JPH0618930A - アクティブマトリックス形液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

アクティブマトリックス形液晶表示装置の製造方法

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JPH0618930A
JPH0618930A JP17728892A JP17728892A JPH0618930A JP H0618930 A JPH0618930 A JP H0618930A JP 17728892 A JP17728892 A JP 17728892A JP 17728892 A JP17728892 A JP 17728892A JP H0618930 A JPH0618930 A JP H0618930A
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四郎 廣田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブマトリックス形液晶表示装置の補
助容量に関し、工数の削減を目的とする。 【構成】 ガラス基板上に薄膜トランジスタと画素およ
び補助容量をマトリックス状に形成してなる表示装置に
おいて、補助容量が基板上にゲート電極と同時にパター
ン形成した弁作用金属からなる電極を一方の極とし、ゲ
ート絶縁膜を誘電体とするか、或いはこの電極の表面を
電解酸化して得た酸化膜を誘電体とし、画素電極を対極
として構成することを特徴としてアクティブマトリック
ス形液晶表示装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は補助容量の製造工数を削
減したアクティブマトリックス形液晶表示装置の製造方
法に関する。
【0002】液晶表示装置には単純マトリックス形とア
クティブマトリックス形とがあり、用途によりそれぞれ
使い分けされているが、アクティブマトリックス形は薄
膜トランジスタを各画素に備えており、特定の画素を選
択する時にそのトランジスタをONさせ、それ以外はO
FFにしておくことから、走査線の数が多くてもクロス
トークを抑制することができ、高いコントラスト比を得
ることができる。
【0003】そのため、大面積表示用に適し、実用化が
進められている。
【0004】
【従来の技術】図4はアクティブマトリックス形液晶表
示装置の等価回路を示しており、また、図5は薄膜トラ
ンジスタ(TFT)と画素および補助容量の配置を示す
正面図である。
【0005】すなわち、複数のゲートバス1と複数のド
レインバス2とがそれぞれ直交し、その交差部に薄膜ト
ランジスタ(TFT)3があり、このTFT3のソース
電極4に容量5と補助容量6が並列に配列する構造をと
る。
【0006】すなわち、TFTのソース電極4は画素7
を構成する一方の透明電極8と回路接続しているが、画
素7は透明電極8を電極とし、他のガラス基板上に形成
した透明電極との間に液晶を介在させて構成されるの
で、静電容量を有しており、電気的に容量5として示す
ことができる。
【0007】然し、この容量5だけでは静電容量が不足
し、TFT3のスイッチング動作に当たって画面のちら
つき(フリッカ)や残像(焼きつき)を生ずると云う問
題がある。
【0008】そこで、補助容量5の付加が必要であり、
ガラス基板上に補助容量電極9を形成し、ガラス基板上
に形成してある絶縁膜を誘電体と、透明電極8と対向さ
せて補助容量6を構成している。
【0009】図3は逆スタッガー型TFTと画素と補助
容量の従来構造を示す断面図であり、次の工程により作
られている。すなわち、硼珪酸ガラスなどよりなり、厚
さが約1mmのガラス基板11の上に、アルミニウム(Al)や
タンタル(Ta)のような金属を約100nm の厚さに形成した
後、写真蝕刻技術(フォトリソグラフィ) を用いて選択
エッチングを行い、ゲート電極12と補助容量電極13を形
成する。
【0010】次に、プラズマCVD法により窒化シリコ
ン(Si3Nx ) のような絶縁物を約400nm の厚さに被覆し
てゲート絶縁膜14を形成する。次に、この上に先と同様
にプラズマCVD法などにより動作層15として働く非晶
質シリコン膜(以下a-Si膜)とSi3Nx 膜を形成し、Si3N
x 膜は写真蝕刻技術を用いてパターンニングし、チャネ
ル保護膜16を形成する。
【0011】次に、プラズマCVD法によりn型不純物
を添加した非晶質シリコン膜(n+a-Si膜)17と密着を
助けるためのTi膜18とAl膜とを形成し、先と同様に写真
蝕刻技術を用いてパターンニングを行なうことにより図
示を省略したドレインバスラインに続くドレイン電極19
とソース電極20を形成する。
【0012】次に、この上にプラズマCVD法により保
護膜21を形成した後、画素形成部の保護膜21をエッチン
グして窓開けし、酸化錫(SnO2) と酸化インジウム(In2
O3)の固溶体( 略称ITO)よりなる透明導電膜をスパ
