JP2006080171A - 薄膜トランジスタパネルの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタパネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 フォトリソグラフィ工程数を少なくする。
【解決手段】 ゲート絶縁膜4の上面に半導体薄膜形成用膜41を成膜し、半導体薄膜形成用膜41の上面にチャネル保護膜6を形成し、チャネル保護膜6を含む半導体薄膜形成用膜41の上面にオーミックコンタクト層形成用膜43及びソース・ドレイン電極形成用膜44を成膜し、ソース・ドレイン電極形成用膜44の上面にソース・ドレイン電極形成用レジスト膜45a、45bをフォトリソグラフィ法により形成する。そして、ソース・ドレイン電極形成用レジスト膜45a、45b(チャネル保護膜6を含む)をマスクとして、ソース・ドレイン電極形成用膜44、オーミックコンタクト層形成用膜43及び半導体薄膜形成用膜41を順次エッチングする。
【選択図】 図6

Description

この発明は薄膜トランジスタパネルの製造方法に関する。
従来の薄膜トランジスタパネルの製造方法には、基板上にゲート電極及びゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極上におけるゲート絶縁膜の上面のデバイスエリアに、成膜されたアモルファスシリコン膜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、半導体薄膜を形成し、半導体薄膜の上面両側に、成膜されたソース・ドレイン電極形成用膜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、ソース電極及びドレイン電極を形成するようにしたものがある。(例えば、特許文献1参照)。
特開平1−95561号公報(第1図)
しかしながら、上記従来の薄膜トランジスタパネルの製造方法では、デバイスエリアに半導体薄膜を形成するためのフォトリソグラフィ工程と、ソース電極及びドレイン電極を形成するためのフォトリソグラフィ工程とが別々であるため、フォトリソグラフィ工程数が多く、生産性が低いという問題があった。
そこで、この発明は、フォトリソグラフィ工程数を少なくすることができる薄膜トランジスタパネルの製造方法を提供することを目的とする。
この発明は、上記目的を達成するため、基板上にゲート電極が設けられ、前記ゲート電極を含む前記基板上にゲート絶縁膜が設けられ、前記ゲート電極上における前記ゲート絶縁膜上に半導体薄膜が設けられ、前記半導体薄膜上にチャネル保護膜が設けられ、前記チャネル保護膜の上面両側及びその両側における前記半導体薄膜の上面にオーミックコンタクト層及びソース・ドレイン電極が設けられた薄膜トランジスタパネルの製造方法において、前記ソース・ドレイン電極、前記オーミックコンタクト層及び前記半導体薄膜を1回のフォトリソグラフィ工程で形成することを特徴とするものである。
この発明によれば、ソース・ドレイン電極、オーミックコンタクト層及び半導体薄膜を1回のフォトリソグラフィ工程で形成しているので、フォトリソグラフィ工程数を少なくすることができ、生産性を向上することができる。
図1はこの発明の製造方法により製造された薄膜トランジスタパネルの一例の要部の断面図を示す。この場合、図1の左側から右側に向かって、画素電極12を含む薄膜トランジスタ11の部分の断面図、ドレイン線(信号線)15の部分の断面図、ドレイン線15の外部接続端子21の部分の断面図、ゲート線(走査線)3の外部接続端子31の部分の断面図を示す。
まず、画素電極12を含む薄膜トランジスタ11の部分について説明する。ガラス基板1の上面の所定の箇所にはアルミニウム合金からなるゲート電極2及び該ゲート電極2に接続されたゲート線3が設けられている。ゲート電極2及びゲート線3を含むガラス基板1の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜4が設けられている。
ゲート電極2上におけるゲート絶縁膜4の上面の所定の箇所には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜5が設けられている。半導体薄膜5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6が設けられている。チャネル保護膜6の上面両側及びその両側における半導体薄膜5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7、8が設けられている。
一方のオーミックコンタクト層7の上面にはクロムからなるソース電極9が設けられている。他方のオーミックコンタクト層8の上面にはクロムからなるドレイン電極10が設けられている。そして、ゲート電極2、ゲート絶縁膜4、半導体薄膜5、チャネル保護膜6、オーミックコンタクト層7、8、ソース電極9及びドレイン電極10により、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ11が構成されている。
