JP2008147207A - Thin-film transistor substrate - Google Patents

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JP2008147207A JP2006328906A JP2006328906A JP2008147207A JP 2008147207 A JP2008147207 A JP 2008147207A JP 2006328906 A JP2006328906 A JP 2006328906A JP 2006328906 A JP2006328906 A JP 2006328906A JP 2008147207 A JP2008147207 A JP 2008147207A
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Koji Ichimura
公二 市村
Yasuki Naito
安紀 内藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film transistor substrate which does not cause cracking in the electrode or a semiconductor thin film constituting the thin-film transistor nor exfoliate easily even with heat or atmosphere when a thin-film transistor substrate is produced using a plastic base exhibiting poor dimensional stability. <P>SOLUTION: The thin-film transistor substrate comprises a plastic base 10, a compressive stress film 12 composed of an inorganic material on the plastic base 10, and a metal electrode film 15 or a semiconductor thin-film 13 formed on the compressive stress film 12. Preferably, the compressive stress film 12 has a stress value of 0.05 GPa or above and an absolute value of 1.0 GPa or less, and the compressive stress film 12 is preferably any one selected from a group of silicon oxide film, silicon nitride film, aluminum oxide film, aluminum nitride film, aluminum oxynitride film, and silicon oxynitride film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜トランジスタ基板に関し、更に詳しくは、プラスチック基材を有する薄膜トランジスタ基板において、薄膜トランジスタを構成する金属電極膜又は半導体薄膜にクラックが生じることがなく且つ剥離し難い薄膜トランジスタ基板に関する。   The present invention relates to a thin film transistor substrate, and more particularly to a thin film transistor substrate having a plastic base material, in which a metal electrode film or a semiconductor thin film constituting the thin film transistor is not cracked and hardly peeled off.

アクティブマトリクス駆動型の表示装置において、ポリシリコン薄膜トランジスタ(以下、TFTという。)は、個々の画素に設けられるスイッチング素子や、表示装置のディスプレイ基板上の周辺回路を構成する回路素子等として利用されている。アクティブマトリクス駆動型の表示装置の一つである液晶ディスプレイパネルは、携帯電話やPDA等のモバイルディスプレイ用途に使用されることが多く、さらなる軽量化や耐衝撃性を有するTFT基板が望まれている。特に近年においては、ガラス基材の代わりにプラスチック基材を用いたTFT基板が提案されている。   In an active matrix drive type display device, a polysilicon thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is used as a switching element provided in each pixel or a circuit element constituting a peripheral circuit on a display substrate of the display device. Yes. A liquid crystal display panel, which is one of active matrix drive type display devices, is often used for mobile display applications such as mobile phones and PDAs, and a TFT substrate having further weight reduction and impact resistance is desired. . Particularly in recent years, a TFT substrate using a plastic substrate instead of a glass substrate has been proposed.

プラスチック基材を用いたTFT基板の作製方法としては、主に2種類の作製方法が知られている。一つは、ガラス基材上に従来の技術でTFTを作製し、その後、ガラス基材からTFTを剥離し、剥離したTFTをプラスチック基材に接着する方法である。この方法は、ガラス基材上にTFTを作製するという従来技術を使用できることから、高い性能を有するTFTを作製できるが、剥離や接着という複雑なプロセスが加わるので、製造コストの上昇が避けられないという難点がある。他の一つは、プラスチック基材を用い、そのプラスチック基材上に直接TFTを作製する方法である(例えば、特許文献1,2を参照)。
特開2000−68518号公報(段落番号0017) 特開2000−188402号公報(段落番号0028)
As a method for manufacturing a TFT substrate using a plastic substrate, two types of manufacturing methods are mainly known. One is a method in which a TFT is manufactured on a glass substrate by a conventional technique, and then the TFT is peeled off from the glass substrate, and the peeled TFT is bonded to a plastic substrate. Since this method can use the conventional technique of producing TFTs on a glass substrate, it can produce TFTs with high performance. However, since complicated processes such as peeling and bonding are added, an increase in manufacturing cost is inevitable. There is a difficulty. The other is a method in which a TFT is directly formed on a plastic substrate using a plastic substrate (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP 2000-68518 A (paragraph number 0017) JP 2000-188402 A (paragraph number 0028)

プラスチック基材上に直接TFTを作製する方法では、ガラス基材に比べて線膨張係数が大きく寸法安定性に乏しいプラスチック基材を用いることから、TFT基板の製造工程中に加わる熱によってプラスチック基材が伸び易く、また、TFT基板の製造工程としてプラスチック基材に適した低温プロセスを開発した場合であっても、水分の乾燥等で用いる低い温度(例えば150℃)でも伸び易い。また、洗浄工程等のように水を使用した場合には、膨潤によりプラスチック基材が伸びてしまうことがある。   In the method of directly manufacturing a TFT on a plastic substrate, a plastic substrate having a larger linear expansion coefficient and less dimensional stability than a glass substrate is used, so that the plastic substrate is heated by heat applied during the manufacturing process of the TFT substrate. Even when a low-temperature process suitable for a plastic substrate is developed as a manufacturing process of a TFT substrate, it is easily extended even at a low temperature (for example, 150 ° C.) used for drying moisture. Further, when water is used as in a cleaning process, the plastic substrate may be stretched due to swelling.

ところで、TFTのほとんどは無機材料からなる電極や半導体薄膜により構成されるが、これらの膜は引張応力を有するものがほとんどであると共にプラスチック基材のような伸縮性を持たないため、熱や水分でプラスチック基材が伸びると、電極や半導体薄膜はプラスチック基材の伸びに追従できず、応力が集中してクラックが生じたり、最悪の場合には膜が剥離する場合がある。   By the way, most TFTs are composed of electrodes and semiconductor thin films made of inorganic materials, but these films are mostly those having tensile stress and do not have elasticity like a plastic substrate. When the plastic substrate is stretched, the electrodes and the semiconductor thin film cannot follow the elongation of the plastic substrate, and stress concentrates to cause cracks, and in the worst case, the film may peel off.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、寸法安定性に乏しいプラスチック基材を用いて薄膜トランジスタ基板を製造する際に加わる熱や雰囲気によっても、薄膜トランジスタを構成する電極や半導体薄膜にクラックが生じることがなく且つ剥離し難い薄膜トランジスタ基板を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object thereof is to configure a thin film transistor by heat and atmosphere applied when a thin film transistor substrate is manufactured using a plastic substrate having poor dimensional stability. It is an object of the present invention to provide a thin film transistor substrate that does not cause cracks in the electrode and the semiconductor thin film and is difficult to peel off.

本発明者は上記問題を解決するための検討を行っている過程で、プラスチック基材上に圧縮応力膜を形成したとき、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材が伸びた場合であっても、電極や半導体薄膜にクラックが生じることがなく且つ剥離し難い現象が生じることを発見し、その知見に基づいて本発明を完成させた。   In the process of studying to solve the above problems, the present inventor formed a compressive stress film on a plastic base material, and when the plastic base material was stretched due to heat or moisture during the manufacture of a thin film transistor substrate Even so, the inventors have discovered that a crack does not occur in the electrode or the semiconductor thin film and that a phenomenon that is difficult to peel off occurs, and the present invention has been completed based on the knowledge.

すなわち、本発明の薄膜トランジスタ基板は、プラスチック基材と、該プラスチック基材上に形成された無機材料からなる圧縮応力膜と、該圧縮応力膜上に形成された金属電極膜又は半導体薄膜とを少なくとも有することを特徴とする。   That is, the thin film transistor substrate of the present invention comprises at least a plastic substrate, a compressive stress film made of an inorganic material formed on the plastic substrate, and a metal electrode film or a semiconductor thin film formed on the compressive stress film. It is characterized by having.

この発明によれば、プラスチック基材上に無機材料からなる圧縮応力膜を形成し、その上に引張応力を有する金属電極膜又は半導体薄膜を形成したので、その圧縮応力膜と金属電極膜又は半導体薄膜とで応力相殺が起こり、圧縮応力膜と金属電極膜又は半導体薄膜とからなる積層膜としてのトータル応力が小さくなる。その結果、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材が伸びてそのプラスチック基材に圧縮応力が生じた場合であっても、トータル応力が小さくなった積層膜は、圧縮応力を生じたプラスチック基材上で応力集中を起こさず、金属電極膜や半導体薄膜にクラックや剥離が生じない。さらに、無機材料からなる圧縮応力膜と引張応力を有する金属電極膜又は半導体薄膜との積層膜はいわば無機積層膜であるので、有機材料からなるプラスチック基材上に金属電極膜や半導体薄膜を形成する場合に比べて、圧縮応力膜と金属電極膜又は半導体薄膜との密着性が優れている。その結果、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材が多少伸びた場合であっても、金属電極膜や半導体薄膜にクラックや剥離が生じない。   According to the present invention, the compressive stress film made of an inorganic material is formed on the plastic substrate, and the metal electrode film or the semiconductor thin film having a tensile stress is formed thereon. Therefore, the compressive stress film and the metal electrode film or the semiconductor are formed. Stress cancellation occurs between the thin film and the total stress as a laminated film composed of the compressive stress film and the metal electrode film or the semiconductor thin film is reduced. As a result, even when heat and moisture are applied during the manufacture of thin film transistor substrates and the plastic base material is stretched and compressive stress is generated in the plastic base material, the laminated film with the reduced total stress generates compressive stress. Stress concentration does not occur on the plastic substrate, and cracks and peeling do not occur in the metal electrode film and semiconductor thin film. Furthermore, since a laminated film of a compressive stress film made of an inorganic material and a metal electrode film or semiconductor thin film having a tensile stress is an inorganic laminated film, a metal electrode film or a semiconductor thin film is formed on a plastic substrate made of an organic material. Compared to the case, the adhesion between the compressive stress film and the metal electrode film or the semiconductor thin film is superior. As a result, even when heat or moisture is applied during the manufacture of the thin film transistor substrate and the plastic substrate is somewhat stretched, no cracks or peeling occurs in the metal electrode film or the semiconductor thin film.

