JP2800956B2 - アクティブマトリクス基板 - Google Patents
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Description
リクス液晶表示装置等に用いられるアクティブマトリク
ス基板の製造方法に関するものである。
クティブマトリクス表示装置が、活発に研究されてい
る。中でも、液晶を用いたアクティブマトリクス型の表
示装置は平面ディスプレイとして研究され、その成果も
着実に上がっている。このようなアクティブマトリクス
型液晶表示装置は、絵素電極、薄膜トランジスタ(TF
T)等が形成されたアクティブマトリクス基板と、対向
電極が形成された対向基板と、これらを対向させた間に
封入された液晶層とによって構成されている。
ィブマトリクス型液晶表示装置(LCD)では、その設
計上、絵素の面積が小さくなるので、絵素電極及び対向
電極との間で形成されるコンデンサ容量が小さくなる。
従って、映像信号を必要な時間保持することが出来なく
なるという問題が生じる。加えて、絵素電極の電位に対
するバス配線の電位の変動が大きくなるという問題も生
じる。そこで、絵素電極と対向電極との容量不足を補う
ために付加容量が設けられる。
ブマトリクス基板の絵素1個分の平面図を示し、図5は
そのアクティブマトリクス基板のTFT25を通る断面
図(図4におけるB−B´に沿った断面図)である。こ
のアクティブマトリクス基板は、絶縁性基板11上に、
チャネル層12a、12b、ソース電極23及びドレイ
ン電極24を有する多結晶シリコンからなる半導体層3
0が形成されている。半導体層30のチャネル層12
a、12b以外の部分は、イオン注入法によるドーピン
グを行うことにより電気抵抗が低減されている。
ゲート絶縁膜13が形成され、このゲート絶縁膜13上
には、n+またはp+のどちらか一方の多結晶Siからな
るゲート電極3a、3bおよび付加容量電極6が形成さ
れている。上述のドーピングは、このゲート電極3a、
3bをマスクとして行われる。ゲート電極3aは、図1
に示すようにゲートバス配線1自身の一部からなり、ゲ
ート電極3bはゲートバス配線1から分岐した部分で構
成される。付加容量電極6は、図1に示すように帯状を
した付加容量共通配線8の一部であり、付加容量共通配
線8と絵素電極4との対向部分で付加容量が形成され
る。
板11上の全面には、第1層間絶縁膜14が形成されて
いる。第1層間絶縁膜14には、スルーホール7a及び
7bが設けられている。スルーホール7aの上には、ソ
ースバス配線2から分岐した金属層10aが形成されて
いる。更に、分岐した金属層10aとは、別に同時に形
成された金属層10bが存在する。ソースバス配線2
は、スルーホール7aを介してTFT25のソース電極
23に接続されている。ここで、TFT25は、ゲート
電極3a及び3bを有するデュアルゲートと呼ばれる構
造が用いられている。一方のコンタクトホール7bは、
TFT25のドレイン電極24と金属層10bとの間に
おける電気的接続を確実に行うためにAlなどの金属を
使用して埋められる。
15、第3の層間絶縁膜18及び絵素電極4がこの順に
形成されている。遮光膜15と前記金属層10bとは、
第2層間絶縁膜17に設けたコンタクトホール9bを介
して接続される。遮光膜15は、Ti−W合金などで形
成する。この遮光膜15は、コンタクトホール7bを埋
めるAl等の金属と、ITO等からなる絵素電極4との
間におけるオーミックコンタクトを実現させる役割も担
っている。遮光膜15と絵素電極4とは、第3の層間絶
縁膜18に形成したコンタクトホール16bを介して接
続される。
板においては、ゲートバス配線1の1つがオン状態とな
った後、最初にオン状態となるソースバス配線2では、
このゲートバス配線1がオフ状態となるまでの時間が十
分に長いので、ソースバス配線2を送られる映像信号
が、絵素電極4及び付加容量電極6に余裕をもって書き
込まれる。しかし、最後にオン状態となるソースバス配
線2では、ゲートバス配線1がオフ状態となるまでの時
間が短いため、映像信号の書き込み時間が制約されると
いう問題がある。
Siで形成されているので抵抗が十分に小さいとは言え
ない。そのため、付加容量共通配線8を送られる信号は
遅延し、上述の制約された書き込み時間内に映像信号を
書き込むことができなくなり、絵素電極4に書き込まれ
た電位に変動が引き起こされるという問題もある。この
問題を、図6に基づいて説明する。
す。TFT31のドレイン電極32に接続された絵素電
極33と、この絵素電極33に対向し、かつ対向電極配
線が接続された対向電極34との間では、液晶層を挟ん
で容量CLCが形成される。また、TFT31のドレイン
