JP3439444B2

JP3439444B2 - 液晶表示装置

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Publication number: JP3439444B2
Application number: JP2000272232A
Authority: JP
Inventors: 英和松下; 秀人元島; 秀作城戸
Original assignee: 鹿児島日本電気株式会社
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2003-08-25
Anticipated expiration: 2020-09-07
Also published as: JP2002083969A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液晶表示装置に
係り、詳しくは、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜
トランジスタ）基板上のＴＦＴを覆うように遮光膜が形
成される液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の情報機器等のディスプレイ装置と
して液晶表示装置が広く用いられている。図１７は、液
晶表示装置の一例の概略的構成を示す断面図である。同
液晶表示装置は、同図に示すように、液晶を駆動するス
イッチング素子（駆動素子）として動作するＴＦＴ１０
０が形成されたＴＦＴ基板１０１と、対向基板１０２
と、両基板１０１、１０２間に挟持された液晶１０３と
から構成されている。ＴＦＴ１００は、ゲート電極１０
５、ゲート絶縁膜１０６、半導体層１０７、ドレイン電
極１１１及びソース電極１１２等から構成されている。

【０００３】上述したような液晶表示装置において、Ｔ
ＦＴ基板上のＴＦＴを覆うように遮光膜を形成した構成
のものが知られている。図１１は、従来のこの種の液晶
表示装置の構成を示す平面図、図１２は図１１のＥ−
Ｅ’及びＦ−Ｆ’矢視断面図、図１３及び図１４は同液
晶表示装置の製造方法を工程順に示す工程図である。な
お、同液晶表示装置は、ＴＦＴ基板の構成についてのみ
示している。同液晶表示装置は、図１１及び図１２に示
すように、ＴＦＴ基板１０１が、ガラス等から成る透明
絶縁基板１０４と、透明絶縁基板１０４上に形成された
アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン
（Ｍｏ）等から成るゲート電極１０５と、ゲート電極１
０５上に形成されたＳｉＯ₂（酸化シリコン）及びＳｉ
Ｎ_X（窒化シリコン）の積層膜から成るゲート絶縁膜１
０６と、ゲート絶縁膜１０６上に形成されたアモルファ
スシリコン（ａ−Ｓｉ）から成る半導体層１０７と、半
導体層１０７の両端部にオーミック層（ｎ⁺型層）１０
８ｄ及び１０８ｓを介して接続されたＣｒ、Ｍｏ等から
成るドレイン電極１１１及びソース電極１１２と、半導
体層１０７を含む全面に形成されたＳｉＮ_Xから成る保
護膜（パッシベーション膜）１１３と、半導体層１０７
の上方の保護膜１１３上に形成されたアモルファスシリ
コンから成る遮光膜１１４とから構成されている。ゲー
ト電極１０５、ゲート絶縁膜１０６、半導体層１０７、
ドレイン電極１１１及びソース電極１１２等によりＴＦ
Ｔ１１０が構成されている。また、ソース電極１１２に
はＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide)から成る透明な画素電極
（図示せず）が接続されている。ここで、ＴＦＴ１１０
を覆うように形成された遮光膜１１４は、対向基板側か
らの入射光を遮ることによって、ＴＦＴ１１０のチャネ
ル（バックチャネル）に流れるリーク電流を防止するた
めに設けられている。

【０００４】次に、図１３及び図１４を参照して、同液
晶表示装置の製造方法について工程順に説明する。ま
ず、図１３（ａ）に示すように、ガラス等から成る透明
絶縁基板１０４を用いて、スパッタ法等により、全面に
Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ等から成る膜厚が１００〜３００ｎｍ
の導電膜を形成した後、周知のフォトリソグラフィ法に
より導電膜をパターニングしてゲート電極１０５を形成
する。

【０００５】次に、図１３（ｂ）に示すように、ＣＶＤ
(Chemical Vapor Deposition)法等により、全面に順次
にＳｉＯ₂及びＳｉＮ_Xを形成して両積層膜から成る膜厚
が２００〜４００ｎｍのゲート絶縁膜１０６を形成す
る。次に、ＣＶＤ法等により、全面にアモルファスシリ
コンから成る膜厚が１００〜４００ｎｍの半導体層１０
７を形成した後、この半導体層の表面にＰ（燐）等のｎ
型不純物をイオン注入してｎ⁺型層１０８を形成する。

【０００６】次に、図１３（ｃ）に示すように、スパッ
タ法等により、全面にＣｒ、Ｍｏ等から成る膜厚が１０
０〜３００ｎｍの導電膜を形成した後、フォトリソグラ
フィ法により導電膜をパターニングして、ドレイン電極
１１１及びソース電極１１２を形成する。

