JP5507159B2 - 表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
前記薄膜トランジスタは、
ゲート電極上であり、前記ゲート電極の形成領域を被って形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に形成され、平面的に観て、前記ゲート電極の形成領域内に開口を備える第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に前記開口を横切って形成され、両端に高濃度領域を備える島状の多結晶化された半導体層と、
前記半導体層の上面に前記半導体層の両端の高濃度領域のそれぞれの一部を露出させて形成された第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜から露出された前記半導体層の両端の高濃度領域のそれぞれに電気的接続がなされて形成された一対の電極と、を備えて構成され、
前記容量素子は、その誘電体膜が前記第3の絶縁膜と同層で同材料の絶縁膜によって構成されており、
前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極と電気的に接続されるゲート信号線と、前記薄膜トランジスタの前記一対の電極のうち一方の電極と電気的に接続されるドレイン信号線との交差部における層間絶縁膜は、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との順次積層体から構成されていることを特徴とする。
前記薄膜トランジスタは、
前記基板上のゲート電極の形成領域を被って第1の絶縁膜を形成する第1工程と、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、平面的に観て、前記ゲート電極の形成領域内に開口を形成する第2工程と、
非晶質半導体層と第3の絶縁膜を順次形成し、平面的に観て、前記非晶質半導体層における前記第2の絶縁膜の開口およびその近傍の領域を除く他の領域を高濃度領域とする第3工程と、
前記非晶質半導体層にアニールを施すことによって多結晶半導体層とする第4工程と、
前記第3の絶縁膜を、平面的に視て、前記第2の絶縁膜の開口およびその近傍において残存させる選択エッチングと、残存された前記第3の絶縁膜の周囲に高濃度領域を露出させた状態で前記半導体層を残存させる選択エッチングを行う第5工程と、
前記第3の絶縁膜から露出された半導体層の高濃度領域に接触させて一対の電極を形成する第6工程を経ることにより形成し、
前記第3工程の際に形成した第3の絶縁膜を前記第5工程の際の前記第3の絶縁膜の選択エッチングによって、前記容量素子の誘電体膜を形成し、
前記第1工程において、前記基板上の前記ゲート電極と電気的に接続されるゲート信号線の形成領域を前記第1の絶縁膜で被い、
前記第6工程において、前記第5工程の前記半導体層の選択エッチングにより露出された前記第2の絶縁膜上に、前記一対の電極のうち一方の電極と電気的に接続されるドレイン信号線を形成することを特徴とする。
図2は、本発明による液晶表示装置の等価回路を示した図である。図2は、液晶を挟持して対向配置される一対の基板のうちの一方の基板の液晶側の面に形成される回路を示している。図2は、等価回路であるが、実際の液晶表示装置の回路と幾何学的にほぼ同様となっている。
図3は、前記画素の領域(図1の点線枠内の領域)における構成を示した平面図である。また、図3のA−A'線、B−B'線、C−C'線における断面図を、それぞれ、図1のA−A'部、B−B'部、C−C'部に示している。
図4は、前記ゲートドライバGDRの一部を構成するブートストラップ回路の平面図である。図4は、図2に示したブートストラップ回路(等価回路)と幾何学的に対応させて示している。また、図4のA−A'線、B−B'線における断面図は、図1のA−A'部、B−B'部に示したと同様になっている。
表示装置の製造方法を図5ないし図11を用いて説明する。図5ないし図11のそれぞれは図1に対応させて描画した図となっている。以下、工程順に説明する。
たとえばガラスからなる基板SUB1を用意し、この基板SUB1の表面にたとえばアルミニュウムからなるゲート信号線GL、ゲート電極GTを形成する。ゲート信号線GL、ゲート電極GTの膜厚はたとえば150nmとする。その後、基板SUB1の表面にゲート信号線GL、ゲート電極GTをも被って酸化シリコンからなる第1の絶縁膜IN1および窒化シリコンからなる第2の絶縁膜IN2を順次形成する。第1の絶縁膜IN1および第2の絶縁膜IN2は、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により連続成膜し、第1の絶縁膜IN1の膜厚をたとえば100nm、第2の絶縁膜IN2の膜厚をたとえば500nmとする。
