(57)【要約】【課題】  半透過型液晶表示装置において、層間絶縁膜からの脱ガスを抑制し、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを覆う下地金属膜のパターン端の段差部において発生していた反射画素電極のカバレッジ不良を抑制する。【解決手段】  本発明における半透過型液晶表示装置は、第４の金属膜１２ａ、１２ｂからなる反射画素電極が、そのほぼ全領域において透明導電膜部分１１ｂを介して有機樹脂膜７（層間絶縁膜ＩＬ）上に設けられている。すなわち、有機樹脂膜７を透明導電膜部分１１ｂにて従来よりも広範囲に覆っており、第４の金属膜１２ａ、１２ｂを成膜する際の有機樹脂膜７の露出面積をできる限り小さくしている。これにより、第４の金属膜１２ａ、１２ｂを成膜する際の有機樹脂膜７からの脱ガスを抑制することができ、第４の金属膜１２ａ、１２ｂの膜質変化を防止することが可能となり、上記課題が解決できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの画素部分に光を透過する透過画素電極と、光を反射する反射画素電極とを有するＴＦＴアレイ基板、透明共通電極を有する対向電極基板、および前記ＴＦＴアレイ基板と対向電極基板との間に挟まれた液晶を備えた半透過型液晶表示装置であって、
前記ＴＦＴアレイ基板は、
ゲート電極を有する複数本のゲート配線、
ソース電極を有し前記ゲート配線と交差する複数本のソース配線、
前記ゲート電極と、前記ソース電極と、前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、ドレイン電極とから構成される薄膜トランジスタ、
前記薄膜トランジスタと、前記ゲート配線と、前記ソース配線との上部に設けられた有機樹脂膜からなる層間絶縁膜、
少なくとも前記ドレイン電極の上部の前記層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールの少なくとも底部と側壁部を覆う下地金属膜、
前記コンタクトホールにて前記下地金属膜を介して前記ドレイン電極と電気的に接続された透明導電材料からなる透過画素電極、および
前記透過画素電極とともに前記透明導電材料で形成された透明導電膜部分と前記下地金属膜を介して前記コンタクトホールにて前記ドレイン電極に電気的に接続された高反射率の金属材料からなる反射画素電極を備えており、
また、前記反射画素電極は、そのほぼ全領域において前記透明導電膜部分を介して前記層間絶縁膜上に形成されたことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の半透過型液晶表示装置であって、前記透明導電膜部分は、前記層間絶縁膜の表面積の４０〜９９％を覆っていることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項３】
請求項１記載の半透過型液晶表示装置であって、前記反射画素電極は、Cｒ、Mｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗまたはそれらを主成分とした合金を下層とし、Ａｌ、Ａｇまたはそれらを主成分とした合金を上層とする２層構造であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項４】
請求項１記載の半透過型液晶表示装置であって、前記反射画素電極は、Ａｌ、Ａｇまたはそれらを主成分とした合金の単層構造であることを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【請求項５】
請求項１記載の半透過型液晶表示装置であって、前記透明導電材料は、ＩｎＯｘ、ＳｎＯｘまたはＺｎＯｘのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする半透過型液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つの画素部分に光を透過する透過画素電極と光を反射する反射画素電極とを有するＴＦＴアレイ基板を備えた半透過型液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な液晶表示装置として、光源をその背面または側面に設置して画像表示を行う透過型液晶表示装置と、基板に反射板を設置し周囲光を反射板表面で反射させることにより画像表示を行う反射型液晶表示装置がある。透過型液晶表示装置には、周囲光が非常に明るい場合に、周囲光に比べて表示光が暗いため表示を観察できないという課題がある。また反射型液晶表示装置には、周囲光が暗い場合には視認性が極端に低下するという課題がある。そこで、１つの画素部分に光を透過する透過画素電極と、光を反射する反射画素電極を有する液晶表示装置（以下、半透過型液晶表示装置と称す）が注目されている。
【０００３】
