专利名称：显示装置及显示装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置及显示装置的制造方法，特别涉及一种用于有源矩阵式液晶显示装置等显示装置的电极(包括布线)结构。
背景技术：
在液晶显示装置领域，因为与其他金属相比价格较低，且与SiNx等膜的密合性良好，所以，Al常被用作布线材料。
另外，在液晶显示装置领域，作为透明电极的材料，例如，常使用ITO(indium tin oxide氧化铟锡)等以氧化铟为主要成分的膜。
并且，在以往的液晶显示装置中，例如，作为部分透射型的液晶显示装置的反射电极，或液晶显示装置的连接端子电极，有时采用Al膜/ITO膜的2层电极结构。
但是，会产生以下问题在使以Al为主要成分的膜(Al膜或Al合金膜)和ITO膜电接触的状态下，暴露在碱性显影液中时，由氧化还原电位的关系而发生电池反应，Al溶解到碱性显影液中，与此同时，ITO膜的氧化铟和氧化锡被还原，ITO膜溶解。
即，例如，如果Al膜/ITO膜的2层电板结构是部分透射型的液晶显示装置的反射电极，则由于ITO膜的溶解，液晶显示板发生亮点缺陷，从而降低合格率。
作为用于解决该问题的方法，已知在下述专利文献1～3中所公开的方法。
在上述专利文献1中，公开了下述方法在形成了保护金属膜(Mo系或Ti系)，使得覆盖整个ITO膜之后，通过形成1层Al膜，使电极结构成为Al膜/保护膜(Mo系或Ti系)/ITO膜这样的3层结构，通过该保护膜，能够在形成Al膜之后的光刻步骤中，抑制显影液透过Al的针孔等，使ITO膜溶解的现象。
另外，在上述专利文献2中，公开了下述方法通过在ITO膜的上面，依次层叠由Al-W合金或Al-Mo合金形成的保护层、Al膜，使电极结构成为Al膜/保护层(Al-W合金或Al-Mo合金)/ITO膜这样的3层结构，通过该保护层，能够在形成Al膜之后的光刻步骤中，抑制显影液透过Al的针孔等，使ITO膜溶解的现象。
另外，在上述专利文献3中，公开了下述方法通过在ITO膜的上面，依次层叠Al膜、AlOx膜，使电极结构成为AlOx膜/Al膜/ITO膜这样的3层结构，通过表面的AlOx膜，能够在形成AlOx膜之后的光刻步骤中，抑制显影液透过Al的针孔等，使ITO膜溶解的现象。
并且，作为成膜的方法，公开了以下的2种方法。(A)在以Al为靶采用溅射法形成Al膜之后，以包括氧元素的Al为靶采用溅射法形成AlOx膜。(B)以Al为靶，一边把氧缓缓添加到处理气体中的Ar气中，一边采用溅射法形成Al膜和AlOx膜。
作为与本申请相关的现有技术文献，有以下的文献[专利文献1]日本特开平11-281993号公报；[专利文献2]日本特开2000-180882号公报；[专利文献3]日本特开2000-216158号公报。
发明内容
在上述专利文献1中，记载了通过形成保护金属膜，能够抑制显影液到达ITO膜，但是本申请的发明者通过实验发现，上述专利文献1中记载的方法，其抑制效果不明显。
另外，上述的专利文献2所述的方法，有如下问题为了形成材料不同的2层Al层(即Al合金层和Al层)，需要形成由Al-W合金或Al-Mo合金构成的保护层的成膜室，和形成Al层的成膜室这样的2个成膜室，导致成膜装置的成本增加。
另外，上述的专利文献3所述的(A)方法，有如下问题为了形成靶(材料)不同的2层Al层(即Al膜和AlOx膜)，与上述的专利文献2所述的方法相同，需要2个成膜室，导致成膜装置的成本增加。
并且，上述的专利文献3所述的(B)方法，有如下问题通过向处理气体中添加氧，每进行一次处理，作为靶的Al将渐渐被氧化，由于无法形成Al膜，所以，不能用于大量生产。
本发明正是为了解决现有技术的问题而完成的，本发明的目的在于，提供一种不增加成膜装置的成本，就能防止由透明导电膜的电池反应引起的劣化的显示装置及显示装置的制造方法。
本发明的上述以及其他目的和新特征，由本说明书的叙述和附图来明确。
如果简单地说明在本申请所公开的发明中，有代表性的技术的概要，则如下所述。
