JPH0273330A - 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】 （産業上の利用分野ン 本発明は、液晶等と組み合わせてマトリ久ス表示装置を
構成するための、薄膜トランジスタ（以下、ｒＴＦＴ、
と称する）等のスイッチング素子を有するアクティブマ
トリクス基板に関する。

（従来の技術） マトリクス型液晶表示装置に用いられる従来のアクティ
ブマトリクス基板の一例を第２図に示す。

この例示のアクティブマトリクス基板は、逆スタガー型
ＴＦＴ１をアドレススイッチング素子として用いており
、絶縁性基板２上に、ゲート電極（ゲートパスライン）
３、ゲート絶縁膜４、ａ−３ｉ半導体膜１３、絶縁膜５
、オーミック接触用ｎ”−ａ−９ｉコンタクト膜６、ソ
ース電極（ソースパスライン）７、ドレイン電ｆ！８、
表示用絵素電極９、及び保護膜１０が積層されて構成さ
れている。この基板と対向する他方の基板との間に液晶
が封入されてマトリクス液晶表示装置が形成される。

また、表示用絵素電極９の下方には、絶縁性基板２上に
付加容量用電極１１が形成されている。

付加容量用電極１１は、表示用絵素電極９上に配置され
る液晶の容量と並列に付加容量を形成するために設けら
れているものであり、そのために付加容量用を極１１と
絵素ｔ８ｉｉＩ９との間には誘電体層としてゲート絶縁
膜４が介在されている。

この付加容量は、絵素電位保持特性の改善並びにゲート
電圧の立上がり時のゲート電極とドレイン電極との重な
り容量に起因する絵素電極電位のレベルシフトを低減す
るために設けられている。

（発明が解決しようとする課題） このような従来のアクティブマトリクス基板の構造では
、付加容量用電極１１として透明導電膜を使用している
ため、付加容量用電極１１の抵抗が比較的高く、駆動回
路の負荷が大きくなるという問題があった。

付加容量用ｔｉｌｌの抵抗を低くするには、該電極の膜
厚を厚くするか、あるいは電極幅を拡げればよい、しか
しながら、膜厚を厚くすると、付加容量用電極端縁部分
における段差が大きくなり、後工程で形成するＴＦＴＩ
のソース電極等が断線し易くなる。

他方、付加容量用電極１１の幅を拡げた場合には、付加
容量用電極１１と絵素電極９及びソース電極８との間が
短絡する可能性が高くなる。また、付加容量用電極１１
とソース電極８との間の容量が増加し、それによる信号
のレベルシフトが生じる。

上述の問題を解決するためには、第３図に示すような構
造とすることが考えられる。この構成に於いては、ＴＦ
ＴＩのゲート電極３と、付加容量用電極１１とがタンタ
ル（以下ではｒ　Ｔ　ａ　Ｊと略称する）により形成さ
れている。また、付加容量用電極１１の絶縁膜として、
該付加容量用型［１１の表面を陽極酸化して成る酸化タ
ンタル膜（以下ではｒ　Ｔ　ａ　２０　ｓＭ　Ｊと略称
する）と窒化シリコンＷＡ（以下ではｒｓｉＮｘ膜」と
略称する）との２層構造の誘電体層１２が構成されてい
る。即ち、Ｔａから成る電極膜を用いることにより、付
加容量用電極の電気抵抗を低め、それによってドライバ
の負荷を低減するものである。

しかしながら、液晶表示装置の表示面積の大型化に伴っ
て、付加容量用電極１１の電極抵抗を、より一層低める
ことが要求されている。従って、Ｔａを付加容量用電極
１１の材料として用いた場合に於いても、電極抵抗をよ
り一層低めることが求められている。

他方、Ｔａの電気抵抗は、ＴａｗＡ形成時に窒素を少量
含有させることにより低め得ることが知られている。従
って、窒素を少量含有させたＴａ膜により付加容量用電
極１１を形成すればよいと考えられる。しかし、窒素を
含有させたＴａ膜を陽極酸化することによってＴａ２Ｏ
，膜を形成した場合には、該Ｔａ２０５膜の誘電率が、
窒素を含有しないＴａ膜を陽極酸化して形成したＴａ２
０６薄膜に比べて低くなり、付加容量が小さくなるとい
う問題がある。即ち、窒素を含有させたＴａ膜を用いて
付加容量用電極を形成した場合には、電極抵抗を低める
ことこそ可能であるが、付加容量が小さくなるという問
題を生じる。

