JPH0850304A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JPH0850304A
JPH0850304A JP18500394A JP18500394A JPH0850304A JP H0850304 A JPH0850304 A JP H0850304A JP 18500394 A JP18500394 A JP 18500394A JP 18500394 A JP18500394 A JP 18500394A JP H0850304 A JPH0850304 A JP H0850304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
insulating film
gate insulating
display device
Prior art date
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Pending
Application number
JP18500394A
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English (en)
Inventor
Reiko Nakazawa
玲子 中澤
Masayuki Dojiro
政幸 堂城
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0850304A publication Critical patent/JPH0850304A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁耐圧を高めた陽極酸化膜を有する液晶表
示装置を提供する。 【構成】 アレイ基板1は、ガラス基板2上にアルミニ
ウムのゲート電極3を形成する。ゲート電極3上にこの
ゲート電極3をウエットプロセスにより陽極酸化した酸
化アルミニウム(Al2 3 )の酸化アルミニウムゲー
ト絶縁膜4を形成する。陽極酸化に際しては、化成液は
3wt%酒石酸水溶液と15wt%酢酸とエチレングリ
コールとを9:1:10で混合し、アンモニア水を添加
してpH=7に調整した溶液を用いる。化成液に酢酸を
添加することで、酸化アルミニウムゲート絶縁膜4の酸
化アルミニウム(Al2 3 )中に炭素を添加し、絶縁
耐圧が高くなる。シリコン酸化ゲート絶縁膜5を一面に
形成する。半導体層7、エッチングストッパ層8、コン
タクト層9,10、画素電極11、ソース電極12およびドレ
イン電極13を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ゲート配線およびデー
タ配線が交差して設けられ、ゲート配線上を覆って設け
られたゲート絶縁膜の絶縁性を向上した液晶表示装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の液晶表示装置としては、
たとえば図1に示す液晶表示装置用の薄膜トランジスタ
(TFT)の構成が知られている。
【0003】この図1に示すように、液晶表示装置に用
いるアレイ基板1は、ガラス基板2上に図示しないゲー
ト配線に接続されたアルミニウム(Al)のゲート電極
3が形成され、このゲート電極3上にこのゲート電極3
をウエットプロセスにより陽極酸化した酸化アルミニウ
ム(Al2 3 )の酸化アルミニウムゲート絶縁膜4が
形成され、さらに、この酸化アルミニウムゲート絶縁膜
4を含むガラス基板2上には、シリコン酸化膜(SiO
2 )のシリコン酸化ゲート絶縁膜5が一面に形成されて
いる。そして、これら酸化アルミニウムゲート絶縁膜4
およびシリコン酸化ゲート絶縁膜5にて多層積層構造の
ゲート絶縁膜6を形成している。なお、陽極酸化の際に
ウエットプロセスを用いることにより、ごみなどの異物
付着による短絡不良が生じにくい。また、酸化アルミニ
ウムゲート絶縁膜4は、酸化アルミニウム(Al
2 3 )により形成するため、シリコン酸化膜やシリコ
ン窒化膜を形成する際の熱工程でゲート電極3のヒロッ
ク発生が抑制される。
【0004】また、ゲート電極3上方のシリコン酸化ゲ
ート絶縁膜4上にはアモルファスシリコン(a−SiO
2 )の半導体層7が形成され、この半導体層7の上部に
は窒化シリコン(SINx )のエッチングストッパ層8
が形成され、このエッチングストッパ層8の一方側には
