JPH0283536A - Liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、絶縁基板に薄膜素子を作り付けた素子基板を
使用した液晶表示装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Field of Industrial Application The present invention relates to a liquid crystal display device using an element substrate in which thin film elements are built on an insulating substrate.
（ロ）従来の技術
近年非晶質半導体材料、特にアモルファス・シリコン（
以下ａ−５ｉと略記する）膜等の非晶質材料は、その物
性上の特徴及びプラズマＣＶＤ法という形成法の利点を
いかしてこれまでの単結晶シリコン（ｃ−５ｉ）では実
現不可能であった分野への応用を開拓している。特にａ
−５ｉ膜はプラズマ反応という形成法で成膜できるため
、太陽電池や大面積液晶ＴＶ用のスイッチング素子など
に応用されている。(b) Conventional technology In recent years, amorphous semiconductor materials, especially amorphous silicon (
Amorphous materials such as a-5i (hereinafter abbreviated as a-5i) films, which are impossible to achieve with conventional single-crystal silicon (c-5i), take advantage of their physical properties and the advantages of the plasma CVD method. We are developing applications for existing fields. Especially a
Since the -5i film can be formed by a formation method called plasma reaction, it is applied to solar cells and switching elements for large-area liquid crystal TVs.
アクティブマトリンクス方式の液晶テレビへのａ−５ｉ
薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと略記する）スイッチン
グ素子の応用は、プラズマ反応の大面積化の容易さとい
ったメリットをいかしたものであるが、同時に同反応法
によってＴＰＴを構成するゲート絶縁膜やパッシベーシ
ョン膜となる窒化シリコン（以下Ｓ ｒ Ｎ Ｘ）膜や
酸化シリコン（以下５ｉＯ＝）膜を反応ガスを変えるだ
けで形成できるという長所も利用している。A-5i to active matrix LCD TV
The application of thin film transistor (hereinafter abbreviated as TPT) switching elements takes advantage of the ease of large-area plasma reaction, but at the same time, the same reaction method can be used to form the gate insulating film and passivation film that make up the TPT. It also takes advantage of the fact that a silicon nitride (hereinafter referred to as S r N
さらに、同反応法は、薄膜の成長に必要な基板温度を５
００℃以下と比較的低温で形成できるため、薄膜の下地
基板を比較的自由に選択することができる。例えばガラ
ス、プラスチックなどを基板として利用することができ
る。Furthermore, the same reaction method reduces the substrate temperature required for thin film growth by 5
Since the film can be formed at a relatively low temperature of 00° C. or lower, the underlying substrate for the thin film can be selected relatively freely. For example, glass, plastic, etc. can be used as the substrate.
従来、この様な形成法の特徴を利用して、ガラス基板上
にアクティブ・デバイスとしてＴＰＴを形成している。Conventionally, TPTs have been formed as active devices on glass substrates by utilizing the characteristics of such formation methods.
しかしながら、基板たるガラスに含有されているアルカ
リイオンの析出によるデバイス汚染を考慮して、通常ア
ルカリ・フリーのガラス例えばコーニング社の品番７０
５９ガラス、ＨＯＹＡ社の品番ＮＡ４５などを用いてい
る。このため、実際にガラス板のデバイス・コストに占
める割合は、大きいものであった。However, in consideration of device contamination due to the precipitation of alkali ions contained in the glass substrate, alkali-free glass such as Corning Product No. 70 is usually used.
59 glass, HOYA's product number NA45, etc. are used. Therefore, the glass plate actually accounts for a large proportion of the device cost.
そこで、ノン・アルカリ・フリーの低コスト基板を用い
るためには、少なくともＴＰＴなどのアクティブデバイ
スを形成する基板面にアルカリ・イオンによる汚染を防
ぐための保護膜をコーティング形成する必要があった。Therefore, in order to use a non-alkali-free, low-cost substrate, it is necessary to coat at least the surface of the substrate on which active devices such as TPT are formed with a protective film to prevent contamination by alkali ions.