【０００７】次に、図１４（ｄ）に示すように、ドレイ
ン電極１１１及びソース電極１１２で覆われていないｎ
⁺型層１０８の表面を選択的にエッチングすることによ
り、半導体層１０７のチャネル（バックチャネル）とな
る領域を露出して、ＴＦＴ１１０を完成させる。

【０００８】次に、図１４（ｅ）に示すように、スパッ
タ法等により、全面にＳｉＮ_X等から成る膜厚が２００
〜４００ｎｍの保護膜１１３を形成する。次に、ＣＶＤ
法等により全面にアモルファスシリコンから成る膜厚が
２００〜４００ｎｍの導電膜を形成した後、この導電膜
をパターニングして遮光膜１１４を形成して、図１１及
び図１２のＴＦＴ基板１０１を完成させる。

【０００９】上述したような製造方法で製造された従来
の液晶表示装置によれば、図１１及び図１２に示したよ
うに、ＴＦＴ１１０の上方には遮光膜１１４が存在して
いるため、対向基板側からの入射光は遮光膜１１４によ
り遮られてＴＦＴ１１０に入射しないので、ＴＦＴ１１
０によるリーク電流を防止、あるいはリーク電流の増加
を抑制することができ、それゆえＴＦＴ１１０のリーク
特性を改善することができる。このようにＴＦＴへの光
入射を防止するために、ＴＦＴを覆うように遮光膜を形
成した構成の液晶表示装置は従来から一般に知られてお
り、例えば特開２０００−１３１７１６号公報に開示さ
れている。同公報に示された液晶表示装置は、ＴＦＴの
上方に遮光膜を形成するだけでなく、ＴＦＴの下方にも
遮光膜を形成して、対向基板側からＴＦＴへの光入射を
防止すると共に、ＴＦＴ基板の裏側からＴＦＴに入射す
る戻り光も防止するようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
液晶表示装置では、ＴＦＴ基板上に形成されたＴＦＴを
覆うように遮光膜を形成しても、スイッチング素子とし
てのＴＦＴがオフしている、特にゲート電圧が低い領域
においてはＴＦＴのリーク特性が劣化する、という問題
がある。

【００１１】図１５は、図１１及び図１２に示した従来
の液晶表示装置のＴＦＴのリーク特性を説明する図で、
同（ａ）はＴＦＴ基板１０１上に形成されたＴＦＴ１１
０を示す断面図、同（ｂ）は遮光膜１１４の有無による
ＴＦＴ１１０のリーク特性の相違を示す図である。な
お、図１５（ｂ）において、縦軸はリーク電流Ｉ、横軸
はゲート電圧Ｖgを示し、各リーク特性は、ＴＦＴ１１
０に対して光を照射しない条件（例えばＴＦＴ１１０を
暗室内に収容して）で測定した例で示している。Ａは遮
光膜有りのＴＦＴのリーク特性を示し、Ｂは遮光膜無し
のＴＦＴのリーク特性を示し、それぞれドレイン電圧Ｖ
dを＋１０Vに固定して印加した例で示している。図１５
（ｂ）から明らかなように、従来の液晶表示装置では、
スイッチング素子としてＴＦＴ１１０がオフしている特
にゲート電圧Ｖgの低い領域（−１４V〜−２０V）にお
いては、遮光膜有りの特性Ａのリーク電流が増加して遮
光膜無しの特性Ｂよりもリーク電流が大きくなって、リ
ーク特性が劣化していることを示している。加えて、電
流特性の立上りしきい電圧（Ｖth）も低くなっているこ
とがあげられる。

【００１２】本来なら、特にゲート電圧Ｖgの低い領域
では、スイッチング素子として働くＴＦＴがオフするの
で、リーク電流は略０になる筈である。それにも拘ら
ず、特にゲート電圧Ｖgの低い領域において、遮光膜有
りの特性Ａのリーク電流が増加しているのは、何らかの
原因が存在しているためであると考えられる。したがっ
て、その原因を明らかにすることが望まれている。

