JPH0339935A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、複数個の薄膜トランジスタをマトリックス状
に配置した液晶表示装置用基板としてナトリウムイオン
を組成としてもつガラス基板を使用した液晶表示装置に
関する。

（従来の技術） 従来、複数個の薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと称する
）をマ）　ＩＪラックス状配置した液晶表示装置用基板
にはナトリウムなどのアルカリイオンを含まないほう酸
系の無アルカリガラスが用いられてきた。これは、安価
であるソーダライムガラスなどナトリウムイオンを含む
ガラス基板が液晶表示装置用の基板として不適当である
と考えられてきたからである。ソーダライムガラスなど
に含まれているナトリウムイオンはガラスの５ｉ−０結
合で構成された網目骨格の中に網目修飾イオンとして入
シ込んでいる。この様子を第１図に示す。

ナトリウムイオンはガラス内部を自由に移動をすること
ができ、この様なナトリウムイオンはＴＦ’ｒを構成す
る膜や液晶に拡散し、液晶表示装置の信頼性を劣化させ
ると考えられている。このためにナトリウムイオンを組
成としてもつガラス基板は不適当とされてきた。しかし
、無アルカリガラスはその製法などによシ高価であう液
晶表示装置が大型になるほどコストがかかることになる
。この点においてソーダライムガラスなどのガラス基板
は安価であるために液晶表示装置の大型化を考えた場合
有利になる。

アルカリイオンの拡散を抑えるために従来ガラス基板に
拡散防止用の薄膜層、例えばシリコン酸化膜を形成し、
コーティング層を設けることが常套手段となってきた。

シリコン酸化膜の形成法には例えば焼成法、ＣＶＤ法筐
たはスバクタ法によるものがある。いずれの方法も基板
の前処理としては工程の増加お・よびコスト面で不利な
ため、安価なガラス基板を使用するという利点金充分に
発揮できなかった。

特開昭６２−２０９４１４号公報にはガラス基板として
アルカリ成分をｏ、３ｗｔ％〜７ｗｔ％含有し、その表
面のアルカリイオン６にイオンで置換した表面圧縮圧力
層が形成されているものを使用した液晶表示素子が記載
されている。この発明は、ガラス基板からのアルカリ成
分の影響を防止することを意図（またものであるが、ア
ルカリ土類金押さえることにはある程度効果があるもの
の、圧縮応力が高いため加工性が悪く、グイシング工程
でガラス基板のかけやわれが生じ易く、またプラズマエ
ツチング工程を経るとガラス表面に白濁が発生するため
、歩留１９が悪りという欠点がおった。

（発明が解決しようとする課題） ナトリウムイオンを組成としてもつガラス基板、例えば
安価であるソーダライムガラスを複数のＴＰＴ’ｉマト
リックス状に配置した液晶表示装置用基板εして使用す
るには基板から溶出、拡散し液晶表示装置の信頼性を劣
化させるナトリウムイオンの拡散を抑える必要がある。

しかし、これまで有効な手法が得られてｈない。

本発明は迄のような問題点に鑑みなされたものであｆｉ
、ＴＰＴおよび液晶の特性劣化をさせることなく信頼性
のあり１製造が容易な液晶表示装置を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、ガラス基板上に複数個の薄膜トランジスタを
マトリックス状に配置した液晶表示装置において、前記
ガラス基板がアルカリイオンを１０乃至３．５　Ｎ、ｖ
ｔｆ、組成としてもち、薄膜トランジスタを形成する面
にカリウムイオンが高濃度である表面層が形成されでい
ることを％微とする液晶表示装置である。

（作用） ガラス表面の様子を示す第２図、および第２図金用いて
説明する。第１図に示すようにナトリウムイオンがガラ
ス表面に存在する状態からまずガラス表面のナトリウム
イオン濃度を低下させる。

つぎに、カリウム塩を用いて第３図のようにカリウム濃
度が高い表面ｉｔ影形成る。カリウムイオンの半径はナ
トリウムイオンよシ大きいので、ガラスの５ｉ−ｏ結合
で構成された網目骨格の中に網目修飾イオンとして入り
込んでいるガラス内部のナトリウムイオンが拡散しても
ガラス表面のカリウムイオンの存在によってナトリウム
イオンの表面への拡散を抑えることができる。

（実施例） 第１図は、本発明を用いた薄膜トランジスタである。ガ
ラス基板３１の上にカリウムの高濃度層３２ｔ−形成す
る。この上にゲート１に、極３３を設け、順次ゲート絶
縁膜３４，３５、活性層である半導体４３６．オーミッ
クコンタクト層３７を堆積させる。次にンースードレイ
ン電極３８を形成する。