本発明の薄膜トランジスタ基板において、前記圧縮応力膜の応力値が0.05GPa以上、1.0GPa以下の絶対値を有することが好ましい。   In the thin film transistor substrate of the present invention, it is preferable that a stress value of the compressive stress film has an absolute value of 0.05 GPa or more and 1.0 GPa or less.

この発明によれば、圧縮応力膜の応力値が上記範囲内であるので、その上に形成される金属電極膜又は半導体薄膜の引張応力が多様な値であっても、圧縮応力膜と引張応力を有する金属電極膜又は半導体薄膜とからなる積層膜としてのトータル応力を小さくすることができ、特に応力値が大きい圧縮応力膜を形成すれば、圧縮応力膜と金属電極膜又は半導体薄膜とからなる積層膜の応力を全体として圧縮応力にすることができる。その結果、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材が伸びてそのプラスチック基材に圧縮応力が生じた場合であっても、その上に設けられた積層膜は応力が小さく又は圧縮応力膜になっているので、その積層膜は、圧縮応力を生じたプラスチック基材上で応力集中を起こさず、金属電極膜や半導体薄膜にクラックや剥離が生じない。   According to this invention, since the stress value of the compressive stress film is within the above range, even if the tensile stress of the metal electrode film or the semiconductor thin film formed thereon has various values, the compressive stress film and the tensile stress The total stress as a laminated film composed of a metal electrode film or a semiconductor thin film having a large thickness can be reduced. In particular, if a compressive stress film having a large stress value is formed, the film includes a compressive stress film and a metal electrode film or a semiconductor thin film The stress of the laminated film can be made a compressive stress as a whole. As a result, even when heat or moisture is applied during the manufacture of the thin film transistor substrate and the plastic base material is stretched and compressive stress is generated on the plastic base material, the laminated film provided on the plastic base material has low stress or compression. Since it is a stress film, the laminated film does not cause stress concentration on the plastic base material on which compressive stress is generated, and the metal electrode film and the semiconductor thin film do not crack or peel off.

本発明の薄膜トランジスタ基板においては、(a)前記圧縮応力膜が、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜及び酸窒化ケイ素膜の群から選択されるいずれかであることが好ましく、(b)前記金属電極膜が銅膜、アルミニウム膜、モリブデン膜又はクロム膜であることが好ましく、前記半導体薄膜が多結晶シリコン又は非晶質シリコンであることが好ましい。   In the thin film transistor substrate of the present invention, (a) the compressive stress film is selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, and a silicon oxynitride film. (B) The metal electrode film is preferably a copper film, an aluminum film, a molybdenum film, or a chromium film, and the semiconductor thin film is preferably polycrystalline silicon or amorphous silicon.

なお、圧縮応力とは、形成された膜が伸びようとする力であり、引張応力とは、形成された膜が縮もうとする力である。   The compressive stress is a force that the formed film tends to stretch, and the tensile stress is a force that the formed film tends to shrink.

本発明の薄膜トランジスタ基板によれば、圧縮応力膜と引張応力を有する金属電極膜又は半導体薄膜とで応力相殺が起こり、圧縮応力膜と金属電極膜又は半導体薄膜とからなる積層膜としてのトータル応力が小さくなるので、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材が伸びてそのプラスチック基材に圧縮応力が生じた場合であっても、トータル応力が小さくなった積層膜は、圧縮応力を生じたプラスチック基材上で応力集中を起こさず、金属電極膜や半導体薄膜にクラックや剥離が生じない。さらに、本発明の薄膜トランジスタ基板は、無機材料からなる圧縮応力膜と引張応力を有する金属電極膜又は半導体薄膜との密着性が優れているので、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材が多少伸びた場合であっても、金属電極膜や半導体薄膜にクラックや剥離が生じ難い。   According to the thin film transistor substrate of the present invention, stress cancellation occurs between the compressive stress film and the metal electrode film or semiconductor thin film having a tensile stress, and the total stress as a laminated film composed of the compressive stress film and the metal electrode film or semiconductor thin film is reduced. Therefore, even when heat or moisture is applied during the manufacture of a thin film transistor substrate and the plastic base material is stretched and compressive stress is generated in the plastic base material, the laminated film with the reduced total stress has a compressive stress. Stress concentration does not occur on the generated plastic substrate, and cracks and peeling do not occur in the metal electrode film and semiconductor thin film. Furthermore, since the thin film transistor substrate of the present invention has excellent adhesion between a compressive stress film made of an inorganic material and a metal electrode film or semiconductor thin film having a tensile stress, heat and moisture are added during the manufacture of the thin film transistor substrate, so Even when the material is somewhat elongated, cracks and peeling are unlikely to occur in the metal electrode film and the semiconductor thin film.

こうした本発明の薄膜トランジスタ基板は、製造歩留まりが向上し、さらに例えば有機EL素子等と組み合わせればフレキシブルなディスプレイを設計することも可能となる。   Such a thin film transistor substrate of the present invention improves the production yield, and further, for example, when combined with an organic EL element or the like, a flexible display can be designed.

以下、本発明の薄膜トランジスタ基板について詳細に説明する。図1は、本発明の薄膜トランジスタ基板のTFT素子部の一例を示す模式断面図であり、図2は、本発明の薄膜トランジスタ基板のTFT素子部の他の例を示す模式断面図である。また、図3及び図4は、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す説明図である。また、図5は、プラスチック基材上に形成された圧縮応力膜と引張応力を有する金属電極膜又は半導体薄膜の作用を説明するための模式図である。なお、本発明は図面の形態や以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the thin film transistor substrate of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the TFT element portion of the thin film transistor substrate of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing another example of the TFT element portion of the thin film transistor substrate of the present invention. 3 and 4 are explanatory views showing the manufacturing process of the thin film transistor substrate of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the action of the compressive stress film formed on the plastic substrate and the metal electrode film or semiconductor thin film having tensile stress. In addition, this invention is not limited to the form of drawing or the following embodiment.

本発明の薄膜トランジスタ基板は、図1及び図2に示すTFT素子部1を含むものであって、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に形成された圧縮応力膜12と、圧縮応力膜12上に形成された引張応力を有する金属電極膜15又は半導体薄膜13とを少なくとも有するものである。こうした薄膜トランジスタ基板は、例えばアクティブマトリックス駆動型の表示装置を構成するディスプレイパネルとして利用可能である。なお、図5中では、引張応力を有する金属電極膜15又は半導体薄膜13を引張応力膜50として示しているが、図1〜図4では金属電極膜15又は半導体薄膜13として示し、引張応力膜50としては示していない。   The thin film transistor substrate of the present invention includes the TFT element portion 1 shown in FIGS. 1 and 2, and includes a plastic substrate 10, a compressive stress film 12 formed on the plastic substrate 10, and a compressive stress film 12. It has at least the metal electrode film 15 or the semiconductor thin film 13 having a tensile stress formed thereon. Such a thin film transistor substrate can be used, for example, as a display panel constituting an active matrix drive type display device. In FIG. 5, the metal electrode film 15 or the semiconductor thin film 13 having a tensile stress is shown as the tensile stress film 50, but in FIGS. 1 to 4, the metal electrode film 15 or the semiconductor thin film 13 is shown as the tensile stress film. It is not shown as 50.

より詳しくは、図1に示すTFT素子部1は、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に形成された無機密着膜11と、無機密着膜11上に形成された無機材料からなる圧縮応力膜12と、圧縮応力膜12上に形成されたポリシリコン膜13(ソース側拡散膜13s、チャネル膜13c及びドレイン側拡散膜13d)と、そのポリシリコン膜13上に形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上に、又はゲート絶縁膜14のコンタクトホールを介して形成された金属電極15(ソース電極15s、ゲート電極15g及びドレイン電極15d)と、金属電極15等を覆う保護膜18と、を有している。   More specifically, the TFT element unit 1 shown in FIG. 1 includes a plastic substrate 10, an inorganic adhesion film 11 formed on the plastic substrate 10, and a compressive stress composed of an inorganic material formed on the inorganic adhesion film 11. The film 12, the polysilicon film 13 (source side diffusion film 13s, channel film 13c, and drain side diffusion film 13d) formed on the compressive stress film 12, and the gate insulating film 14 formed on the polysilicon film 13 And a metal electrode 15 (source electrode 15s, gate electrode 15g and drain electrode 15d) formed on the gate insulating film 14 or through a contact hole of the gate insulating film 14, and a protective film 18 covering the metal electrode 15 and the like. And have.

以下においては、図1に示すトップゲート・トップコンタクト構造からなるTFT素子部1の構造形態を例にして、図3及び図4に基づいた製造工程順にその詳細を説明するが、本発明の薄膜トランジスタ基板は、図示の例に限定されず、プラスチック基材10上に、無機材料からなる圧縮応力膜12と、引張応力を有する金属電極膜15又は半導体薄膜13とがその順に積層された形態であれば、図2(A)に示すボトムゲート・トップコンタクト構造、図2(B)に示すボトムゲート・ボトムコンタクト構造、図2(C)に示すトップゲート・ボトムコンタクト構造に対しても適用できる。   In the following, the structure of the TFT element portion 1 having the top gate / top contact structure shown in FIG. 1 will be described as an example, and the details will be described in the order of the manufacturing steps based on FIGS. 3 and 4. The substrate is not limited to the illustrated example, and may be a form in which a compressive stress film 12 made of an inorganic material and a metal electrode film 15 or a semiconductor thin film 13 having a tensile stress are laminated in that order on a plastic substrate 10. For example, the present invention can also be applied to the bottom gate / top contact structure shown in FIG. 2A, the bottom gate / bottom contact structure shown in FIG. 2B, and the top gate / bottom contact structure shown in FIG.