このようなコーティング被膜には、一般的な保護膜とし
て代表的な、例えばＳｉｎ、膜、あるいは５ｉＮｚ膜が
用いられる。持にＮａイオンの拡散を効果的に防止する
為には、数％のリン（Ｐ）をドーピングした絶縁膜を用
いる方法がある。For such a coating film, typical protective films such as Sin, film, or 5iNz film are used. In order to effectively prevent the diffusion of Na ions, there is a method of using an insulating film doped with several percent of phosphorus (P).
一方、従来、ガラス基板を用いた液晶表示素子のそのガ
ラス基板に金属酸化膜をコーティングする手法について
は、特公昭６３−３３１２３号公報に提案されているが
、この場合は配向膜の耐熱性や接着性の向上を目的とし
たものである。On the other hand, a conventional method of coating a glass substrate of a liquid crystal display element using a glass substrate with a metal oxide film has been proposed in Japanese Patent Publication No. 63-33123. The purpose is to improve adhesion.
前述したコーティング被膜は、その目的から素子形成の
最も最初に形成される。このため、コーティング被膜は
ＴＰＴ形成のための各種薄膜形成プロセスにさらされる
事となる。特に、プラズマＣＶＤ法によるプロセスを経
る場合は、コーティング被膜は高エネルギーのプラズマ
中の活性種の衝撃を受ける。通常、ａｓ−ｇｒｏｗｎで
リン・ドープしたＳｉｎ、膜では、たとえプラズマＣＶ
Ｄ法のプラズマにさらされても、ＴＰＴの特性に影響を
及ぼすほどにリンは膜に混入しない。For this purpose, the above-mentioned coating film is formed at the very beginning of device formation. Therefore, the coating film is exposed to various thin film forming processes for forming TPT. In particular, when undergoing a plasma CVD process, the coating film is bombarded by active species in high-energy plasma. Normally, as-grown phosphorus-doped Sin films, even plasma CV
Even when exposed to the plasma of method D, phosphorus does not mix into the film to the extent that it affects the properties of TPT.
しかしながら、コーティング被膜をプラズマにさらす前
に、不必要なエツチングや、表面のエツチングを行い、
その後プラズマにさらすと、プラズマの衝撃によりリン
が活性化しやすくなり、たとえばＴＰＴの場合、第３図
に示すような光に非常に敏感な特性が発生する［この特
性はＴＰＴには好ましくないコ。尚、比較の為に、第４
図に正常なＴＰＴの特性を示す。However, before exposing the coating film to plasma, unnecessary etching or surface etching may be performed.
When it is then exposed to plasma, phosphorus is easily activated by plasma bombardment, and in the case of TPT, for example, a property that is extremely sensitive to light as shown in Figure 3 occurs [this property is not desirable for TPT]. For comparison, the fourth
The figure shows the characteristics of normal TPT.
このような現象は、リンが薄膜中に混入し、膜の深さ方
向にリン濃度が異なって入ったことが原因であると認め
られている。It is recognized that this phenomenon is caused by phosphorus being mixed into the thin film and having a different phosphorus concentration in the depth direction of the film.
上述のように、リン・ドープの絶縁膜をコーティング被
膜としてコートした絶縁基板上に、例えばＴＰＴを形成
するとき、コーティング被膜のリンがＴＰＴの活性層に
混入させてしまうという問題が発生する。さらに、コー
ティング被膜が完全にエツチング除去されたならば、前
述したガラスからのアルカリ・イオンが流失することは
、言うまでもない。As described above, when forming, for example, a TPT on an insulating substrate coated with a phosphorus-doped insulating film as a coating film, a problem arises in that phosphorus from the coating film mixes into the active layer of the TPT. Furthermore, it goes without saying that once the coating is completely etched away, the alkali ions mentioned above from the glass will be washed away.
このように、コーティング被膜上に形成した各種の膜を
エツチングしなければいけない理由としては、薄膜トラ
ンジスタなどの固有の素子構造によるためだけではなく
、プラズマＣＶＤ法などによる薄膜の膜中応力の緩和対
策のためにも、エツチングのパターンを導入する必要が
あった。As described above, the reason why various films formed on the coating film must be etched is not only due to the unique element structure of thin film transistors, but also due to the measures taken to alleviate stress in the thin film by plasma CVD method etc. Therefore, it was necessary to introduce an etching pattern.
