JP3261699B2 - アクティブマトリクス基板 - Google Patents
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Description
ス基板,液晶表示装置,アクティブマトリクス基板の製
造方法,および液晶表示装置に含まれる能動素子の静電
破壊防止方法に関する。
素電極にスイッチング素子が接続され、そのスイッチン
グ素子を介して各画素電極がスイッチングされる。
タ(TFT)が使用される。
リコンのMOSトランジスタと同じである。
ジスタの構造としては、いくつかの構造が知られている
が、ゲート電極がアモルファスシリコン膜の下にあるボ
トムゲート構造(逆スタガ構造)が一般的に使用されて
いる。
し、かつ、高い歩留まりを確保することが重要である。
発生する静電気による破壊から、薄膜トランジスタを効
果的に保護することも重要である。薄膜トランジスタを
静電破壊から保護する技術は、例えば、日本国の実開昭
63−33130号のマイクロフィルムや特開昭62−187885号
公報に記載されている。
数を削減でき、かつ信頼性の高い新規な薄膜素子の製造
プロセス技術を提供することである。
用いて製造工程を複雑化させることなく形成された、十
分な静電保護能力をもつ保護素子を備えたアクティブマ
トリクス基板ならびに液晶表示装置を提供することであ
る。
素子(TFT)の静電破壊を防止できる静電破壊防止方法
を提供することである。
は、ボトムゲート構造の薄膜素子を製造するに際し、 ソース電極層,ドレイン電極層ならびにゲート電極材
料層を覆うように保護膜を形成する工程と、 その後、ゲート電極層またはゲート電極材料層上に存
在するゲート絶縁膜および保護膜の重ね膜の一部を選択
的にエッチングして、ゲート電極層またはゲート電極材
料層の表面の一部が露出するような第1の開口部を形成
すると共に、ソース電極層またはドレイン電極層上の保
護膜の一部を選択的にエッチングしてソース電極層また
はドレイン電極層の表面の一部が露出するような第2の
開口部を形成する工程と、 その後、第1または第2の開口部を経由して導電性材
料層を、ゲート電極層,ゲート電極材料層,ソース電極
層,ドレイン電極層の少なくとも一つに接続する工程
と、を含む。
なエッチングは一括して行われる。よって、外部接続端
子を電極に接続するための開口部の形成工程(パッドオ
ープン工程)と、内部配線を電極に接続するための開口
部の形成工程(コンタクトホールの形成工程)とを共通
化でき、工程数が削減される。
m Tin Oxide)膜を使用する。上述のとおり、第1の
開口部は、ゲート電極材料層上の第1の絶縁膜およびこ
の第1の絶縁膜上の第2の絶縁膜の重ね膜を貫通して形
成されるため、2層の絶縁膜の厚みに相当する深いコン
タクトホールとなる。
テップカバレージがよく、したがって深いコンタクトホ
ールを介してE接続不良となることがない。
化物のような融点の高い、他の透明電極材料も使用でき
る。例えば、SnOx,ZnOx等の金属酸化物を使できる。こ
の場合も、ステップカバレージは実用に耐えるものであ
る。
態様の一つでは、走査線および信号線のうちの少なくと
も一つの線あるいはその線と電気的に等価な部位と共通
電位線との間に、薄膜トランジスタを用いた静電破壊防
止用保護手段が設けられる。
るゲート電極層とドレイン電極層とを接続した構成のダ
イオードを含んで構成されており、 ゲート電極層とドレイン電極層とを電気的に接続する
ための、ゲート電極層上の絶縁層を選択的に除去してな
る第1の開口部と前記ドレイン電極層上の絶縁層を選択
的に除去してなる第2の開口部とは、同一の製造工程に
おいて形成されており、かつ、ゲート電極層と前記ドレ
イン電極層とは、前記第1および第2の開口部を経由し
て前記画素電極と同一の材料からなる導電層によって接
続されている。
オード(MISダイオード)は実質的にトランジスタであ
り、電流を流す能力が高く、高速に静電気を吸収でき、
したがって、静電保護能力が高い。また、実質的にトラ
ンジスタであるために電流−電圧特性のしきい値電圧
(Vth)の制御が容易である。したがって、不要なリー
ク電流の低減が可能である。また、薄膜素子の製造工程
数が削減されており、製造が容易である。
導電層」としては、好ましくは、ITO(Indium Tin Ox
ide)膜を使用する。ITO膜の他の、金属の酸化物のよう
な融点の高い、他の透明電極材料も使用できる。例え
ば、SnOx,ZnOx等の金属酸化物を使用できる。
一つでは、上述の「走査線および信号線のうちの少なく
とも一つの線と電気的に等価な部位」は、外部接続端子
を接続するための電極(パッド)であり、また、上述の
「共通電位線」は、液晶を交流駆動する際に基準となる
基準電位を与える線(LC−COM線)あるいは液晶表示装
置の製造段階において、前記外部接続端子を接続するた
めの電極を共通に接続して同電位とするための線(ガー
ドリング)である。
電対策として、パッドの外側に設けられる線である。LC
−COM線ならびにガードリングは共に、共通電位線であ
り、したがって、パッドとこれらの線との間に保護ダイ
オードを接続することにより、静電気をそれらの線に逃
