JP3784478B2 - Display device and method for manufacturing display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等の表示部の電極に透明性の導電膜を使用する表示装置に関するものである。特に、電極構造を改良して、信頼性の優れた表示装置を得ることに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、表示部に透明導電膜を使用する表示装置として、プラズマディスプレー、液晶表示装置等が知られている。これらの表示装置は液晶材料のような電気光学材料の性質を利用して、電圧・電流等を制御することにより、電気光学材料の透光性、光反射・散乱性等の光学特性を変化させて、表示を得ている。
【0003】
アクティブマトリクス型液晶表示装置では、第1の基板上に多層配線技術を用いて、ロー配線とカラム配線とが形成され、これらの配線の交差する部分に透明導電膜から成る画素電極が設けられ、画素電極には薄膜トランジスタ(TFT)等のアクティブ素子が接続されている。他方、第2の基板上には、透明導電膜から成る対向電極が設けられている。画素電極と対向電極とが対向するように、第1の基板と第2の基板とが配置され、これらの基板間に液晶材料が封入されている。
【0004】
第1の基板の任意のロー配線と第2の基板の任意のカラム配線との間に電圧・電流等を印加すると、スイチッング用TFTにより、その交差する部分の画素電極の電位や電流が制御されて、電極間の液晶材料の透光性、光反射・散乱性等が選択的に変化されるため、マトリクス表示が可能となる。他方、プラズマディスプレーでは第1の基板と第2の基板間にガスが封入されており、基板間に高電界を印加することによりガスがプラズマ化して発光する特性を利用している。
【0005】
いずれにせよ、表示部は透過性を必要とするため、画素電極は透明性の導電膜が使用されている。一般的に、透明性の導電膜には酸化インジウムを主成分とするITO(インジウム・ティン・オキサイド)が使用されおり、画素電極はITO膜がTFTの半導体層に直接に接触している構造を有する。また、TFTの半導体層はシリコン(アモルファスシリコンもしくはポリシリコン)により構成されている。
【0006】
図6はTFTの電極・配線に使用されている金属の酸化ポテンシャルの状態図である。図6に示すように、シリコンの酸化ポテンシャルはインジウムのそれよりも低いために、高温ではシリコンとITOの界面においてインジウムが還元されて、シリコンが酸化される方向に酸化還元平衡が進む。その結果、界面に絶縁物である酸化シリコンが生成されてしまうため、コンタクト抵抗が増加して、表示不良が生ずる。
【0007】
また、ITO以外の低抵抗の透明導電膜としては、酸化錫、酸化亜鉛が知られている。しかしながら、図6に示すように、いずれの金属酸化物もシリコンよりも酸化ポテンシャルが低くいため、ITOと同様に、加熱によりシリコンを酸化させる酸化還元現象が生じてしまう。
【0008】
また、シリコンより酸化ポテンシャルの低い透明導電膜として酸化チタンが知られているが、画素電極として使用するには抵抗が高すぎる。
【0009】
一般に、TFT作製工程において、最終工程に、水素雰囲気中での加熱処理、所謂、水素化処理が実施されている。これにより、半導体層のシリコンの欠陥が補償されて、TFTの電気的特性を、特にオフ電流特性を良好にすることができる。画素電極に接続されるTFTに好適なオフ電流特性を得るには、300〜400℃の温度で加熱することが好ましい。
【0010】
しかしながら、上記の温度範囲で加熱処理すると、上述したように、シリコンから成る半導体層と、ITO、酸化錫等から成る画素電極とのコンタクト抵抗が増加してしまうため、十分に高い温度で水素化処理ができず、画素部のTFTのオフ電流特性を十分に改善することができない。画素部のTFTのオフ電流が大きいことは、画像データを確実に保持できないことを意味しており、表示装置の信頼性の低下につながる。
【0011】
従来、シリコンの酸化を防止する方法として、コンタクト部に、バリア層となる窒化チタン、チタン等によりパッドを形成して、シリコンの酸化を防ぐ方法が採用されている。しかしながら、パッドを形成するには、パッド材料の成膜、レジストパターニング、エッチング等の様々な工程が必要となるため、工程が大幅に増加してしまう。更に、パッドを設けることにより、画素部の開口率を低下させてしまう。
【0012】
本発明の目的は、上述の問題点を解決して、工程数を増加することなく、シリコンとのコンタクト抵抗が小さく、且つ高温での加熱処理可能な画素電極を有する表示装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述の問題点を解消するために、本発明に係る表示装置の構成は、
シリコンを半導体層に用いた薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有する画素部において、
前記画素電極は、前記半導体層と電気的に接続された第1の透明導電膜と、該第1の透明導電膜上に配置されている第2の透明導電膜とを有し、
前記第1の透明導電膜は酸化ポテンシャルがシリコンよりも低い第1の金属の酸化物で構成され、
前記第2の透明導電膜は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物層で構成されることを特徴とする。
【0014】
他の発明に係る表示装置の構成は、
シリコンを半導体層に用いた薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタに接続された画素電極とを有する画素部において、
前記画素電極は、前記半導体層と電気的に接続された第1の透明導電膜と、該第1の透明導電膜上に配置されている第2の透明導電膜とを有し、
前記第1の透明導電膜は酸化ポテンシャルがシリコンよりも低い第1の金属が加熱により酸化された酸化物層で構成され、
前記第2の透明導電膜は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物層で構成されていることを特徴とする。
【0015】
更に他の発明に係る表示装置の作製方法の構成は、
シリコンを半導体層に用いた薄膜トランジスタを作製する工程と、
前記薄膜トランジスタの半導体層と電気的に接続された画素電極を形成する工程と、
を有する表示装置の作製方法において、
前記画素電極の形成工程は、
前記半導体層と電気的に接触すように、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い第1の金属の酸化物層から成る第1の透明導電膜層を形成する工程と、
前記第1の金属の酸化物膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物から成る第2の透明導電膜層を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
【0016】
他の発明に係る表示装置の作製方法の構成は、
シリコンを半導体層に用いた薄膜トランジスタを作製する工程と、
前記薄膜トランジスタの半導体層に電気的に接続された画素電極を形成する工程と、
を有する表示装置の作製方法において、
前記画素電極の形成工程は、
シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属層を前記半導体層と電気的に接触するように形成する工程と、
前記金属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い金属酸化物から成る透明導電膜層を形成する工程と、
加熱処理により、前記金属層を透明化する工程と、
を有することを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の表示装置の基本的な構成において、透明な基板上には、電気配線、スイッチング用のTFT、TFTに接続された画素電極が配置されている。さらに表示装置として完成するためには、画素電極と対抗して配置される電極、液晶材料もしくはその他の電気光学的材料が必要である。
【0018】
図2、3を用いて、本発明の実施の形態を説明する。TFTの半導体層103にはシリコンが用いられ、画素電極114はそのシリコン層103に電気的に接続されている。画素電極114は2層の透明導電膜114a、114bで構成される。シリコンと接触する第1の透明導電膜114aはシリコンよりも酸化ポテンシャルの低い金属の酸化物から成り、この金属の酸化物上に形成される第2の透明導電膜114bは、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物層より成る。
【0019】
上記の構成においては、画素電極とシリコン層との界面において、シリコンと接触している金属酸化物はシリコン、及び第2の透明導電膜よりも酸化ポテンシャルが低いため、熱的に安定にされている。従って、水素化処理等の加熱処理によって、シリコンの画素電極との界面は酸化されないため、コンタクト抵抗が増加することを防止できる。
【0020】
例えば、シリコンと接触している第1の透明導電膜には、図6に示す状態図から、酸化チタンを使用することができる。また、第2の透明導電膜には、広く使用されているITO膜を使用することができる。酸化チタンの薄膜は透明で、且つ導電性を有するために、従来例のようにパッド状にパターニングする必要がなく、画素電極と同じ形状にすることができる。
【0021】
また、上記の構造を有する画素電極を形成するには、2つの方法がある。第1の作製方法は、シリコンから成る半導体層と電気的に接触すように、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い第1の金属酸化物層から成る第1の透明導電膜層を形成した後に、第1の金属酸化物膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属酸化物から成る第2の透明導電膜層を形成する方法を採用することができる。
