JPH10253983A

JPH10253983A - 反射型液晶表示装置および反射電極

Info

Publication number: JPH10253983A
Application number: JP6147697A
Authority: JP
Inventors: Tomomasa Ueda; 知正上田; Toshiya Kiyota; 敏也清田; Takeshi Hioki; 毅日置; Yoshihisa Mizutani; 嘉久水谷; Masahiko Akiyama; 政彦秋山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】開口率が高くかつ少ないマスク工程で形成で
きる構造を有する反射型液晶表示装置を提供する。【解決手段】絶縁性基板１２上に複数本の走査線２２
と信号線２３とを薄膜トランジスタ１６を介してマトリ
クスアレイ状に設け、低反射処理された反射画素電極１
１を用いることを特徴としている。反射画素電極１１は
信号線２３と同じ材料で形成することで工程数も削減す
ることができる。反射画素電極１１と信号線２３とを同
一工程でパターニングできるのでマスク合わせの必要が
なく、反射画素電極１１と信号線２３との間隙をより狭
く形成することができ、開口率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアクティブマトリク
ス型の反射型液晶表示装置に関し、特に光透過時に黒表
示を行う反射型液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、表示部の薄型化が可能
であり、テレビジョン、計測機器、事務機器、コンピュ
ータ等の表示装置として多く用いられている。近年で
は、薄膜トランジスタ等のスイッチング素子をマトリク
スアレイ状に配設したアクティブマトリクス型の液晶表
示装置が主流になっている。

【０００３】液晶はそれ自体が発光しない表示素子であ
るために、何らかの形で画素に光を導入し、この光を液
晶層により変調することにより表示を行うものである。

【０００４】従来、液晶層の背面に蛍光灯などのバック
ライトを配設し、このバックライトからの光を表示に用
いるバックライト方式の液晶表示装置が一般的に用いら
れている。このようなバックライトを必要とする液晶表
示装置は、小形化、薄型化が困難なこと、バックライト
に必要な消費電力が大きいことなどの問題点を有する。
例えばノート型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等に用
いられている液晶表示装置は、開口率の向上、バックラ
イトの光利用率向上等によりその消費電力が低減してき
ているが、それでも１０インチクラスの液晶表示装置で
２Ｗ程度の消費電力である。特に形態用途においては、
終日の電池駆動を考えた場合、２Ｗもの消費電力は大き
すぎ、使用時間が短くなる、電池が重くなるなどの問題
がある。

【０００５】これに対して、近年、低消費電力化に適し
た反射型液晶表示装置の開発が進められている。反射型
液晶表示装置は周囲の光を表示に用いるためバックライ
トを必要とせず、１０インチクラスの液晶表示装置でも
０．５Ｗ以下に消費電力を低減することが可能となる。
駆動方法、駆動回路を工夫することによりさらに低消費
電力化が進めば、数十ｍＷ程度まで消費電力を低減する
ことが可能であると考えられている。

【０００６】このような反射型液晶表示装置では、反射
率（明るさ）とコントラストの向上が重要な課題とな
る。図１５は反射型液晶表示装置の構成の例を概略的に
示す図である。この液晶表示装置は、反射画素電極９１
が形成されたアレイ基板９２と、対向電極９３が形成さ
れた対向基板９４との間にコレステリック液晶からなる
液晶層９５を挟持したものである。アレイ基板９２に
は、反射画素電極９１がマトリクス状に配設されてい
る。各反射画素電極９１には薄膜トランジスタ９６を介
して図示しない信号線から供給される表示信号が印加さ
れる。反射画素電極９１と対向電極９３との間に形成さ
れる電界を制御することにより、コレステリック液晶の
反射・透過のモードを制御して表示を行う。この液晶表
示装置はコントラストを向上するために各画素の境界領
域に設けられたブラックマトリクス９７を有している。
例えば白表示の場合には、液晶層により入射光を反射
（散乱）し、黒表示の場合には、液晶層を光透過状態と
して、アレイ基板の下側に配設された光吸収層９８によ
り入射光を吸収して２値表示を行う。

【０００７】図１６は反射型液晶表示装置の構成の別の
例を概略的に示す図である。この液晶表示装置も光透過
時に黒表示を行うものである。この液晶表示装置では反
射画素電極９１ｂ自体が、光吸収を行うように形成され
ており、図１５に例示した液晶表示装置のようにアレイ
基板９２の背面に光吸収層９８を設ける必要がない。図
１５に例示したような液晶表示装置では、アレイ基板の
構造は透過型液晶表示装置と同様である。したがってそ
のまま流用でき、アレイ基板の製造にあたって、透過型
液晶表示装置の製造ラインがそのまま流用できるという
利点がある。しかしながら、さらに低コスト化を行うた
めには問題がある。液晶表示装置を特に携帯情報機器の
表示装置として用い場合には、このような低コスト化の
要求はとりわけ大きなものとなる。

