JP2006261678A - 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に形成されていて複数の溝を有する整列部と、溝の少なくとも一部に入っている線状半導体と、線状半導体と重畳する第1電極と、線状半導体の両端と各々接続されている第2及び第3電極とを有する。
【選択図】図2
Description
具体的には、基板上に形成されていて複数の溝を有する整列部と、溝の少なくとも一部に入っている線状半導体と、線状半導体と重畳する第1電極と、線状半導体の両端と各々接続されている第2及び第3電極とを含む。
そして、線状半導体の両端の絶縁膜及び導電体は除去されており、第2及び第3電極は縦芯と直接接触していることが好ましい。
また、溝の高さは、2μm以下に形成されていることが好ましい。
前記他の目的を達成するための本発明による薄膜トランジスタ表示板は、基板と、基板上に形成されていて溝を有する整列部と、溝の少なくとも一部に入っている線状半導体と、線状半導体と重畳するゲート線と、線状半導体の両端と各々接続されているデータ線及びドレイン電極と、ドレイン電極と接続されている画素電極とを含む。
そして、線状半導体の両端の絶縁膜及び導電体は除去されており、第2及び第3電極は縦芯と直接接触していることが好ましい。
また、整列部は透明な有機物質からなることが好ましい。
また、溝の幅は、2〜4μmに形成されていることが好ましい。
前記他の目的を達成するための本発明による薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、基板上に溝を有する整列部を形成する段階と、溝に線状半導体を満たす段階と、線状半導体と重畳するゲート線を形成する段階と、ゲート線と絶縁されて交差し、線状半導体の両端と各々接続されているデータ線及びドレイン電極を形成する段階と、ドレイン電極と接続されている画素電極を形成する段階とを含む。
そして、線状半導体は単結晶シリコンからなる縦芯と、縦芯を取り囲む絶縁膜と、絶縁膜を取り囲む導電体とを含むことが好ましい。
また、整列部は、感光性を有する透明な有機物質で形成することが好ましい。
また、溝の高さは、2μm以下に形成することが好ましい。
また、溝の幅は2〜4μmに形成することが好ましい。
また、開口率を減少させずに複数の薄膜トランジスタを1つの画素に形成することができるので、薄膜トランジスタの不良による画素不良を最小化して、薄膜トランジスタ表示板の収率が向上する。
図面において、いろいろな層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体にわたって類似な部分については同一の図面符号を付した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の上にあるとする時、これは他の部分のすぐ上にある場合だけでなく、その中間に他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分のすぐ上にあるとする時は、中間に他の部分がないことを意味する。
以下、図1〜図3を参照して、本発明の実施形態による薄膜トランジスタを含む表示装置用薄膜トランジスタ表示板の一例について詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態による液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の画素部分を示した配置図であり、図2は図1に示した薄膜トランジスタ表示板のII部分を拡大して示した配置図であり、図3は図1の薄膜トランジスタ表示板のIII-III'線による断面図であり、図4は図2のIV-IV'線による断面図である。
基板110上には横に延在している複数のゲート線121及び維持電極線131が形成されている。ゲート線121はゲート信号を伝達し、下に突出していて、線状半導体154と重畳する複数のゲート電極124を有する。ゲート電極124は溝810に対して垂直方向に突出している。
ゲート線121及び維持電極線131は、モリブデン(Mo)やモリブデン合金などのモリブデン系金属、クロム(Cr)、チタニウム(Ti)、タンタル(Ta)などの耐火性金属またはこれらの合金で形成することができる。しかし、これらは物理的性質が異なる2つの導電膜(図示せず)を含む多層膜構造を有することもできる。この場合、1つの導電膜は耐火性金属で構成し、他の導電膜は信号遅延や電圧降下を減らすことができるように低い比抵抗の金属、例えば、アルミニウム(Al)やアルミニウム合金などアルミニウム系金属、銀(Ag)や銀合金など銀系金属、または銅(Cu)や銅合金など銅系金属で構成できる。このような組み合わせの例としては、アルミニウム(合金)下部膜と、クロムまたはモリブデン(合金)上部膜の二重膜がある。
