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Die
vorliegende Erfindung betrifft Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
(LCD = „liquid
crystal display").
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung LCD-Vorrichtungen,
welche polykristalline Dünnschichttransistoren
(TFTs = „thin
film transistors")
aufweisen, und Verfahren zum Herstellen derselben.
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Aufgrund
ihrer leichten Tragbarkeit und ihres geringen Energieverbrauchs
sind Flachpaneelanzeigevorrichtungen (FPD = „flat panel display") Gegenstand jüngster Forschungen.
Unter den diversen Arten von FPD-Vorrichtungen werden LCD-Vorrichtungen infolge
ihrer Eignung zum Anzeigen hochaufgelöster Bilder, Farben und bewegter
Bilder weithin als Monitore für
Notebook- und Desktop-Computer verwendet.
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Allgemein
weist eine LCD-Vorrichtung zwei Substrate auf, die voneinander mittels
einer Flüssigkristallschicht
getrennt sind, wobei jedes Substrat Elektroden trägt, wobei
die Elektroden so angeordnet sind, dass die jeweiligen Elektroden
der beiden Substrate einander gegenüberliegen. Wenn eine Spannung
an die Elektroden angelegt wird, wird ein elektrisches Feld erzeugt,
welches die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle innerhalb
der Flüssigkristallschicht
beeinflusst. Infolgedessen werden die Lichttransmissionseigenschaften
der Flüssigkristallschicht
moduliert, und Bilder werden mittels der LCD-Vorrichtung angezeigt.
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LCD-Vorrichtungen
vom Aktivmatrix-Typ weisen eine Mehrzahl von Pixelbereichen auf,
die in einer Matrixstruktur angeordnet sind, wobei jeder Pixelbereich
ein Schaltelement, wie etwa einen TFT, aufweist. Aufgrund ihres
Aufbaus sind Aktivmatrix-LCDs in der Lage, bewegte Bilder mit hoher
Qualität
anzuzeigen. TFTs von solchen LCD-Vorrichtungen können unter Verwendung von polykristallinem Silizium
(d.h. TFTs vom polykristallinem Typ) oder amorphem Silizium (d.h.
TFTs vom a-Si-Typ) ausgebildet sein. Ansteuerungsschaltkreise von
LCD-Vorrichtungen, welche TFTs vom polykristallinen Silizium-Typ
aufweisen, können
vorteilhafterweise auf dem gleichen Substrat wie die TFTs innerhalb
der Pixelbereiche ausgebildet werden, und die Notwendigkeit weiterer
Prozesse zum Anschluss der TFTs der Pixelbereiche an die Ansteuerungsschaltkreise
kann eliminiert werden. Da polykristallines Silizium eine größere Feldeffektmobilität als amorphes
Silizium aufweist, können
LCD-Vorrichtungen, welche TFTs vom polykristallinen Typ aufweisen,
integrierte Ansteuerungsschaltkreise (ICs) und Matrixelemente (d.h.
TFTs innerhalb der Pixelbereiche) aufweisen, die auf dem gleichen
Substrat ausgebildet sind. Dementsprechend werden die Materialkosten
für die
Ansteuerungs-ICs reduziert, und der Prozess zur Herstellung der
LCD-Vorrichtungen wird vereinfacht. Da ferner polykristallines Silizium
eine größere Feldeffektmobilität als a-Si
aufweist, besitzen LCD-Vorrichtungen,
welche TFTs vom polykristallinen Siliziumtyp aufweisen, kürze Ansprechzeiten
und eine größere Beständigkeit
gegenüber
schädlichen
Einflüssen
von Wärme
und Licht.
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Polykristallines
Silizium kann mittels Kristallisation von amorphem Silizium hergestellt
werden. In einem bekannten Prozess zur Kristallisation von amorphem
Silizium wird ein Laserglühverfahren
angewandt, wobei ein Laserstrahl auf die Oberfläche eines amorphen Siliziumfilms
eingestrahlt wird, um Temperaturen von etwa 1400°C zu erzeugen. Bei solchen Temperaturen
oxidiert jedoch die bestrahlte Oberfläche des amorphen Siliziumfilms.
Dementsprechend wird dort, wo die Laserglühbehandlung in einer sauerstoffhaltigen
Umgebung bei wiederholter Einstrahlung eines Laserstrahls auf die
Oberfläche des
amorphen Siliziums stattfindet, Siliziumdioxid (SiO2)
auf der bestrahlten Oberfläche
ausgebildet. Daher muss das Laserglühverfahren in einem Vakuum
von etwa 10–7 bis
10–6 Torr
durchgeführt
werden, um die Bildung des Siliziumdioxids zu verhindern. Während das
oben beschriebene Laserglühverfahren
polykristallines Silizium mit sehr großer Korngröße produziert, ist auch der
Bereich an Korngrenzen in dem hergestellten polykristallinen Silizium
sehr groß, was
zu der inakzeptablen Entstehung von Leckströmen beitragen kann.
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Um
die Probleme bei dem oben beschriebenen Laserglühverfahren zu vermeiden, ist
ein „sequential
lateral solidification"-Verfahren (sequentielle laterale
Verfestigung, SLS-Verfahren) entwickelt worden. Das SLS-Verfahren
steigert die natürliche
Tendenz von Siliziumkörnern,
in einer Richtung senkrecht zur Phasengrenze zwischen einem Bereich flüssiger Phase
und einem Bereich fester Phase zu wachsen. Dementsprechend kann
das laterale Wachstum von Siliziumkörnern gesteuert werden, indem
die Energiedichte, der Bestrahlungsbereich und die Bewegung eines
Laserstrahls eingestellt werden (Robert S. Sposilli, M.A. Crowder
und James S. Im, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 452, 956-057, 1997). Indem
das Wachstum der Siliziumkörner
wie oben beschrieben gesteuert wird, kann der Bereich der Korngrenzen
minimiert werden, wodurch die Erzeugung des Leckstroms minimiert
wird.
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1 zeigt eine schematische
Ansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, welche
einen Ansteuerungsschaltkreis und Matrixelemente aufweist, die auf
dem gleichen Substrat angeordnet sind.
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Gemäß 1 trägt ein Substrat 2 einen
zentral angeordneten Pixelbereich 4 und einen in der Peripherie
des Pixelbereichs 4 angeordneten Ansteuerungsschaltungsbereich 3.
Der Ansteuerungsschaltungsbereich 3 weist einen Gate-Ansteuerungsschaltkreis 3a und
einen Daten-Ansteuerungsschaltkreis 3b auf,
die im linken Abschnitt bzw. im rechten Abschnitt des Pixelbereichs 4 angeordnet
sind. Der Pixelbereich 4 weist eine Mehrzahl von Gateleitungen 6,
die an den Gate-Ansteuerungsschaltkreis 3a angeschlossen
sind, eine Mehrzahl von Datenleitungen 8, die an den Daten-Ansteuerungsschaltkreis 3b angeschlossen
sind und die Mehrzahl von Gateleitungen 6 kreuzen, so dass
Pixelbereiche definiert werden, eine Mehrzahl von Pixelelektroden 10,
die innerhalb der Mehrzahl von Pixelbereichen angeordnet sind und
eine Mehrzahl von TFTs „T", die an die Pixelelektroden 10 angeschlossen
sind, auf.
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Der
Gate-Ansteuerungsschaltkreis 3a bzw. der Daten-Ansteuerungsschaltkreis 3b sind
an einen Eingangsanschluss für
ein externes Signal angeschlossen, passen das externe Signal an
und liefern die angepassten Signale and die Pixelelektroden 10. Insbesondere
liefert der Gate-Ansteuerungsschaltkreis 3a Abtastsignale
an die Pixelelektroden 10 über die Gateleitungen 6,
und der Daten-Ansteuerungsschaltkreis 3b liefert
Datensignale an die Pixelelektroden 10 über die Datenleitungen 8.
Der Gate-Ansteuerungsschaltkreis 3a und
der Daten-Ansteuerungsschaltkreis 3b weisen
eine Mehrzahl von TFTs vom polykristallinen Siliziumtyp auf, welche
mittels Kristallisation von amorphem Silizium im Wege eines SLS-Verfahrens hergestellt
sind.
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2A zeigt eine schematische
Ansicht einer Maske gemäß dem Stand
der Technik, welche in einem „sequential
lateral solidification"-Verfahren verwendet
wird. 2B zeigt eine
schematische Ansicht einer Siliziumschicht, welche unter Verwendung der
Maske gemäß dem Stand
der Technik aus 2A kristallisiert
wurde.
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Gemäß 2A weist die Maske 14 gemäß dem Stand
der Technik eine einige Mikrometer (zum Beispiel etwa 2 μm bis etwa
3 μm) breite
Schlitzstruktur 12 auf. Dementsprechend kann ein einige
Mikrometer breiter Laserstrahl auf die Oberfläche einer Siliziumschicht eingestrahlt
werden. Wenngleich in 2A nicht
gezeigt, kann die Maske 14 gemäß dem Stand der Technik eine
Mehrzahl an Schlitzstrukturen 12 aufweisen, die in einem
Abstand von einigen Mikrometern voneinander angeordnet sind.
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Gemäß 2B wird ein (nicht gezeigter)
Laserstrahl durch die in der 2A gezeigten
Maske 14 vorhandene Schlitzstruktur 12 hindurch
auf die Oberfläche
einer amorphen Siliziumschicht 20 eingestrahlt. Der Bereich 22 zeigt
den bestrahlten Abschnitt der amorphen Siliziumschicht 20.
Bei Bestrahlung mit dem Laserstrahl wird der Bereich 22 der amorphen
Siliziumschicht 20 vollständig geschmolzen und kühlt anschließend ab,
so dass Körner 24a und 24b ausgebildet
werden. Dementsprechend kann der Bereich 22 als ein Einheitskristallisationsbereich
bezeichnet werden. Während
des Abkühlvorgangs
des geschmolzenen amorphen Siliziummaterials wachsen Körner 24a und 24b lateral
weg von den gegenüberliegenden
Endabschnitten des Einheitskristallisationsbereichs 22 hin
zu dem zentralen Abschnitt des Einheitskristallisationsbereichs 22.
