JPH07120790A - アクティブマトリックス基板およびその製造方法 - Google Patents

アクティブマトリックス基板およびその製造方法

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JPH07120790A
JPH07120790A JP2900994A JP2900994A JPH07120790A JP H07120790 A JPH07120790 A JP H07120790A JP 2900994 A JP2900994 A JP 2900994A JP 2900994 A JP2900994 A JP 2900994A JP H07120790 A JPH07120790 A JP H07120790A
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JP
Japan
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electrode
pixel electrode
insulating film
pixel
drain electrode
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JP2900994A
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English (en)
Inventor
Kiyonari Tanaka
聖也 田中
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 透明基板2上に形成される画素電極12が逆
スタガー構造の画素駆動用薄膜トランジスタ1のドレイ
ン電極10と接触する部位を、ゲート電極4と同一材料
の保護膜4′によって被覆する。しかる後にゲート絶縁
膜5と同一材料の画素被覆膜5′によって画素電極12
を被覆する。その接触部を覆う画素被覆膜5′と保護膜
4′とを貫通するコンタクトホール13を形成する。し
かる後にドレイン電極10を形成することで画素電極1
2にドレイン電極10をコンタクトホール13を介し接
触させる。 【効果】 製造工程を増加させることなく、画素電極と
ドレイン電極との接触抵抗や画素電極のシート抵抗を低
く安定させて表示特性を向上させることができ、また、
ドレイン電極を画素電極に接触させるためのコンタクト
ホールの貫通不良をなくして接触不良の発生を防止でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリック
ス方式の液晶表示装置(LCD)に用いるのに適するア
クティブマトリックス基板とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図9に示す従来のアクティブマトリック
ス方式LCDの画素駆動用薄膜トランジスタ101は逆
スタガー構造であって、透明基板102上に下地膜10
3を介し形成されるゲート電極104と、このゲート電
極104上に形成されるゲート絶縁膜105と、このゲ
ート絶縁膜105上に不純物をドープされていない水素
化非晶質シリコン等によって形成される半導体薄膜10
6と、この半導体薄膜106上に形成されるエッチング
ストッパー107と、その半導体薄膜106上にリン等
をドープされたマイクロクリスタルシリコンや水素化非
晶質シリコン等によって形成されるn+ 型半導体薄膜1
08と、このn+ 型半導体薄膜108上に形成されるソ
ース電極109およびドレイン電極110と、基板全体
を覆うパッシベーション膜111とを備える。
【0003】また、その基板102上に下地膜103を
介しITO等により構成される画素電極112が形成さ
れ、この画素電極112はゲート絶縁膜105と同一材
料の画素被覆膜105′によって被覆される。その画素
電極112に、前記ドレイン電極110がコンタクトホ
ール113を介し接続されると共にLCDの画素容量を
補う付加容量用の電極114がコンタクトホール115
を介し接続される。
【0004】そのゲート絶縁膜105は二層構造とされ
ることでピンホール等の欠陥に対し強い冗長構造とされ
ている。一層目の膜材料としては例えば誘電率の大きな
TaOxのような酸化物系絶縁膜105aを採用するこ
とで電気的特性の向上を図り、二層目の絶縁膜材料とし
ては例えばSiNxのような窒化物系絶縁膜105bを
採用することで電気的特性の向上と安定化を図ってい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ゲート絶縁膜105お
よび画素被覆膜105′の一層目を酸化物系絶縁膜10
5aとし、二層目を窒化物系絶縁膜105bとした場
合、ドレイン電極110と画素電極112との接触抵抗
や付加容量用電極114と画素電極112との接触抵抗
が高くなったり不均一になり、また、画素電極112の
シート抵抗(面積抵抗)が高くなり、表示特性に悪影響
を与えることが本件発明者により明らかにされた。この
理由として、二層目の窒化物系絶縁膜105bは薄膜ト
ランジスタ101の電気的特性を安定化するために組織
を緻密化する必要があり、そのため通常は320〜40
0℃程度の高温で形成されることから、その形成時の熱
により画素電極112の構成材料であるITO等が酸化
物系絶縁膜105aの構成材料であるTaOx等と反応
し、画素電極112が酸化物系絶縁膜105a中の酸素
を取り込んで酸化して抵抗が増加することが考えられて
