JPH0418524A

JPH0418524A - アクティブマトリクス液晶表示パネルの製作法

Info

Publication number: JPH0418524A
Application number: JP2121109A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Serikawa; 正芹川; Seiichi Shirai; 白井　誠一; Akio Okamoto; 章雄岡本; Masato Kuriki; 久力　真人
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1992-01-22

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】［ブト明の属する技術分野］本発明は、アクティブマトリクス液晶表示装置に使用さ
れるアクティブマトリクス液晶表示パネルの製作法に関
する。

［従来の技術］従来から、液晶表示装置としては、各画素ごとに形成し
たアクティブ素子により画素電極を駆動するアクティブ
マトリクス液晶表示装置が広く知られている。このアク
ティブ素子としては、シリコン（Ｓ　＋　）　Ｒ９１１
２トランジスタ（−１″Ｆ　Ｔ）が最も良く用いられて
いる。第４図は、従来から最も広く知られているアクテ
ィブマトリクス液晶表示パネルの一例を示す平面図であ
る。このアクティブマトリクス液晶表示パネルにおいて
は、透明なガラス基板上に、透明で導電性を有するＩＴ
○膜（インジウムチンオキサイド（ｉｎｄｉｕｍ　ｔｉ
ｎｏｘｊｄｅ））から成る画素電極４０６、この画素電
極４０６を駆動するゴＩ”Ｔ４１／ｌ、ゲート線／１０
４、およびソース線４０８が形成されており、これらの
」−にパッシベーション膜が形成されている。なお、第
４図においては、ガラス基板、電極間の絶縁膜、パッシ
ベーション膜等は図示していない。

この場合、ＴＦＴ４１４はゲート線４０４とソース＃！
４０８が交差する近傍に形成される。このＴＰＴ／１１
４のチャネル領域、ソース・ドレイン領域としては、ア
モルファス５ｉＴＦＴが広く用いられている。しかし、
このアモルファスＳ　ｉ　ｉ’　Ｆ　Ｔは、キャリヤの
移動度が小さいことや、光の照射により、特性が大幅に
変化する問題がある。このため、これらの問題の少ない
多結晶Ｓｉ膜から成る５ｊＴＦＴ（多結晶５ｊＴＦＴ）
が。

アモルファス５ｉＴＦＴに代って精力的に検討されてい
る。

第４図に示した、アクティブマトリクス液晶表示パネル
は、第５図（ａ）〜（ｅ）に示す工程により製作される
。なお、ここではＴＦＴ４１４として多結晶Ｓ　ｉ　Ｔ
ＦＴを用いている。第５図（ａ）〜（ｃ）の各工程にお
ける液晶表示パネルは、第４図のｘ−ｘ’線に沿った断
面の様子を示している。まず、所定の処理を施した透明
なガラス基板５０１　、、Ｉ：に、多結晶Ｓｉ膜５０２
を堆積し、この多結晶Ｓｉ膜５０２を’Ｉ’　Ｆ　Ｔを
形成するために所望の形状に加工する（８）。その−に
にケート絶縁ＩＩ！：Ｊ　５０３とゲート電極５０４を
形成する１、その後、燐、ヒ素、もしくは、ボロンから
なる不純物を多結晶Ｓｉｌ模５０２に導入し、ソース・
ドレイン領域５０５を形成する（ｂ）、、次いで、５１
０２等の絶縁１１便５０７を堆積し、ゲート？１極５０
４近傍において絶縁ｖ５０７にスルーホールを開１」シ
（ｃ）、ＡＩ配線５０８を形成する（ｄ）、その後、透
明で導電性を有するＩＴＯ膜５０９の堆積とそのパタン
加工を行う。最後に、パッシベーション膜５１０の形成
を行う（ｅ）、、Ｊｚ記工程中におけるＡＩ配線５０８
は、第４図におけるソース線４０８に、ゲート電極５０
４はゲート線４０４に対応する。さらに、ＩＴＯ膜５０
９のパタンは画素電極４０９に対応する。

このように、従来のアクティブマトリクス故１’＋７表
示パネルでは、ＴＦＴ用の多結晶Ｓｉ膜５０２と、画素
電極用のＩゴ０膜５０９のパタンとを別々に形成してい
た。このことは、明らかに製作工程を長くしている。こ
のため、従来のアクティブマトリクス液晶表示装置は、
高価なものになっていた。さらに、画素電極用１　’Ｉ
”　Ｏ膜パタンは、融点の低いインジウムとスズを母体
としているために、製作上程途中における熱処理により
、このＩＴＯ！ＩＩ２の特性が敏感に変化してしまう。

