JPH103091A - 液晶表示素子 - Google Patents
液晶表示素子Info
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- JPH103091A JPH103091A JP15697196A JP15697196A JPH103091A JP H103091 A JPH103091 A JP H103091A JP 15697196 A JP15697196 A JP 15697196A JP 15697196 A JP15697196 A JP 15697196A JP H103091 A JPH103091 A JP H103091A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6757—Thin-film transistors [TFT] characterised by the structure of the channel, e.g. transverse or longitudinal shape or doping profile
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6729—Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
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- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
生を防止して、TFT及びLCDの製造歩留りを向上さ
せる。 【解決手段】 TFTのITOより成るソース電極2a
及びドレイン電極3aの対向する側面に形成するテーパ
面20,30の角度θを40°またはそれ以下に設定す
る。このようなテーパ角の制限はソース電極及びドレイ
ン電極の膜厚dが80nmまたはそれ以上のとき有効で
ある。Vdo=0の特性を保持したまま、ソース電極2
aと同時に形成されるソースバス2(信号用バス)の厚
さを例えば150nm程度に厚くすることによってその
抵抗率を小さくすることができる。これにより比較的大
形のLCDでも、金属層を併用することなくITO単層
でソースバスを形成できる。
Description
(以下TFTと言う)をスイッチング素子として用いた
アクティブマトリクス形の液晶表示素子(以下LCDと
言う)に関し、特にTFTのドレインオフセット電圧を
防止する技術に関する。
Tマトリクスがアレイ状に形成されたTFTアレイ基板
と、内面に共通電極の形成された共通電極基板とが液晶
層を挟んで近接対向して配される。このTFTのドレイ
ン電圧・電流特性において、ドレインオフセット電圧が
あると、階調表示を行う場合に、その階調の変化範囲が
狭くなり表示品位が低下するので、オフセット電圧がゼ
ロであるのが望ましい。このドレインオフセット電圧を
軽減する従来の技術として、既にこの発明と同じ出願人
によって、特開昭62−80626号公報「液晶表示素
子」(以下引用例と言う)が提案されている。その明細
書の第12図及び第1図として用いられたのと同様の図
4A,Bを参照して、引用例を簡単に説明する。
減技術を適用する前及び後のTFTアレイ基板100の
断面図である。図4において1はガラス基板、2及び3
はガラス基板1上に透明なITOにより同時に形成され
たソースバス及び画素電極、4はa−Si(アモルファ
スシリコン)より成る半導体層である。5及び6は半導
体層4とソースバス2または画素電極3との間の電気的
な接続を良好にするために形成された、n+ a−Siよ
り成るオーミック接触層、7はSiNxなどより成るゲ
ート絶縁膜、8はアルミなどより成るゲート電極、9は
SiNxなどより成る保護層である。ソースバス2及び
画素電極3のゲート電極8と重なる端部周辺はそれぞれ
ソース電極2a及びドレイン電極3aとされる。
1側から光が当たりオン/オフ比を低下させるのを防止
する目的で、Crなどの金属でライトシールド12が形
成され、その上にSiO2 などの絶縁膜13が形成され
た場合が示されている。引用例の発明では、ソース電極
2aとドレイン電極3aとの対向する側面は、等方性エ
ッチングによって形成されたテーパ角45°のテーパ面
20,30とされ、そのテーパ面20,30の全面にわ
たってオーミック接触層5,6が形成され、そのオーミ
ック接触層5,6上において半導体層4が形成される。
このようにテーパ面20,30上に半導体層4を形成す
ることによって、半導体層4の厚さを例えば500Å以
下100Å程度にも薄くすることができると共に、ソー
ス電極2a及びドレイン電極3aのオーミック接触層
5,6との接触面積を広くでき、良好なオーミック接触
を得ることができる。そのためにドレイン電圧−電流特
性において図5に実線で示すようにドレインオフセット
電圧Vdoの極めて小さい特性が得られる。図5におい
て点線は図4Aに示したテーパ面のないTFTの特性で
ある。
