(57)【要約】【課題】同一基板内にＰｏｌｙ−ＳｉＴＦＴと酸化物半導体ＴＦＴを形成し、酸化物半導体に対する遮光膜をＬＴＰＳによって形成することを可能とする。【解決手段】Ｐｏｌｙ−Ｓｉ１０２を用いた第１のＴＦＴと酸化物半導体１０６を用いた第２のＴＦＴが形成された基板１００を有する表示装置であって、前記第１のＴＦＴは前記第２のＴＦＴよりも前記基板１００側に形成され、前記第１のＴＦＴを構成するＰｏｌｙ−Ｓｉ１０２と同層で、かつ、同じ材料で前記第２のＴＦＴの遮光膜５０を形成し、前記遮光膜５０の厚さは６０ｎｍ乃至８０ｎｍであることを特徴とする表示装置。【選択図】図３
2018064020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを用いた第１のＴＦＴと酸化物半導体を用いた第２のＴＦＴが形成された基板を有する表示装置であって、
前記第１のＴＦＴは前記第２のＴＦＴよりも前記基板側に形成され、
前記第１のＴＦＴを構成するＳｉと同層で、かつ、同じ材料で前記第２のＴＦＴの遮光膜を形成し、
前記遮光膜の厚さは６０ｎｍ乃至８０ｎｍであることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記遮光膜の厚さは６０ｎｍ乃至７０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記表示装置は表示領域と周辺回路領域を有し、
前記第１のＴＦＴは前記周辺回路領域に形成され、前記第２のＴＦＴは表示領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた第１のＴＦＴと酸化物半導体を用いた第２のＴＦＴが形成された基板を有する表示装置であって、
前記第１のＴＦＴは前記第２のＴＦＴよりも前記基板側に形成され、
前記第１のＴＦＴを構成するＰｏｌｙ−Ｓｉと同層で形成されたａ−Ｓｉによって前記第２のＴＦＴの遮光膜を形成したことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記遮光膜の波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍに対する積分透過率は、前記第１のＴＦＴを構成するＰｏｌｙ−Ｓｉの波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍに対する積分透過率よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記遮光膜の厚さは６０ｎｍ乃至８０ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項７】
前記遮光膜の厚さは６０ｎｍ乃至７０ｎｍであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項８】
第１のＰｏｌｙ−Ｓｉを用いた第１のＴＦＴと酸化物半導体を用いた第２のＴＦＴが形成された基板を有する表示装置であって、
前記第１のＴＦＴは前記第２のＴＦＴよりも前記基板側に形成され、
前記第１のＴＦＴを構成する前記第１のＰｏｌｙ−Ｓｉと同層に形成された、第２のＰｏｌｙ−Ｓｉによって、前記第２のＴＦＴの遮光膜を形成し、
前記第２のＰｏｌｙ−Ｓｉのイオンドープ量は前記第１のＰｏｌｙ−Ｓｉのイオンドープ量よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記第２のＰｏｌｙ−Ｓｉのイオンドープ量は、前記第１のＰｏｌｙ−Ｓｉのイオンドープ量の１０倍以上であることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２のＰｏｌｙ−Ｓｉの波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍに対する積分透過率は、前記第１のＴＦＴを構成する前記第１のＰｏｌｙ−Ｓｉの波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍに対する積分透過率よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記第２のＰｏｌｙ−Ｓｉの厚さは６０ｎｍ乃至８０ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記第２のＰｏｌｙ−Ｓｉの厚さは６０ｎｍ乃至７０ｎｍであることