JP2859785B2 - アクティブマトリクス基板 - Google Patents

アクティブマトリクス基板

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JP2859785B2 JP23859692A JP23859692A JP2859785B2 JP 2859785 B2 JP2859785 B2 JP 2859785B2 JP 23859692 A JP23859692 A JP 23859692A JP 23859692 A JP23859692 A JP 23859692A JP 2859785 B2 JP2859785 B2 JP 2859785B2
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尚幸 島田
俊弘 山下
真澄 久保
裕 ▲高▼藤
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置等を構成
するアクティブマトリクス基板に関する。
【0002】
【従来の技術】図は、従来のアクティブマトリクス基
板を用いた液晶表示装置の構成の一例を示したものであ
る。この表示装置においては、透明基板111上にゲー
ト駆動回路54、ソース駆動回路55およびTFTアレ
イ部53が形成されている。薄膜トランジスタ(以下T
FTと略称する)125よりなるスイッチング素子は、
ゲート駆動回路54からゲートバスライン101を通じ
て送られるゲート信号によって、オン・オフの制御がさ
れる。ソース駆動回路55は、ソースバスライン102
に映像信号を供給している。また、TFT125のソー
ス電極とソースバスライン102、ドレイン電極と絵素
電極とはコンタクトホールを介して接続されている。ゲ
ートバスライン101の電位がハイになり、TFTがオ
ンになると、映像信号は、絵素電極と対向基板上の対向
電極との間に液晶を挟む形で構成される容量と等価の絵
素57に書き込まれる。この書き込まれた信号は、TF
Tがオフとなった状態で保持される。この絵素57と並
列に付加容量27を基板111上に形成して信号の保持
特性を向上させることもできる。
【0003】ここで、TFT125はLDD(Lightly
Doped Drain)領域を有する構造であり、TFTのチャ
ネル領域の周り約2μmの範囲内にあるこのLDD領域
は、イオン注入量をこの領域だけ減らすことにより、ソ
ース領域、ドレイン領域よりも抵抗が高くなっている。
このことはすなわち、オフ電流が小さくなり、またデュ
アルゲート構造のTFTに比べ、TFTの面積が小さく
なり開口率を大きくすることができるので、小型高精細
を目的とした液晶表示パネルにおいては特に有利であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなアクティブ
マトリクス基板を用いた液晶表示装置においては、絵素
に書き込まれた映像信号は、絵素に書き込まれている
間、TFTがオフ状態となることによって保持されるの
で、これにより良好な表示品位が実現される。従って、
TFTのオフ特性が不十分である場合には、映像信号が
減衰してしまい、表示が損なわれてしまう。上記従来例
においては、オフ特性を向上させるため、スイッチング
素子としてLDD構造のTFTを用いているが、このL
DD構造は、特に光の影響を受け易く、液晶プロジェク
ター等に使用した場合には、TFT基板の裏面からの光
によりオフ特性が悪化して表示品位を損なうという問題
があった。例えば、小型高精細の液晶パネルを液晶プロ
ジェクターに使用する場合には、パネルの開口率が45
%以下と低いために、照射するランプの照度としては百
万ルクス以上の光が必要である。このようなランプを使
用すると、たとえ1%の光が回り込みによりTFTに当
たったとしても、1万ルクス以上の光が当たることにな
り、オフ電流は1桁半上がってしまう。こうなると表示
品位の高い液晶表示パネルを実現することができない。
【0005】本発明は、上記の問題点を解決するもので
あり、その目的とするところは、光の照射によってTF
Tのオフ特性が悪化することなしに、良好な品位を有す
る液晶表示が可能なアクティブマトリクス基板を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のアクティブマト
リクス基板は、マトリクス状に形成された絵素電極と、
該絵素電極の近傍を通って格子状に相互に交差して形成
