JP2010205850A - Display device - Google Patents

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JP2010205850A JP2009048490A JP2009048490A JP2010205850A JP 2010205850 A JP2010205850 A JP 2010205850A JP 2009048490 A JP2009048490 A JP 2009048490A JP 2009048490 A JP2009048490 A JP 2009048490A JP 2010205850 A JP2010205850 A JP 2010205850A
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Takuo Kaito
拓生 海東
Toshio Miyazawa
敏夫 宮沢
Takeshi Sakai
武志 境
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a display device with a thin-film transistor which suppresses a cost increase by a production process, while securing a necessary on current and simultaneously suppressing an off current. <P>SOLUTION: The display device having the thin-film transistor TFT includes: a gate electrode GT; a drain electrode DT and a source electrode ST stacked on the upper side of the gate electrode GT; a semiconductor film S stacked on the upper side of the gate electrode GT and on the lower side of the drain electrode DT and the source electrode ST; and an insulating film ES which comes into contact with the upper side of the semiconductor film S, and is formed in a tapering shape to expose a first end DR on the drain electrode DT side and a second end SR on the source electrode ST side in the semiconductor film S. The drain electrode DT is arranged so as to coat the first end DR from the upper side astride a part of the insulating film ES, the source electrode ST is arranged so as to coat the second end SR from the upper side astride a part of the insulating film ES, and the semiconductor film S and the gate electrode GT are overlapped in a planar manner in a region apart at predetermined intervals from the first end DR. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜トランジスタ(TFT)を用いて画素の表示制御を行う表示装置に関する。   The present invention relates to a display device that performs display control of a pixel using a thin film transistor (TFT).

従来より、非晶質シリコン(a-Si)を用いて形成される薄膜トランジスタの電気的特性等の性能を向上させることが検討されている。ここで、所望の電気的特性を得るために、例えば、非晶質シリコンを用いて形成される薄膜トランジスタの構造をなるべく維持して設計された製造プロセスを流用しつつ、シリコンの結晶粒径を大きくして電子移動度等を改善するという方向性で検討もなされている。   Conventionally, it has been studied to improve performance such as electrical characteristics of a thin film transistor formed using amorphous silicon (a-Si). Here, in order to obtain desired electrical characteristics, for example, the manufacturing process designed by maintaining the structure of a thin film transistor using amorphous silicon as much as possible is utilized, and the crystal grain size of silicon is increased. Thus, studies have been made with a direction of improving electron mobility and the like.

特許文献1は、このような従来技術の一例であり、図11は、特許文献1で記載されているものと同様のボトムゲート構造による薄膜トランジスタを示す図である。特許文献1では、同図で示すように、表示装置の製造上の理由等から、多結晶シリコン(p-Si)が非晶質シリコンの下側に積層されている。   Patent Document 1 is an example of such a conventional technique, and FIG. 11 is a diagram showing a thin film transistor having a bottom gate structure similar to that described in Patent Document 1. In Patent Document 1, as shown in the figure, polycrystalline silicon (p-Si) is laminated below amorphous silicon for reasons of manufacturing a display device.

特開平5−55570号公報JP-A-5-55570

図11で示される薄膜トランジスタに着目すると、オン電流は電子移動度の大きい多結晶シリコン層SPを流れるが、オフ電流が問題となる。これは、ゲート電極GTにマイナス電圧が印加すると、多結晶シリコン層SPに正孔が誘起され、ドレイン電極DT及びソース電極STと多結晶シリコン層SPとの間に電位障壁がないことから、正孔による電流がそのままドレイン電極DT及びソース電極STに流れるためである。   When attention is paid to the thin film transistor shown in FIG. 11, the on-current flows through the polycrystalline silicon layer SP having a high electron mobility, but the off-current becomes a problem. This is because when a negative voltage is applied to the gate electrode GT, holes are induced in the polycrystalline silicon layer SP, and there is no potential barrier between the drain electrode DT, the source electrode ST, and the polycrystalline silicon layer SP. This is because the current due to the holes flows directly to the drain electrode DT and the source electrode ST.

また、図12は、本願発明者らが検討した構造を示す図である。同図に示される薄膜トランジスタでは、ドレイン電極DT及びソース電極STと半導体膜Sとが接続する部分が広く形成されて、接触抵抗を低くしている。ここで図6Aは、図12に示す薄膜トランジスタにおけるゲート電圧とドレイン電流の特性を示すグラフである。同図のグラフでは、ドレイン電圧1Vでは、オン電流が十分に確保されて、かつオフ電流も抑制されていることが示されるとともに、ドレイン電圧10Vでは、オフ電流を抑制できずにリーク電流が流れることが示される。従って、図12に示す薄膜トランジスタを用いる場合には、ドレイン電圧を例えば5V以下にするというような制限を設ける必要があり、ドレイン電圧をより高電圧にする場合のオフ電流の抑制が課題となる。   Moreover, FIG. 12 is a figure which shows the structure which this inventor examined. In the thin film transistor shown in the figure, a portion where the drain electrode DT and the source electrode ST and the semiconductor film S are connected is widely formed to reduce the contact resistance. Here, FIG. 6A is a graph showing characteristics of gate voltage and drain current in the thin film transistor shown in FIG. In the graph of the figure, it is shown that the on-state current is sufficiently secured and the off-state current is suppressed at the drain voltage of 1V, and the off-state current cannot be suppressed and the leakage current flows at the drain voltage of 10V. It is shown. Therefore, in the case of using the thin film transistor shown in FIG. 12, it is necessary to provide a restriction such that the drain voltage is set to 5 V or less, for example, and it becomes a problem to suppress the off current when the drain voltage is set to a higher voltage.

本発明は、製造プロセスによるコスト増を抑えつつ、必要なオン電流を確保しながらオフ電流を抑制した薄膜トランジスタを備えた表示装置を提案することを目的とする。   An object of the present invention is to propose a display device including a thin film transistor in which off current is suppressed while securing a necessary on current while suppressing an increase in cost due to a manufacturing process.

上記課題を解決するための本発明に係る表示装置は、透明基板の上側に積層されたゲート電極と、前記ゲート電極の上側に積層されて、接続された信号線から信号が供給されるドレイン電極と、前記ゲート電極の上側に積層されるソース電極と、前記ゲート電極の上側であって、前記ドレイン電極及び前記ソース電極の下側に積層されて、前記ゲート電極が発生させる電界により前記ドレイン電極及び前記ソース電極間の電流を制御する半導体膜と、前記半導体膜の上側に接してテーパ状に形成されて、前記半導体膜の前記ドレイン電極の側の第1端部と前記ソース電極側の第2端部とを露出させる絶縁膜とを含み、前記ドレイン電極は、前記絶縁膜の一部に跨って前記第1端部を上側から覆うように配置され、前記ソース電極は、前記絶縁膜の一部に跨って前記第2端部を上側から覆うように配置され、前記半導体膜と前記ゲート電極は、前記第1端部から所定間隔を離された領域において平面的に重複する、ことを特徴とする薄膜トランジスタを有する。   In order to solve the above problems, a display device according to the present invention includes a gate electrode laminated on a transparent substrate, and a drain electrode laminated on the gate electrode and supplied with a signal from a connected signal line. A source electrode stacked on the gate electrode; and an upper side of the gate electrode and on the drain electrode and the source electrode, and the drain electrode is generated by the electric field generated by the gate electrode. And a semiconductor film for controlling a current between the source electrodes, and a tapered shape in contact with an upper side of the semiconductor film, and a first end portion on the drain electrode side of the semiconductor film and a first electrode on the source electrode side. An insulating film that exposes two ends, and the drain electrode is disposed so as to cover the first end from above over a part of the insulating film, and the source electrode The semiconductor film and the gate electrode are arranged so as to cover the second end portion from the upper side across a part of the semiconductor substrate, and the semiconductor film and the gate electrode overlap in a plane in a region separated from the first end portion by a predetermined distance. A thin film transistor characterized by

