JP3610333B2

JP3610333B2 - 多層配線接続方法、表示装置の接続方法及び製造方法

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Publication number: JP3610333B2
Application number: JP2001327472A
Authority: JP
Inventors: 竹彦和田; 繁隆小林; 卓士香山; 英之森田
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2021-10-25
Also published as: JP2003140164A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層配線リペア方法、多層配線接続方法、表示装置リペア方法、及び表示装置の製造方法に関し、例えば、ＰＦＡ（ＰｏｌｙｍｅｒＦｉｌｍｏｎＡｒｒａｙ）構造を有する液晶表示装置における引出し配線部に適用可能な、多層配線リペア方法、多層配線接続方法、表示装置リペア方法、及び表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ、その他各種モニタ用の画像表示装置として、液晶表示装置の普及は目覚しいものがある。液晶表示装置は、透過型と反射型のタイプとを有している。又、中型以上の液晶表示装置に関しては、各画素にＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）やＭＩＭ（ＭｅｔａｌＩｎｓｕｌａｔｏｒＭｅｔａｌ）などのスイッチング素子が形成されている、アクティブ・マトリックス型が広く使用されている。透過型のアクティブ・マトリックス液晶表示は、一般に、液晶表示パネルと、その背面に配置されたバックライト・ユニットと、を有する。液晶表示パネルは、その透過光を制御することにより、画像表示を行う。液晶表示パネルは、ＴＦＴ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）がアレイ上に形成されたアレイ基板と、カラーフィルタ基板と、これら２つの基板の間に封入された液晶材料とを有している。液晶表示装置は、その画素構造によっていくつかのタイプに分けられる。そのいくつかは、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｇ）タイプやＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）タイプと呼ばれるものである。ＩＰＳは、アレイ基板上に画素電極と対向電極を櫛歯状に配置し、液晶に基板平面方向の電界をかけることによって、液晶の光の透過を制御するものである。
【０００３】
これらとは別に、最近、画素の開口率を向上させる画素構造として、ＰＦＡ（ＰｏｌｙｍｅｒＦｉｌｍｏｎＡｒｒａｙ）構造が注目を集めている。ＰＦＡ構造は、スイッチグ素子を形成したアレイ基板上に厚いポリマの層を形成し、そのポリマ層の上に画素電極を形成する。信号線の上に、ポリマ層を介して画素電極を重ねることができるので、開口率の増加を望むことができる。
【０００４】
図８は、ＰＦＡ構造を有する画素の平面図である。ＰＦＡ構造は、ＴＮタイプにもＩＰＳタイプにも適用することができる。図８に示されている画素は、ＴＮタイプの画素構造にＰＦＡが適用されている。図８において、８０１はＴＦＴ、８０２は蓄積容量、８０３はゲート線もしくはゲート電極、８０４はアモルファス・シリコン層、８０５は信号線、８０６はソース／ドレイン電極、８０７は画素電極である。ＴＦＴ８０１のＯＮ／ＯＦＦをゲート線によって選択することによって、信号線８０５を介して入力される画素信号の画素電極８０７への入力を制御する。蓄積容量８０２は、画素信号の保持特性を改善する。
【０００５】
図９は、図８の画素構造のＡ−Ａ’の線での断面に相当する、断面構造を示している。図９に示されているゲート線のパッド部は、図８には記載されていない。図９において、ＴＦＴ８０１は、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層構造を有するゲート配線層９０１、酸化シリコンＳｉＯｘで形成されたゲート絶縁膜層９０２、アモルファス・シリコン層９０３、オーミック層９０４、ＳｉＮｘエッチング・ストッパ層９０５、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層構造を有する信号線層９０６、及び、ＳｉＮｘパッシベーション層９０７、を有している。
パッシベーション層９０７の上に、厚いポリマ層９０８が形成されており、その上にＩＴＯ画素電極層９０９が形成されている。画素電極層９０９は、ポリマ層９０８に形成されたビアを介して信号線層９０６と接続されている。
【０００６】
蓄積容量８０２は、ゲート配線層９０１と画素電極層９０９と、それらの間に形成されたゲート絶縁膜層９０２とを有している。ゲート絶縁膜層９０２の上にはアモルファス・シリコン層９０３とオーミック層９０４が積層されており、画素電極層９０９と接続されている。
パッド部９１０は、表示領域の外側の周辺領域に形成されている。パッド部は９１０、ゲート線と、ドライバＩＣとの接続に使用される。パッド部は、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層構造を有するゲート配線層９０１と画素電極層９０９とが積層されて、構成されている。図示されていないが、信号線もドライバＩＣとの接続に使用されるパッド部を有している。
【０００７】