いる。
【0006】また、ドレイン電極110や付加容量用電
極114を画素電極112に接続させるためにゲート絶
縁膜105をエッチングしてコンタクトホール113、
115を形成する際、基板102、下地膜103および
画素被覆膜105′は透明であるため、コンタクトホー
ル113、115が画素被覆膜105′を貫通している
か否かを容易に判断することができず、そのため、接触
不良が生じるという問題があった。
【0007】また、従来は画素電極112を成膜してパ
ターニングした後にゲート電極105を成膜してパター
ニングしていたため、パターニング時のマスク枚数が多
く製造工程が長くなっていた。
【0008】本発明は、上記従来技術の問題を解決する
ことのできるアクティブマトリックス基板とその製造方
法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本件第1発明は、基板上
にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体薄膜、ソース・ド
レイン電極を順次積層した薄膜トランジスタを設けると
共に、この基板上に前記ドレイン電極と接続する画素電
極を設けたアクティブマトリックス基板において、前記
画素電極におけるドレイン電極との接続部周縁部に、絶
縁膜で被覆された低抵抗な金属材料から保護膜を形成し
たことを特徴とする。
【0010】本件第2発明は、基板上にゲート電極、ゲ
ート絶縁膜、半導体薄膜、ソース・ドレイン電極を順次
積層した薄膜トランジスタを設け、この基板上に前記ド
レイン電極と接続する画素電極と、この画素電極に接続
する付加容量用電極を設けたアクティブマトリックス基
板において、前記画素電極における付加容量用電極との
接続部周縁部に、絶縁膜で被覆された低抵抗な金属材料
から成る保護膜を形成したことを特徴とする。
【0011】本件第3発明は、基板上にゲート電極、ゲ
ート絶縁膜、半導体薄膜、ソース・ドレイン電極を順次
積層した薄膜トランジスタを設けると共に、この基板上
に前記ドレイン電極と接続する画素電極を設けたアクテ
ィブマトリックス基板において、その画素電極上の縁部
に金属材料からなる保護膜を画素電極の中央部を囲むよ
うに形成し、この保護膜をドレイン電極に接続したこと
を特徴とする。
【0012】本件第4発明は、基板上に形成されるゲー
ト電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極およびド
レイン電極からなる薄膜トランジスタを設け、この基板
上に前記ドレイン電極と接続する画素電極と、この画素
電極に接続する付加容量用電極を設けたアクティブマト
リックス基板において、その画素電極上の縁部に金属材
料からなる保護膜を画素電極の中央部を囲むように形成
し、この保護膜を付加容量用電極に接続したことを特徴
とする。
【0013】本件第5発明は、基板上に形成されるゲー
ト電極、ゲート絶縁膜、半導体薄膜、ソース電極および
ドレイン電極から成る薄膜トランジスタと、そのドレイ
ン電極に接続される画素電極を備えるアクティブマトリ
ックス基板を製造するに際し、その画素電極の前記ドレ
イン電極との接続部を前記ゲート電極と同一材料の保護
膜によって被覆し、その保護膜と画素電極とを前記ゲー
ト絶縁膜と同一材料の絶縁膜で被覆し、その画素電極の
ドレイン電極との接続部を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通
するコンタクトホールを形成し、このコンタクトホール
を介しドレイン電極を画素電極に接続させることを特徴
とする。
【0014】本件第6発明は、基板上に形成されるゲー
ト電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極およびド
レイン電極からなる薄膜トランジスタと、そのドレイン
電極に接続される画素電極と、この画素電極に接続する
付加容量用電極を備えるアクティブマトリックス基板を
製造するに際し、その画素電極の前記付加容量用電極と
の接続部を前記ゲート電極と同一材料の保護膜によって
被覆し、その保護膜と画素電極とを前記ゲート絶縁膜と
同一材料の絶縁膜で被覆し、その画素電極の付加容量用
電極との接続部を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通するコン
タクトホールを形成し、このコンタクトホールを介し付
加容量用電極を画素電極に接続させることを特徴とす
る。
【0015】本件第7発明は、基板上に形成されるゲー
ト電極、ゲート絶縁膜、半導体薄膜、ソース電極および
ドレイン電極から成る薄膜トランジスタと、そのドレイ
ン電極に接続される画素電極とを備えるアクティブマト
リックス基板を製造するに際し、その画素電極の上面全
域を前記ゲート電極と同一材料の保護膜によって被覆
し、その保護膜を前記ゲート絶縁膜と同一材料の絶縁膜
で被覆し、その画素電極のドレイン電極との接続部を覆
う絶縁膜と保護膜とを貫通するコンタクトホールを形成
し、このコンタクトホールを介しドレイン電極を画素電
極に接続させることを特徴とする。その画素電極上の表
示領域部分を被覆する保護膜の除去を、その画素電極の
ドレイン電極との接続部を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通
するコンタクトホールの形成と同時に行なうのが好まし
い。
【0016】本件第8発明は、基板上に形成されるゲー
ト電極、ゲート絶縁膜、半導体層、ソース電極およびド
