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JP2004040075A - 低温ポリシリコンディスプレーにおけるキャパシター構造 - Google Patents

低温ポリシリコンディスプレーにおけるキャパシター構造 Download PDF

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JP2004040075A JP2003042328A JP2003042328A JP2004040075A JP 2004040075 A JP2004040075 A JP 2004040075A JP 2003042328 A JP2003042328 A JP 2003042328A JP 2003042328 A JP2003042328 A JP 2003042328A JP 2004040075 A JP2004040075 A JP 2004040075A
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JP
Japan
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capacitor structure
capacitor
polysilicon
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JP2003042328A
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▲龍▼能輝
Nien-Hui Kung
Shiko Chin
陳志宏
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

【課題】低温ポリシリコンディスプレーにおけるキャパシター構造を提供する。
【解決手段】低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造が、基板の上に緩衝層、その緩衝層の上にポリシリコン層、そのポリシリコン層の上に誘電層、そしてその誘電層の上に導電層を含み。その4層のうち少なくとも一つが平坦でない構造をもつ。本発明によるキャパシター構造をLTPS製造プロセスにより製造された薄膜トランジスターと併せることにより、LTPS薄膜トランジスターディスプレーの画素構造が形成される。従来のディスプレーのキャパシター構造と比較し、本発明のキャパシター構造はキャパシターの面積を増大させる。従って、容量とLTPSディスプレーの開口率が増大する。製造方法は単純である。従来のLTPSディスプレーの製造プロセスに余分に一つだけプロセスが加わるだけでディスプレーの質は大きく向上する。
【選択図】   図2

