图像显示装置及其制造方法

专利名称：图像显示装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种使用了薄膜晶体管的有源矩阵式的图像显示装 置及其制造方法，尤其涉及使用了能削减薄膜晶体管的形成中的离子 注入和的工序数的结构的薄膜晶体管的图像显示装置及其制造 方法。
背景技术：
在有源矩阵式的图像显示装置中，对于像素电路和用于驱动像素 电路的外围电路， 一 般将以薄膜晶体管为代表的有源元件形成在玻璃 等绝缘基板上。作为有源矩阵式的图像显示装置，液晶显示装置、有机EL显示装置已被广泛实用化或正处在实用化阶段。在这里，虽然 以液晶显示装置和有机EL显示装置为例进行说明，但显然本发明也 可以适用于显示原理与这些显示装置不同的其他有源矩阵式的图像 显示装置。使用了多晶硅的薄膜晶体管(也记载为TFT)，具有迁移率比使 用了非晶硅的TFT高2个数量级以上的优异性能。作为有效运用了这 一特征的例子，例如可以举出非专利文献1所记载的有源矩阵型液晶 显示装置。该图像显示装置，是称作平板显示器(FPD)的平板型的 图像显示装置。通过用多晶硅TFT构成该显示装置的外围电路(驱动 电路等)的一部分，能够减少像素部与外围电路的连接端子数，能实 现高清晰的图像显示。图29是作为以往的图像显示装置的一例的液晶显示装置的电路 结构图。图30是构成图29中的外围电路(数据线驱动电路DDR、 栅极线驱动电路GDR)的薄膜晶体管的俯视图(a)和像素部PXL的 俯视图(b)。图31是沿着图30的A-A'线、B-B'线、C-C'线的剖视 图。图32 ~图39是图31所示的PMOSTFT部分、NMOSTFT部分、 保持电容Cst部分的制造工序图。另外，在图32 图39中，图的左 侧表示NMOSTFT部分，中央表示PMOSTFT部分，右侧表示电容 Cst部分，仅在图32中标明了这些的区别。作为薄膜晶体管，使用顶栅型低温多晶硅TFT。栅极电极由l种 不透明的金属膜形成，PMOSTFT、 NMOSTFT、保持电容Cst的上部 电极都是同样的厚度。像素部PXL包括TFT( NMOSTFT)、保持电容Cst、以及液晶 LC，由数据线驱动电路DDR和栅极线驱动电路GDR通过数据线DL、 栅极线GL、电容线CL施加的信号所驱动。保持电容将高浓度n型 多晶硅层和栅极电极层用作下部电极和上部电极。外围电路由 NMOSTET和PMOSTFT构成。该液晶显示装置的制造方法如下。在优选使用玻璃基板的绝缘性 基板SUB上，作为緩沖层(底膜)淀积100nm的氮化硅和氧化硅的 层叠膜BUF,再利用等离子CVD法淀积50nm的非晶硅层。接着， 照射XeCl准分子激光(excimer laser)使非晶硅层结晶化，将利用公 知的光学蚀刻工序(光刻工序1)进行了图形化的抗蚀剂作为掩模进 行干蚀刻，获得岛状的多晶硅层PSI。之后，利用等离子CVD法淀积 100nm的栅极绝缘膜GI (栅极绝缘膜的成膜)。…图32。全面进行用于NMOSTFT的阈值调整注入，形成低浓度p型区域 LDP。进行第2次光刻工序，仅在形成PMOSTFT的区域进行用于 PMOSTFT的阈值调整注入(低浓度n型注入LDN)。...图33。进行第3次光刻工序，进行保持电容Cst的下部电极注入。该注 入是高浓度n型注入(HDN)。…图34。淀积栅极金属膜，进行第4次光刻工序，利用湿蚀刻形成栅极电 极GT。此时，施以过蚀刻(overetching)使得栅极电极的金属膜的 轮廓相对于抗蚀剂RST的轮廓向内侧后退lnm左右。...图35。将图35中的抗蚀剂RST用作掩模进行高浓度n型源极.漏极注入 (HDN )。接着，除去抗蚀剂RST进行低浓度n型LDD( Lightly Doped