がすことができる。
態様の一つでは、「静電破壊防止用保護手段」は、外部
端子を接続するための電極(パッド)と液晶を交流駆動
する際に基準となる基準電位を与える線(LC−COM線)
との間、ならびに、外部端子を接続するための電極(パ
ッド)と外部端子を接続するための電極(パッド)を共
通に接続して同電位とするための線(ガードリング)と
の間の双方に設けられる。
タ基板)とを張り合わせた後、ドライブ用ICの接続前に
切断されてしまうが、LC−COM線は最終製品に残るライ
ンである。したがって、基板切断後であってICの接続前
においても、上述の構成によれば、画素部のTFTは静電
破壊から保護され、したがって、製品に対する信頼性が
向上する。
め、製品の実使用時における静電破壊強度も向上するこ
とになる。さらに、TFTを用いた保護ダイオードである
ため、しき値電圧(Vth)の制御が容易であり、リーク
電流も低減できるため、最終製品にダイオードが残存し
ていても悪影響はない。
の好ましい態様の一つでは、静電破壊防止用保護手段
は、第1のダイオードのアノードと第2のダイオードの
カソードとを共通接続し、前記第1のダイオードのカソ
ードと前記第2のダイオードのアノードとを共通接続し
て構成される双方向性のダイオードを具備する。
ジおよび負極性のサージの双方からTFTを保護すること
ができる。
マトリクス基板を用いて構成される。アクティブマトリ
クス基板における画素部の能動素子(TFT)の静電破壊
が確実に防止されることにより、液晶表示装置の信頼性
も向上する。
の好ましい態様の一つでは、ボトムゲート構造のTFTを
形成するに際し、 同じ材料からなるソースドレイン電極層を形成すると
共に、絶縁膜上の所定の領域において、ソース・ドレイ
ン電極層と同じ材料からなるソース・ドレイン電極材料
層を形成する工程と、 ソース・ドレイン電極層、ならびにソース・ドレイン
電極材料層を覆うように保護膜を形成する工程と、 ゲート電極層またはゲート電極材料層上に存在するゲ
ート絶縁膜および保護膜の重ね膜を選択的にエッチング
してゲート電極層またはゲート電極材料層の表面の一部
が露出するような第1の開口部を形成すると共に、ソー
ス・ドレイン電極層あるいはソース・ドレイン電極材料
層上の保護膜を選択的にエッチングして前記ソース・ド
レイン電極層あるいはソース・ドレイン電極材料層の表
面の一部が露出するような第2の開口部を形成する工程
と、 第1または第2の開口部を経由して導電性材料層を、
ゲート電極層,ゲート電極材料層,前記ソース・ドレイ
ン電極層あるいは前記ソース・ドレイン電極材料層に接
続する工程と、を含む。
なエッチングは一括して行われる。よって、外部端子を
パッドに接続するための開口部の形成工程(パッドオー
プン工程)と、配線を電極に接続するための開口部の形
成工程(コンタクトホールの形成工程)とを共通化で
き、工程数が削減される。
ドの形成にも利用できる。また、パッド近傍におけるク
ロスアンダー配線の形成にも利用できる。「クロスアン
ダー配線」とは、液晶表示装置の内部配線をシール材の
外側へと導出する際に、厚い層間絶縁膜による配線の保
護を図るために、上層にある配線を下層の配線に接続
し、迂回して外部へと導出させるために用いられる配線
である。
あることが好ましい。これにより、導電性材料からなる
配線を、画素電極の形成工程と同時に形成することが可
能となる。
ndium Tin Oxide)膜を使用する。ITO膜の他に、金属
の酸化物のような融点の高い、他の透明電極材料も使用
できる。
における静電破壊防止法の好ましい態様の一つでは、双
方向ダイオードからなる静電破壊防止用保護手段を、走
査線および信号線のうちの少なくとも一つの線あるいは
その線と電気的に等価な部位と共通電位線との間に接続
し、これにより、液晶表示装置に含まれる能動素子の静
電破壊を防止する。
T)の静電破壊を確実に防止できる。
程毎のデバイスの断面図であり、 図7A〜図7Fは、図1〜図6に示される製造プロセス技
術の特徴を説明するための図であり、 図8A〜図8Gは、対比例の工程毎のデバイスの断面図で
あり、 図9は、本発明のTFT基板の構成例を示す図であり、 図10は、図9のTFT基板のパッド周辺における構成を
示す図であり、 図11Aは、静電保護回路の構成を示し、図11Bは静電保
護回路の等価回路図を示し、図11Cは静電保護回路の電
圧−電流特性を示す図であり、 図12は、静電保護回路の平面レイアウト形状を示す図
であり、 図13は、図12の静電保護回路の構成を、デバイスの断
面構造を用いて説明するための図であり、 図14は、静電保護回路の機能を説明するための図であ
り、 図15は、液晶パネルの配線をボンディングパッドまで
導出する場合の構造例を示す図であり、 図16は、本発明のアクティブマトリクス基板におけ
る、画素部を除く領域での、ITOの使用箇所を例示する
図であり、 図17は、本発明の液晶表示装置における画素部の平面
レイアウト形状を示す図であり、 図18は、図17のB−B線に沿う、液晶表示装置の断面
を示す図であり、 図19〜図25はそれぞれ、本発明のアクティブマトリク
ス基板の製造方法を示す、各工程毎のデバイスの断面図