薄膜トランジスタTFTの領域における第2の絶縁膜IN2に開口OPを形成する。この開口OPは、ゲート電極GTを横切るようにして形成され、その側壁面にはテーパが形成されるようにする。前記開口OPは公知のフォトエッチングにより形成し、この際、第1の絶縁膜IN1はエッチングレートの相違によって、孔が形成されないようにできる。
第2の絶縁膜IN2の上面に、前記開口OPをも被って、アモルファスシリコンからなる半導体層ASと、酸化シリコンからなる第3の絶縁膜IN3を順次形成する。半導体層ASと第3の絶縁膜IN3は、たとえばCVD法により連続成膜し、半導体層ASの膜厚をたとえば50nm、第3の絶縁膜IN3の膜厚をたとえば200nmとする。
第3の絶縁膜IN3を通して半導体層ASにイオン打ち込みをする。この場合、第2の絶縁膜IN2に形成された開口OPおよびその周辺にある半導体層ASにあってはイオン打ち込みがなされないようにマスクが施される。その後、半導体層ASにレーザアニールを行い、イオン打ち込みがなされた部分において低抵抗の高濃度半導体層CNを形成するともに、イオン打ち込みが回避された部分において多結晶の半導体層SCLを形成する。なお、このレーザアニールによる結晶化工程において、アモルファスからなる半導体層ASは一旦溶融化されるが、第3の絶縁膜IN3の形成によって、段切れを起こすことなく、第2の絶縁膜IN2の開口OPのテーパの形状に沿った多結晶の半導体層SCLを形成することができる。
第3の絶縁膜IN3の上面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、薄膜トランジスタTFTの形成領域において、第2の絶縁膜IN2の開口、およびその外方であって高濃度半導体層CNが形成される領域にまで及んで被覆されるフォトレジスト膜RSTと、容量素子Cの形成領域において、高濃度半導体層CNによって形成すべく電極(下層電極)のパターンに対応させた形状のフォトレジスト膜RSTを残存させる。そして、残存されたフォトレジスト膜RSTをマスクとして、第3の絶縁膜IN3をエッチングし、この下層の高濃度半導体層CNを露出させる。この場合、第3の絶縁膜IN3はフォトレジスト膜RSTに対してサイドエッチがなされるようにする。この場合のサイドエッチング量としては1μm以上とすることが好ましい。
前記フォトレジスト膜RSTをマスクとして、高濃度半導体層をエッチングし、下層の第2の絶縁膜IN2を露出させる。そして、フォトレジスト膜RSTを除去する。工程5における第3の絶縁膜IN3のサイドエッチングによって、平面的に観て、第3の絶縁膜IN3の周辺には高濃度半導体層CNが露出するように構成される。
基板SUB1の表面にたとえばアルミニュウムを被着し、これをパターン化することにより、電極および配線を形成する。アルミニュウムの膜厚はたとえば500nmとする。薄膜トランジスタTFTの形成領域においては、ドレイン電極DTおよびソース電極STが形成され、これら電極は、少なくとも第3の絶縁膜IN3の周辺に露出された高濃度半導体層CNに重畳されて形成される。容量素子Cの形成領域においては、誘電体膜となる第3の絶縁膜IN3の周辺に露出された高濃度半導体層(下部電極)に重畳され、前記下部電極に接続された配線(容量信号線CL(S))が形成される。配線交差部の形成領域においては、ゲート信号線GLと交差するドレイン信号線DLが形成される。第2の絶縁膜IN2は層間絶縁膜として機能するようになる。
図12は、画素を示す平面図で、図3に対応した図となっている。図12のD−D'線、E−E'線、F−F'線における断面図を、それぞれ、図14のD−D'部、E−E'部、F−F'部に示している。
図13は、ゲートドライバの一部を示す平面図で、図4に対応した図となっている。図13のD−D'線、E−E'線における断面図を、それぞれ、図14のD−D'部、E−E'部に示している。
この実施例2における製造方法は、最初、実施例1の製造方法における工程1から工程6までと同様となっている。図15は、実施例1に示した製造方法の工程6の図と同じになっている。
図17は、本発明の実施例3を示す構成図で、実施例2における図14の構成に対応づけて示している。図17において、図14の場合と比較して異なる構成は、容量素子Cの保持電極MTが若干厚く構成されていることにある。このため、画素の平面を示す構成は図12と同様となっており、ゲートドライバGDRの一部の平面を示す構成は図13と同様となっている。
この実施例3における製造方法は、最初、実施例1の製造方法における工程1から工程4までと同様となっている。図18は、実施例1に示した製造方法の工程4の図と同じになっている。
図23は、本発明の実施例4を示す構成図で、図4に対応した図となっている。図23のG−G'線、H−H'線における断面図は、それぞれ、図24のG−G'部、H−H'部に示している。