プラスチック基材10は、薄膜トランジスタ基板の支持基材をなすものであり、例えば、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、又は熱可塑性ポリイミド等からなる有機基材、又はそれらの複合基材を挙げることができる。プラスチック基材10は特に限定されず、剛性を有するものであってもよいし、厚さが5μm〜300μm程度の薄いフレキシブルなフィルム状のものであってもよい。フレキシブルなプラスチック基材10の使用は、薄膜トランジスタ基板をフレキシブルなものとすることができるので、フィルムディスプレイ等に適用できる。   The plastic substrate 10 forms a supporting substrate for the thin film transistor substrate. For example, polyether sulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyether ether. The organic base material which consists of a ketone, a liquid crystal polymer, a fluororesin, a polycarbonate, a polynorbornene-type resin, a polysulfone, a polyarylate, a polyamide imide, a polyether imide, a thermoplastic polyimide, etc., or those composite base materials can be mentioned. The plastic substrate 10 is not particularly limited, and may be rigid, or may be a thin flexible film having a thickness of about 5 μm to 300 μm. The use of the flexible plastic substrate 10 can be applied to a film display or the like because the thin film transistor substrate can be made flexible.

先ず、図3(A)に示すように、準備されたプラスチック基材10上に必要に応じて無機密着膜11を形成する。無機密着膜11は、必須の膜ではなく、後述の圧縮応力膜12とプラスチック基材10との密着性がよい場合には設けられていなくてもよい。無機密着膜11を設ける場合、TFTが形成される領域には少なくとも形成されている必要があるが、それ以外の領域には形成されていてもいなくてもよく、プラスチック基材10上の全面に形成してもよい。無機密着膜11は、クロム、チタン、アルミニウム、シリコン、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、及び酸窒化シリコンの群から選択されるいずれかの材料で形成される。このうち、クロム、チタン、アルミニウム、又はシリコン等からなる金属系の無機密着膜が好ましく用いられる。   First, as shown in FIG. 3A, an inorganic adhesion film 11 is formed on the prepared plastic substrate 10 as necessary. The inorganic adhesion film 11 is not an essential film, and may not be provided when the adhesion between the compressive stress film 12 described later and the plastic substrate 10 is good. When the inorganic adhesion film 11 is provided, it is necessary that it be formed at least in the region where the TFT is formed, but it may or may not be formed in other regions. It may be formed. The inorganic adhesion film 11 is formed of any material selected from the group consisting of chromium, titanium, aluminum, silicon, chromium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride. Among these, a metal-based inorganic adhesion film made of chromium, titanium, aluminum, silicon, or the like is preferably used.

無機密着膜11の厚さは、膜を構成する材質によってその範囲は若干異なるが、通常1〜200nmの範囲内であることが好ましく、3〜50nmの範囲内であることがより好ましい。なお、クロム、チタン、アルミニウム、又はシリコンからなる金属系の無機密着膜の場合には、3〜10nmの範囲内であることがより好ましく、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、又は酸窒化シリコンからなる化合物系の無機密着膜の場合には、5〜50nmの範囲内であることがより好ましい。   Although the range of the thickness of the inorganic adhesion film 11 varies slightly depending on the material constituting the film, it is usually preferably in the range of 1 to 200 nm, and more preferably in the range of 3 to 50 nm. In the case of a metal-based inorganic adhesion film made of chromium, titanium, aluminum, or silicon, it is more preferably within a range of 3 to 10 nm, and chromium oxide, titanium oxide, aluminum oxide, silicon nitride, or acid In the case of a compound-based inorganic adhesion film made of silicon nitride, it is more preferably in the range of 5 to 50 nm.

無機密着膜11の形成には、DCスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD法等の各種の方法で形成することができるが、実際には、膜を構成する材質に応じた好ましい方法が採用される。通常は、DCスパッタリング法やRFマグネトロンスパッタリング法等が好ましく用いられる。   The inorganic adhesion film 11 can be formed by various methods such as a DC sputtering method, an RF magnetron sputtering method, and a plasma CVD method, but in practice, a preferable method according to the material constituting the film is adopted. Is done. Usually, a DC sputtering method, an RF magnetron sputtering method, or the like is preferably used.

次に、図3(B)に示すように、プラスチック基材10上(プラスチック基材10上に無機密着膜11が形成されている場合には無機密着膜11上)に圧縮応力膜12を形成する。圧縮応力膜12は、薄膜トランジスタが形成されるTFT素子部1に少なくとも形成されている必須の膜であるが、それ以外の領域には形成されていてもいなくてもよく、プラスチック基材10上の全面に形成されていてもよい。この圧縮応力膜12は、圧縮応力膜12とプラスチック基材10との密着性がよい場合には、上記のような無機密着膜11を介することなくプラスチック基材10上に直接設けられる。   Next, as shown in FIG. 3B, a compressive stress film 12 is formed on the plastic substrate 10 (or on the inorganic adhesion film 11 when the inorganic adhesion film 11 is formed on the plastic substrate 10). To do. The compressive stress film 12 is an indispensable film formed at least on the TFT element portion 1 where the thin film transistor is formed, but it may or may not be formed in any other region. It may be formed on the entire surface. The compressive stress film 12 is directly provided on the plastic base material 10 without using the inorganic adhesive film 11 as described above when the adhesiveness between the compressive stress film 12 and the plastic base material 10 is good.

圧縮応力膜12は、形成された膜が伸びようとする圧縮応力を有する膜であればよく、より大きな圧縮応力を有する膜であることが好ましい。   The compressive stress film 12 may be a film having a compressive stress that the formed film tends to stretch, and is preferably a film having a larger compressive stress.

ここで、圧縮応力膜12の作用について詳しく説明する。図5は、プラスチック基材10上に形成された圧縮応力膜12と本発明を構成する金属電極膜又は半導体薄膜からなる引張応力膜50の作用を説明するための模式図である。図5(A)は、プラスチック基材10と引張応力膜50との間に圧縮応力膜12を設けない例を示し、図5(B)は、プラスチック基材10と引張応力膜50との間に圧縮応力膜12を設けた例を示している。図5(A)に示すように、プラスチック基材10上に引張応力膜50である金属電極膜又は半導体薄膜が形成された場合、その後の工程で熱が加わったり水に曝されたりすると、プラスチック基材10には伸びようとする圧縮応力が発生し、プラスチック基材10と引張応力膜50との間で反対向きの応力が生じる。金属電極膜又は半導体薄膜等の無機膜からなる引張応力膜50はプラスチック基材10に比べて線膨張係数が小さいので、プラスチック基材10と引張応力膜50である金属電極膜又は半導体薄膜との間で生じた反対向きの応力に起因した応力集中が引張応力膜50に生じると、プラスチック基材10と引張応力膜50との間の密着の弱い部分で引張応力膜50にクラックが生じたり、引張応力膜50の剥離が生じることがある。   Here, the action of the compressive stress film 12 will be described in detail. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the action of the compressive stress film 12 formed on the plastic substrate 10 and the tensile stress film 50 made of the metal electrode film or semiconductor thin film constituting the present invention. FIG. 5A shows an example in which the compressive stress film 12 is not provided between the plastic substrate 10 and the tensile stress film 50, and FIG. 5B shows an example between the plastic substrate 10 and the tensile stress film 50. An example in which a compressive stress film 12 is provided is shown. As shown in FIG. 5A, when a metal electrode film or a semiconductor thin film, which is a tensile stress film 50, is formed on a plastic substrate 10, if the heat is applied or exposed to water in the subsequent process, the plastic A compressive stress is generated in the base material 10 so as to extend, and a stress in the opposite direction is generated between the plastic base material 10 and the tensile stress film 50. Since the tensile stress film 50 made of an inorganic film such as a metal electrode film or a semiconductor thin film has a smaller linear expansion coefficient than the plastic base material 10, the plastic base material 10 and the metal electrode film or semiconductor thin film that is the tensile stress film 50 When the stress concentration due to the opposite stress generated between the tensile stress film 50 and the tensile stress film 50 is weak, the tensile stress film 50 is cracked at the portion where the adhesion between the plastic substrate 10 and the tensile stress film 50 is weak. The tensile stress film 50 may be peeled off.

