JP2006190852A

JP2006190852A - 薄膜トランジスタ及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2006190852A
Application number: JP2005002068A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Yoshimoto; 芳和好本
Original assignee: Future Vision Inc
Current assignee: Future Vision Inc
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】生産工程が単純化された薄膜トランジスタ及びそれを用いた液晶表示装置
【解決手段】絶縁基板１１上の光透過型感光性樹脂１２の開口部に形成されたゲート電極１３と、光透過型感光性樹脂及びゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜１４と、
ゲート絶縁膜の一部の上に形成された半導体層１５、オーミックコンタクト層１６及び保護膜１７と、ゲート絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層及び保護膜上の光透過型感光性樹脂１８の２つの開口部に形成されたソース・ドレイン電極１９とを備え、前記ゲート電極及びソース・ドレイン電極が、金属微粒子を含有するインクを用いたインクジェット塗布により形成された電極であることを特徴とする薄膜トランジスタ
【選択図】図２

Description

本発明は、インクジェット塗布により形成されたゲート電極及びソース・ドレイン電極を有する薄膜トランジスタ及びこれを用いた液晶表示装置に関する。

アクティブマトリクス型の液晶表示装置に用いられる薄膜トランジスタの構成は、基板上に、クロム等の金属膜からなるゲート電極と、ＳｉＮｘからなるゲート絶縁膜と、アモルファスシリコンからなる半導体層と、リン等の不純物をドープしたオーミックコンタクト層と、クロム等の金属膜からなるソース電極及びドレイン電極と、保護膜とが、この順で積層されている。

上記薄膜トランジスタは、多数の薄膜をガラス基板に形成し、その薄膜にフォトリソグラフィ工程を実施することによって製造されている。しかし、薄膜の形成及びパターニングには、スパター装置、ＣＶＤ装置及びエッチング装置等の高価かつ低スループットで複雑な真空装置を使用しなければならず、これは工程を非常に複雑にすると共に製造原価を増加させる結果を招く。

そこで、可及的に大気圧雰囲気中で薄膜トランジスタを製造することが下記特許文献１に記載されている。この特許文献１には、薄膜トランジスタのゲート電極膜を、導電材料を含有する液体材料を用いて、インクジェット法によって形成し、また、薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域を、半導体材料を含有する液体材料を用いて、インクジェット法によって形成することが記載されている。
特開２００３−３１８１９３号公報

薄膜トランジスタの製造において、インクジョット法により真空装置の数を減らし生産工程を削減しているが、依然として、その生産工程数が多く、薄膜トランジスタを低廉かつ高スループットで製造することができない。

そこで、本発明は、生産工程が単純化された薄膜トランジスタ及びそれを用いた液晶表示装置を提供することを目的とする。

薄膜トランジスタのゲート電極及びソース・ドレイン電極を、３００℃程度の耐熱性を有する光透過型感光性樹脂の開口部に、金属微粒子を含有するインクを用いて、インクジェット法により形成する。

ソース・ドレイン電極のインクジェット法による形成工程が、保護膜を形成した後であるため、この工程は、ソース・ドレイン電極とチャネル領域とのオーミックコンタクトを施す処理を含めた簡単な製造工程となる。また、良好な保護膜の形成に好都合である。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に係るアクティブマトリクス型の液晶表示装置の概略図であって、走査線駆動回路１００によって選択された走査線１０１に対応して、データ線駆動回路２００からデータ線２０１を介して薄膜トランジスタ１０にデータが供給される。

薄膜トランジスタ１０は、走査線１０１とデータ線２０１との交差部に設けられ、薄膜トランジスタ１０のゲート電極１３には、走査線１０１が接続され、薄膜トランジスタ１０のソース・ドレイン電極１９の一方がデータ線２０１に接続されている。

ソース・ドレイン電極１９の他方は、液晶素子２０の画素電極２１に接続され、液晶素子２０は、画素電極２１と共通電極２２との間で、画素電極２１に供給されるデータ(電圧)により駆動される。

図２は、本発明に係る薄膜トランジスタ１０の構成であって、ゲート電極１３は、金属微粒子を含有するインクを用いたインクジェット塗布により、絶縁基板１１上の光透過型感光性樹脂１２の開口部に形成される。

また、薄膜トランジスタ１０のソース・ドレイン電極１９は、ゲート電極１３及び光透過型感光性樹脂１２上の平坦なゲート絶縁膜１４、このゲート絶縁膜１４上の一部に形成された半導体層１５、オーミックコンタクト層１６及び保護膜１７、これらの上に形成された光透過型感光性樹脂１８の２つの開口部に、金属微粒子を含有するインクを用いたインクジェット塗布により形成される。

図３及び図４を用いて、本発明に係る薄膜トランジスタ１０の製造工程を説明する。図３は、ゲート電極１３をインクジェット塗布によって形成する工程であり、図４は、ソース・ドレイン電極１９をインクジェット塗布によって形成する工程である。