【０００８】図１７は従来の液晶表示装置（アレイ）の
製造方法の例を説明するための図である。まず、無アル
カリガラスなどの絶縁性基板１０１上に、所定形状のゲ
ート電極１０２を形成する（図１７（ａ））。ついで、
ゲート電極１０２の上側から絶縁性基板１０１上にＳｉ
Ｏx などからなるゲート絶縁膜１０３をプラズマＣＶＤ
法などにより形成する。さらにゲート絶縁膜１０３上
に、例えばａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）からなる
半導体膜１０４、ｎ+ ａ−Ｓｉからなるコンタクト層１
０５を順次堆積して、所定形状にパターニングする。
（図１７（ｂ））ついで、例えばＩＴＯなどの透明導電
性膜からなる画素電極１０６を形成する（図１７
（ｃ））。

【０００９】この後、ゲート線と接続するためのゲート
線パッド部１０７のゲート絶縁膜１０３に開口部を形成
する（図１７（ｄ））。

【００１０】さらにコンタクト層１０５上にＭｏ−Ａｌ
−Ｍｏの積層膜などからなるソース１０８ａ、ドレイン
電極１０８ｂを形成し、ソース・ドレイン間のコンタク
ト層を除去する（図１７（ｅ））。なお本発明では、信
号線側をソース電極とし、画素電極側をドレイン電極と
よぶが、これは便宜的なものであり逆によんでもよい。
そして、画素電極１０６、ゲート線パッド部１０７を
残して、ＳｉＮx などからなる保護膜１０９を形成す
る。

【００１１】図１８はこのように形成したアレイ基板の
単位画素の構成を概略的に示す平面図である。薄膜トラ
ンジスタ１１０のゲート電極１０２は走査線１１１に接
続され、ソース電極１０８ａは信号線１１２に接続され
る。したがって、走査線１１１に印加される走査信号に
より薄膜トランジスタ１１０がオンしたとき、信号線１
１２に印加された表示信号がソース電極１０８ａ、ドレ
イン電極１０８ｂを介して画素電極１０６に印加される
ことになる。なお、図中１１３はＣｓ線（補助容量線）
を示す。

【００１２】しかしながら、このような製造方法ではマ
スク工程が多く（６回）、低コストの液晶表示装置を提
供することは困難である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置の製造には多くの製造工程
を有し、製造にかかるコストが高いという問題があっ
た。本発明はこのような問題点を解決するためになされ
たものである。すなわち本発明は、少ないマスク工程で
形成できる構造を有する液晶表示装置、とくに反射型液
晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１４】また本発明は、反射率の低い、とくに反射
型液晶表示装置の反射画素電極に適した反射板を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は以下のような構成を備えている。

【００１６】本発明の反射型液晶表示装置は、第１の絶
縁性基板上にマトリクス状に配設され、導電性金属から
なり、表面に凹凸形状を有するとともに前記導電性金属
の酸化層が形成された反射電極と、第１の絶縁性基板上
にマトリクス状に配設された前記反射電極の行方向に沿
って形成され、前記反射電極と同一の材料からなり、前
記反射電極に表示信号を供給する信号線と、オンのとき
前記信号線に印加された前記表示信号を前記反射電極に
供給する薄膜トランジスタと、第１の絶縁性基板上にマ
トリクス状に配設された前記反射電極の列方向に沿って
形成され、前記薄膜トランジスタのオン・オフを制御す
る走査信号を供給する走査線と、前記第１の絶縁性基板
との間に液晶層を挟持する第２の絶縁性基板とを具備し
たことを特徴とする。

【００１７】また本発明の反射板は、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗの
うち少なくとも１種の元素を含む導電性材料からなり、
表面に凹凸形状を有する基材と、前記基材上に形成さ
れ、実質的に前記基材を構成する前記導電性材料の酸化
物からなる薄膜とを具備したことを特徴とする。

【００１８】また、本発明の液晶表示装置は、光透過時
に黒表示を行う反射型液晶表示装置において、反射画素
電極を信号線と同一材料から形成し、その表面を低反射
処理したものである。すなわち、本発明の液晶表示装置
は、液晶層が光を透過するときに黒表示を行うアクティ
ブマトリクス型の反射型液晶表示装置であり、信号線と
同一材料からなり、かつ低反射処理された反射画素電極
を用いたものである。反射画素電極を信号線と同じ材料
で形成することにより、アレイ基板の製造に要する工程
数を削減される。画素電極と信号線との間隙は、短絡な
どを防止するため高精度に形成する必要がある。本発明
の反射型液晶表示装置では反射画素電極と信号線とを同
一のマスクを用いて形成することができるため、マスク
合わせを必要とせず、マスク合わせのずれに影響されず
に、精度よく画素電極と信号線とを形成できる。さら
に、従来の液晶表示装置に比べて画素電極と信号線との
間隙を狭くすることができ画素領域が拡大する（開口率
が向上する）。