Description

【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は全般的には低温ポリシリコン(Low temperature polysilicon, LTPS)ディスプレーに関するものであるが、さらに具体的には低温ポリシリコンディスプレーにおけるキャパシター構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近は、低温の製造プロセスを使用した半導体ディスプレー装置の製造技術が大変普及してきている。そのうちの重要な技術の一つが低温ポリシリコン製造プロセスを使用した薄膜トランジスター(thin film transistor, TFT)ディスプレー装置の製造である。図1のaは従来からのLTPSプロセスにより製造されたディスプレーの画素構造の断面図を示す。こういう画素構造の製造プロセスは主に以下のステップからできている。まず、基板101(substrate)の上に緩衝層(buffer layer)103が形成される。次に、緩衝層103の上にポリシリコン層(poly−Si layer)105が形成される。それからフォトリソグラフィプロセスによりポリシリコン層105がエッチングされ、そして誘電層(dielectric layer)107が基板全体を覆うように形成される。誘電層107の上に第1の金属層109が形成され、それがフォトリソグラフィプロセスによりエッチングされゲート部分(gate region)111が形成される。さらに不活性層113が基板全体を覆うように形成される。最後に、不活性層113の上に第2の金属層が形成、エッチングされソース部(source region)115とドレイン部(drain region)117が形成される。ソース部115とドレイン部117はイオン注入法により形成することができる。
【0003】
従来の低温ポリシリコンプロセスにおいては、薄膜トランジスターにおける漏洩電流を考えると、ディスプレーのキャパシター構造の容量は限られ、またキャパシターの面積も制限されている。従って、画素の開口率(aperture ratio)もまた制限されている。図1のbは図1のaが示す画素構造のキャパシター構造部を示す。図1のbを見ると、低温ポリシリコンディスプレーの従来のキャパシター構造は基板101の上の平坦な4層より形成されている。その平坦な4層というのは緩衝層103、緩衝層103の上のポリシリコン層105、ポリシリコン層105の上の誘電層107、そして誘電層107の上の導電層110である。導電層110は一般的には金属層である。
【0004】
ディスプレーにおいて開口率を増大させるのには多くの方法がある。本発明は、特有のキャパシター構造を提供し、それにより容量を増大しさらに低温ポリシリコンディスプレーの開口率を増大させる。
【0005】
本発明の要旨
本発明は、低温ポリシリコンディスプレーにおいて従来のキャパシターの構造ではその容量が限られていたという上述の欠点を改善するために行われた。主要な目的は、低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造を提供することである。本発明においては、低温ポリシリコンディスプレーの従来の製法に一つ余分にエッチング工程を加え、基板上の、緩衝層、ポリシリコン層、誘電層、導電層の内の少なくとも一つが平坦でない構造となるようにしている。平坦でない構造によりキャパシターの面積、従って容量が増大する。低温ポリシリコンディスプレーの開口率もまた増大することになる。
【0006】
本発明においては、低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造は、基板の上の緩衝層、緩衝層の上のポリシリコン層、ポリシリコン層の上の誘電層、誘電層の上の導電層により構成されており、それらの4層の少なくとも1つが何らかの形の平坦でない構造をもっている。
【0007】
本発明の好ましい実施例においては、その4層のうち少なくとも1つが平坦でなく100オングストローム(Å)以上の深さの凸面および/又は凹面の構造となっている。又、平坦でない層は1層(誘電層)、2層(誘電層と導電層)、4層(緩衝層とポリシリコン層と誘電層と導電層)のいずれでも良い。
【0008】
本発明においては、平坦でない構造のそのパターンには制限はない。望ましい高低差は、緩衝層の場合は大体5μm以下、ポリシリコン層の場合は大体1000Å以下、誘電層の場合は大体2000Å以下、導電層の場合は大体1000Å以下である。
【0009】
本発明における低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造の製造法は単純である。低温ポリシリコンディスプレーの従来の製造法に一つだけプロセスが追加されるだけである。開口率及びディスプレーの質が大きく増大する。
【0010】
本発明における、前記および他の目的、特徴、側面、長所は、付属の図表を適切に参考にして以下の詳細な記述を注意深く読まれれば、よりよく理解できるだろう。
【0011】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明における低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造の断面図を示す。図2を見ると、低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造は、基板101の上の緩衝層203、緩衝層203の上のポリシリコン層205、ポリシリコン層205の上の誘電層207、および誘電層207の上の導電層208からできている。4層のうち少なくとも1層は平坦でない構造である。この好ましい実施例では誘電層207が平坦でなく凹形の構造209になっている。この平坦でなく凹形の構造209の深さは、大体100オングストローム以上となっている。
【0012】
本発明の好ましい実施例では、緩衝層の材質は酸化珪素(SiO)又は窒化珪素(SiN)でその望ましい高さhbの範囲は大体5μm以下である。ポリシリコン層の望ましい高さhpの範囲は大体1000Å以下である。誘電層の材質はSiO、SiN、TaO又は TiOでありその望ましい高さhdの範囲は大体2000Å以下である。導電層の材質は一般に金属でその望ましい高さhcの範囲は大体1000Å以上である。
【0013】
本発明における低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造において、図3に示されているように誘電層、導電層ともにそれぞれ平坦でなく凹形の構造であってもよい。図3を見ると、誘電層207は平坦でない凹形の構造209を有し、誘電層207の上の導電層308もまた平坦でない凹形の構造309を有している。
【0014】
本発明のキャパシター構造において、図4に示されているように全ての層がそれぞれ平坦でない凹形構造であってもよい。図4を見ると、基板101の上の緩衝層403は平坦でない凹形構造413を有し、ポリシリコン層405は平坦でない凹形構造415を有し、誘電層407は平坦でない凹形構造417を有し、そして導電層409は平坦でない凹形構造419を有している。
【0015】
本発明によると、平坦でない構造の形状やパターンには大変融通性がある。平坦でない構造は、上記した凹形構造に加え、正弦波形構造や凸形の構造でもよい。図5は低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造の断面図を示し、全ての層が平坦でない正弦波形構造となっている。図5を見ると、緩衝層503、ポリシリコン層505、誘電層507および導電層509はそれぞれ平坦でない正弦波形構造511を有している。
【0016】
本発明においては、低温ポリシリコンディスプレーの従来の製造方法に追加のエッチングプロセスを加えたもので、それにより基板上の緩衝層、ポリシリコン層、誘電層および導電層の少なくとも1つが、あるパターンをもった平坦でない構造を有している。
【0017】
本発明によるキャパシター構造を低温ポリシリコン製造プロセスにより製造された薄膜トランジスターと併せることにより、低温ポリシリコン薄膜トランジスターディスプレーの画素構造が形成される。図6は、低温ポリシリコン薄膜トランジスターディスプレーの画素構造の断面図を示す。画素構造は、図6に示されるように低温ポリシリコン薄膜トランジスターの基板601と、本発明による平坦でない構造をもつキャパシター構造603により構成されている。
【0018】
【発明の効果】
要約すると、従来の低温ポリシリコン薄膜トランジスターディスプレーのキャパシター構造に比べ、本発明の平坦でないキャパシター構造はキャパシターの面積を増大させる。従って、容量およびディスプレーの開口率が増大される。追加のプロセスが一つだけ必要で、それによりディスプレーの質が大幅に向上する。
【0019】
本発明はある程度の特有性をもって記述されたが、本開示は好ましい実施例によってのみ行われたものであり、詳細な構造、組み合わせ、さらに部品の配置などの多数の変更は、以下に述べる本発明の意図と範囲から逸脱しないものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図1】aは、低温ポリシリコンディスプレーの従来の製造法による画素の構造の断面図を示す。bは、図1aの画素構造のキャパシターの構造を示す。
【図2】図2は、本発明における低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造の断面図を示す。
【図3】図3は、本発明における低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造の断面図を示し、ここでは誘電層と導電層がそれぞれ平坦でなく凹形にくぼんでいる。
【図4】図4は、本発明における低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造の断面図を示し、ここでは全ての層がそれぞれ平坦でなく凹形にくぼんでいる。
【図5】図5は、本発明における低温ポリシリコンディスプレーのキャパシターの構造の断面図を示し、ここでは全ての層がそれぞれ平坦でなく正弦波形構造となっている。
【図6】図6は、本発明における低温ポリシリコン薄膜トランジスターディスプレーのキャパシターの画素構造の断面図を示している。
【符号の説明】
101 基板
103 緩衝層
105 ポリシリコン層
107 誘電層
109 第1の金属層
110 導電層
111 ゲート部
113 不活性層
115 ソース部
117 ドレイン部
203 緩衝層
205 ポリシリコン層
207 誘電層
208 導電層
209 凹形の構造
308 導電層
309 凹形構造
403 緩衝層
405 ポリシリコン層
413 凹形構造
407 誘電層
417 凹形構造
409 導電層
419 凹形構造
503 緩衝層
505 ポリシリコン層
507 誘電層
508 導電層
511 正弦波形構造
601 基板
603 キャパシター構造