これに対し、図5(B)に示すように、プラスチック基材10上に圧縮応力膜12を介して引張応力膜50である金属電極膜又は半導体薄膜が形成された場合、その後の工程で熱が加わったり水に曝されたりしてプラスチック基材10に圧縮応力が発生しても、プラスチック基材10と圧縮応力膜12との間では同方向の応力が生じる。このとき、圧縮応力膜12がプラスチック基材10に比べて線膨張係数が小さい無機系の膜であっても、プラスチック基材10と圧縮応力膜12との間で生じた応力が同方向であるので、圧縮応力膜12に応力集中が生じ難い。加えて、引張応力膜50と圧縮応力膜12とは反対向きの応力が生じるが、いずれも無機系の膜からなる両膜は密着性に優れるので、クラック等は発生しにくく、また、両膜間で応力相殺が起こり、圧縮応力膜12と引張応力膜50とからなる積層膜51としてのトータル応力が小さくなる。これらの結果より、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材10が伸びてそのプラスチック基材10に圧縮応力が生じた場合であっても、トータル応力が小さくなった積層膜51は、圧縮応力を生じたプラスチック基材10上で応力集中を起こさず、金属電極膜や半導体薄膜等の引張応力膜50にはクラックや剥離が生じない。   On the other hand, as shown in FIG. 5B, when a metal electrode film or semiconductor thin film that is the tensile stress film 50 is formed on the plastic substrate 10 via the compressive stress film 12, heat is generated in the subsequent steps. Even if compressive stress is generated in the plastic substrate 10 due to the application of water or exposure to water, stress in the same direction is generated between the plastic substrate 10 and the compressive stress film 12. At this time, even if the compressive stress film 12 is an inorganic film having a smaller linear expansion coefficient than the plastic base material 10, the stress generated between the plastic base material 10 and the compressive stress film 12 is in the same direction. Therefore, stress concentration is unlikely to occur in the compressive stress film 12. In addition, the tensile stress film 50 and the compressive stress film 12 generate stresses in opposite directions, but since both films made of inorganic films are excellent in adhesion, cracks and the like are unlikely to occur. Stress cancellation occurs between them, and the total stress as the laminated film 51 composed of the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50 is reduced. From these results, even when heat or moisture is applied during the manufacture of the thin film transistor substrate and the plastic substrate 10 is stretched to cause a compressive stress in the plastic substrate 10, the laminated film 51 having a reduced total stress is obtained. No stress concentration occurs on the plastic substrate 10 that has generated compressive stress, and no cracks or peeling occurs in the tensile stress film 50 such as a metal electrode film or a semiconductor thin film.

圧縮応力膜12は、あまりに小さい応力を有するものよりもある程度大きい応力を有するものが好ましく、具体的には、「実質的に圧縮応力を有する」と認められる程度の絶対値を有すること、すなわち、0.05GPa以上の絶対値を有することが好ましい。また、その上限値は1.0GPaであることが好ましい。本発明においては、圧縮応力膜12の応力方向がプラスチック基材10の応力方向と同じであり、かつ、圧縮応力膜12と引張応力膜50である金属電極膜15又は半導体薄膜13との密着がよいので、上記の実質的に圧縮応力を有すると認められる程度の絶対値以上(0.05GPa以上)で、1.0GPa以下の範囲内であっても、小さい応力を持つ圧縮応力膜12よりも大きい応力を持つ圧縮応力膜12を形成することが好ましい。また、圧縮応力膜12の応力値を上記範囲内とすることにより、圧縮応力膜12上に形成される引張応力膜50の引張応力が多様な値であっても、圧縮応力膜12と引張応力膜50とからなる積層膜51としてのトータル応力を小さくすることができる。   The compressive stress film 12 preferably has a stress that is somewhat larger than that having a stress that is too small, and specifically has an absolute value that is recognized as “substantially compressive stress”, that is, It is preferable to have an absolute value of 0.05 GPa or more. The upper limit is preferably 1.0 GPa. In the present invention, the stress direction of the compressive stress film 12 is the same as the stress direction of the plastic substrate 10, and the compressive stress film 12 is in close contact with the metal electrode film 15 or the semiconductor thin film 13 which is the tensile stress film 50. Since it is better than the compressive stress film 12 having a small stress even within the range of the above absolute value (0.05 GPa or more) and 1.0 GPa or less to the extent that it is recognized as having substantially compressive stress. It is preferable to form the compressive stress film 12 having a large stress. Further, by setting the stress value of the compressive stress film 12 within the above range, even if the tensile stress of the tensile stress film 50 formed on the compressive stress film 12 has various values, the compressive stress film 12 and the tensile stress are reduced. The total stress as the laminated film 51 including the film 50 can be reduced.

特に応力値が0.2GPa以上1.0GPa以下の絶対値を有する圧縮応力膜12を形成すれば、ほとんどの場合、圧縮応力膜12と引張応力膜50とからなる積層膜51の応力を全体として圧縮応力にすることができるので、製造工程中の熱や水分が加わってプラスチック基材10が伸びてそのプラスチック基材10に圧縮応力が生じた場合であっても、その上に設けられた積層膜51は応力が小さく又は圧縮応力を有する膜になっている。その結果、その積層膜51ないし引張応力膜50は、圧縮応力を生じたプラスチック基材10上で応力集中を起こさず、クラックや剥離が生じない。   In particular, when the compressive stress film 12 having an absolute value of 0.2 GPa or more and 1.0 GPa or less is formed, in most cases, the stress of the laminated film 51 composed of the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50 as a whole. Since compressive stress can be obtained, even when heat or moisture during the manufacturing process is applied and the plastic substrate 10 is stretched to cause compressive stress in the plastic substrate 10, the laminate provided thereon The film 51 is a film having a low stress or a compressive stress. As a result, the laminated film 51 or the tensile stress film 50 does not cause stress concentration on the plastic substrate 10 that has generated compressive stress, and does not crack or peel off.

圧縮応力膜12は、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜及び酸窒化ケイ素膜等の無機膜の群から選択されるいずれかであることが好ましいが、特に成膜の容易さの観点からは、酸化ケイ素膜が好ましい。これらの膜は、通常の成膜条件に従えば圧縮応力膜になるが、成膜条件を変化させれば引張応力膜にすることも可能であるが、本発明においては、圧縮応力を有する成膜条件で形成されたものである。   The compressive stress film 12 is preferably any one selected from the group of inorganic films such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, and a silicon oxynitride film, In particular, a silicon oxide film is preferable from the viewpoint of ease of film formation. These films become compressive stress films according to normal film forming conditions, but can be formed as tensile stress films by changing the film forming conditions. However, in the present invention, these films have compressive stress. The film is formed under film conditions.

なお、上述した応力は、ニュートンリング法に基づいた測定器を用いて測定することができる。この測定方法は、例えば膜応力測定システム(測定機名:FT−900、株式会社ニデック(NIDEK))等を用いて行うことができ、シリコン基板上に測定対象となる圧縮応力膜を成膜し、その圧縮応力膜が持つ膜応力により変形したシリコン基板の曲率半径を求め、その曲率半径と膜応力の関係式[Stoneyの式:σ=E×D/{(1−ν)×6×d×r}、E:シリコン基板のヤング率、D:シリコン基板の厚さ、d:圧縮応力膜の薄厚、ν:ポアソン比、r:曲率半径。]から求めることができる。 The stress described above can be measured using a measuring instrument based on the Newton ring method. This measurement method can be performed using, for example, a film stress measurement system (measuring machine name: FT-900, NIDEK Co., Ltd.) or the like, and a compressive stress film to be measured is formed on a silicon substrate. Then, the curvature radius of the silicon substrate deformed by the film stress of the compressive stress film is obtained, and the relational expression between the curvature radius and the film stress [Stoney's formula: σ = E × D 2 / {(1-ν) × 6 × d × r}, E: Young's modulus of silicon substrate, D: thickness of silicon substrate, d: thin thickness of compressive stress film, ν: Poisson's ratio, r: radius of curvature. ].

圧縮応力膜12の厚さは、上述した膜応力を有する厚さであれば特に限定されず、実際に形成する膜の材質によってその範囲は若干異なるが、その厚さとしては、通常、100nm以上1000nm以下の範囲内であることが好ましく、成膜時間の点からは100)nm以上300nm以下の範囲内であることがより好ましい。圧縮応力膜12の厚さが100nm未満では、薄すぎて所望の応力にならないことがある。一方、圧縮応力膜12の厚さが1000nmを超えると、発現する応力が飽和するので成膜時間が長くなりコストアップとなる。   The thickness of the compressive stress film 12 is not particularly limited as long as it has the above-described film stress, and the range is slightly different depending on the material of the actually formed film, but the thickness is usually 100 nm or more. It is preferably in the range of 1000 nm or less, and more preferably in the range of 100) to 300 nm from the viewpoint of film formation time. If the thickness of the compressive stress film 12 is less than 100 nm, it may be too thin to achieve a desired stress. On the other hand, when the thickness of the compressive stress film 12 exceeds 1000 nm, the stress to be generated is saturated, so that the film formation time becomes long and the cost increases.

圧縮応力膜12の形成には、DCスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD法等の各種の方法で形成することができるが、実際には、膜を構成する材質に応じた好ましい方法が採用される。通常は、DCスパッタリング法やRFマグネトロンスパッタリング法等が好ましく用いられる。   The compressive stress film 12 can be formed by various methods such as a DC sputtering method, an RF magnetron sputtering method, and a plasma CVD method. In practice, a preferable method according to the material constituting the film is adopted. Is done. Usually, a DC sputtering method, an RF magnetron sputtering method, or the like is preferably used.

次に、図3(C)に示すように、圧縮応力膜12上にノンドープのアモルファスシリコン膜21aを形成する。図3及び図4の例においては、このアモルファスシリコン膜21aが図5(B)に示す引張応力膜50となる。アモルファスシリコン膜21aが有する引張応力は、その成膜方法や成膜条件によって異なるが、いずれにしても引張応力を有し、上述した圧縮応力膜12上に形成されて、圧縮応力膜12と引張応力膜50とからなる積層膜51(図5(B)を参照)を構成する。この積層膜51は、上述したように、圧縮応力膜12と引張応力膜50とで応力相殺が起こり、積層膜50としてのトータル応力が小さくなるので、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材10が伸びてそのプラスチック基材10に圧縮応力が生じた場合であっても、トータル応力が小さくなった積層膜51は、圧縮応力を生じたプラスチック基材10上で応力集中を起こさず、このアモルファスシリコン膜21aにクラックや剥離が生じない。   Next, as shown in FIG. 3C, a non-doped amorphous silicon film 21 a is formed on the compressive stress film 12. In the example of FIGS. 3 and 4, this amorphous silicon film 21a becomes the tensile stress film 50 shown in FIG. The tensile stress of the amorphous silicon film 21a varies depending on the film forming method and film forming conditions, but in any case, the tensile stress has a tensile stress and is formed on the above-described compressive stress film 12. A laminated film 51 composed of the stress film 50 (see FIG. 5B) is formed. In the laminated film 51, as described above, stress cancellation occurs between the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50, and the total stress as the laminated film 50 is reduced. Therefore, heat and moisture are added during the manufacture of the thin film transistor substrate. Even when the plastic base material 10 is stretched and compressive stress is generated in the plastic base material 10, the laminated film 51 in which the total stress is reduced causes stress concentration on the plastic base material 10 in which the compressive stress is generated. Therefore, no cracks or peeling occurs in the amorphous silicon film 21a.