された走査配線および信号配線と、該絵素電極、走査配
線および信号配線にそれぞれ電気的に接続された薄膜ト
ランジスタとを有するアクティブマトリクス基板であっ
て、該薄膜トランジスタは、多結晶シリコンからなる
導体層が複数の領域に区分されたLDD領域を有する
DD構造となっており、両最外領域の一方がソース電
極、他方がドレイン電極であり、該半導体層の片面側の
上にゲート絶縁膜とゲート電極とがこの順に形成され、
さらに該半導体層の該ゲート電極が形成された面とは反
対側に、間に絶縁膜を介して遮光膜が形成されており、
該遮光膜は少なくとも該LDD領域を覆うとともに隣り
合う該遮光膜と連結されており、そのことにより上記目
的が達成される。
【0007】好適な実施態様としては、上記アクティブ
マトリクス基板は、上記遮光膜が、多結晶シリコンによ
り形成されている。また、上記アクティブマトリクス基
板は、上記薄膜トランジスタのゲート電極側に、間に1
または2以上の絶縁膜を介して第2の遮光層が形成され
ている。また、本発明のアクティブマトリクス基板は、
マトリクス状に形成された絵素電極と、該絵素電極の近
傍を通って格子状に相互に交差して形成された走査配線
および信号配線と、該絵素電極、走査配線および信号配
線にそれぞれ電気的に接続された薄膜トランジスタとを
有するアクティブマトリクス基板であって、 該薄膜トラ
ンジスタ上部に形成された第1の絶縁層と、該第1の絶
縁層の開口部に形成された第1の金属層と、該第1の金
属層の上部に形成された第2の絶縁層と、該第2の絶縁
層上部に形成された絵素電極とを有し、該第1の金属層
と該絵素電極との間にはオーミックコンタクトをとるた
めの第2の金属層が介在し、該第2の金属層は該薄膜ト
ランジスタ上部に延在し、遮光膜として機能するように
しており、そのことにより上記目的が達成される。 好ま
しくは、前記第1の金属層がAlからなり、前記絵素電
極がITOからなる構成とする。
【0008】
【作用】本発明のアクティブマトリクス基板において、
スイッチング素子としてのTFTは、半導体層にソース
領域およびドレイン領域よりも不純物濃度が低いLDD
領域を有しているので、TFTのオフ電流が小さくな
る。さらに、半導体層のゲート電極が設けられていない
方の面には、酸化膜または窒化膜からなる絶縁膜を介し
て、多結晶シリコンからなる遮光層が形成されているの
で、TFTの裏面から照射される光によるTFTのオフ
電流の増加が抑えられる。
【0009】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
【0010】(実施例1)図1は、本実施例のアクテイ
ブマトリクス基板の絵素部を示す平面図であり、図2
は、図1のA−A’線に沿った断面図である。
【0011】このアクティブマトリクス基板は、絶縁性
基板11の上に、マトリクス状に形成された絵素電極4
と、絵素電極4の近傍を通って格子状に相互に交差して
形成されたゲートバスライン2およびゲートバスライン
3と、絵素電極4、ゲートバスライン2およびゲートバ
スライン3に接続されたスイッチング素子としてのTF
Tとを有している。TFTは、半導体層30にソース電
極23およびドレイン電極24よりも不純物濃度が低い
LDD領域を有した構造となっており、半導体層30の
片面側の上にはゲート絶縁膜13を介してゲート電極3
が形成されている。また、半導体層30の上記面とは反
対側には絶縁膜22を介して遮光層21が設けられてい
る。
【0012】このようなアクテイブマトリクス基板は以
下のようにして作製される。
【0013】まず、絶縁性基板11の全面に、化学蒸着
法(CVD法)またはスパッタリングにより、多結晶シ
リコンからなる遮光層21を50〜300nmの厚さに
形成する。この場合、遮光層を多結晶シリコンで形成す
ることにより、金属を用いた場合に後の工程において生
じる汚染等の問題がない。次いで、これを覆うようにシ
リコン酸化膜からなる絶縁膜22をCVD法により、1
00nm〜300nmの厚さに形成する。この場合、絶
縁膜としては、他にAl23法等の酸化膜やSiNx
の窒化膜を使用することができる。さらにその上に多結
晶シリコン薄膜からなる半導体層30をCVD法によっ
て形成した後、CVD法、スパッタリング法、または半
導体層30の上面の熱酸化により、ゲート絶縁膜13を
形成する。ここでゲート絶縁膜13の厚さは100nm
であり、半導体層30の膜厚は40〜80nmである。
そして、上記半導体層30およびゲート絶縁膜13のパ