Dementsprechend wird eine Korngrenze 28b dort ausgebildet,
wo die Körner 24a und 24b in
dem zentralen Abschnitt des Einheitskristallisationsbereichs 22 aufeinandertreffen.
Die Gesamtheit der amorphen Siliziumschicht 20 kann vollständig kristallisiert
werden, indem der oben beschriebene Bestrahlungsprozess auf den
anderen Oberflächen
der amorphen Siliziumschicht 20 wiederholt wird.
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3 zeigt eine schematische
Ansicht einer polykristallinen Siliziumschicht, die gemäß einem „sequential
lateral solidification"-Verfahren
nach dem Stand der Technik ausgebildet wurde.
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Gemäß 3 weist eine polykristalline
Siliziumschicht, welche mittels des zuvor beschriebenen SLS-Verfahrens
gemäß dem Stand
der Technik hergestellt wurde, allgemein eine Mehrzahl von Einheitskristallisationsbereichen 30 sowie
einen ersten Überlappungsbereich 40 und
einen zweiten Überlappungsbereich 50 auf
(d.h. Bereiche der Siliziumschicht, die wiederholt mit dem Laserstrahl
bestrahlt wurden). Der erste Überlappungsbereich 40 ist
zwischen in transversaler Richtung benachbarten Einheitskristallisationsbereichen 30 angeordnet,
und der zweite Überlappungsbereich 50 ist
zwischen in longitudinaler Richtung benachbarten Einheitskristallisationsbereichen 30 angeordnet.
Da der erste Überlappungsbereich 40 und
der zweite Überlappungsbereich 50 mehrfach
bestrahlt werden, ist die Kristallinität des polykristallinen Siliziummaterials,
welches innerhalb des ersten Überlappungsbereichs 40 und des
zweiten Überlappungsbereichs 50 gefunden wird,
nicht gleichmäßig. Wenn
die TFTs der Pixelbereiche polykristallines Silizium mit ungleichmäßiger Kristallinität aufweisen,
wird die Anzeigequalität
der LCD-Vorrichtung verschlechtert.
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4A bis 4D zeigen schematische Querschnittsansichten
eines Prozesses zur Herstellung eines TFT vom polykristallinen Siliziumtyp
gemäß dem Stand
der Technik.
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Gemäß 3A wird eine Pufferschicht 62 auf
einem Substrat 60 ausgebildet, und eine polykristalline
Siliziumschicht 64 wird auf der Pufferschicht 62 ausgebildet.
Die polykristalline Siliziumschicht wird, wie oben beschrieben,
mittels Kristallisation einer amorphen Siliziumschicht erhalten.
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Gemäß 4B werden eine Gateisolationsschicht 66 und
eine Gateelektrode 68 aufeinanderfolgend auf der polykristallinen
Siliziumschicht 64 ausgebildet.
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Gemäß 4C wird die polykristalline
Siliziumschicht 64 unter Verwendung der Gateelektrode 68 als
Dotiermaske mit Verunreinigungen dotiert. Dementsprechend weist
die polykristalline Siliziumschicht 64 einen Kanalbereich „i" auf, der von einem Sourcebereich „ii" und einem Drainbereich „iii" definiert wird,
welche an dessen gegenüberliegenden Seiten
ausgebildet sind, wobei der Abschnitt der polykristallinen Siliziumschicht 64 in
dem Kanalbereich „i" keine Verunreinigungen
aufweist, und wobei die Abschnitte der polykristallinen Siliziumschicht 64 in dem
Sourcebereich „ii" und dem Drainbereich „iii" Verunreinigungen
aufweisen.
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Gemäß 4D werden Abschnitte der
polykristallinen Siliziumschicht 64 in dem Sourcebereich „ii" und dem Drainbereich „iii" in einer Wärmebehandlung „aktiviert". Insbesondere führen Verunreinigungen,
welche während
des in 4C dargestellten Dotierprozesses
in die polykristalline Siliziumschicht 64 eingebracht wurden,
dazu, dass der Sourcebereich „ii" und der Drainbereich „iii" amorphisiert werden.
Infolgedessen können
die Verunreinigungen nicht angemessen als Ladungsträger für den nachfolgend
gebildeten TFT dienen. Dementsprechend wird die „Aktivierungs"-Wärmebehandlung
in Form eines Laserglühverfahrens
durchgeführt,
um die amorphisierten Abschnitte der polykristallinen Siliziumschicht 64 zu
rekristallisieren und es zu ermöglichen,
dass die Verunreinigungen angemessen als Ladungsträger dienen.
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Unter
nochmaliger Bezugnahme auf 4C werden
der Sourcebereich „ii" und der Drainbereich „iii" in einem Selbstausrichtungsprozess
ausgebildet (d.h. die Struktur des Bauelements selbst – der Gateelektrode 68 – wird als
Dotiermaske verwendet, so dass ein Bedarf nach zusätzlichen
Dotiermasken entfällt).
Folglich wird der mittels des in 4C dargestellten
Dotierprozesses hergestellte TFT als selbstjustierter TFT bezeichnet.
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Wenn
auch die Notwendigkeit zusätzlicher Dotiermasken
vermieden wird, erfordert dennoch das Verfahren zur Herstellung
von TFTs gemäß dem Stand
der Technik, wie es in 2A bis 2D gezeigt ist, unerwünschterweise
den Aktivierungsschritt, welcher amorphisiertes, zuvor kristallisiertes
Siliziummaterial rekristallisiert. Darüber hinaus weist, da die Gateelektrode 68 als
Dotiermaske verwendet wird und die polykristalline Siliziumschicht 64 mit
der darauf ausgebildeten Gateelektrode 68 aktiviert wird,
die polykristalline Siliziumschicht 64 einen entlang den Rändern der
Gateelektrode 68 ausgerichteten Übergangsbereich „iv" auf, welcher eine
schwache Kristallinität
besitzt, was unerwünschte
Leckströme
fördern und
die elektrischen Eigenschaften des TFTs verschlechtern kann.
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Dementsprechend
betrifft die vorliegende Erfindung eine LCD-Vorrichtung mit einem TFT vom polykristallinen
Siliziumtyp und ein Verfahren zum Herstellen derselben, wobei im
Wesentlichen eines oder mehrere Probleme aufgrund der Beschränkungen und
Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden ein Verfahren zur Kristallisation einer Siliziumschicht unter
Ausbildung einer präzise
positionierten Korngrenze bereitgestellt, wobei eine Ausrichtungshilfsstruktur
(„alignment
key") verwendet
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ferner ein TFT vom polykristallinen Siliziumtyp,
welcher unter Verwendung von Ausrichtungshilfsstrukturen ("alignment keys") ausgebildet ist,
und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt, wobei der
TFT vom polykristallinen Siliziumtyp eine gleichmäßige Kristallinität aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird außerdem
eine LCD-Vorrichtung
bereitgestellt, bei der eine Korngrenze und eine aktive Schicht
unter Verwendung einer Ausrichtungshilfsstruktur ausgebildet werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden außerdem
eine LCD-Vorrichtung
und ein Verfahren zur deren Herstellung bereitgestellt, wobei eine amorphe
Siliziumschicht kristallisiert wird und eine aktive Schicht ausgebildet
wird, wobei eine Ausrichtungshilfsstruktur aus dem gleichen Material
wie die Farbfilterschicht unter einem Dünnschichttransistor verwendet
wird.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den nachfolgenden
Beschreibungen dargelegt und werden aus der Beschreibung oder der Ausführung der
Erfindung deutlich. Diese und andere Vorteile der Erfindung werden
mittels des Aufbaus realisiert und erreicht, wie er insbesondere
in der Beschreibung und den Ansprüchen sowie den beigefügten Abbildungen
dargestellt ist.
