JPH11284188A - 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置 - Google Patents
薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置Info
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Abstract
度が得られる厚みとすることにより、異なる特性を要求
されるTFTを同一基板上に実現することができるとと
もに、開口率の高いTFT、その製造方法及び表示装置
を提供する。 【解決手段】 同一基板1上に表示画素を駆動する表示
画素部のTFTと、表示画素の周辺に表示画素部のTF
Tを駆動する周辺ドライバ部のTFTとを形成し、その
周辺ドライバ部のTFTの能動層厚みをエッチングによ
り表示画素部のTFTの能動層厚みよりも薄くする。
Description
(Thin Film Transistor、以下、「TFT」と称す
る。)に関し、特に電界移動度を容易に制御できるTF
Tに関する。
表示装置、例えばアクティブマトリクス型液晶表示装置
(Liquid Crystal Display、以下、「LCD」と称す
る。)のドライバ素子及び表示画素駆動素子として用い
たいわゆるドライバ一体型LCDの開発が進められてい
る。
て説明する。図5に従来のドライバ一体型のブロック図
を示す。絶縁性基板1の中央部付近には表示電極がマト
リクス状に配列された表示画素部が設けられており、そ
の表示電極はそれぞれの表示画素に設けられたTFTの
ソース電極と接続されている。即ち表示画素部の各表示
電極はTFTによって駆動されている。
TFTに走査信号及び映像信号を供給するX軸ドライバ
及びY軸ドライバからなる周辺ドライバ部が設けられて
いる。この周辺ドライバ部はシフトレジスタから成って
おり、そのシフトレジスタもTFTから成っている。こ
うして表示画素部及び周辺ドライバ部にはそれぞれTF
Tが設けられている。
ライバ部を構成するTFTは、高速信号処理が必要なこ
とから高電界移動度、即ち高いオン電流が要求されるた
め、この高速処理のための高電界移動度を優先する必要
がある。そのため、表示画素部及び周辺ドライバ部のT
FTが同じ半導体膜、例えば多結晶シリコン膜を能動層
として用いて形成される場合には周辺ドライバ部のオン
電流が高くなるように能動層の多結晶化が行われること
になる。
オン電流が高い反面、オフ電流も高くなってしまう。従
って表示画素部のTFTはリーク電流が発生することに
なる。そこでこのリーク電流を防止するために、図6に
示すように1つのTFTに2つのゲートを設けて抵抗を
高くしたいわゆるダブルゲート電極構造を有するTFT
構造とすることが提案されている。
成されると、表示画素に対する表示領域の割合、即ち開
口率が低下してしまうという欠点があるとともに、2つ
のゲートを形成することからTFTの歩留まりが低下す
るという欠点があった。なお、周辺ドライバ部のTFT
の電界移動度を向上させるために周辺ドライバ部のTF
Tの能動層を多結晶シリコンで形成し、表示画素部のT
FTの能動層を非晶質シリコンで形成することも提案さ
れているが、そのためには表示画素部を駆動させるため
の配線及びドライバ回路を新たに設ける必要があるの
で、表示に関わらない周辺ドライバ部の面積を小さくす
るいわゆる狭額縁化の妨げになるとともにプロセスの増
大となるという欠点もあった。
て為されたものであり、能動そうの厚みを複数種類とす
ることで、異なる電界移動度を要求されるTFTを同一
基板上に実現することができるとともに、開口率の高い
TFT、その製造方法及び表示装置を提供することを目
的とする。
基板上に形成してなる複数の薄膜トランジスタであっ
て、該複数の薄膜トランジスタは、所定の厚みを有する
能動層を備えた薄膜トランジスタと、前記所定の厚みと
異なる厚みを有する能動層を備えた薄膜トランジスタか
ら成っている。
の表示画素と、該表示画素を駆動する第1の薄膜トラン
ジスタと、前記表示画素の周辺に第1の薄膜トランジス