第５図に、このような膜中応力の緩和対策を施した従来
の液晶表示装置のＴＰＴの素子構造を示す。尚、同図の
装置は補助容量付のＴＰＴ構造である。FIG. 5 shows the element structure of a TPT of a conventional liquid crystal display device in which such measures for stress relaxation in the film are taken. The device shown in the figure has a TPT structure with an auxiliary capacitor.
同図のＴＰＴの製造工程を以下に述べる。The manufacturing process of the TPT shown in the figure will be described below.
まず、ノン・アルカリ・フリーのガラス基板（１）に、
リンなどをコートする保護膜（２）上に補助容量用電極
（３）をパターニングする。First, on a non-alkali-free glass substrate (1),
An auxiliary capacitance electrode (3) is patterned on a protective film (2) coated with phosphorus or the like.
次に、プラズマＣＶＤ法により；絶縁性膜（５）、例え
ばＳｉｎ、、あるいはＳｉＮｘ膜などを形成する。そし
て、フッソ系のエッチャントにより前記絶縁膜（５）を
エツチングする。この際、前述した保護膜（２）までの
オーバーエツチングあるいは、下部ガラス基板（］）が
露出するなどのエツチング問題が発生する。Next, an insulating film (5), such as a Sin or SiNx film, is formed by plasma CVD. Then, the insulating film (5) is etched using a fluorine-based etchant. At this time, etching problems occur such as over-etching up to the above-mentioned protective film (2) or exposing the lower glass substrate ().
その後、ゲート金属膜（６）を形成パターニングする。Thereafter, a gate metal film (6) is formed and patterned.
次にプラズマＣＶＤ法により、ゲート絶縁膜（７）、非
晶質半導体（８）、コンタクト用半導体（９）を順次形
成しパターニングする。そして、ドレーン・ソース用金
属膜（１０）を形成パターニングする。Next, a gate insulating film (7), an amorphous semiconductor (8), and a contact semiconductor (9) are sequentially formed and patterned by plasma CVD. Then, a drain/source metal film (10) is formed and patterned.
最後にチャンネル部に残ったコンタクト用半導体をエツ
チングする。Finally, the contact semiconductor remaining in the channel portion is etched.
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は上述の実情に鑑みて成されたものであり、液晶
表示装置用基板の薄膜素子の形成工程中でエツチング処
理を施すことがあっても、これによって上記基板のコー
ティング被膜までもがエツチングされるのを未然に防止
できる液晶表示装置を提供するものである。(c) Problems to be Solved by the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and even if etching treatment is performed during the process of forming thin film elements of a substrate for a liquid crystal display device, it is not necessary to perform etching treatment. The present invention provides a liquid crystal display device which can prevent even the coating film of the substrate from being etched by etching.
（ニ）課題を解決するための手段
本発明の液晶表示装置は、不純物を添加した絶縁材料か
らなるコーティング被膜を備えた絶縁性基板上に、絶縁
膜、半導体膜、あるいは導電性膜などの積層膜からなる
薄膜素子を形成したものであって、前記薄膜素子形成時
のエツチングの際に前記コーティング被膜のエツチング
を防止するバッファ膜を前記コーティング被膜上の適所
に局在せしめたことを特徴とする液晶表示装置。(d) Means for Solving the Problems The liquid crystal display device of the present invention is a liquid crystal display device in which an insulating film, a semiconductor film, a conductive film, etc. is laminated on an insulating substrate provided with a coating film made of an insulating material doped with impurities. A thin film element formed of a film is formed, characterized in that a buffer film for preventing etching of the coating film during etching during formation of the thin film element is localized at an appropriate location on the coating film. LCD display device.
（ホ）作用
本発明によれば、コーティング被膜上に形成された膜の
エツチングの際に、前記コーティング被膜が同時にエツ
チング除去され、コーティング被膜の中に含まれている
リンなどの拡散や、保護膜の剥離によるノン・アルカリ
・フリーガラスに含まれている不純物の流失を前記薄膜
のエツチング除去部に耐薬品性の強いバッファ膜をパタ
ーン化することにより、防止される。(e) Effect According to the present invention, when the film formed on the coating film is etched, the coating film is etched away at the same time, and the phosphorus contained in the coating film is diffused and the protective film is removed. The loss of impurities contained in the non-alkali-free glass due to peeling of the glass can be prevented by patterning a buffer film with strong chemical resistance on the etched portion of the thin film.
