JP2002252231A - 液晶表示装置用薄膜トランジスタ形成方法 - Google Patents

液晶表示装置用薄膜トランジスタ形成方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オフ電流を抑制可能なLDD用TFT形成方
法を提供する。 【解決手段】 本方法は,ガラス基板に形成されたシリ
コン層をパターニングしてアクティブ領域を形成し,そ
の上側にゲート絶縁膜を形成し,ゲート絶縁膜上に下部
ゲート膜及び上部ゲート膜を順次形成し,下部ゲート膜
から成る下部ゲートパターンが上部ゲート膜から成る上
部ゲートパターンより狭くなるようにアンダーカットエ
ッチングを施して上下部ゲートパターンを形成し,上部
ゲートパターンをイオン注入マスクとして高濃度イオン
注入し,上部ゲートパターンを除去する段階から成る。
かかる構成により,オフセット領域やLDD領域を,補
助膜的に機能する上部ゲート膜を利用した二重ゲート膜
工程と等方性エッチングの特質であるアンダーカットの
形状を利用して簡便に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,液晶表示装置(L
CD:Liquid Cristal Display)
のためのTFT(Thin Film Transist
or)を形成する方法に係り,より詳しくはトップゲー
ト(TOP GATE)方式の多結晶シリコン型TFT
を形成しながらオフセットあるいはLDD(Light
lyDoped Drain)構造を形成する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年,表示装置に関連して最も活発に発
展している分野はLCD分野であり,特にアクティブマ
トリックスタイプのTFT LCD分野の発展は著し
い。
【0003】LCDは,概略的に言えば,二枚の基板間
に液晶を注入し,基板の内側に形成された二つの電極に
電圧を印加して,間に存在する液晶の配列を調節するこ
とによって,基板に付着される偏光板との関係で光を透
過させたり遮断させる原理を利用したものである。
【0004】このような基本原理下で表示装置としての
機能と活用範囲を拡大するために,位相差板,反射板,
バックライト,カラーフィルタなどの要素を導入して,
偏光板,背向膜とラビング(rubbing)技法,電
極の構成,ガラス基板等要素の変更と改善を模索する様
々な試みが続いている。
【0005】TFT LCDは,表示装置の画面を形成
する個々画素の電極を非線形素子であるトランジスタを
利用して制御する構成を有しており,トランジスタは半
導体薄膜を利用してガラス基板上に形成される。そして
TFT LCDは,用いられる半導体薄膜の特性によっ
てアモルファスシリコンタイプとポリシリコンタイプに
大別することができる。
【0006】アモルファスシリコンの場合,低い温度で
CVDを利用して形成することができるので,ガラス基
板を利用するLCDの特性上有利な点がある。しかし,
アモルファスシリコンの場合には,キャリアの移動度が
低いため,速い動作特性を要する駆動回路のトランジス
タ素子を形成する用途としては適合せず,アモルファス
シリコンは,ガラス基板上の画素電極内に形成されるス
イッチング用トランジスタ素子の用途に主に使われる。
そのため,LCDの駆動のためのICは別途に製作し
て,LCDパネル周辺部に付着して使用しなければなら
ず,したがって,駆動モジュールのための付加的な工程
が必要であり,LCD製作コストが上昇してしまう。
【0007】一方,ポリシリコンはアモルファスシリコ
ンに比べてキャリアの移動度が遥かに大きいため,駆動
回路用ICを製作するためにも用いることができる。そ
れゆえ,ポリシリコンをLCDのTFT形成のための半
導体薄膜に用いる場合には,一連の工程を通して同一ガ
ラス基板に画素電極のためのTFT素子と駆動回路用T
FT素子を一緒に形成することができる。これはLCD
製作におけるモジュール工程のコストを節減する効果を
もたらすと同時にLCDの消費電力を低めることができ
る利点もある。
【0008】しかし,ポリシリコンを用いようとする場
合,ガラス基板にポリシリコン薄膜を形成するために
は,まずアモルファスシリコン薄膜を低温CVD工程を
通して形成し,ここにレーザ光線を照射する等の結晶化
のための付加工程が必要であり,キャリア移動度が高い
ほど形成されたトランジスタでゲート電圧がオフされる
瞬間漏洩電流(off Current)が過度に流れ
るため,画素部で十分な電界を維持できないという問題
がある。以下漏洩電流(off Current)の問
題を図面を参照しながらさらに説明する。
【0009】図32は従来の薄膜トランジスタの構成を
示す断面図である。基板10上にバッファ層である絶縁
膜100が形成されており,その上にシリコンのような
半導体膜からなるアクティブ領域200(211,21
2,213)が形成されており,その上をゲート絶縁膜
300が被覆している。ゲート絶縁膜300上にはアク
ティブ領域200のほぼ中間部分にゲート電極410が
形成されている。アクティブ領域200内で左右部分に
はゲート電極410をマスクとしてイオン注入された結
果ソース及びドレーン領域211,213が形成されて
いる。
【0010】このような構成でゲート電極410にスレ
