JPH07230103A - Liquid crystal display device and its manufacture - Google Patents

Liquid crystal display device and its manufacture

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JPH07230103A
JPH07230103A JP2089394A JP2089394A JPH07230103A JP H07230103 A JPH07230103 A JP H07230103A JP 2089394 A JP2089394 A JP 2089394A JP 2089394 A JP2089394 A JP 2089394A JP H07230103 A JPH07230103 A JP H07230103A
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JP
Japan
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substrate
layer
electrode
liquid crystal
main surface
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Withdrawn
Application number
JP2089394A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahito Kenmochi
雅人 劒持
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH07230103A publication Critical patent/JPH07230103A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a liquid crystal display device capable of performing high definition image display with high luminance and high contrast. CONSTITUTION:A dielectric layer 14 and a second electrode 15 are adhered by stacking sequentially on the side wall plane of a semiconductor layer 9 including the active layer of a thin film transistor element in the horizontal direction for a substrate so as to be erected perpendicularly (three-dimensionally) to the periphery circulating a picture element aperture part. In this way, since an auxiliary capacitor 16 can be formed in shape so as to be erected for the main plane of a substrate 6, the projecting occupied area of the auxiliary capacitor on the plane of the substrate 6 can be effectively decreased, and a picture element numerical aperture can be improved up to around twice as much.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置およびそ
の製造方法に係り、特に補助容量の十分な容量値を確保
しつつその補助容量の平面的な基板面上に対する投影占
有面積を減少させて、画面の多画素化および高精細化を
実現するとともに各画素ごとに画素部開口率の向上を実
現した輝度特性の良好な表示品位の高い液晶表示装置お
よびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to secure a sufficient capacitance value of an auxiliary capacitance while reducing a projected occupation area of the auxiliary capacitance on a planar substrate surface. The present invention relates to a liquid crystal display device having a high display quality with good luminance characteristics, which realizes a large number of pixels and high definition of a screen and an improvement in the aperture ratio of a pixel portion for each pixel, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶表示装置においては、近年、画像表
示のさらなる高精細化が検討され、微細化、高集積化、
表示の高品位化がさらに進んでいる。特に液晶表示パネ
ルを画像形成のためのライトバルブとして用いたいわゆ
る液晶プロジェクタと呼ばれる投射型の液晶表示装置の
実用化が検討されており、一部では既に実用化されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, liquid crystal display devices have been studied for higher definition of image display, and have been miniaturized and highly integrated.
The display quality has been further improved. In particular, a projection-type liquid crystal display device, which is a so-called liquid crystal projector using a liquid crystal display panel as a light valve for image formation, is being studied for practical use, and some have already been commercialized.

【0003】このような液晶プロジェクタは、CRTデ
ィスプレイ等と比較して、小型・軽量な装置本体で、よ
り大型の画面サイズの表示を実現可能であることから、
特にコントラスト比や応答速度などの動作特性の優れて
いる薄膜トランジスタ(TFT)を用いて、表示画面お
よび液晶駆動回路系を含む液晶表示パネルをさらに小型
・軽量化する試みが為されている。
Since such a liquid crystal projector is capable of displaying a larger screen size with a device body that is smaller and lighter than a CRT display or the like.
In particular, attempts have been made to further reduce the size and weight of a liquid crystal display panel including a display screen and a liquid crystal drive circuit system by using a thin film transistor (TFT) having excellent operating characteristics such as contrast ratio and response speed.

【0004】このような液晶プロジェクタに与えられて
いる技術的な課題としては、画面の高精細化と高輝度化
との両立である。
As a technical problem given to such a liquid crystal projector, it is necessary to achieve both high definition and high brightness of the screen.

【0005】アクティブマトリックス型液晶表示装置に
おいては、装置の小型化及び画面の高精細化を進めて行
くにしたがって画素開口部の画面全体に対する面積比率
(開口率)の低減が著しくなって行くため、最終的にス
クリーン等の表示面に拡大投影された画像は、コントラ
ストや輝度の低いものとなってしまうという問題があ
る。
In the active matrix type liquid crystal display device, the area ratio (aperture ratio) of the pixel openings to the entire screen becomes remarkably reduced as the device is miniaturized and the screen is made finer. Finally, there is a problem that an image enlarged and projected on a display surface such as a screen has low contrast and low brightness.

【0006】このような投影画像の輝度やコントラスト
を向上するために、光源をさらに強力なものに変更する
という検討も為されている。しかしながら、これは消費
電力量の増大や、装置の小型化の妨げとなるという問題
や、光源からの発熱等の増大といった問題があり光源光
の強度向上には制約があるため、解決策としては用いる
ことが実際上困難である。
In order to improve the brightness and contrast of such a projected image, studies have been made to change the light source to a stronger one. However, this has a problem of increasing the power consumption, hindering the miniaturization of the device, and increasing the heat generation from the light source. It is practically difficult to use.

【0007】また、画面を高精細なものとするために
は、画素数を減少させることなく画素の高集積化を図る
とともに画素部の開口率を向上することが望ましい。こ
のため、開口率を向上させるための手段が種々検討され
ているが、いわゆるアクティブマトリックス型の液晶表
示パネルを用いた液晶プロジェクタとしては、高々30乃
至40%程度の開口率が実現されているにとどまっている
のが、従来技術の実状である。
Further, in order to make the screen high-definition, it is desirable to achieve high integration of pixels without reducing the number of pixels and to improve the aperture ratio of the pixel portion. For this reason, various means for improving the aperture ratio have been studied, but as a liquid crystal projector using a so-called active matrix liquid crystal display panel, an aperture ratio of at most about 30 to 40% has been realized. What remains is the reality of the prior art.

【0008】このような開口率が低い原因としては、画
素部のスイッチング素子としての薄膜トランジスタ自体
の素子サイズよりも、むしろ液晶駆動時の液晶層への静
電容量を補助するために設けられる補助容量(Cs)の
外形寸法が比較的大きく、これが開口率の向上を妨げる
大きな原因となっていることが、本発明者らが試算を行
なった結果、判明した。
The reason for such a low aperture ratio is not the element size of the thin film transistor itself as the switching element of the pixel portion, but rather the auxiliary capacitance provided for assisting the electrostatic capacitance to the liquid crystal layer when the liquid crystal is driven. As a result of trial calculation by the present inventors, it has been found that the outer dimensions of (Cs) are relatively large, which is a major cause of hindering the improvement of the aperture ratio.

【0009】この補助容量は、液晶層に書き込まれる電
荷を補助するために設けられた電気容量(Cs)であっ
て、一般に薄膜トランジスタ素子の形成材料膜を流用し
て用いて第1の電極と第2の電極とこれら両電極間に挟
持される誘電体層とからその主要部が形成されている。
The auxiliary capacitance is an electric capacitance (Cs) provided to assist the electric charges written in the liquid crystal layer, and is generally used by diverting the material film for forming the thin film transistor element and the first electrode and the first electrode. The two electrodes and the dielectric layer sandwiched between these two electrodes form the main part.

【0010】アクティブマトリックス方式の液晶表示装
置においては、各走査タイミングごとに表示を行なうた
めの電荷が各画素の液晶層に保持されるが、このとき液
晶層の電気容量(液晶容量)だけでは容量値が小さい場
合が多く、所定の時間( 1フレーム毎など)の間に保持
状態の電荷量が低下したりあるいは寄生容量などの影響
を受けて電荷が突き抜け状態となり、液晶層での電荷保
持が効果的に行なわれなくなる。その結果、表示画像の
画質が低下することになる。
In the active matrix type liquid crystal display device, the electric charge for displaying at each scanning timing is held in the liquid crystal layer of each pixel. At this time, the capacitance of the liquid crystal layer alone is sufficient. In many cases, the value is small, and the amount of charge in the held state decreases during a predetermined time (such as every frame), or the charge is penetrated due to the influence of parasitic capacitance, etc. It will not be effective. As a result, the image quality of the display image is degraded.

【0011】このような表示不良を解消するために前述
の補助容量(Cs)が形成されて液晶層の静電容量(C
LC)を補助し、所定の期間にわたって表示を保持するに
十分な電荷を保持している。この補助容量(Cs)に
は、画素電極とゲート配線とを重ねて形成された付加容
量方式と、専用の補助容量配線を別途に形成された蓄積
容量方式の 2種類が一般に知られている。
In order to eliminate such a display defect, the above-mentioned auxiliary capacitance (Cs) is formed and the capacitance (C) of the liquid crystal layer is formed.
LC ) and retains sufficient charge to hold the display for a period of time. As the auxiliary capacitance (Cs), two types are generally known: an additional capacitance method in which a pixel electrode and a gate wiring are overlapped and a storage capacitance method in which a dedicated auxiliary capacitance wiring is separately formed.

【0012】前者は、ゲート配線を補助容量の電極とし
て兼用しているので、その分の占有面積だけ開口率が向
上するが、ゲート配線に連なる寄生容量が増加するので
走査パルスの配線遅延等が大きくなるという不都合があ
る。
In the former case, since the gate wiring is also used as the electrode of the auxiliary capacitance, the aperture ratio is improved by the area occupied thereby, but the parasitic capacitance connected to the gate wiring is increased, so that the wiring delay of the scanning pulse or the like is caused. There is the inconvenience of becoming large.

【0013】一方、後者は、ゲート配線を伝わるパルス
(電圧)には影響を与えないため、表示の均一性は確保
しやすいが、開口率が劣るという不都合がある。
On the other hand, the latter does not affect the pulse (voltage) transmitted through the gate wiring, so that it is easy to ensure display uniformity, but there is a disadvantage that the aperture ratio is poor.

【0014】そこで、従来一般には、シリサイド等のシ
リコン化合物を用いるなどしてゲート配線を低抵抗化
し、前者の付加容量方式をとり、30乃至40%程度の開口
率を得ている。
Therefore, in general, the gate wiring has been made low in resistance by using a silicon compound such as silicide, and the former additional capacitance method is adopted to obtain an aperture ratio of about 30 to 40%.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方式のうち開口率が比較的高い方式である
付加容量方式の場合においても、開口率は高々30乃至40
%程度であり、これ以上の開口率の向上を図ることは極
めて困難で、実質上この程度の開口率が上限であり、液
晶表示装置としての高輝度化及び高コントラスト化の妨
げとなるという問題があった。
However, even in the case of the additional capacitance system, which is a system having a relatively high aperture ratio among the above conventional systems, the aperture ratio is at most 30 to 40.
%, It is extremely difficult to further improve the aperture ratio, and this aperture ratio is practically the upper limit, which hinders high brightness and high contrast as a liquid crystal display device. was there.