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Um
diese und weitere Vorteile zu erreichen und gemäß dem Ziel der vorliegenden
Erfindung, wie sie ausgeführt
und breit beschrieben ist, kann ein Verfahren zum Herstellen eines
Matrixsubstrats einer LCD-Vorrichtung beispielsweise folgende Schritte aufweisen:
Ausbilden einer Ausrichtungshilfsstruktur (alignment key) auf einem
Substrat, welches einen Anzeigebereich und einen Nichtanzeigebereich
aufweist, wobei der Nichtanzeigebereich den Anzeigebereich umgibt;
Ausbilden einer amorphen Siliziumschicht auf der Ausrichtungshilfsstruktur;
Kristallisieren eines vorbestimmten Abschnitts der amorphen Siliziumschicht
unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz; Strukturieren
der amorphen Siliziumschicht unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur
als Referenz, so dass eine polykristalline Siliziumschicht ausgebildet
wird, wobei die polykristalline Siliziumschicht aus dem vorbestimmten Abschnitt
der amorphen Siliziumschicht gebildet wird; Ausbilden einer Gateisolationsschicht
auf der polykristallinen Siliziumschicht; Ausbilden einer Gateelektrode
auf der Gateisolationsschicht unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur
als Referenz; Ausbilden einer Zwischenlagen-Isolationsschicht auf der
Gateelektrode; und Ausbilden einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode
auf der Zwischenlagen-Isolationsschicht.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum
Herstellen eines Matrixsubstrats für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD-Vorrichtung) beispielsweise folgende Schritte aufweisen: Ausbilden
einer Ausrichtungshilfsstruktur auf einem Substrat, welches einen
Anzeigebereich und einen Nichtanzeigebereich aufweist, wobei der
Nichtanzeigebereich den Anzeigebereich umgibt; Ausbilden einer amorphen
Siliziumschicht auf der Ausrichtungshilfsstruktur; Ausbilden einer
Blindstruktur auf der amorphen Siliziumschicht unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz; Dotieren der amorphen
Siliziumschicht mit Verunreinigungen unter Verwendung der Blindstruktur
als Dotiermaske; Entfernen der Blindstruktur; Kristallisieren eines
vorbestimmten Abschnitts der amorphen Siliziumschicht unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz; Strukturieren der amorphen
Siliziumschicht unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur als
Referenz, so dass eine polykristalline Siliziumschicht ausgebildet
wird, wobei die polykristalline Siliziumschicht aus dem vorbestimmten
Abschnitt der amorphen Siliziumschicht gebildet wird; Ausbilden
einer Gateisolationsschicht auf der Halbleiterschicht; Ausbilden
einer Gateelektrode auf der Gateisolationsschicht unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz, wobei die Anordnung
der Gateelektrode der Anordnung der Blindstruktur entspricht; Ausbilden
einer Zwischenlagen-Isolationsschicht der Gateelektrode; und Ausbilden
einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode auf der Zwischenlagen-Isolationsschicht.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum
Kristallisieren von amorphem Silizium beispielsweise folgende Schritte
aufweisen: Ausbilden einer Ausrichtungshilfsstruktur auf einem Substrat;
Ausbilden einer amorphen Siliziumschicht auf der Ausrichtungshilfsstruktur;
und Kristallisieren eines vorbestimmten Abschnitts der amorphen
Siliziumschicht unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur als
Referenz.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum
Herstellen einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD-Vorrichtung) beispielsweise folgende Schritte aufweisen: Ausbilden
einer Ausrichtungshilfsstruktur auf einem ersten Substrat, welches
einen Anzeigebereich und einen Nichtanzeigebereich aufweist, wobei
der Nichtanzeigebereich den Anzeigebereich umgibt; Ausbilden einer
amorphen Siliziumschicht auf der Ausrichtungshilfsstruktur; Kristallisieren
eines vorbestimmten Abschnitts der amorphen Siliziumschicht unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz; Strukturieren der amorphen
Siliziumschicht unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur als
Referenz, so dass eine polykristalline Siliziumschicht ausgebildet
wird, wobei die polykristalline Siliziumschicht aus dem vorbestimmten
Abschnitt der amorphen Siliziumschicht gebildet wird; Ausbilden
einer Gateisolationsschicht auf der Halbleiterschicht; Ausbilden
einer Gateelektrode auf der Gateisolationsschicht unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz; Ausbilden einer Zwischenlagen-Isolierschicht
auf der Gateelektrode; Ausbilden einer Sourceelektrode und einer
Drainelektrode auf der Zwischenlagen-Isolierschicht; Ausbilden einer Passivierungsschicht
auf der Sourceelektrode und der Drainelektrode; Ausbilden einer
Pixelelektrode auf der Passivierungsschicht; Ausbilden einer gemeinsamen
Elektrode auf einem zweiten Substrat; Aneinanderfügen des
ersten Substrats und des zweiten Substrats, so dass die Pixelelektrode
der gemeinsamen Elektrode gegenüberliegt;
und Ausbilden einer Flüssigkristallschicht
zwischen der Pixelelektrode und der gemeinsamen Elektrode.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum
Herstellen einer LCD-Vorrichtung beispielsweise folgende Schritte
aufweisen: Ausbilden einer Ausrichtungshilfsstruktur auf einem Substrat,
welches einen Anzeigebereich und einen Nichtanzeigebereich aufweist,
wobei der Nichtanzeigebereich den Anzeigebereich umgibt; Ausbilden
einer amorphen Siliziumschicht auf der Ausrichtungshilfsstruktur;
Ausbilden einer Blindstruktur auf der amorphen Siliziumschicht, wobei
die Blindstruktur unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur
als Referenz ausgebildet wird; Dotieren der amorphen Siliziumschicht
mit Verunreinigungen unter Verwendung der Blindstruktur als Dotiermaske;
Entfernen der Blindstruktur; Kristallisieren eines vorbestimmten
Abschnitts der amorphen Siliziumschicht unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur
als Referenz; Strukturieren der amorphen Siliziumschicht unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz, so dass eine polykristalline Siliziumschicht
ausgebildet wird, wobei die polykristalline Siliziumschicht aus
dem vorbestimmten Abschnitt der amorphen Siliziumschicht gebildet
wird; Ausbilden einer Gateisolationsschicht auf der polykristallinen
Siliziumschicht; Ausbilden einer Gateelektrode auf der Gateisolationsschicht
unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz, wobei
die Anordnung der Gateelektrode der Anordnung der Blindstruktur
entspricht; Ausbilden einer Zwischenlagen-Isolierschicht auf der
Gateelektrode; Ausbilden einer Sourceelektrode und einer Drainelektrode
auf der Zwischenlagen-Isolierschicht; Ausbilden einer Passivierungsschicht
auf der Sourceelektrode und der Drainelektrode; Ausbilden einer
Pixelelektrode auf der Passivierungsschicht; Ausbilden einer gemeinsamen
Elektrode auf einem zweiten Substrat; Aneinanderfügen des
ersten Substrats und des zweiten Substrats, so dass die Pixelelektrode
der gemeinsamen Elektrode gegenüberliegt;
und Ausbilden einer Flüssigkristallschicht
zwischen der Pixelelektrode und der gemeinsamen Elektrode.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Matrixsubstrat
für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
(LCD-Vorrichtung) beispielsweise aufweisen: Ein Substrat, welches
einen Anzeigebereich und einen Nichtanzeigebereich aufweist, wobei
der Nichtanzeigebereich den Anzeigebereich umgibt; eine Ausrichtungshilfsstruktur
und eine Farbfilterschicht auf dem Substrat, wobei die Ausrichtungshilfsstruktur
und die Farbfilterschicht innerhalb des Nichtanzeigebereichs bzw.
des Anzeigebereichs angeordnet sind; eine Pufferschicht auf der Ausrichtungshilfsstruktur
und der Farbfilterschicht; eine polykristalline Siliziumschicht
auf der Pufferschicht, wobei die Halbleiterschicht einen Kanalbereich,
einen Sourcebereich und einen Drainbereich aufweist, welche unter
Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz definiert
worden sind; eine Gateisolationsschicht auf der Halbleiterschicht; eine
Gateelektrode auf der Gateisolationsschicht, wobei die Anordnung
der Gatelektrode der Anordnung des Kanalbereichs unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz entspricht; eine Zwischenlagen-Isolierschicht
auf der Gateelektrode; und eine Sourceelektrode und eine Drainelektrode auf
der Zwischenlagen-Isolierschicht.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine LCD-Vorrichtung
beispielsweise aufweisen: ein erstes Substrat und ein zweites Substrat,
welche einen Anzeigebereich und einen Nichtanzeigebereich aufweisen,
wobei der Nichtanzeigebereich den Anzeigebereich umgibt, wobei das
erste Substrat und das zweite Substrat einander gegenüberliegen,
und wobei das erste Substrat und das zweite Substrat mit Abstand
voneinander angeordnet sind; eine Ausrichtungshilfsstruktur und
eine Farbfilterschicht auf dem ersten Substrat, wobei die Ausrichtungshilfsstruktur
und die Farbfilterschicht innerhalb des Nichtanzeigebereichs bzw.
des Anzeigebereichs angeordnet sind; eine Pufferschicht auf der
Ausrichtungshilfsstruktur und der Farbfilterschicht; eine polykristalline
Siliziumschicht auf der Pufferschicht, wobei die polykristalline
Siliziumschicht einen Kanalbereich, einen Sourcebereich und einen
Drainbereich aufweist, welche unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur
als Referenz definiert worden sind; eine Gateisolationsschicht auf der
Halbleiterschicht; eine Gateelektrode auf der Gateisolationsschicht,
wobei die Anordnung der Gatelektrode der Anordnung des Kanalbereichs
unter Verwendung der Ausrichtungshilfsstruktur als Referenz entspricht;
eine Zwischenlagen-Isolierschicht auf der Gateelektrode; eine Sourceelektrode
und eine Drainelektrode auf der Zwischenlagen-Isolierschicht; eine
Passivierungsschicht auf der Sourceelektrode und der Drainelektrode;
eine Pixelelektrode auf der Passivierungsschicht; eine gemeinsame Elektrode
auf dem zweiten Substrat; und eine Flüssigkristallschicht zwischen
der Pixelelektrode und der gemeinsamen Elektrode.
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Es
versteht sich, dass sowohl die obige allgemeine Beschreibung als
auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung beispielhaft sind
und zur Erläuterung
dienen und ein tieferes Verständnis
der beanspruchten Erfindung geben sollen.
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Die
beigefügten
Abbildungen, welche ein tieferes Verständnis der Erfindung geben sollen
und einen Teil der Beschreibung bilden, stellen Ausführungsformen
der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu,
die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
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Es
zeigen:
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1 eine schematische Ansicht
einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand
der Technik, welche einen Ansteuerungsschaltkreis und Matrixelemente
aufweist, die auf dem gleichen Substrat angeordnet sind;
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2A eine schematische Ansicht
einer Maske gemäß dem Stand
der Technik, welche in einem „sequential
lateral solidification"-Verfahren
verwendet wird;
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2B eine schematische Ansicht
einer Siliziumschicht, welche unter Verwendung der Maske gemäß dem Stand
der Technik aus 2A kristallisiert
wurde;
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3 eine schematische Ansicht
einer polykristallinen Siliziumschicht, welche mittels des „sequential
lateral solidification"-Verfahrens
gemäß dem Stand
der Technik kristallisiert wurde;
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4A bis 4D schematische Querschnittsansichten
zur Erläuterung
eines Prozesses zur Herstellung eines TFT vom polykristallinen Siliziumtyp gemäß dem Stand
der Technik;
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5A bis 5H schematische Querschnittsansichten
zur Erläuterung
eines Prozesses zur Herstellung eines TFT gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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6A bis 6G schematische Querschnittsansichten
zur Erläuterung
eines Prozesses zur Herstellung eines TFT gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7A bis 7H schematische Querschnittsansichten
zur Erläuterung
eines Prozesses zur Herstellung eines TFT gemäß einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8A bis 8G schematische Querschnittsansichten
zur Erläuterung
eines Prozesses zur Herstellung eines TFT gemäß einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9A eine Querschnittsansicht,
in welcher der Kristallisationszustand einer polykristallinen Siliziumschicht
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
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9B eine Draufsicht, in der
der Kristallisationszustand einer polykristallinen Siliziumschicht
gemäß der vierten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist;
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10 eine schematische Draufsicht
eines Matrixsubstrats für
eine LCD-Vorrichtung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung; und
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11 eine schematische Querschnittsansicht
einer LCD-Vorrichtung,
welche das in 10 gezeigte
Matrixsubstrat aufweist.
