JP2002303879A - アクティブマトリクス基板及びその製造方法 - Google Patents
アクティブマトリクス基板及びその製造方法Info
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Abstract
熱的破壊を防止することができるアクティブマトリクス
基板を提供する。 【解決手段】アクティブマトリクス基板10は、樹脂基
板1と、樹脂基板1上に形成された絶縁膜としての二酸
化シリコン膜2と、二酸化シリコン膜2上に形成された
ダイオード素子11と、ダイオード素子11の両端にお
いてダイオード素子11に接して形成されている金属配
線膜としてのクロム膜7と、クロム膜7とダイオード素
子11と二酸化シリコン膜2とを覆って形成されている
層間絶縁膜8と、クロム膜7に到達するように層間絶縁
膜8に形成されたコンタクトホール8aを埋め、かつ、
層間絶縁膜8上に形成された画素電極としてのインジウ
ム錫酸化物(ITO)膜9と、からなっている。
Description
成するアクティブマトリクス基板及びその製造方法に関
する。
のアクティブマトリクス基板100の構造の一例を示
す。
00は、ガラス基板101と、ガラス基板101上に部
分的に形成されたゲート電極としてのクロム薄膜102
と、クロム薄膜102及びガラス基板101を覆って形
成されている絶縁膜としての窒化シリコン膜103と、
窒化シリコン膜103上に形成されている非晶質シリコ
ン膜104と、非晶質シリコン膜104上に部分的に形
成されているn+非晶質シリコン膜105と、n+非晶質
シリコン膜105上に形成されているバリア層としての
クロム薄膜106と、非晶質シリコン膜104とn+非
晶質シリコン膜105とクロム薄膜106とに接し、窒
化シリコン膜103を覆う画素電極となるインジウム錫
酸化物(ITO)膜107と、からなっている。
次のような過程を経て作製される。
なるクロム薄膜102をスパッタ法により成膜し、クロ
ム薄膜102をパターニングする。
により、摂氏300度の温度で窒化シリコン膜103と
非晶質シリコン膜104とn+非晶質シリコン膜105
との3層を連続的に成膜する。
非晶質シリコン膜104からなるデータ配線層の各層を
フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、ア
イランド化する。
O膜107との間のバリア層となるクロム薄膜106を
スパッタ法により成膜する。
シリコン膜105をパターニングしする。
をスパッタ法により成膜した後、パターニングする。
ランジスタをスイッチ素子とするアクティブマトリクス
基板が形成される。
め、ガラス基板101を用いたアクティブマトリクス基
板100は比較的重いものとならざるを得ない。
板101の厚さを大きくしなければならず、その結果、
アクティブマトリクス基板100は不可避的に重いもの
となっていた。
求められており、そのためには、アクティブマトリクス
基板自体を軽量化及び薄型化することが不可欠である。
基板を用いたアクティブマトリクス基板を備える液晶表
示装置を軽量化及び薄型化することには限界があった。
化を図るため、ガラス基板よりも軽量であり、かつ、ガ
ラス基板よりも薄くすることが可能な樹脂基板をガラス
基板に代えて用いることが提案されている。
103064号公報は、樹脂基板上に形成された薄膜ポ
リシリコンからなる薄膜トランジスタ(TFT:Thi
n Film Transistor)スイッチを備え
るアクティブマトリクス基板を提案している。
することが必要であるが、このゲート絶縁膜は、一般的
には、プラズマCVDまたはスパッタリングにより形成
される。
00度である。発明者は、種々の実験の結果、樹脂基板
の耐熱温度である摂氏200度以下の温度の下でプラズ
マCVDまたはスパッタリングにより生成したゲート絶
縁膜は、密度が低く、リーク電流が大きすぎるため、実
用性に欠けることを見い出した。従って、ゲート絶縁膜
形成過程以外の他の過程を低温化したとしても、良質の
ゲート絶縁膜を形成することはできない。
氏約300度以上の温度の下でプラズマCVDまたはス
パッタリングにより生成したゲート絶縁膜は、密度が高
く、リーク電流も小さく、十分な実用性を有しているこ
とを見い出した。
耐熱温度以上の温度であるため、摂氏300度の温度の
下でプラズマCVDまたはスパッタリングを実施する
と、樹脂基板が熱的に破壊されてしまう。
たものであり、樹脂基板を用いて形成され、かつ、樹脂
基板の熱的破壊を防止することができるアクティブマト
リクス基板及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
るアクティブマトリクス基板における欠点に鑑みて、本
発明者は、ゲート絶縁膜を必要としないダイオードに着
目した。すなわち、アクティブマトリクス基板における
スイッチ素子として、薄膜トランジスタの代わりに、ダ
イオードを選択した。
基板上に形成されたポリシリコン薄膜ダイオードと、を
備えるアクティブマトリクス基板を提供する。
は、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス基
板とは異なり、品質が低く、かつ、信頼性も低いゲート
絶縁膜を用いる必要がないので、特性及び信頼性を向上
させることができる。
基板においては、ガラス基板よりも厚さの薄い樹脂基板
を用いることができるので、ガラス基板を用いたアクテ
ィブマトリクス基板と比較して、アクティブマトリクス
基板の高さ、ひいては、本発明に係るアクティブマトリ
クス基板を用いた液晶表示装置の高さを低減させること
が可能である。