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記ゲート電極は、前記半導体膜の中心に対して前記第2端部の側に該ゲート電極の中心が位置するように配置される、ことを特徴とする。   In one embodiment of the display device according to the present invention, the gate electrode is disposed so that the center of the gate electrode is positioned on the second end side with respect to the center of the semiconductor film. Features.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記半導体膜と前記ゲート電極は、前記第1端部と前記第2端部とに挟まれる領域から前記第2端部における少なくとも一部の領域に跨って、平面的に重複する、ことを特徴とする。   In the display device according to the aspect of the invention, the semiconductor film and the gate electrode may include at least a part of the second end portion from a region sandwiched between the first end portion and the second end portion. It is characterized by overlapping two-dimensionally over the two.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記ゲート電極は、前記第2端部と平面的に重複する領域から、前記第1端部が設けられている側の反対側に突出するように延設される、ことを特徴とする。   In the display device according to the aspect of the invention, the gate electrode may protrude from a region overlapping the second end portion in a plan view to a side opposite to the side where the first end portion is provided. It is extended, and it is characterized by the above-mentioned.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記半導体膜と前記ゲート電極は、該ゲート電極と前記第2端部とが平面的に重複するのを避けて、該第1端部と該第2端部とに挟まれる領域の一部において平面的に重複する、ことを特徴とする。   In the display device according to the aspect of the invention, the semiconductor film and the gate electrode may be configured such that the gate electrode and the second end portion overlap in a planar manner, It overlaps planarly in a part of area | region pinched | interposed with a 2nd edge part, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記半導体膜と前記ゲート電極は、前記第1端部及び前記第2端部から前記所定間隔を離された領域において平面的に重複する、ことを特徴とする。   In the display device according to the aspect of the invention, the semiconductor film and the gate electrode may overlap in a plane in a region separated from the first end and the second end by the predetermined distance. It is characterized by.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記ゲート電極は、前記ドレイン電極が前記絶縁膜と跨る部分と平面的に重複するように配置される、ことを特徴とする。   In one embodiment of the display device according to the present invention, the gate electrode is arranged so that the drain electrode overlaps in plan with a portion straddling the insulating film.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記半導体膜は、微結晶シリコンによって形成される、ことを特徴とする。   In one embodiment of the display device according to the present invention, the semiconductor film is formed of microcrystalline silicon.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記半導体膜と前記ゲート電極が平面的に重複する領域は、前記第1端部から0.5μm以上離れる、ことを特徴とする。   In one embodiment of the display device according to the present invention, a region where the semiconductor film and the gate electrode overlap in a plane is separated from the first end by 0.5 μm or more.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記第1端部と前記ドレイン電極、及び、前記第2端部と前記ソース電極の間には、これらをオーミックコンタクトさせるオーミックコンタクト層が形成される、ことを特徴とする。   In one embodiment of the display device according to the present invention, an ohmic contact layer is formed between the first end and the drain electrode, and between the second end and the source electrode so as to make an ohmic contact therebetween. It is characterized by that.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記ドレイン電極は、映像信号線に接続され、前記ソース電極は、画素電極に接続され、前記ゲート電極は、走査信号線に接続され、前記薄膜トランジスタは、前記映像信号線と前記走査信号線が升目状に敷設された画素領域において形成される、ことを特徴とする。   In the display device according to the aspect of the invention, the drain electrode is connected to a video signal line, the source electrode is connected to a pixel electrode, the gate electrode is connected to a scanning signal line, and the thin film transistor Is formed in a pixel region in which the video signal line and the scanning signal line are laid in a grid pattern.

また、本発明に係る表示装置の一態様では、前記薄膜トランジスタは、画素領域の周辺に形成され、前記薄膜トランジスタがオフ状態となる場合に、前記ドレイン電極と前記ゲート電極間の電位差が、前記ソース電極と前記ゲート電極間の電位差よりも高くなる、ことを特徴とする。   In one embodiment of the display device according to the present invention, the thin film transistor is formed in the periphery of a pixel region, and when the thin film transistor is turned off, a potential difference between the drain electrode and the gate electrode is And the potential difference between the gate electrodes becomes higher.

本発明によれば、表示装置における薄膜トランジスタの必要なオン電流を確保しつつオフ電流を抑制できる。   According to the present invention, it is possible to suppress the off current while securing the necessary on current of the thin film transistor in the display device.

IPS方式の液晶表示装置を構成するTFT基板の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a TFT substrate constituting an IPS liquid crystal display device. 第1実施形態に係るTFT基板の画素の様子を示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view which shows the mode of the pixel of the TFT substrate which concerns on 1st Embodiment. 図2のIII−III線における断面図である。It is sectional drawing in the III-III line of FIG. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す上面図である。It is a top view which shows a mode that thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す上面図である。It is a top view which shows a mode that thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 第1実施形態に係る表示装置における薄膜トランジスタTFTを製造する様子を示す上面図である。It is a top view which shows a mode that thin-film transistor TFT in the display apparatus which concerns on 1st Embodiment is manufactured. 図12の薄膜トランジスタにおけるゲート電圧とドレイン電流の特性を示すグラフである。13 is a graph showing characteristics of gate voltage and drain current in the thin film transistor of FIG. 12. 図3の薄膜トランジスタにおけるゲート電圧とドレイン電流の特性を示すグラフである。4 is a graph showing characteristics of gate voltage and drain current in the thin film transistor of FIG. 3. 第2実施形態にかかる薄膜トランジスタの断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the thin-film transistor concerning 2nd Embodiment. 第3実施形態にかかる薄膜トランジスタの断面図を示す図である。It is a figure which shows sectional drawing of the thin-film transistor concerning 3rd Embodiment. VA方式及びTN方式の表示装置を構成するTFT基板の等価回路図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the equivalent circuit schematic of the TFT substrate which comprises the display apparatus of a VA system and a TN system. VA方式及びTN方式のTFT基板に形成される画素の一例を示す拡大平面図である。It is an enlarged plan view showing an example of a pixel formed on a VA type and TN type TFT substrate. 特許文献1で記載されているものと同様のボトムゲート構造による薄膜トランジスタを示す図である。It is a figure which shows the thin-film transistor by the same bottom gate structure as what is described in patent document 1. FIG. 本願発明者らが検討した構造を示す図である。It is a figure which shows the structure which inventors of this application examined.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る表示装置は、IPS(In-Plane Switching)方式の液晶表示装置であって、走査信号線、映像信号線、薄膜トランジスタ、画素電極、及び対向電極が配置されたTFT基板と、当該TFT基板と対向し、カラーフィルタが設けられたフィルタ基板と、両基板に挟まれた領域に封入された液晶材料と、当該TFT基板とフィルタ基板に光を提供するバックライトとを含んで構成される。このTFT基板は、ガラス等によって形成された透明基板上に、薄膜トランジスタが配置されている。
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The display device according to the present embodiment is an IPS (In-Plane Switching) liquid crystal display device, and includes a TFT substrate on which scanning signal lines, video signal lines, thin film transistors, pixel electrodes, and counter electrodes are arranged, and It includes a filter substrate facing the TFT substrate and provided with a color filter, a liquid crystal material sealed in a region sandwiched between both substrates, and a backlight that provides light to the TFT substrate and the filter substrate. The In this TFT substrate, a thin film transistor is disposed on a transparent substrate formed of glass or the like.