【0022】
図2(F)、図3(F)に、第1の作製方法の実施の形態を示す。画素電極の作製工程において、先ず酸化チタン膜114aを形成した後に、ITO膜114bを形成して、パターニングして画素電極114を形成する。
【0023】
また、画素電極の第2の作製方法として、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属層をTFTの半導体層と電気的に接触するように形成して、この金属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い金属酸化物から成る透明導電膜層を形成して、加熱処理により、前記金属層を透明化するという方法を採用することができる。
【0024】
図4(F)、図5(G)に、第2の作製方法の実施の形態を示す。シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属層として、チタン膜219aを形成し、次に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い金属酸化物として、ITO膜219bを成膜する。最後に、加熱することにより、チタン膜219aが酸化されて、透明で且つ導電性を有する酸219b化チタン膜219cに変成される。この結果、酸化チタン膜219c、ITO膜という2層の透明導電膜からなる画素電極219を得る。
【0025】
この加熱工程において、チタンはシリコンよりも酸化ポテンシャルが低いので、チタンのみが酸化されて、シリコンの界面に酸化シリコンが形成されることがない。従って、シリコンと画素電極とのコンタクト抵抗が増加することが抑制される。なお、金属層を透明化する工程は、水素雰囲気中での加熱処理工程とすると、半導体層を構成するシリコンのアニールと同時に行うことができる。
【0026】
本発明人は、本発明により得られた画素電極を評価するために、画素電極とシリコンとのコンタクト抵抗と、チタン/ITOの積層膜の透過率とをそれぞれ測定した。
【0027】
図7は加熱処理温度に対する画素電極と多結晶シリコンとのコンタクト抵抗のグラフ図であり、従来の厚さ120nmのITOの単層膜から成る画素電極の40個のコンタクトチェーンと、本発明の厚さ5nmのチタン膜と、厚さ120nmのITO膜との2層膜から成る画素電極の40個のコンタクトチェーンとについて、抵抗をそれぞれ測定した。加熱処理温度は室温(加熱処理無し)、300℃(水素雰囲気中)とした。
【0028】
図7に示すように、ITOの単層膜から成る画素電極は加熱することにより、コンタクト抵抗が増加する。他方、チタン/ITOの2層膜から成る画素電極のコンタクト抵抗は、加熱前と後では殆ど変化がみられない。これは、チタンがシリコンの酸化のストッパーとして機能していることを示している。
【0029】
図8はチタンの膜厚に対するチタン/ITO層から成る画素電極の透過率のグラフ図であり、300℃の水素化処理済の画素電極と、未処理の画素電極とについての測定結果を示す。なお、ITOの膜厚は120nmであり、透過率は波長500nmの光に対するものである。
【0030】
図8に示すように、チタンの膜厚が10nmよりも厚くなると、処理済及び未処理どちらの画素電極も表示可能な透過率を得ることができないが、チタン/ITO2層の画素電極では、チタンの膜厚が5nm程度では、300℃で加熱処理することで、画素電極の透過率が上昇して、ITOの単層膜とほぼ同じ透過率を得ることができる。これは、チタンが酸化して、より透明な酸化チタンに変成されたことを示している。従って、表示可能な画素電極を得るには、チタンの膜厚は10nm以下にする。より好ましくは5nm程度にする。
【0031】
【実施例】
図1は実施例1、2のアクティブマトリックス型液晶表示装置の画素部の上面図であり、基板上に、ゲイト信号線12、画像信号線11が格子状に配置され、ゲイト信号線12、画像信号線11により形成された格子に透明導電膜からなる画素電極13が配置されている。なお、ゲイト信号線12、画像信号線11、画素電極13はそれぞれ図示しない絶縁膜により、電気的に絶縁されている。さらに、画素電極13に印加するための電圧制御を行うためのTFTが形成されている。TFTの活性層14において、チャネルは図示しない絶縁膜を介してゲイト信号線12と交差され、ソースは画像信号線11と電気的に接続され、ドレインは画素電極13と電気的に接続されている。
【0032】
以下に、図1に図示する画素部の作製工程を実施例1、2に基づいて、詳細に説明する。
【0033】
〔実施例1〕
本実施例は、本発明をアクティブマトリックス型液晶表示装置の画素TFTに応用したものであり、図2、図3は実施例1の画素TFTの作製工程毎の断面図であり、図2は図1の点線X−X'で切った画素TFTのチャネル長方向に平行な面での断面図であり、図3は点線Y−Y'で切った画素TFTのチャネル長方向に垂直な面での断面図である。また、図2(A)〜(F)と図3(A)〜(F)とはそれぞれ同じ状態を示している。
【0034】
図2(A)、図3(A)に示すように、ガラス基板101(コーニング1737、又はコーニング7059)上に、スパッタ法により、下地膜102として酸化珪素膜を100nm〜500nmの厚さに、ここでは200nmの厚さに成膜する。
【0035】
次に、プラズマCVD法により、アモルファスシリコン膜を厚さ10nm〜150nmに成膜する。ここでは80nmの膜厚に成膜する。そして、加熱、レーザー照射等の結晶化方法により、アモルファスシリコン膜を結晶化する。その後、結晶化されたシリコン膜をパターニングして活性層103を形成する。さらに、プラズマCVD法により、厚さ50nm〜150nmの酸化珪素膜をゲイト絶縁膜104として成膜する。本実施例では酸化珪素膜の膜厚を100nmとする。
【0036】
次に、アルミニウム膜をスパッタ法により400nmの厚さに堆積し、パターニングして、ゲイト電極105を形成する。ゲイト電極105は図1のゲイト信号線12に相当する。なお、予めアルミニウムにスカンジウムを0.2重量%程度含有させておくと、後の加熱工程において、ヒロックやウィスカーの発生を抑制することができる。(図2(A)、図3(A))
【0037】
図2(B)、図3(B)に示すように、特開平5−267667号公報に開示されている陽極酸化技術により、ゲイト電極105を膜厚が150nm〜200nmの陽極酸化物106により被覆する。本実施例では、酒石酸を3%含有するエチレングリコール溶液をアンモニア水でPH6.9に中和した電解溶液中で、ゲイト電極105を陽極にして電圧を印加する。ここでは、ゲイト電極105の周囲に、緻密で強固な陽極酸化物106を150nmの膜厚に形成する。陽極酸化物106の膜厚によりオフセットの長さが決定される。陽極酸化物106の膜厚はゲイト電極105に印加する電圧で制御することができる。
【0038】
図2(C)、図3(C)に示すように、イオンドーピング法によって、ゲイト電極105をマスクにして、活性層103に不純物を注入する。本実施例では、Pチャネル型TFTを形成するために、燐を注入する。ドーピングガスには、フォスフィン(PH 3 )を用いる。この結果、活性層103には、ソース領域107、ドレイン領域108、チャネル領域109それぞれが自己整合的に形成される。ドーピング工程の後に、熱アニール、レーザアニール等を実施して、ドーピイングされた燐イオンを活性化する。
【0039】
本実施例では、ゲイト電極105の周囲に陽極酸化物106を形成したため、陽極酸化物106の下層はオフセット領域が形成され、ソース領域107、ドレイン領域108が陽極酸化物106の厚さ分だけゲイト電極105の端面からずれている。オフセット領域は高抵抗領域として機能するため、オフ電流を低減することができる。
【0040】
図2(D)、図3(D)に示すように、第1の層間絶縁膜110として、プラズマCVD法により酸化珪素膜を600nmの膜厚に成膜する。なお、第1の層間絶縁膜110として、酸化珪素膜の単層膜の代わりに、窒化珪素の単層膜や、酸化珪素膜と窒化珪素膜の多層膜を使用することもできる。
【0041】
図2(E)、図3(E)に示すように、公知のフォトレジスト法により、酸化珪素膜から成る第1の層間絶縁膜110、ゲイト絶縁膜104をエッチングして、ソース領域107、ドレイン領域108のコンタクトホールを形成する。ソース領域107側のコンタクトホールのみにアルミニウム膜を形成して、パターニングして、上層配線・電極111形成する。上層配線・電極111は図1の画像信号線11に相当する。
【0042】
次に、第2の層間絶縁膜112として、パッシベーション膜として機能する窒化珪素膜を200nmの厚さにプラズマCVD法により成膜する。そして、第2の層間絶縁膜112をエッチングして、ドレイン領域108のコンタクトホール113を完成する。
【0043】
なお、第2の層間絶縁膜112として、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂等の樹脂膜を用いることもできる。この場合、スピンコート法の塗布法で樹脂膜を形成することで、第2の層間絶縁膜112の表面を容易に平坦にすることができる。また。樹脂膜は低誘電率な材料であるため、層間絶縁膜上の配線・電極と素子間に形成される容量を小さくできる。
【0044】
図2(F)、図3(F)に示すように、ドレイン領域108のコンタクトホール113に画素電極114を形成する。画素電極114は図1の画素電極13に相当する。先ず、スパッタ法又は反応性スパッタ法により、酸化チタン膜114aを数nm〜10nmの厚さ、本実施例では5nmの厚さに成膜して、ITO膜114bを120nm厚さに成膜する。酸化チタン膜114a、ITO膜114bそれぞれを同一の形状にパターニングして、画素電極114を形成する。なお、酸化チタン膜114aとITO膜114bとを連続的に成膜するとよい。
【0045】
