JP5436926B2 - 半透過性膜 - Google Patents

Description

本発明は半透過性膜、表示デバイス、及びパターン基板の製造方法に関する。

液晶表示パネルは、薄型で低消費電力であるという特徴を生かして、テレビ、パーソナルコンピュータなどのＯＡ機器や、携帯電話や電子手帳等の携帯情報機器、あるいは液晶モニターを備えたカーナビゲーションシステムやデジタルカメラ等に広く用いられている。

また、上記表示パネルに搭載する液晶表示パネルとしては、透過型液晶表示パネルがよく用いられている。液晶表示パネルは、自らは発光しない。このため、透過型液晶表示パネルには、バックライトと呼ばれる蛍光管からなる照明装置がその背面又は側方に設置される。そして、透過型液晶表示パネルは、このバックライトからの光の透過量を制御して画像表示を行う。

透過型液晶表示パネルは周囲光が非常に明るい場合、周囲に比べて表示光が暗く見えるために表示を認識することが困難であった。

透過型液晶表示パネルとは別に、屋外や常時携帯して使用する機会の多い携帯情報機器などに用いられる反射型液晶表示パネルが考案されている。反射型液晶表示パネルには、基板の画素部に反射板が設置される。そして、バックライトからの光の代わりに、周囲からの外光を反射板表面で反射させることにより表示を行う。反射型液晶表示パネルについては、例えば特許文献１の図１、図２に開示されている。

周囲光の反射光を利用する反射型液晶表示パネルは、周囲光が暗い場合には視認性が極端に低下するという欠点を有する。

このような反射型や透過型の液晶表示パネルの問題点を解消するために、半透過型液晶表示パネルが考案されている。半透過型液晶表示パネルでは、ひとつの画素電極内に、バックライトからの光を透過させる透過電極膜と共に、周囲光を反射させるような反射電極膜を部分的に設ける。これにより、透過型表示と反射型表示の両方を一つの液晶表示パネルにて実現することができる。半透過型液晶表示パネルについては、例えば特許文献２の図１、図２に開示されている。

特開平６−１７５１２６号公報 特開平１１−１０１９９２号公報 特開平７−３３３５９８号公報 特開平１１−２８１９９３号公報 特開２００３−５０３８９号公報 特開２００２−３７２７２１号公報

一般的に液晶表示パネルに使用される透明導電膜には従来公知の酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）と酸化スズ（ＳｎＯ_２）を混合させたＩＴＯが使用される。

液晶表示装置のテレビの普及にともない、液晶表示パネルの大型化が望まれる。この大型化によりＴＦＴを形成する材料の消費量が増加している。特に、従来公知の透明導電膜としてのＩＴＯの主成分であるインジウム（Ｉｎ）は希少金属（レアメタル）である。このため、今後、需要が急速に伸びていくと、材料の不足あるいは枯渇等の問題が懸念される。また、これらにともなう大幅な価格上昇等によって、材料の安定供給に対する問題が懸念される。

一方で特許文献３には、入射光をある反射率と透過率で反射および透過させる半透過反射膜を設けることによって反射型表示機能と透過型表示機能とを有する半透過型液晶表示パネルの構成が開示されている。さらに半透過反射膜として、アルミニウム（Ａｌ）金属膜またはＡｌ合金膜、あるいはＩＴＯ膜等の透明導電膜と金属膜との積層膜として形成する例が示されている（特許文献３の段落００４４）。

しかしながら、Ａｌ金属膜またはＡｌ合金膜等で半透過反射膜を形成する場合、ＩＴＯを用いる必要がないという利点を有する一方で、表示不良を発生させやすいという欠点があった。Ａｌ金属膜またはＡｌ合金膜等の半透過反射膜は、反射及び透過させるために、膜厚を１０ｎｍ前後の極薄い膜としなければならない。このため、下地に段差があるとその部分で膜が断線する、いわゆる段切れを発生し、表示不良が発生しやすかった。

また、半透過反射膜をＩＴＯ膜等の透明導電膜と金属膜との積層膜として形成する場合は、成膜プロセスを複雑化させてしまう。また、金属膜としてＡｌ金属膜またはＡｌ合金膜を用いる場合、特許文献４、５に記載のように、画素電極のパターン加工において、レジストパターニング時に使用される有機アルカリ現像液処理中でＩＴＯとＡｌを電極とする電池反応が起こる。これにより、Ａｌの酸化腐食とＩＴＯの還元腐食が発生してパターン不良を引き起こすという問題があった。さらに、ＩＴＯ成膜時にＡｌとＩＴＯの界面拡散による酸化Ａｌ層の形成により、ＩＴＯ／Ａｌ界面で電気信号遮断層が形成され、画素電極としての電気的抵抗値が充分に低減されないという問題もあった。

従来の半透過型液晶表示パネルを製造する場合、ＩＴＯからなる透過電極や端子部をもつ液晶表示パネルにさらに反射電極となるＡｌを成膜し、パターニングを行う。この場合、ＩＴＯ膜とＡｌ膜の少なくとも二種類の画素電極膜を形成するために、ＩＴＯとＡｌの材料源をもつ成膜室が必要である。また、パターン加工において各膜を別々の薬液と設備を用いてエッチングしなければならず、生産性が低下する。また上述したようにＩＴＯの主成分のＩｎ材料の安定供給への懸念を考えるとＩＴＯ膜の代替となるプロセス技術の開発も重要になっている。

このように限定された状況において、画素電極の材料をＩＴＯではなくＡｌＮに置き換える技術も知られている。例えば、特許文献６の図４に示されるように、ＡｌＮを成膜する際のＡｒガスと窒素ガスとの流量比を調整することにより特定の透過率と反射率を有するＡｌＮ膜が得られる。そして、このＡｌＮ膜によって画素電極を形成する。しかし、一般にＡｌＮ膜自体は絶縁性を示すこともあり、信号遅延による表示不良が問題であった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、生産性が向上し、かつ特性が良好な半透過性膜、表示デバイス、及びパターン基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明にかかる半透過性膜は、光学特性として光の透過特性と反射特性とを有する半透過性膜であって、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかに少なくとも４０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％未満の窒素を含む窒素含有膜である。

また、本発明にかかる半透過性膜は、光学特性として光の透過特性と反射特性とを有する半透過性膜であって、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかに少なくとも窒素を含む窒素含有膜と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかの金属膜とを交互に積層した積層膜である。

本発明にかかるパターン基板の製造方法は、光学特性として光の透過特性と反射特性とを有する半透過性膜を備えるパターン基板の製造方法であって、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかに少なくとも４０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％未満の窒素を含む、前記半透過性膜としての窒素含有膜を成膜する工程を備えるものである。

また、本発明にかかるパターン基板の製造方法は、光学特性として光の透過特性と反射特性とを有する半透過性膜を備えるパターン基板の製造方法であって、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかに少なくとも窒素を含む窒素含有膜を成膜する工程と、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかの金属膜を成膜する工程とを備えるものである。前記半透過性膜は、前記窒素含有膜と前記金属膜とを交互に積層した積層膜である。

本発明によれば、生産性が向上し、かつ特性が良好な半透過性膜、表示デバイス、及びパターン基板の製造方法を提供することができる。

実施の形態１にかかるＴＦＴアレイ基板の構成を示す平面図である。 実施の形態１にかかるＴＦＴアレイ基板の要部の構成を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線、及びＣ−Ｃ'線での構成を示す断面図である。 実施の形態１にかかるＴＦＴアレイ基板の製造方法を示すフローチャート図である。 実施の形態１にかかるＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜の光の透過率と反射率の分光特性を示すグラフである。 実施の形態１にかかるＴＦＴアレイ基板の他の構成を示す断面図である。 実施の形態１にかかる膜厚を１０〜１００ｎｍの間で振り分けたＡｌ−Ｎ合金膜の光の波長５５０ｎｍにおける透過率を膜のＮ組成比に対してプロットしたグラフである。 実施の形態１にかかる膜厚１００ｎｍで測定したＡｌ−Ｎ合金膜の比抵抗値のＮ組成比依存性を示すグラフである。 実施の形態１にかかるＡｌ−Ｎ合金膜の光の波長５５０ｎｍにおける透過率と反射率のＮ組成比依存性を示すグラフである。 実施の形態２にかかるＴＦＴアレイ基板の構成を示す断面図である。 実施の形態２にかかる画素電極の半透過性導電膜の構成を示す断面図である。 実施の形態２にかかる半透過性導電膜の光の透過率と反射率の分光特性を示すグラフである。 実施の形態２にかかる画素電極の半透過性導電膜の他の構成を示す断面図である。 実施の形態３にかかるＴＦＴアレイ基板の構成を示す平面図である。 図１４のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線、Ｃ−Ｃ'線での構成を示す断面図である。

