JPH05242745A - Formation of ito film and manufacture of liquid crystal display element - Google Patents
Formation of ito film and manufacture of liquid crystal display elementInfo
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- JPH05242745A JPH05242745A JP7583292A JP7583292A JPH05242745A JP H05242745 A JPH05242745 A JP H05242745A JP 7583292 A JP7583292 A JP 7583292A JP 7583292 A JP7583292 A JP 7583292A JP H05242745 A JPH05242745 A JP H05242745A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はＩＴＯ膜の形成方法、及
び液晶表示素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an ITO film and a method for manufacturing a liquid crystal display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】液晶表示装置の駆動電極（画素電極）に
は、透明電極としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜が使
用されている。また、マルチカラー液晶表示装置の一形
態においては、絶縁基板上に薄膜トランジスタが形成さ
れた基板とＩＴＯ膜から成る透明電極との間にカラーフ
ィルターが設けられている。この形態のマルチカラー液
晶表示装置は、液晶セルに印加される電圧がカラーフィ
ルターによって電圧降下することがない、カラーフィル
ターが透明電極で被覆されているため液晶セルの信頼性
が向上するという特徴を有する。2. Description of the Related Art An ITO (Indium Tin Oxide) film is used as a transparent electrode for a drive electrode (pixel electrode) of a liquid crystal display device. Further, in one mode of the multi-color liquid crystal display device, a color filter is provided between a substrate having a thin film transistor formed on an insulating substrate and a transparent electrode made of an ITO film. The multi-color liquid crystal display device of this aspect is characterized in that the voltage applied to the liquid crystal cell does not drop by the color filter, and the reliability of the liquid crystal cell is improved because the color filter is covered with the transparent electrode. Have.
【０００３】通常、例えばＩＴＯ焼結体を出発原料とし
て、基板上あるいはカラーフィルター上にＩＴＯ膜をス
パッタリングする。次いで、ＩＴＯ膜をウエットエッチ
ングすることによって透明電極を形成する。スパッタリ
ングによるＩＴＯ膜の成膜時、基板の温度は以下の理由
から制約される。Usually, an ITO film is sputtered on a substrate or a color filter using an ITO sintered body as a starting material. Then, the ITO film is wet-etched to form a transparent electrode. When forming an ITO film by sputtering, the temperature of the substrate is restricted for the following reasons.
【０００４】ＩＴＯ膜をウエットエッチングすることに
よって透明電極を形成するが、ＩＴＯ膜成膜時の基板温
度が１５０°Ｃを越えると、ＩＴＯの結晶化が急速に進
むため、ＩＴＯ膜のウエットエッチングが困難になる。
従って、ＩＴＯ膜成膜時の基板温度を１５０°Ｃ以下に
する必要がある。The transparent electrode is formed by wet etching the ITO film. However, if the substrate temperature at the time of forming the ITO film exceeds 150 ° C., the crystallization of ITO proceeds rapidly, so that the wet etching of the ITO film is performed. It will be difficult.
Therefore, the substrate temperature at the time of forming the ITO film needs to be 150 ° C. or lower.
【０００５】カラーフィルター上にＩＴＯ膜を成膜する
場合、染料タイプのカラーフィルターは１８０°Ｃを越
えると、また、顔料タイプのカラーフィルターは２００
°Ｃを越えると染料あるいは顔料が変質してしまう。従
って、ＩＴＯ膜成膜時の基板温度を、カラーフィルター
の染料あるいは顔料が変質しない温度以下にする必要が
ある。When an ITO film is formed on a color filter, the dye type color filter exceeds 180 ° C., and the pigment type color filter is 200 ° C.
If the temperature exceeds ° C, the dye or pigment will deteriorate. Therefore, it is necessary to set the substrate temperature at the time of forming the ITO film to a temperature below the temperature at which the dye or pigment of the color filter does not deteriorate.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ＩＴＯ膜の結晶化は１
５０°Ｃ以上で進行する。それ故、上記のような基板温
度でＩＴＯ膜を成膜した場合、ＩＴＯ膜は完全には結晶
化されず一部は非晶質状態であり、ＩＴＯ膜の特性が非
常に不安定となる。従って、成膜されたＩＴＯ膜に対し
て熱処理を行い、ＩＴＯ膜の結晶化を行っている。とこ
ろが、従来の技術においては、成膜されたＩＴＯ膜の熱
処理を大気中又は窒素ガス雰囲気中で行っているため、
ＩＴＯ膜に含まれている酸素のばらつきを均一化するこ
とができない。The crystallization of ITO film is 1
Proceed above 50 ° C. Therefore, when the ITO film is formed at the substrate temperature as described above, the ITO film is not completely crystallized and a part thereof is in an amorphous state, and the characteristics of the ITO film are very unstable. Therefore, the formed ITO film is heat-treated to crystallize the ITO film. However, in the conventional technique, the heat treatment of the formed ITO film is performed in the atmosphere or the nitrogen gas atmosphere,
It is not possible to make the variation of oxygen contained in the ITO film uniform.
