JPH0611729A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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JPH0611729A
JPH0611729A JP17075392A JP17075392A JPH0611729A JP H0611729 A JPH0611729 A JP H0611729A JP 17075392 A JP17075392 A JP 17075392A JP 17075392 A JP17075392 A JP 17075392A JP H0611729 A JPH0611729 A JP H0611729A
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JP
Japan
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silicon film
single crystal
tft
crystal silicon
liquid crystal
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JP17075392A
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English (en)
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Kazuo Yudasaka
一夫 湯田坂
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KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO KK
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KODO EIZO GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精細でTFTを高速で駆動することのでき
る液晶表示装置を提供する。 【構成】 絶縁基板201上に、アクティブマトリック
スを駆動するための周辺回路が設けられる単結晶シリコ
ン膜202,203が形成されると共に、単結晶シリコ
ン膜202,203以外の領域に、画素電極を駆動する
画素トランジスタが設けられる多結晶シリコン膜または
非晶質シリコン膜204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、いわゆるSOI(Si
licon on Insulator)基板またはS
OS(Silicon on Sapphire)基板
上にTFT(Thin Film Transisto
r)が形成された液晶表示装置およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶表示装置に用いられるアクテ
ィブマトリックス基板において使用されるTFTは、多
結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜上に形成されて
いた。一般的には周辺回路をモノリシックに形成するア
クティブマトリックス基板では多結晶シリコン膜上に形
成されるTFT(Poly−Si TFT)が使用さ
れ、大型基板を用いて形成されるアクティブマトリック
スでは非晶質シリコン膜上に形成されるTFT(a−S
i TFT)が使用されている。a−Si TFTは製
造プロセスの温度が低いため廉価で大型の基板が使用で
きるが、この素子の移動度が小さく周辺回路を駆動する
ことができない。一方、Poly−Si TFTは製造
プロセスの温度が比較的高いため、石英などの高価で小
型の基板を使用せざるを得ないが、この素子の移動度が
大きく周辺回路を駆動する能力を持つ。現在量産されて
いる液晶表示装置では、例えば、10インチ以上のパネ
ルではa−Si TFTが使われ、1インチないし3イ
ンチ程度の液晶表示装置でPoly−Si TFTが主
に使用されている。前者ではコストに重点があり、後者
はコストだけでなくパネル全体のコンパクト性が重要だ
からである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
液晶表示装置の高精細化に伴い周辺回路には高性能化が
要求されるようになり、Poly−Si TFTでも要
求される性能を達成することが困難になってきている。
画素数が増加するとそれに比例して周辺回路に要求され
る動作スピードが速くなるからである。画素数が百万以
上になると動作スピードは数10MHz以上、理想的に
は100MHz以上が必要となる。多結晶シリコン膜に
よるTFTの特性も固相成長、レーザアニーリング、水
素化などの技術により大きく向上することが分かってい
るが、100MHz以上の高速動作は極めて困難であ
り、さらに均一性、再現性、信頼性等に関する問題も多
く量産するには至っていない。
【0004】液晶表示装置において、周辺回路を内蔵で
きる主な利点はコスト低減と液晶表示装置全体のコンパ
クト性である。コストの低減化は単純に周辺回路の内蔵
分だけでなく、TFT基板の状態で周辺回路を利用して
パネルの様々な欠陥を検出できることにも依っている。
TFT基板の状態で欠陥を検出できれば、その基板をパ
ネル組み立て前に除くことができるし、あるいは欠陥を
レーザ技術などで修正することができるからである。液
晶表示装置が高精細化されればそれだけ歩留りは低下し
コストは上昇する。
【0005】そこで、本発明の目的は、上述の問題点を