従来の透過型および半透過型液晶表示装置の製造においては、第１の金属膜からなるゲート配線端子部、第２の金属膜からなるソース電極端子部、あるいはドレイン電極と、有機樹脂膜からなる層間絶縁膜によって隔てられたＩＴＯ等の透明導電膜とを電気的に接続するために、層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する方法が一般に行われている。ただし、透明導電膜と第１または第２の金属膜を直接接触させた場合、コンタクトホールにおける界面接触部の電気抵抗（コンタクト抵抗）が高くなり、配線、端子または電極の抵抗を増大させ、表示特性および表示品質の低下を招く恐れがある。このため、コンタクトホールを形成した後に、第３の金属膜からなる下地金属膜を形成し、この下地金属膜によりコンタクトホールの少なくとも底部および側壁部を覆う構造が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、有機樹脂膜からなる層間絶縁膜は吸水性が高く、膜中の水分または分解ガスが放出される「脱ガス」が発生するため、層間絶縁膜上に直接金属膜を形成した場合、それらの密着性が悪く、金属膜の電気特性、エッチング特性、下地膜へのカバレッジ特性が著しく低下することが知られている。上述の層間絶縁膜のコンタクトホールを覆うように下地金属膜を設ける構造においても、下地金属膜と層間絶縁膜との密着性不良から上記の「脱ガス」の問題が発生していた。
【０００５】
特に、層間絶縁膜上に第４の金属膜からなる反射画素電極を有する半透過型液晶表示装置においては、層間絶縁膜からの分解ガスによって第４の金属膜（反射画素電極）の膜質が変化し、第３の金属膜からなる下地金属膜のパターン端（段差部）における反射画素電極のカバレッジ不良が発生し易いという問題があった。さらに、第４の金属膜の膜質変化により、エッチング特性の変化が起こり、第４の金属膜を所望の形状にパターニングすることが困難となったり、第４の金属膜の反射特性が劣化したりすることにより、表示特性の劣化を招いていた。これらは、半透過型液晶表示装置の製品の信頼性や歩留りを低下させる原因となっていた。
【０００６】
従来の透過型液晶表示装置において、上記有機樹脂膜からの「脱ガス」を抑制し、層間絶縁膜とその上に成膜される画素電極（ＩＴＯ）との密着性を向上させる方法として、例えば特許文献１に示すように、感光性透明アクリル樹脂からなる層間絶縁膜の表面に対して酸素プラズマによる灰化処理を行う製造方法が提示されている。しかしながら、特許文献１で示された方法では、有機樹脂膜の光の透過率が低下し、良好な表示品質を保つことが難しいと考えられる。
【特許文献１】特開平９−１２７５５３号公報（第１４−１５頁）
【０００７】
本発明は、半透過型液晶表示装置における「脱ガス」の問題を解消するためになされたもので、有機樹脂膜からなる層間絶縁膜上に透明導電材料からなる透過画素電極と、高反射率の金属材料からなる反射画素電極を有する半透過型液晶表示装置において、層間絶縁膜からの「脱ガス」を抑制し、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを覆う下地金属膜のパターン端の段差部において発生していた反射画素電極のカバレッジ不良を改善することのできる半透過型液晶表示装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる半透過型液晶表示装置は、１つの画素部分に光を透過する透過画素電極と、光を反射する反射画素電極とを有するＴＦＴアレイ基板、透明共通電極を有する対向電極基板、およびＴＦＴアレイ基板と対向電極基板との間に挟まれた液晶を備えた半透過型液晶表示装置であって、
このＴＦＴアレイ基板は、
ゲート電極を有する複数本のゲート配線と、
ソース電極を有しゲート配線と交差する複数本のソース配線と、
ゲート電極と、ソース電極と、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、ドレイン電極とから構成される薄膜トランジスタと、
薄膜トランジスタと、ゲート配線と、ソース配線との上部に設けられた有機樹脂膜からなる層間絶縁膜と、
少なくともドレイン電極の上部の層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールの少なくとも底部と側壁部を覆う下地金属膜と、
コンタクトホールにて下地金属膜を介してドレイン電極と電気的に接続された透明導電材料からなる透過画素電極、および
透明画素電極とともに透明導電材料で形成された透明導電膜部分と下地金属膜を介してコンタクトホールにてドレイン電極に電気的に接続された高反射率の金属材料からなる反射画素電極を備えており、
また、反射画素電極は、そのほぼ全領域において透明導電膜部分を介して層間絶縁膜上に形成されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、反射画素電極がそのほぼ全領域において透明導電膜部分を介して層間絶縁膜上に設けられており、従来構造と比較して層間絶縁膜が透明導電膜部分により覆われる面積が広くなったため、層間絶縁膜からの「脱ガス」を抑制することができ、「脱ガス」による反射画素電極の膜質の変化を抑制することが可能となる。
【００１０】
これにより、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを覆う下地金属膜のパターン端の段差部において従来発生していた反射画素電極のカバレッジ不良を抑制することが可能となり、表示特性に優れ、高い信頼性および高歩留りの半透過型液晶表示装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、本発明を実施するための最良の形態である実施の形態１について述べる。図１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置の一部の断面を、その製造プロセスにおける第１工程〜第７工程の７つの工程に沿って示す断面図、図２（ａ）〜（ｇ）は実施の形態１における半透過型液晶表示装置の１つの画素部分を、図１と同じ製造プロセスにおける第１工程〜第７工程の７つの工程に沿って示す平面図である。図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１２】
