(57)【要約】【課題】レーザアニールによって結晶化された半導体膜を補助容量電極として用いたとしても、表示不良を解消、あるいは目立たなくさせることができ、歩留まりを向上させることができる。【解決手段】各補助容量７の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に形成された直線状の補助容量配線６と、各補助容量７の他方の電極をなすように複数の画素について個別に、かつ補助容量配線６に対向するように形成された補助容量電極１３ｆとを備え、各補助容量電極１３ｆは、補助容量配線６の長手方向と交差する方向にラスタスキャンされる連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームによりレーザアニーリングされることによって多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有し、各画素には画素電極によって形成される容量に対して並列に接続される補助容量が形成されたアクティブマトリクス型表示装置用基板において、
上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に形成された直線状の補助容量配線と、
上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように形成された補助容量電極とを備え、
上記各補助容量電極は、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向にラスタスキャンされる連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームによりレーザアニーリングされることによって多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜からなることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置用基板。
【請求項２】
上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が４５度〜９０度であることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置用基板。
【請求項３】
上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が略９０度であることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置用基板。
【請求項４】
複数の画素を有し、各画素には画素電極によって形成される容量に対して並列に接続される補助容量が形成されたアクティブマトリクス型表示装置用基板において、
上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に形成された直線状の補助容量配線と、
上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように形成された、帯状のラテラル結晶を含む多結晶半導体膜からなる補助容量電極とを備え、
上記帯状のラテラル結晶の長軸方向は、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に形成されていることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置用基板。
【請求項５】
上記補助容量配線の長手方向と、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向との交差角度が４５度〜９０度であることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス型表示装置用基板。
【請求項６】
上記補助容量配線の長手方向と、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向との交差角度が略９０度であることを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス型表示装置用基板。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載のアクティブマトリクス型表示装置用基板を備えていることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
【請求項８】
複数の画素を有し、各画素には画素電極によって形成される容量に対して並列に接続される補助容量が形成されたアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法において、
上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に、かつ直線状に補助容量配線を形成する補助容量配線形成工程と、
上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように半導体膜からなる補助容量電極を形成する補助容量電極形成工程と、
上記各補助容量電極に対し、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをラスタスキャンすることによってレーザアニーリングを施し、上記半導体膜の多結晶化、あるいは結晶の改質を行うレーザアニーリング工程とを含むことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法。
【請求項９】
上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が４５度〜９０度であることを特徴とする請求項８に記載のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法。
【請求項１０】
上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が略９０度であることを特徴とする請求項８に記載のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画素を有し、各画素には画素電極によって形成される容量に対して並列に接続される補助容量が形成されたアクティブマトリクス型表示装置用基板、アクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法、およびその基板を用いたアクティブマトリクス型表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ブラウン管（ＣＲＴ）に代わり急速に普及している液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置に代表されるＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型表示装置は、省エネ型、薄型、軽量型等の特徴を活かしテレビ、モニター、携帯電話等に幅広く利用されている。
【０００３】
これらのＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型表示装置は、高品位表示が可能なディスプレイであり、この方式においては、各画素に印加された電圧をフレーム周期間減衰なく保持することが重要であり、これにより表示品位が決定付けられると言っても過言ではない。
【０００４】
上記ＴＦＴを用いたアクティブマトリクス型表示装置においては、ＴＦＴがオンになった時、信号電圧はＴＦＴを通じてドレイン電圧として画素電極に印加される構成となっている。
【０００５】
この時、画素電極と対向電極との間に充電された電荷量は、種々の要因にて時間とともに減衰し、所定の電圧が印加されなくなるという問題が起きる。したがって、充電された電荷が１フレームの間にどれくらい保持されるかが、アクティブマトリクス型表示装置の表示品位においては重要である。
【０００６】
液晶表示装置の場合は、各画素の画素電極と対向電極との間に液晶を挟んで液晶容量を構成するが、液晶容量に充電した電荷の減衰時間を長くするため、液晶容量と並列に補助容量（Ｃｓ）を接続する構成を用いることが一般的である。
【０００７】
また、有機ＥＬ表示装置においても、画素の信号を保持するために、補助容量（Ｃｓ）が使用されている。
【０００８】
一方、ＴＦＴを駆動するための材料としては非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）や多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）が広く用いられている。多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）は非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）と比較して電子移動度が大きいため、ＴＦＴの高速動作が可能であり、画素を駆動するＴＦＴだけでなく、従来は外付けの集積回路を使用していた周辺駆動回路もガラス基板上に集積することができるため、広く用いられるようになっている。
【０００９】
多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）などの多結晶半導体を形成する方法としては、高温の熱処理に耐えられる高価な石英基板を用いて、高温熱処理（アニール法）により、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を結晶化する方法があるが、基板が高価であるため、大型化が大変困難である。
【００１０】
したがって、比較的安価なガラス基板を用いて、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）を結晶化する方法が注目されるようになった。