図1は、上記の液晶表示装置のTFT基板SUBの等価回路図を示している。また、図2は、TFT基板SUBの1つの画素を拡大した様子を示す拡大平面図である。   FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the TFT substrate SUB of the liquid crystal display device. FIG. 2 is an enlarged plan view showing an enlarged state of one pixel of the TFT substrate SUB.

これらの図において、TFT基板SUBでは、多数の走査信号線GLが互いに等間隔を置いて図中横方向に延びるとともに、多数の映像信号線DLが互いに等間隔をおいて図中縦方向に延びている。そして、これら走査信号線GL及び映像信号線DLによりマトリクス状に並ぶ画素のそれぞれが区画されている。また、各走査信号線GLと平行に、基準信号線CLが図中横方向に延びている。マトリクス状に画素が区画される領域(画素領域)の周辺には、走査信号線GLに走査信号を提供する走査信号線駆動回路GDR、映像信号線DLに映像信号を提供する映像信号線駆動回路DDRが配置される。   In these drawings, on the TFT substrate SUB, a large number of scanning signal lines GL extend in the horizontal direction in the drawing at equal intervals, and a large number of video signal lines DL extend in the vertical direction in the drawing at equal intervals. ing. Each of the pixels arranged in a matrix is defined by the scanning signal lines GL and the video signal lines DL. Further, the reference signal line CL extends in the horizontal direction in the drawing in parallel with each scanning signal line GL. A scanning signal line driving circuit GDR that provides a scanning signal to the scanning signal line GL and a video signal line driving circuit that provides a video signal to the video signal line DL are arranged around a region (pixel region) where pixels are partitioned in a matrix. DDR is arranged.

画素領域は、走査信号線GL及び映像信号線DLが升目状に区画することにより形成される。図2で示すように、各画素の隅には、MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)構造を有する薄膜トランジスタTFTが形成されており、そのゲート電極GTは走査信号線GLに接続され、ドレイン電極DTは映像信号線DLに接続されている。また、各画素には一対の画素電極PX及び対向電極CTが形成されており、画素電極PXは薄膜トランジスタTFTのソース電極STに接続され、対向電極CTは基準信号線CLに接続されている。   The pixel region is formed by dividing the scanning signal line GL and the video signal line DL in a grid pattern. As shown in FIG. 2, a thin film transistor TFT having a MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) structure is formed at the corner of each pixel, the gate electrode GT is connected to the scanning signal line GL, and the drain electrode DT is It is connected to the video signal line DL. Each pixel is provided with a pair of pixel electrodes PX and a counter electrode CT. The pixel electrode PX is connected to the source electrode ST of the thin film transistor TFT, and the counter electrode CT is connected to the reference signal line CL.

以上の回路構成において、各画素の対向電極CTには基準信号線CLを介して基準電圧が印加され、走査信号線GLには走査信号線駆動回路GDRから順次走査信号が提供されることにより、画素行が選択される。そして、画素行の選択のタイミングにおいて、各映像信号線DLに映像信号線駆動回路DDRが映像信号を供給することにより、各画素の画素電極PXに映像信号の電圧が印加される。これにより、画素電極PXと対向電極CTの間に映像信号の電圧に応じた強度の横電解が発生し、この横電解の強度に応じて液晶分子の配向が決まるようになっている。   In the above circuit configuration, the reference voltage is applied to the counter electrode CT of each pixel via the reference signal line CL, and the scanning signal line GL is sequentially provided with the scanning signal from the scanning signal line driving circuit GDR. A pixel row is selected. Then, at the timing of selecting the pixel row, the video signal line driving circuit DDR supplies the video signal to each video signal line DL, whereby the voltage of the video signal is applied to the pixel electrode PX of each pixel. Thereby, horizontal electrolysis with an intensity corresponding to the voltage of the video signal is generated between the pixel electrode PX and the counter electrode CT, and the orientation of the liquid crystal molecules is determined according to the intensity of the horizontal electrolysis.

ここで、図2に示すように、走査信号線GLに接続されたゲート電極GTの上側には、絶縁膜ESが形成されて、さらにドレイン電極DT及びソース電極STとが絶縁膜ESに跨って、その一部と重なるように形成されている。   Here, as shown in FIG. 2, an insulating film ES is formed above the gate electrode GT connected to the scanning signal line GL, and the drain electrode DT and the source electrode ST straddle the insulating film ES. , Is formed so as to overlap a part thereof.

図3は、図2に示すIII−III線の断面を示す図であり、映像信号線DLが延伸する方向に対して垂直な断面である。同図に示すように、TFT基板SUB上の薄膜トランジスタTFTでは、ゲート電極GTの上側にゲート絶縁膜GI1を介して半導体膜Sが配置される。半導体膜Sの上側には絶縁膜ESが半導体膜Sと接して配置され、半導体膜Sの両端部は絶縁膜ESから露出される。また、絶縁膜ESの両側には、ドレイン電極DTとソース電極STがそれぞれ配置される。半導体膜Sにおいて絶縁膜ESから露出する第1端部DRは、オーミックコンタクト層DSを介してドレイン電極DTと電気的に接続され、第2端部SRも同様にオーミックコンタクト層DSを介してソース電極STと電気的に接続される。このオーミックコンタクト層DSは、不純物が添加されつつ非晶質シリコンが成膜されて形成される層であり、第1端部DR及び第2端部SRは、図3で示すように、オーミックコンタクト層DSに被覆される。なお、オーミックコンタクトとは、配線層と半導体層等の電気的接触部において、電圧−電流特性が直線性を示すコンタクトのことをいう。   3 is a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2, and is a cross section perpendicular to the direction in which the video signal line DL extends. As shown in the figure, in the thin film transistor TFT on the TFT substrate SUB, the semiconductor film S is disposed above the gate electrode GT via the gate insulating film GI1. On the upper side of the semiconductor film S, the insulating film ES is disposed in contact with the semiconductor film S, and both ends of the semiconductor film S are exposed from the insulating film ES. Further, the drain electrode DT and the source electrode ST are disposed on both sides of the insulating film ES. The first end DR exposed from the insulating film ES in the semiconductor film S is electrically connected to the drain electrode DT via the ohmic contact layer DS, and the second end SR is similarly sourced via the ohmic contact layer DS. It is electrically connected to the electrode ST. The ohmic contact layer DS is a layer formed by depositing amorphous silicon while impurities are added, and the first end DR and the second end SR have an ohmic contact as shown in FIG. Layer DS is coated. The ohmic contact refers to a contact whose voltage-current characteristics are linear in an electrical contact portion such as a wiring layer and a semiconductor layer.

