JP2954386B2

JP2954386B2 - 電子機器の製造方法

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Publication number: JP2954386B2
Application number: JP3129610A
Authority: JP
Inventors: 寿進藤; 潤中山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH04226424A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示素子、光電変換
装置等の電子機器に関し、さらに詳しくは、電極以外の
金属領域を有する装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例として、液晶表示素子を例に挙げ
て説明する。平行な上下の基板に直交するようにして
透明電極が形成され、この２枚の基板の間に電気光学的
変調材料としてＴＮ（ｔｗｉｓｔｍｅｍａｔｉｃ）液
晶や強誘電性液晶等を狭持してなる構造の時分割駆動型
液晶素子（通称、単純マトリクス方式という）、或いは
それぞれの表示画素ごとに薄膜トランジスター（通
称、ＴＦＴ）やダイオード等のスイッチング素子を設け
たアクティブマトリクス駆動型液晶素子（通称、アクテ
ィブマトリクス方式という）が用いられている。

【０００３】このようなパネル構成において、カラー表
示する為には、上記一対の基板の一方の基板上の液晶表
示面に赤、緑、青の色彩を有する透過型のカラーフィル
ターを配置することが必要である。さらにそれぞれの画
素の間のカラーフィルターの形成されていない部分には
迷光を避けるために遮光層を設けることが望ましい。

【０００４】従来の液晶表示素子における上記遮光層の
形成の一例を図１を用いて説明する。図中、符号２１は
一対の透明基板のうち一方の透明基板であり、この透明
基板２１の上には第１の透明電極層２２が形成されてい
る。前記第１の透明電極層２２の上には、青色着色層２
３ａ−緑色着色層２３ｂ−赤色着色層２３ｃが順次繰り
返し配列してなるフィルター層が形成されている。この
構成において、遮光層の形成は、Ａｌ，Ｃｒ等の金属膜
（遮光層）２４を着色層２３ａ，２３ｂ，２３ｃの下層
に形成するか（図示）、または上層に形成する（不図
示）。あるいは、図示しないで説明するが、着色層の
赤，緑，青の３色を遮光層の部分で重ねる、あるいはポ
リビニルアルコール等の高分子膜を染料で染色するタイ
プのフィルターにおいては黒色の着色層を形成すること
により行なわれている。

【０００５】ところで、上述の遮光層の形成方法におい
ては、いずれもフィルター層（着色層）と遮光層（金属
膜）の位置合わせが必要であるため、重なりあう部分が
でてしまう。これにより画素の開口率の低下、あるいは
強誘電性液晶を用いた場合などは、その段差部分から液
晶の配向に欠陥が発生することがある。

【０００６】このような位置合わせの問題は図１のよう
に平面的に区画する為の遮光層に限らず、半導体基体の
主面側に光トランジスタ等の素子を形成し、この上に設
けられる配線層等を介してその上に遮光層を設けるよう
な立体的な遮光層構造であっても同じである。

【０００７】また液晶表示素子用のスペーサあるいは密
着型イメージセンサ等の原稿に接触可能なマイクロシー
トガラス等の保護層をセンサ部より一定の距離に保つス
ペーサ等についても、その位置決めが、素子が均一な平
面性を保てるか否かを決定する。

【０００８】次に、従来の液晶表示素子において、一対
の基板間距離を一定に保つスペーサに関して生じている
問題を説明する。

【０００９】液晶パネルを製造するには、図３に示すよ
うに、まず、第１のガラス基板５１の上に薄膜素子５２
を形成する。その後、シール部印刷５３を行い、第１の
ガラス基板５１の上にスペーサー５４の散布を行った
後、透明対向電極２２と液晶配向膜５６を設けた第２の
ガラス基板２１を第１のガラス基板５１と接着し、さら
に液晶５８を封入する。

【００１０】前記薄膜素子５２は、具体的には、例え
ば、図３に示すような薄膜トランジスタである。この薄
膜トランジスタの構成を示す図３において、符号５６は
液晶配向膜、５９はゲート電極、６０はゲート絶縁膜、
６１は半導体層、６２は低抵抗半導体層、６３はドレイ
ン電極、６４はソース電極、６５は表示画素電極、６６
はシリコン窒化膜（無機保護膜）、６７はポリイミド膜
（有機保護膜）、６８は遮光層、６９は有機保護膜をそ
れぞれ示すものである。このような構成の薄膜トランジ
スタ、すなわち、薄膜素子５２が第１のガラス基板５１
の上に形成された後、前記したように、シール部印刷５
３を行い、第１のガラス基板５１の上にスペーサー５４
の散布を行い、この第１のガラス基板５１に対して、透
明対向電極２２と液晶配向膜５６を設けた第２のガラス
基板２１を形成して第１のガラス基板５１に接着し、最
後に液晶５８を封入して液晶パネルを得る。

【００１１】ところで、上記従来例では、スペーサーの
位置が制御されずにランダムに配置されている。そのた
め、薄膜素子５２の上に配置されたスペーサー５４に液
晶５８を封入する時の圧力が加わると、薄膜素子５２の
保護膜がスペーサー５４によって破壊されることが出来
し、それによって薄膜素子の特性不良が生じ、液晶パネ
ルの歩留りが低下する欠点があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記技術課
題に鑑みてなされたもので、位置決めを必要とするよう
な遮光部材あるいはスペーサ等の電極以外の機能部材を
もつ電子機器の組立精度を向上させることを主なる目的
とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１にかかる電子機器の製造方法は、
一対の基板間に配されるスペーサーとしてアルミニウム
を主成分とする金属からなる金属部材を用いる電子機器
の製造方法において、前記一対の基板のうち一方の基板
の電子供与性の表面上に、開口部を有する絶縁膜を形成
する工程と、前記開口部から露出した電子供与性の表面
上に、アルキルアルミニウムハイドライドのガスと水素
ガスとを利用したＣＶＤ法により、前記アルミニウムを
主成分とする金属を選択的に堆積する工程と、を含むこ
とを特徴とする。また、本発明の請求項２にかかる電子
機器の製造方法は、前記請求項１の製造方法において、
前記電子供与性の表面が薄膜素子の配線からなることを
特徴とする。また、本発明の請求項３にかかる電子機器
の製造方法は、前記請求項１の製造方法において、前記
アルキルアルミニウムハイドライドがジメチルアルミニ
ウムハイドライドであることを特徴とする。また、本発
明の請求項４にかかる電子機器の製造方法は、前記請求
項１の製造方法において、前記スペーサーとしての前記
金属部材の表面に無機絶縁膜を形成する工程を含むこと
を特徴とする。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】前記各製造方法において、前記アルキルア
ルミニウムハイドライドがジメチルアルミニウムハイド
ライドであることが好ましい。