最後に、水素雰囲気中で、300℃の温度で加熱処理する。本実施例では、ドレイン領域108の界面には、シリコン及びITO膜114bの主成分である酸化インジウムよりも酸化ポテンシャルが低い酸化チタン膜114aが形成されているため、加熱により画素電極114に接しているシリコンが酸化されることを防止することができる。このため、水素化処理を高い温度で実施することができるので、画素TFTの電気特性、特にオフ電流特性を十分に改善することができる。
【0046】
〔実施例2〕
本実施例は、本発明をアクティブマトリックス型液晶表示装置の画素TFTに応用したものであり、図4、図5は実施例1の画素TFTの作製工程毎の断面図であり、図4は図1の点線X−X'で切った画素TFTのチャネル長方向に平行な面での断面図であり、図5は点線Y−Y'で切った画素TFTのチャネル長方向に垂直な面での断面図である。また、図4(A)〜(G)と図5(A)〜(G)とはそれぞれ同じ状態を示している。
【0047】
図4(A)、図5(A)に示すように、ガラス基板201(コーニング1737又はコーニング7059)上に、スパッタ法により、下地膜202として酸化珪素膜を100nm〜500nmの厚さに、ここでは200nmの厚さに成膜する。
【0048】
次に、プラズマCVD法により、アモルファスシリコン膜を厚さ10nm〜150nm、ここでは80nmの厚さに成膜する。加熱、レーザー照射等の適当な結晶化方法により、アモルファスシリコン膜を結晶化して、パターニングして活性層203を形成する。さらに、プラズマCVD法により、ゲイト絶縁膜として機能する厚さ100nmの酸化珪素膜204を成膜する。
【0049】
次に、ゲイト電極205を構成するアルミニウム膜をスパッタ法により500nmの厚さに堆積する。アルミニウムには、予め、スカンジウムを0.2重量%含有させておくと、後の加熱工程等において、ヒロックやウィスカーが発生するのを抑制することができる。
【0050】
次に、アルミニウム膜の表面を陽極酸化して、図示しない緻密な陽極酸化物208を極薄く形成する。次に、アルミニウム膜の表面にレジストのマスク206を形成する。この際に、アルミニウム膜の表面に図示しない緻密な陽極酸化物208が形成されているため、レジストのマスク206を密着させて形成することができる。レジストのマスク206を使用して、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電極205を形成する。ゲイト電極205は図1のゲイト信号線12に相当するものである。
【0051】
図4(B)、図5(B)に示すように、レジストのマスク206を残したまま、ゲイト電極205を陽極酸化して、多孔質の陽極酸化物207を400nmの厚さに形成する。この際に、ゲイト電極205の表面にレジストのマスク206が密着しているため、多孔質の陽極酸化物207はゲイト電極205の側面のみに形成される。
【0052】
次に、図4(C)、図5(C)に示すように、レジストのマスク206を剥離した後に、ゲイト電極205を電解溶液中で再び陽極酸化して、緻密な陽極酸化物208を100nmの厚さに形成する。
【0053】
陽極酸化物の作り分けは使用する電解溶液を変えればよく、多孔質の陽極酸化物207を形成する場合には、クエン酸、シュウ酸、クロム酸又は硫酸を3〜20%含有した酸性溶液を使用すればよい。他方緻密な陽極酸化物208を形成する場合には、酒石酸、ほう酸、又は硝酸を3〜10%含有するエチレングリコール溶液をPHを7程度に調整した電解溶液を使用すればよい。
【0054】
図4(D)、図5(D)に示すように、ゲイト電極205及びその周囲の多孔質の陽極酸化物207、緻密な陽極酸化物208をマスクにして、酸化珪素膜204をエッチングして、ゲイト絶縁膜209を形成する。
【0055】
図4(E)、図5(E)に示すように、多孔質の陽極酸化物207を除去する。イオンドーピング法により、ゲイト電極205、緻密な陽極酸化物208、及びゲイト絶縁膜209をマスクにして、活性層203に不純物を注入する。本実施例では、Pチャネル型TFTを形成するために、ドーピングガスにフォスフィン(PH 3 )を使用して、燐イオンをドーピングする。なおドーピングの際に、ゲイト絶縁膜209は半透過なマスクとして機能するように、ドーズ量、加速電圧等の条件を制御する。
【0056】
ドーピングの結果、ソース領域210に覆われていない領域は高濃度に燐イオンが注入されて、ソース領域210、ドレイン領域211が形成される。また、ゲイト絶縁膜209のみに覆われている領域には、低濃度に燐イオンが注入されて、低濃度不純物領域212、213が形成される。ゲイト電極205の直下の領域には不純物が注入されないため、チャネル領域214が形成される。ドーピイング工程の後に、熱アニール、レーザアニール等を実施して、ドーピイングされた燐イオンを活性化する。
【0057】
低濃度不純物領域212、213は高抵抗領域として機能するため、オフ電流の低減に寄与する。特に、ドレイン領域211側の低濃度不純物領域213はLDDと呼ばれている。また、緻密な陽極酸化物208を十分に厚くすることにより、緻密な陽極酸化物208の直下の領域をオフセット領域とすることができ、オフ電流をより低減することができる。
【0058】
図4(F)、図5(F)に示すように、プラズマCVD法により、第1の層間絶縁膜215として酸化珪素膜を500nmの厚さに成膜する。なお、第1の層間絶縁膜215として、酸化珪素膜の単層膜の代わりに、窒化珪素膜の単層膜、又は酸化珪素膜と窒化珪素膜の積層膜を形成してもよい。
【0059】
次に、公知のエッチング法によって酸化珪素膜から成る第1の層間絶縁膜215をエッチングして、ソース領域210、ドレイン領域211それぞれにコンタクトホールを形成する
【0060】
そして、ソース領域210側のコンタクトホールにのみ、アルミニウム膜を400nmの厚さにスパッタリング法により成膜し、これをエッチングして、上層配線・電極216を形成する。上層配線・電極216は図1の画像信号線11に対応する。
【0061】
更に、プラズマCVD法により第2の層間絶縁膜217として、窒化珪素膜を200nmの厚さに成膜する。そして、第2の層間絶縁膜217をエッチングして、ドレイン領域211のコンタクトホール218を完成する。なお第2の層間絶縁膜217として、窒化珪素膜の代わりに樹脂膜を形成してもよい。
【0062】
図4(G)、図5(G)に示すように、ドレイン領域211のコンタクトホール218に画素電極219を形成する。画素電極219は図1の画素電極13に相当する。
【0063】
画素電極219を形成するには、先ずスパッタ法により、チタン膜219aを数nm〜10nmの厚さ、本実施例では5nmの厚さに成膜する。次に、スパッタ法により、ITO膜219bを120nm厚さに成膜する。チタン膜219a、ITO膜219bそれぞれを図1に示す画素電極13の形状にパターニングする。なお、チタン膜219aとITO膜219bとを連続的に成膜するとよい。
【0064】
最後に、水素雰囲気中で300℃の温度で加熱処理する。この際に、活性層203の欠陥が修復されると同時に、チタン膜219aが酸化されて、透光性を有する酸化チタン膜219cになり、画素電極219が完成する。
【0065】
本実施例では、ドレイン領域211の界面には、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低く、かつITO膜219bの主成分である酸化インジウムよりも酸化ポテンシャルが高いチタン膜219aが形成されているため、加熱により、ITO膜114bのシリコンが酸化されることなく、チタン膜219aのみが酸化される。従って、加熱処理による酸化チタン膜219cとシリコンのコンタクト抵抗の増加を防止することが可能になる。よって水素化処理を高い温度で実施することができるので、画素TFTの電気特性、特にオフ電流特性を改善することができる。
【0066】
更に、チタン膜219aを数nmの厚さに形成しているため、図8に示すように、チタン膜219aを酸化して、酸化チタン膜219cとすることにより、画素電極219の透過率をITO単層膜と同様の透過率とすることができる。
【0067】
〔実施例3〕
上述した実施例1、2では薄膜トランジスタの構造をトップゲイト型としたが、本実施例ではゲイト電極が活性層より基板側にあるボトムゲイト型と呼ばれる薄膜トランジスタの作製工程を示す。
【0068】
図9に本実施例の作製工程を示す。まず図9(A)に示すように、ガラス基板301上に下地膜として酸化珪素膜302をスパッタ法で成膜する。次に、アルミニウム膜を成膜し、パターニングしてゲイト電極303を形成する。
【0069】
この際、アルミニウム膜中にスカンジウムを0.18重量%含有させる。また、他の不純物はその濃度を極力低減させるべく努める。これらの工夫は、後の工程においてアルミニウムの異常成長により、ヒロックやウィスカーと呼ばれる突起物が形成されることを抑制するためである。
【0070】
次にゲイト絶縁膜304として酸化珪素膜をプラズマCVD法により、50nmの厚さに成膜する。
【0071】
さらに薄膜トランジスタの活性層を構成する出発膜となる非晶質珪素膜(後に結晶性珪素膜305となる)をプラズマCVD法で成膜する。プラズマCVD法の他に減圧熱CVD法を用いるのでもよい。
【0072】
次にレーザー光の照射を行うことにより、図示しない非晶質珪素膜を結晶化させる。こうして結晶性珪素膜305を得る。こうして図9(A)に示す状態を得る。
【0073】
図9(A)に示す状態を得たら、パターニングを施すことにより、図9(B)に示す活性層306を形成する。
【0074】
次に図示しない窒化珪素膜を成膜し、ゲイト電極303を利用した基板301の裏面側からの露光を行うことにより、窒化珪素膜でなるマスクパターン307を形成する。
【0075】
このマスクパターン307の形成は、以下のようにして行う。
