JP2006066490A - Thin-film transistor panel and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は薄膜トランジスタパネル及びその製造方法に関し、特に、ポリシリコン薄膜トランジスタとアモルファスシリコン薄膜トランジスタとを備えた薄膜トランジスタパネル及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film transistor panel and a method for manufacturing the same, and more particularly to a thin film transistor panel including a polysilicon thin film transistor and an amorphous silicon thin film transistor and a method for manufacturing the same.
画像読取装置には、例えば、ガラス基板上のほぼ中央部の画像読取領域に複数のフォトセンサを配置し、ガラス基板上の画像読取領域の外側に、フォトセンサを駆動するための半導体チップを配置したものがある(例えば、特許文献1参照)。 In the image reading apparatus, for example, a plurality of photosensors are arranged in an image reading area in a substantially central portion on a glass substrate, and a semiconductor chip for driving the photosensors is arranged outside the image reading area on the glass substrate. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、このような画像読取装置では、画像読取領域に対してその外側に配置された半導体チップが上方に突出しているため、例えば指紋読取装置として用いた場合、被写体である指が半導体チップに当接すると、指を画像読取領域に所期の通り密接させることができず、適切な指紋読取動作が実行されず、誤動作等の不具合が生じる要因となってしまう。 However, in such an image reading device, since the semiconductor chip arranged outside the image reading region protrudes upward, for example, when used as a fingerprint reading device, a finger as a subject touches the semiconductor chip. If contact is made, the finger cannot be brought into close contact with the image reading area as expected, and an appropriate fingerprint reading operation is not performed, which causes a malfunction such as a malfunction.
そこで、このような半導体チップの上方への突出による不具合を回避するために、画像読取領域からある程度離れた位置に半導体チップを配置する構成を採用することが考えられるが、このようにした場合には、装置全体が大型化し、携帯機器等への搭載を考慮した場合、好ましくない。 Therefore, in order to avoid such a problem due to the upward protrusion of the semiconductor chip, it may be possible to adopt a configuration in which the semiconductor chip is arranged at a position somewhat away from the image reading area. Is not preferable when the entire apparatus becomes large and is considered to be mounted on a portable device or the like.
一方、アクティブマトリクス型の液晶表示装置には、例えば、ガラス基板上にアモルファスシリコン薄膜を成膜し、このアモルファスシリコン薄膜のうち、ポリシリコン薄膜トランジスタ形成領域のみを選択的に結晶化してポリシリコン薄膜を形成し、アモルファスシリコン薄膜形成領域にアモルファスシリコン薄膜トランジスタを形成し、ポリシリコン薄膜形成領域にポリシリコン薄膜トランジスタを形成するようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, in an active matrix type liquid crystal display device, for example, an amorphous silicon thin film is formed on a glass substrate, and only the polysilicon thin film transistor forming region is selectively crystallized to selectively form a polysilicon thin film. There is one in which an amorphous silicon thin film transistor is formed in an amorphous silicon thin film formation region and a polysilicon thin film transistor is formed in a polysilicon thin film formation region (see, for example, Patent Document 2).
そして、このような液晶表示装置では、ガラス基板上のほぼ中央部の画像表示領域にスイッチング素子としてのアモルファスシリコン薄膜トランジスタを形成し、ガラス基板上の画像表示領域の外側に、アモルファスシリコン薄膜トランジスタを駆動するための駆動回路部としてのポリシリコン薄膜トランジスタを形成すると、最上面がほぼ平坦となる。そこで、このような構造を指紋読取装置に採用すると、駆動回路部を画像読取領域から必要以上に離す必要はなく、装置全体を小型化することができる。 In such a liquid crystal display device, an amorphous silicon thin film transistor is formed as a switching element in an image display region in a substantially central portion on the glass substrate, and the amorphous silicon thin film transistor is driven outside the image display region on the glass substrate. When a polysilicon thin film transistor is formed as a drive circuit section for the purpose, the uppermost surface becomes substantially flat. Therefore, when such a structure is adopted in the fingerprint reading apparatus, it is not necessary to separate the drive circuit unit from the image reading area more than necessary, and the entire apparatus can be downsized.
しかしながら、特許文献2に記載の液晶表示装置では、ガラス基板上に成膜されたアモルファスシリコン薄膜のうち、ポリシリコン薄膜トランジスタ形成領域(駆動回路部形成領域)のみを選択的に結晶化してポリシリコン薄膜を形成しているので、ポリシリコン薄膜を部分的に形成する工程が必要となる。
However, in the liquid crystal display device described in
このため、アモルファスシリコン薄膜の結晶化を例えばレーザ照射により行なう場合には、レーザ照射位置を高精度に制御するとともに、細いレーザビームをスキャンさせてアモルファスシリコン薄膜を選択的に結晶化することが必要となり、ひいては製造装置の高精度化が必要であるとともに、結晶化工程に比較的長い時間を要し、製造コストの上昇を招くという問題があった。 For this reason, when crystallization of an amorphous silicon thin film is performed by laser irradiation, for example, it is necessary to control the laser irradiation position with high accuracy and to selectively crystallize the amorphous silicon thin film by scanning a thin laser beam. As a result, it is necessary to increase the precision of the manufacturing apparatus, and it takes a relatively long time for the crystallization process, resulting in an increase in manufacturing cost.
また、アモルファスシリコン薄膜の結晶化は、アモルファスシリコン薄膜を600℃程度に加熱処理することによって行なわれるものであるため、結晶化する領域と結晶化しない領域を明確に分離することが難しく、そのためにアモルファスシリコン薄膜トランジスタからなる画像表示領域とポリシリコン薄膜トランジスタからなる駆動回路部とを基板上において十分接近させて配置することが難しく、装置全体の小型化に限界があるという問題があった。 In addition, since the amorphous silicon thin film is crystallized by heating the amorphous silicon thin film to about 600 ° C., it is difficult to clearly separate the crystallized region from the non-crystallized region. There has been a problem that it is difficult to dispose the image display region made of the amorphous silicon thin film transistor and the drive circuit portion made of the polysilicon thin film transistor sufficiently close to each other on the substrate, and there is a limit to downsizing of the entire device.
そこで、この発明は、製造コストを低減することができ、また装置全体のより一層の小型化を図ることができる薄膜トランジスタパネル及びその製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film transistor panel and a method for manufacturing the same that can reduce the manufacturing cost and can further reduce the size of the entire apparatus.
この発明は、上記目的を達成するため、基板上に、ポリシリコンからなる半導体薄膜及び複数の電極を有するポリシリコン薄膜トランジスタと、アモルファスシリコンからなる半導体薄膜及び複数の電極を有するアモルファスシリコン薄膜トランジスタと、が設けられた薄膜トランジスタパネルにおいて、前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のいずれかに接続されて、当該電極と同一の導電材料で同一の層に設けられ、接続パッドを有する第1の配線と、前記第1の配線の上部に絶縁膜を介して設けられる前記アモルファスシリコンからなる半導体薄膜と、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のいずれかの互いに異なる電極に接続されて、当該電極と同一の導電材料で同一の層に設けられ、接続パッドを有し、絶縁膜を介して互いに異なる層に設けられる複数の第2の配線と、前記第1の配線及び前記第2の配線の各々に絶縁膜を介して対向し、同一の層に設けられ、該絶縁膜の前記第1の配線及び前記第2の配線の各接続パッドに対応する箇所に設けられる複数のコンタクトホールを介して、前記第1の配線及び前記第2の配線に電気的に接続される第3の配線と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a polysilicon thin film transistor having a semiconductor thin film made of polysilicon and a plurality of electrodes on a substrate, and an amorphous silicon thin film transistor having a semiconductor thin film made of amorphous silicon and a plurality of electrodes. In the thin film transistor panel provided, the first wiring connected to any of the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor, provided in the same layer with the same conductive material as the electrode, and having a connection pad; A semiconductor thin film made of amorphous silicon provided on an upper portion of the first wiring via an insulating film, and the same conductive material as the electrode connected to one of the plurality of electrodes of the amorphous silicon thin film transistor The material is provided in the same layer and the connection pad A plurality of second wirings provided in different layers with an insulating film interposed therebetween, and each of the first wiring and the second wiring facing each other through an insulating film, The first wiring and the second wiring are electrically connected to each other through a plurality of contact holes provided at locations corresponding to the connection pads of the first wiring and the second wiring of the insulating film. And a third wiring connected to each other.
この発明によれば、アモルファスシリコン薄膜トランジスタの半導体薄膜をポリシリコン薄膜トランジスタの半導体薄膜よりも上層側に設けているので、ポリシリコン薄膜トランジスタの半導体薄膜を形成した後に、その上層にアモルファスシリコン薄膜トランジスタの半導体薄膜を形成すればよく、したがって成膜されたアモルファスシリコン薄膜全体を結晶化してポリシリコン薄膜を形成するようにしてもよく、従来技術にあるように、成膜されたアモルファスシリコン薄膜の特定の領域を選択的に結晶化するような工程が不要となり、工程を簡略化して、製造コストを低減することができる。 According to the present invention, since the semiconductor thin film of the amorphous silicon thin film transistor is provided on the upper layer side of the semiconductor thin film of the polysilicon thin film transistor, the semiconductor thin film of the amorphous silicon thin film transistor is formed on the upper layer after forming the semiconductor thin film of the polysilicon thin film transistor. Therefore, the entire amorphous silicon thin film formed may be crystallized to form a polysilicon thin film. As in the prior art, a specific region of the formed amorphous silicon thin film is selected. Therefore, a process for crystallization is unnecessary, the process can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
また、ポリシリコン薄膜トランジスタの半導体薄膜の上層側にアモルファスシリコン薄膜トランジスタの半導体薄膜が設けられ、ポリシリコン薄膜トランジスタとアモルファスシリコン薄膜トランジスタとが異なる層に分離して形成されるため、ポリシリコン薄膜トランジスタとアモルファスシリコン薄膜トランジスタとを十分接近させて配置することができ、ひいては装置全体のより一層の小型化を図ることができる。 In addition, since the semiconductor thin film of the amorphous silicon thin film transistor is provided on the upper layer side of the semiconductor thin film of the polysilicon thin film transistor, the polysilicon thin film transistor and the amorphous silicon thin film transistor are separately formed in different layers. Can be arranged close enough to each other, and further downsizing of the entire apparatus can be achieved.
