JPH08222740A - 薄膜トランジスタアレイ及び液晶表示装置 - Google Patents

薄膜トランジスタアレイ及び液晶表示装置

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JPH08222740A
JPH08222740A JP2433595A JP2433595A JPH08222740A JP H08222740 A JPH08222740 A JP H08222740A JP 2433595 A JP2433595 A JP 2433595A JP 2433595 A JP2433595 A JP 2433595A JP H08222740 A JPH08222740 A JP H08222740A
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JP
Japan
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thin film
film transistor
liquid crystal
transistor array
electrode
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Pending
Application number
JP2433595A
Other languages
English (en)
Inventor
Ayako Yamaguchi
彩子 山口
Akiko Michibayashi
亜希子 道林
Mamoru Furuta
守 古田
Hiroshi Tsutsu
博司 筒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2433595A priority Critical patent/JPH08222740A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス基板上に多結晶シリコン薄膜で形成さ
れた電極に一部分不純物が注入されない領域を有する構
成の薄膜トランジスタアレイ、もしくは薄膜トランジス
タアレイを用いた液晶表示装置とし、特に高品位、広視
野な液晶表示が可能な素子を提供する。 【構成】 ガラス基板1上に多結晶シリコン薄膜で形成
された薄膜トランジスタと接続された電極が、不純物が
注入されて形成される際に、一部分不純物が注入されな
い高抵抗の領域14が設けられて、複数個の領域6’、
12が設けられることにより、液晶に印加される電圧を
各領域毎に変えることができ、1つの画素電極内に複数
の電位が存在し、これを用いて液晶表示装置を製造すれ
ば、広視野な液晶表示装置を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタアレイ
に関する。さらに詳しくは、ポリシリコンからなる薄膜
トランジスタをマトリクス状に配置した薄膜トランジス
タアレイもしくはこの薄膜トランジスタアレイを用いた
液晶表示装置、特に高品位、広視野な液晶表示が可能な
液晶表示素子の画素を得ることができる薄膜トランジス
タアレイ及び液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶表示装置は、薄型軽量なディ
スプレイとして、OA用、AV用に限らずあらゆる分野
で使用されている。特に薄膜トランジスタ(TFT)を
用いた液晶表示装置(LCD)は階調表示に優れ、カラ
ーディスプレイとしてCRTにせまる性能を実現してい
る。現在TFT−LCDで主流となっているのは、アモ
ルファスシリコンTFTとポリシリコンTFTの2種類
である。これらのうちポリシリコンTFTは、LCDに
使用する場合、マトリクス状に配置し、表示画素部の画
素用トランジスタと表示画面の周辺駆動回路用トランジ
スタを同一基板上で同時に作成できるという利点と、同
じ画面サイズであっても画面周辺部(非表示部)の面積
が小さくできるという利点がある。さらに低温プロセス
で作成するポリシリコンTFTの作成技術は、大版のガ
ラス基板が使用できるため大幅なコストダウンを実現す
る技術として注目されている。
【0003】以下、一従来例として、「SOCIETY FOR IN
FORMATION DISPLAY INTERNATIONALSYMPOSIUM DIGEST OF
TECHNICAL PAPERS VOLUME XXIV」P.387〜P.388に記載
されたTFTについて、その製造方法を図4(a)〜
(d)に基づいて用いて説明する。
【0004】まず、図4(a)に示すように、ガラス基
板1上に半導体層として多結晶シリコン薄膜2をLP−
CVD(減圧−CVD)法、プラズマCVD法、スパッ