ゲート絶縁膜4の上面の所定の箇所にはITOからなる画素電極12がソース電極9に接続されて設けられている。画素電極12及び薄膜トランジスタ11を含むゲート絶縁膜4の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜13が設けられている。この場合、オーバーコート膜13の画素電極12の大部分に対応する領域には開口部14が設けられている。
次に、ドレイン線15の部分について説明する。ドレイン線15は、ゲート絶縁膜4の上面に順次設けられた真性アモルファスシリコン膜15a、n型アモルファスシリコン膜15b及びクロム膜15cの3層構造となっており、オーバーコート膜13によって覆われている。この場合、ドレイン線15の一端部、つまり、真性アモルファスシリコン膜15a、n型アモルファスシリコン膜15b及びクロム膜15cの各一端部は、薄膜トランジスタ11の半導体薄膜5、他方のオーミックコンタクト層8及びドレイン電極10にそれぞれ接続されている。
次に、ドレイン線15の外部接続端子21の部分について説明する。外部接続端子21は、ゲート絶縁膜4の上面に順次設けられた真性アモルファスシリコン膜21a、n型アモルファスシリコン膜21b及びクロム膜21cの3層構造となっている。このうち、最上層のクロム膜21cは、オーバーコート膜13に設けられた開口部22を介して露出されている。
そして、ドレイン線15の他端部、つまり、真性アモルファスシリコン膜15a、n型アモルファスシリコン膜15b及びクロム膜15cの各他端部は、外部接続端子21の真性アモルファスシリコン膜21a、n型アモルファスシリコン膜21b及びクロム膜21cにそれぞれ接続されている。
次に、ゲート線3の外部接続端子31の部分について説明する。外部接続端子31は、下から順に、アルミニウム合金膜31a、真性アモルファスシリコン膜31b、n型アモルファスシリコン膜31c、クロム膜31d及びITO膜31eの5層構造となっている。このうち、アルミニウム合金膜31aは、ガラス基板1の上面に設けられ、ゲート線3を介して薄膜トランジスタ11のゲート電極2に接続されている。
真性アモルファスシリコン膜31b及びn型アモルファスシリコン膜31cは、ゲート絶縁膜4の上面に島状に設けられている。ここで、島状とは、他の要素とは物理的及び電気的に分離されているという意味合いであり、以下において、同様の定義で用いられる。クロム膜31dは、n型アモルファスシリコン膜31cの上面に島状に設けられ、且つ、n型アモルファスシリコン膜31c、真性アモルファスシリコン膜31b及びゲート絶縁膜4に設けられた開口部32を介してアルミニウム合金膜31aに接続されている。ITO膜31eは、クロム膜31dの上面に島状に設けられ、且つ、オーバーコート膜13に設けられた開口部33を介して露出されている。
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2に示すように、ガラス基板1の上面の所定の個所に、スパッタ法により成膜されたアルミニウム合金膜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2、ゲート線3及びアルミニウム合金膜31aを形成する。次に、ゲート電極2等を含むガラス基板1の上面に、CVD法により、窒化シリコンからなるゲート絶縁膜4、真性アモルファスシリコン膜41及び窒化シリコン膜42を連続して成膜する。
次に、窒化シリコン膜42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3に示すように、チャネル保護膜6を形成する。この場合、チャネル保護膜6下以外の領域における真性アモルファスシリコン膜41の上面が露出されるため、この露出された上面に自然酸化膜(図示せず)が形成される。そこで、次に、この自然酸化膜をNH4F(フッ化アンモニウム溶液)を用いて除去する。
次に、図4に示すように、チャネル保護膜6を含む真性アモルファスシリコン膜41の上面に、CVD法により、n型アモルファスシリコン膜43を成膜する。次に、図5に示すように、アルミニウム合金膜31a上におけるn型アモルファスシリコン膜43、真性アモルファスシリコン膜41及びゲート絶縁膜4に、フォトリソグラフィ法により、開口部32を連続して形成する。
次に、図6に示すように、開口部32を介して露出されたアルミニウム合金膜31aの上面を含むn型アモルファスシリコン膜43の上面に、スパッタ法により、クロム膜44を成膜する。次に、クロム膜44の上面の各所定の箇所に、塗布されたレジスト膜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、レジスト膜45a〜45eを形成する。