【００１９】反射画素電極の表面に凹凸形状を形成し、
さらに表面に酸化物薄膜を形成することにより、凹凸形
状による散乱と、この酸化膜による多重反射、吸収など
により反射画素電極の反射率が十分に低下して黒色化さ
れ、表示コントラストが向上する。凹凸形状は、例えば
堆積した金属をエッチングするときに、堆積した金属の
グレインバウンダリーの部分がより選択的にエッチング
されることを利用して形成することができる。

【００２０】本発明の反射画素電極を形成する導電性材
料としては、例えばＭｏ、Ｔｉ、Ｗなどの金属、またこ
れらの金属を含む合金材料（例えばＭｏ−Ｗ系合金な
ど）を用いることができる。さらに、Ｍｏ−Ｓｉ系の合
金材料などを用いることもできる。また例えば、反射画
素電極上に、ａ−Ｓｉ半導体膜の残渣、シリコン酸化
膜、シリコン窒化膜の残渣などのシリコン系の残渣が残
っていてもよい。

【００２１】エッチング液としては、過酸化水素水（Ｈ
₂Ｏ₂）、硝酸（ＨＮＯ₃）、硫酸（Ｈ₂ＳＯ₄）、過
硫酸アンモン（ペルオキソ硫酸アンモン）（（ＮＨ₄）
₂Ｓ₂Ｏ₈）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ₃）、あるいはこ
れらをベースとした水溶液の濃度、温度を適当に調節し
て用いることができる。また、硝酸（ＨＮＯ₃）、水
（Ｈ₂Ｏ）、酢酸（ＣＨ₃ＣＯＯＨ）などにより濃度を
調節するようにしてもよい。

【００２２】本発明によれば、従来のアレイ基板で必須
であった透明電極（一般にはＩＴＯ等が用いられる）の
形成が不要となり、少ないマスク工程でアレイ基板を製
造することが可能となり、低コストの反射型液晶表示装
置を供給することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明についてさらに詳細
に説明する。

【００２４】（実施形態１）図１は本発明の反射型液晶
表示装置の単位画素の断面構造を概略的に示す図であ
り、図２はこの画素の平面構造を模式的に示す図であ
る。

【００２５】この液晶表示装置は、反射画素電極１１が
形成されたアレイ基板１２と、対向電極１３が形成され
た対向基板１４との間に液晶層１５が挟持されたもので
あり、反射画素電極１１は薄膜トランジスタ１６を介し
て駆動される。

【００２６】この薄膜トランジスタ１６は逆スタガ型の
薄膜トランジスタであり、絶縁性基板上に形成されたゲ
ート電極１７と、このゲート電極１７上に形成されたゲ
ート絶縁膜１８と、ゲート絶縁膜１８上に形成されたａ
−Ｓｉ（アモルファスシリコン）からなる半導体膜１９
と、半導体膜１９上に形成されたｎ+ ａ−Ｓｉからなる
コンタクト層２０と、このコンタクト層２０を介して半
導体膜１９とオーミック接合したソース電極２１ａ、ド
レイン電極２１ｂとから構成されている。

【００２７】薄膜トランジスタ１６のゲート電極１７は
走査線２２に接続されている。薄膜トランジスタ１６は
走査線２２に印加される走査信号によってオン、オフが
制御され、オン状態のとき信号線２３に印加されている
表示信号を選択し、ソース電極２１ａ、ドレイン電極２
１ｂを介して反射画素電極１１に印加する。なお、図中
２５はＣｓ線（補助容量線）である。この信号線２３
は、反射画素電極１１と同一の材料からなっており、こ
こでは同一工程で堆積され、同一の工程でパターニング
されている。

【００２８】また、この液晶表示装置はＩＴＯ（Ｉｎｄ
ｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）などの透明導電性物質か
らなる対向電極１３とガラス、樹脂材料などの透明絶縁
性基板からなる対向基板１４との間に、ブラックマトリ
クス２４を備えている。