であり、 図26は、図25のアクティブマトリクス基板を用いて組
み立てられた液晶表示装置の要部の断面構造を示す図で
あり、 図27は、セル分断装置による基板の分断工程を説明す
るための図であり、 図28は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の、
全体構造の概要を説明するための図であり、 図29は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置の、
画素部の構成を示す回路図であり、 図30は、図29の画素部における、液晶を駆動するため
の電圧波形を示す図である。
明する。
のTFT)の製造方法の一例を示す、工程毎のデバイスの
断面図である。
上にフォトリソグラフィ技術を用いて、例えば、1300Å
程度の厚みのCr(クロム)からなるゲート電極4a、なら
びにゲート電極材料層4b,4cを形成する。ゲート電極4a
は、画素部にマトリクス状に形成されたボトムゲート構
造のTFTのゲート電極である。また、ゲート電極材料層4
bは、後述する静電破壊防止用保護素子が形成される領
域となる。また、ゲート電極材料層4cは、外部との接続
用あるいは検査用の端子が形成される領域となる。
からなるゲート絶縁膜6,不純物がドープされていない真
性アモルファスシリコン膜8,ならびにn型シリコン膜
(オーミックコンタクト層)10を連続的に生成し、次
に、フォトエッチングにより、真性アモルファスシリコ
ン膜8およびn型シリコン膜(オーミックコンタクト
層)10をアイランド化する。
程度であり、真性シリコン膜8の厚みは、例えば3000Å
程度であり、オーミックコンタクト層10の厚みは、例え
ば、500Å程度となる。
するコンタクトホールの形成を行わないことである。
なる1300Å程度のソース・ドレイン電極12a,12bをスパ
ッタリングおよびフォトエッチングにより形成する。
12bをマスクとして用いて、オーミックコンタクト層10
の中央部をエッチングにより除去し、ソース・ドレイン
の分離を行う(分離エッチング)。この場合、ソース・
ドレイン電極のパターニングのためのエッチングと分離
エッチングを、同じエッチング装置の同一のチャンバー
内で連続して行うことができる。
ドレイン電極12a,12bのエッチングを行い、続いてエッ
チングガスをSF6系のガスに切り換えてオーミックコン
タクト層10の中央部のエッチングを行うことができる。
より保護膜14を形成する。この保護膜14は、例えば、20
00Å程度のシリコン窒化膜(SiNX)である。
子(ボンディングワイヤーやICのアウターリード等)を
接続するための開口部20を形成すると同時に、コンタク
トホール16,18を形成する。
6および保護膜14の重ね膜を貫通して形成される。コン
タクトホール16は、保護膜14のみを貫通して形成されて
いる。
ート電極材料層4b,4cはそれぞれエッチングストッパー
として機能する。また、コンタクトホール16の形成に際
し、ソース・ドレイン電極12bはエッチングストッパー
として機能する。
Oxide)膜を500Å程度の厚みでデポジットし、選択的に
エッチングし、ITOからなる配線22aならびに電極22bを
形成する。ITOのエッチングは、Hcl/HNO3/H2Oの混合液
を用いたウエットエッチングにより行う。
は、ゲート絶縁膜6および保護膜14の重ね膜を貫通して
形成される。したがって、2層の絶縁膜の厚みに相当す
る深いコンタクトホールとなる。
テップカバレージがよく、したがって深いコンタクトホ
ールを介しても接続不良となることがない。なお、ITO
の他に、金属の酸化物のような融点の高い、他の透明電
極材料も使用できる。例えば、SnOx,ZnOx等の金属酸化
物を使用できる。この場合も、ステップカバレージは実
用に耐えるものである。
は、例えば、アクティブマトリクス基板における画素部
のスイッチング素子として使用される。また、ITOから
なる電極22bは、外部端子(ICのアウターリード等)を
接続するためのパッドとなる。
るTFTの製造工程を示す。一方、図8A〜図8Gは、対比例
のTFTの製造工程を示す。この対比例は、本実施の形態
にかかるTFTの製造方法の特徴を明らかにするために本
願発明者が考え出したものであり,従来例ではない。
照番号を付している。
形成前に、コンタクトホールK1,K2を形成する。
a,12bならびに、同じ材料からなるソース・ドレイン電
極材料層12c,12dを形成する。
ッチング(分離エッチング)を行う。
れにより、ソース・ドレイン電極材料層12dの表面が露
出して、外部接続端子を接続するための電極(パッド)
が形成される。
コンタクトホールの形成工程に、さらに図8Gにおける開
口部K3を形成する工程が加わり、合計で、2回の開口部
の形成工程が必要である。
ように、開口部16,18,20を一括して形成する。つまり、
保護膜14およびゲート絶縁膜6の重ね膜を貫通して開口
部を形成すると同時に、ソース・ドレイン電極層12b上
の保護膜14もパターニングすることにより、開口部の形
成工程は1回でよい。したがって、露光工程を1工程削
減できる。これに伴い、フォトレジスト膜のデポジット