【００１１】
このようなガラス基板を用いる方法においては、ガラス基板の熱変形を避けるために、一般的にレーザアニールが用いられる。
【００１２】
上記レーザアニールの特徴としては、輻射加熱或いは伝導加熱を利用するアニール法と比較して処理時間を大幅に短縮できることや、半導体又は半導体膜を選択的、局所的に加熱して、基板に殆ど熱的損傷を与えないことなどが挙げられている。
【００１３】
なお、本明細書でいうレーザアニール法は、半導体基板又は半導体膜に形成された損傷層を再結晶化する技術や、基板上に形成された非単結晶半導体膜を結晶化する技術を含んでいる。
【００１４】
また、上記レーザアニール法は、半導体基板又は半導体膜の平坦化や表面改質に適用される技術も含んでいる。上記レーザアニール法に適用されるレーザ発振装置は、エキシマレーザに代表される気体レーザ発振装置、ＹＡＧレーザに代表される固体レーザ発振装置であり、これら装置は、レーザ光の照射によって半導体の表面層を数１０ナノ〜数１０マイクロ秒程度のごく短時間加熱して結晶化させるものとして知られている。
【００１５】
レーザはその発振方法により、パルス発振と連続発振の２種類に大別される。パルス発振のレーザは出力エネルギーが比較的高いため、ビームスポットの幅を広くして量産性を上げることができる。特に、ビームスポットの形状を光学系を用いて加工し、長さ１０ｃｍ以上の線状にすると、基板へのレーザ光の照射を効率的に行うことができ、量産性をさらに高めることができる。そのため、非単結晶半導体膜の結晶化には、パルス発振のレーザが広く用いられている。
【００１６】
一方、近年、非単結晶半導体膜の結晶化においてパルス発振のレーザよりも連続発振のレーザを用いる方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなることが見出された。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴの電子移動度が高くなる。そのため、連続発振のレーザはにわかに脚光を浴び始めている。
【００１７】
しかし、一般的に連続発振のレーザは、パルス発振のレーザに比べてその最大出力エネルギーが小さいため、ビームスポットのサイズが小さく、幅が数１０μｍ程度から数ｍｍ程度である。したがって、表示装置の画素領域を結晶化するためには、ビームを複数回走査して、結晶化する必要がある。
【００１８】
図１２は、連続発振のレーザビーム１０３を複数回走査して、表示装置の画素領域１０１を結晶化する模様を示す概略図である。
【００１９】
結晶化をする際には、必要な部分にだけレーザを照射する選択結晶化とほぼ全域に渡って結晶化する全面結晶化とが考えられる。また、連続発振レーザとしてはアルゴンレーザなどのガスレーザを用いる場合と、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザなどの固体レーザを用いる場合が考えられる。
【００２０】
例えば、特許文献１には、ＴＦＴを直線上に配置し、それぞれの直線に対して、連続発振のアルゴンレーザ光を位置制御して照射する技術が記載されている。
【００２１】
すなわち、それぞれの直線上に配置された素子領域が、１回のレーザ光照射により結晶化されるようにし、その位置精度を保ちながら順次走査する。したがって、各ＴＦＴにはそれぞれ１回ずつのレーザ光照射が行われ、順次走査する際のレーザ光の重なり部分が素子領域には係らないようになっている。
【００２２】
特許文献２には、連続発振固体レーザを使用した場合でもスループットを高くすることができるように、複数のレーザ源から出射するレーザビームを複数のサブビームに分割し、該サブビームを基板の非晶質半導体の選択された部分に照射して該半導体を結晶化させる技術が掲載されている。
【００２３】
また、特許文献３には、画素部は非晶質半導体、あるいはエキシマレーザによるアニールで得られた粒状多結晶半導体を使用し、ＴＦＴの高速動作が要求される周辺駆動回路領域は、連続発振レーザ光をオンオフしながら走査して、選択的に作り込む技術が掲載されている。
【特許文献１】特開平７−９２５０１号公報（公開日：１９９５年４月７日）
【特許文献２】特開２００３−３３２２３５号公報（公開日：２００３年１１月２１日）
【特許文献３】特開２００４−１５１６６８号公報（公開日：２００４年５月２７日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載されている方法は、画素内領域においては、画素駆動ＴＦＴ部のみが多結晶化されており、補助容量については言及されていない。
【００２５】
また、特許文献３に記載されている方法においては、画素部が非晶質半導体では十分な駆動力が得られない場合もあり、また、画素部をエキシマレーザによって多結晶化する場合には、結晶化をするためにエキシマレーザ装置と連続発振レーザ装置の２種類のレーザアニール装置が必要となってしまう。エキシマレーザアニール装置は高電圧印加によるパルス発振を行うガスレーザであることから、レーザガス純度の劣化による日常的なガス交換と引き続く発振器と光学系の調整、電極劣化によるレーザ発振器本体の入れ替え等、大きなダウンタイム、大きなランニングコストが必要になる、という問題点があり、レーザアニールという一つの工程に複数の種類のレーザアニール装置が必要になる、という点は好ましくないといえる。
【００２６】
そこで、本発明者らは、連続発振レーザ、あるいは擬似連続発振レーザのみを使用して、レーザ光の一部を重ねながらラスタスキャンを繰り返して、非単結晶半導体膜の結晶性を改質し、ＴＦＴの半導体チャネルと補助容量（Ｃｓ）を形成し、さらに対向基板との貼り合わせ、液晶注入などの工程を経て、液晶表示パネルを多数作成した。
【００２７】
すると、上記アクティブマトリクス型表示装置用基板を製造する際に、上記レーザを高速に走査する方向と補助容量配線が設けられる方向が平行であると、ある周期（レーザ光の走査ピッチと画素ピッチとの最小公倍数）でレーザビームの重ね部と補助容量配線が完全に重なり、画面の書き換え時に他の部分と書き換えの速度が異なって見えてしまうという、不具合が発生するとともに、この不具合が縞状に発生する場合があることに気付いた。
【００２８】
さらに詳細な調査をおこなったところ、画素領域の補助容量（Ｃｓ）形成部分、すなわち、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）層と絶縁膜層と補助容量配線とによって形成される部分にレーザビームの重ね不良が発生し、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）層において、本来帯状のラテラル結晶が形成されているべきところに粒状結晶が混じっていることが判明した。
【００２９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、レーザアニールによって結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜を補助容量電極として用いたとしても、表示不良を解消、あるいは目立たなくさせることができ、歩留まりを向上させることができるアクティブマトリクス型表示装置用基板、およびアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００３０】
さらには、上記アクティブマトリクス型表示装置用基板を備えることにより、より表示品位が向上されたアクティブマトリクス型表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、上記の課題を解決するために、複数の画素を有し、各画素には画素電極によって形成される容量に対して並列に接続される補助容量が形成されたアクティブマトリクス型表示装置用基板において、上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に形成された直線状の補助容量配線と、上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別にかつ上記補助容量配線に対向するように形成された補助容量電極とを備え、上記各補助容量電極は、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向にラスタスキャンされる連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームによりレーザアニーリングされることによって多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜からなることを特徴としている。
【００３２】
また、本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が４５度〜９０度であることが好ましい。
【００３３】
また、本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、上記補助容量配線の長手方向方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が略９０度であることが好ましい。
【００３４】
上記構成のアクティブマトリクス型表示装置用基板を用いることにより、アクティブマトリクス型表示装置の画面の表示を切り替える際に、一部切り替えの遅れる領域が、縞状に発生する問題を改善できるという効果を奏する。
【００３５】
上記補助容量配線の長手方向と連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームのラスタスキャン方向とが一致する場合には、ある周期（レーザビームの走査ピッチと画素ピッチの最小公倍数）で、レーザビームスポットの重なり部が、上記補助容量配線と完全に重なる部分が発生する。
【００３６】
上述したように、上記レーザビームスポットの重なり部により、レーザアニーリングされた多結晶半導体膜には、本来帯状のラテラル結晶が形成されているべきところに粒状結晶が混じる場合があることが本発明者らによって判明されている。