すように保護層9を設けない場合もある。
LCDの普及はめざましくこの傾向は今後ますます加速
されるものと考えられる。それに伴ない製造コストの低
減と表示品位の向上が強く要求されている。この発明は
その一環として、TFTのドレインオフセット電圧の発
生を防止して、製造歩留りを向上させることを目的とし
ている。
ン電極3aの対向する側面に形成されたテーパ面の水平
面となす角度(θ)が40°またはそれ以下に設定され
る。 (2)請求項2の発明では、前記(1)において、ソー
ス電極及びドレイン電極の膜厚が80nmまたはそれ以
上に形成されている。
おいて、ソース電極に接続された信号用バス(ソースバ
スとも言う)が、ソース電極と同じ膜厚のITOにより
一体に形成されている。
ると、TFTのドレイン電圧のオフセットと、ソース電
極2a及びドレイン電極3aに形成するテーパ面20,
30のテーパ角θ(図1)との間には密接な関係がある
ことが分って来た。即ち、図2に示すように、ソースバ
ス2、ソース電極2a、画素電極3、ドレイン電極3a
の膜厚(以下簡単にITOの膜厚と言う)dを150n
mと極めて厚くした場合(ソースバス2の抵抗率を小さ
くするために厚くしている)、ITOのテーパ角θがθ
≦40°以下ではドレインオフセット電圧Vdo=0と
なり、θ>40°ではテーパ角θに応じてオフセット電
圧Vdoが増加することが分った。実験では、テーパ角
θを30°,40°,45°及び60°にそれぞれ設定
した試料グループ#1,#2,#3及び#4が作製さ
れ、図2は各々の平均のドレインオフセット電圧Vdo
をプロットしたものである。
のITOの膜厚dとテーパ角θとの間には図3の関係が
あることが分った。実験ではITOの膜厚dを150,
120,80,60及び40nmにそれぞれ設定した試
料群(a),(b),(c),(d)及び(e)を作製
し、更に(a),(b),(c)の各試料群内に、テー
パ角θが30°,40°,45°及び60°の小グルー
プ#1,#2,#3及び#4を作製してドレインオフセ
ット電圧Vdoを測定した。その結果、(a),
(b),(c)の各群とも、小グループ#1,#2はV
do=0となり、小グループ#3よりVdoが発生し、
小グループ#4でVdoは更に増加していることが分っ
た。この結果より膜厚dが80〜150nmの範囲で
は、Vdo=0となるテーパ角θの限界値は40°〜4
5°の間にあることが分かる。図3では多少の余裕を見
込んで、40°を限界値としている。
群(d),(e)では、全てθ=90°に設定され、い
ずれもVdo=0であった。もしθを90°以下に設定
すれば、Vdoが更に発生しにくい状態となるので、θ
=90°をもって限界値とした。従来例で述べた引用例
の場合には、等方性エッチングによってθ=45°に設
定されていたので、膜厚dが80nm以上の場合僅かな
がらドレインオフセット電圧Vdoが存在していた。θ
>40°の場合にオフセット電圧Vdoが存在するの
は、図1においてテーパ面20,30とITOの最上位
の水平面とのなす角β=180°−θが140°より次
第に急になり、従ってエッジP,Qにおいて半導体層4
の折れ曲る角度が急になり、エッジP,Qで半導体層4
に亀裂が生じ、電極を覆うのが(ステップカバレッジと
呼ばれる)不充分になるためと考えられる。
体層4の膜厚を大きくすると、TFTのオン/オフ比
(TFTのオン/オフ時におけるドレイン電流の比)が
低下するので、その方法を用いることができない。従っ
て、ITOの膜厚dを大きくした場合ITOのテーパ角
θを小さくしてエッジP,Qの曲りを緩やかにして亀裂
を防ぎ、これによりVdoをなくす技術が重要となる。
た試料のITOはインライン型スパッタ装置で、DCマ
グネトロンスパッタと呼ばれる成膜方法を採用し、スパ
ッタリング時の圧力/温度を4mTorr/100℃に
設定した。ITOの膜厚dを150nmとした場合、そ
の抵抗率は2.9×10-4Ωcmでかなり小さく、また
波長λ=550nmの光の透過率は96%で優れた特性
が得られた。
ーパを形成した。ドライエッチング時のエッチングガス
として、HI(ヨウ化水素)/Ar/O2を用い、エッ
チング装置の高周波出力を2.9kw、エッチング時の
圧力を20〜30mTorrに設定した。
2a及びドレイン電極3aの対向する側面に形成するテ
ーパ面の水平面とのなす角度θを従来の45°から40
°またはそれ以下に設定し、テーパ面の上端のエッジ
P,Qにおいて、その上のオーミック接触層5及び半導
体層4が折れ曲る角度β=180°−θを緩やかにする
ことによって、亀裂を防止し、ドレインオフセット電圧
Vdoをなくすことができる。よってVdo特性不良を
防止し、それだけTFTアレイ基板、従ってLCDの製
造歩留りを向上できる。
ンオフセット電圧Vdo=0の特性を保持したまま、ソ
ース電極2aと同時に形成されるソースバス(信号用バ
ス)2の厚さを例えば150nm程度に厚くすることに
よって、その抵抗率を例えは2.9×10-4Ωcmと可
なり小さくすることができる。これにより比較的大形画