（へ）実施例
本発明の液晶表示装置に用いる素子基板の一実施例を第
１図の断面図に示し、その製造工程を第２図の（イ）〜
（ニ）の工程順断面図に示す。図中の符号は、第３図の
従来装置と同一部分について第３図と一致せしめている
。(f) Example An example of the element substrate used in the liquid crystal display device of the present invention is shown in the cross-sectional view of FIG. 1, and the manufacturing process is shown in FIG.
It is shown in the step-by-step sectional view of (d). The reference numerals in the figure correspond to those in FIG. 3 for the same parts as those in the conventional device shown in FIG.
第１図の本発明装置が従来装置と異なるところは、ノン
・アルカリ・フリーガラス基板（１）のコーティング被
膜（２）上にバッファ膜（４）を局在せしめた点にあり
、このバッファ膜（４）上の補助容量用絶縁膜（５）に
はエツチング処理による応力緩和用スリットが設けられ
ている。The device of the present invention shown in FIG. 1 differs from the conventional device in that a buffer film (4) is localized on the coating film (2) of the non-alkali-free glass substrate (1). (4) The upper auxiliary capacitance insulating film (5) is provided with slits for stress relaxation by etching.
従って、補助容量用絶縁膜（５）のエツチング処理の際
に、このスリット開口からはコーティング被膜（２）が
露出せずに、これを上記バッファ膜（４）がカバーする
構成となる。Therefore, during etching of the auxiliary capacitance insulating film (5), the coating film (2) is not exposed from this slit opening, but is covered by the buffer film (4).
製造プロセスは、以下のようである。The manufacturing process is as follows.
コーティング被膜（２）がコートされたガラス基板（１
）上に補助容量用電極を形成した後、第２図（イ）に示
すごとく、後工程のエツチング防止用に所望の位置にバ
ッファ用膜（４）を局在形成する。次に補助容量用絶縁
膜（５）を形成した後、同図（ロ）に示すごとく所望の
位置をエツチングして応力緩和用スフットを形成する。A glass substrate (1) coated with a coating film (2)
) After forming an auxiliary capacitance electrode on the substrate, a buffer film (4) is locally formed at a desired position to prevent etching in the subsequent process, as shown in FIG. 2(a). Next, after forming an auxiliary capacitance insulating film (5), a desired position is etched to form a stress relaxation foot as shown in FIG.
この時、先に形成したバッファ膜（４）と、絶縁膜（５
）のスリット開口部が、一致している必要がある。但し
、バッファ膜（４）面積の方が、絶縁膜（５）のスリッ
ト開口部面積より大きい。At this time, the previously formed buffer film (4) and the insulating film (5) are removed.
) must match. However, the area of the buffer film (4) is larger than the area of the slit opening of the insulating film (5).
以下のプロセスは、同図（・・）、（ニ）に示すごと〈
従来例と同じであり、上述のコーティング被膜（２）の
エツチング防止により、半導体（８）への不純物拡散の
ないＴＰＴが得られる。The following process is as shown in (...) and (d) in the same figure.
This is the same as the conventional example, and by preventing etching of the coating film (2) described above, a TPT without impurity diffusion into the semiconductor (8) can be obtained.
以上の説明したバッファ膜（４）の材料は、後工程で使
用するエッチャントに対して耐薬品性に優れているもの
であれば、とくに制限はなく、金属膜や透光性膜などで
よい。The material of the buffer film (4) described above is not particularly limited as long as it has excellent chemical resistance to the etchant used in the subsequent process, and may be a metal film, a light-transmitting film, or the like.
