JPH02151835A - 薄膜トランジスタアレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、液晶表示装置の各画素部に薄膜トランジスタ
を有して成るアクデイプマトリックス型液晶表示装置に
係り、特にアクティブマトリックス型液晶表示装置の薄
膜トランジスタアレイに関する。

（従来の技術） 各画素部に薄膜１ヘランジスタを設けて各画素を独立に
駆動制御するアクティブマトリックス型液晶表示装置は
、液晶にスタティックな電圧が印加されるためコントラ
ストを低下させずに大表示容量が可能であるという特徴
を有しており、単純マトリックス型液晶表示装置に代わ
る液晶表示装置として注目を集めている。

一般にアクイブマトリックス型液晶表示装置では薄膜ト
ランジスタ等を使用していることから、画素部の開口率
の向上は重要な課題であり、開口率を向上させることに
よってバックライトの小型化等を可能にできる。

このように画素部の開口率を向上させるためには、アク
ティブマトリックス型液晶表示装置を構成するバス線に
使用される導電体の抵抗値を下げ、バス線のパターン幅
を細かくすることが有効である。このバス線に使用され
る導電体に要求されることは、３５０’Ｃ程度の耐熱性
、成膜性、あるいはパターニングの容易さ等であり、実
際にはＴａ。

Ｍｏ−Ｔａ合金等が使用されている。

一方、バス線上に設けられる絶縁層は一般に大面積イン
ライン型Ｐ−ＣＶＤ装置によって５ｉＯＸ膜やＳｉＮ膜
が着膜されるが、このＰ−ＣＶＤ装置ではゴミの発生が
避けられない。このため膜中に入ったゴミはピンホール
等を引き起こし、絶縁膜のリーク電流を増加させる原因
となっていた。

そこでバス線を陽極酸化することによってピンホール等
のない絶縁膜を形成することが考えられた。このように
陽極酸化することによ絶縁膜を形成するためにバス線に
ｌ−ａを使用していた。しかしこのＴａはＭＯ−Ｔａに
比べて抵抗値が４〜５倍程度高く、開口率を低下させる
原因となっていた。

（発明が解決しようとする課題） 上述のようにバス線にｌ’−ａを使用すると、陽極酸化
により良好な絶縁膜を有するバス線が得られるが、抵抗
値が高いため画素部の開口率を向上させることは困難で
ある。またバス線にＡ１．Ｃｕ等の低抵抗金属を使用す
ることも考えられるが良好な陽極酸化膜が形成できず、
リーク電流の発生の原因となる。またＭＯ−１’−ａで
は陽極酸化膜は形成できるが、陽極酸化膜中に良導体で
あるＭＯの酸化物を含むため絶縁性には優れない陽極酸
化膜となってしまう。

本発明は上記の課題に鑑みなされたもので、バス線の抵
抗値が低く、良好な絶縁膜を有ザる構成とすることによ
って、高い開口率を有する薄膜トランジスタアレイを提
供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の薄膜トランジスタアレイは透明絶縁基板上に形
成される金属体から成る複数本の第１のバス線と、バス
線上に形成された絶縁層と、絶縁層上に選択的に形成さ
れた半導体層と、この絶縁層上に選択的に形成され第１
のバス線とコンデンサを形成する透明導電膜と、絶縁層
上に形成される金属体から成る複数本の第２のバス線と
を有する薄膜トランジスタアレイであって、第１のバス
線はＴａよりも抵抗値の低い第１の層と、この第１の層
上に形成された丁ａから成る第２の層と、この第２の層
を陽極酸化して得られる第３の層とを具備していること
を特徴としたものである。

また上記した薄・膜トランジスタアレイに、更に第１の
バス線と同様の構成を有し、画素部とコンデンサを形成
して設・置されるコンデンサ専用線を設置することによ
り、−層高精細な画像が得られる薄膜１〜ランジスタア
レイとすることができる。

（作　用） 本発明者は種々の実験の結果から次のようなことを見出
した。薄膜トランジスタアレイで、通常１０４（ＪＪＩ
ＩＩ）２の面積を有する透明電極から成る画素部とコン
デンサ専用線間に１０Ｖの電圧を印加した場合、１０−
９八以上のリーク電流があると点欠陥となってしまうが
、Ｔａを陽極酸化することによって得られる陽極酸化膜
は単体であってもリーク電流が１０−１０Ａ以下であっ
た。この他にＴａは成膜性にも優れており、抵抗値がＭ
Ｏ−Ｔａ等に比べて高いことを除くとバス線として利用
するには好適である。