アモルファスシリコン膜21aは、RFマグネトロンスパッタリング法やCVD法等の各種の方法で成膜可能である。例えばRFマグネトロンスパッタリング法でアモルファスシリコン膜を成膜する場合には、例えば、成膜温度:室温、成膜圧力:0.2Pa、ガス:アルゴンの成膜条件で例えば厚さ50nmの厚さで成膜できる。なお、CVD法でアモルファスシリコン膜を成膜する場合も25℃程度の成膜温度で成膜可能であるが、原料ガスとしてSiHが使用されるので、成膜後に約400℃の脱水素処理(真空中で1時間程度)が必要となる。上記の圧縮応力膜12は、この脱水素処理時に加わる熱に対するバッファ膜として作用し、この脱水素処理時の熱に基づいたプラスチック基材10との間の界面剥離を防ぐことができる。 The amorphous silicon film 21a can be formed by various methods such as an RF magnetron sputtering method and a CVD method. For example, when an amorphous silicon film is formed by the RF magnetron sputtering method, for example, the film is formed with a thickness of, for example, 50 nm under a film formation temperature: room temperature, a film formation pressure: 0.2 Pa, and a gas: argon film formation condition. I can make a film. In addition, even when an amorphous silicon film is formed by the CVD method, the film can be formed at a film formation temperature of about 25 ° C. However, since SiH 4 is used as a source gas, a dehydrogenation process at about 400 ° C. is performed after the film formation. (About 1 hour in a vacuum) is required. The compressive stress film 12 acts as a buffer film against heat applied during the dehydrogenation process, and can prevent interface peeling with the plastic substrate 10 based on the heat during the dehydrogenation process.

アモルファスシリコン膜21a上には酸化ケイ素膜(図示しない)を形成することが好ましい。この酸化ケイ素膜は、例えばRFマグネトロンスパッタリング法で厚さ50〜150nm程度に形成され、後述のレーザー照射、レジストプロセス、イオン注入、レジストアッシング、レーザー活性化等の工程においてアモルファスシリコン膜21a又はポリシリコン膜21pを保護するように作用する。なお、このシリコン膜(図示しない)は、少なくとも後述のポリシリコン膜13の欠陥処理工程前に、例えば2%HF溶液を用いたウエットエッチングにより除去される。   A silicon oxide film (not shown) is preferably formed on the amorphous silicon film 21a. This silicon oxide film is formed to a thickness of about 50 to 150 nm by, for example, an RF magnetron sputtering method, and the amorphous silicon film 21a or polysilicon is formed in processes such as laser irradiation, resist process, ion implantation, resist ashing, and laser activation described later. It acts to protect the membrane 21p. This silicon film (not shown) is removed by wet etching using, for example, a 2% HF solution, at least before the defect processing step for the polysilicon film 13 described later.

次に、図3(D)に示すように、レーザー照射22を行ってアモルファスシリコン膜21aを結晶化して低抵抗のポリシリコン膜21pに変化させる。レーザー照射22は、アモルファスシリコン膜21aを結晶化させてポリシリコン膜21p(多結晶シリコン膜)にする結晶化手段であり、XeClエキシマレーザー、CW(Continuous Wave)レーザー等の種々のレーザーを用いて行うことができる。例えば、XeClエキシマレーザーを用いて結晶化を行う場合には、一例として、パルス幅:30nsec(FWHM(半値幅):full width at half-maximum)、エネルギー密度:400mJ/cm、室温の条件下で行うことができる。上記の圧縮応力膜12は、この工程で加わるレーザー照射時の熱を緩衝させるバッファ膜として作用し、このレーザー照射時の熱に基づくプラスチック基材10との間の界面剥離を防ぐことができる。 Next, as shown in FIG. 3D, laser irradiation 22 is performed to crystallize the amorphous silicon film 21a and change it to a low resistance polysilicon film 21p. The laser irradiation 22 is a crystallization means for crystallizing the amorphous silicon film 21a to form a polysilicon film 21p (polycrystalline silicon film). Various lasers such as a XeCl excimer laser and a CW (Continuous Wave) laser are used. It can be carried out. For example, when crystallization is performed using a XeCl excimer laser, as an example, pulse width: 30 nsec (FWHM (full width at half-maximum)), energy density: 400 mJ / cm 2 , room temperature conditions Can be done. The compressive stress film 12 acts as a buffer film for buffering the heat applied during laser irradiation in this step, and can prevent interface peeling from the plastic substrate 10 based on the heat applied during laser irradiation.

また、このレーザー照射22により、圧縮応力膜12上に形成されたアモルファスシリコン膜21aがポリシリコン膜21pになるが、圧縮応力膜12上に形成された結晶化後のポリシリコン膜21pもある程度の引張応力を有している。このときの引張応力は、膜の種類やレーザー照射条件等によって異なるが、いずれにしても引張応力を有し、上述した圧縮応力膜12上に形成されて、圧縮応力膜12と引張応力膜50とからなる積層膜51(図5(B)を参照)を構成している。したがって、この積層膜51は、上述したアモルファスシリコン膜21aの場合と同様に、圧縮応力膜12と引張応力膜50とで応力相殺が起こり、積層膜50としてのトータル応力が小さくなるので、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材10が伸びてそのプラスチック基材10に圧縮応力が生じた場合であっても、トータル応力が小さくなった積層膜51は、圧縮応力を生じたプラスチック基材10上で応力集中を起こさず、このポリシリコン膜21pにクラックや剥離が生じない。   Further, the amorphous silicon film 21a formed on the compressive stress film 12 becomes the polysilicon film 21p by the laser irradiation 22, but the crystallized polysilicon film 21p formed on the compressive stress film 12 also has a certain amount. Has tensile stress. The tensile stress at this time varies depending on the type of film, laser irradiation conditions, and the like, but in any case, it has a tensile stress and is formed on the above-described compressive stress film 12 to compress the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50. Is formed (see FIG. 5B). Accordingly, in this laminated film 51, stress cancellation occurs between the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50 as in the case of the amorphous silicon film 21a described above, and the total stress as the laminated film 50 is reduced, so that the thin film transistor substrate Even when heat or moisture is applied during production of the plastic base material 10 and the plastic base material 10 is compressed and a compressive stress is generated, the laminated film 51 in which the total stress is reduced is the plastic that has generated the compressive stress. Stress concentration does not occur on the base material 10, and cracks and peeling do not occur in the polysilicon film 21p.

次に、図3(E)に示すように、ポリシリコン膜21p上にレジスト膜23を形成し、その後レジスト膜23をパターニングする。レジスト膜23は、ポリシリコン膜21pの所定領域に添加される不純物イオンを遮蔽するためのレジスト膜であり、例えば上市されている各種のポジ型フォトレジスト等が好ましく用いられる。レジスト膜23は、レジストをスピンナー等の手段で全面に塗布し、乾燥硬化させて、例えば700nm程度の厚さで形成される。上記の圧縮応力膜12は、この工程で加わる乾燥処理の熱に対しても緩衝効果がある。   Next, as shown in FIG. 3E, a resist film 23 is formed on the polysilicon film 21p, and then the resist film 23 is patterned. The resist film 23 is a resist film for shielding impurity ions added to a predetermined region of the polysilicon film 21p. For example, various positive photoresists on the market are preferably used. The resist film 23 is formed to a thickness of, for example, about 700 nm by applying a resist to the entire surface by means of a spinner or the like, and drying and curing the resist film. Said compressive-stress film | membrane 12 has a buffer effect also with respect to the heat | fever of the drying process added at this process.

レジスト膜をパターニングした後、図3(E)に示すようにイオン注入24を行う。イオン注入24は、例えば、リン(P)を注入電圧:10keV、室温下で、2×1015/cmのドープレベルとなるように注入される。こうしたイオン注入によりポリシリコン膜21pにソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13dが形成され、さらに両膜13s,13dの間に、チャネル膜13cが形成される。 After patterning the resist film, ion implantation 24 is performed as shown in FIG. In the ion implantation 24, for example, phosphorus (P) is implanted at an implantation voltage of 10 keV and a room temperature at a doping level of 2 × 10 15 / cm 2 . By such ion implantation, a source-side diffusion film 13s and a drain-side diffusion film 13d are formed in the polysilicon film 21p, and a channel film 13c is formed between the films 13s and 13d.

次に、図3(F)に示すように、レジスト膜23をプラズマアッシング法により除去する。プラズマアッシング法は、プラズマ化した酸素ガスとレジスト膜23とを反応させ、有機物であるレジスト膜23を炭酸ガスや水に分解(灰化)して除去する方法である。プラズマアッシング法は、プラズマアッシャと呼ばれる市販の装置(図示しない)を用い、例えば、ガス:酸素ガス、ガス流量:60sccm、印加電力:500W、圧力:6.6Pa、処理時間:10分間、の条件で行うことができる。具体的には、チャンバー内を所定の酸素ガス雰囲気とした後、カソード電極板上にTFT素子作製工程中の基板を載せ、そのカソード電極板と、対向するアノード電極との間にRF発信器で高周波電圧を印加することにより、酸素プラズマを発生させる装置を用いる。   Next, as shown in FIG. 3F, the resist film 23 is removed by a plasma ashing method. The plasma ashing method is a method in which a plasma oxygen gas reacts with the resist film 23 and the organic resist film 23 is decomposed (ashed) into carbon dioxide gas or water to be removed. The plasma ashing method uses a commercially available apparatus called plasma asher (not shown). For example, gas: oxygen gas, gas flow rate: 60 sccm, applied power: 500 W, pressure: 6.6 Pa, treatment time: 10 minutes Can be done. Specifically, after the inside of the chamber is set to a predetermined oxygen gas atmosphere, a substrate in the TFT element manufacturing process is placed on the cathode electrode plate, and an RF transmitter is provided between the cathode electrode plate and the opposing anode electrode. A device that generates oxygen plasma by applying a high-frequency voltage is used.