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Nachfolgend
wird detailliert auf Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in
den beigefügten
Abbildungen dargestellt sind.
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Wie
weiter unten detaillierter beschrieben wird, beinhalten die Prinzipien
der vorliegenden Erfindung die Durchführung vieler Arten von Herstellungsprozessen,
einschließlich
beispielsweise Laserbestrahlung, Ionenimplantation, Ätzen etc.,
welche beispielsweise nur einen zu bearbeitenden Bereich eines Objektes,
jedoch nicht einen anderen, bearbeiten. Dementsprechend beinhalten
solche Prozesse von sich aus die Notwendigkeit, dass zu bearbeitende
Objekt bezüglich
einer Vorrichtung auszurichten, welche zur Durchführung des
jeweiligen Prozesses in der Lage ist. Die "alignment keys" der vorliegenden Erfindung werden,
wie weiter unten detaillierter erörtert wird, folglich als Referenzen
verwendet, um die Ausrichtung zwischen dem zu bearbeitenden Objekt und
der Vorrichtung, welche zur Durchführung des Prozesses in der
Lage ist, zu erleichtern.
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5A bis 5H zeigen schematische Querschnittsansichten
eines Prozesses zur Herstellung eines TFT vom polykristallinen Siliziumtyp
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 5A kann eine Pufferschicht 112 auf
einem Substrat 110 ausgebildet werden, welches einen ersten
Bereich „I" und einen zweiten
Bereich „II", welcher an gegenüberliegenden
Seiten des Bereichs „I" angeordnet ist,
aufweist.
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Ausrichtungshilfsstrukturen 114 können in Abschnitten
der Pufferschicht 112 innerhalb des zweiten Bereichs „II" ausgebildet werden.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Pufferschicht 112 aus
einem isolierenden Material wie etwa Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiNx) oder dergleichen
gebildet werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Ausrichtungshilfsstrukturen 114 aus
einem metallischen Material wie etwa Chrom (Cr) mittels eines Photolithographieprozesses
oder eines anderen geeigneten Strukturierungsprozesses gebildet
werden. Wenn auch in 5A nicht
gezeigt, können
die Ausrichtungshilfsstrukturen 114 an Randabschnitten
des Substrats 110 angeordnet sein.
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Gemäß 5B kann eine amorphe Siliziumschicht 116 auf
der Pufferschicht 112 und den Ausrichtungshilfsstrukturen 114 ausgebildet
werden.
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Gemäß 5C kann ein Abschnitt der
amorphen Siliziumschicht 116 in einem dritten Bereich „III" selektiv kristallisiert
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 114 als Referenz
verwendet werden. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann der dritte Bereich „III" einen Abschnitt
des ersten Bereichs „I" umfassen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die amorphe Siliziumschicht 116 selektiv
kristallisiert werden, wobei ein „sequential lateral solidification"-Verfahren (SLS-Verfahren)
angewandt wird. Mittels Kristallisierung von Abschnitten der amorphen
Siliziumschicht 116 nur in den dritten Bereichen „III" unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstrukturen 114 mittels des SLS-Verfahrens
kann die Effizienz bei der TFT-Herstellung verbessert
werden, die elektrischen Eigenschaften eines nachfolgend ausgebildeten
TFTs können
verbessert werden, und eine Korngrenze des kristallisierten Abschnitts
in dem dritten Bereich „III" kann präzise positioniert
werden.
-
Gemäß 5D können Abschnitte der amorphen
Siliziumschicht 116 außerhalb
des dritten Bereichs „III" strukturiert (d.h.
entfernt) werden, so dass eine polykristalline Siliziumschicht 118 ausgebildet
wird. Dementsprechend kann die polykristalline Siliziumschicht 118 ausgebildet
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 114 als Referenz
verwendet werden.
-
Gemäß 5E können eine Gateisolationsschicht 120 und
eine Gateelektrode 122 sequentiell auf der polykristallinen
Siliziumschicht 118 gebildet werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Gateisolationsschicht 120 und die
Gateelektrode 122 auf der polykristallinen Siliziumschicht 118 ausgebildet
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 114 als Referenz
verwendet werden.
-
Gemäß 5F kann die polykristalline
Siliziumschicht 118 mit Verunreinigungen dotiert werden, wobei
die Gateelektrode 122 als Dotiermaske verwendet wird. Dementsprechend
kann die polykristalline Siliziumschicht 118 einen Kanalbereich „IV" aufweisen, welcher
durch einen Sourcebereich „V" und einen Drainbereich „VI" definiert ist, die
an dessen gegenüberliegenden
Seiten gebildet sind. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung weist der Abschnitt der polykristallinen
Siliziumschicht 118 in dem Kanalbereich „IV" keine Verunreinigungen
auf, und die Abschnitte der polykristallinen Siliziumschicht 118 in
dem Sourcebereich „V" und im Drainbereich „VI" weisen Verunreinigungen
auf.
-
Gemäß 5G können Abschnitte der polykristallinen
Siliziumschicht 118 in dem Sourcebereich „V" und dem Drainbereich „VI" in einer Wärmebehandlung „aktiviert" werden. Gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung bewirken Verunreinigungen, welche in die
polykristalline Siliziumschicht 118 in den Sourcebereich „V" und den Drainbereich „VI" während des
in 5F dargestellten
Dotierprozesses eingebracht werden, dass Abschnitte der polykristallinen
Siliziumschicht 118 amorphisiert werden. Dementsprechend
kann die „Aktivierungs-"Wärmebehandlung durchgeführt werden,
um die amorphisierten Abschnitte der polykristallinen Siliziumschicht 118 zu
rekristallisieren und es zu ermöglichen,
dass die Verunreinigungen angemessen als Ladungsträger dienen.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Laserglühverfahren
angewandt werden, um die amorphisierten Abschnitte der polykristallinen
Siliziumschicht 118 zu aktivieren.
-
Gemäß 5H kann eine Zwischenlagen-Isolierschicht 128 auf
der Gateelektrode 122 ausgebildet werden, und die Sourceelektrode 130 und
die Drainelektrode 132 können auf der Zwischenlagen-Isolierschicht 128 ausgebildet
werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenlagen-Isolierschicht 128 zum
Beispiel ein erstes Kontaktloch 124, welches die polykristalline
Siliziumschicht 118 in dem Sourcebereich „V" freilegt, und ein
zweites Kontaktloch 126 aufweisen, welches die polykristalline
Siliziumschicht 118 in dem Drainbereich „VI" freilegt. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Sourceelektrode 130 elektrisch
an die polykristalline Siliziumschicht 118 in dem Sourcebereich „V" über das erste Kontaktloch 124 angeschlossen
sein, und die Drainelektrode 132 kann elektrisch an die
polykristalline Siliziumschicht 118 in dem Drainbereich „VI" über das zweite Kontaktloch 126 angeschlossen sein.
Dementsprechend bilden die polykristalline Siliziumschicht 118,
die Gateelektrode 122, die Sourceelektrode 130 und
die Drainelektrode 132 zusammen einen Dünnschichttransistor (TFT) „T".
-
Wie
oben unter Bezugnahme auf 5A bis 5H beschrieben wurde, kann
der Abschnitt der amorphen Siliziumschicht 116 in dem dritten
Bereich „III" selektiv kristallisiert
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 114 und ein
SLS-Verfahren angewandt
werden. Dementsprechend kann die Effizienz bei der TFT-Herstellung
verbessert werden, die elektrischen Eigenschaften des TFTs können verbessert und
eine Korngrenze des rekristallisierten Abschnitts der polykristallinen
Siliziumschicht 118 in dem dritten Bereich „III" kann präzise und
genau positioniert werden. Das in 5A bis 5H gezeigte Herstellungsverfahren
erfordert jedoch in unerwünschter
Weise einen Aktivierungsschritt, welcher amorphisiertes, zuvor kristallisiertes
Siliziummaterial rekristallisiert. Darüber hinaus weist, da die Gateelektrode 122 als Dotiermaske
verwendet wird und da die polykristalline Siliziumschicht 118 mit
der darauf ausgebildeten Gateelektrode 122 aktiviert wird,
die polykristalline Siliziumschicht 118 einen Übergangsbereich
auf, der entlang den Rändern
der Gateelektrode 122 ausgerichtet ist. Das polykristalline
Silizium in dem Übergangsbereich
weist eine nicht gleichmäßige Kristallinität auf, wodurch
unerwünschte
Leckströme
gefördert
und die elektrischen Eigenschaften des TFTs „T" verschlechtert werden können. Um
die oben dargestellten Nachteile der ersten Ausführungsform zu verbessern, wird
gemäß der vorliegenden Erfindung eine
zweite Ausführungsform
bereitgestellt, welche in 6A bis 6G dargestellt ist.
-
Gemäß 6A kann eine Pufferschicht 232 auf
einem Substrat 230 ausgebildet werden, welches einen ersten
Bereich „I" und einen zweiten
Bereich „II", welcher an gegenüberliegenden
Seiten des ersten Bereichs „I" angeordnet ist,
aufweist. Ausrichtungshilfsstrukturen 234 können an
Abschnitten der Pufferschicht 232 innerhalb des zweiten
Bereichs „II" ausgebildet werden.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Pufferschicht 232 aus
einem isolierenden Material, wie etwa Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (SiNx) oder dergleichen
gebildet werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Ausrichtungshilfsstrukturen 234 aus
einem metallischen Material, wie etwa Chrom (Cr), über einen
Photolithographieprozess oder einen anderen geeigneten Strukturierungsprozess
gebildet werden. Wenngleich in 6A nicht
gezeigt, können die
Ausrichtungshilfsstrukturen 234 an Randabschnitten des
Substrats 230 angeordnet werden.