【０００７】ＩＴＯ膜をスパッタリングによって基板上
に成膜した場合、成膜されたＩＴＯ膜の特性にばらつき
が生じる原因は、多量の負イオン（主に酸素イオン）が
含まれるプラズマがエロージョン領域に局在しており、
この負イオンがターゲット表面の電界で加速され、ター
ゲット電位とほぼ等しいエネルギーで基板に入射するこ
とにある。つまりエロージンの中央領域においては酸素
イオンが多量に含まれ、中央領域から遠ざかる程、酸素
イオンが少なくなる。この酸素イオン量のばらつきによ
って、ＩＴＯ膜中の酸素含有率にばらつきが生じる。そ
の結果、ＩＴＯ膜の抵抗値が高くなり、光透過率が低く
なり、あるいはこれらの値に大きなばらつきが生じる。When an ITO film is formed on a substrate by sputtering, the cause of variations in the characteristics of the formed ITO film is that plasma containing a large amount of negative ions (mainly oxygen ions) is localized in the erosion region. Is present,
The negative ions are accelerated by the electric field on the target surface and enter the substrate with energy almost equal to the target potential. That is, a large amount of oxygen ions are contained in the central region of erodin, and the oxygen ions decrease as the distance from the central region increases. This variation in the amount of oxygen ions causes variations in the oxygen content in the ITO film. As a result, the resistance value of the ITO film becomes high, the light transmittance becomes low, or these values largely vary.
【０００８】従って、本発明の第１の目的は、ＩＴＯ膜
の結晶化を十分進行させ、且つＩＴＯ膜中に含まれる酸
素のばらつきを無くしあるいは少なくすることができ、
これによって安定した特性を有するＩＴＯ膜を形成し得
るＩＴＯ膜の形成方法を提供することにある。更に、本
発明の第２の目的は、このようなＩＴＯ膜の形成方法を
採用した液晶表示装置の製造方法を提供することにあ
る。Therefore, the first object of the present invention is to sufficiently advance the crystallization of the ITO film and to eliminate or reduce the variation of oxygen contained in the ITO film,
An object of the present invention is to provide a method for forming an ITO film, which can form an ITO film having stable characteristics. A second object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid crystal display device that employs such a method for forming an ITO film.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の第１の目的は、本
発明の第１の態様により、スパッタリング法によって成
膜されたＩＴＯ膜上に水素を含有する膜を形成した後、
熱処理することを特徴とするＩＴＯ膜の形成方法によっ
て達成することができる。。According to the first aspect of the present invention, the first object is to form a film containing hydrogen on an ITO film formed by a sputtering method, and
This can be achieved by a method for forming an ITO film, which is characterized by heat treatment. .
【００１０】水素を含有する膜は、プラズマＣＶＤ法に
て形成された窒化シリコン膜（以下、ｐ−ＳｉＮ膜と略
す）、アモルファスシリコン膜、ゲルマニウム膜等とす
ることができる。熱処理は、１５０°Ｃ乃至５００°
Ｃ、より好ましくは３００°Ｃ乃至４５０°Ｃで行うこ
とが望ましい。熱処理の温度が１５０゜Ｃ以下では、Ｉ
ＴＯ膜の結晶化が十分進行しないからであり、５００゜
Ｃを越えると、ＩＴＯの結晶化及び結合速度が早くなり
すぎ、そのためシート抵抗値や光透過率の制御が困難に
なるからである。また、熱処理の時間は、２０乃至１２
０分とすることが望ましい。熱処理は、窒素ガスやアル
ゴンガス等の不活性ガス雰囲気中、水素ガス雰囲気中、
真空中で行うことができる。The film containing hydrogen may be a silicon nitride film (hereinafter abbreviated as p-SiN film) formed by plasma CVD method, an amorphous silicon film, a germanium film or the like. Heat treatment is 150 ° C to 500 °
C, more preferably 300 to 450 ° C. is desirable. When the heat treatment temperature is 150 ° C or lower, I
This is because the crystallization of the TO film does not proceed sufficiently, and if it exceeds 500 ° C., the crystallization and bonding speed of ITO become too fast, which makes it difficult to control the sheet resistance value and the light transmittance. The heat treatment time is 20 to 12
It is desirable to set it to 0 minutes. The heat treatment is performed in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas or argon gas, in a hydrogen gas atmosphere,
It can be done in vacuum.
【００１１】更に、上記の第１の目的は、本発明の第２
の態様により、スパッタリング法によって成膜されたＩ
ＴＯ膜を水素ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とす
るＩＴＯ膜の形成方法によって達成することができる。Further, the above first object is the second object of the present invention.
According to the above aspect, I formed by the sputtering method
This can be achieved by a method for forming an ITO film, which is characterized in that the TO film is heat-treated in a hydrogen gas atmosphere.
【００１２】水素ガス雰囲気とは、水素ガス１００％雰
囲気のみならず、水素ガスと他のガスの混合ガス雰囲気
も含む。水素ガス雰囲気中で熱処理するとＩＴＯ膜の膜
質改善が認められるが、特に効果が認められるのは水素
ガスが２容積％乃至３０容積％の場合である。ガスの他
の成分は、窒素やアルゴン等とすることができる。熱処
理は、１５０°Ｃ乃至５００°Ｃ、より好ましくは３０
０°Ｃ乃至４５０°Ｃで行うことが望ましい。また、熱
処理の時間は、２０乃至１２０分とすることが望まし
い。The hydrogen gas atmosphere includes not only a 100% hydrogen gas atmosphere but also a mixed gas atmosphere of hydrogen gas and another gas. When the heat treatment is performed in a hydrogen gas atmosphere, the quality of the ITO film is improved, but the effect is particularly noticeable when the hydrogen gas content is 2% by volume to 30% by volume. Other components of the gas can be nitrogen, argon, etc. The heat treatment is performed at 150 ° C to 500 ° C, more preferably 30 ° C.