【0016】本発明はこのような問題を解決するために
成されたもので、その目的は、各画素ごとの開口率を、
特に補助容量の基板に対する投射占有面積を縮小するこ
とによって増大し、その結果、高精細な画像表示を高輝
度かつ高コントラストに行なうことのできる液晶表示装
置を実現することにある。
The present invention was made to solve such a problem, and its purpose is to determine the aperture ratio of each pixel by
In particular, it is intended to realize a liquid crystal display device which can be increased by reducing the projected occupation area of the auxiliary capacitance on the substrate, and as a result, can perform high-definition image display with high brightness and high contrast.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の液晶表示装置は、各画素部ごとに形成され
た画素電極と、半導体層を用いて形成された活性層を有
して前記画素電極への電圧印加を制御するトランジスタ
素子とを基板主面上に有するアレイ基板と、該アレイ基
板の前記画素電極に間隙を有して対向配置される対向電
極を基板主面上に有する対向基板と、前記アレイ基板と
前記対向基板との間に両基板の周囲を封止して封入・挟
持された液晶層とを備えた液晶表示装置において、前記
活性層を含む半導体層の側壁面を用いたまたは該側壁面
に形成された第1の電極と、前記第1の電極の主面上に
形成された誘電体層と、前記誘電体層を介して前記第1
の電極と対向するように前記誘電体層の主面上に形成さ
れた第2の電極層とを備えた補助容量を具備することを
特徴としている。
In order to solve the above problems, a liquid crystal display device of the present invention has a pixel electrode formed for each pixel portion and an active layer formed using a semiconductor layer. An array substrate having a transistor element for controlling the voltage application to the pixel electrode on the main surface of the substrate, and a counter electrode facing the pixel electrode of the array substrate with a gap on the main surface of the substrate. A liquid crystal display device comprising: a counter substrate having the liquid crystal layer, and a liquid crystal layer between the array substrate and the counter substrate, the liquid crystal layer being sealed and sandwiched around the both substrates, and a semiconductor layer side including the active layer. A first electrode using a wall surface or formed on the side wall surface, a dielectric layer formed on the main surface of the first electrode, and the first electrode via the dielectric layer.
And a second electrode layer formed on the main surface of the dielectric layer so as to face the electrode of FIG.

【0018】また、本発明の液晶表示装置は、上記の液
晶表示装置において、前記誘電体層の前記基板主面に対
する水平方向の厚さが、前記誘電体層の前記基板に対し
て垂直方向の幅よりも小さな値に形成されたことを特徴
としている。
Further, in the liquid crystal display device of the present invention, in the above liquid crystal display device, the thickness of the dielectric layer in the horizontal direction with respect to the main surface of the substrate is vertical to the substrate of the dielectric layer. It is characterized by being formed to a value smaller than the width.

【0019】また、上記のような本発明の液晶表示装置
の製造方法は、画素電極と該画素電極に接続されて電圧
印加を制御するトランジスタ素子とを絶縁性基板上に形
成してアレイ基板を形成し、前記アレイ基板と対向電極
を形成してなる対向基板とを間隙を有して対向配置し、
両基板の周囲を封着し、前記間隙に液晶層を挟持させる
液晶表示装置の製造方法において、シリコン基板の第1
主面側の画素開口部に対応する位置に凹部を刻設し、前
記シリコン基板の第1主面上に、P(燐)およびB(硼
素)およびAs(ヒ素)のうち少なくともいずれかをド
ーパントとして含む不純物イオンを含有した絶縁膜を成
膜する工程と、前記絶縁膜および前記シリコン基板に加
熱処理を施して、前記絶縁膜の前記シリコン基板と接す
る界面とは反対側の主面を平坦化するとともに前記絶縁
膜と前記シリコン基板との界面から前記シリコン基板の
内部へ厚さ方向に前記ドーパントとしての不純物イオン
を拡散ドープして低抵抗層を形成する工程と、前記絶縁
膜の平坦化された前記主面側を絶縁性基板上に貼着する
工程と、前記シリコン基板の前記第1主面とは反対側の
第2主面から前記シリコン基板を研削して行き、前記シ
リコン基板の凹部に形成された絶縁膜の前記シリコン基
板との界面を露出させるとともに、該絶縁膜の露出した
面の前記絶縁性基板からの高さと略同じ高さに前記シリ
コン基板の露出する面の高さが揃うように前記シリコン
基板の研削を途中で停止して前記シリコンを残して、素
子分離され少なくとも側壁面に低抵抗層を備えたシリコ
ン層を得る工程と、前記絶縁膜のうち画素部に対応する
部分を除去して、画素開口部を形成する工程と、前記シ
リコン層の主面上にはゲート絶縁膜を形成するとともに
側壁面には絶縁性材料からなる誘電体層を形成する工程
と、前記ゲート絶縁層上に前記シリコン層のチャネル領
域を覆うように導電性材料からなるゲート電極を形成す
るとともに、前記誘電体層を介して前記シリコン層の側
壁面の低抵抗層に対向するように導電性材料からなる補
助容量電極を形成する工程と、前記シリコン層の前記ゲ
ート絶縁層を介して前記ゲート電極で覆われた部分には
チャネル領域を形成し、該チャネル領域の一方の脇には
ソース領域を形成し、他方の脇にはドレイン領域を形成
して、トランジスタ素子を形成する工程と、前記シリコ
ン層の側壁面の低抵抗層を第1の電極として用いるとと
もに前記補助容量電極を第2の電極として用いて該第1
の電極および該第2の電極で前記誘電体層を挟持してな
る補助容量と前記トランジスタ素子との間に絶縁部を形
成し、前記補助容量と前記トランジスタ素子との間を電
気的に絶縁する工程と、前記トランジスタ素子に接続さ
れる画素電極を前記画素開口部に形成する工程と、を含
むことを特徴としている。
Further, in the method for manufacturing a liquid crystal display device of the present invention as described above, a pixel electrode and a transistor element connected to the pixel electrode for controlling voltage application are formed on an insulating substrate to form an array substrate. Formed, and the array substrate and a counter substrate formed with a counter electrode are arranged to face each other with a gap,
In a method of manufacturing a liquid crystal display device, in which a periphery of both substrates is sealed and a liquid crystal layer is sandwiched in the gap,
A recess is formed at a position corresponding to the pixel opening on the main surface side, and at least one of P (phosphorus) and B (boron) and As (arsenic) is used as a dopant on the first main surface of the silicon substrate. A step of forming an insulating film containing impurity ions, and the insulating film and the silicon substrate are subjected to heat treatment to planarize a main surface of the insulating film opposite to an interface in contact with the silicon substrate. And a step of forming a low resistance layer by diffusing and doping impurity ions as the dopant in the thickness direction from the interface between the insulating film and the silicon substrate to the inside of the silicon substrate, and planarizing the insulating film. And a step of adhering the main surface side to an insulating substrate, and grinding the silicon substrate from a second main surface of the silicon substrate opposite to the first main surface to form a concave portion of the silicon substrate. The interface of the formed insulating film with the silicon substrate is exposed, and the height of the exposed surface of the silicon substrate is approximately equal to the height of the exposed surface of the insulating film from the insulating substrate. A step of stopping the grinding of the silicon substrate halfway to leave the silicon and obtaining a silicon layer which is element-isolated and has a low resistance layer on at least a sidewall surface; and a portion of the insulating film corresponding to the pixel portion. To form a pixel opening, a gate insulating film is formed on the main surface of the silicon layer, and a dielectric layer made of an insulating material is formed on the side wall surface, and the gate is formed. A gate electrode made of a conductive material is formed on the insulating layer so as to cover the channel region of the silicon layer, and a conductive layer is formed so as to face the low resistance layer on the sidewall surface of the silicon layer via the dielectric layer. Forming an auxiliary capacitance electrode made of a conductive material, and forming a channel region in a portion of the silicon layer covered with the gate insulating layer through the gate insulating layer, and forming a source region on one side of the channel region. A region is formed and a drain region is formed on the other side to form a transistor element, and the low resistance layer on the sidewall surface of the silicon layer is used as a first electrode and the auxiliary capacitance electrode is formed as a second electrode. Used as an electrode of the first
An insulating portion is formed between the auxiliary capacitance formed by sandwiching the dielectric layer between the electrode and the second electrode and the transistor element, and electrically insulates between the auxiliary capacitance and the transistor element. And a step of forming a pixel electrode connected to the transistor element in the pixel opening.

【0020】なお、上記の半導体層の材料としては、単
結晶シリコン基板を好適に用いることができるが、この
他にも例えば非晶質シリコン(a−Si)や多結晶シリ
コン(p−Si)を用いることもできる。
As the material of the semiconductor layer, a single crystal silicon substrate can be preferably used, but in addition to this, for example, amorphous silicon (a-Si) or polycrystalline silicon (p-Si). Can also be used.

【0021】[0021]

【作用】本発明の液晶表示装置においては、従来の技術
では基板上に第1の電極、誘電体層、第2の電極を基板
面に対して垂直方向に順次積層して、平面的なパターン
の補助容量を形成していたが、本発明においては、画素
開口部を巡る周囲に垂直に(立体的に)立てるように、
薄膜トランジスタ素子の活性層を含む側壁面に順次基板
に対して水平方向へと誘電体層および第2の電極(補助
容量電極)を被着させて、補助容量を積層形成する。
In the liquid crystal display device of the present invention, according to the conventional technique, the first electrode, the dielectric layer, and the second electrode are sequentially laminated in the direction perpendicular to the substrate surface to form a planar pattern. However, in the present invention, the storage capacitor is formed vertically (three-dimensionally) around the pixel opening.
A dielectric layer and a second electrode (auxiliary capacitance electrode) are sequentially deposited on the side wall surface including the active layer of the thin film transistor element in the horizontal direction with respect to the substrate to form a laminated auxiliary capacitance.

【0022】これにより、例えば補助容量の誘電体層な
どのアスペクト比(基板上での縦/横比)を 1以上に形
成することができる。つまり補助容量は基板上に起立し
たような断面形状に形成されるので、基板面上への補助
容量の投影占有面積を効果的に低減して、光源光の利用
効率を向上することができる。
As a result, for example, the aspect ratio (vertical / horizontal ratio on the substrate) of the dielectric layer of the auxiliary capacitance can be formed to be 1 or more. That is, since the auxiliary capacitance is formed in a sectional shape such that it is erected on the substrate, it is possible to effectively reduce the projected occupation area of the auxiliary capacitance on the substrate surface and improve the utilization efficiency of the light source.

