JP2002190605A - トランジスタ及びそれを備える表示装置 - Google Patents
トランジスタ及びそれを備える表示装置Info
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Abstract
示装置の画質均一化に寄与する構造を提供する。 【構成】 ゲート電極5に半導体層7を介在してソース
電極9とドレイン電極10を対向配置したトランジスタ
1であって、前記ドレイン電極10は棒状に形成し、前
記ソース電極9は細長形状とするとともに前記ドレイン
電極10と対向する側に前記ドレイン電極10の先端1
0aを受け入れる凹部9aを形成している。さらに半導
体層7は一部分がゲート電極5からはみ出し、そのはみ
出し部分は平面的に見てゲート電極5と重なっていない
ソース電極9及びドレイン電極10に位置すると共にソ
ース電極9に位置するはみ出し部分とドレイン電極10
に位置するはみ出し部分がゲート電極5に遮られて互い
に独立する。
Description
を備える表示装置に関する。
れるトランジスタは一般に、ガラス基板上に薄膜の形態
で形成されている。図6(a)〜(c)は、従来の薄膜
タイプのトランジスタの概要を模式的に示す平面図であ
る。この図に示すように、従来のトランジスタは、ゲー
ト電極G上に絶縁膜を介してシリコンなどの半導体層S
Iを形成し、その上に平面四角形状のソース電極Sとド
レイン電極Dを一定の間隔をもって対向配置している。
このソース電極S、ドレイン電極Dはその形成の際に、
同図(b)(c)に示すように上下もしくは左右方向に
若干の位置ずれが生じる。斜線で示すゲート電極との重
なり面積、すなわち寄生容量は、同図(b)の場合は殆
ど変動しないが、同図(c)の場合は、一方が増加し、
他方が減少するので、トランジスタの寄生容量に変動が
生じやすい。
タ(特に表示に利用する薄膜タイプのトランジスタ)の
寄生容量の変動を抑制することを課題の1つとする。ま
た、前記トランジスタの特性を安定化させることを課題
の1つとする。また、表示用にトランジスタを備える表
示装置の画質を均一なものとすることを課題の1つとす
る。
請求項1に記載のように、ゲート電極に半導体層を介在
してソース電極とドレイン電極を対向配置したトランジ
スタであって、ドレイン電極は棒状に形成し、ソース電
極は細長状とすると共にドレイン電極と対向する側にド
レイン電極の先端を受け入れる凹部を形成し、半導体層
は一部分がゲート電極からはみ出し、そのはみ出し部分
は平面的に見てゲート電極と重なっていないソース電極
及びドレイン電極に位置すると共にソース電極に位置す
るはみ出し部分とドレイン電極に位置するはみ出し部分
がゲート電極に遮られて互いに独立することを特徴とす
る。
ように、ゲート電極に半導体層を介在してソース電極と
ドレイン電極を対向配置したトランジスタであって、ド
レイン電極のソース電極と対向する側を平面的に見て凸
の円弧状と、半導体層は一部分がゲート電極からはみ出
し、そのはみ出し部分は平面的に見てゲート電極と重な
っていないソース電極及びドレイン電極に位置すると共
にソース電極に位置するはみ出し部分とドレイン電極に
位置するはみ出し部分がゲート電極に遮られて互いに独
立することを特徴とする。
ように、ゲート電極に半導体層を介在してソース電極と
ドレイン電極を対向配置したトランジスタであって、ド
レイン電極のソース電極と対向する側を平面的に見て凸
の円弧状とし、ソース電極のドレイン電極と対向する側
を平面的に見て凹の円弧状とし、半導体層は一部分がゲ
ート電極からはみ出し、そのはみ出し部分は平面的に見
てゲート電極と重なっていないソース電極及びドレイン
電極に位置すると共にソース電極に位置するはみ出し部
分とドレイン電極に位置するはみ出し部分がゲート電極
に遮られて互いに独立することを特徴とする。
ように、ゲート電極に半導体層を介在してソース電極と
ドレイン電極を対向配置したトランジスタであって、ド
レイン電極の先端を平面的に見て凸の円弧状とし、ソー
ス電極はドレイン電極と対向する側及びその反対側を平
面的に見てドレイン電極の先端部分と同心円状に形成
し、半導体層は一部分がゲート電極からはみ出し、その
はみ出し部分は平面的に見てゲート電極と重なっていな
いソース電極及びドレイン電極に位置すると共にソース
電極に位置するはみ出し部分とドレイン電極に位置する
はみ出し部分がゲート電極に遮られて互いに独立するこ
とを特徴とする。