レイン電極からなる薄膜トランジスタと、そのドレイン
電極に接続される画素電極と、この画素電極に接続する
付加容量用電極を備えるアクティブマトリックス基板を
製造するに際し、その画素電極の上面全域を前記ゲート
電極と同一材料の保護膜によって被覆し、その保護膜と
画素電極とを前記ゲート絶縁膜と同一材料の絶縁膜で被
覆し、その画素電極の付加容量用電極との接続部を覆う
絶縁膜と保護膜とを貫通するコンタクトホールを形成
し、このコンタクトホールを介しドレイン電極または付
加容量用電極を画素電極に接続させることを特徴とす
る。その画素電極上の表示領域部分を被覆する保護膜の
除去を、その画素電極の付加容量用電極との接続部を覆
う絶縁膜と保護膜とを貫通するコンタクトホールの形成
と同時に行なうのが好ましい。
【0017】その画素電極の材料とゲート電極の材料と
を同時にパターニングするのが好ましい。
【0018】
【作用】本件第1発明によれば、画素電極におけるドレ
イン電極との接続部周縁部に金属材料から保護膜を形成
したことにより、ドレイン電極と保護膜が接触し、ドレ
イン電極と画素電極との接触面積がコンタクトホールの
面積のみでなく、その保護膜と画素電極との接触面積も
加えた面積にまで大きくできる。これにより、ドレイン
電極と画素電極との接触抵抗を小さくできる。また、そ
のコンタクトホールの開口面積は、アクティブマトリッ
クス基板の開口率を上げるために制限されるが、その保
護膜はブラックマトリックスやドレイン電極によりかく
されたいわばデッドスペースを利用して形成できるの
で、コンタクトホールの開口面積を大きくすることなく
(すなわち開口率を下げることなく)、ドレイン電極と
画素電極との接触面積を大きくして接触抵抗を小さくで
きる。すなわち、図4に示すように、保護膜4′と絶縁
膜5とを貫通するコンタクトホール13を介し、ドレイ
ン電極10を画素電極12に接続する場合、ドレイン電
極10の端面を図中破線Kで示すようにコンタクトホー
ル13の内周面と同一とすることは現実には困難であ
り、その端面はコンタクトホール13の内周面よりも外
方に位置する。そのため、ドレイン電極10によりかく
されたデッドスペースを利用して保護膜4′を形成でき
る。
【0019】本件第2発明によれば、画素電極における
付加容量用電極との接続部周縁部に金属材料から保護膜
を形成したことにより、付加容量用電極と保護膜が接触
し、付加容量用電極と画素電極との接触面積がコンタク
トホールの面積のみでなく、その保護膜と画素電極との
接触面積も加えた面積にまで大きくできる。これによ
り、付加容量用電極と画素電極との接触抵抗を小さくで
きる。また、その保護膜は上記同様にブラックマトリッ
クスや付加容量用電極によりかくされたデッドスペース
を利用して形成できるので、アクティブマトリックス基
板を構成要素とする表示パネルの開口率を下げることな
くその接触抵抗を小さくできる。
【0020】本件第3発明、第4発明によれば、画素電
極上の縁部に中央部を囲む金属材料からなる保護膜を形
成し、この保護膜をドレイン電極に接続したことによ
り、ドレイン電極と画素電極との接触面積または付加容
量用電極と画素電極との接触面積がコンタクトホールの
面積のみでなく、その保護膜と画素電極との接触面積も
加えた面積にまで大きくできる。これにより、ドレイン
電極と画素電極との接触抵抗または付加容量用電極と画
素電極との接触抵抗を小さくできる。また、画素電極上
の縁部はブラックマトリックスにより覆われることか
ら、アクティブマトリックス基板を構成要素とする表示
パネルの開口率を下げることなくその接触抵抗を小さく
できる。
【0021】本件第5発明、第6発明によれば、ゲート
絶縁膜を多層構造とし、その一層目を酸化物系絶縁膜と
し、二層目を高温で成膜される窒化物系絶縁膜とした場
合でも、画素電極とドレイン電極との接触抵抗が高くな
ったり、画素電極のシート抵抗が高くなるのを防止でき
る。これは、その酸化物系絶縁膜によって画素電極を被
覆するに先立って、ゲート電極と同一材料の保護膜によ
って画素電極のドレイン電極との接続部または画素電極
の付加容量用電極との接続部を被覆するので、その接続
部は酸化物系絶縁膜と直接に接することはなく、その酸
化物系絶縁膜からダメージを受けるのを防止できるから
である。その画素電極のドレイン電極との接続部または
画素電極の付加容量用電極との接続部をゲート電極材料
と同一材料の保護膜によって被覆することで、その保護
膜の形成をゲート電極の形成と同時に行なうことができ
るので、製造工程を増加させることはない。
【0022】本件第7発明、第8発明によれば、ゲート
絶縁膜を多層構造とし、その一層目を酸化物系絶縁膜と
し、二層目を高温で成膜される窒化物系絶縁膜とした場
合でも、その絶縁膜によって画素電極を被覆するに先立
って、ゲート電極と同一材料の保護膜によって画素電極
の上面全域を被覆するので、その画素電極の上面全域は
酸化物系絶縁膜と直接に接することはなく、その酸化物
系絶縁膜からダメージを受けるのを防止でき、画素電極
とドレイン電極との接触抵抗または画素電極と付加容量
用電極との接触抵抗が高くなったり、画素電極のシート
抵抗が高くなるのを防止できる。その保護膜をゲート電
極材料と同一材料とすることで、その保護膜の形成をゲ
ート電極の形成と同時に行なうことができるので、製造
工程を増加させることはない。
【0023】本件第5発明〜第8発明において、基板と
ゲート絶縁膜を透明としてゲート電極材料を不透明とす
ることで、そのコンタクトホールが貫通したか否かは、