実施の形態１
本発明にかかる半透過性膜は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置等の表示デバイスの画素電極として用いることができる。例えば、反射型と透過型の併用型である半透過型、又は微反射型の液晶表示装置の画素電極として用いることができる。始めに、図１を参照して、表示デバイスに用いるＴＦＴアレイ基板について説明する。図１は、ＴＦＴアレイ基板の構成を示す平面図である。ここでは、半透過型の液晶表示装置に用いるアクティブマトリックス型のＴＦＴアレイ基板を例にとって詳しく説明する。

ＴＦＴアレイ基板１００は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）１０８がアレイ状に配列したＴＦＴ基板である。ＴＦＴアレイ基板１００には、表示領域１０１と表示領域１０１を囲むように設けられた額縁領域１０２とが設けられている。この表示領域１０１には、複数のゲート配線（走査信号線）３、複数の補助容量電極５、及び複数のソース配線（表示信号線）１２が形成されている。

複数のゲート配線３及び複数の補助容量電極５は、平行に設けられている。補助容量電極５は、隣接するゲート配線３間にそれぞれ設けられている。すなわち、ゲート配線３と補助容量電極５とは、交互に配置されている。そして、複数のソース配線１２は平行に設けられている。ゲート配線３とソース配線１２とは、互いに交差するように形成されている。同様に、補助容量電極５とソース配線１２とは、互いに交差するように形成されている。また、ゲート配線３とソース配線１２とは直交している。同様に、補助容量電極５とソース配線１２とは直交している。そして、隣接するゲート配線３と補助容量電極５、及び隣接するソース配線１２に囲まれた領域が画素１０５となる。ＴＦＴアレイ基板１００では、画素１０５がマトリクス状に配列される。

さらに、ＴＦＴアレイ基板１００の額縁領域１０２には、走査信号駆動回路１０３と表示信号駆動回路１０４とが設けられる。ゲート配線３は、表示領域１０１から額縁領域１０２まで延設されている。そして、ゲート配線３は、ＴＦＴアレイ基板１００の端部で、走査信号駆動回路１０３に接続される。ソース配線１２も同様に表示領域１０１から額縁領域１０２まで延設されている。そして、ソース配線１２は、ＴＦＴアレイ基板１００の端部で、表示信号駆動回路１０４と接続される。走査信号駆動回路１０３の近傍には、外部配線１０６が接続されている。また、表示信号駆動回路１０４の近傍には、外部配線１０７が接続されている。外部配線１０６、１０７は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）などの配線基板である。

外部配線１０６、１０７を介して走査信号駆動回路１０３、及び表示信号駆動回路１０４に外部からの各種信号が供給される。走査信号駆動回路１０３は外部からの制御信号に基づいて、ゲート信号（走査信号）をゲート配線３に供給する。このゲート信号によって、ゲート配線３が順次選択されていく。表示信号駆動回路１０４は外部からの制御信号や、表示データに基づいて表示信号をソース配線１２に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素１０５に供給することができる。なお、走査信号駆動回路１０３と表示信号駆動回路１０４は、ＴＦＴアレイ基板１００上に配置される構成に限られるものではない。例えば、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）により駆動回路を接続してもよい。

画素１０５内には、少なくとも１つのＴＦＴ１０８と補助容量１０９とが形成されている。画素１０５内において、ＴＦＴ１０８と補助容量１０９は直列に接続されている。ＴＦＴ１０８はソース配線１２とゲート配線３の交差点近傍に配置される。例えば、このＴＦＴ１０８が画素電極に表示電圧を供給するためのスイッチング素子となる。ＴＦＴ１０８のゲート電極はゲート配線３に接続され、ゲート端子から入力されるゲート信号によってＴＦＴ１０８のＯＮとＯＦＦを制御している。ＴＦＴ１０８のソース電極はソース配線１２に接続されている。ゲート電極に電圧を印加され、ＴＦＴ１０８がＯＮされると、ソース配線１２から電流が流れるようになる。これにより、ソース配線１２から、ＴＦＴ１０８のドレイン電極に接続された画素電極に表示電圧が印加される。そして、画素電極と、対向電極との間に、表示電圧に応じた電界が生じる。

一方、補助容量１０９は、ＴＦＴ１０８だけでなく、補助容量電極５を介して対向電極とも電気的に接続されている。従って、補助容量１０９は、画素電極と対向電極との間の容量と並列接続されていることになる。補助容量１０９によって画素電極に印加される電圧を一定時間保持することができる。ＴＦＴアレイ基板１００の表面には、配向膜（不図示）が形成される。ＴＦＴアレイ基板１００は、以上のように構成される。

さらに、液晶表示装置の場合、ＴＦＴアレイ基板１００には、対向基板が対向して配置されている。対向基板は、例えばカラーフィルタ基板であり、視認側に配置される。対向基板には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス（ＢＭ）、対向電極、及び配向膜等が形成されている。なお、例えば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の場合、対向電極は、ＴＦＴアレイ基板１００側に配置される。ＴＦＴアレイ基板１００と対向基板とは、一定の間隙（セルギャップ）を介して貼り合わされる。そして、この間隙に液晶が注入・封止される。すなわち、ＴＦＴアレイ基板１００と対向基板との間に液晶層が挟持される。さらに、ＴＦＴアレイ基板１００と対向基板との外側の面には、偏光板、及び位相差板等が設けられる。また、以上のように構成された液晶表示パネルの反視認側には、バックライトユニット等が配設される。そして、半導体デバイスであって、ディスプレイ用途の光学表示用装置である液晶表示装置が構成される。

画素電極と対向電極との間の電界によって、液晶が駆動される。すなわち、基板間の液晶の配向方向が変化する。これにより、液晶層を通過する光の偏光状態が変化する。すなわち、偏光板を通過して直線偏光となった光は液晶層によって、偏光状態が変化する。具体的には、バックライトユニットからの光又は外部から入射した外光は、ＴＦＴアレイ基板１００側の偏光板によって直線偏光になる。そして、この直線偏光が液晶層を通過することによって、偏光状態が変化する。

従って、偏光状態によって、対向基板側の偏光板を通過する光量が変化する。すなわち、バックライトユニットから液晶表示パネルを透過する透過光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が変化する。また、液晶表示パネルの視認側から入射した外光であって画素電極で反射する反射光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が変化する。液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。従って、表示電圧を制御することによって、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。すなわち、画素毎に表示電圧を変えることによって、所望の画像を表示することができる。なお、これら一連の動作で、補助容量１０９においては画素電極と対向電極との間の電界と並列に電界を形成させることにより、表示電圧の保持に寄与する。

次に、図２、３を参照して、ＴＦＴアレイ基板１００の要部の構成について説明する。図２は、本実施の形態１に係るＴＦＴアレイ基板１００の要部の構成を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線、及びＣ−Ｃ'線での構成を示す断面図である。ここで、Ａ−Ａ'線は画素１０５の構成を示しており、Ｂ−Ｂ'線はソース端子部の構成を示しており、Ｃ−Ｃ'線はゲート端子部の構成を示している。なお、図３では、左から順に、ゲート端子部、ソース端子部、及び画素１０５の構成を示している。

ＴＦＴアレイ基板１００には、ゲート配線３、ソース配線１２、及び補助容量電極５が形成される。図２においては、ゲート配線３が横方向に形成され、ソース配線１２が縦方向に形成されている。さらに、補助容量電極５は、ゲート配線３と平行に形成されている。また、補助容量電極５の一部は、ソース配線１２に沿って延設されている。ゲート配線３と、補助容量電極５と、２本のソース配線１２とで囲まれた矩形状の領域が画素１０５となる。

