JPH0462569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の利用分野」 この発明は、表示素子好ましくは液晶表示パネ
ルを設けることにより、マイクロコンピユータ、
ワードプロセツサまたはテレビ等の表示部の固体
化を図る固体表示装置、イメージセンサまたは液
晶プリンタに応用する非線型特性を有する半導体
装置の作製方法に関するものである。

「従来の技術」 固体表示パネルは各絵素を独立に制御する方式
が大面積用として有効である。このようなアクテ
イブ素子を用いたパネルとして、横方向640素子
（フルカラーの場合は640×３＝1920素子）また縦
方向は200素子または526素子とするA4判または
それ以上の大面積マトリツクス構成の表示装置が
求められている。しかし、かかる大面積の表示装
置においては、それぞれのアクテイブ素子を有す
る絵素（以下画素ともいう）は、隣に所定の距離
を離間させてマトリツクス状に配設せしめてい
る。

しかしこの画素の一方の電極上面は特に液晶表
示素子においては配向させるためのダビング工程
に対し平坦であることが求められた。さらにこの
電極よりも凸状の形状を有すると、ダビング工程
の際基板面より剥離してしまい、歩留りの低下を
誘発してしまい、これらの問題を全面的に解決す
る表示パネルは存在していないのが現状である。

「発明が解決しようとする問題点」 かかる大面積デイスプレー装置においては、そ
れぞれの画素間のクロストークを完全に除去する
に加え、基板よりアクテイブ素子及びリード配線
のピーリング（剥離）を防ぐことがきわめて重要
なものである。

また、特にかかる表示装置においては、視野率
（開口率）を80％以上とするため、リード配線の
巾を20μ程度としなければならず、ガラス基板と
の間の熱膨張率の違いにより剥離現象が発生しや
すかつた。また、アクテイブ型表示装置において
は、各画素とその画素に連結した半導体とを１：
１で対応させた時、その製造工程におけるフオト
マスク数は４種類を必要としていた。

このフオトマスクは１回行うと、その工程にお
いて７工程（レジストコート、ベーク、パターニ
ング、現像、レジストの一部除去、被加工物の選
択エツチ、レジスト除去）を必要としてしまい、
製造歩留りを上げるのにきわめて大きな支障とな
つてしまつていた。このため、マスク合わせ数は
２種類のの１回のみであつて、かつ隣合う画素同
志のクロストークを完全に防止し得る半導体装置
の作製方法が求められていた。

「問題を解決するための手段」 本発明はかかる問題を解決するため、非線型素
子が第２の電極下に半導体とその下の第１の電極
とを有している。この非線型素子の側周辺を絶縁
物で充填したものである。そしてこの絶縁物の上
表面を第２の電極の上表面と概略一致させる（そ
れぞれの表面が滑らかに連続している）ことによ
り画素の表面（第３の電極の表面）を平坦にし
た。

さらにこの非線型素子上の第２の電極に密接し
て液晶の電極（第３の電極）をこの半導体および
その側周面の絶縁物を覆うごとくにして設けたも
のである。かくすることにより、第３の電極に対
し、液晶配向用のダビングをこの第３の電極上に
塗布されたポリイミド樹脂に対して非線型素子お
よびリードのピーリングを誘発することなしに容
易に行い得ることが可能となつた。

さらに、第１の画素と隣の第２の画素との連結
はガラス基板に密接してそれぞれの画素の第１の
電極どうしを基板上に延在させて連結している。
その結果、マスク合わせはセルフアライン工程を
用いるため、１回（２回のマスク）のみで可能と
なつた。

半導体はその側周辺（上下は電極）が絶縁物で
覆われ、パツシベイシヨンされている。またこの
パツシベイシヨン膜が画素間のクロストークの防
止を同時に行つている。

かかる本発明に用いる非線型素子は、一対の電
極（第１および第２の電極）とはそれぞれオーム
接触性を有するが、逆向整流特性を構成する複合
ダイオードを有する素子よりなるもので、その代
表例は水素またはハロゲン元素が添加されたＮ型
半導体（Si）−Ｉ型（以下真性または実質的に真
性という）半導体（SixC₁−xC＜０＜Ｘ≦１））−
Ｎ型半導体（Si）を積層して設けたNIN構造、
即ちNI接合とIN接合とが電気的に逆向きに連結
され、かつ半導体として一体化したNIN接合を
有する半導体をはじめ、その変形であるNN^-N，
NP^-N，NIPIN，NIP^-INまたはNIP⁺IN構造を
有せしめた複合ダイオード（以下簡単のためこれ
らをまとめてNIN型ダイオードという）である。