【0023】特に本発明によれば、家庭用小型液晶プロ
ジェクタにおいて使用されるような2インチ程度の小型
画面を有するハンディタイプの液晶パネルにおいても、
その画素数を低下させることなく高画素数・高精細で画
素部開口率を60%以上と、従来技術に比べて飛躍的に高
い開口率を確保することができ、その結果、小型でかつ
高輝度な液晶表示装置を得ることが可能となる。
In particular, according to the present invention, even in a handy type liquid crystal panel having a small screen of about 2 inches, which is used in a small household liquid crystal projector,
It is possible to secure a dramatically higher aperture ratio than the conventional technology, with a high pixel count and high definition and an aperture ratio of 60% or more without reducing the number of pixels. It is possible to obtain a bright liquid crystal display device.

【0024】なお、この補助容量Csの容量値は、Cs
=ε・S/dなる式に基づいて求められる。ここでεは
誘電体層の誘電率、Sは誘電体層の面積、dは誘電体層
の厚さ(あるいは誘電体層を挟む 2枚の電極間距離)で
ある。
The capacitance value of the auxiliary capacitance Cs is Cs.
= Ε · S / d Here, ε is the dielectric constant of the dielectric layer, S is the area of the dielectric layer, and d is the thickness of the dielectric layer (or the distance between two electrodes sandwiching the dielectric layer).

【0025】このとき、所望の容量値を得るには前記の
式中のSの値の設定を変更することが最も効果的であ
る。すなわち、まず前記の式中のεは補助容量の誘電体
層として用いた材料(ここではゲート絶縁膜の形成材
料)によって固有に定まっている誘電率であるから、材
料ごとに固有の定数である。また前記の式中のdについ
ては誘電体層に用いられる材質ごとにその成膜可能な膜
厚であり、ゲート絶縁膜の形成材料を用いる場合にはそ
のゲート絶縁膜としての好適な膜厚の値が所定の範囲内
の値に定まっている。一方、このdは薄ければ薄いほど
補助容量の基板上への投影占有面積を小さくすることが
できるという点で、薄いほど好ましい。しかし、酸化膜
の耐圧が一般に 8MV/cm程度とするとゲート耐圧を
確保するために薄膜化の限界があるので、層厚(膜厚)
としては70nm以上が望ましい。
At this time, in order to obtain the desired capacitance value, it is most effective to change the setting of the value of S in the above equation. That is, first, ε in the above equation is a dielectric constant that is uniquely determined by the material (here, the material for forming the gate insulating film) used as the dielectric layer of the auxiliary capacitance, and is therefore a unique constant for each material. . Further, d in the above formula is a film thickness that can be formed for each material used for the dielectric layer, and when a material for forming the gate insulating film is used, the film thickness suitable for the gate insulating film is The value is set to a value within a predetermined range. On the other hand, the thinner d is, the thinner the d is, and the smaller the projected occupation area of the auxiliary capacitance on the substrate is. However, if the breakdown voltage of the oxide film is generally set to about 8 MV / cm, there is a limit to thinning it in order to secure the gate breakdown voltage.
Is preferably 70 nm or more.

【0026】このように、εおよびdの値は補助容量に
関連したファクター以外の上記のようなファクターか
ら、ある程度の数値範囲内に定まることになるので、実
際上はその面積Sの値を決定づける補助容量の平面的パ
ターンの総延長を変更することによって、補助容量とし
ての所望の容量値(Cs)を得るようにすればよい。
As described above, the values of ε and d are determined within a certain numerical range from the above factors other than the factor related to the auxiliary capacitance, so that the value of the area S is actually determined. A desired capacitance value (Cs) as the auxiliary capacitance may be obtained by changing the total extension of the planar pattern of the auxiliary capacitance.

【0027】このとき、Sの値は、補助容量が形成され
る半導体層の側壁面の基板からの垂直方向の幅すなわち
半導体層の層厚と、補助容量として基板上にパターニン
グされたパターンの水平方向の長さ(総延長)との積に
よって定まる。したがって、画素開口率の向上を図るた
めにSをできるだけ小さな(短い)パターンで実現する
ためには、その幅(すなわち半導体層の厚さ)を大きく
形成すればよいことになる。
At this time, the value of S is the width of the side wall surface of the semiconductor layer in which the auxiliary capacitance is formed in the vertical direction from the substrate, that is, the layer thickness of the semiconductor layer, and the horizontal of the pattern patterned on the substrate as the auxiliary capacitance. Determined by the product of the direction length (total extension). Therefore, in order to realize S with a pattern as small as possible (short) in order to improve the pixel aperture ratio, it is sufficient to form the width (that is, the thickness of the semiconductor layer) large.

【0028】ここで、そのような側壁面の高さ方向の幅
(つまり半導体層の厚さ)を特に厚く形成することがで
きるのは、半導体層として特に 0.5μm厚以上のシリコ
ン基板を用いる場合である。従ってこの観点からは、本
発明は半導体層として特に単結晶シリコンを用いたトラ
ンジスタ素子を備えた液晶表示装置に対して好適な技術
と言うことができる。すなわち、前述したように例えば
a−Siを活性層(半導体層)に用いる薄膜トランジス
タの場合には、その層厚は50〜 100nm程度でしかな
い。ところが、単結晶シリコン基板を厚さ方向に研削す
るなどして半導体層として用いる場合には、その層厚は
例えば 1乃至 5μmもの厚さに形成することが可能であ
るため、a−Si膜の場合と比べて約10倍以上もの層厚
を得ることが可能となる。従って、単結晶シリコン基板
を半導体層の形成材料として用いた場合には補助容量の
パターンの水平方向の長さをa−Si膜を用いた場合の
長さの10分の 1以下と小さく形成しても、a−Si膜を
用いた場合と同じ容量値を実現することが可能となる。
しかも、このような厚い層厚での半導体層の形成が可能
なC−Si(単結晶シリコン)を活性層として用いたト
ランジスタ素子は、言うまでもなくその移動度を初めと
する動作特性が極めて良好であるため、高性能なトラン
ジスタ素子が実現でき、液晶表示装置の表示の高精細化
などに対してメリットが大きいという点においても好ま
しい。
Here, the width of the side wall surface in the height direction (that is, the thickness of the semiconductor layer) can be formed particularly thick when a silicon substrate having a thickness of 0.5 μm or more is used as the semiconductor layer. Is. Therefore, from this point of view, the present invention can be said to be a technique suitable for a liquid crystal display device including a transistor element using particularly single crystal silicon as a semiconductor layer. That is, as described above, in the case of a thin film transistor using, for example, a-Si for the active layer (semiconductor layer), its layer thickness is only about 50 to 100 nm. However, when the single crystal silicon substrate is used as a semiconductor layer by grinding in the thickness direction, the layer thickness can be formed to a thickness of, for example, 1 to 5 μm. It is possible to obtain a layer thickness of about 10 times or more as compared with the case. Therefore, when the single crystal silicon substrate is used as the material for forming the semiconductor layer, the horizontal length of the auxiliary capacitance pattern is formed to be 1/10 or less of the length when the a-Si film is used. However, it is possible to realize the same capacitance value as when the a-Si film is used.
Moreover, it goes without saying that a transistor element using C-Si (single crystal silicon) as an active layer capable of forming a semiconductor layer having such a large thickness has extremely good operating characteristics such as its mobility. Therefore, it is also preferable in that a high-performance transistor element can be realized, and there is a great merit in improving the definition of a liquid crystal display device.

【0029】このようなC−Siの層厚は、膜厚のばら
つきによる素子特性のばらつきを小さくかつ補助容量の
設計を容易とするために設計上の値として、0.05μm以
上であることが望ましい。一方、その素子分離等を行な
うために必要な加工精度を得ることが可能な層厚の範囲
としては 5μm以下であることが好ましい。それ以上に
厚いと、エッチング法などによりパターニングを行なう
場合にパターン精度を十分に得ることができないといっ
た問題が生じるからである。したがって、このように本
発明に特に好適なC−Siの層厚としては、0.05乃至 5
μmに設定することが好ましい。
Such a C-Si layer thickness is preferably 0.05 μm or more as a design value in order to reduce variations in element characteristics due to variations in film thickness and to facilitate the design of auxiliary capacitors. . On the other hand, it is preferable that the range of the layer thickness capable of obtaining the processing accuracy necessary for the element isolation and the like is 5 μm or less. If it is thicker than that, there arises a problem that the pattern accuracy cannot be sufficiently obtained when patterning is performed by an etching method or the like. Therefore, the C-Si layer thickness particularly suitable for the present invention is 0.05 to 5
It is preferable to set to μm.

【0030】しかも、このようなC−Siを本発明に係
る半導体層として用いる場合には、その半導体層のうち
トランジスタ素子が形成された領域と本発明に係る補助
容量の第1の電極が形成された領域との間をアイソレー
ト(電気的絶縁)することが必要だが、そのためにLO
COS素子分離などのストラクチャ(構造)を作り込む
ことはC−Siに対しては簡易に可能なので、トランジ
スタ素子を形成する一つの同じ半導体層の側壁面に本発
明に係る補助容量をも作り込むことに起因して発生する
危険性の大きい両者の電気的干渉等を簡易に防止するこ
とが可能となるというメリットも有る。
Moreover, when such C-Si is used as the semiconductor layer according to the present invention, the region where the transistor element is formed in the semiconductor layer and the first electrode of the auxiliary capacitance according to the present invention are formed. It is necessary to isolate (electrically insulate) from the isolated area.
Since it is possible to easily form a structure such as COS element isolation for C-Si, the auxiliary capacitance according to the present invention is also formed on the side wall surface of one and the same semiconductor layer forming the transistor element. There is also an advantage that it is possible to easily prevent electrical interference and the like between the two, which is highly risky due to this.

【0031】なお、本発明の液晶表示装置に用いる薄膜
トランジスタの半導体層として特に好適な材料は、上述
したようにC−Siであるが、本発明に係る半導体層の
材料としてはこの他にも、例えばp−Siやa−Siを
従来よりもやや厚めの層厚に形成して用いる、あるいは
p−Si基板やa−Si基板を用いることができること
は言うまでもない。
The material particularly suitable for the semiconductor layer of the thin film transistor used in the liquid crystal display device of the present invention is C-Si as described above, but other than this, as the material of the semiconductor layer of the present invention, It goes without saying that, for example, p-Si or a-Si can be formed with a slightly thicker layer thickness than conventional ones, or a p-Si substrate or a-Si substrate can be used.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明に係る液晶表示装置およびその
製造方法の実施例を、特にそのTFTアレイ基板の画素
部を中心として詳細に説明する。
Embodiments of the liquid crystal display device and the method of manufacturing the same according to the present invention will be described below in detail, focusing on the pixel portion of the TFT array substrate.