ように、請求項1から請求項4のいずれかに記載のトラ
ンジスタにおいて、平面的に見てゲート電極と重なる半
導体層は、その外形がソース電極及びドレイン電極の形
状にほぼ沿った形状になっていることを特徴とする。
ように、表示用のトランジスタとして請求項1から請求
項5のいずれかに記載のトランジスタを用いた表示装置
において、ソース配線とゲート配線をマトリクス状に配
置し、ソース配線とゲート配線の交差部にトランジスタ
を設け、トランジスタのドレイン電極がソース配線とほ
ぼ平行な方向に存在すことを特徴とする。
ように、表示用のトランジスタとして請求項1から請求
項5のいずれかに記載のトランジスタを用いた表示装置
において、ソース配線とゲート配線をマトリクス状に配
置し、ソース配線とゲート配線の交差部にトランジスタ
を設け、トランジスタのドレイン電極がソース配線とほ
ぼ直交する方向に存在すことを特徴とする。
逆スタガ型の薄膜トランジスタ(以下TFT)1をマト
リックス状に配列した薄膜トランジスタアレイ(以下T
FTアレイ)2を例にとって説明する。図1は、TFT
アレイ2の概略的な平面図である。図2は図1のA−A
に沿った断面図で、要部(TFT1)の概略的な断面図
である。図3はTFT1の概略構造を模式的に示す平面
図である。
の基板3の上に、左右方向に延びる複数のゲート配線
4、並びに、このゲート配線4に接続したゲート電極5
を形成している。前記ゲート電極5の上には、窒化シリ
コン(SiNx)などのゲート絶縁膜6を介して半導体
アイランド7を形成している。この半導体アイランド7
は、後述するソース電極9やドレイン電極10に接続さ
れてチャンネル領域を形成する半導体層としてのアモル
ファスタイプのシリコン層によって形成している。半導
体アイランド7の形成後、ゲート配線4と直交する方向
(縦方向に延びる)の複数のソース配線8、これに接続
したソース電極9、並びにこのソース電極9と一定の距
離を置いて対向配置したドレイン電極10、このドレイ
ン電極10の基端部と接続した画素電極とのコンタクト
用電極11が形成される。
イン電極10などを含むTFTアレイ2上面は、保護膜
(SiNxなど)12によって覆っている。この保護膜
12に前記コンタクト用電極11に至るコンタクトホー
ル13を形成した後、このホール13を介してTFT1
に接続されるITO,IZOなどの透明な画素電極14
をTFT1に隣接して形成している。この画素電極14
は、TFT1と同様にマトリクス状に配列される。画素
電極14は、表示装置を反射形とする場合には、反射性
のある金属膜などによって構成することもできる。
直交する方向に細長い横長形状であり、ゲート電極5並
びに半導体アイランド7と平面的に重なる位置に形成し
ている。ソース電極9の途中のドレイン電極10と対向
する側には、ドレイン電極10の先端部10aを受け入
れる凹部9aを形成している。ゲート電極5並びに半導
体アイランド7と平面的に重なるように配置したドレイ
ン電極10は、ソース配線8の延長方向と同方向に延び
る棒状である縦長形状をしており、ソース電極9を基準
にソース配線8の延長方向と同方向に配置している。ド
レイン電極10の先端部10aがソース電極9の凹部9
aに嵌まり込むことにより、ドレイン電極10の先端周
囲とソース電極9間が一定の間隔(チャンネル幅)を保
った状態にされる。
絶縁膜6や半導体アイランド7を介在して平面的にゲー
ト電極5と重なる部分が主にTFT1の寄生容量を構成
するが、なかでも画素電圧の変動に大きな影響を与える
のは、ドレイン電極10とゲート電極5の重なりによっ
て形成される寄生容量である。図3に示す構造は、この
ゲート・ドレイン間の寄生容量の変動を抑制する構造と
なっている。
ソース電極9とドレイン電極10を縦方向に配列してい
るので、その電極配置が横方向に多少ずれてもゲート・
ドレイン間の寄生容量に変動はない。また、縦方向にず
れると、ドレイン電極10とゲート電極5の重なり面積
が大小変動するが、ドレイン電極10が縦長であるの
で、コンタクト電極11のように横長部分をゲート電極
5上に重ねる場合に比べて、変動する面積を非常に小さ
くすることができる。ここで、ドレイン電極10が縦長
であるのでチャンネル幅が短くなる恐れが有るが、ソー
ス電極9に凹部9aを設けてドレイン電極10先端部1
0aの周囲を一定の間隔を保ってソース電極9が囲む形
状としているので、チャンネル幅も比較的広く確保する
ことができる。
