JPH1090723A

JPH1090723A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1090723A
Application number: JP27240397A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yamamoto; 英明山本; Toshihisa Tsukada; 俊久塚田; Haruo Matsumaru; 治男松丸; Yasuo Tanaka; 靖夫田中; Ken Tsutsui; 謙筒井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817737B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲート電極、ゲート配線とその他の電極との
短絡を防止する。【解決手段】薄膜トランジスタのチャネル部分に第２
の絶縁層を設ける液晶表示装置であって、信号配線がゲ
ート配線の陽極化成膜と、第１の絶縁層と、非晶質シリ
コン層及び上記第２の絶縁層と同一材料よりなる絶縁層
とを介して上記ゲート配線と交差して設けられている。

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等に利
用できる表示パネルに係り、特にその特性向上、歩留向
上を可能にする構造および製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の表示パネル（例えば液晶パネル）
では図４に示すような構造が用いられていた。同図にお
いて、２１は基板、２２はＣｒ、２３はＡｌ、２４はＳ
ｉＮ、２５はａ−Ｓｉ、２６はソース電極、２９はドレ
イン電極を兼ねる信号配線、２７は透明電極からなる画
素電極を示す。

【０００３】同図に示すように従来はゲート電極にＣｒ
を用い、ゲート絶縁物にはＳｉＮが用いられている。一
方、ゲート配線にはＣｒとＡｌとの２層の金属が使用さ
れている。このようにゲート電極とゲート配線とが異な
った材料で形成されている理由を以下に説明する。先
ず、ゲート金属２２は基板との接着性が良いこと、表面
に凹凸がないことと、ゲート絶縁膜であるＳｉＮを形成
する過程で変質しないことが条件になる。この条件とし
てはＣｒが適している。一方、ゲート配線は抵抗の低い
ことが要求される。ＣｒはＡｌに比較して固有低効率が
一桁以上高く、ゲート配線には適していない。逆にＡｌ
はヒロツクが発生しやすく、表面に針状に凸形になった
欠陥ができやすい。さらにゲート絶縁膜であるＳｉＮ
（通常、プラズマＣＶＤ法で基板温度２００〜３５０℃
で堆積される）の形成工程でこのヒロックが成長すると
いう問題点があり、ゲート電極に使えない。したがっ
て、従来はゲート電極にＣｒ、ゲート配線にはＣｒとＡ
ｌの２層構造の金属を用いていた。さらに従来構造の問
題点を挙げるならば、図４より明らかなようにゲート電
極（２２）・配線２８とドレイン電極・信号配線２９、
ソース電極２６との間にはゲート絶縁膜であるＳｉＮ
（２４）とａ−Ｓｉ（２５）とが介在し、これがゲート
電極（２２）とドレイン電極（２９）、ソース電極２６
とを電気的に分離している。しかし、ＳｉＮおよびａ−
Ｓｉとも通常、薄膜であるため（ＳｉＮ〜０．３μｍ，
ａ−Ｓｉ〜０．２μｍが多用されている）と、プラズマ
ＣＶＤ法で形成しているために膜にゴミが原因のピンホ
ールが発生しやすく、ゲート電極・配線とその他の電極
・配線との間が短絡するため、表示パネルの制作上大き
な障害となっている。

【０００４】以上、説明したように従来はゲート電極とゲート配線に異なる材料が用いられてい
た。これは工程の増加をもたらしていた。

【０００５】ゲート電極・配線とその他の電極・配線
との間が短絡しやすかった。これは歩留低下の原因とな
る。

【０００６】一方、周知の技術として、ＴａやＡｌの陽
極化成技術がある（例えば電気科学便覧（丸善）昭和３
９年１２月発行、第８７４頁〜第８９２頁参照）。これ
は金属の表面を電気化学的に酸化する技術であり、従
来、キャパシタや表面コートに使われているものであ
る。

【０００７】この技術による酸化膜（絶縁膜）の利点は
ゴミによる欠陥が生じにくい点にある。このため、この
技術をＴＦＴに利用した従来技術がある（特開昭５８−
１４７０６９号参照）。

【０００８】尚、本発明に関する従来技術としては、陽
極酸化に関するものとして特開昭６３−１６４号、蓄積
容量の電極あるいは誘電体に関するものとして特開昭５
８−９０７７０号、特開昭５８−９３０９２号をあげる
ことができる。なお、特開昭６１−１３３６６２号公報
には酒石酸をプロピレングリコールで希釈した化成液を
用いてＡｌを陽極酸化する記載はあるが、酒石酸をエチ
レングリコールで希釈した化成液を用いる記載はない。

【０００９】特開昭５７−１５３４２７号公報には、ア
ルミニウムを陽極酸化法によって酸化し、更に酸素雰囲
気中で加熱する記載はあるが、Ａｌの陽極酸化膜を２０
０〜４００℃の温度で加熱処理することにより、Ａｌの
陽極酸化膜のリーク電流が一桁以上減少することは記載
がない。

