(57)【要約】【課題】高温での加熱処理を施すことなくＩＴＯからなる画素電極の抵抗値等を改質した液晶表示装置の製造方法を提供する。【解決手段】透明基板上に形成された複数の薄膜トランジスタと、これらの薄膜トランジスタの信号電極にコンタクトホールを通して接続されたＩＴＯからなる画素電極とを備えた液晶表示装置の製造方法において、前記画素電極は、非晶質のＩＴＯ膜を成膜する工程と、この非晶質ＩＴＯ膜をパターニングする工程と、この非晶質ＩＴＯパターンを加熱した後に酸素を含む雰囲気中で高エネルギー光を照射する工程とにより形成されることを特徴とする。【選択図】　　図２
2004012711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成された複数の薄膜トランジスタと、これらの薄膜トランジスタの信号電極にコンタクトホールを通して接続されたＩＴＯからなる画素電極とを備えた液晶表示装置の製造方法において、
前記画素電極は、非晶質のＩＴＯ膜を成膜する工程と、この非晶質ＩＴＯ膜をパターニングする工程と、この非晶質ＩＴＯパターンを加熱した後に酸素を含む雰囲気中で高エネルギー光を照射する工程とにより形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸素を含む雰囲気中での高エネルギー光の照射は、空気雰囲気中でエキシマＵＶを照射することによりなされることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸素を含む雰囲気中での高エネルギー光の照射は、オゾン囲気中で紫外線を照射することによりなされることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
透明基板上に形成された複数の薄膜トランジスタと、これらの薄膜トランジスタの信号電極にコンタクトホールを通して接続されたＩＴＯからなる画素電極とを備えた液晶表示装置の製造方法において、
前記画素電極は、非晶質のＩＴＯ膜を成膜する工程と、この非晶質ＩＴＯ膜をパターニングする工程と、この非晶質ＩＴＯパターンを加熱した後にプラズマ処理を施す工程とにより形成されることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記画素電極は、結晶質で、Ｉｎ−ＯＨ基の量が４０％以下のＩＴＯからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置の製造方法に関し、特にＩＴＯからなる画素電極の形勢工程を改良した液晶表示装置の製造方法の改良に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置においては、ガラス基板のような透明基板上にマトリックス状に配列されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびＩＴＯ（インジウム錫酸化物）からなる画素電極を選択駆動することにより、画面上に表示パターンが形成される。例えば、アクティブマトリックス型のカラー液晶表示装置では透明基板にＴＦＴ、赤、青、緑のカラーフィルタ、画素電極および配線が一体的に形成されたアレイ基材と透明板からなる対向基材を所定のギャップをあけて配置し、これらのギャップに液晶を封入した構造を有する。
【０００３】
前記構造のカラー液晶表示装置は、次のような方法により製造される。まず、ガラス板のような透明基板上にＴＦＴをマトリックス状に形成する。つづいて、これらのＴＦＴを含む前記透明基板上に顔料分散レジストを用いて赤、青、緑のカラーフィルタをそれぞれ形成する。この時、後述する画素電極と前記ＴＦＴの信号電極とを接続するためのコンタクトホールを前記カラーフィルタに開口する。ひきつづき、全面にＩＴＯ膜を成膜し、パターニングすることにより前記カラーフィルタ上に前記コンタクトホールを通して前記ＴＦＴの信号電極と接続された画素電極を形成する。次いで、前記画素電極を含む面に配向処理がなされた膜を形成してアレイ基材を作製する。この後、前記アレイ基材と同様に配向処理がなされた膜を有するガラス基板からなる対向基材とをスペーサを介在して所定のギャップをあけて配置し、これらギャップに液晶を封入することによりカラー液晶表示装置を製造する。
【０００４】