タを駆動する第2の薄膜トランジスタとを備えて成り、
前記第1の薄膜トランジスタの能動層の厚みが第2の薄
膜トランジスタの能動層の厚みよりも厚いものである。
基板上に非晶質半導体膜を形成する工程と、該非晶質半
導体膜の一部を被覆物によって被覆領域を形成する工程
と、該被覆領域以外の非晶質半導体膜をエッチングして
薄くする工程と、前記被覆物を除去する工程と、前記被
覆領域及び非被覆領域にレーザを照射して多結晶化して
能動層とする工程とを含むものである。
工程と、該非晶質半導体膜の一部を被覆物によって被覆
領域を形成する工程と、該被覆領域以外の非晶質半導体
膜上に非晶質半導体膜を更に積層する工程と、前記被覆
物を除去する工程と、前記被覆領域及び非被覆領域にレ
ーザを照射して多結晶化して能動層とする工程とを含む
ものである。
明する。図1に本発明のTFTの製造工程断面図を示
し、図2に表示画素部のTFTの平面図を示す。図1
は、その左側には表示画素部、右側には周辺ドライバ部
の製造工程断面図を示している。
ルカリガラス等からなる絶縁性基板1上に、Cr、Mo
等の高融点金属からなるゲート電極2、SiN膜及びS
iO2膜から成るゲート絶縁膜3及び非晶質シリコン膜
4を順に形成する。 工程2(図1(b)):周辺ドライバ部領域の非晶質シ
リコン膜を形成した領域以外が被覆されるようにレジス
トパターン5を形成する。
反応性イオンエッチング)等のドライエッチングによっ
て周辺ドライバ部の非晶質シリコン膜をエッチングす
る。これによって、周辺ドライバ部の非晶質シリコン膜
の厚みが表示画素部の非晶質シリコン膜の厚みより薄く
する。 工程3(図1(c)):レジストパターン5を除去し、
表示画素部及び周辺ドライバ部の非晶質シリコン膜にレ
ーザ6を照射する。このとき、表示画素部と周辺ドライ
バ部には同時にレーザを照射するので表示画素部と周辺
ドライバ部には同一のエネルギーのレーザを照射するこ
とになる。そして非晶質シリコン膜を多結晶化して多結
晶シリコン膜にする。これがTFTの能動層4となる。
は、ゲート電極2上方のチャネル7と、そのチャネル7
の両側にイオン注入されて形成されたソース8及びドレ
イン9とが設けられている。チャネル7の上には、ソー
ス8及びドレイン9を形成する際のイオン注入時にチャ
ネル7にイオンが入らないようにチャネル7を覆うマス
クとして機能するSiO2膜から成るストッパ10が設
けられる。
トッパ8上の全面に、SiO2膜、SiN膜及びSiO
2膜の順に積層された層間膜11を形成する。またドレ
イン9に対応してその層間膜11に設けたコンタクトホ
ールにAl等の金属を充填してドレイン電極12を形成
する。そして全面に例えば有機樹脂からなる平坦化膜1
3を形成する。
のソース8に対応した位置にコンタクトホールを形成
し、ソース8にコンタクトしたITO等の透明導電材料
から成りソース電極14を兼ねた透明電極である表示電
極15を形成する。こうして、同一基板上で能動層の厚
みが異なる表示画素部及び周辺ドライバ部の各TFTが
完成する。
とドレイン信号Dとの交差点付近に、表示電極15を接
続したTFTが設けられているが、そのTFTはゲート
が1つであるいわゆるシングルゲート構造をなしてい
る。ここで、能動層4の非晶質シリコン膜の厚みと結晶
粒径について説明する。図3に照射するレーザの照射エ
ネルギーと結晶粒径との関係を示す。
照射するエキシマレーザの照射エネルギーを示し、縦軸
はそのレーザの照射エネルギーに応じて形成される結晶
粒径を示している。また、図中の黒塗りの四角(■)は
非晶質シリコン膜の膜厚が400オングストロームの場
合を示し、黒塗りの丸(●)は非晶質シリコン膜の膜厚
が350オングストロームの場合を示し、黒塗りの三角
(▲)は非晶質シリコン膜の膜厚が300オングストロ
ームの場合を示している。
ネルギーを595mJとした場合には、非晶質シリコン
膜の膜厚が400オングストロームの場合には結晶粒径
が190nm程度と小さく、非晶質シリコン膜の膜厚が
300オングストロームの場合には結晶粒径が400n
m程度に大きくなる。即ち、同じ照射エネルギーにした