ショルド電圧(thresholdvoltage)以
上の電圧が印加されると,薄膜トランジスタがオン状態
になって,ドレーン領域213に印加された画像信号に
より,電流がソース領域211とドレーン領域213間
に形成されたチャンネル212を通過してソース領域2
11に流れるようになる。この電流はソース領域211
と連結された画素電極に画像信号を印加するようにな
る。ゲート電極410にオフ電圧(off volta
ge)が印加されると,トランジスタはオフ状態になる
が,この際ポリシリコンで,特にNチャンネルトランジ
スタの場合には,キャリアである電子の移動度が大きい
ため多量の電流が瞬間的に流れるようになる。したがっ
て,次のオン(on)電圧が印加される時まで画素電極
で維持されなければならない電界が十分に維持できなく
なり,必要な画素状態を維持できないという問題を引き
起こす。
【0011】このようなオフ電流(off curre
nt)発生を抑制する方法としては,薄膜トランジスタ
のソース及びドレーン領域とチャンネルとの接合部に,
不純物濃度が低くなるようにイオン注入したLDD領域
または不純物イオン注入がされていないオフセット領域
を形成し,オフ電流に対するバリヤ(barrier)
として作用させる方法を一般的に用いている。
【0012】以上で述べた点を考慮すると,LCDパネ
ルを製作する過程において,画素部と駆動回路を同一ガ
ラス基板に形成することを前提として,ポリシリコンタ
イプのTFTを形成する時に問題になることは,「如何
にNチャンネルTFTでバリヤ領域を形成するか?」,
「如何にP型やN型不純物(dopant)をイオン注
入をする時に他の領域,すなわちN型やP型不純物がド
ーピングされる領域を遮るか?」,また「どのようにす
ると工程数,すなわちマスク作業の数を減じることがで
きるか?」等である。
【0013】その中で電流バリヤ領域を形成する問題を
検討すると,従来のオフセットやLDDのような電流バ
リヤ領域を形成する方法には,イオン注入マスクとして
別途のフォトレジストパターンを形成して用いる方法,
ゲート電極側壁にスペーサを形成してこのスペーサをイ
オン注入マスクとして用いる方法,ゲートメタルを一部
酸化させて酸化された部分を利用する方法などがある。
【0014】しかし,別途のフォトレジストパターンを
形成する方法は,フォトレジストパターンの位置を正確
に形成することが難しく,別途パターン形成のための工
程が追加されなければならない。さらにイオン注入エネ
ルギーによる熱が生じるため,高エネルギーで多量のイ
オン注入を行うという条件ではフォトレジストの使用が
制限されるという問題点がある。
【0015】スペーサを形成する方法の場合,スペーサ
を形成する別途のCVD膜を形成する工程とエッチバッ
ク工程が必要であり,エッチバックのための異方性ドラ
イエッチングでは,エッチングの選択性が低く素子の部
分的損傷が生じる場合がある。
【0016】また,ゲートメタルを酸化させる方法は,
ゲートラインと他の層との電気的接触部分で酸化膜の形
成を防止しなければならないので1段階以上のマスク工
程すなわち,露光,現像,エッチングのような一連の通
常的工程が追加され,陽極酸化のための別途の工程が追
加されなければならない。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】本発明は,従来の方法
が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり,液晶
表示装置の製作において,最小限の工程数で正確な位置
にオフ電流の抑制のためのLDDあるいはオフセット構
造を有するポリシリコンタイプのTFTを形成するため
の,新規かつ改良された方法を提供することを目的とし
ている。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の液晶表
示装置用TFT形成方法は,ガラス基板にシリコン層を
形成する段階と;前記シリコン層をパターニングしてア
クティブ領域を形成する段階と;前記アクティブ領域の
上側にゲート絶縁膜を形成する段階と;前記ゲート絶縁
膜上に下部ゲート膜及び上部ゲート膜を順次形成する段
階と;前記上部ゲート膜上にフォトレジストを塗布し,
フォトレジストパターンを形成する段階と;前記下部及
び上部ゲート膜がエッチングの選択比が大きいメタルの
組み合わせから成る場合には,前記フォトレジストパタ
ーンをマスクとして,上部ゲート膜に対する選択性を有
する第1エッチャントを用いて前記上部ゲート膜から成
る上部ゲートパターンを形成する段階と;前記下部ゲー
ト膜に対する選択性を有する第2エッチャントを用いて
前記上部ゲートパターンをエッチングマスクとして利用
し,前記下部ゲート膜からなる下部ゲートパターンが,
前記上部ゲートパターンに比べ幅が狭くなるようにアン
ダーカットエッチングして上下部ゲートパターンを形成
する段階と;前記上部ゲートパターンをイオン注入マス
クとして高濃度イオンをイオン注入する段階と;前記上
部ゲートパターンを除去する段階とを有することを特徴
とする。
【0019】請求項2に記載の液晶表示装置用TFT形
成方法は,ガラス基板にシリコン層を形成する段階と;
前記シリコン層をパターニングしてアクティブ領域を形
成する段階と;前記アクティブ領域の上側にゲート絶縁