このため、その製造歩留りが低下したり、アクティブマ
トリクス液晶表示装置の信頼性が劣る問題点も生じてく
る。

ＩＴＯ膜を画素電極に用いるアクティブマトリクス液晶
表示パネルにおける問題点は、ＴＴＯ膜に代わって、多
結晶Ｓｉ膜を使用することにより解決できる。このよう
な多結晶Ｓｉ膜を画素電極に用いるアクティブマトリク
ス液晶表示パネルは、第６図（ａ）〜（ｅ）に示す工程
により製作される。所定の処理を施した透明なガラス基
板６０１．４＝に、気相成長法により、多結晶Ｓｉ膜（
１１０２を堆４＋１する（ａ）。この多結晶Ｓｉ膜６０
２を用いて、多結晶Ｓｉ膜から成るＴＰＴ　（のチャネ
ル領域およびソース・ドレイン領域）と画素電極が形成
できる。すなわち、この多結晶Ｓ　ｉ　ＩＩＱ　６０２
を’１’　Ｆ　Ｔと画素電極を形成するために所望の形
状に加１−シ（ｂ）、その上にゲート絶縁膜６０３とケ
−１−’ｉ’ｉｆ極（ｉ　０７１を形成し、その後、燐
、ヒ素、もしくは、ボロンからなる不純物を多結＋’＋
ｉ＋　Ｓ　ｉ膜（ｉ　０２に導入し、ソース・ドレイン
領域と画素電極Ｃ：０５、ＧＯＧを形成する（ｃ）、さ
らに、Ｓｉｎ、等の絶、＄７膜６０７を堆積し、そのス
ルホールの開Ｅ」を行い（ｄ）、△ｌ配線６０８をＪイ
（積する。最後に、パッシベーション！ＩＪ　（’ｒ　
ｌ　□の形成を行う（ａ）。このようにして製作したア
クティブマトリクス液晶表示パネルの構造は、画素電極
６０６としてＩＴＯ膜に代わり、多結晶Ｓ１膜を用いる
こと以外は、第４図に示したものとほぼ同じである。

以上の方法により、第５図に示したＩＴＯ膜を画素電極
に用いるアクティブマトリクス液晶表示パネルにおける
製作工程上の問題点は減少するが、新たな問題が生じて
くる。すなわち、第６図で使用したこの多結晶Ｓ１膜の
特性としては、光の透過特性に優れると同時に、高いキ
ャリア移動度で、かつ、低いオフ電流特性のゴ■７′Ｆ
特性が要求される。しかし、第６図の工程による多結晶
Ｓ　１１１Ｖでは、１’ＦＴとして優れた特性のものを
得ることは困難なうえに、光の透過率が十分でない問題
があった。例えば第Ｃ５図の工程による多結晶Ｓｉｊ摸
の光透過率は、厚さ１５０ｎｍの場合、青色（波長４３
５　ｎ　ｒｎ　）で１６％、緑色（波長５４５ｎｍ）で
３６％、赤色（波長６１０ｎｍ）で５０％と、低い。こ
のため、光透過率を実効的に高める目的で、種々の工夫
、例えば、多結晶Ｓ１膜画素’を極に、多数の小さな孔
を開けるなどの試みがなされている。このことは、製作
工程をさらに長くする問題につながる。

従来の多結晶Ｓｉ膜における上述の問題点は、結晶粒と
結晶粒との境界（結晶粒界）に存在するキャリヤ捕獲準
位密度が、１０“（１／ｃｎ？）台と高いためである。

さらに、第６図に従って説明した従来の製作法では、安
価な透明ガラス基板が使用できない。この理〔１０よ、
多結晶状態の良質なＳ１膜を形成するには、堆４’ｌの
際の基板温度を６００℃以−１−に高める必要があった
り、あるいは、堆積後に高い温度で長時［１１１にわた
るアニール処理が必要があり、これらのことから、安価
なガラス基板、例えば、ボロシリケートガラスでは、歪
のために基板が湾曲してしまうからである。このため、
ガラス基板としては、高温で長時間の熱処理に１える高
価なものを使用せざるを得ない。このように、多結晶Ｓ
膜を画素電極に用いるアクティブマトリクス液晶表示パ
ネルの、従来の製作法では、安価なパネルがｆｌられな
い問題もあった。

