JP2001051293A - 薄膜トランジスタ、液晶表示パネル、薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ、液晶表示パネル、薄膜トランジスタの製造方法

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JP2001051293A
JP2001051293A JP11214603A JP21460399A JP2001051293A JP 2001051293 A JP2001051293 A JP 2001051293A JP 11214603 A JP11214603 A JP 11214603A JP 21460399 A JP21460399 A JP 21460399A JP 2001051293 A JP2001051293 A JP 2001051293A
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thin film
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隆俊 辻村
Takashi Miyamoto
隆志 宮本
Osamu Tokuhiro
修 徳弘
Mitsuo Morooka
光男 師岡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜トランジスタの製造工程における必要な
工程数を減らすと共に、他のデータ線からのリーク電流
による異常電位の発生を防止する。 【解決手段】 所定基板に対して積載されると共に、所
定のパターンにて形成されるゲート電極30と、このゲ
ート電極30のパターニングに対応して形成される半導
体層と、この半導体層を介して形成される画素電極25
と、半導体層を介して形成されると共に、画素電極25
から所定の間隙を隔てて配設される信号電極26とを備
え、この信号電極26は、隣接する信号線32b、32
cから半導体層を介して画素電極25へと流れるクロス
トークを阻止する位置に配設される薄膜トランジスタ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
ックス方式の液晶ディスプレイ等に用いられる薄膜トラ
ンジスタ及びこの薄膜トランジスタの製造方法、また、
この薄膜トランジスタを用いた液晶表示パネルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタを用いたアクティブマ
トリックス方式の液晶ディスプレイ装置は、ゲート電極
(Y電極)とデータ電極(X電極)とをマトリクス状に配置
し、その交点に薄膜トランジスタ(TFT)が配置された
TFTアレイ基板と、その基板と隙間を空けて重ねられ
る対向基板との間に液晶を封入し、液晶に与える電圧を
薄膜トランジスタにより制御して、液晶の電気光学効果
を用いて表示を可能としている。
【0003】ここで、薄膜トランジスタの構造として
は、従来より、正スタガ型(トップゲート型)と、逆スタ
ガ型(ボトムゲート型)の構造が知られている。ここで、
正スタガ型(トップゲート型)における薄膜トランジスタ
の代表的な構造を図7に示す。図7に示すように、トッ
プゲート型の薄膜トランジスタは、ガラス基板等の絶縁
基板101上に遮光膜102が備えられ、その上に酸化
シリコンSiOxや窒化シリコンSiNx等からなる絶
縁膜103が設けられる。その上にITO(インジウム
・スズ酸化物)膜によるドレイン電極104とソース電
極105がチャネル間隔を空けて備えられ、その両電極
上を覆うアモルファスシリコン膜(a-Si膜)106と
その上にSiOxやSiNx等からなるゲート絶縁膜1
07、その上にゲート電極108が設けられて、a-S
iアイランドと呼ばれる島状の領域が形成されている。
【0004】この薄膜トランジスタを製造する工程とし
て、所謂7PEP(PEP:Photo Engraving Process:
写真蝕刻工程)構造が一般的に存在する。この7PEP
構造では、ITO膜のドレイン電極104及びソース電
極105をパターニングした後、a-Si膜106をC
VD(Chemical Vapour Deposition:化学的気相成長)技
術で着膜し、島状にパターニングする。その後、ゲート
絶縁膜107をCVD技術にて着膜し、所定の形状にパ
ターニングしている。またその後、ゲート電極108と
しての例えばアルミニウム(Al)をスパッタリングで着
膜し、パターニングすることでTFTを完成させてい
る。
【0005】しかし、この7PEP構造では工程数が複
雑となるために、工程数を減らした次世代4PEP構造
の提案がなされている。この4PEP構造は、ゲート電
極108の下にあるゲート絶縁膜107及びa-Si膜
106を一度にエッチングするものである。即ち、ゲー
ト電極のメッキパターンをマスクとして1回のパターニ
ング工程で、ゲート電極108、ゲート絶縁膜107及
びa-Si膜106を連続してエッチングするものであ