図３に示されるように、絶縁性基板１上には、ゲート電極２、ゲート配線３、ゲート端子４、及び補助容量電極５が形成される。絶縁性基板１としては、ガラスやプラスチック等からなる透明絶縁性基板を用いることができる。ゲート電極２、ゲート配線３、及びゲート端子４は一体的に形成される。ゲート配線３の端部にゲート端子４が形成される。ゲート端子４は、図１に示された走査信号駆動回路１０３に接続され、走査信号が入力される。

そして、ゲート電極２、ゲート配線３、ゲート端子４、及び補助容量電極５を覆うように、ゲート絶縁膜６が形成される。ゲート絶縁膜６上には、半導体膜７が形成される。ゲート電極２と半導体膜７とは、ゲート絶縁膜６を介して対向配置される。すなわち、図２に示されるように、半導体膜７は、ゲート電極２の近傍に形成される。

半導体膜７上には、オーミックコンタクト膜８が形成される。オーミックコンタクト膜８には、不純物が導入され、半導体膜７と比較して低抵抗化されている。オーミックコンタクト膜８は、ゲート電極２上の中央部には形成されない。このオーミックコンタクト膜８が形成されない領域の半導体膜７がチャネル領域１１である。

オーミックコンタクト膜８は、半導体膜７の両端に形成される。補助容量電極５側のオーミックコンタクト膜８がドレイン領域、補助容量電極５とは反対側のオーミックコンタクト膜８がソース領域を形成する。ここで、チャネル領域１１とは、ゲート電極２にゲート電圧を印加した際に、チャネルが形成される領域を示す。これにより、ゲート電極２にゲート電圧を印加すると、チャネル領域１１における、ゲート絶縁膜６との界面近傍には、チャネルが形成される。そして、ソース領域とドレイン領域との間に所定の電圧を与えた状態でゲート電圧を印加すると、ソース領域とドレイン領域の間にはゲート電圧に応じたドレイン電流が流れる。

オーミックコンタクト膜８上には、ソース電極９及びドレイン電極１０が形成される。ソース領域上に、ソース電極９が形成される。ソース領域とソース電極９とは直接接する。また、ソース電極９は、ソース配線１２及びソース端子１３と一体的に形成される。ソース配線１２の端部にソース端子１３が形成される。ソース端子１３は、図１に示された表示信号駆動回路１０４に接続され、表示信号（映像信号）が入力される。また、ＴＦＴ１０８の部分以外のソース配線１２及びソース端子１３は、ゲート絶縁膜６上に形成される。

そして、ドレイン領域上に、ドレイン電極１０が形成される。ドレイン領域とドレイン電極１０とは直接接する。ドレイン電極１０は、ゲート電極２上から補助容量電極５側に向けてはみ出すように形成される。ＴＦＴ１０８は、ゲート電極２、ゲート絶縁膜６、半導体膜７、オーミックコンタクト膜８、ソース電極９、ドレイン電極１０等から構成される。

ソース電極９、ドレイン電極１０、ソース配線１２、及びソース端子１３の上には、層間絶縁膜１４が形成される。層間絶縁膜１４は、チャネル領域１１を含む基板全体を覆うように形成される。ドレイン電極１０上の層間絶縁膜１４には、画素ドレインコンタクトホール１５が形成される。すなわち、画素ドレインコンタクトホール１５は、ドレイン電極１０に達するように形成される。また、ゲート端子４上のゲート絶縁膜６及び層間絶縁膜１４には、ゲート端子部コンタクトホール１６が形成される。すなわち、ゲート端子部コンタクトホール１６は、ゲート端子４に達するように形成される。さらに、ソース端子１３上の層間絶縁膜１４には、ソース端子部コンタクトホール１７が形成される。すなわち、ソース端子部コンタクトホール１７は、ソース端子１３に達するように形成される。

層間絶縁膜１４上には、画素電極１８、ゲート端子パッド１９、及びソース端子パッド２０が形成される。画素電極１８、ゲート端子パッド１９、及びソース端子パッド２０は、単層の半透過性導電膜から形成される。半透過性導電膜は、光学特性として光の透過特性と反射特性とを有する半透過性膜である。すなわち、半透過性導電膜は、半透過性導電膜に入射した一部の光を透過し、それ以外の光を反射する半透過性膜である。従って、画素電極１８は、半透過の画素電極となり、半透過型液晶表示パネルを構成することができる。具体的には、半透過性導電膜は、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ（＝Ａｌ−４５ａｔ％Ｎ）合金膜である。Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜とは、４５ｍｏｌ％の組成比で窒素（Ｎ）を添加したＡｌ−Ｎ合金膜のことである。換言すると、半透過性導電膜は窒素含有膜である。

画素電極１８は、画素１０５の略全体に形成される。また、画素電極１８は、少なくとも、ドレイン電極１０及び補助容量電極５と重なるように形成される。画素電極１８と補助容量電極５とは、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜１４を介して重なる。これにより、画素電極１８に印加される電圧を一定時間保持する補助容量１０９が構成される。画素電極１８は、画素ドレインコンタクトホール１５に埋設される。これにより、画素ドレインコンタクトホール１５を介して、画素電極１８とドレイン電極１０とが電気的に接続される。

図２に示されるように、ゲート端子パッド１９は、例えば、矩形状のゲート端子部コンタクトホール１６より一回り大きい矩形状に形成される。ゲート端子パッド１９の内側に、ゲート端子部コンタクトホール１６が形成される。ソース端子パッド２０及びソース端子部コンタクトホール１７も同様に構成される。

図３に示されるように、ゲート端子パッド１９は、ゲート端子４上に形成される。ゲート端子パッド１９は、ゲート端子部コンタクトホール１６に埋設される。これにより、ゲート端子部コンタクトホール１６を介して、ゲート端子４とゲート端子パッド１９とが接続される。ソース端子パッド２０は、ソース端子１３上に形成される。ソース端子パッド２０は、ソース端子部コンタクトホール１７に埋設される。これにより、ソース端子部コンタクトホール１７を介して、ソース端子１３とソース端子パッド２０とが電気的に接続される。ＴＦＴアレイ基板１００は、以上のように構成される。

本実施の形態１では、半透過性導電膜として、光の半透過特性と電気的導電性を兼ね備えた単層のＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜を用いる。一般的に、Ａｌ−Ｎ合金膜は絶縁性を示すのに対して、本実施の形態１で用いたＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜は電気的導電性を有する。このように、特性が良好なＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜を半透過型液晶表示装置等の画素電極１８として用いることにより表示特性が向上する。

また、本実施の形態１にかかる半透過性導電膜には、従来公知の透明導電膜であるＩＴＯを用いる必要がない。すなわち、希少金属のＩｎを用いる必要がなく、材料の不足あるいは枯渇等の問題や、これらにともなう大幅な価格上昇等によって、材料の安定供給に対する問題等が生じにくくなる。

次に、図４を参照して、ＴＦＴアレイ基板１００の製造方法を説明する。図４は、ＴＦＴアレイ基板１００の製造方法を示すフローチャート図である。

始めに、図４に示されたＡ工程を行う。具体的には、まず、ガラス基板などの絶縁性基板１を洗浄液又は純水を用いて洗浄する（ａ）。そして、絶縁性基板１上に第１の金属薄膜を成膜する（ｂ）。第１の金属薄膜としては、例えばＣｒ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ａｌ、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金属膜を成膜する。

そして、第１の金属薄膜上に、感光性樹脂であるフォトレジストをスピンコートによって塗布し、塗布したフォトレジストを露光、現像する第１回目の写真製版工程を行う（ｃ）。これにより、所望の形状にフォトレジストがパターニングされる。その後、フォトレジストパターンをマスクとして、第１の金属薄膜をウエットエッチングし、所望の形状にパターニングする（ｄ）。これにより、第１の金属薄膜のパターンを得る。その後、フォトレジストパターンの除去、純水洗浄を行う（ｅ）。以上の工程により、ゲート電極２、ゲート配線３、ゲート端子４、及び補助容量電極５を同時に形成する。