まずゲイト電極303のパターンを利用して基板301の裏面側からの露光によりレジストマスクのパターンを形成する。さらにアッシングを行い、このレジストマスクのパターンを後退させる。そしてこの後退したレジストマスクのパターン(図示せず)を利用して窒化珪素膜をパターニングすることにより、307で示すパターンを得る。こうして図9(B)に示す状態を得る。
【0076】
次にマスクパターン307を利用した不純物のドーピングを行う。ここでは、ドーパントとしてP(リン)を用い、ドーピングを行う手段としてプラズマドーピング法を用いる。
【0077】
この工程において、308と309の領域にPがドーピングされる。また310の領域にはPはドーピングされない。
【0078】
ドーピングの終了後、レーザー光の照射を上面から行うことにより、被ドーピング領域の活性化とドーパントイオンの衝撃による損傷のアニールとを行う。
【0079】
こうして、図9(C)に示すように308の領域がソース領域として形成される。また、309がドレイン領域として形成される。また、310がチャネル領域として画定する。
【0080】
次に窒化珪素膜でなる第1の層間絶縁膜311として、窒化珪素膜をプラズマCVD法により300nmの厚さに成膜する。
【0081】
ここに用いる第1の層間絶縁膜としては、窒化珪素膜以外には、酸化珪素膜、または酸化窒化珪素膜、または酸化珪素膜と窒化珪素膜の積層膜(積層順序はどちらが先でもよい)を用いることができる。
【0082】
次に第1の層間絶縁膜311にソース領域308、ドレイン領域309に対するコンタクトホール312を形成し、ソース領域308にコンタクトする上層配線・電極313を形成する。こうして、図9(C)に示す状態を得る。
【0083】
次に、図9(D)に示すように、平坦な表面を有する第2の層間絶縁膜314を透明なポリイミド樹脂やアクリル樹で形成する。成膜方法は例えば、スピンコート法を採用すればよい。
【0084】
次に、エッチングにより第2の層間絶縁膜314にコンタクトホール312に連結する開口部を形成し、ドレイン領域309に達するコンタクトホールを完成する。次に、図9(D)に示すように、ドレイン領域310のコンタクトホールに画素電極315を形成する。
【0085】
画素電極315を形成するには、先ずスパッタ法により、チタン膜315aを数nm〜10nmの厚さ、本実施例では5nmの厚さに成膜する。次に、スパッタ法により、ITO膜315bを120nm厚さに成膜する。チタン膜315a、ITO膜315bそれぞれを図1に示す画素電極13の形状にパターニングする。なお、チタン膜315aとITO膜315bとを連続的に成膜するとよい。
【0086】
最後に、水素雰囲気中で300℃の温度で加熱処理する。この際に、活性層203の欠陥が修復されると同時に、チタン膜315aが酸化されて、透光性を有する酸化チタン膜315cになり、画素電極315が完成する。以上の工程を経て、図9(D)に示す薄膜トランジスタが完成する。
【0087】
本実施例では、画素電極315の酸化チタン膜315cをチタン膜315aを酸化して形成するようにしたが、実施例1のように酸化チタン膜を直接に成膜するようにしてのよい。
【0088】
【発明の効果】
本発明に係る表示装置において、画素電極は透明導電体からなる2層膜とし、かつシリコンとの界面側の透明導電体はシリコンよりも酸化ポテンシャルが低く、上層の透明導電体はシリコンよりも酸化ポテンシャルが高い酸化金属層とした。この結果、画素電極とシリコン層との界面において、シリコンと接触している金属酸化物はシリコン及び第2の透明導電膜よりも酸化ポテンシャルが低いため、熱的に安定になっている。
【0089】
このため、水素化処理等の加熱処理によって、シリコンの画素電極との界面は酸化されないため、コンタクト抵抗が増加することを防止できる。従って、水素化処理を高い温度で実施することができるので、画素TFTの電気特性、特にオフ電流特性を改善することができる。このため、表示装置の信頼性を向上させることができる。
【0090】
更に、不透明なパッドを作製する必要がないため、画素の開口率が低下することがない。また、本発明の2層構造の画素電極は新たなパターニング工程を追加することなしに形成可能であるので、工程が大幅に増加することが無い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1、2のアクティブマトリックス型液晶表示装置の画素部の上面図である。
【図2】実施例1の画素TFTの作製工程毎の断面図であり、図1の点線X−X'で切った断面図である。
【図3】実施例1の画素TFTの作製工程毎の断面図であり、図1の点線Y−Y'で切った断面図である。
【図4】実施例2の画素TFTの作製工程毎の断面図であり、図1の点線X−X'で切った断面図である。
【図5】実施例2の画素TFTの作製工程毎の断面図であり、図1の点線Y−Y'で切った断面図である。
【図6】TFTの電極に使用されている金属の酸化ポテンシャルの状態図である。
【図7】加熱温度に対する画素電極とシリコンとのコンタクト抵抗のグラフ図である。
【図8】チタンの膜厚に対するチタン/ITOの2層の画素電極の透過率のグラフ図である。
【図9】実施例3の画素TFTの作製工程毎の断面図である。
【符号の説明】
11 画像信号線
12 ゲイト信号線
13 画素電極
14 活性層
103 活性層
107 ソース領域
108 ドレイン領域
111 上層配線・電極
114 画素電極
114a 酸化チタン膜
114b ITO膜
210 ソース領域
211 ドレイン領域
216 上層配線・電極
219 画素電極
219a チタン膜
219b ITO膜
219c 酸化チタン膜
210 ソース領域
309 ドレイン領域
313 上層配線・電極
315 画素電極
315a チタン膜
315b ITO膜
315c 酸化チタン膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device using a transparent conductive film as an electrode of a display unit such as a liquid crystal display device. In particular, the present invention relates to improving the electrode structure and obtaining a display device with excellent reliability.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a plasma display, a liquid crystal display device, etc. are known as a display device using a transparent conductive film for a display portion. These display devices use the properties of electro-optic materials such as liquid crystal materials to control the voltage, current, etc., thereby changing the optical properties of the electro-optic materials such as translucency, light reflection and scattering. And getting the display.
[0003]
In the active matrix liquid crystal display device, row wiring and column wiring are formed on a first substrate using a multilayer wiring technique, and a pixel electrode made of a transparent conductive film is provided at a portion where these wirings intersect, An active element such as a thin film transistor (TFT) is connected to the pixel electrode. On the other hand, a counter electrode made of a transparent conductive film is provided on the second substrate. The first substrate and the second substrate are arranged so that the pixel electrode and the counter electrode face each other, and a liquid crystal material is sealed between these substrates.
[0004]
When a voltage / current is applied between an arbitrary row wiring on the first substrate and an arbitrary column wiring on the second substrate, the potential and current of the pixel electrode at the intersecting portion are controlled by the switching TFT. As a result, the translucency, light reflection / scattering properties, etc. of the liquid crystal material between the electrodes are selectively changed, so that matrix display is possible. On the other hand, in the plasma display, a gas is sealed between the first substrate and the second substrate, and the characteristic is that the gas is turned into plasma by applying a high electric field between the substrates to emit light.
