JP2003149677A - 薄膜トランジスタアレイ基板 - Google Patents

薄膜トランジスタアレイ基板

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JP2003149677A
JP2003149677A JP2001351697A JP2001351697A JP2003149677A JP 2003149677 A JP2003149677 A JP 2003149677A JP 2001351697 A JP2001351697 A JP 2001351697A JP 2001351697 A JP2001351697 A JP 2001351697A JP 2003149677 A JP2003149677 A JP 2003149677A
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JP
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thin film
array substrate
film transistor
film
insulating
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JP2001351697A
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Inventor
Hiroshi Sano
浩 佐野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜トランジスタアレイ基板において、この
アレイ基板の反りが大きく、装置トラブルが発生するこ
とを抑制する。 【解決手段】 電気的に絶縁不要な領域の絶縁性薄膜の
層間絶縁層7と保護膜9の一部または全部(7a,9
a)を除去することにより、応力を緩和し、アレイ基板
の反りを低減する。これにより、装置トラブルの発生を
抑制した薄膜トランジスタアレイ基板を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置等に
応用される薄膜トランジスタアレイ基板に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年、家庭用ビデオカメラのビューファ
インダーやノート型パソコンなどに液晶表示装置が搭載
されているが、これらの液晶表示装置のなかでも高画質
表示が可能なアクティブマトリックス型液晶表示装置が
特に注目されている。このアクティブマトリックス型液
晶表示装置には、画素電極のスイッチング素子として、
薄膜トランジスタ(Thin Film Transi
stor:以下、TFTと略記する)がよく用いられて
いる。
【0003】このような従来のTFTの例が、「Int
ernational Electron Devic
es Meeting Technical Dige
st91」の555頁から558頁(IEDM91,
p.555〜558)に記載されている。
【0004】図3は従来例のTFTアレイの断面図であ
り、その作製はガラス基板1上にアンダーコート層10
を成膜し、その上に非晶質シリコンを形成し、シリコン
を結晶化させて、半導体層2を形成する。その上にゲー
ト絶縁膜5が、さらにその上にゲート電極6が形成され
ている。そして、不純物導入をする工程として、最終的
にpチャネル型TFTを形成するソース・ドレイン領域
3にアクセプタを導入する。その後、nチャネル型TF
Tのソース・ドレイン領域4にドナーを導入する。そし
て、層間絶縁膜7、コンタクトホール、ソース・ドレイ
ン電極8、保護膜9が形成されてTFTアレイが構成さ
れている。
【0005】以上のように構成された従来のTFTアレ
イ基板においては、電気的に接続するためのコンタクト
ホール以外は、絶縁性薄膜を除去せずに残している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような構成のTFTアレイ基板では、電気的に接続する
ためのコンタクトホールを形成するなど、膜を除去する
必要があるところのみ絶縁性薄膜を除去し、それ以外で
は絶縁性薄膜を除去せずに残している。また、通常1枚
のアレイ基板から複数の液晶表示装置を切り出すことが
多いが、このような場合は各液晶表示装置の間の領域の
絶縁性薄膜は除去せずに残している。このため、膜の応
力によりTFTアレイ基板の反りが大きくなることがあ
った。この反りは、TFTアレイ基板自体の作製工程中
や、TFTアレイ基板とその対向基板を貼り合わせて液
晶表示装置を作製する工程中も含めて、装置トラブルを
発生させることがあった。
【0007】このように従来のTFTアレイ基板では、
基板の反りが大きく作製工程中に装置内基板搬送時など
にトラブルを引き起こす場合があるという課題を有して
いた。この課題の原因は、TFTアレイ基板上に多層に
形成した薄膜の応力が考えられ、この応力がTFTアレ
イ基板の反りを大きくしトラブル発生の原因となってい
た。また、近年は液晶表示装置を作製するためのガラス
基板は、約1m角に達しており、TFTアレイ基板の反
りに対する問題は注意が必要である。
【0008】本発明はかかる点に鑑み、応力による反り
を小さくしたTFTアレイ基板を提供し、作製工程中で
の装置トラブルを低減することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、電気的に絶縁