It is desirable to carry out at 0 ° C to 450 ° C. The heat treatment time is preferably 20 to 120 minutes.
【００１３】上記の第２の目的は、本発明の第３の態様
である液晶表示装置の製造方法によって達成することが
できる。即ち、本発明の液晶表示装置の製造方法は、マ
トリックス状に配列された薄膜トランジスタ、及び該薄
膜トランジスタに接続された画素電極が絶縁基板上に形
成された一方の基板と、対向電極を有し該一方の基板と
対向して配置された他方の基板と、これらの基板に挟持
された液晶層とを備えた液晶表示装置の製造方法であ
る。そして、薄膜トランジスタが形成された前記絶縁基
板上に、スパッタリング法によってＩＴＯ膜を成膜した
後、ＩＴＯ膜をパターニングし、次いで、このＩＴＯ膜
上に水素を含有する膜を形成した後、熱処理を行うこと
によって画素電極を形成することを特徴とする。The above second object can be achieved by the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the third aspect of the present invention. That is, the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention comprises a thin film transistor arranged in a matrix, and a substrate having a pixel electrode connected to the thin film transistor formed on an insulating substrate and a counter electrode. Is a method of manufacturing a liquid crystal display device including the other substrate arranged to face the substrate and the liquid crystal layer sandwiched between these substrates. Then, an ITO film is formed on the insulating substrate on which the thin film transistor is formed by a sputtering method, the ITO film is patterned, and then a film containing hydrogen is formed on the ITO film, followed by heat treatment. Thus, the pixel electrode is formed.
【００１４】薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す）
は、α−Ｓｉ ＴＦＴ、ｐ−ＳｉＴＦＴ等、如何なるタ
イプのＴＦＴであってもよい。液晶表示装置の動作モー
ドは、電界によって分子配列の制御を行い得る動作モー
ドであれば如何なる動作モードでもよく、例えば、ＴＮ
モード、ＳＴＮモードを例示することができる。また、
液晶表示装置の表示形態は、単純マトリックス表示形あ
るいはアクティブマトリックス表示形とすることができ
る。Thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT)
May be any type of TFT such as α-Si TFT and p-Si TFT. The operation mode of the liquid crystal display device may be any operation mode as long as it can control the molecular alignment by an electric field, for example, TN.
The mode and the STN mode can be exemplified. Also,
The display form of the liquid crystal display device can be a simple matrix display type or an active matrix display type.
【００１５】スパッタリング法によってＩＴＯ膜を絶縁
基板上に成膜するが、ここで、「絶縁基板上」とは、絶
縁基板それ自体の上だけでなく、絶縁基板上に形成され
たＴＦＴの上、絶縁基板上に形成された各種処理膜の
上、カラーフィルターの上等、広くＩＴＯ膜が成膜され
るべき下地の上を意味する。The ITO film is formed on the insulating substrate by the sputtering method. Here, "on the insulating substrate" means not only on the insulating substrate itself but also on the TFT formed on the insulating substrate. The term means a wide range of bases on which an ITO film is to be formed, such as various types of treatment films formed on an insulating substrate, color filters, and the like.
【００１６】[0016]
【作用】本発明のＩＴＯ膜の形成方法あるいは液晶表示
装置の製造方法においては、熱処理によって、ＩＴＯ膜
の結晶化が十分に進行し、且つ結晶化の過程で水素とＩ
ＴＯ膜中の酸素が反応する。反応は、ＩＴＯ膜の内、酸
素が多量に含まれている部分では活発に進行し、酸素が
少量しか含まれていない部分では逆に余り進行しない。
つまり、ＩＴＯ膜の酸素含有率が均一化され、その結
果、ＩＴＯ膜の抵抗値及び光透過率のばらつきが抑えら
れ均一化される。また、ＩＴＯ膜の結晶化は結晶核が成
長していく形態であり、水素の存在下で熱処理を行う
と、ＩＴＯ結晶には粒界が形成され難く、通常の大気中
あるいは窒素雰囲気中での熱処理と比較して、格段にＩ
ＴＯ膜の抵抗値を下げることができる。In the method of forming an ITO film or the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention, the crystallization of the ITO film is sufficiently advanced by heat treatment, and hydrogen and I are formed in the process of crystallization.
Oxygen in the TO film reacts. The reaction actively progresses in a portion of the ITO film containing a large amount of oxygen, but does not proceed so much in a portion containing a small amount of oxygen.
That is, the oxygen content of the ITO film is made uniform, and as a result, variations in the resistance value and light transmittance of the ITO film are suppressed and made uniform. In addition, crystallization of the ITO film is a form in which crystal nuclei grow, and when heat treatment is performed in the presence of hydrogen, it is difficult to form grain boundaries in the ITO crystal. Compared with heat treatment, I
The resistance value of the TO film can be reduced.
【００１７】ｐ−ＳｉＮ膜中の水素含有率は２０重量％
乃至２５重量％程度である。従って、ｐ−ＳｉＮ膜を使
用する場合、ＩＴＯ膜中に含まれる酸素を還元するため
に必要とされる水素の量に制約がある。しかし水素ガス
雰囲気中で熱処理を行うことにより、還元作用に必要と
される水素の量が制限されることがなく、成膜されたＩ
ＴＯの膜質に合わせ水素の量を供給することができる。The hydrogen content in the p-SiN film is 20% by weight.