【００１０】特開昭５８−９３０９２号公報には、蓄積
コンデンサー電極の構成材料にＡｌを用い、この表面を
陽極酸化して蓄積コンデンサーの誘電体とすることが記
載されているが、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜はゲ
ート電極の表面酸化膜と窒化シリコン膜あるいは酸化シ
リコン膜の複合膜で形成する点は記載がない。

【００１１】特開昭６２−２９７８９２号公報には、ア
ドレス配線とデータ配線の交差部に陽極酸化膜とＣＶＤ
・ＳｉＯ_２膜の蓄積層膜に更に半導体薄膜を重ねて層間
絶縁膜とする記載はあるが、薄膜トランジスタのチャン
ネル部分を覆う第２の絶縁層と同一材料よりなる絶縁層
を介してゲート配線と信号配線とが交差して設けられる
記載はない。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はプロセ
スの簡略化、ゲート電極・配線とその他の電極との短絡
等の点について配慮がなされておらず、表示パネルの特
性、歩留、コストの面で問題があった。

【００１３】本発明はこれらの問題を解決する技術を提
供することを目的とする。すなわち、簡単なプロセス
で、上記短絡を防止し、しかも薄膜トランジスタの特性
および表示パネルの特性を向上することを実現し得る技
術を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、液晶表示装置において絶縁基板と、該絶
縁基板上に形成されたゲート配線と、該ゲート配線に接
続された薄膜トランジスタのゲート電極と、上記ゲート
配線及びゲート電極を覆う絶縁層と、該絶縁層上に形成
され非晶質シリコンよりなる薄膜トランジスタの半導体
層、該半導体層上に形成され上記薄膜トランジスタのチ
ャネル部分を覆う第２の絶縁層、該第２の絶縁層が除去
された部分で上記半導体層と電気的に接続されるソース
電極及びドレイン電極、該ドレイン電極に接続し上記絶
縁層を介して上記ゲート配線と交差する信号配線、上記
ソース電極に接続された画素電極とを有し、上記ゲート
配線とゲート電極は同一金属により一体に設けられ、端
子部分を除く上記ゲート配線とゲート電極の表面に上記
金属の陽極化成膜が設けられ、上記信号配線は上記金属
陽極化成膜と、上記絶縁層と、非晶質シリコン層及び上
記第２の絶縁層と同一材料よりなる絶縁膜とを介して上
記ゲート配線と交差して設けられていることを特徴とす
る。

【００１５】本発明によれば、ゲート電極・配線部の金
属膜を陽極化成することによって、その表面は陽極化成
膜で被覆される。これにより、平坦で欠陥のない酸化膜
（絶縁膜）でゲート電極・配線および付加容量部を被覆
することができる。

【００１６】したがって、ゲート電極・配線における他
の電極および配線間の短絡を防止できる。

【００１７】さらに、これらの絶縁膜の上にプラズマＣ
ＶＤ法によるＳｉＮもしくはＳｉＯ_２を堆積して２層構
造とすることにより、短絡を防止すると同時にＴＦＴの
しきい値を安定にすることができる。

【００１８】また、ゲート電極・ゲート配線にＡｌもし
くはＡｌを主体とする金属を用いることによりゲート配
線抵抗を低くできる。

【００１９】特にＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｐｄを用いればさ
らにヒロックのない平坦なゲート電極・配線が得られ、
より歩留の良いパネルが製作できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図５にＴＦＴ基板の２画素分に対
応する部分回路図を示す。（ａ）は付加容量がない場
合、（ｂ）は隣接したゲート配線との間に付加容量を形
成した場合、（ｃ）は自段のゲート配線との間で付加容
量を形成した場合を示す。（ｄ）は隣接したゲート配線
との間に付加容量を形成する場合の別の例を示す。同図
において、３０はゲート配線、３１は隣接したゲート配
線、３２は薄膜トランジスタ、３３は液晶表示部、Ｇ，
Ｓ，Ｄは各々薄膜トランジスタのゲート、ソース、ドレ
インである。３４は対向電極、３５は配線交差部、３６
は付加容量、３７、３８は信号配線である。例としてこ
の図５（ｂ）の回路に対応するゲート電極、ゲート配
線、付加容量電極のレイアウト図の一例を図６に示す。
ここでは隣接の画素が同ピッチの例を示しているが、半
ピッチずらしたレイアウトでも本技術は全く同様に使用
できる。

