DE3887447T2

DE3887447T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.

Info

Publication number: DE3887447T2
Application number: DE3887447T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Kato
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1987-11-06
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2008-10-01
Also published as: EP0315319A2; JPH01123475A; US4961629A; EP0315319B1; EP0315319A3; JP2596949B2; DE3887447D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Dünnfilmtransistoren, und speziell betrifft sie die Struktur eines Dünnfilmtransistors
In den letzten Jahren wurden bei aktiven Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen umfangreiche Untersuchungen für Aktivmatrixsubstrate ausgeführt, bei denen Dünnfilmtransistoren (nachfolgend mit TFT abgekürzt) in einer Matrixanordnung auf einem isolierenden Substrat ausgebildet sind. Zu für TFTs verwendeten Halbleitermaterialien gehören Poly-Si (polykristallines Silizium), a-Si (amorphes Silizium), Te und CdSe und andere.
Ein Beispiel für die Struktur eines Feldeffekt-TFT unter Verwendung von a-Si, der in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet wird, ist in Draufsicht in Fig. 4 und im Querschnitt in Fig. 5 dargestellt. Fig. 5 zeigt den Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 4. Eine Gateelektrode 21 mit einer Dicke von etwa 1000 bis etwa 4000 Å ist auf einem durchsichtigen, isolierenden Substrat 20 wie einem Glassubstrat ausgebildet, und ein Gateisolierfilm 22 von etwa 100 bis etwa 5000 Å Dicke, ein a-Si-Film 23 von etwa 100 bis etwa 2000 Å Dicke sowie ein schützender Isolierfilm 24 mit etwa 1000 bis etwa 6000 Å Dicke sind aufeinanderfolgend darauf unter Verwendung eines Plasma-CVD-Verfahrens ohne Unterbrechung des Vakuumzustandes auflaminiert. Danach wird der schützende Isolierfilm 24 mit einem Muster versehen und ein P(Phosphor)-dotierter n&spplus;-a-Si-Film 25 von etwa 100 bis etwa 1000 Å Dicke sowie ein Source/Drain-Metallfilm 26 werden auflaminiert, und es erfolgt Musterbildung, um eine Sourceelektrode 27 und eine Drainelektrode 28 auszubilden (der schützende Isolierfilm 24 ist vorhanden, um den a-Si- Film 23 vor dem Ätzmittel zu schützen, wenn die Musterbildung des n&spplus;-a-Si-Films 25 ausgeführt wird). Ferner wird eine Pixelelektrode 29 in Kontakt mit der Drainelektrode 28 ausgebildet. So werden, wie es aus Fig. 4 offensichtlich ist, ein TFT und ein Pixel an jedem Punkt der Schnittstelle einer Gateelektrodenleitung 30 und einer Sourceelektrodenleitung 27 in Arrayform ausgebildet.
Im allgemeinen wird bei einem Aktivmatrixsubstrat unter Verwendung von TFTs der TFT an jedem Schnittpunkt durch ein Zeilensequenzverfahren betrieben. Dies bedeutet, daß ein Abrastersignal über eine abzurasternde Gateelektrodenleitung eingegeben wird und ein Datensignal von jeder Sourceelektrodenleitung aus eingegeben wird. Der TFT wird durch die jeweils eingegebenen Signale gesteuert, und er steuert das EIN/AUS eines durch die Drainelektrode fließenden Stroms, und er wählt den Zustand des Einschaltens oder Ausschaltens der mit der Drainelektrode verbundenen Pixelelektrode aus. Die Gesamtzahl von TFTs, die mit den Pixelelektroden verbunden sind, ist groß. Z.B. sind 87.500 TFTs in einer 250·350-Matrix vorhanden. Wenn ein Fehler in dieser großen Anzahl von TFTs auftritt, wird unvermeidlicherweise ein Punktfehler erzeugt, was die Ausbeute für die Anzeigevorrichtung verringert.
Eine mögliche Ursache für einen Punktfehler ist es, daß die elektrische Verbindung zwischen der Drainelektrode und der Sourceelektrode unterbrochen ist oder daß, umgekehrt, ein elektrischer Kurzschluß im Kanalteil auftritt, und daß dadurch der TFT nicht gesteuert werden kann und eine normale Anzeige nicht ausgeführt werden kann.
Ein TFT der oben angegebenen Struktur weist den Mangel auf, daß nach der Musterbildung zum Ausbilden der Sourceelektrode 27 oder der Drainelektrode 28, z. B. unter Verwendung von Ti, ein Überätzen im stufenförmigen Teil (wie mit dem Zeichen X in Fig. 4 gezeigt), der sich auf der Gateelektrodenleitung 30 erstreckt, auftritt und daß dadurch der Widerstand der Sourceelektrode 27 oder der Draineleketrode 28 ansteigt oder eine Unterbrechung im elektrischen Anschluß der Sourceelektrode 27 oder der Drainelektrode 28 hervorgerufen wird und daher wahrscheinlich ein Punktfehler erzeugt wird.
