JPH01224726A - 液晶表示用アクティブマトリクス素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、走査線とデータ線の間に逆並列接続したアモ
ルファスシリコン　（以下ａ　−３ｔと記ス）ダイオー
ドが液晶駆動用ｔＢｉと直列に接続された液晶テレビな
どのための液晶表示用アクティブマトリクス素子の製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

液晶テレビの画質を向上させるために、ａ　−３ｔトラ
ンジスタまたはダイオードを用いたアクティブマトリク
ス駆動の液晶テレビの開発が行われ、製品が市場に出回
りつつある。この種の装置のうちで、ダイオードを用い
るタイプのものは、工程数が少なく低コスト比が容品で
あり、またダイオードを逆並列接続してリングダイオー
ド構成とすｔ・ るため、安定性にすぐれているという特徴がある。

第２図にダイオードを用いたアクティブマトリクス型液
晶表示装置の等価回路図を示す、それぞれ別のガラス基
板に形成された走査４１１とデータ線２はマトリクス状
をなし、マトリクス走査駆動をすることにより交点に存
在する液晶４を電気的に順次１１１Ｍしていくものであ
る。アクティブマトリクス素子は、交点となる液晶駆動
用電極と走査線！の間にそれぞれ数個直列に接続したダ
イオードを並列に接続し、リングダイオード３を形成し
たものを介在させたものである。

第３図（Ｍｌ〜（８）は従来の図８に示す構造のように
２直列のａ−５１ダイオードをもつアクティブマトリク
ス素子の製造工程を示し、図ａにおいてはＮａフリーの
硼珪酸系ガラスまたはソーダガラスの上に５１０８を浸
漬またはスパッタ法等で被覆したガラス基板１０の上に
蒸着法またはスパッタ法で形成したＩＴＯ（インジウム
すず酸化物）＋５ｎＯ１等の透明導電膜２０．スパッタ
法を用いての約１０００人の厚さのＣｒ１１３０．プラ
ズマＣＶＤ法を用いて形成したｐｉｎ接合を有する約４
０００人の厚さのａ−５ｌ膜４０、それぞれスパッタ法
を用いての厚さ約１０００人のＣｒ成膜０および厚さ約
３０００人のＡｊｌ１８０を形成した。　ｐｉｎ接合は
、約５００　人の厚さの９層、約３０００人の厚さの１
１１　（ノンドープＮ）および約５００　人の厚さの０
層からなる８次に、フォトリソグラフィ法を用いてＣｒ
１１２５０．　　ａ　−３ｔ膜４０．　Ｃｒ成膜０をパ
ターニングし、二つのダイオード１１．１２をＣｒ成膜
１．ａ　−５ｌ膜４１゜Ｃｒ成膜１とＣｒ成膜２．ａ　
−３１膜４Ｌ　Ｃｒ成膜２で形成する（図ｂ）、このフ
ォトリソグラフィ法は、所望のダイオードパターンのレ
ジスト膜を形成し、これをマスクとして先ず（ＨｚＰＯ
＊　＋　ＨＮＯｓ　＋　ＣＨｉ（：０ＯＨ）溶液により
Ｍ膜８０をパターニングする。このレジスト膜をＡ７１
２で補強したマスクを用いてプラズマエツチングにより
Ｃｒ成膜０．ａ　−５ｌ膜４０．　Ｃｒ成膜ｏツパター
ニングをする。先ず、Ｃｒ１１９５０をＣＣ１ａ　と０
．の混合ガスを真空状態で導入し、真空度０．１〜０．
５　Ｔｏｒｒ、電力２００〜１０００　Ｗの条件でプラ
ズマエツチングし、次いでｃｐ、と０．の混合ガスを導
入し、０．０５Ｔｏｒｒ。

ｌｋ−の条件でａ−５ｉＪＩＱ４０をプラズマエンチン
グし、ｉ後に再びＣＣ７，とＯ，の混合ガスを用いて０
．１〜０、５　Ｔｏｒｒ、３００〜７００　Ｗの条件で
Ｃｒ成膜０のエツチングを行う。