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記第２のＴＦＴはトップゲートであることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、シリコン（Ｓｉ）を用いたＴＦＴと酸化物半導体を用いたＴＦＴの両者による、ハイブリッド構造を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を有する画素がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている構成となっている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
ＬＴＰＳ（Lｏｗ  Ｔｅｍｐｅａｒｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）は移動度が高いので、駆動回路用ＴＦＴとして適している。一方、酸化物半導体はＯＦＦ抵抗が高く、これをＴＦＴに用いるとＯＦＦ電流を小さくすることが出来る。
【０００４】
酸化物半導体を用いたＴＦＴを記載したものとして、特許文献１および特許文献２が挙げられる。特許文献１には、チャネルを構成する酸化物半導体の上に金属酸化物を形成して、これをゲート絶縁膜として用いる構成が記載されている。特許文献２には、酸化物半導体を用いたボトム型ＴＦＴにおいて、チャネルエッチングの犠牲層として金属酸化物あるいは半導体層を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１７５７１８号公報
【特許文献２】特開２０１１−５４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画素のスイッチングとして用いられるＴＦＴは、リーク電流が小さいことが必要である。酸化物半導体によるＴＦＴは、リーク電流を小さくすることが出来る。酸化物半導体のうち光学的に透明でかつ結晶質でないものをＴＡＯＳ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。ＴＡＯＳには、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯＮ（Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ  Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｇａｌｌｉｕｍ  Ｏｘｉｄｅ）等がある。しかしＴＡＯＳはキャリアの移動度が小さいので、表示装置内に内蔵する駆動回路を、ＴＡＯＳを用いたＴＦＴで形成することは難しい場合がある。以後ＴＡＯＳは、酸化物半導体の意味でも使用し、また、ＴＡＯＳを用いたＴＦＴ、あるいは酸化物半導体を用いたＴＦＴの意味でも使用する。
【０００７】
一方、ＬＴＰＳで形成したＴＦＴは移動度が大きいので、駆動回路を、ＬＴＰＳを用いたＴＦＴで形成することが出来る。以後ＬＴＰＳは、ＬＴＰＳを用いたＴＦＴの意味でも使用する。しかし、ＬＴＰＳを画素におけるスイッチングＴＦＴとして使用する場合には、ＬＴＰＳはリーク電流が大きいので、通常は、２個のＬＴＰＳを直列にして使用する。以後ＬＴＰＳはＰｏｌｙ−Ｓｉの意味でも使用する。
【０００８】
なお、本発明は駆動回路用として移動度がＬＴＰＳほど必要とされない場合は非晶質Ｓｉ（ａ−Ｓｉ）を用いることもできる。
【０００９】
ところで、ＴＡＯＳは、波長が３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長の光に晒されることによって特性が変化するという性質を持っている。一方、バックライトは、この範囲に強い発光スペクトルを有している。したがって、このバックライトからの光をＴＡＯＳに対して遮光する必要がある。
【００１０】
ＬＴＰＳとＴＡＯＳを同一基板に形成する構成において、ＬＴＰＳを先に形成する構成、すなわち、ＬＴＰＳをＴＡＯＳよりも基板側に形成する構成においては、遮光膜を、ＬＴＰＳＴＦＴを形成するときのプロセスにおいて同時に形成するとコスト的にも信頼性的にも好ましい。このような構成において、ＬＴＰＳＴＦＴのゲート電極を形成する時にＴＡＯＳの遮光膜を形成することが考えられる。
【００１１】