To about 25% by weight. Therefore, when the p-SiN film is used, there is a restriction on the amount of hydrogen required to reduce the oxygen contained in the ITO film. However, by performing the heat treatment in a hydrogen gas atmosphere, the amount of hydrogen required for the reduction action is not limited, and the formed I
The amount of hydrogen can be supplied according to the film quality of TO.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。 （実施例１）先ず、本発明の第１の態様について説明す
る。この第１の態様のＩＴＯ膜の形成方法は、スパッタ
リング法によって成膜されたＩＴＯ膜上に水素を含有す
る膜を形成した後、熱処理することを特徴とする。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments with reference to the drawings. Example 1 First, the first aspect of the present invention will be described. The method of forming an ITO film according to the first aspect is characterized in that a film containing hydrogen is formed on an ITO film formed by a sputtering method, and then heat treatment is performed.
【００１９】図１に模式的な一部断面図を示すような薄
膜トランジスタを従来の方法にて形成する。図１中、１
０は絶縁基板であり、１２はソース・ドレイン領域が形
成されたポリシリコン層、１４はゲート電極領域、１６
はアルミニウム配線層、１８はＰＳＧから成る第１の層
間絶縁層、２０はＰＳＧから成る第２の層間絶縁層、２
２は開口部である。次に、第２の層間絶縁層２０上及び
開口部２２にスパッタリングによってＩＴＯ膜３０を形
成する。ＩＴＯ膜の出発原料としてＩＴＯ焼結体を使用
し、スパッタリングの条件を以下のとおりとした。 カソード電源 ： ＤＣ（ＲＦ） パワー ： １．５ Ｗ／ｃｍ2 デポジッション圧力 ： ９ ｍＴｏｒｒ Ａｒ／Ｏ2 ： １００／２ ｓｃｃｍ このＩＴＯ膜を液晶表示装置の駆動電極として用いるた
めに、従来のフォトリソグラフィ法及びウエットエッチ
ング法にてＩＴＯ膜３０をパターニングした（図１参
照）。A thin film transistor having a schematic partial sectional view shown in FIG. 1 is formed by a conventional method. 1 in FIG.
Reference numeral 0 is an insulating substrate, 12 is a polysilicon layer in which source / drain regions are formed, 14 is a gate electrode region, and 16 is a gate electrode region.
Is an aluminum wiring layer, 18 is a first interlayer insulating layer made of PSG, 20 is a second interlayer insulating layer made of PSG, 2
2 is an opening. Next, the ITO film 30 is formed on the second interlayer insulating layer 20 and the opening 22 by sputtering. An ITO sintered body was used as a starting material for the ITO film, and the sputtering conditions were as follows. Cathode power supply: DC (RF) power: 1.5 W / cm 2 deposition pressure: 9 mTorr Ar / O 2 : 100/2 sccm Conventional photolithography for using this ITO film as a drive electrode of a liquid crystal display device. The ITO film 30 was patterned by the wet etching method and the wet etching method (see FIG. 1).
【００２０】次に、図２に示すように、従来のプラズマ
ＣＶＤ法にてｐ−ＳｉＮ膜から成る膜中に水素を含有す
る膜３２を全面に形成した後、熱処理を行う。４００゜
Ｃに設定された窒素ガス雰囲気下のアニール炉に２０〜
１２０分間、基板を入れることによって、熱処理を行っ
た。こうして、絶縁基板上にＴＦＴが形成され、更にＩ
ＴＯ膜から成る画素電極を有する基板を完成させた。
尚、窒素ガスの代わりに、アルゴンガスあるいはフォー
ミングガスを使用することもできる。このようにして得
られた試料−１のＩＴＯ膜のシート抵抗値及び光透過率
を測定した。これらの値については後述する。Next, as shown in FIG. 2, a film 32 containing hydrogen is formed on the entire surface of the p-SiN film by a conventional plasma CVD method, and then heat treatment is performed. 20 ~ in an annealing furnace under a nitrogen gas atmosphere set at 400 ° C.
The heat treatment was performed by putting the substrate in for 120 minutes. In this way, the TFT is formed on the insulating substrate, and further I
A substrate having a pixel electrode made of a TO film was completed.
Argon gas or forming gas may be used instead of nitrogen gas. The sheet resistance and light transmittance of the ITO film of Sample-1 thus obtained were measured. These values will be described later.
【００２１】（実施例２）次に、本発明の第２の態様に
ついて説明する。この第２の態様のＩＴＯ膜の形成方法
は、スパッタリング法によって成膜されたＩＴＯ膜を水
素ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とする。(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described. The method of forming the ITO film of the second aspect is characterized in that the ITO film formed by the sputtering method is heat-treated in a hydrogen gas atmosphere.
【００２２】図１に示した実施例１と同様の方法で薄膜
トランジスタを作製し、更に、ＩＴＯ膜の形成及びパタ
ーニングを行った。この状態でＩＴＯ膜をＴＥＭ観察し
たところ、粒径２０〜３０ｎｍの非晶質のＩＴＯが相当
数見い出された。次に、水素ガス雰囲気中で熱処理し
た。即ち、窒素ガス９８容積％及び水素ガス２容積％の
雰囲気にある４００゜Ｃに設定したアニール炉に、３０
分間基板入れることによって、熱処理を行った。熱処理
後のＩＴＯ膜をＴＥＭ観察したところ、ＩＴＯの結晶が
粒径約３００ｎｍの大きさに成長していた。A thin film transistor was manufactured by the same method as in Example 1 shown in FIG. 1, and further an ITO film was formed and patterned. As a result of TEM observation of the ITO film in this state, a considerable number of amorphous ITO having a particle size of 20 to 30 nm was found. Next, heat treatment was performed in a hydrogen gas atmosphere. That is, in an annealing furnace set at 400 ° C. in an atmosphere of 98% by volume of nitrogen gas and 2% by volume of hydrogen gas, 30
Heat treatment was performed by placing the substrate for a minute. The TEM observation of the ITO film after the heat treatment revealed that ITO crystals had grown to a size of about 300 nm.