解消し、高精細化が実現され、TFTを高速で動作する
ことのできる液晶表示装置およびその製造方法を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】TFTはそのチャネル層
となるシリコン層の結晶性によって電気的特性が決定さ
れる。非晶質、多結晶、単結晶の順に結晶性は良くなる
から、それらをチャネル層とするTFTの特性、例えば
易動度もその順に良いことになる。しかし、すべてのT
FTが単結晶シリコン膜に構成されているアクティブマ
トリックスが最高の性能を持つわけではない。周辺回路
は基本的にデジタル回路であるため、易動度の大きいT
FTで構成する方がより高性能の回路が形成できるが、
画素駆動用のTFTは通常大きな易動度は必要としな
い。易動度よりむしろソース・ドレイン間のリーク電流
の方が重要である。リーク電流の温度依存性、バックラ
イトを考慮した時の光リーク電流も重要である。これら
のリーク電流の特性と表示特性との相関を検討した結
果、比較的厚い単結晶シリコンを用いて画素駆動用TF
Tを構成するより、非晶質または多結晶シリコンを用い
チャネル層を薄いTFTを用いて構成する方が良い結果
が得られることが分かった。
【0007】そこで、本発明の液晶表示装置は、絶縁基
板と、該絶縁基板上に設けられ、アクティブマトリック
スを駆動するための周辺回路が形成される単結晶シリコ
ン膜と、前記絶縁基板上の単結晶シリコン膜以外の領域
に設けられ、画素電極を駆動する画素トランジスタが形
成される多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜とを
有することを特徴とする。
【0008】本発明の液晶表示装置の製造方法は、絶縁
基板上に形成された単結晶シリコン膜を、アクティブマ
トリックスを駆動する周辺回路のトランジスタなどを構
成する形状にパターニングする工程と、前記絶縁基板上
に多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜を堆積する
工程と、前記多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜
をアクティブマトリックスの画素トランジスタを構成す
る形状にパターニングすると同時に、前記パターニング
された単結晶シリコン膜を露出する工程と、前記多結晶
シリコン膜または非晶質シリコン膜および前記単結晶シ
リコン膜上にゲート酸化膜を形成する工程とを含むこと
を特徴とする。
【0009】
【作用】本発明によれば、アクティブマトリックスを駆
動する周辺回路のTFTが単結晶シリコン膜上に形成さ
れるので、易動度が大きく高速で液晶表示装置を駆動す
ることができる。
【0010】さらに、本発明によれば、画素電極を駆動
する画素駆動TFTのチャネル層を薄くすることができ
るので、リーク電流を少なくすることができ、表示特性
が向上する。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。
【0012】図1は、本発明に係る液晶表示装置に用い
られるSOS基板の模式的断面図である。
【0013】透明絶縁基板101上には単結晶シリコン
膜102が形成されている。このような基板はSOS基
板として市販されており、容易に入手できる。また、最
近では基板貼り合わせ法により形成可能なことがわかっ
ている。
【0014】図2は、図1に示した基板に形成された液
晶表示装置の基本構成を示す模式的断面図である。
【0015】図2に示されるように、透明絶縁基板20
1上には、アクティブマトリックスを駆動するために周
辺回路が設けられる単結晶シリコン膜202および20
3が形成されている。単結晶シリコン膜202および2
03以外の領域に、画素電極を駆動するための表示領域
である画素トランジスタが設けられる多結晶シリコン膜
または非晶質シリコン膜204を形成する。
【0016】通常、透明絶縁基板上に形成される単結晶
シリコン膜202,203の結晶性を確保するために
は、単結晶シリコン膜の厚さをある程度厚くする必要が
あり、通常この厚さは数千Åである。その理由は、単結
晶シリコン膜のうち透明絶縁基板に近いところでは欠陥
密度が高いからである。従って、周辺回路を形成するた
めの単結晶シリコン膜202および203の厚さは50
00Å以上とし、表示領域で画素駆動用のTFTを形成
する多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜204の
厚さは1000Å以下とする。単結晶シリコン膜202
および203の厚さを厚くすることにより、そこに形成
されるTFTの電気的特性はNチャネルTFTにおいて
易動度は200cm2 /v・s以上となり、Pチャネル
TFTにおいて易動度は100cm2 /v・s以上を達
成することができる。従って、周辺回路の動作スピード
も数十MHzを容易に達成することができる。一方、画
素駆動用のTFTには画素電極に書き込んだ電荷を保持
するため、非常に低いリーク電流が必要であるが、TF
Tは多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜204上
に形成され、TFTのチャネル層の厚さを500Å以下
とすることにより、非常に低いリーク電流のTFTとす
ることができる。
【0017】図3は本発明に係わる液晶表示装置の製造
方法を示す工程図である。透明絶縁基板301上に単結
晶シリコン膜302を形成する(図3(a))。次に、
単結晶シリコン膜302について周辺回路を構成するた
めの各々のTFTのソース、ドレインおよびチャネルと
なるべき領域をパターニングする(図3(b))。30