り、製造プロセスを短縮できるといった点で非常に優れ
ている。
【0006】尚、製造プロセスの短縮とは全く関係はな
いが、本件発明の電極構造に関連する先行技術として特
開平1−68968号公報があり、かかる公報には、ソ
ース電極とドレイン電極を互いに平行に配置し、更にこ
れらの電極をゲート電極に直交させる薄膜トランジスタ
技術が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】一方、薄膜トランジス
タと接続されるドレイン線およびゲート線には、外部か
らの表示データ信号と走査信号が与えられているが、一
般に、ゲート電極に接続されるゲート線では、絶縁基板
上にSiOxやSiNxの絶縁膜を有し、その上にゲー
ト線が接続されている。そのため、薄膜トランジスタ構
造におけるゲート電極108の下部にあるゲート絶縁膜
107やa-Si膜106に相当する部分は、a-Siア
イランドを除くゲート線の構造下では除去されるのが一
般的である。
【0008】しかしながら、工程数の削減を図るために
上述の4PEP構造を採用すると、三層の膜を一回のパ
ターニング工程でエッチングして形成するために、ゲー
ト線に対してもa-Siアイランドと同様な構造が形成
される。即ち、a-Siアイランドを超えたゲート線に
対しても、その構成に必要のないa-Si膜106やゲ
ート絶縁膜107が除去できずにそのまま形成されてし
まう。
【0009】図8は、かかる状態における薄膜トランジ
スタの上視図である。液晶表示パネルとして必要なTF
Tは、ゲート線109の突き出し部であるゲート電極1
08に形成されるa-Siアイランド111であるが、
前述の4PEP構造により、a-Siアイランド111
以外のゲート線109に別のTFTが存在してしまう。
その為、隣接する他のデータ線110や隣接する他のド
レイン電極104等から、図8の矢印に示すようなリー
ク電流が生じてソース電極105に流れ込み、表示電極
112に対して余計な電流が流れることとなる。その結
果、他のデータ線から書き込まれる余計な電流(クロス
トーク)の為に画素に十分な電位が書き込まれず、この
ような書き込み不足は表示イメージの著しい劣化をもた
らすこととなる。
【0010】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、薄膜トランジスタの製造工
程における必要な工程数を減らすと共に、他のデータ線
からのリーク電流による異常電位の発生を防止すること
を目的とする。
【0011】更に他の目的は、ゲート線と信号線とのパ
ターンずれがあっても、ゲート-ソース間の容量Cgsの
変化によるフリッカや焼き付けを防止できる薄膜トラン
ジスタを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の薄膜トランジスタは、所定基板に対して積
載されると共に、所定のパターンにて形成されるゲート
電極と、このゲート電極のパターニングに対応して形成
される半導体層と、この半導体層を介して形成される画
素電極と、半導体層を介して形成されると共に、画素電
極から所定の間隙を隔てて配設される信号電極とを備
え、この信号電極は、隣接する信号電極から半導体層を
介して画素電極へと流れるクロストークを阻止する位置
に配設されることを特徴としている。
【0013】ここで、この半導体層と共にゲート絶縁膜
についてもゲート電極のパターニングに対応してパター
ン形成することが可能であり、具体的には、半導体層及
びゲート絶縁膜は、ゲート電極のパターニングと略同一
のパターンにて形成されるように構成することが好まし
い。
【0014】また、本発明における薄膜トランジスタの
構造としては、正スタガ型(トップゲート型)に限らず、
逆スタガ型(ボトムゲート型)であっても問題はなく、逆
スタガ型(ボトムゲート型)であれば、ゲート電極は基板
上に設けられ、半導体層は、ゲート絶縁膜を介してこの
ゲート電極の上に成膜されると共に、ゲート電極のパタ
ーニングに対応してパターン形成されることを特徴とす
ることができる。一方、正スタガ型(トップゲート型)で
あれば、半導体層は、ゲート電極の下層に成膜されるゲ
ート絶縁膜を介して更に下層に成膜されることを特徴と
することができ、正スタガ型(トップゲート型)への適用
は、フォトマスク工程の削減が容易である点から特に優
れている。
【0015】更に、隣接する信号電極から半導体層を介
して画素電極へと流れるクロストークを阻止する位置に
信号電極を配置すれば、本来、その画素電極に対して流
入すべきでない、他の信号線からのリーク電流を防止す
ることが可能であり、より具体的には、形成されるa-
Siアイランドにおけるゲート電極を、ゲート線から孤
立させるように信号電極を配置させることが好ましい。
【0016】また、本発明の薄膜トランジスタは、所定
の絶縁基板上に設けられたソース電極と、このソース電
極に対して所定の間隙を隔てて配設されたドレイン電極
と、ソース電極およびこのドレイン電極に接し、両者を
