JP3403807B2 - 薄膜トランジスタおよび液晶表示装置 - Google Patents

薄膜トランジスタおよび液晶表示装置

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JP3403807B2
JP3403807B2 JP12139294A JP12139294A JP3403807B2 JP 3403807 B2 JP3403807 B2 JP 3403807B2 JP 12139294 A JP12139294 A JP 12139294A JP 12139294 A JP12139294 A JP 12139294A JP 3403807 B2 JP3403807 B2 JP 3403807B2
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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、ガラス基板等の基板上
に作製される薄膜トランジスタ及びこの薄膜トランジス
タを用いた液晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下、液晶表示装置用に応用検討が進め
られている従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタの一
例を図面に基づいて説明する。図8は液晶表示装置に用
いる従来の薄膜トランジスタの構造を示す平面図、図9
は図8に示すA−A切断線における薄膜トランジスタの
断面図である。1はガラス等によって形成された基板、
2は多結晶シリコン薄膜によって形成された半導体薄
膜、3はゲート絶縁膜、4はゲート電極、5は層間絶縁
膜、6はソースドレイン電極、7はパッシベイション膜
である。ゲート電極4と半導体薄膜2とは、ゲート絶縁
膜3を介して基板1上に積層され、ゲート電極4は、そ
の一部が半導体薄膜2上に重なるように配置されてい
る。そして、半導体薄膜2は、ゲート電極4と重なり合
った部分がチャンネル部2bとして構成される。
【0003】上記のような薄膜トランジスタ及びこれを
用いた液晶表示装置に関しては、例えば、「フラットパ
ネルディスプレイ′90〜′94」(1989〜1993年毎年刊
行、日経BP社刊)、あるいはSID84DIGEST(19
84)p.312〜315(形状に関しては特にFig.8とFig.9)に
示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図8及び図9に示すよ
うな薄膜トランジスタでは、ゲート電極4と重なるチャ
ンネル部2bにおいて半導体薄膜2のパターンエッジ2a
及びパターンエッジ2a近傍を電流経路とするエッジ電
導が発生する。このエッジ電導は、薄膜トランジスタ本
体部の特性と並列に存在する寄生特性として取り扱え、
エッジ電導が薄膜トランジスタ本体部と異なる特性(例
えば、閾値電圧Vtがデプレッション側にシフトした寄
生トランジスタ特性)を示す場合、あるいは薄膜トラン
ジスタに比べて電圧ストレスに対して特性変動を起こし
易くなっている場合に、エッジ電導が薄膜トランジスタ
のOFF電流の増大や信頼性試験時の特性劣化の原因にな
ったりする。とりわけこの寄生特性は、レーザーアニー
ルや固相成長で作成したポリシリコン薄膜を使った薄膜
トランジスタなどでゲート絶縁膜を熱酸化以外の方法で
作成した場合に課題となることが多い。さらに、この薄
膜トランジスタを使った液晶表示装置ではOFF電流の増
大が画像特性に大きな影響を与え問題となる。
【0005】本発明は、エッジ電導の影響を抑制できる
薄膜トランジスタを提供し、さらにこのエッジ電導の影
響を抑制できる薄膜トランジスタを用いて高性能の液晶
表示装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の薄膜トランジスタは、基板上において一部
が半導体薄膜と重なるように積層配置されたゲート電極
を有し、前記ゲート電極前記半導体薄膜のパターンエ
ッジと重なる重なり部で、前記ゲート電極が、前記半
導体薄膜のパターンエッジに沿って突出する突出部を有
するよう形成された薄膜トランジスタであって、前記ゲ
ート電極の突出部が、前記ゲート電極の先端部側の前記
重なり部、及び、前記ゲート電極の先端部側とは反対側
の前記重なり部に設けられたことを特徴とする。
【0007】また、本発明の薄膜トランジスタは、半
体薄膜を多結晶シリコン薄膜によって形成し、また、多
結晶シリコン薄膜は、レーザー照射により多結晶化され
た膜であることを特徴とする。
【0008】また、本発明の薄膜トランジスタは、基板
上において一部がレーザー照射により多結晶化された多
結晶シリコン薄膜と重なるように積層配置されたゲート
電極を有する薄膜トランジスタであって、前記ゲート電
極は、前記多結晶シリコン薄膜のパターンエッジより内
側の部分に開口部が設けられ、前記ゲート電極の前記多
結晶シリコン薄膜のパターンエッジ部と重なる部分にお
けるゲート長が、前記多結晶シリコン薄膜のパターンエ
ッジ部と重なる部分より内側の部分におけるゲート長よ
り長ことを特徴とする。
【0009】また、本発明の液晶表示装置は、上記した
いずれかの薄膜トランジスタを有したことを特徴とす
る。
【0010】
【作用】上記の本発明の薄膜トランジスタによれば、半
