專利名稱：顯示裝置及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種在襯底上具備有薄膜晶體管以及用以保持經由該 薄膜晶體管而施加至像素電極的顯示信號的保持電容的顯示裝置及其 制造方法。
背景技術：
在主動矩陣(active matrix)型的液晶顯示裝置中，在玻璃襯底上 配置成矩陣狀的多個像素形成有選擇像素用的薄膜晶體管(以下簡稱 為"像素TFT")。此外，形成有用以保持經由像素TFT施加至像素 電極的顯示信號的保持電容。參照圖5針對該液晶顯示裝置及其制造方法加以說明。首先，在 第一襯底10上，在像素TFT部形成有由鉬或鉻等所構成的用以遮蔽射 入至第一襯底10的外部光線的遮光金屬層11。該遮光金屬層11用以 抑制因射入至像素TFT 100的光線所導致的光漏電流。接著，通過例 如電漿化學氣相沉積法(Plasma Chemical Vapor Deposition;以下簡稱 為電漿CVD)形成由氧化硅膜或氮化硅膜等的絕緣膜所構成的用以覆 蓋遮光金屬層11的緩沖膜53。接著，在緩沖膜53上形成非晶硅 (amorphous silicon)層。之后，通過激光退火將非晶硅層予以結晶化 而形成多晶硅層55。多晶硅層55被蝕刻成島(island)狀的圖案。多 晶硅層55具有作為像素TFT 100T的主動層以及保持電容100C的保持 電容電極的功能。接著，通過電漿CVD形成由氧化硅膜等所構成的用以覆蓋多晶硅 層55的柵極絕緣膜56。該柵極絕緣膜56成為保持電容100C的保持 電容膜56C。接著，在像素TFT 100T的柵極絕緣膜56上形成由鉬或鉻等所構 成的柵極電極57。另一方面，在保持電容膜56C上形成由與柵極電極 57相同的金屬所構成的上層電容電極58。之后，將柵極電極57及上
層電容電極58作為屏蔽并對多晶硅層55予以離子植入雜質而形成源 極與漏極。當為N通道型的薄膜晶體管時，該雜質為磷或砷。源極與 漏極間的區域成為信道(channel)。接著，形成用以覆蓋柵極電極57與上層電容電極58的層間絕緣 膜19。在柵極絕緣膜56及層間絕緣膜19設置接觸孔(contact hole) CH1、 CH2，并形成經由該接觸孔CH1、 CH2而與多晶硅層55連接的 源極電極20S及漏極電極20D。接著，根據需求，形成由用以覆蓋源 極電極20S與漏極電極20D的氮化硅膜等所構成的鈍化(passivation) 膜21、以及由感光性材料等所構成的平坦化膜22。在鈍化膜21及平 坦化膜22設置接觸孔CH3，并形成由經由該接觸孔CH3而與源極電 極20S連接的ITO (indium tin oxide ;銦錫氧化物)等的透明金屬所構 成的像素電極23。并且，在第一襯底10貼合由玻璃等透明材料所構成的、用以密封 液晶層LC的第二襯底30。在第二襯底30形成由ITO等透明金屬所構 成的共通電極31，且該共通電極31與像素電極23為相對向。此外， 在第一襯底10及第二襯底30形成未圖示的偏光板。該顯示裝置的動作如下。當像素TFT 100T根據施加至柵極電極 57的像素選擇信號而成為導通(ON)狀態時，即根據經由源極電極 20S而施加至像素電極23的顯示信號來控制液晶層LC的液晶分子的 配向。此時，顯示信號被保持電容100C保持，而施加至像素電極23 一定期間。由此，控制對于來自背光BL的光線的像素的通過光量，以 進行黑顯示或白顯示。作為關聯的技術文件，列舉例如以下的專利文件。專利文件l:日本特開平11-111998號公報發明內容(發明所欲解決的課題) 然而，以往當通過激光退火將非晶硅層予以結晶化，而形成結晶 粒徑為300nm至400nm的多晶硅層55時，會在多晶硅層55的表面產 生比粒界部的膜厚還高兩倍左右的隆起。因為該隆起，有使堆疊在保 持電容電極上的保持電容膜56C的覆蓋性劣化、而降低多晶硅層55(保 持電容電極)與上層保持電容電極58之間的絕緣耐壓、而降低制造成品率的問題。此外，當以提升表面平坦性的條件來形成多晶硅層55時， 由于結晶粒徑變小，且保持電容電極電阻變的高電阻化，所以有薄膜 晶體管與保持電容的連接電阻變高且降低制造成品率的問題。 (解決課題的手段) 本發明的顯示裝置是在襯底上具備有薄膜晶體管以及用以保持經 由薄膜晶體管而施加至像素電極的顯示信號的保持電容的顯示裝置，其特征為薄膜晶體管具備有:遮光層，形成在襯底上；多晶硅層， 在遮光層上隔著緩沖膜而形成；柵極絕緣膜，覆蓋多晶硅層；柵極電 極，形成在柵極絕緣膜上；而保持電容具備有下層保持電容電極， 形成在襯底上；下層保持電容膜，經由形成在下層保持電容電極上的 緩沖膜的開口部而與下層保持電容電極接觸，且比緩沖膜還薄；保持 電容電極，隔著下層保持電容膜而形成在下層保持電容電極上，且具 有比緩沖膜上的多晶硅層的結晶粒徑還小的微結晶多晶硅部分；上層 保持電容膜，覆蓋保持電容電極；以及上層保持電容電極，隔著上層 保持電容膜而形成在保持電容電極上。依據上述結構，由于保持電容電極是由微結晶多晶硅所構成且其 表面平坦性良好，所以能提升與上層保持電容電極之間的絕緣耐壓。此外，除了上述結構外，特征還在于，保持電容電極的圖案形成 為比開口部的底部還大，保持電容電極外周部的邊緣配置在開口部的 傾斜部的緩沖膜上或開口部外側的緩沖膜上，且保持電容電極外周部 的結晶粒徑比內側的結晶粒徑還大。依據上述結構，由于保持電容電極的圖案形成為比開口部的底部 還大，保持電容電極外周部的邊緣配置在前述開口部的傾斜部的緩沖 膜上或開口部外側的緩沖膜上，且前述保持電容電極外周部的結晶粒 徑比內側的結晶粒徑還大，所以能降低前述保持電容電極外周部的薄 片電阻(sheetresistance)，且減小薄膜晶體管與保持電容的連接電阻。 此外，能防止因開口部的臺階而導致保持電容電極的斷線。此外，本發明還是在襯底上具備有薄膜晶體管以及用以保持經由 該薄膜晶體管而施加至像素電極的顯示信號的保持電容的顯示裝置的 制造方法，其特征為該制造方法具備有在襯底上形成遮光層及下
層保持電容電極的步驟；形成緩沖膜并覆蓋遮光層及下層保持電容電 極的步驟；選擇性地蝕刻下層保持電容電極上的緩沖膜以形成開口部 的步驟；經由開口部在下層保持電容電極上形成比緩沖膜還薄的下層 保持電容膜的步驟；在緩沖膜及下層保持電容膜上形成非晶硅層，并 對該非晶硅層進行激光退火，由此將非晶硅層形成為多晶硅層的步驟; 將多晶硅層予以圖案化以形成保持電容電極的步驟；形成用以覆蓋多 晶硅層的柵極絕緣膜以及用以覆蓋保持電容電極的上層保持電容膜的 步驟；以及在柵極絕緣膜上形成柵極電極，且在上層保持電容膜上形 成上層保持電容電極的步驟。 (發明的效果)依據本發明，可在襯底上具備有薄膜晶體管以及用以保持經由該 薄膜晶體管而施加至像素電極的顯示信號的保持電容的顯示裝置中，提升用以形成保持電容的電極間的絕緣耐壓，并可以提高制造的成品率。此外，依據本發明，由于能以小面積將保持電容予以大電容化， 所以對于高細致化及高開口率也有效。并且，依據本發明，能減小薄膜晶體管與保持電容的連接電阻。 此外，能防止因保持電容部所形成的開口部的臺階而導致保持電容電 極斷線的情況。
圖1是本發明的實施方式的液晶顯示裝置的剖面圖。圖2是本發明的實施方式的液晶顯示裝置的平面圖。圖3是本發明的實施方式的液晶顯示裝置的保持電容的平面圖。圖4是本發明的實施方式的液晶顯示裝置的保持電容的平面圖。圖5是顯示現有例的液晶顯示裝置的剖面圖。符號說明1、 100 像素 1T、菌T 像素TFT 1C、 100C 保持電容 10 第一襯底11遮光金屬層12下層保持電容電極13、 53緩沖膜14下層保持電容膜15、 15C、 55多晶娃層16、 56柵極絕緣膜16C上層保持電容膜17柵極電極18上層保持電容電極19層間絕緣膜20D漏極電極20S源極電極21鈍化膜22平坦化膜23像素電極30第二襯底31共通電極56C保持電容膜57柵極電極58上層電容電極OP開口部CH1、 CH2、 CH3接觸孔K傾斜部LC液晶層具體實施方式
