JP3089718B2 - 駆動回路一体型アクティブマトリクスアレイおよびその製造方法 - Google Patents

駆動回路一体型アクティブマトリクスアレイおよびその製造方法

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JP3089718B2 JP19633291A JP19633291A JP3089718B2 JP 3089718 B2 JP3089718 B2 JP 3089718B2 JP 19633291 A JP19633291 A JP 19633291A JP 19633291 A JP19633291 A JP 19633291A JP 3089718 B2 JP3089718 B2 JP 3089718B2
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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、液晶表示素子等に用い
られる駆動回路一体型アクティブマトリクスアレイおよ
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示素子の高精細化に伴い、画素数
が増加し、ゲート線およびデータ線数が増加する。この
時、表示部であるアクティブマトリクスアレイの外部に
走査回路、あるいはサンプルホールド回路およびシフト
レジスタからなる信号回路を構成するLSIチップをボ
ンディング等により接続するのは非常に困難となり、液
晶表示素子のコストアップにつながる。そこでこの問題
を解決するために、図2に示すようにアクティブマトリ
クスアレイと同一基板上に、走査回路21あるいは信号
回路22を形成する方法が提案され実用化されている
(SIDシンポジウムダイジェスト’84pp.316
−319)。
【0003】一般に駆動回路即ち走査回路および信号回
路に用いられるTFTは高速動作が要求され、アクティ
ブマトリクスアレイ内のTFTは特性の均一性が第一に
要求される。これらの条件を満足するTFTとしてこれ
までのところ多結晶シリコンTFTが主流を占めてお
り、盛んに研究開発が行われている。この駆動回路一体
型アクティブマトリクスアレイを構成する多結晶シリコ
ンTFTのチャネルとなる多結晶シリコン薄膜(活性
層)を形成する方法として従来次のような方法が用いら
れてきた。すなわち、(1)LPCVD法により620
℃程度の温度で形成する。(2)CVD法等により低温
でアモルファスシリコン(a−Si)薄膜を形成した
後、固相成長法により多結晶化する。(3)CVD法等
によりa−Siあるいは多結晶シリコン(Poly−S
i)薄膜を形成した後、レーザを照射し溶融再結晶化す
る。上記3つの方法のうち(3)のレーザアニール法は
基本素子性能では現在最も性能の高いTFTが得られ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】レーザアニールにより
多結晶シリコンを形成する方法には、材料に関して次の
2つの方法がある。(1)a−Si薄膜をレーザアニー
ルする。(2)Poly−Si薄膜をレーザアニールす
る。
【0005】さらに駆動回路一体型アクティブマトリク
スアレイをレーザアニールする場合、レーザを照射する
領域に関して、次の2つの方法がある。(ァ)駆動回路
およびアクティブマトリクスアレイ部をレーザアニー
ルする。(ィ)駆動回路部のみをレーザアニールする。
【0006】上記の各方法について、材料に関しては
(1)の方法の方が粒径の大きな多結晶シリコン薄膜が
形成されるので、特性が良好なTFTが得られる。また
照射する領域に関しては、駆動回路部はマトリクス部に
比べ面積が小さいので(ィ)の方法を用いた方が、スル
ープットが格段に良い。ところが、上記(1)と(ィ)
の方法を同時に選択した場合、即ちa−Si薄膜を形成
した後、駆動回路部のみをレーザアニールした場合を考
えると、マトリクス部に形成されるTFTはa−SiT
FTとなり、良好なTFT特性は得られないという問題
が生じる。
【0007】本発明の目的は、a−Si薄膜を形成する
工程と、駆動回路部のみをレーザアニールする工程を同
時に選択しながらも、良好な特性を有する駆動回路一体
型アクティブマトリクスアレイを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、透明絶縁
性基板上に形成された複数のゲート線と複数のデータ線
と前記各配線の交点に形成されたスイッチング用TFT
と前記スイッチング用TFTのソース電極に接続された