面のLCDでも、金属層を併用することなくITO単層
でソースバスを形成することが可能となり、製造工程を
縮減できる効果もある。
板の要部の断面図。
ドレイン電極)に形成するテーパ面の角度θとドレイン
オフセット電圧Vdoの関係を示すグラフ。
パ角θの範囲を示す図。
はソース電極及びドレイン電極の対向面が垂直の場合、
Bは対向面に45°のテーパ面20,30を形成した場
合。
性。
基板の要部の断面図。
すように保護層9や画素電極3上にゲート絶縁膜7を設
けない場合もある。
7を設けない従来のTFTアレイ基板の要部の断面図。
Claims (3)
- 【請求項1】 画素を選択的に表示するためのスイッチ
ング素子として薄膜トランジスタが用いられ、その薄膜
トランジスタのITOより成るソース電極及びドレイン
電極の対向する側面にテーパ面が形成され、それらテー
パ面の全面にわたってオーミック接触層が形成され、そ
れらオーミック接触層を覆うように、半導体層がソース
電極及びドレイン電極間にわたって形成されているアク
ティブマトリクス形の液晶表示素子において、 前記テーパ面の水平面となす角度(θ)が40°または
それ以下に設定されていることを特徴とする液晶表示素
子。 - 【請求項2】 請求項1において、前記ソース電極及び
ドレイン電極の膜厚が80nmまたはそれ以上に形成さ
れていることを特徴とする液晶表示素子。 - 【請求項3】 請求項1において、前記ソース電極に接
続された信号用バス(ソースバスとも言う)が、ソース
電極と同じ膜厚のITOにより一体に形成されているこ
とを特徴とする液晶表示素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15697196A JPH103091A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 液晶表示素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15697196A JPH103091A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 液晶表示素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH103091A true JPH103091A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15639337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15697196A Pending JPH103091A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 液晶表示素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH103091A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102379042A (zh) * | 2009-04-10 | 2012-03-14 | 三菱化学株式会社 | 场效应晶体管、其制造方法以及使用了该场效应晶体管的电子器件 |
| KR101434948B1 (ko) * | 2009-12-25 | 2014-08-28 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
| US10373983B2 (en) | 2016-08-03 | 2019-08-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device |
| JP2024096923A (ja) * | 2010-01-15 | 2024-07-17 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP15697196A patent/JPH103091A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11404447B2 (en) | 2016-08-03 | 2022-08-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device |
| US11676971B2 (en) | 2016-08-03 | 2023-06-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device |
| US12027528B2 (en) | 2016-08-03 | 2024-07-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device and electronic device |
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