【００２３】（実施例３）熱処理の水素ガス雰囲気を窒
素ガス９０容積％及び水素ガス１０容積％とした以外は
実施例２と同様の方法で、試料−３を作製した。こうし
て得られた試料−２及び試料−３のＩＴＯ膜のシート抵
抗値及び光透過率を測定した。これらの値については後
述する。(Example 3) Sample-3 was prepared in the same manner as in Example 2 except that the hydrogen gas atmosphere in the heat treatment was 90% by volume of nitrogen gas and 10% by volume of hydrogen gas. The sheet resistance and light transmittance of the ITO films of Sample-2 and Sample-3 thus obtained were measured. These values will be described later.
【００２４】（実施例４）熱処理のガス雰囲気を、窒素
ガス９７容積％及び水素ガス３容積％とした以外は実施
例１と同様の方法で、試料−４を作製した。即ち、実施
例４においては、ＩＴＯ膜上にｐ−ＳｉＮ膜が形成さ
れ、水素ガス雰囲気中で熱処理を行った。Example 4 Sample-4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the gas atmosphere for the heat treatment was 97% by volume of nitrogen gas and 3% by volume of hydrogen gas. That is, in Example 4, a p-SiN film was formed on the ITO film and heat treatment was performed in a hydrogen gas atmosphere.
【００２５】（比較例１）図１に示した実施例１と同様
の方法で薄膜トランジスタを作製し、更に、ＩＴＯ膜の
形成及びパターニングを行った。この状態の試料を比較
試料−１とした。この比較試料−１は、何ら熱処理を施
していない。Comparative Example 1 A thin film transistor was manufactured by the same method as in Example 1 shown in FIG. 1, and further an ITO film was formed and patterned. The sample in this state was designated as Comparative Sample-1. This comparative sample-1 was not subjected to any heat treatment.
【００２６】（比較例２）次に、比較例１の試料を熱処
理した。２００゜Ｃに設定された空気雰囲気下のアニー
ル炉に６０分間、基板を入れるこによって熱処理を行っ
た。こうして得られた試料を比較試料−２とし、これら
の比較試料−１及び比較試料−２のＩＴＯ膜のシート抵
抗値及び光透過率を測定した。(Comparative Example 2) Next, the sample of Comparative Example 1 was heat-treated. Heat treatment was performed by placing the substrate in an annealing furnace in an air atmosphere set at 200 ° C. for 60 minutes. The sample thus obtained was designated as Comparative Sample-2, and the sheet resistance and light transmittance of the ITO films of Comparative Sample-1 and Comparative Sample-2 were measured.
【００２７】（比較例３）図３に示すように、ＩＴＯ膜
３０の成膜前にＰＳＧから成る第２の層間絶縁層２０の
上にｐ−ＳｉＮ膜３２を形成すると、ｐ−ＳｉＮ膜３２
の熱応力によって第２の層間絶縁層２０にクラック２４
が発生した。この状態で酸処理等を行うと、クラック２
４から処理液がしみ込み、アルミニウム配線層１６が断
線して不良となった。Comparative Example 3 As shown in FIG. 3, when the p-SiN film 32 is formed on the second interlayer insulating layer 20 made of PSG before the ITO film 30 is formed, the p-SiN film 32 is formed.
24 due to the thermal stress of the second interlayer insulating layer 20.
There has occurred. If acid treatment is performed in this state, cracks 2
The treatment liquid permeated from No. 4 and the aluminum wiring layer 16 was broken and became defective.
【００２８】しかしながら、実施例１にて説明した工程
で処理を行えば、その後の酸処理工程がない。それ故、
たとえ第２の層間絶縁層２０にクラック２４が何らかの
原因で入っても、アルミニウム配線層１６が断線するこ
となく、不良の発生を防止することができる。However, if the treatment is carried out in the steps described in Example 1, there is no subsequent acid treatment step. Therefore,
Even if the crack 24 enters the second interlayer insulating layer 20 for some reason, the aluminum wiring layer 16 is not broken, and the occurrence of defects can be prevented.