Die Erfindung wurde angesichts der obigen Umstände erzielt, und es ist ihr Zweck, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung anzugeben, die dazu in der Lage ist, die Ausbeute und die Zuverlässigkeit von TFTs zu verbessern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung gibt eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung an, mit einem Array von Anzeigeelementen, die jeweils mit einem zugehörigen Dünnfilmtransistor aus einem zugehörigen Array verbunden sind, wobei der Transistor folgendes aufweist: eine Gateelektrode, die auf einem durchsichtigen, isolierenden Substrat der Vorrichtung ausgebildet ist; einen Isolierfilm, der das Substrat und die Gateelektrode abdeckt; einen Halbleiterfilm, der auf dem Isolierfilm so ausgebildet ist, daß er sich über die Gateelektrode erstreckt; einen schützenden Isolierfilm, der auf dem Halbleiterfilm so ausgebildet ist, daß er sich über die Gateelektrode erstreckt; wobei jeweilige dotierte Halbleiterschichten zu beiden Seiten der Gateelektrode ausgebildet sind, die die Source und den Drain des Transistors bilden, wobei sich jede dotierte Schicht über eine Kante des schützenden Isolierfilms hinaus erstreckt, um einen Abschnitt des Halbleiterfilms und einen Abschnitt des schützenden Isolierfilms zu kontaktieren, mit einem Spalt zwischen den dotierten Schichten auf dem schützenden Isolierfilm; und Source- und Drainelektroden die jeweils einen metallischen Dünnfilm aufweisen, der auf der zugeordneten dotierten Schicht ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, daß: jede der Source- und Drainelektroden ferner einen jeweiligen durchsichtigen, leitenden Film aufweist, der auf den metallischen Dünnfilm auflaminiert ist.
Für den Halbleiterfilm bei der Erfindung wird ein Halbleitermaterial wie amorphes Silizium oder polykristallines Silizium verwendet.
Auch wird für den metallischen Dünnfilm, der die Sourceelektrode und die Drainelektrode bildet, vorzugsweise ein Ti- Film oder ein Mo-Film mit einer Dicke von etwa 1000 bis etwa 5000 Å verwendet.
Ferner ist für den durchsichtigen, leitenden Film der auf den metallischen Dünnfilm auflaminiert ist, ein Indium-Zinn- Oxid-Film von ungefähr 500 bis ungefähr 3000 Å Dicke bevorzugt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Vergrößerung der Struktur der Erfindung, und sie zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche.
Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Querschnitt, der die sequentielle Art des Herstellprozesses bei der Erfindung zeigt.
Fig. 4 ist eine Darstellung ähnlich der von Fig. 1, jedoch für ein herkömmliches Beispiel.
Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 4.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Es ist bevorzugt, daß die erfindungsgemäße Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vom Typ mit aktiver Matrix ist. Bei einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit aktiver Matrix sind viele durchsichtige Elektroden vorhanden, die auf einem durchsichtigen, isolierenden Substrat in Matrixform angeordnet sind, um Pixel zu bilden, in denen ein Dünnfilmtransistor mit jeweils einer der durchsichtigen Elektroden verbunden ist. Zwei oder mehr Dünnfilmtransistoren können mit einer durchsichtigen Elektrode verbunden sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß jede Sourceelektrode in den Dünnfilmtransistoren unabhängig mit einer externen Schaltung verbunden ist, durch die eine Überprüfung der Eigenschaften jedes Dünnfilmtransistors einfach ausgeführt werden kann.
In Fig. 1 und Fig. 2 bezeichnet eine Ziffer 1 ein durchsichtiges, isolierendes Substrat, z. B. ein Glassubstrat. Die Ziffer 2 bezeichnet eine Gateelektrode, die teilweise aus einer Gateelektrodenleitung 18 gebildet ist, die eine vorgegebene Breite, z. B. eine solche von 15 um aufweist, und sie ist auf dem durchsichtigen, isolierenden Substrat 1 bandförmig ausgebildet. Ein Film aus amorphem Silizium (nachfolgend als a-Si-Film bezeichnet) 4, der ein Halbleiterfilm ist, und ein schützender Isolierfilm 5 sind in der vorstehend genannten Reihenfolge auf einen Gateisolierfilm 3 auflaminiert, der z. B. aus Siliziumnitrid besteht und der vorhanden ist, um die Gateelektrode 2 abzudecken. Die Ziffer 6 bezeichnet eine Sourceelektrode, die auf dem schützenden Isolierfilm 5 vorhanden ist und die integral mit einer Sourceelektrodenleitung 7 ausgebildet ist, die unter rechtem Winkel zur Gateelektrodenleitung 