次に、フォトリングラフィ法により、レジストマスクを
用いて塩化第二鉄と塩酸の混液によって透明導電１２０
のエツチングをし、透明ｉ膜パターン２１．２２．２５
を形成する　（図ｃＬこのあと、Ｎ１１．と５ｌ）ＩＩ
の混合ガスをプラズマ分解するプラズマＣＶＤ法により
ダイオード保護用のＳｉＮ膜を形成し、ＳＦ、とＣｓ　
（Ｊ　Ｆ　ｓの混合ガスを用いてのプラズマエツチング
によるフォトリソグラフィ法でＳＩＮ　膜パターン６１
．６２．６３を形成する　（図ｄ）、さらにスパッタ法
を用いて１０００人の厚さのＣｒ膜と５００ｏ人〜ｌｎ
の厚さのり膜の２Ｎからなる金属膜を積層し、フォトリ
ソグラフィ法により金属膜パターン７１，７２．７３を
形成する。この結果、ダイオード１１とダイオード１２
とが直列接続され、画素電極２５と走査＆Ｉ７３の間に
挿入される　（図ｅ）、金属膜としてＣｒ膜とＡ７膜の
積層膜を用いるのは、Ｍのエツチングのときの雰囲気が
ＩＴＯ膜に損傷を与えるのを防ぐためである。

〔発明が解決しようとする！！１！題〕第３図で説明し
た従来の液晶表示用アクティブマトリクス素子の％ｉ造
工程には次の問題点がある。

＋１１成膜眉がＩ　Ｔ　０ＦＩ２０．　Ｃｒ１ｌｉ３０
．　　ａ−５ｔｅ４ｏ、　Ｃｒ成膜０．　　Ａ７膜８０
．　　ＳｉＮ膜　（パターン６１，６２．６３を形成）
および二層膜（パターン？１，７２．７３を形成）のた
めのＣｒ膜、ｋＩ膜の８Ｗ！ｉの多数になる。

（２）ダイオード１１．１２の形成のためにＣｒ成膜０
．ａ−３１膜４０．　Ｃｒ１ｉ３０の３７１１のパター
ニングをプラズマエツチングで行う際、サイドエツチン
グのためにひさしができないように、異方性の強い反応
性イオンエツチングモードの条件とする必要があり、そ
のため電力も大きく、電位的にも基板を接地側と反対の
電極に搭載する必要もあってエツチング装置上問題が多
い。

（３１Ｃｒのエツチングに用いるＣＣ７，のために、ａ
ラジカルが生じてＣｒを腐食するので、ステンレス鋼を
装置に用いることができないという制限があり、また乙
により真空ポンプの油が劣化するためその対策が必要と
なる。

本発明の課題は、上述の問題点をとり除き、成膜層数、
マスク数が少なく、ＣＣｌ２系のドライエツチング装置
を用いない、低コストの液晶表示用アクティブマトリク
ス素子の製造方法を提供することにある。

（！ｉｌｌ！Ｊを解決するための手段〕上記の！ｌ！Ｊ
の解決のために、本発明は、走査線とデータ線の間に逆
並列接続のａ−３ｌダイオードが液晶駆動用電極と直列
に接続されるアクティブマトリクス素子のダイオードの
形成の際に、透明絶縁基板上に直接または透明導電膜を
介して形成したＣｒ膜を湿式エツチング法でパターニン
グ後、その上にａ−３ｌ膜およびＣｒ膜を積層成膜し、
レジスト膜をマスクとして上部Ｃｒ膜を湿式エツチング
法でパターニングして各ダイオードの上部電極を形成後
、レジスト膜および上部Ｃｒ１ＩＩＩをマスクにしての
エツチングにより各ダイオードのａ　−５ｌ膜パターン
を形成し、酸素雰囲気中でのプラズマエツチングにより
レジスト膜を灰化すると共に、ａ−３ｉｌｌｌ側面を酸
化して絶縁膜を形成するものとする。

〔作用〕

Ｃｒ１ｌＱのエツチングを湿式エツチングで行うためＣ
ｃ１４系ガスや弗素系ガスを用いたドライエツチング、
反応性イオンエツチングが不要となり、下部Ｃｒ１１９
のパターニングも別に行うため、このＣｒ膜を接続配線
あるいはＩＴＯ電極あるいは配線の保−謹にも利用でき
る。またレジスト膜の沃化と同時にａ−３１膜側面に絶
縁膜が形成されるため、絶縁膜の成膜、パターニングが
不要になる。

〔実施例〕

第１図＋ａｌ〜（ｆｌは本発明の第一の実施例の工程を
示し、第３図と共通の部分には同一の符号が付されてい
る０図ａにおいては、ガラス基板１ｏの上に電子ビーム
またはスパッタ蒸着法によりＩＴＯ膜２０を１０００〜
２０００人の厚さに成膜し、その上にスパッタ法でＣｒ
成膜０を１０００〜２０００人の厚さに成膜した。