工程と、そのエッチング工程が不要となる。したがっ
て、合計で3工程の短縮となる。つまり、製造プロセス
が簡素化される。
ス・ドレイン電極層12a,12bのパターニング(ドライエ
ッチング)と、図7Cに示すオーミックコンタクト層10の
中央部のエッチング(ドライエッチング)とを連続し
て、同じチャンバー内で行える。つまり、同じチャンバ
ー内でエッチングガスを順次に切り換えることにより、
連続したエッチングが可能である。
電極層12a,12bのパターニング(ドライエッチング)の
後、図8DのITO膜30のウエットエッチングを行い、次
に、図8Eのオーミック層10の中央部のエッチング(ドラ
イエッチング)を行うことになる。ITO膜はドライエッ
チングによる加工ができず、ウエットエッチングによる
加工を行うしかないため、図8C,図8D,図8Eの各エッチン
グ工程を、一つのチャンバー内で連続して行うことがで
きない。よって、各工程毎に基板のハンドリングが必要
となり、作業が面倒である。
・ドレイン電極12a,12bとの間には必ず保護膜14が介在
する。このことは、基板上の他の領域(不図示)におい
て、ITO膜からなる配線と、ソース・ドレイン電極と同
一の材料からなる配線や電極とが、確実に電気的に分離
されることを意味する。
ン電極10a,10bとは同じ層に属している。すなわち、両
者は積層されており、両者の間には保護膜が介在しな
い。よって、基板上の他の領域(不図示)において、異
物が存在すると、本来、絶縁されていなければならない
にもかかわらず、ITO膜からなる配線と、ソース・ドレ
イン電極と同一の材料からなる配線や電極とがショート
してしまう恐れもある。つまり、本実施の形態の製造方
法で形成したデバイスの方が信頼性が高い。
するため(図8D)、その後の工程において、ITOの組成
物であるインジュウム(In)や錫(Sn)等による汚染の
心配もある。
a,22bは最後の工程で形成するため、ITOの組成物である
錫(Sn)等による汚染の心配は少ない。
工程を短縮でき、しかも、信頼性の高いデバイスを製造
できる。
を参照して説明する。
トリクス基板の平面レイアウトを示す図である。
いられるものである。画素部のスイッチング素子ならび
に静電破壊防止用の保護素子として、第1の実施の形態
で説明した製造方法により製造されたTFTが用いられ
る。
の画素120からなり、各画素は、TFT(スイッチング素
子)3000を含んで構成される。TFT3000は、走査線52と
信号線54との交点に設けられている。
それぞれ設けられ、これらのパッドとLC−COM線180との
間には第1の保護素子140A,140Bが接続され、上述のパ
ッドとガードリング100との間には第2の保護素子150A,
150Bが形成されている。なお、LC−COM線180は、銀点パ
ッド110を介して対向電極にも接続される。
ンプ電極、あるいはポリイミドテープを用いた電極等
(外部端子)を接続するための電極である。
位を与える線である。コモン電位LC−COMは、例えば、
図30に示すように、表示信号電圧VXの中点電位VBよりΔ
Vだけ低下した電位に設定される。つまり、図29に例示
されるように、画素部のTFT3000にはゲート・ソース間
容量CGSが存在し、その影響で表示信号電圧VXと最後の
保持電圧VSとの間には電位差ΔVが生じる。この電位差
ΔVを補償するために、表示信号電圧VXの中点電位VBよ
りΔVだけ低下した電位を共通の基準電位とするもので
ある。
液晶の等価容量を示し、Cadは保持容量を示す。また、
図30中、VXは信号線Xに供給される表示信号電圧であ
り、VYは走査線Yに供給される走査信号電圧である。
段階における静電対策として、パッド160A,160Bの外側
に設けられる線である。
電位線であり、したがって、パッドとこれらの線との間
に保護ダイオードの接続することにより、静電気をそれ
らの線に逃がすことができる。
板1300と対向基板(カラーフィルタ基板)とを張り合わ
せた後、ドライブ用ICの接続前にスクライブ線(SB)に
沿って切断されてしまうが、LC−COM線180は最終製品に
残るラインである。したがって、基板切断後であってIC
の接続前においても、画素部のTFTは、第1の保護素子1
40により静電破壊から保護され、したがって、製品に対
する信頼性が向上する。
め、製品の実使用時における静電破壊強度も向上するこ
とになる。さらに、TFTを用いた保護ダイオードである
ためしきい値電圧(Vth)の制御が容易であり、リーク
電流も低減できるため、最終製品にダイオードが残存し
ていても悪影響はない。
FT(F1)のゲート・ドレインを接続してなるMOSダイオ
ードと、第2のTFT(F2)のゲート・ドレインを接続し
てなるMOSダイオードとを互いに逆向きにして並列に接
続して構成されている。その等価回路は、図11Bのよう
になる。
流・電圧特性において双方向に非線形性を有する。各ダ
イオードは低電圧印加時に高インピーダンスとなり、高
電圧印加時に低インピーダンス状態となる。また、各ダ
イオードは実質的にトランジスタであり、電流を流す能
力が大きく、静電気を高速に吸収できるため、静電保護
能力が高い。
