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JPH1048650A - 液晶ディスプレイ用電極配線及びその形成方法 - Google Patents

液晶ディスプレイ用電極配線及びその形成方法

Info

Publication number
JPH1048650A
JPH1048650A JP20074596A JP20074596A JPH1048650A JP H1048650 A JPH1048650 A JP H1048650A JP 20074596 A JP20074596 A JP 20074596A JP 20074596 A JP20074596 A JP 20074596A JP H1048650 A JPH1048650 A JP H1048650A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
electrode
layer
liquid crystal
crystal display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20074596A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Sato
一夫 佐藤
Satoru Takagi
悟 高木
Masami Miyazaki
正美 宮崎
Arinori Kawamura
有紀 河村
Hiromichi Nishimura
啓道 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP20074596A priority Critical patent/JPH1048650A/ja
Publication of JPH1048650A publication Critical patent/JPH1048650A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】低比抵抗でしかも、耐久性に優れ、かつ、形成
が容易な液晶ディスプレイ用電極配線及びその形成方法
を提供する。 【解決手段】酸化物層と金属層とが2n+1(nは1以
上の整数)で積層され、かつ、各酸化物層には酸化亜鉛
を主成分とする膜を少なくとも1層含み、各金属層には
銀を主成分とする膜を少なくとも1層含む透明導電膜
を、ソース電極7、かつドレイン電極8、かつ画素電極
8として用いる薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイ用
電極配線及びその形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
用電極配線及びその形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイ
(TFT−LCDと称する)の薄膜トランジスタ(TF
Tと称する)基板側の電極としては、TFT駆動用のゲ
ート電極、ソース電極、ドレイン電極、そして画素電極
がある。
【0003】従来、画素電極としては、導電性を有する
と同時に透明性が必要であることから、スズを含有した
酸化インジウム薄膜(ITOと称する)の電極が使用さ
れている。一方、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電
極は、高い導電性を必要とし、必ずしも透明性は必要で
はないために、Crなどの金属電極が使用されている。
【0004】これら各種電極の形成方法を図1(b)を
参照して以下に簡単に述べる。
【0005】(1)基板(ガラス基板)1上にCrなど
の金属膜2を成膜し、所望のパターンのゲート電極にエ
ッチング加工する。
【0006】(2)ゲート絶縁膜3を形成後、半導体層
4を形成し、所望のパターンにエッチング加工する。
【0007】(3)画素電極としてITO膜を成膜し、
所望パターンに画素電極5をエッチング加工する。
【0008】(4)さらに、ソース電極膜、ドレイン電
極膜としてAlなどの金属膜を成膜し、所望のパターン
にソース電極7、ドレイン電極6にエッチング加工す
る。
【0009】以上のように、従来の液晶ディスプレイ用
電極配線構造を形成するためには、いくつもの成膜工程
とエッチング加工工程が必要であり、これがTFT作成
の際の歩留まり低下、スループットの低下、製造コスト
増加の要因となっている。
【0010】そこで、ITO膜や、Ag膜をITO膜で
挟んだサンドイッチ構成膜を画素電極として用いると同
時に、ソース電極やゲート電極にも用いることによっ
て、ソース電極、ドレイン電極形成のための金属膜の成
膜工程、エッチング加工工程を省略、簡素化することが
試みられている。
【0011】しかし、ITO膜を低抵抗(例えば3Ω/
□以下)が必要なソース電極、ドレイン電極に使用する
場合には、ITO膜の膜厚を500nm以上にしなけれ
ばならない。また、Ag膜をITO膜でサンドイッチし
たサンドイッチ構成膜では、低抵抗の膜が容易に得られ
るものの耐湿性などの耐久性に課題があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
