(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明性絶縁基板と、
この透明性絶縁基板上に一方向に互いに平行に配列され、画素領域に向ける面に一つの画素領域毎に一つの凹部を有したゲートラインと、
このゲートラインと直交するように配列されたデータラインと、
一対のゲートライン及びデータラインにより限定された画素領域内に配置され、前記ゲートラインと接触することなく、前記ゲートラインの凹部内に配置される突出部を有する画素電極と、
薄膜トランジスタを備え、
前記薄膜トランジスタは、
前記ゲートラインの一部である前記凹部を含むゲート電極と、
ソース電極として機能する前記画素電極の前記突出部と、
この突出部上に積層され、前記ゲートラインの凹部内に配置された第１オーミックコンタクト層、半導体層及び第２オーミックコンタクト層と、
前記データラインから引き出され前記第２オーミックコンタクト層上に配置されたドレイン電極とを有していることを特徴とする垂直薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ液晶表示素子。
【請求項２】
前記第１オーミックコンタクト層、半導体層及び第２オーミックコンタクト層の総厚は、前記ゲート電極の厚さと同じであるか、または小さいことを特徴とする請求項１記載の垂直薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ液晶表示素子。
【請求項３】
前記データラインと離隔されて前記ゲートラインと直交するように配列されたストレージラインをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の垂直薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ液晶表示素子に関し、より詳細には、垂直薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタの液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ及びグラフィックディスプレイ装置等に用いられる液晶表示素子は、近年、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）に代わって開発されている。この内、特に、薄膜トランジスタの液晶表示素子（以下、ＴＦＴ−ＬＣＤ）は、応答特性が優れ、高画素数に適しているため、ＣＲＴに比較し得る表示画面の高画質化、大型化及びカラー化を実現することが可能となっている。
【０００３】
ＴＦＴ−ＬＣＤは大別すれば、ＴＦＴ及び画素電極が形成されたＴＦＴアレイ基板と、カラーフィルタ及びカウンタ電極が形成されたカラーフィルタ基板と、ＴＦＴアレイ基板とカラーフィルタ基板の間に介在される液晶層とからなる。
【０００４】
図７は従来におけるＴＦＴ−ＬＣＤのＴＦＴアレイ基板を示す平面図である。同図に示すように、多数のゲートライン２が行方向に配列されると共に、多数のデータライン８がゲートライン２と垂直に配列される。透明金属膜、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）金属膜からなる画素電極７が、一対のゲートライン１及びデータライン８により画定された画素領域内に配置される。
一方、ＴＦＴ１０はゲートライン２とデータライン８の交差部に配置される。このＴＦＴ１０は、ゲートライン２の一部分であるゲート電極と、データライン８から引出したドレイン電極８ｂと、ドレイン電極８ｂと対向配置されて前記画素電極７とコンタクトされるソース電極８ａとを含んでいる。
【０００５】
図８は図７のＸ−Ｘ線に沿う断面図であり、透明性絶縁基板、例えばガラス基板１上にゲート電極２ａが形成される。そして、ゲート絶縁膜３がゲート電極２ａを覆うようにガラス基板１上に蒸着され、エッチストッパ４がゲート電極２ａ上のゲート絶縁膜３の形成部分上に形成される。
【０００６】
さらに、積層構造の半導体層５及びオーミックコンタクト層６がエッチストッパ４の両側面に拡張されるように形成される。この半導体層５はドープしない非晶質シリコンで形成され、オーミックコンタクト層６はドープした非晶質シリコンで形成される。又、画素電極７が画素領域に該当するゲート絶縁膜３形成部分上に形成される。
【０００７】