【００２１】また、ここではゲート部（Ａ）、配線交差
部（Ｂ）が分離している例を示したが、分離してなくて
も良い。絶縁性基板上にＡｌもしくはＡｌを主体とする
金属を形成し、ホトエッチング工程により、例えば、図
６のようにパターン化する。この一回のホトエッチング
工程によりゲート配線３０、ゲート電極（領域Ａ）、付
加容量電極（領域Ｃ）が形成できる。続いて、陽極酸化
を行ない上記パターン化された金属の表面に酸化アルミ
（Ａｌ_２Ｏ_３）を成長させる。ＴＦＴ基板において特に
Ａｌ_２Ｏ_３膜が必要な部分は図６に示したように薄膜ト
ランジスタ部（Ａ）配線交差部（Ｂ）、付加容量部
（Ｃ）の３ヶ所である。

【００２２】１回の陽極酸化でこれらの必要な部分にＡ
ｌ_２Ｏ_３を形成するのも本技術の特徴である。これらの
部分においては上記金属３０と信号配線あるいは画素電
極とが重なった構造となり、層間絶縁膜あるいは誘電体
膜が必要となるためである。

【００２３】従って、ここで必要とされるＡｌ_２Ｏ_３膜
としては欠陥のない、リークの小さなことが要求され
る。

【００２４】陽極酸化はウエットプロセスであるため、
ゴミなどの異物付着に対して影響を受けにくく、欠陥の
ない酸化膜を得やすい特徴があるが、酸化膜の構造やリ
ーク特性に対しては化成液に大きく左右される。このた
め、化成液の選択が重要である。

【００２５】Ａｌを陽極酸化した場合、大別して２種類
のＡｌ_２Ｏ_３膜が得られる。ひとつは多孔質のＡｌ_２Ｏ
_３であり、他のひとつは無孔質のものである。前者は化
成液としてリン酸、蓚酸のような強酸系の液で、後者は
硼酸、酒石酸のような弱酸系で得られることは周知（上
述の電気化学便覧等）の通りである。本発明の目的のた
めには後者の無孔質のものが適している。しかし弱酸系
の液を用いた場合に得られる無孔質のＡｌ_２Ｏ_３にもそ
の表面の粗れ方に差異のあることがわかった。例えば化
成液として、主として濃度数％の酒石酸水溶液を用いた
場合、得られるＡｌ_２Ｏ_３の表面には数百Å程度の凹凸
が生じる。この凹凸は図７にｌ_１で示すようにＡｌ_２Ｏ
_３の耐圧およびリーク特性を著しく損なうものであり望
ましくない。この酒石酸を例えばエチレングリコールも
しくはプロピレングリコールで希釈したＰＨ７．０±
０．５の化成液を用いることによって、この凹凸をなく
せることがわかった。凹凸のないＡｌ_２Ｏ_３は図７にｌ
_２で示すように極めて良好な耐圧特性、リーク特性を有
することがわかった。エチレングリコールとプロピレン
グリコールとの比較では、前者の方が通常の半導体プロ
セスで汎用されており入手しやすいこと、液の安定性が
良いことなどの観点から見てより望ましい。Ａｌ_２Ｏ_３
膜をゲート絶縁膜として単独で使用することもできる
が、しきい値電圧のドリフトを小さくするためには窒化
シリコン膜（ＳｉＮ膜）や酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２
膜）との複合膜にすることが有効である。ＳｉＮ膜やＳ
ｉＯ_２膜は活性層であるａ−Ｓｉと連続形成ができるの
で清浄な界面がえやすいからである。一方ＳｉＮ膜やＳ
ｉＯ_２膜の形成には通常、２００℃以上の温度を必要と
するが、Ａｌ電極の場合この温度でヒロックが発生し表
面が粗れる。しかしながら、Ａｌ表面をＡｌ_２Ｏ_３膜で
被覆した場合には、このヒロック発生が抑止される。

【００２６】さらにＡｌ_２Ｏ_３の絶縁特性を良くするに
はＡｌ_２Ｏ_３形成後熱処理することが有効である。図８
にＡｌ_２Ｏ_３のリーク電流と熱処理温度との関係を示
す。熱処理温度としては２００℃〜４００℃が望まし
い。これ以上高温になるとＡｌ膜に剥離が生じる。

【００２７】ここで重要なことはＡｌ_２Ｏ_３の膜厚であ
る。薄膜トランジスタの相互コンダクタンスｇｍから言
えばゲート絶縁膜は薄い程良い。一方、薄くなれば絶縁
耐圧が下がる。図９にＡｌ_２Ｏ_３膜厚と耐圧（Ｖ_Ｌ）の
関係を示す。通常の液晶パネルではゲートとドレイン
（信号配線）間には最大２５Ｖ程度の電圧が引加され
る。したがってＡｌ_２Ｏ_３膜厚としては５００Å以上が
必要である。これはゲート絶縁膜をＡｌ_２Ｏ_３とＳｉＮ
やＳｉＯ_２との２層の構造にした場合でも同じである。
ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜にピンホールが生じた場合、電圧
はＡｌ_２Ｏ_３のみに印加されるからである。

