JPH02198428A - 液晶表示装置用アクティブマトリクス基板 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜半導体を用いたアクティブ素子を有する
液晶表示装置用アクティブマトリクス基板に関する。

〔従来の技術〕

近年、薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）や薄膜ダイオード（
ＴＦＤ）等の薄膜半導体を用いたアクティブ素子を各画
素毎に設け、高画質化を狙ったアクティブマトリクス液
晶表示装置の開発が活発である。この様な液晶表示装置
は、液晶を２枚の基板ではさんだ構造で、一方は前記ア
クティブ素子をマトリクス状に形成したアクティブマト
リクス基板、他方は例えばガラス基板上全面に透明電極
を形成してなる対向基板から構成されている。液晶とし
ては通常コントラストの高くとれるＴＮ型が多く用いら
れるため、アクティブ素子形成用基板もガラス等の透明
基板を利用した透過型液晶表示装置が開発されている。

アクティブ素子のチャネル領域となる薄膜半導体材料と
しては、主にアモリファスシリコン（ａ−８ｉ）やポリ
シリコン（ｐ−８ｉ）が使用されている。ａ−８ｉは、
低温で膜形成が可能な事から安価なガラス基板を使用で
き、最近の多くのポケット型液晶テレビ等に応用されて
いる。

ｐ−３ｉは、ａ−８ｉより移動度が大きく、また単結晶
シリコン、ａ−８ｉに比べ極端に光感度が鈍く、つまり
光に対し非常に安定な、高性能アクティブ素子を実現で
きる。このため次期高精細液晶表示装置等への適用が期
待されているが、まだ安価なガラス基板が使える程の低
温で、簡便に大面積形成が可能な技術が熟成していない
のが現状である。

この様なｐ−８ｉを用いたアクティブ素子を形成する方
法として通常のシリコンＩＣやＬＳＩプロセス中の高温
ｐ−３ｔプロセスを利用する方法がある。ただし基板材
料としては、この様な高温プロセスに耐える石英や単結
晶シリコン基板が必要である。この中で後者の単結晶シ
リコン基板を用い、光入射が無くかつ高速、高性能が要
求される周辺駆動回路を単結晶シリコントランジスタ回
路で構成し、光入射のあるアクティブ素子部をｐ−Ｓ　
ｉ　Ｔ　Ｐ　Ｔで形成しアクティブマトリクス基板とす
る方法が、例えば特願昭６１−２４６６５３「アクティ
ブマトリクス液晶表示装置およびその製造方法」の明細
書中に述べられている。この発明によれば、第２図に示
す様に例えば透明ガラス基板２０１上にエポキシまたは
ポリイミド等の透明な接着層２０２によりアクティブ素
子が形成されたデバイス層を接着し、アクティブマトリ
クス基板を構成している。このデバイス層の詳細は以下
の通りである。第２図には示されていないが、単結晶シ
リコン基板上に、通常のシリコンＩＣ。

ＬＳＩプロセスを用い、例えば二酸化シリコンからなる
熱酸化絶縁膜２０３を形成し、この絶縁膜上に島状のｐ
−３ｉ半導体層２０４をマトリクス状に配列形成した後
、ゲート絶縁膜２０５．ゲート電極２０６を順次ｐ−８
ｉ半導体層２０４上にパターン形成する。次に、例えば
イオン注入等によりソース、ドレイン領域をｐ−３ｉ半
導体層２０４に形成した後、配線分離用絶縁膜２０７を
形成し、この配線分離用絶縁膜２０７にコンタクトホー
ルをあけ、例えばアルミ配線で信号配線用のドレイン配
線２０８．ソースコンタクト２０９をパターン形成して
ＦＴＰとする。表示電極２１０は例えばＩＴＯからなる
透明電極で、ソースコンタクト２０９と接続されて配線
分離用絶縁膜上に形成される。この場合、特にソースコ
ンタクトは無くてかまわないが、例えば厚さ５００Ａ程
度の表示電極２１０だけでは例えば通常深さが３０００
Å以上のコンタクトホールを通してソース領域との接続
の信頼性が無くなる。

最後に、この単結晶シリコン基板を裏面から選択ポリッ
シングにより熱酸化絶縁膜２０３まで研磨し、薄膜のデ
バイス層としている。

周辺駆動回路まで含めたアクティブマトリクス基板の模
式的平面図を第３図に示す。例えばゲート電極２０６を
水平配線、ドレイン配線２０８を垂直配線とするマトリ
クス配線とｐ−８ｉＴＦＴ３０３および表示電極２１０
で各々分離された画素とから形成されたアクティブマト
リクス素子部の周囲に、周辺駆動回路である例えば単結
晶シリコントランジスタで構成された走査駆動回路３０
１、信号駆動回路３０２が設置されている。

