JPH0961851A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蓄積容量の容量値を増加させるためには画素
開口率が犠牲になるという問題点を解決し、蓄積容量の
容量値の増加と画素開口率の向上を図った液晶表示装置
を提供する。 【解決手段】 石英基板１上に絶縁膜１０１を３００〜
５００ｎｍ程度で形成し、パターニングする（ａ）。多
結晶シリコン層を形成してパターニングし、半導体層１
０２を形成する（ｂ）。全面に熱酸化を施して熱酸化膜
１０３を形成する（ｃ）。全面に第２の半導体層となる
多結晶シリコン層を形成した後、パターニングしてゲー
ト電極５および本発明の蓄積容量１０４を形成する。 【効果】 半導体層の側面を蓄積容量の領域として確保
することが可能となり、蓄積容量の容量値を増大させる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクティブマトリクス
型の液晶パネル等によって代表される液晶表示装置に関
し、更に詳しくは、液晶表示装置に形成される蓄積容量
の形成方法を改良して画素開口率の向上を図った液晶表
示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ一体型ＶＴＲや液晶プロジ
ェクタに代表される液晶表示装置付機器の普及とともに
液晶表示装置への高性能化の要求が高まり、液晶表示装
置の高解像度化や高性能化が進んでいる。液晶表示装置
の高解像度化や高性能化に関して、蓄積容量を充分確保
するととに、蓄積容量領域を縮小して画素開口率の向上
を図ることが有効となる。本発明は液晶表示装置の蓄積
容量に係わるものであり、以下その具体例を挙げて説明
する。

【０００３】従来技術の液晶表示装置の製造プロセスを
図２および図３を参照して説明する。図２は従来技術の
液晶表示装置の前半プロセスを説明するための工程断面
図である。

【０００４】マトリクス状に配設された透明電極と、透
明電極を個々に制御するスイッチング素子を備えたアク
ティブマトリクス方式の液晶表示装置は、その駆動基板
用に絶縁性の透明基板、例えば石英基板上に複数の薄膜
トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、単に「ＴＦ
Ｔ」と記す）を形成して作製される。その作製例を以下
に説明する。

【０００５】図２（ａ）において、例えば洗浄した石英
基板１上に、ＬＰ−ＣＶＤ（減圧化学的気相成長法）等
により、半導体層となる多結晶シリコン層を成膜し、熱
処理等により結晶粒を成長させる。これをフォトリソグ
ラフィ技術によりパターニングした後、全面にｐ型不純
物ボロンＢ等を低濃度イオン注入して多結晶シリコン層
による半導体層２を形成する。

【０００６】次に、熱酸化を施して半導体層２の全面に
熱酸化膜３を形成する。この熱酸化膜３は、その後に形
成されるＴＦＴのゲート絶縁膜および蓄積容量の絶縁膜
となる（同図（ｂ））。

【０００７】同図（ｃ）に移り、蓄積容量となる部分に
ｎ型の不純物を注入して蓄積容量の一方の電極４を形成
する。更に全面に第２の半導体層となる多結晶シリコン
層を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパタ
ーニングし、多結晶シリコン層によるゲート電極５およ
び蓄積容量６（これが蓄積容量の他方の電極となる）を
形成する。その後、ゲート電極５をマスクとして半導体
層２にｎ型の不純物をイオン注入してソース領域７およ
びドレイン領域８を確保する。

【０００８】同図（ｄ）において、全面に上層配線との
短絡防止のための膜厚の厚い燐シリカゲートガラス等の
層間絶縁膜９をＣＶＤ法等により形成し、次に形成する
信号線との接続を得るためのコンタクトホールを開口す
る。

【０００９】次いで、その全面に配線材料として一般的
に使用される例えばＡｌ−１％Ｓｉをスパッタリング法
にて成膜してパターニングすることにより、Ａｌ層によ
る信号線１０を形成する（同図（ｅ））。

【００１０】次に、図３を参照して本実施例の後半プロ
セスを説明する。図３は従来技術の液晶表示装置の後半
プロセスを説明するための工程断面図である。

【００１１】上述の前半プロセスを終了後、層間絶縁膜
となる第２層間絶縁膜１１を例えばＣＶＤ法にて成膜し
（図３（ａ））、その上部にＴＦＴの性能向上用として
薄膜でなるプラズマＳｉＮ膜１２をプラズマＣＶＤ法に
て形成する。その後、後述するＩＴＯ(Indium-Tin Oxid
e)膜と接続するためのコンタクトホールをエッチングに
て開口する（同図（ｂ））。

