JPH11354806A

JPH11354806A - Ｔｆｔアレイ基板及びこれを用いた液晶表示装置並びにｔｆｔアレイ基板の製造方法

Info

Publication number: JPH11354806A
Application number: JP16169698A
Authority: JP
Inventors: Munehito Kumagai; 宗人熊谷; Kazunori Inoue; 和式井上; Osamu Aoki; 理青木; Masaya Mizunuma; 昌也水沼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-12-24
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: JP4201883B2

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶注入工程の減圧時における水分、ガス及
び分解物等の発生を抑制し液晶注入不良を防止すると共
に、処理時間の短縮によるコスト低減を図る。【解決手段】ＴＦＴ形成後の基板上に、高耐熱性、高
硬度の透明性樹脂よりなる層間絶縁膜１０を形成し、ド
レイン電極８上の層間絶縁膜１０にコンタクトホール１
１を形成する。続いて、ＩＴＯ等の透明導電膜を成膜
し、フォトリソグラフィ法により画素電極１２を形成
後、層間絶縁膜１０の画素電極１２に覆われていない部
分に物理的または化学的表面処理を施し、層間絶縁膜改
質部１４を形成することにより、層間絶縁膜１０を画素
電極１２と層間絶縁膜改質部１４で覆い閉じこめる。ま
た、層間絶縁膜改質部１４を有色とし、可視光の透過率
を５０％以下とすることにより、画素電極１２周辺より
生ずる光漏れを抑制する効果も得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＦＴアレイ基板
及びこれを用いた液晶表示装置と、ＴＦＴアレイ基板の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、ＣＲＴに代わるフラッ
トパネルディスプレイの一つとして盛んに研究開発が行
われており、特に、消費電力が小さく薄型であるという
特徴を生かして、電池駆動の小型ＴＶ、ノートブック型
パーソナルコンピュータ及びカーナビゲーション等の製
品として既に実用化されている。液晶表示装置の駆動方
法として、高品質表示の面からＴＦＴをスイッチング素
子に用いたアクティブマトリクス型ＴＦＴアレイが主と
して用いられている。この液晶表示装置の低消費電力化
には、液晶表示パネルの画素部の有効表示面積を大きく
すること、すなわち画素の高開口率化が有効である。

【０００３】液晶表示装置を構成するＴＦＴアレイ基板
において、従来、複数のゲート配線とソース配線の各交
点に設けられたＴＦＴ部による段差に起因するラビング
不良が起こり、配向不良による光抜けの表示不良が発生
するという問題があった。そこで、上記のような表示不
良を防止し、且つ高開口率の液晶表示装置を得るため
に、透明性樹脂よりなる平坦化膜を兼ねた層間絶縁膜が
採用されていた。以下に、従来の平坦化膜を兼ねた層間
絶縁膜を採用したＴＦＴアレイ基板及び液晶表示装置の
製造方法を説明する。透明絶縁性基板上に、ゲート電
極、ソース及びドレイン電極、半導体層よりなるＴＦＴ
を形成した後、これらを覆うように、透明性樹脂よりな
る平坦化膜を兼ねた層間絶縁膜を数μｍの厚さで形成す
る。さらに、この層間絶縁膜下のゲート電極にオーバー
ラップさせるように、最上層に広い面積で画素電極を形
成し、この画素電極は、層間絶縁膜に開けられたコンタ
クトホールを介してドレイン電極と接続される。

【０００４】以上のようにして作成されたＴＦＴアレイ
基板と、カラーフィルタ及び透明電極等を有する対向電
極基板の間に、数μｍのスペーサーを挟んで一定の間隔
を保持した状態で、上記２枚の基板を貼り合わせる。こ
の２枚の基板よりなるパネルを、液晶を溜めた容器と共
に真空チャンバー内に入れ、０．０１〜０．００１torr
まで減圧する。その後、液晶を溜めた容器に上記パネル
の一部に設けられた注入口を下向きにして浸漬し、真空
層を大気圧に戻すことにより、容器内の液晶は圧力差に
よって上記パネルの隙間に注入される。その後、注入口
を塞ぐ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにして作成
された従来の液晶表示装置は、透明性樹脂よりなる平坦
化膜を兼ねた層間絶縁膜がほぼＴＦＴアレイ基板全面に
数μｍ厚で存在しており、液晶注入の際に減圧すること
で、この透明性樹脂膜に吸蔵された水分、ガス及び樹脂
自体の分解物等が発生し、上記樹脂膜を使用しない場合
に比べ、液晶注入工程の排気時間に要する時間が２倍程
度必要であった。また、液晶が完全に注入されず、微小
な空洞ができる液晶注入不良が発生するという問題があ
った。

