JP2003207808A - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents
アクティブマトリクス型表示装置Info
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Abstract
て、遮光膜が帯電してしまう問題を解決する。 【解決手段】基板上に薄膜トランジスタを少なくとも1
つ有する表示装置において、前記薄膜トランジスタ上に
設けられる第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜上に設け
られる第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜上に設けられ
る遮光膜302と、前記遮光膜302上に設けられる第
3の絶縁膜と、前記第3の絶縁膜上に形成され、前記薄
膜トランジスタと電気的に接続され、透明導電膜からな
る画素電極228を有し、前記遮光膜302は、前記透
明導電膜でなる電極227、前記第1の絶縁膜と前記第
2の絶縁膜の間に設けられソース配線と同じ材料でなる
コモン電極217に、電気的に接続されることを特徴と
するアクティブマトリクス型表示装置。
Description
アクティブマトリクス型の液晶表示装置の構成に関す
る。またその作製方法に関する。
晶表示装置が知られている。これは、マトリクス状に配
置された画素のそれぞれに薄膜トランジスタを配置し、
画素電極に出入りする電荷を薄膜トランジスタでもって
制御するものである。
の部分を覆うようにして配置されるブラックマトリクス
(BM)と呼ばれる遮光膜が必要とされる。BMとして
は、通常数千Å程度の厚さを有する金属膜が利用されて
いる。
役割を果たさないが、画素マトリクス領域の全体にわた
り存在するものとなる。
画素マトリクス領域の全体に存在することは、そこに不
要な電荷が蓄積されるという問題が生じる。
作製工程においても問題となる。
作製工程においては、プラズマを用いた成膜工程やエッ
チング工程が実施される。
在すると、そこには電荷が蓄積され、絶縁膜の静電破壊
を生じさせてしまう。
である。またCVD法やスパッタ法で成膜された絶縁膜
(酸化珪素膜や窒化珪素膜)の内部には、欠陥やピンホ
ールが無視できない密度で存在している。
れてしまう現象が生じる結果、局所的に絶縁膜が静電破
壊してしまう。
が発生してしまうことを意味する。即ち、一部の薄膜ト
ランジスタが動作不良に陥ったり、リーク電流の存在に
よる回路の動作不良といった問題が生じる。
て特に問題となる。また装置の完成後においてもその信
頼性を損なう要因となる。
明は、上述のブラックマトリクスが帯電してしまう問題
を解決することを課題とする。即ち、ブラックマトリク
スが帯電してしまうことによって生じる作製工程におけ
る不良の発生を抑制し、また装置完成後における信頼性
を向上させることを課題とする。
の一つは、図4にその具体的な構成を示すように、アク
ティブマトリクス型を有する液晶表示装置であって、画
素電極228を構成する透明導電膜227でもってブラ
ックマトリクス302をコモン電位とするための電極3
03が形成されていることを特徴とする。
を示すように、アクティブマトリクス型を有する液晶表
示装置であって、ブラックマトリクス302をコモン電
位とするための電極217がソース線215(図2参
照)と同一層上に形成されていることを特徴とする。
の液晶表示装置を上面からみた概要を示す。図1には、
数百×数百のマトリクス状に配置された画素電極を有す
るアクティブマトリクス領域101、該アクティブマト
リクス領域101に配置された薄膜トラジスタを駆動す
るための周辺駆動回路103と111が示されている。
トリクス状に配置された画素電極が配置されている。そ
して画素電極のそれぞれには、薄膜トランジスタが配置
されている。
略を107に示す。拡大図107に示されるようにアク
ティブマトリクス領域においては、109で示されるソ
ース線(データ線とも呼ばれる)と108で示されるゲ
イト線とが格子状に配置されている。
ト線とに囲まれた領域に配置されている。そして薄膜ト
ランジスタのソースはソース線に接続されている。また
ドレインは図示しない画素電極に接続されている。画素
電極は、ゲイト線とソース線とで囲まれた領域に配置さ
れている。
スの開孔部である。そしてこの開口部以外の領域は遮光
されたものとなっている。この102で示される開口部
に画素電極が存在している。
に保持させるために105、106、100で示される