さらに、ポリシリコン薄膜トランジスタの複数の電極とアモルファスシリコン薄膜トランジスタの複数の電極のいずれかに接続され、コンタクトホールを介して電気的に接続されて、ポリシリコン薄膜トランジスタ及びアモルファスシリコン薄膜トランジスタの各電極を相互に接続する複数の配線を備え、各配線の一部を絶縁膜上に同一層に形成して複数のコンタクトホールを同時に形成することにより、当該配線及びコンタクトホールの形成工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。 Furthermore, it is connected to one of the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor and one of the plurality of electrodes of the amorphous silicon thin film transistor, and is electrically connected through the contact hole to connect the electrodes of the polysilicon thin film transistor and the amorphous silicon thin film transistor to each other. By forming a part of each wiring in the same layer on the insulating film and forming a plurality of contact holes at the same time, the process of forming the wiring and contact holes is simplified and the manufacturing cost is reduced. can do.
(第1実施形態)
図1はこの発明の第1実施形態としての、例えば画像読取装置を構成する薄膜トランジスタパネルの要部の等価回路的平面図を示す。この薄膜トランジスタパネルはガラス基板1を備えている。ガラス基板1上のほぼ中央部の画像読取領域2には、フォトセンサとしての複数の光電変換型の薄膜トランジスタ3がマトリクス状に配置されている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows an equivalent circuit plan view of a main part of a thin film transistor panel constituting an image reading apparatus as a first embodiment of the present invention. The thin film transistor panel includes a
ガラス基板1上において画像読取領域2の右側、左側及び下側の各隣接する領域には、薄膜トランジスタ3を駆動するための後述する第1〜第3の駆動回路部4〜6が設けられている。ガラス基板1上の下端部には複数の外部接続端子7が設けられている。外部接続端子7は、後述するように、ガラス基板1上に設けられた接続配線を介して、第1〜第3の駆動回路部4〜6等に接続されている。
On the
薄膜トランジスタ3は、その具体的な構造については後で説明するが、トップゲート電極8、ボトムゲート電極9及びソース・ドレイン電極10、10を備えている。トップゲート電極8は、画像読取領域2において行方向に配置されたトップゲートライン11を介して第1の駆動回路部(トップゲートドライバ)4に接続されている。ボトムゲート電極9は、画像読取領域2において行方向に配置されたボトムゲートライン12を介して第2の駆動回路部(ボトムゲートドライバ)5に接続されている。
The
一方のソース・ドレイン電極10は、画像読取領域2において列方向に配置されたドレインライン13を介して第3の駆動回路部(ドレインドライバ)6に接続されている。他方のソース・ドレイン電極10は、画像読取領域2等に配置された接地ライン(図示せず)を介して、外部接続端子7のうちの接地用外部接続端子に接続されている。
One source /
次に、この薄膜トランジスタパネルの一部の具体的な構造の一例について、図2を参照して説明する。この場合、図2の左側から右側に向かって、外部接続端子7の部分の断面図、第1〜第3の駆動回路部4〜6の各一部を構成するCMOS薄膜トランジスタ21、22の部分の断面図、第1〜第4の層間コンタクトの部分の断面図、光電変換型の薄膜トランジスタ3の部分の断面図を示す。
Next, an example of a specific structure of a part of the thin film transistor panel will be described with reference to FIG. In this case, from the left side to the right side in FIG. 2, a cross-sectional view of the portion of the
まず、第1〜第3の駆動回路部4〜6の各一部を構成するCMOS薄膜トランジスタ21、22の部分について説明する。ガラス基板1上の駆動回路部形成領域には、例えばポリシリコン薄膜トランジスタによるNMOS薄膜トランジスタ21とPMOS薄膜トランジスタ22とからなるCMOS薄膜トランジスタが設けられている。
First, the portions of the CMOS
各薄膜トランジスタ21、22は、ガラス基板1の上面に設けられた第1及び第2の下地絶縁膜23、24の上面に設けられたポリシリコンからなる半導体薄膜25、26を備えている。この場合、第1の下地絶縁膜23は窒化シリコンからなり、第2の下地絶縁膜24は酸化シリコンからなっている。
Each of the
NMOS薄膜トランジスタ21は、例えばLDD(Lightly Doped Drain)構造を有して構成されている。すなわち、NMOS薄膜トランジスタ21の半導体薄膜25の中央部は真性領域からなるチャネル領域25aとされ、その両側はn型不純物低濃度領域からなるソース・ドレイン領域25bとされ、さらにその両側はn型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域25cとされている。一方、PMOS薄膜トランジスタ22の半導体薄膜26の中央部は真性領域からなるチャネル領域26aとされ、その両側はp型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域26bとされている。
The NMOS
半導体薄膜25、26を含む第2の下地絶縁膜24の上面には酸化シリコンからなるゲート絶縁膜27が設けられている。各チャネル領域25a、26a上におけるゲート絶縁膜27の上面にはモリブデンからなるゲート電極28、29が設けられている。ゲート電極28、29を含むゲート絶縁膜27の上面には窒化シリコンからなる第1の層間絶縁膜30が設けられている。半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b上における第1の層間絶縁膜30及びゲート絶縁膜27にはコンタクトホール33、34が設けられている。
A
コンタクトホール33、34内及びその各近傍の第1の層間絶縁膜30の上面にはモリブデンからなる導電体層35、36がコンタクトホール33、34を介してソース・ドレイン領域25c、26bに接続されて設けられ、ソース・ドレイン電極及びそれに接続される配線を構成している。ここで、導電体層35、36は第1の層間絶縁膜30上に形成された部分と、コンタクトホール33、34内に充填された部分からなる。導電体層35、36を含む第1の層間絶縁膜30の上面には窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37、ボトムゲート絶縁膜38、トップゲート絶縁膜39及びオーバーコート膜40が設けられている。
そして、NMOS薄膜トランジスタ21は、半導体薄膜25、ゲート絶縁膜27、ゲート電極28及びソース・ドレイン電極を含む導電体層35によって構成されている。PMOS薄膜トランジスタ22は、半導体薄膜26、ゲート絶縁膜27、ゲート電極29及びソース・ドレイン電極を含む導電体層36によって構成されている。これにより、NMOS薄膜トランジスタ21とPMOS薄膜トランジスタ22とからなるCMOS薄膜トランジスタ、つまり、第1〜第3の駆動回路部4〜6は、ガラス基板1上に一体形成されている。
The NMOS
次に、光電変換型の薄膜トランジスタ3の部分について説明する。駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36を覆うように設けられた第2の層間絶縁膜37の上面にはクロム(遮光性金属)からなるボトムゲート電極9が設けられている。ボトムゲート電極9を含む第2の層間絶縁膜37の上面にはボトムゲート絶縁膜38が設けられている。ボトムゲート電極9上におけるボトムゲート絶縁膜38の上面には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜41が設けられている。
Next, the photoelectric conversion type
半導体薄膜41の上面ほぼ中央部には窒化シリコンからなるチャネル保護膜42が設けられている。チャネル保護膜42の上面両側及びその両側における半導体薄膜41の上面にはn型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層43が設けられている。オーミックコンタクト層43の上面及びその近傍のボトムゲート絶縁膜38の上面にはクロムからなるソース・ドレイン電極10が設けられている。
A channel
ソース・ドレイン電極10を含むボトムゲート絶縁膜38の上面にはトップゲート絶縁膜39が設けられている。半導体薄膜41上におけるトップゲート絶縁膜39の上面にはITO(透光性金属)からなるトップゲート電極8が設けられている。トップゲート電極8を含むトップゲート絶縁膜39の上面にはオーバーコート膜40が設けられている。
A top
そして、光電変換型の薄膜トランジスタ3は、ボトムゲート電極9、ボトムゲート絶縁膜38、半導体薄膜41、チャネル保護膜42、オーミックコンタクト層43及びソース・ドレイン電極10によって構成されたボトムゲート型の選択用薄膜トランジスタと、トップゲート電極8、トップゲート絶縁膜39、半導体薄膜41、チャネル保護膜42、オーミックコンタクト層43及びソース・ドレイン電極10によって構成されたトップゲート型のセンサ用薄膜トランジスタと、によって構成されている。これにより、光電変換型の薄膜トランジスタ3は、ガラス基板1上に一体形成されている。
The photoelectric conversion type
次に、外部接続端子7の部分について説明する。モリブデンからなる外部接続端子7は、第1の層間絶縁膜30の上面に設けられ、オーバーコート膜40、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第2の層間絶縁膜37に設けられた開口部44を介して露出されている。
Next, the
次に、第1〜第4の層間コンタクトの部分について説明する。第1の層間コンタクトの部分においては、第1の層間絶縁膜30の上面に設けられ、導電体層35、36と同一の層に設けられ、同じモリブデンからなる第1の上層接続配線45は、第1の層間絶縁膜30に設けられたコンタクトホール46を介して、ゲート絶縁膜27の上面に設けられたモリブデンからなる第1の下層接続配線47の接続パッド部に接続されている。ここで、第1の上層接続配線45は、第1の層間絶縁膜30の上面に形成された部分と、コンタクトホール46内に充填された部分からなる。
Next, the first to fourth interlayer contact portions will be described. In the first interlayer contact portion, the first upper-
第2の層間コンタクトの部分においては、トップゲート絶縁膜39の上面に設けられたITOからなる第2の上層接続配線48は、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第2の層間絶縁膜37に設けられたコンタクトホール49を介して、第1の層間絶縁膜30の上面に設けられたモリブデンからなる第2の下層接続配線50の接続パッド部に接続されている。ここで、第2の上層接続配線48は、トップゲート絶縁膜39の上面に形成された部分と、コンタクトホール49内に充填された部分からなる。
In the second interlayer contact portion, the second upper
第3の層間コンタクトの部分においては、トップゲート絶縁膜39の上面に設けられたITOからなる第3の上層接続配線51は、トップゲート絶縁膜39及びボトムゲート絶縁膜38に設けられたコンタクトホール52を介して、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられたクロムからなる第3の下層接続配線53の接続パッド部に接続されている。ここで、第3の上層接続配線51は、トップゲート絶縁膜39の上面に形成された部分と、コンタクトホール52内に充填された部分からなる。
In the third interlayer contact portion, the third upper
第4の層間コンタクトの部分においては、トップゲート絶縁膜39の上面に設けられたITOからなる第4の上層接続配線54は、トップゲート絶縁膜39に設けられたコンタクトホール55を介して、ボトムゲート絶縁膜38の上面に設けられたクロムからなる第4の下層接続配線56の接続パッド部に接続されている。ここで、第4の上層接続配線54は、トップゲート絶縁膜39の上面に形成された部分と、コンタクトホール55内に充填された部分からなる。
In the fourth interlayer contact portion, the fourth upper
次に、図2に示す各部の電気的接続について説明する。光電変換型の薄膜トランジスタ3のボトムゲート電極9は、第3の下層接続配線53、第3の上層接続配線51、第2の上層接続配線48及び第2の下層接続配線50の各導電体層を介して、つまり図1に示すボトムゲートライン12を介して、第2の駆動回路部(ボトムゲートドライバ)5の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
Next, the electrical connection of each part shown in FIG. 2 will be described. The
光電変換型の薄膜トランジスタ3の一方のソース・ドレイン電極10は、第4の下層接続配線56、第4の上層接続配線54、第2の上層接続配線48及び第2の下層接続配線50の各導電体層を介して、つまり図1に示すドレインライン13を介して、第3の駆動回路部(ドレインドライバ)6の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
One source /
光電変換型の薄膜トランジスタ3の他方のソース・ドレイン電極10は、第4の下層接続配線56、第4の上層接続配線54、第2の上層接続配線48及び第2の下層接続配線50の各導電体層を介して、つまり図1において図示しない接地ラインを介して、外部接続端子7のうちの接地用外部接続端子に接続されている。
The other source /
光電変換型の薄膜トランジスタ3のトップゲート電極8は、第2の上層接続配線48及び第2の下層接続配線50の各導電体層を介して、つまり図1に示すトップゲートライン11を介して、第1の駆動回路部(トップゲートドライバ)4の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
The
駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のゲート電極28、29は、第1の下層接続配線47及び第1の上層接続配線45の各導電体層を介して、外部接続端子7に接続されている。駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36は、第1の層間絶縁膜30の上面に設けられた接続配線(図示せず)を介して、外部接続端子7に接続されている。
The
ここで、本実施形態における第2〜第4の上層接続配線48、51、54をなす導電体層は、光電変換型の薄膜トランジスタ3のトップゲート電極8と同一の導電材料により、トップゲート絶縁膜39の上面に同層に形成されている。そして、第2〜第4の上層接続配線48、51、54は、第1〜第4の下層接続配線47、50、53、56を介して、光電変換型の薄膜トランジスタ3のボトムゲート電極9、ソース・ドレイン電極10及びトップゲート電極8と駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36とを相互に接続するように構成される。
