JPH0561071A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JPH0561071A
JPH0561071A JP22435291A JP22435291A JPH0561071A JP H0561071 A JPH0561071 A JP H0561071A JP 22435291 A JP22435291 A JP 22435291A JP 22435291 A JP22435291 A JP 22435291A JP H0561071 A JPH0561071 A JP H0561071A
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JP
Japan
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electrode
liquid crystal
present
insulating film
crystal display
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JP22435291A
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English (en)
Inventor
Masumitsu Ino
益充 猪野
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Priority to EP92307986A priority patent/EP0531124B1/en
Priority to KR1019920016064A priority patent/KR930006482A/ko
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Abstract

(57)【要約】 【目的】液晶画素部に開口率を低下させることなく付加
容量を有する液晶表示装置を提供する。 【構成】薄膜トランジスタが配置された側の液晶表示装
置の絶縁基板21に形成された溝部22に、上記薄膜ト
ランジスタの半導体層の形成と同一工程で一体に形成さ
れた第1電極23と、上記薄膜トランジスタのゲート絶
縁膜(24b,25b)と同一材料で形成された絶縁膜
(24a,25a)と、上記薄膜トランジスタのゲート
電極26bと同一材料で形成された第2電極26aとか
らなり、上記第1電極23と第2電極26aとの間に上
記絶縁膜(24a,25a)が挟持されて容量成分が形
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に係り、
特に液晶スイッチ用薄膜トランジスタの付加容量を備え
た液晶表示装置(LCD)に関する。
【0002】
【従来の技術】特開昭64−81262号公報に、開口
率を下げることなく液晶画素部に大きな画素付加容量
(キャパシタ)を形成するアクティブマトリクス基板が
開示されている。そのアクティブマトリクス基板に形成
された薄膜トランジスタ(TFT)付加容量構造は図2
1に示すように、石英基板1に形成された溝(トレン
チ)2上に付加容量用SiO2絶縁膜4aと付加容量用
SiN絶縁膜5aとを第1ポリシリコン(poly−S
i)層3と第2ポリシリコン(poly−Si)層6と
で挟持して容量(トレンチキャパシタ)を形成すると共
に、同一石英基板1上に第3ポリシリコン(poly−
Si)層7を半導体層とする薄膜トランジスタ(TF
T)がSiNゲート絶縁膜5b、SiO2ゲート絶縁膜
4b、第4ポリシリコン(poly−Si)ゲート8、
ITO電極9およびAl/Si電極10から構成されて
いる。なお、図中11,12及び13は第1層間絶縁
膜、第2層間絶縁膜及びパッシベーション膜である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の容量部のトレン
チキャパシタと画素用のTFTにおいて、トレンチキャ
パシタの第1poly−Si層3とTFTの第3pol
y−Si層7は同時形成でないため、第1poly−S
i層3と第3poly−Si層7とのコンタクトのため
に、図中破線の幅W、従って面積W2分が増加する。実
際には、幅5μm、面積で25μm2程度の増加が必要
となる。このような占有面積の必要から開口率も若干低