［発明が解決しようとする課題］以上のように、従来のアクティブマトリクス液晶表示パ
ネルの製作法では、信頼性に富むアクティブマトリクス
液晶表示パネルを安価に、歩留り良く製作することがで
きない問題があった。

本発明の目的は、信頼性に富むアクティブマトリクス液
晶表示パネルを安価に、歩留り良く製作できる方法を提
供することにある。

［課題を解決するための手段〕本発明は、極めて簡単な方法により、従来の作製法にお
ける問題点を解決できる、アクティブマトリクス液晶表
示パネルの製作法を提供する。すなわち、ｉ’　Ｆｉ’
および画素′？Ｉｉ極に使用する多結晶Ｓ１膜を、レー
ザ光照射を通じて形成する方法である。

すなわち、本発明は、透明基板」二にシリコン＋＋２を
堆積する工程と、上記シリコン膜にレーザ光を照射して
多結晶シリコン膜を形成する工程と、１−記多結晶シリ
コン膜を簿膜トランジスタおよび画素電極用のパタンに
加工する工程と、加工した上記多結晶シリコン膜上にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、上記ゲート絶縁膜上の所
定の場所にゲート電極を形成する工程と、上記ゲート電
極の両側の上記多結晶シリコン膜に不純物を導入してソ
ース・ドレイン領域を形成する工程と、上記ソース・ド
レイン領域の一方から電極を引き出す工程を有すること
を特徴とする。

（作用］本発明の作製法では、従来のＩＴＯ膜を画素電極に使用
するものに比べて、製作］―程が短くなるので、製作コ
ストをドげることができ、製造歩留まりが高まり、信頼
性を向」二できる２、また、本発明におけるＳ】の多結
晶化の手段としては、レーザ光照射法を採用しているた
め、８１膜たけ、もしくは、ガラス基板の極く表面だけ
を選択的に加熱できるので、ボロシリケートガラス等の
安価なガラス基板が使用できる。従って、本発明による
と、従来の多結晶Ｓ１膜を画素電極に使用するアクティ
ブマトリゲス液晶表示パネルに比べても、安イｉｌｌ百
こ製作できる。

［実施例１第１図（ａ）〜（ｆ）は、本発明によるアクティブマト
リクス液晶表示パネルの製作法の実施例を示す。所定の
処理を施した透明なガラス基板１０１上に、Ｓ１膜１１
１をスパッタリング法、気相成長法、プラズマ気相成長
法、もしくは、真空蒸着法により堆積する（ｒｌ）。こ
の場合、Ｓｉ；１莫ＩＩ＋はアモルファス状態でも多結
晶状態であってもよい。この８１膜Ｉ１１にレーザ光１
１３を照射することにより透過率の優れた多結晶８１１
＋、！ｌ１２を形成する（ｂ）。この際のレーザ光＋１
３としては、アルゴンレーザ等の連続発振レーザでも、
アキシマレーザ等のパルス発振レーザのいずれでもよい
。Ｓ１膜の多結晶化にレーザ光照射法を用いる点が、第
６図に示した従来法と異なる。このようにして多結晶化
したＳｉ膜１１２を用いて、第６図と同様にして多結晶
Ｓ１膜から成るＴＰＴ（のチャネル領域およびソース・
ドレイン領域）と画素？ａ極が形成できる。すなわち、
この多結晶５１ｇ１１２を”「Ｆ　Ｔと画素電極を形成
するために所望の形状に加工しくＣ）、その上にスパッ
タ法によるＳ　ｉ　Ｏ，から成るゲート絶縁膜１０３を
堆積し、次に、ゲート電極１０４を形成し、その後、燐
、ヒ素、もしくは、ボロンからなる不純物を多結晶Ｓト
膜１１３に導入し、ソース・ドレイン領域と画素？！１
極１０５．ＩＯｃ；を形成する（ｄ）。さらに、Ｓｉｎ
、等の絶縁膜１０７を堆積し、そのスルホールの開口を
行い（ｃ）、Δｌ配線！０８を堆積する。最後に、パッ
シベーション膜１１０の形成を行う（（Ｃ）。］二記玉
程中におけるＡＩ配線＋０８は、ソース線にあたり、ゲ
ート電極１０４はゲート線に対応する。