Here, the conductor layers forming the second to fourth upper
次に、この薄膜トランジスタパネルの製造方法の一例について説明する。まず、図3に示すように、ガラス基板1の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなる第1の下地絶縁膜23(膜厚2000Å程度)、酸化シリコンからなる第2の下地絶縁膜24(膜厚1000Å程度)及びアモルファスシリコン薄膜61(膜厚500Å程度)を連続して成膜する。ここで、アモルファスシリコン薄膜61を成膜する工程は、概ね300℃程度を最高温度とする温度条件(第2の温度条件)で行なわれる。
Next, an example of a method for manufacturing this thin film transistor panel will be described. First, as shown in FIG. 3, a first base insulating film 23 (thickness of about 2000 mm) made of silicon nitride and a second
次に、水素含有量の多いプラズマCVD法で成膜したアモルファスシリコン薄膜61の含有水素を除去するために、窒素ガス雰囲気中において500℃程度の温度で1時間程度の脱水素処理を行なう。この脱水素処理は、アモルファスシリコン薄膜61に後工程でエキシマレーザの照射により高エネルギーを与えると、アモルファスシリコン薄膜61中の水素が突沸して欠陥が生じるので、これを回避するために行なうものである。
Next, in order to remove the hydrogen contained in the amorphous silicon
次に、アモルファスシリコン薄膜61に上面側からエキシマレーザを照射することにより、アモルファスシリコン薄膜61を結晶化してポリシリコン薄膜62を形成する。ここで、アモルファスシリコン薄膜61を結晶化してポリシリコン薄膜62とする工程は、概ね600℃程度を最高温度とする温度条件(第1の温度条件)で行なわれる。
Next, by irradiating the amorphous silicon
次に、ポリシリコン薄膜62をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、図4に示すように、半導体薄膜25、26を形成する。次に、図5に示すように、半導体薄膜25、26を含む第2の下地絶縁膜24の上面に、プラズマCVD法により、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜27(膜厚1000Å程度)を成膜する。次に、ゲート絶縁膜27の上面に、スパッタ法により成膜されたモリブデン膜(膜厚3000Å程度)からなる導電体層をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ゲート電極28、29及び第1の下層接続配線47を形成する。
Next, by patterning the polysilicon
次に、図6に示すように、フォトリソグラフィ法により形成された、ソース・ドレイン領域26bに対応する部分に開口部を有する第1のレジストパターン(図示せず)をマスクとして、p型不純物を高濃度で注入する。一例として、ボロンイオンを加速エネルギー30keV、ドーズ量3×1015atm/cm2の条件で注入する。これにより、半導体薄膜26は、ゲート電極29下の真性領域からなるチャネル領域26aと、その両側におけるp型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域26bとを有するものとなる。この後、第1のレジストパターンを剥離する。
Next, as shown in FIG. 6, a p-type impurity is formed using a first resist pattern (not shown) formed by photolithography and having an opening in a portion corresponding to the source /
次に、フォトリソグラフィ法により形成された、ソース・ドレイン領域25cに対応する部分に開口部を有する第2のレジストパターン(図示せず)をマスクとして、n型不純物を高濃度で注入する。一例として、リンイオンを加速エネルギー70keV、ドーズ量3×1015atm/cm2の条件で注入する。この後、第2のレジストパターンを剥離する。
Next, an n-type impurity is implanted at a high concentration using a second resist pattern (not shown) having an opening in a portion corresponding to the source /
次に、フォトリソグラフィ法により形成された、ソース・ドレイン領域25bに対応する部分に開口部を有する第3のレジストパターン(図示せず)をマスクとして、n型不純物を低濃度で注入する。一例として、リンイオンを加速エネルギー70keV、ドーズ量3×1013atm/cm2の条件で注入する。この後、第3のレジストパターンを剥離する。
Next, an n-type impurity is implanted at a low concentration using a third resist pattern (not shown) formed by photolithography and having an opening in a portion corresponding to the source /
これにより、半導体薄膜25は、ゲート電極28下の真性領域からなるチャネル領域25aと、その両側におけるn型不純物低濃度領域からなるソース・ドレイン領域25bと、さらにその両側におけるn型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域25cとを有するものとなる。
As a result, the semiconductor
次に、窒素ガス雰囲気中において450℃程度の温度で1時間程度の注入イオン活性化処理を行なう。ここで、第1〜第3のレジストパターンをマスクとした各イオン注入工程は、上記順序に特に制約されるものではなく、任意の順序で行なうようにしてもよく、また他の方法、例えばゲート電極28、29をマスクとしたイオン注入工程を含む方法であってもよい。
Next, implanted ion activation treatment is performed in a nitrogen gas atmosphere at a temperature of about 450 ° C. for about 1 hour. Here, the respective ion implantation steps using the first to third resist patterns as masks are not particularly limited to the above order, and may be performed in any order, and other methods such as gates are used. A method including an ion implantation process using the
次に、図7に示すように、ゲート電極28、29及び第1の下層接続配線47を含むゲート絶縁膜27の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなる第1の層間絶縁膜30(膜厚3000Å程度)を成膜する。次に、フォトリソグラフィ法により、半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b上における第1の層間絶縁膜30及びゲート絶縁膜27にコンタクトホール33、34を連続して形成し、また第1の下層接続配線47の接続パッド部上における第1の層間絶縁膜30にコンタクトホール46を形成する。
Next, as shown in FIG. 7, on the upper surface of the
次に、コンタクトホール33、34、46内及び第1の層間絶縁膜30の上面に、スパッタ法により成膜されたモリブデン膜(膜厚5000Å程度)からなる導電体層をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、導電体層35、36をコンタクトホール33、34を介してソース・ドレイン領域25c、26bに接続させて形成し、また第1の上層接続配線45をコンタクトホール46を介して第1の下層接続配線47の接続パッド部に接続させて形成し、さらに外部接続端子7、第2の下層接続配線50及びソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36と外部接続端子7とを接続する接続配線(図示せず)を形成する。
Next, a conductor layer made of a molybdenum film (having a thickness of about 5000 mm) formed by sputtering is patterned in the contact holes 33, 34, and 46 and on the upper surface of the first
次に、図8に示すように、外部接続端子7、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36、第1の上層接続配線45及び第2の下層接続配線50を含む第1の層間絶縁膜30の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37(膜厚3000Å程度)を成膜する。次に、第2の層間絶縁膜37の上面に、スパッタ法により成膜されたクロム膜(膜厚1000Å程度)からなる導電体層をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ボトムゲート電極9及び第3の下層接続配線53を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, the first interlayer insulation including the
次に、図9に示すように、ボトムゲート電極9及び第3の下層接続配線53を含む第2の層間絶縁膜37の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなるボトムゲート絶縁膜38(膜厚3000Å程度)、真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜形成用層41a(膜厚500Å程度)及び窒化シリコンからなるチャネル保護膜形成用層42a(膜厚1000Å程度)を連続して成膜する。この場合、真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜形成用層41aは、図3に示すアモルファスシリコン薄膜61の成膜の場合と同様に、概ね300℃程度の温度条件で成膜される。
Next, as shown in FIG. 9, a bottom gate insulating film 38 (made of silicon nitride) is formed on the upper surface of the second
次に、チャネル保護膜形成用層42aをフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、図10に示すように、チャネル保護膜42を形成する。次に、図11に示すように、チャネル保護膜42を含む半導体薄膜形成用層41aの上面に、プラズマCVD法により、n型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層形成用層43a(膜厚250Å程度)を成膜する。この場合も、n型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層形成用層43aは、図3に示すアモルファスシリコン薄膜61の成膜の場合と同様に、概ね300℃程度の温度条件で成膜される。
Next, the channel protective
次に、オーミックコンタクト層形成用層43a及び半導体薄膜形成用層41aをフォトリソグラフィ法により連続してパターニングすることにより、図12に示すように、オーミックコンタクト層43及び半導体薄膜41を形成する。次に、図13に示すように、オーミックコンタクト層43及びボトムゲート絶縁膜38の上面に、スパッタ法により成膜されたクロム膜(膜厚500Å程度)からなる導電体層をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ソース・ドレイン電極10及び第4の下層接続配線56を形成する。
Next, the
次に、図14に示すように、ソース・ドレイン電極10及び第4の下層接続配線56を含むボトムゲート絶縁膜38の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなるトップゲート絶縁膜39(膜厚3000Å程度)を成膜する。
Next, as shown in FIG. 14, a top gate insulating film 39 (film) made of silicon nitride is formed on the upper surface of the bottom
次に、フォトリソグラフィ法により、第2の下層接続配線50の接続パッド部上におけるトップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第2の層間絶縁膜37にコンタクトホール49を連続して形成し、また第3の下層接続配線53の接続パッド部上におけるトップゲート絶縁膜39及びボトムゲート絶縁膜38にコンタクトホール52を連続して形成し、また第4の下層接続配線56の接続パッド部上におけるトップゲート絶縁膜39にコンタクトホール55を形成する。
Next, contact holes 49 are continuously formed in the top
次に、コンタクトホール49、52、55内及びトップゲート絶縁膜39の上面に、スパッタ法により成膜されたITO膜(膜厚500Å程度)からなる導電体層をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、第2の上層接続配線48をコンタクトホール49を介して第2の下層接続配線50の接続パッド部に接続させて形成し、また第3の上層接続配線51をコンタクトホール52を介して第3の下層接続配線53の接続パッド部に接続させて形成し、また第4の上層接続配線54をコンタクトホール55を介して第4の下層接続配線56の接続パッド部に接続させて形成し、さらにトップゲート電極8を形成する。
Next, a conductive layer made of an ITO film (having a thickness of about 500 mm) formed by sputtering is patterned in the contact holes 49, 52, 55 and on the top surface of the top
次に、図2に示すように、第2〜第4の上層接続配線48、51、54及びトップゲート電極8を含むトップゲート絶縁膜39の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなるオーバーコート膜40(膜厚6000Å程度)を成膜する。次に、外部接続端子7上におけるオーバーコート膜40、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第2の層間絶縁膜37に、フォトリソグラフィ法により、開口部44を連続して形成する。かくして、図2に示す薄膜トランジスタパネルが得られる。
Next, as shown in FIG. 2, the upper surface of the top
ところで、上記製造方法では、光電変換型の薄膜トランジスタ3のアモルファスシリコンからなる半導体薄膜41を駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のポリシリコンからなる半導体薄膜25、26よりも上層側に設けているので、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のポリシリコンからなる半導体薄膜25、26を形成した後に、その上層に光電変換型の薄膜トランジスタ3のアモルファスシリコンからなる半導体薄膜41を形成すればよく、したがって成膜されたアモルファスシリコン薄膜61全体を結晶化してポリシリコン薄膜62を形成するようにしてもよく、従来技術にあるように、成膜されたアモルファスシリコン薄膜の特定の領域を選択的に結晶化するような工程が不要となり、工程を簡略化して、製造コストを低減することができる。