膜を形成する段階と;前記ゲート絶縁膜上に下部ゲート
膜及び上部ゲート膜を順次形成する段階と;前記上部ゲ
ート膜上にフォトレジストを塗布し,フォトレジストパ
ターンを形成する段階と;前記下部ゲート膜が前記上部
ゲート膜に比べてイオン化傾向がより大きい場合には,
前記下部ゲート膜及び上部ゲート膜に対して,すべてエ
ッチング性を示すエッチング液を用いて電気移動力の発
生現象により,前記下部ゲート膜からなる下部ゲートパ
ターンが,前記上部ゲート膜からなる上部ゲートパター
ンに比べ幅が狭くなるようにアンダーカットエッチング
して上下部ゲートパターンを形成する段階と;前記上部
ゲートパターンをイオン注入マスクとして高濃度イオン
をイオン注入する段階と;前記上部ゲートパターンを除
去する段階とを有することを特徴とする
【0020】このような過程を経てポリシリコンからな
るアクティブ領域にはイオン注入過程でソース及びドレ
ーン領域が形成され,上部ゲートパターンと下部ゲート
パターンの幅のゆがみ(skew)によりオフセット領
域が形成され,オフ電流に対するバリヤを形成するよう
になる。但し,オフセット領域があまりにも長くなると
駆動電流自体が減少する現像が現れる場合があることを
考慮しなければならない。
【0021】本発明において,上部ゲートパターンを除
去した後に低濃度イオン注入を実施する場合には,上部
ゲートパターンによっては保護されるが下部ゲートパタ
ーンによっては保護されないゆがみ(skew)領域
に,低濃度でのみイオン注入が行われ,LDD構造を形
成することもできる。この構造はオフセット構造のよう
にオフ電流に対するバリヤの役割をしながら同時にオフ
セット構造で問題になることがある駆動電流の減少を防
ぐ効果がある。
【0022】本発明において,他の種で2段階にわたり
ゲート膜を形成してゲート膜の材質の差を利用してアン
ダーカットを形成する方法には,二つのゲート膜に対す
る選択比が大きく,選択性が異なる2種のエッチャント
を利用して上部ゲート膜と下部ゲート膜を各々エッチン
グする方法と,電気化学的な原理を利用して同一エッチ
ャントで連続して二つのゲート膜をエッチングする方法
が挙げられる。LCD工程では概してウエット式等方性
エッチングが行われるが,特に第2エッチャントは等方
性エッチングにより適正なアンダーカット構造を形成で
きるように調節が容易なものを選択することが重要であ
る。この際,アンダーカットの程度はエッチング時オー
バーエッチング量によって決定される。
【0023】
【発明の実施の形態】以下,添付図面を参照しながら本
発明の第1構成及び第2構成の望ましい実施形態を通し
て本発明をより詳細に説明する。添付図面の中で,図1
〜図8は本願発明を直接的に説明するものである。され
【0024】まず,第1構成に対する第1実施形態とし
てポリシリコンタイプTFTでオフ電流バリヤ領域が含
まれたトランジスタを形成する方法を調べる。
【0025】まず,透明なガラス基板10にシリコン酸
化物のような物質を3000Å程度の厚さで形成して絶
縁膜バッファ層100を形成し(図1参照),アモルフ
ァスシリコン膜200を500Åないし800Å厚さで
蒸着する(図2参照)。
【0026】次いで,レーザアニーリングでアモルファ
スシリコン膜200を多結晶化し,パターニングしてア
クティブ領域210を形成する(図3参照)。その上に
シリコン酸化膜などの絶縁膜を1000Å程度の厚さで
蒸着してゲート絶縁膜300を形成した次に(図4参
照),ゲート電極を形成するための下部及び上部ゲート
膜400,40を各々2000Åないし3000Å程度
の厚さで蒸着する。この金属膜は一般的に相互に大きい
選択比を有するAl/Cr,Cr/AlまたはCr/I
TOの二重膜で形成することも可能であり,アルミニウ
ムエッチング液またはITOエッチング液に対して選択
比がほぼないAl/Mo,Mo/AlまたはMo/IT
Oの二重膜で形成することもできる(図5参照)。
【0027】下部及び上部ゲート膜400,40上にフ
ォトレジストを塗布してゲート電極形成のためのフォト
レジストパターン520を形成した次に,フォトレジス
トパターン520をマスクとして下部及び上部ゲート膜
400,40をウェットエッチングして上部ゲートパタ
ーンが下部ゲートパターンより外側の方向に突き出た二
重構造のゲート電極410,41を形成する。
【0028】ここで,第一に,下部及び上部ゲート膜が
選択比が大きいメタルの組み合わせから成る場合には,
ゲート膜上に形成されたフォトレジストパターン520
をエッチングマスクとして上部ゲート膜に対する選択性
を有する第1エッチャントを用いてまず上部ゲートパタ
ーン41を形成する。そして上部ゲート膜に対してはエ
ッチング力がなかったり少なくて下部ゲート膜に対して
大きい選択性を有する第2エッチャントを用いて上部ゲ
ートパターンを一種のエッチングマスクとして利用しな
がら下部ゲートパターン410を形成する。
【0029】第二に,例えば燐酸−硝酸−酢酸の混合液
であるアルミニウムエッチング液に対して選択比が大き
くないMo/Al金属の組み合わせで二重膜を形成した
場合,スプレー方式または浸漬(dip)方式を利用し
て,二種類のゲート物質に対して,すべてエッチング性
を示すこのエッチング液を用いてエッチングを進める。
この場合,フォトレジストパターンをエッチングマスク