【００１３】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、ＴＦＴ基板上にＴＦＴを覆うように遮光膜を形
成する場合、特にゲート電圧が低い領域においてもＴＦ
Ｔのリーク特性を改善することができるようにした液晶
表示装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、ＴＦＴ基板と対向基板との
間に液晶が挟持され、前記ＴＦＴ基板上のＴＦＴを覆う
ように遮光膜が形成されている液晶表示装置に係り、前
記遮光膜は、前記ＴＦＴの周囲まで延長するように形成
された張出し部を有すると共に、該張出し部が、ゲート
絶縁膜を含む絶縁膜を介して、ゲート電極とオーバラッ
プするように形成されていて、かつ、前記ゲート絶縁膜
の上に形成された容量電極に接続されていることを特徴
としている。

【００１５】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の液晶表示装置に係り、前記遮光膜と前記ゲート電極
との間に形成される容量が、前記遮光膜と前記ＴＦＴの
ソース及びドレイン電極との間に形成される容量よりも
大きくなるように構成されていることを特徴としてい
る。

【００１６】また、請求項３記載の発明は、ＴＦＴ基板
と対向基板との間に液晶が挟持され、前記ＴＦＴ基板上
のＴＦＴを覆うように遮光膜が形成されている液晶表示
装置に係り、前記ＴＦＴ基板に、ゲート電極を覆うゲー
ト絶縁膜を介して表面にドレイン電極及びソース電極が
設けられた半導体層が形成され、前記ドレイン電極及び
ソース電極を含む前記半導体層の表面を覆う保護膜とし
ての絶縁膜を介して前記遮光膜が形成され、該遮光膜
は、前記ＴＦＴの周囲まで延長するように形成された張
出し部を有すると共に、該張出し部が、ゲート絶縁膜を
含む絶縁膜を介してゲート電極とオーバラップするよう
に形成されていて、かつ、前記ゲート絶縁膜の上に形成
された容量電極に接続されていることを特徴としてい
る。

【００１７】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の液晶表示装置に係り、前記遮光膜と前記ゲート電極
との間に形成される容量が、前記遮光膜と前記ＴＦＴの
前記ソース及び前記ドレイン電極との間に形成される容
量よりも大きくなるように構成されていることを特徴と
している。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】前提まず、この発明の完成のきっかけとなった実験結果につ
いて説明する。この出願に係わる発明者は、実験の結
果、ＴＦＴ基板上にＴＦＴを覆うように遮光膜を形成す
る場合、スイッチング素子としてのＴＦＴがオフしてい
る、特にゲート電圧が低い領域においてＴＦＴのリーク
特性が劣化するのは、ドレイン電極に印加されている＋
電圧が、保護膜の容量を介して実質的に遮光膜に印加さ
れた状態になることが原因であることを解明した。した
がって、上記容量による影響を排除することにより、特
にゲート電圧が低い領域においてもＴＦＴのリーク特性
を改善することができるようになる。以下、実験結果に
基づきこの発明の原理について説明する。

【００２２】実験結果図１５（ａ）に示したＴＦＴ１１０の遮光膜１１４に導
電針（プローブ）を当てて、強制的に試験電圧Ｖbgを印
加したところ、図１６（ａ）に示すように、試験電圧Ｖ
bgの値に応じてＣ〜Ｅに示すような各リーク特性が得ら
れた。ここで、Ｃは試験電圧Ｖbg＝０V（グランド）に
おけるＴＦＴのリーク特性を示し、Ｄは試験電圧Ｖbg＝
＋５VにおけるＴＦＴのリーク特性を示し、Ｅは試験電
圧Ｖbg＝＋１０VにおけるＴＦＴのリーク特性を示して
いる。一方、Ｆは遮光膜無しのＴＦＴのリーク特性を示
している。

【００２３】図１６（ａ）から明らかなように、スイッ
チング素子としてのＴＦＴ１１０がオフしている特にゲ
ート電圧Ｖgの低い領域（−１V〜−２０V）において、
遮光膜有りの特性Ｃ（試験電圧Ｖbg＝０V）が最もリー
ク電流が小さくなっており、以下、遮光膜有りの特性Ｄ
（試験電圧Ｖbg＝＋５V）、特性Ｅ（試験電圧Ｖbg＝＋
１０V）の順でリーク電流が大きくなっている。すなわ
ち、ＴＦＴ１１０を覆うように遮光膜１１４を形成する
場合、遮光膜１１４に印加する試験電圧Ｖbgが大きくな
るほどリーク電流は増加する傾向にあることが確かめら
れた。

【００２４】この事実は、ＴＦＴ１１０を覆うように遮
光膜１１４を設けた場合でも、特にゲート電圧Ｖgの低
い領域において、遮光膜１１４に何らかの原因で大きい
電圧が印加された状態になったときは、リーク電流が増
加してしまうことを示している。