なお、図１（ａ）〜（ｇ）では、半透過型液晶表示装置の主要部分、すなわち図中左から順にゲート端子部、ソース端子部、ゲート／ソース交差部、ＴＦＴ部、画素／ドレインコンタクト部、補助容量配線、透過画素電極、反射画素電極の断面を連続的に示しているが、各部分の実際の寸法や位置関係を正確に示すものではない。例えば図１に示すゲート端子部及びソース端子部は実際には表示領域以外の基板端部に設けられており、これらの端子を介して駆動回路から信号が入力されるものである。
【００１３】
本実施の形態における半透過型液晶表示装置は、図２（ｇ）に示すように、ＴＦＴアレイ基板２０上の各画素中に、光を透過する透過画素電極１１ａと、光を反射する反射画素電極１２ｂを有するもので、このＴＦＴアレイ基板２０に、透明共通電極を有する対向電極基板（図示せず）を対向して配置し、それらの間に液晶を配置したものである。
【００１４】
さて、第１工程〜第７工程における実施の形態１のＴＦＴアレイ基板２０の構成を、図１、図２を参照して説明する。このＴＦＴアレイ基板２０には、マトリクス配置された多数の画素部分が形成されるが、図１、図２では、とくにその１つの画素部分が図示される。
【００１５】
［第１工程における構成（図１（ａ）、図２（ａ））］
先ずこの第１工程において、ガラス基板等の透明絶縁性基板２０はＴＦＴアレイ基板であり、この基板２０上には、ゲート電極Ｇを有する複数本のゲート配線１ａ、補助容量電極および補助容量配線１ｂ、ゲート端子部１ｃが形成される。これらのゲート配線１ａ、補助容量電極および補助容量配線１ｂおよびゲート端子部１ｃは、第１の金属膜１により構成されている。ゲート電極Ｇは、各画素部分に対応して形成される。
【００１６】
［第２工程における構成（図１（ｂ）、図２（ｂ））］
この第２工程では、第１の金属膜１は、第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）２により覆われ、各画素部分のゲート電極Ｇ上では、さらにゲート絶縁膜２に上に、半導体能動膜を構成する半導体層３と、オーミックコンタクト層４が形成される。
【００１７】
［第３工程における構成（図１（ｃ）、図２（ｃ））］
第３工程では、複数本のソース電極Ｓを有するソース配線５ａとソース端子部５ｃとドレイン電極５ｂとが、第２の金属膜５により形成される。ソース配線５ａは、ゲート絶縁膜２、半導体層３、オーミックコンタクト層４を介して、ゲート配線１ａと交差するように形成され、ドレイン電極５ｂはソース電極Ｓと間隔をおいて対向するように形成される。結果として、ゲート電極Ｇ上には、ゲート絶縁膜２を介して半導体層３およびオーミックコンタクト膜４が設けられ、これらのゲート電極Ｇと半導体層３とソース電極Ｓとドレイン電極５ｂにより、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴが形成される。この薄膜トランジスタＴも、各画素部分に対応して形成される。
【００１８】
［第４工程における構成（図１（ｄ）、図２（ｄ））］
第４工程では、薄膜トランジスタＴ、ゲート配線１ａおよびソース配線５ａの上部に、第２の絶縁膜６と有機樹脂膜７からなる層間絶縁膜ＩＬが設けられ、この層間絶縁膜ＩＬには、コンタクトホール９が形成される。コンタクトホール９はコンタクトホール９ａ、９ｂ、９ｃを含み、これらのコンタクトホール９ａ、９ｂ、９ｃは、層間絶縁膜ＩＬにおいて、ゲート端子部１ｃの上部、ソース端子部５ｃの上部、およびドレイン電極５ｂの上部にそれぞれ形成されている。コンタクトホール９ｃは各画素部分のドレイン電極５ｂに対応して形成される。このコンタクトホール９ｃから少し離れた場所に、画素開口７１が各画素部分に対応して形成され、この画素開口７１は有機樹脂膜７、第２の絶縁膜６およびゲート絶縁膜２を貫通し、基板２０に達するように形成される。またコンタクトホール９ｃに隣接する部分には、有機樹脂膜７の上面に、凹部８による凹凸面が形成される。この凹凸面は、画素開口７１と薄膜トランジスタＴの間の領域を覆う有機絶縁膜７上に形成され、コンタクトホール９ｃに隣接している。
【００１９】
［第５工程における構成（図１（ｅ）、図２（ｅ））］
第５工程では、第３の金属膜からなる下地金属膜１０が形成される。この下地金属膜１０は、コンタクトホール９ａ、９ｂ、９ｃの少なくとも底部および側壁部を覆うように形成されている。
【００２０】
［第６工程における構成（図１（ｆ）、図２（ｆ））］