ッタ法などで形成した後、写真蝕刻技術を用いてパター
ンニングを行い、透明電極8をパターン形成することに
より画素と補助容量が完成している。
【0013】このようにしてTFTは作られているが、
補助容量はガラス基板11の上にゲート電極12と同時に形
成した補助容量電極13を一方の電極とし、ゲート絶縁膜
14と保護膜21を誘電体とし、透明電極8を対極として構
成されている。
【0014】こゝで、先に記したように、画面のちらつ
きや残像を無くするためには補助容量は大きい方が望ま
しいが、補助容量電極は画素の下に形成してあるため
に、この電極はむしろ縮小することが好ましい。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】TFTを使用するアク
ティブマトリックス形液晶表示装置においてはTFTの
スイッチング動作の際に画面のちらつきや残像を無くす
るために補助容量を画素の下に設けているが、電気的に
は静電容量は従来よりも大きいことが望ましく、一方、
画像表示の面からは補助容量電極の大きさを小さくして
有効表示面積(開口率)を向上することが必要である。
【0016】
【課題を解決するための手段】上記の課題はガラス基板
上に薄膜トランジスタと画素および補助容量をマトリッ
クス状に形成してなる表示装置において、補助容量が基
板上にゲート電極と同時にパターン形成した弁作用金属
からなる電極を一方の極とし、ゲート絶縁膜を誘電体と
するか、或いはこの電極の表面を電解酸化して得た酸化
膜を誘電体とし、画素電極を対極として構成することを
特徴としてアクティブマトリックス形液晶表示装置を構
成することにより解決することができる。
【0017】
【作用】先に記したようにアクティブマトリックス形の
液晶表示においては高画質化のために補助容量の付加が
必要であり、必要とする静電容量はTFTのゲート容量
と画素容量から決められる。
【0018】例えば、ゲート長が10μm ,ゲート幅20μ
m のTFTを用い、画素電極の大きさを255 ×90μm と
する場合、画素の下にパターン形成されている補助容量
電極として50×90μm 程度のものが用いられている。
【0019】こゝで、従来の補助容量の誘電体は図3に
示すようにゲート絶縁膜14と保護膜21との二層構造をと
り、厚さが約700nm のSi3Nx を用いて形成されている。
そこで、発明者は誘電体の膜厚を減らすことにより補助
容量の小形大容量化を行なうものであり、次の何れかの
方法をとる。 補助容量の誘電体をゲート絶縁膜のみで形成する。 補助容量電極をAlで形成し、誘電体としてはAlを電
解酸化して得た酸化アルミニウム皮膜を使用する。
【0020】本発明はTFTの駆動が低電圧で行なわれ
るために補助容量が必ずしも高い絶縁破壊電圧を必要と
しない点に着目してなされたもので、これにより補助容
量電極の大きさを減少することができる。
【0021】
【実施例】
実施例1(請求項1関連,図1に対応) 図1は本発明の実施法を示す断面図である。
【0022】すなわち、ガラス基板11の上にスパッタ法
を用いてAlを100nm の厚さに形成した後、写真蝕刻技術
を用い、ゲート電極12はゲート長10μm , ゲート幅20μ
m の寸法で、また、補助容量電極13は幅25μm , 長さ90
μm の寸法にパターン形成した。
【0023】次に、これらのパターンを含む基板上にゲ
ート絶縁膜14として、基板温度を350 ℃に保つ高温プラ
ズマCVD法によりSi3Nx を350nm の厚さに形成し、次
に従来と同様にa-Si膜よりなる動作層15, チャネル保護
膜16,n+a-Si膜17, Ti膜18,Al膜と順次に膜形成し、写
真蝕刻技術を用いてゲート絶縁膜14の上までドライエッ
チングを行い、ドレイン電極19, ソース電極20および、
図示していないバスラインをパターン形成する。
【0024】次に、基板上にSi3Nx を基板温度を200 ℃
に保つ低温プラズマCVD法により350nm の厚さに形成
して保護膜21を形成するが、これまでは従来の工程と変
わらない。
【0025】すなわち、画素形成部はガラス基板11の上
に補助容量電極13があり、この上にSi3Nx よりなるゲー
ト絶縁膜14と保護膜21が積層されている。次に、基板上
の全域にレジストを被覆した後、画素電極形成領域のみ
を窓開けし、次の条件でプラズマエッチングを行い、低
温で形成されており、エッチングされ易い保護膜21のみ
を除いた。
【0026】エッチャント:CF4 とO2(構成比1:0.1) 総流量 :500 sccm ガス圧 :20 Pa μ波電力 :800 W 次に、スパッタ法によりITOを100nm の厚さに形成
し、写真蝕刻技術を用いて透明電極8を形成した。
【0027】すなわち、従来の補助容量の膜厚が700nm
であるため、補助容量電極13として50×90μm の面積が
必要であったが、膜厚を1/2 にすることにより面積を25
×90μm に小形化することができ、これにより開口率を