結ぶように配設された半導体層と、この半導体層を被覆
するゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜に接して設けら
れたゲート電極とを有し、このゲート電極は、ソース電
極およびドレイン電極に略直交する突き出し部を設けて
パターニングされると共に、半導体層およびゲート絶縁
膜はこのゲート電極のパターニングに基づいてパターン
形成され、ドレイン電極は、ソース電極に対してゲート
電極における突き出し部の根元近傍に配設されることを
特徴としている。
【0017】ここで、この半導体層およびゲート絶縁膜
は、ゲート電極と同一のパターニング工程にて形成され
ることを特徴とすれば、隣接する信号線(データ線)から
ゲート線を介して流入する余計な電流がソース電極へと
流れ込むことを阻止することが可能となり、表示イメー
ジの劣化を防止することができる点で優れている。
【0018】また、このソース電極およびドレイン電極
は、所定の線幅で互いに平行に配置されることを特徴と
すれば、クロストークの流入を防止できると同時に、ゲ
ート線と信号線とのパターンずれがあっても浮遊容量の
ばらつきのない薄膜トランジスタを提供できる点で好ま
しい。
【0019】また、本発明の液晶表示パネルは、画素電
極とこの画素電極に電圧を印加する薄膜トランジスタチ
ャネル構造を有する液晶表示パネルにおいて、この薄膜
トランジスタチャネル構造におけるゲート電極を形成す
るゲート線と、薄膜トランジスタチャネル構造における
信号電極に接続される信号線と、薄膜トランジスタチャ
ネル構造を超えてゲート線に沿った状態にてパターニン
グされる半導体層とを備え、信号電極は、この画素電極
と隣接する画素電極に対して電圧を印加するための隣接
信号線から半導体層を介して流入する電流を阻止するよ
うに構成されることを特徴としている。
【0020】ここで、この半導体層は、ゲート線上に残
ると共に、隣接信号線と薄膜トランジスタチャネル構造
との間に寄生薄膜トランジスタを存在させることを特徴
とすれば、ゲート電極をそのままゲート配線として使用
したパネル構造において、ゲート線レジスト又はゲート
線のメッキパターンをマスクに半導体層のエッチングを
行った際に、隣接する画素電極からのクロストークを有
効に防止できる点で作用効果が大きい。
【0021】更に、本発明の液晶表示パネルは、トップ
ゲート型に限らず、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ
構造にも適用される。ボトムゲート型であれば、このゲ
ート電極は基板上に形成されると共に、半導体層はこの
ゲート電極の上層に成膜されたゲート絶縁膜を介して更
に上層に成膜されることを特徴としており、また、トッ
プゲート型であれば、半導体層は、ゲート電極の下層に
成膜されるゲート絶縁膜を介して更に下層に成膜される
ことを特徴としている。
【0022】また、本発明における薄膜トランジスタの
製造方法は、基板上に所定の形状からなる遮光膜を着膜
する遮光膜工程と、この遮光膜を覆うように基板上に絶
縁膜を形成する絶縁膜工程と、形成されたこの絶縁膜上
に、所定の線幅及び長さを有し所定の間隔を隔てた金属
膜からなるソース電極及びドレイン電極を形成するソー
ス・ドレイン電極形成工程と、このソース電極及びこの
ドレイン電極の上方にて絶縁膜上に半導体層およびゲー
ト絶縁膜層を順次成膜する半導体・絶縁膜層成膜工程
と、このゲート絶縁膜層上にゲート電極用の金属膜を着
膜するゲート電極着膜工程と、半導体層、ゲート絶縁膜
層及びゲート電極用の金属膜とをパターニングして薄膜
トランジスタチャネル構造を有する突き出しTFT部を
形成すると共に、この突き出しTFT部を超えたゲート
電極の位置に半導体層及びゲート絶縁膜層が形成される
パターン形成工程とを有し、このソース・ドレイン電極
形成工程は、少なくとも信号電極となるソース電極及び
ドレイン電極の何れか一方を、パターン形成工程により
形成された突き出しTFT部を横切るように形成するこ
とを特徴としている。
【0023】更に、この薄膜トランジスタの製造方法に
おいて、パターン形成工程は、半導体層、ゲート絶縁膜
層およびゲート電極用の金属膜とを同一パターニング工
程にてパターン形成することを特徴としており、また、
見方を変えれば、本発明のパターン形成工程は、半導体
層、ゲート絶縁膜層およびゲート電極用の金属膜とを略
同一形状にてパターン形成することを特徴とすることが
できる。この特徴によれば、他のデータ線からのリーク
電流による異常電位の発生を防止することができる薄膜
トランジスタの製造工程において、必要な工程数を減ら
すことができる点で優れている。
【0024】
【発明の実施の形態】
◎ 実施の形態1 以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を
詳細に説明する。図1は、本実施の形態における薄膜ト
ランジスタ構造を示す上視図、図2は、図1におけるA
A'の断面図である。本実施の形態における薄膜トラン