In the above manufacturing method, the semiconductor
また、上記製造方法では、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22の半導体薄膜25、26の上層側に光電変換型の薄膜トランジスタ3の半導体薄膜41を形成し、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22と光電変換型の薄膜トランジスタ3とを異なる層に分離して形成しているので、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22と光電変換型の薄膜トランジスタ3とを十分接近させて配置することができ、装置全体の面積をより一層小さくすることができ、ひいては装置全体をより一層小型化することができる。
Further, in the above manufacturing method, the semiconductor
また、上記製造方法では、図3に示すように、アモルファスシリコン薄膜61を比較的低い温度条件(概ね300℃程度)で成膜し、次いでアモルファスシリコン薄膜61を結晶化してポリシリコン薄膜62を形成する工程を比較的高い温度条件(概ね600℃程度)で行ない、次いで図9に示すように、アモルファスシリコン薄膜41aを比較的低い温度条件(概ね300℃程度)で成膜しているので、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22及び光電変換型の薄膜トランジスタ3の各素子特性を良好に維持することができる。
In the above manufacturing method, as shown in FIG. 3, the amorphous silicon
すなわち、上記とは逆に、アモルファスシリコン薄膜41aを比較的低い温度条件(概ね300℃程度)で成膜し、次いで半導体薄膜41を形成した後に、アモルファスシリコン薄膜61を比較的低い温度条件(概ね300℃程度)で成膜し、次いでアモルファスシリコン薄膜61を結晶化してポリシリコン薄膜62を形成する工程を比較的高い温度条件(概ね600℃程度)で行なった場合には、先に形成されたアモルファスシリコンからなる半導体薄膜41において脱水素化が進行するため、光電変換型の薄膜トランジスタ3において十分な電子移動度を実現することができなくなり、素子特性が劣化する現象が生じる可能性がある。
That is, contrary to the above, after the amorphous silicon
これに対し、上記製造方法では、比較的高温の温度条件を必要とするポリシリコンからなる半導体薄膜25、26を形成した後に、比較的低温で成膜が可能なアモルファスシリコンからなる半導体薄膜41を形成しているので、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22の素子特性を良好に維持しつつ、光電変換型の薄膜トランジスタ3の素子特性も良好に維持することができる。
On the other hand, in the above manufacturing method, the semiconductor
さらに、上記製造方法では、コンタクトホール(開口部を含む)形成工程について見ると、図7に示すように、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36と半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26bとを接続するためのコンタクトホール33、34及び第1の上層接続配線45と第1の下層接続配線47とを接続するためのコンタクトホール46を同時に形成し、また図14に示すように、第2〜第4の上層接続配線48、51、54と第2〜第4の下層接続配線50、53、56とを接続するためのコンタクトホール49、52、55を同時に形成し、また、図2に示すように、外部接続端子7を露出させるための開口部44を形成しているため、コンタクトホール(開口部を含む)形成工程を3回と比較的少なくすることができ、工程を簡略化して、製造コストを低減することができる。
Further, in the above manufacturing method, when the contact hole (including the opening) forming step is viewed, as shown in FIG. 7, the conductor layers 35 and 36 including the source and drain electrodes and the source and drain of the semiconductor
(第2実施形態)
図15はこの発明の第2実施形態としての薄膜トランジスタパネルの図2同様の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図2に示す場合と大きく異なる点は、第1の層間絶縁膜30とボトムゲート絶縁膜38との間に第2の層間絶縁膜37を有せず、トップゲート絶縁膜39とオーバーコート膜40との間に第2の層間絶縁膜37を光電変換型の薄膜トランジスタ3のトップゲート電極8を覆うように設け、第2の層間絶縁膜37の上面に駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36、外部接続端子7及び第1〜第4の上層接続配線45、48、51、54を形成する導電体層を設けた点である。
(Second Embodiment)
FIG. 15 is a sectional view similar to FIG. 2 of a thin film transistor panel according to a second embodiment of the present invention. In this thin film transistor panel, the main difference from the case shown in FIG. 2 is that the second
すなわち、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22の部分においては、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられたモリブデンからなるソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36は、第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38、第1の層間絶縁膜30及びゲート絶縁膜27に設けられたコンタクトホール33、34を介して、第2の下地絶縁膜24の上面に設けられた半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26bに接続されている。
That is, in the
外部接続端子7の部分においては、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられたモリブデンからなる外部接続端子7は、オーバーコート膜40に設けられた開口部44を介して露出されている。
In the portion of the
第1の層間コンタクトの部分においては、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられたモリブデンからなる第1の上層接続配線45は、第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第1の層間絶縁膜30に設けられたコンタクトホール46を介して、ゲート絶縁膜27の上面に設けられたモリブデンからなる第1の下層接続配線47の接続パッド部に接続されている。
In the first interlayer contact portion, the first upper
第2の層間コンタクトの部分においては、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられたモリブデンからなる第2の上層接続配線48は、第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39及びボトムゲート絶縁膜38に設けられたコンタクトホール49を介して、第1の層間絶縁膜30の上面に設けられたクロムからなる第2の下層接続配線50の接続パッド部に接続されている。
In the second interlayer contact portion, the second upper
第3の層間コンタクトの部分においては、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられたモリブデンからなる第3の上層接続配線51は、第2の層間絶縁膜37及びトップゲート絶縁膜39に設けられたコンタクトホール52を介して、ボトムゲート絶縁膜38の上面に設けられたクロムからなる第3の下層接続配線53の接続パッド部に接続されている。
In the third interlayer contact portion, the third upper
第4の層間コンタクトの部分においては、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられたモリブデンからなる第4の上層接続配線54は、第2の層間絶縁膜37に設けられたコンタクトホール55を介して、トップゲート絶縁膜39の上面に設けられたITOからなる第4の下層接続配線56の接続パッド部に接続されている。
In the fourth interlayer contact portion, the fourth upper
次に、図15に示す各部の電気的接続について説明する。光電変換型の薄膜トランジスタ3のボトムゲート電極9は、第2の下層接続配線50及び第2の上層接続配線48を介して、つまり図1に示すボトムゲートライン12を介して、第2の駆動回路部(ボトムゲートドライバ)6の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
Next, electrical connection of each unit shown in FIG. 15 will be described. The
光電変換型の薄膜トランジスタ3の一方のソース・ドレイン電極10は、第3の下層接続配線53及び第3の上層接続配線51を介して、つまり図1に示すドレインライン13を介して、第3の駆動回路部(ドレインドライバ)6の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
One source /
光電変換型の薄膜トランジスタ3の他方のソース・ドレイン電極10は、第3の下層接続配線53及び第3の上層接続配線51を介して、つまり図1において図示しない接地ラインを介して、外部接続端子7のうちの接地用外部接続端子に接続されている。
The other source /
光電変換型の薄膜トランジスタ3のトップゲート電極8は、第4の下層接続配線56及び第4の上層接続配線54を介して、つまり図1に示すトップゲートライン11を介して、第1の駆動回路部(トップゲートドライバ)4の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
The
駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のゲート電極28、29は、第1の下層接続配線47及び第1の上層接続配線45を介して、外部接続端子7に接続されている。駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36は、第2の層間絶縁膜37の上面に設けられた接続配線(図示せず)を介して、外部接続端子7に接続されている。
The
次に、この薄膜トランジスタパネルの製造方法において、トップゲート絶縁膜39を成膜した後の工程について説明する。まず、トップゲート絶縁膜39の上面に、スパッタ法により成膜されたITO膜(膜厚500Å程度)をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、トップゲート電極8及び第4の下層接続配線56を形成する。次に、トップゲート電極8及び第4の下層接続配線56を含むトップゲート絶縁膜39の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37(膜厚2000Å程度)を成膜する。
Next, in the method for manufacturing the thin film transistor panel, a process after the top
次に、フォトリソグラフィ法により、半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b上における第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38、第1の層間絶縁膜30及びゲート絶縁膜27にコンタクトホール33、34を連続して形成し、また第1の下層接続配線47の接続パッド部上における第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第1の層間絶縁膜30にコンタクトホール46を連続して形成し、また第2の下層接続配線50の接続パッド部上における第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39及びボトムゲート絶縁膜38にコンタクトホール49を連続して形成し、また第3の下層接続配線53の接続パッド部上における第2の層間絶縁膜37及びトップゲート絶縁膜39にコンタクトホール52を連続して形成し、さらに第4の下層接続配線56の接続パッド部上における第2の層間絶縁膜37にコンタクトホール55を形成する。
Next, the second
次に、コンタクトホール33、34、46、49、52、55内及び第2の層間絶縁膜37の上面に、スパッタ法により成膜されたモリブデン膜(膜厚5000Å程度)をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、導電体層35、36をコンタクトホール33、34を介して半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26bに接続させて形成し、また第1〜第4の上層接続配線45、48、51、54をコンタクトホール46、49、52、55を介して第1〜第4の下層接続配線47、50、53、56の接続パッド部に接続させて形成し、さらに外部接続端子7を形成する。
Next, a molybdenum film (having a thickness of about 5000 mm) formed by sputtering is patterned in the contact holes 33, 34, 46, 49, 52, 55 and on the upper surface of the second
次に、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36、第1〜第4の上層接続配線45、48、51、54及び外部接続端子7を含む第2の層間絶縁膜37の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなるオーバーコート膜40(膜厚6000Å程度)を成膜する。次に、外部接続端子7上におけるオーバーコート膜40に、フォトリソグラフィ法により、開口部44を形成する。かくして、図15に示す薄膜トランジスタパネルが得られる。
Next, on the upper surface of the second
そして、上記製造方法では、コンタクトホール(開口部を含む)形成工程について見ると、導電体層35、36と半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26bとを接続するためのコンタクトホール33、34及び第1〜第4の上層接続配線45、48、51、54と第1〜第4の下層接続配線47、50、53、56とを接続するためのコンタクトホール46、49、52、55を同時に形成し、また外部接続端子7を露出させるための開口部44を形成しているため、コンタクトホール(開口部を含む)形成工程は2回となり、上記第1実施形態の場合よりもさらに1回少なくすることができ、更に工程を簡略化して、製造コストを低減することができる。