よって、本発明の目的は、付加容量を小さくすることな
く付加容量用電極の電極抵抗を低下させることが可能で
あり、且つ生産性に優れた構造を備えるアクティブマト
リクス基板を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明のアクティブマトリクス基板は、絶縁性基板上に
複数の絵素電極がマトリクス状に配列され、該絵素電極
にスイッチング素子が接続され、該絵素電極の下方にタ
ンタンルの付加容量用電極が設けられているアクティブ
マトリクス基板であって、該付加容量用電極が２層構造
を有しており、該２層構造の下側の層に窒素が不純物と
して添加されており、上側の層は窒素無添加であり、少
なくとも該上側の層の表面上に酸化タンタルの膜が形成
されており、そのことにより上記目的が達成される。

（実施例） 本発明を実施例について以下に説明する。

第１図は本発明の１実施例の断面図である０本実施例で
は、ゲート電極３及び付加容量用電極１１が、共に、第
１のＴａ層と第２のＴａ層との２層構造とされている。

第１のＴａ層３ａ及び１１ａは、窒素を含有させたＴａ
層からなり、第２のＴａ層３ｂ及びｌｌｂは窒素を含有
させていないＴａ層から成る。従って、下方に形成され
た第１のＴａ層３ａ及びｌｌａは、上方に形成された第
２のＴａ層３ｂ及びｌｌｂに比べて、その電気抵抗が低
い。

また、付加容量用電極１１上には、第２のＴａ層１１ｂ
の表面を陽極酸化して得られる約２０００人の厚さのＴ
ａ２０５からなる絶縁膜１２が形成されている０本実施
例では、窒素を含有していない第２のＴａＪｉｌｌｌｂ
の表面を陽極酸化することによってＴａ２０５絶縁膜１
２が形成されている。

従って、従来例のように窒素を含有させたＴａ膜上にＴ
ａ２０５絶縁膜を形成した場合に比べて、Ｔａ２０５絶
縁膜の誘電率が高められている。

即ち、本実施例では、第１のＴａ層１１ａの電気抵抗が
低いので、それによって付加容量用電極１１の電気抵抗
が低められており、しかも第２のＴａ層１１ｂの表面を
陽極酸化することにより高誘電率のＴ’ａ、、Ｏｓ絶縁
膜１２が形成されている。

尚、付加容量を構成するＢｙ４電体層は、本実施例に於
いても、Ｔａ２Ｏ，絶縁膜１２と、延在されたゲート絶
縁膜４の２Ｍ楕遣により構成されているが、誘電体層と
しては、少なくともＴａ２Ｏ，絶縁膜１２を有してさえ
おればよく、ゲート絶縁膜４を積層する必要は必ずしも
なく、あるいはゲート絶縁膜４以外の誘電体層を積層し
てもよく、更にはゲート絶縁膜４に加えて他の誘電体層
をさらに積層してもよい。

また、ゲート電極３についても、付加容量用電極１１と
同様に２．１１構造としたが、ゲート電極３については
必ずしも付加容量用電極１１と同一の２層構造に形成す
る必要はない、もつとも、ゲート電極３と付加容量用型
ｇ！１１とは同一工程で製造することが製造工程上好ま
しい。従って、上記実施例のようにゲート環１３につい
ても付加容量用電極１１と同一の２層構造とすることが
好ましい 以下、本実施例の製造方法をより具体的に説明すること
により、本実施例の詳細を明らかにする。

ガラス基板からなる絶縁性基板２上に、窒素をドープし
たＴａをスパッタリングにより２０００人の厚の薄膜（
第１のＴａ／１ｉｌｌａ）に形成する。

更に、窒素をドープしていないＴａをスパッタリングに
より１０００人の厚さに積層し、これをホトエツチング
によりパターニングし、ＴＦＴＩのゲート環ｆ！３並び
に付加容量用電極１１を同一平面上に、且つ一部ピッチ
で配列形成する０次に、陽極酸化法により、付加容量用
電極１１の２層目のＴａ層１１ｂの表面を酸化し、約２
０００人の厚さのＴａ２ｏ５絶縁膜１２を形成する。