【０００６】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、液晶注入工程の減圧時におい
て、透明性樹脂よりなる層間絶縁膜からの水分、ガス及
び分解物等の発生を抑制し液晶注入不良を防止すると共
に、処理時間の短縮によるコスト低減が可能なＴＦＴア
レイ基板とその製造方法を提供し、上記ＴＦＴアレイ基
板を用いた高開口率の液晶表示装置を得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係わるＴＦＴア
レイ基板は、透明絶縁性基板上に複数本形成されたゲー
ト電極を備えたゲート配線と、ゲート配線と交差する複
数本のソース電極を備えたソース配線と、ゲート電極上
にゲート絶縁膜を介して設けられた半導体層と、この半
導体層に接続されたソース電極及びドレイン電極よりな
る薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタが形成された
基板上に設けられ、薄膜トランジスタに起因する段差を
無くすように表面が平坦化され、ドレイン電極上にコン
タクトホールを有する透明性樹脂よりなる層間絶縁膜
と、層間絶縁膜上に広範囲に設けられ、コンタクトホー
ルによりドレイン電極と接続される透明導電膜よりなる
画素電極と、層間絶縁膜の画素電極に覆われていない部
分に物理的または化学的表面処理を施して形成され、減
圧下における層間絶縁膜に吸蔵された水分及びガス等の
発生を抑制する機能を有する層間絶縁膜改質部を備えた
ものである。

【０００８】また、層間絶縁膜改質部は、有色とするも
のである。また、層間絶縁膜改質部は、可視光の透過率
を５０％以下とするものである。また、層間絶縁膜改質
部の厚さは、層間絶縁膜の最表面から最下面までの任意
の厚さとするものである。さらに、本発明に係わる液晶
表示装置は、上記のいずれかに記載のＴＦＴアレイ基板
と、透明電極およびカラーフィルタ等を有する対向電極
基板の間に液晶が配置されているものである。

【０００９】また、本発明に係わるＴＦＴアレイ基板の
製造方法は、透明絶縁性基板上に、ゲート電極及びゲー
ト配線、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極及びソー
ス配線、ドレイン電極を順次設け、薄膜トランジスタを
形成する工程と、この基板上に、高耐熱性、高硬度の透
明性樹脂よりなる層間絶縁膜を形成し、ドレイン電極上
の層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、層
間絶縁膜上にＩＴＯ等の透明導電膜を成膜し、フォトリ
ソグラフィ法により画素電極を形成する工程と、層間絶
縁膜の画素電極に覆われていない部分に物理的または化
学的表面処理を施し、減圧下における層間絶縁膜に吸蔵
された水分及びガス等の発生を抑制する機能を有する層
間絶縁膜改質部を形成する工程を含んで製造するように
したものである。

【００１０】また、層間絶縁膜への物理的表面処理とし
て、酸素、窒素またはヘリウム等を用いたプラズマ処理
を施すものである。また、層間絶縁膜への化学的表面処
理として、オゾン雰囲気下でのＵＶ照射または有機系溶
剤への浸漬処理のいずれかの処理を施すものである。さ
らに、層間絶縁膜への表面処理は、処理基板温度２５０
度以下で施されるものである。

【００１１】また、層間絶縁膜への表面処理は、画素電
極パターニング用のレジストをマスクとして用い、処理
後、レジストを除去するものである。また、画素電極の
形成をドライエッチング法にて行った後、導入ガス種を
変えて層間絶縁膜に物理的表面処理を施し、さらに導入
ガス種を変えてレジスト除去を行う工程を、同一装置内
で連続的に行うものである。また、層間絶縁膜への表面
処理は、画素電極パターニング用のレジストを除去後
に、画素電極をマスクとして用いるものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に、本発明の
実施の形態を図について説明する。図１は、本発明の実
施の形態１であるＴＦＴアレイ基板の製造方法を示す断
面図である。図において、１はガラス基板等の透明絶縁
性基板、２は透明絶縁性基板１上に複数本形成されたゲ
ート配線に備えられたゲート電極、３は共通電極であ
り、ゲート配線は後述のソース電極を備えた複数本のソ
ース配線と交差している。また、ゲート電極２上にゲー
ト絶縁膜４を介して設けられアモルファスシリコン膜
（以下、ａ−Ｓｉ膜と称す）５及び不純物をドープした
低抵抗アモルファスシリコン膜（以下、ｎ⁺−ａ−Ｓｉ
膜と称す）６よりなる半導体層と、この半導体層に接続
されたソース電極７及びドレイン電極８より、薄膜トラ
ンジスタが構成されている。９は薄膜トランジスタのチ
ャネル部である。さらに、１０は、薄膜トランジスタが
形成された基板上に設けられ、薄膜トランジスタに起因
する段差を無くすように表面が平坦化され、ドレイン電
極８上にコンタクトホール１１を有する透明性樹脂より
なる層間絶縁膜、１２は、層間絶縁膜１０上に広範囲に
設けられ、コンタクトホール１１によりドレイン電極８
と接続される透明導電膜よりなる画素電極、１３は画素
電極１２パターニング用のレジスト、１４は層間絶縁膜
１０の画素電極１２に覆われていない部分に物理的また
は化学的表面処理を施して形成され、減圧下における層
間絶縁膜に吸蔵された水分及びガス等の発生を抑制する
機能を有する層間絶縁膜改質部である。なお、本実施の
形態による液晶表示装置は、上記のＴＦＴアレイ基板
と、透明電極およびカラーフィルタ等を有する対向電極
基板（図示せず）の間に液晶が配置されているものであ
る。