【００１２】同図（ｃ）において、液晶のイレギュラー
な配向（配向不良）の招来を抑制する目的で平坦化膜１
３をスピンコータ等で塗布して形成する。

【００１３】更に、ＩＴＯ膜を例えばスパッタリング処
理にて被着形成した後、そのＩＴＯ膜をパターニングし
て液晶表示装置用の透明電極１４を形成する。この透明
電極１４は各画素毎に分離された形となる。最後に熱処
理を施すことにより、ＩＴＯ膜の比抵抗を低下させると
ともに、ＴＦＴの特性を向上させて従来技術の液晶表示
装置の駆動基板の製造プロセスを終了する（同図
（ｄ））。

【００１４】ところで、前述の蓄積容量６が持つ容量値
は、下地である図２（ａ）に示した多結晶シリコンの半
導体層２との接合面積に比例するものである。従って、
従来技術の液晶表示装置における蓄積容量の容量値を増
加させるためには、この接合面積を増加させる必要があ
る。しかし、容量値を増加させるために接合面積を増加
させれば、液晶表示装置の画素開口率が犠牲になるとい
う問題点がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、蓄積
容量の容量値は下地である多結晶シリコン半導体層との
接合面積に比例するものであり、蓄積容量の容量値を増
加させるためには画素開口率が犠牲になるという問題点
を解決し、蓄積容量の容量値の増加と画素開口率の向上
を図った液晶表示装置を提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の従来技術の液晶表
示装置の課題を解決するために以下の手段を講じた。即
ち、基板上にマトリクス状に配置された薄膜トランジス
タと、薄膜トランジスタと同一の半導体層を一方の電極
とする蓄積容量が形成された駆動基板を有する液晶表示
装置において、半導体層の下部には、少なくとも１つの
凸状絶縁膜を形成するとともに、凸状絶縁膜上および薄
膜トランジスタ上には、前述の半導体層と、その上には
層間絶縁膜と、更にその上には第２の半導体層とが形成
される。そして、蓄積容量の一方の電極となる凸状絶縁
膜上に形成された半導体層と、他方の電極となる第２の
半導体層とによって蓄積容量を立体的に構成し、蓄積容
量の領域を拡大して容量値の増大を図る構成とした。

【００１７】本発明の液晶表示装置によれば、半導体層
の下部に形成された１つ以上の凸状絶縁膜によって蓄積
容量を立体的に構成し、蓄積容量の容量値を増大するよ
うにしたため、液晶表示装置に対する充分な書き込み信
号を確保して液晶表示装置の表示品質を向上することが
できる。

【００１８】請求項２記載の本発明の液晶表示装置で
は、このような構成の蓄積容量によって、蓄積容量の平
面的な形成領域を縮小することにより、画素開口率の向
上を図った。

【００１９】従って、例えば蓄積容量の容量値を一定と
するならば、蓄積容量の平面的な形成領域は縮小するこ
とができるため、液晶表示装置の画素開口率を向上する
ことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照して本発明の液
晶表示装置の実施の形態を説明する。なお、以下の説明
では本発明の特徴部分の製造プロセスのみを説明し、従
来技術の液晶表示装置の製造プロセスと同一部分は説明
を省略する。また、従来技術の液晶表示装置の製造プロ
セスと同一部分には同一の参照符号を付すものとする。

【００２１】先ず、図１を参照して本発明の液晶表示装
置の構成を説明する。図１は本発明の液晶表示装置の特
徴部分の製造プロセスを説明するための工程断面図であ
る。

【００２２】図１（ａ）において、洗浄した石英基板１
等の上に、本発明の特徴部分となる絶縁膜１０１を例え
ば膜厚が後述する第２の半導体層と同程度の３００〜５
００ｎｍとなるようにＣＶＤ法等により形成する。その
後、絶縁膜１０１をフォトリソグラフィ技術を用いてパ
ターニングして多結晶シリコン層の下地として形成す
る。

【００２３】同じく、多結晶シリコン層をＣＶＤ法にて
形成した後、その多結晶シリコン層をフォトリソグラフ
ィ技術によりパターニングして多結晶シリコン層による
半導体層１０２を形成する（同図（ｂ））。

【００２４】次に、半導体層１０２の全面に熱酸化を施
して熱酸化膜１０３を形成する。この熱酸化膜１０３
は、その後に形成されるＴＦＴのゲート絶縁膜および蓄
積容量の絶縁膜となる（同図（ｃ））。

