JPH0618928A

JPH0618928A - アクティブマトリクス基板

Info

Publication number: JPH0618928A
Application number: JP17724492A
Authority: JP
Inventors: Tsuguyoshi Hirata; 貢祥平田; Masaki Fujiwara; 正樹藤原; Manabu Takahama; 学高濱; Katsuhiro Kawai; 勝博川合; Takayoshi Nagayasu; 孝好永安
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス基板における断線不良お
よび絶縁不良の発生を抑制する。【構成】ガラス基板１１上に積層されたゲート電極１３
上に酸化絶縁膜１９が積層されており、酸化絶縁膜１９
の上面と連続した上面を有する絶縁性保護膜１８がガラ
ス基板１１上に積層されている。酸化絶縁膜１９および
絶縁性保護膜１９上には平坦な絶縁膜２１が積層されて
おり、この絶縁膜上に、半導体層２２、エッチングスト
ッパ層２３、コンタクト層２４、ソース電極１５、ドレ
イン電極１６がそれぞれ積層されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絵素電極がマトリクス
状に配置されて、液晶表示装置等の表示装置に使用され
たアクティブマトリクス基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置、ＥＬ表示装置、プラズマ
表示装置等の表示装置では、通常、マトリクス状に配置
された表示絵素を選択的に光変調することにより、画像
が表示されるようになっている。表示絵素の光変調方法
としては、それぞれが独立してマトリクス状に配置され
た各絵素電極にスイッチング素子をそれぞれ接続して、
各スイッチング素子によって絵素電極が駆動されること
により各表示絵素を光変調するアクティブマトリクス方
式が知られている。絵素電極を選択駆動するスイッチン
グ素子としては、通常、ＴＦＴ（Thin Film Transist
or）素子、ＭＩＭ（金属−絶縁膜−金属）素子、ＭＯＳ
トランジスタ素子、ダイオード、バリスタ等が用いられ
ている。このアクティブマトリクス方式の表示装置は、
スイッチング素子に接続された絵素電極がマトリクス状
に配置されたアクティブマトリクス基板と、該アクティ
ブマトリクス基板の各絵素電極に対向する対向電極が設
けられた対向基板と、両基板間に挟まれた液晶層、ＥＬ
発光層、プラズマ発光体等の表示媒体とを有して構成さ
れている。そして、各絵素電極に印加される電圧をスイ
ッチングすることにより、その間に介在する表示媒体が
光学的に変調されて、その光学的変調が表示パターンと
して視認される。このような表示装置は、高コントラス
トの表示が可能であるために、液晶テレビジョン、ワー
ドプロセッサやコンピュータの端末表示等に実用化され
ている。

【０００３】アクティブマトリクス基板は、図４に示す
ように、絶縁性基板であるガラス基板上に、格子状にな
るように相互に直交して設けられた複数の走査線（ゲー
トバスライン）５２と複数の信号線（ソースバスライ
ン）５４とを有している。各走査線５２及び各信号線５
４によって囲まれた矩形状のそれぞれの領域内には、絵
素電極５７が配置されている。各絵素電極５７と、各絵
素電極５７に近接する１本の走査線５２及び１本の信号
線５４には、それぞれスイッチング素子としてのＴＦＴ
６０が電気的に接続されている。また、各ＴＦＴ６０に
は、各絵素電極５７ａと並列に付加容量の付加容量電極
５７ｂがそれぞれ接続されている。