として,Moから成る上部ゲート膜のパターンがほぼ形
成された状態で,Alから成る下部ゲート膜が露出する
と,下部ゲート膜に対するエッチングが主に行なわれ
る。すなわち,下部ゲート膜が,イオン化傾向が大きい
Alであり,Moから成る上層膜が接触した状態でエッ
チング液が作用とすると,化学電池と同様の電気移動力
(electro motive force)が発生
し,Alがエッチング液に溶解し,Moはほとんどエッ
チングされない状態となる。したがって,Moから成る
上部ゲート膜の下方にAlから成る下部ゲート膜がアン
ダーカット状態にエッチングされる。アンダーカットの
程度はオーバーエッチング量,エッチング溶液の組成,
エッチングモードの程度によって調節できる。(図6参
照)。
【0030】次に,フォトレジストパターン520を除
去した後,全面に不純物イオン注入をする。この際,上
部ゲート電極がイオン注入時マスクの役割をするのでア
クティブ領域中央上部ゲートパターン41と対応する領
域の外側の方向に位置したアクティブ領域がドーピング
される。このドーピングされた領域がソース及びドレー
ン領域211,213の間に位置し,下部ゲートパター
ン410と重畳されずに同時にドーピングもされない領
域がオフセット領域214になる(図7参照)。
【0031】必要に応じて,上部ゲートパターン41を
エッチングで除去し,下部ゲートパターン410をマス
クとして低濃度でイオン注入すると,ソース及びドレー
ン領域の内側にLDD領域215を形成することができ
る(図8参照)。
【0032】以後は一般的なTFT形成方法によって絶
縁膜,コンタクト,保護膜,画素電極などを形成してT
FT電極構造が完成する。
【0033】次に,本発明の第2実施形態にかかる,ガ
ラス基板に画素部のNチャンネルと駆動回路部のNチャ
ンネル及びPチャンネルのポリシリコンタイプTFTを
同時に形成する方法について説明する。図9ないし図1
8は,第2の実施形態にかかるTFT形成方法を工程順
序に従って示した断面図である。
【0034】まず,ガラス基板10上にシリコン酸化膜
などの物質を蒸着してバッファ層100を形成し,その
上にピクセル部のNチャンネルTFTになる部分と駆動
回路部のNチャンネルTFT及びPチャンネルTFTに
なる部分にポリシリコンアクティブ領域200(21
0,220,230)を形成する。このアクティブ領域
200はバッファ層100上にアモルファスシリコン層
を低温CVDで形成した後に,レーザアニーリングによ
り多結晶化し,さらにマスク技法を利用してパターニン
グすることにより形成することができる。
【0035】次に,シリコン酸化膜などの材料でゲート
絶縁膜300を形成して(図9参照)再びその上に下部
及び上部ゲート膜400,40を順次に積層する(図1
0参照)。この際,下部ゲート膜400を形成する金属
膜は上部ゲート膜40を形成する金属膜に比べて用いら
れるエッチャントに対するエッチング比が大きい物質を
用いる。
【0036】そして上部ゲート40膜上にフォトレジス
トを塗布してマスク技法を利用して,PチャンネルTF
Tになる部分ではフォトレジストパターン500を全体
的に残し,NチャンネルTFTになる部分ではゲート部
分にのみフォトレジストパターン520,530を残
し,エッチングマスクとして用いてエッチングを進める
ことによって,上部ゲート膜層にNチャンネル領域の上
部ゲートパターン41,42を形成する(図11)。こ
の際,フォトレジストもゲート膜層上に存在して上部ゲ
ートパターン41,42はフォトレジストパターン52
0,530下にアンダーカット部を形成する。
【0037】エッチングを続けると下部ゲート膜層もエ
ッチングが行なわれるが,下部ゲート膜400を構成す
る物質がエッチャントに対する選択比が大きいため,下
部ゲートパターン410,420は上部ゲートパターン
41,42の下にアンダーカット部を有しより狭い幅で
形成される。この過程で電気化学的な作用により上部ゲ
ートパターン対下部ゲートパターンのエッチング率を高
めることができ,場合によっては選択性が異なる2種の
エッチング物質を利用することにより,上部ゲート膜と
下部ゲート膜を順次エッチングすることができる。
【0038】実質的にトランジスタのゲートになる部分
は下部ゲートパターン410,420であり,上部ゲー
トパターン41,42は後続工程でNチャンネルトラン
ジスタのソース領域とドレーン領域を形成するためのイ
オン注入工程で,マスクの役割をし,特に下部ゲートパ
ターンより横に突き出たゆがみ(skew)の長さは最
終的に形成されるオフセットあるいはLDD領域の幅と
なる。
【0039】NチャンネルTFT部分のゲートを形成す
るエッチングが完了した後に,上部ゲート層上に残存す
るフォトレジスト500及びフォトレジストパターン5
20,530をすべて除去して,ガラス基板全面にN型
不純物のイオン注入を実施する。この際,上部ゲートパ
ターン41,42及びPチャンネル部分の上部ゲート膜
40がイオン注入マスクとして機能する。したがって,
PチャンネルTFT部分のための別途のイオン注入マス
クは必要がない。イオン注入が行なわれたNチャンネル
TFTのポリシリコン層アクティブ領域210,220
は,ソース領域及びドレーン領域211;221,21
3;223とチャンネル領域212,222を形成する