【００２１】

【作用】本発明によれば、単結晶Ａｌを電極以外の機能
性部材として用いることにより各種電子機器に必要とさ
れる高精度な位置決めが可能となる。なぜなら、単結晶
Ａｌはヒロックがほとんどなく、応力が強く、かつＳｉ
等と共晶反応による悪影響を発生しにくいので物理的な
経時変化が小さいからである。

【００２２】また、アルキルアルミニウムハイドライド
と水素とを利用したＣＶＤ法によればＡｌを主成分とす
る金属が非常に微細な部分であっても電子供与性の基体
表面に選択的に堆積するので容易に再現性に優れたセル
フアラインプロセスを達成できる。

【００２３】さらに、本発明によれば、アルミニウムを
主成分とする金属の選択的化学気相成長法を用いて、薄
膜素子の配線上に平面性、耐久性に優れた金属堆積層を
形成することにより、電子機器である液晶パネルにおい
て、位置制御された良好な特性のスペーサーを液晶パネ
ルの基板上に形成することができ、それによりスペーサ
ーは液晶封入時等にかかる圧力に充分に耐えることがで
き、スペーサー不良によって薄膜素子の特性に不良が発
生するのを防止することができ、液晶パネルの歩留りを
向上させることができる。

【００２４】

【実施例】本発明の好適な実施態様例は、単結晶Ａｌの
良好な特性を利用し、このアルミニウムを、電子機器に
おいて、電流を流す電極ではなく遮光部材あるいはスペ
ーサといった機能性部材として利用するものである。

【００２５】その為にアルキルアルミニウムハイドライ
ドのガスと水素ガスとを利用したＣＶＤ法によれば電子
供与性の基体表面のみにＡｌを主成分とする金属、すな
わち、純アルミニウム、他の原子を含むアルミニウム，
アルミニウム合金等が堆積し、この堆積膜は良好な平面
性、耐久性を有することから極めて優れた機能性部材と
して作用する。アルキルアルミニウムハイドライドとし
てはＡｌ（ＣＨ₃ ）₂Ｈ（ジメチルアルミニウムハイド
ライド：ＤＭＡＨ）やＡｌ（ＣＨ₃ ）Ｈ₂ （モノメチル
アルミニウムハイドライド：ＭＭＡＨ）があり、とりわ
けＤＭＡＨが好ましい。

【００２６】また、電子供与性の材料とは基体中に自由
電子が存在しているか、もしくは自由電子を意図的に生
成せしめたかしたもので、基体表面上に付着した原料ガ
ス分子との電子授受により化学反応が促進される表面を
有する材料をいう。例えば一般に金属や半導体がこれに
相当する。また、金属もしくは半導体表面に薄い酸化膜
が存在しているものも基体表面と付着原料分子間で電子
授受により化学反応が生じ得るため、本発明の電子供与
性材料に含まれる。また、同様に表面が絶縁性の材料で
形成されている場合であっても、例えば、α線，β線，
γ線，イオンビームまたは、電子ビーム等の高エネルギ
ービームを照射することにより、高エネルギービーム照
射を受けた絶縁膜表面の物理的構造または、化学的な結
合状態を変化させて基体表面と付着原料分子間で電子授
受により化学反応が生じ得るようにしたものも本発明の
電子供与性材料に含まれる。

【００２７】電子供与性材料の具体例としては、Ｐ型，
Ｉ型，Ｎ型の半導体、例えば、ＩＩＩ族元素としてのＧ
ａ，Ｉｎ，Ａｌ等とＶ族元素としてのＰ，Ａｓ，Ｎ等と
を組み合わせて成る二元系もしくは三元系もしくはそれ
以上の多元系のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、または、単
結晶シリコン、非晶質シリコンなどの半導体材料、ある
いは以下に示す金属、合金、シリサイド等であり、例え
ば、タングステン，モリブデン，タンタル，銅，チタ
ン，アルミニウム，チタンアルミニウム，チタンナイト
ライド，アルミニウムシリコン銅，アルミニウムパラジ
ウム，タングステンシリサイド，チタンシリサイド，ア
ルミニウムシリサイド，モリブデンシリサイド，タンタ
ルシリサイド等が挙げられる。

【００２８】さらに、絶縁性の材料の例としては高エネ
ルギービーム照射を受け化学的に活性な表面を有する酸
化シリコンや窒化シリコン等が挙げられる。

【００２９】これに対して、Ａｌあるいは、Ａｌ−Ｓｉ
が選択的に堆積しない表面を形成する材料、すなわち非
電子供与性材料としては、熱酸化，ＣＶＤ等により形成
された酸化シリコン，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ等のガ
ラスまたは酸化膜、熱窒化膜や、プラズマＣＶＤ法，減
圧ＣＶＤ法，ＥＣＲ−ＣＶＤ法などにより形成されたシ
リコン窒化膜等の表面で電子授受を起こし難く、安定な
表面を有する絶縁性の材料が挙げられる。

【００３０】Ａｌ選択堆積の際には直接加熱または間接
加熱により基体の表面温度をアルキルアルミニウムハイ
ドライドの分解温度以上４５０℃未満に保持することが
好ましく、より好ましくは２６０℃以上４４０℃以下が
よい。