In the above manufacturing method, when the contact hole (including the opening) forming step is viewed, the
(第3実施形態)
図16はこの発明の第3実施形態としての薄膜トランジスタパネルの図15同様の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図15に示す場合と異なる点は、第4の層間コンタクトの部分において、トップゲート絶縁膜39の上面にITOからなる第4の上層接続配線54を、トップゲート絶縁膜39に設けられたコンタクトホール55を介して、ボトムゲート絶縁膜38の上面に設けられたクロムからなる第4の下層接続配線56の接続パッド部に接続させて設けた点である。この場合、コンタクトホール(開口部を含む)形成工程は、トップゲート絶縁膜39にコンタクトホール55を形成するための工程がそれ専用となるため、3回となる。
(Third embodiment)
FIG. 16 is a sectional view similar to FIG. 15 of a thin film transistor panel as a third embodiment of the present invention. In this thin film transistor panel, the difference from the case shown in FIG. 15 is that a fourth upper
ところで、この薄膜トランジスタパネルでは、光電変換型の薄膜トランジスタ3のトップゲート電極8は、第4の上層接続配線54、第4の下層接続配線56、第3の下層接続配線53及び第3の上層接続配線51を介して、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
By the way, in this thin film transistor panel, the
この場合、ITOからなる第4の上層接続配線54はクロムからなる第4の下層接続配線56の接続パッド部に接続されているため、トップゲート絶縁膜39の上面に成膜されたITO膜をITO用のエッチング液を用いてパターニングして第4の上層接続配線54及びトップゲート電極8を形成するとき、電池反応により、ITOからなる第4の上層接続配線54及びトップゲート電極8は酸化され、クロムからなる第4の下層接続配線56は還元される。
In this case, since the fourth upper
しかし、ITO膜はもともと酸化物であるため、ITOからなる第4の上層接続配線54及びトップゲート電極8は酸化状態に置かれても事実上変化しない。また、クロムからなる第4の下層接続配線56は還元されるが事実上変化しない。一方、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36、第1〜第3の上層接続配線45、48、51及び外部接続端子7は、ITOからなる第4の上層接続配線54及びトップゲート電極8と直接接続されていないため、それとの接続による電池反応による腐食が生じることはない。
However, since the ITO film is originally an oxide, the fourth upper
すなわち、ITO膜との接続による電池反応による腐食を防止する必要がある場合には、Mo、Cr、W、Ta、Ti等の比較的高価な高融点金属の単層構造あるいはこれらとAlとの積層構造とする必要があったが、本実施形態の構成によれば、電池反応による腐食を防止する必要がないため、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36、第1〜第3の上層接続配線45、48、51及び外部接続端子7を、安価で低応力で低抵抗のAlの単層構造としてもよい。これにより、製造コストの低減を図ることができる。
That is, when it is necessary to prevent corrosion due to the battery reaction due to the connection with the ITO film, a relatively expensive single-layer structure of a refractory metal such as Mo, Cr, W, Ta, Ti or the like and Al and Although it was necessary to have a laminated structure, according to the configuration of the present embodiment, since it is not necessary to prevent corrosion due to battery reaction, the conductor layer including the source / drain electrodes of the
(第4実施形態)
図17はこの発明の第3実施形態としての薄膜トランジスタパネルの、図15同様の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図15に示す場合と異なる点は、第2の層間絶縁膜37を有せず、トップゲート絶縁膜39の上面にモリブデンからなる外部接続端子7、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36及び第1〜第4の上層接続配線45、48、51、54を設け、このうちの第4の上層接続配線54をそれと同一の面上に設けられたITOからなる第4の下層接続配線56の接続パッド部上に接続させた点である。この場合、第2の層間絶縁膜37を有しないため、その分だけ工程数を少なくすることができる。
(Fourth embodiment)
FIG. 17 is a sectional view similar to FIG. 15 of a thin film transistor panel as a third embodiment of the present invention. In this thin film transistor panel, the difference from the case shown in FIG. 15 is that the second
(第5実施形態)
図18はこの発明の第5実施形態としての薄膜トランジスタパネルの、図16同様の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図16に示す場合と異なる点は、第1の層間絶縁膜30を酸化シリコンからなる下層層間絶縁膜30Aと窒化シリコンからなる上層層間絶縁膜30Bとの2層構造とした点である。
(Fifth embodiment)
FIG. 18 is a sectional view similar to FIG. 16 of a thin film transistor panel as a fifth embodiment of the present invention. In this thin film transistor panel, the difference from the case shown in FIG. 16 is that the first
ここで、図16に示す場合において、コンタクトホール33、34、45、49、52の形成を、比較的安価な装置である平行平板型のRIE(反応性イオンエッチング)装置を用いたドライエッチングにより行なうと、窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第1の層間絶縁膜30のエッチング速度とモリブデンからなる第1の下層接続配線47のエッチング速度との間に差がないため、第1の下層接続配線47の接続パッド部がエッチングされてしまう。
Here, in the case shown in FIG. 16, the contact holes 33, 34, 45, 49 and 52 are formed by dry etching using a parallel plate type RIE (reactive ion etching) apparatus which is a relatively inexpensive apparatus. Then, the etching rate of the second
このような第1の下層接続配線47の接続パッド部のエッチングを回避するには、比較的高価な装置である、高密度プラズマを備えているICP(誘導結合型プラズマ)装置を用いたドライエッチングを行なう方法があるが、この場合、製造コストが上昇してしまい、好ましくない。
In order to avoid such etching of the connection pad portion of the first lower
また、窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び第1の層間絶縁膜30と酸化シリコンからなるゲート絶縁膜27とのエッチングを、モリブデンからなる第1の下層接続配線47がエッチングされない、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングにより行なう方法もあるが、この場合、ウェットエッチングであるため、コンタクトホール33、34、45、49、52の加工寸法変換差が大きくなり、これに伴い、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36及び第1〜第3の上層接続配線45、48、51の面積が大きくなり、ひいては回路面積が増大してしまい、好ましくない。
Etching of the second
これに対し、図18に示す場合には、第1の層間絶縁膜30を酸化シリコンからなる下層層間絶縁膜30A(膜厚250Å程度)と窒化シリコンからなる上層層間絶縁膜30B(膜厚3000Å程度)との2層構造としている。
On the other hand, in the case shown in FIG. 18, the first
そして、コンタクトホール33、34、45、49、52を形成する場合には、まず、比較的安価な装置である平行平板型のRIE装置を用い、SF4とO2との混合ガスを用いたドライエッチングを行ない、半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b及びモリブデンからなる第1の下層接続配線47の接続パッド部上における窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、ボトムゲート絶縁膜38及び上層層間絶縁膜30Bにコンタクトホール33、34、46を形成し、またクロムからなる第2の上層接続配線50上における窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39及びボトムゲート絶縁膜38にコンタクトホール49を形成し、さらにクロムからなる第3の下層接続配線53上における窒化シリコンからなる第2の層間絶縁膜37及びトップゲート絶縁膜39にコンタクトホール52を形成する。
When forming the contact holes 33, 34, 45, 49, 52, first, a dry etching using a mixed gas of SF4 and O2 is performed using a parallel plate RIE apparatus which is a relatively inexpensive apparatus. The second
この場合、酸化シリコンからなる下層層間絶縁膜30A及びクロムからなる第2、第3の下層接続配線50、53の各エッチング速度は窒化シリコン膜のエッチング速度の10分の1以下であるので、このときのドライエッチングを下層層間絶縁膜30A及び第2、第3の下層接続配線50、53の各上面で確実に且つ容易に停止することができる。
In this case, the etching rates of the lower
次に、バッファードフッ酸を用いたウェットエッチングを行ない、半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b上における酸化シリコンからなる下層層間絶縁膜30A及びゲート絶縁膜27にコンタクトホール33、34を形成し、またモリブデンからなる第1の下層接続配線47の接続パッド部上における酸化シリコンからなる下層層間絶縁膜30Aにコンタクトホール46を形成する。
Next, wet etching using buffered hydrofluoric acid is performed, and contact holes 33 and 34 are formed in the lower
この場合、半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b、モリブデンからなる第1の下層接続配線47及びクロムからなる第2、第3の下層接続配線50、53の各エッチング速度は酸化シリコンのエッチング速度の10分の1以下であるので、このときのウェットエッチングを半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b及び第1〜第3の下層接続配線47、50、53の各上面で確実に且つ容易に停止することができる。
In this case, the etching rates of the source /
なお、第4のコンタクトの部分におけるコンタクトホール55及び外部接続端子7の部分における開口部44の各形成は、比較的安価な装置である平行平板型のRIE装置を用い、SF4とO2との混合ガスを用いたドライエッチングで行なう。このうち、外部接続端子7の材料がアルミニウムである場合には、外部接続端子7のエッチング速度は窒化シリコンからなるオーバーコート膜40のエッチング速度の10分の1以下であるので、このときのドライエッチングを外部接続端子7の上面で確実に且つ容易に停止することができる。また、駆動回路用の薄膜トランジスタ21、22のゲート電極28、29及び第1の下層接続配線47は、モリブデンではなく、他のW、Ti、Ta等の高融点金属材料によって形成してもよい。
In addition, each formation of the
(第6実施形態)
図19はこの発明の第6実施形態としての薄膜トランジスタパネルの、図16同様の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図16に示す場合と異なる点は、第1の層間絶縁膜30を酸化シリコンによって形成した点である。これにより、コンタクトホール33、34、46、49、52、55及び開口部44を図18に示す第4実施形態の場合と同様の方法により形成することができる。また、第1の層間絶縁膜30は酸化シリコンの単層構造であるので、図18に示す場合と比較して、成膜回数を1回減らすことができる。
(Sixth embodiment)
FIG. 19 is a sectional view similar to FIG. 16 of a thin film transistor panel as a sixth embodiment of the present invention. The thin film transistor panel is different from the case shown in FIG. 16 in that the first
(第7実施形態)
図20はこの発明の第7実施形態としての薄膜トランジスタパネルの、図16同様の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図16に示す場合と大きく異なる点は、第1の層間絶縁膜30を有せず、ボトムゲート絶縁膜38を酸化シリコンからなる下層ボトムゲート絶縁膜38Aと窒化シリコンからなる上層ボトムゲート絶縁膜38Bとの2層構造とし、また層間コンタクトの部分を第1〜第3の層間コンタクトの部分とした点である。
(Seventh embodiment)
FIG. 20 is a sectional view similar to FIG. 16 of a thin film transistor panel as a seventh embodiment of the present invention. In this thin film transistor panel, the main difference from the case shown in FIG. 16 is that the first
すなわち、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜27(膜厚1000Å程度)の上面にモリブデン(膜厚3000Å程度)からなるソース・ドレイン電極28、29、第1の下層接続配線47及びボトムゲート電極9が設けられている。ソース・ドレイン電極28、29、第1の下層接続配線47及びボトムゲート電極9を含むゲート絶縁膜27の上面には酸化シリコンからなる下層ボトムゲート絶縁膜38A(膜厚250Å程度)及び窒化シリコンからなる上層ボトムゲート絶縁膜38B(膜厚2500Å程度)が設けられている。