[0005]
In any case, since the display portion needs transparency, a transparent conductive film is used for the pixel electrode. In general, ITO (Indium Tin Oxide) mainly composed of indium oxide is used for the transparent conductive film, and the pixel electrode has a structure in which the ITO film is in direct contact with the semiconductor layer of the TFT. Have. The semiconductor layer of the TFT is composed of silicon (amorphous silicon or polysilicon).
[0006]
FIG. 6 is a state diagram of the oxidation potential of the metal used for the electrode / wiring of the TFT. As shown in FIG. 6, since the oxidation potential of silicon is lower than that of indium, indium is reduced at the interface between silicon and ITO at a high temperature, and the oxidation-reduction equilibrium proceeds in the direction in which silicon is oxidized. As a result, silicon oxide, which is an insulator, is generated at the interface, resulting in an increase in contact resistance and display failure.
[0007]
Moreover, tin oxide and zinc oxide are known as low-resistance transparent conductive films other than ITO. However, as shown in FIG. 6, since any metal oxide has a lower oxidation potential than silicon, an oxidation-reduction phenomenon occurs in which silicon is oxidized by heating as in the case of ITO.
[0008]
Titanium oxide is known as a transparent conductive film having a lower oxidation potential than silicon, but its resistance is too high for use as a pixel electrode.
[0009]
In general, in a TFT manufacturing process, a heat treatment in a hydrogen atmosphere, so-called hydrogenation treatment, is performed as a final step. Thereby, silicon defects in the semiconductor layer are compensated, and the electrical characteristics of the TFT, particularly the off-current characteristics can be improved. In order to obtain an off-current characteristic suitable for the TFT connected to the pixel electrode, it is preferable to heat at a temperature of 300 to 400 ° C.
[0010]
However, if the heat treatment is performed in the above temperature range, as described above, the contact resistance between the semiconductor layer made of silicon and the pixel electrode made of ITO, tin oxide or the like increases, so that the hydrogenation is performed at a sufficiently high temperature. Processing cannot be performed, and the off-current characteristics of the TFT in the pixel portion cannot be sufficiently improved. A large off-state current of the TFT in the pixel portion means that image data cannot be held reliably, leading to a decrease in the reliability of the display device.
[0011]
Conventionally, as a method for preventing the oxidation of silicon, a method of preventing the oxidation of silicon by forming a pad with titanium nitride, titanium or the like serving as a barrier layer in the contact portion has been adopted. However, in order to form the pad, various processes such as film formation of the pad material, resist patterning, and etching are required, so that the process is greatly increased. Further, the provision of the pad reduces the aperture ratio of the pixel portion.
[0012]
An object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a display device having a pixel electrode having a small contact resistance with silicon and capable of heat treatment at a high temperature without increasing the number of steps. is there.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the configuration of the display device according to the present invention is as follows.
In a pixel portion having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode connected to the thin film transistor,
The pixel electrode has a first transparent conductive film electrically connected to the semiconductor layer, and a second transparent conductive film disposed on the first transparent conductive film,
The first transparent conductive film is composed of an oxide of a first metal having an oxidation potential lower than that of silicon,
The second transparent conductive film is formed of an oxide layer of a second metal having an oxidation potential higher than that of silicon.