さらに本発明は、かかる複合ダイオードとマト
リツクスを構成するＸ配線またはＹ配線（図面で
はＸ配線のみのため以下Ｘ配線として代表して示
す）の線巾とその上の非線型素子の巾とが概略同
一形状を有し、１つのマスク合わせで行うのみで
完成させ得る。この本発明の構造の代表例を第４
図に、またその製造工程を第２図に示してある。

さらに、固体表示装置である例えば液晶表示装
置に対し、交流バイアスを液晶の他方の電極（第
４の電極）、リードをＹ方向の配線とし、その電
気的レベルを制御することによりフルカラー化お
よび階調制御も可能であるという特徴を有する。

「作用」 かくして、積層体の側周辺の有機樹脂膜の選択
的な除去を、積層体を覆つて光感光性樹脂を塗布
し、透光性ガラス基板側より光照射せしめること
により、積層体の側周辺を残し、積層体の不要の
樹脂を除去することにより、積層体上の電極表面
と樹脂との表面を概略平坦にでき、加えて積層体
と樹脂との間にクレパス上のギヤツプを生ぜしめ
ることなく、平坦にし得た。特に積層体上の電極
を何等の余分のマスクを用いることなく、積層体
それ自体を紫外光の陰（マスク）として用いるこ
とにより成就できた。このことは大面積の基板に
対しても、特に歩留り低下を誘発することなく、
第３の電極を形成し得るという点できわめて重要
なプロセスである。

本発明方法で作られた固体表示装置はそれぞれ
のアクテイブ素子に対応して赤（Ｒという）、緑
（Ｇという）、青（Ｂという）のフイルタを通すこ
とによりそのレベルに対し独立に電圧をＹ軸とし
て加えることができる。そのため、Ｒ，Ｇ，Ｂに
対する階調を行うことができるという特徴を有す
る。

以下に実施例に従つて本発明を説明する。

実施例 １ 第１図は本発明の固体表示装置を用いた回路図
を示す。

図面において、画素は非線型素子２の電極２２
（第２の電極）より液晶３の一方の電極２３（第
３の電極）に連結している。非線型素子はクロツ
ク信号を与えるＸ配線のアドレス線４，５に第１
の電極２１により連結している。他方、液晶３の
第４の電極２４はＹ配線のデータ線６，７に連結
している。Ｙ配線は他の透光性絶縁基板、代表的
にガラス基板（第４図Ｃ）における２０′）側に
それぞれ対応して設けている。そしてこの第４の
電極２４はＲ（赤）Y₁，Ｇ（緑）Y₂，Ｂ（青）（Y₃
図面では省略）のフイルタ２５，２５′を有して
おり、フルカラー化を施している。

このＸ配線は同一絶縁基板代表的にはガラス基
板（第４図Ｂ，Ｃ，Ｄにおける２０）上に設けら
れている。その結果、クロストーク３３がおきに
くく、この部分の抵抗を10⁹Ω以上、好ましくは
10¹⁰Ω以上とすることが可能となつた。

かかる絵素をマトリツクス構成せしめ、図面で
は２×２を示した。しかし本発明はかかる小マト
リツクスではなく、スケール・アツプした表示装
置例えば（画素100×100，1920×200または512）
といつた大きなマトリツクスのパネルに対し有効
である。

かくの如き複合ダイオードを用いた画素の一部
である非線型素子の製造工程およびその特性の例
を第２図、第３図に示している。

この第２図の製造工程は、第４図Ａにおける３
０の領域を特に拡大して製造する場合に対応して
いる。

第２図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ−２は第４図Ｃ−C′の縦
断面図に対している。第２図Ｄ−１は第４図にお
けるＡ−A′の縦断面図に対応し、その素子構造
を示している。

第２図Ａにおいて、透光性絶縁基板としてコー
ニング7059ガラス２０を用いた。この上面にスパ
ツタ法または電子ビーム蒸着法により導電膜であ
るアルミニユーム１１とその上のクロム膜１２を
0.1〜0.5μおよび500〜1500Åの厚さにそれぞれ形
成した。アルミニユームの下にさらにガラスとの
密着性を助長させるために、クロム（500〜1500
Å）を形成してもよい。

この後、これらの全面にプラズマ気相反応法を
用いてNIN（NP^-N，NIPIN，NIPI^-INを含む）
構造を有する非単結晶半導体よりなる複合ダイオ
ードを形成した。即ち、Ｎ型半導体をシランに
13.56MHzの高周波グロー放電を行うことにより、
200〜300℃に保持された基板上の被形成面上に非
単結晶半導体を作る。