That is, source /
上層ボトムゲート絶縁膜38Bの上面にはクロム(膜厚500Å程度)からなる第2、第3の下層接続配線50、53及びソース・ドレイン電極10等が設けられている。第2、第3の下層接続配線50、53及びソース・ドレイン電極10等を含む上層ボトムゲート絶縁膜38Bの上面には窒化シリコンからなるトップゲート絶縁膜39(膜厚3000Å程度)が設けられている。
On the upper surface of the upper layer bottom
トップゲート絶縁膜39の上面にはITO(膜厚500Å程度)からなる第3の上層接続配線51及びトップゲート電極8が設けられている。この場合、第3の上層接続配線51は、トップゲート絶縁膜39に設けられたコンタクトホール52を介して第3の下層接続配線53の接続パッド部に接続されている。第3の上層接続配線51及びトップゲート電極8を含むトップゲート絶縁膜39の上面には窒化シリコンからなる層間絶縁膜37(膜厚2000Å程度)が設けられている。
On the top surface of the top
層間絶縁膜37の上面にはアルミニウム(膜厚5000Å程度)からなる外部接続端子7、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36及び第1、第2の上層接続配線45、48が設けられている。この場合、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36は、層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、上層ボトムゲート絶縁膜38B、下層ボトムゲート絶縁膜38A及びゲート絶縁膜27に設けられたコンタクトホール33、34を介して半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26bに接続されている。
On the upper surface of the
第1の上層接続配線45は、層間絶縁膜37、トップゲート絶縁膜39、上層ボトムゲート絶縁膜38B及び下層ボトムゲート絶縁膜38Aに設けられたコンタクトホール46を介して第1の下層接続配線47の接続パッド部に接続されている。第2の上層接続配線48は、層間絶縁膜37及びトップゲート絶縁膜39に設けられたコンタクトホール49を介して第2の下層接続配線50の接続パッド部に接続されている。
The first upper
外部接続端子7、ソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36及び第1、第2の上層接続配線45、48を含む層間絶縁膜37の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜40(膜厚6000Å程度)が設けられている。外部接続端子7は、オーバーコート膜40に設けられた開口部44を介して露出されている。
An overcoat film 40 (film) made of silicon nitride is formed on the upper surface of the
次に、図20に示す各部の電気的接続について説明する。光電変換型の薄膜トランジスタ3のボトムゲート電極9は、第1の下層接続配線47及び第1の上層接続配線45を介して、つまり図1に示すボトムゲートライン12を介して、第2の駆動回路部(ボトムゲートドライバ)6の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
Next, electrical connection of each unit shown in FIG. 20 will be described. The
光電変換型の薄膜トランジスタ3の一方のソース・ドレイン電極10は、第2の下層接続配線50及び第2の上層接続配線48を介して、つまり図1に示すドレインライン13を介して、第3の駆動回路部(ドレインドライバ)6の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
One source /
光電変換型の薄膜トランジスタ3の他方のソース・ドレイン電極10は、第2の下層接続配線50及び第2の上層接続配線48を介して、つまり図1において図示しない接地ラインを介して、外部接続端子7のうちの接地用外部接続端子に接続されている。
The other source /
光電変換型の薄膜トランジスタ3のトップゲート電極8は、第3の上層接続配線51、第3の下層接続配線53、第2の下層接続配線50及び第2の上層接続配線48を介して、つまり図1に示すトップゲートライン11を介して、第1の駆動回路部(トップゲートドライバ)4の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36に接続されている。
The
駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のゲート電極28、29は、第1の下層接続配線47及び第1の上層接続配線45を介して、外部接続端子7に接続されている。駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36は、層間絶縁膜37の上面に設けられた接続配線(図示せず)を介して、外部接続端子7に接続されている。
The
そして、この薄膜トランジスタパネルでは、ボトムゲート絶縁膜38を酸化シリコンからなる下層ボトムゲート絶縁膜38Aと窒化シリコンからなる上層ボトムゲート絶縁膜38Bとの2層構造としたことにより、コンタクトホール33、34、46、49、52及び開口部44を図18に示す第4実施形態の場合と同様の方法により形成することができる。
In this thin film transistor panel, the bottom
(第8実施形態)
図21はこの発明の第8実施形態としての薄膜トランジスタパネルの、図2同様の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図2に示す場合と大きく異なる点は、図2に示す駆動回路用の薄膜トランジスタ21、22がトップゲート構造であるのに対し、ボトムゲート構造とした点である。この場合、ガラス基板1の上面には、下地絶縁膜として、窒化シリコンからなる下地絶縁膜23のみが設けられている。
(Eighth embodiment)
FIG. 21 is a sectional view similar to FIG. 2 of a thin film transistor panel as an eighth embodiment of the present invention. The thin film transistor panel is greatly different from the case shown in FIG. 2 in that the
次に、この薄膜トランジスタパネルの製造方法の一例について説明する。まず、図22に示すように、ガラス基板1の上面に、プラズマCVD法により、窒化シリコンからなる下地絶縁膜23(膜厚2000Å程度)を成膜する。次に、下地絶縁膜23の上面に、スパッタ法により成膜されたモリブデン膜(膜厚1000Å程度)をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ゲート電極28、29及び第1の下層接続配線47を形成する。
Next, an example of a method for manufacturing this thin film transistor panel will be described. First, as shown in FIG. 22, a base insulating film 23 (film thickness of about 2000 mm) made of silicon nitride is formed on the upper surface of the
次に、ゲート電極28、29及び第1の下層接続配線47を含む下地絶縁膜23の上面に、プラズマCVD法により、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜27(膜厚1000Å程度)及びアモルファスシリコン薄膜61(膜厚500Å程度)を連続して成膜する。この場合も、アモルファスシリコン薄膜61を成膜する工程は、概ね300℃程度を最高温度とする温度条件で行なわれる。次に、窒素ガス雰囲気中において500℃程度の温度で1時間程度の脱水素処理を行なう。
Next, on the upper surface of the
次に、アモルファスシリコン薄膜61に上面側からエキシマレーザを照射することにより、アモルファスシリコン薄膜61を結晶化してポリシリコン薄膜62を形成する。この場合も、アモルファスシリコン薄膜61を結晶化してポリシリコン薄膜62とする工程は、概ね600℃程度を最高温度とする温度条件で行なわれる。
Next, by irradiating the amorphous silicon
次に、フォトリソグラフィ法により形成された、ソース・ドレイン領域26bに対応する部分に開口部を有する第1のレジストパターン(図示せず)をマスクとして、p型不純物を高濃度で注入する。一例として、ボロンイオンを加速エネルギー10keV、ドーズ量1×1015atm/cm2の条件で注入する。この後、第1のレジストパターンを剥離する。
Next, a p-type impurity is implanted at a high concentration using a first resist pattern (not shown) formed by photolithography and having an opening in a portion corresponding to the source /
次に、フォトリソグラフィ法により形成された、ソース・ドレイン領域25cに対応する部分に開口部を有する第2のレジストパターン(図示せず)をマスクとして、n型不純物を高濃度で注入する。一例として、リンイオンを加速エネルギー10keV、ドーズ量1×1015atm/cm2の条件で注入する。この後、第2のレジストパターンを剥離する。
Next, an n-type impurity is implanted at a high concentration using a second resist pattern (not shown) having an opening in a portion corresponding to the source /
次に、フォトリソグラフィ法により形成された、ソース・ドレイン領域25bに対応する部分に開口部を有する第3のレジストパターン(図示せず)をマスクとして、n型不純物を低濃度で注入する。一例として、リンイオンを加速エネルギー10keV、ドーズ量1×1013atm/cm2の条件で注入する。この後、第3のレジストパターンを剥離する。次に、窒素ガス雰囲気中において450℃程度の温度で1時間程度の注入イオン活性化処理を行なう。
Next, an n-type impurity is implanted at a low concentration using a third resist pattern (not shown) formed by photolithography and having an opening in a portion corresponding to the source /
次に、ポリシリコン薄膜62をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、図23に示すように、半導体薄膜25、26を形成する。この状態では、半導体薄膜25は、ゲート電極28上の真性領域からなるチャネル領域25aと、その両側におけるn型不純物低濃度領域からなるソース・ドレイン領域25bと、さらにその両側におけるn型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域25cとを有するものとなっている。また、半導体薄膜26は、ゲート電極29上の真性領域からなるチャネル領域26aと、その両側におけるp型不純物高濃度領域からなるソース・ドレイン領域26bとを有するものとなっている。
Next, by patterning the polysilicon
次に、図24に示すように、半導体薄膜25、26を含むゲート絶縁膜27の上面に、プラズマCVD法により、酸化シリコンからなる第1の層間絶縁膜30(膜厚3000Å程度)を成膜する。次に、フォトリソグラフィ法により、半導体薄膜25、26のソース・ドレイン領域25c、26b上における第1の層間絶縁膜30にコンタクトホール33、34を形成し、また第1の下層接続配線47の接続パッド部上における第1の層間絶縁膜30及びゲート絶縁膜27にコンタクトホール46を連続して形成する。
Next, as shown in FIG. 24, on the upper surface of the
次に、コンタクトホール33、34、46内及び第1の層間絶縁膜30の上面に、スパッタ法により成膜されたモリブデン膜(膜厚5000Å程度)をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、導電体層35、36をコンタクトホール33、34を介してソース・ドレイン領域25c、26bに接続させて形成し、また第1の上層接続配線45をコンタクトホール46を介して第1の下層接続配線47の接続パッド部に接続させて形成し、さらに外部接続端子7、第2の下層接続配線50及びソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36と外部接続端子7とを接続する接続配線(図示せず)を形成する。以下の工程は、上記第1実施形態の場合と同じであるので、省略する。
Next, a molybdenum film (having a thickness of about 5000 mm) formed by sputtering is patterned in the contact holes 33, 34, and 46 and on the upper surface of the first
ところで、上記製造方法では、図22に示すように、ポリシリコン半導体薄膜62にボロンイオン及びリンイオンを直接注入しているため、高価な高加速(〜80keV)のイオン注入装置を用いることなく、安価な低加速(〜10keV)のイオン注入装置を用いて、ボロンイオン及びリンイオンを注入することができる。
In the above manufacturing method, as shown in FIG. 22, since boron ions and phosphorus ions are directly implanted into the polysilicon semiconductor
なお、イオン注入及び活性化処理は、図23に示すように、デバイスエリアを形成した後に行なってもよい。ここで、上記第1実施形態においても、イオン注入及び活性化処理は、図3に示すように、ポリシリコン薄膜62を形成した後に行なってもよく、また図4に示すように、デバイスエリアを形成した後に行なってもよい。
The ion implantation and activation treatment may be performed after the device area is formed as shown in FIG. Here, also in the first embodiment, the ion implantation and activation treatment may be performed after forming the polysilicon
(その他の実施形態)
上記各実施形態では、駆動回路部をポリシリコン薄膜トランジスタからなるCMOS薄膜トランジスタによって構成した場合について説明したが、これに限らず、NMOS薄膜トランジスタのみによって構成するようにしてもよく、またポリシリコン薄膜トランジスタとアモルファスシリコン薄膜トランジスタとの組み合わせによって構成するようにしてもよい。
(Other embodiments)
In each of the above-described embodiments, the case where the drive circuit unit is constituted by a CMOS thin film transistor made of a polysilicon thin film transistor has been described. You may make it comprise by a combination with a thin-film transistor.