【００２９】図３は本発明の反射画素電極１１の構造を
拡大して示す図である。

【００３０】この反射画素電極１１は、Ｍｏをスパッタ
法などにより堆積し、信号線２３とともにパターニング
したものである。そしてこの反射電極１１は、基材であ
る金属層１１ａと、その表面に形成されたＭｏの酸化物
からなる薄膜１１ｂとからなっている。薄膜１１ｂの厚
さは一定ではないが、この例ではほぼ数十ｎｍ程度の悪
圧を有していた。また薄膜１１ｂは、Ｍｏの酸化物を主
体に構成されているが、酸化状態は特定の酸化数に限ら
ず複数存在してもよい。例えばＭｏＯ₂、ＭｏＯ₃、Ｍ
ｏ₉Ｏ₂₆、Ｍｏ₈Ｏ₂₃、Ｍｏ₄Ｏ₁₁など酸化状態の異な
る複数の酸化物が混在していてもよい。これにより吸収
できる光の波長の範囲が広くなる。

【００３１】このように本発明の反射画素電極は、表面
に凹凸形状を有するとともに、酸化物被膜を有してい
る。したがって画素に入射した光は、凹凸形状の反射面
により散乱され、酸化物薄膜１１ｂにより多重反射また
は吸収されて、その反射強度は十分に弱まる。したがっ
て、液晶層１５が光透過状態のときに黒表示を行うこと
ができる。

【００３２】また、反射画素電極１１と信号線２３と
は、同一の工程でパターニングされているから、マスク
合わせの必要がない。したがって、従来の液晶表示装置
に比べ画素電極と信号線との間隔をより狭く形成するこ
とができた。したがって、開口率を向上し、表示に有効
な面積が大きくすることができた。また、パターニング
不良による画素電極と信号線との短絡なども防止するこ
とができる。

【００３３】この例ではＣｓ線を独立に設け、Ｃｓ線と
画素電極の間で補助容量を形成しているが、例えば前段
のゲート線またはゲート電極をＣｓ線として用いるよう
にしてもよい。

【００３４】（実施形態２）図４は、本発明の反射型液
晶表示装置の製造方法の１例を説明するための図であ
る。

【００３５】まず絶縁性基板１２上に、Ｃｒ、Ｍｏ−Ｔ
ａ合金のような高融点金属をスパッタ法などにより堆積
し、所定形状にパターニングして、ゲート電極１７を形
成する（図４（ａ））。

【００３６】このゲート電極１７上にゲート絶縁膜１８
を堆積する。このゲート絶縁膜１８はＳｉＮx と、Ｓｉ
Ｏx の積層膜として形成した。ついで、このゲート絶縁
膜１８上のゲート電極１７に対応する領域に、ａ−Ｓｉ
からなる半導体膜１９と、ｎ+ ａ−Ｓｉからなるコンタ
クト層２０膜をプラズマＣＶＤ法により堆積し、所定形
状にパターニングした（図４（ｂ））。

【００３７】また、ゲート線取り出し部のゲート線パッ
ド部のゲート絶縁膜１８にエッチングにより開口部を形
成した（図４（ｃ））。

【００３８】次に、反射画素電極１１、信号線２３、ソ
ース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂとなるＭｏをスパ
ッタ法により堆積し、所定形状にパターニングした（図
４（ｄ））。そして、ソース電極２１ａ、ドレイン電極
２１ｂ間のｎ+ ａ−Ｓｉ層２０はソース電極２１ａ、ド
レイン電極２１ｂをマスクにエッチング除去して、薄膜
トランジスタ１６が完成する（図４（ｅ）））。

【００３９】この後、反射画素電極１１となる金属層を
過酸化水素水をベースとした水溶液で表面をわずかにエ
ッチングするとともに、その表面に酸化層を形成し、表
面反射率を低下させて黒色化した。反射画素電極１１の
表面の酸化層１１ｂの厚さは、可視光の波長と干渉する
程度の厚さであった。

【００４０】そして、このアレイ基板１２と、ＩＴＯか
らなる対向電極１３を形成した対向基板１４を図示しな
いスペーサーを介して対向配置し、周囲を封止した上コ
レステリック液晶からなる液晶組成物を注入して液晶表
示装置を完成した。

【００４１】（実施形態３）つぎに、薄膜トランジスタ
１６の上側からアレイ基板上にパッシベーション膜を形
成した液晶表示装置の製造方法について図５により説明
する。−般に薄膜トランジスタなどのスイッチング素子
の信頼性を向上させるために、ＳｉＮx などの保護膜を
薄膜トランジスタの上側から薄膜トランジスタ上に形成
しパッシペーション膜として用いることがある。図４に
より説明した本発明の液晶表示装置の製造方法で、Ｓｉ
Ｎx からなるパッシベーション膜を形成する場合の工程
を説明する。コンタクト層２０であるｎ+ ａ−Ｓｉ膜を
エッチングし、ソース・ドレインを電気的に分離する工
程（図５（ａ）〜図５（ｄ）））までは、実施形態２で
説明した工程と同様である。