Drain)注入(LDN) 。 NMOSTFT —般漏电流较大，所以设置LDD 区域利用电场减弱来抑制漏电流。可以利用电场减弱来提高抗热载流 子特性。...图36。进行第5次光刻，仅对PMOSTFT进行高浓度p型的高浓度注入 (HDP)。…图37。淀积层间绝缘膜INS1，进行第6次光刻，利用干蚀刻或湿蚀刻形 成接触孔。淀积布线用金属，进行第7次光刻，利用干蚀刻或湿蚀刻 形成源极/漏极电极SD。...图38。淀积层间绝缘膜INS2和保护绝缘膜PAS，进行第8次光刻，形 成接触孔。淀积像素电极用透明导电膜，进行第9次光刻，形成像素 电极PX。...图39。作为公开了这种现有技术的文献，可以举出非专利文献1。 〔非专利文献 1 〕 Society for Information Display International Symposium Digest of Technical Papers p. 172 ( 1999 )发明内容在上述以往的薄膜晶体管中，其栅极电极由l种不透明的金属膜 形成，PMOSTFT、 NMOSTFT的栅极电极与保持电容Cst的上部电极 为相同的厚度。而且，与源极/漏极的掺杂工序分开进行保持电容Cst 的下部电极的杂质掺杂。此外，与PMOSTFT的源极/漏极的注入用光 刻工序分开进行PMOSTFT的阈值调整注入用光刻工序。光刻工序包 括涂敷抗蚀剂、曝光、显影、低温干燥(baking)、除去抗蚀剂，是 一系列工序中最花费时间的工序，在制造上需要较长的时间。本发明的目的在于提供一种图像显示装置，通过做成具有能削减 离子注入步骤和光刻工序的工序数的结构的薄膜晶体管，缩短了制造 所花费的时间。本发明的图像显示装置，包括有源矩阵基板，上述有源矩阵基板 具有在绝缘性基板上形成的多条栅极线、和与上述多条栅极线交叉 成矩阵状而形成的多条数据线，在上述栅极线与上述数据线的交叉部
分形成多个像素，在由上述多个像素构成的显示区域的外侧形成包含 用于驱动该像素的驱动电路的外围电路，上述像素具有薄膜晶体管和 保持电容，上述外围电路具有薄膜晶体管。而且，为了达成上述目的，本发明的上述栅极电极是下层金属膜 与上层金属膜的层叠结构，用与构成上述栅极电极的上述下层金属膜 同层的金属膜构成上述保持电容的上部电极。此外，本发明可以是，上述薄膜晶体管由n沟道传导型和p沟道 传导型这2种构成， 一者的薄膜晶体管的栅极电极是与上述栅极电极 相同结构的层叠结构，另 一 者的薄膜晶体管的栅极电极是与上述栅极 电极的下层金属膜同层的电极。并且，本发明可以是，上述栅极电极的下层金属膜是透明电极。再者，本发明可以是，使上述下层金属膜的膜厚比上述上层金属 膜的膜厚薄，使上述下层金属膜的膜厚在20nm以上60nm以下。此外，本发明可以是，构成上述保持电容的下部电极，由具有n 型多晶硅的电极和具有p型多晶硅的电极构成。而且，本发明可以是，使构成上述薄膜晶体管的上述栅极电极的 下层金属膜与上层金属膜的宽度相同。并且，本发明可以是，使构成上述薄膜晶体管的上述栅极电极的 下层金属膜的宽度比上层金属膜的宽度宽。另外，本发明不限于上述结构和在后述的实施方式中说明的实施 例的结构，在不脱离本发明的技术思想的范围内可以进行各种各样的 变更。通过将薄膜晶体管做成本发明的结构，能够与源极/漏极的注入 同时进行保持电容的下部电极用注入，可以削减1个离子注入工序。 而且，通过利用PMOSTFT的源极/漏极的掺杂即注入用抗蚀剂图案进 行PMOSTFT的阈值调整注入，可以削减l个光刻工序。由此，可以 削减1个最花费时间的光刻工序和1个离子注入工序，能以更短的时 间、更低廉的价格提供图像显示装置。


图l是在说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基板 上所形成的薄膜晶体管部分的俯视图。图2是图1所示的薄膜晶体管部分的剖视图。图3是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基板的制造方法的工序图。图4是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基 板的制造方法的接着图3的工序图。图5是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基 板的制造方法的接着图4的工序图。图6是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基 板的制造方法的接着图5的工序图。