また、上記各実施形態では、外部接続端子7を、駆動回路部用の薄膜トランジスタ21、22のモリブデンからなるソース・ドレイン電極を含む導電体層35、36の形成と同時に、モリブデンからなる単層構造として形成した場合について説明したが、これに限らず、他の層上の電極(例えばボトムゲート電極9)の形成と同時に形成してもよく、また複数層上の電極の形成と同時に形成して積層構造としてもよい。
In each of the above embodiments, the
また、例えば上記第1実施形態(図2参照)において、第1、第2の層間絶縁膜30、37は、窒化シリコン膜の単層ではなく、酸化シリコン膜の単層であってもよく、また複数種の積層構造であってもよい。また、例えば上記第8実施形態(図21参照)において、ゲート絶縁膜27は、酸化シリコン膜の単層ではなく、下層の窒化シリコン膜と上層の酸化シリコン膜との2層構造であってもよく、また第1の層間絶縁膜30は、酸化シリコン膜の単層ではなく、下層の酸化シリコン膜と上層の窒化シリコン膜との2層構造であってもよく、さらに第2の層間絶縁膜37は、窒化シリコン膜の単層ではなく、酸化シリコン膜の単層であってもよく、また複数種の積層構造であってもよい。
Further, for example, in the first embodiment (see FIG. 2), the first and second
さらに、上記各実施形態では、この発明の薄膜トランジスタパネルを画像読取装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。要は、基板上の所定の領域にアモルファスシリコン薄膜トランジスタがマトリクス状に配置され、前記所定の領域に隣接する周辺領域にアモルファスシリコン薄膜トランジスタを駆動するためのポリシリコン薄膜トランジスタが配置された構造の薄膜トランジスタパネルであればよい。 Further, in each of the above embodiments, the case where the thin film transistor panel of the present invention is applied to an image reading apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. In short, a thin film transistor panel having a structure in which amorphous silicon thin film transistors are arranged in a matrix in a predetermined region on a substrate and a polysilicon thin film transistor for driving the amorphous silicon thin film transistor is disposed in a peripheral region adjacent to the predetermined region. I just need it.
例えば、基板上の所定の領域に、液晶容量や有機EL素子等の発光素子を含む周知の表示画素(具体的には、液晶容量と画素トランジスタからなる液晶画素や有機EL素子と画素駆動回路からなる表示画素等)をマトリクス状に配置し、前記所定の領域に隣接する周辺領域に、各表示画素を選択状態に設定して、該表示画素に対して所定の階調信号を供給して所望の画像情報を表示するように制御するドライバ(走査ドライバ、データドライバ、電源ドライバ等)を設けた周知の画像表示装置にも、この発明を適用することができる。 For example, a well-known display pixel including a light emitting element such as a liquid crystal capacitor or an organic EL element in a predetermined region on a substrate (specifically, a liquid crystal pixel composed of a liquid crystal capacitor and a pixel transistor, an organic EL element and a pixel driving circuit) Are arranged in a matrix, and each display pixel is set in a selected state in a peripheral region adjacent to the predetermined region, and a predetermined gradation signal is supplied to the display pixel. The present invention can also be applied to a known image display device provided with a driver (scanning driver, data driver, power supply driver, etc.) that controls to display the image information.
1 ガラス基板
2 画像読取領域
3 光電変換型の薄膜トランジスタ
4〜6 駆動回路部
7 外部接続端子
8 トップゲート電極
9 ボトムゲート電極
10 ソース・ドレイン電極
11 トップゲートライン
12 ボトムゲートライン
13 ドレインライン
21、22 駆動回路部用の薄膜トランジスタ
25、26 半導体薄膜
28、29 ゲート電極
33、34 コンタクトホール
35、36 ソース・ドレイン電極を含む導電体層
41 半導体薄膜
42 チャネル保護膜
43 オーミックコンタクト層
44 開口部
45、48、51、54 第1〜第4の上層接続配線
46、49、52、55 コンタクトホール
47、50、53、56 第1〜第4の下層接続配線
DESCRIPTION OF
Claims (30)
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のいずれかに接続されて、当該電極と同一の導電材料で同一の層に設けられ、接続パッドを有する第1の配線と、
前記第1の配線の上部に絶縁膜を介して設けられる前記アモルファスシリコンからなる半導体薄膜と、
前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のいずれかの互いに異なる電極に接続されて、当該電極と同一の導電材料で同一の層に設けられ、接続パッドを有し、絶縁膜を介して互いに異なる層に設けられる複数の第2の配線と、
前記第1の配線及び前記第2の配線の各々に絶縁膜を介して対向し、同一の層に設けられ、該絶縁膜の前記第1の配線及び前記第2の配線の各接続パッドに対応する箇所に設けられる複数のコンタクトホールを介して、前記第1の配線及び前記第2の配線に電気的に接続される第3の配線と、
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 On a substrate, a thin film transistor panel provided with a polysilicon thin film transistor having a semiconductor thin film made of polysilicon and a plurality of electrodes, and an amorphous silicon thin film transistor having a semiconductor thin film made of amorphous silicon and a plurality of electrodes,
A first wiring connected to any of the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor, provided in the same layer with the same conductive material as the electrode, and having a connection pad;
A semiconductor thin film made of amorphous silicon provided above the first wiring via an insulating film;
The amorphous silicon thin film transistors are connected to different electrodes of the plurality of electrodes, are provided in the same layer with the same conductive material as the electrodes, have connection pads, and are different from each other through an insulating film. A plurality of second wirings provided in
Each of the first wiring and the second wiring is opposed to each other through an insulating film and is provided in the same layer and corresponds to each connection pad of the first wiring and the second wiring of the insulating film. A third wiring electrically connected to the first wiring and the second wiring through a plurality of contact holes provided in a place to be
A thin film transistor panel comprising:
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のうちの、前記第1の配線に接続されていない電極は、前記第3の配線と同一の層に設けられることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 1,
Of the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor, an electrode not connected to the first wiring is provided in the same layer as the third wiring.
前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、その半導体薄膜の上方及び下方にそれぞれ絶縁膜を介して設けられたトップゲート電極及びボトムゲート電極を備えたダブルゲート型の薄膜トランジスタからなることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 1,
The amorphous silicon thin film transistor comprises a double gate type thin film transistor provided with a top gate electrode and a bottom gate electrode provided above and below the semiconductor thin film via an insulating film, respectively.
前記第3の配線は、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタのトップゲート電極と同一の層に設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 3,
The thin film transistor panel, wherein the third wiring is provided in the same layer as the top gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor.
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のうちの前記第1の配線に接続されていない電極は、前記第3の配線と同一の層に設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 4,
The thin film transistor panel, wherein an electrode not connected to the first wiring among the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor is provided in the same layer as the third wiring.
前記第3の配線は、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタのトップゲート電極を覆うように設けられた絶縁膜上に設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 3,
The thin film transistor panel, wherein the third wiring is provided on an insulating film provided so as to cover a top gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor.
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のうちの前記第1の配線に接続されていない電極は、前記第3の配線と同一の層に設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 6,
The thin film transistor panel, wherein an electrode not connected to the first wiring among the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor is provided in the same layer as the third wiring.
前記第2の配線の上部に、絶縁膜を介して、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記トップゲート電極に接続されて、該トップゲート電極と同一の導電材料で同一の層に設けられ、前記絶縁膜に設けられるコンタクトホールを介して前記第2の配線に電気的に接続される第4の配線を備えることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 7,
An upper part of the second wiring is connected to the top gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor through an insulating film, and is provided in the same layer with the same conductive material as the top gate electrode. A thin film transistor panel comprising: a fourth wiring electrically connected to the second wiring through a provided contact hole.
前記第1の配線は、前記ポリシリコン薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、
該ゲート電極及び該第1の配線は、ドライエッチング速度が窒化シリコンと差がない金属材料によって形成され、酸化シリコンからなる下層の絶縁膜及び窒化シリコンからなる上層の絶縁膜によって覆われていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 8,
The first wiring is connected to a gate electrode of the polysilicon thin film transistor,
The gate electrode and the first wiring are formed of a metal material whose dry etching rate is not different from that of silicon nitride, and are covered with a lower insulating film made of silicon oxide and an upper insulating film made of silicon nitride. A thin film transistor panel.