下せざるを得ない。また、容量部とTFTを接続する部
分が多層構造になりやすく、構造上段差を多く有し、A
l配線等の断線をひき起こす。
【0004】そこで、本発明は、液晶画素部に開口率を
低下させることなく付加容量を有する液晶表示装置を提
供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、一対の絶縁基板と、この絶縁基板に挟持された液晶
層と、前記絶縁基板の一方の基板上にマトリクス状に配
列された画素電極と、この画素電極に接続された薄膜ト
ランジスタとを備えた液晶表示装置であって、前記薄膜
トランジスタが配置された側の絶縁基板に形成された溝
部に、前記薄膜トランジスタの半導体層の形成と同一工
程で一体に形成された第1電極と、前記薄膜トランジス
タのゲート絶縁膜と同一材料で形成された絶縁膜と、前
記薄膜トランジスタのゲート電極と同一材料で形成され
た第2電極とからなり、前記第1電極と第2電極との間
に前記絶縁膜が挟持されて容量成分が形成されているこ
とを特徴とする液晶表示装置によって解決される。
【0006】
【作用】本発明によれば、容量成分が絶縁基板21に形
成された溝部22に形成されており、しかもその容量成
分がTFTの半導体層形成と同一工程で一体形成された
第1電極23と、TFTのゲート電極と同一の材料で形
成された第2電極26aと、その第1、第2電極間に挟
まれて、TFTのゲート絶縁膜(24b,25b)と同
一の材料で形成された絶縁膜とで構成されているため
に、容量部とTFTとの電極を接続するためのコンタク
ト、接続用電極およびその近傍の層間絶縁膜が不要とな
り、従ってその形成占有面積を減少させることができ
る。また、上記構成では石英基板上での段差部も低減で
きるため配線形成の信頼性が向上する。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0008】図1は本発明に係る液晶表示装置の薄膜ト
ランジスタ(TFT)とその付加容量部の部分模式断面
図である。
【0009】図1に示すように、本発明の液晶表示装置
では、石英基板21に形成された溝(トレンチ)22上
に付加容量用SiN絶縁膜25a、付加容量用SiO2
絶縁膜24aを第1電極としての第1ポリシリコン(p
oly−Si)層23と、第2電極としての第2pol
y−Si層26aとで挟持して容量(トレンチキャパシ
タ)を形成し、しかも上記第1poly−Si層23を
半導体層とするTFTがSiNゲート絶縁膜25b、S
iO2ゲート絶縁膜24b、第2ポリシリコン(pol
y−Si)ゲート26b、ITO電極29およびAl/
Si電極30から構成されている。
【0010】このように本発明では、溝(トレンチ)2
2内に付加容量を形成し、しかもTFTの半導体層と容
量部の下層の第1電極とが同一工程で一体に形成された
第1poly−Si層23からなっており、図21の構
造と比較し、図21の幅Wを有するコンタクト部は不要
となるのがわかる。なお、図1に示した部分は、図2に
示した液晶表示装置の下側石英基板と画素電極(TFT
列)53の一部拡大図に相当する。
【0011】図2は、図1で示した構造以外は通常の構
造を有するTFTを有するLCDパネルの部分断面図で
ある。
【0012】図2において、上側石英基板50aと、下
側石英基板50bとが対向して設けられ、その間に液晶
層51が挟持されている。下側石英基板50b上にマト
リクス状に画素電極53と、その画素電極53に接続さ
れたTFT(図示せず)が配置されている。一方、上側
石英基板50a上には、R,G,Bのカラーフィルタ5
4およびそれに接続された共通電極52が設けられてい
る。図中55は液晶を均一なスペースで封入するスペー
サーであり、56は光をコントロールする偏光板であ
る。
【0013】以下、本発明と従来例を具体例で説明す
る。
【0014】付加容量絶縁膜の膜厚を SiO2:60nm SiN :15nm とし、単位面積当り、Ci=5.21×10-8F/cm
2とし、そして付加容量Ctを120Fとすれば 120F=Ci×S′ S′=容量部の表面積 従って、 S′=2.3×10-6cm2 =230μm2 となる。
【0015】この付加容量を図3に示す、縦3μm、横
8.5μm、高さ10μmの溝(トレンチ)に形成す
る。この溝は図1の溝22に対応する。平面上での付加
容量の占有面積は3μm×8.5μm、すなわち25.