图7是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基 板的制造方法的接着图6的工序图。图8是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基 板的制造方法的接着图7的工序图。图9是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基 板的制造方法的接着图8的工序图。图10是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵 基板的制造方法的接着图9的工序图。图11是用于说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵 基板的制造方法的接着图IO的工序图。图12是用于说明本发明的图像显示装置的实施例2的有源矩阵 基板的制造方法的工序图。图13是用于说明本发明的图像显示装置的实施例2的有源矩阵 基板的制造方法的接着图12的工序图。图14是用于说明本发明的图像显示装置的实施例2的有源矩阵 基板的制造方法的接着图13的工序图。图15是用于说明本发明的图像显示装置的实施例2的有源矩阵 基板的制造方法的接着图14的工序图。图16是用于说明本发明的图像显示装置的实施例2的有源矩阵 基板的制造方法的接着图15的工序图。图17是用于说明本发明的图像显示装置的实施例3的有源矩阵 基板的制造方法的工序图。图18是用于说明本发明的图像显示装置的实施例3的有源矩阵 基板的制造方法的接着图17的工序图。图19是用于说明本发明的图像显示装置的实施例3的有源矩阵 基板的制造方法的接着图18的工序图。图20是用于说明本发明的图像显示装置的实施例3的有源矩阵 基板的制造方法的接着图19的工序图。图21是用于说明本发明的图像显示装置的实施例3的有源矩阵 基板的制造方法的接着图20的工序图。图22是用于说明本发明的图像显示装置的实施例4的有机EL显 示装置的电路结构图。图23是本发明的有机EL显示装置的像素部俯视图。图24是用图23 (a)的虚线表示的像素区域的要部剖视图。图25是用于说明作为本发明的图像显示装置的第1例的液晶显 示装置的装置结构例的展开斜视图。图26是在图25的Z-Z线方向切断后的剖视图。图27是用于说明作为本发明的图像显示装置的第2例的有机EL 显示装置的装置结构例的展开斜视图。图28是将图27所示的结构要素一体化构成的有机EL显示装置 的俯视图。图29是作为以往的图像显示装置的一例的液晶显示装置的电路 结构图。图30是构成图29的外围电路(数据线驱动电路DDR、栅极线 驱动电路GDR)的薄膜晶体管的俯视图(a)、和像素部PXL的俯视 图(b)。
图31是沿着图30的A-A'线、B-B'线、图32是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的制造工序图。图33是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的接着图32的制造工序图。图34是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的接着图33的制造工序图。图35是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的接着图34的制造工序图。图36是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的接着图35的制造工序图。图37是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的接着图36的制造工序图。图38是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的接着图37的制造工序图。图39是图31所示的PMOSTFT部分、 容Cst部分的接着图38的制造工序图。C-C'线的剖视图。 NMOSTFT部分、保持电NMOSTFT部分、保持电NMOSTFT部分、保持电NMOSTFT部分、保持电NMOSTFT部分、保持电NMOSTFT部分、保持电NMOSTFT部分、保持电NMOSTFT部分、保持电具体实施方式