技術が有していた前述の欠点を解決し、低比抵抗でしか
も、耐久性に優れ、かつ、形成が容易な液晶ディスプレ
イ用電極配線及びその形成方法を提供しようとするもの
である。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶ディスプレ
イ用電極配線は、酸化物層と金属層とが2n+1(nは
1以上の整数)で積層され、かつ、各酸化物層には酸化
亜鉛を主成分とする膜を少なくとも1層含み、各金属層
には銀を主成分とする膜を少なくとも1層含む透明導電
膜を薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイのソース電
極、かつドレイン電極、かつ画素電極として用いること
を特徴とする。
【0014】本発明の液晶ディスプレイ用電極配線形成
方法は、基体上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層
を形成した後に、酸化亜鉛を主成分とする膜を少なくと
も1層含む酸化物層と銀を主成分とする膜を少なくとも
1層含む金属層とを2n+1層積層してなる透明導電膜
を形成し、次いで、エッチング加工に該透明導電膜をエ
ッチングすることによりソース電極、画素電極と一体化
したドレイン電極を形成することを特徴とする。
【0015】
【作用】従来のITO膜が150℃以下の低温成膜条件
下において非結晶構造を取るのに対し、本発明に使用さ
れる酸化亜鉛を主成分とする膜は結晶化しやすく、Ag
膜の下地膜となった時、Agの結晶化を促し、Agの凝
集現象を防止するだけでなく、酸化亜鉛を主成分とする
膜とAg膜界面との付着力が向上し、その結果、耐湿性
などの耐久性が著しく向上する。
【0016】
【発明の実施の形態】図1(a)は本発明の実施態様に
係る液晶ディスプレイ用電極配線を示す模式断面図であ
る。
【0017】図1(a)に示すように、まず、基体(ガ
ラス基板)1上に、Crなどからなるゲート電極2を形
成し、次いでゲート絶縁膜3を形成し、さらに半導体層
4を形成する。次に、酸化亜鉛を主成分とする膜からな
る透明酸化物層、銀を主成分とする膜からなる金属層、
及び酸化亜鉛を主成分とする膜からなる透明酸化物層を
この順で順次積層した構成を有する透明導電膜27を成
膜し、エッチング加工により、ソース電極7、及び画素
電極と一体化したドレイン電極8を形成する。
【0018】なお、ゲート電極2、半導体層4、ソース
電極7、ドレイン電極8、画素電極8の形成の順序は、
これに限られるものではない。
【0019】透明導電膜27は、図2に示すように、酸
化亜鉛を主成分とする膜からなる透明酸化物層9、1
0、13と、Agを主成分とする膜からなる金属層1
0、12を2n+1(nは1以上の整数)層積層した構
成からなる。その成膜方法は高いスループットと性能の
優れた透明導電膜が得られるという理由から、DCスパ
ッタ法が好ましく、パターン形成には、より微細なパタ
ーンが得られるという理由から、ドライエッチング法が
好ましい。
【0020】特に、金属層10、12は、他金属(P
d、Au、Cu、Ti、Zr、V、Ni、Cr、Pt、
Rh、Ir、W、Mo、Alのいづれか1つ以上の金
属)を(Ag+他金属)に対し0.1以上5原子%以下
の範囲でAg中に含有する合金膜であることが耐久性向
上の理由から特に好ましい。
【0021】他金属の含有比率が0.1原子%未満では
耐湿性などの耐久性が低下し、5原子%を超えると、透
明導電膜の抵抗の上昇、透過率の低下を招くので好まし
くない。
【0022】各金属層は銀を主成分とする膜を少なくと
も1層含むものであった、例えば、図3に示すように、
銀を主成分とする膜15を他金属の膜14、16でサン
ドイッチした金属層12を用いることができる。なお、
他金属の膜14、16の厚さはそれぞれ0.1nm以上
3nm以下が好ましい。の厚さを有する他金属膜14、
16でサンドイッチした構成の膜12である。
【0023】この構成では、酸化亜鉛を主成分とする膜
9、11は他金属膜14、16と接することとなる。他
金属膜14、16の膜厚が0.1nm未満では、耐湿性
などの耐久性が低下し、3nmを超えると、透明導電膜
の抵抗の上昇、透過率の低下を招くので好ましくない。
【0024】さらに、Agを主成分とする膜からなる金
属層としては、例えば、図4に示すような傾斜組成膜と
することも好ましい。傾斜組成膜では、その片方又は両
方の面(すなわち、酸化亜鉛を主成分とする膜9,11
の片方又は両方の界面)から他金属の濃度が漸次減少し
ていく。その際、他金属の濃度がAgよりも多い(50
原子%以上)部分(他金属リッチ部)17、19の厚み
が、0.1nm以上3nm以下であることが耐久性が向
上するという理由から特に好ましい。他金属リッチ部の
厚みが、0.1nm未満では、耐湿性などの耐久性が低
下し、3nmを超えると透明導電膜の抵抗の上昇、透過
率の低下を招くので好ましくない。いずれにおいても銀
を主成分とする金属膜の膜厚の総和は、低い抵抗値と高
い透過率を得るために、3nm以上20nm以下の範囲
が特に好ましい。