そのコンタクトホールを光が通過するか否かにより判断
できる。また、画素電極材料とゲート電極材料とを同時
にパターニングすることで、個別にパターニングする場
合に比べパターニング時のマスク枚数を少なくして製造
工程を短くできる。
【0024】
【実施例】図1〜図3を参照して本発明の第1実施例を
説明する。
【0025】図1、図2に示すアクティブマトリックス
型LCDの画素駆動用薄膜トランジスタ1は逆スタガー
構造であって、ガラス等の透明基板2上に透明な下地膜
3を介し形成される不透明なゲート電極(図2において
破線で示す)4と、このゲート電極4上に形成される透
明なゲート絶縁膜5と、このゲート絶縁膜5上に形成さ
れる半導体薄膜(図2において2点鎖線で示す)6と、
この半導体薄膜6上に形成される透明なエッチングスト
ッパー7と、その半導体薄膜6上に形成されるn+ 型半
導体薄膜8と、このn+ 型半導体薄膜8上に形成される
不透明なソース、ドレイン電極(図2において1点鎖線
で示す)9、10と、基板全体を覆う透明なパッシベー
ション膜11とを備える。
【0026】その基板2上に下地膜3を介し透明な画素
電極(図2において実線で示す)12が形成され、この
画素電極12に、前記ドレイン電極10がコンタクトホ
ール13を介し接続されると共にLCDの画素容量を補
う付加容量用の不透明な電極(図2において1点鎖線で
示す)14がコンタクトホール15を介し接続される。
その画素電極12とドレイン電極10との接続部の周縁
部、および、その画素電極12と付加容量用電極14と
の接続部の周縁部は、前記ゲート電極4と同一材料の保
護膜4′、4″によって被覆されている。また、その画
素電極12の全域はゲート絶縁膜5と同一材料の画素被
覆膜5′によって被覆され、これにより、その保護膜
4′、4″は画素電極12と画素被覆膜5′との間に挟
み込まれている。
【0027】そのゲート絶縁膜5および画素被覆膜5′
は二層とされ、ピンホール等の欠陥に対し強い冗長構造
とされると共に誘電率の向上が図られている。一層目の
膜材料は酸化物系絶縁膜5aとされ、二層目の膜材料は
窒化物系絶縁膜5bとされている。
【0028】図3を参照して上記第1実施例のアクティ
ブマトリックス基板の製造方法を説明する。まず、図3
の(1)に示すように、ほう珪酸ガラス等の透明基板2
の表面側に下地膜3をスパッタ法等により成膜し、この
下地膜3上に画素電極材料をスパッタ法等により成膜す
ると共にフォトリソグラフィにより所定形状にパターニ
ングして画素電極12を形成する。その、下地膜3の材
料としては例えばSiO2 を用いることができる。その
画素電極12の材料としては例えばITO、ZnO2
SnO2 等を用いることができ、膜厚は1000Å程度
にすることができる。
【0029】次に、図3の(2)に示すように、その下
地膜3および画素電極12の上にゲート電極材料をスパ
ッタリング法等により成膜すると共にフォトリソグラフ
ィにより所定形状にパターニングしてゲート電極4を形
成する。そのパターニングの際に、画素電極12上のド
レイン電極10および付加容量用電極14との接続部と
その周縁部とにゲート電極材料をエッチングすることな
く残し、これによって、その接続部とその周縁部とをゲ
ート電極4と同一材料の保護膜4′、4″により被覆す
る。そのゲート電極材料としては低抵抗な金属材料が好
ましく、例えば一層目をNbNとし二層目をTaとした
り、一層目をTaNとし二層目をTaとしたり、一層目
をTiとし二層目をAlとしたり、Cr単層とすること
ができ、その膜厚は500Å〜1500Å程度にするこ
とができる。なお、後述のようにゲート絶縁膜5と画素
被覆膜5′の材料として高温下で成膜されるSiNx等
を用いる場合、ゲート電極材料が熱により画素電極12
を構成するITO等と反応して体積が膨張し剥離を生じ
ることがないように、Ta単層等はゲート電極材料とし
て用いない方がよい。また、後述のようにコンタクトホ
ール13、15をドライエッチングにより形成する場
合、ゲート電極材料が熱により画素電極12を構成する
ITO等と反応して界面にドライエッチングでは除去で
きない絶縁膜を生成することがないように、Al単層等
はゲート電極材料として用いない方がよい。
【0030】次に、図3の(3)に示すように、ゲート
絶縁膜5、画素被覆膜5′、半導体薄膜6およびエッチ
ングストッパー7の各材料を成膜し、その半導体薄膜6
とエッチングストッパー7とをフォトリソグラフィによ
り島状にパターニングする。これにより、前記保護膜
4′、4″は画素電極12と画素被覆膜5′とにより挟
み込まれる。そのゲート絶縁膜5と画素被覆膜5′は同
時に成膜すると共に膜厚は2000Å〜6000Å程度
にすることができ、そのゲート絶縁膜5と画素被覆膜
5′の一層目を構成する酸化物系絶縁膜5aとしては例
えばTaOx、SiO2 等を用いることができ、二層目
を構成する窒化物系絶縁膜5bの材料としては例えばS
iNxを用いることができる。その半導体薄膜6の膜厚
は100Å〜1000Å程度にすることができ、その材
料としては例えば不純物をドープされていない水素化非
晶質シリコンを用いることができる。そのエッチングス
トッパー7の膜厚は1000Å程度にすることができ、
その材料としては例えばSiNxを用いることができ
る。また、その酸化物系絶縁膜5aは例えばスパッタリ
ング法により成膜でき、その窒化物系絶縁膜5b、半導
体薄膜6およびエッチングストッパー7は例えばプラズ
マCVD法により成膜できる。