ようになる(図12)。
【0040】次に,ガラス基板全体において上部ゲート
膜40,上部ゲートパターン41,42を除去して,N
型不純物を低い濃度でイオン注入する。この際,下部ゲ
ートパターン410,420がイオン注入マスクとして
機能するので,NチャンネルTFTが形成される領域で
上部ゲートパターンのゆがみ(skew)に該当するア
クティブ領域はLDD領域215,225を形成するよ
うになる。(図13参照)。このLDD領域は,完成さ
れるトランジスタにおいて,オフ電流を減少させながら
も駆動電流が過度に減少することを防ぐように機能す
る。低濃度のイオン注入工程が省略される場合には,L
DD領域でないオフセット領域が形成される。P型TF
Tが形成される部分は,全体が下部ゲート膜400で包
まれているので,イオン注入は行われない。
【0041】そしてPチャンネルTFTを形成するため
に再びフォトレジストを塗布し,マスク工程を通して,
Nチャンネルトランジスタ領域には全体にフォトレジス
ト600を残し,Pチャンネルトランジスタ領域にはゲ
ートに該当する部分にフォトレジストパターン610を
残す(図14)。
【0042】フォトレジスト600とフォトレジストパ
ターン610をエッチングマスクとしてエッチングを実
施すると,Pチャンネルトランジスタ部分の下部ゲート
膜にゲートパターン430が形成される。エッチング過
程でフォトレジストパターン610下にアンダーカット
部が形成されるので,このパターンはフォトレジストパ
ターンより幅が縮まった状態で形成される。
【0043】Pチャンネルトランジスタでは,無理やり
にLDDやオフセット領域を形成しなくても問題がない
ので,アッシングやベーキングでフォトレジストパター
ンを一部除去したりして縮少パターン620を形成し,
さらに下部ゲートパターン430をイオン注入マスクと
してP型イオン注入を実施することによってPチャンネ
ルトランジスタのソース領域及びドレーン領域231,
233とチャンネル領域232を形成する。この際,N
チャンネルトランジスタ領域ではフォトレジストがイオ
ン注入マスクの役割をする。
【0044】そしてNチャンネルトランジスタ領域とP
チャンネルゲート上部の残余フォトレジストを除去し,
層間絶縁膜を形成し,ソースドレーン電極を形成し,保
護膜及び画素電極を形成して,TFTを含む下部電極構
造を完成する。
【0045】もし駆動回路部のNチャンネルで電流バリ
ヤ領域,すなわちLDDやオフセット構造が必要でない
場合には,P型不純物のイオン注入を終えた時点で再び
金属膜700やフォトレジスト膜を積層し,マスク技法
で駆動回路部のNチャンネルトランジスタ領域のみを露
出させて,高濃度N型イオン注入をもう一度さらに実施
する(図16,図17参照)。この際はLDDあるいは
オフセット領域のマスクがないので,この領域にも高濃
度のN型不純物イオン注入が行なわれて,単純構造のソ
ース/チャンネル/ドレーン221,222,223を
構成するようになる(図18参照)。
【0046】一方,本実施の形態において層間絶縁膜を
形成する前に,イオン注入が行なわれたアクティブ領域
に,レーザアニーリングを実施して領域を活性化させる
過程を一般的に実施する。この際,ゲートパターンとす
ぐ隣接したアクティブ領域では,ゲートパターンによる
散乱現像でイオン注入された領域の活性化が生じない問
題がある。オフセットの場合には,隣接したアクティブ
領域にイオン注入がよくできないために大きな問題にな
らないが,LDD構造の場合には領域活性化が生じない
場合,その機能を実現することに問題がある場合があ
る。
【0047】図19はゲートパターンによる散乱により
ゲート隣接部LDD領域に活性化が生じない現像を示し
ている。ソース領域及びドレーン領域211,213と
LDD領域215にレーザを照射する時,ゲートパター
ン410の角部でレーザの散乱が起きてゲート下部と隣
接した領域,すなわちチャンネルと隣接したLDD領域
では境界面21から一定幅(L)ほど活性化あるいは結
晶化が生じなくなる。このような現像はトランジスタの
特性低下をもたらすことがあるので問題になる。
【0048】このような問題を解決するために,以上の
実施形態を行う段階に付加してソース,ドレーン,ゲー
ト及びLDD領域を形成した状態で,ゲートパターン4
10,420,430上にフォトレジストや金属膜で幅
が縮まったパターン710,720,730を形成し
(図20参照),このパターンをエッチングマスクとし
てゲートパターンの側壁をさらにエッチングして除去し
てレーザアニーリングを実施することにより(図21参
照),ゲートパターン側壁に隣接した部分にレーザアニ
ーリングがよく行われない場合にも,LDD部分におけ
るイオン注入された不純物の活性化はできるようにする
方法を用いることができる。
【0049】図22ないし図26は,本発明の他の実施
形態にかかる構成よる工程順序を示す断面図である。こ
の構成はオフ電流バリヤ領域の形成とレーザアニーリン
グを考慮して,アンダーカットの形態を有する二重のゲ
ートパターン状態で,低濃度イオン注入をまず実施して
ゲートパターンより幅が広い新しいフォトレジストパタ
ーンを形成するが,ゲートパターンを包むように形成し
てこれをイオン注入マスクとして利用して高濃度イオン
注入する方法を利用したことである。