そして特に、本実施形態では、ドレイン電極DT側で絶縁膜ESから露出される半導体膜Sの領域(第1端部DR)と、ゲート電極GTとが平面的に重複するのを避けるように、ゲート電極GTと半導体膜Sが重複する領域が第1端部DRから所定間隔をおいて位置する。また、絶縁膜ESは、半導体膜Sの略中心となる位置に配置され、絶縁膜ESに覆われる半導体膜Sの領域(第1端部DR及び第2端部SRに挟まれる領域)において、ゲート電極GTが発生させる電界によりドレイン電極DT及びソース電極ST間の電流を制御するチャネル領域が形成される。ゲート電極GTは、半導体膜Sの第1端部DR及び第2端部SRに挟まれる領域の少なくとも一部において平面的に重複している。そして、ゲート電極GTが第1端部DRと平面的に重複するのを避けるように、絶縁膜ESと半導体膜Sとゲート電極GTがそれぞれ配置される。ゲート電極GTから第1端部DRが平面的に離れて配置されることで、スイッチオフ時に、ゲート電極GT及びソース電極ST間よりも電位差が大きくなりやすいゲート電極GT及びドレイン電極DT間の電界集中が緩和されて、リーク電流が抑制される(図6B)。第1端部DRと、半導体膜Sにおいてゲート電極GTと平面的に重複する領域との間の距離Dは、0.5μm以上とするのが好適であり、距離Dを長くするとオン電流が低下するために数μm程度の長さとされる。   In particular, in this embodiment, the region of the semiconductor film S (first end DR) exposed from the insulating film ES on the drain electrode DT side and the gate electrode GT are prevented from overlapping in plan view. A region where the gate electrode GT and the semiconductor film S overlap is located at a predetermined interval from the first end DR. Further, the insulating film ES is disposed at a position that is substantially the center of the semiconductor film S, and in the region of the semiconductor film S that is covered by the insulating film ES (the region sandwiched between the first end DR and the second end SR), A channel region for controlling the current between the drain electrode DT and the source electrode ST is formed by the electric field generated by the gate electrode GT. The gate electrode GT overlaps in a planar manner in at least a part of a region sandwiched between the first end DR and the second end SR of the semiconductor film S. Then, the insulating film ES, the semiconductor film S, and the gate electrode GT are arranged so as to avoid the gate electrode GT from overlapping the first end portion DR in a planar manner. Since the first end DR is arranged in a plane away from the gate electrode GT, an electric field between the gate electrode GT and the drain electrode DT that is likely to have a larger potential difference than that between the gate electrode GT and the source electrode ST when the switch is turned off. The concentration is relaxed and the leakage current is suppressed (FIG. 6B). The distance D between the first end DR and the region of the semiconductor film S that overlaps the gate electrode GT in a plane is preferably 0.5 μm or more. When the distance D is increased, the on-current decreases. Therefore, the length is about several μm.

また、本実施形態における薄膜トランジスタTFTでは、ゲート電極GTの中心が、半導体膜Sの中心よりも第2端部SR側(ソース電極ST側)に位置するように、ゲート電極GT及び半導体膜Sがそれぞれ配置される。そして図3で示されるように、ゲート電極GTは、第1端部DR及び第2端部SRに挟まれる領域と、第2端部SRにおける一部の領域とに跨って半導体膜Sと平面的に重複する。ゲート電極GTと第2端部SRの一部の領域が平面的に重複することにより、オン電流の低下が抑制される。   Further, in the thin film transistor TFT according to the present embodiment, the gate electrode GT and the semiconductor film S are arranged such that the center of the gate electrode GT is positioned on the second end SR side (source electrode ST side) with respect to the center of the semiconductor film S. Each is arranged. As shown in FIG. 3, the gate electrode GT has a planar surface extending from the semiconductor film S across a region sandwiched between the first end DR and the second end SR and a partial region in the second end SR. Overlapping. Since the gate electrode GT and the partial region of the second end SR overlap in a planar manner, a decrease in on-current is suppressed.

以下においては、本実施形態における薄膜トランジスタTFTの構造により、スイッチオフ時に流れる電流(オフリーク電流)を少なくすることができる理由について具体的に説明する。ドレイン電極DTに印加されるデータ信号は、液晶分子を長寿命化するために、例えば、1フレーム毎に液晶分子にかかる電圧の正負を反転するフレーム反転駆動法が採用される。このため、ドレイン電極DTが基準電位よりも高い電位となる場合(以下、ドレイン電極高電位状態)と、ドレイン電極DTが基準電位よりも低い電位となる場合(以下、ドレイン電極低電位状態)とが存在する。   Hereinafter, the reason why the current (off-leakage current) flowing when the switch is turned off can be reduced by the structure of the thin film transistor TFT in the present embodiment will be described in detail. For the data signal applied to the drain electrode DT, in order to extend the life of the liquid crystal molecules, for example, a frame inversion driving method is used in which the polarity of the voltage applied to the liquid crystal molecules is inverted every frame. Therefore, when the drain electrode DT is higher than the reference potential (hereinafter, drain electrode high potential state), and when the drain electrode DT is lower than the reference potential (hereinafter drain electrode low potential state). Exists.

また、ソース電極STに着目すると、薄膜トランジスタTFTのオン時に、ソース電極STを経て画素電極PXに容量が蓄積される。この画素電極PXに蓄積された容量は、薄膜トランジスタTFTのオフ時にも保持されて、ソース電極STには画素電極PXに伴う容量の電位がかかることとなる。ドレイン電極高電位状態で画素電極PXに容量が蓄積された状態(以下、ソース電極高電位状態)でのソース電極STは、半導体膜S等を経て電圧降下が生じて画素電極PXに電荷が蓄積されるため、ドレイン電極高電位状態のドレイン電極DTの電位よりも低くなる。また、ドレイン電極低電位状態で画素電極PXに容量が蓄積された状態(以下、ソース電極低電位状態)でのソース電極STは、電圧降下によりドレイン電極低電位状態のドレイン電極DTの電位よりも高くなるが、基準電位よりも電位が低くなる。   When attention is paid to the source electrode ST, when the thin film transistor TFT is turned on, the capacitance is accumulated in the pixel electrode PX through the source electrode ST. The capacitance accumulated in the pixel electrode PX is retained even when the thin film transistor TFT is turned off, and the capacitance potential associated with the pixel electrode PX is applied to the source electrode ST. The source electrode ST in a state where the capacitance is accumulated in the pixel electrode PX in the drain electrode high potential state (hereinafter referred to as the source electrode high potential state) causes a voltage drop through the semiconductor film S and the like, and charges are accumulated in the pixel electrode PX. Therefore, the potential of the drain electrode DT is lower than that of the drain electrode DT in the high potential state. Further, the source electrode ST in the state where the capacitance is accumulated in the pixel electrode PX in the drain electrode low potential state (hereinafter, the source electrode low potential state) is more than the potential of the drain electrode DT in the drain electrode low potential state due to the voltage drop. Although it becomes higher, the potential becomes lower than the reference potential.

本実施形態では、薄膜トランジスタTFTのオフ時のゲート電極GTには負の電位が印加されて、上記の各状態におけるドレイン電極DT及びソース電極STには正の電位が印加される。また、上記の4つの状態のうち、ドレイン電極高電位状態のドレイン電極DTの電位が最も高くなり、このときに、オフ時のゲート電極GTとの電位差が最大となってオフリーク電流が最も発生しやすくなる。上述したように、ゲート電極GTと第1端部DRとの平面的な重複を避けることで、電界集中を緩和してオフリーク電流を抑制する。   In the present embodiment, a negative potential is applied to the gate electrode GT when the thin film transistor TFT is off, and a positive potential is applied to the drain electrode DT and the source electrode ST in each of the above states. In addition, among the above four states, the potential of the drain electrode DT in the high potential state of the drain electrode becomes the highest, and at this time, the potential difference from the gate electrode GT at the time of OFF becomes maximum and the off-leakage current is generated most. It becomes easy. As described above, by avoiding the planar overlap between the gate electrode GT and the first end DR, the electric field concentration is reduced and the off-leakage current is suppressed.

なお、図3で示すように、第2端部SRとゲート電極GTが平面的に重複しているために、ソース電極高電位状態においてこれらの間に電界集中は生じやすくなるが、もともとドレイン電極高電位状態におけるドレイン電極DTよりも電位差が少ない。また、仮にソース電極STとゲート電極GTとの間でリーク電流が生じても、画素電極PXに蓄積された電荷が流出することによりソース電極STの電位が低下するために、オフリーク電流は限定的なものとなる。   As shown in FIG. 3, since the second end SR and the gate electrode GT overlap in a plane, electric field concentration is likely to occur between them in the high potential state of the source electrode. The potential difference is smaller than that of the drain electrode DT in the high potential state. Further, even if a leak current occurs between the source electrode ST and the gate electrode GT, the electric potential accumulated in the pixel electrode PX flows out to lower the potential of the source electrode ST, so that the off-leak current is limited. It will be something.