イオードとして構成することが好ましい。
ダイオードとして形成すると、多数回の成膜とレーザー
アニールとを実施することが必要になる。この場合、上
層のレーザーアニールによって下層の不純物濃度プロフ
ァイルが崩れてしまうことがある。さらに、成膜とレー
ザーアニールの工程を全て真空中で行わないと、各層間
に自然酸化膜が生じてしまう。ラテラルダイオードはこ
のような問題を生じることなく形成することができるた
め、ポリシリコン薄膜ダイオードはラテラルダイオード
として構成することが好ましい。
純物が導入された領域を有するものであることが好まし
い。
たはpip構造、あるいは、iniまたはipi構造を
有するものとして構成することができる。
はpiショットキー構造を有するものとして構成するこ
とができる。
のラテラルダイオードから構成し、その2個のラテラル
ダイオードを逆向きかつ並列に接続させることができ
る。
ン、ポリイミド、ポリカーボネートまたはシロキサンを
用いることができる。
コン薄膜ダイオードの下方に形成された遮光膜をさらに
備えることができる。
することができる。
構造に応じて、透過型液晶表示装置、COT型液晶表示
装置または反射型液晶表示装置に適用することができ
る。
を形成する第1の過程と、非晶質シリコン膜に選択的に
不純物を導入する第2の過程と、非晶質シリコン膜にレ
ーザーを照射して、非晶質シリコン膜をポリシリコン膜
に結晶化させる第3の過程と、ポリシリコン膜をアイラ
ンド化して平行型ダイオードを形成する第4の過程と、
を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法を提供す
る。
成する第1の過程と、絶縁膜上に非晶質シリコン膜を形
成する第2の過程と、非晶質シリコン膜に選択的に不純
物導入領域を形成する第3の過程と、非晶質シリコン膜
にレーザーを照射して、非晶質シリコン膜をポリシリコ
ン膜に結晶化させる第4の過程と、ポリシリコン膜をア
イランド化する第5の過程と、アイランド化したポリシ
リコン膜に接する金属配線を形成する第6の過程と、層
間絶縁膜を全面に形成する第7の過程と、金属配線に到
達するコンタクトホールを層間絶縁膜に形成する第8の
過程と、コンタクトホールを埋めるように、画素電極と
なる金属膜を形成する第9の過程と、を備えるアクティ
ブマトリクス基板の製造方法を提供する。
ニール処理を施す第10の過程をさらに備えることが好
ましい。この第10の過程は、第4の過程と第5の過程
との間に行われる。
ば、インジウム錫酸化物(ITO)膜などの透明導電膜
を用いることができる。この金属膜に対して、さらに、
アニール処理を施すことも可能である。
素プラズマ処理を施す過程をさらに備えることが好まし
い。
を形成する過程をさらに付加することもできる。
法により製造されたアクティブマトリクス基板は透過型
液晶表示装置またはCOT型液晶表示装置に適用するこ
とができる。
形成する第1の過程と、絶縁膜上に非晶質シリコン膜を
形成する第2の過程と、非晶質シリコン膜に選択的に不
純物導入領域を形成する第3の過程と、非晶質シリコン
膜にレーザーを照射して、非晶質シリコン膜をポリシリ
コン膜に結晶化させる第4の過程と、ポリシリコン膜を
アイランド化する第5の過程と、アイランド化したポリ
シリコン膜に接する金属配線を形成する第6の過程と、
全面に感光性膜を塗布し、感光性膜に対して露光及び現
像を施し、画素となる領域にベース段差部を形成する第
7の過程と、全面に層間絶縁膜を塗布する第8の過程
と、金属配線に到達するコンタクトホールを形成する第
9の過程と、コンタクトホールを埋めるように、画素電
極となる金属膜を形成する第10の過程と、を備えるア
クティブマトリクス基板の製造方法を提供する。
ール処理を施し、ベース段差部を滑らかな形状にする第
11の過程をさらに備えることが好ましい。この第11
の過程は第7の過程と第8の過程との間に行われる。
段差部と同一の材料で形成することが可能である。
処理を施す過程をさらに付加することができる。
法により製造されたアクティブマトリクス基板は反射型
液晶表示装置に適用することができる。
に係るアクティブマトリクス基板10の構造を示す断面
図である。
ス基板10は、樹脂基板1と、樹脂基板1上に形成され
た絶縁膜としての二酸化シリコン膜2と、二酸化シリコ
ン膜2上に形成されたダイオード素子11と、ダイオー
ド素子11の両端においてダイオード素子11に接して
形成されている金属配線膜としてのクロム膜7と、クロ
ム膜7とダイオード素子11と二酸化シリコン膜2とを
覆って形成されている層間絶縁膜8と、クロム膜7に到
達するように層間絶縁膜8に形成されたコンタクトホー
ル8aを埋め、かつ、層間絶縁膜8上に形成された画素
電極としてのインジウム錫酸化物(ITO)膜9と、か
らなっている。
S)からなっている。
なるラテラルダイオード素子であり、ninまたはpi
p構造を有している。液晶表示装置の駆動においては、
電流−電圧(I−V)特性の対称性が必要となるため、
ダイオード素子11の構造としては、上記のようなni
nまたはpip構造が好ましい。
は、板状のもののみならず、ダイオード素子を形成する
ことができる全ての樹脂製材料を指すものとする。従っ
て、例えば、樹脂フィルムも「樹脂基板」の中に含まれ
る。
クティブマトリクス基板10を備える透過型液晶表示装
置20の断面図である。
トリクス基板10と、アクティブマトリクス基板10に
対向して配置されている対向基板21と、アクティブマ
トリクス基板10と対向基板21との間に挟まれた状態
で保持されている液晶層23と、からなる。
層23と接している表面において、配向膜24が形成さ
れており、反対側の表面において、偏光板25が形成さ
