JP3771982B2

JP3771982B2 - 表示用半導体装置

Info

Publication number: JP3771982B2
Application number: JP33756496A
Authority: JP
Inventors: 勝秀内野; 文明阿部; 佳子中山
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2016-12-03
Also published as: JPH10161157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ等に用いられる表示用半導体装置に関する。詳しくは、複数画素同時サンプリング方式を採用した表示用半導体装置に於ける配線の低抵抗化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５を参照して従来の表示用半導体装置を簡潔に説明する。図示するように、表示用半導体装置は行状のゲート配線Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ３，…と、列状の信号配線Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，…とを備えており、両者の交差部に画素０，１，２，３，４，…が設けられている。各画素は対応する薄膜トランジスタによりスイッチング駆動される。薄膜トランジスタのゲート電極は対応するゲート配線Ｘに接続され、ソース電極は対応する信号配線Ｙに接続され、ドレイン電極は対応する画素に接続されている。この表示用半導体装置は例えば６本の入力配線（ビデオライン）１００を備えており、外部のデコーダ／ドライバから供給される合計６個の画像信号ｓｉｇ１，ｓｉｇ２，…，ｓｉｇ６を夫々受け入れる。個々の信号配線Ｙは６本を一単位（例えば、Ｙ１〜Ｙ６）として水平スイッチＨＳＷを介して所定の入力配線１００に接続されている。以上の構成に加え、表示用半導体装置は垂直走査回路１０１と水平走査回路１０２を内蔵している。垂直走査回路１０１は外部のタイミングジェネレータから供給される垂直クロック信号ＶＣＫ等に応答して動作し、選択パルスＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を出力しゲート配線Ｘを１本ずつ順次走査して画素を行毎に選択する。一方、水平走査回路１０２は同じくタイミングジェネレータから供給される水平クロック信号ＨＣＫ等に応答して動作し、順次駆動パルスＤＰ０，ＤＰ１，ＤＰ２，ＤＰ３，…を出力し対応する水平スイッチＨＳＷ０，ＨＳＷ１，ＨＳＷ２，ＨＳＷ３，…を開閉制御して、６本の信号配線Ｙを一単位として纏め駆動する。即ち、６系統の画像信号ｓｉｇ１，…，ｓｉｇ６を夫々対応する信号配線Ｙ（例えば、Ｙ１〜Ｙ６）に一斉にサンプリングする。尚、水平スイッチＨＳＷを介して各入力配線１００を信号配線Ｙに結線する為、接続配線１０３が各水平スイッチＨＳＷ毎に設けられている。図示するように、この接続配線１０３は入力配線１００と交差している。
【０００３】
かかる複数画素同時サンプリング駆動を行なう際、６系統の画像信号ｓｉｇ１〜ｓｉｇ６に予め画素ピッチに対応する遅延量を相対的に与える為、サンプルホールド回路がデコーダ／ドライバに設けられている。６系統の画像信号を逐次サンプルホールドして画素ピッチに対応する遅延量を相対的に与えるとともに、水平スイッチＨＳＷを６本の信号配線Ｙの組を単位として同時に開閉制御することにより、この水平スイッチＨＳＷを駆動する水平走査回路１０２に含まれるシフトレジスタの段数を削減して構成を簡単にするとともに、消費電力も削減して、良好な画像表示が得られるようにしている。各水平スイッチＨＳＷはシフトレジスタから出力される駆動パルスＤＰで開閉制御される構成になっているので、水平走査回路１０２のシフトレジスタの段数は１／６になる。又、タイミングジェネレータから供給される水平クロック信号ＨＣＫの周波数も１／６になる。尚、複数画素同時サンプリング駆動を行なう時、一単位として纏められる信号配線Ｙの本数はこの従来例のように６本に限られるものではない。例えば、パーソナルコンピュータのモニターに用いられるアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイでは、ＸＧＡ規格のように高精細化された場合には１２本の信号配線を一単位として同時サンプリング駆動を行なうこともできる。