【００４２】この後約２３０℃程度の比較的低温で、膜
中に水素を多量に含んだＳｉＮx からなるパッシベーシ
ョン膜３１を形成し、反射画素電極１１上とゲート線取
り出し部の電極接続部上のＳｉＮx からなるパッシベー
ション膜３１をパターニング除去する。（図５（ｅ））
さらにパッシベーション膜３１が除去されて露出したＭ
ｏ電極を、実施形態２と同様に過酸化水素水をベースと
した溶液で表面をわずかにエッチングするとともに酸化
層を形成し、反射画素電極１１の表面反射率を低下させ
黒色化した（図５（ｆ））。

【００４３】図６はこのように形成したアレイ基板の単
位画素の平面構造を概略的に示す図である。

【００４４】このようにパッシペーション膜３１のパタ
ーニング工程を利用しても、反射画素電極１１を黒色化
することができる。この場合、信号線２３などの配線部
分は処理しなくてすむため、工程を増やすことなく反射
画素電極１１の表面のみを選択的に酸化することができ
る。また、信号線２３の表面を酸化することによる若干
の抵抗上昇や、断線の発生の防止ができる。

【００４５】（実施形態４）次にａ−Ｓｉ半導体膜１９
上にｎ+ ａ−Ｓｉからなるコンタクト層２０のエッチン
グ時の保護膜を設置し、ａ−Ｓｉ半導体膜１９を薄膜化
する例について図７、図８により説明する。

【００４６】まずガラス基板のような絶縁性基板１２上
にスパッタ法やＣＶＤ法等でＳｉＯx からなる基板保護
膜３２を形成する。これは、薄膜トランジスタ１６内
に、ガラス基板からＮａイオンなどのアルカリイオンが
拡散するのを防止するためであり、この基板保護膜３２
を形成することにより安価なガラス基板を用いることが
できる。石英等を基板材料に用いる場合には基板保護膜
３２は形成しなくともよい。

【００４７】次にＭｏ−Ｔａ合金のような高融点金属を
マグネトロンＤＣスパッタ法などにより堆積し、所定形
状にパターニングしてゲート電極１７、走査線２２およ
び走査線取出しパッド２２ｂを形成する（図７
（ａ））。

【００４８】このゲート電極１７上に、プラズマＣＶＤ
法によりゲート絶縁膜１８、半導体膜１９、チャネル保
護膜（エッチングストッパー）３３を、真空を破ること
なく連続的に堆積する。ここで、ゲート絶縁膜１８は、
厚さ約３００ｎｍのＳｉＯx膜と厚さ約５０ｎｍのＳｉ
Ｎx 膜の積層膜として形成した。また、ａ−Ｓｉ半導体
膜１９は厚さ約５０ｎｍ、ＳｉＮx からなるチャネル保
護膜３３は厚さ約２５０ｎｍにわたって形成した。ゲー
ト絶縁膜１８を構成するＳｉＯx 膜はピンホール等によ
る層間ショートを防止するため、一度真空を破り２回に
分けて堆積するようにしてもよい。また、このとき上層
と下層のＳｉＯx の膜質を変化させるようにしてもよ
い。

【００４９】次に、ＳｉＮx からなるチャネル保護膜３
３をａ−Ｓｉ半導体膜１９と選択性を維持して島状にパ
ターニングする（図７（ｂ））。

【００５０】この後、コンタクト層２０としてｎ+ ａ−
Ｓｉからなる半導体膜を厚さ約５０ｎｍにわたりプラズ
マＣＶＤ法で堆積する。そして、コンタクト層２０、半
導体膜１９をチャネル保護膜を含む島状もしくはライン
状にパターニングする（図７（ｃ））。

【００５１】次に画素領域の周辺の走査線取り出し部２
２ｂ部のゲート絶縁膜１８をエッチング除去するして開
口部を形成する（図７（ｄ））。

【００５２】そして、反射画素電極１１、信号線２３、
ソース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂの構成金属とし
てＭｏを厚さ約３００ｎｍにわたりスパッタ法で堆積
し、堆積したＭｏを燐酸・硝酸・酢酸からなるエッチャ
ントを用いエッチングしてパターニングする。続けて、
エッチングに用いたレジストを残した状態で、ＳＦ₆・
Ｃｌ₂・Ｏ₂をベースとしたドライエッチングを行いｎ+
ａ−Ｓｉからなるコンタクト層２０を、ＳｉＮx チャ
ネル保護膜３３が残るように選択的にエッチングし、ソ
ース・ドレインを電気的に切り離す（図８（ｅ））。