ＰＦＡ構造の液晶表示装置の製造において、ドライバＩＣと接続される接続パッド部の抵抗が、高抵抗となる製品が非常に多く見出されるという問題が発生した。これは特に、ゲート線の引き出し配線において顕著であった。従来のＰＦＡ構造ではない液晶表示装置においては、ゲート引出し配線の接続パッド部分の抵抗（図５における配線部５０５の両端部の抵抗値に相当）は、およそ６４オームであった。しかし、上記のＰＦＡ構造の液晶表示装置においては、接続パッド部分の抵抗は２００オーム以上の値を有していた。接続パッド部分がこのように高い抵抗を有すると、ドライバＩＣとの接続を行うことができず、不良品として廃棄処分を行わなければならない。
【０００８】
発明者らはこの問題について調査研究を行い、この問題が、ＩＴＯ画素電極層９０９とＭｏ／Ａｌ／Ｍｏゲート配線層９０１のＭｏ層との間に形成された、ＭｏＯ_３金属酸化物層に起因していることを見出した。ＰＦＡ構造の液晶表示装置においては、信号線層９０６を形成した後に、ポリマ層９０８を積層する。ポリマ層９０８のパターニング処理において、ゲート線パッド９１０のＭｏ表面は露出されている。このため、このポリマ層の形成工程においてＭｏ層の表面が酸化し、絶縁酸化層ＭｏＯ_３が形成されると考えられる。
【０００９】
一方、液晶表示装置の製造工程において、レーザを使用してリペア処理を行うことが知られている。これは、レーザを使用して配線層に孔を形成し、あるいは、レーザＣＶＤと呼ばれる技術を使用して配線を形成することで目的が達成される。しかし、パッド部にはドライバＩＣを接続しなければならない。この接続は、ＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）の配線フィルムと接続パッドをＡＣＦ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＦｉｌｍ）によって接続することによって実現される。あるいは、ドライバＩＣを直接ガラス基板上に実装するＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎｇｌａｓｓ）と呼ばれる方法で実現される。従って、パッド部の表面は一定の均一性が維持されていなければならない。従来のレーザ・リペアのように、レーザによって孔を穿つ方法では、パッド表面が荒れ、均一性が維持されず、ドライバＩＣとパッドとを接続することができなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的の一つは、多層配線の構造を一定以上維持しながら、配線間の導通あるいは多層配線の低抵抗化を可能とすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以下に本発明に係る解決手段を説明する。以下の説明において、内容の理解のために、実施形態に記載された要素のいくつかを（）内に記載する。これは解決手段の一例を示すものであって、解決手段の範囲が、言及された要素、あるいは、実施形態の記載に限定されるものではない。
【００１２】
第１の発明に係るリペア方法は、第１の導電層（Ｍｏ層７０３）と、第２の導電層（ＩＴＯ層７０１）と、第１及び第２の導電層の間に形成された絶縁層（ＭｏＯ_３層７０２）と、を有する多層配線（接続配線部５０３〜５０５）のリペア方法である。多層配線に第２導電層側から予め定めらた照射エネルギーのレーザ光を照射するステップと、レーザ照射において、第２導電層を溶融することなく絶縁層を加熱するステップと、絶縁層を加熱することにより、第２の導電層と第１の導電層とを接続するステップと、を有する。第２導電層を溶融することなく第２の導電層と前記第１の導電層とを接続するので、多層配線の構造を一定以上維持しながら、配線間の導通あるいは多層配線の低抵抗化を可能とする。
【００１３】
第２の発明に係るリペア方法は、第１の発明におけるリペア方法において、第２の導電層は多層配線の表面層であり、第１の導電層は第１の金属導体で形成され、第２の導電層は第２の金属導体で形成され、絶縁層は第１もしくは第２の金属導体の酸化物である。表面層が溶融されないので、表面層の均一性を一定以上に維持することができる。
【００１４】
第３の発明に係るリペア方法は、第２の発明における接続するステップにおいて、レーザ照射による熱によって絶縁層における酸素の結合が切断されることにより、絶縁体が導体に変化することで接続する。尚、例えば、絶縁層が窒化物である場合は、窒素の結合を熱エネルギーで切断することによって導体に変化させることができる。
【００１５】
第４の発明に係るリペア方法は、第１の発明におけるレーザ照射において、多層配線の表面に気体を吹き付けることによって、多層配線を冷却する。これにより、熱による表面あるいはその他の部分の劣化を改善することができる。
【００１６】
第５の発明に係るリペア方法は、第１の発明におけるリペア方法において、絶縁層はＭｏＯ_３であり、レーザの照射エネルギーは、５ｍＪ／ｍｍ２以上、８ｍＪ／ｍｍ２以下である。
第６の発明に係るリペア方法は、第２の発明におけるリペア方法において、第２の導電層はＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）で構成されており、絶縁層は第１の金属導体の酸化物である。
【００１７】
第７の発明に係る多層配線における接続方法は、第１の導電体層（Ｍｏ層７０３）と、第２の導電体層（ＩＴＯ層７０１）と、第１及び第２の導電層の間に形成された絶縁体層（ＭｏＯ_３層７０２）と、を有する多層配線（接続配線部５０３〜５０５）における接続方法である。多層配線に第２の導電体層側からレーザ光を照射するステップと、レーザ照射によって前記絶縁体層を加熱することにより、絶縁体層の一部を導電体層に変化させるステップと、変化された導電層によって、第１の導電層と第２の導電層とを接続するステップとを有する。これにより、絶縁層によって分離された２つの導体層を電気的に接続し、抵抗値を下げることができる。