コモン電極に延在している。コモン電極は、対抗基板と
貼り合わせる時にやはり対抗電極に配置されたコモン電
極と導電性のパッドを介して接続される。
ようにコモン電極から配線が延在している。
クマトリクスが所定の電位に維持され、例えば静電気等
の影響で装置の一部が破壊されるようなことを防ぐこと
ができる。
ティブマトリクス型の液晶表示装置の作製工程を示す。
ここでは、図1の101で示されるアクティブマトリク
ス領域の画素の一つの薄膜トランジスタが配置された部
分の作製工程、さらに103または111で示される周
辺駆動回路領域に配置されるP型の薄膜トランジスタと
N型の薄膜トランジスタとが配置された部分の作製工
程、さらに105〜107で示されるコモン電極部分の
作製工程、特にC−C’で切った断面の作製工程、さら
に104で示される端子部の作製工程、特にB−B’で
切った断面の作製工程を示す。
ラス基板201上に図示しない下地膜を3000Åの厚
さに成膜する。この下地膜は酸化珪素膜または酸化窒化
珪素膜でもって構成する。この下地膜は、ガラス基板か
らの不純物の拡散を防ぐ役割を有している。
VD法で500Åの厚さに成膜し、さらに加熱処理やレ
ーザー光の照射を行うことにより、結晶化させ結晶性珪
素膜を得る。
グすることにより、薄膜トランジスタの活性層となる島
状の領域202、203、204を形成する。こうして
図2(A)に示す状態を得る。薄膜トランジスタは、周
辺回路と画素部に形成されるので、この状態において
は、端子部とコモン部とにはなにも形成されない。
膜205を1000Åの厚さに成膜する。このゲイト電
極を構成する酸化珪素膜205の成膜はプラズマCVD
法でもって行う。
ミニウム膜を4000Åの厚さにスパッタ法で成膜す
る。このアルミニウム膜中にはヒロックの発生を抑制す
るためにスカンジウムを0.2 重量%含有させる。ヒロッ
クとは、加熱工程において、アルミニウムの異常成長が
起こり、膜やパターンの表面に凹凸や突起物が形成され
てしまう現象をいう。
し、ゲイト電極206、208、210を形成する。ま
たゲイト電極の形成と同時にそこから延在したゲイト配
線を同時に形成する。これらのゲイト電極やゲイト配線
は、便宜上1層目の配線と呼ばれている。
液中で陽極酸化を行うことにより、緻密な膜質を有する
陽極酸化膜207、209、211を形成する。この陽
極酸化膜の膜厚は1000Åとする。
から延在したゲイト配線の表面においてヒロックが発生
することを防止する役割を有している。なお、この陽極
酸化膜の膜厚をさらに厚くすると、後の不純物イオンの
注入工程において、オフセットゲイト領域を形成するこ
とができる。
り、各活性層にソース/ドレイン領域とチャネル形成領
域とを形成する。
(リン)イオンを注入する。また活性層203にB(ボ
ロン)イオンの注入を行う。不純物イオンの選択的な注
入は、レジストマスクを用いることによって行う。
6、27、ドレイン領域23、24、29が自己整合的
に形成される。またチャネル形成領域22、25、28
が自己整合的に形成される。
照射を行い、イオンの注入された領域の活性化を行う。
この工程は、赤外光や紫外光の照射による方法を用いて
もよい。
に第1の層間絶縁膜212を1000Åの厚さに成膜す
る。この層間絶縁膜212は窒化珪素膜を用いる。窒化
珪素膜の成膜方法は、プラズマCVD法を用いればよ
い。(図2(C))
化珪素膜や酸化窒化珪素膜を利用することができる。
る。(図2(D))
(E)に示すように各活性層にコンタクトする電極を形
成する。ここでは、周辺回路に配置される薄膜トランジ
スタのソース電極36と214、ドレイン電極212と
213、さらに画素部に配置される薄膜トランジスタの
ソース電極215、ドレイン電極215を形成する。
線が形成される。例えば、画素部の薄膜トランジスタの
ソース電極215の形成と同時に、そこから延在したソ
ース配線が形成される。また、周辺回路においては、必
要とされる配線パターンが形成される。なお、周辺回路
においてドレイン電極212と213とを接続すること
でCMOS構造を得ることができる。
電極が形成される。ここでは、端子部の電極を形成する
パターン219と218、さらにコモン部ではコモン電
極を構成するパターン217が形成される。コモン電極
は、端子部に延在し、しかるべき電位に接続される。
(図2(E))
る電極やパターンは、500〜1000Åのチタン膜と
2000Å厚のアルミニウム膜と1000Å厚のチタン
膜でなる3層構造を有するものとして形成される。
便宜上2層目の配線と呼ばれる。
ニウムと活性層を構成する半導体との電気的な接触がう