しかし、ゲート電極は、後で形成されるＴＡＯＳＴＦＴ側の配線との間に寄生容量を発生しやすい。本発明の課題は、寄生容量の増加を抑制しつつ、ＴＡＯＳの遮光を可能にする構成を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【００１３】
（１）Ｓｉを用いた第１のＴＦＴと酸化物半導体を用いた第２のＴＦＴが形成された基板を有する表示装置であって、前記第１のＴＦＴは前記第２のＴＦＴよりも前記基板側に形成され、前記第１のＴＦＴを構成するＰｏｌｙ−Ｓｉと同層で、かつ、同じ材料で前記第２のＴＦＴの遮光膜を形成し、前記遮光膜の厚さは６０ｎｍ乃至８０ｎｍであることを特徴とする表示装置。
【００１４】
（２）Ｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた第１のＴＦＴと酸化物半導体を用いた第２のＴＦＴが形成された基板を有する表示装置であって、前記第１のＴＦＴは前記第２のＴＦＴよりも前記基板側に形成され、前記第１のＴＦＴを構成するＰｏｌｙ−Ｓｉと同層で、ａ−Ｓｉによって前記第２のＴＦＴの遮光膜を形成したことを特徴とする表示装置。
【００１５】
（３）第１のＰｏｌｙ−Ｓｉを用いた第１のＴＦＴと酸化物半導体を用いた第２のＴＦＴが形成された基板を有する表示装置であって、前記第１のＴＦＴは前記第２のＴＦＴよりも前記基板側に形成され、前記第１のＴＦＴを構成する第１のＰｏｌｙ−Ｓｉと同層に形成された、第２のＰｏｌｙ−Ｓｉによって、前記第２のＴＦＴの遮光膜を形成し、前記第２のＰｏｌｙ−Ｓｉのイオンドープ量は前記第１のＰｏｌｙ−Ｓｉのイオンドープ量よりも大きいことを特徴とする表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】液晶表示装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施例１の断面図である。
【図４】実施例１の途中工程の断面図である。
【図５】図４に続く工程の断面図である。
【図６】図５に続く工程の断面図である。
【図７】図６に続く工程の断面図である。
【図８】バックライトのスペクトルである。
【図９】Ｐｏｌｙ−Ｓｉの膜厚と波長ごとの透過率を示す図である。
【図１０】Ｐｏｌｙ−Ｓｉの膜厚と、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍに対する積分透過率の関係を示す図である。
【図１１】実施例２の断面図である。
【図１２】実施例２の途中工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に続く工程の断面図である。
【図１４】図１３に続く工程の断面図である。
【図１５】図１４に続く工程の断面図である。
【図１６】Ｐｏｌｙ−Ｓｉとａ−Ｓｉの場合における、波長毎の透過率を示す図である。
【図１７】実施例３を示す断面図である。
【図１８】実施例３における特徴を示すプロセス図である。
【図１９】液晶表示装置の表示領域の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施例によって本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図１および図２において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が対向して形成され、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。ＴＦＴ基板１００の下には下偏光板１３０が貼り付けられ、対向基板２００の上側には上偏光板２３０が貼り付けられている。
【００１９】
ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成され、ＴＦＴ基板１００と対向電極が重なっていない部分が端子部１５０となっており、液晶表示装置に外部から信号や電力を供給するためのフレキシブル配線基板１６０が接続される。液晶表示パネルは自身では発光しないので、背面にバックライト４００が配置している。
【００２０】
液晶表示装置は図１に示すように、表示領域１０と周辺領域２０に分けることが出来る。表示領域１０には多数の画素がマトリクス状に形成され、各画素はスイッチングＴＦＴを有している。周辺領域２０には、走査線、映像信号線等を駆動するための、駆動回路が形成されている。画素に使用されるＴＦＴは、リーク電流が小さいことが必要なので、ＴＡＯＳを用い、周辺駆動回路に使用されるＴＦＴは移動度が大きい必要があるので、ＬＴＰＳを使用することが合理的である。