向上することができる。
【0028】なお、ゲート絶縁膜がこの例のように単一
膜で構成する代わりに複合膜例えばSi3N4/SiO2で形成さ
れている場合もあるが、この場合は保護膜21を除く際に
同時にゲート絶縁膜の上層を除くと効果的である。 実施例2:((請求項2関連,図2に対応) 図2は本発明の実施法を示す断面図である。
【0029】すなわち、ガラス基板11の上にスパッタ法
を用いてAlを500nm の厚さに形成した後、写真蝕刻技術
を用い、ゲート電極12はゲート長10μm , ゲート幅20μ
m の寸法で、また、補助容量電極13は幅5μm , 長さ90
μm の寸法にパターン形成した。
【0030】次に、これらのパターンを含む基板上にゲ
ート絶縁膜14として、基板温度を350 ℃に保つ高温プラ
ズマCVD法によりSi3Nx を350nm の厚さに形成し、次
に従来と同様にa-Si膜よりなる動作層15, チャネル保護
膜16,n+a-Si膜17, Ti膜18,Al 膜と順次に膜形成し、写
真蝕刻技術を用いてゲート絶縁膜14の上までドライエッ
チングを行い、ドレイン電極19, ソース電極20および、
図示していないバスラインをパターン形成する。
【0031】次に、基板上にSi3Nx を基板温度を200 ℃
に保つ低温プラズマCVD法により350nm の厚さに形成
して保護膜21を形成するが、これまでは従来の工程と変
わらない。
【0032】すなわち、画素形成部はガラス基板11の上
に補助容量電極13があり、この上にSi3Nx よりなるゲー
ト絶縁膜14と保護膜21が積層されている。次に、基板上
の全域にレジストを被覆した後、画素電極形成領域のみ
を窓開けし、次の条件で反応性イオンエッチング( 略称
RIE)を行い、保護膜21とゲート絶縁膜14を除き、Al
よりなる補助容量電極13を露出させた。
【0033】エッチャント:SF6 流量 :200 sccm ガス圧 :2.6 Pa 電力 :800 W 次に、硼酸アンモン[(NH4)3BO3] の3%水溶液を電解液
とし、露出しているAlを陽極とし、白金(Pt)板を陰極と
し、定電流化成を行なって150 Vまで電圧を上昇せし
め、10分間そのまゝの電圧に保持してAlよりなる補助容
量電極13の表面を酸化アルミニウム( γ´Al203)23に変
換させた。
【0034】こゝで、酸化アルミニウム23の成長速度は
約14Å/Vであるので、200nm の厚さのAl酸化膜が成長
しており、この比誘電率は約9であるために静電容量は
従来の厚さが700nm のSi3Nx を用い、補助容量電極の大
きさが50×90μm のものと等価となる。
【0035】すなわち、補助容量電極の大きさを1/10に
小形化することができ、開口率を向上することができ
た。なお、最近開口率を向上する方法としてゲートバス
ラインの一部を補助容量電極として使用する提案もなさ
れているが、この場合にも同様にこの方法を適用するこ
とができる。
【0036】
【発明の効果】本発明の実施により補助容量の小形化を
実現することができ、これにより開口率の向上が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る補助容量とTFTの断面図であ
る。
【図2】本発明に係る別の補助容量とTFTの断面図で
ある。
【図3】TFTと画素と補助容量の従来構造を示す断面
図である。
【図4】アクティブマトリックス形液晶表示装置の等価
回路である。
【図5】TFTと画素および補助容量の配置を示す正面
図である。
【符号の説明】
3 TFT 4 ソース電極 6 補助容量 7 画素 8 透明電極 9,13 補助容量電極 11 ガラス基板 12 ゲート電極 14 ゲート絶縁膜 21 保護膜 23 酸化アルミニウム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板上に薄膜トランジスタと画素
    および補助容量をマトリックス状に形成してなる表示装
    置において、該補助容量が前記基板上にゲート電極と同
    時にパターン形成した補助容量電極を一方の極とし、ゲ
    ート絶縁膜を誘電体とし、画素電極を対極として構成す
    ることを特徴とするアクティブマトリックス形液晶表示
    装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 ガラス基板上に薄膜トランジスタと画素
    および補助容量をマトリックス状に形成してなる表示装
    置において、該補助容量が前記基板上にゲート電極と同
    時にパターン形成した弁作用金属よりなる補助容量電極
    を一方の極とし、該電極の表面を電解酸化して得た酸化
    膜を誘電体とし、画素電極を対極として構成することを
    特徴とするアクティブマトリックス形液晶表示装置の製
    造方法。
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