參照附圖針對本發明的實施方式的顯示裝置及其制造方法加以說 明。雖在顯示裝置形成有多個像素，但在圖1中僅顯示一個像素1。圖1所示的第一襯底10側的剖面結構相當于沿著圖2平面圖的X—X剖 線的剖面。此外，在圖1及圖2中，針對與圖5所示的相同結構要素， 附上相同的符號來參照。由玻璃等透明的絕緣材料所構成的第一襯底IO包含有形成有像素TFT IT的像素TFT部以及形成有保持電容1C的電容部。首先，在第 一襯底10上，在像素TFT部形成有由鉬或鉻等所構成的用以遮蔽射入 至第一襯底10的外部光線的遮光金屬層11。另一方面，在第一襯底 10的電容部形成下層保持電容電極12。下層保持電容電極12較佳為 以與遮光金屬層11相同的材料來形成。在該情況下，在第一襯底10 上形成作為遮光金屬層11的金屬層，并對該金屬層進行圖案化，由此 形成遮光金屬層11及下層保持電容電極12。遮光金屬層11較佳為連接至后述的柵極電極17。此外，也可將遮 光金屬層ll的電位作為接地(ground)等的預定的固定電位。在該情 況下，也可將遮光金屬層11與下層保持電容電極12予以連接。接著，通過電槳CVD等，形成由氧化硅膜或氮化硅膜等的絕緣膜 所構成的用以覆蓋遮光金屬層11及下層保持電容電極12的緩沖膜13。 該緩沖膜13與后述的下層保持電容層14的膜厚總和較佳為300nm以 上，以使多晶硅層15的結晶粒徑均勻化。選擇性地蝕刻下層保持電容 電極12上的緩沖膜13，以形成露出下層保持電容電極12的開口部OP。 此時，在緩沖膜13的開口部OP的邊緣形成傾斜部K。接著，形成用以覆蓋緩沖膜13以及在開口部OP內所露出的下層 保持電容電極12的下層保持電容膜14。該下層保持電容膜14形成為 與開口部OP內露出的下層保持電容電極12接觸。下層保持電容膜14 的膜厚比緩沖膜13的膜厚還薄，較佳為100nm以下。下層保持電容膜 14是由氧化硅膜或氮化硅膜等的絕緣膜所構成，且通過電漿CVD等所 形成。接著，在下層保持電容膜14上形成約45nm膜厚的非晶硅層。之 后，通過激光退火(較佳為受激準分子激光(excimerlaser)退火)將 非晶硅層予以結晶化，以形成結晶粒徑約300nm至400nm的多晶硅層 15。此時，在電容部結晶化前的多晶硅層15C中，由于下層保持電容 膜14比像素TFT 1T的遮光金屬層11上的緩沖膜13還薄，所以與遮 光金屬層11上的結晶化前的多晶硅層15相比，激光退火所產生的熱 會經由下層保持電容膜14而傳達至下層保持電容電極12，所以容易散 熱。由此，下層保持電容膜14及下層保持電容電極12上的多晶硅層
15C變的難以進行結晶化，所以與像素TFT 1T的多晶硅層15相比， 多晶硅結晶粒徑變小。結果，使用在上述像素TFT 1T的多晶硅層15 中能獲得結晶粒徑約300nm至400nm的激光退火條件下，保持電容1C 的多晶硅層15C會變成結晶粒徑約50nm以下的微結晶，且平坦性變 的良好。之后，對多晶硅層15C進行雜質的離子植入。由此，電容部的多 晶硅層15C具有作為保持電容電極的功能。并且，多晶硅層15、 15C 被圖案化成預定的圖案。接著，形成用以覆蓋像素TFT部及電容部的多晶硅層15、 15C的 柵極絕緣膜16。在此，與保持電容1C的多晶硅層15C重疊的柵極絕 緣膜16具有作為上層保持電容膜16C的功能。接著，在像素TFT部的柵極絕緣膜16上形成由鉬或鉻等所構成的 柵極電極17。另一方面，在上層保持電容膜16C上形成上層保持電容 電極18。由于下層的多晶硅層15C的平坦性反映至上層保持電容膜16， 所以提升多晶硅層15C (保持電容電極)與上層保持電容電極18的絕 緣耐壓。上層保持電容電極18以與柵極電極17相同的材料所形成。艮P， 在柵極絕緣膜16及上層保持電容膜16C上形成作為柵極電極17的金 屬層，且將該金屬層予以圖案化，由此形成柵極電極17及上層保持電 容電極18。由此，保持電容1C夾著作為保持電容電極的多晶硅層15C，并在 多晶硅層15C的上下形成為電容。因此，能增大單位面積的電容值。接著，將柵極電極17及上層保持電容電極18作為屏蔽，對像素 TFT部的多晶硅層15予以離子植入雜質，而形成源極及漏極。當為N 通道型的薄膜晶體管時，該雜質為磷或砷。源極與漏極之間的區域變 成信道。并且，根據需求，也可形成由低濃度雜質層及高濃度雜質層 所構成的LDD (Lightly Doped Drain;輕摻雜漏極)構造的源極及漏極。