aをソース電極9の凹部9aに配置しているので、TF
T1の寄生容量の変動を抑制することができる。
は、ゲート絶縁膜6や半導体アイランド7を介在してゲ
ート電極5と対向配置されている。ゲート電極5とソー
ス電極9が平面的に重なる領域には必ず半導体アイラン
ド7が位置するように、半導体アイランド7は、ソース
電極9が横切るゲート電極5の縁から若干はみ出してい
る。同様に、ゲート電極5とドレイン電極10が平面的
に重なる領域には必ず半導体アイランド7が位置するよ
うに、半導体アイランドは、ドレイン電極10が横切る
ゲート電極5の縁から若干はみ出している。このように
することにより、ゲート電極5とソース電極9やドレイ
ン電極10の間に形成される寄生容量の変動を抑制する
ことができる。また、ゲート電極5からはみ出した半導
体アイランド7が、ゲート電極5によって遮光されない
光等に起因した光電変換作用によって導電性を持ちソー
ス・ドレイン間を短絡するのを防ぐために、ゲート電極
5のソース電極9が横切る方向からはみ出した半導体ア
イランド7のはみ出し部分、並びに、ゲート電極5のド
レイン電極10が横切る方向からはみ出した半導体アイ
ランド7のはみ出し部分は、それそれが独立した島形状
に形成している。
基板の一方にこのTFTアレイ2を組み込んで液晶表示
装置を提供する場合、TFT1の寄生容量の変動による
表示ムラを抑制した表示を行なうことができる。また、
寄生容量の変動による影響を抑制するための補助容量を
TFT1に設ける場合は、その容量を小さく設定するこ
とができ、補助容量による遮光面積を削減して液晶表示
装置の開口率を高めることができる。
極パターン)は、以下の解決すべき新たな課題を有して
いることが分かった。ドレイン電極10先端部10aの
形状が直線を組み合わせた角形に設定してあるので、露
光時にその角が丸まり易い。特に露光解像度よりも小さ
な部分は設計形状と異なる形状に変形し易く、その変形
度合いも相違する。そのため、ドレイン・ゲート間の寄
生容量に変動が生じ易い。また。ソース電極9とドレイ
ン電極10の間隔、すなわちTFT1のチャンネル長の
一部に長短が生じ易い。
め、図4に示す改良構造を採用した。図3に示す実施形
態と基本構成は同じであるため、相違点を中心に説明す
る。基本的に相違するのは、ドレイン電極10の先端部
10bの形状で、その角を丸めるように予め設定したパ
ターンを利用して形成した点である。この角の丸めは、
その半径を露光装置の解像度よりも大きな値に設定する
ことが望ましく、そうすることによって設計形状と実際
の形状の差を小さくすることができる。この実施形態で
は、ドレイン電極10の先端部10bをソース電極9側
に向けて凸で平面的に見て円弧状にした。この先端形状
は当初の設計パターンと同じ形状になる。したがって、
角形の場合の様に角が丸まることに起因するドレイン1
0電極の面積変動とそれによる寄生容量変動の問題、も
しくはソース電極9とドレイン電極10の間隔変動の問
題を解消することができる。
た。すなわち。ソース・ドレイン電極間の距離を一定に
するために、ソース電極9のドレイン電極10と対向す
る側に平面的に見て凹の円弧状凹部9bを設けた。そし
て、凹部9bの円弧形状は、ドレイン電極10先端部1
0bの円弧形状と同心円状を成すように形成している。
このように、凹部9bもドレイン電極先端10bと同心
の円弧状としているので、ソース・ドレイン間隔、すな
わちTFT1のチャンネル長を一定に保つことができ、
トランジスタの特性を良好にすることができる。ソース
電極9のドレイン電極10に対向する側と反対側9cは
任意形状でよいが、この例では前記凹部9bと同様にド
レイン電極先端10bの円弧と同心円状に形成してい
る。このように図に示す実施形態は、ドレイン電極10
のソース電極9に対向する側の先端10b、ソース電極
9のドレイン電極10に対向した側9b、ソース電極9
のドレイン電極10と反対の側9cを平面的に見て同心
円状に、その半径を順次大きくするように形成してい
る。ここで、同心の円弧形状としては、円以外にも楕円
形状を含めることができる。
めを行なう上述の角丸め処理は、TFT1の寄生容量や
チャンネル状態に影響を与える度合いが最も高いドレイ
ン電極10、特にそのソース電極9と対向する側の先端
部10bや、この先端部と対向するソース電極9の凹部
9bに適用するのが好ましいが、それ以外の部分に適用
することもでき、例えば、コンタクト電極11、コンタ
クト電極11とドレイン電極10の接続部、ソース電極