ソース領域となるアモルファスシリコン(n+ a−S
i)のコンタクト層9が、他方側にはドレイン領域とな
るアモルファスシリコン(n+ a−Si)のコンタクト
層10がエッチングにより形成されている。
【0005】さらに、シリコン酸化ゲート絶縁膜5上に
は、ITO(Indium Tin Oxide)からなる画素電極11が
形成されている。
【0006】そして、コンタクト層9上にはゲート配線
に交差して形成された図示しないデータ配線に接続され
モリブデン、アルミニウムおよびモリブデン(Mo、A
l、Mo)の多層構造のソース電極12が形成され、コン
タクト層10上には画素電極11に接続され同様にモリブデ
ン、アルミニウムおよびモリブデン(Mo、Al、M
o)の多層構造のドレイン電極13が形成され、これらに
てスイッチング素子となる薄膜トランジスタ14が構成さ
れる。
【0007】さらに、全面にわたって保護膜15が形成さ
れている。
【0008】ここで、ゲート電極3のウエットプロセス
による陽極酸化としては、3.68%酒石酸アンモニウ
ム水溶液をエチレングリコールで希釈した溶液を化成液
とし、化成液温度は室温で、化成電圧は150Vで行な
い、陽極酸化後に250℃で2時間の熱処理を行なっ
た。そして、このように形成した酸化アルミニウムゲー
ト絶縁膜4の耐圧は膜厚200nmで110V(5.5
MV/cm)となる。なお、エチレングリコールを使用
するのは膜表面の凹凸をなくすためである。
【0009】また、たとえば特開平3−232274号
公報に記載された陽極酸化では、金属をアルミニウム
(Al)もしくはアルミニウムを主成分とした金属、た
とえばAl−Si、Al−Pdを用いている。そして、
陽極酸化の化成液には、3%酒石酸溶液をエチレングリ
コールで希釈し、アンモニウム水を添加してpH7.0
±0.5に調整した溶液を用いている。また、化成電圧
は、アルミニウムが放電して消失するため、150V以
下が望ましいとし、酸化アルミニウム(Al2 3 )の
絶縁特性を良くするために、陽極酸化終了後に200℃
/400℃の熱処理をしている。そして、この場合のA
2 3 膜の耐圧は膜厚500オングストロームで25
V(5MV/cm)となる。
【0010】このようにして、図1に示すアレイ基板1
を形成し、このアレイ基板1を図示しない対向基板と対
向させ、これらアレイ基板1および対向基板間に液晶を
注入することで液晶表示装置が完成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術にて形成した酸化アルミニウムゲート絶縁膜4
は、高い方でも耐圧が5.5MV/cmで低いという問
題を有している。
【0012】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、絶縁耐圧を高めた陽極酸化膜を有する液晶表示装置
を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の液晶表示
装置は、基板上に形成されたゲート配線と、このゲート
配線を覆って形成されるゲート絶縁膜と、前記基板上に
このゲート配線と交差して配置されたデータ配線と、前
記ゲート配線および前記データ配線の交点近傍に設けら
れたスイッチング素子とを有するアレイ基板を備えた液
晶表示装置において、前記ゲート配線は、アルミニウム
からなり、前記ゲート絶縁膜は、アルミニウムの陽極酸
化膜およびシリコン酸化膜を含む多層積層構造であり、
前記陽極酸化膜は、炭素を含み、炭素含有量が1〜3原
子%であるものである。
【0014】請求項2記載の液晶表示装置は、請求項1
記載の液晶表示装置において、陽極酸化膜は、カルボン
酸を含む化成液で形成されたものである。
【0015】請求項3記載の液晶表示装置は、請求項2
記載の液晶表示装置において、カルボン酸は、低分子量
であるものである。
【0016】
【作用】請求項1記載の液晶表示装置は、陽極酸化膜
は、酸化アルミニウム中の炭素含有量が1〜3原子%で
あるため、絶縁耐圧が向上する。
【0017】請求項2記載の液晶表示装置は、請求項1
記載の液晶表示装置において、陽極酸化膜は、カルボン
酸を含む化成液で形成されたため、容易に形成できる。
【0018】請求項3記載の液晶表示装置は、請求項2
記載の液晶表示装置において、カルボン酸は、低分子量