5μm2となる。
【0016】この状態での従来法による開口率を算出す
る。7.7万画素の液晶ビューファインダーの開口率は 1画素の全面積 42×48μm2 ITOによる表示部面積 784μm2 となり、 開口率=784μm2/(42×48μm2) =0.388、すなわち38.8%である。
【0017】これを本発明の構造で付加容量を作成する
と、容量部とTFT部での接続部(コンタクト)が不要
となるため、図21に示したコンタクトによる占有面積
5μm×5μm(25μm2)がITO表示面積とな
り、従来の784μm2に25μm2を加算した809μ
2が本発明のITO表示面積となる。従って、 開口率=809μm2/(42×48μm2)=0.401 すなわち、40.1%となる。
【0018】下記表1に従来法と本発明について開口率
の結果を比較表示した。
【0019】
【表1】
【0020】以下、本発明の付加容量(トレンチキャパ
シタ)を有するTFT製造プロセスフローの一実施例を
示す断面図を図4〜図20に示す。
【0021】まず、図4に示すように、石英基板21表
面をHF:NH4F=1:6によるウェットエッチング
により溝(トレンチ)22を形成した。
【0022】次に、図5に示すように、減圧(LP)C
VD法により膜厚80nmの第1ポリシリコン(pol
y−Si)層23を形成し、30KeV、1×1015
cm 2および50KeV、1×1015/cm2の2回のシ
リコン注入を行い、620℃の温度で固相アニールを行
った後、図6に示したように、一部をエッチング除去し
た。この第1poly−Si層23は最終的にTFTの
半導体層及び付加容量の第1電極となる。
【0023】次に、図7に示すように、約1000℃で
の熱酸化により膜厚50nmのSiO2膜24を形成し
た。
【0024】次に、図8に示すように、TFT形成部上
にレジスト40を設けて、トレンチキャパシタ部に30
KeV、5×1014/cm2の条件で砒素イオン(A
+)を注入した。レジスト40を除去した後、図9に
示すように、LPCVD法により膜厚30nmのSiN
膜25を形成した。
【0025】次に、図10に示すように全面にLPCV
D法により膜厚350nmの第2poly−Si層26
を形成し、PSGによる第2poly−Siの低抵抗化
を図った。
【0026】次に、図11に示すように、CF4/O2
95/5のガスを用いてプラズマエッチを行い、第2p
oly−Si層26及びSiN膜25をパターニング
し、第2ポリシリコン(poly−Si)ゲート26b
及び容量用の第2poly−Si層26aを形成した。
このプラズマエッチング工程では、第2poly−Si
ゲート26b及び第2poly−Si層26aの下にそ
れぞれSiNゲート絶縁膜25bおよび付加容量用Si
N膜25aが形成された。その後、TFT部の第1po
ly−Si層23内にSiO2膜24を介してAs+をイ
オン注入し、LDD(Lightly Doped Drain)を形成
した。このイオン注入の条件は、160KeV、1×1
13/cm2とした。
【0027】次に、図12に示すように、第2poly
−Siゲート26bを覆うようにレジスト41を設け、
As+を140KeV、2×1015/cm2の条件でイオ
ン注入を行ないnチャネルを形成した。
【0028】次に、レジスト41を除去した後、図13
に示すように、新たにレジスト42を全面に形成し、B
+を30KeV、2×1015/cm2の条件でイオン注入
を行いPチャネルを形成した。
【0029】次に、レジスト42を除去した後、図14
に示すように、LPCVD法により、リン珪酸ガラス
(PSG)からなる層間絶縁膜31を形成した。
【0030】次に、図15に示すように、HF/NH4
Fを用いたウェットエッチにより、第2poly−Si
ゲート26bの近傍の層間絶縁膜31およびSiO2膜
24を除去して第1コンタクトホール32を形成した。
【0031】次に、図16に示すように、400℃の温
度で膜厚140nmのITO膜29をスパッタ法により
形成した。
【0032】次に、図17に示すように、ITO膜29
をHCl:H2O:HNO3=300:300:50のエ
ッチャントを用いてウェットエッチによりパターニング
した。
【0033】更に、レジストをマスクとしてHF/NH
4Fを用いたウェットエッチにより、図18に示すよう
に第2コンタクトホール34を形成した。
【0034】次に、スパッタ法により全面に膜厚600
nmのAl/Si膜を形成したあと、図19に示すよう
に、H3PO4/H2O=2/10を用いたウェットエッ
チによりAl/Si膜をパターニングしてAl/Si電
極30を形成した。
【0035】続いて、図20に示すように、SiNパッ
シベーション膜33を常圧CVD法により膜厚400n
mに形成し、その後パッド形成のためCF4/O2=95
/5のガスを用いたプラズマエッチによりSiNパッシ
ベーション膜33をパターニングして、本発明に係る付
加容量を有するTFTを得た。
【0036】このTFTを有する液晶画素部を下部基板
として、上部基板及びその上部、下部基板に挟持された
液晶層等を備えれば、図2に示した液晶表示装置を得
る。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
開口率が向上するため高解像度の液晶ビューファインダ
(VF)が実現できる。しかも層間絶縁膜等の層数を減
らすことができるため、平坦化を向上させると共に段差
低減等の利点が得られ、信頼性の高い液晶表示装置が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示装置の薄膜トランジスタ
(TFT)とその付加容量部の部分断面図である。
【図2】本発明に係る液晶表示装置パネル部分の断面図
である。
【図3】本発明に係る溝形状の一例を示す斜視図であ
る。