以下，利用实施例详细说明本发明的最佳实施方式。 〔实施例1〕图1是在说明本发明的图像显示装置的实施例1的有源矩阵基板 上所形成的薄膜晶体管部分的俯视图，图1的(a)表示外围电路的 一部分的平面，图1的(b)表示像素电路的一部分的平面。图1所 示薄膜晶体管是顶栅型薄膜晶体管。图2是图1所示的薄膜晶体管部 分的剖视图，图2的(a)是沿着图l的(a)的D-D'线的剖视图，表 示PMOSTFT部分，图2的(b)是沿着图1的(a)的E-E'线的剖视 图，同样表示PMOSTFT部分，图2的(c)是沿着图1的(b)的F-F 线的剖视图，表示NMOSTFT部分和保持电容Cst部分。 在图1和图2中，在基板SUB的表面，形成底膜BUF,在其上 多晶硅膜PSI被图形化。隔着栅极绝缘膜GI层叠有栅极电极GT的 下层金属GMB和上层金属GMT。覆盖栅极电极GT形成绝缘膜INS1 ， 在该绝缘膜INS1上开有接触孔并形成有连接栅极电极的上层金属 GMT的布线GLL，而且开有从绝缘膜INS1通过栅极绝缘膜GI直至 多晶硅膜PSI的接触孔，并形成有源极/漏极电极SD。覆盖源极/漏极电极SD形成绝缘膜INS2，在最上层形成有保护 绝缘膜PAS。在图2的(c)所示的像素部中，在保护绝缘膜PAS之 上成膜像素电极PX。该像素电极PX,经由形成于保护绝缘膜PAS 和绝缘膜INS2的接触孔与源极/漏极电极SD连接。如图2的(a)和图2的(c)所示，栅极电极做成下层金属GMB 与上层金属GMT的层叠结构。下层金属GMB使用薄的金属。保持 电容Cst部分的上层电极仅有下层金属GMB。而且，通过该薄的下 层金属GMB,与源极/漏极的注入同时进行保持电容Cst的下部电极 用注入。而且，如图2的(a)、图2的(b)所示，PMOSTFT的栅 极电极也仅有下层金属GMB,利用相同的抗蚀剂进行源极/漏极的注 入和阈值调整注入。通过将薄膜晶体管和保持电容做成这种结构，在其制造上可以削 减1个光刻工序和1个注入工序，能以更短的时间、更低廉的价格获 得用于图像显示装置的有源矩阵基板。通过使用该有源矩阵基板能以 低成本提供高品质的图像显示装置。接着，利用图3~图11说明在图1、图2中说明的本发明的图像 显示装置的实施例1的有源矩阵基板的制造方法。图3~图11的左侧 的图表示NMOSTFT部分的剖面，中央的图表示PMOSTFT部分的剖 面，右侧的图表示保持电容Cst部分的剖面，仅图3标明了该图的区 别。首先，在作为透明绝缘性基板的玻璃基板SUB上，作为底膜BUF 淀积100nm厚的氧化硅膜SiO(也可以在其下方淀积该厚度的氮化硅 膜SiN,做成层叠的底膜)。在底膜BUF之上利用等离子CVD法淀
积50nm厚的非晶硅层(a-Si),向非晶硅层照射XeCl准分子激光， 非晶硅膜结晶化成为多晶硅膜(p-Si) PSI。利用第1次光刻工序和干 蚀刻将多晶硅膜PSI图形化成岛状。该其上利用等离子CVD法淀积 1 OOnm厚的氧化硅膜作为栅极绝缘膜GI。...图3。为了调整NMOSTFT的阈值，以注入能量30KeV、注入量lx1012 个/cm2,全面进行低浓度注入(形成LDP区域)。…图4。作为栅极电极GT的下层金属(下层栅极层)GMB,进行30nm 厚的钛(Ti)的成膜，作为上层金属(上层栅极层)GMT,利用溅射 法将钼鴒(MoW)连续成膜为150nm厚。作为下层金属GMB的材 料，除了 Ti外可以使用氮化钛(TiN)或其他适当的金属。由于在注 入时作为贯通膜使用，所以下层金属GMB的层厚最好较薄。但是， 若下层金属GMB的层厚过薄，则将成为断线、电阻增加的原因，所 以优选膜厚在20~ 60nm左右。将下层金属GMB做得较薄，还具有 能使光的一部分透过，从而获得亮的像素的效果。通过将ITO( Indium Tin Oxide) 、 ZnO类的透明金属用于下层金属GMB，能进一步使光 透过。