【００２５】上記の結果から、従来の液晶表示装置にお
いて、図１６（ｂ）に示したように、ＴＦＴ１１０に光
を照射しない条件下で、遮光膜１１４には電圧が印加さ
れていないにも拘らず、ＴＦＴ１１０がオフしている特
にゲート電圧Ｖgの低い領域でリーク電流が増加するの
は、保護膜１１３を介して対向している遮光膜１１４と
ソース・ドレイン電極１１１、１１２との間に形成され
る容量Ｃ１が影響して、ドレイン電極１１１に印加され
ている＋電圧（例えば上述した１０V）がその容量Ｃ１
を介して実質的に遮光膜１１４に印加された状態になる
ことが原因であると推定される。そして、遮光膜１１４
に印加されたその＋電圧によって、半導体層１０７のバ
ックチャネル１０９Ａに電荷が誘起されて、リーク電流
が増加する。それゆえ、遮光膜１１４に印加される電圧
が小さくなるような工夫を施すことにより、バックチャ
ネルに誘起される電子をなくして、特にゲート電圧Ｖg
の低い領域でもリーク電流を防止することができるよう
になる。

【００２６】以下、図面を参照して、上述の実験結果に
基づいて、この発明の実施の形態について説明する。説
明は実施例を用いて具体的に行う。 ◇第１実施例図１は、この発明の第１実施例である液晶表示装置の構
成を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’矢
視断面図、図３及び図４は同液晶表示装置の製造方法を
工程順に示す工程図である。この例の液晶表示装置は、
図１及び図２に示すように、ＴＦＴ基板１が、ガラス等
から成る透明絶縁基板４と、透明絶縁基板４上に形成さ
れたＡｌ、Ｃｒ、Ｍｏ等から成るゲート電極（以下、ゲ
ート配線も含めて称するものとする）５と、ゲート電極
５上に形成されたＳｉＯ₂及びＳｉＮ_Xの積層膜から成る
ゲート絶縁膜６と、ゲート絶縁膜６上に形成されたアモ
ルファスシリコンから成る半導体層７と、半導体層７の
両端部にオーミック層（ｎ⁺型層）８ｄ及び８ｓを介し
て接続されたＣｒ、Ｍｏ等から成るドレイン電極１１及
びソース電極１２と、半導体層７を含む全面に形成され
たのＳｉＮ_Xから成る保護膜１３と、半導体層７の上方
の保護膜１３上に形成されたアモルファスシリコンから
成る遮光膜１４とから構成されている。ゲート電極５、
ゲート絶縁膜６、半導体層７、ドレイン電極１１及びソ
ース電極１２等によりＴＦＴ１０が構成されている。ま
た、ソース電極１２にはＩＴＯから成る透明な画素電極
（図示せず）が接続されている。

【００２７】遮光膜１４は、図１及び図２に示すよう
に、ＴＦＴ１０の周囲まで延長するように形成された張
出し部１４Ａを有し、この張出し部１４Ａはゲート絶縁
膜６及び保護膜１３を介してゲート電極５とオーバラッ
プするように形成されている。すなわち、ＴＦＴ基板１
には、遮光膜１４とゲート電極５とがゲート絶縁膜６及
び保護膜１３のみを介して対向する部分が形成されてい
る。これにより、広い対向面積のゲート絶縁膜６及び保
護膜１３を介して対向している遮光膜１４とゲート電極
５との間に形成される容量Ｃ２を、保護膜１３を介して
対向している遮光膜１４とソース・ドレイン電極１１、
１２との間に形成される容量Ｃ１よりも大きくなるよう
に、すなわち、容量Ｃ２＞容量Ｃ１の関係を満足させ
る。この構成により、後述するように、上記容量Ｃ１に
よる影響を排除して、遮光膜１４に印加される電圧を小
さくすることができるようになる。

【００２８】遮光膜１４の張出し部１４Ａとゲート電極
５とのオーバラップする面積は大きいほど効果的となる
が、画素面積内に形成しなければならないという制約が
あるので、あまり大きくとることはでず、一例としてＴ
ＦＴ１０を覆っている部分の遮光膜１４の面積と略同一
面積に形成される。少なくとも、このオーバラップする
面積は、上述の容量Ｃ２＞容量Ｃ１の関係を満足させる
ような大きさが確保できていればよい。

【００２９】次に、図３及び図４を参照して、同液晶表
示装置の製造方法について工程順に説明する。まず、図
３（ａ）に示すように、ガラス等から成る透明絶縁基板
４を用いて、スパッタ法等により、全面にＡｌ、Ｃｒ、
Ｍｏ等から成る膜厚が１００〜３００ｎｍの導電膜を形
成した後、周知のフォトリソグラフィ法により導電膜を
パターニングしてゲート電極５を形成する。