半導体膜Sは、非晶質シリコンがCVD法等により成膜されて、レーザーアニール等によって、微結晶シリコン(μc-Si)等の結晶性シリコンへと結晶化される。一般に、半導体膜Sにおけるシリコンの結晶性が向上するにつれて、結晶サイズが大きくなるために電子移動度が向上するが、要求されるプロセス温度が高温になるためにプロセスコストが増大することとなる。本実施形態における半導体膜Sは、結晶粒径が10nm以上100nm程度以下の範囲にある微結晶シリコンであるが、多結晶シリコンであってもよい。なお、半導体膜Sにおける結晶粒径は、反射電子線回折やラマン分光法等によって確認される。   The semiconductor film S is formed of amorphous silicon by a CVD method or the like, and crystallized into crystalline silicon such as microcrystalline silicon (μc-Si) by laser annealing or the like. In general, as the crystallinity of silicon in the semiconductor film S improves, the crystal size increases, so that the electron mobility improves. However, the required process temperature becomes high, and the process cost increases. The semiconductor film S in this embodiment is microcrystalline silicon having a crystal grain size in the range of about 10 nm to about 100 nm, but may be polycrystalline silicon. The crystal grain size in the semiconductor film S is confirmed by reflected electron diffraction, Raman spectroscopy, or the like.

半導体膜Sの上側には、当該半導体膜Sに接して絶縁膜ESが、例えば、二酸化シリコン(SiO)で形成される。この絶縁膜は、ドレイン電極DT等をエッチングして加工する際に半導体膜Sのチャネル領域が形成される部分にエッチングが及ばないようにする役割を果たす。また、絶縁膜ESは、後述するようにウェットエッチングにより、図3で示すようなテーパ形状に加工されるため、半導体膜Sの略中心となる位置に形成されて、第1端部DRと第2端部SRが略対称に絶縁膜ESから露出されて形成されることとなる。なお、この第1端部DR及び第2端部SRには、絶縁膜ESをマスクとして、リン(P)等のN型の不純物が打ち込まれてもよい。このようにすると、第1端部DR及び第2端部SRと、絶縁膜ESに上側から覆われる半導体膜Sの領域との境界には、ゲート電圧が印加されない場合に空乏層が形成されることとなる。 On the upper side of the semiconductor film S, an insulating film ES is formed of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) in contact with the semiconductor film S. This insulating film plays a role of preventing the etching from reaching the portion of the semiconductor film S where the channel region is formed when the drain electrode DT or the like is etched and processed. Further, since the insulating film ES is processed into a tapered shape as shown in FIG. 3 by wet etching as will be described later, the insulating film ES is formed at a position substantially at the center of the semiconductor film S, and the first end DR and the first The two end portions SR are formed to be substantially symmetrically exposed from the insulating film ES. Note that N-type impurities such as phosphorus (P) may be implanted into the first end DR and the second end SR using the insulating film ES as a mask. In this way, a depletion layer is formed at the boundary between the first end DR and the second end SR and the region of the semiconductor film S covered with the insulating film ES from above when no gate voltage is applied. It will be.

オーミックコンタクト層DSと、ドレイン電極DTは、断面が台形状となる絶縁膜ESの一部と第1端部DRとに跨って、これらの上側に延在するように設けられる。ソース電極STも同様に設けられる。ドレイン電極DT及びソース電極STは、主にアルミニウム等の金属で形成されて、オーミックコンタクト層DSの上側を覆うようにそれぞれ形成される。図3等で示すように、ゲート電極GTは、第1端部DRから所定間隔を置いて半導体膜Sと重複しているのであれば、ドレイン電極DTが絶縁膜ESと平面的に重複する部分と重複してよい。なお、本実施形態におけるオーミックコンタクト層DSと第1端部DR及び第2端部SRの間の層には、非晶質シリコン層が形成されてもよい。この場合には、まず、所定の厚みで当該非晶質シリコン層が成膜されて、その後に当該非晶質シリコンによる成膜が継続されつつリン等の不純物が添加されてオーミックコンタクト層DSが形成される。下層に設けられた非晶質シリコン層は、半導体膜S及びドレイン電極DT及びソース電極STの間において抵抗として機能して、薄膜トランジスタTFTのオフ時に発生しうる電界集中を緩和させる。   The ohmic contact layer DS and the drain electrode DT are provided so as to extend over a part of the insulating film ES having a trapezoidal cross section and the first end DR. A source electrode ST is also provided in the same manner. The drain electrode DT and the source electrode ST are mainly formed of a metal such as aluminum and are formed so as to cover the upper side of the ohmic contact layer DS. As shown in FIG. 3 and the like, if the gate electrode GT overlaps the semiconductor film S at a predetermined interval from the first end DR, the portion where the drain electrode DT overlaps the insulating film ES in a plane. May be duplicated. Note that an amorphous silicon layer may be formed in the layer between the ohmic contact layer DS and the first end DR and the second end SR in the present embodiment. In this case, the amorphous silicon layer is first formed with a predetermined thickness, and then an impurity such as phosphorus is added while the amorphous silicon film is continuously formed, so that the ohmic contact layer DS is formed. It is formed. The amorphous silicon layer provided in the lower layer functions as a resistor between the semiconductor film S, the drain electrode DT, and the source electrode ST, and alleviates electric field concentration that may occur when the thin film transistor TFT is turned off.

以上では、本実施形態におけるTFT基板SUB上の薄膜トランジスタTFTについて説明した。以下では、かかる薄膜トランジスタTFTを製造する方法について、図4A〜図4J、及び図5A〜図5Cを用いて説明する。   In the above, the thin film transistor TFT on the TFT substrate SUB in the present embodiment has been described. Hereinafter, a method for manufacturing the thin film transistor TFT will be described with reference to FIGS. 4A to 4J and FIGS. 5A to 5C.

まず、ガラス基板等の透明基板GAに汚染防止膜GNが成膜されて、ゲート電極GTが形成される(図4A)。汚染防止膜GNは、例えばCVD法により窒化シリコン(SiN)が成膜される。また、ゲート電極GTは、例えばモリブデン等の導電性の金属で形成されて、公知のリソグラフィ工程とエッチング工程を経てその形状が同図に示すように加工される。   First, a contamination prevention film GN is formed on a transparent substrate GA such as a glass substrate to form a gate electrode GT (FIG. 4A). As the contamination prevention film GN, silicon nitride (SiN) is formed by, for example, a CVD method. Further, the gate electrode GT is formed of a conductive metal such as molybdenum, for example, and is processed through a known lithography process and etching process as shown in FIG.