【0025】酸化亜鉛を主成分とする膜9、11、13
は、ガリウム含有酸化亜鉛(「GZO」と称する)膜が
好ましい。絶縁物である酸化亜鉛にAlなどの3価のド
ーパントを添加すると導電性を示すことが知られている
が、Gaを添加したものが最も良い導電性と可視光透過
率を示すためである。
【0026】また、成膜法として、量産性の高い直流ス
パッタリングを想定した場合、亜鉛金属をターゲットと
して用いることもできるが、成膜条件のマージンが狭い
難点がある。しかるに、Gaを添加することで酸化亜鉛
ターゲットからの直流スパッタリングが可能となり、そ
の成膜条件のマージンも非常に広くなるためである。
【0027】特に、GZO膜中のGa添加量は、(Ga
+ZnO)に対し1〜15原子%であることが好まし
い。Gaドープ量は1%原子未満では抵抗が高くなり、
ドープ量が15原子%より多いと可視光透過率が低くな
るので好ましくない。また、酸化亜鉛を主成分とする膜
の膜厚は、高い透過率を得るために、15nm以上10
0nm以下の範囲が特に好ましい。
【0028】本発明では、各酸化物層は酸化亜鉛を主成
分とする膜を少なくとも1層含むものであるが、さら
に、例えば、酸化亜鉛を主成分とする膜と酸化インジウ
ムを主成分とする膜と組み合わせて用いることができ、
このような酸化物層を用いることで耐アルカリ性などの
耐久性が向上する。具体的には、例えば図5に示すよう
に、1)酸化亜鉛を主成分とする膜13/酸化インジウ
ムを主成分とする膜22、2)酸化亜鉛を主成分とする
膜11a/酸化インジウムを主成分とする膜21/酸化
亜鉛を主成分とする膜11b、3)酸化インジウムを主
成分とする膜20/酸化亜鉛を主成分とする膜9などが
挙げられる。例えば、前記1)のような酸化物層は金属
層の下に、前記3)のような酸化物層は金属層の上に、
また、前記2)のような酸化物層は金属層と金属層との
間に用いられる。
【0029】このとき、酸化亜鉛を主成分とする透明酸
化物層と酸化インジウムを主成分とする膜との膜厚の総
和は、高い透過率を得るために、15以上100nm以
下の範囲が特に好ましい。ここで膜厚の総和とは、上記
1)、2)、3)の場合でいうならば、1)では層9と
層20との和、2)では層11aと層21と層11bと
の和、3)では層13と層22との和である。
【0030】なお、電極配線の成膜に際しては基板温度
は150℃以下が好ましい。150℃以下にしないとA
gが凝集してしまい良好な膜が得られない場合が生じ
る。
【0031】さらに、本発明の透明導電膜は、低抵抗、
高可視光透過率、高耐久性を示すが、さらに特性を向上
させるために、成膜後100〜400℃の加熱処理を行
うことが好ましい。
【0032】
【実施例】ガラス基板上に表1に示すような各種構成の
透明導電膜を直流スパッタリング法により、基板加熱を
行わずに形成した。
【0033】酸化亜鉛を主成分とする膜からなる透明酸
化物層は、Gaを5原子%含むZnO焼結体ターゲット
を用い、Arガス3mTorrの雰囲気下で成膜した。
酸化インジウムを主成分とする膜はSnを10原子%含
む酸化インジウム焼結体ターゲットを用い、3%酸素を
含んだArガス3mTorrの雰囲気で成膜した。金属
層は、Ag、Pd、Auや1%Pd−Agターゲットと
を用い、Arガス3mTorrの雰囲気下で成膜した。
それぞれの膜厚は、スパッタ電力及びスパッタ時間によ
り調整した。
【0034】また、一部の膜については、成膜後に大気
中で、250℃×30分間の熱処理を行った。
【0035】その後、レジストを塗布し、ソース電極、
ドレイン電極、画素電極に相当するレジストパターンを
形成後、図6に示すようなドライエッチング装置におい
て、HIガスとArガスとの混合ガスを用いてソース電
極、ドレイン電極、画素電極パターンの一括形成を行っ
た。
【0036】以上のようにして作製したサンプルの電気
特性、光学特牲を評価するとともに、耐湿性や耐アルカ
リ性などの耐久性、パターニング性を評価した。耐湿性
については、40℃、相対湿度90%の雰囲気中に1週
間放置し、抵抗の変化とピンホール等の異物発生の状況
を観察した。
【0037】耐アルカリ性については、3wt%と1w
t%のNaOH、室温のアルカリ水溶液に10分間浸漬
し、膜剥離の有無や膜減りの状況を観察した。
【0038】観察結果を表1に示す。
【0039】表1に示すように、(a)酸化亜鉛を主成
分とする酸化物層用い、そして金属層にPdやAuを添
加したAg膜、及びPdやAu層でAg層をサンドイッ
チした膜では、抵抗上昇もなく耐湿性が向上した。
(b)ITO膜をオーバーコートすることで耐アルカリ
性も向上した。(c)成膜後の加熱処理により、いずれ
のサンプルも抵抗が低下し、また、透過率が向上した。
(d)パターニング性については、いずれのサンプルに
ついてもパターンエッジ形状はシャープで、エッチング
残滓等は見られず、サイドエッチング量も1μm程度と
良好な結果が得られた。
【0040】以上の結果より、ITO/Ag系の膜に比
較し、耐湿性に優れ、また、ITOの単膜に比較し3分
の1以下の膜厚で、70%以上の透過率と3Ω/□以下
の抵抗が得られるために、TFT型LCDのソース電