为了达到上述目的，本发明提供一种显示装置，其特征在于，包括由以氧化铟为主要成分的透明导电膜形成的第1导电层；形成在上述第1导电层的上面的导电性的基底层；在上述基底层的上面由以Al为主要成分的膜形成的第2导电层；以及在上述第2导电层的上面由与上述第2导电层相同的材料形成的第3导电层。
另外，本发明提供一种显示装置的制造方法，所述显示装置包括由以氧化铟为主要成分的透明导电膜形成的第1导电层，形成在上述第1导电层的上面的导电性的基底层，以及在上述基底层的上面由以Al为主要成分的膜形成的第2导电层，所述制造方法的特征在于形成了在上述第2导电层的上面由与上述第2导电层相同的材料形成的第3导电层之后，用碱性的显影液进行光刻。
另外，本发明的特征在于在上述第2导电层与上述第3导电层之间的界面上，晶界的位置不连续。
另外，在本发明中，上述基底层，优选为以Mo、Ti、Ta中的任意一个为主要成分的膜。
并且，在本发明的一种形式中，上述第3导电层，被用作反射电极。
如果简单地说明由在本申请所公开的发明中有代表性的技术所取得的效果，则如下所述。
通过本发明的显示装置和显示装置的制造方法，不增加成膜装置的成本，就能防止由透明导电膜的电池反应引起的劣化。
图1是表示本发明的实施例的液晶显示装置的要部剖面结构的剖面图。
图2A～图2E是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的制造过程的图。
图3A～图3C是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的制造过程的图。
图4A～图4C是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的制造过程的图。
图5A～图5C是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的制造过程的图。
图6A～图6C是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的制造过程的图。
图7A～图7C是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的制造过程的图。
图8A和图8B是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的各反射电极上所形成的晶界的图。
图9A和图9B是用于说明本发明的实施例的液晶显示装置的反射电极上所形成的光致抗蚀剂膜的显影步骤的图。
图10是表示本发明的实施例的液晶显示装置的各反射电极上所形成的晶界的照片。
图11A和图11B是用于说明在上述专利文献1中记载的、在保护金属膜和反射电极之间形成的晶界的图。
图12A和图12B是用于说明在上述专利文献1中记载的、在反射电极上形成的光致抗蚀剂膜的显影步骤的图。
图13是表示在以往的液晶显示装置的反射电极之间所形成的晶界的照片。
具体实施例方式
下面，参照附图详细说明将本发明应用于部分透射型的液晶显示装置的反射电极的实施例。
在用于说明实施例的所有图中，具有同一功能的部分赋予同一符号，省略其反复的说明。
图1是表示本发明的实施例的液晶显示装置的要部剖面结构的剖面图。
在该图中，标号1是玻璃基板，标号2是基底层，标号3是多晶硅层，标号4是栅极绝缘膜，标号5是栅极电极，标号6、8是绝缘膜，标号7是源极/漏极电极，标号9是透明电极(ITO膜)，标号10是外敷层(over coat)(有机绝缘膜)，标号11是第1层反射电极，标号12是第2层反射电极，标号13是第3层反射电极。另外，在该图或后述的图7C、图8A、图11A中，A是有源元件部，B是像素部。
本实施例的液晶显示装置，是将薄膜晶体管(TFTThin FilmTransistor)用作有源元件的有源矩阵式液晶显示装置，薄膜晶体管的沟道层，由多晶硅构成。
如上所述，因为本实施例的液晶显示装置为部分透射型，所以，具有由ITO膜构成的透明电极9，和与该透明电极9电连接的反射电极。