このようにシリコン酸化膜などによるコーティング層を
形成せずに薄膜トランジスタを製造できる。

これは、コーティング層を形成する場合に比べて工程の
簡易化及びローコスト化という面で有利である。

次に第１図に従って具体的なデータを示す。ナトリウム
イオンを組成としてもつガラス基板３１として、例えば
ソーダライムガラス基板を用いる。

ガラス表面のナトリウムイオンとカリウムイオンのイオ
ンを交換するためにガラス基板をカリウム塩に浸し、カ
リウムの高濃度層３２を形成する。

このとき、ガラス表面にはナトリウムイオンよりイオン
半径の大きいカリウムイオンが入るので、圧縮応力が増
大する。ここで、第１図のような薄膜トランジスタを用
しるアクティブマトリックス型の液晶表示装置を製造す
る全工程を考えた場合、ガラス基板に圧縮応力が生じて
いると、ガラス基板の加工工程が困難になる。しかしな
がら基板上の薄膜トランジスタや液晶にナトリウムイオ
ンが拡散し、特性の劣化はまぬがれなくてはならないの
で、ガラス表面のす）　ＩＪウムイオン濃度を低下させ
るのは、必須である。ここで、ガラス表面のイオンが交
換される効率は使用する溶融塩濃度と熱処理温度トよび
処理時間に依存することを利用する。即ち、適当な条件
の下に圧縮応力の増大を防ぎ、なおかつナトリウムイオ
ンの拡散を抑える効果をもたすことのできる条件が存在
する。例えばその条件を圧縮応力が１０　ｋｆ／ｉｊ以
上、１５　ｋｇ／ｗＪ以下で圧縮層が１０μｍ程度にす
る。

このようなガラス基板処理の後、ゲート電極３３として
、Ｍｏ−Ｔａ合金２５００大をスパッタ法によう堆積さ
せ、これをパターニングする。次にＣＵＤ法によシゲー
ト絶縁膜３４．３５として、シリコン酸化膜、シリコン
窒化膜をそれぞれａｏｏｏｉ　、ｓ　ｏ　ｏ５．の膜厚
を目標に堆積させる。

さらに、半導体層３６としてアモルファスシリコンａｏ
ｏｏｉを目標に堆積させ、オーミックコンタクト層３７
としてリンをドープしたアモｋ　７７スシリコン１ｆｔ
ｓｏｏＡ堆積させる。アモルファスシリコン及びリンを
ドープしたアモルファスシリコンをパターニングする。

これらの工程を経てソースドレイン電極３８としてＭｏ
およびＭ金属薄膜をそれぞれ５００Ａおよび１μｍを堆
積させソース・ドレイン電極を形成する。

第４図は第１図の薄膜トランジスタを実施例に沿って作
成した場合のドレイン電流−ゲート電圧特性である。点
線がカリウム高濃度層３２１に形成した場合の特性であ
う、実線は形成していない場合の特性である。本発明を
適用することによって薄膜トランジスタの飽和領域での
ドレイン電流が増大していることがわかる。また、薄膜
トランジスタのオン／オフ比を考えると、本発明を適用
した点線の特性を見ると改善されていることがわかる。

このように、ガラス基板にシリコン酸化膜などによるナ
トリウムイオン拡散防止用膜なしに特性が改善された信
頼性のある薄膜トランジスタを製造することができる。

さらに、第１図に示した液晶表示装置製造を考えた場合
、次のような効果がある。第１に、先に述べたように、
ガラス基板に圧縮応力が生じていないために、液晶表示
装置製造の全工程を考えて基板の加工が容易になる。第
２に液晶にす）　ＩＪウムの拡散が抑えられるので、液
晶の特性を劣化することがない。

〔発明の効果〕

本発明によれば信頼性のある薄膜トランジスタ′ｆ：製
造することができ、またガラス表面の圧縮応力が小さい
ために液晶表示装置製造に支障をきたすことなく、製造
可能な方法を提供できるため大幅なコストダウンをはか
ることができる液晶表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図及び第３図
はカリウム塩による処理の効果を説明するための図、第
４図は本発明の詳細な説明するための図である。 １１．２１・・・５ｉ−０骨格 １２．２２・・・ナトリウムイオン ２３・・・カリウムイオン ３１・・・ガラス基板 ３２・・・カリウム高濃度層 ３３・・・ゲート電極 ３４．３５・・・ゲート絶縁膜 （３４・・・シリコン酸化膜、３５・・・シリコン窒化
膜） ３６・・・半導体層 ３７・・・オーミックコンタクト層 ３８・・・ソース・ドレイン電極 ４１・・・実施例 ４２・・・比較例

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス基板上に複数個の薄膜トランジスタをマトリック
   ス状に配置した液晶表示装置において、前記ガラス基板
   がアルカリイオンを１０乃至１５ｗｔ％組成としてもち
   、薄膜トランジスタを形成する面にカリウムイオンが高
   濃度である表面層が形成されていることを特徴とする液
   晶表示装置。