JPH04192530A - 薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示パネル - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示パネル

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JPH04192530A
JPH04192530A JP2325021A JP32502190A JPH04192530A JP H04192530 A JPH04192530 A JP H04192530A JP 2325021 A JP2325021 A JP 2325021A JP 32502190 A JP32502190 A JP 32502190A JP H04192530 A JPH04192530 A JP H04192530A
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JP
Japan
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thin film
film transistor
electrode
layer
liquid crystal
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Pending
Application number
JP2325021A
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English (en)
Inventor
Hidetatsu Matsuoka
松岡 秀達
Kenichi Yanai
梁井 健一
Tsutomu Tanaka
勉 田中
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示パネルに関し、 アクティブマトリクス基板に用いる薄膜トランジスタの
ソースおよびドレイン電極と動作半導体層間のリーク電
流を低減して、薄膜トランジスタならびにそれを用いる
アクティブマトリクス型の液晶表示パネルの品質・信頼
性を向上させることを目的とし、 基板上にチタン膜からなるソース電極およびドレイン電
極をチャネル領域となるギャップを挟むように形成する
工程と、前記ソース電極とドレイン電極の表面および側
面に不純物層を形成する工程と、前記ギャップを含む前
記ソース電極およびドレイン電極の上に動作半導体層と
ゲート絶縁膜とゲート電極を積層形成する工程とを少な
くとも含むように薄膜トランジスタの製造方法を構成す
る。また、この製造方法による薄膜トランジスタを配置
したアクティブマトリクス基板(1)を用いてアクティ
ブマトリクス型の液晶表示パネルを構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示パネル
、とくに、それを用いたアクティブマトリクス型の液晶
表示パネルの改良に関する。
近年、液晶表示装置の改良普及にともない大容量化とカ
ラー化への要請が強くなってきた。とくに、薄膜トラン
ジスタをスイッチング素子として使用するアクティブマ
トリクス型液晶表示装置はその性能品質が優れ巾広いニ
ーズが期待されており、今後ますます歩留りの向上9品
質安定性および長期信頼性の改善が強(求められている
〔従来の技術〕
第3図はアクティブマトリクス型液晶表示パネルの外観
を示す斜視図である。
図中、lはアクティブマトリクス基板で透明な基板11
の上に薄膜トランジスタ素子アレイが形成され、各素子
には表示画素に対応して透明な画素電極が配設されてい
る。40および50は各薄膜トランジスタ素子のゲート
電極およびドレイン電極が結合されたゲートハスライン
およびドレインハスラインであり、その上には配向膜1
2が設けられている。一方、2は共通電極基板で透明な
基板20の上に透明なベタ電極21と配向膜22が積層
形成されている。両基板は配向膜面を中にして狭い空間
が形成されるように図示してないスペーサを挟み基板の
周縁部を同じく図示してないシール材で密閉接着し、そ
の空間に液晶3を注入封止してアクティブマトリクス型
の液晶表示パネルが構成されている。なお、本図は白黒
表示用の場合であるが、これにカラーフィルタを付加す
ればカラー液晶表示パネルが構成される。
第4図は薄膜トランジスタの構成例を示す図で前記第3