ところで、前記画素電極を形成するためのＩＴＯ膜のパターニングは、ウェットエッチングにより行われている。このＩＴＯ膜のエッチング工程において、その下地膜（例えばカラーフィルタ）の関係からエッチング液として強酸を使用できず、弱酸を用いなければならない場合がある。ＩＴＯ膜が結晶質であると、前記弱酸からなるエッチング液によるエッチングが困難になるため、エッチング液によるエッチングが容易な非晶質のＩＴＯ膜を湿潤中でのスパッタにより成膜している。
【０００５】
このような方法でパターニングされた非晶質のＩＴＯからなる画素電極は、抵抗値が高いために十分なデバイス特性を発現することができない。このため、画素電極の形成後に加熱処理を施して膜の改質、結晶化を図っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
加熱によるＩＴＯからなる画素電極の結晶性の改質には、２００℃以上の高温を要するが、デバイス構造上、加熱温度に限界があり、結晶性の十分な改質が進まない場合がある。例えば、加熱処理前および２２０℃での加熱処理後のＩＴＯ表面をＸＰＳにより酸素の化学状態を調べると、図５の（Ａ），（Ｂ）に示すように、加熱処理を行なってもＩＴＯ中のＩｎ−ＯＨ結合が減少していない。その結果、このようなＩＴＯからなる画素電極は高い抵抗値を有するばかりか、十分な水分の脱離がなされていないため、この上に形成される配向膜の膜質に悪影響を及ぼす。
【０００７】
本発明は、高温での加熱処理を施すことなくＩＴＯからなる画素電極の抵抗値等を改質した液晶表示装置の製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る液晶表示装置の製造方法は、透明基板上に形成された複数の薄膜トランジスタと、これらの薄膜トランジスタの信号電極にコンタクトホールを通して接続されたＩＴＯからなる画素電極とを備えた液晶表示装置の製造方法において、
前記画素電極は、非晶質のＩＴＯ膜を成膜する工程と、この非晶質ＩＴＯ膜をパターニングする工程と、この非晶質ＩＴＯパターンを加熱した後に酸素を含む雰囲気中で高エネルギー光を照射する工程とにより形成されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る別の液晶表示装置の製造方法は、透明基板上に形成された複数の薄膜トランジスタと、これらの薄膜トランジスタの信号電極にコンタクトホールを通して接続されたＩＴＯからなる画素電極とを備えた液晶表示装置の製造方法において、
前記画素電極は、非晶質のＩＴＯ膜を成膜する工程と、この非晶質ＩＴＯ膜をパターニングする工程と、この非晶質ＩＴＯパターンを加熱した後にプラズマ処理を施す工程とにより形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示装置の製造方法を詳細に説明する。
【００１１】
（第１工程）
まず、ガラス基板のような透明基板上にゲート電極を形成した後、少なくともこのゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する。つづいて、前記ゲート電極に対応する前記ゲート絶縁膜上にアモルファスシリコン、多結晶シリコンからなる半導体層を形成する。ひきつづき、全面に金属膜を形成し、パターニングすることによりソース、ドレイン電極を形成して複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製する。
【００１２】
前記ゲート電極材料としては、例えばＭｏ，Ｔａ，ＭｏＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＭｏＷのような金属を挙げることができる。これらの電極材料は、スパッタ法や真空蒸着法により成膜され、この金属膜を写真蝕刻法により形成したレジストパターンをマスクとして選択的にエッチングすることによりゲート電極が形成される。
【００１３】
なお、前記ソース、ドレイン電極の形成に先立って、前記半導体層にｎ型またはｐ型の不純物を含むソース、ドレインの半導体領域を形成してもよい。
【００１４】
（第２工程）
次いで、前記ＴＦＴを含む前記基板上に顔料レジストを用いて赤、青、緑のカラーフィルタを形成する。この時、前記カラーフィルタの前記ＴＦＴの信号電極に対応する箇所にコンタクトホールを開口する。
【００１５】
（第３工程）