【００５３】この後、約２３０℃程度の比較的低温で、
膜中に水素を多量に含んだＳｉＮxからなるパッシベー
ション膜３１を形成し、反射画素電極１１上と走査線端
部の走査線取り出しパッド２２ｂをパターニング除去す
る（図８（ｆ））。

【００５４】さらに、ＳｉＮx からなるパッシベーショ
ン膜３１が除去されて露出したＭｏからなる反射画素電
極１１を前述同様に過酸化水素水をベースとした水溶に
より表面をわずかにエッチングするとともに薄い酸化層
１１ｂを形成し反射画素電極１１の表面反射率を低下さ
せて黒色化した（図８（ｇ））。このように形成した画
素の平面構造を図９に示す。

【００５５】（実施形態５）次に本発明の液晶表示装置
の製造方法のさらに別の例について図１０により説明す
る。この製造工程ではプロセスを大幅に簡素化すること
ができる。

【００５６】まず、ガラス基板のような絶縁性基板１２
上にスパッタ法等でＡｌ₂Ｏ₃からなる基板保護膜３４
をコーティングする。次にＭｏ−Ｔａ合金のような高融
点金属をスパッタ法により堆積し、所定形状にパターニ
ングして走査線２２およびゲート電極を形成する（図１
０（ａ））。

【００５７】このゲート電極１７上に、プラズマＣＶＤ
法によりゲート絶縁膜１８、半導体膜１９、コンタクト
層２０を連続的に堆積する。ここで、ゲート絶縁膜１８
は、厚さ約３００ｎｍのＳｉＮx 膜として形成した。ま
た、ａ−Ｓｉ半導体膜１９は厚さ約２５０ｎｍ、コンタ
クト層２０としてはｎ+ ａ−Ｓｉからなる半導体膜を厚
さ約５０ｎｍにわたり堆積した。ゲート絶縁膜１８はピ
ンホール等による層間ショートを防止するため、ＳｉＮ
x 膜を一度真空を破り２回に分けて堆積するようにして
もよい。また、上層と下層のＳｉＮx の膜質を変化させ
るようにしてもよい。この後、ｎ+ ａ−Ｓｉコンタクト
層２０、ａ−Ｓｉ半導体膜２０、ゲート絶縁膜１８を島
状もしくはライン状にパターニングする（図１０
（ｂ））。

【００５８】この後、反射画素電極１１、信号線２３、
ソース電極２１ａ、ドレイン電極２１ｂの構成金属とし
てＭｏを厚さ約３００ｎｍにわたりスパッタ法で堆積
し、堆積したＭｏを燐酸・硝酸・酢酸からなるエッチャ
ントを用いエッチングしてパターニングする。

【００５９】続けて、エッチングに用いたレジストを残
した状態で、ＳＦ₆・Ｃｌ₁₂・Ｏ₂をベースとしたドラ
イエッチングによりｎ+ ａ一Ｓｉ半導体膜からなるオー
ミックコンタクト層２０をエッチングし、ソース側とド
レイン側とを分離する（図１０（ｃ））。

【００６０】さらに、反射画素電極１１を過酸化水素水
をベースとした溶液で表面をわずかにエッチングすると
ともに薄い酸化層を形成し反射画素電極の表面反射率を
低下させて黒色化した（図１０（ｄ））。図１１はこの
ように形成した画素の平面構造を概略的に示す図であ
る。

【００６１】コンタクト層２０、半導体膜１９、ゲート
絶縁膜１８を島状もしくはライン状にパターニングする
工程は、ｎ⁺ａ−Ｓｉコンタクト層２９上にＭｏを成膜
した後に行ってもよいし、薄いＭｏを形成し島状もしく
はライン状にパターニングした後に、所定の厚さのＭｏ
を堆積するようにしてもよい（図１２参照）。このよう
にすることによってｎ⁺ａ−ＳｉとＭｏとの界面のパタ
ーニング工程による不純物をなくし、ＴＦＴ１６の特性
を向上することができる。

【００６２】また、図１１に示すように補助容量はＭｏ
／ｎ⁺ａ−Ｓｉ／ａ−Ｓｉ／ＳｉＮx ／Ｍｏ−Ｔａの積
層構造により補助容量電極を設けているが、例えば実施
形態１でも述べたように、同様の積層構造で前段の走査
線を利用するようにしてもよい。