第６工程では、コンタクトホール９ａ、９ｂ、９ｃの下地金属膜１０にコンタクトして透明導電性膜１１が形成され、それぞれ下地金属膜１０を介してソース端子部５ｃ、ゲート端子部５ｃ、ドレイン電極５ｂに電気的に接続される。ドレイン電極５ｂに接続される透明導電性膜１１には、透過画素電極１１ａと、透明導電膜部分１１ｂとが形成される。透過画素電極１１ａは、画素部分において、層間絶縁膜ＩＬとさらにゲート絶縁膜２とを除去した画素開口７１に、基板２０に接触して配置される。また、透明導電膜部分１１ｂは、とくに図２（ｆ）に示されるように、透過画素電極１１ａに隣接して、コンタクトホール９ｃ上の下地金属膜１０を覆い、また画素開口７１の周りを覆い、画素開口７１と薄膜トランジスタＴの領域、具体的には、隣接する２つのソース配線５ａと、画素開口７１とゲート配線１ａとで囲まれた領域のほぼ全域を覆う層間絶縁膜７上の凹部８による凹凸面を覆う。
【００２１】
下地金属膜１０は、コンタクトホール９ａ、９ｂ、９ｃにおいて、透明導電性膜１１と第１の金属膜１または第２の金属膜５とを直接接触させた場合に、それらの界面接触部の電気抵抗（コンタクト抵抗）が高くなり、表示特性および表示品質の低下を招くため、これを防止するために設けられている。
【００２２】
［第７工程の構成（図１（ｇ）、図２（ｇ））］
第７工程では、透明導電膜部分１１ｂ上に、高反射率の反射画素電極１２ａ、１２ｂが形成される。この反射画素電極１２ａ、１２ｂは第４の金属膜により構成される。この反射画素電極１２ａ、１２ｂは、透明画素電極１１ａには重ならず、それに隣接する透明導電膜部分１１ｂ上に形成される。
【００２３】
透明導電性膜１１からなる透過画素電極１１ａは、コンタクトホール９ｃにて下地金属膜１０を介してドレイン電極５ｂと電気的に接続され、また、高反射率の反射画素電極１２ａ、１２ｂは、コンタクトホール９ｃにて下地金属膜１０および透明導電膜部分１１ｂを介してドレイン電極５ｂと電気的に接続されている。これらの透過画素電極１１ａと反射画素電極１２ａ、１２ｂは、ＴＦＴアレイ基板２０と対向配置される対向電極基板に形成された共通透明電極との間に印加される電圧により液晶の配向を制御するものである。
【００２４】
本実施の形態における半透過型液晶表示装置は、第４の金属膜１２ａ、１２ｂからなる反射画素電極が、そのほぼ全領域において透明導電膜部分１１ｂを介して有機樹脂膜７上に設けられていることを特徴としている（図２（ｆ）、（ｇ）参照）。すなわち、本実施の形態では、有機樹脂膜７を透明導電膜部分１１ｂにて可能な限り広範囲に覆っており、第４の金属膜１２ａ、１２ｂを成膜する際の有機樹脂膜７の露出面積をできる限り小さくしているものである。これにより、第４の金属膜１２ａ、１２ｂを成膜する際の有機樹脂膜７からの脱ガスを抑制することができ、第４の金属膜１２ａ、１２ｂの膜質を安定させ、膜質変化を防止することができる。
【００２５】
有機樹脂膜７表面をＩＴＯ等の透明導電膜部分１１ｂで広範囲に覆うことにより有機樹脂膜７からの脱ガスを抑制する効果が得られることをデータに基づいて説明する。図３および図４は、有機樹脂膜７表面を透明導電膜部分（ＩＴＯ）１１ｂにて完全に覆った場合と、有機樹脂膜をＩＴＯで４０％未満覆った場合における、第４の金属膜１２ａ、１２ｂ成膜時の脱ガス量を示したものである。なお、図３は窒素ガス（Ｎ２）、図４は二酸化炭素ガス（ＣＯ２）の発生量をそれぞれ質量分析により測定したものを示しており、縦軸は質量分析イオン強度、横軸は測定時間（秒）を示している。窒素ガスおよび二酸化炭素ガスはいずれも第４の金属膜１２ａ、１２ｂの膜質に特に影響を及ぼすことが知られているガスである。
【００２６】
図３および図４に示されるように、有機樹脂膜をＩＴＯで４０％未満覆った場合は、完全に覆った場合に比べて脱ガス量が多く、このことは、有機樹脂膜７表面をＩＴＯ等の透明導電膜部分１１ｂで広範囲に覆うことにより、有機樹脂膜７からの脱ガスを抑制する効果が大きくなることを示している。その効果は特に窒素ガス（Ｎ２）において顕著に表れている。なお、従来構造の半透過型液晶表示装置は、有機樹脂膜７をＩＴＯで４０％未満覆った場合に該当する。このため、透明導電膜部分１１ｂが有機樹脂膜７の表面積の４０％以上を覆うことが望ましく、本実施の形態では６０％を覆うようにした。また、有機樹脂膜７をＩＴＯで完全に覆うことが望ましいが、実際の製品においてはパターニングなしということは有りえないため、上限を９９％と設定した。
【００２７】
このように、第４の金属膜（反射画素電極）１２ａ、１２ｂ成膜時の有機樹脂膜７からの脱ガスを抑制することにより、第４の金属膜１２ａ、１２ｂの膜質変化を防止でき、これにより従来発生していた反射画素電極１２ａ、１２ｂのカバレッジ不良を抑制することが可能となる。なお、反射画素電極１２ａ、１２ｂのカバレッジ不良は主に、図５に示す従来構造の半透過型液晶表示装置において、有機樹脂膜７に設けられたコンタクトホール９を覆う下地金属膜１０のパターン端の段差部１３において発生していた。また、第４の金属膜１２ａ、１２ｂの膜質が安定することにより、第４の金属膜１２ａ、１２ｂのエッチング特性も安定し、同時に反射特性も良好となる。
【００２８】
さて、本実施の形態１における液晶表示装置の製造プロセスの第１工程〜第７工程について、図１および図２を用いて具体的に説明する。なお、本実施の形態では、7回の写真工程により半透過アモルファスシリコンのＴＦＴアレイ基板を製造するプロセスについて述べる。
【００２９】
［第１工程のプロセス（図１（ａ）、図２（ａ））］
まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板２０を洗浄して表面を浄化する。基板の厚さは任意でよいが、液晶表示装置の厚さを薄くすることや軽量化のために１．１ｍｍ厚以下のものが好ましい。また、透明絶縁性基板２０がガラスなどの脆性破壊材料からなる場合、基板の端面は面取りや研磨を実施しておくことが、端面からのチッピングによる異物の混入を防止する上で好ましい。また、透明絶縁性基板２０の一部に切り欠きを設けることにより、各プロセスでの基板処理の方向が特定でき、プロセス管理がしやすくなる。
【００３０】
次に、透明絶縁性基板２０上にスパッタリング法等により第１の金属膜１を成膜する。第１の金属膜１としては、たとえばクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）やこれらに他の物質を微量に添加した合金等からなる膜厚１００ｎｍから５００ｎｍ程度の薄膜を用いることができる。本実施の形態では、膜厚２００ｎｍのクロムが用いられる。
【００３１】
なお、第１の金属膜１上には、後述の工程でドライエッチングによりコンタクトホールが形成され、その上から導電性薄膜が形成されるので、表面酸化が生じにくい金属薄膜や、酸化されても導電性を有する金属を第１の金属膜１として用いることが好ましく、少なくとも表面がクロム、チタン、タンタル、モリブデンのいずれかであることが好ましい。また、第１の金属膜１として、異種の金属膜を積層した金属膜や膜厚方向に組成の異なる金属膜を用いることもできる。また、第１の金属膜１としてアルミニウムを含む材料を用いた場合は、少なくとも表面が１０〜１０１μΩ・ｃｍ程度の比抵抗を有する窒化アルミニウムであることが好ましい。
【００３２】
次に、第１の写真製版工程にて第１の金属膜１をパターニングし、図１（ａ）に示すようなゲート端子部１ｃ、ゲート電極Ｇおよびゲート配線１ａ、補助容量電極および補助容量配線１ｂ等を形成する。写真製版工程では、基板洗浄後、感光性レジストを塗布、乾燥し、所定のパターンが形成されたマスクパターンを通して露光、現像を行い基板上にマスクパターンを転写したレジストを形成し、感光性レジストを加熱硬化させたのちに第１の金属膜１のエッチングを行い、感光性レジストを剥離する。感光性レジストと基板との濡れ性が不良で、感光性レジストのはじきが生じる場合には、塗布前にUV洗浄を実施する方法や、濡れ性改善のためにＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を蒸気塗布する方法などを用いる。
【００３３】
また、感光性レジストと基板との密着性不良で剥がれが生じる場合には、加熱硬化温度を高くしたり加熱時間を長くしたりするとよい。第１の金属膜１のエッチングは、公知のエッチャントを用いたウエットエッチングで行う。例えば、第１の金属膜１がクロムからなる場合には、第二硝酸セリウムアンモニウムおよび硝酸が混合された水溶液が用いられる。また、他の配線との段差での短絡を防止するために、第１の金属膜１のエッチングにおいてパターンエッジ断面が台形状のテーパー形状となるようにエッチングすることが好ましい。
【００３４】
［第２工程のプロセス（図１（ｂ）、図２（ｂ））］
次に、プラズマＣＶＤ法等により第１の絶縁膜２、半導体能動膜３、オーミックコンタクト膜４を連続して成膜する。ゲート絶縁膜となる第１の絶縁膜２としてはＳｉＮｘ膜、ＳｉＯｙ膜、ＳｉＯｚＮｗ膜やこれらの積層膜が用いられる（なお、ｘ、ｙ、ｚ、ｗはそれぞれ化学量論組成を表す正数である）。第１の絶縁膜２の膜厚は、３００ｎｍから６００ｎｍ程度とする。膜厚が薄い場合にはゲート配線とソース配線の交差部で短絡を生じやすく、第１の金属膜１の厚さ程度以上とすることが好ましい。また、膜厚が厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなり表示特性が低下することから、なるべく薄くすることが好ましい。本実施の形態では膜厚３００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜した後、さらに膜厚１００ｎｍのＳｉＮ膜を成膜することにより、膜厚４００ｎｍの第１の絶縁膜２を形成する。
【００３５】
また、半導体能動膜３としては、アモルファスシリコン（ａ―Ｓｉ）膜、ポリシリコン（ｐ―Ｓｉ）膜が用いられる。半導体能動膜３の膜厚は１００ｎｍから３００ｎｍ程度とする。膜厚が薄い場合には後述するオーミックコンタクト膜４のドライエッチング時に膜の消失が発生し、厚い場合にはＴＦＴのＯＮ電流が小さくなってしまう。オーミックコンタクト膜４のドライエッチング時のエッチング量と、半導体能動膜３の残し膜厚の制御性との兼ね合いを考慮し、その膜厚は１００ｎｍから３００ｎｍとするのが好ましい。
【００３６】
半導体能動膜３としてａ―Ｓｉ膜を用いる場合には、第１の絶縁膜２とａ―Ｓｉ膜との界面はＳｉＮｘ膜またはＳｉＯｚＮｗ膜とすることが、ＴＦＴが導通状態となるゲート電圧であるＴＦＴのＶｔｈの制御性および信頼性上好ましい。半導体能動膜３としてｐ―Ｓｉ膜を用いる場合には第１の絶縁膜２とｐ―Ｓｉ膜との界面はＳｉＯｙ膜とすることが、ＴＦＴのＶｔｈの制御性および信頼性上好ましい。また、半導体能動膜３としてａ―Ｓｉ膜を用いる場合には、第１の絶縁膜２との界面付近を成膜レートの小さい条件で成膜し、上層部を成膜レートの大きい条件で成膜するような少なくとも２段階の条件で形成することが、短い成膜時間で移動度の大きいＴＦＴ特性が得られることやＴＦＴのオフ時のリーク電流を小さくできるため好ましい。本実施の形態では、半導体能動膜３として膜厚１５０ｎｍのａ―Ｓｉ膜を成膜する。