【0033】(実施例1)第1の実施例の液晶表示装置
の構造を、その製造プロセスの順を追って図1、図2お
よび図3に基づいて詳細に説明する。
(Embodiment 1) The structure of the liquid crystal display device of the first embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1, 2 and 3 in the order of the manufacturing process.

【0034】本実施例の液晶表示装置は、半導体層とし
て単結晶シリコンを用いた画素部スイッチング素子およ
び液晶駆動回路を、対角3.3 インチの画面を備えた液晶
表示パネルのアレイ基板上に作り込んだものである。
In the liquid crystal display device of the present embodiment, the pixel portion switching element and the liquid crystal driving circuit using single crystal silicon as a semiconductor layer are formed on an array substrate of a liquid crystal display panel having a screen of diagonal 3.3 inches. It is

【0035】単結晶Si基板1の第1主面2側に、幅12
μm・画素ピッチ35μmの格子状に画素部を囲むような
外形パターンに溝部を刻設し、RIEを用いて、その溝
部で囲まれた各格子ごとに沿った外形パターン内側つま
り画素部に対応する部分に凹部を深さ 3μmの深さで蝕
刻(エッチング)する。そしてその凹部を含む第1主面
2上ほぼ全面を覆うようにP(燐)を 6wt%以上と大量
に含んだPSG(Phospho-Silicate Glass) 酸化膜3を
堆積する(図1(a))。この平坦化のためには、SO
G(Spin On Glass)やTEOS系酸化膜
を用いたり、CMP(Chemical Mechan
ical polish)等による研磨法を用いても構
わない。
A width 12 is formed on the first major surface 2 side of the single crystal Si substrate 1.
Grooves are engraved in a contour pattern surrounding the pixel portion in a grid pattern of μm / pixel pitch of 35 μm, and RIE is used to correspond to the inside of the contour pattern along each lattice surrounded by the groove portion, that is, the pixel portion. A concave portion is etched (etched) to a depth of 3 μm. Then, a PSG (Phospho-Silicate Glass) oxide film 3 containing a large amount of P (phosphorus) of 6 wt% or more is deposited so as to cover almost the entire first main surface 2 including the recesses (FIG. 1A). . For this flattening, SO
G (Spin On Glass) or TEOS oxide film is used, or CMP (Chemical Mechanical) is used.
It is also possible to use a polishing method such as an alkaline polish).

【0036】続いて、そのPSG酸化膜3が堆積された
単結晶Si基板1全体を1050℃の熱工程に通してPSG
酸化膜3のリフローを行なってPSG酸化膜3を平坦化
し、単結晶Si基板1の第1主面2側に刻設された凹部
を埋め込みつつPSG酸化膜3の上面を平坦化する。
Then, the whole single crystal Si substrate 1 on which the PSG oxide film 3 is deposited is subjected to a thermal process at 1050 ° C. to make PSG.
The PSG oxide film 3 is flattened by reflowing the oxide film 3, and the upper surface of the PSG oxide film 3 is flattened while filling the recesses formed on the first main surface 2 side of the single crystal Si substrate 1.

【0037】このとき、1050℃と高い温度でのリフロー
を行なうとともに、PSG酸化膜3に含有されていた多
量のPイオンをいわゆるオートドープにより単結晶Si
基板1のPSG酸化膜3との界面から内側の部分へと拡
散させて、単結晶Si基板1の第1主面2の界面から内
側の領域に低抵抗層4の形成を行なうことができる。こ
うして得られる低抵抗層4の層厚(深さ)は約 200nm
の深さとなった。またこのようにリフローしてPSG酸
化膜3の上面を平坦化したのは、後の工程においてこの
PSG酸化膜3をC−Si部分の研磨を行なう際のスト
ッパーとして働かせるという効果をも期待してのことで
ある。このようにしてPSG酸化膜3の図中上側の第1
主面5を平坦化する(図1(b))。
At this time, reflow is carried out at a high temperature of 1050 ° C., and a large amount of P ions contained in the PSG oxide film 3 are so-called auto-doped into single crystal Si.
By diffusing from the interface with the PSG oxide film 3 of the substrate 1 to the inside, the low resistance layer 4 can be formed in the region inside from the interface of the first main surface 2 of the single crystal Si substrate 1. The layer thickness (depth) of the low resistance layer 4 thus obtained is about 200 nm.
Became the depth of. In addition, the reason why the upper surface of the PSG oxide film 3 is flattened by reflowing in this manner is that it is also expected that the PSG oxide film 3 will act as a stopper when polishing the C-Si portion in a later step. That is. In this way, the first PSG oxide film 3 on the upper side in FIG.
The main surface 5 is flattened (FIG. 1B).

【0038】そして図1(c)に示すように、平坦化さ
れたPSG酸化膜3の第1主面5を今度は下側に向くよ
うに基板全体を裏返して、その第1主面5を石英基板6
の上側の第1主面7と接合させる。すなわち今まで図中
下側だった単結晶Si基板1の第2主面8は図1(c)
に示した工程においては最上面に位置する。
Then, as shown in FIG. 1C, the entire first substrate 5 is turned upside down so that the first main surface 5 of the flattened PSG oxide film 3 is turned downward, and the first main surface 5 is removed. Quartz substrate 6
Is bonded to the upper first main surface 7. That is, the second main surface 8 of the single crystal Si substrate 1, which has been the lower side in the figure until now, is shown in FIG.
It is located on the uppermost surface in the step shown in FIG.

【0039】この石英基板6の第1主面7とPSG酸化
膜3の第1主面5との接合は、PSG酸化膜3とほぼ同
サイズの石英基板6に前処理として表面全面に洗浄を施
した後、この石英基板6の第1主面7上にPSG酸化膜
3の第1主面5を接着剤等の糊剤を介在させずに加熱雰
囲気中で圧着させながら貼り付ける、いわゆる直接接触
法によって貼り付けた。ただし接合方法としては、本実
施例のような直接接触法のみには限定されず、糊剤とし
て接着剤等を用いてもよいことは言うまでもない。ただ
しその場合に用いることが好適な糊剤としては、光の透
過を考慮すると可視光域での透過率が良好で、かつ図1
(c)以降の工程でのプロセス整合性の高い材料、つま
り特に加熱工程での反りや歪みあるいはイオン等の染み
出しによる汚染等の影響の極めて少ない材料を用いるこ
とが好ましい。因みに、本発明者は本実施例とは別に糊
剤を用いた場合についても実験を試みたが、その結果、
別段の問題(不都合)を生じることなく十分な強度の接
合が得られた。
The first major surface 7 of the quartz substrate 6 and the first major surface 5 of the PSG oxide film 3 are bonded to each other by cleaning the entire surface of the quartz substrate 6 having substantially the same size as the PSG oxide film 3. After the application, the first main surface 5 of the PSG oxide film 3 is attached onto the first main surface 7 of the quartz substrate 6 while being pressure-bonded in a heating atmosphere without interposing a sizing agent such as an adhesive. It was attached by the contact method. However, it goes without saying that the joining method is not limited to the direct contact method as in the present embodiment, and an adhesive or the like may be used as the sizing agent. However, as a sizing agent that is preferably used in that case, considering the transmission of light, the transmittance in the visible light region is good, and
It is preferable to use a material having a high process consistency in the subsequent steps (c), that is, a material that is not significantly affected by warpage or distortion in the heating step, or contamination due to exudation of ions or the like. Incidentally, the present inventor also tried an experiment in the case of using a sizing agent in addition to this example, and as a result,
Bonding of sufficient strength was obtained without causing other problems (inconvenience).

【0040】このようにしてPSG酸化膜3の第1主面
5を石英基板6の第1主面7と接合した後、図1(d)
に示すように、単結晶Si基板1をその第1主面8表面
からダイヤモンド・スラリーを用いて研削して行き、最
終的にPSG酸化膜3が厚さ約 3μmにまで薄膜化する
ように研削した。この研削は、硬度の高いPSG酸化膜
3に研削が至ると、このPSG酸化膜3によって研削の
進行が適切に停止されて、そのPSG酸化膜3の層厚と
ほぼ等しい層厚(上面の高さ)となるように単結晶Si
基板1の研磨も停止される。このとき研削されずに残さ
れた単結晶Si基板1の層厚のばらつきは0.02μm以下
であったが、これは前述したPSG酸化膜3が研削時の
ストッパーとして働いたためである。
After the first major surface 5 of the PSG oxide film 3 is bonded to the first major surface 7 of the quartz substrate 6 in this way, FIG.
As shown in, the single crystal Si substrate 1 is ground from the surface of the first main surface 8 using diamond slurry, and finally the PSG oxide film 3 is thinned to a thickness of about 3 μm. did. In this grinding, when the PSG oxide film 3 having a high hardness is ground, the progress of the grinding is appropriately stopped by the PSG oxide film 3, and the layer thickness (the upper surface of the PSG oxide film 3 is almost equal to the layer thickness of the PSG oxide film 3 is increased. Single crystal Si so that
The polishing of the substrate 1 is also stopped. At this time, the variation in the layer thickness of the single crystal Si substrate 1 left without being ground was 0.02 μm or less, because the PSG oxide film 3 described above worked as a stopper at the time of grinding.

【0041】続いて、フッ化アンモニウム液(NH
4 F)を用いてPSG酸化膜3をその露出している表面
からエッチング除去して、単結晶Si基板1を平面的に
見たパターンとしては図3に示す画素開口部の外形を囲
むようなパターンにパターニングする。このようにし
て、後に活性層を形成すべきC−Siからなる半導体層
9の側壁面およびPSG酸化膜3との界面から約 200n
mの深さに低抵抗層4が形成されたストラクチャー(構
造)を得ることができる(図1(e))。
Then, an ammonium fluoride solution (NH
4 F) is removed by etching the PSG oxide film 3 from the surface in the exposed using, as the pattern of the single-crystal Si substrate 1 in plan view so as to surround the outer shape of the pixel aperture shown in FIG. 3 Pattern into a pattern. In this way, about 200 n from the side wall surface of the semiconductor layer 9 made of C-Si and the interface with the PSG oxide film 3 on which an active layer is to be formed later are formed.
A structure in which the low resistance layer 4 is formed at a depth of m can be obtained (FIG. 1E).

【0042】続いて、パターンとして残された単結晶S
i基板1の上に薄膜トランジスタ素子を形成すべく一般
的なTFTの作成と同様の製造プロセスを用いて、まず
ゲート絶縁層10とさらにその上にPドープされた導電
性の良好なp−Si膜11を堆積する(図2(f))。
Then, the single crystal S left as a pattern
Using a manufacturing process similar to the fabrication of a general TFT for forming a thin film transistor element on an i substrate 1, first, a gate insulating layer 10 and a P-doped p-Si film having good conductivity which is further P-doped thereon are formed. 11 is deposited (FIG. 2 (f)).