-
Gemäß 6B kann eine amorphe Siliziumschicht 236 auf
der Pufferschicht 236 und den Ausrichtungshilfsstrukturen 234 ausgebildet
werden. Anschließend
kann eine Blindstruktur 238 auf einem Abschnitt der amorphen
Siliziumschicht 236 in dem Kanalbereich „IV" ausgebildet werden.
Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann der Kanalbereich „IV" einen Abschnitt
des ersten Bereichs „I" umfassen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Blindstruktur 238 ausgebildet werden,
wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 234 als Referenz
verwendet werden. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben wird,
können
Ladungsträger (zum
Beispiel Elektronen und Löcher)
durch eine nachfolgend ausgebildete polykristalline Siliziumschicht
fließen,
welche in dem Kanalbereich „IV" vorgesehen ist.
-
Gemäß 6C kann die amorphe Siliziumschicht 236 mit
Verunreinigungen dotiert werden, wobei die Blindstruktur 238 als
Dotiermaske verwendet wird. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Verunreinigungen Ionen
von Elementen der Gruppen III und V aufweisen. Folglich kann die
amorphe Siliziumschicht 236 einen Kanalbereich „IV" aufweisen, der durch
einen Sourcebereich „V" und einen Drainbereich „VI" definiert ist, welche
an dessen gegenüberliegenden
Seiten gebildet sind. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung weist der Abschnitt der amorphen Siliziumschicht 236 in
dem Kanalbereich „IV" keine Verunreinigungen
auf, und Abschnitte der amorphen Siliziumschicht 236 in
dem Sourcebereich „V" und dem Drainbereich „VI" weisen Verunreinigungen
auf.
-
Gemäß 6D kann die Blindstruktur 238 entfernt
werden, und Abschnitte der amorphen Siliziumschicht 236 in
dem dritten Bereich „III" können selektiv
kristallisiert werden. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann der dritte Bereich „III" einen Abschnitt
des ersten Bereichs „I" umfassen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die amorphe Siliziumschicht 236 selektiv
kristallisiert werden, wobei ein „sequential lateral solidification"-Verfahren (SLS-Verfahren) angewandt
wird. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die amorphe Siliziumschicht 236 selektiv
kristallisiert werden, wobei Ausrichtungshilfsstrukturen 234 als
Referenz verwendet werden. Da die amorphe Siliziumschicht 236 nach
der Dotierung kristallisiert ist, werden Verunreinigungen in der amorphen
Siliziumschicht 236 gleichzeitig mit der Kristallisation aktiviert,
und der zusätzliche
Aktivierungs/Kristallisationsschritt, welcher unter Bezugnahme auf 5A bis 5H beschrieben wurde, wird folglich eliminiert.
-
Gemäß 6E können Abschnitte der amorphen
Siliziumschicht 236 außerhalb
des dritten Bereichs „III" strukturiert (d.h.
entfernt) werden, um eine polykristalline Siliziumschicht 240 auszubilden. Dementsprechend
kann die polykristalline Siliziumschicht 240 den Kanalbereich „IV" aufweisen, welcher
mittels des Sourcebereichs „V" und des Drainbereichs „VI" definiert ist, die
an dessen gegenüberliegenden
Seiten gebildet sind, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 234 als
Referenz verwendet werden. Da die in 6C gezeigte
Blindstruktur 238 und die polykristalline Siliziumschicht 240 unter
Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen 234 ausgerichtet
werden, können
der Kanalbereich „IV" sowie der Sourcebereich „V" und der Drainbereich „VI" präzise und
genau innerhalb der polykristallinen Siliziumschicht 240 definiert
werden.
-
Gemäß 6F können eine Gateisolationsschicht 242 und
eine Gateelektrode 244 sequentiell auf der polykristallinen
Siliziumschicht 240 ausgebildet werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Gateisolationsschicht 242 und die
Gateelektrode 244 auf der polykristallinen Siliziumschicht 240 ausgebildet
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 234 als Referenz
verwendet werden. Da die Gateelektrode 244 und die in 6C gezeigte Blindstruktur 238 unter
Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen 234 ausgerichtet
werden, kann die Gateelektrode 244 präzise und genau im Wesentlichen
um das gleiche Ausmaß mit dem
Kanalbereich „IV" ausgerichtet werden, wie
bei der Ausrichtung solcher Strukturen in einem selbstjustierten
TFT.
-
Gemäß 6G kann eine Zwischenlagen-Isolierschicht 250 auf
der Gateelektrode 244 ausgebildet werden, und eine Sourceelektrode 252 und
eine Drainelektrode 254 können auf der Zwischenlagen-Isolierschicht 150 ausgebildet
werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenlagen-Isolierschicht 250 beispielsweise
ein erstes Kontaktloch 246, welches die polykristalline
Siliziumschicht 240 in dem Sourcebereich „V" freilegt, und ein
zweites Kontaktloch 248 aufweisen, welches die polykristalline
Siliziumschicht 240 in dem Drainbereich „VI" freilegt. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Sourceelektrode 252 elektrisch
an die polykristalline Siliziumschicht 240 in dem Sourcebereich „V" über das erste Kontaktloch 246 angeschlossen
werden, und die Drainelektrode 254 kann elektrisch an die
polykristalline Siliziumschicht 240 in dem Drainbereich „VI" über das zweite Kontaktloch 248 angeschlossen werden.
Dementsprechend bilden die polykristalline Siliziumschicht 240,
die Gateelektrode 244, die Sourceelektrode 252 und
die Drainelektrode 254 zusammen einen Dünnschichttransistor (TFT) „T".
-
Wie
oben unter Bezugnahme auf 6A bis 6G beschrieben wurde, kann
die amorphe Siliziumschicht 236 selektiv kristallisiert
werden, nachdem sie mit Verunreinigungen dotiert wurde, so dass
die Verunreinigungen gleichzeitig mit dem Kristallisationsschritt
aktiviert werden. Dementsprechend ist der zusätzliche Aktivierungs/Rekristallisationsschritt, welcher
zuvor unter Bezugnahme auf 5A bis 5H beschrieben wurde, nicht
erforderlich, und die Effizienz, mit der der TFT hergestellt wird,
kann verbessert werden. Darüber hinaus
kann die amorphe Siliziumschicht 236 kristallisiert werden,
ohne dass die Gateelektrode 244 darauf ausgebildet ist.
Dementsprechend weist die polykristalline Siliziumschicht 240 keinen Übergang
zwischen den Rändern
der Gateelektrode 244 auf, wodurch eine gleichmäßige Kristallinität gewährleistet
wird, welche die elektrischen Eigenschaften des TFTs „T" verbessert. Da die
Blindstruktur, die polykristalline Siliziumschicht, die Gateisolationsschicht
und die Gateelektrode unter Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen als
Referenz ausgerichtet werden, wird die Gateelektrode präzise über dem
Kanalbereich „IV" der polykristallinen
Siliziumschicht 240 ausgerichtet, selbst wenn der TFT „T" nicht von dem zuvor
erwähnten selbstjustierenden
Typ ist.
-
Wie
oben unter Bezugnahme auf 5A bis 5H und 6A bis 6G beschrieben
wurde, erfordern die erste und die zweite Ausführungsform in unerwünschter
Weise zusätzliche
Prozesse zur Ausbildung und Verwendung der Ausrichtungshilfsstrukturen.
Diese zusätzlichen
Prozesse bezüglich
der Ausbildung und Verwendung der Ausrichtungshilfsstrukturen führen dazu,
dass der Kosten- und Zeitaufwand zur Herstellung eines TFTs anwächst. Deshalb,
und zur Vermeidung der oben genannten Nachteile der ersten und der
zweiten Ausführungsform,
werden gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung eine dritte sowie eine vierte Ausführungsform
bereitgestellt, welche in 7A bis 7H bzw. 8A bis 8F dargestellt
sind.
-
Unter
allgemeiner Bezugnahme auf 7A bis 7H können die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung auf ein Substrat angewendet werden, welches eine TOC („TFT on
Color filter" _
TFT auf Farbfilter) Struktur aufweist. Gemäß der TOC-Struktur wird eine Farbfilterschicht
auf einem Matrixsubstrat einer LCD-Vorrichtung ausgebildet, und
ein TFT wird auf der Farbfilterschicht ausgebildet.
-
Unter
Bezugnahme nunmehr auf 7A können eine
Farbfilterschicht 312 und Ausrichtungshilfsstrukturen 314 auf
einem Substrat 310 gebildet werden, welches einen ersten
Bereich „I" und einen zweiten
Bereich „II", welcher an gegenüberliegenden Seiten
des ersten Bereichs „I" angeordnet ist,
aufweist. Beispielsweise kann die Farbfilterschicht 312 in
dem ersten Bereich „I" ausgebildet sein,
während die
Ausrichtungshilfsstrukturen 314 in dem zweiten Bereich „II" ausgebildet sind.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können sowohl die Farbfilterschicht 312 als
auch die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 aus einem farbigen
Harzmaterial gebildet sein. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Farbfilterschicht 312 und die
Ausrichtungshilfsstrukturen 314 gleichzeitig ausgebildet
werden. Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Farbfilterschicht 312 und
die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 aus der gleichen Schicht
gebildet werden. Wenn auch in 7A nicht
gezeigt, kann die Farbfilterschicht 312 beispielsweise
eine Mehrzahl von Sub-Farbfiltern aufweisen, die mittels einer schwarzen
Matrix separiert sind. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Farbfilterschicht ein farbiges
Harz aufweisen, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die rotes Harz, grünes Harz
und blaues Harz enthält.