好適な実施例として、まず、公知のアルゴン（Ａｒ）ガスまたはクリプトン（Ｋｒ）ガスを用いたスパッタリング法により、第１の金属薄膜としてＡｌＮｉ合金膜を約２００ｎｍの厚さに成膜する。なお、ターゲットとしては、２ｍｏｌ％のＮｉを含むＡｌＮｉ合金ターゲットを用いる。また、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う。次に、第１回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。次に、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系からなる薬液を用いてＡｌＮｉ合金膜をウエットエッチングする。その後、フォトレジストパターンを除去して、ゲート電極２、ゲート配線３、ゲート端子４、及び補助容量電極５を形成する。

次に、図４に示されたＢ工程を行う。まず、ゲート電極２、ゲート配線３、ゲート端子４、及び補助容量電極５を覆うように、ゲート絶縁膜６、半導体膜７、及びオーミックコンタクト膜８を順次成膜する（ｆ）。そして、第２回目の写真製版工程により、半導体膜７及びオーミックコンタクト膜８をパターニングするためのフォトレジストパターンをオーミックコンタクト膜８上に形成する（ｇ）。フォトレジストパターンをマスクとして、半導体膜７及びオーミックコンタクト膜８のドライエッチングを行い、パターニングする（ｈ）。そして、フォトレジストパターンの除去、純水洗浄を行う（ｉ）。以上の工程により、半導体パターンとして半導体膜７及びオーミックコンタクト膜８からなる半導体層が形成される。

好適な実施例として、ここでは化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用い、約３００℃の基板加熱条件下で成膜を行う。そして、ゲート絶縁膜６として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を４００ｎｍ、半導体膜７としてアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を１５０ｎｍ、オーミックコンタクト膜８としてリン（Ｐ）を不純物として添加したｎ型アモルファスシリコン（ｎ^＋ａ−Ｓｉ）膜を５０ｎｍの厚さに順次成膜する。次に、第２回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。そして、公知のフッ素系ガスを用いて半導体膜７及びオーミックコンタクト膜８をドライエッチングする。その後、フォトレジストパターンを除去して、ＴＦＴ１０８の構成要素となる半導体層を形成する。すなわち、半導体膜７及びオーミックコンタクト膜８が順次積層された島状の半導体パターンが形成される。

次に、図４に示されたＣ工程を行う。まず、オーミックコンタクト膜８上に、第２の金属薄膜を成膜する（ｊ）。そして、第３回目の写真製版工程により、第２の金属薄膜上にフォトレジストパターンを形成する（ｋ）。その後、フォトレジストパターンをマスクとして、第２の金属薄膜のウエットエッチングを行い、パターニングする（ｌ）。これにより、ソース電極９、ドレイン電極１０、ソース配線１２、及びソース端子１３を同時に形成する。

次に、これらの電極をマスクとして、ソース電極９とドレイン電極１０に挟まれた領域のオーミックコンタクト膜８のドライエッチングを行う（ｍ）。これにより、ＴＦＴ１０８のチャネル領域１１が形成される。そして、フォトレジストパターンの除去、純水洗浄を行う（ｎ）。本工程に用いる第２の金属薄膜としては、電気的比抵抗が低いこと、オーミックコンタクト膜８との良好なコンタクト特性を示すこと、及び画素電極１８に用いる半透過性導電膜との良好なコンタクト特性（特に電気的コンタクト抵抗が低いこと）等の利点を有するＣｒ、Ｍｏ等を用いることが好ましい。

好適な実施例として、ここでは、公知のＡｒガスを用いたスパッタリング法により、第２の金属薄膜としてＣｒ膜を２００ｎｍの厚さに成膜する。なお、ターゲットとしては、Ｃｒターゲットを用いる。また、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う。次に、第３回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。そして、フォトレジストパターンをマスクとしてＣｒ膜をウエットエッチングする。これにより、ソース電極９、ドレイン電極１０、ソース配線１２、及びソース端子１３を形成する。次に、ソース電極９とドレイン電極１０の間のオーミックコンタクト膜８を、フッ素系ガスを含むエッチングガスを用いてドライエッチングする。その後、フォトレジストパターンを除去して、ＴＦＴ１０８のチャネル領域１１を形成する。

次に、図４に示されたＤ工程を行う。まず、ソース電極９、ドレイン電極１０、チャネル領域１１、ソース配線１２、及びソース端子１３を覆うように、パッシベーション膜として層間絶縁膜１４を成膜する（ｏ）。そして、第４回目の写真製版工程により、フォトレジストパターンを層間絶縁膜１４上に形成する（ｐ）。フォトレジストパターンをマスクとして、層間絶縁膜１４のドライエッチングを行い、パターニングする（ｑ）。そして、フォトレジストパターンの除去、純水洗浄を行う（ｒ）。以上の工程により、少なくとも、画素ドレインコンタクトホール１５、ゲート端子部コンタクトホール１６、及びソース端子部コンタクトホール１７を同時に形成する。

画素ドレインコンタクトホール１５は、ドレイン電極１０の表面まで貫通する。すなわち、ドレイン電極１０上の層間絶縁膜１４が除去され、ドレイン電極１０が露出する。ゲート端子部コンタクトホール１６は、ゲート端子４の表面まで貫通する。すなわち、ゲート端子４上のゲート絶縁膜６及び層間絶縁膜１４が除去され、ゲート端子４が露出する。ソース端子部コンタクトホール１７は、ソース端子１３の表面まで貫通する。すなわち、ソース端子１３上の層間絶縁膜１４が除去され、ソース端子１３が露出する。

好適な実施例として、ここでは化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用い、約３００℃の基板加熱条件下で成膜を行う。そして、層間絶縁膜１４として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を３００ｎｍの厚さに成膜する。次に、第４回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。そして、公知のフッ素系ガスを用いてＳｉＮ膜をドライエッチングする。その後、フォトレジストパターンを除去して、画素ドレインコンタクトホール１５、ゲート端子部コンタクトホール１６、及びソース端子部コンタクトホール１７を形成する。

最後に、図４に示されたＥ工程を行う。まず、層間絶縁膜１４上に、半透過性導電膜を成膜する（ｓ）。半透過性導電膜は、Ａｒ又はＫｒの不活性ガスに少なくとも窒素を含むガスを添加した混合ガスを用いたスパッタリング法により成膜される。そして、第５回目の写真製版工程により、半透過性導電膜上にフォトレジストパターンを形成する（ｔ）。その後、フォトレジストパターンをマスクとして、半透過性導電膜のウエットエッチングを行い、パターニングする（ｕ）。その後、フォトレジストパターンを除去する（ｖ）。以上の工程により、画素電極１８、ゲート端子パッド１９、及びソース端子パッド２０が形成される。

また、画素電極１８は、画素ドレインコンタクトホール１５に埋設される。これにより、画素ドレインコンタクトホール１５を介して、画素電極１８とドレイン電極１０とが電気的に接続される。また、ゲート端子パッド１９は、ゲート端子部コンタクトホール１６に埋設される。これにより、ゲート端子部コンタクトホール１６を介して、ゲート端子パッド１９とゲート端子４とが電気的に接続される。そして、ソース端子パッド２０は、ソース端子部コンタクトホール１７に埋設される。これにより、ソース端子部コンタクトホール１７を介して、ソース端子パッド２０とソース端子１３とが電気的に接続される。

以上の工程により、本実施の形態１に係る液晶表示装置用途として好適に用いられるアクティブマトリックス型のＴＦＴアレイ基板１００が完成する。なお、完成したＴＦＴアレイ基板１００は、約２００〜３００℃の温度で熱処理を加えることが好ましい。これによって、基板全体に蓄積された静電荷や応力等が除去あるいは緩和され、さらに金属薄膜の電気的比抵抗を下げることができる。そして、ＴＦＴ特性を向上して安定化させることができる。

好適な実施例として、ここでは、公知のＡｒガスにＮ_２ガスを混合したガスを用いた反応性スパッタリング法により、半透過性導電膜としてＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜を２５ｎｍの厚さに成膜する。また、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う。