保護素子の具体的配置例が示される。
た薄膜トランジスタM60およびM62により構成され、同じ
く第1の保護素子140Bは薄膜トランジスタM40およびM42
により形成されている。
タM80,M82およびM20,M22からなっている。
加されたときにオンして、そのサージを高速にLC−COM
線180あるいはガードリング100に逃がす働きをする。
は、静電保護の機能に加え、ガードリング100により各
パッド160が短絡されてアレイ工程における最終の検査
が不可能になることを防止する機能も有する。このこと
を図14を用いて説明する。
(アンプ220を有する)のプローブを接続して、画素部
のTFT(Ma)について試験を行う場合を考える。
子150A2は高インピーダンス状態を維持し、したがっ
て、画素部のTFT(Ma)とTFT(Mb)とは電気的に分離さ
れる。よって、他のトランジスタとのクロストークが防
止され、所望のTFT(Ma)のみについての試験を行うこ
とができる。
すると、配向膜の塗布,ラビング工程,シール材(スペ
ーサ)塗布工程,基板の張り合わせ工程,分断工程,液
晶注入および封止工程の各工程の終了後であってドライ
ブ用ICの接続前に、スクライブ線(SB)に沿う切断によ
ってガードリング100は除去されてしまう。
た第1の保護素子140が存在するため、ドライブ用ICの
接続前においても、静電保護がなされる。
用いた保護素子は、正確なしきい値制御がなされている
ため、リーク電流等により製品の信頼度を低下させる心
配がない。
タ(F1,F2)のデバイスの構造を、図12および図13を用
いて説明する。
であるITOからなる膜(ITO膜)300,320,330をゲート・
ドレインの接続用の配線として用いる。
対応する断面構造を図13に示す。
膜トランジスタF1および第2の薄膜トランジスタF2は共
に逆スタガ構造(ボトムゲート構造)を有する。
430,440が形成され、その上にゲート絶縁膜450が形成さ
れ、真性アモルファスシリコン層470,472が形成され、
n型のオーミック層480を介してドレイン電極(ソース
電極)層490が形成され、これらの各層を覆うように保
護膜460が形成され、そして、画素電極材料であるITOか
らなる膜(ITO膜)300,320,330によりゲート・ドレイン
間の接続がなされている。
450および保護膜460の2層膜を貫通するコンタクトホー
ル、ならびにドレイン電極層490上の保護膜460を貫通す
るコンタクトホールを経由してゲート電極層とドレイン
電極層とを接続している。
比較してステップカバレージ特性に優れるため、2層の
膜を貫通する深いコンタクトホールを介しても良好な接
続が確保される。
ソースに対するコンタクトホールは、外部接続端子を接
続するための開口部の形成(パッドオープン)工程にお
いて同時に形成するため、工程数を短縮できる。
形成する例について説明した。但し、ITO膜の配線とし
ての利用はこれに限定されるものではなく、例えば、図
15に示すような形態での利用も可能である。
におけるクロスアンダー配線342の形成に利用されてい
る。
線をシール材520の外側へと導出する際に、厚い層間絶
縁膜による配線の保護を図るために、上層にある配線を
下層の配線に接続し、迂回して外部へと導出させるため
に用いられる配線である。
電極と同じ材料からなる層(ゲート電極材料層)412と
を接続している。これにより、ゲート電極材料層412の
外部に導出される部分はゲート絶縁膜450および保護膜4
60の双方により保護され、信頼性が向上する。
を示し,520はシール材を示し、540は対向電極を示し,56
2はガラス基板を示し,1400は液晶を示す。また、パッド
160には、例えば、ボンディングワイヤー600が接続され
る。このボンディングワイヤーに代わって、バンプ電極
やポリイミドフィルムを用いた電極層が接続される場合
もある。
て使用可能である。ITO膜の配線としての利用が可能な
箇所をわかりやすく例示すると、図16のようになる。
線として使用され、箇所A4では走査線52とパッド160Bと
の接続のための配線として使用され、箇所A5では、図15
に示したクロスアンダー配線として使用される。
のLC−COM線とを接続するための配線として使用されて
いる。つまり、水平方向のLC−COM線はゲート材料によ
り形成され、垂直方向のLC−COM線はソース材料で形成
されているため、両者をITOで接続する必要がある。
水平方向のLC−COM線あるいは垂直方向のLC−COM線のう
ちのどちらかの線と同一工程で一体に形成可能であり、
そのように形成した場合は、銀点パッド110と一体形成
されない方のLC−COM線(水平,垂直のいずれか)を銀
点パッド110とITOを介して接続すればよい。
いて説明する。
素子として機能するTFT(ゲート電極720,ドレイン電極7
40,不純物がドープされていない真性アモルファスシリ
コン層475を含んで構成される)が配置され、ドレイン
電極740には画素電極(ITO)340が接続されている。図
中、K2はコンタクトホールであり、Cadは保持容量を示
す。保持容量Cadは、隣接するゲート配線と延長された
画素電極との重なりにより構成される。