【００３７】
この原因は以下のように考えられる。通常、一回のレーザビームスポットの走査で形成されるラテラル結晶の幅ＷＬよりも広い、連続する領域でラテラル結晶を形成する場合には、送りピッチＰｓはＷＬ＞Ｐｓの関係であり、ある程度重なりを持たせることによって必要な領域全域に渡ってラテラル結晶を形成することができ、重なりを大きくすればより確実にラテラル結晶を形成することができる。しかし、重なりを大きくするほど処理時間が掛かるという問題点が発生する。一方、ラテラル結晶の幅ＷＬは基板全域に渡って完全に等しいということはなく、さまざまな要因により変動することが分かっている。レーザの出力変動、レーザ照射による光学系の熱変動による焦点位置ずれ、基板を置くステージが完全に平坦でないために発生するレンズの焦点位置と結晶化される膜の位置ずれ、などがその例である。また、送りピッチＰｓについてもステージの送り精度の問題や、光学系の振動などによるビームの蛇行を原因として、変動が発生する。このようなラテラル結晶の幅ＷＬや送りピッチＰｓの意図しない変動によって、ラテラル結晶が形成されるべき部分に粒状結晶が形成されてしまうのである。
【００３８】
上記のように、粒状結晶が混じっている領域においては、電気移動度が落ちるため、アクティブマトリクス型表示装置の画面の表示を切り替える際に、一部切り替えの遅れる領域となる。
【００３９】
上記のように、このような一部切り替えの遅れる領域が、ゲートバスラインの長手方向に沿って、１ライン全体に発生した場合は、１ゲートラインずつを順次選択して表示させるアクティブマトリクス型表示装置においては、１ゲートライン全体の切り替えが遅れるので非常に目立つのである。
【００４０】
本発明の構成によれば、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをラスタスキャンすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上全体に発生することを防ぐことができる構成である。
【００４１】
また、上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度を４５度〜９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを短くすることができる。
【００４２】
さらには、上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が略９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを最短とすることができる。
【００４３】
上記構成では、上記各補助容量電極は、ラスタスキャンされる上記レーザビームによりレーザアニーリングされることによって多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜によって構成されることになる。
【００４４】
ここで、レーザビームのラスタスキャンとは、軌跡が互いに平行な複数の直線を描くようにレーザビームをスキャンさせることにより、所定の面に対してレーザビーム照射を行うことをいう。なお、同時に複数の直線を描くように複数のレーザビームがスキャンされてもよく、複数の直線を順次描くように１つのレーザビームが繰り返しスキャンされてもよい。また、スキャンは一方向であってもよく、両方向であってもよい。
【００４５】
なお、擬似連続発振レーザビームとは、パルス発振型であるが、レーザビーム（あるいはステージ）走査方向に結晶が連続的に成長するように、周波数が数１０ＭＨｚ以上の高周波パルスのものをいう。
【００４６】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、上記の課題を解決するために、複数の画素を有し、各画素には画素電極によって形成される容量に対して並列に接続される補助容量が形成されたアクティブマトリクス型表示装置用基板において、上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に形成された直線状の補助容量配線と、上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように形成された、帯状のラテラル結晶を含む多結晶半導体膜からなる補助容量電極とを備え、上記帯状のラテラル結晶の長軸方向は、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に形成されていることを特徴としている。
【００４７】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、上記補助容量配線の長手方向と、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向との交差角度が４５度〜９０度であることが好ましい。
【００４８】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、上記補助容量配線の長手方向と、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向との交差角度が略９０度であることが好ましい。
【００４９】
上記構成によれば、連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをある範囲の速度、およびエネルギー密度でスキャンさせることによって半導体膜を多結晶化する場合、帯状のラテラル結晶が形成されることになり、その長軸方向はレーザビームのスキャン方向となる。
【００５０】
したがって、上記帯状のラテラル結晶の長軸方向を、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に形成することにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上全体に発生することを防ぐことができる構成である。
【００５１】
また、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向と、上記補助容量配線の長手方向との交差角度を４５度〜９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを短くすることができる。
【００５２】
さらに、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向と、上記補助容量配線の長手方向との交差角度を略９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを最短とすることができる。
【００５３】
上記構成のアクティブマトリクス型表示装置用基板を用いることにより、アクティブマトリクス型表示装置の画面の表示を切り替える際に、一部切り替えの遅れる領域が、縞状に発生する問題を改善できるという効果を奏する。
【００５４】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置は、上記の課題を解決するために、上記のアクティブマトリクス型表示装置用基板を備えていることを特徴としている。
【００５５】
上記アクティブマトリクス型表示装置としては、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などを例として挙げることができるが、これらに限定されることはない。
【００５６】
上記構成によれば、レーザアニールによって結晶化された半導体膜を補助容量電極として用いたとしても、表示不良を解消、あるいは目立たなくさせることができるアクティブマトリクス型表示装置用基板を備えることにより、より表示品位が向上されたアクティブマトリクス型表示装置を実現することができるという効果を奏する。
【００５７】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法は、上記の課題を解決するために、複数の画素を有し、各画素には画素電極によって形成される容量に対して並列に接続される補助容量が形成されたアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法において、上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に、かつ直線状に補助容量配線を形成する補助容量配線形成工程と、上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように半導体膜からなる補助容量電極を形成する補助容量電極形成工程と、上記各補助容量電極に対し、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをラスタスキャンすることによってレーザアニーリングを施し、上記半導体膜の多結晶化、あるいは結晶の改質を行うレーザアニーリング工程とを含むことを特徴としている。
【００５８】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法は、上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が４５度〜９０度であることが好ましい。
【００５９】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法は、上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が略９０度であることが好ましい。
【００６０】
上記構成によれば、上記各補助容量電極に対し、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをラスタスキャンすることによって、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上全体に発生することを防ぐことができるアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法を実現することができる。