或いは、カラー液晶ディスプレイでは６本ではなく１８本を一単位として同時サンプリング駆動を行なうことも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図４はビデオライン周りの配線パタンを模式的に表わしたものである。図示するように、複数本の入力配線１００は接続配線１０３を介して負荷（容量Ｃで表わされている）に結線されている。入力配線１００は行状に配列し、接続配線１０３は列状に配列している。この結果、両者は互いに交差することになる。この為、同一層に属する導体膜を両配線１００，１０３に用いることはできない。一般に、入力配線１００は比較的低抵抗（ＲＬ）のアルミニウム等で形成されている。一方、接続配線１０３は比較的高抵抗（ＲＨ）の多結晶シリコン等で形成されている。不純物を多量に拡散した多結晶シリコンは低抵抗化されているにも係わらず、その抵抗値はアルミニウムに比べ、三桁ほど高い。この為、負荷容量Ｃに至るビデオラインが全体的に高抵抗化し、ビデオラインの周波数特性が悪化するという課題がある。入力配線１００と接続配線１０３の直列接続からなるビデオラインの時定数は（ＲＬ＋ＲＨ）・Ｃで与えられるが、接続配線１０３の抵抗値ＲＨが比較的高い為、ビデオラインの時定数が大きくなってしまい、周波数特性の悪化に繋がる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題を解決する為に以下の手段を講じた。即ち、本発明にかかる表示用半導体装置は基本的な構成として、行状に配列したゲート配線と、列状に配列した信号配線と、両配線の交差部に各々形成された薄膜トランジスタと、各薄膜トランジスタに接続した画素電極と、各薄膜トランジスタを外光から遮閉するようにパタニング形成された金属遮光膜と、行状に並列され画像信号を入力する複数本の入力配線と、該入力配線と該信号配線を互いに結線する接続配線とを備えた基板からなる。前記接続配線は該基板に列状に配列しており該行状に並列した複数本の入力配線に交差している。特徴事項として、前記接続配線は該基板にパタニング形成された該金属遮光膜と同一層で同時にパタニング形成されており、該入力配線と該接続配線の直列接続からなるビデオラインを低抵抗化しもってビデオラインの周波数特性の改善を図る。具体的には、前記信号配線及び入力配線は比較的低抵抗の金属材料（例えばアルミニウム）からなり、前記ゲート配線は比較的高抵抗の導体材料（例えば不純物多結晶シリコン）からなり、前記接続配線は該ゲート配線より抵抗が低く且つ該信号配線とは異なる金属材料（例えばチタン）を用いる。尚、かかる構成を有する表示用半導体装置はアクティブマトリクス型の液晶表示装置等に応用できる。
【０００６】
従来、入力配線と信号配線を互いに結線する為の接続配線を形成する際、特に入力配線と交差する部分では例えば高濃度不純物多結晶シリコンを配線材料として用いなければならず、ビデオラインの周波数特性を悪化させていた。この点に鑑み、本発明では薄膜トランジスタの外光遮閉用として必須な金属遮光膜と同一層で接続配線を形成することにより、ビデオラインの低抵抗化を図り周波数特性の悪化を防いでいる。このように、金属遮光膜を接続配線として利用することにより、追加の成膜工程を何ら要することなくビデオラインの低抵抗化が可能になる。例えば、金属遮光膜としてはチタンが用いられる。このチタンはシート抵抗が３Ω／□程度であり、不純物を高濃度に拡散して低抵抗化した多結晶シリコンのシート抵抗（３０Ω／□程度）より一桁低い。この為、ビデオラインの時定数も一桁短くなる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の最良な実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる表示用半導体装置の一実施形態を示す模式的な平面図である。図示するように、本表示用半導体装置は行状に配列したゲート配線１と、列状に配列した信号配線２とを備えている。両配線１，２の交差部には薄膜トランジスタ３と画素電極４と金属遮光膜５とが形成されている。薄膜トランジスタ３のゲート電極は対応するゲート配線１に接続し、ソース電極は対応する信号配線２に接続し、ドレイン電極は対応する画素電極４に接続している。