次に、ゲート電極GTを被覆するようにゲート絶縁膜GI1が形成されるとともに、半導体膜Sがゲート絶縁膜GI1上に形成される(図4B)。ゲート絶縁膜GI1は、例えば二酸化シリコンであり、CVD法によって成膜される。半導体膜Sは、まず、非晶質シリコンがCVD法によって成膜されて、熱処理されることにより微結晶シリコンへと結晶化される。このとき、エキシマレーザ、もしくはRTA(Rapid Thermal Anneal)法を用いて多結晶シリコンへと結晶化されてもよい。その後、結晶化された半導体膜Sの上側に、CVD法により二酸化シリコンを成膜して、絶縁膜ESが積層される(図4C)。そして、絶縁膜ES上に、公知のリソグラフィ工程を経て、レジストパターンRPが形成される(図4D)。この公知のリソグラフィ工程では、まず、フォトレジストを上記の絶縁膜ES上に塗布し、該フォトレジスト上に、所定のパターンが形成されたフォトマスクを介して紫外線等を照射する。フォトマスク上のパターンに対応するパターンがフォトレジスト上に転写されると、エキシマレーザが照射される部分と照射されない部分が生じて、照射される部分のフォトレジストに化学反応が生じる。そして、現像プロセスにより、フォトレジストにける化学反応が生じた部分、或いは、化学反応が生じなかった部分が除去されて、レジストパターンRPが形成されることとなる。このレジストパターンRPの形状は、半導体膜Sを加工する形状で形成される。   Next, the gate insulating film GI1 is formed so as to cover the gate electrode GT, and the semiconductor film S is formed on the gate insulating film GI1 (FIG. 4B). The gate insulating film GI1 is, for example, silicon dioxide, and is formed by a CVD method. The semiconductor film S is first crystallized into microcrystalline silicon by forming amorphous silicon by a CVD method and performing heat treatment. At this time, it may be crystallized into polycrystalline silicon using an excimer laser or RTA (Rapid Thermal Anneal) method. Thereafter, silicon dioxide is deposited on the upper side of the crystallized semiconductor film S by the CVD method, and the insulating film ES is stacked (FIG. 4C). Then, a resist pattern RP is formed on the insulating film ES through a known lithography process (FIG. 4D). In this known lithography process, first, a photoresist is applied on the insulating film ES, and ultraviolet rays or the like are irradiated onto the photoresist through a photomask in which a predetermined pattern is formed. When the pattern corresponding to the pattern on the photomask is transferred onto the photoresist, a portion irradiated with the excimer laser and a portion not irradiated are generated, and a chemical reaction occurs in the irradiated portion of the photoresist. Then, the development process removes the portion where the chemical reaction in the photoresist has occurred or the portion where the chemical reaction has not occurred to form the resist pattern RP. The resist pattern RP is formed in a shape for processing the semiconductor film S.

そして、レジストパターンRPをマスクにして、フッ酸系でウェットエッチングを行い、積層されている絶縁膜ESが加工される(図4E)。このとき、絶縁膜ESをサイドエッチングして、レジストパターンRPの内側に絶縁膜ESが形成されるようにする。ウェットエッチングによって絶縁膜ESを加工した後、レジストパターンRPに従って、ドライエッチングをすることにより、半導体膜SがレジストパターンRPと同様の形状に加工される(図4F)。絶縁膜ESは、レジストパターンRPの外延部からその内側に略均等に侵食されることにより形成される。一方、半導体膜Sは、レジストパターンRPの形状と略同じ形状に形成される。従って、絶縁膜ESは、レジストパターンRPの両側からほぼ均等にサイドエッチングされるため、半導体膜Sの略中心となる位置を中心とする領域に形成されることとなる。   Then, using the resist pattern RP as a mask, wet etching is performed using hydrofluoric acid to process the laminated insulating film ES (FIG. 4E). At this time, the insulating film ES is side-etched so that the insulating film ES is formed inside the resist pattern RP. After the insulating film ES is processed by wet etching, the semiconductor film S is processed into the same shape as the resist pattern RP by dry etching according to the resist pattern RP (FIG. 4F). The insulating film ES is formed by being eroded substantially uniformly from the outer extension of the resist pattern RP to the inside thereof. On the other hand, the semiconductor film S is formed in substantially the same shape as the resist pattern RP. Therefore, since the insulating film ES is side-etched almost uniformly from both sides of the resist pattern RP, the insulating film ES is formed in a region centered at a position that is substantially the center of the semiconductor film S.

そしてこの後、レジストパターンRPが酸素プラズマ等を用いるアッシングにより除去される(図4G)。ここで図5Aは、図4Gにおける各層が加工された様子を示す上面図である。図5Aに示すように、絶縁膜ESから露出している半導体膜Sの領域NRは、絶縁膜ESを囲むように形成されている。   Thereafter, the resist pattern RP is removed by ashing using oxygen plasma or the like (FIG. 4G). Here, FIG. 5A is a top view showing how each layer in FIG. 4G is processed. As shown in FIG. 5A, the region NR of the semiconductor film S exposed from the insulating film ES is formed so as to surround the insulating film ES.

図4Gの状態から、オーミックコンタクト層DSと、ドレイン電極DT及びソース電極STを形成する金属膜が成膜される(図4H)。まずオーミックコンタクト層DSは、例えばリン等の不純物を高濃度に添加しつつ非晶質シリコンをPECVD法により成膜することで形成される。ドレイン電極DT及びソース電極STは、スパッタリング法により、バリアメタル層MB、主配線層MM、キャップメタル層MCがそれぞれ形成される。このとき、バリアメタル層MBおよびキャップメタル層MCは、例えば、チタン、タングステン、クロムやモリブデン等の高融点の金属による導電性の金属薄膜により形成される。主配線層MMは、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金で形成される。なお、アルミニウム又はアルミニウム系の合金は、リン等の不純物とともに成膜された非晶質シリコンと良質なオーミックコンタクトをとる。   From the state of FIG. 4G, the ohmic contact layer DS and the metal film for forming the drain electrode DT and the source electrode ST are formed (FIG. 4H). First, the ohmic contact layer DS is formed by depositing amorphous silicon by PECVD while adding impurities such as phosphorus at a high concentration. For the drain electrode DT and the source electrode ST, a barrier metal layer MB, a main wiring layer MM, and a cap metal layer MC are formed by sputtering. At this time, the barrier metal layer MB and the cap metal layer MC are formed of a conductive metal thin film made of a high melting point metal such as titanium, tungsten, chromium or molybdenum. The main wiring layer MM is formed of aluminum or an alloy containing aluminum. Note that aluminum or an aluminum-based alloy has a high-quality ohmic contact with amorphous silicon formed with impurities such as phosphorus.

そして、キャップメタル層MC、主配線層MM、バリアメタル層MB、及び、オーミックコンタクト層DSは、公知のリソグラフィ工程およびエッチング工程によって、ドレイン電極DTおよびソース電極STの形状に加工される(図4I)。ここで、図5B及び図5Cは、図4Iにおける各層が加工された様子を示す上面図である。まず、キャップメタル層MC上にドレイン電極DT及びソース電極STを形成するためのレジストパターンを形成し、該レジストパターンに従って、キャップメタル層MC、主配線層MM、バリアメタル層MBがウェットエッチングされて、ドレイン電極DTおよびソース電極STが形成される。さらに形状が加工されたドレイン電極DT及びソース電極STをマスクとして、オーミックコンタクト層DSをドライエッチングし、ドレイン電極DT及びソース電極STと同様の形状に加工する(図5B)。これにより、オーミックコンタクト層DS(図5Bにおいて不図示)は、ドレイン電極DT等と同様のパターンで加工されて、これらから覆われるように形成されることとなる。そしてさらに、オーミックコンタクト層DSを加工するドライエッチングをそのまま継続して、領域NRを加工し、第1端部DR及び第2端部SRを形成する(図5C)。このとき絶縁膜ESは、半導体膜Sにドライエッチングが及ばないようにさせるエッチングストッパーの役割を果たす。最後に、上記の構造全体に、パッシベーション膜PAが、プラズマCVD法により窒化シリコンで成膜される(図4J)。このパッシベーション膜PAにより、上述のようにして形成された薄膜トランジスタTFTが保護される。   Then, the cap metal layer MC, the main wiring layer MM, the barrier metal layer MB, and the ohmic contact layer DS are processed into the shape of the drain electrode DT and the source electrode ST by a known lithography process and etching process (FIG. 4I). ). Here, FIG. 5B and FIG. 5C are top views showing how each layer in FIG. 4I is processed. First, a resist pattern for forming the drain electrode DT and the source electrode ST is formed on the cap metal layer MC, and the cap metal layer MC, the main wiring layer MM, and the barrier metal layer MB are wet-etched according to the resist pattern. The drain electrode DT and the source electrode ST are formed. Further, the ohmic contact layer DS is dry-etched using the drain electrode DT and the source electrode ST whose shape has been processed as a mask, and processed into the same shape as the drain electrode DT and the source electrode ST (FIG. 5B). As a result, the ohmic contact layer DS (not shown in FIG. 5B) is processed in the same pattern as the drain electrode DT and the like, and is formed so as to be covered therewith. Further, the dry etching for processing the ohmic contact layer DS is continued as it is, the region NR is processed, and the first end DR and the second end SR are formed (FIG. 5C). At this time, the insulating film ES serves as an etching stopper that prevents the semiconductor film S from being dry-etched. Finally, a passivation film PA is formed on the entire structure with silicon nitride by plasma CVD (FIG. 4J). The passivation film PA protects the thin film transistor TFT formed as described above.