れている。
透明絶縁性基板26上に遮光膜として形成されたブラッ
クマトリクス層27と、ブラックマトリクス層27と部
分的に重なり合って透明絶縁性基板26上に形成された
色層28と、ブラックマトリクス層27及び色層28を
覆って形成されている透明なオーバーコート層29と、
オーバーコート層29上に形成された配向膜30と、透
明絶縁性基板26の裏面側に形成された導電層31と、
導電層31を覆って形成されている偏光板32と、から
なる。
接触等による帯電が、液晶層23に電気的な影響を与え
ることを防止する。
び青(B)の染料または顔料を含む樹脂膜からなってい
る。
向から、10乃至30度程度の角度を傾けた所定の方向
に、液晶層23がホモジニアス配向するように、ラビン
グ処理がなされた後に、相互に向かい合うように貼り合
わされている。
21との間には、液晶層23の厚みを保持するためのス
ペーサー(図示せず)が配置されており、また、液晶層
23の周囲には、液晶分子を外部に漏らさないためのシ
ール(図示せず)が形成されている。
液晶層23から見たときの平面図であり、図1は図3の
A−A線における断面図である。
樹脂基板1上にマトリクス状に形成され、ダイオード素
子11の各々に対応して画素電極としてのクロム膜9が
設けられている。また、列状に配置されているダイオー
ド素子11は、その列と同方向に延びているクロム膜7
からなる走査線12を介して、相互に接続されている。
たときの、すなわち、図2の矢印B方向から見たときの
平面図である。
査線12が延びる方向と直交する方向に延びる複数の信
号線33が相互に平行に色層28上に形成されている。
限定されない。一般に用いられている駆動方法を用いる
ことができる。例えば、駆動方法の一例として、松本正
一編著「液晶ディスプレイ技術−アクティブマトリクス
LCD−」(産業図書発行、1996年初版)の155
−158頁に記載されている方法がある。
ィブマトリクス基板10を透過型液晶表示装置20に適
用した例を示したが、本実施形態に係るアクティブマト
リクス基板10は、いわゆるCOT型液晶表示装置に適
用することも可能である。
ター(図2に示した色層28に対応するもの)がスイッ
チ素子上に形成されている形式の液晶表示装置を言い、
スイッチ素子としては、薄膜トランジスタ及びダイオー
ドの何れも含まれる。すなわち、COTとは、Colo
r filter On TFT(薄膜トランジスタ)
とColor filter On TFD(薄膜ダイ
オード)の双方を含む。
リクス基板10の製造方法の各工程におけるアクティブ
マトリクス基板10の断面図である。以下、図5を参照
して、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板10
の製造方法を説明する。
れる温度は、各工程において述べるように、全て樹脂基
板1の耐熱温度以下である。
が摂氏約180度のポリエーテルスルホン(PES)製
の樹脂基板1上にカバー膜として二酸化シリコン膜2
を、スパッタ法により、膜厚が6000オングストロー
ムになるように成膜した。
を、スパッタ法により、膜厚が500オングストローム
になるように成膜した。
rf出力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板
1の温度は摂氏150度であった。
レジストを非晶質シリコン膜3上に塗布した後、フォト
リソグラフィー及びドライエッチングにより、フォトレ
ジストをパターニングし、マスク4を形成する。
ング法によりリン(P)を非晶質シリコン膜3に導入
し、非晶質シリコン膜3内にn型の不純物導入領域5を
選択的に形成した。
eV、リン注入量2×1015cm-2であった。
(C)に示すように、エキシマレーザーアニール法によ
り、非晶質シリコン膜3をポリシリコン膜6に結晶化さ
せた。この際、不純物導入領域5も同時にポリシリコン
膜6に変化した。
XeCl光源を用い、エネルギー密度350mJ/cm
2、ビーム径250×0.4mm、スキャン照射ピッチ
0.04mmとした。
囲気中で摂氏150度、1時間のアニール処理を施し
た。
ストを塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライエ
ッチングにより、フォトレジストをパターニングし、マ
スクを形成した。このマスクを用いて、図5(D)に示
すように、ドライエッチングにより、ポリシリコン膜6
をアイランド化した。
なるクロム膜をポリシリコン膜6及びカバー膜2の全面
に形成した。
出力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板1の
温度は摂氏150度であった。
布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチング
により、フォトレジストをパターニングし、マスクを形
成した。このマスクを用いて、クロム膜をパターニング
し、図5(E)に示すように、アイランド化されたポリ
シリコン膜6と部分的に重なるように金属配線7を形成
した。
膜2、金属配線7及びポリシリコン膜6を覆って層間絶
縁膜8となる二酸化シリコン膜をスパッタ法により全面
に形成した。
出力4kW、アルゴン圧力5.2mtorr、樹脂基板
1の温度は摂氏150度であった。
を塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチ
ングにより、フォトレジストをパターニングし、マスク
を形成した。このマスクを用いて、層間絶縁膜8に、金
属配線7に到達するコンタクトホール8aを形成した。