9とソース配線8の接続部、ゲート電極5、ゲート電極
5とゲート配線4の接続部、画素電極14などに適用す
ることもできる。
る。図4に示す実施形態と基本構成は同じであるため、
相違点を中心に説明する。基本的に相違するのはドレイ
ン電極10とソース電極9の先端部分の向きである。
向と直交する方向に延びる細長い横長形状をしており、
画素電極14と平面的に重なる位置からゲート電極5並
びに半導体アイランド7と重なる位置まで延びている。
先端部10cは図4の実施形態と同様にソース電極9側
に向けて凸で平面的に見て円弧状である。
方向と直交する方向に延び、ゲート電極5並びに半導体
アイランド7と重なる位置に形成される。ソース電極9
の先端部はソース配線8に平行な方向に形成され、ドレ
イン電極10の先端部10cを受け入れる凹部9dにな
っている。ソース電極9の凹部9dも図4の実施形態と
同様にドレイン電極10の先端部10cの円弧形状と同
心円状を成すような円弧状に形成され、TFT1のチャ
ンネル長を一定に保つことができる。ソース電極9のド
レイン電極10に対向する側と反対側9eは、凹部9d
と同様にドレイン電極10の先端部10cの円弧形状と
同心円状に形成されている。そしてドレイン電極10の
延長方向と同一方向であってドレイン電極10の中央部
分を通過する軸を基準にしたときに、ドレイン電極10
とソース電極9はその軸に対して対称に形成されている
ため、特にソース電極9は設計通りの形状に成形しやす
い。
極10を横方向に配列しているので、その電極配置が縦
方向に多少ずれてもゲート・ドレイン間の寄生容量に変
動はないが、横方向にずれるとゲート・ドレイン間の寄
生容量が変動する。したがって横方向については高精度
の位置合わせが求められ、縦方向については位置合わせ
の精度がそれほど高くなくてもよい。一方、画素電極1
4とソース配線8が接近しすぎると、例え画素電極14
とソース電極9の間に保護膜12が存在してもソース配
線8に印加される電圧が画素電極14に飛び移り、表示
不良の原因になる。従って画素電極14とソース配線8
の間隔が設計通りになるように、画素電極14やソース
配線8を形成するときは横方向の位置合わに高い精度が
求められる。この実施形態では、TFT1のソース電極
9とドレイン電極10を横方向に配列することで、TF
T1の形成と画素電極14、ソース配線8の形成のとき
に横方向に対する位置合わせを高い精度にすればよいた
め、高精度が求められる方向を一方向にでき、縦横方向
のニ方向に高精度が求められる場合と比べて製造工程が
容易になる。
電極5並びに半導体アイランド7と重なる部分をできる
だけ小さくすることで、寄生容量の影響を小さくするこ
とができる。そしてソース電極9もドレイン電極10と
同様にゲート電極5並びに半導体アイランド7と重なる
部分を小さくした方が寄生容量の影響を小さくできる。
従って、ソース電極9のドレイン電極10に対向する側
と反対側をソース電極9の凹部の形状に対応して凹部と
ほぼ同じ形状にし、ソース電極9の電極幅(ドレイン電
極10に対向する側と反対側との間隔)をほぼ等間隔で
できるだけ小さくするとよい。
域やソース電極9、ドレイン電極10と重なる領域に存
在すればよく、それ以外の領域にはあまり存在しない方
がよい。半導体アイランド7に光が当たると光電効果作
用によってリーク電流が生じる。ゲート電極5と重なっ
ている領域の半導体アイランド7には、ゲート電極5に
よってバックライトからの光は遮光されて当たらない
が、TFTアレイと対向配置したカラーフィルタアレイ
などで反射した光が当たることがある。そのため半導体
アイランド7はゲート電極5と重なっている領域であっ
ても不要な部分はできるだけ省いた方がよく、上記の実
施形態では半導体アイランド7をソース電極9やドレイ
ン電極10の形状に沿った形状にして、できるだけ不要
な部分を取除く。従ってTFT1の各種特性の変動が少
ない。
にトランジスタを用いる表示装置、例えば、2枚の基板
間に液晶を挟み込んだ液晶表示装置や、有機もしくは無
機タイプのEL表示装置の一方の基板に利用することが
できる。また、上記実施形態はアモルファスシリコンを
利用した逆スタガ型のTFTを例にとって説明したが、
本発明はそれ以外のトランジスタにも適用することがで
き、順スタガ型のTFTや多結晶シリコンを半導体アイ
ランドに採用したトランジスタ、並びにそれを利用した
ものなどにも適用することができる。