【００６３】（実施形態６）また、電極黒色化の手法は
実施形態１乃至５で説明したものに限らず、様々なもの
を利用することができる。まずＭｏ以外の電極材料とし
て、Ｍｏ−Ｗ系合金を用いて反射画素電極１１を作成し
たところ、この反射画素電極も過酸化水素水をベースと
した溶液で黒色化することができた。Ｍｏ−Ｗ系合金で
は、Ｍｏ単体のものに比べ組成ゆらぎ、粒径等によりエ
ッチング表面の凸凹形成が促進され、より黒く形成する
ことができた。

【００６４】（実施形態７）次に、ドライエッチングに
より反射画素表面を黒色化する方法について説明する。

【００６５】図５、図７で説明した、パッシベーション
膜３１をエッチングする工程で、ＳＦ₆・Ｏ₂系やＣＦ
₄・Ｏ₂系のプラズマエッチングでＯ₂比を減らしてゆ
くと堆積したＭｏのエッチングレートが低下するととも
にＭｏの表面にパッシベーション３１の残渣と思われる
Ｓｉ系の物質が残留する。この状態では、堆積したＭｏ
層上に残留したＳｉ系の層が反射防止コーティングとし
ての効果および拡散効果を持ち、反射率が低下して黒色
化することができる。

【００６６】なお、電極材料としてもＭｏ以外にＭｏ−
Ｗ合金でも、同様の表面処理を行うことができた。

【００６７】（実施形態８）実施形態７で説明したよう
な反射画素電極をドライエッチングにより黒色化する方
法では、特に薄膜トランジスタアレイの構造等に限定さ
れることなく用いることができる。この例として、トッ
プゲート型の薄膜トランジスタを画素のスイッチング素
子として備えた反射型液晶表示装置に適用した製造例に
ついて説明する。

【００６８】まず、ガラス基板のような絶縁性基板１２
上にスパッタ法やＣＶＤ法等によりＳｉＯx からなる基
板保護膜３２をコーティングする。次にＭｏ−Ｗ合金の
ような高融点金属をスパッタ法により堆積し、所定形状
にパターニングして画素電極１１、信号線２３およびソ
ース電極２１ａを形成する（図１３（ａ））。

【００６９】これらの電極上に真空を破ることなくプラ
ズマＣＶＤ法によりａ−Ｓｉからなる半導体膜１９を１
００ｎｍ、ＳｉＮx からなるゲート絶縁膜１８を３００
ｎｍにわたり堆積する。ＳｉＮx ゲート絶縁膜１８はピ
ンホール等による層間ショートを防止するため、一度真
空を破り２回に分けて堆積してもよい。また、上層と下
層のＳｉＮx の膜質を変化させてもよい。

【００７０】この後、信号線２３電極取り出しパッド２
３ｂ上のａ−Ｓｉ、ＳｉＮx をエッチング除去する（図
１３（ｂ））。ついでゲート電極１７としてＡｌを３０
０ｎｍ、Ｍｏを５０ｎｍにわたってスパッタ法で堆積す
る。

【００７１】次にゲート電極１７を燐酸・硝酸・酢酸か
らなるエッチャントを用いエッチングしてパターニング
する。続けて、このエッチングに用いたレジストを残し
た状態で、ゲート絶縁膜１７をＣＨＦ₃をベースとした
ドライエッチングを用いＳｉＮx 膜をａ−Ｓｉ膜と選択
的にエッチングする（図１３（ｃ））。

【００７２】次にゲート電極１７をマスクとして、フォ
スフィンガスを放電分解したイオンを数〜数十ｋＶの電
圧で加速し、ａ−Ｓｉ層に打ち込んで選択的にｎ+ ａ−
Ｓｉコンタクト層２０を形成する。続けてゲート電極１
７をマスクにｎ+ ａ−Ｓｉ層にエネルギービームを照射
することにより、ｎ+ ａ−Ｓｉコンタクト層２０全体も
しくは表面からの一部の層を結晶化して多結晶領域をつ
くり抵抗率を下げた。エネルギービーム装置としてはエ
キシマレーザーやランプアニール装置を利用することが
できる。次に、ｎ+ ａ−Ｓｉコンタクト層２０を島状に
パターニングする。このとき、画素電極１１上にはｎ+
ａ−Ｓｉ層２０を残しておる（図１３（ｄ））。