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Farbfilterschicht 312 zum
Beispiel rote, grüne
und blaue Sub-Farbfilter aufweisen, die abwechselnd auf dem Substrat 310 angeordnet
sind. Außerdem
können
die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 aus einem einzigen
farbigen Harz (wie in 7A gezeigt)
oder einer Mehrzahl von farbigen Harzen gebildet sein. Ferner können die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 an
Randabschnitten des Substrats 310 angeordnet sein.
-
Gemäß 7B kann eine Pufferschicht 316 auf
der Farbfilterschicht 312 und den Ausrichtungshilfsstrukturen 314 ausgebildet
werden, und die amorphe Siliziumschicht 318 kann auf der
Pufferschicht 316 ausgebildet werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Pufferschicht 316 aus
einem isolierenden Material, wie etwa Siliziumoxid (SiO2),
Siliziumnitrid (SiNx) oder dergleichen, gebildet werden.
-
Gemäß 7C kann ein Abschnitt der
amorphen Siliziumschicht 318 in einem dritten Bereich „III" selektiv kristallisiert
werden, wobei Ausrichtungshilfsstrukturen 314 als Referenz
verwendet werden. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann der dritte Bereich „III" einen Abschnitt
des ersten Bereichs „I" umfassen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die amorphe Siliziumschicht 318 selektiv
kristallisiert werden, wobei ein „sequential lateral solidification"-Verfahren (SLS-Verfahren) angewandt
wird. Mittels Kristallisierung von Abschnitten der amorphen Siliziumschicht 318 nur
in dem dritten Bereich „III" unter Verwendung
der Ausrichtungshilfsstrukturen 314 über das SLS-Verfahren kann
die Effizienz der TFT-Herstellung verbessert werden, die elektrischen
Eigenschaften eines darauffolgend ausgebildeten TFT können verbessert
werden, und eine Korngrenze des kristallisierten Abschnitts in dem
dritten Bereich „III" kann präzise positioniert
werden.
-
Gemäß 7D können Abschnitte der amorphen
Siliziumschicht 318 außerhalb
des dritten Bereichs „III" strukturiert werden, so
dass eine polykristalline Siliziumschicht 320 ausgebildet
wird. Die polykristalline Siliziumschicht 320 kann aufgebracht werden,
wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 als Referenz
verwendet werden.
-
Gemäß 7E können eine Gateisolationsschicht 322 und
eine Gateelektrode 324 sequentiell auf der polykristallinen
Siliziumschicht 320 ausgebildet werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Gateisolationsschicht 322 und die
Gateelektrode 324 auf der polykristallinen Siliziumschicht 320 ausgebildet
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 als Referenz
verwendet werden.
-
Gemäß 7F kann die polykristalline
Siliziumschicht mit Verunreinigungen dotiert werden, wobei die Gateelektrode 324 als
Dotiermaske verwendet wird. Dementsprechend kann die polykristalline Siliziumschicht 320 einen
Kanalbereich „IV" aufweisen, der von
einem Sourcebereich „V" und einem Drainbereich „VI" definiert wird,
welche an gegenüberliegenden
Seiten des Kanalbereichs „IV" ausgebildet sind.
Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung weist der Abschnitt der polykristallinen
Siliziumschicht 320 in dem Kanalbereich „IV" keine Verunreinigungen
auf, und die Abschnitte der polykristallinen Siliziumschicht 320 in
dem Sourcebereich „V" und dem Drainbereich „VI" weisen Verunreinigungen auf.
-
Gemäß 7G können Abschnitte der polykristallinen
Siliziumschicht 320 in dem Sourcebereich „V" und dem Drainbereich „VI" in einer Wärmebehandlung „aktiviert" werden. Gemäß den Prinzipien der
vorliegenden Erfindung bewirken Verunreinigungen, welche in die
polykristalline Siliziumschicht 320 in dem Sourcebereich „V" und dem Drainbereich „VI" während des
in 7F dargestellten
Dotierprozesses eingebracht wurden, dass Abschnitte der polykristallinen
Siliziumschicht 320 amorphisiert werden. Dementsprechend
kann die „Aktivierungs"-Wärmebehandlung
durchgeführt
werden, um die amorphisierten Abschnitte der polykristallinen Siliziumschicht 320 zu
rekristallisieren und es den Verunreinigungen zu ermöglichen,
angemessen als Ladungsträger
zu dienen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Laserglühverfahren
verwendet werden, um die amorphisierten Abschnitte der polykristallinen
Siliziumschicht 320 zu aktivieren.
-
Gemäß 7H kann eine Zwischenlagen-Isolierschicht 330 auf
der Gateelektrode 324 ausgebildet werden, und eine Sourceelektrode 332 und
eine Drainelektrode 334 können auf der Zwischenlagen-Isolierschicht 330 gebildet
werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenlagen-Isolierschicht 330 beispielsweise ein
erstes Kontaktloch 326, welches die polykristalline Siliziumschicht 320 in
dem Sourcebereich „V" freilegt, und ein
zweites Kontaktloch 328 aufweisen, welches die polykristalline
Siliziumschicht 320 in dem Drainbereich „VI" freilegt. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Sourceelektrode 332 elektrisch
an die polykristalline Siliziumschicht 320 in dem Sourcebereich „V" über das erste Kontaktloch 326 angeschlossen
sein, und die Drainelektrode 334 kann an die polykristalline
Siliziumschicht 320 in dem Drainbereich „VI" über das zweite Kontaktloch 328 elektrisch
angeschlossen sein. Dementsprechend bilden die polykristalline Siliziumschicht 320,
die Gateelektrode 324, die Sourceelektrode 332 und
die Drainelektrode 334 zusammen einen Dünnschichttransistor (TFT) „T".
-
Wie
oben unter Bezugnahme auf 7A bis 7H beschrieben wurde, kann
der Abschnitt der amorphen Siliziumschicht 318 in dem dritten
Bereich „III" selektiv kristallisiert
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 und ein
SLS-Verfahren angewandt
werden. Dementsprechend kann die Effizienz der TFT-Herstellung verbessert
werden, die elektrischen Eigenschaften des TFTs können verbessert werden,
und eine Korngrenze des rekristallisierten Bereichs der polykristallinen
Siliziumschicht 320 in dem dritten Bereich „III" kann präzise positioniert werden.
Darüber
hinaus werden, da die Ausrichtungshilfsstrukturen 314 aus
dem gleichen Material und der gleichen Schicht wie die Farbfilterschicht 312 ausgebildet
werden, zusätzliche
Prozesse bezüglich der
Ausbildung der Ausrichtungshilfsstrukturen 314 eliminiert,
wodurch der Prozess der TFT-Herstellung vereinfacht wird. Da allerdings
die Gateelektrode 324 als Dotiermaske verwendet wird, und
weil die polykristalline Siliziumschicht 320 mit der darauf
befindlichen Gateelektrode 324 aktiviert wird, weist die
polykristalline Siliziumschicht 320 einen Übergangsbereich
auf, der mit den Rändern
der Gateelektrode 324 ausgerichtet ist. Das polykristalline
Silizium in dem Übergangsbereich
weist eine ungleichmäßige Kristallinität auf, was
unerwünschte
Leckströme
fördern und
die elektrischen Eigenschaften des TFT „T" verschlechtern kann. Zur Vermeidung
der oben genannten Nachteile der dritten Ausführungsform wird gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung eine vierte Ausführungsform bereitgestellt,
welche in 8A bis 8G dargestellt ist.
-
Unter
genereller Bezugnahme auf 8A bis 8G können die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung auf ein Substrat angewandt werden, welches eine TOC („TFT on
Color filter" =
TFT auf Farbfilter) Struktur aufweist. Gemäß der TOC-Struktur wird eine Farbfilterschicht
auf einem Matrixsubstrat einer LCD-Vorrichtung ausgebildet, und
ein TFT wird auf der Farbfilterschicht ausgebildet.
-
Unter
Bezugnahme nunmehr auf 8A können eine
Farbfilterschicht 412 und Ausrichtungshilfsstrukturen 414 auf
einem Substrat 410 ausgebildet werden, welches einen ersten
Bereich „I" und einen zweiten
Bereich „II", welcher an gegenüberliegenden
Seiten des ersten Bereichs „I" angeordnet ist, aufweist.
Beispielsweise kann die Farbfilterschicht 412 in dem ersten
Bereich ausgebildet werden, während
die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 in dem zweiten Bereich „II" ausgebildet werden.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können sowohl die Farbfilterschicht 412 als
auch die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 aus einem farbigen
Harzmaterial gebildet werden. Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung können
die Farbfilterschicht 412 und die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 gleichzeitig
ausgebildet werden. Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Farbfilterschicht 412 und
die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 aus dem gleichen Material gebildet
werden. Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Farbfilterschicht 412 und
die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 aus der gleichen Schicht
gebildet werden. Wenngleich es in 7A nicht
gezeigt ist, kann die Farbfilterschicht 412 zum Beispiel
eine Mehrzahl von Sub-Farbfiltern aufweisen, welche mittels einer schwarzen
Matrix getrennt sind. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Farbfilterschicht ein
farbiges Harz aufweisen, welches als wenigstens ein Harz aus der
Gruppe ausgewählt
wird, die rotes Harz, grünes
Harz und blaues Harz enthält. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Farbfilterschicht 412 zum
Beispiel rote, grüne
und blaue Sub-Farbfilter aufweisen, die abwechselnd auf dem Substrat 410 angeordnet
sind. Außerdem
können
die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 aus einem einfarbigem
Harz (wie in 8A gezeigt)
oder einer Mehrzahl von farbigen Harzen gebildet sein. Ferner können die
Ausrichtungshilfsstrukturen 414 an Randabschnitten des
Substrats 410 angeordnet sein.
