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JPH0722201B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents
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JPH0722201B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

液晶表示装置の製造方法

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JPH0722201B2
JPH0722201B2 JP3213428A JP21342891A JPH0722201B2 JP H0722201 B2 JPH0722201 B2 JP H0722201B2 JP 3213428 A JP3213428 A JP 3213428A JP 21342891 A JP21342891 A JP 21342891A JP H0722201 B2 JPH0722201 B2 JP H0722201B2
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gate electrode
liquid crystal
electrode
opaque
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伸治 両角
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はMIS(金属−絶縁物−
半導体)トランジスタアレイを用いた液晶表示装置の製
造方法に関するものである。
【0002】従来アクティブ・マトリックスを用いたデ
ィスプレイパネルはダイナミック方式に比しそのマトリ
ックスサイズを非常に大きくでき、大型かつドット数の
大きなパネルを実現可能な方式として注目を浴びてい
る。特に液晶のような受光型素子ではダイナミック方式
での駆動デューティは限界があり、テレビ表示等にはア
クティブ・マトリックスの応用が考えられている。
【0003】図1は従来のアクティブ・マトリックスの
1セルを示している。アドレス線Xがトランジスタ2の
ゲートに入力されており、トランジスタをONさせてデ
ータ線Yの信号を保持用コンデンサ3に電荷として蓄積
させる。再びデータを書き込むまで、このコンデンサ3
により保持され、同時に液晶4を駆動する。ここでVC
は共通電極信号である。液晶のリークは非常に少ないの
で、短時間の電荷の保持には十分である。ここのトラン
ジスタとコンデンサ1の製造は通常のICのプロセスと
全く同じである。図2は図1のセルをシリコンゲートプ
ロセスにより作成した例である。単結晶シリコンウェハ
上にトランジスタ10とコンデンサ11が構成される。
アドレス線Xとコンデンサの上電極11は多結晶シリコ
ン(ポリシリコン)で、又データ線Yと液晶駆動電極1
3はAlでできており、コンタクトホール7、8、9に
より、基板とAl、ポリシリコンとAlが夫々接続され
る。
【0004】この種の通常のICプロセスに従ったマト
リックス基板は次の大きな欠点をもつ。
【0005】1つはマトリックス基板の製造プロセスが
ICと同一のため、プロセスが複雑であり工程コストが
高いと同時に基板シリコンとの接合リークによる歩留低
下が発生し、総コストが高い。特にシリコン基板とソー
ス・ドレインとなる拡散層との接合部には、単結晶中の
結晶欠陥にかなり左右され通常のセルではこのリーク電
流を100PA以下にしなければならず、この構造では
数万個のセル全てのリークを押えることはむずかしい。
ここで、発生する接合リークはコンデンサ3に蓄積され
た電荷を放電し、コントラストを低下させる。
【0006】2つにはAl電極のすきまからシリコン基
板に入射した光は、電子−正孔対を生成し拡散して光電
流を生じてコンデンサ3の電荷を放電してしまいコント
ラストが低下する。
【0007】本発明の目的はこの欠点を改善する液晶表
示装置の製造方法を提供するものである。以下具体例に
そって説明する。
【0008】図3は本発明に用いたマトリックスセルを
示すものであり、図1の従来と比較すると、容量18の
GND配線が新たに設けられている。液晶の容量が十分
大きいと、それを電荷保持容量として用いるので電荷保
持用の容量18とGND配線を省略することができ、こ
の場合でも基本的なデータの書込、保持は同じである。
この場合のGND電位は一定のバイアス電圧を意味しバ
イアスレベル、又は信号レベルは問わない。又表示デー
タの入力をデータ線Yがサンプルホールドする容量とし
て、データ線YとGNDラインの間の容量21、又はア
ドレス線Xとの間の容量22を利用する。
【0009】図4に本発明に用いる液晶駆動のための1
セル40の図面を示す。ゲート線41とGND線42は
同一の導電性薄膜、データ線45、トランジスタ部のチ