まくいかないからである。これは、アルミニウムが半導
体では良好なオーム接触がとれないことによる。
その電気抵抗の低さを最大限利用するためである。
成される画素電極(ITO電極)と画素部の薄膜トラン
ジスタのドレイン電極216とをコンタクトさせるため
である。
ンタクトさせると良好なオーム接触がとれないが、チタ
ン膜とITO電極、及びチタン膜とアルミニウムとは良
好なオーム接触がとれるからである。
てもBMと2層目のコモン電極217とをITO電極で
接続することが必要される。この際、ITO電極との電
気的な接触を良好なものとするために、2層目の配線の
最上層をチタン膜とすることが必要とされる。
も2層目の配線でなる端子電極218及び219とIT
O電極とがコンタクトする必要がある。この際、端子電
極とITO電極との電気的な接触を良好なものとするた
めに、2層目の配線の最上層をチタン膜とすることが必
要とされる。
に図3(A)に示すように第2の層間絶縁膜として酸化
珪素膜301を2000Åの厚さに成膜する。
(B)に示すようにBM(ブラックマトリクス)を構成
するためにチタン膜を3000Åの厚さに成膜する。B
Mとしては、クロム膜またはチタン膜とクロム膜との積
層膜、または他の適当な金属膜を用いることができる。
のは302で示される部分である。303で示されるの
は、302で示されるBMからコモン部まで延在した部
分である。
縁膜221を成膜する。ここでは、2000Å厚の酸化
珪素膜をプラズマCVD法を成膜する。
2、223、224、225を形成する。ここで222
は、端子部の電極を形成するための開口である。また2
23と224は、2層目の配線とBMとを電気的に接続
するための開口である。
タのドレイン電極216に後に画素電極であるITO電
極がコンタクトするための開口である。
なる電極226と227と228とを同時に形成する。
ここで、228が画素電極として機能する部分である。
また227が2層目の配線217とBMから延在した電
極パターン220とを接続するために電極パターンとな
る。
はさらに銀ペーストで対抗基板との接触用の電極が形成
される。
M層が電気的に浮いた状態とすることを避ける構成とす
ることができる。
図示しないファイナル保護膜を形成し、さらにその上に
液晶をラビングするための図示しないラビング膜を形成
し、その後にラビング工程が実施される。この際、静電
気の発生により、薄膜トランジスタが破壊されたり絶縁
膜が静電破壊してしまうことが多々ある。
合、ブラックマトリクスを所定の電位として、そこに電
荷が蓄積することを避けることができるので、上記のよ
うな不良の発生を防止することができる。
部の工程が異なった構成に関する。本実施例に示す作製
工程は、図3(A)までは実施例1に示したものと同じ
である。
図3(A)に示す状態を得る。図3(A)に示す状態を
得たら、図5(A)に示すように開口部501、50
2、503を形成する。即ち、第2の層間絶縁膜301
に501〜503で示される開口を形成する。
れをパターニングすることにより、図5(B)に示す状
態を得る。
果たすパターンである。
2層面のコモン用の電極217とを直接コンタクトさせ
るためのパターンである。
一層目の電極218と219にコンタクトする電極であ
る。
Mを構成する材料でもって電極が構成されることが実施
例1と異なる点である。また、コモン部においてBMか
ら延在した電極506と2層目のコモン電極217とが
直接接触する点が実施例1と異なる点である。
層間絶縁膜508を成膜する。ここでは、実施例1と同
様に酸化珪素膜でもって3層目の層間絶縁膜508を形
成する。(図5(C))
してITO膜をスパッタ法で1500Åの厚さに成膜す
る。そしてそれをパターニングすることにより、画素電
極512を形成する。
形成する。この電極511は後に対向基板のコモン電極
と接触するために電極となる。また504と505は、
端子部における電極端子を形成するものとなる。
7から延在した電極506と2層目のコモン用の電極2
17とが直接接触する構成とすることができる。そして
そのコンタクトを確実なものとすることができる。
続は、共通電位を保持するためのものであるから、その
接触抵抗を極力低くする必要がある。このような目的の
ためには、本実施例の構成は有用なものとなる。
構成において、2層目の配線をチタン膜/アルミニウム
膜/チタン膜でなる3層膜とするのでなく、チタン膜/
アルミニウム膜の2層膜で構成する場合の例を示す。
3層構造とするのは、活性層とのコンタクト、ITOと
のコンタクト、配線自身抵抗の低減、といった問題を解
