JPH08255915A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH08255915A
JPH08255915A JP5608795A JP5608795A JPH08255915A JP H08255915 A JPH08255915 A JP H08255915A JP 5608795 A JP5608795 A JP 5608795A JP 5608795 A JP5608795 A JP 5608795A JP H08255915 A JPH08255915 A JP H08255915A
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JP
Japan
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liquid crystal
gate
tft
active layer
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP5608795A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeki Ozeki
茂樹 大関
Arichika Ishida
有親 石田
Toshisuke Seto
俊祐 瀬戸
Yasuto Kawahisa
慶人 川久
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コントラスト比を招かないコプラナ型TFTを
スイッチング素子として用いた液晶表示装置を提供する
こと。 【構成】チャネル幅方向側の活性層2の側面と透光性絶
縁基板1とのなす角度θを45度以下にすることによ
り、良質なゲート絶縁膜3を形成でき、コントラスト比
の低下の原因となるゲートリーク電流を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング素子とし
て薄膜トランジスタ(TFT)を用いた液晶表示装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】エレクトロルミネッセンス、発光ダイオ
−ド、プラズマ、液晶等を用いた表示装置は、表示部の
薄型化が可能であるため、テレビ、計測機器、事務機
器、コンピュ−タ等の端末表示装置への用途として発展
が期待されている。
【0003】これら表示装置の中で、近年、TFTを画
素スイッチング素子として用いたアクティブマトリック
ス型液晶表示装置(以下、単にTFT液晶表示装置とい
う)が注目されている。
【0004】その理由は、TFT液晶表示装置はクロス
トークが少なく、コントラスト比を大きく取れるので、
動画表示などに関して、CRTに匹敵する画質が得られ
るなどの利点を有しているからである。
【0005】中でも、アモルファスシリコンからなる活
性層を有するTFT(a−SiTFT)またはポリシリ
コンからなる活性層を有するTFT(poly−SiT
FT)を用いた液晶表示装置は、表示品位が高く、低消
費電力であるので、その開発が盛んである。
【0006】ところで、poly−SiTFTは、a−
SiTFTよりも、移動度が10から100倍程度高
く、その利点を利用して画素のスイッチング素子として
用いるだけでなく、周辺駆動回路にも用いて、画素用T
FTおよび駆動回路用TFTを同一基板上に同時に形成
する駆動回路一体型TFT液晶表示装置の研究開発が盛
んに行なわれている。
【0007】図3に従来のゲート上置(コプラナ)型の
poly−SiTFTの平面図、図4に同poly−S
iTFTのB−B´断面図を示す。図中、81は透光性
絶縁基板を示しており、この透光性絶縁基板81上には
ポリシリコンからなる活性層82が形成されている。こ
の活性層82の表面にはドレイン領域86、ソース領域
87が形成されている。ドレイン領域86とソース領域
87との間の活性層82上には、ゲート絶縁膜83を介
して、ゲート電極84が配設されている。そして、この
ゲート電極84上を覆うように全面に層間絶縁膜85が
設けられている。
【0008】このように構成された従来のpoly−S
iTFTでは、ゲート絶縁膜83として、熱酸化膜を用
いたものが実用化されている。熱酸化膜の形成温度は1
000℃以上であるため、透光性絶縁基板81として
は、耐熱性が高い石英基板が用いられている。しかし、
石英基板は非常に高価であるため、コスト削減のために
プロセス温度600度以下が求められている。
【0009】プロセス温度を下げた場合、ゲート絶縁膜
83としては、CVD法で形成したシリコン酸化膜が候
補となる。しかし、CVD法により形成したシリコン酸
化膜をゲート絶縁膜83として用いると、ゲートリーク
電流がしばしば発生する。
【0010】このようなゲートリーク電流は、コプラナ
型TFTをスイッチング素子として用いるTFT液晶表
示装置にとっては大きな問題である。それはゲートリー
ク電流によりコントラスト比が大きく低下するからであ
る。具体的には、ゲートリーク電流が1×10-11 Aで
コントラスト比が80であるのに対し、ゲート電流リー
ク電流が1×10-9Aでコントラスト比が40まで低下
する。
【0011】本発明者等はこのようなゲートリーク電流
の原因を調べたところ以下のことが判明した。シリコン
酸化膜(SiO2 )を例えばECRプラズマCVD法を
用いて形成する場合には、原料ガスとして、SiH4
2 とを使用する。この原料ガスはプラズマ化されて基
板表面上に入射する。
【0012】このとき、図4に示すように、チャネル幅
方向の活性層82の側面と透光性絶縁基板81となす角
度θが90°になっているので、プラズマ状態化された
原料ガスは活性層82の上面とは異なる入射角度を持つ
ことになる。