【００２８】以上、ゲート電極・配線に純Ａｌを用いる
場合について説明したが、純Ａｌは極めて活性な金属で
あり、真空蒸着で形成する場合に再現性が得にくいこ
と、また、通常のホトエッチングプロセスに必要な百数
十度の温度でもヒロックが発生しやすく突起状の面にな
りやすい等の欠点を有する。これらの欠点はＳｉあるい
はＰｄを数％以下の微量混入したＡｌを用いることによ
り解消できる。このＡｌ−ＳｉあるいはＡｌ−Ｐｄ材料
も前述した方法により全く同様に陽極化成でき、同じ特
性のＡｌ_２Ｏ_３膜が得られることがわかった。したがっ
てＡｌ−Ｓｉ材料あるいはＳｉ−Ｐｄも純Ａｌと全く同
様にパネルに適用できる。

【００２９】さらに、ゲート電極・配線として２層構造
の金属を用いた場合の例を図１０に示す。この例は２層
の金属に同種の金属を用いた場合であり、ここではＡｌ
を示している。ゲート電極・配線４１として第１のＡｌ
をパターン化し、その上にすべてＡｌ_２Ｏ_３に変えてし
まうための第２のＡｌ４２を全面に堆積する。その後、
陽極酸化によりこの第２のＡｌをすべてＡｌ_２Ｏ_３４３
にする。Ａｌ_２Ｏ_３膜は透過率８０％以上の透明体で
あり、しかも基板側からの不純物を阻止するための層と
して使用でき、基板の保護膜としても利用できるもので
ある。したがって、この方法により、ゲート絶縁膜用の
Ａｌ_２Ｏ_３、配線被覆用のＡｌ_２Ｏ_３、不純物阻止層、
基板保護層を同時に一回の陽極酸化で得ることができ
る。さらにゲート電極・配線の段差をＡｌ_２Ｏ_３の膜厚
分だけ小さくできる利点もある。この手法はＡｌ−Ｓ
ｉ、Ａｌ−Ｐｄでも同様に利用できることは勿論であ
る。

【００３０】以上の説明ではゲート電極・配線、付加容
量部の表面を全て陽極酸化する場合について述べたがゲ
ート電極・付加容量部およびゲート配線部と信号線との
交差部のみを局部的に陽極酸化したも良いことは勿論で
ある。この場合、図６で示したように前記Ａｌもしくは
Ａｌを主体とした金属をパターン化してゲート配線３０
を形成した後ホトレジストを全面に塗布した後、領域
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の部分のレジストを除去した状
態で陽極化成を行う。この場合、レジストの耐圧特性か
ら（耐圧以上の電圧が印加されると、Ａｌが放電のため
消失する）、化成電圧を高くすることは適当ではなく１
５０Ｖ（この時Ａｌ_２Ｏ_３膜厚は約２１００Å）以下が
望ましい。より望ましくは１２０Ｖ（この時Ａｌ_２Ｏ_３
膜厚は約１６００Å）以下が良い。

【００３１】このように局所的に陽極化成することによ
って配線抵抗をさらに低くすることが可能になる。

【００３２】〈実施例１〉図１を用いて説明する。図１
（ａ）は本実施例による薄膜トランジスタアレイ基板の
断面を示し、図１（ｂ）は平面図を示す。同図におい
て、１は絶縁性基板、２はＡｌ、３はＡｌの陽極化成膜
（Ａｌ_２Ｏ_３）、４は窒化シリコン（１）、５は水素化
非晶質シリコン膜、６は窒化シリコン膜（２）、７はリ
ンドープ水素化非晶質シリコン膜、８はＣｒ膜、９はＡ
ｌ膜、１０は透明電極、１１は保護膜、１２はゲート配
線バスライン、１３、１４はゲート配線、１５、１５’
は信号線（薄膜トランジスタのドレイン電極をも兼ね
る）。ＡはＴＦＴ部の陽極化成領域、Ｂは配線交差部の
陽極化成領域を示す。

【００３３】絶縁性基板１上にＡｌを１７００Å抵抗加
熱蒸着もしくはスパッタ蒸着により形成し、パターン化
して、ゲート配線バスライン、ゲート電極およびゲート
配線２を形成する。この時、各ゲート配線１３、１４は
ゲート配線バスライン１２に接続しておく。ゲート配線
バスラインは同じＡｌで形成するものであり、陽極化成
時の電圧供給ラインとして使用する。その後、ホトレジ
ストを３．０μｍ塗布し、ホトエッチングプロセスによ
り、図１（ｂ）に破線で囲んだ領域Ａ、Ｂの部分のレジ
ストを除去する。領域ＡはＴＦＴの部分、Ｂは配線交差
部である。図１（ａ）の断面図は図６のａ−ａ’および
ｂ−ｂ’の部分に対応する。