そこでバス線の構造を３層の構造とすることによって上
記した課題は全て解消される。つまりＴａよりも抵抗値
の低いＭＯ−ＴａあるいはＣｕ等をバス線の第１の層と
して形成し、この第１の層上にＴａによる第２の層を形
成する。更にこの第２の層上にＴａを陽極酸化すること
によって得られる第３の層を形成する。このようにする
ことによってバス線の抵抗値は低く、また良質の陽極酸
化膜である第３の層が得られるため、リーク電流のない
薄膜トランジスタアレイとすることがで５〜 きる。

（第１の実施例） 以下、本発明の第１の実施例に係る薄膜トランジスタア
レイを第１図及び第２図を参照して説明−する。第１図
は薄膜１〜ランジスタアレイ（１）の獣略正面図を示す
ものであり、この薄膜トランジスタ（１）は透明絶縁基
板（１１）上に複数本の第１のバス線（２１）と第２の
バス線（６１）形成されてあり、この第１のバス線（２
１）と第２のバス線（６１）の交叉する部分に薄膜１〜
ランジスタか形成されている。またこの薄膜１〜ランジ
スタのソース電極（７１）と一体の画素部を形成する透
明導電膜（８１）が設置されでいる。

この第１のバス線（２１）から送信されてくる駆動パル
スにより薄膜トランジスタが導通し、第２のバス線（６
１）からの情報信号電圧をソース電極（７１）を経て透
明導電膜（８１）に伝達することにより、透明導電膜（
８１）にはスタティックな情報信号電圧が印加される。

第２図は第１図における薄膜トランジスタアレイ（１）
のＡ〜Ａ′に沿って切断した断面図を示すもので、絶縁
基板（１１）上に設置された第１のバス線（２１）は３
層の積層構造から成っており、絶縁基板（１１）上に低
抵抗合金でおるＭＯ−Ｔａがスパッタリングによって１
００ＯＡの厚み−Ｃ′着膜され、この上に丁ａか連続的
にスパッタリングされ、フォトエツチングによってＭＯ
−ＴａＩｆｆｌとＴａ層か同時にパターニングされて第
１の層（２１ａ）及び第２の層（２１ｂ）が形成されて
いる。なお、この場合トライエツチングを使用するとＭ
Ｏ−７ａ及びｌａはテーパエツチングか可能である。そ
して第２の層（２１ｂ）であるＴａが陽極酸化されて第
３の層（２１Ｃ）が形成されている。この場合、パター
ンの端部でＭｏ−Ｔａが露出し陽極酸化されるか、全体
の面積に比べてわずかであるので特に問題とならない。

更に第１のバス線（２１）の上に３　ｉ　ＱｘかＰ−Ｃ
ＶＤ装置によって着膜され絶縁層（３１）を形成し、連
続して薄膜トランジスタを形成するためにａ−３＋、ｎ
　　ａ−３ｉがＰ−ＣＶＤ装置によって着膜され、この
ａ−３＋、ｎ　　ａ−８ｉｔをパターニングしてａ−３
ｉ層（４１）、　ｎ”　ａ−３層（５１）を形成してい
る。このｎ＋ａ−ｓｒ層（５１）上にＡ１がスパッタリ
ングされて複数本の第２のバス線（６１）とソース電極
（７１）が形成され、このソース電極（７１）に接続し
画素部を形成する透明導電膜（８１）が１．Ｔ、Ｏ，に
より形成されている。

上述したように第１のバス線（２１）をＭＯ−丁ａによ
る第１の層（２１ａ）と、この第１の層（２１ａ）上の
Ｔａから成る第２の層（２１ｂ）と、第２の層（２１ｂ
）で必る丁ａか陽極酸化されて第３の層（２１ｃ）によ
る構成とすることにより、従来の第１のバス線（２１）
に比べて低抵抗とすることができるめ、開口率を５０〜
６０％程度大きくすることができ、液晶表示装置として
の性能を大幅に向上させることかできた。特にＭｏ−Ｔ
ａ上に丁ａを着膜させた場合、この丁ａの結晶構造が立
方晶であるαＴａとなり、通常に用いられるβ−Ｔａに
比べて抵抗値か低くなる。またこのように第１の層（２
１ａ）にＭＯ−Ｔａ、第２の層（２１ｂ）にＴａとする
ことにより連続スパッタか可能てり、また抵抗値が低い
ことがら膜厚を従来に比べて薄くできスパッタリングに
有する製造時間を削減することができる。更に丁ａ、Ｍ
Ｏ−下ａは成膜性に優れているため容易に製造でき、丁
ａは容易に陽極酸化可能であるため第３の層（２１ｃ）
はゴミ等によるピンホールかなく絶縁性に優れたものと
することができ、絶縁層（３１）と併用することにより
、薄膜トランジスタアレイ（１）の不良率を大幅に減少
させることか可能となった。

