JP2677237B2 - 液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は電界効果型トランジスタ
ー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】 【従来の技術】マトリックスアレーを用いた大面積表示
装置の開発が最近非常に活発に進められており、小型情
報機器、ハンディタイプのテレビ等広範囲にわたる応用
が期待されている。平面型の大容量の表示装置として
は、スイッチング素子をマトリックスアレー状に配列し
たものが最も有望視されている。 【０００３】図ｌは非線型スイッチング素子をマトリッ
クスアレー状に配列したアクテイプマトリックスアレー
基板の構成のｌ例を示した配置図である。図中ｌで囲ま
れた領域が表示領域であり、その中に非線型素子２がマ
トリックス状に配置されている。３は非線型素子２への
デー夕信号ライン（ソースライン）であり、４は非線型
素子２へのタイミング信号ライン（ゲートライン）であ
る。 【０００４】図ｌの様にマトリックスアレー基板を構成
した場合発生し易い欠陥として、各ライン及び非線型素
子のパターニング時に発生するパターン不良の他に、ソ
ースラインとゲートラインの交点における絶縁不良，非
線型素子２の絶縁不良が挙げられる。この内のパターン
不良は、工程の改善、無塵化の撤底等により相当低レベ
ルまで欠陥数を下げる事が可能であるのに対し、絶縁不
良については絶縁層の質の改善、厚みの増加等により初
期的に欠陥数を低下させる事は可能であっても、静電気
等によリマトリックスアレー完成以降にしばしばライン
間の絶縁不良欠陥が発生する。 【０００５】この静電気による欠陥は、図ｌを見てわか
る様に、ソースライン又はゲートラインが、パネルの表
示領域外で静電気を受け、そのラインと直交するライン
との交点の絶縁不良となり、結果として、データ信号が
ゲートラインに漏れたり、タイミング信号がソースライ
ンに漏れ、絶縁不良個所を含むライン上の画素すべての
表示が不良となってしまい、いわゆるライン欠陥となっ
て、表示特性を著しくそこねる。この様な絶縁不良が発
生した場合の修正方法は、当該絶縁不良個所前後でソー
スライン又はゲートラインを切断する事による以外にな
く、この様な修正方法ではソースライン又はゲートライ
ンが断線してしまい、この断線したラインと接続した画
素はすべて非点燈の欠陥として残りライン欠陥を除去出
来ない。マトリックスアレーを単結晶シリコン基板上に
構成する場合は、静電気保護用のダイオード，抵抗をシ
リコン基板内に作り込むことにより、マトリックスアレ
ーを静電気より保護する事も可能であるが、ガラス板上
にマトリックスアレーを構成した場含、静電気の保護回
路を設け難く、従って前記の様な絶縁不良が多量に発生
し易く、マ卜リックスアレーの量産は困難である。 【０００６】図２は、非線型素子にＭＯＳ型電界効果卜
ランジス夕一を用いたマトリックスアレーの例を示した
ものであり、マトリックスアレー液晶表示装置のｌ画素
の等価回路を示したものである。５はＭＯＳ型電界効果
トランジスターであリデータ信号のスイッチングを行な
う。６はコンデンサーであリデー夕信号の保持用として
用いられる。７は液晶パネルであり、７ーｌは液晶駆動
素子に対応して形成された液晶駆動電極であり、７ー２
は上側ガラスパネルである。 【０００７】図２の例におけるマトリックスアレーの具
体例を示したものが図３の（ａ），（ｂ）であり、
（ａ）が平面図、（ｂ）は（ａ）内の一点鎖線イーロに
従って切断した断面図である。これはガラス基板ｌ５の
上に薄膜トランジスターを作る事によリマ卜リックスア
レーを構成した例であって、多結晶シリコン８の表面を
熱酸化してゲート絶縁膜ｌ３とし、次に第２層目の多結
晶シリコンを形成し、パ夕ーニングする事により、ゲー
トライン及びトランジスターのゲート電極９と、電荷蓄