【００３０】次に、図３（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法
等により、全面に順次にＳｉＯ₂及びＳｉＮ_Xを形成して
両積層膜から成る膜厚が２００〜４００ｎｍのゲート絶
縁膜６を形成する。次に、ＣＶＤ法等により、全面にア
モルファスシリコンから成る膜厚が１００〜４００ｎｍ
の半導体層を形成した後、この半導体層の表面にＰ
（燐）等のｎ型不純物をイオン注入してｎ⁺型層８とし
た後にパターニング形成する。

【００３１】次に、図３（ｃ）に示すように、スパッタ
法等により、全面にＣｒ、Ｍｏ等から成る膜厚が１００
〜３００ｎｍの導電膜を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法により導電膜をパターニングして、ドレイン電極１
１及びソース電極１２を形成する。

【００３２】次に、図４（ｄ）に示すように、ドレイン
電極１１及びソース電極１２で覆われていないｎ⁺型層
８の表面を選択的にエッチングすることにより、半導体
層７のチャネル（バックチャネル）となる領域を露出し
て、ＴＦＴ１０を完成させる。

【００３３】次に、図４（ｅ）に示すように、スパッタ
法等により、全面にＳｉＮ_X等から成る膜厚が２００〜
４００ｎｍの保護膜１３を形成する。次に、ＣＶＤ法等
により全面に、Ｐ（燐）等のｎ型不純物がドーピングさ
れてｎ⁺型化されたアモルファスシリコンから成る膜厚
が２００〜４００ｎｍの導電膜を形成した後、この導電
膜をパターニングして遮光膜１４を形成する。この遮光
膜１４のパターニング時、予め形成されているゲート電
極５とオーバラップするように張出し部１４Ａを形成す
る。これにより、ゲート絶縁膜６及び保護膜１３を介し
て対向している遮光膜１４とゲート電極５との間に容量
Ｃ２が形成される。以上により、図１及び図２のＴＦＴ
基板１を完成させる。

【００３４】図５は、この例の液晶表示装置のＴＦＴの
リーク特性を説明する図で、同（ａ）はＴＦＴ基板１上
に形成されたＴＦＴ１０を示す断面図、同（ｂ）は遮光
膜１４の張出し部１４Ａの有無によるＴＦＴ１０のリー
ク特性の相違を示す図である。各リーク特性は、ＴＦＴ
１０に対して光を照射しない条件で測定した例で示して
いる。Ａは遮光膜の張出し部１４Ａ無しのＴＦＴのリー
ク特性を示し、Ｂは遮光膜の張出し部１４Ａ有りのＴＦ
Ｔのリーク特性を示し、それぞれドレイン電圧Ｖdを＋
１０Vに固定して印加した例で示している。

【００３５】図５（ｂ）から明らかなように、この例の
液晶表示装置は、ゲート電圧Ｖgの全領域（−１８V〜１
９V）にわたって、遮光膜の張出し部１４Ａ有りの特性
Ｂが遮光膜の張出し部１４Ａ無しの特性Ａよりもリーク
電流が小さくなり、遮光膜の張出し部１４Ａを設けた効
果が発揮されてリーク特性に優れていることを示してい
る。

【００３６】このように、特にゲート電圧Ｖgの低い領
域においてリーク特性が改善されたのは、以下のような
理由によるものと推定される。この例のように、遮光膜
１４にゲート電極５とオーバラップするように張出し部
１４Ａを形成することによって、前述したように容量Ｃ
２＞容量Ｃ１の関係が満足されている。そして、この例
では、実質的に遮光膜１４には容量Ｃ１を介してドレイ
ン電極１１からの＋電圧が印加されようとすると同時
に、容量Ｃ２を介してゲート電極５からＴＦＴオフ時の
十分に大きい−電圧が印加されようとすると考えられ
る。しかしながら、容量Ｃ２＞容量Ｃ１の関係により、
容量Ｃ２を介したゲート電極５による−電圧の印加が支
配的に行われる結果、実質的に遮光膜１４にはゲート電
極５の−電圧が印加された状態になる。

【００３７】したがって、遮光膜１４と対向した位置に
ある半導体層７のバックチャネル９Ａに誘起される電荷
はなくなるので、ＴＦＴ１０のリーク電流は増加しな
い。一方、ゲート電極４の−電圧により誘起される電荷
は、フロントチャネル９Ｂ側を流れるようになるので、
リーク電流の増加には寄与しない。また、リーク特性が
改善されるのに伴って、電流特性の立上りしきい電圧
（Ｖth）を高くすることができる。