（第２の実施例〉 本発明の第２の実施例に係る薄膜トランジスタアレイを
第３図及び第４図を参照し、第１の実施例と同様の箇所
については同一の符号を付して説明する。

なお第４図は第３図に示す薄膜１〜ランジスタアレイ（
１）のＢ−Ｂ−における断面図であり、第１の実施例と
同様に絶縁基板（１１）上に３層の構造から成る第１の
バス線（２１）と共に、この第１のバス線（２１）と同
様の構造のコンデンサ専用線（９１）か設置されている
。

第１の実施例と同様に第１のバス線（２１）及び第２の
バス線（６１）の交叉する部分に第１のバス線（２１）
及び第２のバス線（６１）と一体形成されたグ１〜電極
及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタが設置され
、この薄膜トランジスタのソース電極（７１）が画素部
を形成する透明導電膜（８１）に接続されている。また
この透明導電膜（８１）の下部側縁にはグー１〜電極と
同様の構成から成るコンデンサ専用線（９１）が設置さ
れている。

この第１のバス線（２１）及びコンデンサ専用線（９１
）の構成はスパッタリングによって１ｏｏｏＡの膜厚に
成膜されたＣｕから成る第１の層（２１ａ）と、第１の
層（２１ａ）上にスパッタリングによって１０００への
膜厚に成膜されたＴａから成る第２の層（２１ａ）と、
第２の層（２１ａ）を陽極酸化することによって得られ
る第３の層（２１ｃ）とから成っている。

そして第３の層（２１ｃ）上に３ｉＱｘの絶縁層（３１
）が形成され、更に薄膜トランジスタと、この薄膜トラ
ンジスタとソース電極（７１）によって接続された画素
部を形成する透明導電膜（８１）が形成されて本実施例
の薄膜トランジスタアレイ（１１）は成っている。

Ｃｕは非常に電気抵抗か低い金属であるため第１のバス
線（２１）の電気抵抗を従来と同様にすると、パターン
幅は従来の半分となり、画素部の間口率を大幅に向上さ
せることができた。

また第１のバス線（７１）及びコンデンサ専用線（９１
）を３＠の構成とすることによってピンホールによるシ
ョートあるいは断線のない薄膜トランジスタアレイ（１
）とすることができる。

更にこのような構成のコンデンサ専用線（９１）を設け
ることにより、陽極酸化膜と絶縁層（３１）によってコ
ンデンサ専用線（９１）と画素部を形成する透明導電膜
間に１ＰＦ程度のコンデンサか付加されるため残像のな
い鮮明な画像が得られる。

この薄膜トランジスタアレイ（１）の製造において画素
部の開口率を従来と同じにするならば、第１のバス線（
２１）及びコンデンサ専用線（９１）の膜厚製品のコス
］〜ダウンも可能となる。

本実施例では逆スタッカー型薄膜トランジスタアレイを
例にとって説明したか、ノーマルスタッガー型であって
も良い。またコンデンサ専用線を第１のバス線で代用す
るゲートオーバラップであっても良い。

［発明の効果］ 以上詳述してきたように、本発明の薄膜トランジスタア
レイはバス線のパターン幅を細かくすることか可能とな
り、これにより開口率を従来より約１０％向上させるこ
とかでき、液晶表示装置の性能を向上させることかでき
る。また絶縁膜と陽極酸化膜の併用によって十分な絶縁
効果が得られるため薄膜トランジスタアレイの不良率は
大幅に低減できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係る薄膜トランジスタ
アレイの概略正面図、第２図は第１図における薄膜１〜
ランジスタアレイのＡ−Ａ−断面図、第３図は本発明の
第２の実施例に係る薄膜トランジスタアレイの概略正面
図、第４図は第３図における薄膜トランジスタアレイの
Ｂ−Ｂ−断面図である。 １）・・・薄膜トランジスタアレイ ２１ａ）・・・第１の層 ２１ｂ）・・・第２の層 ２１Ｃ）・・・第３の層 ６１）・・・第２のバス線 ８１）・・・透明導電膜 ９１）・・・コンデンサ専用線 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男 ］３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に形成される金属体から成る複数本の
   第１のバス線と、このバス線上に形成された絶縁層と、
   この絶縁層上に選択的に形成された半導体層と、前記絶
   縁層上に選択的に形成され、前記第１のバス線とコンデ
   ンサを形成する透明導電膜と、前記絶縁層上に形成され
   る金属体から成る複数本の第２のバス線とを有する薄膜
   トランジスタアレイにおいて、 前記第１のバス線はＴａよりも抵抗値の低い第１の層と
   、この第１の層上に形成されたＴａから成る第２の層と
   、この第２の層を陽極酸化して得られた第３の層とを具
   備していることを特徴とした薄膜トランジスタアレイ。
2. （２）請求項１記載の薄膜トランジスタアレイにおいて
   、第１のバス線と同様の構成を有し、画素部とコンデン
   サを形成して設置されるコンデンサ専用線を具備するこ
   とを特徴とした薄膜トランジスタアレイ。