【0013】具体的には、例えば、原料ガスの活性層8
2の上面に対する入射角度は90度となり、原料ガスの
活性層82の側面に対する入射角度は0°となる。一般
に、CVD法で絶縁膜を形成する場合には複数の原料ガ
ス種を用いるが、付着確率の入射角度に対する依存性が
それぞれの原料ガス種によって異なる。したがって、平
面上で最適化された条件(入射角度90°で最適化され
た条件)で成膜を行なうと、活性層82の側面では組成
の異なったゲート絶縁膜83が成膜される。
【0014】このため、活性層82の側面に付着したシ
リコン酸化膜においては、シリコンの比率が高くなるよ
うな組成ずれ(SiOx :x<2)が生じ、側面に付着
したシリコン酸化膜の抵抗率が低下する。この結果、側
面に付着したシリコン酸化膜の部分でゲートリーク電流
が発生する。
【0015】なお、ゲート絶縁膜の形成にプラズマCV
D法、リモートプラズマCVD法、LPCVD法、常圧
CVD法等のCVD法を用いた場合でも、2種類以上の
原料ガスを使用するため、上記の現象が起き、同様の問
題が生じる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来のコ
プラナ型TFTをスイッチング素子として用いた液晶表
示装置にあってはゲートリーク電流の発生によりコント
ラスト比が低下するという問題があった。
【0017】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、コントラスト比の低下
を招かないコプラナ型TFTをスイッチング素子として
用いた液晶表示装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る液晶表示装置は、マトリクス配列さ
れた画素電極と、これら画素電極の電位により液晶の配
向が制御される液晶層と、前記画素電極にソースが接続
されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタのゲートに接続されたゲート線
と、前記薄膜トランジスタのドレインに接続されたデー
タ線とを備えてなり、前記薄膜トランジスタは、表面が
絶縁性の基板上に形成された半導体材料の活性層上にC
VD法により成膜されたゲート絶縁膜を介してゲート電
極が配設されてなり、かつ前記表面が絶縁性の基板とチ
ャネル幅方向側の前記活性層の側面とのなす角度が45
度以下であることを特徴とする。ここで、上記ゲート絶
縁膜は、ECRプラズマCVD法により形成されたシリ
コン酸化膜であることが望ましい。
【0019】
【作用】本発明者等の研究によれば、コプラナ型TFT
をスイッチング素子として用いた液晶表示装置におい
て、透光性絶縁基板とチャネル幅方向側の活性層の側面
とのなす角度を45度以下にして、CVD法によりゲー
ト絶縁膜を成膜した場合には、活性層の側面に組成比の
ずれたゲート絶縁膜は形成されず、ゲートリーク電流の
発生が抑制されることが分かった。したがって、このよ
うな知見に基づいた本発明によれば、コプラナ型TFT
をスイッチング素子として用いても、コントラスト比の
低下が起きない液晶表示装置を実現できる。
【0020】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図1は、本発明の一実施例に係る液晶表示装置のス
イッチング素子であるゲート上置(コプラナ)型のTF
Tの平面図である。図2は、図1のTFTのA−A´断
面図である。
【0021】なお、実際の液晶表示装置は上記TFTの
他に、マトリクス配列され、上記TFTのソースが接続
された画素電極と、これら画素電極の電位により液晶の
配向が制御される液晶層と、同一行のTFTのゲートに
接続されたゲート線と、同一列のTFTのドレインに接
続されたデータ線等により構成されている。
【0022】上記TFTを製造工程に従い説明すると、
まず、透明絶縁基板1上に活性層2としてのリシリコン
膜を形成する。このポリシリコン膜は、例えば、プラズ
マCVD法、LPCVD法、スパッタリング法などの成
膜方法によりアモルファスシリコン膜を形成した後、こ
のアモルファスシリコン膜にレーザーアニールを施し、
多結晶化することにより形成する。
【0023】また、他の形成方法としては、例えば、ア
モルファスシリコン(種)から固相成長により形成する
方法や、SiH4 ・SiF4 ・H2 などを原料ガスとし
たプラズマCVD法により、直接ポリシリコン膜を直接
形成する方法がある。
【0024】なお、活性層2としては、ポリシリコン膜
の他に、アモルファスシリコン膜を用いても良い。アモ
ルファスシリコン膜は、例えば、プラズマCVD法、L
PCVD法、スパッタリング法などの成膜方法により形
成する。
【0025】次に上記ポリシリコン膜をエッチングして
島状にする。このエッチングは、例えば、CF4 、O2
ガスを用いたケミカルドライエッチング(CDE)をO
2 /CF4 流量比=4、圧力=40Paの条件で行な
う。このようなエッチングにより、透明絶縁基板1とチ
ャネル幅方向の活性層2の側面とのなす角度θは30度
となる。
【0026】次にゲート絶縁膜3としてのシリコン酸化
膜をSiH4 、O2 を原料ガスとするECRプラズマC
VD法により形成する。成膜条件は、例えば、SiH4
/O2 流量時=1/2、成膜圧力=0.17Pa、基板
温度=100℃とする。
【0027】ここでは、ゲート絶縁膜3としてシリコン
酸化膜を用いたが、他の絶縁膜、例えば、シリコン窒化
膜を用いても良い。また、ECRプラズマCVD法の代
わりに、プラズマCVD法、リモートプラズマCVD
法、LPCVD法、常圧CVD法等の他のCVD法を用
いても良い。
【0028】次にゲート絶縁膜3上にゲート電極4とな
るMoTa膜をスパッタリング法により形成する。な
お、上記MoTa膜の代わりに、Al、W、Mo、Ta