透明画素電極とからなるアクティブマトリクスアレイ
と、前記ゲート線に接続された走査回路および前記デー
タ線に接続された信号回路のうち少なくとも一方をアク
ティブマトリクスアレイと同一基板上に形成した駆動回
路一体型アクティブマトリクスアレイにおいて、少なく
とも前記スイッチング用TFTの活性層は固相成長法に
より形成され、前記走査回路または信号回路を構成する
TFTの活性層はレーザアニール法により形成されてい
ることを特徴とする駆動回路一体型アクティブマトリク
スアレイである。第2の発明は、透明絶縁性基板上に形
成された複数のゲート線と複数のデータ線と前記各配線
の交点に形成されたスイッチング用TFTと前記スイッ
チング用TFTのソース電極に接続された透明画素電極
とからなるアクティブマトリクスアレイと、前記ゲート
線に接続された走査回路および前記データ線に接続され
た信号回路のうち少なくとも一方をアクティブマトリク
スアレイと同一基板上に形成した駆動回路一体型アクテ
ィブマトリクスアレイの製造方法において、a−Si膜
を形成する工程と前記走査回路または信号回路を構成す
るTFTの活性層となるa−Si膜をレーザアニール結
晶化する工程とアニール工程後、前記スイッチング用T
FTの活性層となるa−Si膜を固相成長法により結晶
化する工程を有することを特徴とする駆動回路一体型ア
クティブマトリクスアレイの製造方法である。
【0009】
【作用】本発明によれば、駆動回路一体型アクティブマ
トリクスアレイにおいて、大部分の面積を占めるアクテ
ィブマトリクスアレイを固相成長法により形成し、占有
面積の小さい駆動回路のみをレーザアニールするため、
基板全面をレーザアニールするのに比べ高いスループッ
トが得られる。しかも、a−Si薄膜をレーザアニール
するため、Poly−Si薄膜をレーザアニールする場
合に比べ良好な特性を有するTFTを形成することがで
きる。また、アクティブマトリクスアレイ部のTFTの
活性層はa−Si薄膜を形成した後に固相成長法を用い
て多結晶化するために、アレイ内で均一な特性を有する
多結晶シリコンTFTが形成できる。この固相成長時
に、すでにレーザアニールにより結晶化された領域は膜
質の変化を生じない。このため駆動回路部のみレーザア
ニールを行い、この後固相成長を行うことにより、駆動
回路部のTFTの高い性能を維持したまま画素部TFT
の性能を向上できる。この結果、高いTFT性能とスル
ープット均一性を両立でき、表示特性が均一な液晶表示
素子を形成することができる。さらにCVD法のみで形
成した多結晶シリコンTFTに比べ特性が優れているた
めTFTのサイズを小さくすることができ、開口率を高
くすることができる。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例について図1を用いて説明
する。図1(f)に本発明により作製した2種類のTF
Tの概略図を示す。図1(f)中のTFT9は活性層を
レーザアニールして形成したTFTで、TFT10は活
性層を固相成長法により多結晶化して形成したTFTで
ある。なおTFT9は駆動回路に用いられるTFTを表
し、TFT10はマトリクス部に用いられるTFTを示
す。このように同一基板上に製造法の異なる2種類のT
FTを形成している点を特徴とするTFT9、10の構
成について説明すると、図1(f)に示すようにガラス
基板1上にMo薄膜2及びn+ Poly−Si薄膜3か
らなるソース・ドレイン電極が形成されており、さらに
ソース・ドレイン電極を覆うようにしてレーザアニール
法により多結晶化したPoly−Si薄膜5及び固相成
長法により多結晶化したPoly−Si薄膜6が形成さ
れている。さらにガラス基板1及びPoly−Si薄膜
5、6上に二酸化シリコン(SiO2 )からなるゲート
絶縁膜7が形成されており、ゲート絶縁膜上にAlから
なるゲート電極8が形成されている。
【0011】次に製造方法について説明する。まず図1
(a)に示すように透明なガラス基板1上にスパッタ法
によりMo薄膜2を100nm成膜した後、LPCVD
法によりリンをドープしたn+ Poly−Si薄膜3を
50nm形成し、フォトリソグラフィ法によりソース・
ドレイン電極を形成する。次に図1(b)に示すように
ガラス基板1及びソース・ドレイン電極2、3上にLP
CVD法によりアモルファスシリコン(a−Si)薄膜
4を50nmの厚さに形成する。次に図1(c)に示す
ように走査回路部のa−Si薄膜4にキセノンクロライ
ド(XeCl)エキシマレーザを照射し多結晶化し、P
oly−Si薄膜5を形成する。次に、図1(d)に示
すように窒素雰囲気中600℃で24時間加熱して固相
成長を行いa−Si薄膜4のレーザアニールを施してい