又、金属遮光膜５は薄膜トランジスタ３を外光から遮閉するようにパタニング形成されており、光電流リーク等を抑制する。表示用半導体装置を例えばプロジェクタに組み込む場合等、薄膜トランジスタ３の光電流リークを抑制する為金属遮光膜５は必須の構成要素である。本表示用半導体装置は更に入力配線６と接続配線７を備えている。入力配線６は行状に配され外部から供給された画像信号を入力する。又、接続配線７は入力配線６と信号配線２を互いに結線する為に設けられている。本実施形態では、図５に示した従来例と同様複数画素同時サンプリング方式を採用しており、各信号配線２は水平スイッチＨＳＷを介して対応する接続配線７に結線されている。図から明らかなように、接続配線７は列状に配列しており、行状に配列した複数本の入力配線６に交差している。本発明の特徴事項として、接続配線７は金属遮光膜５と同一層でパタニング形成されている。具体的には、信号配線２及び入力配線６は比較的低抵抗の金属材料（例えばアルミニウム）からなる。ゲート配線１は比較的高抵抗の導体材料(例えば高濃度多結晶シリコン)からなる。この多結晶シリコンのシート抵抗はアルミニウムに比べ三桁ほど高い。これに対し、接続配線７はゲート配線１より抵抗が低く且つ信号配線２及び入力配線６とは異なる金属材料（例えばチタン）を用いるている。このチタンは金属遮光膜５を構成するものである。チタンのシート抵抗は高濃度不純物多結晶シリコンより一桁低く、アルミニウムよりは二桁ほど高い。
【０００８】
入力配線６のパタン幅は例えば５０μｍ程度である。これを例えば１２本並列した場合、全体の幅は６００μｍを超える。従って、接続配線７のうち最も長いものは寸法が６００μｍを超える為、この部分の低抵抗化は極めて重要である。この点に鑑み、本発明ではゲート配線１を構成する低抵抗化多結晶シリコンより抵抗値の低い金属遮光膜５を用いて接続配線７を形成している。接続配線７を低抵抗化できる為、従来よりその線幅を縮小することもできる。この場合、接続配線７と入力配線６のオーバーラップ面積が縮小化でき、その分寄生容量の低減化が可能である。
【０００９】
図２は、図１に示した表示用半導体装置の具体的な構成例を示す模式的な部分断面図であり、特に薄膜トランジスタ周りの構成を表わしている。図示するように、薄膜トランジスタ３はガラス等からなる絶縁基板０の上に形成されている。薄膜トランジスタ３は多結晶シリコン等からなる半導体薄膜８とゲート絶縁膜９とゲート電極１ａを下から順に重ねたトップゲート構造を有する。ゲート電極１ａは図１に示したゲート配線１に接続している。かかる構成を有する薄膜トランジスタ３はＰＳＧ等からなる第１層間絶縁膜１０により被覆されている。第１層間絶縁膜１０の上にはアルミニウム等からなる信号配線２がパタニング形成されており、コンタクトホールを介して薄膜トランジスタ３のソース領域Ｓに電気接続している。又、他の金属配線２ａも同時にパタニング形成されており、コンタクトホールを介して薄膜トランジスタ３のドレイン領域Ｄに接続している。信号配線２及び他の配線２ａはＰＳＧ等からなる第２層間絶縁膜１１により被覆されている。更に、その上にはＰ−ＳｉＮ等からなる絶縁膜１２が成膜されている。その上にはチタン等からなる金属遮光膜５がパタニング形成されている。この金属遮光膜５は薄膜トランジスタ３を外光から遮閉して光電流リーク等を抑制する。同じくチタン等で中間電極５ａも形成されている。この中間電極５ａはコンタクトホールを介して下層の金属配線２ａと面接触している。これらの金属遮光膜５及び中間電極５ａはアクリル樹脂等からなる平坦化膜１３により被覆されている。その上にはＩＴＯ等の透明導電膜からなる画素電極４がパタニング形成されている。この画素電極４は平坦化膜１３に開口したコンタクトホールを介して中間電極５ａに接触し、薄膜トランジスタ３のドレイン領域Ｄに電気接続する。かかる構成を有する表示用半導体装置を用いてアクティブマトリクス型の表示装置を組み立てる場合には、ガラス等からなる別の絶縁基板１４を所定の間隙を介して絶縁基板０に接合する。絶縁基板１４の内表面には予め対向電極１５が形成されている。両絶縁基板０，１４の間隙に液晶等からなる電気光学物質１６を封入するとアクティブマトリクス型の液晶表示装置が完成する。
【００１０】