図である。図15で説明した構造と同様の断面構造となっ
ている。
TFT基板の製造方法について説明する。
スタが形成される領域であり、中央部が保護素子が形成
される領域であり、右側が外部接続端子が接続される領
域(パッド部)である。
リ基板)400上にフォトリソグラフィ技術を用いて、例
えば、1800Å程度の厚みのCr(クロム)からなる電極72
0,722,900,902,904を形成する。
て50mTorrの減圧下で行う。また、Crの加工は、Cl2系の
ガスを用いたドライエッチングにより行う。
電極層)であり、参照番号722は、図17に示される走査
線52に該当する層である。また、参照番号902,904は、
ゲート電極層と同じ材料からなる層(ゲート電極材料
層)である。
り、シリコン窒化膜SiNX等からなるゲート絶縁膜910,不
純物がドープされていない真性アモルファスシリコン膜
ならびにn型シリコン膜(オーミック層)を連続的に生
成し、続いて、SF6系のエッチングガスを用いたドライ
エッチングにより、真性アモルファスシリコン膜および
n型シリコン膜(オーミック層)をパターニングする。
リコン層475,920ならびにn型シリコン層(オーミック
層)477,922が形成される。
り、真性シリコン層475,920の厚みは、例えば3000Å程
度であり、オーミック層477,922の厚みは、例えば、500
Å程度である。
するコンタクトホールの形成を行わないことである。し
たがって、フォトレジスト膜の塗布工程,露光工程,エ
ッチング除去工程の3つの工程が不要となり、工程数の
短縮が図られる。
からなる1500Å程度のソース・ドレイン電極層740a,740
b,930a,930bをスパッタリングおよびフォトエッチング
により形成する。
a,930bをマスクとして用いてオーミック層477,922の中
央部をエッチングにより除去し、ソースとドレインの分
離を行う。
グと、図22に示されるソース・ドレインの分離エッチン
グとは、同じドライエッチング装置のチャンバー内で連
続して行われる。つまり、まず、cl2系のエッチングガ
スでソース・ドレイン電極層740a,740b,930a,930bの加
工を行い、続いてエッチングガスをSF6系のガスに切り
換えてオーミック層477,922の中央部のエッチングを行
う。このように、ドライエッチングを連続して使用する
ため、製造作業が簡素化される。
VD法を用いて形成する。この保護膜は、例えば、2000Å
程度のシリコン窒化膜SiNXである。
スを用いて保護膜940を選択的にエッチングする。つま
り、パッド部の開口部160の形成と同時に、コンタクト
ホールCP1およびコンタクトホールK8,K10を形成する。
膜910および保護膜940の重ね膜を貫通して形成された開
口部であり、コンタクトホールK8,K10は、保護膜940の
みを貫通する開口部である。
ンタクトホールCP1,開口部160の形成の際にエッチング
ストッパーとして機能し、ソース・ドレイン電極740a,9
30bはそれぞれ、コンタクトホールK8,K10の形成の際の
エッチングストッパーとして機能する。
ide)膜を、グネトロンスパッタ装置を用いて500Å程度
の厚みでデポジットし、Hcl/HNO3/H2Oの混合液を用いて
エッチングし、所定のパターンに加工する。これによ
り、アクティブマトリクス基板が完成する。図25におい
て、参照番号950は、ITOからなる画素電極であり、参照
番号952は、保護ダイオードの一部を構成するITOからな
る配線であり、参照番号954は、外部端子を接続するた
めのITOからなる電極(パッド)である。
め、良好な電気的接続が確保される。画素電極材料とし
ては、金属の酸化物のような融点の高い、他の透明電極
材料も使用できる。例えば、SnOx,ZnOx等の金属酸化物
を使用できる。
ース・ドレイン電極層740a,740b,930a,930bとの間には
必ず保護膜940が介在する。このことは、基板上の配線
領域(不図示)において、ITOからなる配線層と、ソー
ス・ドレイン電極材料層とが確実に電気的に分離されて
いることを意味する。したがって、異物による両者のシ
ョートの心配がない。
で形成するため、ITOの組成物である錫(Sn),インジ
ュウム(In)による汚染の心配は少ない。
ティブマトリクス基板の製造工程を短縮でき、しかも、
静電気に対して十分な対策がなされた信頼性の高い薄膜
回路を搭載することが可能となる。
ならびにゲート電極材料層904に直接に接続している
が、モリブデン(MO),タンタル(Ta),チタン(Ti)
等のバッファ層を介して両者を接続することもできる。
晶表示装置を組立てる工程について説明する。
り合わせ、図27に示すようなセル分断工程の後、液晶の
封入を行い、次に、ドライブ用ICを接続し、さらに、図
28に示すように偏光板1200,1600ならびにバックライト1
000等を用いた組立工程を経て、アクティブマトリクス
型液晶表示装置が完成する。
が図26に示される。図26では、図15,図18等の前掲の図
面と同じ箇所には同じ参照番号を付してある。
り、中央が保護素子(静電保護ダイオード)が形成され
た領域であり、右側がパッド部である。