次に、第５回目の写真製版工程でフォトレジストパターンを形成する。そして、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系からなる薬液を用いて半透過性導電膜をウエットエッチングする。その後、フォトレジストパターンを除去して、画素電極１８、ゲート端子パッド１９、及びソース端子パッド２０を形成する。その後、基板を大気中で、約３００℃で３０分間保持して熱処理を行って、所望のＴＦＴアレイ基板１００が完成する。

上記のように、本実施の形態１にかかるＴＦＴアレイ基板１００は、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜により、画素電極１８等が形成される。Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜は、図５に示されるような特性を有する。図５は、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜の光の透過率と反射率の分光特性を示すグラフである。図５において縦軸は透過率又は反射率（％）、横軸は光の波長（ｎｍ）を示す。また、膜厚は、好適な実施例として説明した膜厚と同様の２５ｎｍとする。

図５に示されるように、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜は、光の波長３００〜８００ｎｍの範囲において、２０〜３０％程度の透過率を有する。また、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜は、光の波長３００〜８００ｎｍの範囲において、３０〜４０％程度の反射率を有する。例えば、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜は、光の波長５５０ｎｍにおいて、透過率が２４．５％、反射率が３７．５％である。このように、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜は、半透過性を有する。さらに、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜は、電気的比抵抗値が２７８０μΩｃｍの導電性を有する。

このように、本実施の形態１では、光の半透過特性と電気的導電性を兼ね備えた単層のＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜によって画素電極１８を形成する。したがって、従来公知の構成のように、Ａｌ合金膜からなる反射画素電極とＩＴＯ等の透明画素電極とを別々に形成することなく、半透過型液晶表示パネルを実現することができる。従って、従来のように、ＩＴＯとＡｌの材料源をもつ成膜室を用いる必要がない。さらに、パターン加工において各膜を別々の薬液と設備を用いてエッチングする必要がない。このため、工程を削減して高い生産能力で、しかも高歩留りで製造することが可能である。また、本実施の形態１の半透過性導電膜は、Ａｌを主成分とするものであり、従来公知のＡｌエッチング薬液でウエットエッチングすることが可能なので、製造コストを低減することができる。

なお、図３に示されたＴＦＴアレイ基板１００では、画素電極１８の下層にゲート絶縁膜６と層間絶縁膜１４とを残す構造としたが、図６に示すように除去した構造としてもよい。図６は、ＴＦＴアレイ基板１００の他の構成を示す断面図である。図６に示されるように、画素電極１８の下層の大部分では、ゲート絶縁膜６と層間絶縁膜１４とが除去されている。そして、画素電極１８は、絶縁性基板１上に直接形成される。また、ドレイン電極１０上では、層間絶縁膜１４が形成されている。このため、図３に示されたＴＦＴアレイ基板１００と同様、画素ドレインコンタクトホール１５を介して、画素電極１８とドレイン電極１０とが電気的に接続される。

また、補助容量電極５上には、ゲート絶縁膜６及び層間絶縁膜１４が形成されている。このため、図３に示されたＴＦＴアレイ基板１００と同様、画素電極１８と補助容量電極５とは、ゲート絶縁膜６及び層間絶縁膜１４を介して、対向配置される。このように、画素電極１８の下層のゲート絶縁膜６及び層間絶縁膜１４を除去することによって、基板背面から画素電極１８の半透過性導電膜に入射するバックライト光の透過光量を増やすことができ、明るい透過表示画像を得ることが可能となる。

図６に示されたＴＦＴアレイ基板１００は、第４回目の写真製版工程において、コンタクトホール１５、１６、１７と同時に画素電極１８の形成領域におけるゲート絶縁膜６及び層間絶縁膜１４を除去することにより形成される。

半透過性導電膜の変形例１
上記実施例では、半透過性導電膜としてＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜を用いたが、これに限定されるものではない。光学特性（透過率、反射率）及び電気特性（比抵抗値）を満たす範囲内で任意のＡｌ−Ｎ合金膜を用いることが可能である。以下に変形例について説明する。

一般的にスパッタリング法を用いた金属膜においては、膜厚を薄くすることによって光の透過性が現れることが知られている。しかしながら、Ａｌ膜の場合、５〜１０ｎｍ程度の極薄い膜厚で１〜５％の透過率が現れる程度である。従って、Ａｌ膜の場合、半透過性膜として実用的な少なくとも５％以上の透過率を得るためには膜厚を１０ｎｍ以下にする必要がある。

このような極薄い金属薄膜による光の透過性は、膜が成長する過程で存在する島状金属粒の隙間や、膜の孔欠陥に由来するものである。このため、成膜する基板下地の材質や清浄度等によって透過率特性が左右され、透過率をばらつきなく制御することが困難であるという欠点がある。さらには、基板下地に配線パターン等による段差や凹凸がある場合に、膜がこれらの部分で断線する、いわゆる段切れが起こり、導電不良を発生させやすいという欠点がある。これらの問題点をなくすために、膜厚は少なくとも１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上とする必要がある。

図７は、膜厚を１０〜１００ｎｍの間で振り分けたＡｌ−Ｎ合金膜の光の波長５５０ｎｍにおける透過率を膜のＮ組成比に対してプロットしたグラフである。図７において、縦軸は光の波長５５０ｎｍにおける透過率（％）、横軸はＡｌ−Ｎ膜のＮ組成比（ｍｏｌ％）を示す。図７においては、膜厚が１０ｎｍ、２５ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍにおける、透過率とＮ組成比の関係を示す。図７に示されるように、Ｎ組成比が増加するにつれて透過率が高くなる。すなわち、Ｎ組成比が増加するにつれて反射率が低くなる。また、透過率は膜厚にも大きく依存し、膜厚が厚くなるにつれて透過率が低くなる。少なくとも４０ｍｏｌ％以上のＮ組成比であれば膜厚が１００ｎｍの場合でも５％以上の透過率を得ることができるので好ましいといえる。

図８は、膜厚１００ｎｍで測定したＡｌ−Ｎ合金膜の比抵抗値のＮ組成比依存性を示すグラフである。図８において、縦軸は比抵抗（Ωｃｍ）、横軸はＡｌ−Ｎ合金膜のＮ組成比（ｍｏｌ％）を示す。図８に示されるように、Ｎ組成比が増加するにつれて比抵抗値が大きくなる。例えば、Ｎ組成比が４０ｍｏｌ％の場合、比抵抗値は約０．０００２５Ω・ｃｍ（＝２５０μΩ・ｃｍ）となる。一方で、Ｎ組成比がＡｌ−Ｎの化学量論組成比となる５０ｍｏｌ％近傍では比抵抗値が１０Ω・ｃｍを超え、実用的な導電性領域からはずれる。このため、Ｎ組成比は５０ｍｏｌ％を超えないようにすることが好ましい。また、Ｎ組成比を５０ｍｏｌ％未満にすることによって、従来公知のＡｌエッチング薬液を用いてエッチング残を発生させることなくウエットエッチングが可能になる。

以上のことから、実用可能な光学特性及び電気特性を満たすためには、Ａｌ−Ｎ合金膜のＮ組成比は、４０ｍｏｌ％以上５０％未満であることが好ましい。また、上記の例では、半透過性導電膜として、Ａｌに４０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％未満のＮを含有させた膜を用いたが、これに限らない。Ａｌ又はＡｌを主成分とする合金のいずれかに少なくとも４０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％未満の窒素を含んでいればよい。

また、上記の範囲内において、半透過性導電膜の比抵抗値は、２５０μΩ・ｃｍ以上１０Ω・ｃｍ以下となり、例えば画素電極１８として実用可能となる。また、半透過性導電膜に段切れ等の不良を抑えるため、膜厚は少なくとも１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上とする。

図９は、Ａｌ−Ｎ合金膜の光の波長５５０ｎｍにおける透過率と反射率のＮ組成比依存性を示すグラフである。図９（ａ）ではＡｌ−Ｎ合金膜の膜厚を２５ｎｍ、図９（ｂ）ではＡｌ−Ｎ合金膜の膜厚を５０ｎｍ、図９（ｃ）ではＡｌ−Ｎ合金膜の膜厚を１００ｎｍに固定したときのグラフである。図９において、縦軸は光の波長５５０ｎｍにおける反射率又は透過率（％）、横軸はＡｌ−Ｎ合金膜のＮ組成比（ｍｏｌ％）を示す。