【００１８】
第８の発明に係る多層配線における接続方法は、第７の発明における接続方法において、絶縁体層は金属酸化物層であり、導電体層に変化させるステップは、金属酸化物の酸素の結合を切断することにより金属酸化物を導電体に変化させるものである。尚、例えば、絶縁層が窒化物である場合は、窒素の結合を熱エネルギーで切断することによって導体に変化させることができる。
【００１９】
第９の発明に係る多層配線における接続方法は、第７の発明における接続方法において、第１の導電体層は第１の金属導体層であり、第２の導電体層は第２の金属導体層であり、絶縁体層は、第１もしくは第２の金属導体の酸化物である、ものである。
【００２０】
第１０の発明に係る多層配線における接続方法は、第７の発明における接続方法において、レーザ照射によって、第２導電体層と前記絶縁体層とに、孔が形成されない、ものである。これにより、多層配線の構造を一定以上維持しながら、配線間の導通あるいは多層配線の低抵抗化を可能とする。
【００２１】
第１１の発明に係る表示装置のリペア方法は、マトリクッス上に配置された複数の画素を有する表示領域（３０４）と、前記表示領域の外側に形成された周辺領域（３０５）と、を有する表示装置、のリペア方法である。周辺領域は、第１の導電層と、第２の導電層と、第１及び第２の導電層の間に形成された絶縁物層と、を有する接続配線部（接続配線部５０３〜５０５）を有している。接続配線部はドライバＩＣ部品と接続される。リペア方法は、接続配線部に、第２の導電層側からレーザ光を照射するステップと、レーザ照射によって、第２の導電層のレーザ照射側表面を溶融することなく絶縁物層を加熱するステップと、絶縁物層を加熱することにより、第２の導電層と第１の導電層とを接続するステップと、を有する。これにより、接続配線部を有効にリペア処理することができる。ここでドライバＩＣ部品とは、例えばＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）におけるドライバ・チップや、ドライバ・チップを実装されたＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）を含む言葉であり、ドライバＩＣを有する全ての部品を含むものである。
【００２２】
第１２の発明に係る表示装置のリペア方法は、第１１の発明における加熱するステップにおいて、接続配線部の表面に気体を吹き付けることによって、接続配線部を冷却する、ものである。これにより、熱による表面あるいはその他の部分の劣化を改善することができる。
【００２３】
第１３の発明に係る表示装置のリペア方法は、第１１の発明における照射するステップにおいて、接続配線部がドライバＩＣ部品と接続される接続パッド部にレーザ光を照射し、加熱するステップにおいて、接続配線部の表面の均一性を乱さない、ものである。これにより、大きな支障なく、接続配線部にドライバＩＣ部品とを接続することができる。つまり、均一性を乱さないとは、接続配線部の表面とドライバＩＣ部品とを接続することができる程度に、表面の均一性が維持されていることを意味する。
【００２４】
第１４の発明に係る表示装置のリペア方法は、第１１の発明における表示装置のリペア方法において、第２の導電層は接続配線部の表面層であり、第１の導電体層は金属導電体から構成され、絶縁体層は第１導電体の酸化物であり、接続するステップは酸化物の酸素の結合を切断することによって、酸化物を導体に変化させる、ものである。尚、例えば、絶縁層が窒化物である場合は、窒素の結合を熱エネルギーで切断することによって導体に変化させることができる。
【００２５】
第１５の発明に係る表示装置のリペア方法は、第１１の発明における表示装置のリペア方法において、表示装置は、表示領域内においてマトリックス状に配置された複数の配線の上に形成された有機絶縁体層（図２、ポリマ層）と、有機絶縁体層の上に形成された複数の画素電極とを有している。さらに、接続配線部は表示領域内に配置された配線と接続されており、第２の導電層は画素電極と同じ材料によって形成されている。これにより、有機絶縁体層の形成に起因する接続配線の欠陥をリペア処理すことができる。
【００２６】
第１６の発明に係る表示装置のリペア方法は、第１１の発明における表示装置のリペア方法において、第１の導電層はＭｏ層であり、絶縁物層はＭｏＯ_３層であり、第２の導電層はＩＴＯ層である。さらに、接続するステップは、酸化物の酸素の結合を切断することによって、酸化物を導体に変化させる。
【００２７】
第１７の発明に係る表示装置の製造方法は、マトリックス状に配置された、複数の信号線と複数の走査線とを有する表示装置の製造方法である。複数の走査線を形成するステップと、複数の信号線を形成するステップと、複数の走査線と前記複数の信号線の交差部それぞれの近傍に、画素電極を形成するステップと、を有する。さらに、複数の信号線もしくは走査線の一つの引き出し配線部（５０３、６０３、６０４）であって、第１の導電層と第２の導電層と第１及び第２の導電層との間に形成された絶縁体層と、を有する引出し配線部に、レーザ光を照射するステップを有する。レーザ照射において、予め定めらた照射エネルギーのレーザ光を照射することにより、引き出し配線部の表面を溶融することなく絶縁体層を加熱し、第１の導電層と第２の導電層とを接続するステップを備える。これにより、引き出し配線部の構造を一定以上維持しながら、配線間の導通あるいは引き出し配線部の低抵抗化を可能とする。