-
Gemäß 8B kann eine Pufferschicht 416 auf
der Farbfilterschicht 412 und den Ausrichtungshilfsstrukturen 416 ausgebildet
sein, und eine amorphe Siliziumschicht 418 kann auf der
Pufferschicht 416 ausgebildet sein. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung kann die Pufferschicht 416 aus einem isolierenden
Material, wie etwa Siliziumdioxid (SiO2),
Siliziumnitrid (SiNx) oder dergleichen, gebildet sein.
-
Gemäß 8C kann eine Blindstruktur 420 auf
der amorphen Siliziumschicht 418 in einem Kanalbereich „IV" gebildet werden.
Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann der Kanalbereich „IV" einen Abschnitt
des ersten Bereichs „I" aufweisen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Blindstruktur 420 ausgebildet
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 als Referenz
verwendet werden. Wie weiter unten detaillierter beschrieben wird,
können
Ladungsträger
(zum Beispiel Elektronen und Löcher)
durch eine nachfolgend gebildete polykristalline Siliziumschicht
fließen, welche
in dem Kanalbereich „IV" vorgesehen ist.
-
Nach
der Bildung der Blindstruktur 420 kann die amorphe Siliziumschicht 418 mit
Verunreinigungen dotiert werden, wobei die Blindstruktur 420 als Dotiermaske
verwendet wird. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Verunreinigungen Ionen
von Elementen der Gruppen III und V aufweisen. Infolgedessen kann
die amorphe Siliziumschicht 418 einen Kanalbereich „IV" aufweisen, welcher
durch einen Sourcebereich „V" und einen Drainbereich „VI" an seinen gegenüberliegenden
Enden definiert ist. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung weist der Abschnitt der amorphen Siliziumschicht 418 in
dem Kanalbereich „IV" keine Verunreinigungen
auf, und Abschnitte der amorphen Siliziumschicht 418 in
dem Sourcebereich „V" und dem Drainbereich „VI" weisen Verunreinigungen
auf.
-
Gemäß 8D kann die Blindstruktur 420 entfernt
werden, und Abschnitte der amorphen Siliziumschicht 418 in
dem Bereich „III" können selektiv kristallisiert
werden. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann der dritte Bereich „III" einen Abschnitt
des ersten Bereichs „I" umfassen. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die amorphe Siliziumschicht 418 selektiv
kristallisiert werden, wobei ein „sequential lateral solidification"-Verfahren (SLS-Verfahren) angewandt
wird. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die amorphe Siliziumschicht 418 selektiv kristallisiert
werden, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen als Referenz verwendet
werden. Da die amorphe Siliziumschicht 418 nach der Dotierung kristallisiert
ist, werden Verunreinigungen in der amorphen Siliziumschicht 418 gleichzeitig
mit dem Kristallisationsschritt aktiviert, und der zusätzliche Aktivierungs/Rekristallisationsschritt,
welcher oben unter Bezugnahme auf 7A bis 7H beschrieben wurde, wird
folglich eliminiert.
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Gemäß 8E können Abschnitte der amorphen
Siliziumschicht 418 außerhalb
des dritten Bereichs „III" strukturiert (d.h.
entfernt) werden, um eine polykristalline Siliziumschicht 424 auszubilden. Dementsprechend
kann die polykristalline Siliziumschicht 424 den Kanalbereich „IV" aufweisen, welcher
durch den Sourcebereich „V" und den Drainbereich „VI" definiert wird,
welcher an dessen gegenüberliegenden
Seiten definiert sind, wobei die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 als
Referenz verwendet werden. Da die in 8C gezeigte
Blindstruktur 420 und die polykristalline Siliziumschicht 424 unter
Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen 414 ausgerichtet
werden, können
der Kanalbereich „IV" sowie der Sourcebereich „V" und der Drainbereich „VI" präzise und
genau innerhalb der polykristallinen Siliziumschicht 424 definiert
werden.
-
Gemäß 8F können eine Gateisolationsschicht 426 und
eine Gateelektrode 428 sequentiell auf der polykristallinen
Siliziumschicht 424 ausgebildet werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Gateisolationsschicht 426 und die
Gateelektrode 428 auf der polykristallinen Siliziumschicht 424 unter
Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen 414 als
Referenz ausgebildet werden. Da die Gateelektrode 426 und
die in 8C gezeigte Blindstruktur 420 unter
Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen 414 ausgerichtet
werden, kann die Gateelektrode 426 präzise und genau mit dem Kanalbereich „IV" im Wesentlichen mit
dem gleichen Ausrichtungsgrad ausgerichtet werden, wie bei der Ausrichtung
solcher Strukturen in einem selbstjustierenden TFT.
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Gemäß 8G kann eine Zwischenlagen-Isolierschicht 434 auf
der Gateelektrode 428 gebildet werden und eine Sourceelektrode 436 und
eine Drainelektrode 438 können auf der Zwischenlagen-Isolierschicht 434 ausgebildet
werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Zwischenlagen-Isolierschicht 434 beispielsweise
ein erstes Kontaktloch 430, welches die polykristalline Siliziumschicht 424 in
dem Sourcebereich „V" freilegt, und ein
zweites Kontaktloch 432, welches die polykristalline Siliziumschicht 424 in
dem Drainbereich „VI" freilegt, aufweisen.
Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Sourceelektrode 436 elektrisch
an die polykristalline Siliziumschicht 424 in dem Sourcebereich „V" über das erste Kontaktloch 430 angeschlossen
werden, und die Drainelektrode 438 kann elektrisch an die
polykristalline Siliziumschicht 424 in dem Drainbereich „VI" über das zweite Kontaktloch
angeschlossen werden. Dementsprechend bilden die polykristalline
Siliziumschicht 424, die Gateelektrode 428, die
Sourceelektrode 436 und die Drainelektrode 438 zusammen einen
Dünnschichttransistor
(TFT) "T".
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Wie
oben unter Bezugnahme auf 8A bis 8G beschrieben wurde, kann
die amorphe Siliziumschicht 418 selektiv kristallisiert
werden, nachdem sie mit Verunreinigungen dotiert wurde, so dass
die Verunreinigungen gleichzeitig mit dem Kristallisationsschritt
aktiviert werden. Dementsprechend ist der zusätzliche Aktivierungs/Rekristallisationsschritt, welcher
zuvor unter Bezugnahme auf 7A bis 7H beschrieben wurde, nicht
erforderlich, und die Effizienz, mit welcher der TFT hergestellt
wird, kann verbessert werden. Darüber hinaus kann die amorphe Siliziumschicht 418 kristallisiert
werden, ohne dass die Gateelektrode 428 darauf ausgebildet
ist. Dementsprechend weist die polykristalline Siliziumschicht 424 keinen Übergang
auf, welcher entlang der Ränder
der Gateelektrode 428 ausgerichtet ist, wodurch eine gleichmäßige Kristallinität gewährleistet
wird, was die elektrischen Eigenschaften des TFTs „T" verbessert. Da die
Blindstruktur, die polykristalline Siliziumschicht, die Gateisolationsschicht
und die Gateelektrode unter Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen
als Referenz ausgerichtet werden, ist die Gateelektrode präzise über dem
Kanalbereich „IV" der polykristallinen
Siliziumschicht 424 ausgerichtet, selbst wenn der TFT „T" nicht von dem oben
genannten Selbstjustierungstyp ist. Darüber hinaus werden, da die Ausrichtungshilfsstrukturen 414 aus
dem gleichen Material und der gleichen Schicht wie die Farbfilterschicht 412 gebildet
werden, zusätzliche
Prozesse bezüglich
der Ausbildung der Ausrichtungshilfsstrukturen 412 eliminiert.
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9A und 9B zeigen eine Querschnittsansicht bzw.
eine Draufsicht zur Darstellung eines Kristallisationszustandes
einer polykristallinen Siliziumschicht gemäß der vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß 9A wird die Farbfilterschicht 412 auf
dem Substrat 410 ausgebildet, die Pufferschicht 416 wird
auf der Farbfilterschicht 412 ausgebildet, und die polykristalline
Siliziumschicht 424 wird auf der Pufferschicht 416 in
dem dritten Bereich „III" ausgebildet. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung dient die Farbfilterschicht 412 als
Wärmespeicherschicht
bezüglich
der amorphen Siliziumschicht 418, indem der Abschnitt der
Farbfilterschicht 412, welcher innerhalb des dritten Bereichs „III" unter der Pufferschicht 416 angeordnet
ist, das Substrat 410 von der Wärme thermisch isoliert, welche
innerhalb der amorphen Siliziumschicht 418 gespeichert ist,
wenn diese geschmolzen und wieder in die polykristalline Siliziumschicht 424 verfestigt
wird. Eine solche Einrichtung der Farbfilterschicht 412 stellt
daher sicher, dass die Kristallinität innerhalb der resultierenden
polykristallinen Siliziumschicht 424 im Wesentlichen gleichmäßig ist.
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Gemäß 9B kann die polykristalline
Siliziumschicht 424 gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Mehrzahl von zufällig
orientierten Kristallen (d.h. Körnern) 425 aufweisen.
Die Oberflächen,
welche einzelne Körner
voneinander trennen, werden Korngrenzen genannt. Dementsprechend
sind in 9B zwei allgemeine
Arten von Korngrenzen (d.h. eine erste Korngrenze 425A und
eine zweite Korngrenze 425B) dargestellt. Wie oben erwähnt wurde,
wird die polykristalline Siliziumschicht 424 ausgebildet,
indem amorphes Siliziummaterial mittels eines Laserstrahls bestrahlt
wird, so dass das Siliziummaterial geschmolzen wird und ein Erhärten des
geschmolzenen Siliziummaterials ermöglicht wird. Wenn das geschmolzene
Siliziummaterial abkühlt,
beginnen die Kristalle damit, sich zufällig und unabhängig voneinander
zu orientieren. Sei fortschreitender Kühlung wachsen die Kristalle
und bilden Körner.