【００３７】
また、オーミックコンタクト膜４としては、ａ―Ｓｉにリン（Ｐ）を微量にドーピングしたｎ型ａ―Ｓｉ膜、あるいはｎ型ｐ―Ｓｉ膜が用いられる。オーミックコンタクト膜４の膜厚は、２０ｎｍから７０ｎｍ程度とする。本実施の形態では、オーミックコンタクト膜４として膜厚３０ｎｍのｎ型ａ―Ｓｉ膜を成膜する。
【００３８】
続いて、第２の写真製版工程にて、図１（ｂ）に示すように、半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４を少なくとも薄膜トランジスタＴが形成される部分に残存するようパターニングする。なお、半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４は薄膜トランジスタＴが形成される部分の他に、ソース配線５ａとゲート配線１ａおよび補助容量配線１ｂとが平面的に交差する部分にも残存させることにより、交差部での耐電圧が大きくなり好ましい。また、薄膜トランジスタＴの半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４は、後に形成されるソース配線の下部まで連続形状で残存させることにより、ソース電極が半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４の段差を乗り越えることがなく段差部でのソース電極の断線を防止できる。なお、半導体能動膜３およびオーミックコンタクト膜４のエッチングは、公知のガス組成（例えば、ＳＦ６とＯ２の混合ガスまたはＣＦ４とＯ２の混合ガス）でドライエッチングを行う。
【００３９】
［第３工程のプロセス（図１（ｃ）、図２（ｃ））］
次に、スパッタリング法等により第２の金属膜５を成膜する。第２の金属膜５としては、たとえばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金あるいはこれらの積層膜が用いられる。本実施の形態では、膜厚２００ｎｍのクロムを成膜する。
【００４０】
続いて、第３の写真製版工程にて第２の金属膜５をパターニングし、図１（ｃ）に示すように、ソース電極Ｓおよびソース配線５ａ、ドレイン電極５ｂおよびソース端子部５ｃを形成する。ソース電極Ｓは、ソース配線５ａとゲート配線１ａが交差する部分にまで亘って形成される。ドレイン電極５ｂは、後に形成される反射部にまで亘って形成される。次に、オーミックコンタクト膜４のエッチングを行い、薄膜トランジスタＴのオーミックコンタクト膜４の中央部を除去し、図１（ｃ）に示すように半導体能動膜３を露出させる。オーミックコンタクト膜４のエッチングは、公知のガス組成（例えば、ＳＦ６とＯ２の混合ガスまたはＣＦ４とＯ２の混合ガス）でドライエッチングを行う。
【００４１】
［第４工程のプロセス（図１（ｄ）、図２（ｄ））］
次に、プラズマＣＶＤ法等により第２の絶縁膜６を成膜する。その上からさらに有機樹脂膜７を成膜し、層間絶縁膜ＩＬを形成する。第２の絶縁膜６は第１の絶縁膜２と同様の材質により形成することができる。本実施の形態では、第２の絶縁膜６として膜厚１００ｎｍのＳｉＮｘ膜を用いる。また、有機樹脂膜７としては、公知の感光性有機樹脂膜（例えばＪＳR製ＰＣ３３５又はＰＣ４０５等）が用いられる。この有機樹脂膜７は膜厚１．０μｍから４．０μｍ程度、望ましくは１．０μｍから３．０μｍ程度に形成する。
【００４２】
続いて、第４の写真製版工程にて、図１（ｄ）に示すように、有機樹脂膜７、第２の絶縁膜６および第１の絶縁膜２をパターニングする。なお、この工程では露光領域が異なる２種類のマスクを用い、有機樹脂膜７に露光される光量を部分的に変えて、有機樹脂膜７の反射部に相当する部分に凹部８による凹凸面を、またゲート端子部１ｃ上、ソース端子部５ｃ上およびドレイン電極５ｂ上にそれぞれコンタクトホール９（９ａ、９ｂ、９ｃ）を形成し、併せて画素開口７１を形成する。なお、各コンタクトホール９は、有機樹脂膜７をマスクとしたドライエッチングにより第２の絶縁膜６または第１の絶縁膜２を除去することにより形成される。反射部に相当する有機樹脂膜７の表面に凹部８による凹凸面を設けることにより、入射された外光が散乱され良好な表示特性を得ることができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では有機樹脂膜７の露光に２種類のマスクを用いたが、コンタクトホールパターンと凹部ハーフトーンパターンを同時に形成した１種類のマスクを用いてもよい。このとき凹部ハーフトーンパターンは露光光の透過量がコンタクトホールパターンの透過量の２０％から８０％となるようにしておくのが好ましい。ハーフトーンパターン部は例えば露光光を吸収する物質を設けるか、またはスリット状として光の回折現象を利用して透過露光量を減少させる方法を用いることができる。このようなハーフトーンマスクを用いれば、１回の露光で有機樹脂膜７に凹部８による凹凸面とコンタクトホール９とを同時に形成することができる。
【００４４】