が不必要な領域の全部または一部から絶縁性薄膜を除去
した構成としたことによって、前述の課題を解決する。
【0010】本発明は前述した構成により、絶縁性薄膜
による応力を小さくしTFTアレイ基板の反りを小さく
することによって、作製工程中での装置トラブル発生を
低減するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の発明は、
基板上に形成した絶縁性薄膜の少なくとも電気的に絶縁
が必要な領域には前記絶縁性薄膜を残し、電気的に絶縁
が不必要な領域の全部または一部から前記絶縁性薄膜を
除去した構成としたことを特徴とするTFTアレイ基板
としたものであり、絶縁性薄膜による応力を緩和してT
FTアレイ基板の反りを低減するという作用を有する。
【0012】本発明の請求項2記載の発明は、前記電気
的に絶縁が不必要な領域から除去された絶縁性薄膜は、
少なくとも保護膜または層間絶縁膜であることを特徴と
する請求項1記載のTFTアレイ基板としたものであ
り、絶縁性薄膜の中でも比較的膜厚が厚いため、応力緩
和の効果が比較的大きく、基板の反りを低減しやすいと
いう作用を有する。
【0013】以下、本発明の実施の形態について、図1
及び図2を用いて説明する。
【0014】図1は本発明の実施の形態におけるTFT
アレイ基板の平面図、図2は図1のA−B断面図であ
る。以下、本実施の形態におけるTFTアレイ基板の構
成を作製工程に従って説明する。
【0015】図1は複数(図例では16画面分)の液晶
表示装置を切り出すためのTFTアレイ基板の平面図で
あって、11は画面構成部、12は回路構成部、13は
不要な絶縁性薄膜を除去(存在させない)した領域であ
り、斜線で示す。
【0016】まず、図2の断面図に示すガラス基板1上
に、アンダーコート層10としてSiOを200nm
成膜する。その上に半導体層2の前駆体として、プラズ
マCVD法により膜厚50nmの非晶質シリコンを成膜
する。次に、450℃1時間の熱処理により非晶質シリ
コン中の水素含有量を減少させる。これは、次の結晶化
工程で水素が突沸してシリコン膜が損傷するのを防ぐた
めである。そして、例えば波長308nmのXeClレ
ーザを300mJ/cm程のエネルギ−密度で照射
し、結晶化させて半導体層2として多結晶シリコンを形
成する。
【0017】次に、フォトリソグラフィーおよびエッチ
ングを用いて島状に加工する。その上に、ゲート絶縁層
5としてプラズマCVD法により膜厚100nmのSi
を形成する。次に、ゲート電極6として膜厚200
nmのTaをスパッタ法により成膜し、フォトリソグラ
フィーおよびエッチングを用いて加工する。次に、フォ
トリソグラフィーによってフォトレジストをnチャネル
型TFTの上に形成する。そして、それをイオン・ドー
ピング時のマスクとして用い、ソース・ドレイン領域3
を形成する。これが画面構成部(P型)11である。
【0018】次にレジストを除去した後、フォトリソグ
ラフィーによってフォトレジストをpチャネル型TFT
の上に形成する。そして、それをイオン・ドーピング時
のマスクとして用い、ソース・ドレイン領域4を形成す
る。これが画面構成部(n型)11である。このとき、
例えばイオン・ドーピング法(高周波放電プラズマによ
りガスを分解してイオンを生成し、質量分離をせずに加
速して注入する方法)によって、水素ガスで希釈したジ
ボランガスまたはフォスフィンガスを用いて、夫々アク
セプタとなるホウ素またはドナーとなる燐を導入する。
これを用いることにより、450℃程度の熱処理によっ
て不純物を活性化することができる。
【0019】そして、層間絶縁層7として例えばPCV
D法により膜厚400nmのSiO を形成した後、フ
ォトリソグラフィーおよびエッチングによってコンタク
トホールの形成および絶縁不要な領域の層間絶縁膜7a
を除去する。ここで、層間絶縁不要な領域の膜を除去す
ることによって、必要箇所の層間絶縁性は損なうことな
く、膜による応力を緩和することができる。
【0020】さらに、ソース・ドレイン電極8を例えば
膜厚100nmのTiと膜厚400nmのAlを積層し
て成膜し、加工する。そして、保護膜9として例えば膜
厚500nmのSiNxをPCVD法により成膜し加工
する。このとき、先程の層間絶縁層7と同様に、絶縁不
要な領域の保護膜9aを除去することによって、必要箇
所の層間絶縁性は損なうことなく、膜による応力を緩和
することができる。その後、例えば基板温度300℃,
圧力1Torrの水素雰囲気にて1時間の熱処理を行っ
て、薄膜トランジスタアレイが完成する。
【0021】以上のように構成されたこの実施の形態の
薄膜トランジスタには、次の効果がある。絶縁不要な領
域の絶縁性薄膜を除去することにより、膜による応力を
緩和させ、アレイ基板の反りを低減することができる。
これにより、基板の反りによる装置トラブルを抑制する
作用をもつ。
【0022】また、実施の形態では、層間絶縁層7と保
護膜9の電気的に絶縁が不要な領域を除去7a,9aし
たが、基板反りを低減し実質的に装置トラブルなどを抑
制できればよく、層間絶縁層7だけを除去したり、ま
た、アンダーコート層10も除去するなどしてもよい。
【0023】また、実施の形態では、複数の液晶表示装
置を作製した薄膜トランジスタアレイ基板において、夫
々の液晶表示装置を形成するアレイ領域の間の電気的に
絶縁が不要な絶縁膜を除去したが、充分に応力を緩和し
基板の反りを低減できればよく、例えば、夫々の液晶表
示装置を形成する領域において回路構成部分と画面構成