[0014]
The configuration of a display device according to another invention is as follows:
In a pixel portion having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode connected to the thin film transistor,
The pixel electrode has a first transparent conductive film electrically connected to the semiconductor layer, and a second transparent conductive film disposed on the first transparent conductive film,
The first transparent conductive film is composed of an oxide layer in which a first metal having an oxidation potential lower than that of silicon is oxidized by heating,
The second transparent conductive film is composed of an oxide layer of a second metal having an oxidation potential higher than that of silicon.
[0015]
Further, the structure of a method for manufacturing a display device according to another invention is as follows.
Forming a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer;
Forming a pixel electrode electrically connected to the semiconductor layer of the thin film transistor;
In a manufacturing method of a display device having
The pixel electrode forming step includes:
Forming a first transparent conductive film layer made of an oxide layer of a first metal having an oxidation potential lower than that of silicon so as to be in electrical contact with the semiconductor layer;
Forming a second transparent conductive film layer made of a second metal oxide having a higher oxidation potential than silicon on the surface of the first metal oxide film;
It is characterized by having.
[0016]
The structure of a method for manufacturing a display device according to another invention is as follows.
Forming a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer;
Forming a pixel electrode electrically connected to the semiconductor layer of the thin film transistor;
In a manufacturing method of a display device having
The pixel electrode forming step includes:
Forming a metal layer having a lower oxidation potential than silicon so as to be in electrical contact with the semiconductor layer;
Forming a transparent conductive film layer made of a metal oxide having a higher oxidation potential than silicon on the surface of the metal film;
A step of making the metal layer transparent by heat treatment;
It is characterized by having.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the basic configuration of the display device of the present invention, an electrical wiring, a switching TFT, and a pixel electrode connected to the TFT are arranged on a transparent substrate. Further, in order to be completed as a display device, an electrode, a liquid crystal material, or other electro-optical material disposed opposite to the pixel electrode is necessary.
[0018]
The embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Silicon is used for the
[0019]
In the above configuration, the metal oxide in contact with silicon at the interface between the pixel electrode and the silicon layer has a lower oxidation potential than that of silicon and the second transparent conductive film, and thus is thermally stabilized. Yes. Therefore, since the interface with the silicon pixel electrode is not oxidized by heat treatment such as hydrogenation treatment, an increase in contact resistance can be prevented.
[0020]
For example, titanium oxide can be used for the first transparent conductive film in contact with silicon from the state diagram shown in FIG. In addition, a widely used ITO film can be used for the second transparent conductive film. Since the titanium oxide thin film is transparent and conductive, it does not need to be patterned in the form of a pad as in the conventional example, and can have the same shape as the pixel electrode.
[0021]
There are two methods for forming a pixel electrode having the above structure. In the first manufacturing method, after forming the first transparent conductive film layer made of the first metal oxide layer having a lower oxidation potential than silicon so as to be in electrical contact with the semiconductor layer made of silicon, A method of forming a second transparent conductive film layer made of a second metal oxide having a higher oxidation potential than silicon on the surface of the one metal oxide film can be employed.
[0022]
FIG. 2F and FIG. 3F illustrate an embodiment of a first manufacturing method. In the pixel electrode manufacturing process, first, after forming the
[0023]
As a second method for manufacturing the pixel electrode, a metal layer having an oxidation potential lower than that of silicon is formed so as to be in electrical contact with the semiconductor layer of the TFT, and an oxidation potential higher than that of silicon is formed on the surface of the metal film. It is possible to adopt a method of forming a transparent conductive film layer made of a high metal oxide and making the metal layer transparent by heat treatment.
[0024]
4F and 5G illustrate an embodiment of a second manufacturing method. A titanium film 219a is formed as a metal layer having an oxidation potential lower than that of silicon, and then an
[0025]
In this heating step, since titanium has an oxidation potential lower than that of silicon, only titanium is oxidized and silicon oxide is not formed at the silicon interface. Therefore, an increase in contact resistance between silicon and the pixel electrode is suppressed. Note that the step of making the metal layer transparent can be performed at the same time as annealing of the silicon constituting the semiconductor layer if the heat treatment step is performed in a hydrogen atmosphere.
[0026]
In order to evaluate the pixel electrode obtained by the present invention, the present inventors measured the contact resistance between the pixel electrode and silicon and the transmittance of the titanium / ITO laminated film.
[0027]
FIG. 7 is a graph showing the contact resistance between the pixel electrode and polycrystalline silicon with respect to the heat treatment temperature.120nm40 pixel electrode chain consisting of a single ITO film and the thickness of the present invention5nmTitanium film and thickness120nmResistance was measured for each of the 40 contact chains of the pixel electrode composed of a two-layer film with the ITO film. The heat treatment temperature was room temperature (no heat treatment) and 300 ° C. (in a hydrogen atmosphere).
[0028]
As shown in FIG. 7, the pixel electrode made of a single ITO film is heated to increase the contact resistance. On the other hand, a pixel electrode composed of a two-layer film of titanium / ITOofThe contact resistance hardly changes before and after heating. This indicates that titanium functions as a silicon oxidation stopper.
[0029]
FIG. 8 is a graph of the transmittance of a pixel electrode made of a titanium / ITO layer with respect to the thickness of titanium, and shows the measurement results for a pixel electrode that has been subjected to hydrogenation treatment at 300 ° C. and an untreated pixel electrode. The film thickness of ITO is120nmThe transmittance is for light with a wavelength of 500 nm.
[0030]
As shown in FIG. 8, the film thickness of titanium is10nmIf the thickness of the pixel electrode is larger than that, it is not possible to obtain a displayable transmittance for both the processed and unprocessed pixel electrodes.5nmTo the extent, by performing the heat treatment at 300 ° C., the transmittance of the pixel electrode is increased, so that almost the same transmittance as that of the ITO single layer film can be obtained. This indicates that titanium was oxidized and transformed into a more transparent titanium oxide. Therefore, to obtain a displayable pixel electrode, the film thickness of titanium is10nmBelow. More preferably5nmTo a degree.
[0031]
【Example】
FIG. 1 is a top view of a pixel portion of the active matrix type liquid crystal display device of
[0032]
Hereinafter, a manufacturing process of the pixel portion illustrated in FIG. 1 will be described in detail based on the first and second embodiments.
[0033]
[Example 1]
In this embodiment, the present invention is applied to a pixel TFT of an active matrix liquid crystal display device. FIGS. 2 and 3 are cross-sectional views for each manufacturing process of the pixel TFT of Embodiment 1. FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the channel length direction of the pixel TFT cut along one dotted line XX ′, and FIG. 3 is a cross section taken along a plane perpendicular to the channel length direction of the pixel TFT cut along the dotted line YY ′. It is sectional drawing. 2A to 2F and FIGS. 3A to 3F show the same state.
[0034]
As shown in FIGS. 2A and 3A, a silicon oxide film is formed as a
[0035]
Next, the thickness of the amorphous silicon film is increased by plasma CVD.10 nm to 150 nmThe film is formed. here80nmThe film is formed to a thickness of. Then, the amorphous silicon film is crystallized by a crystallization method such as heating or laser irradiation. Thereafter, the crystallized silicon film is patterned to form the
[0036]
Next, an aluminum film is formed by sputtering.