ゲート線121上には層間絶縁膜160が形成されている。層間絶縁膜160は、窒化ケイ素や酸化ケイ素などの無機絶縁物、有機絶縁物、低誘電率絶縁物などで形成される。低誘電率絶縁物の誘電定数は4.0以下であることが好ましく、プラズマ化学気相蒸着(plasmaenhanced chemical vapor deposition、PECVD)によって形成されるa−Si:C:O、a−Si:O:Fなどがその例である。有機絶縁物のうちの感光性を有するものにて層間絶縁膜160を形成することもでき、層間絶縁膜160の表面を平坦に形成することができる。また、層間絶縁膜160は、線状半導体154の露出された部分を保護しながらも有機膜の長所を生かすことができるように、下部無機膜と上部有機膜の二重膜構造とすることができる。
そして、層間絶縁膜160上には複数のデータ線171及び複数のドレイン電極175が形成されている。
データ線171の一端部は他の層または外部の駆動回路と接続するために面積が広いことがあり、データ信号を生成するデータ駆動回路(図示せず)が基板110上に集積される場合、データ線171がデータ駆動回路に直ちに接続される。
データ線171、ドレイン電極175及び層間絶縁膜160上に保護膜180が形成されている。保護膜180は層間絶縁膜160と同一物質で作ることができ、ドレイン電極175を露出する複数の接触孔185を有する。
画素電極190は、接触孔185を通じてドレイン電極175と接続されており、ドレイン電極175からデータ電圧の印加を受ける。
データ電圧が印加された画素電極190は、共通電圧の印加を受ける共通電極と共に電場を生成することによって、2つの電極間の液晶層の液晶分子の方向を決定したり、2つの電極間の発光層(図示せず)に電流を流して発光させる。
このような本実施形態による薄膜トランジスタは、高い移動度を有する単結晶シリコンからなる線状半導体154aを用いるので、非晶質シリコンまたは多結晶シリコンを用いる薄膜トランジスタより向上した駆動能力を有する。したがって、薄膜トランジスタは画素に印加されるデータ電圧をオン/オフするスイッチング素子として使用できることは勿論のこと、ゲート駆動回路及びデータ駆動回路を構成する駆動素子として使用できる。従って、薄膜トランジスタ表示板に画素スイッチング用薄膜トランジスタを形成しながら、ゲート及びデータ駆動回路を共に実現することもできる。
図5は、図1〜図4に示した液晶表示装置の薄膜トランジスタ表示板を本発明の一実施形態によって製造する方法の中間段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図6A及び図6Bは、各々図5の薄膜トランジスタ表示板のVIA-VIA'線及びVIB-VIB'線による断面図であり、図7A及び図7Bは、各々図6A及び図6Bの次の段階での断面図であり、図8A及び図8Bは、各々図7A及び図7Bの次の段階での断面図であり、図9は、図8A及び図8Bの次の段階での薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図10A及び図10Bは、図9の薄膜トランジスタ表示板のXA-XA'線及びXB-XB'線による断面図であり、図11は、図9の次の段階での配置図であり、図12A及び図12Bは、図11の薄膜トランジスタ表示板のXIIA-XIIA'線及びXIIB-XIIB'線による断面図であり、図13は、図11の次の段階での配置図であり、図14A及び図14Bは、図13のXIVA-XIVA'線及びXIVB-XIVB'線による断面図である。
そして、整列部800を形成するための有機膜が感光性を有しない場合には、感光膜パターンを利用した写真エッチング工程でパターニングして形成することができる。
続いて、感光膜に写真工程を適用して感光膜パターンPRを形成する。感光膜パターンPRは薄膜トランジスタのチャンネル部分にだけ残され、線状半導体154の両端が露出される。
次に、図8A及び図8Bに示すように、乾式エッチングまたはアッシング(ashing)によって感光膜パターンPRを除去する。この時、感光膜パターンPRを過エッチングして、下部の導電体154cが1/2〜2/5程度露出されるまで進行することが好ましい。整列部800の上部も一部除去され得る。
以後、図11〜図12Bに示すように、ゲート線121及び維持電極線131を覆う絶縁物質を積層して層間絶縁膜160を形成する。そして、写真工程または写真エッチング工程によって層間絶縁膜160に線状半導体154両端の縦芯154aを露出する接触孔163、165を形成する。
次に、図13〜図14Bに示すように、データ線171及びドレイン電極175を覆う保護膜180を形成した後、写真工程で接触孔185を形成する。保護膜180が感光性を有しない場合には、別途の感光膜パターンを利用した写真エッチング工程で接触孔185を形成する。
以上、上述のように、薄膜トランジスタの半導体を形成する工程で、従来のように不純物をドーピングしたり、結晶化する複雑な工程が省略されるので、薄膜トランジスタ表示板の製造工程を単純化することができる。
図15は本発明の実施形態による薄膜トランジスタ表示板の概略的な等価回路図である。
従って、従来の薄膜トランジスタ表示板における半導体と同一の大きさで、整列部、ソース電極及びドレイン電極を形成すれば、それぞれのソース電極及びドレイン電極が少なくとも複数の線状半導体と接続されて、図15に示したように、複数の薄膜トランジスタが形成される。