電極32は、付加容量CSを介して付加容量共通配線に
接続されている。更に、TFT31のゲート電極35及
びドレイン電極32との間では容量Cgdが形成されてい
る。
トオンの信号が送られると、TFTはオン状態となり、
ソースバス配線には映像信号Vdが書き込まれる。ここ
で、付加容量共通配線の信号伝達の時定数をτCS、絵素
電極への信号書き込み時間TONとすると、τCS《TONの
条件が満たされない場合には、付加容量CSへの充電が
不十分となり、絵素電極の電位が変動するという問題が
生じる。
に比べて十分に長い時間が経過した後における実際の表
示状態に対応する絵素電極の電位Vd´は、下記の1式
で表される。
とオフ状態の時のゲート電位との差である。aは、書き
込み時間内に付加容量を十分充電できないために生じる
電位の変動を表し、下記の2式で示される。
めにゲートバス配線の電圧が変動することによる絵素電
極の電位の変動を表す。書き込まれた映像信号によって
忠実な表示を行わせるためには、1式の第2項及び2式
のaの値を小さくしなければならない。1式の第2項の
値を小さくするためには、 Cgd《CLC+CS …(3) が成り立つことが必要である。高精細のアクティブマト
リクス基板では絵素電極が、小さくCLCが小さいので、
3式の条件を満たすにはある程度の大きさの付加容量C
Sが必要となる。
さが必要なので、aの値を小さくするためには、 Ton《τCS …(4) が成り立つことが必要である。特に、駆動回路をTFT
アレイと同一の基板上に形成した小型かつ高精細のアク
ティブマトリクス基板では、上記4式の条件を満たすに
は困難が伴う。その理由を次に示す。
トバス配線1本当たりに割り当てられる時間が短くな
る。
のソースバス配線に同時に映像信号が出力されるので問
題ないが、パネルサンプルホールド方式を採用する場合
には、それぞれのソースバス配線に順次映像信号が出力
されるので、最後に書き込みが行われるソースバス配線
における書き込み時間が短くなる。
を防ぐため、配線の線幅を狭くする必要がある。そのた
め付加容量共通配線の抵抗が大きくなり、τCSを小さく
することができない。
容量共通電極の大きさを小さくすることができない。従
って、1本の付加容量共通配線に接続される付加容量の
総和が大きくなり、τCSを小さくすることができない。
量共通配線の両端に対向電極と同電位の電圧を印加する
ことが考えるが、それだけでは付加容量共通配線の抵抗
が十分に小さくならないために十分な解決策とは言えな
い。
であり、映像信号を送る配線の抵抗を小さくして信号遅
延を生じにくくできるアクティブマトリクス基板を提供
することを目的とする。
リクス基板は、薄膜トランジスタ、付加容量電極及び付
加容量共通配線が形成された基板上に第1の層間絶縁膜
を介して形成された遮光膜と、該遮光膜上に第2の層間
絶縁膜を介して形成された絵素電極とを有し、該遮光膜
が、該第1の層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール
を介して該付加容量共通配線に電気的に接続され、か
つ、該絵素電極が該第1の層間絶縁膜及び該第2の層間
絶縁膜に形成された各コンタクトホールを介して該薄膜
トランジスタに電気的に接続されており、そのことによ
り上記目的を達成できる。
W合金で形成してもよい。
タ、付加容量電極及び付加容量共通配線が形成された基
板上に第1の層間絶縁膜を介して形成されると共に、遮
光膜と付加容量共通配線とが第1の層間絶縁膜に設けた
コンタクトホールを介して電気的に接続されているの
で、遮光膜と付加容量共通配線とが並列接続された回路
構成となり、抵抗が小さくなる。
模式図を示す。
1上にゲート駆動回路54、ソース駆動回路55及びT
FTアレイ部53が形成されている。TFTアレイ部5
3には、ゲート駆動回路54から延びる多数の平行する
走査線としてのゲートバス配線1が配されている。ソー
ス駆動回路55からは信号線としての多数のソースバス
配線2がゲートバス配線1に直交して配設されている。
更に、ソースバス配線2と平行に、付加容量共通配線8
が配設されている。
ースバス配線2及び付加容量共通配線8で挟まれた矩形
の領域には、TFT25、絵素57及び付加容量27が
設けられている。TFT25のゲート電極はゲートバス
配線1に接続され、ソース電極はソースバス配線2に接
続されている。絵素57は、TFT25のドレイン電極
に接続された絵素電極と対向基板上の対向電極との間
に、液晶が封入されて構成されている。また、付加容量
共通配線8は、対向電極と同じ電位の電極に接続されて
いる。
板における絵素1個分の平面図を示す。図2は図1にお
けるA−A´に沿った断面図である。このアクティブマ
トリクス基板の構成を、製造工程に従って説明する。