【００２８】
第１８の発明に係る表示装置の製造方法は、第１７の発明における表示装置の製造方法において、さらに、複数の走査線及び信号線を形成した後に、有機絶縁体層を形成するステップを有している。画素電極は有機絶縁体層の上に形成され、形成された複数の信号線の引き出し配線部表面に、画素電極の材料で配線層が積層される。第２導電層は、画素電極材料の配線層であり、第１の導電体層は第１の金属導体で構成され、絶縁体層は第１の金属導体の酸化物である。これにより、有機絶縁体層の形成に起因する接続配線の欠陥をリペア処理すことができる。
【００２９】
第１９の発明に係る表示装置の製造方法は、第１８の発明における加熱接続するステップにおいて、酸化物の酸素の結合を熱エネルギーによって切断することによって、酸化物を導体に変化させる。尚、例えば、絶縁層が窒化物である場合は、窒素の結合を熱エネルギーで切断することによって導体に変化させることができる。
【００３０】
第２０の発明に係る表示装置の製造方法は、第１７の発明におけるレーザ照射において、引き出し配線部の表面に気体を吹き付けることによって、引き出し配線部を冷却する。これにより、熱による表面あるいはその他の部分の劣化を改善することができる。
【００３１】
第２１の発明に係る表示装置の製造方法は、第１７の発明における表示装置の製造方法において、レーザの照射エネルギーは、５ｍＪ／ｍｍ２以上、８ｍＪ／ｍｍ２以下である。
第２２の発明に係る表示装置の製造方法は、第２１の発明における表示装置の製造方法において、第１の導電層はＭｏ層であり、絶縁物層はＭｏＯ_３層であり、第２の導電層はＩＴＯ層である。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態である液晶表示装置のリペア方法が、図を参照して以下に説明される。本形態のリペア処理においては、ドライバＩＣ部品が接続される、接続配線の接続パッド部に、所定エネルギーの赤外レーザ光が照射される。このレーザ照射によって、接続パッド部の表面を大きく荒らすことなく、接続パッド部の抵抗値を下げることができる。以下において、ＰＦＡ（ＰｏｌｙｍｅｒＦｉｌｍｏｎＡｒｒａｙ）・ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）タイプの液晶表示装置について説明されるが、本発明が、ＩＰＳやＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）などの他のタイプの液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などの他の表示装置、あるいは、表示装置に限らない他の製品のリペア処理あるいは製造工程に適用可能であることは当業者であれば明らかであろう。
【００３３】
以下に、ＴＦＴアレイ基板の製造工程について説明する。ＴＦＴはボトムゲート型（逆スタガ型）である。従って、ゲート電極及びゲート線が下層に形成され、その上に絶縁層が堆積される。この絶縁層の上にソース／ドレイン電極、及び、信号線が配置される。半導体としてａ−Ｓｉが使用されている。
図１は、ＰＦＡタイプＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）の画素構造を示す平面図である。図１において、１０１はＴＦＴ、１０２は蓄積容量、１０３はゲート線もしくはゲート電極、１０４はアモルファス・シリコン層、１０５は信号線、１０６はソース／ドレイン電極、１０７は画素電極である。ＴＦＴ１０１のＯＮ／ＯＦＦをゲート線によって選択することによって、信号線１０５を介して入力される画素信号の画素電極１０７への入力を制御する。蓄積容量１０２は、画素信号の保持特性を改善する。
【００３４】
図２は、ＰＦＡタイプＬＣＤの製造工程を説明する。図２における各断面図は、図１の画素構造のＡ−Ａ’の線での断面に相当する。図２に示されているゲート線のパッド部は、図１には記載されていない。パッド部は、アレイ基板の周辺領域に形成される。尚、信号線のパッド部は、説明を省略する。信号線のパッド部は、信号線の積層構造の上にＩＴＯ層が積層された構造である。
各配線及び絶縁膜の形成は、材料の堆積、フォトリソグラフィ処理、エッチング処理によって形成される。材料の堆積は、スパッタ法や真空蒸着による物理気相付着、もしくは、プラズマＣＶＤ等の化学気相付着によって行われる。フォトリソグラフィ処理は、フォトレジストの付着、マスク・パターンを介した感光、現像によるレジスト・パターンの形成、そして、レジストの剥離の各処理によって行われる。
【００３５】
エッチング処理は、プラズマ・スパッタリング、ＲＩＥスパッタリング等のドライエッチング、もしくは、エッチング液を使用したウェットエッチングによって行われる。これらの処理は、各工程において好適なものが選択される。これらの処理は広く知られた技術であり、詳細な説明を行わない。
【００３６】
以下に、図２の各図面を参照して、アレイ基板製造工程を説明する。
図２−Ａ．ガラス基板上にゲート線層を、薄膜付着及びエッチングの技術を利用してパターイングする。ゲート線層は、上層からＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの積層構造を有している。ゲート線層の形成において、ゲート線、パッド部の下層、及び蓄積容量を形成する導体部が形成される。蓄積容量の導体部はゲート配線から連続して形成されており、これは、いわゆるＣｓオン・ゲート構造と呼ばれる構造である。もちろん、ゲート配線とは分離して導体部を形成することも可能である。
【００３７】