Die Rate, in welcher das geschmolzene Silizium erhärtet (d.h.
die Erhärtungsrate),
ist ein signifikanter Faktor bei der Bestimmung der durchschnittlichen
Korngröße „X". Beispielsweise
nimmt dann, wenn die Erhärtungsgeschwindigkeit
anwächst,
die mittlere Korngröße „X" ab. Dementsprechend
muss zum Erhalt großer
mittlerer Korngrößen die
Erhärtungsrate
reduziert werden. Wenn die Farbfilterschicht 412 (d.h.
die Wärmeumwandlungsschicht)
unter dem geschmolzenen Siliziummaterial ausgebildet wird, wenn
dieses sich in die polykristalline Siliziumschicht 424 verfestigt, wird verhindert,
dass Wärme
schnell aus dem bestrahlten Bereich in das Substrat 410 abfließt, wodurch
die Erhärtungsrate
minimiert wird und sichergestellt wird, dass die polykristalline
Siliziumschicht 424 eine gleichmäßige Kristallinität aufweist.
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10 zeigt eine schematische
Draufsicht eines Matrixsubstrats für eine LCD-Vorrichtung gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung.
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Zu
Erläuterungszwecken
wird angenommen, dass Substrate, Farbfilter, Ausrichtungshilfsstrukturen,
erste Bereiche, zweite Bereiche, dritte Bereiche etc., welche oben
unter Bezugnahme auf die erste bis vierte Ausführungsform diskutiert wurden,
den entsprechenden Strukturen und Bereichen, welche nachfolgend
in Bezug auf 10 diskutiert
werden, entsprechen.
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Gemäß 10 werden eine Farbfilterschicht 512 und
Ausrichtungshilfsstrukturen 513 auf einem Substrat 510 (zum
Beispiel einem Matrixsubstrat) mit einem ersten Bereich „I" (d.h. einem Anzeigebereich),
und einem zweiten Bereich „II" (d.h. einem Nichtanzeigebereich),
welcher den ersten Bereich „I" umgibt, ausgebildet.
Wenigstens ein dritter Bereich „III" kann innerhalb des ersten Bereichs „I" angeordnet sein.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der wenigstens eine dritte
Bereich „III" einem Pixelbereich
entsprechen, in welchem ein TFT, wie etwa in der ersten bis vierten
Ausführungsform dargestellt,
ausgebildet sein kann.
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3emäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann die Farbfilterschicht 512 in
dem ersten Bereich „I" ausgebildet werden,
und die Ausrichtungshilfsstrukturen 513 können in
dem zweiten Bereich „II" ausgebildet werden.
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung können sowohl die erste Farbfilterschicht 512 als
auch die Ausrichtungshilfsstrukturen 513 aus einem farbigen
Harzmaterial gebildet werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung können
die Farbfilterschicht 512 und die Ausrichtungshilfsstrukturen 513 gleichzeitig
ausgebildet werden. Gemäß einem
noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Farbfilterschicht 512 und
die Ausrichtungshilfsstrukturen 513 aus der gleichen Schicht
ausgebildet werden.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann die Farbfilterschicht 512 beispielsweise rote
Farbfilter 512A, grüne
Sub-Farbfilter 512B und blaue Sub-Farbfilter 512C aufweisen,
wobei die roten Sub-Farbfilter 512A, die grünen Sub-Farbfilter 512B und
die blauen Sub-Farbfilter 512C abwechselnd innerhalb der
Farbfilterschicht 512 angeordnet sind. Die Ausrichtungshilfsstrukturen 513 können an Randabschnitten
des Substrats 510 (d.h. Eckabschnitten des Substrats 510)
angeordnet sein. Die Ausrichtungshilfsstruktur 513 weist
nur eine einzige Schicht und eine Mehrfachschicht von roten Sub-Farbfiltern 512A,
grünen
Sub-Farbfiltern 512B und blauen Sub-Farbfiltern 512C auf.
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11 zeigt eine schematische
Querschnittsansicht einer LCD-Vorrichtung, welche das in 10 gezeigte Matrixsubstrat
aufweist.
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Zur
Erläuterungszwecken
kann angenommen werden, dass Substrate, Farbfilter, Ausrichtungshilfsstrukturen,
erste Bereiche, zweite Bereiche, dritte Bereiche, TFTs etc., welche
oben unter Bezugnahme auf die erste bis vierte Ausführungsform diskutiert
wurden, den entsprechenden Strukturen und Bereichen entsprechen,
die nachfolgend unter Bezugnahme auf 11 diskutiert
werden.
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Gemäß 11 sind ein erstes Substrat 510 und
ein zweites Substrat 550 mit Abstand voneinander bei dazwischenliegender
Flüssigkristallschicht 560 angeordnet.
Eine Farbfilterschicht 512 kann auf der oberen Oberfläche des
ersten Substrats 510 (zum Beispiel eines Matrixsubstrats)
ausgebildet werden, wobei der Farbfilter abwechselnd angeordnete
rote, grüne
und blaue Sub-Farbfilter 512A und 512C aufweist
(512B ist zur besseren Darstellung nicht gezeigt). Eine
optionale Planierungsschicht 514 kann auf der Farbfilterschicht 512 ausgebildet
werden, um die Farbfilterschicht 512, falls gewünscht, zu ebnen.
Eine Pufferschicht 518 kann über der Planierungsschicht 514 und
der Farbfilterschicht 512 ausgebildet werden, und ein Dünnschichttransistor
(TFT) „T" kann auf der Pufferschicht 518 ausgebildet
werden. Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der TFT „T" zum Beispiel eine kristalline Siliziumschicht 520,
eine Gateelektrode 522, eine Sourceelektrode 524 und
eine Drainelektrode 526 aufweisen. Eine Passivierungsschicht 530 kann
auf dem TFT „T" ausgebildet werden
und mittels geeigneter Mittel strukturiert werden, um ein Drainkontaktloch 528 auszubilden,
welches die Drainelektrode 526 freilegt. Eine Pixelelektrode 532 kann
auf der Passivierungsschicht 530 ausgebildet werden und elektrisch
an die Drainelektrode 526 über das Drainkontaktloch 528 angeschlossen
werden. Eine erste Orientierungsschicht 534 kann auf der
Pixelelektrode 532 ausgebildet werden.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung kann die polykristalline Siliziumschicht 520 zum
Beispiel einen Kanalbereich „IV" aufweisen, welcher
durch einen Sourcebereich „V" und einen Drainbereich „VI" definiert wird,
die an dessen gegenüberliegenden
Seiten gebildet sind. Der Sourcebereich „V" und der Drainbereich „VI" können mit
Verunreinigungen in einem Dotierungsprozess vor der Ausbildung der
Gateelektrode 522 dotiert werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden
Erfindung können
der Sourcebereich „V" und der Drainbereich „VI" unter Verwendung
(nicht gezeigter) Ausrichtungshilfsstrukturen dotiert werden. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Ausrichtungshilfsstrukturen
aus dem gleichen Material mit der gleichen Schicht wie die Farbfilterschicht 512 gebildet werden.
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Eine
gemeinsame Elektrode 552 und eine zweite Orientierungsschicht 554 können aufeinanderfolgend
auf der Oberfläche
des zweiten Substrats 550 ausgebildet werden, welches dem
ersten Substrat 510 zugewandt ist. Zuletzt kann die Flüssigkristallschicht 560 zwischen
der ersten Orientierungsschicht 534 und der zweiten Orientierungsschicht 554 ausgebildet
werden.
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Wie
oben unter Bezugnahme auf die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
beschrieben wurde, kann eine amorphe Siliziumschicht selektiv kristallisiert
werden, wobei Ausrichtungshilfsstrukturen als Referenz verwendet
werden. Infolgedessen kann die Effizienz bei der TFT-Herstellung
verbessert werden, die elektrischen Eigenschaften des TFTs können verbessert
werden, und eine Korngrenze der kristallisierten Bereiche einer
polykristallinen Siliziumschicht kann präzise und genau positioniert
werden. Die Anzahl von Schritten, die zur Ausbildung der Ausrichtungshilfsstrukturen
erforderlich sind, können minimiert
werden, indem die Ausrichtungshilfsstrukturen aus dem gleichen Material
und der gleichen Schicht wie die unter einem Dünnschichttransistor gebildete Farbfilterschicht
gebildet werden. Darüber
hinaus kann die Gleichmäßigkeit
der Kristallinität
innerhalb einer beliebigen polykristallinen Siliziumschicht maximiert
werden, da die Farbfilterschicht als Wärmespeicherschicht dient. Ferner
kann die amorphe Siliziumschicht kristallisiert werden, nachdem
sie dotiert wurde. Infolgedessen können Verunreinigungen gleichzeitig
mit der Ausbildung der polykristallinen Siliziumschicht aktiviert
werden. Noch weiter kann die amorphe Siliziumschicht kristallisiert
werden, bevor eine Gateelektrode darauf gebildet wird. Dementsprechend
weist eine polykristalline Siliziumschicht, welche aus der amorphen
Siliziumschicht gebildet wurde, keinen Übergang auf, der entlang den
Rändern der
Gateelektrode ausgerichtet ist, und es kann infolgedessen eine gleichmäßige Kristallinität der polykristallinen
Siliziumschicht maximiert werden, um die elektrischen Eigenschaften
eines nachfolgend gebildeten TFTs zu verbessern. Schließlich ist,
da die Blindstruktur, die polykristalline Siliziumschicht, die Gateisolationsschicht
und die Gateelektrode sämtlich unter
Verwendung der gleichen Ausrichtungshilfsstrukturen als Referenz
ausgerichtet werden, die Gateelektrode präzise über dem Kanalbereich „IV" der polykristallinen
Siliziumschicht 240 ausgerichtet, selbst wenn der TFT „T" nicht vom Selbstjustierungstyp
ist.
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Es
versteht sich für
den Fachmann, dass diverse Modifikationen und Variationen bei der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
und dem Verfahren zu deren Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden
können,
ohne von dem Grundgedanken oder der Reichweite der Erfindung abzuweichen.
Folglich deckt die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen
der Erfindung ab, solange diese innerhalb der Reichweite der beigefügten Ansprüche und
ihrer Äquivalente
liegen.