接著，形成用以覆蓋柵極電極17及上層保持電容電極18的層間 絕緣膜19。從此層開始的上層的結構要素(即，層間絕緣膜19、分別 與多晶硅層15的源極及漏極連接的源極電極20S及漏極電極20D、鈍 化膜21、平坦化膜22、以及像素電極23)形成為與圖5所示的結構要 素相同。此外，第二襯底30及共通電極31也與圖5所示相同，貼合至第 一襯底10，以密封位于第二襯底30與第一襯底10之間的液晶層LC。 并且，在第一襯底10與第二襯底30形成未圖示的偏光板。該顯示裝 置的顯示動作與現有例所示內容相同。接著，參照圖3與圖4，針對保持電容1C的另一個特征結構加以 說明。圖3與圖4是保持電容1C的平面圖，圖4的Y—Y剖線的剖面 相當于圖1的保持電容1C的剖面。如圖3所示，當多晶硅層15C (保 持電容電極)的圖案比緩沖膜13的開口部OP的底部還小時，由于該 部分的多晶硅層15C由微結晶多晶硅所構成，所以有該部分的電阻變 高，且與像素TFT1T的源極的連接電阻變高的問題。此外，當開口部 OP的臺階覆蓋率(step coverage)差時，有因該臺階部D而導致斷線 的問題。因此，如圖4所示，多晶硅層15C (保持電容電極)的圖案形成 為比開口部OP的底部還大，且形成為將多晶硅層15C外周部的邊緣 配置在開口部OP的傾斜部K的緩沖膜13上或開口部OP外側的緩沖 膜13上。由此，多晶硅層15C (保持電容電極)外周部的結晶粒徑變 的比內側的結晶粒徑還大。即，多晶硅層15C (保持電容電極)的圖 案變成為以低電阻的外周多晶硅部來包圍高電阻的微結晶多晶硅部的 周圍。由此，能減小像素TFT1T的源極與多晶硅層15C (保持電容電 極)的連接電阻。此外，由于以保持電容電極18來覆蓋開口部OP的 臺階整體，所以能減輕/防止因臺階部位所造成的保持電容電極的斷 線。并且，上層保持電容電極18也可配置成不與多晶硅層15C (保持 電容電極)外周部平坦性不良好的部分重疊。由此，能抑制上層保持 電容電極18與多晶硅層15間的絕緣耐壓的降低。并且，在本實施方式中，雖在第一襯底10配置像素電極23且在 第二襯底30配置共通電極31，但本發明也可適用于具有上述以外的結 構的液晶顯示裝置。例如，本發明也可適用于在第一襯底10配置像素 電極與共通電極兩者，且針對第一襯底IO使用大致水平方向的電場來 進行液晶層LC的光學性控制的FFS (Fringe-Field Switching;邊緣電 場切換)方式或IPS (In-Plain Switching;橫向電場切換)方式的液晶 顯示裝置。為FFS方式時，由于像素電極與共通電極隔著絕緣膜而相對向配置，由此構成為電容。由于加上此電容，故能增大保持電容1C整體的電容值，所以對高細致化及高開口率化更為有效。此外，本實施方式雖以液晶顯示裝置為例來說明，但本發明也可 適用于液晶顯示裝置以外的顯示裝置，例如也可適用于具備有有機電致發光(electroluminescence)組件的顯示裝置。
權利要求
1. 一種顯示裝置，在襯底上具備有薄膜晶體管以及用以保持經由 前述薄膜晶體管而施加至像素電極的顯示信號的保持電容的顯示裝置 中，其特征在于，前述薄膜晶體管具備有遮光層，形成在前述襯底上；多晶硅層，在前述遮光層上隔著緩沖膜而形成；柵極絕緣膜，覆蓋前述多晶硅層；以及柵極電極，形成在前述柵極絕緣膜上；而前述保持電容具備有下層保持電容電極，形成在前述襯底上；下層保持電容膜，經由形成在前述下層保持電容電極上的前述緩 沖膜的開口部而與前述下層保持電容電極接觸，且比前述緩沖膜還薄；保持電容電極，隔著前述下層保持電容膜而形成在前述下層保持 電容電極上，且具有比前述緩沖膜上的多晶硅層的結晶粒徑還小的微 結晶多晶硅部分；上層保持電容膜，覆蓋前述保持電容電極；以及上層保持電容電極，隔著前述上層保持電容膜而形成在前述保持 電容電極上。
2. 根據權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，前述保持電容 電極的圖案形成為比前述開口部的底部還大，前述保持電容電極外周 部的邊緣配置在前述開口部的傾斜部的前述緩沖膜上，且前述保持電 容電極外周部的結晶粒徑比內側的結晶粒徑還大。