などの金属膜や、それらの合金またはシリサイド、もし
くは不純物がドープされたポリシリコン膜などの導電膜
を用いても良い。
【0029】次に上記MoTa膜をパターニングして、
所定形状のゲート電極4を形成した後、このゲート電極
4をマスクに用いて、活性層2にn型不純物であるリン
(P)を5×1015/cm2 の条件でイオン注入するこ
とにより、ドレイン領域6とソース領域7を形成する。
この後、レーザーアニールや熱アニール等のアニールに
より、上記イオン注入により導入されたリンを活性化す
る。
【0030】なお、p型チャンネルTFTを製造する場
合には、ボロン(B)等のp型不純物をイオン注入す
る。次に全面に層間絶縁膜5を形成し、この層間絶縁膜
5にドレイン領域6とソース領域7とに対するコンタク
トホールを開口する。
【0031】最後に、全面にAl等の金属膜を形成した
後、この金属膜をパターニングし、ソース電極9、ドレ
イン電極8を形成してTFTが完成する。本発明者等
は、上記TFT(活性層2の側面と透明絶縁基板1との
なす角度θが30度のTFT)、ならびに角度θ=45
度のTFT、角度θ=55度のTFT、角度θ=65度
のTFT、角度θ=80度のTFTの5種類のTFTを
それぞれ10個製造し、これらTFTのゲートリーク電
流を調べてみた。その結果を表1に示す。なお、ゲート
電圧は−10Vとした。
【0032】
【表1】
【0033】上記結果から、角度θ=45度以下の場合
にはゲートリーク電流は低く、角度θ=45度を越えた
場合にはゲートリークが高くなることが分かった。すな
わち、角度θ=45度、30度の場合には、10個全て
のTFTでゲートリーク電流が1×10-11 A以下、角
度θ=55度の場合には、ゲートリーク電流が1×10
-11 A以上のTFTが2個以下、角度θ=65度、80
度の場合には、1×10-11 A以上のTFTが3個以上
生じることが分かった。
【0034】また、角度θ=30度とした場合には、ゲ
ートリーク電流を約1×10-13 Aにすることができ、
角度θ=40°の場合のそれよりも約2桁低い値にする
ことが可能であった。
【0035】このように本実施例によれば、ゲートリー
ク電流の低いコプラナ型TFTを実現でき、したがっ
て、コントラスト比の低下が起こらないTFT液晶表示
装置が得られるようになる。
【0036】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、透
光性絶縁基板とチャネル幅方向側の活性層の側面とのな
す角度を45度以下にすることにより、コプラナ型TF
Tをスイッチング素子として用いても、コントラスト比
の低下が起きない液晶表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るゲート上置(コプラ
ナ)型のTFTの平面図
【図2】図1のTFTのA−A´断面図
【図3】従来のゲート上置(コプラナ)型のTFTの平
面図
【図4】図3のTFTのB−B´断面図
【符号の説明】
1…透明絶縁基板 2…活性層 3…ゲート絶縁膜 4…ゲート電極 5…層間絶縁膜 6…ドレイン領域 7…ソース領域 8…ソース電極 9…ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川久 慶人 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マトリクス配列された画素電極と、これら
    画素電極の電位により液晶の配向が制御される液晶層
    と、前記画素電極にソースが接続されたスイッチング素
    子としての薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ
    のゲートに接続されたゲート線と、前記薄膜トランジス
    タのドレインに接続されたデータ線とを具備してなり、 前記薄膜トランジスタは、表面が絶縁性の基板上に形成
    された半導体材料の活性層上にCVD法により成膜され
    たゲート絶縁膜を介してゲート電極が配設されてなり、
    かつ前記表面が絶縁性の基板とチャネル幅方向側の前記
    活性層の側面とのなす角度が45度以下であることを特
    徴とする液晶表示装置。
JP5608795A 1995-03-15 1995-03-15 液晶表示装置 Pending JPH08255915A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5608795A JPH08255915A (ja) 1995-03-15 1995-03-15 液晶表示装置

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JP5608795A JPH08255915A (ja) 1995-03-15 1995-03-15 液晶表示装置

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JP5608795A Pending JPH08255915A (ja) 1995-03-15 1995-03-15 液晶表示装置

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100381932C (zh) * 2002-03-29 2008-04-16 株式会社液晶先端技术开发中心 薄膜晶体管
JP2008147516A (ja) * 2006-12-12 2008-06-26 Mitsubishi Electric Corp 薄膜トランジスタ及びその製造方法

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Effective date: 20040210