【００２９】各試料のＩＴＯ膜のシート抵抗値（単位：
Ω）及び光透過率（単位：％）の測定結果は以下のとお
りであった。 シート抵抗値 同左 同左 同左 （平均値） （最大値） （最小値） （面内分布） 試料−１ ３０．１ ３４．０ ２８．２ ９．３ 試料−２ ３４．５ ４０．８ ３１．１ １３．５ 試料−３ ３３．８ ３７．９ ３２．０ ８．４ 試料−４ ３４．８ ４８．４ ３２．０ ２０．４ 比較試料−１ ７２．４ １９１．０ ４６．９ ６０．６ 比較試料−２ ２１１．９ ３６８．９ １２３．９ ４９．７ 光透過率（450nm） 同（550nm） 同（630nm） 試料−１ ９０．５ ９８．０ ９３．４ 試料−２ ８５．８ ９７．８ ８９．２ 試料−３ ８９．５ ９７．２ ９３．５ 試料−４ ８３．７ ９５．４ ９０．６ 比較試料−１ ６５．４ ８７．９ ８３．５ 比較試料−２ ７９．８ ８８．３ ８１．６Sheet resistance of the ITO film of each sample (unit:
Ω) and light transmittance (unit:%) were measured as follows. Sheet resistance Same as left Same as left Same as left (Average value) (Maximum value) (Minimum value) (In-plane distribution) Sample-1 30.1 34.0 28.2 9.3 Sample-2 34.5 40.8 31.1 13.5 Sample-3 33.8 37.9 32.0 8.4 Sample-4 34.8 48.4 32.0 20.4 Comparative sample-1 72.4 191.0 46.9 60.6 Comparative Sample-2 211.9 368.9 123.9 49.7 Light transmittance (450 nm) Same (550 nm) Same (630 nm) Sample-1 90.5 98.0 93.4 Sample-2 85.8 97.8 89.2 Sample-3 89.5 97.2 93.5 Sample-4 83.7 95.4 90.6 Comparative Sample-1 65.4 87.9 83.5 Comparative Sample-2 79.8 88.3 81.6
【００３０】上記の測定結果から、水素の存在下ＩＴＯ
膜を熱処理することによって、ＩＴＯ膜の低抵抗化並び
に抵抗値のばらつき減少、及び光透過特性の向上を図る
ことができることが判る。From the above measurement results, ITO in the presence of hydrogen
It can be seen that the heat treatment of the film can reduce the resistance of the ITO film, reduce the variation in the resistance value, and improve the light transmission characteristics.
【００３１】試料−１、試料−３、比較試料−１及び比
較試料−２のそれぞれに関して、ＩＴＯ膜のシート抵抗
値の分布を調べた。測定結果を図４に示す。図４の
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、試料−１、試料
−３、比較試料−１及び比較試料−２に対応し、図中の
線は、同一シート抵抗値を示す部分を結んだ線であり、
一種のシート抵抗値等高線である。図４から明らかなよ
うに、比較試料−１及び比較試料−２は、ＩＴＯ膜のシ
ート抵抗値のばらつきが極めて大きいが、本発明の方法
で形成されたＩＴＯ膜のシート抵抗値のばらつきは極め
て小さい。With respect to each of Sample-1, Sample-3, Comparative Sample-1 and Comparative Sample-2, the distribution of the sheet resistance value of the ITO film was examined. The measurement result is shown in FIG. 4 (A), (B), (C) and (D) correspond to Sample-1, Sample-3, Comparative Sample-1 and Comparative Sample-2, and the lines in the figure indicate the same sheet resistance. It is a line that connects the parts that show the value,
It is a kind of contour line of sheet resistance. As is clear from FIG. 4, the comparative sample-1 and the comparative sample-2 have extremely large variations in the sheet resistance value of the ITO film, but the variations in the sheet resistance value of the ITO film formed by the method of the present invention are extremely large. small.
【００３２】ＩＴＯの結晶化は結晶核が成長していく形
態であり、ＩＴＯの結晶には粒界が形成され易く、従来
の大気中あるいは窒素雰囲気中での熱処理ではＩＴＯ膜
の低抵抗化に限界がある。ところが、本発明において
は、水素の存在下、熱処理を行うので、ＩＴＯ結晶に粒
界が形成され難く、従来の方法と比較して格段にＩＴＯ
膜の抵抗値を下げることができる。Crystallization of ITO is a form in which crystal nuclei grow, and grain boundaries are easily formed in the crystal of ITO, and conventional heat treatment in air or nitrogen atmosphere reduces the resistance of the ITO film. There is a limit. However, in the present invention, since the heat treatment is performed in the presence of hydrogen, it is difficult to form grain boundaries in the ITO crystal, and the ITO is remarkably compared with the conventional method.
The resistance value of the film can be reduced.
【００３３】尚、水素の存在下で熱処理を行うので、ポ
リシリコン層１２中のダンブリングボンドを水素と結合
させるための、ポリシリコン層１２の水素化を同時に進
行させることができる。Since the heat treatment is carried out in the presence of hydrogen, hydrogenation of the polysilicon layer 12 for bonding dumbling bonds in the polysilicon layer 12 with hydrogen can be simultaneously advanced.
【００３４】次に、本発明の第３の態様である液晶表示
装置の製造方法について説明する。この液晶表示装置の
製造方法は、基本的には、先に説明した本発明の第１の
態様のＩＴＯ膜の形成方法を適用した液晶表示装置の製
造方法である。Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device according to the third aspect of the present invention will be described. This method of manufacturing a liquid crystal display device is basically a method of manufacturing a liquid crystal display device to which the method of forming an ITO film according to the first aspect of the present invention described above is applied.
【００３５】図１に模式的な一部断面図を示すようなｐ
−Ｓｉ ＴＦＴを、ガラスから成る絶縁基板１０の上
に、マトリックス状に配列されるように従来の方法で形
成した。次に、実施例１と同様の方法及び条件で、第２
の層間絶縁層２０上、開口部２２及びＴＦＴが形成され
たいない絶縁基板１０の上にスパッタリングによってＩ
ＴＯ膜３０を形成した。このＩＴＯ膜を液晶表示装置の
駆動電極として用いるために、従来のフォトリソグラフ
ィ法及びウエットエッチング法にてＩＴＯ膜３０をパタ
ーニングした（図１参照）。尚、図１においては、ＴＦ
Ｔが形成されていない絶縁基板上のＩＴＯ膜の図示は省
略した。P as shown in the schematic partial sectional view of FIG.