その電気伝導度は、10^-7〜10^-4（Ωcm）^-1を有
し、500〜2500Åの厚さとした。次に10^-6〜
10^-7torrまで、十分真空引きをした。シラン
（SimH_2n+2例えばｍ＝１のSiH₄）とDMS（Si
（CH₃）₃）とを用いさらに必要に応じてB₂H₆を添
加してＩ型の非単結晶半導体を300Å〜0.5μの厚
さに形成した。例えば0.2μの厚さに、DMS／
（DMS＋SiH₄）＝1/80，B₂H₆／SiH₄＝7PPMと
してP^-型のSixC_1-xを形成した。さらに10^-6〜
10^-7torrまで十分真空引きをした。その上にＮ型
半導体を50〜500Åの厚さに積層してNP^-N接合
のSiSIxC_1-x（０＜Ｘ＜１）−Siヘテロ接合をさせ
た。

この後、この上面に、遮光用のクロム１５を電
子ビーム蒸着法またはスパツタ法により第２の電
極として積層した。

さらに、第２図Ａ，Ｂに示す如く、第１のフオ
トマスク１６により周辺部２６が垂直になるよ
うに異方性プラズマエツチを行い、積層体１７を
構成させた。次にこれら全面に対し例えば200℃
にて半導体２に熱酸化を行い、固相−気相酸化に
よる酸化珪素の作製を行つた。次にこれらの全面
に感光性ポリイミド樹脂２９をコーテイング法に
て約2μの厚さに形成させた。かくして、積層体
１７の上面１５とポリイミド樹脂２９の上面３９
とは積層体１７の凸部を除きキユア後で概略同一
平面（絶縁物表面と積層体表面とがなめらかに連
続している）となるようにさせた。例えば現像と
キユアにより40〜50％減少する場合は、積層体が
約1μであるため、約2μの厚さとした。次にガラ
ス基板２０側の裏面側より紫外光４０を公知のマ
スクアライナによりマスクを用いることなく露光
させた。例えばコビルト社のアライナーでは約２
分間露光した。その強度が300〜400nmの波長の
紫外光（10mW／cm²）においては15〜30秒で十分
である。

すると第２図Ｃに示す如く、２６の側面を有す
る積層体に対し蔭となるその上方の凸領域は感光
せず、その側周辺のみを感光する。さらに現像を
行つた後、リンス液により非感光性の凸部を溶去
した。かくして第２図Ｃを得た。

次にこれらすべてを180℃30分＋300℃30分＋
400℃30分の加熱を窒素中で行いキユアさせた。
かくして積層体の上面である非線型素子の第２の
電極をフオトマスクを用いることなく露光せしめ
るに加えて、この上面と周辺部のポリイミド樹脂
の絶縁物の表面とを概略同一平面を構成させるこ
とが可能となつた。

次にこの第２図Ｃの上面全面にCTFをITOま
たは酸化スズにより0.1〜0.5μの厚さに形成せし
めた。さらに第２のフオトマスクによりこの
CTFを選択エツチングをした。加えてこのCTF
２３が液晶の画素用第３の電極（第１図２３）を
構成するが、このCTFをマスクとして画素間３
１の不要の半導体をＤ−１に示す如く除去した。
かくして、第２図Ｄ−１，Ｄ−２を得た。

さらにこの後この半導体の３１の側面に対して
も２９と同様の絶縁物CTF上の配向膜形成用の
ポリイミド樹脂の一部も充填して形成することは
有効である。

即ち、第２図において、ガラス基板２０上の第
１の電極２１、NP^-NまたはNIN半導体積層体
よりなる複合ダイオード２、第２の電極１５、さ
らにこの第２の電極に密接して透光性導電膜より
なる第３の電極２３を半導体積層体２と側周辺の
有機樹脂とを覆うようにして設けた。

結果として、第３図に示す如き非線型特性（電
極面積20μ×420μ）を第２図（縦軸は絶対値をロ
グスケールで示している）に対応して有せしめる
ことができた。

実施例 ２ 第４図に本発明の構成を示すが、第１図におけ
る破線で囲んだ領域１での平面図Ａ及び縦断面図
Ｂ，Ｃ，Ｄが示されている。

さらに、第４図Ｂ，Ｃ，ＤはＡにおけるそれぞ
れＡ−A′，Ｂ−B′，Ｃ−C′ででの縦断面図を記
す。加えて、第４図Ｃは液晶３および上側電極
６，７および基板２０′をも示しているが、他の
Ａ，Ｂ，Ｄは非線型素子を有する側のみを簡単の
ため示した。

この素子の製造方法は実施例１と同様である。
即ち、第１のマスクにより第１の電極２１およ
びそれに連結したリード４，５およびその上に同
一形状の半導体２および第２の電極１５を構成す
る導体を巾20μで構成せしめる。

即ち非線型素子の電極面積は20μ×420μとな
り、その１つの電気特性は第３図に示されてい
る。

さらに、半導体および下側の第１電極の側面に
有機樹脂２９を充填し、その上面と第２の電極の
上面を概略同一平面として構成させる。次に上側
電極１５上に密接してCTFをこの積層体を覆う
ように全面に形成する。第２のフオトマスクに
より、CTF画素２３，２３′の部分のみエツチン
グして除去して形成（420μ×420μ）した。