【0050】図1および図2に示されたような方法で,
ガラス基板上にバッファ層とポリシリコンアクティブ領
域,下部及び上部ゲート膜を形成した後に,図22に示
すように,フォトレジストを蒸着して露光,現像してT
FT領域のアクティブ領域に各々ゲートパターンを形成
するためのフォトレジストパターン520,530,5
40を形成する。そしてフォトレジストパターンをエッ
チングマスクとして上下部ゲート膜にゲートパターン4
1;42;43,410;420;430を形成する。
この際,下部ゲートパターンは上部に置かれたメタルマ
スクパターンより幅が狭く形成されるアンダーカット部
が形成される。
【0051】次に,図23のようにN型不純物を低濃度
でイオン注入する。この際,上部ゲートパターンがイオ
ン注入マスクの役割をして,アンダーカットによるゆが
み(skew)が形成された部分に対応してアクティブ
領域を含むマスク下部地域212,222,232には
イオン注入が行われず,そのマスクを外れた地域には低
濃度イオン注入領域211,213,221,223,
231,233が形成される。
【0052】そしてフォトレジストパターンを除去した
後に,図24のように新しいフォトレジストを塗布し露
光して,駆動回路部のP型TFT上部と画素部のN型T
FTのゲート電極41,410を覆うフォトレジストパ
ターン600が残るようにする。この際,画素部内のゲ
ート電極41,410上部に置かれるフォトレジストパ
ターン600は,その縁部がアクティブ領域200のチ
ャンネル領域212のへりに対して一定幅外側の方向に
位置するように形成すべきであるが,これはフォトレジ
ストパターン600をLDD領域215を形成するため
のマスクとして用いるためである。
【0053】フォトレジストパターン600をマスクと
してN型不純物を高濃度イオン注入して,チャンネル領
域212,222の外側の方向に薄くドーピングされて
いる部分を高濃度イオン注入領域としてソース及びドレ
ーン領域211;221,213;223を形成する。
この際,画素部のN型TFTの場合には,フォトレジス
トパターンの縁部がチャンネル領域212のへりから一
定幅外側に位置するようにゲートパターン41,410
を覆っているので,チャンネル領域212とソース及び
ドレーン領域211,213間に薄くドーピングされた
LDD領域215が存在するようになる。
【0054】次いで,フォトレジストパターンを除去し
た後,新しいフォトレジストパターン700を,図25
のように形成する。この際は,上記と反対に駆動回路部
のP型TFT部分のみが露出するようにフォトレジスト
パターンが形成される。そしてホウ素のようなP型不純
物イオン注入を実施してアクティブ領域230にソース
及びドレーン領域231,233を形成する。したがっ
て,その間はイオン注入が行われないチャンネル領域2
32になる。
【0055】そして図26に示されたようにフォトレジ
ストパターンを除去した後に,上部ゲートパターン4
1,42,43を除去してレーザアニーリングを実施
し,アクティブ領域に注入された不純物イオンを活性化
させる。次に通常通り,層間絶縁膜,ソース及びドレー
ン電極,保護膜及び画素電極などを形成してLCDの下
部基板の電極構造を完成させる。
【0056】図27ないし図31は,本発明の第2の実
施形態にかかる構成の工程順序図である。
【0057】まず,図27のようにガラス基板10に多
結晶シリコンでアクティブ領域210,230を形成し
てゲート絶縁膜を形成する。このパターンを形成するた
めにはガラス基板に低温CVD工程を通してアモルファ
スシリコン膜を形成してレーザアニーリングを通してポ
リシリコン化した後,マスク技法を利用してTFTのア
クティブ領域をパターニングすればよい。シリコン膜を
形成する前にガラス基板にまずバッファ層を絶縁材質で
形成することもできる。
【0058】次に,図28のように下部ゲート膜を形成
してマスク技法を利用して,ゲート膜をNチャンネルT
FT領域上部とPチャンネルTFT領域のゲート位置に
のみ残して下部ゲートパターン400,430を形成
し,さらにP型不純物を基板全域にドーピングする。こ
の過程でPチャンネルTFTが形成されNチャンネルT
FT領域は下部ゲート膜がイオン注入マスクの役割をす
るので別途のイオン注入マスクを形成するための工程段
階を省くことができる。
【0059】そして図29のようにガラス基板全面に上
部ゲート膜を形成し,マスク技法を利用してPチャンネ
ルTFT領域上部とNチャンネルTFT領域のゲート部
にのみ膜を残して,上部ゲートパターン40,41を作
る。その結果,PチャンネルTFT領域上部は,下部ゲ
ートパターン430を上部ゲートパターン40が覆う状
態となり,NチャンネルTFT領域は,領域全体を広く
覆う下部ゲートパターン400上のゲート部分に上部ゲ
ートパターン41が形成される。
【0060】図30は次の段階で,上部ゲートパターン
41をエッチングマスクとして下部ゲートパターン40
0をエッチングしてゲート410を形成し,続いてN型
不純物でイオン注入を実施する様子を示している。
【0061】結果的にこの過程でNチャンネルTFTに
おけるソース領域213,ドレーン領域211,チャン
ネル領域212及びゲート410が構成される。ゲート
下部であるチャンネル領域とイオン注入が行なわれたソ