【0031】次に、図3の(4)に示すように、エッチ
ングストッパー7をトランジスタ1のチャネル部に対応
してパターニングし、n+ 型半導体薄膜8を例えばプラ
ズマCVD法により100Å〜1000Å程度の厚さで
成膜すると共に半導体薄膜6上に位置するようパターニ
ングする。そのn+ 型半導体薄膜8の材料としては例え
ばリン等をドープされたマイクロクリスタルシリコンや
水素化非晶質シリコンを用いることができる。
【0032】次に、図3の(5)に示すように、保護膜
4′、4″と画素被覆膜5′とを貫通するコンタクトホ
ール13、15を例えばドライエッチングによりパター
ニングする。
【0033】しかる後に、図1に示すように、電極用材
料をスパッタリング法等により成膜してパターニングす
ることでソース電極9、ドレイン電極10および付加容
量用電極14を形成し、そのドレイン電極10と付加容
量用電極14をコンタクトホール13、15を介し画素
電極12に接続させる。しかる後にパッシベーション膜
11をプラズマCVD法等により成膜する。そのソース
電極9、ドレイン電極10および付加容量用電極14は
同時に成膜でき、その材料としては例えばTiなどの単
層構造やまたは例えば一層目をMoSiとし二層目をA
lとするといったような多層構造にできる。そのパッシ
ベーション膜11の材料としては例えばSiNxを用い
ることができる。
【0034】上記第1実施例の構成によれば、ゲート絶
縁膜5と画素被覆膜5′の一層目を酸化物系絶縁膜5a
とし、二層目を高温で形成される窒化物系絶縁膜5bと
した場合でも、画素電極12とドレイン電極10や付加
容量用電極14との接触抵抗が高くなったり、画素電極
12のシート抵抗が高くなるのを防止できる。これは、
その酸化物系絶縁膜5aによって画素電極12を被覆す
るに先立って、ゲート電極4と同一材料の保護膜4′、
4″によって画素電極12のドレイン電極10および付
加容量用電極14との接続部を被覆するので、その接続
部は酸化物系絶縁膜5aと直接に接することはなく、そ
の酸化物系絶縁膜5aからダメージを受けるのを防止で
きるからである。また、画素電極12におけるドレイン
電極10および付加容量用電極14との接続部周縁部に
保護膜4′、4″を形成したことにより、ドレイン電極
10と保護膜4′が接触し、また、付加容量用電極14
と保護膜4″とが接触し、ドレイン電極10と画素電極
12との接触面積および付加容量用電極14と画素電極
12との接触面積がコンタクトホール13、15の面積
のみでなく、その保護膜4′、4″と画素電極12との
接触面積も加えた面積にまで大きくできる。これによ
り、ドレイン電極10と画素電極12との接触抵抗およ
び付加容量用電極14と画素電極12との接触抵抗を小
さくできる。また、そのコンタクトホール13、15の
開口面積は、アクティブマトリックス基板を構成要素と
する表示パネルの開口率を上げるために制限されるが、
その保護膜4′、4″はブラックマトリックスやドレイ
ン電極10や付加容量用電極14によりかくされたいわ
ばデッドスペースを利用して形成できるので、コンタク
トホール13、15の開口面積を大きくすることなく
(すなわち表示パネルの開口率を下げることなく)、ド
レイン電極10と画素電極との間および付加容量用電極
14と画素電極12との間で接触面積を大きくして接触
抵抗を小さくできる。その保護膜4′、4″はゲート電
極4と同時に形成されるので、製造工程が増加すること
はない。
【0035】画素電極として膜厚1000ÅのITOを
用い、ゲート絶縁膜と画素被覆膜を構成する酸化物系絶
縁膜としてTaOxを用い、窒化物系絶縁膜としてSi
Nxを用いて320〜400℃程度で成膜し、ゲート電
極と保護膜として一層目にNbNを二層目にTaを用
い、ドレイン電極として一層目にMoSiを二層目にA
lを用い、画素電極とドレイン電極とのコンタクトホー
ルの面積を900μm2とした場合において、上記実施
例と従来例とで、画素電極のドレイン電極との接触抵抗
ならびに画素電極のシート抵抗を測定した。その接触抵
抗は従来例では30Ω/900μm2 以上であったのに
対し実施例では10Ω/900μm2 であり、そのシー
ト抵抗は従来例では100〜1000Ω/□の範囲でば
らつきがあり1000Ω/□を超える部分もあったのに
対し実施例では略20Ω/□と均一であり20Ω/□を
超える部分はなかった。
【0036】図5〜図7を参照して本発明の第2実施例
を説明する。
【0037】図5、図6に示すアクティブマトリックス
型LCDの画素駆動用薄膜トランジスタ51は逆スタガ
ー構造であって、ガラス等の透明基板52上に透明な下
地膜53を介し形成される不透明なゲート電極(図6に
おいて破線で示す)54と、このゲート電極54上に形
成される透明なゲート絶縁膜55と、このゲート絶縁膜
55上に形成される半導体薄膜(図2において2点鎖線
で示す)56と、この半導体薄膜56上に形成されるn
+ 型半導体薄膜58と、このn+ 型半導体薄膜58上に
形成される不透明なソース、ドレイン電極(図6におい
て1点鎖線で示す)59、60と、基板52の表示領域
を除く部分を覆う透明なパッシベーション膜61とを備
える。
【0038】その基板52上に下地膜53を介し透明な
画素電極(図6において実線で示す)62が形成され、
この画素電極62に前記ドレイン電極60がコンタクト
ホール63を介し接続される。その画素電極62上の縁
部全周に前記ゲート電極54と同一材料の保護膜54′
が画素電極62の中央部を囲むように形成されている。