【００１３】本実施の形態におけるＴＦＴアレイ基板の
製造方法を説明する。まず、透明絶縁性基板１上に、ス
パッタ法等を用いてＣｒを成膜し、フォトリソグラフィ
法にてゲート電極２及び共通電極３を形成する。次に、
プラズマＣＶＤ法等を用いて窒化シリコンからなるゲー
ト絶縁膜４、ａ−Ｓｉ膜５、ｎ⁺−ａ−Ｓｉ膜６を順次
成膜し、フォトリソグラフィ法にてａ−Ｓｉ膜５、ｎ⁺
−ａ−Ｓｉ膜６を島状にパターニングし、半導体層を形
成する。次に、スパッタリング法により金属膜を成膜
後、フォトリソグラフィ法により、半導体層のチャネル
部９並びにソース電極７、ドレイン電極８を形成し、Ｔ
ＦＴを形成する。

【００１４】次に、ＴＦＴによる段差を無くし表面が平
坦化されるように、高耐熱性、高硬度で感光性のあるア
クリル系透明性樹脂を塗布し、フォトリソグラフィ法に
より、ドレイン電極８上の一部にコンタクトホール１１
を形成する。その後、アクリル系透明性樹脂を十分に焼
成し、層間絶縁膜１０を形成する。続いて、スパッタリ
ング法等を用いて透明導電膜であるＩＴＯを１０００Å
程度の膜厚に成膜し、フォトリソグラフィ法により画素
電極１２を形成する（図１(a) ）。次に、画素電極１２
パターニング用のレジスト１３を残したまま、マスクと
して用い、層間絶縁膜１０の画素電極１２に覆われてい
ない部分に物理的または化学的表面処理を施し、層間絶
縁膜改質部１４を形成する（図１(b) ）。ここで、物理
的表面処理としては、酸素、窒素、ヘリウム等を用いた
プラズマ処理や、窒素、リン、ホウ素、水素ガス使用の
イオン注入処理等が挙げられる。また、化学的表面処理
としては、オゾン雰囲気下でのＵＶ照射、有機系溶剤へ
の浸漬処理等が挙げられる。これらの物理的及び化学的
表面処理の中から少なくとも一つの処理を施し、層間絶
縁膜改質部１４を形成する。なお、層間絶縁膜改質部１
４の厚さは、図２(a) に示すように層間絶縁膜１０の最
表面から、図２(b) に示すように層間絶縁膜１０の最下
面までの任意の厚さとする。処理後、レジスト１３を除
去し、所望のＴＦＴアレイ基板を得る（図１(c) ）。

【００１５】以上のようにして作成されたＴＦＴアレイ
基板は、透明性樹脂よりなる層間絶縁膜１０のうち、Ｔ
ＦＴアレイ基板最表面に露出している箇所には全て表面
処理を施し、層間絶縁膜改質部１４を形成している。こ
のため、画素電極１２と層間絶縁膜改質部１４によって
層間絶縁膜１０を覆い閉じこめた形となり、液晶注入時
の減圧下において、層間絶縁膜１０に吸蔵された水分、
ガス及び樹脂自体の分解物等が発生するのを抑制する効
果がある。その結果、液晶注入不良を防止でき、且つ処
理時間の短縮によるコスト低減が可能となった。