決するためである。
程が多くなるので、作製コストの削減を考えた場合、よ
り層の数が少ないものとすることが好ましい。本実施例
はこの点を考慮し、2層目の配線をチタン膜/アルミニ
ウム膜の2層膜でよいものとした例である。
なった構成に関する。本実施例に示す作製工程は、一部
の工程を除いて図3(A)までは実施例1に示したもの
と同じである。
図3(A)に示す状態を得る。この時、図2(D)に示
す工程において、開口35は形成しない。
17〜219、さらに36と212〜215で示される
2層目の配線を1000Åのチタン膜と3000Åのア
ルミニウム膜との2層で構成する。なお当然電極216
は形成しない。
図6(A)に示すように開口部501、502、50
3、601を形成する。即ち、第2の層間絶縁膜301
に開口501〜503、さらに601を形成する。
で異なるのは、図6(A)では、開口601が形成され
ているが、図5(A)では対応する部分では電極216
が形成されている点である。
れをパターニングすることにより、図6(B)に示す状
態を得る。ここで507が本来のBMとしての機能を果
たすパターンである。
延在したパターンと2層目のコモン用の電極217とを
直接コンタクトさせるためのパターンである。
一層目の電極218と219にコンタクトした電極であ
る。
にドレイン領域29とコンタクトする電極602をBM
507を構成する材料でもって形成する。
Mを構成する材料でもって電極が構成されることが実施
例1と異なる点である。また、BMと2層目のコモン電
極217とが直接接触する点が実施例1と異なる点であ
る。また画素部分の薄膜トランジスタのドレイン領域に
コンタクトする電極602がBM材料でもって形成され
る点が実施例1及び実施例2と異なる。
219、さらに36と212〜215で示される2層目
の配線がチタンとアルミニウムでなる2層膜でよいこと
が明らかになる。
ているのは、チタンでなるBM材料である。従って、2
層目の配線の上面がアルミニウムであっても何ら問題な
くオーム接触をとることができる。
線を下層がチタン膜で上層がアルミニウム膜である2層
構造とすることができる。
層間絶縁膜508を成膜する。ここでは、実施例1と同
様に酸化珪素膜でもって3層目の層間絶縁膜508を形
成する。(図6(C))
してITO膜をスパッタ法で1500Åの厚さに成膜す
る。そしてそれをパターニングすることにより、画素電
極512を形成する。
形成する。この電極511は後に対抗基板のコモン電極
と接触するために電極となる。また509と510は、
端子部における電極端子を形成するものとなる。
7から延在した電極506と2層目のコモン用の電極2
17とが直接接触する構成とすることができる。そして
そのコンタクトを確実なものとすることができる。
続は、共通電位を保持するためのものであるから、その
接触抵抗を極力低くする必要がある。このような目的の
ためには、本実施例の構成を採用するは好ましい。
膜とアルミニウム膜との2層膜で構成することができ
る。このことは、工程を削減できる意味で有用なものと
なる。
示す工程におけるBMを構成する材料の成膜の際に、B
Mが成膜中に高い電位を有し、絶縁膜を静電破壊しない
ようにするための工夫に関する。
には所定の電位になるべく構成される。しかし、BMの
成膜の際(普通スパッタ法が利用される)には、成膜途
中のBMに電荷が蓄積され、BMが他部に対して電位を
有してしまうことが懸念される。
る。図7に本実施例に示す構成の概略を示す。まず図7
(B)に示すように基板701上に第1の層間絶縁膜7
02と2層目の配線703を形成する。ここで、2層目
の配線の一部を基板701の角の部分まで延在させて設
けておく。
D法で成膜する際において、図7(A)に示すように、
2層目の配線の延在部分702が存在する部分を基板7
01を抑える爪705で押さて、電極700上に配置す
る。
すように2層目の層間絶縁膜704の成膜を行う。する
と、爪705が存在していた部分には成膜が行われない
状態となる。
する。すると、成膜と同時に延在した2層目の配線70
3とBM膜706とがコンタクトする。このようにする
と、BM材料の成膜途中、またはコモン電極の形成の前
にBM材料が特定の電位になってしまうことを抑制する
ことができる。
基体となる絶縁膜である。
で、ブラックマトリクスが帯電してしまう問題を解決す
ることができる。即ち、ブラックマトリクスが帯電して
しまうことによって生じる作製工程における不良の発生
を抑制することができる。また装置完成後における信頼
性を向上させることができる。
要を示す図。
製工程を示す図。