【００６１】
また、上記構成によれば、上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度を４５度〜９０度とすることによって、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを短くすることができるアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法を実現することができる。
【００６２】
さらに、上記構成によれば、上記補助容量配線の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度を略９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを最短とすることができるアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法を実現することができる。
【００６３】
上記構成のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法を用いることにより、アクティブマトリクス型表示装置の画面の表示を切り替える際に、一部切り替えの遅れる領域が、縞状に発生する問題を改善できるという効果を奏する。
【００６４】
なお、上記方法は、多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜からなる補助容量電極を形成するものであることから、補助容量電極を下層として形成し、補助容量配線を上層として形成することが一般的である。この場合、工程の順序としては、補助容量電極形成工程の後に補助容量配線形成工程を行うことになる。しかしながら、補助容量電極を上層として形成し、補助容量配線を下層として形成する場合には、当然のことながら補助容量配線形成工程の後に補助容量電極形成工程を行うことになる。
【発明の効果】
【００６５】
本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、以上のように、上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に形成された直線状の補助容量配線と、上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように形成された補助容量電極とを備え、上記各補助容量電極は、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向にラスタスキャンされる連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームによりレーザアニーリングされることによって多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜からなるものである。
【００６６】
また、本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、以上のように、上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に形成された直線状の補助容量配線と、上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように形成された、帯状のラテラル結晶を含む多結晶半導体膜からなる補助容量電極とを備え、上記帯状のラテラル結晶の長軸方向は、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に形成されているものである。
【００６７】
また、本発明のアクティブマトリクス型表示装置は、以上のように、アクティブマトリクス型表示装置用基板を備えているものである。
【００６８】
また、本発明のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法は、以上のように、上記各補助容量の一方の電極をなすように上記複数の画素について共通に、かつ直線状に補助容量配線を形成する補助容量配線形成工程と、上記各補助容量の他方の電極をなすように上記複数の画素について個別に、かつ上記補助容量配線に対向するように半導体膜からなる補助容量電極を形成する補助容量電極形成工程と、上記各補助容量電極に対し、上記補助容量配線の長手方向と交差する方向に連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをラスタスキャンすることによってレーザアニーリングを施し、上記半導体膜の多結晶化、あるいは結晶の改質を行うレーザアニーリング工程とを含む方法である。
【００６９】
それゆえ、レーザアニールによって結晶化された半導体膜を補助容量電極として用いたとしても、表示不良を解消、あるいは目立たなくさせることができ、歩留まりを向上させることができるアクティブマトリクス型表示装置用基板、およびアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造方法を実現できるという効果を奏する。
【００７０】
さらには、上記アクティブマトリクス型表示装置用基板を備えることにより、より表示品位が向上されたアクティブマトリクス型表示装置を実現できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。
【００７２】
本発明の一実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板は、レーザアニールによって結晶化された半導体膜を補助容量電極として用いたとしても、表示不良を解消、あるいは目立たなくさせることができ、歩留まりを向上させることができるアクティブマトリクス型表示装置用基板である。
【００７３】
また、本発明の一実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置は、上記アクティブマトリクス型表示装置用基板を備えることにより、より表示品位が向上されたアクティブマトリクス型表示装置である。
【００７４】
〔実施の形態１〕
以下、図１〜２に基づいて、本発明の一実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板１の構成について説明する。本実施形態では、アクティブマトリクス型表示装置用基板１として、液晶表示装置用のものを前提とする。
【００７５】
図１は、本発明の一実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板１の構成を示す平面図である。
【００７６】
図２は、図１のＡ−Ａ’断面図であり、本発明の一実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板１の断面構造を示す図である。
【００７７】
アクティブマトリクス型表示装置用基板１は、マトリクス状に配置された多数の画素によって構成される表示領域を有している。各画素には、図示されているように、画素電極２を制御するための画素ＴＦＴ３が形成されており、画像信号を供給するデータライン５が上記画素ＴＦＴ３のソースに電気的に接続されている。
【００７８】
また、上記画素電極２と画素ＴＦＴ３とは、ゲートバスライン４とデータライン５との交差点に対応するようにマトリクス状に設けられている。
【００７９】
さらに、上記画素ＴＦＴ３のゲートには、ゲートバスライン４が電気的に接続されており、所定のタイミングで、ゲートバスライン４にパルス走査信号を、順次印加するように構成されている。
【００８０】
また、上記画素電極２は、画素ＴＦＴ３のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子である上記画素ＴＦＴ３がスイッチオンとされた一定期間において、上記データライン５から供給される画像信号電圧が上記画素電極２に印加される。
【００８１】
上記のように印加された電圧は、上記画素電極２と図示されてない対向電極とに挟まれた液晶層にかかり、上記画素ＴＦＴ３がスイッチオフとされた一定期間、保持されることとなる。
【００８２】
ここで、上記保持されるべき画像信号がリークし、フリッカーなどの表示不具合が発生するのを防ぐためには、上記画素電極２によって形成される容量（上記画素電極２と上記対向電極との間に形成された液晶容量。）と並列に補助容量を設ける必要がある。
【００８３】
すなわち、上記のように補助容量を設ける構成とすることにより、上記補助容量によって、上記画像信号をさらに長い期間安定的に保持することが可能となり、コントラスト比の高い表示装置とすることができる。
【００８４】
以下、上記図１及び図２に基づいて、本発明の一実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板１の構成について、さらに詳細に説明をする。
【００８５】
上記アクティブマトリクス型表示装置用基板１上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極２が設けられており、上記画素電極２の境界線２ｂの縦の部分と並行にゲートバスライン４及び補助容量配線６が設けられ、境界線２ｂの横の部分と並行にデータライン５が設けられている。
【００８６】
また、図２に図示されているように、上記データライン５は、そのコンタクトホール５ａを介して多結晶半導体膜１３の高濃度ソース領域１３ｄに電気的に接続されている。
【００８７】
さらに、ドレイン電極８は、そのコンタクトホール８ａを介して多結晶半導体膜１３の高濃度ドレイン領域１３ｅに電気的に接続されているとともに、上記画素電極２にもそのコンタクトホール２ａを介して電気的に接続されている構成となっている。
【００８８】
また、上記多結晶半導体膜１３のチャネル領域１３ａに対向するようにゲートバスライン４が設けられている。