法によって多結晶Siからなる半導体層30をパターン
形成した後、基板11上の全面にゲート絶縁膜13とな
る絶縁膜を形成した。この絶縁膜は、例えばCVD法、
スパッタリング法、又は上記多結晶Si薄膜30の上面
を熱酸化する方式により形成される。ゲート絶縁膜13
の厚さは、例えば約100nmである。また、半導体層
30の層厚は、例えば40〜80nmである。
パターニングを行って、ゲートバス配線1、ゲート電極
3a、3b及び付加容量共通配線8を形成した。付加容
量共通配線8は、図1のように突出形成した部分である
付加容量電極6を含んだものである。次いで、上記ゲー
ト電極3a及び3bをマスクとし、かつフォトリソグラ
フィー法によって形成されたマスクを用いて半導体層3
0のゲート電極の下方以外の部分にイオン注入を行う。
これにより、半導体層30にチャネル層12a、12b
が形成される。
膜14を、例えば700nmの厚さに形成した。次に、
第1層間絶縁膜14の所定箇所にコンタクトホール7
a、7b及びコンタクトホール7cを形成した。各コン
タクトホール7a、7b、7cは、それぞれソース電極
23、ドレイン電極24、付加容量共通配線8の上に配
設されている。
a、10b、10c等をAl等の低抵抗の金属を用いて
同時に形成した。このとき、金属層10a、10b、1
0cは、それぞれコンタクトホール7a、7b、7cを
埋めるように形成され、ソース電極23、ドレイン電極
24、付加容量共通配線8と接続される。第1層間絶縁
膜14の上に飛び出している金属層10a、10b、1
0cの層厚は、例えば600nmである。なお、金属層
10aはソースバス配線2から分岐させた部分であり、
ソースバス配線2は金属層10a及びコンタクトホール
7aを介してソース電極23に接続される。
17を、例えばCVD法によって600nmの厚さに形
成した。次に、第2層間絶縁膜17にコンタクトホール
9b、9cを形成した。コンタクトホール9bはドレイ
ン電極を接続するためのものであり、コンタクトホール
9cは遮光膜15と付加容量共通配線8を電気的に接続
するためのものである。
他、コンタクトホール9b、9cを埋めるようにパター
ン形成した。遮光膜15の材料は、例えばTi−W合金
などの金属を使用し、厚みは例えば120〜150nm
とした。コンタクトホール9bの周りは、遮光膜15が
存在しないが、この部分には金属層10bが形成されて
いるので、遮光膜15が無い部分から光が漏れるという
ことはない。なお、遮光膜15は、上述のTi−W合金
の他に、W、Ti、Moなどの金属を使用できる。ま
た、コンタクトホール9b上の遮光膜15は、ドレイン
電極24と、後述する絵素電極4とのオーミックコンタ
クトを取るためのものである。
m形成し、コンタクトホール16bをあけて絵素電極4
を形成した。
例のアクティブマトリクス基板においては、遮光膜15
と付加容量共通配線8とが平行に形成されており、遮光
膜15と付加容量共通配線8とが第1、第2層間絶縁膜
14、17にそれぞれ設けたコンタクトホール7c、9
cを介して電気的に接続されているので、遮光膜15と
付加容量共通配線8とが並列接続された回路構成となっ
て抵抗が小さくなり、信号遅延の発生を抑制できる。
が2層構造となっているので、開口率を上げるために付
加容量共通配線8の線幅を細くしたときに生じる断線を
防ぐことができる。
ブマトリクス基板は、遮光膜と付加容量共通配線とが並
列接続された回路構成となって抵抗が小さくなり、信号
遅延の発生を抑制できる。また、付加容量共通配線と遮
光膜とが2層構造となっているので、断線を防止した状
態で付加容量共通配線の線幅を小さくなし得、これによ
り開口率の大きい、明るい画面を有する高精細な表示装
置を提供することができる。
絵素1個分を示す平面図。
ティブマトリクス表示装置の平面模式図。
1個分の平面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 薄膜トランジスタ、付加容量電極及び付
加容量共通配線が形成された基板上に第1の層間絶縁膜
を介して形成された遮光膜と、 該遮光膜上に第2の層間絶縁膜を介して形成された絵素
電極とを有し、 該遮光膜が、該第1の層間絶縁膜に形成されたコンタク
トホールを介して該付加容量共通配線に電気的に接続さ
れ、かつ、該絵素電極が該第1の層間絶縁膜及び該第2
の層間絶縁膜に形成された各コンタクトホールを介して
該薄膜トランジスタに電気的に接続されている アクティ
ブマトリクス基板。 - 【請求項2】 前記遮光膜がW、Ti、Mo、Ti−W
合金からなる請求項1記載のアクティブマトリクス基
板。
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