【００２１】
ＴＡＯＳＴＦＴを表示領域１０に使用した場合、ＴＡＯＳはバックライトからの光にさらされる。ＴＡＯＳは、波長４８０ｎｍ以下の光に晒されると特性が変化するという性質がある。一方、バックライトからの光は３８０ｎｍ以上で、かつこのスペクトル領域にピークを有している。しがって、ＴＡＯＳをバックライトから遮光する必要がある。
【００２２】
図３は本発明の実施例１の構成を示す断面図である。図３において、ガラス等で形成されたＴＦＴ基板１００の上に下地膜１０１を形成し、その上にまず、ＬＴＰＳ１０２によるＴＦＴ（ＬＴＰＳＴＦＴ）を形成し、その上に第１層間絶縁膜１０５を形成し、その上にＴＡＯＳ１０６によるＴＦＴ（ＴＡＯＳＴＦＴ）を形成する。本実施例の特徴は、ＬＴＰＳをＴＡＯＳ１０６の遮光膜として使用することである。つまり、ＬＴＰＳＴＦＴのＬＴＰＳ１０２を形成すると同時に、ＬＴＰＳによってＴＡＯＳ１０６の遮光膜５０も同時に形成する。
【００２３】
バックライトのスペクトルは図８に例示するようなものである。一方、ＴＡＯＳ１０６の性能劣化に影響するスペクトルは３８０ｎｍ〜４８０ｎｍである。図８に示すように、バックライトのピークは、３８０ｎｍ〜４８０ｎｍに存在している。一方、従来使用されていた厚さ５０ｎｍ程度のＬＴＰＳ１０２は、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の透過率は高いので、十分な遮光効果を得ることが出来ない。
【００２４】
本実施例の特徴は、ＬＴＰＳ１０２の膜厚を大きくし、光の干渉効果を利用して、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の透過率を低下させ、ＬＴＰＳ１０２による遮光を可能にするものである。ＬＴＰＳ１０２を遮光膜５０として用いれば、ＬＴＰＳＴＦＴのゲート電極１０４を遮光膜として用いるよりもＴＡＯＳ１０６との間の浮遊容量を低減できるという特徴を有する。すなわち、ＬＴＰＳＴＦＴの第１ゲート絶縁膜１０３の膜厚の分、遮光膜をＴＡＯＳ１０６から遠ざけることが出来るからである。
【００２５】
図４乃至図７は図３の構成を実現するプロセスである。図４はＴＦＴ基板１００の上に下地膜１０１を形成し、その上に非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）１０２１を形成した状態を示す断面図である。ＴＦＴ基板１００は、一般にはガラスで形成するが、ポリイミド等の樹脂で形成する場合もある。下地膜１０１は、基板１００からの不純物が半導体層１０２を汚染することを防止するためであり、シリコン酸化物ＳｉＯｘ及びシリコン窒化物ＳｉＮｘの積層膜で形成する場合が多い。シリコン酸化物ＳｉＯｘ及びシリコン窒化物ＳｉＮｘはＣＶＤで形成される。
【００２６】
下地膜１０１の上にａ−Ｓｉ１０２１を形成する。ａ−Ｓｉ１０２１は、シリコン酸化物ＳｉＯｘ及びシリコン窒化物ＳｉＮｘ等と連続してＣＶＤで形成される。本発明の特徴は、ａ−Ｓｉ１０２１の厚さを６０ｎｍ以上とすることである。その後、図４の矢印で示すように、エキシマレーザを照射することによってａ−Ｓｉ１０２１をＬＴＰＳ１０２に変換する。その後、ＬＴＰＳ１０２をパターニングしてＴＦＴを形成するが、本発明は、同時に、後で形成されるＴＡＯＳ１０６の遮光膜５０もＬＴＰＳによって形成する。
【００２７】
ＬＴＰＳは、従来使用されていた５０ｎｍ程度の厚さでは、バックライトに対する十分な遮光効果を得ることが出来ないが、後で説明するように、厚さを６０μｍ以上とすることによって、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの光に対して遮光効果を発揮させることが出来る。
【００２８】
一方、エキシマレーザで形成したＬＴＰＳ１０２は、膜厚を大きくすると、表面に凹凸が生ずる。したがって、ＬＴＰＳ１０２の厚さは８０ｎｍ以下、より好ましくは７０ｎｍ以下とするのが良い。なお、表面凹凸を抑えることが出来れば、ＬＴＰＳ１０２の厚さはこれ以上であってもよい。なお、ＬＴＰＳ１０２と遮光膜５０はいずれも下地膜１０１の上に形成されたａ−Ｓｉ１０２１からパターニングされて形成される。従って初期に形成するａ−Ｓｉ１０２１の膜厚は遮光膜５０に合わせる必要がある。
【００２９】