Ｎ組成比を４０ｍｏｌ％以上５０ｍｏｌ％未満の範囲内で振り分けることによって、膜の透過率と反射率を振り分けることが可能である。そして、要求される特性に応じて膜厚、組成比を任意に設定すればよい。すなわち、Ａｌを主成分とし、これにＮを添加していくことによって、Ａｌ膜に光透過性を付与し、その組成比やプロセスパラメーターを制御することにより、光透過性、光反射性、及び電気的導電性を同時に兼ね備えた半透過導電性膜が得られる。以上に得られた知見をもとに、本実施の形態１に好適に用いることができる半透過性導電膜（単層膜）の一例とその光学特性及び電気特性を後述する表１の実施例１に示す。

実施の形態２
上述の実施の形態１においては、半透過性導電膜とこれを用いた半透過性画素電極としてＡｌ−Ｎ系合金膜の単層膜を用いた例を示した。従来の透過型あるいは半透過型液晶表示装置の透過性画素電極として用いられている酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）系や酸化すず（ＳｎＯ_２）系及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）系の酸化物透明性導電膜の比抵抗値は高くても１０００μΩｃｍ以下である。

比較的小型サイズの液晶表示装置の画素電極として用いる場合には実施の形態１に示した、比抵抗値が数Ωｃｍ以下のＡｌ−Ｎ系合金膜の単層膜を用いることが可能である。しかしながら、比較的大型サイズのディスプレイ（画素数による画素面積とも関係するが概ね２０インチ以上）の画素電極として用いる場合には、その比抵抗値が上記の従来酸化物透明性導電膜と同等の１０００μΩｃｍ以下であることがより好ましい。Ａｌ−Ｎ系合金膜の単層膜でこのような大型サイズに対応する場合、後述する表１の実施例１をみると分かるように、Ｎ組成比が４０ｍｏｌ％前後に限定されてしまうことになる。本実施の形態２は、Ａｌ−Ｎ系半透過性導電膜の比抵抗値を、従来の酸化物透明性導電膜と同等もしくはそれ以下にするための構成例を示すものである。

本実施の形態２は、画素電極１８の半透過性導電膜が積層膜で構成されている点が実施の形態１とは異なり、他の構成は実施の形態１と同じである。したがって、重複する説明は、適宜省略又は簡略化する。まず、図１０、１１を参照して、本実施の形態２にかかるＴＦＴアレイ基板１００について説明する。図１０は、本実施の形態２にかかるＴＦＴアレイ基板１００の断面図である。なお、ＴＦＴアレイ基板１００の平面図は、図２と同様である。図１０は、図２のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線、及びＣ−Ｃ'線での構成を示す断面図である。なお、図１０では、左から順に、ゲート端子部、ソース端子部、及び画素１０５の構成を示している。図１１は、画素電極１８の半透過性導電膜の構成を示す断面図である。

図１０、１１に示されるように、画素電極１８は、窒素含有膜と金属膜とを交互に積層した積層膜である半透過性膜によって形成される。具体的には、画素電極１８は、窒素含有膜１８ａ、金属薄膜１８ｂ、窒素含有膜１８ｃが順次積層された３層構造を有する。すなわち、３層構造の半透過性導電膜によって画素電極１８は形成される。

下層と上層の窒素含有膜１８ａ、１８ｃは、互いに略同一の組成及び膜厚を有する。もちろん、これに限らず、窒素含有膜１８ａ、１８ｃは、互いに異なる組成及び膜厚を有してもよい。また、窒素含有膜１８ａ、１８ｃとしては、実施の形態１で示したものを適宜用いることができる。すなわち、実施の形態１における半透過性導電膜の変形例１で示された範囲内の半透過性導電膜を用いることができる。

中間層の金属薄膜１８ｂは、窒素含有膜１８ａ、１８ｃよりも膜厚が薄くなっている。金属薄膜１８ｂは、Ａｌ又はＡｌを主成分とする合金のいずれかの金属膜である。また、金属薄膜１８ｂは、比抵抗値の低減に寄与するものであってＮを含んでいても含んでいなくてもよい。ただし、窒素含有膜１８ａ、１８ｃよりも少なくとも比抵抗が小さい膜を用いる。

本実施の形態２によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態２にかかる半透過性導電膜は、中間層として金属薄膜１８ｂを形成している。このため、実施の形態１の半透過性導電膜と比較して、比抵抗値を低減させることができる。

次に、上記のＴＦＴアレイ基板１００の製造方法について説明する。まず、実施の形態１と同様、図４のＤ工程までを行う。すなわち、画素電極１８となる半透過性導電性膜の成膜前まで実施の形態１と同様に行う。

そして、層間絶縁膜１４上に、窒素含有膜と金属膜を交互に積層する。具体的には、層間絶縁膜１４上に、窒素含有膜１８ａ、金属薄膜１８ｂ、及び窒素含有膜１８ｃを順次成膜し、３層の積層膜を形成する。窒素含有膜１８ａ、１８ｃとしては、ＡｌにＮを添加したＡｌ−Ｎ合金膜を成膜する。また、実施の形態１の半透過性導電膜と同様、窒素含有膜１８ａ、１８ｃは、Ａｒ又はＫｒの不活性ガスに少なくとも窒素を含むガスを添加した混合ガスを用いたスパッタリング法により成膜される。金属薄膜１８ｂとしては、Ａｌの金属薄膜を成膜する。

この後に、第５回目の写真製版工程及びエッチングにより、窒素含有膜１８ａ、金属薄膜１８ｂ、及び窒素含有膜１８ｃをパターニングする。これにより、画素電極１８、ゲート端子パッド１９、及びソース端子パッド２０を形成する。なお、本実施の形態２においても実施の形態１と同様に、画素電極１８の下層のゲート絶縁膜６と層間絶縁膜１４とを除去した構造としてもよい。

好適な実施例として、公知のＡｒガスにＮ_２ガスを混合したガスを用いた反応性スパッタリング法により窒素含有膜１８ａとしてＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜を１０ｎｍの厚さに成膜する。ターゲットとしては、Ａｌターゲットを用いる。また、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてスパッタリングを行う。

次に、Ａｒガスのみを用いたスパッタリング法により金属薄膜１８ｂとしてＡｌ金属薄膜を厚さ５ｎｍに成膜する。さらに連続して、再びＡｒガスにＮ_２ガスを混合させたガスを用い反応性スパッタリング法により窒素含有膜１８ｃとしてＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜を１０ｎｍの厚さに成膜する。

これにより、半透過性導電膜として総膜厚２５ｎｍの３層積層膜が形成される。次に、第５回目の写真製版工程で半透過性導電膜上にフォトレジストパターンを形成する。そして、公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系からなる薬液を用いて半透過性導電膜をウエットエッチングし、フォトレジストパターンを除去する。これにより、画素電極１８、ゲート端子パッド１９、及びソース端子パッド２０を形成する。その後、基板を大気中で、約３００℃で３０分間程度保持して熱処理を行って、本実施の形態２にかかるＴＦＴアレイ基板１００を完成させる。

本実施の形態２で適用した３層積層の半透過性導電膜は、図１２に示されるような特性を有する。図１２は、本実施の形態２における半透過性導電膜の光の透過率と反射率の分光特性を示すグラフである。図１２において縦軸は透過率又は反射率（％）、横軸は光の波長（ｎｍ）を示す。また、膜厚は、好適な実施例として説明した膜厚と同様、上層及び下層のＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜をそれぞれ１０ｎｍ、中間層のＡｌ金属薄膜を５ｎｍとする。

図１２に示されるように、半透過性導電膜としてのＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ／Ａｌ／Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ膜は、光の波長３００〜８００ｎｍの範囲において、１０〜２０％程度の透過率を有する。また、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ／Ａｌ／Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ膜は、光の波長３００〜８００ｎｍの範囲において、３０〜５０％程度の反射率を有する。例えば、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ／Ａｌ／Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ膜は、光の波長５５０ｎｍにおいて、透過率が１４．８％、反射率が４６．３％である。このように、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ／Ａｌ／Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ膜は、半透過性を有する。さらに、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ／Ａｌ／Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ膜は、電気的比抵抗値が１０１μΩｃｍの導電性を有する。