-Si TFTs were formed on the insulating substrate 10 made of glass by a conventional method so as to be arranged in a matrix. Next, using the same method and conditions as in Example 1, the second
By sputtering on the inter-layer insulating layer 20 and on the insulating substrate 10 on which the opening 22 and the TFT are not formed.
The TO film 30 was formed. In order to use this ITO film as a drive electrode of a liquid crystal display device, the ITO film 30 was patterned by the conventional photolithography method and wet etching method (see FIG. 1). In addition, in FIG.
Illustration of the ITO film on the insulating substrate on which T is not formed is omitted.
【００３６】次に、図２に示すように、従来のプラズマ
ＣＶＤ法にてｐ−ＳｉＮ膜から成る膜中に水素を含有す
る膜３２を全面に形成した後、熱処理を行った。４００
゜Ｃに設定され窒素ガス雰囲気下のアニール炉に３０分
間基板を入れることによって、熱処理を行った。こうし
て、図５に模式的な一部断面図を示すように、絶縁基板
１０上にＴＦＴ４２が形成され、更にＴＦＴ４２に接続
された画素電極４４が形成された基板４０（以下、一方
の基板という）を完成させた。Next, as shown in FIG. 2, a film 32 containing hydrogen was formed on the entire surface of the p-SiN film by the conventional plasma CVD method, and then heat treatment was performed. 400
A heat treatment was performed by placing the substrate in an annealing furnace set at ° C in a nitrogen gas atmosphere for 30 minutes. Thus, as shown in the schematic partial cross-sectional view of FIG. 5, the TFT 40 is formed on the insulating substrate 10, and the pixel electrode 44 connected to the TFT 42 is further formed on the substrate 40 (hereinafter, referred to as one substrate). Was completed.
【００３７】一方、従来の方法、あるいは上述した本発
明の第１の態様によるＩＴＯ膜の形成方法によって絶縁
基板５２上にＩＴＯ膜を形成し、従来の方法でこのＩＴ
Ｏ膜をパターニングして、対向電極を形成した。こうし
て、対向電極５４を有する基板５０（以下、他方の基板
という）を完成させた。On the other hand, an ITO film is formed on the insulating substrate 52 by the conventional method or the ITO film forming method according to the first aspect of the present invention described above, and the IT film is formed by the conventional method.
The O film was patterned to form a counter electrode. Thus, the substrate 50 having the counter electrode 54 (hereinafter referred to as the other substrate) was completed.
【００３８】一方の基板４０の画素電極４４が設けられ
た側の表面、及び他方の基板５０の対向電極５４が設け
られた側の表面のそれぞれの全面に配向膜４６，５６を
形成した。そして、これらの基板４０，５０の間に形成
された間隙に液晶層６０を挟持し、基板４０，５０の外
側表面に偏光板４８，５８を配設して、液晶表示装置を
完成させた。Alignment films 46 and 56 were formed on the entire surface of one substrate 40 on the side where the pixel electrode 44 was provided and on the other surface of the substrate 50 on the side where the counter electrode 54 was provided. Then, the liquid crystal layer 60 was sandwiched between the substrates 40 and 50, and the polarizing plates 48 and 58 were arranged on the outer surfaces of the substrates 40 and 50 to complete the liquid crystal display device.
【００３９】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。ＩＴＯ膜を形成するための下地となる構造は、
薄膜トランジスタに限定されるものではなく、カラーフ
ィルターとすることもできる。薄膜トランジスタの構造
及び構成材料も、先に説明したもの以外にも適宜選択す
ることができる。The present invention has been described above based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments. The underlying structure for forming the ITO film is
The color filter is not limited to the thin film transistor and may be a color filter. The structure and constituent material of the thin film transistor can be appropriately selected other than those described above.
【００４０】マトリックス状に配列された薄膜トランジ
スタ、及び薄膜トランジスタに接続された画素電極が絶
縁基板上に形成された一方の基板と、対向電極を有し一
方の基板と対向して配置された他方の基板と、これらの
基板に挟持された液晶層とを備えた液晶表示装置の製造
に、本発明の第２の態様であるＩＴＯ膜の形成方法を適
用する場合には、薄膜トランジスタが形成された絶縁基
板上に、スパッタリング法によってＩＴＯ膜を成膜した
後、ＩＴＯ膜をパターニングし、次いで、このＩＴＯ膜
を水素ガス雰囲気中で熱処理することによって画素電極
を形成することができる。One substrate in which thin film transistors arranged in a matrix and pixel electrodes connected to the thin film transistors are formed on an insulating substrate, and the other substrate having a counter electrode and arranged to face one substrate. In the case of applying the method for forming an ITO film, which is the second aspect of the present invention, to the manufacture of a liquid crystal display device including: and a liquid crystal layer sandwiched between these substrates, an insulating substrate having a thin film transistor formed thereon. A pixel electrode can be formed by forming an ITO film on the ITO film by sputtering, patterning the ITO film, and then heat-treating the ITO film in a hydrogen gas atmosphere.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明のＩＴＯ膜の形成方法において
は、水素が存在する状態でＩＴＯ膜を熱処理する。従っ
て、ＩＴＯ膜の結晶化が十分進行し、しかも結晶の粒界
が形成され難い。また、水素はＩＴＯ膜中の酸素と結合
する。これによって、ＩＴＯ膜の成膜条件に左右される
ことなく、ＩＴＯ膜における酸素含有率を均一化するこ
とができ、ＩＴＯ膜の低抵抗化並びに抵抗値のばらつき
減少、及び高い光透過率を得ることができる。また、水
素の量を制御することで、ＩＴＯ膜の抵抗値及び光透過
率を制御することができる。According to the method of forming an ITO film of the present invention, the ITO film is heat-treated in the presence of hydrogen. Therefore, the ITO film is sufficiently crystallized, and the crystal grain boundaries are not easily formed. Further, hydrogen bonds with oxygen in the ITO film. As a result, the oxygen content in the ITO film can be made uniform without depending on the film forming conditions of the ITO film, and the resistance of the ITO film can be lowered, the variation in the resistance value can be reduced, and the high light transmittance can be obtained. be able to. Moreover, by controlling the amount of hydrogen, the resistance value and light transmittance of the ITO film can be controlled.