積用コンデンサーの一方の電極ｌ２を同時に構成する。 【０００８】さらに、第２層目の多結晶シリコン９及び
ｌ２に不純物を拡散すると同時に第一層目の多結晶シリ
コン８のゲート電極９におおわれていない領域にも不純
物を拡散し、トランジスターのソース・ドレインを形成
する。次に層間絶縁膜ｌ４を全面に形成した後卜ランジ
スターのソース・ドレイン領域にコンタクト穴を開け
る。最後にソースラインｌ０及び画素駆動電極ｌｌを形
成して、マトリックスアレーは完成する。この場合層間
絶縁膜ｌ４はゲートライン９と、ソースラインｌ０を絶
縁しているのみならず、電極ｌｌ及びｌ２によって成る
電荷蓄積用コンデンサーの絶縁膜をもかねている為に出
来る限り薄くしなければ、このコンデンサーの容量は十
分な値がとれない。 【０００９】例えぱ一画素の大きさをｌミリメートル四
方とした場合コンデンサーの大きさは画面の明るさから
２００ミクロン平方程度までであり、絶縁膜がシリコン
酸化で厚さを５０００オングス卜ロームの場合コンデン
サー容量は約２．５ピコファラドしか得られない。 【００１０】これに対し、画素液晶の容量は液晶厚みを
ｌ０ミクロンとすると約９ピコファラド有る。コンデン
サーの容量は、少なくとも液晶の容量程度を有しなけれ
ぱ存在価値が無く、理想的には２〜３倍必要である。従
ってこの為には、層間絶縁膜の膜厚をｌ／５〜ｌ／ｌ０
程度に薄くするか、又は面積を５〜ｌ０倍にしなければ
ならない。 【００１１】面積は前記の様にパネルの明るさから前記
の大きさ以上は無理であり、層間絶縁膜を薄くする方法
しか無く、この場台のシリコン酸化膜ではｌ０００オン
グス卜ローム以下の膜厚でなければならない、又比誘電
率の大きいシリコン窒化膜を用いた場合でも誘電率は高
々シリコン酸化膜の２倍でしかないので膜厚もｌ０００
〜２０００オングストローム程度に薄くしなければなら
ない。 【００１２】一方トランジスターのゲート絶縁膜ｌ３に
ついて考えると、この厚さは通常薄い場合であってもｌ
０００〜２０００オングストロームあり、場合によって
はトランジスターの耐圧から５０００オングストローム
又はそれ以上必要な時もある。 【００１３】 【発明が解決しようとする課題】ここで層間絶縁膜とト
ランジス夕一のゲート絶縁膜の耐圧を比べると、ゲート
絶縁膜はシリコンの熱酸化膜であるので、層間絶縁膜の
様な気相成長法に依ったシリコン酸化膜に比べ、耐圧は
同一膜厚の場合約２倍有り、前記のごとく層間絶縁膜と
ゲート絶縁膜の膜厚をｌ０００〜２０００オングストロ
ームとした場合必ず層間絶縁膜の方が耐圧が低くなって
しまい、従ってゲートライン又はソースラインに静電気
が入った場合の破壊個所は必ずソースラインとゲートラ
インが交差した場合は、図３からわかる様に、コンデン
サー容量が少なくなってしまいコンデンサ一を入れた効
果が無くなってしまう。 【００１４】 【課題を解決するための手段】本発明はゲート線と、前
記ゲート線と交差してなるソース線と、前記ゲート線と
前記ソース線とに接続された薄膜トランジスターと、前
記薄膜トランジスターに電気的に接続されてなる電荷保
持用コンデンサーとを有する表示領域が基板上に形成さ
れてなる液晶表示装置の製造方法であって、前記ゲート
線及び前記電荷保持用コンデンサーの第１電極となる配
線層を形成する工程と、前記ゲート線及び前記第１電極
となる配線層が形成された前記表示領域の全面に第１絶
縁膜を形成する工程と、前記表示領域の全面に第２絶縁
膜を形成した後に、少なくとも前記第１電極となる配線
層の上の第２絶縁膜を取り除く工程と、前記ゲート線に
交差するように、且つ前記第１絶縁膜及び第２絶縁膜を
介在させて前記ソース線を形成する工程と、前記第１電
極となる配線層の上に前記第１絶縁膜を介在させて前記
電荷保持用コンデンサーの第２電極を形成する工程とを
有することを特徴とする。 【００１５】以下本発明を図面によって詳細に説明す