【００３１】基体を上記温度範囲になるべく加熱する方
法としては直接加熱と間接加熱とがあるが、特に直接加
熱により基体を上記温度に保持すれば高堆積速度で良質
のＡｌ膜を形成することができる。例えば、Ａｌ膜形成
時の基体表面温度をより好ましい温度範囲である２６０
℃〜４４０℃とした時、３００Å〜５０００Å／分とい
う抵抗加熱の場合よりも高い堆積速度で良質な膜が得ら
れるのである。このような直接加熱（加熱手段からのエ
ネルギーが直接基体に伝達されて基体自体を加熱する）
の方法としては、例えば、ハロゲンランプ、キセノンラ
ンプ等によるランプ加熱があげられる。また、間接加熱
の方法としては抵抗加熱があり、堆積膜を形成すべき基
体を支持するための堆積膜形成用の空間に配設された基
体支持部材に設けられた発熱体等を用いて行うことが出
来る。

【００３２】この方法により電子供与性の表面部分と非
電子供与性の表面部分とが共存する基体にＣＶＤ法を適
用すれば電子供与性の基体表面部分にのみ良好な選択性
のもとにＡｌの単結晶が形成される。このＡｌは電極／
配線材料として望まれるあらゆる特性に優れたものとな
る。即ち、ヒルロックの発生確率の低減、アロイスパイ
ク発生確率の低減が達成されるのである。

【００３３】これは、電子供与性の表面としての半導体
や導電体からなる表面上に良質のＡｌを選択的に形成で
き、且つそのＡｌが結晶性に優れているが故に下地のシ
リコン等との共晶反応によるアロイスパイクの形成等が
ほとんどみられないか極めて少ないものと考えらる。

【００３４】以上のように電子供与性の表面堆積された
Ａｌは単結晶構造となることを説明したが、このＡｌ−
ＣＶＤ法によれば以下のようなＡｌを主成分とする金属
膜をも選択的に堆積でき、その膜質も優れた特性を示す
のである。

【００３５】たとえば、アルキルアルミニウムハイドラ
イドのガスと水素とに加えてＳｉＨ₄ ，Ｓｉ₂ Ｈ₆ ，Ｓ
ｉ₃ Ｈ₈ ，Ｓｉ（ＣＨ₃ ）₄ ，ＳｉＣｌ₄ ，ＳｉＨ₂ Ｃ
ｌ₂，ＳｉＨＣｌ₃ 等のＳｉ原子を含むガスや、ＴｉＣ
ｌ₄ ，ＴｉＢｒ₄ ，Ｔｉ（ＣＨ₃ ）₄ 等のTi原子を含む
ガスや、ビスアセチルアセトナト銅Ｃｕ（Ｃ₅ Ｈ₇ Ｏ
₂ ），ビスジピバロイルメタナイト銅Ｃｕ（Ｃ₁₁Ｈ₁₉Ｏ
₂ ）₂ ，ビスヘキサフルオロアセチルアセトナト銅Ｃｕ
（Ｃ₅ ＨＦ₆ Ｏ₂ ）₂ 等のＣｕ原子を含むガスを適宜組
み合わせて導入して混合ガス雰囲気として、例えばＡｌ
−Ｓｉ，Ａｌ−Ｔｉ，Ａｌ−Ｃｕ，Ａｌ−Ｓｉ−Ｔｉ，
Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ等の導電材料を選択的に堆積させて電
極を形成してもよい。

【００３６】（実験例）以下に、上記Ａｌ−ＣＶＤ法が
優れており、且つそれにより開孔内に堆積したＡｌがい
かに良質の膜であるかを実験結果をもとに説明する。

【００３７】まず基体としてＮ型単結晶シリコンウエハ
ーの表面を熱酸化して８０００ÅのＳｉＯ₂ を形成し
０．２５μｍ×０．２５μｍ角から１００μｍ×１００
μｍ角の各種口径の開孔をパターニングして下地のＳｉ
単結晶を露出させたものを複数個用意した（サンプル１
−１）。

【００３８】これらを以下の条件によるＡｌ−ＣＶＤ法
によりＡｌ膜を形成した。原料ガスとしてＤＭＡＨ、反
応ガスとして水素、全圧力を１．５Ｔｏｒｒ、ＤＭＡＨ
分圧を５．０×１０^-3Ｔｏｒｒという共通条件のもと
で、ハロゲンランプに通電する電力量を調整し直接加熱
により基体表面温度を２００℃〜４９０℃の範囲で設定
し成膜を行った。

【００３９】その結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１から判るように、直接加熱による基体
表面温度が２６０℃以上では、Ａｌが開孔内に３０００
〜５０００Å／分という高い堆積速度で選択的に堆積し
た。

【００４２】基体表面温度が２６０℃〜４４０℃の範囲
での開孔内のＡｌ膜の特性を調べてみると、炭素の含有
はなく、抵抗率２．８〜３．４μΩｃｍ、反射率９０〜
９５％、１μｍ以上のヒロック密度が０〜１０であり、
スパイク発生（０．１５μｍ接合の破壊確率）がほとん
どない良好な特性であることが判明した。

【００４３】これに対して基体表面温度が２００℃〜２
５０℃では、膜質は２６０℃〜４４０℃の場合に比較し
て若干悪いものの従来技術から見れば相当によい膜であ
るが、堆積速度が１０００〜１５００Å／分と決して十
分に高いとはいえず、スループットも７〜１０枚／Ｈと
比較的低かった。

【００４４】また、基体表面温度が４５０℃以上になる
と、反射率が６０％以下、１μｍ以上のヒロック密度が
１０〜１０⁴ ｃｍ^-2、アロイスパイク発生が０〜３０％
となり、開孔内のＡｌ膜の特性は低下した。