その保護膜54′はゲート絶縁膜55と同一材料の被覆
膜55′によって被覆され、これにより、その保護膜5
4′は画素電極62と被覆膜55′との間に挟み込まれ
ている。
【0039】そのゲート絶縁膜55および被覆膜55′
は二層とされ、ピンホール等の欠陥に対し強い冗長構造
とされると共に誘電率の向上が図られている。一層目の
膜材料は酸化物系絶縁膜55aとされ、二層目の膜材料
は窒化物系絶縁膜55bとされている。
【0040】図7を参照して上記第2実施例のアクティ
ブマトリックス基板の製造方法を説明する。まず、図7
の(1)に示すように、ほう珪酸ガラス等の透明基板5
2の表面側に下地膜53をスパッタ法等により成膜し、
この下地膜53上に画素電極62の材料とゲート電極5
4の材料をスパッタリング法等により成膜する。その、
下地膜53、画素電極52、ゲート電極54の材料およ
び膜厚は第1実施例と同様とできる。
【0041】次に、図7の(2)に示すように、その画
素電極材料とゲート電極材料とを同時にフォトリソグラ
フィによりパターニングして所定形状の画素電極62と
ゲート電極54とを形成する。このパターニングの際
に、その画素電極62の上面全域を被覆するゲート電極
材料をエッチングすることなく保護膜54′とし残存さ
せる。なお、ゲート電極54と下地膜53との間には画
素電極材料62′が挟まれる。
【0042】次に、図7の(3)に示すように、ゲート
絶縁膜55、被覆膜55′、半導体薄膜56、n+ 型半
導体薄膜58の各材料を成膜する。これにより、前記保
護膜54′は画素電極12と被覆膜55′とにより挟み
込まれる。そのゲート絶縁膜55と被覆膜55′は同時
に成膜すると共に膜厚は2000Å〜6000Å程度に
することができ、そのゲート絶縁膜55と被覆膜55′
の一層目を構成する酸化物系絶縁膜55aとしては例え
ばTaOx、SiO2 等を用いることができ、二層目を
構成する窒化物系絶縁膜55bの材料としては例えばS
iNxを用いることができる。その半導体薄膜56は二
層構造とでき、一層目を構成する半導体薄膜56aの膜
厚は100Å〜1000Å程度にすることができ、その
材料としては例えば不純物をドープされていない水素化
非晶質シリコンを用いることができ、二層目を構成する
半導体薄膜56bの膜厚は100Å〜1000Å程度に
することができ、その材料としては例えばCやN等をド
ープされることで耐エッチング性に優れた水素化非晶質
シリコンを用いることができる。そのn+ 型半導体薄膜
58の膜厚は100Å〜1000Å程度にすることがで
き、その材料としては例えばリン等をドープされたマイ
クロクリスタルシリコンや水素化非晶質シリコンを用い
ることができる。また、その酸化物系絶縁膜55aは例
えばスパッタリング法により成膜でき、その窒化物系絶
縁膜55bおよび半導体薄膜56、n+ 型半導体薄膜5
8は例えばプラズマCVD法により成膜できる。
【0043】次に、図7の(4)に示すように、その半
導体薄膜6とn+ 型半導体薄膜58をフォトリソグラフ
ィにより島状にパターニングする。
【0044】次に、図7の(5)に示すように、保護膜
54′と被覆膜55′とを貫通するコンタクトホール6
3を例えばドライエッチングによりパターニングする。
【0045】次に、図7の(6)に示すように、電極用
材料をスパッタリング法等により成膜してパターニング
することでソース電極59およびドレイン電極60を形
成し、そのドレイン電極60をコンタクトホール63を
介し画素電極62に接続させる。そのソース電極59お
よびドレイン電極60は同時に成膜でき、その材料とし
ては第1実施例と同様に例えば一層目をMoSiとし二
層目をAlとするといったような多層構造にできる。
【0046】次に、図5に示すようにパッシベーション
膜61を基板52全体を覆うようにプラズマCVD法等
により成膜し、しかる後に、その画素電極62の表示領
域部分を覆うパッシベーション膜61と保護膜54′と
被覆膜55′の部分を除去する。そのパッシベーション
膜61の材料としては第1実施例と同様に例えばSiN
xを用いることができる。
【0047】上記第2実施例の構成によれば、画素電極
62上の縁部に中央部を囲むように形成された金属材料
からなる保護膜54′は、この保護膜54′に形成され
たコンタクトホール63を介しドレイン電極60に接続
されるので、ドレイン電極60と画素電極62との接触
面積がコンタクトホール63の面積のみでなく、その保
護膜54′と画素電極62との接触面積も加えた面積に
まで大きくできる。これにより、ドレイン電極60と画
素電極62との接触抵抗を小さくできる。また、画素電
極62上の縁部はブラックマトリックスにより覆われる
ことから、アクティブマトリックス基板を構成要素とす
る表示パネルの開口率を下げることなくその接触抵抗を
小さくできる。また、酸化物系絶縁膜55aによって画
素電極62を被覆するに先立って、保護膜54′によっ
て画素電極62の上面全域を被覆するので、その画素電
極62の上面全域は酸化物系絶縁膜55aと直接に接す
ることはなく、その酸化物系絶縁膜55aからダメージ
を受けるのを防止でき、画素電極62とドレイン電極6
0との接触抵抗が高くなったり、画素電極60のシート
抵抗が高くなるのを防止できる。その保護膜54′をゲ
ート電極材料と同一材料とすることで、その保護膜5
4′の形成をゲート電極54の形成と同時に行なうこと
ができるので、製造工程を増加させることはない。ま
た、画素電極材料とゲート電極材料とを同時にパターニ