図３は、同図(a)ないし(g)に示すように、以下(a)ないし(g)の工程からなる。(a) 絶縁基板１１の上に光透過型感光性樹脂１２をスピンコートによって塗布する。(b) 光透過型感光性樹脂１２をゲート電極配置マスクによって、開口部を形成する。(c) 光透過型感光性樹脂１２の開口部にインクジェット塗布し、焼成してゲート電極を形成する。(d) 光透過型感光性樹脂１２及びゲート電極１３の上に、ゲート絶縁膜１４、半導体層(アモルファスシリコン)１５及びオーミックコンタクト層(ｎ型半導体層)１６を順次形成する。次に、レジストを塗布し、ホトマスクを用いて露光・現像してレジスト層３０を形成する。(e) レジスト層３０をマスクとして、オーミックコンタクト層１６及び半導体層１５をエッチングする。(f) オーミックコンタクト層１６を半導体層１５の両端に配置するマスクによってエッチングする。(g) 半導体層１５をマイクロ波プラズマ酸化法により保護膜１７を形成する。

この保護膜１７によって、酸化膜／半導体層界面の特徴を生かしたバックチャネル効果の少ないオフ特性に優れた薄膜トランジスタが得られ、これを用いた高品質な液晶表示装置が実施可能である。さらに、マイクロ波プラズマ酸化法により、従来の酸化に比べ、速度・膜質に優れ、かつ酸化温度が低いのでさらに好適に実施することができる。

図４は、同図(a)(b)(c)に示すように、以下(a)(b)(c)の工程からなる。(a) 図３(g)で形成されたゲート絶縁膜１４、オーミックコンタクト層１６及び保護膜１７の上に光透過型感光性樹脂１８をスピンコートによって塗布する。(b) 光透過型感光性樹脂１８をソース・ドレイン電極配置マスクによって、２つの開口部を形成する。(c) 光透過型感光性樹脂１８の２つの開口部にインクジェット塗布し、焼成してソース・ドレイン電極１９を形成する。

図５は、本発明に係る薄膜トランジスタの他の構成図であって、図２に示す構成と異なるのは、図３(e)で形成されたオーミックコンタクト層１６を、マイクロ波プラズマ酸化法により保護膜１７とする点である。この保護膜１７は、図２に示す保護膜１７と比較して膜質がよい。

図６は、本発明に係る薄膜トランジスタの他の構成図であって、図２に示す構成と異なるのは、図３(e)で形成されたオーミックコンタクト層１６（膜厚が厚い）の一部をエッチングして、その後、マイクロ波プラズマ酸化法により保護膜１７とする点である。この保護膜１７は、図２に示す保護膜１７と比較して膜質がよい。

図７は、本発明に係る薄膜トランジスタの他の構成図であって、図２に示す構成と異なるのは、図３(ｆ)で形成された半導体層１５上と、ゲート絶縁膜１４上に、マイクロ波プラズマＣＶＤで形成したＳｉＮｘを保護膜１７とする点である。

本発明に係る液晶表示装置の概略図本発明に係る薄膜トランジスタの断面図薄膜トランジスタの製造工程図薄膜トランジスタの製造工程図他の薄膜トランジスタの断面図他の薄膜トランジスタの断面図面図他の薄膜トランジスタの断面図

符号の説明

１０…薄膜トランジスタ、１１…絶縁基板、１２…光透過型感光性樹脂、１３…ゲート電極、１４…ゲート絶縁膜、１５…半導体層(アモルファスシリコン)、１６…オーミックコンタクト層(ｎ型半導体層)、１７…保護膜、１８…光透過型感光性樹脂、１９…ソース・ドレイン電極、２０…液晶素子、２１…画素電極、２２…共通電極、１００…走査線駆動回路、１０１…走査線、２００…データ線駆動回路、２０１…データ線

Claims

絶縁基板上の光透過型感光性樹脂の開口部に形成されたゲート電極と、
光透過型感光性樹脂及びゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜の一部の上に形成された半導体層、オーミックコンタクト層及び保護膜と、
ゲート絶縁膜、半導体層、オーミックコンタクト層及び保護膜上の光透過型感光性樹脂の２つの開口部に形成されたソース・ドレイン電極とを備えた薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲート電極及びソース・ドレイン電極が、金属微粒子を含有するインクを用いたインクジェット塗布により形成された電極であることを特徴とする薄膜トランジスタ
前記保護膜が、オーミックコンタクト層又は半導体層の一部をマイクロ波プラズマ酸化法により酸化形成した膜であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ
前記保護膜が、オーミックコンタクト層をマイクロ波プラズマ酸化法により酸化形成した膜であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ
前記保護膜が、ＳｉＮｘマイクロ波プラズマＣＶＤ膜であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ
走査線とデータ線との交差部に設けられ、走査線に接続されたゲート電極と、データ線に接続されたソース・ドレイン電極の一方の電極と、液晶素子の画素電極に接続されたソース・ドレイン電極の他方の電極とを有する薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置において、
前記薄膜トランジスタのゲート電極及びソース・ドレイン電極が、金属微粒子を含有するインクを用いたインクジェット塗布により形成された電極であることを特徴とする液晶表示装置