図２−Ｂ．次に、ゲート絶縁膜層を、酸化シリコン（ＳｉＯ_ｘ）もしくは窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）で形成する。その後、ａ−Ｓｉ層をパターニングし、その上にエッチングストッパ層を窒化シリコンをパターングすることで形成する。エッチングストッパ層は、後の信号線層などのパターニングによってａ−Ｓｉがエッチングもしくは劣化することを防止する。
【００３８】
図２−Ｃ．次に、信号線層とａ−Ｓｉ層との接触を向上させるための、オーミック層をｎ＋ａ−Ｓｉで形成し、ａ−Ｓｉ層とｎ＋ａ−Ｓｉ層を同時にフォト・リソグラフィー処理、及び、エッチング処理し、ａ−Ｓｉ層とｎ＋ａ−Ｓｉ層のパターンを形成する。
信号線層をその上にパターニングする。信号線層はゲート線層と同様の構造を有しており、上層からＭｏ／Ａｌ／Ｍｏを有する積層構造である。
図２−Ｄ．続いて、窒化シリコンでパッシベーション層をパターニングする。
【００３９】
図２−Ｅ．その上にポリマー層をパターニングする。ポリマ層にはアクリル系樹脂を使用することができる。ポリマの塗布前に基板を洗浄し、細長いスリットでポリマを塗布した後に、スピンコータでスピンさせてポリマを薄く延ばす。その後、露光処理及び現像処理を行う。ＵＶ光を照射した後に、約２２０〜２４０℃で４５分間のアニール処理が施される。
【００４０】
図２−Ｆ．ポリマ層の上にＩＴＯ層がパターニングされる。ＩＴＯ層は画素電極を形成する。ＩＴＯ層はゲート線の引き出し配線部におけるパッド部上にも形成される。ゲート線パッド部は、最上層としてのＩＴＯ層と、その下に、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏ層を有している。画素電極とＴＦＴのソース／ドレイン電極とは、又、画素電極と蓄積容量とは、ポリマ層に形成されたビアを通じて接続される。
【００４１】
尚、各層は他の材料で形成することができる。例えば、Ａｌの代わりにＡｌＮｄ合金を使用し、あるいは、ＭｏＷ合金などを配線材料として使用することができる。あるいは、ゲート線層を、ゲート絶縁層と、酸化シリコンと窒化シリコンの２層構造とすることができる。
【００４２】
接続パッド部のリペア処理が、以下に、説明される。リペア処理は、表示装置の製造方法における工程として実施される。接続パッド部に所定エネルギーのレーザ光を照射することによって、接続パッドの表面の均一性を維持しつつ、接続パッド部の抵抗値を下げることができる。図３は、液晶表示パネル３０１の全体を示す平面図である。液晶表示パネル３０１は、図において、下側のＴＦＴアレイ基板３０２と、その上のＣＦ（ＣｏｌｏｒＦｉｌｔｅｒ）基板３０３と、を有している。ＣＦ基板上３０３には各画素に対応する色（ＲＧＢ）を有するＣＦ層が形成されている。透過型液晶表示装置は、バックライト（不図示）からの光を液晶表示パネル３０１に入射し、各画素を透過する透過光量を制御することによって、画像表示を行う。
【００４３】
図３において、３０４は画素がマトリックス状に配置され、画像の表示を行う表示領域、３０５は表示領域の外側に形成された周辺領域である。周辺領域の一つのＹ辺上に複数のゲート・ドライバＩＣが接続される。図３において、これらは、直接、ＴＦＴアレイ基板３０１のガラス基板上に設置される。これは、ＣＯＧ（ＣｈｉｐＯｎＧｌａｓｓ）と呼ばれる技術である。３０６はドライバＩＣが実装される部分を示している。
一方、一つのＸ辺には、複数のデータ・ドライバＩＣが接続される。データ・ドライバは、ＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）の配線フィルムを介してアレイ基板３０２に接続される。ここでＴＣＰは、配線を有するフィルムとその上に実装されたドライバＩＣを有している。尚、ドライバとアレイ基板の接続は、ＣＯＧもしくはＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）のいずれを使用することもできる。
【００４４】
リペア処理は、周辺領域に形成された配線部であって、ドライバＩＣとの接続に使用される接続配線部の接続パッド部に、レーザ光を照射することによって行われる。ここで、接続パッド部とは、ドライバもしくはＴＣＰ（これらをドライバＩＣ部品と呼ぶ）と、アレイ基板上の周辺領域における接続配線部と、が接続される部分を意味する。ゲート・ドライバ用の接続配線部は、周辺領域におけるアレイ基板３０２上のＹ辺に形成されている。データ・ドライバの用の接続配線部は、周辺領域におけるアレイ基板３０２上Ｘ辺に形成されている。接続配線とドライバＩＣとは、接続配線部と連続して形成された接続パッド部を介して接続される。接続配線部及び接続パッド部については、図５及び６を参照して、後に説明する。
【００４５】
図４は、接続パッド部のリペア処理に使用することができるレーザ装置を説明している。図４において、４０１は赤外レーザ光を発振するＹＬＦレーザ発振器、４０２はレーザ光を減衰するアッテネータ、４０３はレーザ光の通過／遮断を制御する可変スリット、４０４はダイクロック・ミラー、４０５は加工レンズ、４０６気体噴射ノズル、４０７はレーザ照射の位置合わせに利用されるＣＣＤカメラ、４０８は液晶表示パネルを平面上でＸ−Ｙ方向に移動させるＸ−Ｙステージ、である。１０５３ｎｍのレーザ光を使用することができる。尚、ＹＡＧレーザ等、他の赤外線レーザ装置を使用することが可能であり、パルス・レーザもしくは連続出力レーザのいずれも使用することができる。
【００４６】