【００４５】次に上述した方法がコンタクトホールやス
ルーホールといった開孔にいかに好適に用いることがで
きるかを説明する。

【００４６】即ち以下に述べる材料からなるコンタクト
ホール／スルーホール構造にも好ましく適用されるので
ある。

【００４７】上述したサンプル１−１にＡｌを成膜した
時と同じ条件で以下に述べるような構成の基体（サンプ
ル）にＡｌ膜を形成した。

【００４８】第１の基体表面材料としての単結晶シリコ
ンの上に、第２の基体表面材料としてのＣＶＤ法による
酸化シリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー工程に
よりパターニングを行い、単結晶シリコン表面を部分的
に吐出させた。

【００４９】このときの熱酸化ＳｉＯ₂ 膜の膜厚は８０
００Å、単結晶シリコンの露出部即ち開口の大きさは
０．２５μｍ×０．２５μｍ〜１００μｍ×１００μｍ
であった。このようにしてサンプル１−２を準備した
（以下このようなサンプルを“ＣＶＤＳｉＯ₂ （以下Ｓ
ｉＯ₂ と略す）／単結晶シリコン”と表記することとす
る）。

【００５０】サンプル１−３は常圧ＣＶＤによって成膜
したボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＧと略す）／単結
晶シリコン、サンプル１−４は常圧ＣＶＤによって成膜
したリンドープの酸化膜（以下ＰＳＧと略す）／単結晶
シリコン、サンプル１−５は常圧ＣＶＤによって成膜し
たリンおよびボロンドープの酸化膜（以下ＢＳＰＧと略
す）／単結晶シリコン、サンプル１−６はプラズマＣＶ
Ｄによって成膜した窒化膜（以下Ｐ−ＳｉＮと略す）／
単結晶シリコン、サンプル１−７は熱窒化膜（以下Ｔ−
ＳｉＮと略す）／単結晶シリコン、サンプル１−８は減
圧ＣＶＤによって成膜した窒化膜（以下ＬＰ−ＳｉＮと
略す）／単結晶シリコン、サンプル１−９はＥＣＲ装置
によって成膜した窒化膜（以下ＥＣＲ−ＳｉＮと略す）
／単結晶シリコンである。

【００５１】さらに以下に示す第１の基体表面材料（１
８種類）と第２の基体表面材料（９種類）の全組み合わ
せによりサンプル１−１１〜１−１７９（注意：サンプ
ル番号１−１０，２０，３０，４０，５０，６０，７
０，８０，９０，１００，１１０，１２０，１３０，１
４０，１５０，１６０，１７０は欠番）を作成した。第
１の基体表面材料として単結晶シリコン（単結晶Si），
多結晶シリコン（多結晶Ｓｉ），非晶質シリコン（非晶
質Ｓｉ），タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），
タンタル（Ｔａ），タングステンシリサイド（ＷＳ
ｉ），チタンシリサイド（ＴｉＳｉ），アルミニウム
（Ａｌ），アルミニウムシリコン（Ａｌ−Ｓｉ），チタ
ンアルミニウム（Ａｌ−Ｔｉ），チタンナイトライド
（Ｔｉ−Ｎ），銅（Ｃｕ），アルミニウムシリコン銅
（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ），アルミニウムパラジウム（Ａｌ
−Ｐｄ），チタン（Ｔｉ），モリブデンシリサイド（Ｍ
ｏ−Ｓｉ），タンタルシリサイド（Ｔａ−Ｓｉ）を使用
した。第２の基体表面材料としてはＴ−ＳｉＯ₂ ，Ｓｉ
Ｏ₂ ，ＢＳＧ，ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，Ｐ−ＳｉＮ，Ｔ−Ｓ
ｉＮ，ＬＰ−ＳｉＮ，ＥＣＲ−ＳｉＮである。以上のよ
うな全サンプルについても上述したサンプル１−１に匹
敵する良好なＡｌ膜を形成することができた。

【００５２】特に、カラー液晶表示素子のカラーフィル
ターを有する側の基板において、図４に示す様に、透明
基板１上に透明電極層２を堆積した後、カラーフィルタ
ーとして赤，緑，青の３色の着色層３ａ, ３ｂ, ３ｃの
繰り返し配列からなるフィルター層を形成し、その後、
アルミニウムハイドライドと水素とを利用したＣＶＤ法
においてＡｌが電子供与性の基板上にのみ選択堆積する
ことを用い、Ａｌを前記着色層３ａ, ３ｂ, ３ｃの無い
部分に選択的に堆積することにより、遮光層４を形成し
たものである。これにより、着色層３ａ, ３ｂ, ３ｃと
Ａｌ遮光層４とのセルフ・アラインが可能となり、開口
率が向上するようにしたものである。また図中、符号５
は液晶の配向層を示すものであり、前記の着色層３ａ,
３ｂ, ３ｃとＡｌ遮光層４とのセルフ・アラインが可能
となり、開口率が向上するようにしたものである。また
図中、符号５は液晶の配向層を示すものであり、前記の
着色層３ａ, ３ｂ, ３ｃとＡｌ遮光層４の厚さが同じに
なる様にする事により、表面の段差が無くなり、表面段
差による前記液晶配向層５の液晶の配向欠陥を無くした
ものである。また本発明では、ＴＦＴとカラーフィルタ
ー基板との間の容量を低減させるために、さらにその上
層に透明電極層を形成する。

【００５３】以下、本発明を具体的実施例によりさらに
詳しく説明する。

【００５４】前記したように、アルミニウムハイドライ
ドを原料としたＡｌの選択堆積は、本発明の主要な構成
要素であり、本発明では、このＡｌの選択堆積技術によ
り、カラー液晶表示素子における着色層とＡｌ遮光層と
のセルフ・アラインを可能とし、開口率を向上させたも
のである。このＡｌの選択堆積方法および装置の説明
は、以下の各具体的実施例において行なう。