製工程を示す図。
製工程を示す図。
製工程を示す図。
製工程を示す図。
に形成された開口部 103 周辺駆動回路 104 端子 105、106、100 コモン電極 107 アクティブマトリクス回路の
拡大図 108 ゲイト線 109 ソース線 110 薄膜トランジスタ 111 周辺駆動回路 201 ガラス基板 202、203、204 活性層 205 ゲイト絶縁膜 206、208、210 ゲイト電極 207、209、211 陽極酸化膜 21、26、27 ソース領域 23、24、29 ドレイン領域 22、25、28 チャネル形成領域 212 層間絶縁膜 30〜35 コンタクト開口 218、219 端子電極 217 コモン電極 36、214、215 ソース電極 212、213、216 ドレイン電極 301 層間絶縁膜 302 BM(ブラックマトリクス) 303 コモン電極 221 層間絶縁膜 226 端子電極 227 コモン電極 228 画素電極
Claims (5)
- 【請求項1】基板上に薄膜トランジスタを少なくとも1
つ有する表示装置であって、 前記薄膜トランジスタを覆う第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上に設けられた第2の絶縁膜と、 前記第2の絶縁膜上に設けられた遮光膜と、 前記遮光膜を覆う第3の絶縁膜と、 前記薄膜トランジスタに電気的に接続され、前記第3の
絶縁膜上に設けられた透明導電膜でなる画素電極と、 前記遮光膜に電気的に接続され、前記第3の絶縁膜上に
設けられた、前記透明導電膜でなる電極と、 を有することを特徴とするアクティブマトリクス型表示
装置。 - 【請求項2】基板上に薄膜トランジスタを少なくとも1
つ有する表示装置であって、 前記薄膜トランジスタを覆う第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上に設けられた、コモン電極と前記薄
膜トランジスタのソース電極と、 前記薄膜トランジスタの前記ソース電極及び前記コモン
電極を覆う第2の絶縁膜と、 前記第2の絶縁膜上に設けられた遮光膜と、 前記遮光膜を覆う第3の絶縁膜と、 前記薄膜トランジスタに電気的に接続され、前記第3の
絶縁膜上に設けられた透明導電膜でなる画素電極と、 前記第3の絶縁膜上に設けられ、前記画素電極と同じ材
料でなる接続用電極と、 端子部と、を有し、 前記コモン電極は前記ソース配線と同じ材料でなる電極
であり、 前記接続用電極によって、前記遮光膜は前記コモン電極
に電気的に接続され、 前記端子部は、前記第1の絶縁膜上に設けられ前記ソー
ス電極と同じ材料でなる第1の導電膜と、前記第1の導
電膜上に設けられ前記画素電極と同じ材料でなる第2の
導電膜とを有することを特徴とするアクティブマトリク
ス型表示装置。 - 【請求項3】基板上に、薄膜トランジスタに接続された
画素電極が設けられた画素部と、前記画素部の薄膜トラ
ンジスタを駆動するための、薄膜トランジスタを用いた
周辺駆動回路とを有する表示装置であって、 前記画素部及び前記周辺駆動回路の薄膜トランジスタを
覆う第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜上に設けられたコモン電極と、 前記第1の絶縁膜及び前記コモン電極を覆う第2の絶縁
膜と、 前記画素部に設けられ、かつ前記第2の絶縁膜上に設け
られた遮光膜と、 前記第2の絶縁膜及び前記遮光膜を覆う第3の絶縁膜
と、 前記第3の絶縁膜上に設けられた接続用電極と、を有
し、 前記コモン電極は前記画素部及び前記周辺駆動回路の薄
膜トランジスタの前記第1の絶縁膜上に設けられている
電極と同じ材料でなる電極であり、 前記画素電極は前記第3の絶縁膜上に設けられた透明導
電膜でなる電極であり、 前記接続用電極は前記画素電極と同じ透明導電膜でなる
電極であり、 前記接続用電極によって、前記遮光膜は前記コモン電極
に電気的に接続されていることを特徴とするアクティブ
マトリクス型表示装置。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれか一項において、前
記透明導電膜はITOでなることを特徴とするアクティブ
マトリクス型表示装置。 - 【請求項5】請求項1〜4のいずれか一項に記載の表示
装置をアクティブマトリクス型の液晶表示装置に用いた
ことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
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