不透明金属からなるソース電極及びドレイン電極８ａ、８ｂがオーミックコンタクト層５上に形成され、その結果、ＴＦＴ１０が形成される。ソース電極８ａは画素電極７とコンタクトされるように形成されるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した構造のＴＦＴアレイ基板を有する従来のＴＦＴ−ＬＣＤは次のような問題点がある。すなわち、ＴＦＴの半導体層は、前述したように、ドープしない非晶質シリコンで形成される。ところが、この非晶質シリコンは移動度が低いため、小画面ＴＦＴ−ＬＣＤの製造には適用可能であるが、大画面及び高画質ＴＦＴ−ＬＣＤの製造には適用困難である。一方、この半導体層の材質として、非晶質シリコンに代えて相対的に移動度が優れるポリシリコンを用いる技術が開発されているが、このポリシリコンを用いる場合には、既存の生産ラインを変更しなければならないので、装備投資費用が要求される。
【０００９】
また、ＴＦＴはその一部、すなわち不透明金属膜からなるソース及びドレイン電極が画素領域内に形成されるため、ソース及びドレイン電極によって開口率が低下する。
【００１０】
従って、本発明の目的は、向上した開口率が得られ、大画面及び高画質のＴＦＴ−ＬＣＤの製作に適している垂直薄膜トランジスタ薄膜トランジスタの液晶表示素子を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、透明性絶縁基板と、この透明性絶縁基板上に一方向に互いに平行に配列され、画素領域に向ける面に一つの画素領域毎に一つの凹部を有したゲートラインと、このゲートラインと直交するように配列されたデータラインと、一対のゲートライン及びデータラインにより限定された画素領域内に配置され、前記ゲートラインと接触することなく、前記ゲートラインの凹部内に配置される突出部を有する画素電極と、薄膜トランジスタを備え、前記薄膜トランジスタは、前記ゲートラインの一部である前記凹部を含むゲート電極と、ソース電極として機能する前記画素電極の前記突出部と、この突出部上に積層され、前記ゲートラインの凹部内に配置された第１オーミックコンタクト層、半導体層及び第２オーミックコンタクト層と、前記データラインから引き出され前記第２オーミックコンタクト層上に配置されたドレイン電極とを有していることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明であって、前記第１オーミックコンタクト層、半導体層及び第２オーミックコンタクト層の総厚は、前記ゲート電極の厚さと同じであるか、または小さいことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明であって、前記データラインと離隔されて前記ゲートラインと直交するように配列されたストレージラインをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明の一実施の形態を示し、ゲートライン１２が行方向に配列され、データライン１４がゲートライン１２と直交するように列方向に配列されている。ＩＴＯのような透明金属膜からなる画素電極１６がゲートライン１２及びデータライン１４により画定された画素領域内に配置される。ここで、ゲートライン１２は画素領域に向ける部分に一つの凹部Ｔを有しており、画素電極１６はゲートライン１２と接触することなく、ゲートライン１２の凹部Ｔ内に配置される突出部１６ａを有する。ストレージライン１３は、データライン１４と平行で、且つゲートライン１２と直交するように配列される。
【００１５】
垂直ＴＦＴ２０はゲートライン１２の一部分である前記凹部Ｔを含むゲート電極１２ａと、ソース電極として機能する画素電極１６の突出部１６ａと、ゲートライン１２と平行にデータライン１４から引出してその端部が画素電極１６の突出部１６ａ上に配置されたドレイン電極１４ａとを有している。
【００１６】
符号Ａ、Ｂ、Ｃはチャンネル領域が形成される部分を示すもので、従来のＴＦＴは一つのチャンネル領域を有するが、この実施の形態による垂直ＴＦＴ２０は、ゲートライン１２の凹部Ｔ上に形成されることで、三つのチャンネル領域を有している。
【００１７】