ングすることで、個別に成膜してパターニングする場合
に比べパターニング時のマスク枚数を少なくして製造工
程を短くできる。また、画素電極62の表示領域部分を
覆うパッシベーション膜61と保護膜54′と被覆膜5
5′の部分を除去しているので、TNモードやSTNモ
ードの液晶表示パネルを構成するための液晶配向膜を画
素電極62上に直接コーティングすることができ、第1
実施例に比べ液晶駆動に用いる電力を低減できる。
【0048】上記第1、第2実施例の構成によれば、コ
ンタクトホール13、15、63は透明な被覆膜5′、
55′だけでなく不透明な保護膜4′、4″、54′も
貫通するので、そのコンタクトホール13、15、63
がドライエッチングによる形成時に貫通したか否かは、
そのコンタクトホール13、15、63を光が通過する
か否かにより判断でき、そのコンタクトホール13、1
5、63のエッチング終点の判定を確実に行なうことが
できる。
【0049】なお、本発明は上記各実施例に限定されな
い。例えば、第1実施例では画素電極12のドレイン電
極10との接続部を覆う保護膜4′と付加容量用電極1
4との接続部を覆う保護膜4″とは互いに分離したが、
図2において3点鎖線で示すように画素電極12の縁に
沿う連結部4aを介し連なるようにしてもよい。これに
より、ドレイン電極10と付加容量用電極14との間の
抵抗を下げることができる。また、第2実施例では画素
電極62の表示領域部分を覆うパッシベーション膜61
と保護膜54′と被覆膜55′の部分を除去したが、図
7の(5)においてコンタクトホール63の形成と同時
に保護膜54′と被覆膜55′とを除去し、画素電極6
2の表示領域部分はパッシベーション膜61で覆うよう
にしてもよい。また、第2実施例では保護膜54′を画
素電極62上の縁部全周に形成したが、図8に示すよう
に、画素電極62上の一側に沿う縁部を除いた縁部に保
護膜54″を形成するようにして画素電極62の中央部
を囲むようにしてもよい。また、画素電極の中央部を囲
む金属材料製保護膜を画素電極の縁部に形成する場合
に、その保護膜に付加容量用電極を、第1実施例と同様
に、画素電極を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通するコンタ
クトホールを介し接続させてもよく、この場合に、その
保護膜をゲート電極材料と同一材料であって画素電極の
上面全域を被覆後にゲート電極材料と同時にパターニン
グされるものとし、また、そのコンタクトホールを表示
領域部分を被覆する保護膜の除去と同時に形成してもよ
い。
【0050】
【発明の効果】本発明によれば、製造工程を増加させる
ことなく、画素電極とドレイン電極との接触抵抗や画素
電極と付加容量用電極との接触抵抗および画素電極のシ
ート抵抗を低く安定させて表示特性を向上させることが
でき、また、ドレイン電極または付加容量用電極を画素
電極に接触させるためのコンタクトホールの貫通不良を
なくして接触不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の薄膜トランジスタの断面
図(図2のI‐I線断面図)
【図2】本発明の第1実施例の薄膜トランジスタの平面
【図3】本発明の第1実施例の薄膜トランジスタの製造
工程の説明図
【図4】本発明の作用説明図
【図5】本発明の第2実施例の薄膜トランジスタの断面
図(図6のV‐V線断面図)
【図6】本発明の第2実施例の薄膜トランジスタの平面
【図7】本発明の第2実施例の薄膜トランジスタの製造
工程の説明図
【図8】本発明の第2実施例の変形例の薄膜トランジス
タの平面図
【図9】従来の薄膜トランジスタの断面図
【符号の説明】
1、51 薄膜トランジスタ 2、52 基板 4、54 ゲート電極 4′、5′ 保護膜 5、55 ゲート絶縁膜 5′、55′ 被覆膜 6、8、56、58 半導体薄膜 9、59 ソース電極 10、60 ドレイン電極 12、62 画素電極 13、15、63 コンタクトホール

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半
    導体薄膜、ソース・ドレイン電極を順次積層した薄膜ト
    ランジスタを設けると共に、この基板上に前記ドレイン
    電極と接続する画素電極を設けたアクティブマトリック
    ス基板において、その画素電極におけるドレイン電極と
    の接続部周縁部に、絶縁膜で被覆された金属材料からな
    る保護膜を形成したことを特徴とするアクティブマトリ
    ックス基板。
  2. 【請求項2】 基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半
    導体薄膜、ソース・ドレイン電極を順次積層した薄膜ト
    ランジスタを設け、この基板上に前記ドレイン電極と接
    続する画素電極と、この画素電極に接続する付加容量用
    電極を設けたアクティブマトリックス基板において、そ
    の画素電極における付加容量用電極との接続部周縁部
    に、絶縁膜で被覆された金属材料からなる保護膜を形成
    したことを特徴とするアクティブマトリックス基板。
  3. 【請求項3】 基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半
    導体薄膜、ソース・ドレイン電極を順次積層した薄膜ト
    ランジスタを設けると共に、この基板上に前記ドレイン
    電極と接続する画素電極を設けたアクティブマトリック