【００５５】（実施例１）実施例１として、カラーフィ
ルターの着色材料を透明樹脂中に分散させた後、フォト
リソグラフィ工程によりパターニングする事により形成
し、ＴＦＴとしてはプラズマＣＶＤ法により堆積したａ
−Ｓｉ（非晶質シリコン）によるＴＦＴを用い、液晶と
してはＴＮ液晶を用いた場合を記す。

【００５６】（ｉ）はじめに図５に示す様にガラス基板
１１上にＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｈｉｎＯｘｉｄ
ｅ）をターゲットとしてＡｒ＋Ｏ₂ ガスでスパッタリン
グする事によりＩＴＯからなる透明電極層１２を１００
０Åを堆積させた。

【００５７】（ｉｉ）次に、図６に示す様に、芳香族ポ
リアミド樹脂［ＰＡ−１００Ｃ（商品名、宇部興産社
製）］に青色着色材料として［ヘリオゲンブルー（Ｈ
ｅｌｉｏｇｅｎＢｌｕｅ）Ｌ７０８０（商品名、ＢＡ
ＳＦ社製、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７４１６０）］を分散させた
Ｎ−メチル−２−ピロイドン溶液をスピンナー塗布法に
より１．５μｍの膜厚に塗布した。その後、高圧水銀灯
により露光した後、現像、洗浄し、１５０℃，３０分の
焼成を行なうことにより所定パターンの青色着色層１３
ａを所定の位置に形成した。

【００５８】（ｉｉｉ）続いて図７に示す様に、芳香族
ポリアミド樹脂に緑色着色材料として［リオノールグ
リーン（ＬｉｏｎｏｌＧｒｅｅｎ）６ＹＫ（商品名、
東洋インキ社製、Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７４２６５）］を分散
させたＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を用いて前記
（ｉｉ）と同様に所定パターンの緑色着色層１３ｂを基
板の所定の位置に形成した。

【００５９】（ｉｖ）さらに、このようにして青色及び
緑色パターンの形成された基板上に芳香族ポリアミド樹
脂に赤色着色材料として［イルガジンレッド（Ｉｒｇ
ａｚｉｎＲｅｄ）ＢＰＴ（商品名、チバガイギー（Ｃ
ｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ）社製，Ｃ．Ｉ．Ｎｏ．７１１２
７）を分散させたＮ−メチル−２−ピロリドンを用いて
前記（ｉｉ）と同様にして，基板の所定の位置に所定パ
ターンの赤色着色層１３ｃを形成し、Ｒ（赤），Ｇ
（緑），Ｂ（青）３色のストライブパターンのカラーフ
ィルター層を得た。

【００６０】（ｖ）次に前記の基板（図７）を図１１に
示すようなＣＶＤ装置の予備排気室１１０に配置する。
この予備排気室１１０は水素雰囲気とされる。ゲートバ
ルブ１１３をあけ、その後、前記基板を反応室１０２に
搬送し、そして排気系１０９より反応室１０２内をほぼ
１×１０^-8Ｔｏｒｒに排気する。但し反応室１０２内は
１×１０^-8Ｔｏｒｒより悪くてもＡｌは成膜する。

【００６１】そして、ガスラインからＤＭＡＨ（ジメチ
ルアルミニウムハイドライド）を気化器１０６を通して
供給する。ＤＭＡＨラインのキャリアガスはＨ₂ を用い
る。

【００６２】第２のガスラインは反応ガスとしてのＨ₂
用であり、この第２のガスラインからＨ₂ を流し、混合
器１０５においてＤＭＡＨと混合する。スローリークバ
ルブ１０８の開度を調整して反応室内１０２内の圧力を
所定の値にする。この場合の典型的な圧力は略々１．５
Ｔｏｒｒとする。ＤＭＡＨラインよりＤＭＡＨを導入す
る。全圧はほぼ１．５Ｔｏｒｒであり、DMAH分圧は略々
５．０×１０^-3Ｔｏｒｒとする。その後、基板ホルダー
１０３を抵抗発熱体１０４に通電し、ガラス基板１０１
を直接加熱する。このときのガラス基板の温度は２００
℃であった。このようにして、図８に示す様に、Ａｌ遮
光層１４を着色パターンと同じ厚さになる様に１．５μ
ｍの厚さに堆積した。このときＡｌはＩＴＯの表面が出
ているところ、すなわち着色パターンの無いところにの
み選択的に堆積する。

【００６３】（ｖｉ）次に、図９に示す様に前記基板の
全面にポリイミド樹脂を１２００Å厚に塗布し、２５０
℃，１時間の加熱硬化を行なってポリイミド樹脂の配向
層１５を形成した後、該樹脂層の表面をラビング処理に
より液晶の配向機能を付与して、カラーフィルター基板
を形成した。

【００６４】（ｖｉｉ）次に、図１０に示す様に、別途
に形成しておいたプラズマＣＶＤ法により堆積したａ−
ＳｉをもちいたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を有するＴ
ＦＴ基板１７と前記のカラーフィルター基板とを対抗さ
せ、貼り合わせた後、その間隙にＴＮ液晶１８を注入
し、封口して本発明のカラー液晶表示素子を得た。な
お、図中符号１９はトランジスタ、２０はトランジスタ
側の透明電極である。

【００６５】本実施例のカラー液晶表示素子は良好な機
能を有し、また１画素の開口率は８０％以上であった。

【００６６】（実施例２）実施例２としては以下の場合
を示した。すなわち、液晶駆動用のＴＦＴと対向基板の
透明電極との間の容量を低減させる為に、着色層１３
ａ, １３ｂ, １３ｃからなるカラーフィルター層上に第
２の透明電極層を形成した構成において、実施例１と同
様の方法でカラーフィルター層を形成し、ＴＦＴとして
は減圧ＣＶＤ法により堆積したｐｏｌｙ−Ｓｉ（多結晶
シリコン) によるＴＦＴを用い、液晶としては強誘電性
液晶を用いた場合を記す。そのときのカラーフィルター
基板の断面構成図を図１２に示す。