【００３４】この状態で、基板を化成液に浸し、ゲート
配線バスラインに＋７２Ｖの電圧を供給する。約３０分
後領域Ａ、ＢにあるＡｌの表面に約１０００ÅのＡｌ_２
Ｏ_３膜３が得られる。この時Ａｌ１７００Åの内７００
Åが酸化される。化成液としては３％酒石酸溶液をエチ
レングリコールもしくはプロピレングリコールで希釈
し、アンモニア水を添加してＰＨ７．０±０．５に調整
した溶液を用いる。このように局所的に陽極化成するこ
とにより、ゲート配線１３、１４の大部分のＡｌが陽極
化成されずに済むため、配線抵抗を低くおさえることが
できる。また、ＡｌとＡｌ_２Ｏ_３の選択エッチング技術
も不要となる。レジストを除去した後、大気中あるいは
真空中で２００〜４００℃で６０分加熱する。この加熱
によってＡｌ_２Ｏ_３のリーク電流が一桁以上減少する。
この上にプラズマＣＶＤ法により、第１の窒化シリコン
４を１０００〜３０００Å、水素化非晶質シリコン（ａ
−Ｓｉ）５を２００〜１０００Å、第２の窒化シリコン
６を１０００〜２０００Å堆積する。この時、基板温度
は１５０〜３２０℃を多用する。その後、第２の窒化シ
リコン６をパターン化し、ＴＦＴのチャネル上と配線交
差部のみに残す（図１（ａ））。

【００３５】リンを０．６〜２．５％ドーピングした非
晶質シリコン（ｎ＋層）７を２００〜５００Å堆積し、
パターン化してＴＦＴのソース・ドレイン部のみに残
す。この時ａ−Ｓｉ５も同時に除去する。Ｃｒ８を５０
０〜１０００Å、Ａｌ９を３０００〜８０００Å抵抗加
熱蒸着あるいはスパッタ蒸着にて堆積し、パターン化し
て、信号線１５、ＴＦＴのドレイン・ソース電極等を形
成する。このＡｌ（９）加工時に先に形成したゲート線
バスラインを除去し、各々のゲート配線を分離する。次
に酸化インジウムよりなる透明電極１０を約１０００Å
スパッタ蒸着により堆積しパターン化して、画素電極、
端子等を形成する。

【００３６】最後にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコ
ン１１を約１μｍ堆積し、ホトエッチングプロセスによ
り端子部上の窒化シリコンを除去して、薄膜トランジス
タアレイ基板が完成する（図１）。

【００３７】この基板と対向基板とを合わせ、間に液晶
を封止することにより、表示パネルが完成する。

【００３８】こうして得られた表示パネルはゲート配線
抵抗が低く、ＴＦＴ部、および配線交差部での電極間短
絡がなく、また、Ａｌ_２Ｏ_３の比誘電率は８．７と窒化
シリコンの６．９より２５％高く、この分、ＴＦＴのｇ
ｍが向上し、付加容量部の面積が小さくでき透過率が向
上した。このように、高歩留、高性能の表示パネルを得
た。

【００３９】ここではゲート電極配線としてＡｌを用い
た場合の例で示したが、Ａｌの変わりにＳｉを１〜３％
含んだＡｌ−ＳｉさらにはＰｄを微量含んだＡｌ−Ｐｄ
でも全く同様に使用できる。また、信号線にＡｌ／Ｃｒ
を用いたがＡｌの代わりに先のＡｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｐｄ
を使用できる。さらに、Ｃｒは必ずしも必要ではない。

【００４０】本実施例では局部的に陽極酸化したが、端
子部を除いて全面陽極酸化しても良いことは勿論であ
る。また、本実施例ではＴＦＴ領域Ａと配線交差領域Ｂ
とを分離して示しているが領域Ａと領域Ｂとは連続した
領域であっても良い。

【００４１】さらに本実施例では、第２の窒化シリコン
６をパターン化し、ＴＦＴのチャネル上に残しているの
で、不純物ドープ非晶質半導体７をＴＦＴのソース・ド
レイン部に形成することが出来る。その理由は、もし第
２の窒化シリコン６をＴＦＴのチャネル上に残さない
と、本実施例ではａ−Ｓｉ５を２００〜１０００Åの薄
膜で形成するので、不純物ドープ非晶質半導体７をパタ
ーン化する時にａ−Ｓｉのチャネル部も同時に除去され
てしまうからである。

【００４２】また本実施例では、第２の窒化シリコン６
をパターン化し、図１（ａ）に示すように、ゲート配線
２と信号線１５（Ｃｒ膜８，Ａｌ膜９より成る。）の配
線交差部に残しているので、ＴＦＴのソース・ドレイン
電極とゲート電極間を絶縁する絶縁膜の層数に比べ、配
線交差部の信号線１５とゲート配線２を絶縁する絶縁膜
の層数を、第２の窒化シリコン６の分だけ常に多くする
ことが出来る。