[0037]
As shown in FIGS. 2 (B) and 3 (B), the
[0038]
As shown in FIGS. 2C and 3C, an impurity is implanted into the
[0039]
In this embodiment, since the
[0040]
As shown in FIGS. 2D and 3D, a silicon oxide film is formed as a first
[0041]
As shown in FIGS. 2E and 3E, the first
[0042]
Next, a silicon nitride film functioning as a passivation film is formed as the second interlayer insulating film 112.200nmA film is formed by a plasma CVD method. Then, the second
[0043]
Note that a resin film such as a polyimide resin or an acrylic resin can be used as the second
[0044]
As shown in FIGS. 2F and 3F, a
[0045]
Finally, heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. in a hydrogen atmosphere. In this embodiment, a
[0046]
[Example 2]
In this embodiment, the present invention is applied to a pixel TFT of an active matrix liquid crystal display device. FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views for each manufacturing process of the pixel TFT of Embodiment 1. FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the channel length direction of the pixel TFT cut along a dotted line XX ′; FIG. It is sectional drawing. 4A to 4G and 5A to 5G show the same state.
[0047]
As shown in FIGS. 4A and 5A, a silicon oxide film is formed as a
[0048]
Next, the thickness of the amorphous silicon film is increased by plasma CVD.10 nm to 150 nm,here80nmThe film is formed to a thickness of. The amorphous silicon film is crystallized and patterned by an appropriate crystallization method such as heating or laser irradiation to form the
[0049]
Next, an aluminum film constituting the
[0050]
Next, the surface of the aluminum film is anodized to form a dense anodic oxide 208 (not shown) that is extremely thin. Next, a resist
[0051]
As shown in FIGS. 4B and 5B, the
[0052]
Next, as shown in FIGS. 4C and 5C, after removing the resist
[0053]
The formation of the anodic oxide may be performed by changing the electrolytic solution used. When forming the porous
[0054]
As shown in FIGS. 4D and 5D, the
[0055]
As shown in FIGS. 4E and 5E, the porous
[0056]
As a result of doping, a region not covered with the source region 210 is implanted with phosphorus ions at a high concentration to form the source region 210 and the
[0057]
Since the low-
[0058]
As shown in FIGS. 4F and 5F, a silicon oxide film is formed as the first
[0059]
Next, the first
[0060]
Then, an aluminum film is formed only on the contact hole on the source region 210 side.400nmThe upper layer wiring /
[0061]
Further, a silicon nitride film is formed as the second
[0062]
As shown in FIGS. 4G and 5G, a
[0063]
In order to form the
[0064]
Finally, heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. in a hydrogen atmosphere. At this time, the defect of the
[0065]
In this embodiment, a titanium film 219a having an oxidation potential lower than that of silicon and higher than that of indium oxide, which is the main component of the
[0066]
Further, a titanium film 219a is formed.Several nmTherefore, as shown in FIG. 8, the titanium film 219a is oxidized to form a
[0067]
Example 3
In the first and second embodiments described above, the structure of the thin film transistor is the top gate type, but this embodiment shows a manufacturing process of a thin film transistor called a bottom gate type in which the gate electrode is closer to the substrate side than the active layer.
[0068]
FIG. 9 shows a manufacturing process of this example. First, as shown in FIG. 9A, a
[0069]
At this time, 0.18% by weight of scandium is contained in the aluminum film. In addition, other impurities are tried to reduce the concentration as much as possible. These ideas are for suppressing the formation of protrusions called hillocks and whiskers due to abnormal growth of aluminum in the subsequent process.
[0070]
Next, a silicon oxide film as a
[0071]
Further, an amorphous silicon film (which will later become a crystalline silicon film 305) serving as a starting film constituting the active layer of the thin film transistor is formed by plasma CVD. In addition to the plasma CVD method, a low pressure thermal CVD method may be used.
[0072]
Next, laser light irradiation is performed to crystallize an amorphous silicon film (not shown). Thus, a
[0073]
After obtaining the state shown in FIG. 9A, patterning is performed to form the
[0074]
Next, a silicon nitride film (not shown) is formed, and a
[0075]
The
First, a resist mask pattern is formed by exposure from the back side of the
[0076]
Next, doping of impurities using the
[0077]
In this step, P is doped in the
[0078]
After completion of the doping, laser beam irradiation is performed from the upper surface to activate the doped region and anneal damage caused by the impact of the dopant ions.
[0079]
Thus, a
[0080]
Next, as a first
[0081]
As the first interlayer insulating film used here, in addition to the silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, or a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film (whichever comes first) is used. Can be used.
[0082]
Next, contact holes 312 for the
[0083]
Next, as shown in FIG. 9D, a second
[0084]
Next, an opening connected to the
[0085]
In order to form the
[0086]
Finally, heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. in a hydrogen atmosphere. At this time, the defect of the
[0087]
In this embodiment, the
[0088]
【The invention's effect】
In the display device according to the present invention, the pixel electrode is a two-layer film made of a transparent conductor, the transparent conductor on the interface side with silicon has a lower oxidation potential than silicon, and the upper transparent conductor is oxidized more than silicon. A metal oxide layer with high potential was used. As a result, the metal oxide in contact with silicon at the interface between the pixel electrode and the silicon layer has a lower oxidation potential than silicon and the second transparent conductive film, and is thus thermally stable.
[0089]
For this reason, since the interface with the silicon pixel electrode is not oxidized by heat treatment such as hydrogenation treatment, an increase in contact resistance can be prevented. Accordingly, since the hydrogenation treatment can be performed at a high temperature, the electrical characteristics of the pixel TFT, particularly the off-current characteristics can be improved. For this reason, the reliability of the display device can be improved.
[0090]
Furthermore, since it is not necessary to manufacture an opaque pad, the aperture ratio of the pixel does not decrease. In addition, since the pixel electrode having a two-layer structure according to the present invention can be formed without adding a new patterning step, the number of steps does not increase significantly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a pixel portion of an active matrix liquid crystal display device according to
2 is a cross-sectional view for each manufacturing process of the pixel TFT of Example 1, and is a cross-sectional view taken along the dotted line XX ′ in FIG. 1;
3 is a cross-sectional view for each manufacturing process of the pixel TFT of Example 1, and is a cross-sectional view taken along the dotted line YY ′ of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view for each manufacturing process of a pixel TFT of Example 2, and is a cross-sectional view taken along a dotted line XX ′ in FIG. 1;
5 is a cross-sectional view for each manufacturing process of the pixel TFT of Example 2, and is a cross-sectional view taken along the dotted line YY ′ in FIG. 1;
FIG. 6 is a state diagram of an oxidation potential of a metal used for an electrode of a TFT.
FIG. 7 is a graph of contact resistance between a pixel electrode and silicon with respect to a heating temperature.
FIG. 8 is a graph showing the transmittance of a two-layer pixel electrode of titanium / ITO with respect to the thickness of titanium.
9 is a cross-sectional view for each manufacturing process of the pixel TFT of Example 3. FIG.
[Explanation of symbols]
11Image signal line
12Gate signal line
13 Pixel electrode
14 Active layer
103 active layer
107 Source region
108 Drain region
111 Upper layer wiring and electrodes
114 pixel electrode
114a Titanium oxide film
114b ITO film
210 Source area
211 Drain region
216 Upper wiring / electrodes
219 Pixel electrode
219a Titanium film
219b ITO film
219c Titanium oxide film
210 Source area
309 drain region
313 Upper wiring / electrodes
315 Pixel electrode
315a Titanium film
315b ITO film
315c Titanium oxide film
Claims (14)
前記画素電極は、前記半導体層に接するように形成された第1の透明導電膜と、該第1の透明導電膜に接するように配置されている第2の透明導電膜とを有し、
前記第1の透明導電膜は、酸化ポテンシャルがシリコンよりも低い第1の金属の酸化物で構成され、
前記第2の透明導電膜は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物で構成されていることを特徴とする表示装置。In a pixel portion having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode connected to the thin film transistor,
The pixel electrode includes a first transparent conductive film formed so as to be in contact with the semiconductor layer , and a second transparent conductive film disposed so as to be in contact with the first transparent conductive film,
The first transparent conductive film is composed of an oxide of a first metal whose oxidation potential is lower than that of silicon,
The display device, wherein the second transparent conductive film is made of an oxide of a second metal having an oxidation potential higher than that of silicon.