レーザ発振器４０１より出力されたレーザ光は、アッテネータ及び可変スリットを介してダイクロックミラーで反射される。反射されたレーザ光は加工レンズを介してアレイ基板上の接続パッド部に照射される。レーザ照射部分には気体噴射ノズル４０６によって気体が噴射され、照射部の温度の上昇を抑制する。吹き付ける気体は、空気や窒素を使用することができる。接続パッド部の最上層がＩＴＯ層であるので、加熱されても酸化することがない。最上層がＩＴＯ以外の金属層である場合は、最上層金属の酸化を防ぐために、水素などの還元気体や窒素などの酸素を含まない気体を使用することができる。Ｘ−Ｙステージ４０８を移動することによって、レーザ光を所定の方向にスキャンさせる。
【００４７】
図５は、Ｙ辺に形成された接続配線部及び接続パッド部を示す平面図である。図示された接続配線部及び接続パッド部の数は、実際の製品を反映していない。これら接続パッド部とゲート・ドライバは、ＣＯＧ技術によってＡＣＦを使用して直接に接続される。図５において、５０１はＴＦＴアレイ基板端、５０２はＣＦ基板端である。５０３は表示領域内のゲート線につながる引出し配線部、５０４及び５０５はゲート・ドライバ間を接続するドライバ間接続配線部である。接続配線部は、引出し配線部５０３とドライバ間接続配線部５０４、５０５と、を有している。配線部５０３〜５０５において、黒い部分がレーザ未照射部分であり、白い部分がレーザ照射部分である。５０４及び５０５の両端部にレーザ光が照射される。
【００４８】
接続パッド部は、ドライバ間接続配線部５０４、５０５と引き出し配線部５０３のそれぞれの一部として形成されている。ドライバ間接続配線部５０４、５０５は、信号線層のパターニング・ステップと画素電極ＩＴＯ層のパターニング・ステップにおいて形成することができ、上層からＩＴＯ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの構造を有している。引き出し配線部５０３は、上層からＩＴＯ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの構造を有している。接続パッド部も同じ構造を有している。実際には、Ｍｏ層とＩＴＯ層との間に、好ましくないＭｏ酸化物絶縁層が形成されている。このＭｏ酸化物絶縁層のために、接続パッド部の抵抗値が大きくなり、ドライバＩＣの実装を妨げる。尚、接続パッド部は他の配線部よりも幅広としても、同じ幅であってもよい。
【００４９】
接続パッド部にレーザ光が照射される。レーザ光が照射された部分において、表面ＩＴＯ層とＭｏ層とが接続され、抵抗値が大きく下がる。全ての接続パッドにレーザ光を照射しても、あるいは、一部の接続パッド部のみに選択的にレーザ光を照射することもできる。例えば、引き出し配線部の内、とくに流れる電流値の大きい配線の抵抗値を下げるため、その配線のみにレーザ光を照射することができる。ドライバ間接続配線部のレーザ光照射においては、複数の接続パッド部に同時にレーザ光を照射し、Ｙ辺にそって、ドライバ間接続配線部が延びる方向に、レーザ光がスキャンされる。ドライバ間接続配線部の両端部にレーザ光が照射される。レーザ光のエネルギーは、レーザ照射による接続パッド部表面の不均一化とパッド部の抵抗値の低下との関係で決定され、好ましくは、５ｍＪ／ｍｍ２以上、８ｍＪ／ｍｍ２以下である。又、レーザ光のスキャン速度は、好ましくは、４０〜２００μｍ／ｓｅｃである。
【００５０】
尚、レーザ光の照射は接続パッド部に限らず、接続配線部の他の部分に照射することも可能である。しかし、ＩＴＯ層は導体としては抵抗が大きいので、接続パッド部にレーザ光を照射することが好ましい。レーザ光の照射部分において、表面ＩＴＯ層とＭｏ層が接続されるので、ドライバＩＣ部品の接続部分とレーザ光照射部分までの間は表面ＩＴＯ層によって電気的に接続される。ＩＴＯ層は導体としては抵抗が大きいので、この距離が大きいと十分な導電性を確保できない場合がある。
【００５１】
図６は、ＴＣＰと接続される、Ｘ辺に形成された、接続配線部及び接続パッド部を示す平面図である。一つのＴＣＰに接続される複数の接続配線部を示している。尚、実際の接続パッド部及び接続配線部の数は、図に示されているものよりもはるかに多い。接続配線部は、表示領域内の信号線に連続している引出し配線部である。接続パッド部及び接続配線部は、上層からＩＴＯ／Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの構造を有している。接続パッド部には、データ・ドライバがＴＣＰを介して接続される。図６において、６０１はＴＦＴアレイ基板端、６０２はＣＦ基板端である。各接続パッド部６０３はセル基板端側からＣＦ基板端へ向かって延びており、信号線の引き出し配線部６０４に連続している。
レーザ光は、複数の接続パッド部を横切って、Ｙ辺に沿ってスキャンされる。６０５は、各接続パッド部のレーザ照射された部分を示している。レーザ光の好ましいエネルギーは、Ｙ辺のために使用されたエネルギーと同じである。
【００５２】
上記の接続パッド部へのレーザ光照射による抵抗値の低下は、以下のようなプロセスで実現されていると理解される。図７は、リペア前とリペア後の接続パッド部の断面の様子を説明している。図７Ａは赤外レーザ光によってリペアされる前の断面構造であり、図７Ｂがリペア後の断面構造である。図７において、７０１はＩＴＯ最上層、７０２がＭｏＯ_３層、７０３が導電性Ｍｏ層、７０４が導電性Ａｌ層、７０５が導電性Ｍｏ層である。ＭｏＯ_３はＭｏの酸化物であり、絶縁体である。７０６はレーザ光照射によって、Ｍｏ酸化物絶縁体が導体化した部分である。