【００４３】すなわち、各電極の層間の絶縁耐圧を最大
にする為には、ＴＦＴ基板の構成上可能な限り多くの絶
縁膜を用いる必要があるので、本実施例ではＴＦＴのソ
ース・ドレイン電極とゲート電極間には陽極化成膜３及
び第１の窒化シリコン４を設け、配線交差部の信号線１
５とゲート配線２間には陽極化成膜３，第１の窒化シリ
コン４に加え第２の窒化シリコン６も設けている。さら
に水素化非晶質シリコン５も層間の絶縁に寄与するので
本実施例では、図１（ａ）に示すように、ＴＦＴのソー
ス・ドレイン電極とゲート電極間ならびに配線交差部の
信号線１５とゲート配線２間に設けている。

【００４４】従って本実施例の構成を有するＴＦＴ基板
は、ＴＦＴのソース・ドレイン電極とゲート電極間なら
びに配線交差部の信号線１５とゲート配線２間に、可能
な限り多くの絶縁膜からなる多層絶縁膜を設けて絶縁し
ているので、異物などによりピンホールが生じて各電極
間が短絡することがなく、信号線とゲート配線間の絶縁
耐圧も最も高くなる。

【００４５】また、本実施例ではＴＦＴのソース・ドレ
イン電極とゲート電極間の層間絶縁膜の数よりも、配線
交差部の信号線１５とゲート配線２間の層間絶縁膜の数
の方が、第２の窒化シリコン６の分多いので、信号線１
５とゲート配線２の間にＴＦＴのソース・ドレイン電極
とゲート電極間の耐圧限界までの電圧を加えても、配線
交差部でリーク電流が流れることがない。従ってリーク
電流により、対応する信号線、またはゲート線に接続さ
れる画素がすべて表示出来なくなることがない。

【００４６】さらに本実施例では、配線交差部に設ける
第２の窒化シリコンは、ＴＦＴのチャネル上に形成する
第２の窒化シリコン６と同時に形成するので、ＴＦＴ基
板を構成する層数が少なくて済み、製造工程も増えるこ
とがない。

【００４７】〈実施例２〉本実施例は陽極化成膜を薄膜
トランジスタのゲート絶縁膜、配線交差部及び付加容量
部での絶縁膜の少なくとも一部に使用するものである。

【００４８】図２、図３を用いて説明する。図２（ａ）
は本実施例によるＴＦＴ基板の断面を示し、図２（ｂ）
は平面を示す。図３は各工程における断面図を示す。各
部の記号は実施例１と同様である。

【００４９】本実施例は図２（ｂ）中に破線で示した領
域Ｃが存在している点のみが実施例１と異なる。領域Ｃ
は図５で説明したように画素電極１０と隣接するゲート
配線とで容量を形成する部分である。

【００５０】製法は実施例１の場合と全く同様である。
図３（ａ）は陽極化成後の断面を、（ｂ）は第２の窒化
シリコン６をパターン化した時の断面を、（ｃ）はｎ＋
層をパターン化した時の断面を、（ｄ）はＣｒ８および
Ａｌ９をパターン化した時の断面を、（ｅ）は画素電極
１０をパターン化した時の断面を各々示す。

【００５１】図２（ａ）に示すように付加容量の誘電体
としてはＡｌ_２Ｏ_３と窒化シリコン膜との２層構造とし
ているが、Ａｌ_２Ｏ_３と窒化シリコン膜は選択エッチが
しやすいため、Ａｌ_２Ｏ_３のみを誘電体として使用でき
ることは勿論である。

【００５２】本実施例でも、図３（ｂ）に示すように、
第２の窒化シリコン６をパターン化して、ＴＦＴのチャ
ネル上に残しているので、図３（ｃ）に示すように、不
純物ドープ非晶質半導体７をＴＦＴのソース・ドレイン
部に形成することができる。

【００５３】また実施例でも、図３（ｂ）に示すよう
に、第２の窒化シリコン６をパターン化し、ゲート配線
２と信号線の配線交差部に残しているので、ＴＦＴのソ
ース・ドレイン電極とゲート電極間を絶縁する絶縁膜の
層数に比べ、配線交差部の信号線とゲート配線２間を絶
縁する絶縁膜の層数を、第２の窒化シリコン６の分だけ
常に多くすることが出来る。

【００５４】さらに本実施例でも、配線交差部に設ける
第２の窒化シリコンは、ＴＦＴのチャネル上に形成する
第２の窒化シリコン６と同時に形成するので、ＴＦＴ基
板を構成する層数が少なくて済み、製造工程も増えるこ
とがない。