【００２５】同図（ｄ）に移り、蓄積容量となる部分に
ｎ型の不純物を注入して蓄積容量の一方の電極４を形成
する。更に全面に第２の半導体層となる多結晶シリコン
層を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパタ
ーニングし、多結晶シリコン層によるゲート電極５およ
び本発明の蓄積容量１０４を形成する。その後、ゲート
電極５をマスクとして半導体層２にｎ型の不純物をイオ
ン注入してソース領域７およびドレイン領域８を確保す
る。以下のプロセスは従来技術の液晶表示装置と同一で
あり、重複するため説明を省略する。これにより、半導
体層１０２の側面を蓄積容量の領域として確保すること
が可能となり、蓄積容量の容量値を増大させることがで
きる。或いは容量値はそのままで蓄積容量の平面的な形
成領域を縮小して、液晶表示装置の画素開口率を向上す
ることができる。画素開口率を向上することによって、
高輝度の液晶表示装置を構築できる。

【００２６】一方、このような駆動基板に対向してブラ
ックマトリクスやカラーフィルタ（カラー液晶の場合）
が形成された対向基板（図示省略）が所定の間隙（数μ
ｍ）を保持して対向配置され、これらの間隙に液晶組成
物が挟持されている。これらの基板の両面に偏光板を一
体に積層することにより液晶表示装置が構成されてい
る。

【００２７】かかる構成の本発明の液晶表示装置の動作
を簡潔に説明する。本発明の液晶表示装置は、何れも図
示を省略したが外部ＩＣから各種制御信号や映像信号を
取り込む。取り込まれた映像信号はＴＦＴによって各画
素の映像電圧を制御し、蓄積容量や透明電極に供給す
る。この映像電圧によって液晶組成物を電圧印加方向に
捩じれて倒立させ、液晶組成物による旋光性を利用して
本発明の液晶表示装置の情報表示がなされる。本発明の
液晶表示装置によれば、充分な蓄積容量を確保している
ため、コントラスト比の高いカメラ一体型ＶＴＲや液晶
プロジェクタ等に好適な情報表示が可能となる。

【００２８】本発明は前記実施例に限定されず、種々の
実施形態を採ることができる。例えば、本実施の形態例
では１つの凸状絶縁膜を形成した例を例示したが、凸状
絶縁膜を複数個形成して蓄積容量の容量値の更なる向上
を図ることも可能であり、本発明は凸状絶縁の形成数に
限定されない。また、本発明は以上示した実施の形態に
とらわれず様々な形態に発展できることは言うまでもな
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置によれば、半導体層の下部に形成された少なくとも
１つの凸状絶縁膜によって蓄積容量を立体的に構成し、
半導体層の側面を利用して蓄積容量の容量値を増大する
ようにした。そのため、液晶表示装置に対する充分な書
き込み信号を確保することができ、液晶表示装置の表示
品質を向上することが可能となる。また、蓄積容量の容
量値を一定とするならば、蓄積容量の平面的な形成領域
を縮小することができるため、液晶表示装置の画素開口
率の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の液晶表示装置の特徴部分の製造プロ
セスを説明するための工程断面図である。

【図２】 従来技術の液晶表示装置の前半プロセスを説
明するための工程断面図である。

【図３】 従来技術の液晶表示装置の後半プロセスを説
明するための工程断面図である。

【符号の説明】

１ 石英基板 2、102 半導体層 3、103 熱酸化膜 ４ 蓄積容量の一方の電極 ５ ゲート電極 ６ 蓄積容量 ７ ソース領域 ８ ドレイン領域 ９ 層間絶縁膜 １０ 信号線 １１ 第２層間絶縁膜 １２ プラズマＳｉＮ膜 １３ 平坦化膜 １４ 透明電極 １０１ 絶縁膜 １０４ 本発明の蓄積容量

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上にマトリクス状に配置された薄膜
   トランジスタと、前記薄膜トランジスタと同一の半導体
   層を一方の電極とする蓄積容量が形成された駆動基板を
   有する液晶表示装置において、 前記半導体層の下部には、少なくとも１つの凸状絶縁膜
   を形成するとともに、 前記凸状絶縁膜上および前記薄膜トランジスタ上には、
   前記半導体層と、 その上には層間絶縁膜と、 更に、その上には第２の半導体層とが形成され、 前記凸状絶縁膜上に形成された前記半導体層と、前記第
   ２の半導体層とによって該蓄積容量を立体的に構成し、
   該蓄積容量の領域を拡大して容量値の増大を図ることを
   特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 該蓄積容量によって、該蓄積容量の平面
   的な形成領域を縮小することにより、画素開口率の向上
   を図ることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
   置。