ＩＴＯ層７０１とＭｏ層７０５との間に絶縁層７０２が存在するため、接続パッド部表面と接続配線との間の抵抗が大きくなり、ドライバＩＣの実装に支障をきたす。ＣＯＧ及びＴＡＢにおいて、ドライバＩＣ部品は接続パッドの表面に接続される。この表面層は表示領域内までは連続していない。又、ＩＴＯは導体としては抵抗が大きい。従って、ドライバＩＣからの電気信号が上手く伝送されない。このＭｏＯ_３絶縁層７０２は、厚膜ポリマ層のパターニング工程においてＭｏ層が露出していることで形成されると考えられる。
【００５３】
レーザ光の照射によってＭｏ酸化物層７０２の一部が導体化することで、ＩＴＯ層７０１とＭｏ層７０３との接続抵抗値が大きく下がり、接続パッド部の抵抗値を下げることができる。導体化された部分が、ＩＴＯ表面層とＭｏ層とを接続する。ドライバＩＣの接続端子からの信号は、ＩＴＯ層と導体化部を介して、Ｍｏ層によって十分に伝送される。
ここで注意すべきことは、照射されるレーザ光のエネルギーは、ＩＴＯ層の表面の均一性が維持される程度のエネルギー内に設定されている。これは、接続パッド部表面には、ドライバＩＣもしくはＴＣＰが接続されるため、表面が荒れていると、十分な接続を得ることができないからである。これは、従来のレーザ・リペア処理と大きくことなるものであることが明らかである。従来のレーザ・リペアは、配線に孔を形成することでリペア処理を行っている。本形態のリペア処理は、接続パッド部の表面を溶融せず、積層構造を破壊しない。
【００５４】
所定エネルギーの赤外レーザ光が、ＩＴＯ最上層側から、接続パッド部に照射される。これによって、ＭｏＯ_３絶縁層が加熱され、熱エネルギーによって酸素の結合が切断される。レーザ光のエネルギーが十分に小さく、温度上昇が小さいので、ＩＴＯ層もＭｏ層も溶融されず、ＩＴＯ層表面の均一性も維持される。熱エネルギーによってＭｏＯ_３から切り離された酸素は、拡散もしくは酸化によってＭｏ層に移動すると考えられる。ＭｏＯ_３絶縁層は、酸素が切り離されることによって、導体に変化し、ＩＴＯ層７０１とＭｏ層７０３との接続抵抗が大きく低下する。尚、本実施形態においては、表面層と下層との間に形成された絶縁層についてリペア処理を行ったが、より下層に形成された絶縁層をリペア処理することも可能である。又、酸化物絶縁層に限らず、窒化物絶縁層を同様の処理により、リペアすることが可能である。
【００５５】
以上のように、本実施の形態によって、ＰＦＡタイプのＬＣＤにおける、ドライバＩＣ実装における問題が解決される。接続パッド部の表面の均一性を維持しつつ接続パッド部の抵抗値を下げることができ、表示パネルにドライバＩＣを実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるＰＦＡタイプの液晶表示装置の、画素構造を示す平面図である。
【図２】本実施の形態におけるアレイ基板の製造工程を示す断面図である。
【図３】本実施の形態における液晶表示パネルの平面図。
【図４】本実施の形態におけるリペア装置の構成図。
【図５】本実施の形態におけるゲート・ドライバ（ＣＯＧ）が接続される接続配線、及びそのリペアの様子を説明する図。
【図６】本実施の形態におけるデータ・ドライバ（ＴＡＢ）が接続される接続配線、及びそのリペアの様子を説明する図。
【図７】本実施の形態におけるリペア前後の接続パッド部の構造を説明する断面図。
【図８】従来の技術におけるＰＦＡタイプＬＣＤの画素構造を説明する平面図。
【図９】従来の技術におけるＰＦＡタイプＬＣＤの画素構造を説明する断面図。
【符号の説明】
１０１ＴＦＴ、１０２蓄積容量、１０３ゲート電極、１０４アモルファス・シリコン層、１０５信号線、１０６ソース／ドレイン電極、１０７画素電極、４０１ＹＬＦレーザ発振器、４０２アッテネータ、４０３可変スリット、４０４ダイクロック・ミラー、４０５加工レンズ、４０６気体噴射ノズル、４０７ＣＣＤカメラ、４０８Ｘ−Ｙステージ、５０１ＴＦＴアレイ基板端、５０２ＣＦ基板端、５０３引出し配線部、５０４、５０５ドライバ間接続配線部、６０１ＴＦＴアレイ基板端、６０２ＣＦ基板端、６０３接続パッド部、６０４引き出し配線部、７０１ＩＴＯ最上層、７０２ＭｏＯ_３層、７０３導電性Ｍｏ層、７０４導電性Ａｌ層、７０５導電性Ｍｏ層、７０６導体化部分、８０１ＴＦＴ、８０２蓄積容量、８０３ゲート線、８０４アモルファス・シリコン層、８０５信号線、８０６ソース／ドレイン電極、８０７画素電極、９０１ゲート配線層、９０２ゲート絶縁膜層、９０３アモルファス・シリコン層、９０４オーミック層、９０５ＳｉＮｘエッチング・ストッパ層、９０６信号線層、９０７ＳｉＮｘパッシベーション層、９０８厚いポリマ層、９０９ＩＴＯ画素電極層、

Claims

第１の導電層と、接続パッドとして働く第２の導電層と、前記第１の導電層と前記第２の導電層との間に形成された金属酸化物層もしくは金属窒化物層とを有する、多層配線における接続方法であって、
前記第２の導電層の表面を溶融することなく前記金属酸化物層もしくは金属窒化物層を加熱して、前記金属酸化物層もしくは金属窒化物層を導体化するように設定されたエネルギーのレーザ光を前記第２の導電層側から照射することにより、前記第２の導電層と前記第１の導電層とを接続する方法。
前記第２の導電層は、前記多層配線の表面層であり、前記第１の導電層は第１の金属導体で形成され、前記第２の導電層は第２の金属導体で形成され、前記金属酸化物層は前記第１もしくは第２の金属導体の酸化物であり、前記金属窒化物は前記第１もしくは第２の金属導体の窒化物である、請求項１に記載の方法。
前記導体化は、前記レーザ光照射による熱によって、前記金属酸化物層における酸素の結合が切断されることにより前記金属酸化物が導体に変化する、あるいは前記金属窒化物層における窒素の結合が切断されることにより、前記金属窒化物が導体に変化する、請求項１に記載の方法。