ャネル46は半導体薄膜よりなる。又コンデンサ49を
形成するために透明駆動電極44をつける前に誘電体膜
を全面につける。コンタクト・ホール43はこの誘電体
膜を開孔して電極44とトランジスタとのコンタクトを
とる。この時シリコン薄膜のソース・ドレイン、配線等
の低抵抗層形成のための不純物注入は工程簡略のため導
電性薄膜(例えば金属、結果として不純物注入されるシ
リコン膜等の材料を用いる)をマスクとして行なう。
【0010】図6(イ)、(ロ)は、本発明の製造方法
の一実施例を示す。同図(イ)において、透明基板60
上に不透明な導電性薄膜を形成後パターニングし、ゲー
ト電極61を形成する。さらに、このゲート電極61上
に酸化膜等の絶縁膜62を形成する。次に、同図(ロ)
において、この絶縁膜62上にシリコン薄膜63を形成
し、このシリコン薄膜63上にレジスト64を塗布す
る。さらに、透明基板60の裏側より全面露光65を行
い現像する。こうして、ゲート電極61の真上にはゲー
ト電極の形状のレジストが残留するので、このレジスト
をマスクにしてトランジスタのソース、ドレインの拡散
領域を形成する。
【0011】しかしこのままだと図4の半導体薄膜と導
電性薄膜の交点47、48もトランジスタ46と同様に
トランジスタが形成されてしまい、データ線45は交点
47と48で切れてしまう。本発明はこのゲートセルフ
アライン方式による工程簡略化による欠点を、次のよう
にして補なう。半導体薄膜にクロスする導電性薄膜の幅
(トランジスタ46ではW1 交点47ではW2 交点48
でW3 )をトランジスタ部は交点部より長くとることに
よる。
【0012】即ち、ゲート電極をマスクに不純物をドー
プする際、必ず横方向にもXだけ入る。例えば多結晶シ
リコンでは1000℃、1HでリンPは5μmも侵入す
る。従って、交叉部は導電性薄膜の幅を6〜8μm、ト
ランジスタ部は20μmに設定すると、ゲートセルフア
ラインを行ってもトランジスタはソースとドレインが分
離され、又交叉部は拡散の横拡がりにより、トランジス
タで言えばソースドレインがショートされ、配線が切れ
ない。
【0013】図5は図4における本発明の断面を示して
いる。A−Bはトランジスタ断面、C−D、C’−D’
は交叉部の断面である。透明基板50上に半導体薄膜部
51、52、53、54を形成後、ゲート絶縁膜55を
形成し更に導電性薄膜によりゲート電極56、配線56
を形成後、これらの導電性薄膜をマスクに半導体薄膜へ
不純物ドープを行なう。この後誘電体膜57をつけてコ
ンタクトホールを開孔後透明駆動電極58を形成する。
この結果、トランジスタはチャネル52が形成され、又
配線部は拡散部分54がショートして本来の配線機能を
なす。
【0014】図7はこれを更に保持用コンデンサ部に応
用した例である。セル70はゲート線71、データ線7
2、コンタクト・ホール73、GNDライン74、交点
75、76、コンデンサ77、トランジスタ78、液晶
駆動電極79からできている。この場合のコンデンサは
半導体薄膜と導電性薄膜の間のゲート絶縁膜を誘電体膜
として形成される。しかし、通常の如く大きなベタの電
極でコンデンサを形成すると、ゲートセルフアラインに
より不純物が半導体膜にドープされずに、コンデンサに
直列に非常に高い抵抗が入ったと同じになり、電荷保持
の役割をしない。従ってこれを逃れるためにコンデンサ
の電極となる導電性薄膜を、トランジスタのチャネル長
(W1 )より短い幅の櫛状にする。この結果櫛目と櫛目
の間から不純物が横方向に拡散し、下部で各々が短絡す
ることにより、コンデンサの半導体膜の抵抗を下げるこ
とができる。
【0015】図8は図7EFでの判断を示す。基板80
上にシリコン薄膜を形成し、パターニングの後にゲート
酸化膜85及びコンデンサの誘電体膜86を形成後、ゲ
ート電極及びコンデンサの電極となる導電性薄膜(金属
膜シリコン薄膜)をつけてゲート電極87、コンデンサ
電極88を形成する。この後導電性薄膜をマスクに半導
体薄膜に不純物をドープする。この時トランジスタ部は
導電性薄膜即ちゲート電極の幅が広いのでソース・ドレ
イン82、83と不純物の入らないチャネル81が形成
されて、トランジスタとなる。一方コンデンサは導電性
薄膜88の幅がトランジスタ部より狭いので、不純物が
横方向に拡散して短絡し、この結果、低抵抗の半導体電
極84が形成される。この後に絶縁膜89をつけて、コ
ンタクト部91を開孔し、この後駆動電極90を形成す
る。
【0016】本発明は前述のように、半導体薄膜と、半
導体金属等の導電性薄膜よりなるアクティブ・マトリク
ス基板において、半導体薄膜と導電性薄膜の交叉部分に
おける導電性薄膜の幅を、トランジスタ部より狭くする
ことにより、工程の簡略化を可能にするものである。特
にこの場合拡散の横拡がりXに対し、トランジスタでは
2X以上、交叉部コンデンサ部では2X以下にする。
【0017】本発明は透明基板上に半導体薄膜による薄
膜トランジスタを有する液晶表示装置の製造方法を提供
するものであり、従来に比して次の利点がある。