【００８９】
一方、アクティブマトリクス型表示装置用基板１に備えられたＭＯＳ型補助容量７は、後述する連続発振レーザのレーザビームスポット９の走査方向に対して、垂直な方向に直線状に伸びる補助容量配線６と、上記多結晶半導体膜１３の一部によって形成される補助容量電極１３ｆと、これらの間に介在するゲート絶縁膜１５との積層構造によって構成される。
【００９０】
さらに、図１に図示されているように、アクティブマトリクス型表示装置用基板１の表示領域の周辺端部には、シングルドレイン構造のＮチャネルＴＦＴ、ＬＤＤ構造のＮチャネルＴＦＴ（ＬＤＤ）及びＰチャネルＴＦＴなどの組み合わせから構成されるゲート側ＴＦＴ（ゲートドライバ）１１とソース側ＴＦＴ（ソースドライバ）１２とが設けられている。
【００９１】
＜レーザビーム＞
以下、非単結晶半導体薄膜の結晶化を行うレーザビーム（レーザ光）について説明する。
【００９２】
多結晶半導体膜１３の結晶化の際には各種のレーザビーム、電子ビームなどが使用可能であるが、本発明の一実施の形態においては、レーザ発振機から出射された、連続発振レーザビームを使用した。
【００９３】
レーザは、固体レーザ、半導体レーザ、または、気体レーザとに分類することができる。
【００９４】
上記固体レーザとしては、例えば、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、チタンサファイアレーザ等がある。
【００９５】
また、上記気体レーザとしては、例えば、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ等が挙げられる。また、レーザ作用をする活性種としては、例えば、３価のイオン（Ｃｒ３＋、Ｎｄ３＋、Ｙｂ３＋、Ｔｍ３＋、Ｈｏ３＋、Ｅｒ３＋、Ｔｉ３＋）を使用することができる。
【００９６】
その他に、半導体レーザやディスクレーザ、ファイバーレーザを使用することもできる。
【００９７】
使用するレーザビームとしては、基本波の波長が７００ｎｍより長い場合は、非線形光学素子により高調波に変換されていることが望ましい。例えば、ＹＡＧレーザは、基本波として、波長１０６４ｎｍのレーザビームを出すことが知られている。このレーザビームのシリコン膜に対する吸収係数は非常に低く、このままでは半導体膜の１つである非晶質シリコン膜の結晶化を行うことは困難である。
【００９８】
ところが、このレーザビームはＬＢＯ、ＣＬＢＯ、ＢＢＯ、ＣＢＯなどの非線形光学素子を用いることにより、より短波長に変換することができ、高調波として、第２高調波（５３２ｎｍ）、第３高調波（３５５ｎｍ）、第４高調波（２６６ｎｍ）、第５高調波（２１３ｎｍ）が挙げられる。これらの高調波は非晶質シリコン膜に対し吸収係数が高いので、非晶質シリコン膜の結晶化に用いることができる。
【００９９】
なお、レーザの発振方式は、連続発振型でもよいし、パルス発振型でもよいが、パルス発振型の場合は、レーザビーム（あるいはステージ）走査方向に結晶が連続的に成長するように、周波数数１０ＭＨｚ以上の高周波パルス、いわゆる擬似連続発振レーザビームを用いる。レーザビームの照射条件、例えば、周波数、パワー密度、エネルギー密度、ビームプロファイル等は、材料の性質や厚さ、レーザビーム走査速度などを考慮して適宜調整する。
【０１００】
以下では、本発明の一実施の形態において、レーザビームとして、用いている連続発振（ＣＷ）のＮｄ：ＹＶＯ４レーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）についてさらに詳しく説明する。
【０１０１】
結晶化用レーザビームは、レーザパワーや、必要とするサイズに応じてビーム整形光学系および集光レンズにより整形する。ビーム整形光学系はビームエキスパンダー、ホモジナイザ、回折光学素子、パウエルレンズ、ｆθレンズなどの組合せによりビームを整形する。集光レンズは、ビーム整形光学系を通過した結晶化用ビームを被処理基板の面上に集光する。集光レンズとしてはシリンドリカルレンズなどがあげられるが、シリンドリカルレンズを２枚組み合わせることによりビームを整形し、ビーム整形光学系を省略することも可能である。ビーム整形光学系および、集光レンズは結晶化を行うための光学系である改質光学系を構成している。これらの組合せにより、結晶化用ビームの形状を線状、楕円状、矩形状等所望の形状に整形し、結晶化を行う。ビーム幅は数１０μｍから数１０ｍｍ×数μｍ〜１００μｍ程度、例えば５００μｍ×２０μｍの線状に整形し、ビーム短軸方向を走査方向とする。
【０１０２】
線走査速度は、毎秒１０ｃｍ〜２０ｍ程度が可能であるがここでは一定で５０ｃｍ／ｓとする。レーザパワーは１０Ｗ、基板サイズは７３０×９２０ｍｍ２とする。走査は基板位置を固定としてレーザビームを走査しても、基板を乗せたステージを動かしても良い。
【０１０３】
なお、被処理基板が透明な場合には、当該基板の裏側から非単結晶半導体薄膜にレーザビームを照射してもよい。また、レーザビームの走査は一方向のみでも、往復でも良いが、本発明の一実施の形態においては、結晶化用レーザビームを少しずつ重ねながら全面の結晶改質を行い、例えば１回の走査で帯状のラテラル結晶ができる幅が５００μｍとすると、例えば４５０μｍピッチで、往復走査で結晶化した。これにより、５０μｍ幅のレーザビームの重なり部１０が生じることになる。
【０１０４】
この連続発振（ＣＷ）レーザビームの照射により、非単結晶半導体薄膜は、多結晶化され、多結晶半導体薄膜が得られる。この多結晶半導体薄膜中の結晶は、従来のエキシマレーザによるパルス状の照射により得られる粒状結晶の１０〜１００倍の大きさであり、レーザ走査方向に細長い帯状の結晶となるとともに、さらには、結晶粒の長さを５μｍ以上とすることができる。
【０１０５】
上述したように、非単結晶半導体膜の結晶化において、パルス発振のレーザよりも連続発振のレーザや擬似連続発振レーザを用いる方が、半導体膜内に形成される結晶の粒径が大きくなることが知られている。半導体膜内の結晶粒径が大きくなると、該半導体膜を用いて形成されるＴＦＴの電子移動度が高くなるため、高速駆動特性が要求されるＴＦＴの製作に好適である。
【０１０６】
上記の理由から、本発明の一実施の形態においては、連続発振レーザをレーザビームとして用いており、高速駆動特性が要求されるＴＦＴを備えたアクティブマトリクス型表示装置用基板１を実現することができる。
【０１０７】
もちろん、本発明の一実施の形態において、上記連続発振レーザ以外に擬似連続発振レーザを用いることも可能である。
【０１０８】
＜レーザビームの重なり部１０によって、結晶化された多結晶半導体膜１３ｇ＞
図３は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１の製作段階において、多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜がパターニングされた状態を示す平面図である。
【０１０９】
上述したように、レーザビームのラスタスキャンにおいては、レーザビーム自体に照射エネルギーのばらつきや光学系の振動によるビームの蛇行、また、ステージの凹凸によるビーム形状の変化等が存在するため、均一結晶化を行うためには、レーザビームの重なり部１０の幅（図３中縦方向の幅）をある程度大きくする必要があるが、このようにすると生産性が落ちるという問題が生じる。
【０１１０】
一方、生産性を向上させるため、レーザビームの重なり部１０の幅を小さくすると、この重なり部１０による照射領域は比較的弱いレーザビームで照射される領域となり、この部分はアニーリングの不良が生じてしまう。
【０１１１】
図１および図３に図示されているように、上記レーザビームの重なり部１０は、レーザビームスポット９の長軸方向の端部の重なりによって形成される部分であり、上記レーザビームスポット９の長軸方向の端部は、レーザビームスポット９の中央部と比較すると、その照射エネルギーが低い領域となる。
【０１１２】
ここで、レーザビームのラスタスキャンの方向（レーザビームの軌跡の方向）と、補助容量配線６の長手方向、つまり補助容量電極１３ｆが隣接して複数配列している方向とが一致している場合、上記比較的弱いレーザ光で照射される領域が補助容量電極１３ｆに位置すると、補助容量電極１３ｆが隣接して複数配列している方向全域にわたる広い領域においてアニーリングの不良が生じてしまう。
【０１１３】
すなわち、上記補助容量配線６の長手方向と、例えば、連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームのラスタスキャン方向とが一致する場合には、ある周期（レーザビームの走査ピッチと画素ピッチの最小公倍数）で、レーザビームスポット９の重なり部１０が、上記補助容量配線６と完全に重なる部分が発生する。
【０１１４】
上述したように、上記レーザビームスポット９の重なり部１０により、レーザアニーリングされた多結晶半導体膜１３ｇには、本来帯状のラテラル結晶が形成されているべきところに粒状結晶が混じる場合があることが本発明者らによって判明されている。
【０１１５】
この原因は以下のように考えられる。通常、一回のレーザビームスポット９の走査で形成されるラテラル結晶の幅ＷＬよりも広い、連続する領域でラテラル結晶を形成する場合には、送りピッチＰｓはＷＬ＞Ｐｓの関係であり、ある程度重なりを持たせることによって必要な領域全域に渡ってラテラル結晶を形成することができ、重なりを大きくすればより確実にラテラル結晶を形成することができる。しかし、重なりを大きくするほど処理時間が掛かるという問題点が発生する。一方、ラテラル結晶の幅ＷＬは基板全域に渡って完全に等しいということはなく、さまざまな要因により変動することが分かっている。レーザの出力変動、レーザ照射による光学系の熱変動による焦点位置ずれ、基板を置くステージが完全に平坦でないために発生するレンズの焦点位置と結晶化される膜の位置ずれ、などがその例である。また、送りピッチＰｓについてもステージの送り精度の問題や、光学系の振動などによるビームの蛇行を原因として、変動が発生する。このようなラテラル結晶の幅ＷＬや送りピッチＰｓの意図しない変動によって、ラテラル結晶が形成されるべき部分に粒状結晶が形成されてしまうのである。