タリング法等により20〜50nmの膜厚に形成する。
【0005】次に、多結晶シリコン薄膜2上に酸化シリ
コン、窒化シリコン等のゲート絶縁膜3を50〜400
nmの膜厚に形成する。その上に、図4(b)に示すよ
うに、コプレナー型TFTのゲート電極をかねる走査線
4を、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等によりク
ロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タンタル(T
a)等で被着し、続いて選択的パターン形成を行なう。
【0006】次いで、図4(c)に示すように、ゲート
電極4をマスクとして多結晶シリコン薄膜2に高濃度の
リン(P)をイオン注入し、ソース領域5及びドレイン
領域6を形成する。
【0007】次いで、ゲート電極4及びゲート絶縁膜3
上に、例えば酸化シリコン、窒化シリコン層(Si
X )等の層間絶縁膜7を200〜800nm程度の膜
厚で常圧CVD法、プラズマCVD法等により形成し、
さらにスパッタリング法、蒸着法などの真空成膜法によ
りITOよりなる画素電極8を形成する。次いで、ゲー
ト絶縁膜3と層間絶縁膜7の一部を選択的に除去してソ
ース領域5及びドレイン領域6への接続のためのコンタ
クトホールを開口する。
【0008】その後、図4(d)に示すように、開口部
を介してソース領域5に接続したソース電極9及び開口
部を介してドレイン領域6と画素電極を接続するドレイ
ン電極10をアルミニウム等のスパッタリング、蒸着な
どにより形成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成の薄膜トランジスタアレイを用いて液晶表示装
置を製造し、表示を行った場合、十分な視野角が得られ
ず、特に上下方向での階調反転が問題となり、視野角特
性の向上は重要な課題となっている。
【0010】本発明は、かかる課題に鑑み、ドレインに
直接つながる低抵抗領域と、高抵抗領域を介して前記低
抵抗領域に接続される他の低抵抗領域を形成することに
よって、それぞれの低抵抗領域毎に画像信号レベルを異
ならせ、簡単な構成で、1つの画素電極内に、液晶に印
加される電圧の異なる領域を複数個設け、高品位で広視
野な液晶表示装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、高品
位で広視野な液晶表示装置を提供するため、本発明の薄
膜トランジスタアレイは、透明基板上に多結晶シリコン
膜で形成された電極が薄膜トランジスタと接続され、前
記電極に不純物を注入する際に、一部分不純物が注入さ
れない領域を設けたことを特徴とする。
【0012】また、前記薄膜トランジスタアレイの構造
において、前記電極に用いる多結晶シリコン膜が、前記
薄膜トランジスタに用いる多結晶シリコン膜と同時に形
成された多結晶シリコン膜であることが好ましい。
【0013】また、前記電極の不純物を注入した複数個
の領域のうちの1つに前記薄膜トランジスタが電気的に
接続されることが好ましい。また、前記電極の不純物を
注入した領域と前記薄膜トランジスタのソース及びドレ
イン領域との、不純物注入量が同一になることが好まし
い。
【0014】本発明の液晶表示装置は、透明電極を有す
る基板と薄膜トランジスタアレイを有する基板間に液晶
を挟持した液晶表示装置であって、多結晶シリコン膜で
形成された画素電極が、薄膜トランジスタと接続され、
前記画素電極は不純物が注入される複数個の領域と、一
部分不純物が注入されない領域を設けた薄膜トランジス
タアレイを用いることを特徴とする。
【0015】
【作用】本発明の薄膜トランジスタアレイは、透明基板
上に多結晶シリコン膜で形成された電極が薄膜トランジ
スタと接続され、前記電極に不純物を注入する際に、一
部分不純物が注入されない領域を設けたので、1つの画
素電極内にできる不純物を注入した複数個の領域ごとに
液晶に印加される電圧を変えることができ、1つの画素
電極内で画像信号レベルを変えることができる。これに
より、従来の液晶表示装置に比べ、簡単な構成で、階調
反転を制御することができ、広視野な表示品位の高い液
晶表示装置を得ることができる。
【0016】前記薄膜トランジスタアレイにおいては、
電極に用いる多結晶シリコン膜が、前記薄膜トランジス
タに用いる多結晶シリコン膜と同時に形成された多結晶
シリコン膜である好ましい構成によれば、上記の作用、
効果を奏する薄膜トランジスタアレイの製造工程を簡略
にすることができる。
【0017】また前記薄膜トランジスタアレイにおいて
は、前記電極の不純物を注入した複数個の領域のうちの
1つに前記薄膜トランジスタが電気的に接続される好ま
しい構成によれば、さらなる画像密度を向上させること
ができる。