図５は、ＬＴＰＳ１０２をパターニングした後、第１ゲート絶縁膜１０３を形成し、その上に第１ゲート電極１０４を形成した状態を示す断面図である。第１ゲート絶縁膜１０３はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料にしてＣＶＤによって形成したＳｉＯｘである。第１ゲート電極１０４は、Ａｌ合金、Ｍｏ、Ｗあるいはこれらの積層膜等で形成される。
【００３０】
その後、図５に示すように、第１ゲート電極１０４をマスクとしてイオンインプランテーション（Ｉ／Ｉ）を行い、第１ゲート電極１０４で覆われている以外のＬＴＰＳ１０２に導電性を付与する。イオンインプランテーション（Ｉ／Ｉ）に用いられるイオンは、ＴＦＴのタイプに応じてボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）等が使用される。遮光膜５０として使用するＬＴＰＳにはマスクとしての第１ゲート電極１０４は存在していないので、全面にイオンがドープされる。ＬＴＰＳにイオンがドープされると、透過率が低下するので、遮光膜５０としては好都合である。
【００３１】
図６は、図５のようにして形成された第１ゲート絶縁膜１０３及び第１ゲート電極１０４を覆って第１層間絶縁膜１０５を形成し、その上にＴＡＯＳ１０６を形成し、ＴＡＯＳ１０６をパターニングした状態を示す断面図である。第１層間絶縁膜１０５は２層構造となる場合が多いが、２層構造とする場合は、下側にＳｉＮｘ層を形成し、上側にＳｉＯｘ層を形成することが望ましい。第１層間絶縁膜１０５はＴＡＯＳ１０６に対する下地膜としての役割もあるからである。すなわち、ＳｉＮｘは水素を放出するので、ＴＡＯＳ１０６と接触して形成すると、ＴＡＯＳ１０６のチャンネル部の特性を変化させる危険があるからである。
【００３２】
ＴＡＯＳ１０６には例えばＩＧＺＯを使用し、基板全面に厚さ１０ｎｍ乃至１００ｎｍに形成した後、パターニングする。パターニングによって、ＴＡＯＳ１０６は遮光膜５０と対応した部分に形成される。
【００３３】
その後、図７に示すように、ＴＡＯＳＴＦＴのチャンネル部に第２ゲート絶縁膜１０７を形成し、その上に第２ゲート電極１０８を形成する。第２ゲート絶縁膜１０７は、水素を放出しないＳｉＯｘ等で形成され、ＴＡＯＳ１０６の性質を変化させないような材料で形成される。第２ゲート電極１０８も、Ａｌ合金、Ｍｏ、Ｗあるいはこれらの積層膜等で形成される。
【００３４】
ＴＡＯＳ１０６の第２ゲート絶縁膜１０８で覆われていない部分は、ソース部あるはドレイン部を形成するために、導電性を付与する必要がある。ＴＡＯＳ１０６に導電性を付与するために、ＴＡＯＳ１０６上に第２ゲート電極１０８を形成した後、水素を含むプラズマ処理または水素プラズマを含む還元雰囲気の処理を行う。これによって、ゲート電極１０８およびゲート絶縁膜１０７で覆われていない部分のＴＡＯＳ１０６を還元することにより、ＴＡＯＳ１０６に導電性を付与する。
【００３５】
その後、第２ゲート電極１０８、ＴＡＯＳ１０６等を覆って第２層間絶縁膜１０９を形成する。第２層間絶縁膜１０９をＳｉＮｘで形成することによって、水素を含むプラズマ処理を省略することが出来る。すなわち、ＳｉＮｘは水素を放出するので、第２ゲート絶縁膜１０７で覆われていない部分のＴＡＯＳ１０６に導電性を付与することが出来るからである。なお、第２層間絶縁膜１０９もＳｉＯｘ及びＳｉＮｘの積層膜で形成することも出来る。この場合、水素プラズマ処理を行わない場合は、ＳｉＯｘが上層となる。水素プラズマ処理を行う場合はＳｉＯｘが下層であってもよい。
【００３６】
その後、図３に示すように、ＬＴＰＳＴＦＴ側に第１スルーホール１１０を形成し、ＴＡＯＳＴＦＴ側に第２スルーホール１１１を形成する。そして、ＬＴＰＳＴＦＴ側に、第１ソース電極１１２と第１ドレイン電極１１２を形成する。また、ＴＡＯＳＴＦＴ側に第２ソース電極１１３と第２ドレイン電極１１３を形成する。以後本明細書では、第１ソース電極と第１ドレイン電極を纏めて第１ＳＤ電極１１２といい、また、第２ソース電極と第２ドレイン電極を纏めて第２ＳＤ電極１１３という。
【００３７】
図８は、バックライトのスペクトルを示す図である。図８の横軸は波長ｎｍで、縦軸はバックライトの光の強度である。図８に示すように、バックライトは波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲にピークを有している。一方ＴＡＯＳ１０６は波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの光を照射されると特性が変化するので、ＴＡＯＳに対してバックライトを遮光する必要がある。