【００１６】また、以上の効果は、画素電極１２より露
出した層間絶縁膜１０の膜質を変化させることで得られ
るが、本実施の形態では、さらに、層間絶縁膜改質部１
４を有色とし、可視光の透過率を５０％以下とすること
で、画素電極１２周辺より生ずる光漏れを抑制する効果
を付加した。図３は、ソース配線のズレに対する輝度の
変化量を計算するための条件を示す模式図、表１は計算
結果を示している。ソース配線幅を８μｍ、画素電極間
を３μｍ、ＴＦＴをドット反転方式駆動にし、ソース配
線と画素電極の間に左右それぞれ０．５μｍ（全体で１
μｍ以下）のズレが生じた場合、４％の輝度変動が生じ
る。輝度変動が３％を越えると、画面上にショット斑と
して認識されることが定性的に分かっている。本実施の
形態では、層間絶縁膜改質部１４を有色とし、画素間の
光漏れを可視域で５０％以下の透過にすることで、パタ
ーンのズレ幅が２μｍ程度まで許容できるようになる。
露光装置の重ね合わせ精度は通常３シグマで０. ８μｍ
程度であり、層間絶縁膜改質部１４を有色とすること
で、精度が大きく緩和され、さらにソース配線などを細
線化でき高開口率化が図られる。

【００１７】

【表１】

【００１８】なお、本実施の形態において層間絶縁膜１
０として用いたアクリル系透明樹脂は、約２５０度の高
耐熱性を有するため、ＩＴＯ膜を２３０度程度の高温ス
パッタリングまたは常温〜２００度の低温スパッタリン
グ法及び２３０度程度のアニールにより形成する際に変
質することはなく、ＩＴＯ及び下地膜と十分な密着性を
得ている。このため、画素電極１２のパターニング不良
は発生しない。さらに、層間絶縁膜１０への表面処理
を、画素電極１２もしくは画素電極パターニング用のレ
ジスト１３をマスクとして、処理基板温度２５０度以下
で施すことにより、画素電極１２に覆われていない部分
のみの膜質を変化させ、画素電極１２下の層間絶縁膜１
０の変色を抑制することができる。このため、液晶表示
装置の開口率の低下を招くことはない。

【００１９】実施の形態２．以下に、本発明の実施の形
態２におけるＴＦＴアレイ基板の製造方法を説明する。
ＴＦＴ形成後の透明絶縁性基板上に層間絶縁膜１０を形
成し、さらに透明導電膜であるＩＴＯを成膜後、画素電
極１２パターニング用のレジスト１３を形成する工程ま
では、上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略
する。本実施の形態では、画素電極１２の形成をヨウ化
水素ガス等を用いたドライエッチング法にて行った後、
レジスト１３を残したまま導入ガス種を変えて、層間絶
縁膜１０に物理的表面処理を施し、層間絶縁膜改質部１
４を形成し、さらに導入ガス種を変えてレジスト１３の
除去を行う。本実施の形態によれば、画素電極１２とな
るＩＴＯのエッチングから、層間絶縁膜１０の表面処理
及びレジスト１３除去までを同一装置内で連続して行う
ことが可能であるため、製造工程が簡略化される効果が
ある。

【００２０】実施の形態３．以下に、本発明の実施の形
態３におけるＴＦＴアレイ基板の製造方法を図４を用い
て説明する。ＴＦＴ形成後の透明絶縁性基板上に層間絶
縁膜１０を形成し、さらに透明導電膜であるＩＴＯを成
膜後、画素電極１２を形成する工程までは、上記実施の
形態１と同様であるので、説明を省略する。本実施の形
態では、画素電極１２パターニング用のレジスト１３を
除去後に、画素電極１２をマスクとして層間絶縁膜１０
の物理的処理または化学的処理のいずれかの表面処理を
行い、層間絶縁膜改質部１４を形成した（図４(c) ）。
このように、レジスト１３を除去後に層間絶縁膜１０の
表面処理を行うことにより、レジスト１３の焼き付けに
よる残留を防止することができる。このため、処理温度
を２５０度近傍まで上げることが可能となり、プロセス
マージンを大きくとることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、層間絶
縁膜の画素電極に覆われていない部分に表面処理を施
し、層間絶縁膜改質部を設けたので、画素電極と層間絶
縁膜改質部によって層間絶縁膜を覆い閉じこめた形とな
り、液晶注入時の減圧下において、層間絶縁膜に吸蔵さ
れた水分、ガス及び樹脂自体の分解物等が発生するのを
抑制することができ、液晶注入不良を防止すると共に、
処理時間の短縮によるコスト低減が可能となった。その
結果、高開口率の液晶表示装置を高歩留まり及び低コス
トで製造することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１であるＴＦＴアレイ基
板の製造方法を示す断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１であるＴＦＴアレイ基
板を示す断面図である。