作为上层金属GMT，除了 MoW外，也可以是钼(Mo)、鵠 (W)、铬(Cr)或其他金属。但是，要将在上层金属GMT的蚀刻 时能取得选择比的材料用于下层金属GMB。上层金属的层厚优选120 至200nm。利用第2次光刻工序和湿蚀刻加工上层金属GMT。此时， 为了之后形成LDD区域，以力口入1 jim的侧面蚀刻(side etching)的 方式进行加工。侧面蚀刻的宽度优选0.5至2p左右。保持电容部Cst 以上层金属CMT被除去的方式配置。由此，就能在形成栅极电极后进 行保持电容下部电极的离子注入。而且，保持电容线CL的部分原样保 持层叠，防止保持电容线的电阻上升。...图5。原样保留之前的抗蚀剂，以75KeV注入8xlO"cm^的磷离子，进 行高浓度n型的离子注入(形成HDN区域)。由此，源极和漏极被 注入，同时保持电容Cst的下部电极也被注入。即，削减了l个注入 工序。以80KeV进行1 x 1013个cm-2的低注入量的磷离子注入形成LDD 区域使得漏极端的电场减弱。LDD区域用的注入也可以在接下来的下 层金属GMB的加工之后进行。...图6。利用第3次光刻工序和干蚀刻进行下层金属GMB的加工。此时， NMOSTFT和PMOSTFT将栅极电极GT的上层金属GMT作为掩模 进行加工，保持电容Cst将抗蚀剂RST作为掩模进行加工。下层金属 GMB的加工也可以用湿蚀刻。...图7。在第4次光刻工序中用抗蚀剂RST覆盖NMOSTFT和保持电容 Cst,以30KeV利用1.5xl0。cn^的硼离子进行高浓度p型离子注入， 在PMOSTFT的源极/漏极进行注入(形成HDP区域)。…图8。在保留抗蚀剂RST的状态下除去PMOSTFT的上层金属GMT。 PMOSTFT的4册才及电极成为4又有下层金属GMB的结构。接触部和布 线部保持层叠不变。接着，为了在保留抗蚀剂RST的状态下进行 PMOSTFT的阈值调整，以注入量80keV通过下层金属GMB进行 lxl0^cm^的磷离子的注入(形成LDN区域)。由此，能削减l个光 刻工序。...图9。作为层间绝缘膜INSl,利用等离子CVD法淀积Si02，通过第5 次光刻工序和湿蚀刻形成接触孔。作为布线层利用溅射法淀积 MoW/Al/MoW的层叠膜，利用第6次光刻工序和湿蚀刻形成源极/漏 极电极SD和布线。...图10。作为绝缘层INS2，利用等离子CVD法淀积SiN膜。进而，作为 保护绝缘膜PAS,涂敷感光性的有机膜。利用第7次光刻工序和蚀刻 形成接触孔。作为像素电极用透明金属，利用溅射法淀积ITO膜，通 过第8次光刻工序和湿蚀刻形成像素电极PX。…图11。利用以上说明的制造工序，可以削减1个最花费时间的光刻工序 和1个注入工序，能以更短的时间、更低廉的价格制造有源矩阵基板。 而且由于光透过保持电容部，所以能获得更亮的图像显示装置。 〔实施例2〕上述实施例1的有源矩阵基板，构成其保持电容的下部电极是n 型多晶硅，而在本发明的图像显示装置的实施例2的有源矩阵基板中， 是由具有n型多晶硅的下部电极和具有p型多晶硅的下部电极构成保
持电容。利用图12 ~图16说明本发明的图像显示装置的实施例2的有源 矩阵基板的制造方法。图12~图16的左端的图表示NMOSTFT部分 的剖面，中央靠左的图表示PMOSTFT部分的剖面，中央靠右的图表 示下部电极是N型保持电容Cst部分的剖面，右端的图表示下部电极 是p型的保持电容Cst部分的剖面，仅在图12中标明了这些图的区 别。首先，通过与实施例1的图3至图6相同的制造工序进行至栅极 电极的下层金属GMB的加工。下层金属GMB的加工的说明用上述 实施例的"^兌明代替。...图12。接着，在第4次光刻工序中用抗蚀剂覆盖NMOSTFT和保持电容 时，在想将下部电极形成为p型多晶硅的区域开口。以30KeV使用 剂量1.5xl0"cm-2的硼进行高浓度p型离子注入，在PMOSTFT的源 极/漏极进行注入，形成HDP区域。同时进行保持电容Cst的下部电 极GMB的掺杂(注入)。…图13。以下，与实施例1的制造工序同样，在保留抗蚀剂RST的状态下 除去PMOSTFT的上层金属GMT。 PMOSTFT的栅极电极成为仅有下 层金属GMB的结构。