本実施例では、ガラス基板をノン・アルカリ・フリー・
ガラスとして説明したが、従来のアルカＪ・フリーに保
護膜を使用した場合においてら本発明は有効である。こ
の場合、ガラスと上面に形成する膜の付着強度を上げる
などに利用する場合である。また、本発明は実施例で説
明したような第一主面のみの保護膜について述べたが、
第二主面の保護膜の場合においても、全く同様にバッフ
ァ膜の使用は、有効である。In this example, the glass substrate is non-alkali-free.
Although the explanation has been made using glass, the present invention is effective even when a protective film is used for conventional Alka J-free. In this case, it is used to increase the adhesion strength between the glass and the film formed on the top surface. Furthermore, although the present invention has been described with respect to a protective film on only the first principal surface as explained in the examples,
In the case of the protective film on the second main surface, the use of a buffer film is also effective in exactly the same way.
（ト）発明の効果
本発明の液晶表示装置は、基板のコーティング被膜のエ
ツチング防止用のバッファ膜を用いることによって、ノ
ン・アルカリ・フリーのガラスから流出する不純物を防
止することが可能となる上に、保護膜の効果を上げるた
めにドープされたリンなどをプラズマ反応などによって
活性化させることなく、高品質のアクティブ・デバイス
を形成することが可能となる。また、バッファ膜として
透光性膜を用いたならば、光透過型の液晶表示装置の場
合には、開口率の低下を招かないので、表示品位の劣化
はない。(G) Effects of the Invention The liquid crystal display device of the present invention uses a buffer film to prevent etching of the coating film on the substrate, thereby making it possible to prevent impurities flowing out from non-alkali-free glass. Furthermore, it becomes possible to form high-quality active devices without activating phosphorus or the like doped to increase the effectiveness of the protective film through plasma reactions. Furthermore, if a light-transmitting film is used as the buffer film, in the case of a light-transmitting liquid crystal display device, the aperture ratio will not be reduced, so that there will be no deterioration in display quality.
第１図は本発明の液晶表示装置の基板断面図、第２図（
イ）〜（ニ）は本発明装置のプロセス不断面図、第３図
および第４図はＴＰＴのドレイン電流対ゲート電圧特性
図、第５図は従来装置の断面図である。
（１）・・・絶縁基板、（２）・・・保護膜、（３）・
・・を極、（４）・・・バッファ膜、（５）・・・絶縁
膜、（６）・・・ゲート金属膜、（７）・・・ゲート絶
縁膜、（８）・・・非晶質半導体、（９）・・・コンタ
クト用半導体、（ｌＯ）・・・金属膜。
第１図
第５図FIG. 1 is a sectional view of the substrate of the liquid crystal display device of the present invention, and FIG. 2 (
A) to (D) are process non-sectional views of the device of the present invention, FIGS. 3 and 4 are drain current vs. gate voltage characteristic diagrams of TPT, and FIG. 5 is a sectional view of the conventional device. (1)...Insulating substrate, (2)...Protective film, (3)...
... as a pole, (4) ... buffer film, (5) ... insulating film, (6) ... gate metal film, (7) ... gate insulating film, (8) ... non- Crystalline semiconductor, (9)...Semiconductor for contact, (lO)...Metal film. Figure 1 Figure 5
Claims (1)
被膜を備えた絶縁性基板上に、絶縁膜、半導体膜、ある
いは導電性膜などの積層膜からなる薄膜素子を形成した
液晶表示装置に於て、前記薄膜素子形成時のエッチング
の際に前記コーティング被膜のエッチングを防止するバ
ッファ膜を前記コーティング被膜上の適所に局在せしめ
たことを特徴とする液晶表示装置。(1) In a liquid crystal display device in which a thin film element made of a laminated film such as an insulating film, a semiconductor film, or a conductive film is formed on an insulating substrate having a coating film made of an insulating material doped with impurities. A liquid crystal display device characterized in that a buffer film for preventing etching of the coating film during etching during the formation of the thin film element is localized at an appropriate location on the coating film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235821A JPH0283536A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Liquid crystal display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235821A JPH0283536A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Liquid crystal display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283536A true JPH0283536A (en) | 1990-03-23 |
Family
ID=16991757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235821A Pending JPH0283536A (en) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | Liquid crystal display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0283536A (en) |
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1988
- 1988-09-20 JP JP63235821A patent/JPH0283536A/en active Pending
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