【0018】また前記薄膜トランジスタアレイにおいて
は、前記電極の不純物を注入した領域と前記薄膜トラン
ジスタのソース及びドレイン領域との、不純物注入量が
同一になるようにする好ましい構成によれば、さらなる
製造工程の簡略化と画像密度の向上を達成することがで
きる。
【0019】本発明の液晶表示装置は、透明電極を有す
る基板と薄膜トランジスタアレイを有する基板間に液晶
を挟持した液晶表示装置であって、多結晶シリコン膜で
形成された画素電極が、薄膜トランジスタと接続され、
前記画素電極は不純物が注入される複数個の領域と、一
部分不純物が注入されない領域を設けた薄膜トランジス
タアレイを用いることを特徴とする。これにより、1つ
の画素電極内に不純物を注入した複数個の領域が形成さ
れるので、1つの画素電極内で液晶に印加される電圧が
領域ごとに変わり、各領域ごとに画像信号レベルを変え
ることができる。その結果、従来の液晶表示装置に比
べ、簡単な構成で、階調反転を制御することができ、広
視野な表示品位の高い液晶表示装置を得ることができ
る。
【0020】
【実施例】以下、本発明の薄膜トランジスタの実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。
【0021】(実施例1)図1は本発明の1実施例の薄
膜トランジスタの製造工程を説明する断面図、図2は図
1(e)の構成の薄膜トランジスタアレイを説明する平
面図である。
【0022】図1(a)に示すように、ガラス基板1
(例えばコーニング社製 #7059)上に50〜15
0nmの膜厚の多結晶シリコン薄膜2を選択的に形成
し、その上に、ゲート絶縁膜3としてSiO2 膜を堆積
する。
【0023】続いてゲート電極4としてTa膜を堆積す
る(図1(b))。ここで多結晶シリコン薄膜2はプラ
ズマCVD装置、LP−CVD装置、スパッタ装置等に
よりa−Si膜またはa−Si:μc−Si(微結晶シ
リコン)膜のいずれかを膜厚50〜150nmで堆積し
た後、レーザー光照射による溶融結晶化法、固相成長法
等により形成する。また、プラズマCVDやLP−CV
D装置により、直接多結晶シリコン薄膜を堆積すること
も可能である。
【0024】ゲート絶縁膜3のSiO2 膜は常圧CVD
装置、LP−CVD装置、スパッタ装置、プラズマCV
D装置等により膜厚10〜300nm堆積する。ゲート
電極4の材料としてTa以外にもCr膜,Al膜,Ti
膜等であってもよい。
【0025】次に、図1(c)に示すように、多結晶シ
リコン薄膜2上の画素電極6上の任意の部分に、例え
ば、フォトリソグラフィ技術によりドーピングマスク1
1を設ける。
【0026】次に、図1(d)に示すように、ドーピン
グマスク11とゲート電極4とをマスクとして多結晶シ
リコン薄膜2に不純物を注入し、ソース領域5及びドレ
イン領域ないし画素電極6’及び副画素電極(a) 12を
形成する。不純物の注入法としては、水素希釈したB2
6もしくはPH3 をプラズマにより分解、イオン化さ
せ、さらに電界により加速して不純物を注入する非質量
分離型のドーピング法を用いる。このドーピングマスク
11とゲート電極4とをマスクとして多結晶シリコン薄
膜2に不純物を注入することにより、ソース領域5及び
ドレイン領域ないし画素電極6’及び副画素電極(a) 1
2を形成する。
【0027】次に、ドーピングマスク11をエッチング
法等の方法により除去した後、図1(e)に示すよう
に、ゲート電極4上に層間絶縁膜7としてSiO2 膜を
常圧CVD装置、LP−CVD装置またはプラズマCV
D装置のいずれかで膜厚10〜50nm程度堆積する。
なおSiO2 膜以外に、SiNx 膜、SiO2 膜とSi
x 膜の2層などであってもよい。また、堆積装置とし
ては、前記装置のほかに光CVD装置、ECR−SP
(電子サイクロトロン共鳴−スパッタ)装置やECR−
プラズマCVD装置等を用いることができる。
【0028】次に、コンタクトホールを開口して、ソー
ス電極としてAl/Ti膜を選択的に形成する。画素電
極6内の不純物が注入されない領域14により、ドレイ
ン領域ないし画素電極6’及び副画素電極(a) 12で液
晶に印加される電圧を変えることができる。即ち、画素
電極6’は電圧が高く、副画素電極(a) 12は高抵抗の
ポリシリコン領域14を介して画素電極6’に接続され
ているため電圧が低い。従って1つの画素電極内に2つ
の電位が存在し、これを用いて液晶表示装置を製造すれ
ば、広視野な液晶表示装置を得ることができる。
【0029】(実施例2)図3は本発明の他の実施例の
薄膜トランジスタアレイを説明する平面図である。
【0030】本実施例の薄膜トランジスタは、前記実施
例でドレイン領域ないし画素電極6’上の任意の部分に
ドーピングマスク11を直線状に形成したのに対し、ド