【００３８】
図９は遮光膜５０として用いるＬＴＰＳの波長と透過率を示すグラフである。図９の横軸は波長で、縦軸は透過率である。図９に示すように、ＬＴＰＳの透過率は、ＬＴＰＳの膜厚によって大きく変わる。すなわち、膜厚が１０ｎｍ〜７０ｎｍの範囲では、材料による吸収効果に加えて、光の干渉による透過率への影響が大きいからである。
【００３９】
図９に示すように、従来用いられていた厚さ５０ｎｍのＬＴＰＳでは波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍ範囲内に透過率のピークが存在している。したがって、従来のＬＴＰＳは遮光膜としては適当ではない。図９において、ＬＴＰＳの厚さが６０ｎｍになると、透過率のピークが５００ｎｍよりも長波長側に移動し、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の透過率は非常に小さくなる。さらに、ＬＴＰＳの厚さが７０ｎｍになると、透過率のピークはさらに長波長側に移動し、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの透過率はさらに小さくなる。
【００４０】
図１０は、ＬＴＰＳの膜厚と、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲の光に対する透過率の関係を示すグラフである。図１０の横軸はＬＴＰＳの膜厚で、縦軸は、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの透過率の積分値である。図１０は、ＬＴＰＳの膜厚が５０ｎｍの場合における透過率を１として、膜厚による透過率の変化を示すものである。
【００４１】
図１０に示すように、ＬＴＰＳの膜厚が５０ｎｍの場合が最も透過率が高い。つまり、ＬＴＰＳの膜厚が５０ｎｍの場合は、遮光膜として用いる場合は、最も効率が低い。これに対してＬＴＰＳの膜厚を６０ｎｍとすると、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの光に対する積分透過率は膜厚が５０ｎｍのときに比べて半分程度になる。したがって、膜厚を６０ｎｍとすることによって、遮光効率を大幅に向上させることが出来る。
【００４２】
さらに、ＬＴＰＳの膜厚を７０ｎｍにすると、波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍの光に対する積分透過率はさらに低下して、膜厚が５０ｎｍの時に比べて１／３程度にまで低減することが出来る。このように、ＬＴＰＳの膜厚を６０ｎｍ以上とすることによって、ＬＴＰＳを遮光膜として使用することが出来るようになる。一方、ＬＴＰＳの膜厚が８０ｎｍ以上となると、ＬＴＰＳに生ずる凹凸がＴＦＴの特性に影響するようになるので、ＬＴＰＳの厚さは８０ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００４３】
ＬＴＰＳのゲート電極を遮光膜として使用する場合に比べて、ＬＴＰＳを遮光膜として使用することによって、ＴＡＯＳＴＦＴおよびその配線と遮光膜との距離が大きくなるので、浮遊容量を小さくできるという利点がある。
【実施例２】
【００４４】
図１１は本発明の実施例２を示す断面図である。図１１が図３と異なる点は、遮光膜５１として、ＬＴＰＳではなく、ａ−Ｓｉ１０２１を使用している点である。図１１において、ａ−Ｓｉ１０２１がＬＴＰＳ１０２と同じ層に形成されている。そして、ａ−Ｓｉ１０２１はＴＡＯＳの下側の層に形成され、ＴＡＯＳ１０６に対する遮光膜５１となっている。後で、図１６で説明するように、ａ−Ｓｉ１０２１はＬＴＰＳ１０２に比べてバックライトに対する透過率が小さいので、遮光膜としての効率をより向上させることが出来る。
【００４５】
図１２乃至図１５は、図１１の構成を実現するプロセスである。図１２は、実施例１における図４と同様な構成であるが、エキシマレーザを全面ではなく、ＬＴＰＳＴＦＴが形成される部分のみ、あるいは、ＴＡＯＳ１０６の遮光膜とする部分を避けて照射している点である。つまり、ＴＡＯＳ１０６の遮光膜５１として用いる部分はａ−Ｓｉ１０２１のままにしておく。
【００４６】
線状エキシマレーザを走査することによって、ａ−Ｓｉ１０２１をＰｏｌｙ−Ｓｉ１０２に変換するような場合、ａ−Ｓｉ１０２１として残したい部分には、メタルをパターニングしたものでマスクを形成して、エキシマレーザを全面照射することも可能である。