次に、図3(G)に示すように、形成されたソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13dにエネルギービーム25を照射して両膜13s,13dを活性化する。エネルギービーム25としては、上記と同様のXeClエキシマレーザーを用いることができ、一例として、パルス幅:30nsec(FWHM)、エネルギー密度:100〜250mJ/cm、室温の条件下で行うことができる。また、非晶質シリコン膜21a上に形成される酸化ケイ素膜(図示しない)は、この活性化処理後で下記の欠陥処理工程前に、ウエットエッチングにより除去される。 Next, as shown in FIG. 3G, the formed source-side diffusion film 13s and drain-side diffusion film 13d are irradiated with an energy beam 25 to activate both films 13s and 13d. As the energy beam 25, the same XeCl excimer laser as described above can be used. As an example, it can be performed under the conditions of a pulse width of 30 nsec (FWHM), an energy density of 100 to 250 mJ / cm 2 , and room temperature. Further, a silicon oxide film (not shown) formed on the amorphous silicon film 21a is removed by wet etching after this activation process and before the following defect processing process.

上記の活性化処理の後には、通常、ポリシリコン膜21pの欠陥を低減処理するための酸素プラズマによる欠陥処理が施される。酸素プラズマ処理は、一例として、RF100W、1Torr、150℃の条件下で行われ、その後においては、120℃の条件下での乾燥処理が施される。   After the activation process, a defect process using oxygen plasma is generally performed to reduce defects in the polysilicon film 21p. For example, the oxygen plasma treatment is performed under the conditions of RF 100 W, 1 Torr, and 150 ° C., and thereafter, the drying treatment is performed under the condition of 120 ° C.

次に、図4(H)に示すように、ドライエッチングを施してアイランドを形成する。エッチングガスとしては、SF等を用いることができる。アイランドが形成された後においては、水洗、及び120℃の条件下での洗浄及び乾燥処理が施される。 Next, as shown in FIG. 4H, dry etching is performed to form islands. As the etching gas, SF 6 or the like can be used. After the island is formed, washing with water, washing under a condition of 120 ° C. and drying are performed.

次に、図4(I)に示すように、ソース側拡散膜13s、チャネル膜13c及びドレイン側拡散膜13dを含む全面にゲート絶縁膜14を形成する。ゲート絶縁膜14の形成方法は、例えばRFマグネトロンスパッタリング装置を用い、8インチのSiOターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O(50%)の成膜条件で厚さ約100nmの酸化ケイ素を形成する。 Next, as shown in FIG. 4I, a gate insulating film 14 is formed on the entire surface including the source side diffusion film 13s, the channel film 13c, and the drain side diffusion film 13d. The gate insulating film 14 is formed by using, for example, an RF magnetron sputtering apparatus and applying power to an 8-inch SiO 2 target: 1.0 kW (= 3 W / cm 2 ), pressure: 1.0 Pa, gas: argon + O 2 ( 50%) of silicon oxide having a thickness of about 100 nm is formed.

次に、図4(J)に示すように、ソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13d上のゲート絶縁膜14をレジストプロセスを用いて選択的にエッチングすることにより、コンタクトホール26を形成する。例えば、ゲート絶縁膜14上にレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用いたレジストプロセスにより露光・現像してレジスト膜をパターニングする。そのパターニングにより露出したコンタクトホール形成部のゲート絶縁膜14を、例えば2%HF溶液を用いてウエットエッチングしてコンタクトホール26を形成し、その後、上記同様のプラズマアッシング法によりレジスト膜を除去する。   Next, as shown in FIG. 4J, the contact hole 26 is formed by selectively etching the gate insulating film 14 on the source side diffusion film 13s and the drain side diffusion film 13d using a resist process. . For example, after forming a resist film on the gate insulating film 14, the resist film is patterned by exposure and development by a resist process using a photomask. The gate insulating film 14 in the contact hole forming portion exposed by the patterning is wet etched using, for example, a 2% HF solution to form the contact hole 26, and then the resist film is removed by the plasma ashing method similar to the above.

次に、図4(K)に示すように、全面に例えば厚さ200nmのアルミニウム(Al)膜を蒸着した後、ウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極15s、ドレイン電極15d及びゲート電極15gを形成する。なお、電極材料は、銅(Cu)、その他の導電性材料であってもよく、スパッタリング等の他の成膜プロセスにより形成してもよい。   Next, as shown in FIG. 4K, after depositing an aluminum (Al) film having a thickness of, for example, 200 nm on the entire surface, patterning is performed by wet etching to form a source electrode 15s, a drain electrode 15d, and a gate electrode 15g. To do. The electrode material may be copper (Cu) or other conductive material, or may be formed by other film forming processes such as sputtering.

次に、図4(L)に示すように、素子全体を覆うように保護膜18を形成する。保護膜18としては、酸化ケイ素膜を好ましく挙げることができる。保護膜18は、例えばRFマグネトロンスパッタリングにより、約20nm程度の厚さで形成することが好ましい。   Next, as shown in FIG. 4L, a protective film 18 is formed so as to cover the entire element. A preferable example of the protective film 18 is a silicon oxide film. The protective film 18 is preferably formed with a thickness of about 20 nm by, for example, RF magnetron sputtering.

最後に、図4(M)に示すように、高圧水蒸気28による処理を行ってポリシリコン膜のシリコンの欠陥をターミネートする。例えば、高圧水蒸気処理により、シリコン表面のダングリングボンドを終端し、ポリシリコン13とゲート絶縁膜14との界面のリークパスをなくす方法がとられる。こうして図4(M)に示す一態様の薄膜トランジスタが製造される。   Finally, as shown in FIG. 4 (M), treatment with high-pressure steam 28 is performed to terminate silicon defects in the polysilicon film. For example, a dangling bond on the silicon surface is terminated by high-pressure steam treatment, and a leak path at the interface between the polysilicon 13 and the gate insulating film 14 is eliminated. Thus, the thin film transistor of one embodiment illustrated in FIG. 4M is manufactured.

以上のように、本発明によれば、プラスチック基材10上に無機材料からなる圧縮応力膜12を形成し、その上に金属電極膜又は半導体薄膜等の引張応力膜50を形成したので、薄膜トランジスタ基板の製造時に熱や水分が加わってプラスチック基材10が伸びてそのプラスチック基材10に圧縮応力が生じた場合であっても、積層膜51ないし引張応力膜50は圧縮応力を生じたプラスチック基材10上で応力集中を起こさず、クラックや剥離が生じない。その結果、極めて歩留まりのよい薄膜トランジスタ基板を製造することができ、特にプラスチック基材を用いたモバイルディスプレイ用のポリシリコンTFTに対して好ましく適用でき、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等を使用したモバイルディスプレイの低コスト化と信頼性向上に寄与することができる。   As described above, according to the present invention, the compressive stress film 12 made of an inorganic material is formed on the plastic substrate 10, and the tensile stress film 50 such as a metal electrode film or a semiconductor thin film is formed thereon. Even when heat or moisture is applied during the manufacture of the substrate and the plastic base material 10 is stretched to cause a compressive stress in the plastic base material 10, the laminated film 51 or the tensile stress film 50 is a plastic base that has generated the compressive stress. Stress concentration does not occur on the material 10, and cracks and peeling do not occur. As a result, it is possible to manufacture a thin film transistor substrate with a very high yield, which can be preferably applied particularly to a polysilicon TFT for a mobile display using a plastic substrate, and for a mobile display using a liquid crystal display or an organic EL display. It can contribute to cost reduction and reliability improvement.

なお、図3及び図4に示す工程は、トップゲート・トップコンタクト構造からなる図1のTFT素子部1の製造例であるが、本発明の薄膜トランジスタ基板は、図示の工程例に限定されず、種々の変形態様で形成することができる。例えば、引張応力膜50として適用される金属電極膜が銅膜、アルミニウム膜、モリブデン膜、クロム膜のいずれかであってもよいし、半導体薄膜が多結晶シリコン又は非晶質シリコンであってもよい。   3 and 4 are manufacturing examples of the TFT element portion 1 of FIG. 1 having a top gate / top contact structure, but the thin film transistor substrate of the present invention is not limited to the illustrated process examples. It can be formed in various modifications. For example, the metal electrode film applied as the tensile stress film 50 may be a copper film, an aluminum film, a molybdenum film, or a chromium film, or the semiconductor thin film may be polycrystalline silicon or amorphous silicon. Good.