スタの寄生容量の変動を抑制することができる。また、
トランジスタの特性を安定化させることができる。ま
た、表示装置の画質を均一なものとすることができる。
TFTを利用した液晶表示装置に適用すれば、TFTの
寄生容量やチャンネル状態の変動を抑制することができ
るので、液晶表示状態を安定させ表示品位を高めること
ができる。
イの概略構造を示す平面図である。
模式的に示す平面図である。
略構造を模式的に示す平面図である。
略構造を模式的に示す平面図である。
Tの模式的な平面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 ゲート電極に半導体層を介在してソース
電極とドレイン電極を対向配置したトランジスタであっ
て、前記ドレイン電極は棒状に形成し、前記ソース電極
は細長状とすると共に前記ドレイン電極と対向する側に
前記ドレイン電極の先端を受け入れる凹部を形成し、前
記半導体層は一部分が前記ゲート電極からはみ出し、そ
のはみ出し部分は平面的に見て前記ゲート電極と重なっ
ていない前記ソース電極及び前記ドレイン電極に位置す
ると共に前記ソース電極に位置するはみ出し部分と前記
ドレイン電極に位置するはみ出し部分が前記ゲート電極
に遮られて互いに独立することを特徴とするトランジス
タ。 - 【請求項2】 ゲート電極に半導体層を介在してソース
電極とドレイン電極を対向配置したトランジスタであっ
て、前記ドレイン電極の前記ソース電極と対向する側を
平面的に見て凸の円弧状と、前記半導体層は一部分が前
記ゲート電極からはみ出し、そのはみ出し部分は平面的
に見て前記ゲート電極と重なっていない前記ソース電極
及び前記ドレイン電極に位置すると共に前記ソース電極
に位置するはみ出し部分と前記ドレイン電極に位置する
はみ出し部分が前記ゲート電極に遮られて互いに独立す
ることを特徴とするトランジスタ。 - 【請求項3】 ゲート電極に半導体層を介在してソース
電極とドレイン電極を対向配置したトランジスタであっ
て、前記ドレイン電極の前記ソース電極と対向する側を
平面的に見て凸の円弧状とし、前記ソース電極の前記ド
レイン電極と対向する側を平面的に見て凹の円弧状と
し、前記半導体層は一部分が前記ゲート電極からはみ出
し、そのはみ出し部分は平面的に見て前記ゲート電極と
重なっていない前記ソース電極及び前記ドレイン電極に
位置すると共に前記ソース電極に位置するはみ出し部分
と前記ドレイン電極に位置するはみ出し部分が前記ゲー
ト電極に遮られて互いに独立することを特徴とするトラ
ンジスタ。 - 【請求項4】 ゲート電極に半導体層を介在してソース
電極とドレイン電極を対向配置したトランジスタであっ
て、前記ドレイン電極の先端を平面的に見て凸の円弧状
とし、前記ソース電極は前記ドレイン電極と対向する側
及びその反対側を平面的に見て前記ドレイン電極の先端
部分と同心円状に形成し、前記半導体層は一部分が前記
ゲート電極からはみ出し、そのはみ出し部分は平面的に
見て前記ゲート電極と重なっていない前記ソース電極及
び前記ドレイン電極に位置すると共に前記ソース電極に
位置するはみ出し部分と前記ドレイン電極に位置するは
み出し部分が前記ゲート電極に遮られて互いに独立する
ことを特徴とするトランジスタ。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれかに記載
のトランジスタにおいて、平面的に見て前記ゲート電極
と重なる前記半導体層は、その外形が前記ソース電極及
び前記ドレイン電極の形状にほぼ沿った形状になってい
ることを特徴とするトランジスタ。 - 【請求項6】 表示用のトランジスタとして請求項1か
ら請求項5のいずれかに記載のトランジスタを用いた表
示装置において、ソース配線とゲート配線をマトリクス
状に配置し、前記ソース配線と前記ゲート配線の交差部
にトランジスタを設け、前記トランジスタの前記ドレイ
ン電極が前記ソース配線とほぼ平行な方向に存在すこと
を特徴とする表示装置。 - 【請求項7】 表示用のトランジスタとして請求項1か
ら請求項5のいずれかに記載のトランジスタを用いた表
示装置において、ソース配線とゲート配線をマトリクス
状に配置し、前記ソース配線と前記ゲート配線の交差部
に前記トランジスタを設け、前記トランジスタの前記ド
レイン電極が前記ソース配線とほぼ直交する方向に存在
すことを特徴とする表示装置。
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