ース及びドレーン領域との間には,イオン注入が行われ
ずオフセット領域214を構成する。
【0062】この際,PチャンネルTFT領域では,上
部ゲート膜に包まれた下部ゲートパターンはエッチング
過程で保護されて維持され,アクティブ領域ではP型不
純物がイオン注入された状態でN型イオン注入から保護
される。そしてNチャンネルTFT部分ではエッチング
段階で等方性エッチングが行なわれ,上部ゲートパター
ンの下も一定幅にわたり下部ゲート膜がエッチングさ
れ,アンダーカット現像を示しながら下部ゲートパター
ンが形成される。エッチングは等方性で行なわれ,膜質
が均一であれば,下部ゲートパターンが上部ゲートパタ
ーン周辺部からアンダーカットされる幅はほぼ一定であ
るから,オフセット領域形成のための別途の露光工程が
不要となり,露光時のミスアライメントといった工程上
の困難さが軽減される。
【0063】図31は,次の段階で上部ゲートパターン
を全部除去して必要に応じて低濃度でN型不純物をイオ
ン注入することを示している。図30におけるオフセッ
ト領域214は低濃度イオン注入によってLDD領域2
15になる。
【0064】本実施の形態によれば,注入イオンの活性
化のためのレーザアニーリングや,不要部分におけるN
チャンネルTFTのLDD領域やオフセット領域の除去
方法については,特に言及していないが,これらについ
てはすでに説明した実施形態と同様の方法により実施す
ることが可能である。
【0065】以上,添付図面を参照しながら,本発明に
かかる液晶表示装置用薄膜トランジスタ形成方法の好適
な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限
定されない。当業者であれば特許請求の範囲に記載され
た技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正
例に想到することは明らかであり,それらについても当
然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0066】
【発明の効果】本発明によるとガラス基板に画素部と駆
動回路部を同時に形成するためにポリシリコンタイプの
TFTを形成する場合に,NチャンネルTFTの形成時
にポリシリコンにおけるキャリアの移動度が大きいため
に生じるオフ電流問題を解決できるように,電流バリヤ
領域であるオフセット領域やLDD領域を,補助膜役割
をする上部ゲート膜を利用した二重ゲート膜工程と等方
性エッチングの特質であるアンダーカットの形状を利用
して簡便に形成することができるようにする。
【0067】特に本発明の第2構成によると別途のイオ
ン注入マスクが必要としないために工程段階を省くこと
ができ,イオン注入マスクを形成するための工程で生じ
る付随的な問題を予防できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図2】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図3】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図4】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図5】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図6】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図7】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図8】本発明の第1構成にかかる実施の一形態を示す
工程順序図である。
【図9】本発明の第1構成にかかる実施の別形態による
TFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図10】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図11】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図12】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図13】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図14】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図15】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図16】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図17】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図18】本発明の第1構成にかかる実施の別形態によ
るTFT形成方法を工程順序で示す図面である。
【図19】ゲートパターンによる散乱で,ゲート隣接部
のLDD領域に活性化が生じない現像を示す説明図であ
る。
【図20】図16に示す問題を解決するための付加工程
の一例を示す説明図である。