【0043】そして前記のp−Si11をパターニング
してゲート電極12および半導体層9の側壁面に被着さ
れた(つまり基板面に対して垂直方向に積層された)第
2の電極13を得る。このとき、前記の半導体層9の側
壁面のゲート絶縁層10を誘電体層14として用いると
ともに、それに接して図中左側に形成された低抵抗領域
4を第1の電極15として用いて、第1の電極15と第
2の電極13とが対向配置されそれらの間で誘電体層1
4を挟持してなる補助容量16が形成される。そしてこ
の補助容量16との電気的なアイソーレーション(素子
分離)を取るために、それらの間にLOCOS酸化によ
って素子分離領域17を形成して、後にゲート電極12
を中心として形成されるTFTの本体部分と補助容量1
6とをアイソーレト(素子分離)する。活性層が薄い場
合には、ドライエッチング法等を用いて島状に素子分離
を行なってもよい。
Then, the p-Si 11 is patterned to obtain the second electrode 13 deposited on the side surfaces of the gate electrode 12 and the semiconductor layer 9 (that is, laminated in the direction perpendicular to the substrate surface). At this time, the gate insulating layer 10 on the side wall surface of the semiconductor layer 9 is used as the dielectric layer 14, and the low resistance region 4 formed on the left side in the figure in contact with the dielectric layer 14 is used as the first electrode 15, The first electrode 15 and the second electrode 13 are arranged so as to face each other, and the dielectric layer 1 is provided between them.
A storage capacitor 16 formed by sandwiching 4 is formed. Then, in order to obtain electrical isolation (element isolation) from the auxiliary capacitance 16, an element isolation region 17 is formed between them by LOCOS oxidation, and then the gate electrode 12 is formed.
Main body of TFT and storage capacitor 1
6 and 6 are isolated (isolated). When the active layer is thin, element isolation may be performed in an island shape by using a dry etching method or the like.

【0044】続いて、図2(g)に示すように、ゲート
電極12の両脇にドーパント(不純物イオン)をドーピ
ングして、一方の領域にはソース領域18を他方の領域
にはドレイン領域19をそれぞれ形成し、半導体層9中
の単結晶Si基板1の部分を用いて活性層20を形成す
る。こうして、ゲート電極12、ソース領域18、ドレ
イン領域19とを備えた本発明に係る液晶表示装置の薄
膜トランジスタ21の主要部が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 2G, both sides of the gate electrode 12 are doped with a dopant (impurity ion), and the source region 18 is formed in one region and the drain region 19 is formed in the other region. Are formed, and the active layer 20 is formed using the portion of the single crystal Si substrate 1 in the semiconductor layer 9. Thus, the main part of the thin film transistor 21 of the liquid crystal display device according to the present invention, which includes the gate electrode 12, the source region 18, and the drain region 19, is formed.

【0045】ここで、言うまでもなくソース領域18と
ドレイン領域19との間のゲート電極12の下の部分に
はチャネル領域22が形成されている。
Here, needless to say, a channel region 22 is formed under the gate electrode 12 between the source region 18 and the drain region 19.

【0046】本実施例ではゲート絶縁層10としては熱
酸化膜を70nm形成した。またゲート電極12や第2の
電極13を形成するp−Si膜としては、400 nmの膜
厚のp−Si膜を成膜しこれをRIEによる異方性エッ
チングを用いてパターニング形成した。また、ソース領
域18およびドレイン領域19へのドーパントとしての
不純物イオンの注入は、ゲート電極12を用いたセルフ
アラインで注入を行なった。また単結晶Si基板1を用
いてなる活性層20の内部の不純物活性化は、900 ℃で
約 1時間の加熱工程を通すことによって行なった。
In this embodiment, a thermal oxide film having a thickness of 70 nm is formed as the gate insulating layer 10. As the p-Si film for forming the gate electrode 12 and the second electrode 13, a p-Si film having a film thickness of 400 nm was formed and patterned by anisotropic etching by RIE. Impurity ions as a dopant are implanted into the source region 18 and the drain region 19 by self-alignment using the gate electrode 12. The activation of impurities inside the active layer 20 using the single crystal Si substrate 1 was performed by passing through a heating process at 900 ° C. for about 1 hour.

【0047】その後、図2(h)に示すように、上記工
程までに形成された各ストラクチャー(各構造)を覆う
ようにSiO2 をプラズマCVD法によって成膜して層
間絶縁膜22を形成した。そしてその後の工程として
は、一般的なMOS素子の形成工程とほぼ同様にして、
レジストエッチバックによる平坦化後、図3に示すよう
に信号配線(図示省略)と半導体層9との接続のための
コンタクトホール301をゲート絶縁膜10に例えばド
ライエッチングで穿設し、Al−Siをスパッタ法で成
膜しこれをドライエッチング加工して信号配線を形成す
る。
After that, as shown in FIG. 2H, an interlayer insulating film 22 is formed by depositing SiO 2 by plasma CVD so as to cover each structure (each structure) formed up to the above process. . Then, in the subsequent steps, substantially the same as the general MOS element forming step,
After planarization by resist etch back, as shown in FIG. 3, a contact hole 301 for connecting the signal wiring (not shown) and the semiconductor layer 9 is formed in the gate insulating film 10 by, for example, dry etching, and Al--Si is formed. Is formed by a sputtering method, and this is dry-etched to form a signal wiring.

【0048】さらに、ブラックマトリックスと呼ばれる
遮光膜(図示省略)をこのTFT21の上を覆うように
形成する。この遮光膜としてはWSix を用いた。
Further, a light shielding film (not shown) called a black matrix is formed so as to cover the TFT 21. WSi x was used as this light-shielding film.

【0049】そして層間絶縁層23およびゲート絶縁層
10に対してそれぞれソース領域18およびドレイン領
域19を露出させるようにコンタクトホールを穿設し、
このコンタクトホールをそれぞれ通って各々ソース領域
18、ドレイン領域19に接続されるソース電極24、
ドレイン電極25をそれぞれ形成する。そしてさらにこ
れらの各ストラクチャーを覆うように、パッシベーショ
ン膜としてまずPSG膜26を、続いてその上にSiN
x 膜27の 2層を、この順に積層する。
Then, contact holes are formed in the interlayer insulating layer 23 and the gate insulating layer 10 so as to expose the source region 18 and the drain region 19, respectively.
Source electrodes 24 connected to the source region 18 and the drain region 19 through the contact holes,
The drain electrodes 25 are formed respectively. Then, a PSG film 26 is first formed as a passivation film so as to cover each of these structures, and then SiN is formed thereon.
Two layers of the x film 27 are laminated in this order.

【0050】そしてさらにドレイン電極25との接続を
取るためのコンタクトホールをPSG膜26およびSi
x 膜27に穿設し、そのコンタクトホールを通ってド
レイン電極25の上面と接触するとともにこの液晶表示
装置としての各画素領域ごとに画素を形成する画素電極
28を、ITO(インジウム錫酸化物)を成膜後これを
パターニングして用いてそれぞれの画素開口部ごとに形
成する。こうして本発明に係る液晶表示装置の薄膜トラ
ンジスタおよび補助容量の主要部を形成することができ
る。
Further, a contact hole for making a connection with the drain electrode 25 is formed with the PSG film 26 and Si.
A pixel electrode 28, which is formed in the N x film 27, is in contact with the upper surface of the drain electrode 25 through the contact hole, and forms a pixel in each pixel region of the liquid crystal display device, is formed of ITO (indium tin oxide). ) Is formed and patterned to be used for each pixel opening. Thus, main parts of the thin film transistor and the storage capacitor of the liquid crystal display device according to the present invention can be formed.

【0051】さらには、図示は省略したが、対向電極が
形成された対向基板とこのTFTアレイ基板とを間隙を
有して対向配置し基板周囲を接着剤兼封止剤で封着し
て、その基板間の間隙に液晶層を注入し、さらに外装ア
ッセンブリ等を行なって、本発明に係る液晶表示装置を
完成する。
Further, although not shown, the counter substrate having the counter electrode and the TFT array substrate are arranged so as to face each other with a gap, and the periphery of the substrate is sealed with an adhesive / sealant. A liquid crystal layer is injected into the gap between the substrates, and an exterior assembly and the like are performed to complete the liquid crystal display device according to the present invention.

【0052】このようにして得られた本発明に係る液晶
表示装置の各画素ごとの平面的な構造の主要部を図3に
示す。図3中においてアミ点を付して示した部分が第2
の電極13のパターン領域である。このように、画素部
に対応する領域を避けてその回りを巡るようなパターン
にp−Siを用いて形成された第2の電極13、ゲート
絶縁層10の形成材料を用いて形成された誘電体層1
4、低抵抗領域4を用いて形成された第1の電極15に
より、補助容量16の構造の主要部が形成されている。
本発明に係る補助容量16の容量値Csを、液晶表示装
置を行なうにあたって必要十分な値となるようにその面
積Sを確保することが必要であることから、その長さを
可能な限り広くとるために図3に示したようなパターン
に形成したのである。
FIG. 3 shows the main part of the planar structure of each pixel of the liquid crystal display device according to the present invention thus obtained. In FIG. 3, the portion indicated by the dots is the second.
This is a pattern region of the electrode 13 of. As described above, the dielectric formed by using the forming material of the second electrode 13 and the gate insulating layer 10 formed of p-Si in a pattern that goes around the area corresponding to the pixel portion Body layer 1
4, the first electrode 15 formed using the low resistance region 4 forms the main part of the structure of the auxiliary capacitance 16.
Since it is necessary to secure the area S so that the capacitance value Cs of the auxiliary capacitance 16 according to the present invention becomes a value that is necessary and sufficient for performing the liquid crystal display device, its length is made as wide as possible. Therefore, the pattern is formed as shown in FIG.