【００３８】このように、この例の液晶表示装置の構成
によれば、ＴＦＴ基板１上のＴＦＴ１０を覆うように形
成される遮光膜１４が、ＴＦＴ１０の周囲まで延長する
ように形成された張出し部１４Ａを有し、この張出し部
１４Ａはゲート絶縁膜６及び保護膜１３を介してゲート
電極５とオーバラップするように形成されているので、
ゲート絶縁膜６及び保護膜１３を介して対向している遮
光膜１４とゲート層との間に形成される容量Ｃ２を、保
護膜１３を介して対向している遮光膜１４とソース・ド
レイン電極１１、１２との間に形成される容量Ｃ１より
大きく形成することができる。したがって、ＴＦＴ基板
上にＴＦＴを覆うように遮光膜を形成する場合、特にゲ
ート電圧が低い領域においてもＴＦＴのリーク特性を改
善することができる。

【００３９】◇第２実施例図６は、この発明の第２実施例である液晶表示装置の構
成を示す平面図、図７は図６のＣ−Ｃ’及びＤ−Ｄ’矢
視断面図、図８及び図９は同液晶表示装置の製造方法を
工程順に示す工程図である。この発明の第２実施例であ
る液晶表示装置の構成が、上述した第１実施例の構成と
大きく異なるところは、遮光膜とゲート層との間により
大きな容量を形成するようにした点である。この例の液
晶表示装置は、図６及び図７に示すように、ＴＦＴ基板
２０には、遮光膜１４とゲート電極５とがゲート絶縁膜
６のみを介して対向する部分が形成されている。すなわ
ち、遮光膜１４はＴＦＴ１０の周囲まで延長するように
形成された張出し部１４Ａを有し、この張出し部１４Ａ
はゲート絶縁膜６を介してゲート電極５とオーバラップ
するように形成されると共に、ゲート絶縁膜６上に形成
された容量電極１５に接続されている。

【００４０】この構成により、容量電極１５とゲート電
極５とはゲート絶縁膜６だけを介して対向しているの
で、ゲート絶縁膜６を介して対向している遮光膜１４と
ゲート電極５との間に形成される容量Ｃ３を、第１実施
例の容量Ｃ２よりも大きく形成することができ、かつ、
容量Ｃ３＞容量Ｃ１の関係を、より容易に満足させてい
る。したがって、第１実施例の場合と同様に、上記容量
Ｃ１による影響を排除して、遮光膜１４に印加される電
圧を小さくすることができるようになる。これ以外は、
上述した第１実施例と略同様である。それゆえ、図６〜
図９において、図１〜図４の構成部分と対応する各部に
は、同一の番号を付してその説明を省略する。

【００４１】次に、図８及び図９を参照して、同液晶表
示装置の製造方法について工程順に説明する。まず、図
８（ａ）に示すように、ガラス等から成る透明絶縁基板
４を用いて、スパッタ法等により、全面にＡｌ、Ｃｒ、
Ｍｏ等から成る膜厚が１００〜３００ｎｍの導電膜を形
成した後、周知のフォトリソグラフィ法により導電膜を
パターニングしてゲート電極５を形成する。

【００４２】次に、図８（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法
等により、全面に順次にＳｉＯ₂及びＳｉＮ_Xを形成して
両積層膜から成る膜厚が２００〜４００ｎｍのゲート絶
縁膜６を形成する。次に、ＣＶＤ法等により、全面にア
モルファスシリコンから成る膜厚が１００〜４００ｎｍ
の半導体層を形成した後、この半導体層の表面にＰ
（燐）等のｎ型不純物をイオン注入してｎ⁺型層８を形
成する。

【００４３】次に、図８（ｃ）に示すように、スパッタ
法等により、全面にＣｒ、Ｍｏ等から成る膜厚が１００
〜３００ｎｍの導電膜を形成した後、フォトリソグラフ
ィ法により導電膜をパターニングして、ドレイン電極１
１及びソース電極１２を形成すると同時に、ソース電極
１２の周囲のゲート絶縁膜６上に容量電極１５を形成す
る。

【００４４】次に、図９（ｄ）に示すように、ドレイン
電極１１及びソース電極１２で覆われていないｎ⁺型層
８の表面を選択的にエッチングすることにより、半導体
層７のチャネル（バックチャネル）となる領域を露出し
て、ＴＦＴ１０を完成させる。