【0018】製造プロセスが簡単で、逆スタガー型の薄
膜トランジスタのソース、ドレイン領域をゲートに自己
整合的に形成することができる。
【0019】又、上法から入射した光は90%以上通過
し、又シリコン薄膜中のキャリアの拡散長も短かいの
で、光電流は殆んど発生せず、光に対するリーク筐は1
万ルックスの下でも10PA以下となり、光の入射によ
る表示像の消滅は防ぐことができた。
【0020】更に透明基板に透明液晶駆動電極を用いる
と、最もコントラストの高いFEタイプの液晶を用いる
ことができ、画面の明るさも向上し、表示品質を飛躍的
に改善できる。
【0021】同時に基板にガラスやそれに準ずる材料を
用いるとパネルの組立が容易となり従来のバルクシコン
タイプに対し、組立歩溜りが向上し、又工程が簡単にな
る。上述の如く本発明は、一対の基板間に液晶が封入さ
れ、該基板の一方の基板上には、マトリクス状に配列さ
れた画素電極、該画素電極に接続されてなる薄膜トラン
ジスタ、該薄膜トランジスタのソース電極にデータ信号
を供給してなるデータ線、該薄膜トランジスタのゲート
電極にゲート信号を供給してなるゲート線を有した液晶
表示装置の製造方法において、該薄膜トランジスタは該
基板上に不透明なゲート電極を形成する工程、該不透明
なゲート電極上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜上に
シリコン薄膜を形成する工程、該シリコン薄膜上にレジ
ストを塗布する工程、該透明基板の該不透明なゲート電
極が形成されていない側から該不透明なゲート電極をマ
スクとして該レジストを露光し、光の当たった部分のレ
ジストを剥離することにより該不透明なゲート電極上以
外のレジストを除去する工程、残存した該レジスト膜を
マスクとして該不透明なゲート電極に自己整合したソー
ス領域およびドレイン領域を形成する工程より形成され
てなるので、従来のバルクシリコンタイプで は6回の
フォトエッチング工程を必要としたが、本発明では3回
で良いので、製造工程が従来に比べて簡単で、工程コス
トを低減できると共に歩留り向上も望めるという効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来のアクティブマトリックスに用いたセル
の回路図である。
【図2】 バルクシリコンを用いたセルの平面図であ
る。
【図3】 本発明のセル図である。
【図4】 本発明によるアクティブ・マトリックスの平
面図である。
【図5】 本発明によるアクティブ・マトリックスの断
面図である。
【図6】 (イ)(ロ)は本発明に用いるトランジスタ
の形成方法を示す図である。
【図7】 本発明の他の実施例の平面図である。
【図8】 本発明の他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
11・・・・・・・・・・・・コンデンサ3の上部電極 10・・・・・・・・・・・・ポリシリコンゲート 7、8、9・・・・・・・・・コンタクトホール 13・・・・・・・・・・・・Alの駆動電極 15・・・・・・・・・・・・薄膜トランジスタ 41、71・・・・・・・・・ゲート線 45、72・・・・・・・・・データ線 46、78・・・・・・・・・トランジスタ 49、77・・・・・・・・・コンデンサ 43・・・・・・・・・・・・コンタクトホール 44、58、79、90・・・駆動電極 55、85・・・・・・・・・ゲート絶縁膜 53、67、81・・・・・・トランジスタのチャネル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の基板間に液晶が封入され、該透明
    基板の一方の基板上には、マトリクス状に配列された画
    素電極、該画素電極に接続されてなる薄膜トランジス
    タ、該薄膜トランジスタのソース電極にデータ信号を供
    給してなるデータ線、該薄膜トランジスタのゲート電極
    にゲート信号を供給してなるゲート線を有した液晶表示
    装置の製造方法において、該薄膜トランジスタは、該基
    板上に不透明なゲート電極を形成する工程、該不透明な
    ゲート電極上に絶縁膜を形成する工程、該絶縁膜上にシ
    リコン薄膜を形成する工程、該シリコン薄膜上にレジス
    トを塗布する工程、該透明基板の該不透明なゲート電極
    が形成されていない側から該不透明なゲート電極をマス
    クとして該レジストを露光し、光の当たった部分のレジ
    ストを剥離することにより該不透明なゲート電極上以外
    のレジストを除去する工程、残存した該レジスト膜をマ
    スクとして該不透明なゲート電極に自己整合したソース
    領域およびドレイン領域を形成する工程より形成されて
    なることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
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