【図21】図16に示す問題を解決するための付加工程
の一例を示す説明図である。
【図22】本発明の他の構成にかかる実施の一形態によ
る工程順序を示す断面図である。
【図23】本発明の他の構成にかかる実施の一形態によ
る工程順序を示す断面図である。
【図24】本発明の他の構成にかかる実施の一形態によ
る工程順序を示す断面図である。
【図25】本発明の他の構成にかかる実施の一形態によ
る工程順序を示す断面図である。
【図26】本発明の他の構成にかかる実施の一形態によ
る工程順序を示す断面図である。
【図27】本発明の第2構成にかかる実施の一形態を示
す工程順序図である。
【図28】本発明の第2構成にかかる実施の一形態を示
す工程順序図である。
【図29】本発明の第2構成にかかる実施の一形態を示
す工程順序図である。
【図30】本発明の第2構成にかかる実施の一形態を示
す工程順序図である。
【図31】本発明の第2構成にかかる実施の一形態を示
す工程順序図である。
【図32】従来の薄膜トランジスタの構成を示す断面図
である。
【符号の説明】
10 基板 41 上部ゲートパターン 211,233 ドレーン領域 212,232 チャンネル領域 213,231 ソース領域 214 オフセット領域 300 ゲート絶縁膜 410 ゲート 430 下部ゲートパターン
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 617M (72)発明者 尹 燦宙 大韓民国ソウル市冠岳区奉天6洞100−556 (72)発明者 ▲鄭▼ 柄厚 大韓民国京畿道安養市東安区虎渓洞(番地 なし) 木蓮マウル宇成アパート501−708 (72)発明者 ▲黄▼ 長元 大韓民国京畿道城南市盆唐区數内洞29 陽 地マウル漢陽アパート603−908 Fターム(参考) 2H092 GA59 JA25 JA33 JA34 JA35 JA40 KA04 KA05 KA12 KA18 MA15 MA17 MA27 MA30 NA22 NA27 5F048 AC04 BA16 BB09 BB12 BC06 BE08 5F052 AA02 DA02 DB01 DB04 JA01 5F110 AA16 BB02 BB04 CC02 DD02 DD13 EE03 EE04 EE07 EE14 EE22 EE43 EE50 FF02 FF27 FF29 GG02 GG13 GG25 GG42 GG44 HJ01 HJ13 HJ23 HM14 HM15 NN02 PP03 QQ02 QQ05 QQ11

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板にシリコン層を形成する段階
    と;前記シリコン層をパターニングしてアクティブ領域
    を形成する段階と;前記アクティブ領域の上側にゲート
    絶縁膜を形成する段階と;前記ゲート絶縁膜上に下部ゲ
    ート膜及び上部ゲート膜を順次形成する段階と;前記上
    部ゲート膜上にフォトレジストを塗布し,フォトレジス
    トパターンを形成する段階と;前記下部及び上部ゲート
    膜がエッチングの選択比が大きいメタルの組み合わせか
    ら成る場合には,前記フォトレジストパターンをマスク
    として,上部ゲート膜に対する選択性を有する第1エッ
    チャントを用いて前記上部ゲート膜から成る上部ゲート
    パターンを形成する段階と;前記下部ゲート膜に対する
    選択性を有する第2エッチャントを用いて前記上部ゲー
    トパターンをエッチングマスクとして利用し,前記下部
    ゲート膜からなる下部ゲートパターンが,前記上部ゲー
    トパターンに比べ幅が狭くなるようにアンダーカットエ
    ッチングして上下部ゲートパターンを形成する段階と;
    前記上部ゲートパターンをイオン注入マスクとして高濃
    度イオンをイオン注入する段階と;前記上部ゲートパタ
    ーンを除去する段階とを有することを特徴とする,液晶
    表示装置用TFT形成方法。
  2. 【請求項2】 ガラス基板にシリコン層を形成する段階
    と;前記シリコン層をパターニングしてアクティブ領域
    を形成する段階と;前記アクティブ領域の上側にゲート
    絶縁膜を形成する段階と;前記ゲート絶縁膜上に下部ゲ
    ート膜及び上部ゲート膜を順次形成する段階と;前記上
    部ゲート膜上にフォトレジストを塗布し,フォトレジス
    トパターンを形成する段階と;前記下部ゲート膜が前記
    上部ゲート膜に比べてイオン化傾向がより大きい場合に
    は,前記下部ゲート膜及び上部ゲート膜に対して,すべ
    てエッチング性を示すエッチング液を用いて電気移動力
    の発生現象により,前記下部ゲート膜からなる下部ゲー
    トパターンが,前記上部ゲート膜からなる上部ゲートパ
    ターンに比べ幅が狭くなるようにアンダーカットエッチ
    ングして上下部ゲートパターンを形成する段階と;前記
    上部ゲートパターンをイオン注入マスクとして高濃度イ
    オンをイオン注入する段階と;前記上部ゲートパターン
    を除去する段階とを有することを特徴とする,液晶表示
    装置用TFT形成方法。
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