ジスタは、図2に示すように、無アルカリガラスや石英
等の絶縁基板21上に、MoやMoCr等のMo合金か
らなる遮光膜(ライトシールド)22が設けられ、その上
部を覆うように酸化シリコンSiOxや窒化シリコンS
iNx等からなるアンダーコート層としての絶縁膜23
が備えられている。その上に、透明導電膜であるインジ
ウム・スズ酸化物(ITO)からなる画素電極(表示電極)
24が形成され、更にこの画素電極24と一体的に形成
され、ITO膜の上層にMoやTi,Ta、Cr、N
b、W、Ag等を用いたモリブデン・タングステン(M
o-W)合金等の金属膜が積層されてなるソース電極25
とドレイン電極26がパターン形成されている。また、
このパターン形成されたソース電極25とドレイン電極
26の上層には、半導体層を形成するa-Si膜27が
着膜され、更にその上層にはゲート絶縁膜としての第1
の窒化シリコン膜(第1SiNx膜)28、及びTFTチ
ャネルのパシベーション膜としてのゲート絶縁膜である
第2の窒化シリコン膜(第2SiNx膜)29とが着膜さ
れている。更にこれらのゲート絶縁膜の上層には、Cr
やAl等の金属からなるゲート電極30が形成されてい
る。
【0025】更に、図1に示すように、ソース電極25
とドレイン電極26は所定の線幅で所定の間隔を隔て、
かつ互いに略平行となるように配設されている。このド
レイン電極26は信号線(データ線)32と一体的にパタ
ーン形成され、また、このソース電極25は画素電極2
4に接するように形成されている。一方、ゲート電極3
0はゲート線31から突き出た部分によって構成され、
ゲート電極をそのままゲート配線として使用している。
本実施の形態では、このゲート線31から突き出た部分
であるゲート電極30に対して略直交する形でソース電
極25とドレイン電極26が配設されることで、薄膜ト
ランジスタ(TFT)の所謂a-Siアイランドを形成し
ている。このドレイン電極26は、図1に示すようにソ
ース電極25よりもゲート線31に近い位置にてゲート
電極30に直交しており、ゲート線31からa-Siア
イランドを形成するゲート電極30を分断できるように
構成されている。また、符号32b、32cは隣接する
データ線を示している。
【0026】ここで、本実施の形態における薄膜トラン
ジスタでは、工程短縮を目的として、後述するようにa
-Si膜27、ゲート絶縁膜である第1SiNx膜28
及び第2SiNx膜29をゲート電極30のパターンを
マスクとして一度にエッチングしている。その結果、図
2に示すように、ゲート線31の下部全ての部分に対し
てa-Si膜27、第1SiNx膜28及び第2SiN
x膜29が残った状態とり、a-Siアイランド以外で
あるゲート線31の下に不要な半導体層が残存した状態
となる。
【0027】図3は、ゲート線31の下に半導体層が残
存した状態において、ドレイン電極がゲート線31から
a-Siアイランドを形成するゲート電極30を分断す
る位置に存在していない従来の状態(例えば前述の図8
の状態)における駆動波形を示している。一方、図4
は、ゲート線31の下に半導体層が残存した状態におい
て、本実施の形態におけるドレイン電極26がゲート線
31からa-Siアイランドを形成するゲート電極30
を分断する位置に存在している状態を示している。図3
および図4において、縦軸は電位(Volt)を、横軸は
時間(msec)を示しており、破線はゲート線の駆動波
形41、二点鎖線はデータ線の波形42、符号43、4
4はそれぞれ画素の波形を示している。尚、図3及び図
4では、理解し易いようにゲートON時間を誇張して長
くしてある。
【0028】ここで、ゲートがONになる毎に画素に電
荷が書き込まれることから、本来、画素の電位はデータ
線の波形42に示すデータ線の電位に追従することが好
ましい。しかし、図3では、電位V1、V2、V3とい
った値だけ画素の波形43が鈍っているのが理解でき
る。これは、ゲート線31の下部全体に半導体層が残存
していることから、ゲートがONする間に隣接するデー
タ線からのリーク電流が生じているためである。即ち、
隣接するデータ線とTFTとの間に半導体層が介在して
寄生TFTが存在する状態となり、TFT液晶ディスプ
レイ装置の駆動上、不必要若しくは好ましくない電流が
ゲート電極のスイッチングにより生じており、これが原
因で画素の波形が鈍ってしまうのである。
【0029】一方、図1に示すようにソース電極25と
ドレイン電極26を配設すると、隣接するデータ線32
b、32cからの余計な電流(クロストーク)は、データ
線の突き出しに流入しようとするものの、ドレイン電極
26の存在によりソース電極25には到達しない。その
結果、図4に示すように、画素の波形44として正常な
電荷が書き込まれた状態を維持することが可能となる。
即ち、データ線32と隣接するデータ線32bや32c
との間で位相が反転して電位差を生じている通常の状態
であっても、他のデータ線から書き込まれるクロストー
クの影響を受けずに、画素に十分な電位を書き込むこと