次にフォトリングラフィ法により図示しないレジストパ
ターンを形成し、これをマスクとしてＣｒ１１１３０を
硝酸第二セリウムアンモンと過塩素酸の混合液でエツチ
ングしてＣ「膜のパターン３１，３２．３５を形成し、
ひきつ゛づき塩化第二鉄と塩酸の混液でＩＴＯ膜２０を
エツチングしてＣｒ１ｌＱと同一のパターン２１゜２２
、２５を形成した　（図ｂ）０次いで、反応層に真空度
０−１〜Ｉ　Ｔｏｒｒ、電力５００Ｗ　〜ｌｋ−の条件
で生成した１１．プラズマ内に５分放置後、プラズマＣ
ＶＤ法を用いてｐｉｎ接合を有するａ−３１１ａ４０を
、約４０００　人の厚さに全面成膜、ひきつづいてスパ
ッタ法を用いてＣｒ成膜０を１０００〜２０００人の厚
さでその上に蒸着した　く図ｃ）、この積層膜の上にフ
ォトリングラフィ法を用いて図示しないレジストパター
ンを被着させ、Ｃｒ成膜０を硝酸第二セリウムアンモン
と過塩素酸の混合液を用いてダイオードの上部電臘とな
るＣｒ膜パターン５１　、５２を形成し、レジストパタ
ーン＋　Ｃｒ１ｌｌパターンをマスクにしてａ　−５ｔ
ｌｌｉをドライエツチングして各ダイオードのａ　−５
ｔｌ１１４１．４２のパターンを形成した。ドライエツ
チングはＳＦ４と（：、（ＪＰ、の混合ガスを用いて真
空度０．１〜０、５　Ｔｏｒｒ、電力２００　Ｗ〜Ｉ　
ＫＷの条件で行った。その後反応槽に酸素ガスを導入し
て真空度０．１〜０、５　Ｔｏｒｒ、電力３００〜Ｉ　
Ｋ−の条件で放電し、レジスト膜の灰化を行った（図ｄ
）、この結果５．Ｃｒ１ＰＪ３１゜ａ　−３ＩＩｆ１４
１．　Ｃｒ成膜１よりなるダイオード１１と、Ｃｒ成膜
２．　　ａ　−５１膜４２＋　Ｃｒ成膜２よりなるダイ
オード１２が構成される１次にスパッタ蒸着によりアル
ミニウム膜８０を全面に５０００人〜１−の厚さに被着
しく図ｅ）、その上にフォトリソグラフィ法により図示
しないレジストパターンを形成、ＨｓＰＯｓとＨＨＯｓ
の混液でエツチングしてＭ配線パターン８１．８２およ
び走査線パターン８３を形成した。さらに硝酸第二セリ
ウムアンモンと過塩素酸の混合液でエツチングすること
により、ＩＴＯ！ｉ上のｕｌパターン８１．８２，８３
．　　ａ−ｓｔ′Ｂバター７４１．４２で覆われティな
いＣｒ１Ｌが除去され、Ｃｒ成膜１からＭ配線８２の下
の部分３４．　Ｃｒ成膜２から走査線８３の下の部分３
３が分離され、ＩＴＯからなる画素電極２５の上にはＭ
配線８１の下の部分にのみＣｒＨ３５が残る　（図ｒ＞
。

この第一の実施例においては次の利点がある。

（１１成膜層はＩ　Ｔ　Ｏ１１Ａ２０．　Ｃｒ成膜０．
　　ａ　−５ｔｌｌ！１４０．　Ｃｒ１１１１５０、　
Ａｆ膜８０１７）５Ｎテ、層数が第３図の場合に比し３
Ｎ減少する。

（２１Ｃｒのドライエツチングが不要となり、Ｕラジカ
ルにより装置１真空排気系等に生ずる支障が解消する。

（３）基板を接地側の電極上に搭載してのＳＦ４とｃ、
ｃＩＦ。

ノ混合ガス系を用いてａ−ｓａｇのプラズマエ。

チングが可能となり、反応性イオンエツチング法に比し
装置が簡単になる。

（４）ダイオードパターン形成後のレジスト膜除去をプ
ラズマアッシングで行うことにより、各ダイオードのａ
−３ｉ膜の側面が絶縁化され、ＳＩＮ絶縁膜の成膜およ
びパターニングが不要となった。