2はパターニングされたTFTの一例を示す。次に、画
素駆動用TFTを形成するため多結晶シリコン膜または
非晶質シリコン膜303をLPCVD法により厚さが1
000Åとなるように堆積する(図3(c))。次に、
このシリコン膜303をパターニングして画素駆動用T
FTのソース、ドレインおよびチャネルとなるべき領域
を形成する(図3(d))。シリコン膜303は画素駆
動用TFTの一例を示す。図3(c)において、単結晶
シリコン膜302上の多結晶シリコン膜または非晶質シ
リコン膜303をエッチング除去する時、302は膜厚
が十分厚いため、303を確実にエッチング除去するこ
とができる。
【0018】図4は図3に示した液晶表示装置より製造
されるTFT素子の模式的断面図である。
【0019】図4に示したTFT素子の製造方法を説明
する。
【0020】図3(d)の工程に続いて、単結晶シリコ
ン膜302に周辺回路を構成するTFTを形成し、多結
晶シリコン膜または非晶質シリコン膜303に画素駆動
用TFTを形成する。ゲート絶縁膜304および305
を熱酸化により1000ないし1200Åの厚みになる
ように同時に形成する。この熱酸化により非晶質シリコ
ン膜は多結晶シリコン膜となると同時に、1000Åあ
った膜厚は400Å程度の厚さとなる。
【0021】次に、ゲート電極306および307を多
結晶シリコンにより同時に形成する。図示されていない
が、アクティブマトリックスを形成するためのゲート線
もゲート電極306,307と同一材料により同時に形
成しても良い。次に、イオン打ち込み法によりソース・
ドレイン領域に不純物を導入し、層間絶縁膜308をC
VD法により形成する。次に、層間絶縁膜308の緻密
化と打ち込みされたイオンの活性化を兼ねて1000℃
においてアニーリングする。次に、コンタクトホールを
開口した後、Al膜を堆積し必要な配線309および3
10を形成する。309は周辺回路の配線を構成し、3
10はアクティブマトリックスのデータ配線となる。次
に、画素電極となるITO(Indium Tin O
xide)膜を形成してアクティブマトリックスが完成
する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アクティブマトリックスを駆動する周辺回路のTFTが
単結晶シリコン膜上に形成されるので、易動度が大きく
高速で液晶表示装置を駆動することができる。
【0023】さらに、本発明によれば、画素電極を駆動
する画素駆動TFTのチャネル層を薄くすることができ
るので、リーク電流を少なくすることができ、表示特性
が向上する。
【0024】従って、高精細でコンパクトで廉価な液晶
表示装置を提供することができる。
【0025】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る液晶表示装置に用いられる基板の
模式的断面図である。
【図2】本発明に係る液晶表示装置の模式的断面図であ
る。
【図3】本発明に係る液晶表示装置の製造工程を示す模
式的断面図である。
【図4】本発明を適用したTFT素子の模式的断面図で
ある。
【符号の説明】
101 透明絶縁基板 102 単結晶シリコン膜 201 透明絶縁基板 202,203 単結晶シリコン膜 204 多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜 301 透明絶縁基板 302 単結晶シリコン膜 303 多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜 304,305 ゲート絶縁膜 306,307 ゲート電極 308 層間絶縁膜 309 配線 310 データ配線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板と、 該絶縁基板上に設けられ、アクティブマトリックスを駆
    動するための周辺回路が形成される単結晶シリコン膜
    と、 前記絶縁基板上の単結晶シリコン膜以外の領域に設けら
    れ、画素電極を駆動する画素トランジスタが形成される
    多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜とを有するこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記単結晶シリコン膜より前記多結晶シ
    リコン膜の方が薄いことを特徴とする請求項1記載の液
    晶表示装置。
  3. 【請求項3】 絶縁基板上に形成された単結晶シリコン
    膜を、アクティブマトリックスを駆動する周辺回路のト
    ランジスタなどを構成する形状にパターニングする工程
    と、 前記絶縁基板上に多結晶シリコン膜または非晶質シリコ
    ン膜を堆積する工程と、 前記多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜をアクテ
    ィブマトリックスの画素トランジスタを構成する形状に
    パターニングすると同時に、前記パターニングされた単
    結晶シリコン膜を露出する工程と、 前記多結晶シリコン膜または非晶質シリコン膜および前
    記単結晶シリコン膜上にゲート酸化膜を形成する工程と
    を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
JP17075392A 1992-06-29 1992-06-29 液晶表示装置およびその製造方法 Pending JPH0611729A (ja)

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