ができ、書き込み不足による表示イメージの著しい劣化
を防止することが可能となる。
【0030】尚、以上の説明では、正スタガ型(トップ
ゲート型)の薄膜トランジスタ構造を例にとって説明し
たが、逆スタガ型(ボトムゲート型)の構造においても同
様に適用することが可能であり、同様な作用効果を得る
ことができる。
【0031】次に、本実施の形態における薄膜トランジ
スタ(TFT)を製造する製造工程について、トップゲー
ト型のTFTを例にとり、図5(a)〜(d)を用いて説明
する。図5(a)に示すように、まず、ガラス基板等の絶
縁基板21をブラシ洗浄(スクラブ洗浄)等の機械的洗浄
や、酸又は有機溶液等による科学的洗浄などを用いて洗
浄した後、ライトシールド用のMo合金をマグネトロン
スパッタリングを用いて所定の膜圧にて着膜させ、図示
しないフォトレジストをマスクとしてフォトエッチング
加工するフォトリソグラフィ技術を用い、遮光膜(ライ
トシールド)22を形成する。
【0032】続いて、図5(b)に示すように、層間絶縁
膜として、密着力の強い酸化シリコン膜(SiOx)から
なる絶縁膜23をプラズマCVD法により成膜する。そ
の後、ドレイン・ソース電極用ITOとデータバスライ
ン用のMo合金の着膜をマグネトロンスパッタリングで
連続成膜し、着膜後にデータバスライン及びドレイン・
ソース電極をフォトリソグラフィ技術によりパターニン
グし、ソース電極25及びドレイン電極26を形成す
る。更に、ゲート電極同様に画素電極用ITOを着膜
し、パターニングにより画素電極24を形成する。ここ
で、本実施の形態では、ソース電極25とドレイン電極
26は、それぞれ所定の線幅で所定の間隔を隔て、互い
に略平行となり、且つ、前述のゲート線31から突き出
た部分によって構成されるゲート電極30に略直交する
ように配慮され、更に、ドレイン電極26を突き出た部
分の根元近傍に配設できるようにパターニングされてい
る。
【0033】次に、図5(c)に示すように、半導体材料
としてのa-Si膜27をプラズマCVDで着膜し、そ
の後、ゲート絶縁膜である第1SiNx膜28及び第2
SiNx膜29をプラズマCVDで順に着膜する。更
に、これらのエッチングを省略してゲート電極30用の
Al及びゲート線31用のAlをマグネトロンスパッタ
リングで着膜させる。本実施の形態では、a-Si膜2
7、第1SiNx膜28及び第2SiNx膜29を着膜
した後の単独によるエッチング工程を省略しており、そ
の結果、Alを着膜した際に、a-Si膜27、第1S
iNx膜28及び第2SiNx膜29は、前述のa-S
iアイランドを超えてAlの下層に全面に亘って配設さ
れた状態にある。
【0034】続いて、図5(d)に示すように、リソグラ
フィ技術を用いてゲート電極30及びゲート線31を形
成する。本実施の形態では、このとき、ゲート電極30
及びゲート線31をマスクとしてa-Si膜27、第1
SiNx膜28及び第2SiNx膜29を一度にエッチ
ングしている。その結果、一回のリソグラフィ工程でこ
れらを連続してエッチングすることができるので、製造
工程を大きく短縮することが可能である。ここで、工程
を短縮した結果、本来、TFTとして必要なゲート電極
30の周辺であるa-Siアイランドの領域の他、ゲー
ト線31の下層にも不要な半導体層が除去できずに残っ
た状態にてTFTアレイが完成される。但し、図5(b)
示す工程においてドレイン電極26をこのゲート電極3
0の根元をまたぐようにパターニングしたことから、隣
接するデータ線からのクロストークによる電位の鈍りを
防止することが可能である。
【0035】以上説明したように、本実施の形態による
TFTの構造及びTFTの製造工程によれば、上述の優
れた作用効果を得ることができるが、本実施の形態で
は、副次的効果としてアライメントずれの影響を最小限
に留めることができる点が挙げられる。図6(a)、(b)
は、このアライメントずれが生じた場合のTFT構造を
示す上視図であり、図6(a)はゲート電極30とゲート
線31が大きく右にずれた状態を示し、図6(b)は、ゲ
ート電極30とゲート線31が大きく左にずれた状態を
示している。Printing/Plating技術を用いたTFTにお
いては、パターニングの際に熱圧縮、化学圧縮、合わせ
ズレが生じる為に、図6(a)、(b)に示すようにゲート
線31とデータ線32とにズレが生じる。このようなズ
レは、ゲート・ソース間の容量(Cgs)の変化を生じさせ
るために、フリッカや焼き付けを生じさせてしまう。ま
た、ソース電極25やドレイン電極26がゲート電極3
0から外れた場合には、画素電極24に全く電荷が書き
込まれないので、パネルが全く駆動されなくなることか
ら、大きな歩留まりの低下を招くこととなる。本実施の
形態では、ソース電極25やドレイン電極26を略平行
とし、ゲート電極30が形成された突出部に対して略直
交するように構成することにより、図6(a)、(b)に示
すようなアライメントエラーが生じた場合においてもC
gsの値が全く変わらないことから、表示品位の劣化を防
