなく、良好
な表示を得ることができる。

【００７３】また、シリコン層の融点は約１４００℃、
シリサイド層の融点は約１３００℃〜１５００℃または
それ以上であるため、通常のバックライトのみならず、
プロジェクション用のハライドランプのように強力な光
を発するランプを用いても、シリコン層およびシリサイ
ド層が各々、十分な耐熱性を有するので、上記遮光手段
における遮光効果や反射抑制効果を損なうことがない。
また、ハライドランプやバックライトの光を吸収して発
熱することもない。

【００７４】さらに、本発明の遮光手段の厚みは、従来
のような遮光膜上に光吸収膜あるいはカラーフィルタを
積層させた構成に比べて十分に薄く、段差の影響なくラ
ビング処理を良好に行うことができるので、液晶の配向
乱れを低減させることが可能となる。

【００７５】請求項２の発明によれば、遮光手段が少な
くともアクティブマトリクス基板の遮光膜、または、対
向基板側のブラックマトリクスであるので、ＴＦＴを効
果的に遮光することができ、また、高いコントラストを
得ることが可能となる。また、遮光手段が同時に遮光膜
およびブラックマトリクスとして両基板に設けられる
と、ＴＦＴの遮光効果およびコントラストをさらに向上
することが可能となる。

【００７６】請求項３の発明によれば、シリコン層また
は金属膜の全てをシリサイド化させず、一部のみをシリ
サイド化することにより、入射光を散乱させるために有
効となる、多数の微細な凹凸を効果的に作成することが
できる。また、全体を完全にシリサイド化するよりも加
熱時間も短時間で済む。さらに、シリサイド化は金属膜
とシリコン層とが接している部分にのみ起こるものであ
るため、フォトリソによるパターニング工程が不要であ
る。これにより、パターニング工程におけるマスクパタ
ーンの配置ずれや露光精度等に起因した遮光手段の位置
ずれが生じることがない。

【００７７】請求項４の発明によれば、シリサイド層の
表面には微細な起伏が形成されているので、遮光手段に
入射した光を散乱させ、液晶表示装置内部での光反射を
効果的に低減することが可能となる。

【００７８】請求項５の発明によれば、遮光手段が基板
外部の表面上に形成されているので、液晶表示装置内部
を通過した光が遮光手段に入射すると、シリコン層を経
てシリコン層とシリサイド層の界面付近の凹凸により散
乱するので、内部反射をより効果的に抑制することが可
能となる。すなわち、シリコン層が入射光を吸収する効
果、特に、紫外線等の短波長域、例えば波長１００ｎｍ
〜４００ｎｍ付近の光を吸収効果が高いので、ＴＦＴに
光電流を発生させる波長の光を効率的に吸収することが
可能となる。また、シリコン層を通過した光をシリコン
層とシリサイド層の界面付近に形成された凹凸によって
散乱させるので、ＴＦＴへの光の入射を効果的に抑制す
ることができる。

【００７９】請求項６の発明によれば、シリコン層ある
いは金属膜を完全にシリサイド化せずに金属膜を残存さ
せ、加熱後除去し、不均一にシリサイド化が進行したこ
とによって生じた多数の微細な凹凸をシリサイド層の表
面に露出させたものであるので、液晶表示装置内部での
光反射率を低減させるために有効な、微細な凹凸を効果
的に作成することができる。また、全体を完全にシリサ
イド化するよりも加熱時間も短時間で済む。さらに、シ
リサイド化は金属膜とシリコン層とが接している部分に
のみ起こるものであるため、フォトリソによるパターニ
ング工程が不要である。よって、パターニング工程にお
けるマスクパターンの配置ずれや露光精度等に起因する
遮光手段の位置ずれが生じることがない。以上の結果、
製造工程数をそれほど増やすことなく、良好な表示特性
を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置を効率良
く製造することができる。