このように、本実施の形態２にかかる半透過性導電膜によれば、中間層として金属薄膜１８ｂを形成することにより、実施の形態１と比較して、比抵抗値を下げることができる。

また、Ａｌ系金属薄膜を中間層として挟む積層構造は、ターゲットを替えることなく、成膜ガスを切り替えることで成膜できる。このため、容易に半透過性導電膜を形成することができる。さらに、半透過性導電膜は公知のリン酸＋硝酸＋酢酸系からなる薬液を用いて一括でエッチング可能である為、単層膜と比較して工程を増やすことなく生産することができる。

半透過性導電膜の変形例２
上記の実施例では、半透過性導電膜としてＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ／Ａｌ／Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ膜を用いたがこれに限らない。光学特性（透過率、反射率）及び電気特性（比抵抗値）を満たす範囲内で任意の膜を用いることが可能である。

表１は、それぞれのＡｌ−Ｎ合金膜のＮ組成比及び膜厚における光学特性（透過率及び反射率）及び電気特性（比抵抗値）を示した表である。表１の実施例１は、実施の形態１に好適に用いることができる半透過性導電膜（単層膜）の一例を示す。表１の実施例２は、本実施の形態２に好適に用いることができる半透過性導電膜（３層積層膜）の一例を示す。また、比較例としては、Ａｌ−５０ｍｏｌ％Ｎ合金膜（単層膜）を示す。

ここで、実施例１、２の半透過性導電膜について比較する。実施例１としては、膜厚２５ｎｍの単層のＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜を用いる。そして、本実施の形態２としては、膜厚１０ｎｍのＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜、膜厚５ｎｍのＡｌ金属薄膜、膜厚１０ｎｍのＡｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜が順次積層された積層膜を用いる。すなわち、全膜厚は、いずれの半透過性導電膜においても２５ｎｍである。また、Ｎ組成比は、いずれのＡｌ−Ｎ合金膜においても４５ｍｏｌ％である。

まず、波長５５０ｎｍにおける透過率と反射率について比較する。透過率は、実施例１では２４．５％となり、実施例２では１４．８％となる。反射率は、実施例１では３７．４％となり、実施例２では４６．３％となる。このように、全膜厚が２５ｎｍと同じであっても、実施例２ではその中間層として５ｎｍ厚のＡｌ金属薄膜を挟んであるので、反射率が増加し、その分透過率が低減する。

次に、導電性について比較する。電気的比抵抗値は、実施例１では２７８０μΩｃｍとなり、実施例２では１０１μΩｃｍとなる。すなわち、実施例１と比較して、実施例２では電気的比抵抗値を大幅に低減させることができる。すなわち、Ａｌ−Ｎ合金膜と低抵抗Ａｌ合金膜との積層構造とすることによって、単層のＡｌ−Ｎ合金膜に比べて比抵抗値を大幅に低減する。換言すると、実施例１と比較して実施例２では、導電性を大幅に向上させることができる。なお、比較例に示されたＡｌ−５０％Ｎ合金膜は、いずれの膜厚についても導電性不良が生じる。

このように、半透過性導電膜を実施例２のようなＡｌ−Ｎ合金膜の間に、中間層としてＡｌ金属薄膜を挟む積層構造とすれば、各層の膜厚、特に中間層としてのＡｌ金属薄膜の膜厚を調整することによって、光の透過特性と反射特性を任意に変化させることができるとともに、比抵抗値を大幅に低減することができるという利点がある。

なお、中間層としてのＡｌ金属薄膜が厚くなると、透過率が低下してしまうので、Ａｌ金属薄膜の厚さは、１０ｎｍ未満であることが好ましい。また、表１に示されるように、Ａｌ−Ｎ合金膜のＮ組成比が高くなれば、Ａｌ金属薄膜の厚さを１０ｎｍとしても５％以上の透過率を有する。例えば、Ｎ組成比が４５ｍｏｌ％の場合、Ａｌ金属薄膜の厚さを１０ｎｍとしても６．５％の透過率を有する。このため、Ｎ組成比を高くすれば、Ａｌ金属薄膜の厚さを１０ｎｍとしても画素電極１８として用いることができる。また、実施の形態１で説明したように、総膜厚は、少なくとも１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上とする。

本実施の形態２では、好適な実施例として、画素電極１８となる半透過性導電膜を、Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜／Ａｌ金属薄膜／Ａｌ−４５ｍｏｌ％Ｎ合金膜の３層積層膜とした。そして、各層の膜厚を１０ｎｍ／５ｎｍ／１０ｎｍの総厚２５ｎｍとした。これに限らず、表１の実施例２に示した他の半透過性導電膜を用いてもよい。

もちろん、表１に示した場合に限定されることなく、任意のＡｌ系合金膜と、これらＡｌ系合金膜にＮを含有させたＡｌ−Ｎ系合金膜とをベースにして、所望の光学特性、電気特性が得られる範囲で任意に組み合わせて適用することが可能である。すなわち、金属薄膜１８ｂとしてＡｌを主成分とする合金膜を用い、窒素含有膜１８ａ、１８ｃとしてＡｌを主成分とする合金膜にＮを含有させた合金膜を用いてもよい。この場合でも、Ａｌ系合金膜（Ａｌ系金属薄膜）の厚さは、１０ｎｍ未満であることが好ましい。そして、総膜厚は、少なくとも１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上とする。

また、３層積層膜に限定されることなく、例えば図１３に示すような５層積層膜としてもよい。図１３は、画素電極１８の半透過性導電膜の他の構成を示す断面図である。

図１３においては、画素電極１８は、窒素含有膜１８ａ、金属薄膜１８ｂ、窒素含有膜１８ｃ、金属薄膜１８ｄ、窒素含有膜１８ｅが順次積層される５層積層膜から形成される。すなわち、５層の半透過性導電膜によって画素電極１８が形成される。なお、窒素含有膜１８ａ、１８ｃ、１８ｅにおいて、組成及び膜厚は略同一である。また、金属薄膜１８ｂ、１８ｄにおいて、組成及び膜厚は略同一である。もちろん、窒素含有膜１８ａ、１８ｃ、１８ｅは、互いに組成及び膜厚が異なってもよい。同様に、金属薄膜１８ｂ、１８ｄは、互いに組成及び膜厚が異なってもよい。また、このとき、金属薄膜１８ｂ、１８ｄの合計膜厚が１０ｎｍ未満であることが好ましい。そして、半透過性導電膜を構成する５層の合計膜厚は少なくとも１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上とする。

また、図１１、図１３では、半透過性導電膜の積層膜構造として、最下層と最上層をともにＡｌ−Ｎ合金膜等の窒素含有膜としたがこれに限らない。例えば、最下層及び最上層のいずれか又は両方をＡｌ系金属薄膜等の金属薄膜とした積層膜構造としてもよい。ただし、この場合、Ａｌ系金属薄膜の膜厚次第では、最下層または最上層からの光の反射特性が勝り、透過率が大幅に低下する場合がある。光の透過特性と反射特性とをバランスよく有する半透過性導電膜を得る場合には、図１１、図１３に示すように、金属薄膜を上下層から半透過性膜としての窒素含有膜で挟むような積層構造とすることがより好ましい。

実施の形態３
本実施の形態３は、新たな層間絶縁膜として有機樹脂膜を設ける。なお、その他の構成等については実施の形態１と同様である。したがって、重複する説明は、適宜省略又は簡略化する。図１４は本実施の形態３に係るＴＦＴアレイ基板１００の構成を示す平面図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ'線、Ｂ−Ｂ'線、Ｃ−Ｃ'線での構成を示す断面図である。ここで、Ａ−Ａ'線は画素１０５の構成を示しており、Ｂ−Ｂ'線はソース端子部の構成を示しており、Ｃ−Ｃ'線はゲート端子部の構成を示している。なお、図１５では、左から順に、ゲート端子部、ソース端子部、及び画素１０５の構成を示している。