【0053】ここで、本実施例においては、TFT21
の動作特性を好ましいものとするための設計上の理由か
ら、半導体層9の層厚は0.05μm以上に設定することが
好ましく、かつその加工精度を十分なものとするために
はその層厚は 5μm以下に設定することが望ましい。つ
まり、半導体層9の層厚としては0.05乃至 5μmの厚さ
に設定することが好ましい。それ以上小さな薄い膜厚で
は、膜厚のばらつきに起因した素子特性のばらつきが大
きくなったり、あるいは十分な補助容量の設計が困難と
なり、活性層20として十分に機能することが必ずしも
できない厚さにしか形成できない。また逆に、厚くし過
ぎると、画素部のパターンの微細化に対して妨げとなる
加工精度の低下を引き起こす。
Here, in the present embodiment, the TFT 21
For design reasons for making the operating characteristics of (1) preferable, the layer thickness of the semiconductor layer 9 is preferably set to 0.05 μm or more, and the layer thickness is set to have sufficient processing accuracy. It is desirable to set it to 5 μm or less. That is, the layer thickness of the semiconductor layer 9 is preferably set to 0.05 to 5 μm. If the film thickness is smaller than that, the variation in the element characteristics due to the variation in the film thickness becomes large, or it becomes difficult to design a sufficient auxiliary capacitance, so that the active layer 20 does not always function sufficiently. Can only be formed. On the other hand, if the thickness is too large, the processing accuracy is impaired, which hinders the miniaturization of the pattern of the pixel portion.

【0054】本実施例では、補助容量16の好適値(C
s)として、150 ×10-12 Fが得られるように補助容量
16を設計した。このとき、補助容量16の誘電体層1
4として用いたゲート絶縁層10の誘電率、その膜厚
(本実施例では70nm)を考慮すると、上記の値を満た
すことができるCsのパターンの面積Sとしては、 S<(膜厚: 3μm)×(周辺の長さ:120 〜150 μ
m) が必要であることが計算される。このように、液晶表示
装置に用いられる材料ごとに定まるεおよびdなどを考
慮してその補助容量16の面積S、さらにはそれを決定
する半導体層9の膜厚(本実施例ではC−Siから形成
された半導体層9の厚さ 3μm)から逆算して、補助容
量16のパターンの好適な長さを算出し、それを実現で
きるようなパターンに補助容量16を設計すればよい。
In this embodiment, a suitable value (C
As s), the auxiliary capacitance 16 was designed so that 150 × 10 −12 F could be obtained. At this time, the dielectric layer 1 of the auxiliary capacitance 16
Considering the dielectric constant of the gate insulating layer 10 used as No. 4 and its film thickness (70 nm in this embodiment), the area S of the Cs pattern that can satisfy the above value is S <(film thickness: 3 μm ) × (peripheral length: 120 to 150 μ
It is calculated that m) is required. As described above, the area S of the auxiliary capacitance 16 and the film thickness of the semiconductor layer 9 (C-Si in this embodiment) that determines the area S of the auxiliary capacitance 16 are determined in consideration of ε and d determined for each material used for the liquid crystal display device. The thickness of the semiconductor layer 9 formed from 3 μm) is calculated back to calculate a suitable length of the pattern of the auxiliary capacitance 16, and the auxiliary capacitance 16 may be designed in a pattern that can realize it.

【0055】また、半導体層9として、C−Siの他に
例えばp−Si(多結晶シリコン)を成膜で形成する場
合では、その層厚はさらに薄く一般には 2μm以下であ
ると考えられるので、前記のCsの計算式からも明らか
なように、本実施例よりもそのCsのパターンの総延長
をさらに長いパターンに設定することが必要となる。ま
たa−Si(アモルファスシリコン)の場合も同様であ
る。また、p−Siやa−Siのウェハ基板をC−Si
基板の場合と同様に貼り付けた後、研削・研磨を行なっ
てシリコン層を形成してもよい。
Further, when the semiconductor layer 9 is formed of, for example, p-Si (polycrystalline silicon) in addition to C-Si by film formation, the layer thickness is considered to be thinner and generally 2 μm or less. As is clear from the above Cs calculation formula, it is necessary to set the total extension of the Cs pattern to a pattern longer than that of the present embodiment. The same applies to the case of a-Si (amorphous silicon). In addition, a wafer substrate of p-Si or a-Si is C-Si.
After sticking as in the case of the substrate, grinding and polishing may be performed to form a silicon layer.

【0056】また、上記実施例においては、製造工程の
簡易化のメリットが大きいことから、ゲート絶縁膜10
と誘電体層14とを同じ一つのPドープで低抵抗化され
たp−Si材料膜からパターニングして形成したが、本
発明はこれのみには限定しない。ゲート絶縁膜10と誘
電体層14とを別の工程で別の材料膜を用いて形成して
もよい。
Further, in the above-mentioned embodiment, since the merit of simplifying the manufacturing process is great, the gate insulating film 10 is
The dielectric layer 14 and the dielectric layer 14 are formed by patterning the same P-doped low resistance p-Si material film, but the present invention is not limited to this. The gate insulating film 10 and the dielectric layer 14 may be formed using different material films in different steps.

【0057】以上のような製造方法によって形成された
本発明に係る液晶表示装置に、テストパターン画像を表
示させ、その表示性能を評価した。
A test pattern image was displayed on the liquid crystal display device according to the present invention formed by the above manufacturing method, and its display performance was evaluated.

【0058】その結果、画面の輝度は従来よりも顕著に
向上し、同じサイズの従来の液晶表示パネルとの比較で
は、 2倍以上の輝度が達成されることが確認できた。こ
れは、補助容量16の基板面上への投影占有面積を上述
のごとく縮小したことにより、画素部開口率が従来は30
%程度であったものを、本実施例では60〜73%もの値
に、大幅に向上させることができたことによるものであ
る。
As a result, it was confirmed that the brightness of the screen was remarkably improved as compared with the conventional one, and the brightness was doubled or more as compared with the conventional liquid crystal display panel of the same size. This is because the projected occupation area of the auxiliary capacitance 16 on the substrate surface is reduced as described above, so that the aperture ratio of the pixel portion is 30% in the conventional case.
This is because the value of about 60% was greatly improved to about 60 to 73% in this embodiment.

【0059】なお、上記の本実施例においては、PSG
酸化膜3のエッチングストッパーとしての役割を図1
(e)で示した工程において持たせるとともに単結晶S
i層1とPSG酸化膜3との支持材としての役割を持た
せるために、図1(c)で示したようにPSG酸化膜3
の第1主面5を石英基板6の第1主面7面上に貼り付け
たが、この支持材としては本実施例のようなアレイ基板
の基板材料である石英基板1のみには限定されないこと
は言うまでもない。この他にも、例えば図1(a)に示
す工程の段階で既に単結晶Si層1の第1主面2とは反
対側の主面に何等かの支持基板を貼り付けて(あるいは
吸着させて)単結晶Si層1の第1主面2側を加工し、
その後に支持基板を単結晶Si層1から剥離するように
するなども可能である。
In this embodiment, the PSG
The role of the oxide film 3 as an etching stopper is shown in FIG.
The single crystal S is provided in the step shown in (e).
In order to have the i-layer 1 and the PSG oxide film 3 function as a support material, as shown in FIG.
Although the first main surface 5 of No. 1 was attached to the surface of the first main surface 7 of the quartz substrate 6, the supporting material is not limited to the quartz substrate 1 which is the substrate material of the array substrate as in this embodiment. Needless to say. In addition to this, for example, at the stage of the step shown in FIG. 1A, some support substrate has already been attached (or adsorbed) to the main surface of the single crystal Si layer 1 opposite to the first main surface 2. Processing) the first main surface 2 side of the single crystal Si layer 1,
After that, the supporting substrate may be separated from the single crystal Si layer 1.

【0060】また、図1および図2においては特に本発
明の主要部といえる画素部のTFT21および補助容量
16の部分を中心として示したが、実際はこの部分以外
においても、アレイ基板の周辺部にもいわゆる液晶駆動
回路を構成するTFTも同時に形成した。したがって、
実際はn、p両チャンネルのMOS素子をアレイ基板上
に形成した。ただし、液晶駆動回路用のTFTには補助
容量は不用であるので、それに用いられる半導体層の側
壁面には上述のような補助容量は形成しないことは言う
までもない。
Further, in FIGS. 1 and 2, the portion of the TFT 21 and the auxiliary capacitance 16 of the pixel portion, which can be said to be the main portion of the present invention, is mainly shown, but in fact, other than this portion, the peripheral portion of the array substrate is also shown. Also, TFTs forming a so-called liquid crystal drive circuit were formed at the same time. Therefore,
Actually, both n and p channel MOS devices are formed on the array substrate. However, it is needless to say that the above-mentioned auxiliary capacitance is not formed on the side wall surface of the semiconductor layer used for the TFT for the liquid crystal drive circuit since the auxiliary capacitance is not necessary.

【0061】また、上述の実施例においてはパッシベー
ション膜としてPSG膜26およびSiNx 膜27の 2
層構造としたが、これはいずれか一方の膜にピンホール
欠陥のような成膜不良などが生じた場合の絶縁性(信頼
性)の低下を防ぐためであった。しかし、そのような膜
欠陥の発生率が少ない場合には、パッシベーション膜は
いずれか一方あるいは別の膜を用いて単層として形成し
てもよいことは言うまでもない。
Further, in the above-mentioned embodiment, the PSG film 26 and the SiN x film 27 are used as the passivation film.
Although the layer structure is adopted, this is to prevent the insulation (reliability) from being deteriorated when a film formation defect such as a pinhole defect occurs in one of the films. However, it is needless to say that the passivation film may be formed as a single layer using either one or another film when the occurrence rate of such film defects is low.

【0062】また、本実施例においてはゲート電極12
や第2の電極13および第1の電極15等へのオートド
ープのために、不純物としてPを多く含有するPSG酸
化膜を用いたが、このオートドープに用いる膜の材料と
しては、本実施例のようなPSG酸化膜の他にも、例え
ばB(ボロン)を含んだBSG膜、あるいは砒素を含む
例えばAsSG膜などを用いることもできる。これらの
材料の選択は、液晶表示装置としての良好な動作特性を
実現するための薄膜トランジスタの設計に依存して、い
ずれを選択してもよい。
Further, in this embodiment, the gate electrode 12
A PSG oxide film containing a large amount of P as an impurity was used for autodoping the second electrode 13, the first electrode 15, and the like. The material of the film used for this autodoping is the present embodiment. In addition to the above PSG oxide film, for example, a BSG film containing B (boron) or an AsSG film containing arsenic can be used. Any of these materials may be selected depending on the design of the thin film transistor for realizing good operating characteristics as a liquid crystal display device.