【００８０】請求項７の発明によれば、遮光手段を構成
するシリコン層を結晶化させておくことにより、シリコ
ン層の表面にはリッジが発生し、シリコン層表面には不
均一な自然酸化膜が発生する。この結果、シリサイド化
も不均一に進行するため、遮光手段表面の凹凸の隆起を
より顕著なものとすることができる。

【００８１】請求項８の発明によれば、遮光手段を構成
するシリサイド層の形成が６００℃程度の比較的低温の
プロセスで可能となるので、絶縁性基板に対して悪影響
を及ぼすことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
を示す断面図である。

【図２】本発明のアクティブマトリクス基板の製造工程
を示す断面図である。

【図３】本発明の対向基板の製造工程を示す断面図であ
る。

【図４】本発明のアクティブマトリクス基板の他の製造
工程を示す断面図である。

【図５】本発明の主要部を示す拡大図である。

【図６】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の他の構成を示す断面図である。

【図７】液晶表示装置の内部での入射光の反射の様子を
示した図である。

【符号の説明】

１、１９絶縁性基板２、２０シリコン層３金属膜４、２１シリサイド層５、３１遮光膜６ベースコート膜７活性層８ゲート絶縁膜９ゲート電極１０ソース領域およびドレイン領域１１チャネル領域１２層間絶縁膜１３、１７コンタクトホール１４ソース電極１５ドレイン電極１６パッシベーション膜１８画素電極２２、３２ブラックマトリクス２３カラーフィルタ層２４保護膜２５対向電極２６液晶層２７リッジ２８結晶粒界３０ＴＦＴ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上にスイッチング素子をマト
リクス状に配置したアクティブマトリクス基板およびこ
れに対向する対向基板を有し、前記二枚の基板間に液晶
を封入したアクティブマトリクス型液晶表示装置におい
て、シリコン層とシリサイド層により構成されたスイッチン
グ素子の遮光手段を備え、該シリコン層とシリサイド層との界面および該シリサイ
ド層の表面が、光反射を抑制するための機能を備えてい
ることを特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装
置。
【請求項２】前記遮光手段は、少なくともアクティブ
マトリクス基板側に設けられた前記スイッチング素子の
遮光膜、または、前記対向基板側に設けられたブラック
マトリクスであることを特徴とする請求項１記載のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項３】前記シリサイド層は、前記シリコン層が
金属と反応することによって形成されたものであること
を特徴とする請求項１記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置。
【請求項４】前記界面には、多数の起伏が形成されて
いることを特徴とする請求項１記載のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置。
【請求項５】前記遮光手段は、前記アクティブマトリ
クス基板あるいは前記対向基板側の、前記アクティブマ
トリクス基板あるいは前記対向基板の対向面とは別の表
面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のア
クティブマトリクス型液晶表示装置。
【請求項６】スイッチング素子の遮光手段を有するア
クティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法におい
て、少なくとも絶縁性基板上に所定の形状にシリコン層を形
成する工程と、前記シリコン層上に金属膜を堆積する工程と、加熱して前記シリコン層と前記金属膜の界面付近にシリ
サイドを形成する工程と、残存している前記金属膜を除去する工程と、を有することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶
表示装置の製造方法。
【請求項７】スイッチング素子の遮光手段を有するア
クティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法におい
て、少なくとも、絶縁性基板上に所定の形状にシリコン層を
形成する工程と、前記シリコン層に対してレーザー光を照射して、前記シ
リコン層を結晶化させる工程と、前記シリコン層上に金属膜を堆積する工程と、加熱することにより前記シリコン層と前記金属膜の界面
付近にシリサイドを形成する工程と、残存している前記金属膜を除去する工程と、を有することを特徴とするアクティブマトリクス型液晶
表示装置の製造方法。
【請求項８】前記金属膜は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｃｒ、Ｎｉのうちの一つからなることを特徴とする請求
項６または７記載のアクティブマトリクス型液晶表示装
置の製造方法。