【００６７】（ｉ）ガラス基板１上に第１の透明電極１
２としてスパッタリング法によりＩＴＯを２００Å堆積
させた。

【００６８】（ｉｉ）次に、実施例１と同様に、赤，
緑，青の着色層１３ａ,１３ｂ, １３ｃを形成した。

【００６９】（ｉｉｉ）その後、上記基板に実施例１と
同様のＤＭＡＨを原料とするＣＶＤ法によりＡｌ遮光層
１４を着色パターンの形成されていない部分に選択堆積
させる。

【００７０】（ｉｖ）次に、前記基板上に第２の透明電
極層１６としてスパッタリング法によりＩＴＯを１００
０Å堆積させた。

【００７１】（ｖ）次に、前記基板の全面に実施例１と
同様に、ポリイミド配向層１５を形成した後、ラビング
処理を行う事によりカラーフィルター基板を形成した。

【００７２】（ｖｉ）次に、別途形成しておいた減圧Ｃ
ＶＤ法により堆積したｐｏｌｙ−Ｓｉを用いたＴＦＴを
有するＴＦＴ基板と、前記カラーフィルター基板とを対
向させて貼りわせた後、その間隙に強誘電性液晶を注
入、封口して、本発明のカラー液晶表示素子を得た。

【００７３】本実施例のカラー液晶素子は実施例１と比
較して、ＴＦＴと対向電極のＩＴＯの間に着色層が存在
しないため、その分の容量が減少した。また、フィルタ
ー基板の表面が平坦であるため、着色層の段差による強
誘電性液晶の配向欠陥もなく、良好な機能を有した。ま
た１画素あたりの開口率も実施例１と同様に８０％以上
であった。

【００７４】（実施例３）本実施例は、電子機器が、ス
ペーサー構造を改良した液晶パネルである場合の例であ
る。

【００７５】図１３〜図１６は、本実施例の液晶パネル
の製造方法を示す工程図である。

【００７６】図１３に示すように、第１のガラス基板５
１の上にゲート電極５９としてクロム（Ｃｒ）を厚み１
０００オングストローム蒸着してパターニングした。そ
の後、スパッタリングによりシリコン酸化膜を厚み１０
００オングストローム堆積してゲート絶縁膜６０を形成
した。さらに、画素表示電極６５を形成し、半導体層６
１としてアモルファス・シリコンを厚み１０００オング
ストローム、低抵抗半導体層６２として燐を１×１０²⁰
（個／ｃｍ³）含むアモルファス・シリコンを堆積し
て、ゲート電極５９上に島状に残るようにパターニング
し、ドレイン電極６３およびソース電極６４としてアル
ミニウムを厚み５０００オングストローム蒸着した後、
無機保護膜６６としてシリコン窒化膜を堆積し、ドレイ
ン電極６３とソース電極６４上に開口部７０を設ける。
開口部７０の一辺の長さは１μｍ〜４μｍであり、開口
部７０の位置はドレイン電極６３、ソース電極６４に限
らず、配線上であればよい。

【００７７】次に、図１４に示すように、ＴＭＡ（トリ
メチルアルミニウム）を用いたアルミニウムの化学的気
相成長（ＣＶＤ）法により開口部７０上にのみ選択的に
アルミニウム７１を３. ９μｍ堆積する。アルミニウム
７１の厚さは、１μｍ〜１５μｍで、望ましくは１μｍ
〜１０μｍがよい。

【００７８】本発明を良好に実施することを可能にして
いる前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分にし
た金属の選択的ＣＶＤ法については、前述したが、ここ
で、本実施例に即して、この選択的ＣＶＤ法を再度図１
７ないし図１９を用いて説明する。

【００７９】図１７に示すように、アルミニウムまたは
アルミニウムを主成分とする金属膜の連続形成装置は、
ゲートバルブ７３によって互いに連続外気遮断下で連通
可能に連接されているロードロック室７４，ＣＶＤ反応
室（第１の成膜室）７５，ロードロック室７６とから構
成されており、各室はそれぞれ排気系７７ａ〜７７ｃに
よって排気もしくは減圧されるように構成されている。

【００８０】前記ロードロック室７４は、スループット
性を向上させるために、堆積処理前の基板の雰囲気を、
排気後にＨ₂ 雰囲気に置き換える室である。

【００８１】次のＣＶＤ反応室７５は基板上に常圧また
は減圧下で選択堆積を行う室であり、抵抗加熱体（２０
０℃〜４３０℃）７８を有するガラス基板ホルダー７９
が内部に設けられるとともに、ＣＶＤ用ガス導入ライン
８０によって室内にＣＶＤ用ガスが導入されるように構
成されている。

【００８２】最後のロードロック室７６は金属膜堆積完
了後の基板を外気中に出す前の調整室であり、雰囲気を
Ｎ₂ に置換するように構成されている。

【００８３】上記構成の金属膜連続形成装置は、実際的
には、図１８に示すように、搬送室８１を中継室として
前記ロードロック室７４，ＣＶＤ反応室７５，ロードロ
ック室７６が相互に連結された構造となっている。この
構成ではロードロック室７４はロードロック室７６を兼
ねている。前記搬送室８１には、図に示すように、ＡＡ
方向に正逆回転可能かつＢＢ方向に伸縮可能なアーム
（搬送手段）８２が設けられており、このアーム８２に
よって、図１９中に矢印で示すように、第１のガラス基
板を工程に従って順次ロードロック室７４からＣＶＤ室
７５，ロードロック室７６へと、外気にさらすことなく
連続的に移動させることができるようになっている。

【００８４】第１のガラス基板５１上へのアルミニウム
成膜の手順は次の通りである。

【００８５】まず、第１のガラス基板５１をロードロッ
ク室７４に配置する。このロードロック室７４には前記
したように水素が導入されて水素雰囲気とされる。そし
て、排気系７７ｂにより反応室７５内をほぼ１×１０^-8
Ｔｏｒｒに排気する。