導体薄膜のチャンネル部において半導体薄膜のパターン
エッジ及び半導体薄膜のパターンエッジ近傍を電流経路
とするエッジ電導が抑制される。
【0011】また、本発明の液晶表示装置によれば、エ
ッジ電導の影響が抑制された薄膜トランジスタを用いる
ことによりOFF電流と特性変動とが小さくなり、表示性
能が改善される。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1は本発明の実施例を説明するための参考例で
ある薄膜トランジスタの構造を示す平面図、図2は図1
に示すB−B切断線における薄膜トランジスタの断面図
である。尚、図1及び図2において図8及び図9に基づ
いて説明した部材に対応する部材については同一符号を
付して説明を省略する。12は半導体薄膜であり、半導体
薄膜12は、Xe−Clエキシマレーザー光照射により多結
晶化した多結晶シリコン薄膜によって形成されている。
14は基板1上において一部が半導体薄膜12と重なり合う
ゲート電極である。そして、半導体薄膜12は、ゲート電
極14と重なり合った部分がチャンネル部12bとして構成
される。
【0013】ゲート電極14は、半導体薄膜12と重なり合
った部分で切欠き14bが形成されていることにより、半
導体薄膜12のパターンエッジ12aより内側の部分でゲー
ト長Lが短く、かつ半導体薄膜12のパターンエッジ12a
と重なる部分でゲート長Leが長くなっている。このこ
とにより、チャンネル部12bにおいては、パターンエッ
ジ12a近傍におけるチャンネル長がLeとなり、それより
内側の部分におけるチャンネル長がLとなる。
【0014】上記したように、チャンネル部12bにおけ
るパターンエッジ12a近傍のチャンネル長Leを、それよ
り内側のチャンネル長Lより長くしたことにより、従来
の薄膜トランジスタに比べ半導体薄膜12におけるパター
ンエッジ12a及びパターンエッジ12a近傍を電流経路とす
るエッジ電導が抑制され、電圧印加ストレスに対しての
特性変動も小さくなる。このことは、チャンネル部12b
においてエッジ電導に寄与する部分のチャンネル長Le
がパターンエッジ12aより内側の部分チャンネル長Lよ
り長くなることで、半導体薄膜12においてパターンエッ
ジ12a及びパターンエッジ12a近傍を流れる電流が小さく
なるためと考えられる。
【0015】図3は第1実施例におけるゲート電極の例
を示す薄膜トランジスタの平面図である。ゲート電極14
は、ゲート長方向において半導体薄膜12のパターンエッ
ジ12aに沿って突出部14dが形成されていることにより、
半導体薄膜12のパターンエッジ12aより内側の部分でゲ
ート長Lが短く、かつ半導体薄膜12のパターンエッジ12
aと重なる部分でゲート長Leが長くなっている。このこ
とにより、チャンネル部12bにおいては、パターンエッ
ジ12a近傍におけるチャンネル長がLeとなり、それより
内側の部分におけるチャンネル長がLとなる。
【0016】上記したように、チャンネル部12bにおけ
るパターンエッジ12a近傍のチャンネル長Leを、それよ
り内側のチャンネル長Lより長くしたことにより、図1
及び図2に示す薄膜トランジスタと同様に、半導体薄膜
12におけるパターンエッジ12a及びパターンエッジ12a近
傍を電流経路とするエッジ電導が抑制され、電圧印加ス
トレスに対しての特性変動も小さくなる。
【0017】図4は本発明の第2実施例の薄膜トランジ
スタの構造を示す平面図、図5は図4に示すC−C切断
線における薄膜トランジスタの断面図である。尚、図4
及び図5において図8及び図9に基づいて説明した部材
に対応する部材については同一符号を付して説明を省略
する。12は半導体薄膜であり、半導体薄膜12は、Xe−
Clエキシマレーザー光照射により多結晶化した多結晶
シリコン薄膜によって形成されている。24は基板1上に
おいて一部が半導体薄膜12と重なり合うように積層配置
されたゲート電極である。
【0018】半導体薄膜12は、ゲート電極24と重なり合
った部分がチャンネル部12bとして構成され、ゲート電
極24は、半導体薄膜12のパターンエッジ12aより内側の
部分に所定の開口面積を有する開口部24bが形成されて
いる。このことにより、半導体薄膜12における前記開口
部24bに対向する低抵抗部12cがソースドレイン領域のド
ーピング時と同様にドーピングされ低抵抗化され、さら
にゲート電極24において、半導体薄膜12のパターンエッ
ジ12aと重なる部分でのゲート長Leが、パターンエッジ
12aより内側の部分でのゲート長の和(La+Lb)より長
くなる。このことにより、チャンネル部12bにおいて
は、パターンエッジ12a近傍におけるチャンネル長がLe
となり、それより内側の部分におけるチャンネル長が
(La+Lb)となる。
【0019】第2実施例の薄膜トランジスタによれば、
従来の薄膜トランジスタに比べエッジ電導が抑制され、
電圧印加ストレスに対しての特性変動も小さくなる。こ
のことは、前述したように半導体薄膜12に低抵抗部12c
が形成され、かつチャンネル部12bにおいてエッジ電導
に寄与する部分のチャンネル長Leを、それより内側の
チャンネル長(La+Lb)より長くしたことにより、半導
体薄膜12のパターンエッジ12a及びパターンエッジ12a近
傍を流れる電流が小さくなったためと考えられる。