【００７３】続けて、パッシベーション層３１としてＳ
ｉＮx を全面に形成し、画素電極１１、周辺の電極取り
出し部２２ｂのパッシべーシヨン膜３１をＣＦ４・Ｏ₂
をベースとしたドライエッチングを用いてエッチング除
去する。このとき、Ｏ₂流量を減少させると、Ｍｏ−Ｗ
電極上にａ−Ｓｉの残さと思われるＳｉ系の残渣が生じ
る。この状態の方が、Ｍｏの表面を露出させた場合に比
べて反射率が低下し、より黒色化することができた。こ
れはａ−Ｓｉ半導体膜が可視光を吸収するためと考えら
れる。このように形成した画素の平面構造を図１４に示
す。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、導
電性金属からなり、凹凸形状を有するとともに表面に導
電性金属の酸化層が形成された反射電極を形成すること
により、反射型液晶表示装置を少ないマスク工程で形成
することができる。したがって、生産性が向上し、液晶
表示装置の製造コストを低減することができる。

【００７５】また、反射電極を、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗのうち
少なくとも１種の元素を含む導電性材料からなり、表面
に凹凸形状を有する基材と、この基材上に形成され、実
質的に基材を構成する導電性材料の酸化物からなる薄膜
とにより形成することにより、信号線と同一材料から、
同一工程で黒表示をおこなう反射電極を形成することが
できる。このためアレイ基板の製造に要する工程数を削
減することができる。さらに反射画素電極と信号線とを
同一のマスクを用いて形成することができるため、マス
ク合わせを必要とせず、マスク合わせのずれに影響され
ずに、精度よく画素電極と信号線とを形成することがで
きる。したがって、従来の液晶表示装置に比べて画素電
極と信号線との間隙を狭くすることができ画素領域が拡
大する（開口率が向上する）。

【００７６】また、反射画素電極の表面に凹凸形状を形
成し、さらに表面に酸化物薄膜を形成することにより散
乱、吸収、多重反射などがあいまって反射画素電極の反
射率が十分に低下して黒色化され、表示のコントラスト
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反射型液晶表示装置の単位画素の断面
構造を概略的に示す図。

【図２】図１の画素の平面構造を模式的に示す図。

【図３】本発明の反射画素電極の構造を拡大して示す
図。

【図４】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法の１例
を説明するための図。

【図５】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法の別の
例を説明するための図。

【図６】本発明の反射型液晶表示装置の画素の平面構造
の例を模式的に示す図。

【図７】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法の別の
例を説明するための図。

【図８】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法の別の
例を説明するための分図。

【図９】本発明の反射型液晶表示装置の画素の平面構造
の別の例を模式的に示す図。

【図１０】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法の別
の例を説明するための図。

【図１１】本発明の反射型液晶表示装置の画素の平面構
造の別の例を模式的に示す図。

【図１２】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法の別
の例を説明するための図。

【図１３】本発明の反射型液晶表示装置の製造方法の別
の例を説明するための図。

【図１４】本発明の反射型液晶表示装置の画素の平面構
造の別の例を模式的に示す図。

【図１５】反射型液晶表示装置の構成の例を概略的に示
す図。

【図１６】反射型液晶表示装置の構成の別の例を概略的
に示す図。。

【図１７】従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を
説明するための図。

【図１８】従来の反射型液晶表示装置の製造方法の例を
説明するための図。

【図１９】従来の反射型液晶表示装置の画素の平面構造
の例を模式的に示す図。

【符号の説明】

１１………反射画素電極１１ａ……基材１１ｂ……酸化物層１２………アレイ基板１３………対向電極１４………対向基板１５………液晶層１６………薄膜トランジスタ１７………ゲート電極１８………ゲート絶縁膜１９………半導体膜２０………コンタクト層２１ａ……ソース電極２１ｂ……ドレイン電極２２………走査線（ゲート線）２２ｂ……走査線取り出し部２３………信号線、２３ｂ……信号線取り出し部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水谷嘉久神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者秋山政彦神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会社東芝生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも表面が絶縁性を呈する第１の
絶縁性基板上にマトリクス状に配設され、導電性金属か
らなり、表面に凹凸形状を有するとともに前記導電性金
属の酸化層が形成された反射電極と、第１の絶縁性基板上で前記反射電極の行方向に沿って形
成され、前記反射電極と同一の材料からなり、前記反射
電極に表示信号を供給する信号線と、オンのとき前記信号線に印加された前記表示信号を前記
反射電極に供給する薄膜トランジスタと、第１の絶縁性基板上で前記反射電極の列方向に沿って形
成され、前記薄膜トランジスタのオン・オフを制御する
走査信号を供給する走査線と、前記第１の絶縁性基板との間に液晶層を挟持する第２の
絶縁性基板とを具備したことを特徴とする反射型液晶表
示装置。
【請求項２】Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗのうち少なくとも１種の
元素を含む導電性材料からなり、表面に凹凸形状を有す
る基材と、前記基材上に形成され、実質的に前記基材を構成する前
記導電性材料の酸化物からなる薄膜とを具備したことを
特徴とする反射電極。