本発明によれば、従来法と異なり、多結１’ｉ７Ｓ　ｉ
　Ｔ　Ｆ　Ｔの特性、ならびに画素’ｉ’ｔｉ、　極と
しての特性が同時に満足出来る。これらの特性が、第２
図および第３図に示しである。第２図に、多結晶Ｓ　ｉ
　”「Ｆ　Ｔのドレイン電流のゲート電圧依存性を示す
。図示のように、ドレイン電流は、画素電極を駆動する
には十分大きく、すなわち、移動度の大きな多結晶Ｓ　
ｉ　Ｔ　Ｆ　Ｔが得られている。さらに、そのオフ状態
におけるドレイン電流は十分に低く、画素として使用で
きる。また、この多結晶Ｓ１膜の光学特性は、第３図に
示すように、厚さ１５０ｎｍの場合、青色（波長４３５
ｎｍ）で２７％、緑色（波長５４５ｎｍ）で６４％、赤
色（波長６１０ｎｍ）で６９％と、従来の多結晶Ｓｉ膜
の値よりも高く、画素電極として十分使用できる値とな
っている。

このように、高い透過率と同時に大きな移動度が１１）
られる理由は、結晶粒界に存在するキャリヤ捕Ｎ　Ｉ’
１’′−位密度が、１０°’（］／ａｄ）以下と、小さ
くなっているためである。

このように１本発明によるアクティブマトリクス液晶表
示パネルには、従来のＩＴＯ膜を画素電極に使用するも
のに比べて、製作工程が短くなるために、安価になるこ
とや、製造歩留まりが高まり、信頼性が向上できる利点
がある。°また、本発明での多結晶化の手段としては、
レーザ光照射法を採用しているため、８１１ｆｌ、たけ
、もしくは、ガラス基板の極く表面だけを選択的に加熱
できる。

このため、ボロシリケートガラス等の、安価なガラス基
板が使用できる。このように、本発明によると、従来の
多結晶Ｓｉ膜を画素電極に使用するアクティブマトリク
ス液晶表示パネルに比べても、安価に製作できる。

以上本発明を上記実施例に基づいて具体的に説明したが
、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は勿論である。

〔発明の効果〕

以」二説明したように、本発明の製作法によれば、信頼
性に富み、安価なアクティブマトリクス液晶表示パネル
を歩留まり良く製作することができる。。

【図面の簡単な説明】

第１図（」ｌ）〜（ｒ）は、本発明の一実施例のアクテ
ィブマ］・リクス液晶表示パネルの製作法を示す工程断
面図、第２図は、本発明により製作した多結晶Ｓ　ｉ　
Ｔ　Ｆゴのドレイン電流のゲート１゛ル圧依存性を示す
図、第３図は１本発明により製作した多結晶５ＩＢ２の
光透過特性を示す図、第４図は、従来の製作法によるア
クティブマトリクス液晶表示パネルの一例を示す平面図
、第５図（Ｊｌ）〜（ｅ）および第６図（ａ）〜（ｅ）
は、それぞれ従来の製作法を示す工程断面図である。１０１．５０１．６０１・・・透明ガラス基板１１、１
．１１２．５０２．６０２・・・Ｓｉ膜！ｌ：３・・・
レーザ光１０　：３，５０３．６０３・・・ゲート絶縁膜１０４
．５０４．６０４・・・ゲート電極１０５．１０６・・
・ソース・ドレイン領域と画素電Ｏ５・・・ソース・ド
レイン領域０９・・・画素？Ｕ極０５．６０６・・・ソース・ドレイン領域と画素電極０７．５０７．６０７・・・絶縁膜０８．５０８．６０８・・・Ａ」配線１０．５１０，６１０・・・パッシベーション膜０９・
・・画素電極１４・・・１”　Ｆ　Ｔ０４・・・ゲート線０８・・・ソース線特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

１、透明基板上にシリコン膜を堆積する工程と、上記シ
リコン膜にレーザ光を照射して多結晶シリコン膜を形成
する工程と、上記多結晶シリコン膜を薄膜トランジスタ
および画素電極用のパタンに加工する工程と、加工した
上記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程
と、上記ゲート絶縁膜上の所定の場所にゲート電極を形
成する工程と、上記ゲート電極の両側の上記多結晶シリ
コン膜に不純物を導入してソース・ドレイン領域を形成
する工程と、上記ソース・ドレイン領域の一方から電極
を引き出す工程を有することを特徴とするアクティブマ
トリクス液晶表示パネルの製作法。