この場合、レジスト膜45aはドレイン電極10を形成するためのものであり、レジスト膜45bはソース電極9を形成するためのものであり、レジスト膜45cはドレイン線15を形成するためのものであり、レジスト膜45dはドレイン線15の外部接続端子21を形成するためのものであり、レジスト膜45eはゲート線3の外部接続端子31の一部を形成するためのものである。
次に、レジスト膜45a〜45e(チャネル保護膜6を含む)をマスクとして、クロム膜44、n型アモルファスシリコン膜43及び真性アモルファスシリコン膜41を順次エッチングすると、図7に示すようになる。すなわち、レジスト膜45a下にドレイン電極10及びオーミックコンタクト層8が形成され、レジスト膜45b下にソース電極9及びオーミックコンタクト層7が形成され、両オーミックコンタクト層7、8及びチャネル保護膜6下に半導体薄膜5が形成される。
また、レジスト膜45c下にクロム膜15c、n型アモルファスシリコン膜15b及び真性アモルファスシリコン膜15aからなる3層構造のドレイン線15が形成される。また、レジスト膜45d下にクロム膜21c、n型アモルファスシリコン膜21b及び真性アモルファスシリコン膜21aからなる3層構造の外部接続端子21が形成される。さらに、レジスト膜45e下にクロム膜31d、n型アモルファスシリコン膜31c及び真性アモルファスシリコン膜31bが形成される。
次に、レジスト膜45a〜45eを剥離すると、図8に示すようになる。次に、図9に示すように、スパッタ法により成膜されたITO膜(透明導電膜)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、ゲート絶縁膜4の上面に画素電極12をソース電極9に接続させて形成し、またクロム膜31dの上面にITO膜を31eを形成する。この状態では、アルミニウム合金膜31a、真性アモルファスシリコン膜31b、n型アモルファスシリコン膜31c、クロム膜23d及びITO膜31eにより、ゲート線3の外部接続端子31が形成されている。
ここで、ゲート線3の外部接続端子31形成領域において、クロム膜31dの上面にITO膜を31eを形成するのは、成膜されたITO膜をITO用のエッチング液を用いてエッチングするとき、エッチング液が開口部32内に染み込んでアルミニウム合金膜31aを侵食するのを防止するためである。
次に、図1に示すように、画素電極12及び薄膜トランジスタ11等を含むゲート絶縁膜4の上面に、CVD法により、窒化シリコンからなるオーバーコート膜13を成膜する。次に、フォトリソグラフィ法により、オーバーコート膜13の画素電極12の大部分に対応する領域に開口部14を形成し、また外部接続端子21、31のクロム膜21c及びITO膜31e上におけるオーバーコート膜13に開口部22、33を形成する。かくして、図1に示す薄膜トランジスタパネルが得られる。
ところで、上記製造方法では、図6に示すように、レジスト膜45a〜45e(チャネル保護膜6を含む)をマスクとして、クロム膜44、n型アモルファスシリコン膜43及び真性アモルファスシリコン膜41を順次エッチングして、図7に示すように、例えば、レジスト膜45a下にドレイン電極10及びオーミックコンタクト層8を形成し、レジスト膜45b下にソース電極9及びオーミックコンタクト層7を形成し、両オーミックコンタクト層7、8及びチャネル保護膜6下に半導体薄膜5を形成しているので、上記従来の場合と比較して、レジスト膜の形成(フォトリソグラフィ工程数)を1回だけ少なくすることができ、その分だけ生産性を向上することができる。
ちなみに、上記製造方法では、フォトリソグラフィ工程は、図2に示すゲート電極2等形成工程、図3に示すチャネル保護膜6形成工程、図5に示す開口部32形成工程、図6に示すレジスト膜45a〜45e形成工程、図8に示す画素電極12等形成工程、図1に示す開口部14、22、33形成工程の合計6回である。
(他の製造方法その1)
図6に示すように、レジスト膜45a〜45eを形成した後に、レジスト膜45a〜45eをマスクとして、クロム膜44をウェットエッチングすると、図10に示すように、レジスト膜45a下にドレイン電極10が形成され、レジスト膜45b下にソース電極9が形成され、レジスト膜45c、45d、45e下にクロム膜15c、21c、31dが形成される。
次に、同じレジスト膜45a〜45e(チャネル保護膜6を含む)をマスクとして、n型アモルファスシリコン膜43及び真性アモルファスシリコン膜41をドライエッチングすると、図7に示すようになる。すなわち、レジスト膜45a下のドレイン電極10下にオーミックコンタクト層8が形成され、レジスト膜45b下のソース電極9下にオーミックコンタクト層7が形成され、両オーミックコンタクト層7、8及びチャネル保護膜6下に半導体薄膜5が形成される。
また、レジスト膜45c下のクロム膜15c下にn型アモルファスシリコン膜15b及び真性アモルファスシリコン膜15aが形成される。また、レジスト膜45d下のクロム膜21c下にn型アモルファスシリコン膜21b及び真性アモルファスシリコン膜21aが形成される。さらに、レジスト膜45e下のクロム膜31d下にn型アモルファスシリコン膜31c及び真性アモルファスシリコン膜31bが形成される。