図で説明したアクティブマトリクス基板lの薄膜トラン
ジスタ素子群の一部を概念的に拡大して示したものであ
る。
図中、IOは薄膜トランジスタで、ゲートパスライン4
0から張り出したゲート電極14.たとえば、Af、T
iなどの金属薄膜配線と図示してないゲート絶縁膜の上
に動作半導体層15.たとえば、アモルファスシリコン
膜(α−3i膜)が形成され、その両側からドレインパ
スライン50に接続されるドレイン電極と、たとえば、
  ITO(In203−3n02)からなる透明な画
素電極19に接続されるソース電極が配設されて薄膜ト
ランジスタが構成されている。
その動作メカニズムは公知であるので説明は省略する。
なお、本図ではケート電極14が最上層に配置される。
いわゆる、トップ・ゲート・スタカー型の例について図
示説明した。
これとは逆にゲート電極14が最下層に配置される。い
わゆる、ボトム・ゲート・スタカー型のものは、比較的
安定した特性が得られることから現在主として実用的に
普及している。
しかし、ボトム・ゲート・スタガー型は構造がが複雑で
製造工程も難しいといった点からトップ・ゲート・スタ
ガー型構造の薄膜トランジスタの製造方法の改良が強く
求められている。
第5図は従来の薄膜トランジスタの製造方法の例を示す
図で、トップ・ゲート・スタガー型構造の場合の例であ
る。
工程(1):透明な基板IL たとえば、カラス基板の
上に、透明電極膜190.たとえば、ITO(In2O
3−3nO□)膜およびコンタクト層110.たとえば
、n4α−3i膜を順次形成する。
工程(2):前記処理基板の透明電極膜190とコンタ
クト層110の所要部分にチャネル領域となるギャップ
107を公知のホトリソグラフィ技術で形成する。
工程(3):上記処理基板の各ギャップ107の上に動
作半導体層15.たとえば、α−3i膜およびゲート絶
縁膜105.たとえば、SiN、膜を形成し、さらに、
その上に図示したごとくゲート電極14.たとえば、T
i電極と保護膜106.たとえば、5tNz膜をそれぞ
れ形成し、公知のホトリソグラフィ技術を用いて素子分
離を行い各薄膜トランジスタ素子を形成する。また、こ
の時コンタクト層110が除去され透明電極膜190が
露出した部分に画素電極19が形成されるようにしてア
クティブマトリクス基板lが作製されている。
なお、透明電極膜190の代わりに金属膜、たとえば、
Ti膜をソース、ドレイン電極として形成する場合もあ
る。
〔発明が解決しようとした課題〕
しかし、上記従来のトップ・ゲート・スタガー型構造の
薄膜トランジスタにおいては、ソース電極101および
ドレイン電極102(第5図では何れも透明電極膜19
0からなっている)の上ではコンタクト層110と動作
半導体層15との間で、また、側面部(Aで表示した部
分)では透明電極膜190と動作半導体層15との間で
何れも急峻なコンタクト接合部(Abrupt接合)を
形成しており、と(に、側面部(Aで表示した部分)で
の電界集中に基づ(リーク電流が生じ易く薄膜トランジ
スタ、ひいては、アクティブマトリクス型の液晶表示装
置の品質の低下や信頼性の低下を招くなどの重大な問題
があり、その解決が求められていた。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題は、基板11上にチタン膜100からなるソ
ース電極101およびドレイン電極102をチャネル領
域となるギャップ107を挟むように形成する工程と、
前記ソース電極101とドレイン電極102の表面およ
び側面に不純物層103を形成する工程と、前記ギャッ
プ107を含む前記ソース電極■O1およびドレイン電
極102の上に動作半導体層15とゲート絶縁膜105
とゲート電極14を積層形成する工程とを少なくとも含
む薄膜トランジスタの製造方法によって解決することが
できる。なお、前記ソース電極101およびドレイン電
極102が透明導電膜190とその上に積層形成された
チタン膜100の2層膜からなるように構成してもよい
また、具体的な液晶表示パネルとしては、前記ソース電
極101およびドレイン電極102のいずれか一方を延
長拡幅して形成し、画素となる領域の前記チタン膜10
0を酸化して透明、かつ、導電性の画素電極19を形成
してアクティブマトリクス基板に用いる薄膜トランジス
タを製造し、さらに、このように形成されたアクティブ
マトリクス基板Iを用いてアクティブマトリクス型の液
晶表示パネルを作製することにより課題を解決すること