さらに詳細には、図２及び図３を示すように、垂直ＴＦＴ２０は、ゲートラインの一部分である凹部Ｔを含むゲート電極１２ａと、ゲート電極１２ａとの非接触状態で配置され、かつソース電極として機能する画素電極の突出部１６ａと、ゲート電極１２ａと突出部１６ａとを絶縁するように形成されたゲート絶縁膜１９と、突出部１６ａ上に順に積層された第１オーミックコンタクト層１７ａ、半導体層１８及び第２オーミックコンタクト層１７ｂと、第２オーミックコンタクト層１７ｂ上に形成されたドレイン電極１４ａとを有している。符号１１はガラス基板である。ここで、第１オーミックコンタクト層１７ａ、半導体層１８及び第２オーミックコンタクト層１７ｂの総厚はゲート電極１２ａの厚さと同じであるか、またはその以下となるように形成される。また、ゲート絶縁膜１９の厚さは、半導体層１８にチャンネルが発生する程度の厚さとなるように形成される。
【００１８】
第１チャンネル領域Ａは、図２に示すように、ゲート電極１２ａと隣接した半導体層部分に対して垂直方向に形成される。第２チャンネル領域Ｂと第３チャンネル領域Ｃは、図３に示すように、ゲート電極１２ａと隣接した半導体層部分の各々に垂直方向に形成される。
【００１９】
図４乃至図６はこの実施の形態による垂直ＴＦＴの形成工程を、図１のＺ−Ｚ線に沿った工程順の断面図である。図４に示すように、透明性絶縁基板、例えばガラス基板１１の上に、凹部Ｔを有するゲートライン（以下、ゲート電極１２ａという）が形成される。突出部１６ａを有する画素電極は、突出部１６ａがゲート電極１２ａと接触しない状態で凹部Ｔ内に配置されるように形成される。この突出部１６ａはソース電極として機能する。ゲート絶縁膜１９がゲート電極１２ａと突出部１６ａの間を絶縁するように、ゲート電極１２ａと突出部１６ａの間と、ゲート電極１２ａ上に形成される。
【００２０】
次に、図５に示すように、第１オーミックコンタクト層１７ａ、半導体層１８及び第２オーミックコンタクト層１７ｂの積層パターンが、突出部１６ａ上にゲート電極１２ａと同じであるか、または小さい厚さで形成される。
【００２１】
その後、図６に示すように、ドレイン電極１４ａが第２オーミックコンタクト層１７ｂ上に形成されて垂直ＴＦＴ２０が形成される。
【００２２】
本発明は、以上の実施の形態例に限定されれるものではなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、その半導体層で三つのチャンネル領域が得られるため、半導体層の物質として非晶質シリコンを用いても、移動度を向上させることができる。従って、半導体層の物質をポリシリコンに代替させることなく、大画面及び高画質ＴＦＴ−ＬＣＤを作製することができ、これにより追加の装備投資が不要となる。
【００２４】
また、本発明によれば、チャンネルが垂直方向に形成されるため、半導体層の線幅を減少させることができ、それ自体の大きさも減少させることができる。従って、画素領域で占めるＴＦＴの面積を減少させることができるため、向上した開口率を有するＴＦＴ−ＬＣＤを作製することが現できる。
【００２５】
さらに、ＴＦＴの大きさを減少させることによって得られた領域は、表示領域として活用できるため、大画面ＴＦＴＴ−ＬＣＤの製作に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による垂直ＴＦＴを有するＴＦＴ−ＬＣＤのＴＦＴアレイ基板を示す平面図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図４】垂直ＴＦＴの形成における第１の工程の断面図である。
【図５】垂直ＴＦＴの形成における第２の工程の断面図である。
【図６】垂直ＴＦＴの形成における第３の工程の断面図である。
【図７】従来におけるＴＦＴ−ＬＣＤのＴＦＴアレイ基板を示す平面図である。
【図８】図７のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１１  ガラス基板
１２  ゲートライン
１２ａ  ゲート電極
１３  ストレージライン
１４  データライン
１４ａ  ドレイン電極
１６  画素電極
１６ａ  突出部
１７ａ  第１オーミックコンタクト層
１７ｂ  第２オーミックコンタクト層
１８  半導体層
１９  ゲート絶縁膜
２０  垂直ＴＦＴ
【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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