ターニングを行う。この時上述したように、遮光層21
は多結晶シリコンから形成されているので、遮光層を金
属で形成した場合において、半導体層30が金属による
汚染でTFTの特性が変動してしまうといった問題を生
じることがない。
【0014】次に、半導体層30をパターニングして、
多結晶シリコンからなるゲートバスライン1、ゲート電
極3および付加容量上部電極(図示せず)を形成する。
そして、半導体層30に、チャネル領域、LDD領域、
ソース電極、ドレイン電極を以下の方法によって形成す
る。すなわち、まず、ゲート電極3と、再びフォトリソ
グラフィ工程により形成したレジスト膜とをマスクとし
て、半導体層30のゲート電極3の下方を除いた部分
に、リン(P+)を80keV、1×1013cm- 2の条
件でイオン注入を行い、次いで半導体層30においてゲ
ート電極3から1.5〜2μm離れた領域にレジストの
抜きパターンを形成してリン(P+)を30keV、1
×1015cm-2の条件でイオン注入を行った。これによ
り、ゲート電極3の下方に、チャネル領域12が形成さ
れ、チャネル領域12から1.5〜2μm離れた位置ま
での部分に、LDD領域12a、12bが形成され、ま
た半導体層30のそれ以外の部分に、ソース領域、ドレ
イン領域が形成される。ソース領域、ドレイン領域は、
後の工程でソースバスライン、絵素電極と接続されるソ
ース電極23、ドレイン電極24となる。
【0015】次いで、上記が形成された基板11上の全
面に、CVD法によって第1層間絶縁膜14を600n
mの厚さに形成した後、コンタクトホール7a、7bを
形成する。そしてスパッタリングによりAl等の低抵抗
な金属を用いて、ソースバスライン2と金属層10とを
同時に形成する。これは、半導体層30と絵素電極4と
を直接コンタクトを取ろうとすると、絵素電極を形成す
るITOのカバレッジが悪くてうまくコンタクトが取れ
ないので間に金属層10を形成しているのである。ここ
で、金属層10の層厚は600nmである。ソースバス
ライン2は、コンタクトホール7aを介してソース電極
23に接続されることになる。また、金属層10は、ソ
ース電極23、ドレイン電極24の上部のコンタクトホ
ール7a、7bを埋め込むように形成される。
【0016】次に、上記が形成された基板11の全面
に、CVD法によって第2層間絶縁膜17を600nm
の厚さに形成した後、ドレイン電極24と絵素電極とを
接続するためのコンタクトホール9を形成する。そし
て、例えばTiW、WSiからなる金属層15をコンタ
クトホール9を埋め込むように形成する。ここで、金属
層15の層厚は、120〜150nmである。また、こ
の金属層15は、Alからなる金属層10と、その上部
の絵素電極とのオーミックコンタクトをとる役割もあ
る。次いで、ITO膜等の透明電極膜で絵素電極4を形
成する。
【0017】図3に、アクテイブマトリクス基板のTF
Tに形成される遮光層の遮光効果を示す。図3におい
て、横軸はTFTに照射した照度であり、縦軸はオフ電
流値である。また、3つの直線はそれぞれ左から、従来
のTFTに裏面からランプの光を照射したもの、従来の
TFTの裏面を80nmの膜厚の多結晶シリコン膜で覆
い、ランプの光を遮光したもの、従来のTFTの裏面を
160nmの膜厚の多結晶シリコン膜で覆い、ランプの
光を遮光したものである。ソース−ドレイン間電圧Vds
は、10Vであり、オフ電流値Ioffは、ゲート電圧Vg
=−10Vの時のソース−ドレイン間電流である。これ
によると、照度が1桁上がることによりオフ電流も1桁
上がっているが、遮光層の膜厚80nmにつき、照度、
オフ電流ともに40%に減少させることができることが
わかる。したがって、本実施例のように、多結晶シリコ
ンからなる遮光層21を設けることにより、TFTのオ
フ特性を向上させることができる。
【0018】さらに、この構造で遮光が不十分な場合に
は、図4に示すように、第2層間絶縁膜の上部にTi
W、WSi等の金属からなる第2の遮光層20を積層し
て、TFTを2つの遮光層20、21で挟んだ構造にす
れば、より一層の遮光効果が得られ、このようなTFT
を有するアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装
置は、表示品位がさらに良好となる。また、この場合も
遮光層20には多結晶シリコン層を用いてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のアクティブマトリクス基板によれば、TFTに形成さ