ール8aが埋まるように、層間絶縁膜8上にインジウム
錫酸化物(ITO)その他の透明導電膜を成膜した。
出力4kW、アルゴン圧力5.5mtorr、樹脂基板
1の温度は摂氏155度であった。
塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチン
グにより、フォトレジストをパターニングし、マスクを
形成した。このマスクを用いて、図5(G)に示すよう
に、透明導電膜をパターニングし、画素電極9を形成し
た。
に、摂氏150度、1時間のアニール処理を行った。
リシリコンラテラルダイオード素子が樹脂基板1上に形
成された。液晶表示装置の駆動においては、電流−電圧
(I−V)特性の対称性が必要になるため、ダイオード
構造としてはnin構造が好ましい。
ブマトリクス基板10においては、低品質かつ低信頼性
のゲート絶縁膜を用いる必要がないので、薄膜トランジ
スタを用いたアクティブマトリクス基板と比較して、特
性及び信頼性を向上させることができる。
リクス基板10においては、樹脂基板1の耐熱温度(摂
氏約180度)以上のプロセス温度を必要とする薄膜、
例えば、PECVDによる非晶質シリコン膜を用いてい
ない。この結果、アクティブマトリクス基板10におい
ては、ガラス基板に代えて、樹脂基板1を用いることが
可能になっている。このため、本実施形態に係るアクテ
ィブマトリクス基板10は、ガラス基板を使用していた
アクティブマトリクス基板と比較して、軽量化及び薄型
化を図ることが可能になり、ひいては、本アクティブマ
トリクス基板10を備える液晶表示素子の軽量化及び薄
型化を図ることが可能である。
クス基板10の製造方法によれば、薄膜トランジスタを
用いたアクティブマトリクス基板の製造方法と比較し
て、フォトレジスト工程を低減させることが可能であ
る。すなわち、薄膜トランジスタを用いたアクティブマ
トリクス基板の製造方法においては、6または7回のフ
ォトレジスト工程を実施することが必要であるが、本実
施形態に係るアクティブマトリクス基板10の製造方法
においては、5回のフォトレジスト工程を実施すればよ
い。
リクス基板10においては、ガラス基板よりも厚さの薄
い樹脂基板1を用いることができるので、ガラス基板を
用いたアクティブマトリクス基板と比較して、アクティ
ブマトリクス基板それ自体の高さ、ひいては、本実施形
態に係るアクティブマトリクス基板10を用いた液晶表
示装置の高さを低減させることが可能である。
クティブマトリクス基板40の構造を示す断面図であ
る。
ス基板40は、樹脂基板41と、樹脂基板41上に形成
された絶縁膜としての二酸化シリコン膜42と、二酸化
シリコン膜42上に形成されたダイオード素子43と、
ダイオード素子43の両端においてダイオード素子43
に接して形成されている金属配線膜としてのクロム膜4
7と、クロム膜47とダイオード素子43と二酸化シリ
コン膜42とを覆って形成されている層間絶縁膜48
と、クロム膜47に到達するように層間絶縁膜48に形
成されたコンタクトホール48aを埋め、かつ、層間絶
縁膜48上に形成された画素電極としてのインジウム錫
酸化物(ITO)膜49と、からなっている。
っている。
なるラテラルダイオード素子であり、niまたはpi構
造を有している。このような非対称構造を有するダイオ
ード素子を液晶表示装置の駆動に用いる場合には、電流
−電圧(I−V)特性の対称性を得るために、2個のダ
イオード素子をリング接続させることが一般に行われて
いる。
リコンラテラルダイオード素子を用いたダイオードリン
グ接続の一例を示す。
においては、2個のダイオード素子を逆向き、かつ、並
列に接続させる。すなわち、2個のダイオード素子は、
第1のダイオード素子の不純物導入領域51aが第2の
ダイオード素子のポリシリコン領域52bと対向し、か
つ、第1のダイオード素子のポリシリコン領域51bが
第2のダイオード素子の不純物導入領域52aと対向す
るように、配置される。
ス基板10と同様に、本実施形態に係るアクティブマト
リクス基板40も図2に示したような透過型液晶表示装
置に適用することができる。また、COT型液晶表示装
置に適用することも可能である。
リクス基板40の製造方法の各工程におけるアクティブ
マトリクス基板40の断面図である。以下、図8を参照
して、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板40
の製造方法を説明する。
れる温度は、各工程において述べるように、全て樹脂基
板41の耐熱温度以下である。
が摂氏約220度のポリイミド(PI)製の樹脂基板4
1上にカバー膜として二酸化シリコン膜42を、スパッ
タ法により、膜厚が6000オングストロームになるよ
うに成膜した。
3を、スパッタ法により、膜厚が500オングストロー
ムになるように成膜した。
f出力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板4
1の温度は摂氏150度であった。
レジストを非晶質シリコン膜43上に塗布した後、フォ
トリソグラフィー及びドライエッチングにより、フォト
レジストをパターニングし、マスク44を形成する。
ピング法によりリン(P)を非晶質シリコン膜43に導
入し、非晶質シリコン膜43内にn型の不純物導入領域
45を選択的に形成した。
eV、リン注入量2×1015cm-2であった。
(C)に示すように、エキシマレーザーアニール法によ
り、非晶質シリコン膜43をポリシリコン膜46に結晶
化させた。この際、不純物導入領域45も同時にポリシ
リコン膜46に変化した。
XeCl光源を用い、エネルギー密度350mJ/cm
2、ビーム径250×0.4mm、スキャン照射ピッチ