【０００４】各ＴＦＴ６０は、図５に示すように、ガラ
ス基板５１上に設けられた走査線５２から分岐して延出
したゲート電極５３を有している。該ゲート電極５３上
には、該ゲート電極５３を覆うように絶縁膜５９が積層
されている。ゲート電極５３は、各側縁部５３ａが傾斜
した断面台形状になっており、絶縁膜５９も、ゲート電
極５３の各側縁部５３ａ上に積層された各側縁部が、同
様に傾斜している。絶縁膜５９は、ガラス基板５１の全
体に積層された保護絶縁膜６１によって覆われた状態に
なっており、従って、保護絶縁膜６１も絶縁膜５９の各
側縁部上に位置する部分が傾斜した状態になっている。
保護絶縁膜６１上には、さらにゲート電極５３を覆うよ
うに半導体層６２が積層されている。該半導体層６２も
保護絶縁膜６１の傾斜した部分を覆うように傾斜した状
態になっており、半導体層６２上の中央部には、エッチ
ングストッパ層６３が積層されている。そして、エッチ
ングストッパ層６３の各側縁部及び半導体層６２の傾斜
した部分を覆うように、一対のコンタクト層６４が、傾
斜した状態で積層されている。従って、各コンタクト層
６４は、エッチングストッパ層６３の上面中央部におい
て間隙を有した状態になっている。

【０００５】一方のコンタクト層６４上にはソース電極
５５が積層されている。該ソース電極５５は、信号線５
４から分岐した状態になっており、絶縁膜６１上を通っ
て、該コンタクト層６４上に達している。他方のコンタ
クト層６４上には、絶縁膜６１上に達するドレイン電極
５６が積層されている。該ドレイン電極５６は、絶縁膜
６１上に積層された透明電極５７によって覆われた状態
になっており、該透明電極５７が絵素電極５７ａおよび
付加容量電極５７ｂになっている。他方のソース電極５
５上にも、透明電極５７が積層された状態になってい
る。

【０００６】走査線５２と信号線５４との交差部の断面
を図６に示す。ガラス基板５１上に積層された走査線５
２は、各側縁部５２ａが傾斜した断面台形状になってお
り、該走査線５２が酸化絶縁膜５９により覆われてい
る。酸化絶縁膜５９も、各側縁部が傾斜した状態になっ
ている。酸化絶縁膜５９は、ガラス基板５１の全体にわ
たって積層された絶縁膜６１によって覆われた状態にな
っており、従って、絶縁膜６１も酸化絶縁膜５９の各側
縁部上に位置する部分が傾斜した状態になっている。該
絶縁膜６１の上には走査線５２と直交状態になった信号
線５４が積層されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなアクティブ
マトリクス基板では、走査線５２上に積層された酸化絶
縁膜５９の傾斜した各側縁部上には、信号線５４が積層
されており、また、ゲート電極５３上に積層された酸化
絶縁膜５９の傾斜した各側縁部上には、透明電極５７、
信号線５４、ソース電極５５、ドレイン電極５６等が積
層されている。信号線５４は、走査線５２の段差によっ
て同様の段差を有した状態になっているために、その段
差部にて断線するおそれがある。しかも、酸化絶縁膜５
９は、平坦な部分よりも傾斜した各側縁部の絶縁性が悪
く、さらに、各側縁部は電界が加わることによって絶縁
性が劣化するという特性を有している。このために、走
査線５２と信号線５４との間、ゲート電極５３と絵素電
極５７ａ、ソース電極５５、およびドレイン電極５６と
の間の絶縁不良が発生するおそれがある。このような絶
縁不良は、表示装置における初期表示の不良、表示中に
おける不良の発生の原因となる。

【０００８】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るものであり、その目的は、信号線の断線、スイッチン
グ素子の動作不良等がなく表示装置に使用された場合に
おいても表示不良の発生が抑制されて、歩留りが著しく
向上するのみならず、特性も著しく向上するアクティブ
マトリクス基板を提供することにある。

【０００９】

【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、透明な絶縁性基板と、該絶縁性基板上に
それぞれが平行になるように設けられた複数の走査線
と、各走査線上に積層された酸化絶縁膜と、各走査線に
対してそれぞれが直交状態で積層された複数の信号線
と、各走査線と各信号線との交差部において、両者の間
に設けられた絶縁膜と、該絶縁膜が平坦となるように、
前記絶縁性基板上における少なくとも各走査線の間に設
けられた保護絶縁膜と、各走査線および各信号線によっ
て囲まれた領域内にそれぞれ配置された絵素電極と、各
絵素電極と、各絵素電極に近接する１本の走査線および
１本の信号線とにそれぞれ電気的に接続されたスイッチ
ング素子と、を有してなり、そのことにより、上記目的
が達成される。