なお、この時点においては、図１（ｄ）に示すように、ゲート端子部１ｃのコンタクトホール９ａでは、ゲート配線と駆動信号源とを電気的に接続するために、有機樹脂膜７、第２の絶縁膜６および第１の絶縁膜２が除去され、第１の金属膜１（ゲート端子部１ｃ）が露出している。また、ソース端子部５ｃのコンタクトホール９ｂでは、ソース配線と駆動信号源とを電気的に接続するために有機樹脂膜７、第２の絶縁膜６が除去され、第２の金属膜５（ソース端子部５ｃ）が露出している。薄膜トランジスタＴと反射部の間に位置する画素／ドレインコンタクト部のコンタクトホール９ｃでは、有機樹脂膜７、第２の絶縁膜６が除去され第２の金属膜５（ドレイン電極５ｂ）が露出している。さらに画素開口７１では、有機樹脂膜７、第２の絶縁膜６および第１の絶縁膜２が除去され、絶縁性基板２０が露出している。
【００４５】
［第５工程のプロセス（図１（ｅ）、図２（ｅ））］
この後、スパッタリング法等により第３の金属膜１０からなる下地金属膜を形成する。第３の金属膜１０としては、例えばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、アルミニウム、銅やこれらに他の物質を微量に添加した合金またはこれらの材料を積層形成した膜厚１００ｎｍから５００ｎｍ程度の薄膜を用いることができる。本実施の形態では、膜厚１００ｎｍのクロムを用いる。
【００４６】
続いて、第５の写真製版工程より、図１（e）に示すように、第３の金属膜１０をコンタクトホール９の少なくとも底部および側壁部を覆うようにパターニングする。第３の金属膜１０は、コンタクトホール９の底部でゲート端子部１ｃ、ソース端子部５ｃやドレイン電極５ｂ等と接触し電気的に接続されている。コンタクトホール９の底部に第１の金属膜１や第２の金属膜５が露出していると、パターニングの際に第１の金属膜１または第２の金属膜５がエッチング液に溶け出してしまうため、これを防止するために第３の金属膜１０が形成されている。なお、エッチングは前述と同様の方法を用いることができる。
【００４７】
［第６工程のプロセス（図１（ｆ）、図２（ｆ））］
次に、スパッタリング法等により透明導電性膜１１を成膜する。透明導電性膜１１としては、ＩｎＯｘ、ＳｎＯｘまたはＺｎＯｘのうち少なくとも１つを含むもの、一般的にはＩＴＯ、ＳｎＯ２、ＩＺＯなどを用いることができ、特に化学的安定性の点からＩＴＯを用いることが好ましい。本実施の形態では、膜厚８０ｎｍのＩＴＯを用いる。なお、ＩＴＯは、結晶化ＩＴＯまたはアモルファスＩＴＯのいずれでもよいが、アモルファスＩＴＯを用いた場合は、後の第３の金属膜成膜前に結晶化温度１８０℃以上に加熱して結晶化させる必要がある。
【００４８】
続いて、第６の写真製版工程により、図１（ｆ）に示すように、透明導電性膜１１をパターニングし、透過画素電極１１ａ、透明導電膜部分１１ｂを形成する。その際、本実施の形態では、従来構造と比較して、有機樹脂膜７が透明導電膜部分１１ｂにより覆われる面積を広くするために、図２（ｆ）に示すように、透明導電膜部分１１ｂが、画素開口７１と薄膜トランジスタＴとの間の領域、具体的には画素開口７１と、その両側のソース配線５ａと、ゲート配線１ａにより囲まれた領域のほぼ全域を覆うようにパターニングされる。なお、図１（ｆ）中、透明導電膜部分１１ｂで示す領域は、従来構造（図５）では透明導電膜が形成されていない領域である。本実施の形態では、有機樹脂膜７の表面積の６０％を透明導電膜１１が覆うようにした。これにより、有機樹脂膜７が最表面に露出する面積を小さくし、これ以降の製造工程において有機樹脂膜７からの脱ガスによる悪影響を抑えることが可能となる。
【００４９】
透明導電性膜１１のエッチングは使用する材料によって公知のウエットエッチングを用いる。例えば、結晶化ＩＴＯの場合には塩酸および硝酸が混合されてなる水溶液を用いて行うことができる。また、ＩＴＯの場合、公知のガス組成（たとえば、ＨＩ、ＨＢｒ）でのドライエッチングも可能である。
【００５０】
なお、この第６の写真製版工程では、透過画素電極１１ａ、透明導電膜部分１１ｂの他に、対向基板とＴＦＴアレイ基板２０間を電気的に接続するためのトランスファー端子部の電極等も形成される。アモルファスＩＴＯの場合、加熱後であれば結晶化ＩＴＯと同様の方法にて塩酸および硝酸が混合されてなる水溶液で、また加熱前であれば公知のしゅう酸が混合されてなる水溶液でエッチングを行う。その後、第４の金属膜成膜前に大気中で２２０〜２３０℃に加熱するが、この加熱によりアモルファスＩＴＯを結晶化させる。
【００５１】
また、コンタクトホール９ａ、９ｂ、９ｃの上に設けられた透明導電膜１１は、下地金属膜１０と接触しているため、ゲート端子部１ｃ、ソース端子部５ｃおよびドレイン電極５ｂ等と電気的に接続される。このように、コンタクトホール９における第１の金属膜１または第２の金属膜５と透明導電膜１１の電気的な接続を、下地金属薄膜１０を介して行うことにより、良好なコンタクト抵抗を得ることができ、液晶表示装置の表示品質が向上する。
【００５２】
［第７工程のプロセス（図１（ｇ）、図２（ｇ））］
次に、スパッタリング法等により第４の金属膜１２ａ、１２ｂを成膜する。第４の金属膜１２ａ、１２ｂとしては、例えばクロム、モリブデン、タンタル、チタン、タングステンまたはそれらを主成分とした合金を下層とし、Ａｌ、Ａｇまたはそれらを主成分とした合金を上層とする２層構造の膜厚１００ｎｍから５００ｎｍ程度の薄膜を用いることができる。上層の第４の金属膜１２ｂは反射画素電極として用いられるため、高反射率の金属膜であることが好ましい。
【００５３】