以上の様にして形成されたアクティブマトリクス基板上
に液晶配向膜２１１を少なくとも表示電極２１０上全面
に形成し、例えばＩＴＯからなる透明性対向電極２１２
が透明ガラス基板２０１全面に形成された対向基板とで
、例えばＴＮ型液晶２１３をはさむ事により液晶表示装
置が完成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで液晶配向膜２１１を形成する方法として何種類
か考えられるがその中で最近では、製造が非常に容易な
ラビング法が用いられている。これは、例えばポリイミ
ド等の有機膜を印刷等でパターン形成した後、液晶分子
が一方向に配列する様に、布等の表面の植毛で有機膜を
摩擦する方法である。この方法により、第２図に示した
様にアクチイブマトリクス基板上に形成した有機膜をラ
ビングして液晶配向膜２１１とする場合、アルミ配線等
の段差により全域にわたり均一な配向が得られない。特
に、段差部、つまり表示電極２１０の周辺部で顕著とな
る。例えばアルミ配線の膜厚による段差は、通常１μｍ
以上となり顕著な場合、ラビングされるのはほとんどア
ルミ配線上でラビングしたい表示電極２１０上は無配向
となってしまう。また表示電極２１０上を良好な配向膜
とするため摩擦力を強くしたりすると、ＴＰＴに損傷を
与えかねない。以上の様に従来例においては、液晶配向
膜２１１形成のラビング時において配向膜不良をおこし
たり、またＴ’ＦＴに損傷を与えたりする歩留りの悪い
構造であった。

本発明の目的は、この様な従来の欠点を取り除き、高歩
留りで高性能な液晶表示装置用アクティブマトリクス基
板を提供する事にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の液晶表示装置用ア
クティブマトリクス基板は、単結晶シリコン基板上に、
絶縁膜、該絶縁膜上の少なくとも一部にマトリクス状に
形成された薄膜半導体アクティブ素子、該アクティブ素
子に一対一に接続された表示電極、該表示電極に前記ア
クティブ素子を通じ信号を制御および印加するためのマ
トリクス配線が少なくとも構成されて前記単結晶シリコ
ン基板を裏面より研磨、薄膜化したデバイス層が接着層
を介して保持基板上に設置された液晶表示装置用アクテ
ィブマトリクス基板において、少なくとも前記アクティ
ブ素子との接続点を除く前記表示電極部下の前記絶縁膜
の膜厚を前記マトリクス配線部下の前記絶縁膜の膜厚よ
りも厚くし、突出させた構成になっている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は、本発明の一実施例を説明するための液晶
表示装置用アクティブマトリックス基板の断面図である
。第１図において、例えば保持基板として安価な透明ガ
ラス基板１０１上に接着層１０２を介して例えばマトリ
クス状に配列されたｐ　−Ｓ　ｉ　Ｔ　Ｆ　Ｔからなる
アクティブ素子を有する薄膜のデバイス層が設置されて
いる構造は前に述べた従来例と同様である。また接着層
１０２も従来例同様例えばエポキシ系あるいはポリイミ
ド系の透明性接着材である。

以下デバイス層について詳細に説明する。単結晶シリコ
ン基板１０３上に熱酸化法やＣＶＤ法等により例えば二
酸化シリコンの絶縁膜１０４を形成する。厚さは特に限
定は無いが単結晶シリコン基板１０３との絶縁性を良好
にするために１０００Ａ以上が望ましい。この後、少な
くとも表示電極１０５のソースコンタクト部を除く表示
領域を含む前記絶縁膜１０４を例えばシリコンＩＣある
いはＬＳＩプロセスで用いられる選択酸化法（ＬＯＣＯ
３）により同図に見られる様に厚い二酸化シリコンの酸
化膜１０６とする。この酸化膜１０６は、例えば１μｍ
〜２μｍ程度酸化されない絶縁膜１０４より上下にそれ
ぞれ厚くなっている事が望ましい。次に薄く残された絶
縁膜１０４上に例えばＣＶＤ法によりｐ−８ｉ半導体層
１０７を蒸着し、マトリクス状の各画素毎のＴＰＴチャ
ネル領域となる様にパターン化する。

続いてｐ−Ｓｉ半導体層１０７上に例えば二酸化シリコ
ンからなるゲート酸化膜１０８、ポリシリコンからなる
ゲート電極１０９を通常のシリコンＩＣのＭＯＳＦＥＴ
と同等なプロセスで順次形成、パターン化する。ｐ−３
ｉ半導体層１０７にソース、ドレイン領域を形成する例
えばイオン注入を行なった後、ゲート電極１０９と後の
アルミ配線を分離する配線分離用絶縁膜１１０を形成し
、ソース、トレイン領域にコンタクトホールをあける。