0.04mmとした。
プラズマ処理を施した。
1torr、樹脂基板41の温度は摂氏200度であっ
た。
ジストを塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライ
エッチングにより、フォトレジストをパターニングし、
マスクを形成した。このマスクを用いて、図8(D)に
示すように、ドライエッチングにより、ポリシリコン膜
46をアイランド化した。
となるクロム膜をポリシリコン膜46及びカバー膜42
の全面に形成した。
力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板41の
温度は摂氏150度であった。
布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチング
により、フォトレジストをパターニングし、マスクを形
成した。このマスクを用いて、クロム膜をパターニング
し、図8(E)に示すように、アイランド化されたポリ
シリコン膜46と部分的に重なるように金属配線47を
形成した。
膜42、金属配線47及びポリシリコン膜46を覆って
層間絶縁膜48となる二酸化シリコン膜をスパッタ法に
より全面に形成した。
力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板41の
温度は摂氏150度であった。
トを塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッ
チングにより、フォトレジストをパターニングし、マス
クを形成した。このマスクを用いて、層間絶縁膜48
に、金属配線47に到達するコンタクトホール48aを
形成した。
ール48aが埋まるように、層間絶縁膜48上にインジ
ウム錫酸化物(ITO)その他の透明導電膜を成膜し
た。
力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板41の
温度は摂氏150度であった。
塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチン
グにより、フォトレジストをパターニングし、マスクを
形成した。このマスクを用いて、図8(G)に示すよう
に、透明導電膜をパターニングし、画素電極49を形成
した。
に、摂氏200度、1時間のアニール処理を行った。
シリコンラテラルダイオード素子が樹脂基板41上に形
成された。
板40によっても、第1の実施形態に係るアクティブマ
トリクス基板10と同様の効果を得ることができる。
クティブマトリクス基板60の構造を示す断面図であ
る。
ス基板60は、樹脂基板61と、樹脂基板61上に形成
された絶縁膜としての二酸化シリコン膜62と、二酸化
シリコン膜62上に形成されたダイオード素子63と、
ダイオード素子63の両端においてダイオード素子63
に接して形成されている金属配線膜としてのクロム膜6
7と、クロム膜67とダイオード素子63と二酸化シリ
コン膜62とを覆って形成されている層間絶縁膜68
と、クロム膜67に到達するように層間絶縁膜68に形
成されたコンタクトホール68aを埋め、かつ、層間絶
縁膜68上に形成された画素電極としてのインジウム錫
酸化物(ITO)膜69と、からなっている。
からなっている。
なるラテラルダイオード素子であり、iniまたはip
i構造を有している。ラテラルダイオード素子における
iniまたはipi構造は、縦型ダイオードにおけるn
iまたはpiショットキー構造を2個逆向きに接続し
た、いわゆるバック・トュ−・バック(back to
back)構造に相当し、I−V特性の対称性に優れる
構造である。
ス基板10と同様に、本実施形態に係るアクティブマト
リクス基板60も図2に示したような透過型液晶表示装
置に適用することができる。また、COT型液晶表示装
置に適用することも可能である。
トリクス基板60の製造方法の各工程におけるアクティ
ブマトリクス基板60の断面図である。以下、図10を
参照して、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板
60の製造方法を説明する。
れる温度は、各工程において述べるように、全て樹脂基
板61の耐熱温度以下である。
度が摂氏約130度のポリカーボネート(PC)製の樹
脂基板61上にカバー膜として二酸化シリコン膜62
を、スパッタ法により、膜厚が6000オングストロー
ムになるように成膜した。
3を、スパッタ法により、膜厚が500オングストロー
ムになるように成膜した。
f出力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板6
1の温度は摂氏150度であった。
トレジストを非晶質シリコン膜63上に塗布した後、フ
ォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、フォ
トレジストをパターニングし、マスク64を形成する。
ピング法によりリン(P)を非晶質シリコン膜63に導
入し、非晶質シリコン膜63内にn型の不純物導入領域
65を選択的に形成した。
eV、リン注入量2×1015cm-2であった。
(C)に示すように、エキシマレーザーアニール法によ
り、非晶質シリコン膜63をポリシリコン膜66に結晶
化させた。この際、不純物導入領域65も同時にポリシ
リコン膜6に変化した。
XeCl光源を用い、エネルギー密度350mJ/cm
2、ビーム径250×0.4mm、スキャン照射ピッチ
0.04mmとした。
プラズマ処理を施した。
1torr、基板温度摂氏100度であった。