また、図2(A)に示すボトムゲート・トップコンタクト構造のTFT素子部1Aは、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に必要に応じて形成された無機密着膜11と、その無機密着膜11上に形成された圧縮応力膜12と、圧縮応力膜12上に形成されたゲート電極15gと、ゲート電極15gを覆うように形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上で前記ゲート電極15gに対向するように形成されたポリシリコン膜13と、ポリシリコン膜13上に離間して形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、それらを覆うようにして設けられた保護膜18とを有している。この形態のTFT素子部1Aでは、引張応力膜50はゲート電極15gとなり、したがって、圧縮応力膜12と引張応力膜50との積層膜51(図5(B)を参照)は、圧縮応力膜12とゲート電極15gとの積層膜となる。   A TFT element portion 1A having a bottom gate / top contact structure shown in FIG. 2A includes a plastic substrate 10, an inorganic adhesion film 11 formed on the plastic substrate 10 as necessary, and its inorganic adhesion. The compressive stress film 12 formed on the film 11, the gate electrode 15g formed on the compressive stress film 12, the gate insulating film 14 formed so as to cover the gate electrode 15g, and the gate insulating film 14 on the gate insulating film 14 A polysilicon film 13 formed so as to face the gate electrode 15g, a source electrode 15s and a drain electrode 15d formed separately on the polysilicon film 13, and a protective film 18 provided so as to cover them And have. In the TFT element portion 1A of this form, the tensile stress film 50 becomes the gate electrode 15g, and therefore the laminated film 51 (see FIG. 5B) of the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50 is the compressive stress film 12. And a gate electrode 15g.

また、図2(B)に示すボトムゲート・ボトムコンタクト構造のTFT素子部1Bは、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に必要に応じて形成された無機密着膜11と、その無機密着膜11上に形成された圧縮応力膜12と、圧縮応力膜12上に形成されたゲート電極15gと、ゲート電極15gを覆うように形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上の離間した凹部に形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、そのソース電極15s及びドレイン電極15dをまたぐように形成されたポリシリコン膜13と、それらを覆うようにして設けられた保護膜18とを有している。この形態のTFT素子部1Bでは、図2(A)の場合と同様、引張応力膜50はゲート電極15gとなり、したがって、圧縮応力膜12と引張応力膜50との積層膜51(図5(B)を参照)は、圧縮応力膜12とゲート電極15gとの積層膜となる。   Moreover, the TFT element portion 1B having a bottom gate / bottom contact structure shown in FIG. 2B includes a plastic substrate 10, an inorganic adhesion film 11 formed on the plastic substrate 10 as necessary, and an inorganic adhesion thereof. A compressive stress film 12 formed on the film 11, a gate electrode 15g formed on the compressive stress film 12, a gate insulating film 14 formed so as to cover the gate electrode 15g, and a separation on the gate insulating film 14 A source electrode 15s and a drain electrode 15d formed in the recessed portion, a polysilicon film 13 formed so as to straddle the source electrode 15s and the drain electrode 15d, and a protective film 18 provided so as to cover them. Have. In the TFT element portion 1B of this form, as in the case of FIG. 2A, the tensile stress film 50 becomes the gate electrode 15g, and therefore, the laminated film 51 of the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50 (FIG. 5B). )) Is a laminated film of the compressive stress film 12 and the gate electrode 15g.

また、図2(C)に示すトップゲート・ボトムコンタクト構造のTFT素子部1Cは、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に必要に応じて形成された無機密着膜11と、その無機密着膜11上に形成された圧縮応力膜12と、圧縮応力膜12上に離間して形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、そのソース電極15s及びドレイン電極15dの間を埋めるように形成された絶縁層19と、それらの上に形成されたポリシリコン膜13と、ポリシリコン膜13上に形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上に形成されたゲート電極15gと、それらを覆うようにして設けられた保護膜18とを有している。この形態のTFT素子部1Cでは、引張応力膜50はソース電極15s及びドレイン電極15dとなり、したがって、圧縮応力膜12と引張応力膜50との積層膜51(図5(B)を参照)は、圧縮応力膜12ソース電極15s及びドレイン電極15dとの積層膜となる。   A TFT element portion 1C having a top gate / bottom contact structure shown in FIG. 2C includes a plastic substrate 10, an inorganic adhesion film 11 formed on the plastic substrate 10 as necessary, and its inorganic adhesion. The compressive stress film 12 formed on the film 11, the source electrode 15s and the drain electrode 15d formed on the compressive stress film 12 apart from each other, and the gap between the source electrode 15s and the drain electrode 15d are formed. An insulating layer 19; a polysilicon film 13 formed thereon; a gate insulating film 14 formed on the polysilicon film 13; a gate electrode 15g formed on the gate insulating film 14; And a protective film 18 provided so as to cover it. In the TFT element portion 1C of this form, the tensile stress film 50 becomes the source electrode 15s and the drain electrode 15d. Therefore, the laminated film 51 of the compressive stress film 12 and the tensile stress film 50 (see FIG. 5B) is The compression stress film 12 is a laminated film of the source electrode 15s and the drain electrode 15d.

以下、実施例と比較例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not limited to a following example.

(実施例1)
プラスチック基材10として厚さ0.2mmで100mm×100mmのポリエーテルサルホン(PES)を用い、そのプラスチック基材上に、無機密着膜11としてのアルミニウム膜をDCスパッタリング法(成膜圧力0.2Pa(アルゴン)、投入電力1kW、成膜時間10秒)により厚さ5nm形成した後、さらに圧縮応力膜12としての酸化ケイ素膜をRFマグネトロンスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴン:酸素=3:1)、投入電力2kW、成膜時間(1.5時間)により厚さ500nm形成した。さらに、アモルファスシリコン膜21aをRFマグネトロンスパッタリング法(成膜温度:室温、成膜圧力:1.0Pa(アルゴン))により厚さ50nm形成した。その後、上述した図3(D)〜図4(M)の工程の説明欄で例示した具体的条件に基づいてn型トランジスタ基板を作製した。
(Example 1)
Polyether sulfone (PES) having a thickness of 0.2 mm and a thickness of 100 mm × 100 mm is used as the plastic substrate 10, and an aluminum film as the inorganic adhesion film 11 is formed on the plastic substrate by a DC sputtering method (deposition pressure: 0. After forming a thickness of 5 nm by 2 Pa (argon), input power of 1 kW, and deposition time of 10 seconds, a silicon oxide film as the compressive stress film 12 is further formed by RF magnetron sputtering (deposition pressure of 0.3 Pa (argon: oxygen = 3: 1), an input power of 2 kW, and a film formation time (1.5 hours) to form a thickness of 500 nm Further, an amorphous silicon film 21a is formed by RF magnetron sputtering (film formation temperature: room temperature, film formation pressure: 1.0 Pa). (Argon)) was formed to a thickness of 50 nm, and then the steps shown in FIGS. To prepare a n-type transistor substrate based on illustrated specific conditions in the description column.

なお、レジスト膜をパターニングした後においては、図3(E)及びその説明欄に記載したように、リン(P)を注入電圧:10keV、室温下で、2×1015/cmのドープレベルとなるようにイオン注入した。また、図4(K)及びその説明欄に記載したように、金属電極膜として、厚さ200nmのアルミニウム(Al)膜を蒸着した後、ウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極15s、ドレイン電極15d及びゲート電極15gを形成した。 After patterning the resist film, phosphorus (P) is doped at an injection voltage of 10 keV and a doping level of 2 × 10 15 / cm 2 at room temperature as described in FIG. Ion implantation was performed so that Further, as described in FIG. 4K and its description column, after depositing an aluminum (Al) film having a thickness of 200 nm as a metal electrode film, patterning is performed by wet etching to form a source electrode 15s and a drain electrode 15d. And the gate electrode 15g was formed.

(実施例2)
実施例1において、圧縮応力膜12としての酸化ケイ素膜の代わりに窒化アルミニウム膜をRFスパッタリング法(成膜圧力0.5Pa(アルゴン:窒素=1:1)、投入電力2kW、成膜時間10分)により厚さ300nm形成した他は、実施例1と同様にして、n型トランジスタ基板を製造した。
(Example 2)
In Example 1, instead of the silicon oxide film as the compressive stress film 12, an aluminum nitride film was formed by RF sputtering (film forming pressure 0.5 Pa (argon: nitrogen = 1: 1), input power 2 kW, film forming time 10 minutes. The n-type transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 300 nm.

(実施例3)
プラスチック基材として厚さ0.2mm×縦100mm×横100mmのポリエチレンナフタレートフィルム(PEN)を用いた他は、実施例1と同様にして、n型トランジスタ基板を製造した。
(Example 3)
An n-type transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a polyethylene naphthalate film (PEN) having a thickness of 0.2 mm × length 100 mm × width 100 mm was used as the plastic substrate.

(実施例4)
プラスチック基材として厚さ0.2mm×縦100mm×横100mmのポリエチレンナフタレートフィルム(PEN)を用いた他は、実施例2と同様にして、n型トランジスタ基板を製造した。
Example 4
An n-type transistor substrate was produced in the same manner as in Example 2 except that a polyethylene naphthalate film (PEN) having a thickness of 0.2 mm × length 100 mm × width 100 mm was used as the plastic substrate.

(実施例5)
実施例1において、圧縮応力膜12としての酸化ケイ素膜をRFスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴン:酸素=3:1)、投入電力2kW、成膜時間20分)により厚さ100nm形成した他は、実施例1と同様にして、n型トランジスタ基板を製造した。
(Example 5)
In Example 1, a silicon oxide film as the compressive stress film 12 is formed to a thickness of 100 nm by RF sputtering (film forming pressure 0.3 Pa (argon: oxygen = 3: 1), input power 2 kW, film forming time 20 minutes). Otherwise, an n-type transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 1.

(実施例6)
実施例1において、圧縮応力膜12としての酸化ケイ素膜をRFスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴン:酸素=3:1)、投入電力4kW、成膜時間2時間)により厚さ1000nm形成した他は、実施例1と同様にして、n型トランジスタ基板を製造した。
(Example 6)
In Example 1, a silicon oxide film as the compressive stress film 12 is formed with a thickness of 1000 nm by RF sputtering (film forming pressure 0.3 Pa (argon: oxygen = 3: 1), input power 4 kW, film forming time 2 hours). Otherwise, an n-type transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 1.