絶縁化はａ−３ｔ膜側面の酸化によると考えられるが、
これでパターニング用のマスクは従来の４枚から３枚に
減少する。

第４図（ａｔ〜ｆｄｌは本発明の第二の実施例の工程を
示し、第１図１第３図と共通の部分には同一の符号が付
されている。先ず、ガラス基板１ｏの上にスパッタ法に
より厚さ１０００〜２０００人のＣｒ成膜０を成膜した
　（図８）０次にフォトリソグラフィ法によりレジスト
パターンを形成し、それをマスクにしてＣ「膜３０を硝
酸第二セリウムアンモンと過塩素酸の混合液でエツチン
グしＣｒ膜パターン３１．３２を形成する　（図ｂ＞、
次いで、第１図１第３におけると同様な方法でｐｉｎ接
合を有するａ−５ｌ膜４０を約４０００人の厚さに、さ
らにＣｒ成膜０を１０００〜２０００人の厚さに積層し
たのち、フォトリソグラフィ法を用いてレジストパター
ンを形成し、硝酸第二セリウムアンモンと過塩素酸の混
合液を用いてダイオードの上部電極５１．５２を形成し
、ひきつづきレジストパターン、Ｃｒ膜パターンをマス
クにして第１図１第３と同じ条件のドライエツチングで
各ダイオードのａ　−３ｉｌｌｌパターン４１．４２を
形成、さらに反応槽にＯ８を導入し、同じく第１図（ｄ
ｉと同じ条件でレジストのプラズマアッシングを行った
　（図ｃ）、最後にスパッタ蒸着により１０００〜２０
００人のＩＴＯ膜を成膜し、フォトリソグラフィ法によ
りレジストパターンを形成し、塩化第二鉄と塩酸の混液
を用いてエツチングし、ＩＴＯの画素電極２５とそれに
つながりダイオード１１の上部Ｃｒ電８ｉ５１に接触す
るＩＴＯ配線２１．　ダイオード１１の下部Ｃ４ｔＭ３
１とダイオード１２の上部Ｃｒ電極５２に接触し、両ダ
イオードを直列接続する夏Ｔｏ配線２２およびＣ「電極
３２の延長部に接触するＩＴＯ走査腺２３のパターニン
グを行った。

この第二の実施例の利点は第一の実施例につぃて挙げた
利点のほかに次のものがある。

（１）成膜層がＣｒ成膜　　ａ　　Ｓｔ膜＋Ｃｒ成膜ヨ
びＩＴＯ膜の４層のみでさらに層数が１１１１少する。

（２）第一の実施例に比較して上部Ｃｒ膜極の後退がな
く、光の素子に与える影響が少なくなった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ダイオードを形成する下部Ｃｒ電極の
パターニングを湿式エツチングで行ったのち、ａ−５ｌ
膜、上部Ｃｒ膜を積層し、上部Ｃｒ膜のパターニングも
湿式で行い、そのあとａ　−３ｉ膜のパターニングを行
い、パターニングに使用したレジスト膜の灰化のための
０１中でのプラズマエツチングによりダイオードのａ　
−３ｌ成膜面の絶縁化を行うことにより、成膜層数の減
少、パターニングマスクも３枚に減少するほか、Ｃｒ１
ｌｌのパターニングにＵ系あるいはＦ系ガスを用いたド
ライエツチング、反応性イオンエツチングなど高価な装
置を必要とする方法をとらないので設備費も減少し、ア
クティブマトリクス素子を低コストで製造する上に極め
て有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例の工程を順に示す断面図
、第２図はダイオードを備えたアクティブマトリクス基
板を用いた液晶表示装置の等価回路図、第３図は従来の
アクティブマトリクス素子製造方法の工程を順に示す断
面図、第４図は本発明の第二の実施例の工程を順に示す
断面図である。 １０ニガラス基ヰ反、２０：ｒＴＯＩＱ、２１．２２＋
　Ｉ　ＴＯ配線、２３＋ＩＴＯ走査線、２５＋ＩＴＯ画
素電極、３０、３１．３２．５０．５１．５２：　Ｃｒ
膜、４０．４１．４２：　ａ−５１膜、８１，８２：Ａ
７配線、８３：Ａ７走査線。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）走査線とデータ線の間に逆並列接続のアモルファス
   シリコンダイオードが液晶駆動用電極と直列接続される
   アクティブマトリクス素子のダイオード形成の際に、透
   明絶縁基板上に直接または透明導電膜を介して形成した
   クロム膜を湿式エッチング法でパターニング後、その上
   にアモルファスシリコン膜およびクロム膜を積層成膜し
   、レジスト膜をマスクとして上部クロム膜を湿式エッチ
   ング法でパターニングして各ダイオードの上部電極を形
   成後、前記レジスト膜および上部クロム膜をマスクにし
   てエッチングして各ダイオードのアモルファスシリコン
   膜パターンを形成し、酸素雰囲気中でのプラズマエッチ
   ングによりレジスト膜を灰化すると共にアモルファスシ
   リコン膜側面を酸化して絶縁膜を形成することを特徴と
   する液晶表示用アクティブマトリクス素子の製造方法。