ジストを塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライ
エッチングにより、フォトレジストをパターニングし、
マスクを形成した。このマスクを用いて、図10(D)
に示すように、ドライエッチングにより、ポリシリコン
膜66をアイランド化した。
となるクロム膜をポリシリコン膜66及びカバー膜62
の全面に形成した。
力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板61の
温度は摂氏150度であった。
布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチング
により、フォトレジストをパターニングし、マスクを形
成した。このマスクを用いて、クロム膜をパターニング
し、図10(E)に示すように、アイランド化されたポ
リシリコン膜66と部分的に重なるように金属配線67
を形成した。
ー膜62、金属配線67及びポリシリコン膜66を覆っ
て層間絶縁膜68となる二酸化シリコン膜をスパッタ法
により全面に形成した。
力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板61の
温度は摂氏150度であった。
トを塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッ
チングにより、フォトレジストをパターニングし、マス
クを形成した。このマスクを用いて、層間絶縁膜68
に、金属配線67に到達するコンタクトホール68aを
形成した。
ール68aが埋まるように、層間絶縁膜68上にインジ
ウム錫酸化物(ITO)その他の透明導電膜を成膜し
た。
力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板61の
温度は摂氏150度であった。
塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチン
グにより、フォトレジストをパターニングし、マスクを
形成した。このマスクを用いて、図10(G)に示すよ
うに、透明導電膜をパターニングし、画素電極69を形
成した。
に、摂氏130度、1時間のアニール処理を行った。
リシリコンラテラルダイオード素子が樹脂基板61上に
形成された。
板60によっても、第1の実施形態に係るアクティブマ
トリクス基板10と同様の効果を得ることができる。
アクティブマトリクス基板70の構造を示す断面図であ
る。
ス基板70は、樹脂基板61と、樹脂基板61上に形成
されたクロム膜からなる遮光膜71と、遮光膜71を覆
って樹脂基板61上に形成された絶縁膜としての二酸化
シリコン膜62と、二酸化シリコン膜62上に形成され
たダイオード素子63と、ダイオード素子63の両端に
おいてダイオード素子63に接して形成されている金属
配線膜としてのクロム膜67と、クロム膜67とダイオ
ード素子63と二酸化シリコン膜62とを覆って形成さ
れている層間絶縁膜68と、クロム膜67に到達するよ
うに層間絶縁膜68に形成されたコンタクトホール68
aを埋め、かつ、層間絶縁膜68上に形成された画素電
極としてのインジウム錫酸化物(ITO)膜69と、か
らなっている。
ィブマトリクス基板60と比較して、本実施形態に係る
アクティブマトリクス基板70は、樹脂基板61上に形
成された遮光膜71をさらに備えている。この遮光膜7
1が形成されている点を除いて、本実施形態に係るアク
ティブマトリクス基板70は第3の実施形態に係るアク
ティブマトリクス基板60と同一の構造を有している。
板70は、第3の実施形態に係るアクティブマトリクス
基板60と同様の効果を奏することに加えて、遮光膜7
1を形成することにより、下部電極を備えていないラテ
ラルダイオードが、透過型液晶表示装置におけるバック
ライトに起因して、誤動作することを防止することがで
きる。
ス基板10と同様に、本実施形態に係るアクティブマト
リクス基板70も図2に示したような透過型液晶表示装
置に適用することができる。また、COT型液晶表示装
置に適用することも可能である。
板70の製造方法は、遮光膜71を形成する過程を除
き、第3の実施形態に係るアクティブマトリクス基板6
0の製造方法と同一である。
トリクス基板70の製造に際しては、先ず、樹脂基板6
1上に遮光膜71となるクロム膜をスパッタ法により膜
厚が1500オングストロームとなるように成膜した。
布した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチング
により、フォトレジストをパターニングし、マスクを形
成した。このマスクを用いて、クロム膜をパターニング
し、遮光膜71を形成した。
態に係るアクティブマトリクス基板60の製造方法と同
一の各過程を実施した。
リシリコンラテラルダイオード素子が樹脂基板61上に
形成された。
アクティブマトリクス基板80の構造を示す断面図であ
る。
ス基板80は、樹脂基板81と、樹脂基板1上に形成さ
れた絶縁膜としての二酸化シリコン膜82と、二酸化シ
リコン膜82上に形成されたダイオード素子83及び画
素となる領域に形成されているベース段差部84と、ダ
イオード素子83の両端においてダイオード素子83に
接して形成されている金属配線膜としてのクロム膜85
と、クロム膜85とダイオード素子83と二酸化シリコ
ン膜82とベース段差部84とを覆って形成されている
層間絶縁膜86と、クロム膜85に到達するように層間
絶縁膜86に形成されたコンタクトホール86aを埋
め、かつ、層間絶縁膜86上に形成された画素電極とし
てのインジウム錫酸化物(ITO)膜87と、からなっ
ている。
る。
なるラテラルダイオード素子であり、iniまたはip