前記レーザ光照射において、前記多層配線の表面に気体を吹き付けることによって、前記多層配線を冷却する、請求項１に記載の方法。
前記レーザ光照射によって、前記第２の導電層と前記金属酸化物層もしくは金属窒化物層とに、孔が形成されない、請求項１に記載の方法。
前記金属酸化物層はＭｏＯ _３であり、
前記レーザの照射エネルギーは、５ｍＪ／ｍｍ ^２以上、８ｍＪ／ｍｍ ^２以下である、請求項１に記載の方法。
前記第２の導電層は、ＩＴＯ（ Indium Tin Oxide ）で構成されており、
前記金属酸化物層は前記第１の金属導体の酸化物である、
請求項２に記載の方法。
（イ）上表面が金属酸化物となる第１の金属層を形成するステップと、
（ロ）前記第１の金属層の上に接続パッドとして働く第２の金属層を形成するステップと、
（ハ）前記第２の金属層の表面を溶融することなくかつ前記金属酸化物を加熱して導体化するように設定されたエネルギーのレーザ光を、前記第２の金属層側から、前記金属酸化物に照射するステップとを含む、前記第２の金属層と前記第１の金属層とを接続する方法。
前記第２の金属層は、ＩＴＯで構成される、請求項８に記載の方法。
マトリクッス上に配置された複数の画素を有する表示領域と、前記表示領域の外側に形成された周辺領域とを含み、
前記周辺領域にドライバＩＣ部品と接続される接続配線部が形成されており、前記接続配線部が第１の金属層と、接続パッドとして働く第２の金属層と、前記第１及び第２の金属層の間に形成される金属酸化物層もしくは金属窒化物層とを有する多層配線構造である、表示装置の接続方法であって、
前記第２の金属層の表面を溶融することなく前記金属酸化物層もしくは金属窒化物層を加熱して導体化するように設定されたエネルギーのレーザ光を前記第２の金属層側から照射することにより、前記第２の金属層と前記第１の金属層とを接続するステップ、
を含む表示装置の接続方法。
前記接続配線部の前記多層配線構造を有する接続パッド部にレーザ光を照射する、請求項１０に記載の接続方法。
前記レーザ光の照射は、前記接続配線部の表面に気体を吹き付けることによって、前記接続配線部を冷却することで行われる、請求項１０記載の方法。
前記レーザ光を照射し、加熱して行う前記導体化は、前記接続配線部および／または接続パッドの表面の均一性を乱さない、請求項１０もしくは請求項１１に記載の方法。
前記第２の金属層は、前記接続配線部の表面層であり、前記第１の金属層は第１の金属導体から構成され、前記金属酸化物層は前記第１の金属導体の酸化物、もしくは前記金属窒化物層は前記第１の金属導体の窒化物であり、前記導体化は、前記金属酸化物の酸素の結合を切断することによって、前記金属酸化物を導体に変化させる、あるいは前記金属窒化物の窒素の結合を切断することにより、前記金属窒化物を導体に変化させる、請求項１０に記載の方法。
前記表示装置は、前記表示領域内においてマトリックス状に配置された複数の配線の上に形成された有機絶縁体層と、前記有機絶縁体層の上に形成された複数の画素電極とを有し、
前記接続配線部は前記表示領域内に配置された配線と接続されており、
前記第２の金属層は、前記画素電極と同じ材料によって形成されている、請求項１０に記載の方法。
前記第１の金属層はＭｏ層であり、前記金属酸化物層はＭｏＯ _３層であり、前記第２の金属層はＩＴＯ層である、請求項１０に記載の方法。
マトリックス状に配置された、複数の信号線と複数の走査線とを有する表示装置の製造方法であって、
（ａ）前記複数の走査線および前記走査線の引き出し部を形成するステップと、
（ｂ）前記複数の信号線および前記信号線の引き出し部を形成するステップと、
（ｃ）前記複数の走査線と前記複数の信号線の交差部それぞれの近傍に画素電極層を、さらに前記引き出し部上に画素電極層を形成するステップとを含み、
前記ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の間に、前記信号線もしくは前記走査線の前記引き出し部に、前記信号線もしくは前記走査線を構成し表面に金属酸化物層もしくは金属窒化物層を形成する第１の金属層と、該第１の金属層の上に前記画素電極層を構成する第２の金属層とからなる引き出し配線部が形成され、該引き出し配線部の接続パッドとして働く前記第２の金属層の表面を溶融することなく前記金属酸化物層もしくは金属窒化物層を加熱して導体化するように設定されたエネルギーのレーザ光を前記第２の金属層側から照射することにより前記第１及び第２の金属層とを接続することを特徴とする、表示装置の製造方法。
前記ステップ（ｂ）と前記ステップ（ｃ）の間に、前記引き出し部を除く領域に、有機絶縁体層を形成するステップを含み、前記ステップ（ｃ）において、前記画素電極層を前記有機絶縁体層の上に形成すると共に、前記走査線もしくは前記信号線の引き出し部の上に形成し、
前記金属酸化物層は、前記第１の金属層の酸化物であり、前記金属窒化物層は、前記第１の金属層の窒化物である、
請求項１７に記載の、表示装置の製造方法。
前記導体化は、前記金属酸化物の酸素の結合を熱エネルギーによって切断することによって、前記金属酸化物を導体に変化させる、あるいは、前記金属窒化物の窒素の結合を熱エネルギーによって切断することによって、前記金属窒化物を導体に変化させる、請求項１７に記載の製造方法。
前記レーザ光の照射は、前記引き出し配線部の表面に気体を吹き付けることによって、前記引き出し配線部を冷却する、請求項１７に記載の製造方法。
前記レーザ光の照射のエネルギーは、５ｍＪ／ｍｍ ^２以上、８ｍＪ／ｍｍ ^２以下である、請求項１７に記載の製造方法。
前記第１の金属層はＭｏ層であり、前記金属酸化物層はＭｏＯ _３層であり、前記第２の金属層はＩＴＯ層である、請求項２１に記載の製造方法。