    ス基板において、その画素電極上の縁部に金属材料から
    なる保護膜を画素電極の中央部を囲むように形成し、こ
    の保護膜をドレイン電極に接続したことを特徴とするア
    クティブマトリックス基板。
  4. 【請求項4】 基板上に形成されるゲート電極、ゲート
    絶縁膜、半導体層、ソース電極およびドレイン電極から
    なる薄膜トランジスタを設け、この基板上に前記ドレイ
    ン電極と接続する画素電極と、この画素電極に接続する
    付加容量用電極を設けたアクティブマトリックス基板に
    おいて、その画素電極上の縁部に金属材料からなる保護
    膜を画素電極の中央部を囲むように形成し、この保護膜
    を付加容量用電極に接続したことを特徴とするアクティ
    ブマトリックス基板。
  5. 【請求項5】 基板上に形成されるゲート電極、ゲート
    絶縁膜、半導体薄膜、ソース電極およびドレイン電極か
    ら成る薄膜トランジスタと、そのドレイン電極に接続さ
    れる画素電極を備えるアクティブマトリックス基板を製
    造するに際し、その画素電極の前記ドレイン電極との接
    続部を前記ゲート電極と同一材料の保護膜によって被覆
    し、その保護膜と画素電極とを前記ゲート絶縁膜と同一
    材料の絶縁膜で被覆し、その画素電極のドレイン電極と
    の接続部を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通するコンタクト
    ホールを形成し、このコンタクトホールを介しドレイン
    電極を画素電極に接続させることを特徴とするアクティ
    ブマトリックス基板の製造方法。
  6. 【請求項6】 基板上に形成されるゲート電極、ゲート
    絶縁膜、半導体層、ソース電極およびドレイン電極から
    なる薄膜トランジスタと、そのドレイン電極に接続され
    る画素電極と、この画素電極に接続する付加容量用電極
    を備えるアクティブマトリックス基板を製造するに際
    し、その画素電極の前記付加容量用電極との接続部を前
    記ゲート電極と同一材料の保護膜によって被覆し、その
    保護膜と画素電極とを前記ゲート絶縁膜と同一材料の絶
    縁膜で被覆し、その画素電極の付加容量用電極との接続
    部を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通するコンタクトホール
    を形成し、このコンタクトホールを介し付加容量用電極
    を画素電極に接続させることを特徴とするアクティブマ
    トリックス基板の製造方法。
  7. 【請求項7】 基板上に形成されるゲート電極、ゲート
    絶縁膜、半導体薄膜、ソース電極およびドレイン電極か
    ら成る薄膜トランジスタと、そのドレイン電極に接続さ
    れる画素電極とを備えるアクティブマトリックス基板を
    製造するに際し、その画素電極の上面全域を前記ゲート
    電極と同一材料の保護膜によって被覆し、その保護膜を
    前記ゲート絶縁膜と同一材料の絶縁膜で被覆し、その画
    素電極のドレイン電極との接続部を覆う絶縁膜と保護膜
    とを貫通するコンタクトホールを形成し、このコンタク
    トホールを介しドレイン電極を画素電極に接続させるこ
    とを特徴とするアクティブマトリックス基板の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 基板上に形成されるゲート電極、ゲート
    絶縁膜、半導体層、ソース電極およびドレイン電極から
    なる薄膜トランジスタと、そのドレイン電極に接続され
    る画素電極と、この画素電極に接続する付加容量用電極
    を備えるアクティブマトリックス基板を製造するに際
    し、その画素電極の上面全域を前記ゲート電極と同一材
    料の保護膜によって被覆し、その保護膜と画素電極とを
    前記ゲート絶縁膜と同一材料の絶縁膜で被覆し、その画
    素電極の付加容量用電極との接続部を覆う絶縁膜と保護
    膜とを貫通するコンタクトホールを形成し、このコンタ
    クトホールを介しドレイン電極または付加容量用電極を
    画素電極に接続させることを特徴とするアクティブマト
    リックス基板の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項7において画素電極上の表示領域
    部分を被覆する保護膜の除去を、その画素電極のドレイ
    ン電極との接続部を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通するコ
    ンタクトホールの形成と同時に行なうことを特徴とする
    アクティブマトリックス基板の製造方法。
  10. 【請求項10】 請求項8において画素電極上の表示領
    域部分を被覆する保護膜の除去を、その画素電極の付加
    容量用電極との接続部を覆う絶縁膜と保護膜とを貫通す
    るコンタクトホールの形成と同時に行なうことを特徴と
    するアクティブマトリックス基板の製造方法。
  11. 【請求項11】 その画素電極の材料とゲート電極の材
    料とを同時にパターニングすることを特徴とする請求項
    5〜請求項10のいずれかに記載のアクティブマトリッ
    クス基板の製造方法。
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