i構造を有している。
て、光学異方性が大きいため、光路上に1枚の基板しか
存在しない反射型液晶表示装置に用いる方が表示品位上
好ましい。
イオード素子83には光は直接照射されないため、図1
1に示したような遮光膜71を設ける必要はない。
るアクティブマトリクス基板80を備える反射型液晶表
示装置90の断面図である。
トリクス基板80と、アクティブマトリクス基板80に
対向して配置されている対向基板91と、アクティブマ
トリクス基板80と対向基板91との間に挟まれた状態
で保持されている液晶層92と、からなる。
層92と接している表面において、配向膜93が形成さ
れている。
透明絶縁性基板95上に形成された色層96と、色層9
6を覆って形成されている透明なオーバーコート層97
と、オーバーコート層97上に形成された配向膜98
と、透明絶縁性基板95の裏面側に形成された位相差板
99と、位相差板99を覆って形成されている偏光板8
8と、からなる。
トリクス基板80の製造方法の各工程におけるアクティ
ブマトリクス基板80の断面図である。以下、図14を
参照して、本実施形態に係るアクティブマトリクス基板
80の製造方法を説明する。
れる温度は、各工程において述べるように、全て樹脂基
板80の耐熱温度以下である。
度が摂氏250度であるシロキサンからなる樹脂基板8
1上に、第1の実施形態に係るアクティブマトリクス基
板10と同様に、ダイオード素子83及び金属配線85
を形成した。
化シリコン膜82上に感光性有機膜を塗布し、この感光
性有機膜に対して露光及び現像を行うことにより、画素
となる領域にベース段差部84を形成した。
温度でベース段差部84の焼き締めを行う。
ス段差部84に対して摂氏200度で1時間のアニール
処理を施すことにより、ベース段差部84を滑らかな形
状にした。
オード素子83、金属配線85、ベース段差部84及び
二酸化シリコン膜82を覆って層間絶縁膜86となる有
機膜を塗布した後、有機膜上にフォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフィー及びドライエッチングによ
り、フォトレジストをパターニングし、マスクを形成し
た。このマスクを用いて、層間絶縁膜86に、金属配線
85に到達するコンタクトホール86aを形成した。
ール86aが埋まるように、層間絶縁膜86上にアルミ
ニウム膜87を成膜した。
力4kW、アルゴン圧力5mtorr、樹脂基板61の
温度は摂氏170度であった。
ジストを塗布した後、フォトリソグラフィー及びドライ
エッチングにより、フォトレジストをパターニングし、
マスクを形成した。このマスクを用いて、図14(E)
に示すように、アルミニウム膜をパターニングし、画素
電極87を形成した。
に、摂氏150度、1時間のアニール処理を行った。
リシリコンラテラルダイオード素子が樹脂基板81上に
形成された。
ィブマトリクス基板80は反射型液晶表示装置に適して
いるものである。
板80によっても、第1の実施形態に係るアクティブマ
トリクス基板10と同様の効果を得ることができる。
は、本発明の特徴となる部分について主に説明し、本分
野において通常の知識を有する者にとって既知の事項に
ついては特に詳述していないが、たとえ記載がなくても
これらの事項は上記の者にとっては類推可能な事項に属
する。
マトリクス基板においては、低品質かつ低信頼性のゲー
ト絶縁膜を用いる必要がないので、薄膜トランジスタを
用いたアクティブマトリクス基板と比較して、信頼性を
向上させることができる。
ス基板及びその製造方法においては、樹脂基板の耐熱温
度以上のプロセス温度を必要とするPECVDによる非
晶質シリコン膜などの薄膜を用いていない。この結果、
本発明に係るアクティブマトリクス基板及びその製造方
法においては、ガラス基板に代えて、樹脂基板を用いる
ことが可能になっている。このため、ガラス基板を使用
していたアクティブマトリクス基板と比較して、軽量化
及び薄型化を図ることが可能になり、ひいては、樹脂基
板を用いたアクティブマトリクス基板を備える液晶表示
素子の軽量化及び薄型化を図ることが可能である。
基板の製造方法によれば、薄膜トランジスタを用いたア
クティブマトリクス基板の製造方法と比較して、フォト
レジスト工程を低減させることが可能である。すなわ
ち、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス基
板の製造方法においては、6または7回のフォトレジス
ト工程を実施することが必要であるが、本発明に係るア
クティブマトリクス基板の製造方法においては、5回の
フォトレジスト工程を実施すれば足りる。
ス基板においては、ガラス基板よりも厚さの薄い樹脂基
板を用いることができるので、ガラス基板を用いたアク
ティブマトリクス基板と比較して、アクティブマトリク
ス基板それ自体の高さ、ひいては、本発明に係るアクテ
ィブマトリクス基板を用いた液晶表示装置の高さを低減
させることが可能である。
リクス基板の断面図である。
リクス基板を用いた透過型液晶表示装置の断面図であ
る。
ティブマトリクス基板を上方から見たときの平面図であ
る。
基板を上方から見たときの平面図である。
リクス基板の製造方法の各過程におけるアクティブマト
リクス基板の断面図である。
リクス基板の断面図である。
リクス基板におけるダイオード素子を上方から見たとき
の平面図である。
リクス基板の製造方法の各過程におけるアクティブマト
リクス基板の断面図である。
リクス基板の断面図である。
トリクス基板の製造方法の各過程におけるアクティブマ
トリクス基板の断面図である。
トリクス基板の断面図である。
トリクス基板の断面図である。