なお、本実施形態では、フレーム反転駆動回路によって、1フレーム毎に液晶分子に係る電圧の正負を反転させているが、ライン反転駆動やドット反転駆動等によって極性を反転させるようにしてもよい。   In this embodiment, the polarity of the voltage related to the liquid crystal molecules is inverted for each frame by the frame inversion driving circuit. However, the polarity may be inverted by line inversion driving or dot inversion driving.

なお、本実施形態では、薄膜トランジスタTFTは図2で示すように画素において形成される画素トランジスタであるが、映像信号線駆動回路DDRや走査信号線駆動回路GDR等の画素領域の周辺に形成される回路(周辺回路)における薄膜トランジスタであってもよい。周辺回路における薄膜トランジスタの場合にも、画素トランジスタと同様に、ドレイン電極DTからソース電極STに接続された素子に、所定の電位に対して交互に反転した電位による信号が提供されてよい。また、画素トランジスタとは異なり、ドレイン電極DTからソース電極STに接続された素子に、交互に反転しない電位による信号が提供されてもよい。周辺回路の薄膜トランジスタの場合においても、スイッチオフ時に電極間で生じる電位差が、ソース電極STとゲート電極GT間よりもドレイン電極DTとゲート電極GT間で大きくなるように、スイッチオフ時のゲート電圧やドレイン電極DTから提供される信号の電位が設定される。   In this embodiment, the thin film transistor TFT is a pixel transistor formed in a pixel as shown in FIG. 2, but is formed around a pixel region such as a video signal line driving circuit DDR or a scanning signal line driving circuit GDR. It may be a thin film transistor in a circuit (peripheral circuit). In the case of the thin film transistor in the peripheral circuit, similarly to the pixel transistor, a signal having a potential that is alternately inverted with respect to a predetermined potential may be provided to the element connected to the source electrode ST from the drain electrode DT. In addition, unlike a pixel transistor, a signal based on a potential that does not invert alternately may be provided to an element connected to the source electrode ST from the drain electrode DT. Even in the case of a thin film transistor in a peripheral circuit, the gate voltage at the time of switch-off is set so that the potential difference generated between the electrodes at the time of switch-off is larger between the drain electrode DT and the gate electrode GT than between the source electrode ST and the gate electrode GT. The potential of the signal provided from the drain electrode DT is set.

[第2実施形態]
上記の第1実施形態では、図2及び図3で示すように、ゲート電極GTが、第1端部DR及び第2端部SRに挟まれる領域の一部と、第2端部SRの一部の領域において平面的に重複する。しかし、第2実施形態では、ゲート電極GTは、第2端部SRと平面的に重複するのを避けて、第1端部DR及び第2端部SRに挟まれる領域の一部と重複しており、かかる点以外は略同様であるため説明を省略する。また、第2実施形態では、図7で示すように、ゲート電極GTは、第1端部DRと第2端部SRから等間隔を置いて離れた位置に半導体膜Sに対して対称に形成されるが、ゲート電極GTが第2端部SR側に偏って非対称に配置されてもよい。ゲート電極GTが第2端部SRと重複しないことにより、オフリーク電流がさらに抑制されることとなる。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the gate electrode GT includes a part of the region sandwiched between the first end DR and the second end SR and one of the second ends SR. It overlaps planarly in the region of the part. However, in the second embodiment, the gate electrode GT is overlapped with a part of the region sandwiched between the first end DR and the second end SR, avoiding planar overlap with the second end SR. Since the other points are substantially the same, the description thereof is omitted. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the gate electrode GT is formed symmetrically with respect to the semiconductor film S at a position spaced apart from the first end DR and the second end SR at equal intervals. However, the gate electrode GT may be disposed asymmetrically toward the second end SR side. Since the gate electrode GT does not overlap with the second end SR, the off-leakage current is further suppressed.

[第3実施形態]
上記の第1実施形態では、図2及び図3で示すように、ゲート電極GTが、第1端部DR及び第2端部SRに挟まれる領域の一部と、第2端部SRの一部の領域において平面的に重複する。しかし、第3実施形態では、図8で示すように、ゲート電極GTは、第1端部DR及び第2端部SRに挟まれる領域の一部と、第2端部SRにおいて平面的に重複するとともに、さらに、第2端部SRから第1端部DRが設けられている側の反対側に突出するように延設される。ゲート電極GTが、第2端部SRと平面的に重複する領域を超えてさらにソース電極ST側に延設されることで、オン電流の低下がさらに抑制されることとなる。
[Third embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the gate electrode GT includes a part of the region sandwiched between the first end DR and the second end SR and one of the second ends SR. It overlaps planarly in the region of the part. However, in the third embodiment, as shown in FIG. 8, the gate electrode GT overlaps in plan with the part of the region sandwiched between the first end DR and the second end SR at the second end SR. In addition, it extends from the second end SR so as to protrude to the side opposite to the side where the first end DR is provided. Since the gate electrode GT is further extended to the source electrode ST side beyond the region overlapping the second end SR in plan view, the decrease in on-current is further suppressed.

なお、上記の各実施形態に係る液晶表示装置において、上記では液晶の駆動方式をIPS方式として説明しているが、本発明は例えばVA(Vertically Aligned)方式やTN(Twisted Nematic)方式等のその他の方式の駆動方式であってもよい。図10は、VA方式及びTN方式の表示装置を構成するTFT基板SUBの等価回路を示す図であり、図11は、これらの方式の表示装置のTFT基板SUBにおける1つの画素を示す拡大平面図である。VA方式及びTN方式の場合には、TFT基板SUBに対向電極CT及び基準信号線CLが設けられる代わりに、TFT基板SUBと対向してカラーフィルタが設けられた対向基板に、対向電極CTが設けられている。   In the liquid crystal display device according to each of the embodiments described above, the liquid crystal driving method is described as the IPS method. However, the present invention is not limited to the VA (Vertically Aligned) method or the TN (Twisted Nematic) method. It may be a drive system of the system. FIG. 10 is a diagram showing an equivalent circuit of a TFT substrate SUB constituting a display device of VA mode and TN mode, and FIG. 11 is an enlarged plan view showing one pixel in the TFT substrate SUB of the display device of these types. It is. In the case of the VA method and the TN method, instead of providing the counter electrode CT and the reference signal line CL on the TFT substrate SUB, the counter electrode CT is provided on the counter substrate provided with the color filter facing the TFT substrate SUB. It has been.

なお、上記の各実施形態では、本発明に係る表示装置を液晶表示装置として説明しているが、これに限定されることはなく、たとえば有機EL(Electro Luminescence)素子等の他の表示装置にも適用できることはいまでもない。有機EL表示装置ではバックライトが不要であるため、画素領域に設けられる画素トランジスタにおいて半導体膜Sをバックライトから遮光する必要がなくなるため、上記の各実施形態の構成は特に適している。   In each of the above embodiments, the display device according to the present invention is described as a liquid crystal display device. However, the present invention is not limited to this, and for example, other display devices such as an organic EL (Electro Luminescence) element. Is still not applicable. Since the organic EL display device does not require a backlight, it is not necessary to shield the semiconductor film S from the backlight in the pixel transistor provided in the pixel region. Therefore, the configurations of the above embodiments are particularly suitable.