次いで、前記カラーフィルタを含む全面に非晶質のＩＴＯ膜を成膜する。つづいて、この非晶質のＩＴＯ膜上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとして例えばシュウ酸および界面活性剤からなる弱酸系のエッチング液を用いて露出するＩＴＯ膜を選択的除去してパターニングする。ひきつづき、この非晶質ＩＴＯパターンを加熱した後、酸素を含む雰囲気中で高エネルギー光を照射するか、またはプラズマ処理を施すことにより前記ＴＦＴの信号電極と前記コンタクトホールを通して接続された画素電極を形成する。
【００１６】
前記加熱処理は、例えば２３０℃以下、より好ましくは２００〜２２０℃の温度で行なうことが望ましい。
【００１７】
前記酸素を含む雰囲気中での高エネルギー光の照射としては、例えば空気雰囲気のような酸素を含む雰囲気中でエキシマＵＶを照射する方法、オゾン囲気中で紫外線を照射する方法を採用することができる。
【００１８】
前記プラズマ処理としては、例えば酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理を挙げることができる。
【００１９】
（第４工程）
次いで、前記画素電極上に配向処理された被膜を形成してアレイ基材を作製する。この後、前記アレイ基材と同様に配向処理がなされた膜を有するガラス基板からなる対向基材とをスペーサを介在して所定のギャップをあけて配置し、これらギャップに液晶を封入することにより液晶表示装置を製造する。
【００２０】
以上説明した本発明によれば、非晶質のＩＴＯ膜を成膜し、この非晶質ＩＴＯ膜をパターニングし、この非晶質ＩＴＯパターンを加熱（例えば２００℃未満の温度）した後に酸素を含む雰囲気中で高エネルギー光を照射するか、または酸素を含むプラズマ中で曝すか、いずれの処理を施すことによって、高温での加熱処理を行なうことなくＩｎ−ＯＨ結合が４０％以下に減少されたＩＴＯからなる画素電極を形成することができる。
【００２１】
具体的には、前述した図５の（Ｂ）に示すように２２０℃で加熱処理したＩＴＯ膜はＩｎ−ＯＨ結合が５０％程度残留している。このようなＩＴＯ膜にエキシマＵＶを照射すると、図３に示すように照射時間が５分間以上でＩｎ−ＯＨ結合の割合を４０％以下に減少させることができる。
【００２２】
また、圧力＝２．０Ｐａ、Ｏ２流量＝１００ｓｃｃｍ、パワー＝４０Ｗ（処理面積：８インチウエハサイズ）の条件でＩｎ−ＯＨ結合が５０％程度残留している加熱処理したＩＴＯ膜に酸素プラズマ処理を行なうと、図４に示すように２０秒間でＩｎ−ＯＨ結合を４０％以下に減少させることができる。図４に示すようにＡｒプラズマ処理でも同等の効果を得ることができる。
【００２３】
このようなＩｎ−ＯＨ結合が４０％以下に減少されたＩＴＯからなる画素電極は、低抵抗であるばかりでなく、十分な水分除去がなされているため、前記画素電極上に形成される配向膜への悪影響を防止できる。その結果、高い表示性能を有し、信頼性の高い液晶表示装置を製造することができる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
（実施例１）
まず、図１の（ａ）に示すようにガラス基板１上にスパッタ法によりＭｏＴａ膜を堆積し、パターニングすることにより複数のゲート電極２を前記ガラス基板１上に形成した後、前記ゲート電極２を含む全面にＳｉＯｘからなるゲート絶縁膜３をＣＶＤ法により形成した。つづいて、ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成した後、バターニングすることにより前記各ゲート電極２を覆う半導体層４を形成した。ひきつづき、前記半導体層４を含む全面に上にＣＶＤ法によりＳｉＯｘ膜を堆積し、パターニングすることにより前記ゲート電極２に対応する前記半導体層４上にエッチングストッパ部５を形成した。さらに、全面にＣＶＤ法によりｎ型不純物を含むアモルファスシリコン（ｎ＋型ａ−Ｓｉ）膜を形成し、パターニングすることによりｎ＋型ａ−Ｓｉからなるソース、ドレイン領域６，７を形成した。その後、全面にＣＶＤ法によりＡｌ膜を堆積し、パターニングすることにより前記ソース、ドレイン領域６，７とそれぞれ接続されたソース、ドレイン電極（信号電極）８，９を形成して複数のＴＦＴ１０を作製した。
【００２６】