接触部和布线部保持层叠不变。接着，为了在 保留抗蚀剂RST的状态下进行PMOSTFT的阈值调整，以注入量 80keV通过下层金属GMB进行lxl012cm-2的磷离子的注入。由此， 能够削减1个光刻工序。...图14。作为层间绝缘膜INSl,利用等离子CVD法淀积Si02膜，通过第 5次光刻工序和湿蚀刻形成接触孔。作为布线层利用溅射法淀积 MoW/Al/MoW的层叠膜，利用第6次光刻工序和湿蚀刻形成源才及/漏 极SD和布线。...图15。作为绝缘层INS2，利用等离子CVD法淀积SiN膜。进而，作为 保护绝缘膜PAS,涂敷感光性的有机膜。利用第7次光刻工序和蚀刻 形成接触孔。作为像素电极用透明金属，利用溅射法淀积ITO膜，通 过第8次光刻工序和湿蚀刻形成^^素电极PX。…图16。
利用以上说明的制造工序，也能够削减1个最花费时间的光刻工 序和l个注入工序，能以更短的时间、更低廉的价格制造有源矩阵基 板。而且由于光透过保持电容部，所以能获得更亮的图像显示装置。〔实施例3〕在实施例1的有源矩阵基板中，NMOSTFT是LDD结构，而在 实施例3中，采用了 LDD结构的NMOSTFT和GOLD( Gate Overlapped LDD)结构的NMOSTFT。利用图17~图21的制造工序说明实施例 3的有源矩阵基板。图17~图21的左端表示驱动电路等外围电路部 (电路部)的NMOSTFT的剖面，中央靠左表示PMOSTFT的剖面， 中央靠右表示像素部的NMOSTFT的剖面，右端表示保持电容Cst的 剖面。GOLD结构的抗热载流子特性比LDD结构的高，而漏电流和附 加电容也比LDD结构高。因此，用LDD结构构成要求低漏电流和低 附加电容的像素部的NMOSTFT,用GOLD结构构成易于产生热载流 子的外围电路部的NMOSTFT。首先，通过与实施例1的图3至图6相同的制造工序进行至栅极 电极的下层金属GMB的加工。下层金属GMB的加工的说明用上述 实施例的说明代替。接着，在用于加工下层栅极的光刻工序中，在电路部的NMOSTFT 上，形成比上层栅极宽1微米的抗蚀剂图案。...图17。以下，与实施例1同样，在第4次光刻工序中用抗蚀剂RST覆盖 NMOSTFT和保持电容Cst，以30KeV利用1.5xl0"cm-2的硼离子进 行高浓度p型离子注入，在PMOSTFT的源极/漏极进行注入(形成 HDP区域)。...图18。在保留抗蚀剂RST的状态下除去PMOSTFT的上层金属GMT。 PMOSTFT的栅极电极成为仅有下层金属GMB的结构。接触部和布 线部保持层叠不变。接着，为了在保留抗蚀剂RST的状态下进行 PMOSTFT的阈值调整，以注入量80keV通过下层金属GMB进行 lxlO mJ的磷离子的注入。由此，能削减l个光刻工序。...图19。
作为层间绝缘膜INSl,利用等离子CVD法淀积SiOJ莫，通过第 5次光刻工序和湿蚀刻形成接触孔。作为布线层利用溅射法淀积 MoW/Al/MoW的层叠膜，利用第6次光刻工序和湿蚀刻形成源才及/漏 极SD和布线。...图20。作为绝缘层INS2，利用等离子CVD法淀积SiN膜。进而，作为 保护绝缘膜PAS,涂敷感光性的有机膜。利用第7次光刻工序和蚀刻 形成接触孔。作为像素电极用透明金属，利用溅射法淀积ITO膜，通 过第8次光刻工序和湿蚀刻形成像素电极PX。...图21。按照实施例3,能够不增加工序数地同时获得LDD结构的 NMOSTFT和GOLD结构的NMOSTFT,能提高外围电^各部的 NMOSTFT的抗热载流子性，能够不降低图像显示性能地制造出寿命 更长的图像显示装置。 〔实施例4〕在图29中，作为图像显示装置以液晶显示装置为例进行了说明， 本发明不限于此，也同样适用于使用了有源矩阵基板的其他方式的图 像显示装置。图22是用于说明本发明的实施例4的有机EL显示装置 的电路结构图。图23是有机EL显示装置的像素部俯视图，图23的(a) 是布线和电极的配置图，图23 (b)是有机EL层和开口区域的 说明图。图24是用图23的(a)的虚线表示的像素区域的要部剖视 图，图24的(a)表示沿着图23的(a)的G-G'线的剖面，图24的(b) 表示沿着图23的(a)的H-H'线的剖面，图24的(c)表示沿 着图23 (a)的J-J'线的剖面。