【００５５】従って、本実施例でも信号線とゲート配線
２の間にＴＦＴのソース・ドレイン電極とゲート電極間
の耐圧限界までの電圧を加えても、配線交差部でリーク
電流が流れることがない。

【００５６】〈実施例３〉実施例１、２ではＡｌ_２Ｏ_３
の上に窒化シリコン膜を形成する場合について述べた
が、実施例１、２で窒化シリコンの代わりにＳｉＯ_２を
使うことができる。

【００５７】ＳｉＯ_２は次の方法で形成する。ＳｉＨ_４
とＮ_２Ｏとを主成分とする混合ガスを用いたプラズマＣ
ＶＤ法にて１０００〜３０００ÅのＳｉＯ_２膜を形成す
る基板温度は２００〜３００℃とする。このＳｉＯ_２膜
を用いた場合の構造は図１および図２の窒化シリコン膜
４がＳｉＯ_２膜になるところのみが違う。その他は実施
例１、２と全く同様である。

【００５８】〈実施例４〉実施例１、２ではプラズマＣ
ＶＤ法によりＡｌ_２Ｏ_３膜の上に第１の窒化シリコン、
非晶質シリコン、第２の窒化シリコンの順に堆積した
が、本実施例では第２の窒化シリコンを使用しない。図
１１を用いて説明する。図１１は図６で示した薄膜トラ
ンジスタ部（領域Ａ）、配線交差部（領域Ｂ）、付加容
量部（領域Ｃ）に対応する部分の断面図を各々（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示したものである。図の記号は図２と
同様である。平面レイアウトは図２と同様である。

【００５９】絶縁基板１上にＡｌもしくはＡｌ（Ｓｉ３
％）、Ａｌ（０．３％Ｐｄ）を２３００Å形成する。パ
ターン化して、ゲート電極・配線（付加容量電極も含
む）２を形成する。陽極化成にて、Ａｌ_２Ｏ_３３を形成
する。化成電圧１４４Ｖとする。この時Ａｌ_２Ｏ_３３の
膜厚は約２０００Åとなり、化成されないＡｌ２の膜厚
は約１０００Åである。この上にプラズマＣＶＤ法によ
り窒化シリコンもしくは酸化シリコンを１０００〜３０
００Å形成する。続いて、非晶質シリコンを２００〜２
０００Å形成する。さらにリンを０．５〜２．５％含ん
だ非晶質シリコンを堆積する。その後ホトエッチングプ
ロセスにて、薄膜トランジスタ部、配線交差部以外の部
分の非晶質シリコン膜を除去する。その後、Ｃｒを４０
０〜１０００Å、Ａｌを３０００〜５０００Å形成し、
パターン化して、信号配線、薄膜トランジスタのソース
・ドレイン電極８、９を形成する。次でこれをマスクに
リンドープ非晶質シリコン７を加工する。

【００６０】本実施例でもリンドープ非晶質シリコン７
を加工する時に、非晶質シリコン５も同時に一部除去さ
れるが、非晶質シリコン５をあらかじめ厚く形成し、リ
ンドープ非晶質シリコン７を加工する時に、非晶質シリ
コン５が完全に除去されないように工夫することによ
り、図１１（ａ）のように非晶質シリコン５を残すこと
が出来る。

【００６１】その後、酸化インジウム透明電極（ＩＴＯ
電極）を５００〜２０００Åスパッタ法により形成し画
素電極１０を形成する。このＩＴＯ電極はＡｌの上全域
に残しても良い。これで図１１に示した断面構造を持つ
ＴＦＴ基板が完成する。この上に保護膜（窒化シリコン
約１μｍ）を形成し、後は実施例１と同様の方法でパネ
ルが完成する。

【００６２】配線交差部と付加容量部はこの構造のみで
なく、例えば図１１（ｂ’），（ｃ’）のような構造を
とることができる。（ｂ’）は配線交差部の層間絶縁膜
をＡｌ_２Ｏ_３のみにしした例、（ｃ’）は付加容量部の
誘電体をＡｌ_２Ｏ_３のみにした例を示したものである。
このようにＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮもしくはＳｉＯ_２、ａ−
Ｓｉのどれを挟み込むかはマスクを変えることによって
選択できることは勿論である。

【００６３】本実施例では非晶質シリコンとリンドープ
非晶質シリコン膜とが連続で形成でき、薄膜トランジス
タの特性が安定できるところが特徴となる。

【００６４】ここでは信号配線にＣｒとＡｌとの２層膜
を使用したがＡｌのみでも良い。

【００６５】〈実施例５〉さらなる実施例を図１２に示
す。絶縁性基板６０上に第１のＡｌ６１を１５００Å堆
積し、パターン化する。その上に第２のＡｌ６２を７０
０Å全面に堆積する。この状態で実施例１、２と同様、
化成電圧７２Ｖで陽極酸化する。これで第２のＡｌすべ
てがＡｌ_２Ｏ_３６３になり、透明のＡｌ_２Ｏ_３になる。
以下、実施例１、２と全く同様にパネルを製作する。