在本实施例中，该反射电极由下述反射电极构成由Mo合金膜形成的第1层反射电极11，由Al合金膜形成的第2层反射电极12，由与第2层反射电极12相同的材料(这里为Al合金膜)形成的第3层反射电极13。
即，本发明的特征在于，电极结构是下述的4层结构第3层反射电极(Al合金膜)13/第2层反射电极(Al合金膜)12/第1层反射电极(Mo合金膜)11/透明电极(ITO膜)9。
由此，在本实施例中，在第2层反射电极12和第3层反射电极13之间的界面上，形成不连续的晶界，能够在后述的光刻步骤防止碱性显影液的浸入，从而能够防止作为下侧的透明电极9的ITO膜的溶解。
以下，说明本实施例的液晶显示装置的制造过程。
在玻璃基板1上，为了防止来自玻璃的Na污染，形成基底层2，并且，在其上形成非晶硅膜20(参照图2A)。
这里，基底层2为第1层是氮化硅膜，第2层是氧化硅膜这样的2层结构。
接着，由准分子激光退火(ELA)装置，使非晶硅膜20结晶成多晶硅层3(参照图2B)。
接着，通过光蚀刻，将多晶硅层3加工成岛状(参照图2C)，并在其上形成栅极绝缘膜4(参照图2D)。
接着，作为自对准LDD层形成步骤，在形成栅极电极膜21后(参照图2E)，通过光蚀刻形成栅极电极5。此时，保留抗蚀剂膜地进行1μm左右的侧面蚀刻。
在该状态下，通过实施N离子注入，在多晶硅层3上形成源极/漏极区域，在除去抗蚀剂膜后(参照图3A)，利用侧面蚀刻进入的栅极电极5，通过进行NM离子注入，形成比源极/漏极区域浓度低的LDD(Lightly Doped Drain轻掺杂漏极)层。
进而，形成层间绝缘膜6(参照图3B)，此后，通过光蚀刻对源极/漏极区域加工通孔15(参照图3C)。
接着，形成源极/漏极电极膜22(参照图4A)，此后，通过光蚀刻来形成源极/漏极电极7(参照图4B)。此时，同时形成未图示的图像信号线。
形成了源极/漏极电极7之后，形成保护绝缘膜8(参照图4C)，形成用于与透明电极进行接触的通孔(参照图5A)，此后，进行成为透明电极9的ITO膜的成膜和加工(参照图5B)。该透明电极9是像素电极。
接着，在透明电极9(ITO膜)的上层，以提高光学特性为目的，形成外敷层(有机平坦化膜)10(参照图5C)。在该外敷层10上，形成露出透明电极9的一部分的开口部。
此后，形成成为第1层反射电极11的Mo合金膜23、成为第2层反射电极12的Al合金膜24、成为第3层反射电极13的Al合金膜25(参照图6A)。
在形成反射电极之后，通过光蚀刻形成反射电极图形。
即，在形成反射电极之后，在整个面上形成光致抗蚀剂膜14，在进行了曝光之后(参照图6B、图6C)，以碱性的显影液进行显影(参照图7A)，使光致抗蚀剂膜14成为掩模，对第1层Mo合金膜23、第2层Al合金膜24和第3层Al合金膜25进行蚀刻，从而形成第1层反射电极11、第2层反射电极12和第3层反射电极13(参照图7B)。
之后，除去光致抗蚀剂膜14(参照图7C)，完成本实施例的液晶显示装置。
图8A和图8B是用于说明本实施例的在各反射电极间形成的晶界的图。图8A是表示图7A所示的光致抗蚀剂膜14的显影步骤，图8B是放大显示图8A的以圆圈围住的部分的图。
如图8B所示，在本实施例中，通过分割形成由Al合金膜构成的反射电极，成为3层结构，从而在成为第1层反射电极11的Mo合金膜23、成为第2层反射电极12的Al合金膜24、以及成为第3层反射电极13的Al合金膜25上形成晶界。
此时，在成为第2层反射电极12的Al合金膜24的上层，和成为第3层反射电极13的Al合金膜25的下层的界面上，形成不连续的晶界，因为能够在光刻步骤中，防止该不连续的晶界浸入碱性的显影液，所以，能够防止作为下层的透明电极9的ITO膜的溶解。
以下，用图9A和图9B来说明这一点。
在本实施例中，在连续形成了第1层反射电极(Mo合金膜)11(23)、第2层反射电极(Al合金层)12(24)、以及第3层反射电极(Al合金层)13(25)之后，为了形成图形，而由涂敷显影装置涂敷光致抗蚀剂膜14，在通过曝光而使之感光之后，由碱性的显影液制作电极图形。
此时，如图9A所示，在图7A所示的光致抗蚀剂膜14的显影步骤中，利用碱性的显影液，除去光致抗蚀剂膜14的没有曝光的部分35。