像素PXL包括NMOSTFT、 PMOSTFT、保持电容Cst、有机EL 元件OLE、以及像素电极PX。图23的(a)的布线和电极包括信号 线SL、栅极线GL、点亮开关线SWL、以及电源线VL。该像素PXL， 由从栅极线驱动电路GDR通过栅极线GL施加的扫描信号选择，将 从数据线驱动电路DDR通过数据线DL提供的显示数据保持在保持 电容Cst中。PMOSTFT由通过点亮开关线SWL ^R赋予的点亮控制信 号而导通，使与保持电容Cst所保持的显示数据的大小对应的电流从
电源线VL流到有机EL元件OLE。有机EL元件OLE进行与流过的 电流的大小对应的发光。保持电容Cst将高浓度n型多晶硅层和栅极电极层用作下部电极 和上部电极。外围电路的栅极线驱动电路的薄膜晶体管TFT由 NMOSTFT和PMOSTFT构成。该有机EL显示装置的有源矩阵基板， 至用图3~图11说明的实施例1的工序即利用透明的导电膜(ITO) 加工像素电极PX的工序为止，与实施例l同样地进行。在是有机EL显示装置用的有源矩阵基板时，在上述工序后，作 为保护绝缘膜，利用等离子CVD法淀积SiN膜INS3，利用光刻工序 除去像素电极上的保护绝缘膜形成开口 (AP)。利用掩模蒸镀法淀积 有机EL层，进而形成例如由铝构成的公共电极。因此，该有机EL 显示装置是在有源矩阵基板侧发出光的底部发光(bottom emission) 型。另外，若是在有源矩阵基板的相反侧发出光的顶部发光(top emission)型，则对像素电极使用铝等反射性金属膜，公共电极使用 ITO等透明电极。利用实施例4,能够削减1个最花费时间的光刻工序和1个注入 工序，能以更短的时间、更低廉的价格制造有机EL显示装置用的有 源矩阵基板。以上说明的实施例1至实施例4的绝缘性基板不限于玻璃，也可 以是石英或者塑料。在底层代替Si02膜而使用了 SiOJ莫与SiN膜的 层叠膜时，可以利用SiN膜的抑制杂质扩散效应来防止来自基板的不 需要的离子对液晶层等的不良影响。而且，非晶硅的结晶化法不限于准分子激光退火，也可以是固体 激光退火、基于热退火的固相生长或者这些的组合。半导体膜既可以 是微晶硅，也可以是Si与Ge的化合物、或其他公知的氧化物半导体。图25是用于说明作为本发明的图像显示装置的第1例的液晶显 示装置的装置结构例的展开斜视图。图26是沿着图25的Z-Z线方向 切断的剖视图。该液晶显示装置使用了上述有源矩阵基板。在图25 和图26中，参考标号PNL是在有源矩阵基板SUB1与对置基板SUB2
的粘合间隙封入了液晶的液晶显示板，在其正面和背面层叠了偏振片P0L1、 POL2。此外，参考标号OPS表示由扩散片、棱镜片构成的光 学补偿部件，GLB表示导光板，CFL表示冷阴极焚光灯，RFS表示 反射片，LFS表示灯反射片，SHD表示密封框，MDL表示模制箱。在具有上述实施例1~3的任一者的结构的有源矩阵基板SUB1 上形成液晶取向膜层，利用摩擦等方法对其赋予取向限制力。在像素 区域AR的周边形成密封剂后，以预定的间隙将同样形成有取向膜层 的对置基板SUB2相对配置，在该间隙内封入液晶，用密封件封闭密 封剂的封入口。通过在这样构成的液晶池(cell) PNL的正面和背面 层叠偏振片P0L1、 POL2,当中夹着光学补偿部件OPS安装由导光 板GLB与冷阴极荧光灯CFL等构成的背光源等来制造液晶显示装 置。另外，数据、定时信号经由挠性印刷电路板FPC1、 FPC2被提供 给配置在液晶单元的周边的驱动电路。在外部信号源与各挠性印刷电 路板FPC1、 FPC2之间，安装有将从该外部信号源输入的显示信号转 换成在液晶显示装置中显示的信号形式的定时控制器等。图27是用于说明作为本发明的图像显示装置的第2例的有机EL 显示装置的装置结构例的展开斜视图。此外，图28是将图27所示的 结构要素一体化的有机EL显示装置的俯视图。此处，使用在上述实 施例1 ~ 3的最上层形成了有机EL元件的有源矩阵基板，或者实施例 4的有源矩阵基板。有机EL元件， 一般而言由从像素内的电极表面 开始依次蒸镀了空穴传输层、发光层、电子传输层、以及阴极金属层 等的层叠体构成。在形成了这样的层叠层的有源矩阵基板SUB1的像 素区域PAR的周围配置密封件，用密封基板SUBX或者密封盒进行 封闭。此外，也可以代替这些而使用保护膜。该有机EL显示装置，由印刷电路板PLB将来自外部信号源的显 示用信号提供给其驱动电路区域DDR、 GDR。在该印刷电路板PLB 上安装有接口电路芯片CTL。而且，通过将作为上侧箱体的密封框 SHD与下层箱体CAS合为一体而形成有机EL显示装置。