【００６６】本発明の利点は、ゲート段差が小さくでき
ること、Ａｌ_２Ｏ_３膜で基板全面が保護されることであ
る。

【００６７】以上の実施例では図４（ｂ）に示した例の
場合を示したが、他の場合でも全く同様の技術でパネル
が製作できることは勿論である。

【００６８】

【発明の効果】本発明は以上に説明したようにゲート電
極・配線の金属膜を陽極化成することによって得られる
陽極化成膜でコートすると同時にこれをゲート絶縁膜・
配線交差部の層間絶縁膜として利用するため、簡単なプ
ロセスで短絡による不良のない、高性能のパネルが得ら
れた。歩留は従来のＳｉＮのみを用いる場合の倍以上向
上した。また、ゲート配線を局所的に陽極化成すること
により、さらに配線抵抗を下げることもできた。

【００６９】また本発明では、第２の窒化シリコンをパ
ターン化して、ＴＦＴのチャネル上に残しているので、
不純物ドープ非晶質半導体をＴＦＴのソース・ドレイン
部に形成することが出来る。

【００７０】また本発明では、第２の窒化シリコンをパ
ターン化し、ゲート配線と信号線の配線交差部に残して
いるので、ＴＦＴのソース・ドレイン電極とゲート電極
間を絶縁する絶縁膜の層数に比べ、配線交差部の信号線
とゲート配線間を絶縁する絶縁膜の層数を多くすること
が出来る。従って、信号線とゲート配線２の間にＴＦＴ
のソース・ドレイン電極とゲート電極間の耐圧限界まで
の電圧を加えても、配線交差部でリーク電流が流れるこ
とがなく、液晶表示装置の画素欠陥を生じることがな
い。

【００７１】さらに本発明では、配線交差部に設ける第
２の窒化シリコンは、ＴＦＴのチャネル上に形成する第
２の窒化シリコンと同時形成するので、ＴＦＴ基板を構
成する層数が少なくて済み、製造工程も増えることがな
い。

【００７２】ここではＴＦＴの活性層として非晶質シリ
コンの例について述べたが、この材料はこれに限るもの
ではなく、ＴｅやポリＳｉ等の材料であってもよいこと
は無論である

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】本発明の第２の実施例の工程を示す図である。

【図４】従来技術を示す図である。

【図５】ＴＦＴ基板の部分回路図である。

【図６】本発明の説明図である。

【図７】化成液とリーク特性との関係を示す図である。

【図８】熱処理の効果を示す図である。

【図９】Ａｌ_２Ｏ_３膜厚と耐圧との関係を示す図であ
る。

【図１０】第１のＡｌと第２のＡｌとの２層金属を用い
た場合の説明図である。

【図１１】本発明の第４の実施例を示す図である。

【図１２】本発明の第５の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１…基板、２…Ａｌ（Ａｌ−Ｓｉ）、３…Ａｌ２Ｏ３、
４…窒化シリコン（１）、５…ａ−Ｓｉ、６…窒化シリ
コン（２）、７…不純物ａ−Ｓｉ、８…Ｃｒ、９…Ａ
ｌ、１０…透明電極、１２…ゲート配線バスライン、Ａ
…ＴＦＴ部、１３、１４…ゲート配線、１５…信号線、
Ｂ…配線交差部、Ｃ…付加容量部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 29/78 ６１７Ｕ６２７Ｚ (72)発明者田中靖夫東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者筒井謙東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された
ゲート配線と、該ゲート配線に接続された薄膜トランジ
スタのゲート電極と、上記ゲート配線及びゲート電極を
覆う絶縁層と、該絶縁層上に形成された非晶質シリコン
よりなる薄膜トランジスタの半導体層、該半導体層上に
形成され上記薄膜トランジスタのチャネル部分を覆う第
２の絶縁層、該第２の絶縁層が除去された部分で上記半
導体層と電気的に接続されるソース電極及びドレイン電
極、該ドレイン電極に接続し上記絶縁層を介して上記ゲ
ート配線と交差する信号配線、上記ソース電極に接続さ
れた画素電極とを有し、上記ゲート配線とゲート電極は同一金属により一体に設
けられ、端子部分を除く上記ゲート配線とゲート電極の
表面に上記金属の陽極化成膜が設けられ、上記信号配線
は上記金属の陽極化成膜と、上記絶縁層と、非晶質シリ
コン層及び上記第２の絶縁層と同一の材料よりなる絶縁
膜とを介して上記ゲート配線と交差して設けられている
ことを特徴とする液晶表示装置。