止することができる。また更に、アライメントエラーが
生じた場合にあっても、ドレイン電極26により隣接す
るデータ線からのクロストークを防止することが可能で
あり、安定した表示イメージを得ることが可能となる。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄膜トランジスタの製造工程における必要な工程数を減
らすことが可能であると共に、他のデータ線からのリー
ク電流による異常電位の発生を有効に防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態における薄膜トランジスタ構造
を示す上視図である。
【図2】 図1におけるAA地turyの断面図である。
【図3】 従来のTFT構造における駆動波形を示すグ
ラフである。
【図4】 本実施の形態におけるTFT構造における駆
動波形を示すグラフである。
【図5】 図5(a)〜(d)は、本実施の形態におけるT
FTの製造工程を示す説明図である。
【図6】 図6(a)、(b)は、アライメントずれが生じ
た場合のTFT構造を示す上視図である。
【図7】 従来からの薄膜トランジスタの代表的な構造
をしめす説明図である。
【図8】 本発明を構成しない薄膜トランジスタ構造を
説明するための上視図である。
【符号の説明】
21…絶縁基板、22…遮光膜(ライトシールド)、23
…絶縁膜、24…画素電極(表示電極)、25…ソース電
極、26…ドレイン電極、27…a-Si膜、28…第
1の窒化シリコン膜(第1SiNx膜)、29…第2の窒
化シリコン膜(第2SiNx膜)、30…ゲート電極、3
1…ゲート線、32…信号線(データ線)、41…ゲート
線の駆動波形、42…データ線の波形、43、44…画
素の波形。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 隆志 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 徳弘 修 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 (72)発明者 師岡 光男 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本ア イ・ビー・エム株式会社 大和事業所内 Fターム(参考) 2H092 JA24 JA34 JA37 JB31 JB51 MA05 MA07 MA12 MA13 NA01 NA24 NA27 5C094 AA25 AA42 AA43 BA03 BA43 CA19 DA13 EA03 EA04 EA07 GB01 5F110 AA06 AA16 BB01 CC05 DD02 DD03 DD13 DD14 DD24 EE03 EE04 EE44 FF03 FF09 FF30 GG02 GG15 GG45 HK02 HK04 HK06 HK33 NN46 QQ03

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定基板に対して積載されると共に、所
    定のパターンにて形成されるゲート電極と、 前記ゲート電極のパターニングに対応して形成される半
    導体層と、 前記半導体層を介して形成される画素電極と、 前記半導体層を介して形成されると共に、前記画素電極
    から所定の間隙を隔てて配設される信号電極とを備え、 前記信号電極は、隣接する信号電極から前記半導体層を
    介して前記画素電極へと流れるクロストークを阻止する
    位置に配設されることを特徴とする薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の薄膜トランジスタにおい
    て、 前記半導体層は、前記ゲート電極のパターニングと略同
    一のパターンにて形成されることを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタ。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の薄膜トランジスタにおい
    て、 前記ゲート電極は前記基板上に設けられ、 前記半導体層は、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極
    の上に成膜されると共に、当該ゲート電極のパターニン
    グに対応してパターン形成されることを特徴とする薄膜
    トランジスタ。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の薄膜トランジスタにおい
    て、 前記半導体層は、前記ゲート電極の下層に成膜されるゲ
    ート絶縁膜を介して更に下層に成膜されることを特徴と
    する薄膜トランジスタ。
  5. 【請求項5】 所定の絶縁基板上に設けられたソース電
    極と、 前記ソース電極に対して所定の間隙を隔てて配設された
    ドレイン電極と、 前記ソース電極および前記ドレイン電極に接し、両者を