次いで、複数のＴＦＴ１０を含む基板１上に赤色顔料分散レジストのスピン塗布を行い、プリベークを行って赤色顔料分散レジスト膜を形成した。つづいて、カラーフィルタおよびコンタクトホール形成用の開口を有するフォトマスクを用い、ｉ線のアライナー露光装置で露光を行った後、レジスト膜に現像し、ポストベークを行うことによりＴＦＴ１０のドレイン電極９に対応する箇所にコンタクトホール１１が開口された赤色フィルタ１２を形成した。ひきつづき、青色顔料分散レジストおよび緑色顔料分散レジストを用いて前記赤色フィルタと同様な操作により前記赤色フィルタ１２に隣接してコンタクトホール１３を有する青色フィルタ１４およびコンタクトホール（図示せず）を有する緑色フィルタ１５を形成した（図１の（ｂ）図示）。
【００２７】
次いで、全面に厚さ１５０ｎｍの非晶質ＩＴＯ膜１６を成膜した。この時の成膜条件は、チャンバの到達真空度１．０×１０−３Ｐａ、Ａｒ流量１５．０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量３０ｓｃｃｍ、スパッタ圧力０．４２Ｐａ、ＤＣパワー５００Ｗとした。つづいて、全面にレジスト膜を被覆し、フォトリソグラフィ技術によりレジストパターン１７を形成した前記非晶質ＩＴＯ膜１６上に形成した（図１の（ｃ）図示）。
【００２８】
次いで、前記レジストパターン１７をマスクとして前記非晶質ＩＴＯ膜１６をシュウ酸および界面活性剤からなる弱酸系のエッチング液により選択的にエッチング除去することにより非晶質ＩＴＯパターンを形成した。つづいて、この非晶質ＩＴＯパターンを２２０℃で加熱処理した後、エキシマＵＶを５分間照射することにより、図２の（ｄ）に示すように前記ＴＦＴ１０の信号電極９とコンタクトホールを通して接続され、結晶質でＩｎ−ＯＨ結合が４０％以下のＩＴＯからなる複数の画素電極１８を前記カラーフィルタ１２，１４，１５上に形成した。
【００２９】
次いで、前記画素電極１８上に配向膜（図示せず）を形成してアレイ基材を作製した後、前記アレイ基材と同様に配向処理がなされた被膜（図示せず）を有するガラス基板からなる対向基材１９とをスペーサ２０を介在して所定のギャップをあけて配置し、これらギャップに液晶２１を封入することによりカラー液晶表示装置を製造した（図２の（ｅ）図示）。
【００３０】
（比較例１）
ガラス基板上にＴＦＴを形成し、このガラス基板上にコンタクトホールを有する赤色、青色、緑色のカラーフィルタを形成し、非晶質ＩＴＯ膜を成膜し、パターニングした後、２２０℃で加熱処理して結晶質ＩＴＯからなる画素電極を形成した以外、実施例１と同様な方法によりカラー液晶表示装置を製造した。
【００３１】
以上の実施例１および比較例１により得られたカラー液晶表示装置について、ＩＴＯからなる画素電極のシート抵抗を調べた。その結果、実施例１のシート抵抗は３５Ω／□（厚さ５０ｎｍ）であるのに対し比較例１のシート抵抗は４０Ω／□（厚さ５０ｎｍ）であった。また、実施例１では画素電極と配向膜の界面状態は良好であり、比較例１に比べて高い画質を表示することができた。
【００３２】
なお、前記実施例１では非晶質ＩＴＯパターンにエキシマＵＶを照射したが、オゾン雰囲気での紫外線照射、酸素プラズマ処理、アルゴンプラズマ処理でも実施例１と同様な効果が達成された。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、高温での加熱処理を施すことなくＩＴＯからなる画素電極の抵抗値等を改質でき、優れた表示性能を有する液晶表示装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例１におけるカラー液晶表示装置の製造工程を示す断面図。
【図２】
本発明の実施例１におけるカラー液晶表示装置の製造工程を示す断面図。
【図３】
加熱後のＩＴＯ膜にエキシマＵＶを照射した時における照射時間とＩｎ−ＯＨ結合の割合の関係を示す特性図。
【図４】
加熱後のＩＴＯ膜を酸素プラズマ、アルゴンプラズマで処理した時における処理時間とＩｎ−ＯＨ結合の割合の関係を示す特性図。
【図５】
加熱処理前および２２０℃での加熱処理後のＩＴＯ表面をＸＰＳで測定した酸素の化学状態を示す特性図。
【符号の説明】
１…ガラス基板、
２…ゲート電極、
９…ドレイン電極（信号電極）、
１０…薄膜トランジスタ、
１２…赤色フィルタ
１４…青色フィルタ、
１５…緑色フィルタ、
１８…画素電極、
１９…対向基材、
２１…液晶。
【図１】
2004012711.tif 000003
【図２】
2004012711.tif 000004
【図３】
2004012711.tif 000005
【図４】
2004012711.tif 000006
【図５】
2004012711.tif 000007