ができる。
〔作用〕
本発明によれば、薄膜トランジスタ10のチャネル領域
を構成する動作半導体層15とソース電極101および
ドレイン電極102との界面全てに、濃度傾斜のある不
純物拡散層104が形成されているので、適度の傾きを
持ったエネルギー障壁となって電界集中を防ぎリーク電
流の発生が防止できるのである。さらに、画素電極19
を除く配線部が全て金属、たとえば、Tiで形成されて
いるので配線抵抗も低(抑えることが可能となる。
〔実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示す図で、主な工程の概略
を工程順に図示したものである。
工程(1):透明な基板11.たとえば、ガラス基板の
上に、厚さ80〜1100nのチタン(Ti)膜100
を。
たとえば、スパッタ法で形成する。
工程(2):前記処理基板のチタン(Ti)膜100の
所要部分にチャネル領域となるキャップ107を公知の
ホトリソグラフィ技術で形成する。
工程(3)二上記処理基板のチタン(Ti)膜100の
表面および端面に不純物層103を被着する。たとえば
、上記処理基板を250℃に加熱し、たとえば、0.5
%のPH3を含むArガス(ガス圧40 Pa)の中で
高周波放電を行い、チタン(Ti)膜100の表面に燐
(P)の薄層からなる不純物層103を被着する。
工程(4):上記処理基板の各キャップの上に動作半導
体層15.たとえば、厚さ15nmのα−3i膜および
ゲート絶縁膜105.たとえば、厚さ200nmの5I
NKと厚さ1100nの5iftの2層膜を形成する。
さらに、その上に図示したごとくゲート電極14゜たと
えば、厚さ80nmのTi電極と保護膜I06.たとえ
ば、厚さ50nmのSiNx膜を形成し、公知のホトリ
ソグラフィ技術を用いてそれぞれ薄膜トランジスタ素子
を形成する。なお、動作半導体層15゜たとえば、α−
3i膜とケート絶縁膜105.たとえば、5tNx /
 StO□の2層膜の形成はいずれもCVD法を用い、
その時の基板温度は250°C程度であるのて、チタン
(Ti)膜10Oの表面に被着された燐(P)はCvD
処理の間に動作半導体層15.たとえば、α−3i層の
中に濃度傾斜を持ちながら拡散して不純物拡散層104
を形成する。
工程(5):上記処理基板の、たとえば、ソース電極1
01を構成するチタン(Ti)膜の延長拡幅された画素
となる領域のチタン膜100を酸化、たとえば、ガス圧
150 Paの酸素雰囲気中で高周波放電を行って酸化
し、透明で導電性のある酸化チタン膜を形成して画素電
極19とした。これにより、画素電極19に接続された
本発明の薄膜トランジスタが作製される。
上記の実施例では薄膜トランジスタIOと画素電極19
の一組について図示説明したが、これをマトリクス状に
配置形成すれば本発明によるアクティブマトリクス基板
lが構成され、このアクティブマトリクス基板を用いて
液晶表示パネルを構成すれば、本発明になるアクティブ
マトリクス型の液晶表示パネルが作製され、高品質・高
信頼度の液晶表示装置が実現されるのであるっ 第2図は本発明の他の実施例を示す図で、主な工程の概
略を工程順に図示したものである。
なお、前記の諸国面で説明したものと同等の部分につい
ては同一符号を付し、かつ、同等部分についての説明は
省略する。
本実施例では、透明な基板11.たとえば、ガラス基板
の上に、透明導電膜190.たとえば、厚さ80〜11
00nのITO(Inz03−3nO2)膜を、たとえ
ば、スパッタ法で形成したあと、厚さ80〜1100n
のチタン(Ti)膜100を同じくスパッタ法で形成し
、それ以降は上記第1図で詳しく説明した一実施例の工
程に従って本発明の薄膜トランジスタを形成する。この
実施例では画素電極19を含む配線部が全て金属膜、た
とえば、Ti膜と透明電極膜190とで構成されている
ので、前記一実施例のTi単層膜の場合に比較して主と
してパスラインの配線抵抗を大巾に低下できる利点があ
る。
なお、上記実施例は例を示したもので、本発明の趣旨に
添うものであれば、使用する部材やそれらの組み合わせ
、あるいは、各部分の構成、処理プロセスなどは適宜最
適なものを選択使用して本発明を実現してよいことは言
うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば薄膜トランジスタ
10のチャネル領域を構成する動作半導体層I5とソー