权利要求
1.一种图像显示装置，包括有源矩阵基板，上述有源矩阵基板具有在绝缘性基板上形成的多条栅极线、和与上述多条栅极线交叉成矩阵状而形成的多条数据线，在上述栅极线与上述数据线的交叉部分形成多个像素，在由上述多个像素构成的显示区域的外侧形成包含用于驱动该像素的驱动电路的外围电路，上述像素具有薄膜晶体管和保持电容，上述外围电路具有薄膜晶体管，所述图像显示装置的特征在于上述栅极线是下层金属膜与上层金属膜的层叠结构，上述保持电容的上部电极是与构成上述栅极线的上述下层金属膜同层的金属膜。
2. 根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于 上述薄膜晶体管，由n沟道传导型和p沟道传导型这2种构成，一者的薄膜晶体管的栅极电极，是与上述栅极电极相同结构的层叠结 构，另 一者的薄膜晶体管的栅极电极是与上述栅极电极的下层金属膜 同层的电极。
3. 根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于 上述栅极电极的下层金属膜是透明电极。
4. 根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于 上述下层金属膜的膜厚比上述上层金属膜的膜厚薄。
5. 根据权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于 上述下层金属膜的膜厚为20nm以上60nm以下。
6. 根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于 构成上述保持电容的下部电极，由具有n型多晶硅的下部电极和具有p型多晶硅的下部电极构成。
7. 根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于 构成上述薄膜晶体管的上述栅极电极的下层金属膜和上层金属膜的宽度相同。
8. 根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于构成上述薄膜晶体管的上述栅极电极的下层金属膜的宽度比上 层金属膜的宽度宽。
9.根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于 构成上述外围电路中的上述薄膜晶体管的上述栅极电极的下层 金属膜的宽度比上层金属膜的宽度宽，构成上述像素中的上述薄膜晶 体管的上述栅极电极的下层金属膜和上层金属膜的宽度相同。
全文摘要
本发明提供一种图像显示装置及其制造方法，通过做成具有能够削减注入和光刻的工序数的结构的薄膜晶体管，缩短了制造所花费的时间。栅极电极(GT)具有薄的下层金属(GMB)与上层金属(GMT)的层叠结构，保持电容(Cst)部分的上层电极取为仅有下层金属(GMB)。而且，使保持电容(Cst)的下部电极用注入通过薄的下层金属(GMB)与源极/漏极的注入同时进行。(PMOSTFT)的栅极电极也取为仅有下层金属(GMB)，利用相同的抗蚀剂进行源极/漏极的注入和阈值调整注入。通过将薄膜晶体管和保持电容取为这样的结构，能够削减1个光刻工序和1个注入工序，能以更短的时间、更低廉的价格获得用于图像显示装置的有源矩阵基板。
文档编号H01L21/3205GK101165907SQ20071016685
公开日2008年4月23日 申请日期2007年10月22日 优先权日2006年10月20日
发明者丰田善章, 佐藤健史, 松村三江子, 波多野睦子 申请人:株式会社日立显示器