【００４７】
このようにして、ＬＴＰＳ１０２とａ−Ｓｉ１０２１の領域を分けて形成した後、フォトリソグラフィによってパターニングを行う。なお、ＬＴＰＳ１０２とａ−Ｓｉ１０２１が混在している場合にエッチング条件等が異なるために、フォトリソグラフィが難しい場合は、先にａ−Ｓｉ１０２１をパターニングし、その後、必要な部分にエキシマレーザを照射することも可能である。
【００４８】
その後、図１３に示すように、第１ゲート絶縁膜１０４を形成し、第１ゲート電極１０４を形成した後、イオンインプランテーション（Ｉ／Ｉ）を行う。図１３が実施例１の図５と異なる点は、遮光層としてＬＴＰＳではなく、ａ−Ｓｉ１０２１を使用しているという点である。図１３において、イオンインプランテーション（Ｉ／Ｉ）はａ−Ｓｉ１０２１に対しても行われるが、ａ−Ｓｉ１０２１の遮光膜５１としての特性には大きな影響を与えない。
【００４９】
その後、図１４に示すように、第１ゲート電極１０４を覆って第１層間絶縁膜１０５を形成し、その上にＴＡＯＳ１０６を形成する。このプロセスは、実施例１の図６で説明したのと同様である。その後、図１５に示すように、ＴＡＯＳ１０６のチャンネル部の上に第２ゲート絶縁膜１０７を形成し、その上に第２ゲート電極１０８形成し、その上に第２層間絶縁膜１０９を形成する。このプロセスは実施例１の図７で説明したのと同様である。
【００５０】
その後、ＬＴＰＳＴＦＴに対して第１スルーホール１１０と第１ＳＤ電極１１２を形成し、ＴＡＯＳＴＦＴに対して第２スルーホール１１１と第２ＳＤ電極１１３を形成する。このプロセスは実施例１の図３で説明したのと同様である。図１１が図３と異なる点は、図１１では遮光膜５１としてａ−Ｓｉ１０２１が使用されているという点である。
【００５１】
図１６は、バックライトのスペクトルとａ−ＳｉとＰｏｌｙ−Ｓｉの場合の透過率を示すグラフである。図１６の横軸は波長である。図１６の左側の縦軸は透過率であり、右側の縦軸は、バックライトの光強度である。図１６に示すバックライトのスペクトルは図８で説明したのと同じである。
【００５２】
図１６において、ａ−ＳｉもＬＴＰＳも膜厚は５０ｎｍである。図１６において、ＴＡＯＳの特性に影響の大きい波長３８０ｎｍ〜４８０ｎｍに注目すると、ａ−Ｓｉの透過率はＬＴＰＳの透過率に比較して極めて小さい。つまり、遮光膜として用いる場合は、ａ−ＳｉのほうがＬＴＰＳよりもはるかに効率が良い。図１６では、ａ−Ｓｉは５０ｎｍであるが、実施例１の図９で、ＬＴＰＳについて説明したように、膜厚を大きくすることによって、干渉効果を加えて、透過率をさらに低下させることが出来ることはａ−Ｓｉについても同様である。
【００５３】
したがって、ａ−Ｓｉの膜厚を６０ｎｍ乃至８０ｎｍ、あるいは６０ｎｍ乃至７０ｎｍとすることによって、遮光特性をさらに、大幅に向上させることが出来る。
【実施例３】
【００５４】
図１７は、本発明の実施例３を示す断面図である。図１７が実施例１の図３と異なる点は、ＴＡＯＳ１０６の遮光膜として、大量にイオンドープされたＬＴＰＳ（以後過ドープＬＴＰＳという）５２を用いている点である。ＬＴＰＳの透過率は、イオンをドープした量が大きいほど、小さくなる。さらに、イオンのドープ量を大きくすると、ＬＴＰＳの結晶構造が破壊されるために、透過率がさらに低下する。
【００５５】
図１７における遮光膜５２は、過ドープＬＴＰＳを用いることによって、遮光膜５２としての特性をさらに向上させたものである。一方、ＬＴＰＳＴＦＴにおけるドープは、ＴＦＴとしての性能上、適切なドープ量とする必要がある。ＬＴＰＳＴＦＴとしてのドープ量は通常はソースドレイン領域で、１０１９乃至１０２０／ｃｍ３である。
【００５６】
本実施例における遮光膜５２としてのＬＴＰＳのドープ量はＬＴＰＳＴＦＴ１０２におけるドープ量よりも大きい。好ましくは、１０２１／ｃｍ３以上である。つまり、遮光膜５２としてのＬＴＰＳのドープ量はＴＦＴを構成するＬＴＰＳ１０２のドープ量の１０倍以上である。
【００５７】
図１８は、ＴＦＴ部分１０２と遮光膜部分５２において、イオンドープの量を変えるためのイオンインプランテーション（Ｉ／Ｉ）のプロセスを示す断面図である。図１８は、実施例１の図５で説明したような、通常のイオンインプランテーションを行ったあと、遮光膜以外の部分にマスク５００を形成し、さらにイオンインプランテーション（Ｉ／Ｉ）を行っている状態を示す断面図である。
【００５８】