そして、この製造方法によれば、例えば、ドレイン線15形成領域において、クロム膜15c下に形成すべきn型アモルファスシリコン膜15b及び真性アモルファスシリコン膜15aをドライエッチングにより形成しているため、n型アモルファスシリコン膜15b及び真性アモルファスシリコン膜15aにサイドエッチングが生じないようにすることができる。したがって、ドレイン線15を下から順に真性アモルファスシリコン膜15a、n型アモルファスシリコン膜15b及びクロム膜15cの3層構造としても、そのうちの真性アモルファスシリコン膜15a及びn型アモルファスシリコン膜15bにサイドエッチングが生じないようにすることができる。
ところで、レジスト膜45a〜45eをマスクとしてドライエッチング(プラズマエッチング)を行なうと、レジスト膜45a〜45eの表面に表面変質層が形成される。その要因としては、プラズマからの紫外線等の照射によりレジスト表面が架橋して変質したり、プラズマの熱によりレジスト表面が硬化して変質したり、エッチングガス中にF等のハロゲン系元素が含まれていると、このハロゲン系元素とレジストとの反応によりレジスト表面が変質したりすることが挙げられる。
このように、レジスト膜45a〜45eの表面に表面変質層が形成された場合には、表面変質層がレジスト剥離液に溶解しないため、表面変質層残渣が発生し、レジスト剥離不良となる。そこで、次に、このような表面変質層残渣が発生しないようにすることができる製造方法について説明する。
(他の製造方法その2)
図10に示すように、レジスト膜45a〜45e下にドレイン電極10、ソース電極9及びクロム膜15c、21c、31dをウェットエッチングにより形成した後に、レジスト膜45a〜45eを剥離すると、図11に示すようになる。次に、ドレイン電極10、ソース電極9及びクロム膜15c、21c、31d(チャネル保護膜6を含む)をマスクとして、n型アモルファスシリコン膜43及び真性アモルファスシリコン膜41をドライエッチングすると、図8に示すようになる。
すなわち、ドレイン電極10下にオーミックコンタクト層8が形成され、ソース電極9下にオーミックコンタクト層7が形成され、両オーミックコンタクト層7、8及びチャネル保護膜6下に半導体薄膜5が形成される。また、クロム膜15c下にn型アモルファスシリコン膜15b及び真性アモルファスシリコン膜15aが形成される。また、クロム膜21c下にn型アモルファスシリコン膜21b及び真性アモルファスシリコン膜21aが形成される。さらに、クロム膜31d下にn型アモルファスシリコン膜31c及び真性アモルファスシリコン膜31bが形成される。
そして、この製造方法によれば、レジスト膜45a〜45e下にドレイン電極10、ソース電極9及びクロム膜15c、21c、31dをウェットエッチングにより形成した状態では、レジスト膜45a〜45eの表面に表面変質層は形成されないので、この後にレジスト膜45a〜45eをレジスト剥離液を用いて剥離すると、表面変質層残渣は勿論のこと、レジスト残渣も発生しないようにすることができる。
(薄膜トランジスタパネルの他の例)
図12はこの発明の製造方法により製造された薄膜トランジスタパネルの他の例の要部の断面図を示す。この薄膜トランジスタパネルにおいて、図1に示す場合と大きく異なる点は、画素電極12をオーバーコート膜13の上面に設けた点である。この場合の製造方法の一部について説明すると、オーバーコート膜13を成膜した後に、ソース電極9及びクロム膜21c、31d上におけるオーバーコート膜13に、フォトリソグラフィ法により、開口部16、22、33を形成する。
次に、スパッタ法により成膜されたITO膜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、オーバーコート膜13の上面に画素電極12を開口部16を介してソース電極9に接続させて形成し、またオーバーコート膜13の上面にITO膜31eを開口部33を介してクロム膜31dに接続させて形成する。かくして、図12に示す薄膜トランジスタパネルが得られる。
この場合の製造方法でのフォトリソグラフィ工程は、例えば、図2に示すゲート電極2等形成工程、図3に示すチャネル保護膜6形成工程、図5に示す開口部32形成工程、図6に示すレジスト膜45a〜45e形成工程、図12に示す開口部16、22、33形成工程、図12に示す画素電極12等形成工程の合計6回である。なお、上記各実施形態において、ソース電極9及びドレイン電極10等の材料は、クロムに限らず、Ti、W、Mo等の他の高融点金属であってもよく、またクロムを含むそれらの合金であってもよい。