以上説明した本発明の各実施形態に係る表示装置は、上記の各実施形態によっては限定されず、その技術的思想の範囲内において異なる形態にて実施されてよい。   The display device according to each embodiment of the present invention described above is not limited by each of the above embodiments, and may be implemented in different forms within the scope of the technical idea.

SUB TFT基板、GL 走査信号線、CL 基準信号線、PX 画素電極、CT 対向電極、TFT 薄膜トランジスタ、DT ドレイン電極、ST ソース電極、GT ゲート電極、ES 絶縁膜、DS オーミックコンタクト層、S 半導体膜、GA 透明基板、GN 汚染防止膜、GI1 ゲート絶縁膜、DR 第1端部、SR 第2端部、MB バリアメタル層、MM 主配線層、MC キャップメタル層、RP レジストパターン、NR 領域、PA パシベーション膜、SA 非晶質シリコン層、SP 多結晶シリコン層、GDR 走査信号線駆動回路、DDR 映像信号線駆動回路。   SUB TFT substrate, GL scanning signal line, CL reference signal line, PX pixel electrode, CT counter electrode, TFT thin film transistor, DT drain electrode, ST source electrode, GT gate electrode, ES insulating film, DS ohmic contact layer, S semiconductor film, GA transparent substrate, GN contamination prevention film, GI1 gate insulating film, DR first end, SR second end, MB barrier metal layer, MM main wiring layer, MC cap metal layer, RP resist pattern, NR region, PA passivation Film, SA amorphous silicon layer, SP polycrystalline silicon layer, GDR scanning signal line driving circuit, DDR video signal line driving circuit.

Claims (12)

透明基板の上側に積層されたゲート電極と、
前記ゲート電極の上側に積層されて、接続された信号線から信号が供給されるドレイン電極と、
前記ゲート電極の上側に積層されるソース電極と、
前記ゲート電極の上側であって、前記ドレイン電極及び前記ソース電極の下側に積層されて、前記ゲート電極が発生させる電界により前記ドレイン電極及び前記ソース電極間の電流を制御する半導体膜と、
前記半導体膜の上側に接してテーパ状に形成されて、前記半導体膜の前記ドレイン電極の側の第1端部と前記ソース電極側の第2端部とを露出させる絶縁膜とを含み、
前記ドレイン電極は、前記絶縁膜の一部に跨って前記第1端部を上側から覆うように配置され、
前記ソース電極は、前記絶縁膜の一部に跨って前記第2端部を上側から覆うように配置され、
前記半導体膜と前記ゲート電極は、前記第1端部から所定間隔を離された領域において平面的に重複する、
ことを特徴とする薄膜トランジスタを有した表示装置。
A gate electrode laminated on the upper side of the transparent substrate;
A drain electrode stacked on the gate electrode and supplied with a signal from a connected signal line;
A source electrode laminated on the gate electrode;
A semiconductor film that is over the gate electrode and under the drain electrode and the source electrode, and controls a current between the drain electrode and the source electrode by an electric field generated by the gate electrode;
An insulating film formed in a tapered shape in contact with an upper side of the semiconductor film and exposing a first end portion on the drain electrode side and a second end portion on the source electrode side of the semiconductor film;
The drain electrode is arranged so as to cover the first end portion from above over a part of the insulating film,
The source electrode is disposed so as to cover the second end portion from the upper side across a part of the insulating film,
The semiconductor film and the gate electrode overlap in a plane in a region spaced a predetermined distance from the first end,
A display device having a thin film transistor.
請求項1に記載された表示装置において、
前記ゲート電極は、前記半導体膜の中心に対して前記第2端部の側に該ゲート電極の中心が位置するように配置される、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
The gate electrode is disposed such that the center of the gate electrode is located on the second end side with respect to the center of the semiconductor film.
A display device characterized by that.
請求項2に記載された表示装置において、
前記半導体膜と前記ゲート電極は、前記第1端部と前記第2端部とに挟まれる領域から前記第2端部における少なくとも一部の領域に跨って、平面的に重複する、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 2,
The semiconductor film and the gate electrode overlap in a plane over a region sandwiched between the first end and the second end and at least a part of the second end.
A display device characterized by that.
請求項3に記載された表示装置において、
前記ゲート電極は、前記第2端部と平面的に重複する領域から、前記第1端部が設けられている側の反対側に突出するように延設される、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 3,
The gate electrode extends from a region overlapping the second end portion in a plan view so as to protrude to a side opposite to the side where the first end portion is provided.
A display device characterized by that.
請求項1に記載された表示装置において、
前記半導体膜と前記ゲート電極は、該ゲート電極と前記第2端部とが平面的に重複するのを避けて、該第1端部と該第2端部とに挟まれる領域の一部において平面的に重複する、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
In the semiconductor film and the gate electrode, in a part of a region sandwiched between the first end and the second end, avoiding the planar overlap between the gate electrode and the second end. Overlapping in plane,
A display device characterized by that.
請求項5に記載された表示装置において、
前記半導体膜と前記ゲート電極は、前記第1端部及び前記第2端部から前記所定間隔を離された領域において平面的に重複する、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 5,
The semiconductor film and the gate electrode overlap in a planar manner in a region spaced from the first end and the second end by the predetermined distance.
A display device characterized by that.
請求項1に記載された表示装置において、
前記ゲート電極は、前記ドレイン電極が前記絶縁膜と跨る部分と平面的に重複するように配置される、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
The gate electrode is disposed so that the drain electrode overlaps in a plane with a portion straddling the insulating film,
A display device characterized by that.
請求項1に記載された表示装置において、
前記半導体膜は、微結晶シリコンによって形成される、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
The semiconductor film is formed of microcrystalline silicon;
A display device characterized by that.
請求項1に記載された表示装置において、
前記半導体膜と前記ゲート電極が平面的に重複する領域は、前記第1端部から0.5μm以上離れる、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
The region where the semiconductor film and the gate electrode overlap in plan is separated from the first end by 0.5 μm or more.
A display device characterized by that.
請求項1に記載された表示装置において、
前記第1端部と前記ドレイン電極、及び、前記第2端部と前記ソース電極の間には、これらをオーミックコンタクトさせるオーミックコンタクト層が形成される、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
Between the first end and the drain electrode, and between the second end and the source electrode, an ohmic contact layer is formed for ohmic contact therebetween.
A display device characterized by that.
請求項1に記載された表示装置において、
前記ドレイン電極は、映像信号線に接続され、
前記ソース電極は、画素電極に接続され、
前記ゲート電極は、走査信号線に接続され、
前記薄膜トランジスタは、前記映像信号線と前記走査信号線が升目状に敷設された画素領域において形成される、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
The drain electrode is connected to a video signal line;
The source electrode is connected to a pixel electrode;
The gate electrode is connected to a scanning signal line;
The thin film transistor is formed in a pixel region in which the video signal line and the scanning signal line are laid in a grid pattern.
A display device characterized by that.
請求項1に記載された表示装置において、
前記薄膜トランジスタは、画素領域の周辺に形成され、
前記薄膜トランジスタがオフ状態となる場合に、前記ドレイン電極と前記ゲート電極間の電位差が、前記ソース電極と前記ゲート電極間の電位差よりも高くなる、
ことを特徴とする表示装置。
The display device according to claim 1,
The thin film transistor is formed around a pixel region,
When the thin film transistor is turned off, a potential difference between the drain electrode and the gate electrode is higher than a potential difference between the source electrode and the gate electrode.
A display device characterized by that.
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