であるため、安価に絶縁耐圧を向上できる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の液晶表示装置の一実施例を従
来例に用いた図1を参照して説明する。
【0020】図1に示すように、液晶表示装置に用いる
アレイ基板1は、ガラス基板2上に図示しないゲート配
線に接続されたアルミニウム(Al)のゲート電極3が
形成されるとともに、図示しない補助容量配線が形成さ
れ、このゲート電極3上にこのゲート電極3をウエット
プロセスにより陽極酸化した陽極酸化膜としての酸化ア
ルミニウム(Al2 3 )の酸化アルミニウムゲート絶
縁膜4が形成され、さらに、この酸化アルミニウムゲー
ト絶縁膜4を含むガラス基板2上には、シリコン酸化膜
(SiO2 )のシリコン酸化ゲート絶縁膜5が一面に形
成されている。そして、これら酸化アルミニウムゲート
絶縁膜4およびシリコン酸化ゲート絶縁膜5にて多層積
層構造のゲート絶縁膜6を形成している。
【0021】また、ゲート電極3上方のシリコン酸化ゲ
ート絶縁膜5上にはアモルファスシリコン(a−SiO
2 )の半導体層7が形成され、この半導体層7の上部に
は窒化シリコン(SINx )のエッチングストッパ層8
が形成され、このエッチングストッパ層8の一方側には
ソース領域となるアモルファスシリコン(n+ a−S
i)のコンタクト層9が、他方側にはドレイン領域とな
るアモルファスシリコン(n+ a−Si)のコンタクト
層10がエッチングにより形成されている。
【0022】さらに、シリコン酸化ゲート絶縁膜5上に
は、ITO(Indium Tin Oxide)からなる画素電極11が
形成されている。
【0023】そして、コンタクト層9上にはゲート配線
に交差して形成された図示しないデータ配線に接続され
モリブデン、アルミニウムおよびモリブデン(Mo、A
l、Mo)の多層構造のソース電極12が形成され、コン
タクト層10上には画素電極11に接続され同様にモリブデ
ン、アルミニウムおよびモリブデン(Mo、Al、M
o)の多層構造のドレイン電極13が形成され、これらに
てスイッチング素子となる薄膜トランジスタ14が構成さ
れる。
【0024】さらに、全面にわたって保護膜15が形成さ
れている。
【0025】次に、上記実施例のアレイ基板1の製造に
ついて説明する。
【0026】まず、ガラス基板2に、スパッタ法により
アルミニウム膜を350nmの膜厚に堆積させ、フォト
リソグラフィにより、ゲート電極3、図示しないゲート
配線および補助容量配線のパターンを形成する。
【0027】次に、このゲート電極3のアルミニウム
(Al)の陽極酸化を行なう。この陽極酸化に際して
は、化成液は3wt%酒石酸水溶液と15wt%酢酸と
エチレングリコールとを9:1:10で混合し、アンモ
ニア水を添加してpH=7に調整した溶液を用いる。ま
た、化成液に酢酸を添加することで、酸化アルミニウム
ゲート絶縁膜4の酸化アルミニウム(Al2 3 )中に
炭素が添加され、絶縁耐圧が高くなり、上記方法によっ
た場合には8.5MV/cmになる。
【0028】そして、酸化アルミニウムゲート絶縁膜4
の酸化アルミニウムの絶縁耐圧と炭素含有量の関係は、
実験によれば、図2に示すように、炭素含有量が1原子
%以下および3原子%以上の場合に耐圧が約5MV/c
m、1〜3原子%の場合に約8MV/cmとなるので、
炭素含有量は1〜3原子%が望ましい。
【0029】また、酸化アルミニウムゲート絶縁膜4の
酸化アルミニウムの炭素含有量は酒石酸と酢酸の濃度を
上げることで増やすことができる。なお、化成液に添加
するものは、酢酸に限らず、ギ酸やカルボン酸のような
低分子量のカルボン酸も用いることができる。
【0030】そして、化成液を冷却し、化成電圧を14
0Vにすることでゲート電極3の表面約100nmが陽
極酸化され、酸化アルミニウム(Al2 3 )の酸化ア
ルミニウムゲート絶縁膜4が200nmの厚さで形成さ
れる。
【0031】なお、陽極酸化の際にウエットプロセスを
用いることにより、ごみなどの異物付着による短絡不良
が生じにくい。また、酸化アルミニウムゲート絶縁膜4
は、酸化アルミニウム(Al2 3 )により形成するた
め、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を形成する際の熱
工程でゲート電極3のヒロック発生が抑制される。次
に、酸化アルミニウムゲート絶縁膜4を含むガラス基板
2上に、CVD法により酸化シリコン(SiOx )膜、