る。 【００１６】 【実施例】図４は本発明を実施したｌ例を示したもので
あり、（ａ）は図３（ｂ）の断面図と同じ位置での断面
図であり、（ｂ）は、ソースラインｌ０とゲートライン
９の交差点近傍のみを示す平面図である。図４の各部材
番号は図３同様であり、製造方法もゲートライン９及び
コンデンサー電極ｌ２の形成及び不純物の拡散までは図
３の例と同一である。 【００１７】層間絶縁膜はまず第一層目のシリコン酸化
膜ｌ４ーｌを基板全面に形成した後、第二層目のシリコ
ン酸化膜を基板全面に形成し、フォトエッチング技術に
より図４のｌ４ー２の様にゲートライン９とソースライ
ンｌ０の交差領域以外の第二層目のシリコン酸化膜をエ
ッチング除去する。 【００１８】次は図３の例と同様にトランジスターのソ
ース・ドレイン領域の第ｌ屠目のシリコン酸化膜にコン
タクトホールを開け、ソースラインｌ０を形成して完成
する。第一層目のシリコン酸化膜ｌ４ー１の厚さはコン
デンサー容量を確保する為にｌ０００オングス卜ローム
以下であり、第二層目のシリコン酸化膜の膜厚は、ゲー
トラインとソースライン問の耐圧を考慮して５０００オ
ングストローム以上が良い。これによリコンデンサーの
容量を十分とれて、ゲートラインとソースラインの交差
点での耐圧をトランジスターのゲー卜耐圧より高くする
事が可能である。 【００１９】図４の例では、基板全面に形成する層間絶
縁膜ｌ４一ｌを最初に形成した後、ソースラインとゲー
トラインの交差領域にのみ設ける層間絶縁膜ｌ４ー２を
形成したが、この順序は逆であっても良く、特に両絶縁
膜をシリコン酸化膜の様に同一物質で形成する場合ｌ４
ー２の方が厚い為にエッチングが行ない易い。又、図４
の様に絶縁膜ｌ４ーｌを最初に形成する場合これをシリ
コン窒化膜で形成し、絶縁膜ｌ４ー２をシリコン酸化膜
で形成すれば図の様なパターニングに際し、エッチング
の選択性が有り、より良好である。 【００２０】図５は本発明の他の実施例を示したもので
あって（ａ）が平面図、（ｂ）は（ａ）内の一点鎖線ハ
ーニに従って切断した断面図である。製造工程は図４の
例と同一であり、シリコン薄膜８の表面に熱酸化膜ｌ３
を成長させ、その上へ２層目のシリコン薄膜９及びｌ２
を形成パターニングする。 【００２１】さらにこの２層目のシリコン薄膜９及び１
２と、シリコン薄膜８の内シリコン薄膜９におおわれて
いない領域へ不純物の拡散を行なう。この後まず第二層
目の層間絶縁膜１４ー２をエッチング除去し、コンデン
サーの一方の電極として用いるシリコン薄膜１２の表面
上の層間絶縁膜は１４ー１の第一層目のみとする。次に
トランジスターのソース・ドレイン領域上の層間絶縁膜
にコンタクト穴を開け、ソースライン１０及び画素駆動
電極１１を形成してアレーは完成する。 【００２２】図４の例の場合と同様に層間絶縁膜ｌ４ー
１の膜厚をｌ０００オングストローム程度、又層間絶縁
膜ｌ４ー２の膜厚を５０００オングストローム以上とす
れば、やはり、ソースラインとゲートラインの交差部で
の両ライン間の耐圧を卜ランジスターのゲート耐圧より
高くする事が出来、しかも、画素内コンデンサーの容量
も十分な値とする事が可能である。 【００２３】図５の場合、厚い層間絶縁膜がトランジス
ターをもおおうので、素子の保護に役立ち、信頼性も高
くなる、又厚い層間絶縁膜ｌ４ー２は図５内の破線ｌ６
で示した様に、コンデンサー電極よりはずす必要はな
く、コンデンサー電極の周辺をおおっても良いが、出来
るだけ層間膜ｌ４ー２をエッチング除去する面積が大き
い程コンデンサー容量は大きくとれる。 【００２４】尚２つの層間絶縁膜ｌ４ーｌ及びｌ４ー２
の材料はシリコン酸化膜が一般的であるが、シリコン窒
化膜、アルミナ等でも良く、又２層の形成順序は図４の
例同様にどちらを先に形成しても良いことはいうまでも
ない。又、図５の実施例では、画素駆動電極のデッドス