例えば１μｍ程度のアルミ全面蒸着後、信号印加配線と
なるドレイン配線１１１およびソースコンタクト１１２
にパターン化する。ここで重要なのは、これらのアルミ
配線は必ず前記薄く残された絶縁膜１０４上に設置され
ている事である。次にソースコンタクト１１２のアルミ
と接続された例えばＩＴＯからなる透明の表示電極１０
５を形成し各画素毎にパターン化分離する。

最後に従来例で述べた様に選択ポリッシングを用い、厚
い酸化膜１０６が露出するまで単結晶シリコン基板１０
３を裏面より研磨し、デバイス層が完成する。以上の様
にして形成された本実施例のアクティブマトリクス基板
においては、少なくとも表示電極１０５のソースコンタ
クタ１１２部を除く表示領域は、ＴＰＴやアルミ配線等
のマトリクス配線部より突出した構造とする事ができる
。

さらに第１図に見られる様に、ＬＯＧＯ８によって形成
された厚い酸化膜１０６は単結晶シリコン基板１０３側
にも入り込んでいるため、薄く残された絶縁膜１０４下
には、単結晶シリコン基板１０３の薄膜層が残った構造
となっている。

尚、本実施例では、ＴＰＴも薄い絶縁膜１０４上に形成
しているが薄い絶縁膜１０４上はアルミ配線だけであっ
てもかまわないが後で述べるＴＰＴ遮光の効果はなくな
る。周辺駆動回路を単結晶シリコン基板１０３上に構成
するのは、第３図に示す従来例と同等で、ＬＯＧＯＳプ
ロセスは共用できる。本実施例では、アクティブ素子を
構成する材料としてｐ−３ｉについて説明したが、５−
８ｉであっても効果は同じである。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明の液晶表示装置用アクティブ
マトリクス基板によれば、選択酸化という簡便なプロセ
スを用い少なくとも表示電極１０５のソースコンタクト
１１２部を除く表示領域が、一番突出した構造をとる事
ができたため、ラビングによりその領域はムラの無い良
好な液晶配向膜１１３が形成され、良好な液晶表示を可
能とする。また、ラビングによるアルミ配線やＴＦＴ部
へのダメージが少なく欠陥の無い高歩留りな構造となっ
ている。さらにａ−３ｉＴＦＴでもバックライト等の光
による多少の特性変動はまぬがれない。この様な場合、
通常クロム等による遮光パターンを別途形成する方法が
とられているが、本発明の構成例では、前述した様にＴ
ＰＴ下に残された単結晶シリコン基板１０３の薄膜層が
遮光膜として働くため余分な遮光膜形成工程を必要とせ
ず、光劣化の無い高性能な液晶表示装置用アクティブマ
トリクス基板を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するための液晶表示
装置用アクティブマトリクス基板の断面図、第２図は従
来例を説明するためのアクティブマトリクス液晶表示装
置の断面図、第３図は、本発明および従来例を説明する
ための液晶表示装置用アクティブマトリクス基板の模式
的平面図である。 １０１．２０１・・・ガラス基板、１０２，２０２・・
・接着層、１０３・・・単結晶シリコン基板、１０４゜
２０３・・・絶縁膜、１０５，２１０・・・表示電極、
１０６・・・厚い酸化膜、１０７，２０４・・・ポリシ
リコン半導体層、１０８，２０５・・・ゲート酸化膜、
１０９．２０６・・・ゲート電極、１１０，２０７配線
分離用絶縁膜、１１１，２０８・・・ドレイン配線、１
１２．２０９・・・ソースコンタクト、１１３゜２１１
・・・液晶配向膜、２１２・・・対向電極、２１３・・
・液晶、３０１・・・走査駆動回路、３０２・・・信号
駆動回路、３０３・・・ポリシリコン薄膜トランジスジ
スタ。 ３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 単結晶シリコン基板上に、絶縁膜、該絶縁膜上の少なく
   とも一部にマトリクス状に形成された薄膜半導体アクテ
   ィブ素子、該アクティブ素子に一対一に接続された表示
   電極、該表示電極に前記アクティブ素子を通じ信号を制
   御および印加するためのマトリクス配線が少なくとも構
   成されて前記単結晶シリコン基板を裏面より研磨、薄膜
   化したデバイス層が接着層を介して保持基板上に設置さ
   れた液晶表示装置用アクティブマトリクス基板において
   、少なくとも前記アクティブ素子との接続点を除く前記
   表示電極部下の前記絶縁膜の膜厚を前記マトリクス配線
   部下の前記絶縁膜の膜厚よりも厚くし、突出させた事を
   特徴とする液晶表示装置用アクティブマトリクス基板。