前記画素電極は、前記半導体層に接するように形成された第1の透明導電膜と、該第1の透明導電膜に接するように配置されている第2の透明導電膜とを有し、 The pixel electrode includes a first transparent conductive film formed so as to be in contact with the semiconductor layer, and a second transparent conductive film disposed so as to be in contact with the first transparent conductive film,
前記第1の透明導電膜は酸化チタンで構成され、前記第2の透明導電膜はインジウム酸化物を主成分とする金属化合物で構成されることを特徴とする表示装置。 The display device, wherein the first transparent conductive film is made of titanium oxide, and the second transparent conductive film is made of a metal compound containing indium oxide as a main component.
前記画素電極は、前記半導体層に接するように形成された第1の透明導電膜と、該第1の透明導電膜に接するように配置されている第2の透明導電膜とを有し、
前記第1の透明導電膜は、酸化ポテンシャルがシリコンよりも低い第1の金属の酸化物で構成され、
前記第2の透明導電膜は、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物で構成されていることを特徴とする表示装置であって、
前記第1の金属の酸化物は酸化チタンであり、前記第2の金属の酸化物はインジウム酸化物を主成分とする金属化合物であることを特徴とする表示装置。In a pixel portion having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode connected to the thin film transistor,
The pixel electrode includes a first transparent conductive film formed so as to be in contact with the semiconductor layer , and a second transparent conductive film disposed so as to be in contact with the first transparent conductive film,
The first transparent conductive film is composed of an oxide of a first metal whose oxidation potential is lower than that of silicon,
The second transparent conductive film is composed of an oxide of a second metal having an oxidation potential higher than that of silicon,
The display device, wherein the first metal oxide is titanium oxide, and the second metal oxide is a metal compound containing indium oxide as a main component.
前記第1の透明導電膜は前記半導体層のドレイン領域に接するように形成されていることを特徴とする表示装置。In any one of Claim 1 thru | or 3 ,
Display the first transparent conductive film is characterized in that it is formed so as to contact with the drain region of the semiconductor layer.
前記第2の透明導電膜は、ITO膜であることを特徴とする表示装置。In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The display device, wherein the second transparent conductive film is an ITO film.
前記半導体層に接するように、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い第1の金属の酸化物から成る第1の透明導電膜を形成し、
前記第1の透明導電膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物から成る第2の透明導電膜を形成することによって前記画素電極を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。A method for manufacturing a display device having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode formed to be in contact with the semiconductor layer of the thin film transistor,
It said to contact the semiconductor layer, forming a first transparent conductive film made of an oxide of the first metal is lower oxidation potential than silicon,
Display and forming the pixel electrode on a surface of the first transparent conductive film, by forming the second transparent conductive film made of an oxide of the second metal is higher oxidation potential than silicon Device fabrication method.
前記半導体層に接するように、シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い第1の金属の酸化物から成る第1の透明導電膜を形成し、
前記第1の透明導電膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い第2の金属の酸化物から成る第2の透明導電膜を形成することによって前記画素電極を形成し、
前記第1の透明導電膜は酸化チタンから成り、前記第2の透明導電膜はインジウム酸化物を主成分とする金属化合物から成ることを特徴とする表示装置の作製方法。A method for manufacturing a display device having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode formed to be in contact with the semiconductor layer of the thin film transistor,
It said to contact the semiconductor layer, forming a first transparent conductive film made of an oxide of the first metal is lower oxidation potential than silicon,
Forming the pixel electrode on the surface of the first transparent conductive film by forming a second transparent conductive film made of an oxide of a second metal having an oxidation potential higher than that of silicon;
The method for manufacturing a display device, wherein the first transparent conductive film is made of titanium oxide, and the second transparent conductive film is made of a metal compound containing indium oxide as a main component.
前記第1の透明導電膜は前記半導体層のドレイン領域に接するように形成されていることを特徴とする表示装置の作製方法。In claim 6 or claim 7 ,
The method for manufacturing a display device wherein the first transparent conductive film is characterized in that it is formed so as to contact with the drain region of the semiconductor layer.
前記第2の透明導電膜はITO膜であることを特徴とする表示装置の作製方法。In any one of Claims 6 thru | or 8 ,
The method for manufacturing a display device, wherein the second transparent conductive film is an ITO film.
シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属膜を前記半導体層に接するように形成し、
前記金属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い金属の酸化物から成る透明導電膜を形成し、
加熱処理により、前記金属膜を透明化することによって前記画素電極を形成することを特徴とする表示装置の作製方法。A method for manufacturing a display device having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode formed to be in contact with the semiconductor layer of the thin film transistor,
Than silicon is formed so as to contact the lower oxidation potential metal film on the semiconductor layer,
Forming a transparent conductive film made of a metal oxide having a higher oxidation potential than silicon on the surface of the metal film;
A method for manufacturing a display device, wherein the pixel electrode is formed by making the metal film transparent by heat treatment.
シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属膜を前記半導体層に接するように形成し、
前記金属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い金属の酸化物から成る透明導電膜を形成し、
加熱処理により、前記金属膜を透明化することによって前記画素電極を形成し、
前記金属膜はチタンから成り、前記透明導電膜はインジウム酸化物を主成分とする金属化合物から成ることを特徴とする表示装置の作製方法。A method for manufacturing a display device having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode formed to be in contact with the semiconductor layer of the thin film transistor,
Than silicon is formed so as to contact the lower oxidation potential metal film on the semiconductor layer,
Forming a transparent conductive film made of a metal oxide having a higher oxidation potential than silicon on the surface of the metal film;
The pixel electrode is formed by making the metal film transparent by heat treatment,
The method for manufacturing a display device, wherein the metal film is made of titanium, and the transparent conductive film is made of a metal compound containing indium oxide as a main component.
シリコンよりも酸化ポテンシャルが低い金属膜を前記半導体層に接するように形成し、
前記金属膜の表面に、シリコンよりも酸化ポテンシャルが高い金属の酸化物から成る透明導電膜を形成し、
加熱処理により、前記金属膜を透明化することによって前記画素電極を形成し、
前記金属膜はチタンから成り、かつ10nm以下の厚さに形成することを特徴とする表示装置の作製方法。A method for manufacturing a display device having a thin film transistor using silicon as a semiconductor layer and a pixel electrode formed to be in contact with the semiconductor layer of the thin film transistor,
Than silicon is formed so as to contact the lower oxidation potential metal film on the semiconductor layer,
Forming a transparent conductive film made of a metal oxide having a higher oxidation potential than silicon on the surface of the metal film;
The pixel electrode is formed by making the metal film transparent by heat treatment,
The method for manufacturing a display device, wherein the metal film is made of titanium and has a thickness of 10 nm or less.
前記金属膜は前記半導体層のドレイン領域に接するように形成されていることを特徴とする表示装置の作製方法。In any one of Claims 10 to 12 ,
The method for manufacturing a display device wherein the metal film, characterized by being formed so as to contact with the drain region of the semiconductor layer.
前記透明導電膜はITO膜であることを特徴とする表示装置の作製方法。In any one of Claims 10 thru | or 13 ,
The method for manufacturing a display device, wherein the transparent conductive film is an ITO film.
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