ス電極101およびドレイン電極102との界面全てに
、濃度傾斜のある不純物拡散層104が形成されている
ので、適度の傾きを持ったエネルギー障壁となって電界
集中を防ぎリーク電流の発生が防止できるのである。さ
らに、画素電極19を除く配線部が全て金属、たとえば
、Tiで形成されているので配線抵抗も低く抑えること
が可能となり、液晶表示装置、とくに、アクティブマト
リクス型液晶表示装置の性能9品質および信頼性の向上
に寄与するところが極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は4本発明の一実施例を示す図、第2図は本発明
の他の実施例を示す図、第3図はアクティブマトリクス
型液晶表示パネルの外観を示す斜視図、 第4図は薄膜トランジスタの構成例を示す図、第5図は
従来の薄膜トランジスタの製造方法の例を示す図である
。 図において、 ■はアクティブマトリクス基板、 2は共通電極基板、3は液晶、 IOは薄膜トランジスタ、11は基板、14はゲート電
極、15は動作半導体層、19は画素電極、100はチ
タン膜、 101はソース電極、102はドレイン電極、103は
不純物層、 104は不純物拡散層、 105はケート絶縁膜、 106は保護膜である。 10:薄II−、ウシジ又り 木418月7つ一尖々ヒJりI乞式1T〔コ弔  1 
 図 本発明/)砲n寅兄倖1乞示す図 第 2 図 7グテイブマトリクス型液り表示ツマネルn外観針視図
毛  3  口 蒲Mトつシシ゛又フnjljlへ例乞示■図佑 4 図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板(11)上にチタン膜(100)からなるソ
    ース電極(101)およびドレイン電極(102)をチ
    ャネル領域となるギャップ(107)を挟むように形成
    する工程と、 前記ソース電極(101)とドレイン電極(102)の
    表面および側面に不純物層(103)を形成する工程と
    、 前記ギャップ(107)を含む前記ソース電極(101
    )およびドレイン電極(102)の上に動作半導体層(
    15)とゲート絶縁膜(105)とゲート電極(14)
    を積層形成する工程とを少なくとも含むことを特徴とし
    た薄膜トランジスタの製造方法。
  2. (2)前記ソース電極(101)およびドレイン電極(
    102)が透明導電膜(190)とその上に積層形成さ
    れたチタン膜(100)の2層膜からなることを特徴と
    した請求項(1)記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  3. (3)前記ソース電極(101)およびドレイン電極(
    102)のいずれか一方を延長拡幅して形成し、画素と
    なる領域の前記チタン膜(100)を酸化して透明、か
    つ、導電性の画素電極(19)を形成してアクティブマ
    トリクス基板に用いることを特徴とした請求項(1)ま
    たは(2)記載による薄膜トランジスタの製造方法。
  4. (4)アクティブマトリクス基板(1)と共通電極基板
    (2)との間に形成された液晶封入空間に液晶(3)を
    封止してなる液晶表示パネルにおいて、 前記アクティブマトリクス基板(1)の薄膜トランジス
    タ(10)と画素電極(19)が請求項(3)記載の方
    法により形成されてなることを特徴としたアクティブマ
    トリクス型の液晶表示パネル。
JP2325021A 1990-11-27 1990-11-27 薄膜トランジスタの製造方法と液晶表示パネル Pending JPH04192530A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109920796A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 湘潭宏大真空技术股份有限公司 一种tft基板的镀膜方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109920796A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 湘潭宏大真空技术股份有限公司 一种tft基板的镀膜方法
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