アモルファスシリコン(a−Si)膜、窒化シリコン
(SiNx )膜を積層して堆積させる。
【0032】そして、窒化シリコン膜をパターニングし
てエッチングストッパ層8を形成し、エッチングストッ
パ層8のパターン形成後に、CVD法によりアモルファ
スシリコン(n+ a−Si)膜を堆積し、半導体層7お
よびコンタクト層9,10をパターニングする。
【0033】次に、透明電極としてITO膜をスパッタ
法により堆積して画素電極11をパターン形成し、図示し
ないゲート配線のパッド部分の酸化アルミニウム(Al
2 3 )および酸化シリコン(SiOx )を除去する。
【0034】さらに、スパッタ法により、モリブデン
(Mo)、アルミニウム(Al)およびモリブデン(M
o)の3層を順次堆積させ、パターニングして図示しな
いデータ配線、ソース電極12およびドレイン電極13を形
成する。
【0035】その後、図示しないバックチャネル上のア
モルファスシリコン(n+ a−Si)膜を除去した後、
CVD法により酸化シリコン(SiNx )膜を堆積し保
護膜15を形成して、液晶表示用のアレイ基板1が完成す
る。
【0036】そうして、このアレイ基板1を図示しない
対向基板と対向させ、これらアレイ基板1および対向基
板間に液晶を注入することで液晶表示装置が完成する。
【0037】
【発明の効果】請求項1記載の液晶表示装置によれば、
陽極酸化膜は、酸化アルミニウム中の炭素含有量が1〜
3原子%であるため、絶縁耐圧を向上できるので、信頼
性を向上できる。
【0038】請求項2記載の液晶表示装置によれば、請
求項1記載の液晶表示装置に加え、陽極酸化膜は、カル
ボン酸を含む化成液で形成されたため、容易に形成でき
る。
【0039】請求項3記載の液晶表示装置によれば、請
求項2記載の液晶表示装置に加え、カルボン酸は、低分
子量であるため、安価に絶縁耐圧を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の一実施例のアレイ基板
を示す断面図である。
【図2】酸化アルミニウム(Al2 3 )中の炭素含有
量と絶縁耐圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 アレイ基板 2 ガラス基板 4 陽極酸化膜としての酸化アルミニウムゲート絶縁
膜 6 ゲート絶縁膜 14 スイッチング素子としての薄膜トランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成されたゲート配線と、この
    ゲート配線を覆って形成されるゲート絶縁膜と、前記基
    板上にこのゲート配線と交差して配置されたデータ配線
    と、前記ゲート配線および前記データ配線の交点近傍に
    設けられたスイッチング素子とを有するアレイ基板を備
    えた液晶表示装置において、 前記ゲート配線は、アルミニウムからなり、 前記ゲート絶縁膜は、アルミニウムの陽極酸化膜および
    シリコン酸化膜を含む多層積層構造であり、 前記陽極酸化膜は、炭素を含み、炭素含有量が1〜3原
    子%であることを特徴とした液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 陽極酸化膜は、カルボン酸を含む化成液
    で形成されたことを特徴とした請求項1記載の液晶表示
    装置。
  3. 【請求項3】 カルボン酸は、低分子量であることを特
    徴とする請求項2記載の液晶表示装置。
JP18500394A 1994-08-05 1994-08-05 液晶表示装置 Pending JPH0850304A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10293321A (ja) * 1997-04-17 1998-11-04 Mitsubishi Electric Corp 液晶表示装置およびその製造方法
US7476937B2 (en) * 1999-08-18 2009-01-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of fabricating the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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