前記第2の配線は、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記ボトムゲート電極に接続され、
該ボトムゲート電極及び該第2の配線は、前記金属材料と異なる金属材料によって形成され、前記上層の絶縁膜上に設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 9,
The second wiring is connected to the bottom gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor,
The bottom gate electrode and the second wiring are formed of a metal material different from the metal material, and are provided on the upper insulating film.
前記第2の配線は前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記ボトムゲート電極に接続され、
該ボトムゲート電極及び該第2の配線は、前記金属材料と異なる金属材料によって形成され、前記上層の絶縁膜及び前記下層の絶縁膜に覆われていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 9,
The second wiring is connected to the bottom gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor,
The bottom gate electrode and the second wiring are formed of a metal material different from the metal material, and are covered with the upper insulating film and the lower insulating film.
前記第2の配線は、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記ボトムゲート電極に接続され、
該ボトムゲート電極及び該第2の配線は、前記ポリシリコン薄膜トランジスタのゲート電極と同一の金属材料によって形成され、前記ゲート電極と同一の層に設けられていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 9,
The second wiring is connected to the bottom gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor,
The bottom gate electrode and the second wiring are formed of the same metal material as the gate electrode of the polysilicon thin film transistor, and are provided in the same layer as the gate electrode.
前記ポリシリコン薄膜トランジスタはトップゲート型であることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 1,
The thin film transistor panel, wherein the polysilicon thin film transistor is a top gate type.
前記ポリシリコン薄膜トランジスタはボトムゲート型であることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 1,
The thin film transistor panel, wherein the polysilicon thin film transistor is a bottom gate type.
前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタは前記基板上の所定の領域にマトリクス状に配置され、
前記ポリシリコン薄膜トランジスタは前記基板上の、前記所定の領域に隣接する周辺領域に配置されて、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタを駆動する駆動回路部を構成していることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。 In the invention of claim 1,
The amorphous silicon thin film transistors are arranged in a matrix in a predetermined region on the substrate,
The thin film transistor panel, wherein the polysilicon thin film transistor is disposed in a peripheral region adjacent to the predetermined region on the substrate to constitute a drive circuit unit for driving the amorphous silicon thin film transistor.
前記基板上にポリシリコンからなる半導体薄膜を形成する工程と、
前記ポリシリコンからなる半導体薄膜を用いて前記ポリシリコン薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のいずれかに接続されて当該電極と同一の導電材料からなり、接続パッドを有する第1の配線を、当該電極と同時に形成する工程と、
前記第1の配線の上部に絶縁膜を介して前記アモルファスシリコンからなる半導体薄膜を形成する工程と、
前記アモルファスシリコンからなる半導体薄膜を用いて前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタを形成し、前記複数の電極を互いに絶縁膜を介して異なる層に形成する工程と、
前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のいずれかの互いに異なる電極に接続されて当該電極と同一の導電材料からなり、接続パッドを有する複数の第2の配線を、当該電極と同時に形成する工程と、
前記第1の配線及び前記第2の配線の各々の上部に絶縁膜を形成し、前記第1の配線及び前記第2の配線の各接続パッドに対応する箇所に設けられる複数のコンタクトホールを同時に形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記複数のコンタクトホールの各々に対応する複数の第3の配線を同時に形成し、該各コンタクトホールを介して前記第3の配線と前記第1の配線及び第2の配線とを電気的に接続する工程と、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In a method of manufacturing a thin film transistor panel in which a semiconductor thin film made of polysilicon and a polysilicon thin film transistor having a plurality of electrodes and an amorphous silicon thin film transistor having a semiconductor thin film made of amorphous silicon and a plurality of electrodes are provided on a substrate,
Forming a semiconductor thin film made of polysilicon on the substrate;
Forming the polysilicon thin film transistor using the semiconductor thin film made of polysilicon;
Forming a first wiring connected to any of the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor and made of the same conductive material as the electrode and having a connection pad simultaneously with the electrode;
Forming a semiconductor thin film made of amorphous silicon over an insulating film above the first wiring;
Forming the amorphous silicon thin film transistor by using the semiconductor thin film made of amorphous silicon, and forming the plurality of electrodes in different layers through an insulating film;
Forming a plurality of second wirings connected to different ones of the plurality of electrodes of the amorphous silicon thin film transistor and made of the same conductive material as the electrodes and having connection pads simultaneously with the electrodes; ,
An insulating film is formed on each of the first wiring and the second wiring, and a plurality of contact holes provided at locations corresponding to the connection pads of the first wiring and the second wiring are simultaneously formed. Forming, and
A plurality of third wirings corresponding to each of the plurality of contact holes are simultaneously formed on the insulating film, and the third wiring, the first wiring, and the second wiring are formed through the contact holes. Electrically connecting and
A method for producing a thin film transistor panel, comprising:
前記ポリシリコンからなる半導体薄膜を形成する工程は、第1の温度条件下で行なわれ、
前記アモルファスシリコンからなる半導体薄膜を形成する工程は、最高温度が前記第1の温度条件よりも低い第2の温度条件下で行なわれることを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 16,
The step of forming the semiconductor thin film made of polysilicon is performed under a first temperature condition,
The method of manufacturing a thin film transistor panel, wherein the step of forming the semiconductor thin film made of amorphous silicon is performed under a second temperature condition where a maximum temperature is lower than the first temperature condition.
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のうちの、前記第1の配線に接続されていない電極を、前記第1の配線と同時に形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 16,
A method of manufacturing a thin film transistor panel, comprising: forming an electrode which is not connected to the first wiring among the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor simultaneously with the first wiring.
前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、その半導体薄膜の上方及び下方にそれぞれ絶縁膜を介して設けられたトップゲート電極及びボトムゲート電極を備えたダブルゲート型の薄膜トランジスタからなることを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 16,
The method of manufacturing a thin film transistor panel, wherein the amorphous silicon thin film transistor comprises a double gate type thin film transistor having a top gate electrode and a bottom gate electrode provided above and below the semiconductor thin film via an insulating film, respectively. .
前記第3の配線を前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタのトップゲート電極と同時に形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 The invention according to claim 19,
A method of manufacturing a thin film transistor panel, comprising: forming the third wiring simultaneously with a top gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor.
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のうちの、前記第1の配線に接続されていない電極を、前記第3の配線と同時に形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 The invention according to claim 19,
A method of manufacturing a thin film transistor panel, comprising: forming an electrode that is not connected to the first wiring among the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor simultaneously with the third wiring.
前記第3の配線を前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタのトップゲート電極を覆うように形成された絶縁膜上に形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 The invention according to claim 19,
A method of manufacturing a thin film transistor panel, comprising a step of forming the third wiring on an insulating film formed so as to cover a top gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor.
前記ポリシリコン薄膜トランジスタの前記複数の電極のうちの、前記第1の配線に接続されていない電極を、前記第3の配線と同時に形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 22,
A method of manufacturing a thin film transistor panel, comprising: forming an electrode that is not connected to the first wiring among the plurality of electrodes of the polysilicon thin film transistor simultaneously with the third wiring.
前記第2の配線の上部に、絶縁膜を介して、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記トップゲート電極に接続される第4の配線を、前記トップゲート電極と同一の導電材料により同時に形成する工程と、
前記絶縁膜の、前記第2の配線の前記接続パッドに対応する箇所にコンタクトホールを同時に形成し、前記第4の配線により前記コンタクトホール内に導電材料を充填して、前記第4の配線と前記第2の配線とを電気的に接続する工程と、
を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 22,
Forming a fourth wiring connected to the top gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor through an insulating film on the second wiring simultaneously with the same conductive material as the top gate electrode;
A contact hole is simultaneously formed in the insulating film at a location corresponding to the connection pad of the second wiring, and a conductive material is filled in the contact hole by the fourth wiring. Electrically connecting the second wiring;
A method for producing a thin film transistor panel, comprising:
前記第1の配線を、前記ポリシリコン薄膜トランジスタのゲート電極に接続して、ドライエッチング速度が窒化シリコンと差がない金属材料によって、該ゲート電極と同時に形成し、該ゲート電極及び該第1の配線を、酸化シリコンからなる下層の絶縁膜及び窒化シリコンからなる上層の絶縁膜によって覆う工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 24,
The first wiring is connected to the gate electrode of the polysilicon thin film transistor, and is formed simultaneously with the gate electrode by a metal material having a dry etching rate different from that of silicon nitride. The gate electrode and the first wiring A method of manufacturing a thin film transistor panel, comprising: a step of covering the substrate with a lower insulating film made of silicon oxide and an upper insulating film made of silicon nitride.
前記第2の配線を、前記上層の絶縁膜上に前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記ボトムゲート電極に接続して、前記金属材料と異なる金属材料によって、該ボトムゲート電極と同時に形成する工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 25,
Connecting the second wiring on the upper insulating film to the bottom gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor, and forming the second wiring simultaneously with the bottom gate electrode by using a metal material different from the metal material. A method of manufacturing a thin film transistor panel.
前記第2の配線を、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記ボトムゲート電極に接続して、前記金属材料と異なる金属材料によって形成し、前記上層の絶縁膜及び前記下層の絶縁膜によって覆う工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 25,
Connecting the second wiring to the bottom gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor, forming the second wiring with a metal material different from the metal material, and covering the upper wiring with the upper insulating film and the lower insulating film. A method of manufacturing a thin film transistor panel.
前記第2の配線を、前記アモルファスシリコン薄膜トランジスタの前記ボトムゲート電極に接続して、前記ポリシリコン薄膜トランジスタのゲート電極と同一の層上に、該ゲート電極の形成と同時に該ゲート電極と同一の金属材料によって形成することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention of claim 25,
The second wiring is connected to the bottom gate electrode of the amorphous silicon thin film transistor, and on the same layer as the gate electrode of the polysilicon thin film transistor, the same metal material as the gate electrode is formed simultaneously with the formation of the gate electrode A method of manufacturing a thin film transistor panel, characterized by comprising:
少なくとも前記酸化シリコンからなる下層の絶縁膜及び前記窒化シリコンからなる上層の絶縁膜のいずれかに形成する前記複数のコンタクトホールを、平行平板型のRIE装置を用いたドライエッチングにより同時に形成することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。 In the invention according to any one of claims 25 to 28,
The plurality of contact holes formed in at least one of the lower insulating film made of silicon oxide and the upper insulating film made of silicon nitride are simultaneously formed by dry etching using a parallel plate RIE apparatus. A method of manufacturing a thin film transistor panel.
前記酸化シリコンからなる下層の絶縁膜に形成する前記複数のコンタクトホールを、ウェットエッチングにより同時に形成することを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。
In the invention of claim 29,
A method of manufacturing a thin film transistor panel, wherein the plurality of contact holes formed in a lower insulating film made of silicon oxide are simultaneously formed by wet etching.
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