表示装置の製造方法を図25ないし図30を用いて説明する。図25ないし図30のそれぞれは図24に対応させて描画している。以下、工程順に説明する。
たとえばガラスからなる基板SUB1を用意し、この基板SUB1の表面において、ボトムゲート型の薄膜トランジスタTFTを形成する領域に、たとえばアルミニュウムからなるゲート電極GTを形成する。このゲート電極GTの膜厚はたとえば150nmとする。トップゲート型の薄膜トランジスタTFTを形成領域には、この段階において、ゲート電極を形成しないようにする。その後、基板SUB1の表面にゲート電極GTをも被って酸化シリコンからなる第1絶縁膜IN1および窒化シリコンからなる第2絶縁膜IN2を順次形成する。第1絶縁膜IN1および第2絶縁膜IN2は、たとえばCVD法により連続成膜し、第1絶縁膜IN1の膜厚をたとえば100nm、第2絶縁膜IN2の膜厚をたとえば500nmとする。
ボトムゲート型およびトップゲート型のいずれの薄膜トランジスタTFTの形成領域における第2絶縁膜IN2に開口OPを形成する。この開口OPは、ボトムゲート型の薄膜トランジスタTFTを形成領域の形成領域にあってゲート電極GTを横切るようにして形成される。そして、これら開口OPは、その側壁面にテーパが形成されるようにする。前記開口OPは公知のフォトエッチングにより形成し、この際、第1絶縁膜IN1はエッチングレートの相違によって、孔が形成されないようにできる。
第2絶縁膜IN2の上面に、前記開口OPをも被って、アモルファスシリコンからなる半導体層ASと、酸化シリコンからなる第3絶縁膜を順次形成する。半導体層ASと第3絶縁膜は、たとえばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により連続成膜し、半導体層の膜厚をたとえば50nm、第3絶縁膜の膜厚をたとえば200nmとする。
第3絶縁膜を通して半導体層ASにイオン打ち込みをする。この場合、第2絶縁膜IN2に形成された開口OPおよびその周辺にある半導体層ASにあってはイオン打ち込みがなされないようにマスクが施される。その後、半導体層ASにレーザアニールを行い、イオン打ち込みがなされた部分において低抵抗の高濃度半導体層CNを形成するともに、イオン打ち込みが回避された部分において多結晶の半導体層SCLtを形成する。この場合、このレーザアニールによる結晶化工程において、アモルファスからなる半導体層ASは一旦溶融化されるが、第3絶縁膜IN3の形成によって、段切れを起こすことなく、第2絶縁膜IN2の開口OPのテーパの形状に沿った多結晶の半導体層SCLtを形成できるのは上述した実施例の場合と同様である。
第3の絶縁膜IN3の上面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によって、それぞれの薄膜トランジスタTFTの形成領域において、第2絶縁膜の開口OP、およびその外方であって高濃度半導体層CNが形成される領域にまで及んで被覆されるフォトレジスト膜RSTを残存させる。そして、残存されたフォトレジスト膜RSTをマスクとして、第3の絶縁膜IN3の一部をエッチングし、この下層の高濃度半導体層CNを露出させる。この場合、第3の絶縁膜IN3はフォトレジスト膜RSTに対してサイドエッチがなされるようにする。この場合のサイドエッチング量としては1μm以上とすることが好ましい。
前記フォトレジスト膜RSTをマスクとして、高濃度半導体層CNをエッチングし、下層の第2の絶縁膜IN2を露出させる。そして、フォトレジスト膜RSTを除去する。工程5における第3の絶縁膜IN3のサイドエッチングによって、平面的に観て、第3の絶縁膜IN3の周辺には高濃度半導体層CNが露出するように構成される。
Claims (10)
- 基板上に薄膜トランジスタと容量素子が形成されている表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、
ゲート電極上であり、前記ゲート電極の形成領域を被って形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜上に形成され、平面的に観て、前記ゲート電極の形成領域内に開口を備える第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜上に前記開口を横切って形成され、両端に高濃度領域を備える島状の多結晶化された半導体層と、
前記半導体層の上面に前記半導体層の両端の高濃度領域のそれぞれの一部を露出させて形成された第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜から露出された前記半導体層の両端の高濃度領域のそれぞれに電気的接続がなされて形成された一対の電極と、を備えて構成され、