3. 根據權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，前述保持電容 電極的圖案形成為比前述開口部的底部還大，前述保持電容電極外周 部的邊緣配置在前述開口部的外側的前述緩沖膜上，且前述保持電容 電極外周部的結晶粒徑比內側的結晶粒徑還大。
4. 根據權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，前述緩沖膜與前述下層保持電容膜的膜厚總和為300nm以上。
5. 根據權利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，前述下層保持 電容膜的膜厚為100nm以下。
6. 根據權利要求2所述的顯示裝置，其特征在于，前述保持電容 電極的外周部未與前述上層保持電容電極重疊。
7. 根據權利要求3所述的顯示裝置，其特征在于，前述保持電容 電極的外周部未與前述上層保持電容電極重疊。
8. —種顯示裝置的制造方法，在襯底上具備有薄膜晶體管以及用 以保持經由該薄膜晶體管而施加至像素電極的顯示信號的保持電容的 顯示裝置的制造方法，其特征在于該制造方法具備有在前述襯底上形成遮光層及下層保持電容電極的步驟； 形成緩沖膜并覆蓋前述遮光層及下層保持電容電極的步驟； 選擇性地蝕刻前述下層保持電容電極上的前述緩沖膜以形成開口 部的步驟；經由前述開口部在前述下層保持電容電極上形成比前述緩沖膜還 薄的下層保持電容膜的步驟；在前述緩沖膜及前述下層保持電容膜上形成非晶硅層，并對該非 晶硅層進行激光退火，由此將非晶硅層形成為多晶硅層的步驟；將前述多晶硅層予以圖案化以形成保持電容電極的步驟；形成用以覆蓋前述多晶硅層的柵極絕緣膜以及用以覆蓋前述保持 電容電極的上層保持電容膜的步驟；以及在前述柵極絕緣膜上形成柵極電極，且在前述上層保持電容膜上 形成上層保持電容電極的步驟。
9. 根據權利要求8所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于，形 成前述保持電容電極的步驟，將前述保持電容電極形成為比前述開口 部的底部還大，且使前述保持電容電極的邊緣配置在前述開口部的傾 斜部的前述緩沖膜上。
10.根據權利要求8所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于，形 成前述保持電容電極的步驟，將前述保持電容電極形成為比前述開口 部的底部還大，且使前述保持電容電極的邊緣配置在前述開口部的外 側的前述緩沖膜上。
11.根據權利要求8所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于，前述緩沖膜與前述下層保持電容膜的膜厚總和為300nm以上。
12.根據權利要求8所述的顯示裝置的制造方法，其特征在于，前 述下層保持電容膜的膜厚為100nm以下。
全文摘要
一種顯示裝置及其制造方法。本發明的目的為在襯底上具備有薄膜晶體管以及用以保持經由該薄膜晶體管而施加至像素電極的顯示信號的保持電容的顯示裝置中，提升用以形成保持電容的電極間的絕緣耐壓，并提高制造成品率。本發明的顯示裝置的制造方法如下在保持電容中，堆疊下層保持電容電極、薄的下層保持電容膜、多晶硅層、上層保持電容膜、以及上層保持電容電極。多晶硅層通過激光退火而產生的結晶化而形成。保持電容的多晶硅層即成為微結晶，而其表面平坦性良好。多晶硅層(保持電容電極)的圖案形成為比開口部的底部還大，且形成為多晶硅層外周部的邊緣配置在開口部的傾斜部上或開口部外的緩沖膜上。
文檔編號H01L27/12GK101145566SQ20071015405
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月13日 優先權日2006年9月14日
發明者梅谷雄高, 森本雄策, 櫻井徹 申請人:愛普生映像元器件有限公司