【０１１６】
上記のように、粒状結晶が混じっている領域においては、電気移動度が落ちるため、詳しくは後述する液晶表示装置２８の画面の表示を切り替える際に、一部切り替えの遅れる領域となる。
【０１１７】
上記のように、このような一部切り替えの遅れる領域が、ゲートバスライン４の長手方向に沿って、１ライン全体に発生した場合は、１ゲートラインずつを順次選択して表示させる液晶表示装置２８においては、１ゲートライン全体の切り替えが遅れるので非常に目立つのである。
【０１１８】
したがって、上記補助容量配線６の長手方向と交差する方向に、例えば、連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをラスタスキャンすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上全体に発生することを防ぐことができる。
【０１１９】
また、上記補助容量配線６の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度を４５度〜９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを短くすることができる。
【０１２０】
さらには、上記補助容量配線６の長手方向と、上記レーザビームのスキャン方向との交差角度が略９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを最短とすることができる。
【０１２１】
本実施形態においては、図３に示すように、補助容量電極１３ｆが隣接して複数配列している方向に対してレーザのラスタスキャンの方向がほぼ直交するようにラスタスキャンを行った。
【０１２２】
そのため、上記構成のアクティブマトリクス型表示装置用基板１を用いることにより、例えば、液晶表示装置２８の画面の表示を切り替える際に、一部切り替えの遅れる領域が、縞状に発生する問題を改善できるという効果を奏する。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板１によれば、上記比較的弱いレーザビームで照射される領域（レーザビームの重なり部１０によって照射される領域）によって、結晶化された多結晶半導体膜１３ｇを補助容量電極１３ｆとして用いたとしても、表示不良を解消、あるいは目立たなくさせることができ、歩留まりを向上させることができる。
【０１２４】
なお、連続発振レーザビーム、あるいは擬似連続発振レーザビームをある範囲の速度、およびエネルギー密度でスキャンさせることによって半導体膜を多結晶化する場合、帯状のラテラル結晶が形成されることになり、その長軸方向はレーザビームのスキャン方向となる。
【０１２５】
したがって、上記帯状のラテラル結晶の長軸方向を、上記補助容量電極１３ｆが複数隣接して配列している方向と交差する方向に形成することにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上全体に発生することを防ぐことができる。
【０１２６】
また、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向と、上記補助容量電極１３ｆが複数隣接して配列している方向との交差角度を４５度〜９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを短くすることができる。
【０１２７】
さらには、上記帯状結晶の長軸方向の平均的な方向と、上記補助容量電極１３ｆが複数隣接して配列している方向との交差角度を略９０度とすることにより、上記切り替えの遅れる領域が１ゲートライン上に発生する長さを最短とすることができる。
【０１２８】
以下、比較的弱いレーザビームで照射される領域であるレーザビームの重なり部１０によって、結晶化された多結晶半導体膜１３ｇが発生するメカニズムについて説明する。
【０１２９】
レーザビーム照射により、結晶化される非単結晶半導体膜において、その結晶性を大きく左右するのは、最初に照射されるレーザビームである。非単結晶半導体膜を結晶化するとその融点は初期に比べ約２００度程度上昇するとともに、レーザビームに対する吸収係数が低下する。
【０１３０】
したがって、２回目以後に照射されるレーザビームは、非単結晶半導体膜ではなく、１回目のレーザビームにて結晶化された多結晶半導体膜を再結晶化することとなる。
【０１３１】
以上のことから、上記レーザビームの重なり部１０によって形成された多結晶半導体膜１３ｇは、比較的低いエネルギー域で１回目のレーザビーム照射が行われることとなり、ビームのプロファイルやビームの蛇行等の影響によりその後のレーザビーム照射によって結晶化が満足できる水準まで到達しない場合がある。
【０１３２】
また、生産性を考慮して、上記レーザビームの重なり部１０が、レーザビームスポット９の長軸方向の端部と端部によって形成される場合においては、その結晶化の水準はさらに乏しいものとなる。
【０１３３】
したがって、上記レーザビームの重なり部１０によって形成された多結晶半導体膜１３ｇには、結晶性が良好な部分と乏しい部分とが混ざる場合があり、粒径の大きな帯状のラテラル結晶と粒径の小さな粒状の結晶が混在することとなる。
【０１３４】
上記のように、帯状のラテラル結晶と粒状結晶が混在している多結晶半導体膜１３ｇは、その表面粗度が大きくなり、このような多結晶半導体膜１３ｇを、ＭＯＳ型補助容量７を形成するにおいて、一方の電極部として用いた場合、その表面粗度により、補助容量が設計値より大きくなる方向へずれることとなり、フリッカーなどの表示ムラを引き起こす原因ともなる。
【０１３５】
すなわち、上記レーザビームの重なり部１０以外の部分によって、形成された多結晶半導体膜を用いて製作されたＭＯＳ型補助容量７とはその容量に差が発生するのである。
【０１３６】
さらには、上記レーザビームの重なり部１０によって形成された多結晶半導体膜１３ｇは、結晶の継ぎ目の部分で結晶性に問題が生じる場合があり、このような部分においては、電子移動度が落ち、通常の場所に比べて、書き換えの速度が落ち、残像が発生する原因ともなる。
【０１３７】
上記のような、問題点を有するレーザビームの重なり部１０によって形成された多結晶半導体膜１３ｇは、レーザビームの走査ピッチによって周期的に発生する。
【０１３８】
以下、図４〜９に基づいて、アクティブマトリクス型表示装置用基板１の製造プロセスについて詳しく説明する。
【０１３９】
＜アクティブマトリクス型表示装置用基板１の製造プロセス＞
図４は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１の製造工程において、第１のプロセスを説明するための工程図である。
【０１４０】
上記第１のプロセスは、アクティブマトリクス型表示装置用基板１に備えられる各種のＴＦＴ３・１１・１２およびＭＯＳ型補助容量７を形成するための共通のプロセスである。
【０１４１】
本実施形態においては、基板１８として、ガラスを用いているが、これに限定されることはなく、基板１８としては、上記ガラス以外にも、石英、プラスチック、シリコンウェハー、金属、セラミックなどを用いることができる。
【０１４２】
この基板１８の上面は下地保護膜１４によって覆われている。下地保護膜１４としてはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン窒化酸化膜などの絶縁性物質からなる膜を用いることが可能であり、本発明の一実施の形態においては、シリコン酸化膜を用いた。
【０１４３】
さらには、上記下地保護膜１４としては、上記各膜の積層膜を用いても構わない。この下地保護膜１４は基板１８からの不純物拡散やレーザ照射時の発熱による基板へのダメージを防ぐための膜であり、その恐れがない場合などは無くても構わない。
【０１４４】
下地保護膜１４の厚さは、積層膜の場合も含めて、全体として１００ｎｍ〜２μｍ程度である。
【０１４５】
図４（ａ）に図示されているように、上記基板１８上には、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等により、下地保護膜１４が形成されており、その上部には、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法等により、非単結晶半導体薄膜１９が３０ｎｍ〜２５０ｎｍ程度、例えば５０ｎｍの厚さにて形成されている。
【０１４６】
上記非単結晶半導体薄膜１９としては、非晶質シリコン、多結晶シリコン、非晶質ゲルマニウム、多結晶ゲルマニウム、非晶質シリコン・ゲルマニウム、多結晶シリコン・ゲルマニウム、非晶質シリコン・カーバイド、多結晶シリコン・カーバイドなどが挙げられる。
【０１４７】
さらに、上記非単結晶半導体薄膜１９の形成をプラズマＣＶＤ法などで行った場合は、その後４００℃〜６００℃程度の脱水素処理を行っても良い。
【０１４８】
また、非単結晶半導体薄膜１９の上に２ｎｍ〜１００ｎｍ程度のシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン窒化酸化膜などの膜、あるいはそれらの積層膜を形成しても良い。
【０１４９】
続いて、図４（ｂ）に図示されているように、上記のようにして形成された非単結晶半導体薄膜１９を結晶化して多結晶半導体膜１３とする。結晶化の際にはレーザビーム、電子ビームなどが使用可能であるが、本発明の一実施の形態ではレーザ発振機から出射された、連続発振レーザ光を使用した。また、結晶化前にフォトリソグラフィ法により非単結晶半導体薄膜の島状領域を形成しても良いが、この工程は省略することが可能である。
【０１５０】
続いて、図４（ｃ）に図示されているように、必要に応じてフォトリソグラフィ法により多結晶半導体膜１３の島状領域を形成する。なお、必要があれば、パターニングを行う前に、ＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ボロンまたはリン）のドーピング行う。