トリクス基板を用いた反射型液晶表示装置の断面図であ
る。
トリクス基板の製造方法の各過程におけるアクティブマ
トリクス基板の断面図である。
ある。
Claims (15)
- 【請求項1】 樹脂基板と、 前記樹脂基板上に形成されたポリシリコン薄膜ダイオー
ドと、 を備えるアクティブマトリクス基板。 - 【請求項2】 前記ポリシリコン薄膜ダイオードはラテ
ラルダイオードであることを特徴とする請求項1に記載
のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項3】 前記ラテラルダイオードは中央に不純物
が導入された領域を有するものであることを特徴とする
請求項2に記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項4】 前記ポリシリコン薄膜ダイオードは、逆
向きに並列に接続されている2個のラテラルダイオード
からなるものであることを特徴とする請求項5に記載の
アクティブマトリクス基板。 - 【請求項5】 前記樹脂基板はポリイミドからなるもの
であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に
記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項6】 前記樹脂基板はポリカーボネートからな
るものであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか
一項に記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項7】 前記樹脂基板はシロキサンからなるもの
であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に
記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項8】 前記ポリシリコン薄膜ダイオードの下方
に形成された遮光膜をさらに備えることを特徴とする請
求項1乃至7の何れか一項に記載のアクティブマトリク
ス基板。 - 【請求項9】 樹脂基板上に非晶質シリコン膜を形成す
る第1の過程と、 前記非晶質シリコン膜に選択的に不純物を導入する第2
の過程と、 前記非晶質シリコン膜にレーザーを照射して、前記非晶
質シリコン膜をポリシリコン膜に結晶化させる第3の過
程と、 前記ポリシリコン膜をアイランド化して平行型ダイオー
ドを形成する第4の過程と、 を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項10】 樹脂基板上に絶縁膜を形成する第1の
過程と、 前記絶縁膜上に非晶質シリコン膜を形成する第2の過程
と、 前記非晶質シリコン膜に選択的に不純物導入領域を形成
する第3の過程と、 前記非晶質シリコン膜にレーザーを照射して、前記非晶
質シリコン膜をポリシリコン膜に結晶化させる第4の過
程と、 前記ポリシリコン膜をアイランド化する第5の過程と、 アイランド化した前記ポリシリコン膜に接する金属配線
を形成する第6の過程と、 層間絶縁膜を全面に形成する第7の過程と、 前記金属配線に到達するコンタクトホールを前記層間絶
縁膜に形成する第8の過程と、 前記コンタクトホールを埋めるように、画素電極となる
金属膜を形成する第9の過程と、 を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項11】 前記ポリシリコン膜に対してアニール
処理を施す第10の過程をさらに備え、前記第10の過
程は、前記第4の過程と前記第5の過程との間に行われ
るものであることを特徴とする請求項10に記載のアク
ティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項12】 前記ポリシリコン膜に対して水素プラ
ズマ処理を施す過程をさらに備えることを特徴とする請
求項10または11に記載のアクティブマトリクス基板
の製造方法。 - 【請求項13】 樹脂基板上に絶縁膜を形成する第1の
過程と、 前記絶縁膜上に非晶質シリコン膜を形成する第2の過程
と、 前記非晶質シリコン膜に選択的に不純物導入領域を形成
する第3の過程と、 前記非晶質シリコン膜にレーザーを照射して、前記非晶
質シリコン膜をポリシリコン膜に結晶化させる第4の過
程と、 前記ポリシリコン膜をアイランド化する第5の過程と、 アイランド化した前記ポリシリコン膜に接する金属配線
を形成する第6の過程と、 全面に感光性膜を塗布し、前記感光性膜に対して露光及
び現像を施し、画素となる領域にベース段差部を形成す
る第7の過程と、 全面に層間絶縁膜を塗布する第8の過程と、 前記金属配線に到達するコンタクトホールを形成する第
9の過程と、 前記コンタクトホールを埋めるように、画素電極となる
金属膜を形成する第10の過程と、 を備えるアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項14】 前記ベース段差部に対してアニール処
理を施し、前記ベース段差部を滑らかな形状にする第1
1の過程をさらに備えており、前記第11の過程は前記
第7の過程と前記第8の過程との間に行われるものであ
ることを特徴とする請求項13に記載のアクティブマト
リクス基板の製造方法。 - 【請求項15】 前記第8の過程において、前記層間絶
縁膜を前記ベース段差部と同一の材料で形成することを
特徴とする請求項13または14に記載のアクティブマ
トリクス基板の製造方法。
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