場合、非晶質シリコン膜の膜厚を小さくした方が結晶粒
径が大きくなる。従って、非晶質シリコンの厚みを小さ
くした方が電界移動度を高くすることができる。
FTの電界移動度は80平方センチメートル/(ボルト
・秒)であったが、表示画素部の非晶質シリコン膜厚み
を300オングストロームとし、周辺ドライバ部のそれ
を400オングストロームとすることによって、表示画
素部の電界移動度は40平方センチメートル/(ボルト
・秒)に、また周辺ドライバ部は80平方センチメート
ル/(ボルト・秒)とすることができた。
周辺ドライバ部のTFTにおいてはそのTFTの能動層
の厚みを薄くし、周辺ドライバ部のTFTに比べて低い
電界移動度でもよい表示画素部のTFTにおいては能動
層の厚みを周辺ドライバ部のそれより厚くすることによ
り、同時にレーザ照射した場合にも表示画素部及び周辺
ドライバ部のTFTの電界移動度を調整することができ
る。
動度がそれほど高くない表示画素部のTFTは、その特
性、特にリーク電流を小さくすることができるので表示
画素部のTFTの電圧保持率を向上させることができる
とともに、表示画素部のTFTをダブルゲート構造とす
る必要がなくなるので表示画素の開口率を向上させるこ
とができる。
の断面図を図4に示す。TFTの構造は、上述の図1に
記載のように、表示画素部の能動層の厚みが周辺ドライ
バ部の能動層よりも厚い構造であり、またLCDの構造
は、そのTFTを備えた絶縁性基板1と、この基板1に
対向した対向電極16を有する対向基板17とを周辺を
シール接着剤18により接着し、両基板1,17によっ
て形成された空隙に液晶19を充填した構造である。
能動層の厚みを2種類とした場合について説明したが、
本発明はそれに限定されるものではなく、3種類以上の
能動層の厚みであっても良い。また、本実施の形態にお
いては、非晶質シリコン膜を絶縁性基板上に形成し、そ
して非晶質シリコン膜を薄くする箇所をレジストパター
ンの開口部としてその開口部をエッチングして薄くした
場合を示したが、非晶質シリコン膜を絶縁性基板上に形
成し、そして非晶質シリコン膜を厚くする箇所に部分的
に更に非晶質シリコン膜を形成して厚みを制御しても良
い。
を所望とする電界移動度が得られる厚みとするだけで、
異なる特性を要求されるTFTを同一基板上に実現する
ことができるとともに開口率の高いTFT、その製造方
法及び表示装置が得られる。
面図である。
る。
と結晶粒径との関係を示すグラフである。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 同一基板上に形成してなる複数の薄膜ト
ランジスタであって、該複数の薄膜トランジスタは、所
定の厚みを有する能動層を備えた薄膜トランジスタと、
前記所定の厚みと異なる厚みを有する能動層を備えた薄
膜トランジスタから成っていることを特徴とする薄膜ト
ランジスタ。 - 【請求項2】 同一基板上に、複数の表示画素と、該表
示画素を駆動する第1の薄膜トランジスタと、前記表示
画素の周辺に第1の薄膜トランジスタを駆動する第2の
薄膜トランジスタとを備えて成り、前記第1の薄膜トラ
ンジスタの能動層の厚みが第2の薄膜トランジスタの能
動層の厚みよりも厚いことを特徴とする表示装置。 - 【請求項3】 基板上に非晶質半導体膜を形成する工程
と、該非晶質半導体膜の一部を被覆物によって被覆領域
を形成する工程と、該被覆領域以外の非晶質半導体膜を
エッチングして薄くする工程と、前記被覆物を除去する
工程と、前記被覆領域及び非被覆領域にレーザを照射し
て多結晶化して能動層とする工程とを含む薄膜トランジ
スタの製造方法。 - 【請求項4】 基板上に非晶質半導体膜を形成する工程
と、該非晶質半導体膜の一部を被覆物によって被覆領域
を形成する工程と、該被覆領域以外の非晶質半導体膜上
に非晶質半導体膜を更に積層する工程と、前記被覆物を
除去する工程と、前記被覆領域及び非被覆領域にレーザ
を照射して多結晶化して能動層とする工程とを含む薄膜
トランジスタの製造方法。
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