ーピングマスクの形状を十字としたドーピングマスク1
1’を形成することを特徴としている。それ以外は前記
実施例と同様に構成されている。
【0031】本実施例では、このように十字としたドー
ピングマスク11’を用いるので、画素電極6内の不純
物が注入されない領域14により、ドレイン領域ないし
画素電極6’と副画素電極(a) 12、さらに副画素電極
(b) 13で液晶に印加される電圧を変えることができ
る。即ち、画素電極6’は電圧が高く、副画素電極(a)
12は高抵抗のポリシリコン領域14を介して画素電極
6’に接続されているため電圧は低い。副画素電極(b)
13は高抵抗のポリシリコン領域14を介して副画素電
極(a) 12に接続されているため電圧はさらに低い。従
って1つの画素電極に3つの電位が存在し、これを用い
て液晶表示装置を製造すれば、広視野な液晶表示装置を
得ることができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、簡単な
構成で、1つの画素電極内に液晶に印加される電圧が異
なる複数個の領域を設けることができる。さらに従来の
液晶表示装置に比べ、階調反転を制御することができ、
広視野な表示品位の高い液晶表示装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に基づく薄膜トランジス
タの製造工程を説明する断面図である。
【図2】本発明に基づく薄膜トランジスタの構成を説明
する平面図である。
【図3】本発明の第2の実施例に基づく薄膜トランジス
タの構成を説明する平面図である。
【図4】従来のプロセスによるポリシリコン薄膜トラン
ジスタアレイの製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 多結晶シリコン薄膜 3 ゲート絶縁膜 4 ゲート電極 5 ソース領域 6 ドレイン領域 6’ ドレイン領域ないし画素電極 7 層間絶縁膜 8 ITOによる画素電極 9 ソース電極 10 ドレイン電極 11 ドーピングマスク 11’ 形状を十字としたドーピングマスク 12 副画素電極(a) 13 副画素電極(b) 14 不純物が注入されない領域
フロントページの続き (72)発明者 筒 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に薄膜トランジスタをマトリクス
    状に配置した薄膜トランジスタアレイにおいて、前記基
    板上に多結晶シリコン膜で形成された電極が、前記薄膜
    トランジスタと接続され、前記電極は不純物が注入され
    る複数個の領域と、不純物が注入されない領域を設けた
    ことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
  2. 【請求項2】 前記電極に用いる多結晶シリコン膜が、
    前記薄膜トランジスタに用いる多結晶シリコン膜と同時
    に形成された多結晶シリコン膜であることを特徴とする
    請求項1記載の薄膜トランジスタアレイ。
  3. 【請求項3】 前記電極の不純物を注入した複数個の領
    域のうちの1つに前記薄膜トランジスタが電気的に接続
    されることを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジス
    タアレイ。
  4. 【請求項4】 前記電極の不純物を注入した領域と前記
    薄膜トランジスタのソース及びドレイン領域との、不純
    物注入量が同一になることを特徴とする請求項1記載の
    薄膜トランジスタアレイ。
  5. 【請求項5】 透明電極を有する基板と薄膜トランジス
    タアレイを有する基板間に液晶を挟持した液晶表示装置
    であって、多結晶シリコン膜で形成された画素電極が、
    薄膜トランジスタと接続され、前記画素電極は不純物が
    注入される複数個の領域と、一部分不純物が注入されな
    い領域を設けた薄膜トランジスタアレイを用いることを
    特徴とする液晶表示装置。
JP2433595A 1995-02-13 1995-02-13 薄膜トランジスタアレイ及び液晶表示装置 Pending JPH08222740A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140082936A (ko) * 2012-12-25 2014-07-03 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 장치, 및 반도체 장치의 제작 방법

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