図１５に示されるように、層間絶縁膜１４上に、有機樹脂膜２１が形成される。また、コンタクトホール１５、１６、１７では、有機樹脂膜２１も除去される。有機樹脂膜２１には、凹凸形状２２が形成される。凹凸形状２２は、ＴＦＴ１０８の部分を除いて、画素１０５の略全体に複数形成される。そして、画素電極１８は、有機樹脂膜２１の凹凸形状２２上に形成される。このように、画素領域に凹凸形状２２を形成することにより、反射光を散乱させることができる。

本実施の形態３によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態３では、画素電極１８の下層に設けられた有機樹脂膜２１に凹凸を形成する。そして、画素電極１８の表面を光散乱面とすることによって、反射光による画像表示の観察者には、鏡面反射による観察者自身の顔やその背景の外部像が写りにくくなる。これにより、高品質の反射画像表示をすることができるという利点がある。

次に、本実施の形態３にかかるＴＦＴアレイ基板１００の製造方法について説明する。まず、実施の形態１と同様、図４のＣ工程までを行う。そして、ソース電極９、ドレイン電極１０、チャネル領域１１、ソース配線１２、及びソース端子１３を覆うように、層間絶縁膜１４及び有機樹脂膜２１を順次成膜する。そして、第４回目の写真製版工程により、有機樹脂膜２１をパターニングする。これにより、画素ドレインコンタクトホール１５、ゲート端子部コンタクトホール１６、及びソース端子部コンタクトホール１７が形成される部分の有機樹脂膜２１が除去される。同時に、有機樹脂膜２１の表面に凹凸形状２２が形成される。

そして、有機樹脂膜２１をマスクとして、層間絶縁膜１４及びゲート絶縁膜６をエッチングする。これにより、画素ドレインコンタクトホール１５、ゲート端子部コンタクトホール１６、及びソース端子部コンタクトホール１７が形成される。

好適な実施例として、ここでは化学的気相成膜（ＣＶＤ）法を用い、約３００℃の基板加熱条件下で成膜を行う。そして、層間絶縁膜１４として窒化シリコン（ＳｉＮ）膜を１００ｎｍの厚さに成膜する。その後、有機樹脂膜２１として感光性有機樹脂膜をスピン塗布法を用いて平均３．５μｍ前後の厚さに成膜する。なお、有機樹脂膜２１の表面はほぼ平坦面となる。すなわち、下層に凹凸や段差があると厳密にいえば部分的に膜厚は異なっている。感光性有機樹脂膜としては、高い光透過性を有するアクリル系樹脂、例えばＪＳＲ社製のＰＣ３３５等を好適に用いることができる。

その後、写真製版工程により、画素ドレインコンタクトホール１５、ゲート端子部コンタクトホール１６、及びソース端子部コンタクトホール１７を形成するためのフォトマスクパターンを用いて第１の露光を行う。次いで感光性有機樹脂膜の画素領域の表面に光散乱用の凹凸形状２２を形成するためのフォトマスクを用いて第２の露光を行う。ここで第２の露光は、第１の露光の２０％から４０％程度の露光量とする。その後、有機アルカリ現像液を用いて感光性有機樹脂膜を現像する。これにより、感光性有機樹脂膜に、画素ドレインコンタクトホールパターン、ゲート端子部コンタクトホールパターン、及びソース端子部コンタクトホールパターンと、光散乱用の凹凸形状２２とを同時に形成する。

この凹凸形状２２の深さや平面形状を変えることによって光の反射散乱特性を変化させることができる。したがって所望の散乱特性が得られるように凹凸形状２２を任意に設計すればよい。実用的な散乱特性を得るためには、凹凸形状２２の凹凸高さは概略０．０５μｍから１μｍの範囲に設定することが好ましい。この凹凸形状２２の高さは、第２の露光の露光量を調節することによって調整することが可能である。次に公知のフッ素系ガスを用いて、コンタクトホールパターンの下層のゲート絶縁膜６及び層間絶縁膜１４をドライエッチングにより除去する。これにより、画素ドレインコンタクトホール１５、ゲート端子部コンタクトホール１６、及びソース端子部コンタクトホール１７を形成する。

そして、実施の形態１で説明した図３のＥ工程と同様の工程により、画素電極１８、ゲート端子パッド１９、及びソース端子パッド２０を形成する。その後、基板を大気中で約２００℃で３０分間保持して熱処理を行う。これにより、本実施の形態３にかかるＴＦＴアレイ基板１００を完成させる。

本実施の形態３では、画素電極１８の下層に設けられた有機樹脂膜２１に凹凸を形成する。これにより、高品質の反射画像表示をすることができるという利点がある。また、本実施の形態３においては約２００℃で熱処理を行ったが、これは使用する有機樹脂膜２１の耐熱性によって変更してよい。有機樹脂膜２１の耐熱性より高い温度で熱処理すると、有機樹脂膜２１が変色し、透過率を低下させる原因となる。

また、図１５においては、実施の形態１と同様、単層の半透過性導電膜から形成された画素電極１８を図示したがこれに限らない。実施の形態２のように、複数の膜が積層された半透過性導電膜により画素電極１８を形成してもよい。また、半透過性導電膜の組成や膜厚は、これらの実施の形態の変形例で示された範囲内の半透過性導電膜を用いることができる。

以上の実施の形態１〜３においては、半透過性導電膜としてＡｌにＮ元素を添加したＡｌ−Ｎ合金膜について説明したが、これに限らない。Ｎ元素以外にもヒロック等の耐熱性向上や薬液に対する耐腐食性を向上させるために他の元素Ｍを添加したＡｌ−Ｍ−Ｎ系合金であってもよい。この場合でもＡｌ−Ｍ合金ターゲットを用いたＡｒ＋Ｎ_２混合ガス中での反応性スパッタリング法により、光透過性を有するＡｌ−Ｍ−Ｎ合金膜を容易に成膜することが可能である。

さらに、実施の形態１〜３においては、液晶を用いた液晶表示装置用のアクティブマトリックス型のＴＦＴアレイ基板について説明したが、画素電極として用いた本発明の半透過性導電膜はこのデバイス用途に限定されることはない。例えば、一般的な半透過性膜、半透過板、及びハーフミラーとして他のデバイスにも好適に用いることが可能である。特に、電気的導電性が求められる用途に関してはより好適に用いることが可能である。

１ 絶縁性基板、２ ゲート電極、３ ゲート配線、４ ゲート端子、
５ 補助容量電極、６ ゲート絶縁膜、７半導体膜、８ オーミックコンタクト膜、
９ ソース電極、１０ ドレイン電極、１１ チャネル領域、１２ ソース配線、
１３ ソース端子、１４ 層間絶縁膜、１５ 画素ドレインコンタクトホール、
１６ ゲート端子部コンタクトホール、１７ ソース端子部コンタクトホール、
１８ 画素電極、１８ａ 窒素含有膜、１８ｂ 金属薄膜、１８ｃ 窒素含有膜、
１８ｄ 金属薄膜、１８ｅ 窒素含有膜、１９ ゲート端子パッド、
２０ ソース端子パッド、２１ 有機樹脂膜、２２ 凹凸形状、
１００ ＴＦＴアレイ基板、１０１ 表示領域、１０２ 額縁領域、
１０３ 走査信号駆動回路、１０４ 表示信号駆動回路、１０５ 画素、
１０６ 外部配線、１０７ 外部配線、１０８ ＴＦＴ、１０９ 補助容量

Claims (5)

1. 光学特性として光の透過特性と反射特性とを有する半透過性膜であって、
   アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかに少なくとも４０ｍｏｌ％以上、５０ｍｏｌ％未満の窒素を含む窒素含有膜と、
   アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金のいずれかの金属膜とを交互に積層した積層膜であり、
   前記窒素含有膜は、３００〜８００ｎｍの範囲において２５ｎｍの膜厚で２０〜３０％の透過率を有し、かつ、３０〜４０％程度の反射率を有する半透過性膜。
2. 前記窒素含有膜の比抵抗値が２５０μΩｃｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半透過性膜。
3. 前記窒素含有膜の比抵抗値が１０Ωｃｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半透過性膜。
4. 前記金属膜の膜厚が１０ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半透過性膜。
5. 総膜厚が１０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半透過性膜。

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