【００１０】また、本発明のアクティブマトリクス基板
は、透明な絶縁性基板と、該絶縁性基板上にそれぞれが
平行になるように設けられた複数の走査線と、各走査線
に対して絶縁膜を挟んで直交するように積層された複数
の信号線と、各走査線及び各信号線によって囲まれた領
域内にそれぞれ配置された絵素電極と、各絵素電極と、
各絵素電極に近接する１本の走査線および１本の信号線
とにそれぞれ電気的に接続されたスイッチング素子と、
を有しており、該スイッチング素子が、前記絶縁性基板
上に積層された各走査線から各絵素電極に近接するよう
に分岐している電極部分と、該電極部分上に積層された
酸化絶縁膜と、該酸化絶縁膜上に積層された絶縁膜と、
該絶縁膜が平坦となるように、前記絶縁性基板上におけ
る少なくとも各電極部分間に積層された保護絶縁膜と、
を有することを特徴としてなり、そのことにより上記目
的が達成される。

【００１１】

【作用】本発明のアクティブマトリクス基板では、走査
線上に積層された酸化絶縁膜上に積層される絶縁膜が、
該酸化絶縁膜間に設けられた絶縁性保護膜によって平坦
になり、この平坦な絶縁膜上に走査線と交差する信号線
が平坦な状態で積層される。また、ゲート電極上に積層
された酸化絶縁膜上に積層される絶縁膜が、該酸化絶縁
膜間に設けられた絶縁性保護膜によって平坦になり、こ
の平坦な絶縁膜上にスイッチング素子の他の必要な部分
が形成されるために、酸化絶縁膜上の絶縁膜の絶縁不良
が抑制される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例について説明する。図
１は本発明のアクティブマトリクス基板の一例を示す概
略平面図、。図２は図１のｂ−ｂ線に沿った断面図、図
３は図１のａ−ａ線に沿った断面図である。本発明のア
クティブマトリクス基板は、図１に示すように、絶縁性
基板であるガラス基板上に、格子状になるように相互に
直交して設けられた複数の走査線（ゲートバスライン）
１２と複数の信号線（ソースバスライン）１４とを有す
る。各走査線１２及び各信号線１４によって囲まれた矩
形状のそれぞれの領域内には、絵素電極２５ａが配置さ
れている。各絵素電極２５ａと、各絵素電極２５ａに隣
接する１本の走査線１２および１本の信号線１４とに
は、それぞれスイッチング素子としてのＴＦＴ２０が電
気的に接続されている。

【００１３】また、各絵素電極２５ａ間に位置する走査
線１２には、絶縁層を挟んで対向する付加容量電極２５
ｂが設けられている。各付加容量電極２５ｂは、対向す
る走査線１２にＴＦＴ２０を介して接続された絵素電極
２５ａに対して該走査線１２を挟んで隣接する絵素電極
２５ａが接続されており、各付加容量電極２５ｂと走査
線１２との対向部分に付加容量が形成される。なお、付
加容量は、各走査線１２に隣接して配置される付加容量
線と各絵素電極との重畳部に形成することも可能であ
る。

【００１４】ＴＦＴ２０は、図２に示すように、ガラス
基板１１上に設けられた走査線１２から分岐するゲート
電極１３を有している。ゲート電極１３は各側縁部１３
ａが傾斜した断面台形状になっている。ゲート電極１３
上には、該ゲート電極１３を覆うように酸化絶縁膜１９
が積層されている。酸化絶縁膜１９も、ゲート電極１３
の各側縁部１３ａ上に積層された部分が傾斜した状態に
なっている。

【００１５】ガラス基板１１上には、上面が酸化絶縁膜
１９の上面と同様の平坦面となった絶縁性保護膜１８が
積層されている。従って、該絶縁性保護膜１８上面と酸
化絶縁膜１９上面とによって全体が平坦面になってい
る。該絶縁性保護膜１８は、酸化絶縁膜１９の傾斜した
各側縁部上にも積層された状態になっている。該絶縁性
保護膜１８および酸化絶縁膜１９の平坦面上には、平坦
な絶縁膜２１がガラス基板１１全体にわたって積層され
ている。