18 ausgebildet ist. Die Sourceelektrode 6 wird dadurch ausgebildet, daß ein Ti-Film 9 als metallischer Dünnfilm und ein durchsichtiger, leitender Film 10 in der genannten Reihenfolge auf einen phosphordotierten n&spplus;-a-Si-Film 8 auflaminiert werden, der auf den schützenden Isolierfilm 5 auflaminiert ist. Auf ähnliche Weise wird eine Drainelektrode 11 dadurch ausgebildet, daß ein Ti-Film 13 als metallischer Dünnfilm und ein durchsichtiger, leitender Film 14 in der vorstehend angegebenen Reihenfolge auf einen phosphordotierten n&spplus;-a-Si-Film 12 auflaminiert werden, der auf den schützenden Isolierfilm 5 der Sourceelektrode 6 gegenüber auflaminiert ist. Die Ti-Filme 9 und 13 können durch Mo-Filme ersetzt werden. Für die jeweiligen durchsichtigen, leitenden Filme 10 und 14 sind ITO (Indium-Zinn-Oxid)-Filme bevorzugt. Ein Dünnfilmtransistor 15 wird wie oben angegeben ausgebildet. Die Bezugsziffer 16 kennzeichnet eine Pixelelektrode, und der durchsichtige, leitende Film 14, der die Drainelektrode 11 bildet, erstreckt sich bis in den Pixelbereich, und er ist auf den Gateisolierfilm 3 auflaminiert, der sich ebenso in den Pixelbereich erstreckt. Die Ziffer 17 bezeichnet einen Schutzfilm, der zwischen die Sourceleitung 7 und die Gateelektrodenleitung 18 gelegt ist.
Nachfolgend erfolgt unter Bezugnahme auf Fig. 3 eine Beschreibung für ein Beispiel eines Herstellprozesses für dieses Ausführungsbeispiel.
Zunächst wird die Gateelektrode 2 mit einer Dicke von etwa 1000 bis etwa 4000 Å auf dem durchsichtigen, isolierenden Substrat 1 ausgebildet. Danach werden der Gateisolierfilm 3 mit einer Dicke von etwa 1000 bis etwa 5000 Å, der a-Si-Film 4 mit einer Dicke von etwa 100 bis etwa 2000 Å und der schützende Isolierfilm 5 mit einer Dicke von etwa 1000 bis etwa 6000 Å aufeinanderfolgend durch ein Plasma-CVD-Verfahren ohne Unterbrechung des Vakuumzustandes auf die Gateelektrode 2 auflaminiert, und danach wird der schützende Isolierfilm 5 durch Ätzen mit einem Muster versehen (Fig. 3(a)).
Nachfolgend werden, wie in Fig. 3(b) dargestellt, der phosphordotierte n&spplus;-a-Si-Film 8 mit einer Dicke von etwa 100 bis etwa 1000 Å und eine Ti-Source-Drain-Metallschicht 19 mit einer Dicke von etwa 1000 bis etwa 5000 Å zum Ausbilden der Sourceelektrode 6 und der Drainelektrode 11 auflaminiert.
Danach werden, wie in Fig. 3(c) dargestellt, der n&spplus;-a-Si- Film 8 und die Source-Drain-Metallschicht 19 mit einem Muster versehen, um die Ausbildung in die Ti-Filme 9 und 13 vorzunehmen, die die Sourceelektrode 6 bzw. die Drainelektrode 11 bilden. Abschließend wird, wie in Fig. 3(d) dargestellt, der durchsichtige, leitende Film auflaminiert, und dieser wird anschließend mit einem Muster versehen, um ihn in die durchsichtigen, leitenden Filme 10 und 14 auszuformen, die die Sourceelektrode 6 bzw. die Drainelektrode 11 bilden, wodurch die Pixelelektrode 16 gebildet wird. Dieser Prozeß wird dazu verwendet, die Pixelelektrode auszubilden.
Durch Ausbilden der Sourceelektrode 6 und der Drainelektrode 11 des Dünnfilmtransistors 15 durch einen zweischichtigen Film aus dem Ti-Film und dem durchsichtigen, leitenden Film, wie er für die Pixelelektrode 16 verwendet wird, wie oben beschrieben, wird, selbst wenn eine Musterunterbrechung in einem der Ti-Filme 9 und 13 in einem gestuften Teil (wie mit dem Zeichen X in Fig. 1 markiert) sich in die Gateelektrodenleitung 18 hinein erstreckt, dieser Fehler dadurch behoben, daß die Sourceelektrode 6 und die Drainelektrode 11 im anschließenden Pixelausbildungsprozeß mit einem Muster versehen werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit, daß es zu einem Punktfehler kommt, verringert ist.
Außerdem gilt, daß beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel nur ein einziger Dünnfilmtransistor und eine einzige Pixelelektrode beschrieben sind, jedoch erübrigt es sich darauf hinzuweisen, daß die oben angegebene Ausbildung in Matrixweise vorgenommen ist, um eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für eine Anzeige mit aktiver Matrix zu konfigurieren.
Daher ist erfindungsgemäß die Anzahl erzeugter Punktfehler wegen unterbrochener elektrischer Verbindungen in der Sourceelektrode und der Drainelektrode verringert, und dadurch ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erzielbar, mit der stark verbesserte Ausbeuten und hohe Zuverlässigkeit erzielt werden können.