【0020】図6は本発明の実施例を説明するための他
の参考例である薄膜トランジスタの構造を示す平面図、
図7は図6に示すD−D切断線における薄膜トランジス
タの断面図である。尚、図6及び図7において図8及び
図9に基づいて説明した部材に対応する部材については
同一符号を付して説明を省略する。22は半導体薄膜であ
り、半導体薄膜22は、Xe−Clエキシマレーザー光照射
により多結晶化した多結晶シリコン薄膜によって形成さ
れている。半導体薄膜22は、ゲート電極4と重なるチャ
ンネル部22cの両側端に突出部22aが形成されている。こ
のことにより、チャンネル部22cにおいては、チャンネ
ル長がLとなり、パターンエッジ22bの長さがチャンネ
ル長Lより長くなる。
【0021】チャンネル部22cにおけるパターンエッジ2
2bの長さをチャンネル長Lより長くすることにより、従
来の薄膜トランジスタに比べエッジ電導が抑制され、電
圧印加ストレスに対しての特性変動も小さくなる。ここ
で、突出部22aの形状は、チャンネル長Lに対してパタ
ーンエッジ22bを長くするものならば、どのような形状
にすることも可能である。
【0022】また、上記第1実施例乃至第3実施例のい
ずれかの薄膜トランジスタを用いて液晶表示装置の電極
に駆動電圧を印加することにより、OFF電流が抑制され
るため画像特性を向上できる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜トラ
ンジスタによれば、半導体薄膜におけるパターンエッジ
及びパターンエッジ近傍を電流経路とするエッジ電導が
抑制され、電圧印加ストレスに対しての特性変動が小さ
くなり、かつエッジ電導に起因するOFF電流が小さくな
る。
【0024】また、エッジ電導に起因する特性変動とOF
F電流とが小さい本発明の薄膜トランジスタを用いた本
発明の液晶表示装置によれば、画像特性及び信頼性を向
上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を説明するための参考例である
薄膜トランジスタの構造を示す平面図である。
【図2】図1に示すB−B切断線における薄膜トランジ
スタの断面図である。
【図3】第1の実施例におけるゲート電極の例を示す薄
膜トランジスタの平面図である。
【図4】本発明の第2実施例の薄膜トランジスタの構造
を示す平面図である。
【図5】図4に示すC−C切断線における薄膜トランジ
スタの断面図である。
【図6】本発明の実施例を説明するための他の参考例で
ある薄膜トランジスタの構造を示す平面図である。
【図7】図6に示すD−D切断線における薄膜トランジ
スタの断面図である。
【図8】液晶表示装置に用いる従来の薄膜トランジスタ
の構造を示す平面図である。
【図9】図8に示すA−A切断線における薄膜トランジ
スタの断面図である。
【符号の説明】
1…基板、 2,12,22…半導体薄膜(多結晶シリコ
ン)、 2a,12a,22b…パターンエッジ、 2b,12b,
22c…チャンネル部、 3…ゲート絶縁膜、 4,14,2
4…ゲート電極、 5…層間絶縁膜、 6…ソースドレ
イン電極、 7…パッシベイション膜、 12c…低抵抗
部、 14b…切欠き、 14d…突出部、 24b…開口部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/1368

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上において一部が半導体薄膜と重な
    るように積層配置されたゲート電極を有し、前記ゲート
    電極前記半導体薄膜のパターンエッジと重なる重な
    り部で、前記ゲート電極が、前記半導体薄膜のパターン
    エッジに沿って突出する突出部を有するよう形成された
    薄膜トランジスタであって、 前記ゲート電極の突出部が、前記ゲート電極の先端部側
    の前記重なり部、及び、前記ゲート電極の先端部側とは
    反対側の前記重なり部に設けられた ことを特徴とする薄
    膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 半導体薄膜を多結晶シリコン薄膜によっ
    て形成したことを特徴とする請求項1記載の薄膜トラン
    ジスタ。
  3. 【請求項3】 多結晶シリコン薄膜は、レーザー照射に
    より多結晶化された膜であることを特徴とする請求項2
    記載の薄膜トランジスタ。
  4. 【請求項4】 基板上において一部がレーザー照射によ
    り多結晶化された多結晶シリコン薄膜と重なるように積
    層配置されたゲート電極を有する薄膜トランジスタであ
    って、 前記ゲート電極は、前記多結晶シリコン薄膜のパターン
    エッジより内側の部分に開口部が設けられ、前記 ゲート
    電極の前記多結晶シリコン薄膜のパターンエッジ部と重
    なる部分におけるゲート長が、前記多結晶シリコン薄膜
    のパターンエッジ部と重なる部分より内側の部分におけ
    ゲート長より長ことを特徴とする薄膜トランジス
    タ。
  5. 【請求項5】 請求項1から4のいずれか1項記載の薄
    膜トランジスタを有することを特徴とする液晶表示装
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