    結ぶように配設された半導体層と、 前記半導体層を被覆するゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜に接して設けられたゲート電極とを有
    し、 前記ゲート電極は、前記ソース電極および前記ドレイン
    電極に略直交する突き出し部を設けてパターニングされ
    ると共に、前記半導体層および前記ゲート絶縁膜は当該
    ゲート電極の当該パターニングに基づいてパターン形成
    され、 前記ドレイン電極は、前記ソース電極に対して前記ゲー
    ト電極における前記突き出し部の根元近傍に配設される
    ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の薄膜トランジスタにおい
    て、 前記半導体層および前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート電
    極と同一のパターニング工程にて形成されることを特徴
    とする薄膜トランジスタ。
  7. 【請求項7】 請求項5記載の薄膜トランジスタにおい
    て、 前記ソース電極および前記ドレイン電極は、所定の線幅
    で互いに平行に配置されることを特徴とする薄膜トラン
    ジスタ。
  8. 【請求項8】 画素電極と当該画素電極に電圧を印加す
    る薄膜トランジスタチャネル構造を有する液晶表示パネ
    ルにおいて、 前記薄膜トランジスタチャネル構造におけるゲート電極
    を形成するゲート線と、 前記薄膜トランジスタチャネル構造における信号電極に
    接続される信号線と、 前記薄膜トランジスタチャネル構造を超えて前記ゲート
    線に沿った状態にてパターニングされる半導体層とを備
    え、 前記信号電極は、前記画素電極と隣接する画素電極に対
    して電圧を印加するための隣接信号線から前記半導体層
    を介して流入する電流を阻止するように構成されること
    を特徴とする液晶表示パネル。
  9. 【請求項9】 請求項8記載の液晶表示パネルにおい
    て、 前記半導体層は、前記ゲート線上に残ると共に、前記隣
    接信号線と前記薄膜トランジスタチャネル構造との間に
    寄生薄膜トランジスタを存在させることを特徴とする液
    晶表示パネル。
  10. 【請求項10】 請求項8記載の液晶表示パネルにおい
    て、 前記ゲート電極は基板上に形成されると共に、前記半導
    体層は前記ゲート電極の上層に成膜されたゲート絶縁膜
    を介して更に上層に成膜されることを特徴とする液晶表
    示パネル。
  11. 【請求項11】 請求項8記載の液晶表示パネルにおい
    て、 前記半導体層は、前記ゲート電極の下層に成膜されるゲ
    ート絶縁膜を介して更に下層に成膜されることを特徴と
    する液晶表示パネル。
  12. 【請求項12】 基板上に所定の形状からなる遮光膜を
    着膜する遮光膜工程と、 前記遮光膜を覆うように前記基板上に絶縁膜を形成する
    絶縁膜工程と、 形成された前記絶縁膜上に、所定の線幅及び長さを有し
    所定の間隔を隔てた金属膜からなるソース電極及びドレ
    イン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程と、 前記ソース電極及び前記ドレイン電極の上方にて前記絶
    縁膜上に半導体層およびゲート絶縁膜層を順次成膜する
    半導体・絶縁膜層成膜工程と、 前記ゲート絶縁膜層上にゲート電極用の金属膜を着膜す
    るゲート電極着膜工程と、 前記半導体層、前記ゲート絶縁膜層及びゲート電極用の
    前記金属膜とをパターニングして薄膜トランジスタチャ
    ネル構造を有する突き出しTFT部を形成すると共に、
    当該突き出しTFT部を超えた当該ゲート電極の位置に
    当該半導体層及び当該ゲート絶縁膜層が形成されるパタ
    ーン形成工程とを有し、 前記ソース・ドレイン電極形成工程は、少なくとも信号
    電極となるソース電極及びドレイン電極の何れか一方
    を、前記パターン形成工程により形成された突き出しT
    FT部を横切るように形成することを特徴とする薄膜ト
    ランジスタの製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項12記載の薄膜トランジスタの
    製造方法において、 前記パターン形成工程は、前記半導体層、前記ゲート絶
    縁膜層およびゲート電極用の前記金属膜とを同一パター
    ニング工程にてパターン形成することを特徴とする薄膜
    トランジスタの製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項12記載の薄膜トランジスタの
    製造方法において、 前記パターン形成工程は、前記半導体層、前記ゲート絶
    縁膜層およびゲート電極用の前記金属膜とを略同一形状