最後に図３は、図２に示した表示用半導体装置のパタン形状を表わす部分平面図である。図示するように、互いに直交するゲート配線１及び信号配線２の交差部には薄膜トランジスタ３が形成されている。薄膜トランジスタ３の素子領域を構成する半導体薄膜８にはゲート絶縁膜を介してゲート電極１ａが重ねられている。このゲート電極１ａは例えば不純物を高濃度で注入した多結晶シリコンからなり、ゲート配線１から延設されている。薄膜トランジスタ３のソース領域Ｓはコンタクトホールを介して信号配線２に接続し、ドレイン領域Ｄは同じくコンタクトホールを介して画素電極４に電気接続している。前述したように、画素電極４とドレイン領域Ｄの間には中間電極５ａが介在している。かかる構成を有する薄膜トランジスタ３は金属遮光膜５により覆われている。尚、図示しないが、この金属遮光膜５をパタニング形成する際、同時に図１に示した接続配線７も形成する。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、行状に配列したゲート配線と、列状に配列した信号配線と、行状に配列され画像信号を入力する複数本の入力配線と該入力配線と信号配線を互いに接続する接続配線とを備えた表示用半導体装置において、接続配線は列状に配列しており行状に並列した複数本の入力配線に交差するとともに、薄膜トランジスタを外光から遮閉する金属遮光膜と同一層でパタニング形成されている。このように、表示用半導体装置に接続配線を形成する際、金属遮光膜と同一層の導体材料を用いている為、従来よりもビデオラインを低抵抗化することが可能になり、その周波数特性を改善することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる表示用半導体装置の実施形態を示す模式的な平面図である。
【図２】図１に示した表示用半導体装置の具体的な構成例を示す部分断面図である。
【図３】同じく図１に示した表示用半導体装置の具体的な構成例を示す模式的な部分平面図である。
【図４】従来の表示用半導体装置の課題説明に供する模式図である。
【図５】従来の表示用半導体装置の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
０…絶縁基板、１…ゲート配線、２…信号配線、３…薄膜トランジスタ、４…画素電極、５…金属遮光膜、６…入力配線、７…接続配線、８…半導体薄膜、１４…絶縁基板、１５…対向電極、１６…電気光学物質

Claims

行状に配列したゲート配線と、列状に配列した信号配線と、両配線の交差部に各々形成された薄膜トランジスタと、各薄膜トランジスタに接続した画素電極と、各薄膜トランジスタを外光から遮閉するようにパタニング形成された金属遮光膜と、行状に並列され画像信号を入力する複数本の入力配線と、該入力配線と該信号配線を互いに結線する接続配線とを備えた基板からなる表示用半導体装置であって、
前記接続配線は該基板に列状に配列しており該行状に並列した複数本の入力配線に交差するとともに、該基板にパタニング形成された該金属遮光膜と同一層で同時にパタニング形成されており、該入力配線と該接続配線の直列接続からなるビデオラインを低抵抗化しもってビデオラインの周波数特性の改善を図ることを特徴とする表示用半導体装置。
前記信号配線及び入力配線は比較的低抵抗の金属材料からなり、前記ゲート配線は比較的高抵抗の導体材料からなり、前記接続配線は該ゲート配線より抵抗が低く且つ該信号配線とは異なる金属材料を用いることを特徴とする請求項１記載の表示用半導体装置。
行状に配列したゲート配線、列状に配列した信号配線、両配線の交差部に各々形成された薄膜トランジスタ、各薄膜トランジスタに接続した画素電極、各薄膜トランジスタを外光から遮閉するようにパタニング形成された金属遮光膜、行状に並列され画像信号を入力する複数本の入力配線、及び該入力配線と該信号配線を互いに結線する接続配線を備えた一方の基板と、
少くとも対向電極を備え所定の間隙を介して該一方の基板に接合した他方の基板と、
該間隙に保持された電気光学物質とからなる表示装置であって、
前記接続配線は該一方の基板に列状に配列しており該行状に並列した複数本の入力配線に交差するとともに、該一方の基板にパタニング形成された該金属遮光膜と同一層で同時にパタニング形成されており、該入力配線と該接続配線の直列接続からなるビデオラインを低抵抗化しもってビデオラインの周波数特性の改善を図ることを特徴とする表示装置。