かくしての画素の第２の電極２２とこの隣の第
２の画素の電極２２′さらにその間のリード４
（第４図Ｂ）とを同じ巾として横方向（図面での
左右方向）のパターンのズレに対してもセルフア
ライン構成とさせることができた。図面の上下方
向は、２３の電極の上端、下端内に第２の電極２
２が形成されていればよい。そして２つの半導体
２２，２２′間の開溝３１は半導体が除去され、
リード４，５が基板２０上に密接して設けられて
いる。即ち２つの半導体２２，２２′は配向膜用
の絶縁物３４によりアイソレイトされているため
クロストークを伴ないにくい等価抵抗３３を10¹⁰
Ω以上の実質的に無限大として除去することがで
きた。

さらに相対するの他方の第４の電極２４，２
４′、リード６，７は他の第１のマスクにより
Ｙ方向の配線として形成させた。

この後、このＹ方向の配線のそれぞれに対し、
公知の電着法または染色法によりこの電極６に対
し赤のフイルタを、７に対し緑のフイルタを、そ
の隣の電極（図示せず）に対し青のフイルタを、
形成せしめた。その後、ポリイミド３４′例えば
PIQをコートし、保護膜とするとともにこのPIQ
に配向処理を施した。

以上のことより、この面に１つのアクテイブ絵
素を形成するのに３種類のマスクを用いるのみで
すみ、特にその場合、重合わせマスクは２枚（１
回）のみでよいという特長を有する。

さらに、対抗する他の絶縁基板２０′を約６〜
10の巾に難間させ、その隙間を真空引きをした
後、公知の液晶１０を封入した。

表示パネルとしては、この後反射型では反射板
を、透過型では裏面側に光源を設け、さらに第１
図に示す周辺回路８，９をプリント基板に配設
し、このプリント基板のリードと表示素子の各リ
ードとを対応させて連結した。

かくして３枚のみのマスクでアクテイブ素子型
のパネルをパターニングさせることが可能となつ
た。

「効果」 本発明は以上に示す如く、巾が20μしかない積
層体の側周辺をその高さを概略同一の有機樹脂で
充填している。このため、ガラス基板との熱膨張
の差により積層体がピーリングするというプロセ
ス上の難点を除去することが可能となつた。さら
に、アクテイブ素子を有する側の基板作製に必要
なフオトマスク数は２枚でよく、加えて非線型素
子の電極面積（所定の電圧を加える時の電流値）
は矩形電極の中央部より上下に最大±200μもず
れてもまた左右には数mmずれても変化することが
なく、一定の非線型特性を有し、マトリツクス全
体へのアクテイブ駆動の電気特性のバラツキを防
ぐことができた。

交流駆動方式であり、特にそのダイオードのし
きい値を気相反応法を用いた半導体層の積層時に
おけるプロセス条件により制御し得るため、階調
制御がしやすいという特徴を有する。

本発明において、非線型素子はNIN接合また
はSi−SixC_1-x（０＜Ｘ＜１）−Si接合とした。

しかし他方、PIN接合を複数ケ並列に設けるダ
イオード・リング、または直列に設けるBACK
−TO−BACK方式、MIM（金属−絶縁膜−金
属）構造その他ツエナ特性またはアバランシユ特
性を用いた第３図の原点対称特性を有する他の非
線型装置に対しても本発明は有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示パネルの回路図を示
す。第２図は本発明の製造工程を示す縦断面図群
である。第３図は本発明の複合ダイオードの非線
型素子の動作特性を示す。第４図は本発明の表示
パネルの平面図および縦断面図を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基板上に複数のアクテイブ素子型画素をマト
   リツクス状に設ける固体表示装置の作製方法にお
   いて、透光性基板上に第１の電極、非線型素子お
   よび第２の電極を積層して所定の形状に積層体と
   して形成する工程と、前記積層体上および側周辺
   の前記基板上に光感光性を有する有機絶縁膜を形
   成する工程と、前記基板側より光照射して前記有
   機樹脂膜の光照射領域で光化学反応を起こさしめ
   る工程と、非光照射領域の前記有機樹脂を除去す
   ることにより前記第２の電極を露呈せしめるとと
   もに、該電極上と前記積層体側周辺の有機樹脂膜
   の上面とを概略同一平面を構成して形成する工程
   と、前記第２の電極に密接し、かつ前記有機樹脂
   膜上に延在して第３の電極を形成する工程とを有
   することを特徴とする半導体装置作製方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、感光性有機
   樹脂は可視光に対し透光性を有するポリイミド系
   の樹脂よりなることを特徴とする半導体装置作製
   方法。