極、かつドレイン電極、かつ画素電極に用いることが可
能である。
【0041】
【表1】
【0042】
【発明の効果】低比抵抗でしかも、耐久性に優れ、か
つ、形成が容易な液晶ディスプレイ用電極配線を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施の形態に係る液晶デイス
プレイ用電極配線の模式図、(b)は従来例に係る液晶
デイスプレイ用電極配線の模式図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る透明導電膜の断面模
式図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る透明導電膜の断面模
式図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る傾斜組成金属膜の断
面模式図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る透明導電膜の断面模
式図である。
【図6】実施例において使用するドライエッチング装置
の模式図である。
【符号の説明】
1:基体 2:ゲート電極 3:ゲート絶縁膜 4:半導体層 5:画素電極 6:ドレイン電極 7:ソース電極 8:一体化したドレイン電極と画素電極 9:酸化亜鉛を主成分とする膜 10:Agを主成分とする膜 11、11a、11b:酸化亜鉛を主成分とする膜 12:Agを主成分とする膜 13:酸化亜鉛を主成分とする膜 14:他金属層 15:Ag層 16:他金属層 17:他金属リッチ部 18:Agリッチ部 19:他金属リッチ部 20、21、22:酸化インジウムを主成分とする膜 23:RF電源 24:カソード電極 25:サンプル 26:アノード電極 27:透明導電膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 有紀 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 西村 啓道 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化物層と金属層とが2n+1(nは1以
    上の整数)で積層され、かつ、各酸化物層には酸化亜鉛
    を主成分とする膜を少なくとも1層含み、各金属層には
    銀を主成分とする膜を少なくとも1層含む透明導電膜を
    薄膜トランジスタ型液晶ディスプレイのソース電極、か
    つドレイン電極、かつ画素電極として用いることを特徴
    とする液晶ディスプレイ用電極配線。
  2. 【請求項2】酸化亜鉛を主成分とする膜の膜厚が、15
    nm以上100nm以下の範囲であることを特徴とする
    請求項1の液晶ディスプレイ用電極配線。
  3. 【請求項3】酸化亜鉛を主成分とする膜が、ガリウムを
    1原子%以上15原子%以下の範囲で含有することを特
    徴とする請求項1又は2の液晶ディスプレイ用電極配
    線。
  4. 【請求項4】基体上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導
    体層を形成した後に、酸化亜鉛を主成分とする膜を少な
    くとも1層含む酸化物層と銀を主成分とする膜を少なく
    とも1層含む金属層とを2n+1層積層してなる透明導
    電膜を形成し、次いで、エッチング加工に該透明導電膜
    をエッチングすることによりソース電極、画素電極と一
    体化したドレイン電極を形成することを特徴とする液晶
    ディスプレイ用電極配線の形成方法。
JP20074596A 1996-07-30 1996-07-30 液晶ディスプレイ用電極配線及びその形成方法 Pending JPH1048650A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003050405A (ja) * 2000-11-15 2003-02-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 薄膜トランジスタアレイ、その製造方法およびそれを用いた表示パネル
KR100449791B1 (ko) * 2000-05-25 2004-09-22 세이코 엡슨 가부시키가이샤 액정 장치, 그 제조 방법 및 전자 기기
CN100386689C (zh) * 2004-07-12 2008-05-07 友达光电股份有限公司 液晶显示器像素结构的制造方法
US7486356B2 (en) 2004-08-13 2009-02-03 Au Optronics Corp. Pixel structure of a liquid crystal display and fabricating method with black matrix pattern covering over TFT and directly lying on parts of pixel electrode pattern

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