Claims

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem Array von Anzeigeelementen, die jeweils mit einem zugehörigen Dünnfilmtransistor (15) aus einem zugehörigen Array verbunden sind, wobei der Transistor folgendes aufweist:

- eine Gateelektrode (2), die auf einem durchsichtigen, isolierenden Substrat (1) der Vorrichtung ausgebildet ist;

- einen Isolierfilm (3), der das Substrat (1) und die Gateelektrode (2) abdeckt;

- einen Halbleiterfilm (4), der auf dem Isolierfilm (3) so ausgebildet ist, daß er sich über die Gateelektrode erstreckt (2);

- einen schützenden Isolierfilm (5), der auf dem Halbleiterfilm (4) so ausgebildet ist, daß er sich über die Gateelektrode (2) erstreckt;

- wobei jeweilige dotierte Halbleiterschichten (8, 12) zu beiden Seiten der Gateelektrode (2) ausgebildet sind, die die Source und den Drain des Transistors bilden, wobei sich jede dotierte Schicht über eine Kante des schützenden Isolierfilms (5) hinaus erstreckt, um einen Abschnitt des Halbleiterfilms (4) und einen Abschnitt des schützenden Isolierfilms (5) zu kontaktieren, mit einem Spalt zwischen den dotierten Schichten auf dem schützenden Isolierfilm; und

- Source- und Drainelektroden (6, 11) die jeweils einen metallischen Dünnfilm (9, 13) aufweisen, der auf der zugeordneten dotierten Schicht (8, 12) ausgebildet ist;

dadurch gekennzeichnet, daß:

- jede der Source- und Drainelektroden (6, 11) ferner einen jeweiligen durchsichtigen, leitenden Film (10, 14) aufweist, der auf den metallischen Dünnfilm (9, 13) auflaminiert ist.

2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Halbleiterfilm (4) aus amorphem Silizium, der metallische Dünnfilm (9, 13) aus Titan und der durchsichtige, leitende Film (10, 14) aus Indium-Zinn-Oxid besteht.

3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Halbleiterfilm (4) aus amorphem Silizium, der metallische Dünnfilm (9, 13) aus Molybdän und der durchsichtige, leitende Film (10, 14) aus Indium-Zinn-Oxid besteht.

4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der metallische Dünnfilm (9, 13) eine Filmdicke von etwa 1000 bis etwa 5000 Å und der durchsichtige, leitende Film (10, 14) eine Filmdicke von etwa 500 bis etwa 3000 Å aufweisen.

5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der durchsichtige, leitende Film (14) der Drainelektrode (11) mit einer Elektrode (16) des zugehörigen Anzeigeelements zusammenhängt.