【００１６】ゲート電極１３の上方域である該絶縁膜２
１上には半導体層２２が積層されている。該半導体層２
２の中央部にはエッチングストッパ層２３が積層されて
おり、また、該エッチングストッパ層２３が積層された
部分以外の半導体層２２の各側部上には、コンタクト層
２４および２４が積層されている。各コンタクト２４は
エッチングストッパ層２３の各側縁部上に達しており、
従って、該半導体層２２の中央部上にて各コンタクト層
２４および２４は間隙をあけられている。そして、一方
のコンタクト層２４上にはソース電極１５が積層されて
いる。該ソース電極１５は、信号線１４から分岐した状
態になっており、絶縁膜２１上を通って、該コンタクト
層２４上に達している。他方のコンタクト層２４上に
は、絶縁膜２１上に達するドレイン電極１６が積層され
ている。該ドレイン電極１６は、絶縁膜２１上に積層さ
れた透明電極２５によって覆われた状態になっており、
該透明電極２５が絵素電極２５ａおよび付加容量電極２
５ｂになっている。他方のソース電極１５上にも、透明
電極２５が積層された状態になっている。

【００１７】このように、各ＴＦＴ２０では、絶縁性保
護膜１８の上面は、ゲート電極１３を覆う酸化絶縁膜１
９の上面に連続する平坦面になっているために、該絶縁
性保護膜１８上に積層されるソース電極１５およびドレ
イン電極１６も、段差が少ない状態になり、ソース電極
１５およびドレイン電極１６の段差による断切れが発生
することが抑制される。

【００１８】走査線１２と信号線１４との交差部の断面
を図３に示す。走査線１２は酸化絶縁膜１９にて被覆さ
れた状態になっている。該走査線１２は、各側縁部１２
ａが傾斜した断面台形状になっており、該走査線１２を
覆う酸化絶縁膜１９も、各側縁部１２ａ上に積層された
各側縁部がそれぞれ傾斜した状態になっている。ガラス
基板１１上には、該酸化絶縁膜１９の上面と同様の平坦
面となるように、絶縁性保護膜１８が積層された状態に
なっている。酸化絶縁膜１９の傾斜した各側縁部上にも
絶縁性保護膜１８が積層されている。従って、酸化絶縁
膜１９および絶縁性保護膜１８の上面は連続した平坦面
になっており、この絶縁性保護膜１８上に平坦な絶縁膜
２１が積層されている。該絶縁膜２１上には、走査線１
２と直交する信号線１４が平坦な状態で積層されてい
る。

【００１９】このように、走査線１２を覆う酸化絶縁膜
１９および絶縁性保護膜１８の上面によって平坦面が形
成されていることにより、その上方に積層される信号線
１４は、平坦な状態とされ、該走査線１２との交差部に
おいても段差が形成されず、従って断線の発生が防止さ
れる。

【００２０】次に、このような構成のアクティブマトリ
クス基板１０の製造方法について説明する。ガラス基板
１１上に前面にわたってスパッタリングによりタンタル
を３００ｎｍの厚さに形成する。次に、フォトリソグラ
フィによりこのタンタルをパターン化して、走査線１２
および該走査線１２から分岐したゲート電極１３を同時
に形成する。なお、走査線１２とガラス基板１１との間
にスパッタリングにより五酸化タンタル等の絶縁膜を形
成するようにしてもよい。また、各走査線１２に隣接し
て付加容量線を配置する場合には、その付加容量線が、
タンタルのパターニングによって走査線１２が形成され
る際に、該タンタルをパターニングすることによって同
時に形成される。