部分の間の不要な絶縁膜を除去したり、画面構成部分で
不要な絶縁膜を除去したりしてもよい。
【0024】また、実施の形態では、半導体層の多結晶
シリコンを使用したが、薄膜トランジスタアレイを構成
できるものならば何でもよく、非晶質シリコンや微結晶
シリコンやシリコン・ゲルマニュウムなどでもよい。
【0025】また、実施の形態では、半導体層2の前駆
体を結晶化するためにXeClレーザ光を照射したが、
これはシリコン膜を溶融・固化して結晶化できる方法な
らば何でもよく、Arイオンレーザ光の照射やRTA
(rapid thermalannealling)
法による熱アニールなどでもよい。
【0026】また、実施の形態では、ゲート絶縁層5と
してプラズマCVD法により形成したSiOを用いた
が、ゲート絶縁膜として働くものなら何でもよく、例え
ば減圧CVD法,スパッタ法,またはECR−CVD法
などの成膜手法を用いて形成したSiOやSiNx
や、プラズマ酸化や高圧酸化などで形成したSiO
どでもよい。
【0027】また、実施の形態では、ゲート電極6とし
てTaを用いたが、金属ならば何でもよく、Al,M
o,Ti,Crやこれらを主成分とする合金金属などで
もよい。
【0028】また、実施の形態では、所定の元素を導入
する方法としてイオン・ドーピング法を用いたが、これ
は所定の元素を導入できる方法ならば何でもよく、イオ
ン注入法やプラズマドーピング法などでもよい。
【0029】また、実施の形態では、ソース・ドレイン
領域を形成するドナーとして燐を用いたが、これはnチ
ャネル型薄膜トランジスタを作製する場合には砒素など
ドナーとして働くものならば何でもよい。
【0030】また、実施の形態では、ソース・ドレイン
領域を形成するアクセプタとしてホウ素を用いたが、p
チャネル型薄膜トランジスタを作製する場合にはアルミ
ニウムなどアクセプターとして働くものならば何でもよ
い。
【0031】また、実施の形態では、ソース電極および
ドレイン電極としてチタンを用いたが、これは電極とし
て働くものならば何でもよく、たとえばクロム,タンタ
ル,モリブデン,アルミニウムなどの金属や不純物を大
量にドープした多結晶シリコンやITO等の透明導電層
等でもよい。
【0032】また、実施の形態では、層間絶縁層として
PCVD法により形成したSiOを用いたが、これは
絶縁層として働くものならば何でもよく、例えば減圧C
VD法,常圧CVD法,スパッタ法,またはECR−C
VD法などの成膜手法を用いて形成した窒化シリコンや
酸化タンタルなどでもよい。
【0033】また、実施の形態では、ガラス基板を用い
たが、これは表面が絶縁性のものならば何でもよく、プ
ラスチック基板や表面に絶縁膜を形成した金属板などで
もよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明は基板上に形
成した絶縁性薄膜の少なくとも電気的に必要な領域には
前記絶縁性薄膜を残し、電気的に絶縁が不要な領域の全
部または一部から絶縁性薄膜を除去した構成としたこと
により、応力を緩和して、TFTアレイ基板の反りを低
減する。これにより、作製工程中の装置トラブルを低減
することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における薄膜トランジスタ
アレイ基板の平面図
【図2】図1のA−B断面図
【図3】従来例の薄膜トランジスタアレイの断面図
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 半導体層 3 ソース・ドレイン領域(p型) 4 ソース・ドレイン領域(n型) 5 ゲート絶縁層 6 ゲート電極 7 層間絶縁層 8 ソース・ドレイン電極 9 保護膜 10 アンダーコート層 11 画面構成部 12 回路構成部 13 不要な絶縁性薄膜を除去した領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 JA24 JA34 JA37 JA41 JB57 JB58 KB24 KB25 NA11 NA29 5C094 AA36 BA03 CA19 DA14 DA15 DB04 EA04 EA07 FB12 FB14 5F110 AA30 BB02 BB04 CC02 DD01 DD02 DD13 DD30 EE03 EE04 EE06 EE44 FF02 FF03 FF22 FF25 FF28 FF30 FF31 FF32 GG01 GG02 GG13 GG14 GG15 GG25 GG45 HJ01 HJ12 HJ13 HJ18 HJ23 HL03 HL04 HL07 HL08 HL11 NN02 NN03 NN04 NN22 NN23 NN24 NN34 NN35 NN40 PP02 PP03 PP04 PP35

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成した絶縁性薄膜の少なくと
    も電気的に絶縁が必要な領域には前記絶縁性薄膜を残
    し、電気的に絶縁が不必要な領域の全部または一部から
    前記絶縁性薄膜を除去した構成としたことを特徴とする
    薄膜トランジスタアレイ基板。
  2. 【請求項2】 前記電気的に絶縁が不必要な領域から除
    去された絶縁性薄膜は、少なくとも保護膜または層間絶
    縁膜であることを特徴とする請求項1記載の薄膜トラン
    ジスタアレイ基板。
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