此时，如图9B的箭头C1所示，在第2层反射电极(Al合金膜)12(24)的上层，和第3层反射电极(Al合金膜)13(25)的下层的界面上形成的不连续的晶界，能够防止碱性的显影液浸入到作为下层的透明电极9的ITO膜。由此，能够防止作为透明电极9的ITO膜的溶解。
并且，由于第2层反射电极12(24)和第3层反射电极13(25)由同一材料形成，从而能够在相同成膜室成膜，所以，即使形成第2层反射电极12(24)和第3层反射电极13(25)，也没有增加成膜装置的成本。
图10表示在本实施例中，在第2层反射电极(Al合金膜)12(24)和第3层反射电极(Al合金膜)13(25)上形成的晶界的显微镜照片。可以清楚在图10的箭头D1所示的以实线圈出的部分，形成了不连续的晶界。
图11A和图11B是用于说明上述专利文献1中记载的在保护金属膜和反射电极之间形成的晶界的图。
图11A表示相当于本实施例的图7A的光致抗蚀剂膜14的显影步骤，图11B是放大显示图11A的以圆圈围住的部分的图。
如图11B所示，采用上述专利文献1中记载的方法，在保护金属膜(Mo合金膜)31上，形成1层反射电极(Al合金膜)12(24)。
由此，在保护金属膜31和反射电极12(24)上形成晶界，由于作为保护金属膜31的Mo合金膜的晶界，小于作为反射电极12的Al合金膜24的晶界，所以，相对于Al合金膜的1个晶界，存在多个Mo合金膜的晶界，因此，阻止显影液的浸入的效果并不明显。
以下，用图12A和图12B来说明这一点。
如图12A所示，在相当于图7A的光致抗蚀剂膜14的显影步骤中，利用碱性的显影液，除去光致抗蚀剂膜14的没有曝光的部分35。
但是，如图12B的箭头C2所示，碱性的显影液穿过形成在反射电极(Al合金膜)12(24)上的晶界的间隙，和形成在保护金属膜(Mo合金膜)31上的晶界的间隙，浸入到作为下层的透明电极9的ITO膜，如图12B的箭头C3所示，溶解ITO膜。
这样，采用上述专利文献1所述的方法，无法防止由透明导电膜的电池反应引起的劣化。
图13表示上述专利文献1中记载的在反射电极(Al合金膜)12上形成的晶界的照片。可以清楚在图13的箭头D2所示的以实线围住的部分，形成了晶界。
如以上说明的那样，通过本实施例，将反射电极分割成第1层反射电极(Mo合金膜)11、第2层反射电极(Al合金膜)12、第3层反射电极(Al合金膜)13这3层，通过3层结构，在第2层反射电极(Al合金膜)12的上层和第3层反射电极(Al合金膜)13的下层的界面上，形成不连续的晶界。
通过该不连续的晶界，能够防止碱性的显影液浸入到作为下层的透明电极9的ITO膜。由此，可以防止作为透明电极9的ITO膜的溶解，提高合格率。
另外，由于用同一材料形成第2层反射电极12和第3层反射电极13，从而能够在同一成膜室成膜，因此，不会像上述专利文献2、3中记载的方法那样，即使要形成第2层反射电极12和第3层反射电极13，也不会导致成膜装置的成本增加。
并且，在上述各专利文献中，没有公开任何作为本发明的特征的电极结构，即，做成第3层反射电极(Al合金膜)/第2层反射电极(Al合金膜)/第1层反射电极(Mo合金膜)/透明电极(ITO膜)的4层结构的电极结构。
另外，在上述说明中，作为第1层反射电极11，说明了使用作为导电性的基底层的Mo合金膜的情况，但并不限于此，如果第1层反射电极11是以Mo、Ti、Ta中的某一种为主要成分的膜(例如，Mo膜、Ti膜、Ta膜、Mo合金膜、Ti合金膜、Ta合金膜)，则也可以取得同样的效果。由此，ITO膜与Al合金膜之间的接触良好。
进而，也可以省略该第1层反射电极11。
同样，在上述说明中，说明了作为第2层反射电极和第3层反射电极(12、13)而使用Al合金膜的情况，但并不限于此，如果第2层反射电极和第3层反射电极(12、13)是Al膜等以Al为主要成分的膜，则也可以取得同样的效果。
另外，透明电极9也不限于ITO膜，只要是以氧化铟为主要成分的透明导电膜即可。