【００８６】ただし、反応室７５内の真空度は１×１０
^-8Ｔｏｒｒより悪くてもアルミニウムは成膜する。

【００８７】そして、不図示のガスラインからジメチル
アルミニウムハイドライト（ＤＭＡＨ）を供給する。Ｄ
ＭＡＨラインのキャリアガスはＨ₂ を用いる。なお、前
記ＤＭＡＨ［Ａｌ（ＣＨ₃ ）₂ Ｈ］の他にアルキルアル
ミニウムハイドライトとしては、モノメチルアルミニウ
ムハイドライト：ＭＭＡＨ［Ａｌ（ＣＨ₃ ）Ｈ₂ ］も使
用可能である。

【００８８】不図示の第２のガスラインは反応ガスとし
てのＨ₂ 用であり、この第２のガスラインからＨ₂ を流
し、不図示のスローリークバルブの開度を調整して反応
室７５内の圧力を所定の値にする。この場合の典型的圧
力はほぼ１. ５Ｔｏｒｒとする。ＤＭＡＨラインよりＤ
ＭＡＨを反応管内へ導入する。全圧はほぼ１. ５Ｔｏｒ
ｒであり、ＤＭＡＨ分圧をほぼ５. ０×１０- ３Ｔｏｒ
ｒとする。その後、基板ホルダ７９の抵抗加熱体７８に
通電し、基板を直接加熱する。このようにして電子供与
性の基板の表面にのみアルミニウムを堆積させることが
できる。この堆積膜は良好な平面性、耐久性を有するこ
とから極めて優れた機能性部材として作用する。

【００８９】上記直接加熱による第１のガラス基板５１
の表面の温度は２７０℃とした。

【００９０】上記アルミニウムの堆積終了後、ＣＶＤ反
応室７５は排気系７７ｂにより５×１０^-3Ｔｏｒｒ以下
の真空度に到達するまで排気される。

【００９１】本堆積条件では、第１のガラス基板１上の
ドレイン電極６３とソース電極６４上にのみ選択的に３
０００オングストローム／分の速度で堆積し、１３分間
の堆積を行う。

【００９２】ロードロック室７４（７６）が５×１０^-3
Ｔｏｒｒ以下に排気された後、ゲートバルブ７３が開
き、第１のガラス基板５１が移動する。ゲートバルブ７
３が閉じた後、ロードロック室７４（７６）にはＮ₂ ガ
スが大気圧に達するまで流入し、ゲートバルブ７３を通
って基板は装置の外へ移動する。

【００９３】次に、図１５に示すように、無機保護膜７
２としてシリコン窒化膜を３０００オングストローム堆
積した後、画素表示電極６５上の無機保護膜６６と７２
を除去する。

【００９４】そして、図１６に示すように、ポリイミド
膜６７を塗布して硬化させ、半導体層６１上のポリイミ
ド膜６７上に遮光層６８を形成し、さらに有機保護膜６
９と印刷で液晶配向膜５６を形成する。

【００９５】その後、この第１のガラス基板５１に、透
明対向電極２２と液晶配向膜５６を設けた別途形成の第
２のガラス基板２１を接着し、さらに基板５１，２１間
に液晶５８を封入する。

【００９６】以上、第１のガラス基板１上にゲート電
極、ゲート絶縁膜６０，半導体層６１の順に形成した薄
膜トランジスタの例について説明したが、第１のガラス
基板１上に半導体層６１，ゲート絶縁膜６０，ゲート電
極５９の順に形成した薄膜トランジスタにおいても同様
であり、半導体層６１としてアモルファス・シリコンの
他に多結晶シリコンがある。

【００９７】前記液晶配向膜５６を表面に形成する第１
の基板１と第２の基板２１の材質としては、ガラスの他
に、石英，プラスチックでもよい。

【００９８】また、薄膜素子２としては薄膜トランジス
タの他にＭＩＭ（メタル・インシュレータ・メタル）ダ
イオードでもよい。

【００９９】さらに、ドレイン電極６３とソース電極６
４は、本実施例で説明したアルミニウム（Ａｌ）の他に
アルミニウム・シリコン（Ａｌ−Ｓｉ），アルミニウム
・チタン（Ａｌ−Ｔｉ），アルミニウム・シリコン銅
（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ）などのアルミニウム合金，チタン
（Ｔｉ），タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）な
どの高融点金属，チタンシリサイド（ＴｉＳｉ），タン
グステンシリサイド（ＷＳｉ），モリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉ）などのシリサイド，燐または砒素のＮ型不
純物またはボロン（硼素）のＰ型不純物を含むアモルフ
ァスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンでもよ
い。

【０１００】さらにまた、アルミニウム７１はＤＭＡＨ
にシリコンを含むガスと水素により堆積するアルミニウ
ム・シリコン等のアルミニウムを主成分とする金属でも
よい。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、アルキ
ルアルミニウムハイドライドと水素を用いたＣＶＤ法に
より、電子供与性の表面上に選択的に良質のアルミニウ
ムを堆積できるという事実に基づいてなされた発明であ
る。そして、本発明では、ＣＶＤ法によるアルミニウム
の一般的用途である電極や配線ではなく、液晶素子のよ
うな電子機器のカラーフィルターのスペーサーに応用し
たことを特徴としている。本発明によれば、ＣＶＤ法に
よるＡｌを電極以外の機能性部材として用いることによ
り各種電子機器に必要とされる高精度な位置決めが可能
となる。なぜなら、このＡｌはヒロックがほとんどな
く、応力が強く、かつＳｉ等と共晶反応による悪影響を
発生しにくいので物理的な経時変化が小さいからであ
る。そして、アルキルアルミニウムハイドライドと水素
とを利用したＣＶＤ法によればＡｌを主成分とする金属
が非常に微細な部分であっても電子供与性の基体表面に
選択的に堆積するので容易に再現性に優れたセルフアラ
インプロセスを達成できる。したがって、本発明によれ
ば、アルミニウムを主成分とする金属の選択的化学気相
成長法を用いて、薄膜素子の配線上に平面性、耐久性に
優れた金属堆積層を形成することにより、液晶パネルの
ような電子機器において、位置制御された良好な特性の
スペーサーを一対の基板間に形成することができる。