れた遮光層によってTFTの裏面から照射される光を遮
断することができるので、TFTのオフ特性の悪化を防
ぐことができる。このようなアクティブマトリクス基板
を液晶プロジェクターとして用いた液晶表示装置は、強
力な光を照射した場合においても良好な表示品位を保持
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に係るアクティブマトリクス基板の平
面図である。
【図2】図1のA−A’に沿った断面図である。
【図3】実施例1で得られたアクティブマトリクス基板
のTFTの照度に対するオフ電流の関係を示す図であ
る。
【図4】実施例1のアクティブマトリクス基板における
変形例を示す図である。
【図5】従来例のアクテイブマトリクス表示装置の平面
模式図である。
【符号の説明】
1 ゲートバスライン 2 ソースバスライン 3 ゲート電極 4 絵素電極 7a、7b、9 コンタクトホール 10、15 金属層 11 絶縁性基板 12 チャネル領域 12a LDD領域 13 ゲート絶縁膜 14、17 層間絶縁膜 20、21 遮光層 22 絶縁膜 23 ソース電極 24 ドレイン電極 30 半導体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 真澄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 ▲高▼藤 裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−133033(JP,A) 特開 平3−163529(JP,A) 特開 平3−163530(JP,A) 特開 平3−288824(JP,A) 特開 平4−283729(JP,A) 特開 平4−291240(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/136 500

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリクス状に形成された絵素電極と、
    該絵素電極の近傍を通って格子状に相互に交差して形成
    された走査配線および信号配線と、該絵素電極、走査配
    線および信号配線にそれぞれ電気的に接続された薄膜ト
    ランジスタとを有するアクティブマトリクス基板であっ
    て、 該薄膜トランジスタは、多結晶シリコンからなる半導体
    層が複数の領域に区分されたLDD領域を有するLDD
    構造となっており、両最外領域の一方がソース電極、他
    方がドレイン電極であり、該半導体層の片面側の上にゲ
    ート絶縁膜とゲート電極とがこの順に形成され、さらに
    該半導体層の該ゲート電極が形成された面とは反対側
    に、間に絶縁膜を介して遮光膜が形成されており、該遮
    光膜は少なくとも該LDD領域を覆うとともに隣り合う
    該遮光膜と連結されているアクティブマトリクス基板。
  2. 【請求項2】 前記遮光膜が、多結晶シリコンにより形
    成された請求項1に記載のアクティブマトリクス基板。
  3. 【請求項3】 前記薄膜トランジスタのゲート電極側
    に、間に1または2以上の絶縁膜を介して第2の遮光層
    が形成された請求項1又は請求項2に記載のアクティブ
    マトリクス基板。
  4. 【請求項4】 マトリクス状に形成された絵素電極と、
    該絵素電極の近傍を通って格子状に相互に交差して形成
    された走査配線および信号配線と、該絵素電極、走査配
    線および信号配線にそれぞれ電気的に接続された薄膜ト
    ランジスタとを有するアクティブマトリクス基板であっ
    て、 該薄膜トランジスタ上部に形成された第1の絶縁層と、 該第1の絶縁層の開口部に形成された第1の金属層と、 該第1の金属層の上部に形成された第2の絶縁層と、 該第2の絶縁層上部に形成された絵素電極とを有し、 該第1の金属層と該絵素電極との間にはオーミックコン
    タクトをとるための第2の金属層が介在し、該第2の金
    属層は該薄膜トランジスタ上部に延在し、遮光膜として
    機能するアクティブマトリクス基板。
  5. 【請求項5】 前記第1の金属層がAlからなり、前記
    絵素電極がITOか らなる請求項4に記載のアクティブ
    マトリクス基板。
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