【図4】本発明装置製造プロセスフロー断面図である。
【図5】本発明装置製造プロセスフロー断面図である。
【図6】本発明装置製造プロセスフロー断面図である。
【図7】本発明装置製造プロセスフロー断面図である。
【図8】本発明装置製造プロセスフロー断面図である。
【図9】本発明装置製造プロセスフロー断面図である。
【図10】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図11】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図12】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図13】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図14】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図15】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図16】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図17】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図18】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図19】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図20】本発明装置製造プロセスフロー断面図であ
る。
【図21】従来のTFTと付加容量部部分模式断面図で
ある。
【符号の説明】
1,21 石英基板 2,22 溝(トレンチ) 3,23 第1poly−Si層(第1電極) 4a,24a 付加容量用SiO2絶縁膜 4b,24b SiO2ゲート絶縁膜 5a,25a 付加容量用SiN絶縁膜 5b,25b SiNゲート絶縁膜 6,26a 第2poly−Si層(第2電極) 7 第3poly−Si層 8 第4poly−Siゲート 9,29 ITO電極 10,30 Al/Si電極 11 第1層間絶縁膜 12 第2層間絶縁膜 13,33 パッシベーション膜 26b 第2poly−Siゲート 32 第1コンタクトホール 34 第2コンタクトホール 40,41,42 レジスト 50a 上側石英基板 50b 下側石英基板 51 液晶層 52 共通電極 53 画素電極(TFT列) 55 スペーサー 56 偏光板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の絶縁基板と、この絶縁基板に挟持
    された液晶層と、前記絶縁基板の一方の基板上にマトリ
    クス状に配列された画素電極と、この画素電極に接続さ
    れた薄膜トランジスタとを備えた液晶表示装置であっ
    て、前記薄膜トランジスタが配置された側の絶縁基板に
    形成された溝部に、前記薄膜トランジスタの半導体層の
    形成と同一工程で一体に形成された第1電極と、前記薄
    膜トランジスタのゲート絶縁膜と同一材料で形成された
    絶縁膜と、前記薄膜トランジスタのゲート電極と同一材
    料で形成された第2電極とからなり、前記第1電極と第
    2電極との間に前記絶縁膜が挟持されて容量成分が形成
    されていることを特徴とする液晶表示装置。
JP22435291A 1991-09-04 1991-09-04 液晶表示装置 Pending JPH0561071A (ja)

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US07/937,727 US5317432A (en) 1991-09-04 1992-09-01 Liquid crystal display device with a capacitor and a thin film transistor in a trench for each pixel
DE69215461T DE69215461T2 (de) 1991-09-04 1992-09-03 Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
EP92307986A EP0531124B1 (en) 1991-09-04 1992-09-03 Liquid crystal display device
KR1019920016064A KR930006482A (ko) 1991-09-04 1992-09-04 액정표시장치

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000081636A (ja) * 1998-09-03 2000-03-21 Seiko Epson Corp 電気光学装置及びその製造方法並びに電子機器
US6493046B1 (en) 1999-07-02 2002-12-10 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display device with capacitor in contact hole, and fabrication method for the same
CN100459101C (zh) * 2004-07-19 2009-02-04 友达光电股份有限公司 显示像素及其制造方法
JP2021067766A (ja) * 2019-10-21 2021-04-30 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置および電子機器

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