【００２１】次に、陽極酸化法により、走査線１２及び
ゲート電極１３上に酸化絶縁膜１９を３００ｎｍの厚さ
に形成する。なお、陽極酸化法に替えて熱酸化法により
酸化絶縁膜１９を形成してもよい。続いて、窒化硅素を
ＣＶＤ法によってガラス基板１１全面にわたって４５０
ｎｍの厚さに積層した後に、フォトリソグラフィによっ
て酸化絶縁膜１９の上面に積層された窒化硅素を取り除
くことにより、該酸化絶縁膜１９上面と同様に平坦にな
った絶縁性保護膜１８を形成する。なお、ＣＶＤ法以外
に、スパッタリング法、蒸着法等を使用することも可能
であり、また、窒化硅素に替えて酸化硅素等を用いても
よい。フォトリソグラフィ法により酸化絶縁膜１９上に
積層された絶縁性保護膜１８を除去する場合には、ガラ
ス基板１１の背面から走査線１２およびゲート電極１３
を遮光マスクとして露光することにより、特別に遮光マ
スクを設ける必要がなく、しかも、自己整合方式である
ために、絶縁性保護膜１８が確実に所定形状にパターニ
ングされる。

【００２２】絶縁性保護膜１８は、フォトリソグラフィ
法を用いることなく、例えば、ケイ酸アルコキシド等を
溶媒に分散させて、各酸化絶縁膜１９間に該酸化絶縁膜
１９の上面と同様の高さあるいはそれ以上となるように
貯留した後に、熱処理によって固化させるゾルゲル法、
あるいは、熱可塑性の低融点ガラス、ポリイミド等の耐
熱性有機材料を各酸化絶縁膜１９間に貯留して固化させ
る方法等によって形成してもよい。このような方法で
は、各酸化絶縁膜１９間に貯留される絶縁性保護膜１８
となる物質が、酸化絶縁膜１９の上面にオーバーフロー
してもよく、この場合には、形成される絶縁性保護膜１
８は、酸化絶縁膜１９を覆った状態で平坦化され、該絶
縁性保護膜１８上に積層される絶縁膜２１も平坦にな
る。

【００２３】次に、プラズマＣＶＤにより、窒化硅素か
らなる絶縁膜２１を、３００ｎｍの厚さに形成する。そ
して、プラズマＣＶＤ法による絶縁膜２１の積層に連続
して、半導体層２２となるアモルファスシリコンをプラ
ズマＣＶＤ法によって３０ｎｍの厚さに積層し、さら
に、連続して、エッチングストッパ層２３となる窒化硅
素をプラズマＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さに形成す
る。その後に、該窒化硅素をフォトリソグラフィにより
パターニングすることによりエッチングストッパ層２３
を形成する。続いて、コンタクト層２４となるリンを添
加したｎ+アモルファスシリコンを５０ｎｍの厚さとな
るようにプラズマＣＶＤ法によって積層した後に、該ｎ
+アモルファスシリコンおよびアモルファスシリコンを
フォトリソグラフィによりパターニングして、コンタク
ト層２４および半導体層２２を同時に形成する。

【００２４】続いて、Ｔｉをスパッタリング法によって
積層して、フォトリソグラフィでパターニングすること
により、信号線１４、ＴＦＴ２０のソース電極１５およ
びドレイン電極１６を形成する。信号線１４等の材料と
しては、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ等の金属膜も使用できる。

【００２５】次に、絵素電極２５ａ及び付加容量電極２
５ｂとなる酸化インジュムを主成分とした透明電極２５
が、スパッタリングによって１００ｎｍの厚さに形成さ
れ、フォトリソグラフィによってパターニングされるこ
とにより、絵素電極２５ａおよび付加容量電極２５ｂが
形成される。このとき、ソース電極１５およびドレイン
電極１６上にも透明電極２５が残るようにパターニング
される。また、信号線１４上に透明電極２５が残るよう
にパターニングしてもよい。