【０１５１】
次に、図４（ｄ）に図示されているように、基板上側全面に、ゲート絶縁膜１５、例えばＳｉＯ２膜を、約２００ｎｍ又はそれ以下の厚さ、ここでは８０ｎｍに形成し、このゲート絶縁膜１５によって多結晶半導体膜１３を覆う。なお、必要があれば、引き続いてＴＦＴのしきい値を制御するために微量な不純物元素（ ボロンまたはリン） のドーピング行う。
【０１５２】
その後、図４（ｅ）に図示されているように、ゲート絶縁膜１５の上には、導電膜２０として、厚さ１０〜１００ｎｍ程度の第一の導電膜ＴａＮ、例えば３０ｎｍと厚さ５０〜５００ｎｍ程度の、第二の導電膜Ｗ、例えば３７０ｎｍが積層されている。ＴａＮ膜はスパッタ法で形成し、Ｔａのターゲットを用い窒素を含む雰囲気内でスパッタする。また、Ｗ膜はターゲットを用いたスパッタ法で形成した。なお、本発明の一実施の形態においては、第一の導電膜をＴａＮ、第２の導電膜をＷとしているが、特に限定はされず、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄなどから選ばれた元素、あるいは前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成しても良い。また、多結晶シリコンなどに代表される半導体膜にリン、ボロンなどの不純物をドーピングしたものでも良い。
【０１５３】
そして、図４（ｆ）に図示されているように、フォトレジスト２１を用いて、導電膜２０の上に、所望のゲート電極形状のレジストパターンを形成する。
【０１５４】
このとき、ＴＦＴ領域においては、多結晶半導体膜１３の結晶の長軸方向が電流の流れる方向となるようにすることが好ましい。ただし、画素領域などで、必ずしも大きな電流が必要でない場合はその限りではない。
【０１５５】
その後に、図４（ｇ）に図示されているように、上記レジストパターンをマスクにして導電膜２０をエッチングすることにより、ゲート電極を形成する。
【０１５６】
最後に、図４（ｈ）に図示されているように、レジストパターンを除去する。
【０１５７】
図５は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１に備えられた画素ＴＦＴ３の製造プロセスを説明するための工程図である。
【０１５８】
本実施形態において、画素ＴＦＴ３は、Ｎ型チャネルで形成されているとともに、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造を有しているが、低濃度ソース領域及び低濃度ドレイン領域に不純物のドーピングを行わないオフセット構造を持ってもよいし、ゲートバスラインの一部であるゲート電極をマスクとして高濃度で不純物を打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン構造であってもよい。
【０１５９】
図５（ａ）に図示されているように、上記図４（ｈ）までの工程を終えた基板を用いて、ゲート電極２０をマスクとし、ｎ型不純物としてＰ（リン）を加速エネルギーが例えば５５ｋｅＶ、ドーズ量２Ｅ１３ｃｍ−２の条件でイオンドープし、多結晶半導体膜１３に低濃度ソース領域１３ｂと低濃度ドレイン領域１３ｃとを形成する。なお、ゲート電極２０によってマスクされた領域がチャネル領域１３ａとなる。
【０１６０】
続いて、図５（ｂ）に図示されているように、フォトレジスト２１を使用して所定のパターンにパターニングし、ｎ型不純物であるＰを例えば４５ｋｅＶ、ドーズ量５Ｅ１５ｃｍ−２の条件でさらにイオンドープし、１×１０１８〜１×１０２０の濃度範囲でｎ型の不純物元素を添加することによって、上記多結晶半導体膜１３に高濃度ソース領域１３ｄと高濃度ドレイン領域１３ｅとを形成する。
【０１６１】
なお、上記加速電圧、ドーズ量は、絶縁膜の膜厚や必要な特性に応じて、適宜調整することができる。
【０１６２】
次に、図５（ｃ）に図示されているように、本発明の一実施の形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板１内に設けられるＰ型チャネルを有するＴＦＴを形成するために行われるｐ型不純物ドープから保護する部分にマスクとしてフォトレジスト２１が形成されている。
【０１６３】
次いで、図５（ｄ）に図示されているように、フォトレジスト２１からなるマスクを除去して、不純物の活性化、半導体層の結晶性の回復を熱処理により行う（４５０℃〜６８０℃で１分〜１２時間程度）が、ランプアニールや結晶化に使用したのと同様のレーザを使用してもよい。
【０１６４】
さらには、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法などを使用してシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒化膜など、あるいはその積層からなる第１層間絶縁膜１６を３０ｎｍから１５００ｎｍ程度成膜する。ここではシリコン酸化膜５０ｎｍ、シリコン窒化膜２５０ｎｍ、シリコン酸化膜７００ｎｍの積層とする。
【０１６５】
さらに、３００℃〜５５０℃で３０分から１２時間程度の熱処理を行うことにより、水素化を行う。これは上記第１層間絶縁膜１６に含まれる水素により、半導体層のダングリングボンドなどの欠陥を終端するための工程である。水素プラズマや、水素が３〜１００％含まれる雰囲気中で３００〜４５０℃で熱処理を行うことによっても、水素化をすることができる。
【０１６６】
その後に、図５（ｅ）に図示されているように、上記第１層間絶縁膜１６に、上記多結晶半導体膜１３の高濃度ソース領域１３ｄ及び高濃度ドレイン領域１３ｅに通じるコンタクトホール５ａ、８ａを形成した後、スパッタ法などにより、基板の上側全面に金属膜５、８を形成する。金属膜５・８として、たとえば、Ｔｉ１００ｎｍ、Ａｌ３５０ｎｍ、Ｔｉ１００ｎｍの積層膜を形成し、フォトレジスト２１を使用して、上記金属膜５，８の上に、所望のソースおよびドレイン電極用のレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンをマスクにして上記金属膜５・８をエッチングすることにより、ソース電極５およびドレイン電極８を形成する。その後、レジストパターンを除去する。なお、本発明の一実施の形態においては、金属膜５・８をＴｉ／Ａｌ／Ｔｉの積層としているが、特に限定はされず、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｄなどから選ばれた元素、あるいは前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で、必要に応じて積層構造として形成しても良い。
【０１６７】
次いで、図５（ｆ）に図示されているように、第２の層間絶縁膜１７として、透明絶縁膜である、ＳｉＯ２膜や感光性透明樹脂等を使用する。本発明の一実施の形態においては、感光性透明樹脂を使用し、コンタクトホール２ａのパターンを形成する。
【０１６８】
最後に、図５（ｇ）に図示されているように、透明な画素電極２としては、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜をスパッタ法などで例えば１００ｎｍ程度形成し、フォトレジストを使用して、所望のパターンを形成し、レジストパターンをマスクにして、透明導電膜をエッチングすることにより、パターニングを行う。
【０１６９】
図６は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１に備えられたＭＯＳ型補助容量７の製造プロセスを説明するための工程図である。
【０１７０】
図６の（ａ）〜（ｇ）の各工程と、図５の（ａ）〜（ｇ）の各工程とは共通する部分が多いため、以下ではＭＯＳ型補助容量７の製造プロセスと画素ＴＦＴ３の製造プロセスとの差を中心に説明する。
【０１７１】
図６（ａ）に図示されているように、上記図４（ｈ）までの工程を終えた基板を用いて、補助容量配線６をマスクとし、ｎ型不純物としてＰ（リン）をイオンドープし、多結晶半導体膜１３に低濃度ドレイン領域１３ｃを形成する。なお、ゲート電極２０によってマスクされた領域が補助容量電極１３ｆとなる。
【０１７２】
続いて、図６（ｂ）に図示されているように、ｎ型不純物であるＰをさらにイオンドープし、上記多結晶半導体膜１３に高濃度ドレイン領域１３ｅを形成する。
【０１７３】
図６（ｃ）〜図６（ｇ）に図示されている各工程は、上記図５（ｃ）〜図５（ｇ）の各工程と基本的には同一であるため、ここでは説明を省略する。
【０１７４】
図７は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１に備えられたＮ型ＴＦＴ（ＬＤＤ構造）の製造プロセスを説明するための工程図である。
【０１７５】
また、図８は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１に備えられたＮ型ＴＦＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｄｒａｉｎ構造）の製造プロセスを説明するための工程図である。
【０１７６】
さらに、図９は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１に備えられたＰ型ＴＦＴの製造プロセスを説明するための工程図である。
【０１７７】
アクティブマトリクス型表示装置用基板１の周辺端部には、Ｎ型ＴＦＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｄｒａｉｎ構造）、Ｎ型ＴＦＴ（ＬＤＤ構造）及びＰ型ＴＦＴなどの組み合わせから構成されるゲート側ＴＦＴ（ゲートドライバ）１１とソース側ＴＦＴ（ソースドライバ）１２とが設けられている。
【０１７８】
図７に、図示されているＮ型ＴＦＴ（ＬＤＤ構造）の製造プロセスは、既に説明した画素ＴＦＴ３の製造プロセス（図５）と比較して、図５（ｆ）におけるコンタクトホール２ａの形成が不要である点、図５（ｇ）における画素電極２の形成が不要である点のみが異なっている。