【0063】また、本実施例では不純物としてのPの注
入はオートドープおよびイオン注入法によって行なった
が、この他にもイオンシャワー法などのドーピング方法
を用いても構わない。そしてそのような不純物イオンを
強制的に注入する方法を用いる場合には、本実施例のよ
うなオートドープを行なうためのPSG酸化膜等の代り
に絶縁膜として不純物ドーピングされていない(あるい
は不純物イオンを含有していない)酸化膜、例えばアン
ドープのSOGによるシリコン化合物膜等を用いる、あ
るいはTEOS系酸化膜を用いる、あるいはCMP等の
研磨法を用いることもできる。
Further, in the present embodiment, the implantation of P as an impurity is performed by the auto-doping and the ion implantation method, but other doping methods such as the ion shower method may be used. When such a method of forcibly implanting impurity ions is used, the PSG oxide film or the like for autodoping as in the present embodiment is not doped with impurities as an insulating film (or impurity ions are used). It is also possible to use an oxide film (which does not contain silicon), for example, a silicon compound film made of undoped SOG, a TEOS oxide film, or a polishing method such as CMP.

【0064】また、イオン注入法のうち特に不純物イオ
ンを打ち込んで注入する場合には、その打ち込み角度を
数度程度基板の垂線方向に対して傾けて注入するように
打ち込むことによって、第2の電極13等に対して効果
的に不純物イオンを打ち込むことができる。
In the ion implantation method, in particular, when implanting by implanting impurity ions, the implanting angle is tilted by a few degrees with respect to the vertical direction of the substrate, and the implantation is performed so that the second electrode is formed. Impurity ions can be effectively implanted into 13 and the like.

【0065】また、図2(g)に示す工程で、パターニ
ング工程等は増加するものの、TFT21の動作特性
(ゲートドレインのリーク電流の低減など)を向上する
ためにドレイン領域19やソース領域18の近傍にいわ
ゆるLDD(Lightly Doped Drain)構造を追加形成して
もよい。
Further, in the step shown in FIG. 2G, although the patterning step and the like are increased, the drain region 19 and the source region 18 are formed in order to improve the operation characteristics of the TFT 21 (reduction of the leak current of the gate drain). A so-called LDD (Lightly Doped Drain) structure may be additionally formed in the vicinity.

【0066】また、本実施例においてはブラックマトリ
ックス(遮光膜)をアレイ基板側に配設したが、これは
対向基板側に設けてもよい。
Although the black matrix (light-shielding film) is arranged on the array substrate side in this embodiment, it may be arranged on the counter substrate side.

【0067】また、本実施例においては、画面サイズ3.
3 インチの液晶表示パネルを形成する場合についての一
例を示したが、さらには 2インチあるいはそれ以下の画
面サイズの液晶表示パネルを形成する場合においても、
本発明に係る技術は有効である。すなわち、さらに小型
の液晶表示パネルにおいても、各画素の微細化および画
素の多画素化を損なうことなく液晶表示パネルの画面サ
イズの小型化をさらに進めることができる。むしろ、液
晶表示装置を小型化するほど本発明は有効である。本発
明者の試算によれば、従来と同様のパターン設計ルール
(ラインアンドスペース 3μm前後)に従った場合で
も、本発明を適用することによって 2インチ以下のハイ
ビジョン対応の高精細な透過型液晶表示パネルの作製が
可能となる。 (実施例2)この第2の実施例において
は、半導体層として多結晶シリコンを用いた投射型の液
晶表示装置およびその製造方法の一実施例を、図4に基
づいて詳細に説明する。なお図4においては、第1の実
施例と同様の部位については図1、図2、図3と同一の
番号を付して示した。
In this embodiment, the screen size is 3.
An example of forming a 3-inch liquid crystal display panel is shown, but even when forming a 2-inch or smaller screen size liquid crystal display panel,
The technique according to the present invention is effective. That is, even in a smaller liquid crystal display panel, the screen size of the liquid crystal display panel can be further reduced without impairing the miniaturization of each pixel and the increase in the number of pixels. Rather, the present invention is more effective as the liquid crystal display device is downsized. According to the calculation by the present inventor, even when the same pattern design rule (line and space around 3 μm) as in the past is applied, by applying the present invention, a high-definition transmissive liquid crystal display of 2 inches or less for high-definition The panel can be manufactured. (Embodiment 2) In the second embodiment, an embodiment of a projection type liquid crystal display device using polycrystalline silicon as a semiconductor layer and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 4, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in FIGS. 1, 2 and 3.

【0068】石英基板6の第1主面7上にa−SiをC
VD法により成膜する。そしてこのa−Siをさらに低
温固相成長法により多結晶化してp−Si膜を形成す
る。そのp−Si膜の膜厚は本実施例では 2μmとし
た。そしてそのp−Si膜にパターニングされたレジス
ト400を用いてRIE法により幅12μm・画素ピッチ
35μmの格子状のパターンをパターニングした。このよ
うにして得られたパターンは、図4(a)に示すように
断面として見ると石英基板6上に島状にp−Si膜が形
成された状態となっている。こうしてp−Si膜を島状
に素子分離して半導体層401を形成する(図4
(a))。
On the first main surface 7 of the quartz substrate 6, a-Si is added by C
The film is formed by the VD method. Then, this a-Si is further polycrystallized by a low temperature solid phase growth method to form a p-Si film. The thickness of the p-Si film was 2 μm in this embodiment. Then, using a resist 400 patterned on the p-Si film, a width of 12 μm and a pixel pitch are obtained by RIE.
A 35 μm grid pattern was patterned. The pattern thus obtained has a state in which a p-Si film is formed in an island shape on the quartz substrate 6 when viewed in cross section as shown in FIG. In this way, the p-Si film is separated into islands to form the semiconductor layer 401 (FIG. 4).
(A)).

【0069】続いて、レジスト400を剥離せずにその
まま斜めイオン注入(角度 8度程度)でP(燐)をドー
プする。これにより側壁のみにPをドーピングすること
ができる。この後、レジスト400を剥離し、1050℃の
加熱工程にアレイ基板全体を曝して、半導体層401の
側壁面にPを不純物イオンとしてさらに拡散させた。半
導体層401の側壁面に選択的に不純物ドープされ、そ
の部分が低抵抗化されて低抵抗層402が形成される。
このとき、不純物を拡散することなく残した部分につい
ては、アンドープのp−Si膜403の状態のままであ
ることは言うまでもない(図4(b))。
Subsequently, without removing the resist 400, P (phosphorus) is doped by oblique ion implantation (angle of about 8 degrees) as it is. As a result, P can be doped only on the side wall. After that, the resist 400 was peeled off, and the entire array substrate was exposed to a heating process at 1050 ° C. to further diffuse P into the side wall surface of the semiconductor layer 401 as impurity ions. The side wall surface of the semiconductor layer 401 is selectively doped with impurities, and the resistance of that portion is reduced to form a low resistance layer 402.
At this time, it goes without saying that the portion of the p-Si film 403 which has been left undoped is still in the state of the undoped p-Si film 403 (FIG. 4B).

【0070】続いて、その低抵抗層402で被覆された
半導体層401の上に第1の実施例とほぼ同様のTFT
を形成すべく、第1の実施例とほぼ同様のプロセスを経
てTFT21を形成する。一方、第1の実施例と同様に
ゲート絶縁膜の形成材料である低抵抗p−Si膜の一部
を誘電体層14として用いるとともに、低抵抗層402
の側壁面の部分を第1の電極15として用い、かつTF
T21のゲート電極12の材料膜と同じp−Si材料膜
をパターニングして第2の電極13を形成しこれを用い
て、補助容量16が形成される。
Then, a TFT similar to that of the first embodiment is formed on the semiconductor layer 401 covered with the low resistance layer 402.
In order to form the TFT 21, the TFT 21 is formed through a process substantially similar to that of the first embodiment. On the other hand, similar to the first embodiment, a part of the low resistance p-Si film which is the material for forming the gate insulating film is used as the dielectric layer 14, and the low resistance layer 402 is used.
Of the side wall surface of the TF is used as the first electrode 15, and TF
The same p-Si material film as the material film of the gate electrode 12 of T21 is patterned to form the second electrode 13, and the auxiliary capacitance 16 is formed using this.

【0071】そしてさらに、第1の実施例と同様に層間
絶縁層23、ソース電極24、ドレイン電極25、PS
G膜26、SiNx 膜27、画素電極28をそれぞれほ
ぼこの順で形成して、本実施例の液晶表示装置のTFT
アレイ基板の主要部の構造を形成する(図4(c))。
Further, similarly to the first embodiment, the interlayer insulating layer 23, the source electrode 24, the drain electrode 25, PS
The G film 26, the SiN x film 27, and the pixel electrode 28 are formed in this order, respectively, and the TFT of the liquid crystal display device of the present embodiment is formed.
The structure of the main part of the array substrate is formed (FIG. 4C).

【0072】そしてこのように形成されたTFTアレイ
基板を、図示省略した対向基板と間隙を有して対向配置
し、両基板の周囲を接着剤兼封止材で封止して、その間
隙に液晶層を注入し、外装アッセンブリを施して、本発
明に係る第2の実施例の液晶表示装置を完成する。
Then, the TFT array substrate thus formed is arranged so as to face a counter substrate (not shown) with a gap, and the periphery of both substrates is sealed with an adhesive / sealing material, and the gap is filled in the gap. A liquid crystal layer is injected and an exterior assembly is applied to complete the liquid crystal display device of the second embodiment according to the present invention.

【0073】このように、本実施例のように半導体層と
してp−Siを用いる場合にも、そのp−Siからなる
半導体層401の側壁面に補助容量403を形成するこ
とができる。
As described above, even when p-Si is used as the semiconductor layer as in this embodiment, the auxiliary capacitance 403 can be formed on the side wall surface of the semiconductor layer 401 made of p-Si.

【0074】このとき、低抵抗層402の厚さは、 0.1
μmの厚さに形成した。
At this time, the thickness of the low resistance layer 402 is 0.1
It was formed to a thickness of μm.

【0075】また、a−Siを多結晶化してなる状態の
(図4(a))に示す段階での半導体層401の厚さと
しては、 2μmの層厚に形成した。
Further, the thickness of the semiconductor layer 401 at the stage shown in FIG. 4A in the state of polycrystallizing a-Si was formed to a layer thickness of 2 μm.

【0076】上述のような製造方法によって作製された
本実施例に係る液晶表示装置にテストパターン画像を表
示させ、その表示性能を評価した。その結果、表示画像
の輝度は、従来技術による同サイズの液晶表示パネルと
比較して、 2倍以上の明るさが実現できたことが確認さ
れた。
A test pattern image was displayed on the liquid crystal display device according to this example manufactured by the manufacturing method as described above, and its display performance was evaluated. As a result, it was confirmed that the brightness of the displayed image could be more than twice as high as that of the conventional liquid crystal display panel of the same size.