その後、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮｘからなる絶縁
膜４を２０００人の厚さに全面堆積させてゲート絶縁膜
兼付加容量用誘電体層とする。連続してａ　−Ｓ　ｉか
らなる半導体膜１３を３００人の厚さに形成し、ＴＦＴ
Ｉの半導体膜とする。更に、半導体［１３の上にＳｉＮ
ｘからなる絶縁膜５を２０００人の厚さに形成する。こ
れをホトエツチングにてパターン処理することにより、
ゲート電極３の直上付近にパターン化された半導体膜１
３と半導体膜１３上にパターン化された絶縁膜５とを形
成する。即ち、半導体ｐＡ１３と絶縁膜５はマトリクス
配置されるＴＰＴに対応してマトリクス配置される。

次に、プラズマＣＶＤ法によりｎ”−ａ−Ｓｉ膜を４０
０人の厚さに形成し、ホトエツチングにてパターン処理
することにより、ソース電極及びドレイン電極と接触す
るパターン化された半導体コンタクト膜６を形成する。

次に、スパッタリング法あるいは電子ビーム蒸着法によ
りＴｉ、Ｍｏ又はＷ等を３０００人の厚さに形成し、ホ
トエツチングにてパターン処理することにより、ＴＰＴ
として適合するパターンを有するソース電極７及びドレ
イン電極８を形成する６以上によりスイッチング用のＴ
ＦＴＩが作製される。

次に、スパッタリング法あるいは電子ビーム蒸着法によ
り酸化インジウムを主成分とする透明導電膜を１０００
人の厚さに形成し、これをホトエツチングによりパター
ン処理して、ＴＰＴのトレイン電極８と片端が連結され
、他端が付加容量用電極１１の直上まで延伸された矩形
の表示用絵素電極９を形成する。更に、この上にプラズ
マＣＶＤ法によりＳｉＮｘからなる保護膜１０を５００
０人の厚さに堆積する０以上により異なった結晶構造を
もつＴａ薄膜の２層積層楕遣を有するゲート電極及び付
加容量用電極を備えたアクティブマトリクス基板を得る
ことができる。このアクティブマトリクス基板と、対向
電極を有する他の基板とを貼り合せ、両基板の間に液晶
を封入することにより液晶表示装置が得られる。

尚、窒素のドーピング量は所望の付加容量、低抵抗化の
割合等に応じて適宜に定められる。

（発明の効果） 以上のように、本発明では、付加容量を小さくすること
なく付加容量用を極の電気抵抗が低められる。よって、
本発明のアクティブマトリクス基板は、付加容量用電極
の電極抵抗の低減が強く求められる大型の液晶表示装置
の基板として適しており、画像品質を効果的に高めるこ
とが可能となる。

ｒ：ｓ 第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図（ａ）は従
来のアクティブマトリクス基板の一例を示す平面図、第
２図（ｂ）は第２図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、第
３図はアクティブマトリクス基板の改良例を説明するた
めの断面図である。

１・・・ＴＰＴ、２・・・絶縁性基板、３・・・ゲート
電極、４・・・ゲート絶縁膜、７・・・ソース電極、８
・・・ドレイン電極、９・・・絵素電極、１１・・・付
加容量用電極、１１ａ−・・第１のＴａ層、１ｌｂ−・
・第２のＴａ層、１２・・・Ｔａ２０５絶縁膜。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性基板上に複数の絵素電極がマトリクス状に配
   列され、該絵素電極にスイッチング素子が接続され、該
   絵素電極の下方にタンタンルの付加容量用電極が設けら
   れているアクティブマトリクス基板であって、 該付加容量用電極が２層構造を有しており、該２層構造
   の下側の層に窒素が不純物として添加されており、上側
   の層は窒素無添加であり、少なくとも該上側の層の表面
   上に酸化タンタルの膜が形成されているアクティブマト
   リクス基板。