另外，可以清楚以下的问题虽然在上述说明中说明了将本发明应用于部分透射型的液晶显示装置的反射电极的情况，但本发明并不限于此，也可应用于下述电极结构(或布线结构)，即，在以氧化铟为主要成分的透明导电膜上，形成以Al为主要成分的膜之后，为了形成图形，由涂敷显影装置涂敷光致抗蚀剂膜，在通过曝光而使之感光之后，利用碱性的显影液来制作电极图形的电极结构(或布线结构)。
因此，本发明也可以应用于具有上述电极结构(或布线结构)的其他显示装置(例如，有机LE显示装置等)。
以上，基于上述实施例，具体地说明了发明人所完成的本发明，但是，本发明并不限于上述实施例，可以在未脱离其主旨的范围内，进行种种变更。
权利要求
1.一种显示装置，其特征在于，包括由以氧化铟为主要成分的透明导电膜形成的第1导电层；形成在上述第1导电层的上面的导电性的基底层；在上述基底层的上面由以Al为主要成分的膜形成的第2导电层；以及在上述第2导电层的上面由与上述第2导电层相同的材料形成的第3导电层。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于在上述第2导电层与上述第3导电层之间的界面上，晶界的位置不连续。
3.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于上述基底层，是以Mo、Ti、Ta中的任意一个为主要成分的膜。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于上述第3导电层，被用作反射电极。
5.一种显示装置，其特征在于，包括由以氧化铟为主要成分的透明导电膜形成的第1导电层；在上述第1导电层的上面由以Al为主要成分的膜形成的第2导电层；以及在上述第2导电层的上面由与上述第2导电层相同的材料形成的第3导电层。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于在上述第2导电层和上述第3导电层之间的界面上，晶界的位置不连续。
7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于上述第3导电层，被用作反射电极。
8.一种显示装置的制造方法，所述显示装置包括由以氧化铟为主要成分的透明导电膜形成的第1导电层，形成在上述第1导电层的上面的导电性的基底层，以及在上述基底层的上面由以Al为主要成分的膜形成的第2导电层，所述制造方法的特征在于形成了在上述第2导电层的上面由与上述第2导电层相同的材料形成的第3导电层之后，用碱性的显影液进行光刻。
9.根据权利要求8所述的显示装置的制造方法，其特征在于在上述第2导电层和上述第3导电层之间的界面上，晶界的位置不连续。
10.根据权利要求8所述的显示装置的制造方法，其特征在于上述基底层是以Mo、Ti、Ta中的任意一个为主要成分的膜。
11.一种显示装置的制造方法，所述显示装置包括由以氧化铟为主要成分的透明导电膜形成的第1导电层，以及在上述第1导电层的上面由以Al为主要成分的膜形成的第2导电层，其特征在于形成了在上述第2导电层的上面由与上述第2导电层相同的材料形成的第3导电层之后，用碱性的显影液进行光刻。
12.根据权利要求11所述的显示装置的制造方法，其特征在于在上述第2导电层和上述第3导电层之间的界面上，晶界的位置不连续。
全文摘要
本发明提供一种不增加成膜装置的成本，就能防止由透明导电膜的电池反应所引起的劣化的显示装置。所述显示装置包括由以氧化铟为主要成分的透明导电膜形成的第1导电层、形成在上述第1导电层的上面的导电性的基底层、由以Al为主要成分的膜形成在上述基底层的上面的第2导电层、以及由与上述第2导电层相同的材料形成在上述第2导电层的上面的第3导电层。在上述第2导电层和上述第3导电层之间的界面上，晶界的位置不连续。另外，上述基底层，是以Mo、Ti、Ta中的任意一个为主要成分的膜。上述第3导电层，被用作反射电极。
文档编号G02F1/1343GK1696770SQ20051006997
公开日2005年11月16日 申请日期2005年5月11日 优先权日2004年5月12日
发明者栗田诚, 后藤顺 申请人:株式会社日立显示器