そして、線状半導体の大きさはナノメートル(nanometer)単位であるので、少数の線状半導体のみを利用して薄膜トランジスタを形成すれば、1つの画素で薄膜トランジスタが占める面積が非常に小さくなる。従って、画素の開口率を向上させることができる。
121 ゲート線
124 ゲート電極
131 維持電極線
154 線状半導体
171 データ線
173 ソース電極
175 ドレイン電極
190 画素電極
Claims (18)
- 基板上に形成されていて複数の溝を有する整列部と、
前記溝の少なくとも一部に入っている線状半導体と、
前記線状半導体と重畳する第1電極と、
前記線状半導体の両端と各々接続されている第2及び第3電極と、
を含む薄膜トランジスタ。 - 前記線状半導体は、単結晶シリコンからなる縦芯と、前記縦芯を取り囲む絶縁膜と、前記絶縁膜を取り囲む導電体とを含む、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記線状半導体の両端の前記絶縁膜及び導電体は除去されており、前記第2及び第3電極は前記縦芯と直接接触している、請求項2に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記溝の高さは2μm以下に形成されている、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記溝の幅は2〜4μmに形成されている、請求項1に記載の薄膜トランジスタ。
- 基板と、
前記基板上に形成されていて溝を有する整列部と、
前記溝の少なくとも一部に入っている線状半導体と、
前記線状半導体と重畳するゲート線と、
前記線状半導体の両端と各々接続されているデータ線及びドレイン電極と、
前記ドレイン電極と接続されている画素電極と、
を含む薄膜トランジスタ表示板。 - 前記線状半導体は、単結晶シリコンからなる縦芯と、前記縦芯を取り囲む絶縁膜と、前記絶縁膜を取り囲む導電体とを含む、請求項6に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記線状半導体の両端の前記絶縁膜及び導電体は除去されており、前記第2及び第3電極は前記縦芯と直接接触している、請求項7に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記整列部は透明な有機物質からなる、請求項6に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記溝の高さは2μm以下に形成されている、請求項6に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記溝の幅は2〜4μmに形成されている、請求項6に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 基板上に溝を有する整列部を形成する段階と、
前記溝に線状半導体を満たす段階と、
前記線状半導体と重畳するゲート線を形成する段階と、
前記ゲート線と絶縁されて交差し、前記線状半導体の両端と各々接続されているデータ線及びドレイン電極を形成する段階と、
前記ドレイン電極と接続されている画素電極を形成する段階と、
を含む薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記線状半導体を満たす段階は、
前記線状半導体を含む感光剤を塗布して前記線状半導体を含む感光膜を形成する段階と、
前記線状半導体を含む感光膜をパターニングして、前記整列部と重畳し、線状半導体を含む感光膜パターンを形成する段階と、
前記線状半導体を含む感光膜パターンの感光剤を除去する段階と、
を含む、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。 - 前記線状半導体は、単結晶シリコンからなる縦芯と、前記縦芯を取り囲む絶縁膜と、前記絶縁膜を取り囲む導電体とを含む、請求項13に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記整列部と重畳し、線状半導体を含む感光膜パターンを形成する段階で露出される前記線状半導体の前記絶縁膜及び前記導電体を除去する段階をさらに含む、請求項14に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記整列部は感光性を有する透明な有機物質で形成する、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記溝の高さは2μm以下に形成する、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
- 前記溝の幅は2〜4μmに形成する、請求項12に記載の薄膜トランジスタ表示板の製造方法。
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