前記容量素子は、その誘電体膜が前記第3の絶縁膜と同層で同材料の絶縁膜によって構成されており、
前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極と電気的に接続されるゲート信号線と、前記薄膜トランジスタの前記一対の電極のうち一方の電極と電気的に接続されるドレイン信号線との交差部における層間絶縁膜は、前記第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜との順次積層体から構成されていることを特徴とする表示装置。 - 前記容量素子は、前記第2の絶縁膜上において、下部電極、前記第3の絶縁膜、および上部電極の順次積層体によって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記下部電極は、前記薄膜トランジスタの半導体層と同層で形成された高濃度の半導体層からなっていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記薄膜トランジスタ、前記容量素子および前記ドレイン信号線は保護膜によって被われ、前記容量素子の前記上部電極は、前記保護膜の上面に形成された画素電極が前記第3の絶縁膜の一部を露出させる前記保護膜のスルーホールを被って延在された延在部によって構成されていることを特徴とする請求項2、3のいずれかに記載の表示装置。
- 前記容量素子の前記上部電極は、薄膜トランジスタの前記一対の電極と同層、同一の材料で構成されていることを特徴とする請求項2、3のいずれかに記載の表示装置。
- 基板上に薄膜トランジスタと容量素子が形成されている請求項1の表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタは、
前記基板上のゲート電極の形成領域を被って第1の絶縁膜を形成する第1工程と、
前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成し、平面的に観て、前記ゲート電極の形成領域内に開口を形成する第2工程と、
非晶質半導体層と第3の絶縁膜を順次形成し、平面的に観て、前記非晶質半導体層における前記第2の絶縁膜の開口およびその近傍の領域を除く他の領域を高濃度領域とする第3工程と、
前記非晶質半導体層にアニールを施すことによって多結晶半導体層とする第4工程と、
前記第3の絶縁膜を、平面的に視て、前記第2の絶縁膜の開口およびその近傍において残存させる選択エッチングと、残存された前記第3の絶縁膜の周囲に高濃度領域を露出させた状態で前記半導体層を残存させる選択エッチングを行う第5工程と、
前記第3の絶縁膜から露出された半導体層の高濃度領域に接触させて一対の電極を形成する第6工程を経ることにより形成し、
前記第3工程の際に形成した第3の絶縁膜を前記第5工程の際の前記第3の絶縁膜の選択エッチングによって、前記容量素子の誘電体膜を形成し、
前記第1工程において、前記基板上の前記ゲート電極と電気的に接続されるゲート信号線の形成領域を前記第1の絶縁膜で被い、
前記第6工程において、前記第5工程の前記半導体層の選択エッチングにより露出された前記第2の絶縁膜上に、前記一対の電極のうち一方の電極と電気的に接続されるドレイン信号線を形成することを特徴とする表示装置の製造方法。 - 前記第4工程の際に形成された高濃度領域の多結晶半導体層を前記第5工程の際の前記多結晶半導体層の選択エッチングによって、前記容量素子の下部電極を形成することを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造方法。
- 前記第6工程の後に、
前記薄膜トランジスタ、前記容量素子および前記ゲート信号線をも被って保護膜を形成し、前記保護膜の前記容量素子の形成領域に前記第3の絶縁膜の一部を露出させるスルーホールを形成する第7工程と、
前記保護膜の上面に画素電極を形成し、前記スルーホールを被って形成される延在部によって、前記容量素子の上部電極を形成する工程を備えることを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造方法。 - 前記第6工程で形成する一対の電極と同一の材料によって、前記容量素子の上部電極を形成することを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造方法。
- 前記ゲート信号線は、前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極と同層、同一材料からなり、前記ドレイン信号線は、前記薄膜トランジスタの前記一対の電極と同層、同一材料からなることを特徴とする請求項6に記載の表示装置の製造方法。
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