には異方性導電膜5000を介して液晶のドライバーIC5500
のアウターリード5200が接続されている。参照番号5100
は導電性粒子であり、参照番号5300はフィルムテープで
あり、参照番号5400は封止用の樹脂である。
リアを用いる方式(TAB)を採用しているが、他の方
式、例えば、COG(Chip On Glass)方式を採用しても
よい。
く、正スタガ構造のTFTを利用した場合等にも、変形し
て適用することが可能である。また、画素電極材料とし
ては、ITOの他、金属の酸化物のような融点の高い、他
の透明電極材料も使用できる。例えば、SnOx,ZnOx等の
金属酸化物を使できる。この場合も、ステップカバレー
ジは実用に耐えるものである。
の機器における表示装置として使用すれば、製品の価値
が向上する。
Claims (17)
- 【請求項1】下記(A)〜(H)の製造工程を含む、薄
膜素子の製造方法。 (A)基板上に、ゲート電極層およびこのゲート電極層
と同一の材料からなるゲート電極材料層を形成する工
程。 (B)前記ゲート電極層およびゲート電極材料層上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程。 (C)前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極層と平面
的に重なりを有する形態でチャネル層およびオーミック
コンタクト層を形成する工程。 (D)前記オーミックコンタクト層に接続された、ソー
ス電極層およびドレイン電極層を形成する工程。 (E)前記ソース電極層とドレイン電極層との間に介在
している前記オーミックコンタクト層をエッチングによ
り除去する工程。 (F)前記ソース電極層,ドレイン電極層ならびに前記
ゲート電極材料層を覆うように保護膜を形成する工程。 (G)前記ゲート電極層または前記ゲート電極材料層上
に存在する前記ゲート絶縁膜および前記保護膜の重ね膜
の一部を選択的にエッチングして、前記ゲート電極層ま
たはゲート電極材料層の表面の一部が露出するような第
1の開口部を形成すると共に、前記ソース電極層または
ドレイン電極層上の前記保護膜の一部を選択的にエッチ
ングして前記ソース電極層またはドレイン電極層の表面
の一部が露出するような第2の開口部を形成する工程。 (H)前記第1の開口部または第2の開口部を経由して
導電性材料層を、前記ゲート電極層,ゲート電極材料
層,前記ソース電極層,ドレイン電極層の少なくとも一
つに接続する工程。 - 【請求項2】請求項1において、 前記工程(G)において形成される前記第1の開口部
は、配線を前記ゲート電極材料層に接続するためのコン
タクトホール、または外部端子を前記ゲート電極材料層
に接続するための開口部であることを特徴とする薄膜素
子の製造方法。 - 【請求項3】請求項1において、 前記導電性材料層は、ITO(Indium Tin Oxide)から
なることを特徴とする薄膜素子の製造方法。 - 【請求項4】マトリクス状に配置された走査線と信号線
とに接続された薄膜トランジスタ(TFT)と、その薄膜
トランジスタの一端に接続された画素電極とを含んで画
素部が構成されるアクティブマトリクス基板であって、 前記走査線および信号線のうちの少なくとも一つの線あ
るいはその線と電気的に等価な部位と共通電位線との間
に設けられた、薄膜トランジスタを用いた静電破壊防止
用保護手段を具備し、 前記静電破壊防止用保護手段は、薄膜トランジスタにお
けるゲート電極層とソース・ドレイン電極層とを接続し
た構成のダイオードを含んで構成されており、 前記ゲート電極層とソース・ドレイン電極層とを電気的
に接続するための、前記ゲート電極層上の絶縁層を選択
的に除去してなる第1の開口部と前記ソース・ドレイン
電極層上の絶縁層を選択的に除去してなる第2の開口部
とは、同一の製造工程において形成されており、かつ、
前記ゲート電極層と前記ソース・ドレイン電極層とは、
前記第1および第2の開口部を経由して前記画素電極と
同一の材料からなる導電材料層により接続されているこ
とを特徴とするアクティブマトリクス基板。 - 【請求項5】請求項4において、 前記第1の開口部は、ゲート電極材料層上の第1の絶縁
膜およびこの第1の絶縁膜上の第2の絶縁膜の重ね膜を
貫通して形成されており、前記第2の開口部は、ソース
・ドレイン電極層上の前記第2の絶縁膜のみを貫通して
形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス
基板。 - 【請求項6】請求項4において、 前記画素電極および画素電極と同一の材料からなる前記
導電材料層は、ITO(Indium Tin Oxide)膜からなる
ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 - 【請求項7】請求項4において、 前記走査線および前記信号線のうちの少なくとも一つの
線と電気的に等価な部位は、外部端子を接続するための
電極であり、また、前記共通電位線は、液晶を交流駆動
する際に基準となる基準電位を与える線あるいは液晶表
示装置の製造段階において、前記外部端子を接続するた