ない領域を多結晶化しPoly−Si薄膜6を形成す
る。この時すでにレーザアニールにより結晶化された領
域の膜質の変化はない。
【0012】次に図1(e)に示すようにフォトリソグ
ラフィ法によりPoly−Si薄膜5、6をソース・ド
レイン電極を覆うようにパターニングして島状構造を形
成する。
【0013】次に図1(f)に示すようにガラス基板1
及びPoly−Si薄膜5、6上に、LPCVD法によ
りSiO2 のゲート絶縁膜7を150nmの厚さに形成
した後、スパッタ法によりAlを300nmの厚さに成
膜しフォトリソグラフィ法によりパターニングしてゲー
ト電極8を形成する。
【0014】このように本発明により、走査回路に用い
るTFTの活性層をレーザアニール法により多結晶化
し、マトリクス部に用いるTFTの活性層を固相成長法
により多結晶化することにより、特性の異なる2種類の
TFTを同一基板上に形成することができ、駆動回路部
及びマトリクス部共にそれぞれの要求性能を満足するT
FTを形成することができる。
【0015】本方法はスタガ型構造TFTを用いて製作
したものであるが、逆スタガ型構造、プレーナ構造等、
基本素子構造の異なるものについても同様に実現が可能
であった。
【0016】
【発明の効果】以上説明した通り、駆動回路部のみをレ
ーザアニールしマトリクス部を固相成長により多結晶シ
リコン薄膜を形成することにより、開口率が高くしかも
表示特性が良好で均一な駆動回路一体型液晶表示素子を
作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による駆動回路一体型アクティブマトリ
クスアレイの製造工程(a)〜(f)を示す断面図であ
る。
【図2】液晶表示素子の構成図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 Moソース・ドレイン電極 3 n+ 多結晶シリコンソース・ドレイン電極 4 アモルファスシリコン 5 レーザアニール法により多結晶化した多結晶シリ
コン薄膜 6 固相成長法により多結晶化した多結晶シリコン薄
膜 7 ゲート絶縁膜 8 ゲート電極 9 活性層をレーザアニールして形成したTFT 10 活性層を固相成長により形成したTFT 21 走査回路 22 信号回路 23 スイッチング用TFT 24 蓄積容量 25 液晶容量 26 ゲート線 27 データ線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G02F 1/1345 H01L 29/786

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明絶縁性基板上に形成された複数のゲ
    ート線と複数のデータ線と前記各配線の交点に形成され
    たスイッチング用TFTと前記スイッチング用TFTの
    ソース電極に接続された透明画素電極とからなるアクテ
    ィブマトリクスアレイと、前記ゲート線に接続された走
    査回路および前記データ線に接続された信号回路のうち
    少なくとも一方をアクティブマトリクスアレイと同一基
    板上に形成した駆動回路一体型アクティブマトリクスア
    レイにおいて、少なくとも前記スイッチング用TFTの
    活性層は固相成長法により形成され、前記走査回路また
    は信号回路を構成するTFTの活性層はレーザアニール
    法により形成されていることを特徴とする駆動回路一体
    型アクティブマトリクスアレイ。
  2. 【請求項2】 透明絶縁性基板上に形成された複数のゲ
    ート線と複数のデータ線と前記各配線の交点に形成され
    たスイッチング用TFTと前記スイッチング用TFTの
    ソース電極に接続された透明画素電極とからなるアクテ
    ィブマトリクスアレイと、前記ゲート線に接続された走
    査回路および前記データ線に接続された信号回路のうち
    少なくとも一方をアクティブマトリクスアレイと同一基
    板上に形成した駆動回路一体型アクティブマトリクスア
    レイの製造方法において、a−Si膜を形成する工程と
    前記走査回路または信号回路を構成するTFTの活性層
    となるa−Si膜をレーザアニール結晶化する工程とア
    ニール工程後、前記スイッチング用TFTの活性層とな
    るa−Si膜を固相成長法により結晶化する工程を有す
    ることを特徴とする駆動回路一体型アクティブマトリク
    スアレイの製造方法。
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