【０１７９】
また、図８に図示されているシングルドレイン構造のＮチャネルＴＦＴの製造プロセスは、既に説明した画素ＴＦＴ３の製造プロセス（図５）と比較して、図８（ｂ）に示す、ゲート電極２０をマスクとしｎ型の不純物元素を続けてドープすることによって、上記多結晶半導体膜１３に高濃度ソース領域１３ｄと高濃度ドレイン領域１３ｅとを形成する工程と、上記図８（ｆ）〜（ｇ）に示すように、コンタクトホール２ａを形成する工程や画素電極２を形成する工程が不要である点のみが異なっている。
【０１８０】
さらに、図９に図示されているＰチャネルＴＦＴの製造プロセスは、図９（ｂ）に図示されているように、フォトレジスト２１を使用して所定のパターンにパターニングしマスクとして用いることによって、上記多結晶半導体膜１３が高濃度にドープされるのを防ぎ、低濃度ソース領域１３ｂと低濃度ドレイン領域１３ｃとを形成する。
【０１８１】
その後、フォトレジスト２１を除去し、図９（ｃ）に示すように、ゲート電極２０をマスクとし、ｐ型不純物であるＢを例えばジボラン（Ｂ２Ｈ６）などを使用して６０ｋｅＶ、ドーズ量５Ｅ１５ｃｍ−２の条件でイオンドープする。ｐ型領域には既に低濃度のＰ（リン）がドープされているが、ｐ型の不純物元素の濃度を１×１０１９〜５×１０２１とすることにより、ｐチャネル型のソース領域１３ｈとドレイン領域１３ｉとして機能させることができる。
【０１８２】
上記工程以外は図７〜８の各工程と同様である。
【０１８３】
〔実施の形態２〕
つぎに、図１０に基づいて、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、実施の形態１における画素ＴＦＴ３の変形例を示すものであり、その他の構成及び製造プロセスについては実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、上記の実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１８４】
図１０は、本実施形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板１ａの構成を示す平面図である。
【０１８５】
上述した実施の形態１においては、上記図２および図３に図示されているように、画素ＴＦＴ３のゲートバスライン４の一部であるゲート電極を高濃度ソース領域１３ｄ及び高濃度ドレイン領域１３ｅ間に１個のみ配置したシングルゲート構造を用いたが、本実施形態においては、図１０に図示されているように、これらの間に２個のゲート電極（第１ゲート電極２２、第２ゲート電極２３）を配置したデュアルゲート構造を用いた。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。
【０１８６】
このようにデュアルゲート或いはトリプルゲート以上でＴＦＴを構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができるため、より表示品位が向上されたアクティブマトリクス型表示装置用基板１ａを実現することができる。
【０１８７】
〔実施の形態３〕
つぎに、図１１に基づいて、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、実施の形態１，２において説明したアクティブマトリクス型表示装置用基板１・１ａを用いた液晶表示装置２８を示すものである。説明の便宜上、上記の実施の形態１，２の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１８８】
図１１は、本実施形態の液晶表示装置２８の概略構成を示す断面図である。
【０１８９】
図１１に示す液晶表示装置２８は、アクティブマトリクス型表示装置用基板１を備えたアクティブマトリクス型表示装置の一例である。アクティブマトリクス型表示装置用基板１の代わりにアクティブマトリクス型表示装置用基板１ａを用いてもよい。
【０１９０】
上記アクティブマトリクス型表示装置としては、上記液晶表示装置２８、有機ＥＬ表示装置などを例として挙げることができるが、これらに限定されることはない。
【０１９１】
図１１に示すように、液晶表示装置２８は、上記アクティブマトリクス型表示装置用基板１と、これに対向する対向電極を備えるカラーフィルタ基板２４とを備え、これらの基板の間に液晶層２３がシール材によって封入された構成を有する液晶表示パネルを備えている。
【０１９２】
さらに、アクティブマトリクス型表示装置用基板１とカラーフィルタ基板２４とには偏向板２６が備えられている。
【０１９３】
また、液晶表示パネルの背面（アクティブマトリクス型表示装置用基板側）には、バックライト２５が配置されており、バックライト２５は、上記液晶表示パネルへ向かって光を照射するようになっている。
【０１９４】
さらには、上記バックライト２５の出射面側には、光学シート２７を設けることができる。上記光学シート２７は、例えば、拡散板と複合機能光学シートとから構成されており、上記複合機能光学シートは、拡散、屈折、集光および偏光を含む各種光学的機能から選択された複数の光学的機能を備えている。
【０１９５】
上記光学シート２７は、液晶表示装置の価格や性能によって適宜組み合わせて使用することが好ましい。
【０１９６】
なお、発明者らは、上記補助容量配線６の長手方向と連続発振レーザビームのスキャン方向との交差角度が略９０度で製作されたアクティブマトリクス型表示装置用基板１を用いた液晶表示装置２８と、上記補助容量配線６の長手方向と連続発振レーザビームのスキャン方向とが平行に製作されたアクティブマトリクス型表示装置用基板を用いた液晶表示装置とを作成し、それぞれについて目視での画質比較実験を行った。その結果、後者の液晶表示装置では、画面の表示を切り替える際に、一部切り替えの遅れる領域が、縞状に発生する現象がみられたが、前者の液晶表示装置では、上記現象を視認することができない程度に画質が改善されていることを確認することができた。
【０１９７】
本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は、液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置などのアクティブマトリクス型表示装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】本発明の一実施形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板の構成を示す平面図である。
【図２】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製作に用いられる多結晶化、あるいは結晶が改質された半導体膜がパターニングされた基板を示す平面図である。
【図４】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板の製造工程において、第１のプロセスを説明するための工程図である。
【図５】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板に備えられた画素ＴＦＴの製造プロセスを説明するための工程図である。
【図６】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板に備えられたＭＯＳ型補助容量の製造プロセスを説明するための工程図である。
【図７】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板に備えられたＬＤＤ構造のＮチャネルＴＦＴの製造プロセスを説明するための工程図である。
【図８】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板に備えられたシングルドレイン構造のＮチャネルＴＦＴの製造プロセスを説明するための工程図である。
【図９】図１のアクティブマトリクス型表示装置用基板に備えられたＰチャネルＴＦＴの製造プロセスを説明するための工程図である。
【図１０】本発明の他の実施形態のアクティブマトリクス型表示装置用基板の構成を示す平面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態の液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２】連続発振のレーザビームを複数回走査して、表示装置の画素領域を結晶化する模様を示す概略図である。
【符号の説明】
【０２００】
１、１ａ                    アクティブマトリクス型表示装置用基板
３                          画素駆動用薄膜トランジスタ
６                          補助容量配線
７                          ＭＯＳ型補助容量（補助容量）
９                          レーザビームスポット
１０                        レーザ光の重なり部
１３                        多結晶半導体膜
１３ａ                      チャネル領域
１３ｆ                      補助容量電極
１５                        ゲート絶縁膜
１９                        非単結晶半導体層
２８                        液晶表示装置（アクティブマトリクス型表示装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2010113098.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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