    にてパターン形成することを特徴とする薄膜トランジス
    タの製造方法。
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US09/614,767 US6801266B1 (en) 1999-07-29 2000-07-12 Thin film transistor, liquid crystal display panel, and method of manufacturing thin film transistor
TW089114823A TW500957B (en) 1999-07-29 2000-07-25 Thin film transistor, liquid crystal display panel, and method of manufacturing thin film transistor
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175379A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Chunghwa Picture Tubes Ltd トランジスタ

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6678018B2 (en) * 2000-02-10 2004-01-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film transistor array substrate for a liquid crystal display and the method for fabricating the same
US7427776B2 (en) * 2004-10-07 2008-09-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Thin-film transistor and methods
KR20090075554A (ko) 2008-01-04 2009-07-08 삼성전자주식회사 액정 표시 장치와 그 제조 방법
TWI402596B (zh) * 2009-10-01 2013-07-21 Chunghwa Picture Tubes Ltd 具有電容補償的畫素結構
US20130285019A1 (en) * 2012-04-26 2013-10-31 Postech Academy-Industry Foundation Field effect transistor and method of fabricating the same
CN103021942B (zh) * 2012-12-14 2015-08-12 京东方科技集团股份有限公司 阵列基板及其制造方法、显示装置
CN105140243A (zh) * 2015-09-24 2015-12-09 重庆京东方光电科技有限公司 阵列基板及其制作方法、显示装置
CN107293264B (zh) * 2016-04-04 2021-07-20 株式会社半导体能源研究所 显示装置、显示模块以及电子设备
CN107731882A (zh) * 2017-11-07 2018-02-23 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 一种有机薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2516030B2 (ja) 1987-09-09 1996-07-10 セイコーエプソン株式会社 薄膜トランジスタ
EP0333151B1 (en) * 1988-03-18 1993-10-20 Seiko Epson Corporation Thin film transistor
US5305128A (en) * 1989-12-22 1994-04-19 North American Philips Corporation Active matrix electro-optic display device with storage capacitors and projection color apparatus employing same
JP3992797B2 (ja) * 1996-09-25 2007-10-17 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 液晶表示装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005175379A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Chunghwa Picture Tubes Ltd トランジスタ

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