このマスク５００は、第１ゲート絶縁膜１０３や第１ゲート電極１０４の上等に直接レジストを形成することでもよい。ＴＦＴのイオンインプランテーションに用いられるイオンは、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）等であるが、遮光膜５２に用いるイオンは、透過率を下げさえすればよいので、特に、制限はなく、例えばアルゴン（Ａｒ）等でもよい。もちろん、ボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）でもよいし、これらの元素とアルゴン（Ａｒ）等を混合して使用してもよい。
【００５９】
また、実施例１で説明したように、過ドープしたＬＴＰＳによる遮光膜５２の膜厚を６０ｎｍ乃至８０ｎｍとすることによって、干渉効果も加えて、遮光効率をさらに向上させることが出来る。
【実施例４】
【００６０】
図１９は、実施例１乃至３で説明した、ＴＡＯＳ１０６によるＴＦＴを表示領域に適用した場合を示す断面図である。図１９において、ＴＦＴ基板１００の上にＴＦＴアレイ層１２０が形成されている。ＴＦＴアレイ層１２０は図３等で示すＴＡＯＳ ＴＦＴの層構造を有している。図１９では、その上に有機パッシベーション膜１１７が形成されている。
【００６１】
図１９はＩＰＳ方式の液晶表示装置の場合であり、有機パッシベーション膜１１７の上にコモン電極１２１が平面状に形成されている。コモン電極１２１を覆って容量絶縁膜１２２が形成され、その上に画素電極１２３が形成されている。画素電極１２３は、櫛歯状あるいはストライプ状である。画素電極１２３を覆って液晶分子３０１を初期配向させるための配向膜１２４が形成されている。
【００６２】
画素電極１２３とコモン電極１２１の間に映像信号が印加されると、矢印で示すように電気力線が発生し、液晶分子３０１を回転させて液晶層３００の透過率を制御することによって、画像を形成する。
【００６３】
図１９において液晶層３００を挟んで対向基板２００が配置されている。対向基板２００にはカラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、その上に液晶分子３０１を初期配向させるための配向膜２０４が形成されている。
【００６４】
液晶表示装置において、画素電極１２３に映像信号が書き込まれると、画素電極１２３とコモン電極１２１と容量絶縁膜１２２によって形成される保持容量によって、１フレームの間、電圧が保持される。この時ＴＦＴのリーク電流が大きいと、画素電極１２３の電圧が変化し、フリッカ等が発生して、良好な画像を形成できなくなる。本発明のＴＡＯＳ ＴＦＴを用いることによって、リーク電流が小さい、良好な画像を有する液晶表示装置を実現することが出来る。
【００６５】
一方、周辺回路にはＬＴＰＳを用いることによって、高性能の駆動回路を形成することが出来る。本発明では、ＴＡＯＳの遮光膜にＬＴＰＳと同時に形成した半導体を用いるので、ＴＡＯＳの特性変動が小さく、浮遊容量が小さい液晶表示装置を実現することが出来る。
【符号の説明】
【００６６】
１…液晶表示装置、  １０…表示領域、  ２０…周辺回路領域、  ５０…ＬＴＰＳ遮光膜、  ５１…ａ−Ｓｉ遮光膜、  ５２…過ドープＬＴＰＳ遮光膜、  １００…ＴＦＴ基板、  １０１…下地膜、  １０２…ＬＴＰＳ、  １０３…第１ゲート絶縁膜、  １０４…第１ゲート電極、  １０５…第１層間絶縁膜、  １０６…ＴＡＯＳ、  １０７…第２ゲート絶縁膜、  １０８…第２ゲート電極、  １０９…第２層間絶縁膜、  １１０…第１スルーホール、  １１１…第２スルーホール、  １１２…第１ＳＤ電極、  １１３…第２ＳＤ電極、  １１７…有機パッシベーション膜、  １２０…ＴＦＴアレイ層、  １２１…コモン電極、  １２２…容量絶縁膜、  １２３…画素電極、  １２４…配向膜、  １３０…下偏光板、  １４０…スルーホール、  １５０…端子部、  １６０…フレキシブル配線基板、  ２００…対向基板、  ２０１…カラーフィルタ、  ２０２…ブラックマトリクス、  ２０３…オーバーコート膜、  ２３０…上偏光板、  ３００…液晶層、  ３０１…液晶分子、  ４００…バックライト、  ５００…バックライト  １０２１…ａ−Ｓｉ、Ｉ／Ｉ…イオンインプランテーション
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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