なお、下層の第４の金属膜１２ａは、上層の第４の金属膜１２ｂがコンタクトホール９等の段差で段切れを生じるのを防ぐために設けられており、この段切れが無視できる場合は、第４の金属膜１２ａは形成しなくてもよい。その場合、Ａｌ、Ａｇまたはそれらを主成分とした合金の単層構造でよいため、工程数が減少しコスト低減が可能となる。本実施の形態では、第４の金属膜１２ａとして膜厚１００ｎｍのクロム、第４の金属膜１２ｂとして膜厚３００ｎｍのアルミニウムと銅の合金を成膜する。ただし、アルミニウムと銅の合金が表面に露出していると、次の写真工程の現像時に電池反応によって透明導電膜１１であるＩＴＯの腐食が進むため、これを防止するために最上層に膜厚１００ｎｍのクロム（図示せず）を設ける。
【００５４】
続いて、第７の写真製版工程により、図１（ｇ）に示すように、第４の金属膜１２ａ、１２ｂおよび図示しない最上層のクロムをパターニングし、反射画素電極を形成する。本実施の形態では、反射画素電極１２ａ、１２ｂがそのほぼ全領域において透明導電膜部分１１ｂを介して有機樹脂膜７上に設けられている。第４の金属膜１２ａ、１２ｂのエッチングは、公知のエッチャントを用いてウエットエッチングで行う。なお、第４の金属膜１２ａがクロムの場合、第４の金属膜１２ｂのエッチング後にレジストを剥離することで、最上層のクロムと同時にエッチングすることも可能である。透明導電膜１１であるＩＴＯの腐食防止のため設けられた最上層の図示しないクロムは、反射率を上げるためにこの段階で除去される。以上の工程を経て、図１（ｇ）および図２（ｇ）に示すようなＴＦＴアレイ基板が完成する。
【００５５】
このようにして完成したＴＦＴアレイ基板２０は、その後のセル化工程において配向膜が塗布され、一定の方向にラビング処理が施される。同様に、透明絶縁性基板上にブラックマトリクス、カラーフィルタ、カラーフィルタの保護膜、共通透明画素電極等が形成された対向電極基板にも配向膜が塗布されラビング処理が施される。これらのＴＦＴアレイ基板２０と対向電極基板とを互いの配向膜が向き合うようにスペーサを介して重ね合わせ、基板周縁部をシール材にて接着し、両基板間に液晶を封止する。このようにして形成された液晶セルの背面にバックライトユニットに取り付けることにより、本実施の形態における半透過型液晶表示装置が完成する。
【００５６】
以上のように、本実施の形態１では、第6の写真製版工程において、有機樹脂膜７（層間絶縁膜ＩＬ）を覆う透明導電膜部分１１ｂの表面積を従来よりも大きくし、有機樹脂膜７が露出する面積を小さくすることにより、第７の写真製版工程において形成される反射画素電極１２ａ、１２ｂは、そのほぼ全領域において透明導電膜部分１１ｂを介して有機樹脂膜７上に設けられている。このように、有機樹脂膜７を覆う透明導電膜１１の表面積をできるだけ大きくすることにより、第４の金属膜１２ａ、１２ｂの成膜時における有機樹脂膜７からの脱ガスの発生を抑制することができ、第7の写真製版工程における第４の金属膜１２ａ、１２ｂの膜質を安定させることができる。これにより、有機樹脂膜７に設けられたコタクトホール９を覆う下地金属膜１０のパターン端の段差部において従来発生していた反射画素電極１２ａ、１２ｂのカバレッジ不良を抑制することが可能である。
【００５７】
さらに、第４の金属膜１２ａ、１２ｂの膜質が安定することにより、第7の写真製版工程における第４の金属膜１２ａ、１２ｂのエッチング特性も安定し、同時に反射特性も良好となる。以上のことから、本実施の形態１によれば、表示特性に優れ高い信頼性および高歩留りの半透過型液晶表示装置を得ることができる。
【００５８】
なお、上記実施の形態１では、半透過型液晶表示装置について説明したが、本発明は、画素表示部全面に亘って第４の金属膜１２ａ、１２ｂが形成された全反射型液晶表示装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、液晶表示装置に利用され、特に携帯電話の表示画面等の中、小型の表示装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における半透過型液晶表示装置の製造工程の一部を示す平面図である。
【図３】第４の金属膜（反射画素電極）成膜時の有機樹脂膜からの脱ガス量（質量数＝２８）を示す図である。
【図４】第４の金属膜（反射画素電極）成膜時の有機樹脂膜からの脱ガス量（質量数＝４４）を示す図である。
【図５】従来構造の半透過型液晶表示装置において反射画素電極のカバレッジ不良が発生していた下地金属膜のパターン端（段差部）を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  第１の金属膜、１ａ  ゲート電極およびゲート配線、
１ｂ  補助容量電極および補助容量配線、１ｃ  ゲート端子部、
２  第１の絶縁膜（ゲート絶縁膜）、３  半導体能動膜、４  オーミックコンタクト膜、５  第２の金属膜、５ａソース電極およびソース配線、
５ｂ  ドレイン電極、５ｃ  ソース端子、６  第２の絶縁膜、
７  有機樹脂膜、８  凹部、９、９ａ、９ｂ、９ｃ  コンタクトホール、
１０  第３の金属膜（下地金属膜）、
１１  透明導電膜、１１ａ  透過画素電極、１１ｂ  透明導電膜部分、
１２ａ、１２ｂ  第４の金属膜（反射画素電極）、１３  段差部、
２０  透明絶縁性基板、７１  画素開口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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