ぺースが小さくなりコントラストの向上になる。 【００２５】この様にゲートライン９はトランジスター
８を画素駆動電極ｌｌでおおう事は絶縁膜が１４のｌの
みの場合も可能であるが、さらに厚い絶縁膜ｌ４ー２の
存在によつてシヨート等の欠陥が減少し有効である。 【００２６】 【発明の効果】以上の如く、本発明はゲート線と、前記
ゲート線と交差してなるソース線と、前記ゲート線と前
記ソース線とに接続された薄膜トランジスターと、前記
薄膜トランジスターに電気的に接続されてなる電荷保持
用コンデンサーとを有する表示領域が基板上に形成され
てなる液晶表示装置の製造方法であって、前記ゲート線
及び前記電荷保持用コンデンサーの第１電極となる配線
層を形成する工程と、前記ゲート線及び前記第１電極と
なる配線層が形成された前記表示領域の全面に第１絶縁
膜を形成する工程と、前記表示領域の全面に第２絶縁膜
を形成した後に、少なくとも前記第１電極となる配線層
の上の第２絶縁膜を取り除く工程と、前記ゲート線に交
差するように、且つ前記第１絶縁膜及び第２絶縁膜を介
在させて前記ソース線を形成する工程と、前記第１電極
となる配線層の上に前記第１絶縁膜を介在させて前記電
荷保持用コンデンサーの第２電極を形成する工程とを有
するため、以下のような効果を有する。 【００２７】 【００２８】ａ）ゲート線とソース線の交差領域の絶縁
膜は二層の絶縁層を重ね合わせて構成されるから、一方
の絶縁層にピンホールが存在しても、他方の絶縁層でも
同一箇所にピンホールができる可能性は極めて低い。従
って、ライン間の短絡欠陥をもほぼ完全に防止すること
ができる。 【００２９】ｂ）電荷保持用コンデンサーがあるから、
マトリックスアレーのデータ信号の保持特性が向上す
る。また、ゲート線とソース線の交差部に形成される複
数の絶縁膜の一部と保持容量の誘電体膜とを同一膜で形
成することができるため、工程の簡略化が可能となる。 【００３０】本発明の応用は、上記実施例で示した榛に
コンデンサー電極を独立して設けたマ卜リックスアレー
に限らず、隣接画素のゲー卜ラインを当該画素のコンデ
ンサー電極と共用するタイプのマ卜リックスアレーにも
適用可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】マトリックスアレーの構成例を示した配置図。 【図２】表示体に液晶を用いたマトリックスアレー表示
装置の例を等価回路を示した配線図。 【図３】（ａ），（ｂ）は図２の例の具体例を示す平面
図及び断面図。 【図４】（ａ），（ｂ）は本発明を実施した例を示した
平面図及び断面図。 【図５】（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施例を示した
平面図及び断面図。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．ゲート線と、前記ゲート線と交差してなるソース線
   と、前記ゲート線と前記ソース線とに接続された薄膜ト
   ランジスターと、前記薄膜トランジスターに電気的に接
   続されてなる電荷保持用コンデンサーとを有する表示領
   域が基板上に形成されてなる液晶表示装置の製造方法で
   あって、 前記ゲート線及び前記電荷保持用コンデンサーの第１電
   極となる配線層を形成する工程と、 前記ゲート線及び前記第１電極となる配線層が形成され
   た前記表示領域の全面に第１絶縁膜を形成する工程と、 前記表示領域の全面に第２絶縁膜を形成した後に、少な
   くとも前記第１電極となる配線層の上の第２絶縁膜を取
   り除く工程と、 前記ゲート線に交差するように、且つ前記第１絶縁膜及
   び第２絶縁膜を介在させて前記ソース線を形成する工程
   と、 前記第１電極となる配線層の上に前記第１絶縁膜を介在
   させて前記電荷保持用コンデンサーの第２電極を形成す
   る工程とを有することを特徴とする液晶表示装置の製造
   方法。