【００４２】液晶表示装置用の薄膜トランジスタの製造
工程においては、ソース・ドレイン領域のポリシリコン
層の水素化と同時にＩＴＯ膜の結晶化を図ることがで
き、製造工程の削減ができる。また、アルミニウム配線
層の断線不良を減少させることができる。更に、水素ガ
スの還元作用によりポリシリコン層とＩＴＯ膜のコンタ
クトが良好になる。In the manufacturing process of a thin film transistor for a liquid crystal display device, the polysilicon film in the source / drain regions can be hydrogenated and the ITO film can be crystallized at the same time, and the manufacturing process can be reduced. Further, it is possible to reduce disconnection defects of the aluminum wiring layer. Further, the reduction action of hydrogen gas improves the contact between the polysilicon layer and the ITO film.
【図１】本発明のＩＴＯ膜の形成方法の工程を説明する
ための、薄膜トランジスタの模式的な一部断面図であ
る。FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view of a thin film transistor for explaining the steps of an ITO film forming method of the present invention.
【図２】図１に続く工程を説明するための、薄膜トラン
ジスタの模式的な一部断面図である。FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view of a thin film transistor, for explaining the step following FIG.
【図３】ＩＴＯ膜の形成方法の比較例を説明するため
の、薄膜トランジスタの模式的な一部断面図である。FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a thin film transistor for explaining a comparative example of an ITO film forming method.
【図４】本発明の方法で形成された試料及び比較試料の
ＩＴＯ膜のシート抵抗値のばらつきを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing variations in sheet resistance values of ITO films of samples and comparative samples formed by the method of the present invention.
【図５】本発明の液晶表示装置の製造方法によって製造
された液晶表示装置の一部断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device manufactured by the method of manufacturing a liquid crystal display device according to the present invention.
１０ 絶縁基板 １２ ポリシリコン層 １４ ゲート電極領域 １６ アルミニウム配線層 １８ 第１の層間絶縁層 ２０ 第２の層間絶縁層 ２２ 開口部 ２４ クラック ３０ ＩＴＯ膜 ３２ ｐ−ＳｉＮ膜 ４０ 一方の基板 ４２ ＴＦＴ ４４ 画素電極 ５０ 他方の基板 ５２ 絶縁基板 ５４ 対向電極 ４８，５８ 偏光板 ６０ 液晶層 10 Insulating Substrate 12 Polysilicon Layer 14 Gate Electrode Region 16 Aluminum Wiring Layer 18 First Interlayer Insulating Layer 20 Second Interlayer Insulating Layer 22 Opening 24 Crack 30 ITO Film 32 p-SiN Film 40 One Substrate 42 TFT 44 Pixel Electrode 50 Other substrate 52 Insulating substrate 54 Counter electrode 48,58 Polarizing plate 60 Liquid crystal layer
Claims (3)
Ｏ膜上に水素を含有する膜を形成した後、熱処理するこ
とを特徴とするＩＴＯ膜の形成方法。1. An IT formed by a sputtering method
A method for forming an ITO film, which comprises heat-treating a film containing hydrogen on the O film.
Ｏ膜を水素ガス雰囲気中で熱処理することを特徴とする
ＩＴＯ膜の形成方法。2. An IT formed by a sputtering method
A method for forming an ITO film, which comprises heat-treating an O film in a hydrogen gas atmosphere.
スタ、及び該薄膜トランジスタに接続された画素電極が
絶縁基板上に形成された一方の基板と、対向電極を有し
該一方の基板と対向して配置された他方の基板と、これ
らの基板に挟持された液晶層とを備えた液晶表示装置の
製造方法であって、 薄膜トランジスタが形成された前記絶縁基板上に、スパ
ッタリング法によってＩＴＯ膜を成膜した後、ＩＴＯ膜
をパターニングし、次いで、このＩＴＯ膜上に水素を含
有する膜を形成した後、熱処理を行うことによって画素
電極を形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方
法。3. A thin film transistor arranged in a matrix and a pixel electrode connected to the thin film transistor, which is formed on an insulating substrate and has one substrate, and a counter electrode which is arranged so as to face the one substrate. A method for manufacturing a liquid crystal display device comprising the other substrate and a liquid crystal layer sandwiched between these substrates, wherein an ITO film is formed on the insulating substrate having a thin film transistor formed thereon by a sputtering method. A method for manufacturing a liquid crystal display device, comprising patterning an ITO film, forming a film containing hydrogen on the ITO film, and then performing heat treatment to form a pixel electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7583292A JPH05242745A (en) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | Formation of ito film and manufacture of liquid crystal display element |
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|---|---|
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1992
- 1992-02-28 JP JP7583292A patent/JPH05242745A/en active Pending
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