【００４５】次に、図９（ｅ）に示すように、スパッタ
法等により、全面にＳｉＮ_X等から成る膜厚が２００〜
４００ｎｍの保護膜１３を形成する。保護膜１３には容
量電極１５に達するコンタクトホールが開けられる。次
に、ＣＶＤ法等により全面に、Ｐ（燐）等のｎ型不純物
がドーピングされてｎ⁺型されたアモルファスシリコン
から成る膜厚が２００〜４００ｎｍの導電膜を形成した
後、この導電膜をパターニングして遮光膜１４を形成す
る。この遮光膜１４のパターニング時、予め形成されて
いるゲート電極５とオーバラップするように張出し部１
４Ａを形成する。このときに上記コンタクトホールを介
して張出し部１４Ａと容量電極１５とが接続される。こ
れにより、ゲート絶縁膜６を介して対向している遮光膜
１４とゲート電極５との間に容量Ｃ３が形成される。以
上により、図６及び図７のＴＦＴ基板１を完成させる。

【００４６】この例の液晶表示装置によれば、上述のよ
うに容量Ｃ３を第１実施例の容量Ｃ２よりも大きく形成
することができるので、遮光膜１４に対する容量Ｃ３を
介したゲート電極５による−電圧の印加を、より支配的
に行うことができるようになる。したがって、特にゲー
ト電圧が低い領域におけるＴＦＴのリーク特性の改善を
より確実に行うことができる。

【００４７】このように、この例の構成によっても、第
１実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。加えて、この例の構成によれば、特にゲート電
圧が低い領域におけるＴＦＴのリーク特性の改善をより
確実に行うことができる。

【００４８】◇第３実施例図１０は、この発明の第３実施例である液晶表示装置の
構成を示す断面図である。この発明の第３実施例である
液晶表示装置の構成が、上述した第２実施例の構成と異
なるところは、異なる構成によって遮光膜とゲート層と
の間により大きな容量を形成するようにした点である。
この例の液晶表示装置は、図１０に示すように、ＴＦＴ
基板３０には、遮光膜１４とゲート電極５とが保護膜１
３のみを介して対向する部分が形成されている。すなわ
ち、遮光膜１４はＴＦＴ１０の周囲まで延長するように
形成された張出し部１４Ａを有し、この張出し部１４Ａ
は保護膜１３を介してゲート電極５とオーバラップする
ように形成される一方、ゲート電極５はゲート絶縁膜６
に形成されたコンタクトホール１７を介して、ゲート絶
縁膜６上に形成された容量電極１５に接続されている。

【００４９】この構成により、容量電極１５と遮光膜１
４とは広い対向面積の保護膜１３だけを介して対向して
いるので、保護膜１３を介して対向している遮光膜１４
とゲート電極５との間に形成される容量Ｃ４を、第２実
施例の場合と同様に、第１実施例の容量Ｃ２よりも大き
く形成することができ、かつ、容量Ｃ４＞容量Ｃ１の関
係を満足させている。

【００５０】この例の液晶表示装置を製造するには、第
２実施例の図８（ｂ）の工程において、ゲート絶縁膜６
を形成した後、ゲート電極５上のゲート絶縁膜６にコン
タクトホール１７を形成して、このコンタクトホール１
７内にＣｒ、Ｍｏ、Ｗ（タングステン）等から成る導電
膜を埋め込むように形成すればよい。そして、半導体層
７及びｎ⁺型層８を形成した後、図８（ｃ）の工程にお
いて、容量電極１５を形成すればよい。これ以外は、上
述した第１実施例と略同様である。それゆえ、図１０に
おいて、図６〜図９の構成部分と対応する各部には、同
一の番号を付してその説明を省略する。

【００５１】このように、この例の構成によっても、第
２実施例において述べたのと略同様の効果を得ることが
できる。

【００５２】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更などがあってもこの発明に含まれる。例えば、遮光膜
はアモルファスシリコンを用いる例で説明したが、これ
に限らず導電材料であれば多結晶シリコン、Ｔｉ（チタ
ン）、Ｃｒ等の他の材料を用いることができる。但し、
製造方法の観点からは一つの工程で成膜可能な導電材料
を用いることが望ましい。また、ゲート電極、ドレイン
電極及びソース電極等も各実施例で示した金属材料に限
ることはない。同様にして、ゲート絶縁膜、保護膜等も
各実施例で示した絶縁材料に限ることはない。