めの電極を共通に接続して同電位とするための線である
ことを特徴とするアクティブマトリクス基板。 - 【請求項8】請求項7において、 前記静電破棄防止用保護手段は、前記外部端子を接続す
るための電極と前記液晶を交流駆動する際に基準となる
基準電位を与える線(LC−COM線)との間、ならびに、
前記外部端子を接続するための電極と前記外部端子を接
続するための電極を共通に接続して同電位とするための
線との間の双方に設けられていることを特徴とするアク
ティブマトリクス基板。 - 【請求項9】請求項4において、 前記静電破壊防止用保護手段は、第1のダイオードのア
ノードと第2のダイオードのカソードとを共通接続し、
前記第1のダイオードのカソードと前記第2のダイオー
ドのアノードとを共通接続して構成される双方向性のダ
イオードを具備することを特徴とするアクティブマトリ
クス基板。 - 【請求項10】請求項4〜請求項9のいずれかに記載の
アクティブマトリクス基板を用いて構成された液晶表示
装置。 - 【請求項11】下記(A)〜(G)の製造工程を含む基
板製造工程を経て、アクティブマトリクスイ基板を製造
することを特徴とする、アクティブマトリクス基板の製
造方法。 (A)基板上にゲート電極層およびこのゲート電極層と
同一の材料からなるゲート電極材料層を形成する工程。 (B)前記ゲート電極層およびゲート電極材料層上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程。 (C)前記ゲート絶縁膜上に、前記ゲート電極層と平面
的に重なりを有する形態でチャネル層およびオーミック
コンタクト層を形成する工程。 (D)前記オーミックコンタクト層に接続されるソース
・ドレイン電極層を形成すると共に、前記絶縁膜上の所
定の領域において、前記ソース・ドレイン電極層と同じ
材料からなるソース・ドレイン電極材料層を形成する工
程。 (E)前記ソース・ドレイン電極層、ならびに前記ソー
ス・ドレイン電極材料層を覆うように保護膜を形成する
工程。 (F)前記ゲート電極層または前記ゲート電極材料層上
に存在する前記ゲート絶縁膜および前記保護膜の重ね膜
を選択的にエッチングして前記ゲート電極層またはゲー
ト電極材料層の表面の一部が露出するような第1の開口
部を形成すると共に、前記ソース・ドレイン電極層ある
いは前記ソース・ドレイン電極材料層上の前記保護膜を
選択的にエッチングして前記ソース・ドレイン電極層あ
るいは前記ソース・ドレイン電極材料層の表面の一部が
露出するような第2の開口部を形成する工程。 (G)前記第1または第2の開口部を経由して導電性材
料層を、前記ゲート電極層,前記ゲート電極材料層,前
記ソース・ドレイン電極層あるいは前記ソース・ドレイ
ン電極材料層に接続する工程。 - 【請求項12】請求項11において、 請求項11の工程(A)〜(G)を経ることにより、前記
アクティブマトリクス基板上には、 走査線と信号線とに接続された薄膜トランジスタ(TF
T)と、 前記薄膜トランジスタに接続される画素電極と、 前記薄膜トランジスタのゲート電極層およびソース・ド
レイン電極層とを接続した構成の静電破壊防止用のダイ
オードが形成されることを特徴とするアクティブマトリ
クス基板の製造方法。 - 【請求項13】請求項11において、 前記工程(G)における導電性材料層として、画素電極
と同じ材料からなる層を用いることを特徴とするアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項14】請求項11において、 前記工程(G)における導電性材料層として、ITO(Ind
ium Tin Oxide)を用いることを特徴とするアクティ
ブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項15】マトリクス状に配置された走査線と信号
線とに接続された薄膜トランジスタ(TFT)と、その薄
膜トランジスタの一端に接続された画素電極とを含んで
画素部が構成されるアクティブマトリクス型液晶表示装
置に含まれる能動素子の静電破壊を防止する方法であっ
て、 請求項4に記載の静電保護手段を、前記走査線および信
号線のうちの少なくとも一つの線あるいはその線と電気
的に等価な部位と共通電域線との間に接続し、これによ
り、液晶表示装置に含まれる能動素子の静電破壊を防止
することを特徴とする液晶表示装置に含まれる能動素子
の静電破壊防止方法。 - 【請求項16】走査線と、 前記走査線と同層に形成された第1導電層と、 前記走査線および前記導電層上に絶縁膜を介して形成さ
れた半導体層と、 前記半導体層上に形成された電極と、 前記電極上に形成された保護膜と、 前記電極と前記導電層を露呈するために前記保護膜の各
々の位置に形成されたコンタクトホールと、 前記保護膜上に形成され前記コンタクトホールに充填さ
れた第2導電層とを、具備したことを特徴とするアクテ
ィブマトリクス基板。 - 【請求項17】前記第2導電層は、静電破壊防止用の保
護素子の配線を構成することを特徴とする請求項16のア
クティブマトリクス基板。
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