この発明の製造方法により製造された薄膜トランジスタパネルの一例の要部の断面図。 図1に示す薄膜トランジスタパネルの製造に際し、当初の工程の断面図。 図2に続く工程の断面図。 図3に続く工程の断面図。 図4に続く工程の断面図。 図5に続く工程の断面図。 図6に続く工程の断面図。 図7に続く工程の断面図。 図7に続く工程の断面図。 図1に示す薄膜トランジスタパネルの他の製造方法その1を説明するために示す所定の工程の断面図。 図1に示す薄膜トランジスタパネルの他の製造方法その2を説明するために示す所定の工程の断面図。 この発明の製造方法により製造された薄膜トランジスタパネルの他の例の要部の断面図。
符号の説明
1 ガラス基板
2 ゲート電極
3 ゲート線
4 ゲート絶縁膜
5 半導体薄膜
6 チャネル保護膜
7、8 オーミックコンタクト層
9 ソース電極
10 ドレイン電極
11 薄膜トランジスタ
12 画素電極
13 オーバーコート膜
15 ドレイン線
21 ドレイン線の外部接続端子
31 ゲート線の外部接続端子

Claims (7)

  1. 基板上にゲート電極が設けられ、前記ゲート電極を含む前記基板上にゲート絶縁膜が設けられ、前記ゲート電極上における前記ゲート絶縁膜上に半導体薄膜が設けられ、前記半導体薄膜上にチャネル保護膜が設けられ、前記チャネル保護膜の上面両側及びその両側における前記半導体薄膜の上面にオーミックコンタクト層及びソース・ドレイン電極が設けられた薄膜トランジスタパネルの製造方法において、前記ソース・ドレイン電極、前記オーミックコンタクト層及び前記半導体薄膜を1回のフォトリソグラフィ工程で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。
  2. 請求項1に記載の発明において、前記ゲート絶縁膜の上面に半導体薄膜形成用膜を成膜し、前記半導体薄膜形成用膜の上面に前記チャネル保護膜を形成し、前記チャネル保護膜を含む前記半導体薄膜形成用膜の上面にオーミックコンタクト層形成用膜及びソース・ドレイン電極形成用膜を成膜し、前記ソース・ドレイン電極形成用膜の上面にソース・ドレイン電極形成用レジスト膜をフォトリソグラフィ法により形成し、前記ソース・ドレイン電極形成用レジスト膜をマスクとして、前記ソース・ドレイン電極形成用膜、前記オーミックコンタクト層形成用膜及び前記半導体薄膜形成用膜をパターニングして、前記ソース・ドレイン電極、前記オーミックコンタクト層及び前記半導体薄膜を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。
  3. 請求項1に記載の発明において、前記ゲート絶縁膜の上面に半導体薄膜形成用膜を成膜し、前記半導体薄膜形成用膜の上面に前記チャネル保護膜を形成し、前記チャネル保護膜を含む前記半導体薄膜形成用膜の上面にオーミックコンタクト層形成用膜及びソース・ドレイン電極形成用膜を成膜し、前記ソース・ドレイン電極形成用膜の上面にソース・ドレイン電極形成用レジスト膜をフォトリソグラフィ法により形成し、前記ソース・ドレイン電極形成用レジスト膜をマスクとして、前記ソース・ドレイン電極形成用膜をパターニングして、前記ソース・ドレイン電極を形成し、前記ソース・ドレイン電極形成用レジスト膜を剥離し、前記ソース・ドレイン電極をマスクとして、前記オーミックコンタクト層形成用膜及び前記半導体薄膜形成用膜をパターニングして、前記オーミックコンタクト層及び前記半導体薄膜を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。
  4. 請求項2または3に記載の発明において、前記ソース・ドレイン電極形成用膜のパターニングはウェットエッチングで行ない、前記オーミックコンタクト層形成用膜及び前記半導体薄膜形成用膜のパターニングはドライエッチングで行なうことを特徴とする薄膜トランジスタパネルの製造方法。
  5. 請求項1に記載の発明において、前記ソース・ドレイン電極、前記オーミックコンタクト層及び前記半導体薄膜を形成した後に、成膜された透明導電膜をパターニングすることにより、画素電極を前記ソース電極に接続させ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。
  6. 請求項5に記載の発明において、前記ドレイン電極に接続されたドレイン線及びその外部接続端子を、下から順に、前記半導体薄膜形成用膜、前記オーミックコンタクト層形成用膜及び前記ソース・ドレイン電極形成用膜の3層構造とし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。
  7. 請求項5に記載の発明において、前記ゲート電極に接続されたゲート線の外部接続端子を、下から順に、前記ゲート電極と同一の金属材料からなる金属膜、前記半導体薄膜形成用膜、前記オーミックコンタクト層形成用膜、前記ソース・ドレイン電極形成用膜及び前記透明導電膜の5層構造とし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。
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