【００５３】また、ＴＦＴ基板上に形成するＴＦＴの半
導体層としてはアモルファスシリコンを用いる例で説明
したが、これに限らず多結晶シリコン等の他の半導体材
料を用いるようにしてもよい。また、各導電膜、各絶縁
膜の成膜方法、膜厚の値は一例を示したものであり、目
的、用途等に応じて任意に変更することができる。ま
た、遮光膜はドレイン又はソース電極と連なっていなく
とも、互いに容量を形成するような構成になっていれば
よい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の液晶表
示装置の構成によれば、ＴＦＴ基板上のＴＦＴを覆うよ
うに形成される遮光膜が、ＴＦＴの周囲まで延長するよ
うに形成された張出し部を有し、この張出し部は絶縁膜
のみを介してゲート電極とオーバラップするように形成
されているので、絶縁膜を介して対向している遮光膜と
ゲート層との間に形成される容量を、絶縁膜を介して対
向している遮光膜とソース・ドレイン電極との間に形成
される容量より大きく形成することができる。したがっ
て、ＴＦＴ基板上にＴＦＴを覆うように遮光膜を形成す
る場合、特にゲート電圧が低い領域においてもＴＦＴの
リーク特性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である液晶表示装置の構
成を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’矢視断面図であ
る。

【図３】同液晶表示装置の製造方法を工程順に示す工程
図である。

【図４】同液晶表示装置の製造方法を工程順に示す工程
図である。

【図５】同液晶表示装置のＴＦＴのリーク特性を説明す
る図である。

【図６】この発明の第２実施例である液晶表示装置の構
成を示す平面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ’及びＤ−Ｄ’矢視断面図であ
る。

【図８】同液晶表示装置の製造方法を工程順に示す工程
図である。

【図９】同液晶表示装置の製造方法を工程順に示す工程
図である。

【図１０】この発明の第３実施例である液晶表示装置の
構成を示す断面である。

【図１１】従来の液晶表示装置の構成を示す平面図であ
る。

【図１２】図１１のＥ−Ｅ’及びＦ−Ｆ’矢視断面図で
ある。

【図１３】同液晶表示装置の製造方法を工程順に示す工
程図である。

【図１４】同液晶表示装置の製造方法を工程順に示す工
程図である。

【図１５】同液晶表示装置のＴＦＴのリーク特性を説明
する図である。

【図１６】この発明の原理となるＴＦＴのリーク特性を
説明する図である。

【図１７】従来の液晶表示装置の概略的に示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１、２０、３０ＴＦＴ基板４透明絶縁基板５ゲート電極６ゲート絶縁膜７半導体層８ｎ⁺型層８ｄ、８ｓオーミック層１０ＴＦＴ１１ドレイン電極１２ソース電極１３保護膜（パッシベーション膜）１４遮光膜１４Ａ遮光膜の張出し部１５容量電極１７コンタクトホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平10−70277（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/1368

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶が挟
持され、前記ＴＦＴ基板上のＴＦＴを覆うように遮光膜
が形成されている液晶表示装置であって、前記遮光膜は、前記ＴＦＴの周囲まで延長するように形
成された張出し部を有すると共に、該張出し部が、ゲー
ト絶縁膜を含む絶縁膜を介してゲート電極とオーバラッ
プするように形成されていて、かつ、前記ゲート絶縁膜
の上に形成された容量電極に接続されていることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２】前記遮光膜と前記ゲート電極との間に形成
される容量が、前記遮光膜と前記ＴＦＴのソース及びド
レイン電極との間に形成される容量よりも大きくなるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１記載の液
晶表示装置。
【請求項３】ＴＦＴ基板と対向基板との間に液晶が挟
持され、前記ＴＦＴ基板上のＴＦＴを覆うように遮光膜
が形成されている液晶表示装置であって、前記ＴＦＴ基板に、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を介
して表面にドレイン電極及びソース電極が設けられた半
導体層が形成され、前記ドレイン電極及びソース電極を
含む前記半導体層の表面を覆う保護膜としての絶縁膜を
介して前記遮光膜が形成され、該遮光膜は、前記ＴＦＴ
の周囲まで延長するように形成された張出し部を有する
と共に、該張出し部が、ゲート絶縁膜を含む絶縁膜を介
してゲート電極とオーバラップするように形成されてい
て、かつ、前記ゲート絶縁膜の上に形成された容量電極
に接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】前記遮光膜と前記ゲート電極との間に形成
される容量が、前記遮光膜と前記ＴＦＴの前記ソース及
び前記ドレイン電極との間に形成される容量よりも大き
くなるように構成されていることを特徴とする請求項３
記載の液晶表示装置。