【０１０２】また、本発明によれば、Ａｌが選択的に堆
積形成され、このＡｌが単結晶となりその表面性、耐久
性に優れているために電極以外の機能性部材として利用
できる。

【０１０３】さらに、本発明によれば、液晶パネルにお
いて、位置制御されたスペーサーをアルミニウムまたは
アルミニウムを主成分とする金属の選択堆積を用いて薄
膜素子の配線上に形成することにより、スペーサーにか
かる圧力によって薄膜素子の特性不良が発生するのを防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術により形成したカラーフィルター基板
の断面構成図である。

【図２】従来の薄膜トランジスタの断面図である。

【図３】従来の液晶パネルの断面図である。

【図４】本発明を説明するためのカラーフィルター基板
の断面構成図である。

【図５】本発明の第１の実施例を説明するためのもの
で、本発明の液晶素子の製造工程を示す素子の断面構成
図である。

【図６】本発明の第１の実施例を説明するためのもの
で、本発明の液晶素子の製造工程を示す素子の断面構成
図である。

【図７】本発明の第１の実施例を説明するためのもの
で、本発明の液晶素子の製造工程を示す素子の断面構成
図である。

【図８】本発明の第１の実施例を説明するためのもの
で、本発明の液晶素子の製造工程を示す素子の断面構成
図である。

【図９】本発明の第１の実施例を説明するためのもの
で、本発明の液晶素子の製造工程を示す素子の断面構成
図である。

【図１０】本発明の第１の実施例を説明するためのもの
で、本発明の液晶素子の製造工程を示す素子の断面構成
図である。

【図１１】本発明の第１の実施例に用いたＡｌのＣＶＤ
装置の概念図である。

【図１２】本発明の第２の実施例のカラーフィルター基
板の断面構成図である。

【図１３】本発明の第３の実施例である液晶パネルの製
造方法の一実施例を説明するためのパネルの断面構成図
である。

【図１４】本発明の第３の実施例である液晶パネルの製
造方法の一実施例を説明するためのパネルの断面構成図
である。

【図１５】本発明の第３の実施例である液晶パネルの製
造方法の一実施例を説明するためのパネルの断面構成図
である。

【図１６】本発明の第３の実施例である液晶パネルの製
造方法の一実施例を説明するためのパネルの断面構成図
である。

【図１７】本発明の第３の実施例を実施するに好適な金
属薄膜の堆積装置の工程順に示した構成図である。

【図１８】同金属薄膜堆積装置の概略平面構成図であ
る。

【図１９】第１のガラス基板に金属薄膜を堆積させる場
合の基板の移動順序を矢印で示した金属薄膜堆積装置の
概略平面構成図である。

【符号の説明】

１透明基板１１ガラス基板２第１の透明電極層１２第１の透明電極層であるＩＴＯ層３ａ，１３ａ，２３ａ青色着色層３ｂ，１３ｂ，２３ｂ緑色着色層３ｃ，１３ｃ，２３ｃ赤色着色層４，１４Ａｌによる遮光層５液晶の配向層１５ポリイミドからなる配向層１６ＩＴＯからなる第２の透明電極層１７ＴＦＴ基板１８ＴＮ液晶層２１透明基板（第２のガラス基板）２２第１の透明電極層（透明対向電極）２４遮光層５１第１のガラス基板５２薄膜素子５３シール部５４スペーサー５６液晶配向膜５８液晶５９ゲート電極６０ゲート絶縁膜６１半導体層６２低抵抗半導体層６３ドレイン電極６４ソース電極６５表示画素電極６６，７２無機保護膜６７，６９有機保護膜６８遮光層７０開口部７１アルミニウム７３ゲートバルブ７４，７６ロードロック室７５ＣＶＤ反応室７７ａ〜７７ｃ排気系７８抵抗加熱体７９ホルダ８０ＣＶＤ用ガス導入ライン８１搬送室８２アーム１０１ガラス基板１０２反応室１０３基板ホルダー１０４ヒーター１０５混合器１０６気化器１０７，１１３ゲートバルブ１０８スローリークバルブ１０９，１１２排気ユニット１１０ロードロック室１１１バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ０９Ｆ 9/30 ３２０Ｇ０９Ｆ 9/30 ３２０ (56)参考文献特開昭54−150149（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−123766（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−136681（ＪＰ，Ａ) 特開平１−100276（ＪＰ，Ａ) 特開平１−161714（ＪＰ，Ａ) 実開昭60−172131（ＪＰ，Ｕ) 特公昭51−15427（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/1339 500 G02F 1/1343 C23C 16/04 C23C 16/20 G09F 9/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の基板間に配されるスペーサーとし
てアルミニウムを主成分とする金属からなる金属部材を
用いる電子機器の製造方法において、前記一対の基板のうち一方の基板の電子供与性の表面上
に、開口部を有する絶縁膜を形成する工程と、前記開口部から露出した電子供与性の表面上に、アルキ
ルアルミニウムハイドライドのガスと水素ガスとを利用
したＣＶＤ法により、前記アルミニウムを主成分とする
金属を選択的に堆積する工程と、を含むことを特徴とする電子機器の製造方法。
【請求項２】前記電子供与性の表面が薄膜素子の配線
からなることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の
製造方法。
【請求項３】前記アルキルアルミニウムハイドライド
がジメチルアルミニウムハイドライドであることを特徴
とする請求項１に記載の電子機器の製造方法。
【請求項４】前記スペーサーとしての前記金属部材の
表面に無機絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とす
る請求項１に記載の電子機器の製造方法。