Claims (13)

  1. 低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造であって、
    基板の上に形成された緩衝層と、
    前記緩衝層の上に形成されたポリシリコン層と、
    前記ポリシリコン層の上に形成された誘電層と、
    前記誘電層の上に形成された導電層とを備え、
    前記4層のうち少なくとも一つが平坦でない構造を有することを特徴とする低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  2. 前記緩衝層の厚さが大体5μm以下、前記ポリシリコン層の厚さが大体1000Å以下、前記誘電層の厚さが大体2000Å以下、前記導電層の厚さが大体1000Å以下であることを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  3. 前記4層のうち少なくとも一つが100Å以上の深さをもつ凹形の平坦でない構造を有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  4. 前記緩衝層の材質が酸化珪素又は窒化珪素であることを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  5. 前記誘電層の材質が酸化珪素、窒化珪素、酸化タンタル又は酸化チタンであることを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  6. 前記緩衝層が凸形又は凹形の平坦でない構造を有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  7. 前記緩衝層が凸形および凹形の平坦でない構造を複数有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  8. 前記誘電層と前記導電層がそれぞれ凸形又は凹形の平坦でない構造を有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  9. 前記誘電層と前記導電層が凸形および凹形の平坦でない構造を有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  10. 前記4層のそれぞれが凸形又は凹形の平坦でない構造を有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  11. 前記4層のそれぞれが凸形および凹形の平坦でない構造を有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  12. 前記4層のうち少なくとも一つが正弦波形状の平坦でない構造を有することを特徴とする請求項1に記載の低温ポリシリコンディスプレーのキャパシター構造。
  13. キャパシター構造をもつ低温ポリシリコン薄膜トランジスターディスプレーの画素構造であって、
    基板の上に形成された緩衝層と、
    前記緩衝層の上に形成されたポリシリコン層と、
    前記ポリシリコン層の上に形成された誘電層と、
    前記誘電層の上に形成された導電層とを備え、
    前記4層のうち少なくとも一つが平坦でない構造を有することを特徴とする低温ポリシリコン薄膜トランジスターディスプレーの画素構造。
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