【0077】なお、上述の各実施例では、画素開口部を
矩形(四角形)とし、その開口の周囲の 4辺のうち 3辺
にわたって沿設されたパターンとして補助容量の平面的
パターンを形成したが、この補助容量のパターン形状と
しては、上記実施例で述べた3辺以外にも、 4辺または
2辺あるいは 1辺にわたって沿設されたパターンに形成
しても構わない。このように補助容量の平面的パターン
形状は、補助容量としての容量値(Cs)が十分な値と
して得られるパターンの長さを得ることができるように
種々変更が可能である。
In each of the above-described embodiments, the pixel opening is rectangular (rectangular) and the planar pattern of the auxiliary capacitor is formed as a pattern along three of the four sides around the opening. As the pattern shape of this auxiliary capacitor, in addition to the three sides described in the above embodiment, four sides or
The pattern may be formed along two sides or one side. As described above, the planar pattern shape of the auxiliary capacitance can be variously changed so that the length of the pattern can be obtained such that the capacitance value (Cs) as the auxiliary capacitance is obtained as a sufficient value.

【0078】また、半導体層の側壁面が基板に対して必
ずしも正確に垂直ではない場合、すなわち例えば数10度
程度のテーパー角があるような場合、あるいは側壁面が
曲面を成している場合などにおいても、本発明の技術は
有効であることは言うまでもない。
Further, when the side wall surface of the semiconductor layer is not always perpendicular to the substrate, that is, when there is a taper angle of about several tens of degrees, or when the side wall surface has a curved surface, etc. It goes without saying that the technique of the present invention is also effective in this case.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、特に補助容量の基板に対する投射占有面
積を縮小することによって各画素ごとの開口率を増大
し、その結果、高輝度で高コントラストな画像表示を実
現可能な液晶表示装置を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, the aperture ratio of each pixel is increased by reducing the projected occupation area of the auxiliary capacitor with respect to the substrate. It is possible to provide a liquid crystal display device capable of displaying an image with high brightness and high contrast.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1の実施例の液晶表示装置の構造および製造
プロセスを示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure and manufacturing process of a liquid crystal display device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施例の液晶表示装置の構造および製造
プロセスを示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure and manufacturing process of the liquid crystal display device of the first embodiment.

【図3】第1の実施例の液晶表示装置の構造および製造
プロセスを示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing the structure and manufacturing process of the liquid crystal display device of the first embodiment.

【図4】第2の実施例の液晶表示装置の構造および製造
プロセスを示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure and manufacturing process of a liquid crystal display device according to a second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1………単結晶Si基板 2………第1主面 3………PSG酸化膜 4………低抵抗層 5………第1主面 6………石英基板 9………半導体層 10………ゲート絶縁層 11………p−Si膜 12………ゲート電極 13………第2の電極 14………誘電体層 15………第1の電極 16………補助容量 1 ... Single crystal Si substrate 2 ... First main surface 3 ... PSG oxide film 4 ... Low resistance layer 5 ... First main surface 6 ... Quartz substrate 9 ... Semiconductor layer 10: Gate insulating layer 11: p-Si film 12: Gate electrode 13: Second electrode 14: Dielectric layer 15: First electrode 16: Auxiliary capacitance

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 各画素部ごとに形成された画素電極と、
半導体層を用いて形成された活性層を有して前記画素電
極への電圧印加を制御するトランジスタ素子とを基板主
面上に有するアレイ基板と、該アレイ基板の前記画素電
極に間隙を有して対向配置される対向電極を基板主面上
に有する対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板と
の間に両基板の周囲を封止して封入・挟持された液晶層
とを備えた液晶表示装置において、 前記活性層を含む半導体層の側壁面を用いたまたは該側
壁面に形成された第1の電極と、前記第1の電極の主面
上に形成された誘電体層と、前記誘電体層を介して前記
第1の電極と対向するように前記誘電体層の主面上に形
成された第2の電極層とを備えた補助容量を具備するこ
とを特徴とする液晶表示装置。
1. A pixel electrode formed for each pixel portion,
An array substrate having a transistor element having an active layer formed by using a semiconductor layer for controlling voltage application to the pixel electrode on a main surface of the substrate, and having a gap between the pixel electrode of the array substrate A liquid crystal having a counter substrate having counter electrodes disposed on the main surface of the substrate and facing each other, and a liquid crystal layer sealed and sandwiched between the array substrate and the counter substrate by sealing the periphery of both substrates. In a display device, a first electrode using or formed on a side wall surface of a semiconductor layer including the active layer, a dielectric layer formed on a main surface of the first electrode, and A liquid crystal display device, comprising: an auxiliary capacitor having a second electrode layer formed on the main surface of the dielectric layer so as to face the first electrode via a dielectric layer. .
【請求項2】 請求項1記載の液晶表示装置において、 前記誘電体層の前記基板主面に対する水平方向の厚さ
が、前記誘電体層の前記基板に対して垂直方向の幅より
も小さな値に形成されたことを特徴とする液晶表示装
置。
2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the thickness of the dielectric layer in the horizontal direction with respect to the main surface of the substrate is smaller than the width of the dielectric layer in the vertical direction with respect to the substrate. A liquid crystal display device characterized by being formed in.
【請求項3】 画素電極と該画素電極に接続されて電圧
印加を制御するトランジスタ素子とを絶縁性基板上に形
成してアレイ基板を形成し、前記アレイ基板と対向電極
を形成してなる対向基板とを間隙を有して対向配置し、
両基板の周囲を封着し、前記間隙に液晶層を挟持させる
液晶表示装置の製造方法において、 シリコン基板の第1主面側の画素開口部に対応する位置
に凹部を刻設し、前記シリコン基板の第1主面上に、P
(燐)およびB(硼素)およびAs(ヒ素)のうち少な
くともいずれかをドーパントとして含む不純物イオンを
含有した絶縁膜を成膜する工程と、 前記絶縁膜および前記シリコン基板に加熱処理を施し
て、前記絶縁膜の前記シリコン基板と接する界面とは反
対側の主面を平坦化するとともに前記絶縁膜と前記シリ
コン基板との界面から前記シリコン基板の内部へ厚さ方
向に前記ドーパントとしての不純物イオンを拡散ドープ
して低抵抗層を形成する工程と、 前記絶縁膜の平坦化された前記主面側を絶縁性基板上に
貼着する工程と、 前記シリコン基板の前記第1主面とは反対側の第2主面
から前記シリコン基板を研削して行き、前記シリコン基
板の凹部に形成された絶縁膜の前記シリコン基板との界
面を露出させるとともに、該絶縁膜の露出した面の前記
絶縁性基板からの高さと略同じ高さに前記シリコン基板
の露出する面の高さが揃うように前記シリコン基板の研
削を途中で停止して前記シリコンを残して、素子分離さ
れ少なくとも側壁面に低抵抗層を備えたシリコン層を得
る工程と、 前記絶縁膜のうち画素部に対応する部分を除去して、画
素開口部を形成する工程と、 前記シリコン層の主面上にはゲート絶縁膜を形成すると
ともに側壁面には絶縁性材料からなる誘電体層を形成す
る工程と、 前記ゲート絶縁層上に前記シリコン層のチャネル領域を
覆うように導電性材料からなるゲート電極を形成すると
ともに、前記誘電体層を介して前記シリコン層の側壁面
の低抵抗層に対向するように導電性材料からなる補助容
量電極を形成する工程と、 前記シリコン層の前記ゲート絶縁層を介して前記ゲート
電極で覆われた部分にはチャネル領域を形成し、該チャ
ネル領域の一方の脇にはソース領域を形成し、他方の脇
にはドレイン領域を形成して、トランジスタ素子を形成
する工程と、 前記シリコン層の側壁面の低抵抗層を第1の電極として
用いるとともに前記補助容量電極を第2の電極として用
いて該第1の電極および該第2の電極で前記誘電体層を
挟持してなる補助容量と前記トランジスタ素子との間に
絶縁部を形成し、前記補助容量と前記トランジスタ素子
との間を電気的に絶縁する工程と、 前記トランジスタ素子に接続される画素電極を前記画素
開口部に形成する工程と、を含むことを特徴とする液晶
表示装置の製造方法。
3. An array substrate is formed by forming a pixel electrode and a transistor element connected to the pixel electrode and controlling a voltage application on an insulating substrate to form an array substrate. Arranged opposite to the substrate with a gap,
In a method for manufacturing a liquid crystal display device, in which the peripheries of both substrates are sealed and a liquid crystal layer is sandwiched in the gap, a recess is formed at a position corresponding to a pixel opening on the first main surface side of the silicon substrate, P on the first main surface of the substrate
(Phosphorus), B (Boron), and As (Arsenic) at least one of the steps of forming an insulating film containing an impurity ion containing as a dopant, the insulating film and the silicon substrate is subjected to heat treatment, Impurity ions as the dopant are planarized in the thickness direction from the interface between the insulating film and the silicon substrate to the inside of the silicon substrate while planarizing the main surface of the insulating film opposite to the interface in contact with the silicon substrate. A step of forming a low resistance layer by diffusion doping, a step of adhering the planarized main surface side of the insulating film on an insulating substrate, and a side opposite to the first main surface of the silicon substrate. The silicon substrate is ground from the second main surface to expose the interface of the insulating film formed in the concave portion of the silicon substrate with the silicon substrate and expose the insulating film. The surface of the silicon substrate is stopped halfway so that the height of the exposed surface of the silicon substrate is substantially the same as the height of the exposed surface from the insulating substrate. A step of obtaining a silicon layer having a low resistance layer on at least a sidewall surface; a step of removing a portion of the insulating film corresponding to a pixel portion to form a pixel opening; and a step of forming a pixel opening on the main surface of the silicon layer. Forming a gate insulating film and forming a dielectric layer made of an insulating material on the side wall surface, and forming a gate electrode made of a conductive material on the gate insulating layer so as to cover the channel region of the silicon layer. Forming the auxiliary capacitance electrode made of a conductive material so as to face the low resistance layer on the side wall surface of the silicon layer through the dielectric layer; and the gate insulating layer of the silicon layer. A channel region is formed in a portion covered with the gate electrode via the source region, a source region is formed on one side of the channel region, and a drain region is formed on the other side of the channel region to form a transistor element. And a step of using the low resistance layer on the sidewall surface of the silicon layer as a first electrode and the auxiliary capacitance electrode as a second electrode to form the dielectric layer with the first electrode and the second electrode. A step of forming an insulating portion between the sandwiched auxiliary capacitance and the transistor element to electrically insulate the auxiliary capacitance and the transistor element; and a pixel electrode connected to the transistor element A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising the step of forming in a pixel opening.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6738107B2 (en) 1999-12-03 2004-05-18 Fujitsu Display Technologies Corporation Liquid crystal display device
JP2006301653A (en) * 2006-04-27 2006-11-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display apparatus and its manufacturing method

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