【図３】液晶表示装置のソース配線のズレに対する輝
度変化量を計算するための条件を示す模式図である。

【図４】本発明の実施の形態３であるＴＦＴアレイ基
板の製造方法を示す断面図である。

【符号の説明】

１透明絶縁性基板、２ゲート電極、３共通電極、
４ゲート絶縁膜、５ａ−Ｓｉ膜、６ｎ⁺−ａ−Ｓ
ｉ膜、７ソース電極、８ドレイン電極、９チャネ
ル部、１０層間絶縁膜、１１コンタクトホール、１
２画素電極、１３レジスト、１４層間絶縁膜改質
部。

フロントページの続き (72)発明者水沼昌也東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明絶縁性基板上に複数本形成されたゲ
ート電極を備えたゲート配線、上記ゲート配線と交差する複数本のソース電極を備えた
ソース配線、上記ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して設けられた半
導体層と、この半導体層に接続された上記ソース電極及
びドレイン電極よりなる薄膜トランジスタ、上記薄膜トランジスタが形成された基板上に設けられ、
上記薄膜トランジスタに起因する段差を無くすように表
面が平坦化され、上記ドレイン電極上にコンタクトホー
ルを有する透明性樹脂よりなる層間絶縁膜、上記層間絶縁膜上に広範囲に設けられ、上記コンタクト
ホールにより上記ドレイン電極と接続される透明導電膜
よりなる画素電極、上記層間絶縁膜の上記画素電極に覆われていない部分に
物理的または化学的表面処理を施して形成され、減圧下
における上記層間絶縁膜に吸蔵された水分及びガス等の
発生を抑制する機能を有する層間絶縁膜改質部を備えた
ことを特徴とするＴＦＴアレイ基板。
【請求項２】層間絶縁膜改質部は、有色であることを
特徴とする請求項１記載のＴＦＴアレイ基板。
【請求項３】層間絶縁膜改質部は、可視光の透過率が
５０％以下であることを特徴とする請求項２に記載のＴ
ＦＴアレイ基板。
【請求項４】層間絶縁膜改質部の厚さは、層間絶縁膜
の最表面から最下面までの任意の厚さとすることを特徴
とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のＴＦ
Ｔアレイ基板。
【請求項５】請求項１〜請求項４のいずれか一項に記
載のＴＦＴアレイ基板と、透明電極およびカラーフィル
タ等を有する対向電極基板の間に液晶が配置されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】透明絶縁性基板上に、ゲート電極及びゲ
ート配線、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極及びソ
ース配線、ドレイン電極を順次設け、薄膜トランジスタ
を形成する工程、上記基板上に、高耐熱性、高硬度の透明性樹脂よりなる
層間絶縁膜を形成し、上記ドレイン電極上の上記層間絶
縁膜にコンタクトホールを形成する工程、上記層間絶縁膜上にＩＴＯ等の透明導電膜を成膜し、レ
ジストパターニングにより画素電極を形成する工程、上記層間絶縁膜の上記画素電極に覆われていない部分に
物理的または化学的表面処理を施し、減圧下における上
記層間絶縁膜に吸蔵された水分及びガス等の発生を抑制
する機能を有する層間絶縁膜改質部を形成する工程を備
えたことを特徴とするＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項７】層間絶縁膜への物理的表面処理として、
酸素、窒素またはヘリウム等を用いたプラズマ処理を施
すことを特徴とする請求項６記載のＴＦＴアレイ基板の
製造方法。
【請求項８】層間絶縁膜への化学的表面処理として、
オゾン雰囲気下でのＵＶ照射または有機系溶剤への浸漬
処理のいずれかの処理を施すことを特徴とする請求項６
または請求項７に記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項９】層間絶縁膜への表面処理は、処理基板温
度２５０度以下で施されることを特徴とする請求項６〜
請求項８のいずれか一項に記載のＴＦＴアレイ基板の製
造方法。
【請求項１０】層間絶縁膜への表面処理は、画素電極
パターニング用のレジストをマスクとして用い、処理
後、上記レジストを除去することを特徴とする請求項６
〜請求項９のいずれか一項に記載のＴＦＴアレイ基板の
製造方法。
【請求項１１】画素電極の形成をドライエッチング法
にて行った後、導入ガス種を変えて層間絶縁膜に物理的
表面処理を施し、さらに導入ガス種を変えてレジスト除
去を行う工程を、同一装置内で連続的に行うことを特徴
とする請求項１０記載のＴＦＴアレイ基板の製造方法。
【請求項１２】層間絶縁膜への表面処理は、画素電極
パターニング用のレジストを除去後に、上記画素電極を
マスクとして用いることを特徴とする請求項６〜請求項
９のいずれか一項に記載のＴＦＴアレイ基板。