【００２６】このようにして、絵素電極２５ａおよび付
加容量電極２５ｂが形成されると、ガラス基板１１全体
にわたって図示しない保護膜が形成され、これにより、
本発明のアクティブマトリクス基板１０が形成される。
なお、保護膜は絵素電極２５ａの中央部を除去する窓あ
き構造にしてもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明のアクティブマトリクス基板で
は、走査線あるいはスイッチング素子の電極部分上に積
層された酸化絶縁膜上に積層される絶縁膜が、絶縁性保
護膜によって平坦化されるために、該絶縁膜上に積層さ
れる信号線やスイッチング素子の他の部分が断線したり
絶縁不良になることが抑制される。その結果、本発明の
アクティブマトリクス基板を使用した表示装置は、表示
不良の発生が抑制されて、高品質の表示画像が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明アクティブマトリクス基板の一実施例を
示す平面図。

【図２】図１のｂ−ｂ線に沿った断面図。

【図３】図１のａ−ａ線に沿った断面図。

【図４】従来のアクティブマトリクス基板の等価回路
図。

【図５】そのアクティブマトリクス基板に使用されるＴ
ＦＴの断面図。

【図６】そのアクティブマトリクス基板の走査線と信号
線の交差部の断面図。

【符号の説明】

１１ガラス基板１２走査線１３ゲート電極１４信号線１５ソース電極１６ドレイン電極１８絶縁性保護膜１９酸化絶縁膜２０ＴＦＴ２１絶縁膜２２半導体層２３エッチングストッパ層２４コンタクト層２５透明電極２５ａ絵素電極２５ｂ付加容量電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川合勝博大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者永安孝好大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な絶縁性基板と、該絶縁性基板上にそれぞれが平行になるように設けられ
た複数の走査線と、各走査線上に積層された酸化絶縁膜と、各走査線に対してそれぞれが直交状態で積層された複数
の信号線と、各走査線と各信号線との交差部において、両者の間に設
けられた絶縁膜と、該絶縁膜が平坦となるように、前記絶縁性基板上におけ
る少なくとも各走査線の間に設けられた保護絶縁膜と、各走査線および各信号線によって囲まれた領域内にそれ
ぞれ配置された絵素電極と、各絵素電極と、各絵素電極に近接する１本の走査線およ
び１本の信号線とにそれぞれ電気的に接続されたスイッ
チング素子と、を有するアクティブマトリクス基板。
【請求項２】前記絶縁性保護膜は、前記酸化絶縁膜上
および絶縁性基板上に積層された後に、該絶縁性基板の
背面から露光して前記走査線を遮光マスクとして利用す
るフォトリソグラフィーの自己整合方式によって形成さ
れている請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項３】前記絶縁性保護膜は、流動性を有する材
料が固化することによって形成されている請求項１記載
のアクティブマトリクス基板。
【請求項４】前記絶縁性保護膜は、耐熱性を有する有
機材料により形成されている請求項１に記載のアクティ
ブマトリクス基板。
【請求項５】透明な絶縁性基板と、該絶縁性基板上にそれぞれが平行になるように設けられ
た複数の走査線と、各走査線に対して絶縁膜を挟んで直交するように積層さ
れた複数の信号線と、各走査線及び各信号線によって囲まれた領域内にそれぞ
れ配置された絵素電極と、各絵素電極と、各絵素電極に近接する１本の走査線およ
び１本の信号線とにそれぞれ電気的に接続されたスイッ
チング素子と、を有しており、該スイッチング素子が、前記絶縁性基板上に積層された
各走査線から各絵素電極に近接するように分岐している
電極部分と、該電極部分上に積層された酸化絶縁膜と、
該酸化絶縁膜上に積層された絶縁膜と、該絶縁膜が平坦
となるように、前記絶縁性基板上における少なくとも各
電極部分間に積層された保護絶縁膜と、を有することを
特徴とするアクティブマトリクス基板。
【請求項６】前記絶縁性保護膜は、前記酸化絶縁膜上
および絶縁性基板上に積層された後に、該絶縁性基板の
背面から露光して前記走査線を遮光マスクとして利用す
るフォトリソグラフィーの自己整合方式によって形成さ
れている請求項５に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項７】前記絶縁性保護膜は、流動性を有する材
料が固化することによって形成されている請求項５に記
載のアクティブマトリクス基板。
【請求項８】前記絶縁性保護膜は、耐熱性を有する有
機材料により形成されている請求項５に記載のアクティ
ブマトリクス基板。