(実施例7)
実施例1において、圧縮応力膜12としての酸化アルミニウム膜をRFスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴン:酸素=3:1)、投入電力2kW、成膜時間1時間)により厚さ500nm形成した他は、実施例1と同様にして、n型トランジスタ基板を製造した。
(Example 7)
In Example 1, an aluminum oxide film as the compressive stress film 12 is formed to a thickness of 500 nm by RF sputtering (film forming pressure 0.3 Pa (argon: oxygen = 3: 1), input power 2 kW, film forming time 1 hour). Otherwise, an n-type transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 1.

(実施例8)
実施例1において、圧縮応力膜12としての酸化ケイ素膜の代わりに窒化ケイ素膜をRFスパッタリング法(成膜圧力0.5Pa(アルゴン:窒素=1:1)、投入電力2kW、成膜時間25分)により厚さ300nm形成した他は、実施例1と同様にして、n型トランジスタ基板を製造した。
(Example 8)
In Example 1, instead of the silicon oxide film as the compressive stress film 12, a silicon nitride film was formed by RF sputtering (film forming pressure 0.5 Pa (argon: nitrogen = 1: 1), input power 2 kW, film forming time 25 minutes. The n-type transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 300 nm.

(比較例1)
圧縮応力膜12を形成せず、その他の構成については実施例1と同様にして、薄膜トランジスタ基板を製造した。
(Comparative Example 1)
A thin film transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the compressive stress film 12 was not formed.

(比較例2)
圧縮応力膜12を形成せず、その他の構成については実施例3と同様にして、薄膜トランジスタ基板を製造した。
(Comparative Example 2)
A thin film transistor substrate was manufactured in the same manner as in Example 3 except that the compressive stress film 12 was not formed.

(比較例3)
実施例1において、圧縮応力膜12として形成した酸化ケイ素膜の成膜条件を変更して0.05GPa以上の圧縮応力が発生しないようにした他は、実施例1と同様にして、薄膜トランジスタ基板を製造した。なお、圧縮応力を生じない酸化ケイ素膜は、RFマグネトロンスパッタリング法(成膜圧力2.0Pa(アルゴン:酸素=1:1)、投入電力0.5kW、成膜時間1.5時間)により厚さ300nm形成する条件で成膜した。
(Comparative Example 3)
In Example 1, the thin film transistor substrate was formed in the same manner as in Example 1 except that the film forming condition of the silicon oxide film formed as the compressive stress film 12 was changed so that the compressive stress of 0.05 GPa or more was not generated. Manufactured. Note that the silicon oxide film that does not generate compressive stress is formed by RF magnetron sputtering (deposition pressure: 2.0 Pa (argon: oxygen = 1: 1), input power: 0.5 kW, deposition time: 1.5 hours). The film was formed under the condition of forming 300 nm.

(比較例4)
実施例2において、圧縮応力膜12として形成した窒化アルミニウム膜の成膜条件を変更して0.05GPa以上の圧縮応力が発生しないようにした他は、実施例2と同様にして、薄膜トランジスタ基板を製造した。なお、圧縮応力を生じない窒化アルミニウム膜は、RFマグネトロンスパッタリング法(成膜圧力0.5Pa(アルゴン:窒素=1:1)、投入電力1kW、成膜時間100秒)により厚さ80nm形成する条件で成膜した。
(Comparative Example 4)
In Example 2, the thin film transistor substrate was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the film forming condition of the aluminum nitride film formed as the compressive stress film 12 was changed so that the compressive stress of 0.05 GPa or more was not generated. Manufactured. Note that an aluminum nitride film that does not generate compressive stress is formed by an RF magnetron sputtering method (film formation pressure 0.5 Pa (argon: nitrogen = 1: 1), input power 1 kW, film formation time 100 seconds). The film was formed.

(応力測定)
圧縮応力膜の応力の評価は、厚さ0.525mmで6inchΦのシリコン基板上に上記の実施例1〜8及び比較例3,4で用いた圧縮応力膜のみを形成したとき、前記シリコン基板の曲率半径をニュートンリング法を用いた測定器により求め、求まった曲率半径と膜応力との関係式[Stoneyの式:σ=E×D/{(1−ν)×6×d×r}、E:シリコン基板のヤング率、D:シリコン基板の厚さ、d:圧縮応力膜の膜厚、ν:ポアソン比、r:曲率半径]により膜応力を算出する膜応力測定システム(測定機名:FT−900、株式会社ニデック(NIDEK))を用いて膜応力σを算出した。なお、シリコン基板のヤング率Eは、168.9GPaとして計算した。また、ポアソン比νは、0.064として計算した。得られた応力はいずれも圧縮応力を示し、その値を表1に示した。
(Stress measurement)
The stress of the compressive stress film was evaluated by forming only the compressive stress film used in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 3 and 4 on a silicon substrate having a thickness of 0.525 mm and a thickness of 6 inches. The curvature radius is obtained by a measuring instrument using the Newton ring method, and the relational expression between the obtained curvature radius and the film stress [Stoney's formula: σ = E × D 2 / {(1-ν) × 6 × d × r} , E: Young's modulus of silicon substrate, D: thickness of silicon substrate, d: film thickness of compressive stress film, ν: Poisson's ratio, r: radius of curvature] : FT-900, NIDEK Co., Ltd.), the film stress σ was calculated. The Young's modulus E of the silicon substrate was calculated as 168.9 GPa. The Poisson's ratio ν was calculated as 0.064. The obtained stresses all showed compressive stress, and the values are shown in Table 1.

なお、実施例1〜8及び比較例1〜4では、半導体薄膜として厚さ50nmのアモルファスシリコン膜が形成されているが、このアモルファスシリコン膜のみの応力を前記同様の方法で測定したところ、約0.3GPaの引張応力を有していることを確認した。また、実施例1〜8及び比較例1〜4では、金属電極膜として厚さ200nmのアルミニウム膜が形成されているが、このアルミニウム膜のみの応力を前記同様の方法で測定したところ、約0.2GPaの引張応力を有していることを確認した。さらに、厚さ50nmのクロム膜のみの応力を前記同様の方法で測定したところ、約0.15GPaの引張応力を有しており、厚さ200nmのクロム膜のみの応力を前記同様の方法で測定したところ、約0.5GPaの引張応力を有していることを確認した。   In Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm was formed as the semiconductor thin film. When the stress of only this amorphous silicon film was measured by the same method as described above, It was confirmed to have a tensile stress of 0.3 GPa. In Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, an aluminum film having a thickness of 200 nm was formed as the metal electrode film. When the stress of only this aluminum film was measured by the same method as described above, it was about 0. It was confirmed to have a tensile stress of 2 GPa. Furthermore, when the stress of only the chromium film having a thickness of 50 nm was measured by the same method as described above, the tensile stress was about 0.15 GPa, and the stress of only the chromium film having a thickness of 200 nm was measured by the same method as described above. As a result, it was confirmed that it had a tensile stress of about 0.5 GPa.

(クラック及び密着性の評価)
併せてクラックの発生の有無と密着性を評価した。クラックの発生の有無は、実施例1〜8及び比較例1〜4で得られた各薄膜トランジスタ基板を目視により評価し、クラックが発生していないものを「◎」とし、発生しているものを「×」とし、結果を表1に示した。一方、密着性(耐剥離性)は、スコッチメンディングテープ(住友スリーエム製、長さ30m×幅12mm)を用い、そのテープの一部(長さ30mm)を実施例1〜8及び比較例1〜4で得られた各薄膜トランジスタ基板上に貼り付けた後に一気に引き剥がして剥離の有無を評価するテープ剥離試験法で評価した。密着性の評価は、剥離も亀裂も全く生じていなかったものを「◎」とし、エッジ部分などに変色が僅かに生じていたが実用上全く問題がないものを「○」とし、数回の剥離テストを繰り返すことで剥離が生じていたが実用上使用可能なものを「△」とし、素子部分に剥離が生じていて使用が難しいものを「×」とした。
(Evaluation of cracks and adhesion)
In addition, the presence or absence of cracks and adhesion were evaluated. The presence or absence of occurrence of cracks was evaluated by visually observing each thin film transistor substrate obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 4, and those having no cracks were evaluated as “◎”. The results are shown in Table 1. On the other hand, for adhesion (peeling resistance), a scotch mending tape (manufactured by Sumitomo 3M, length 30 m × width 12 mm) was used, and a part of the tape (length 30 mm) was used in Examples 1 to 8 and Comparative Example 1. After being attached on each thin film transistor substrate obtained in -4, it was peeled off at once and evaluated by a tape peeling test method for evaluating the presence or absence of peeling. In the evaluation of adhesion, “◎” indicates that no peeling or cracking occurred, and “○” indicates that there was no problem in practical use although there was slight discoloration at the edge portion, etc. Although peeling occurred by repeating the peeling test, those that were practically usable were marked with “Δ”, and those that were difficult to use due to peeling on the element portion were marked with “x”.

密着性の結果を表1に示した。表1の結果からもわかるように、0.05GPa以上の圧縮応力を有する膜として形成した酸化ケイ素膜、窒化アルミニウム膜、酸化アルミニウム膜、窒化ケイ素膜を形成した薄膜トランジスタ基板はいずれも好ましい結果となったが、0.05GPa以上の圧縮応力を有していない酸化ケイ素膜と窒化アルミニウム膜を形成した薄膜トランジスタ基板や、圧縮応力膜を形成していない薄膜トランジスタ基板は、クラックが発生したり、剥離し易いものとなっていた。   The adhesion results are shown in Table 1. As can be seen from the results in Table 1, all the thin film transistor substrates on which a silicon oxide film, an aluminum nitride film, an aluminum oxide film, and a silicon nitride film formed as a film having a compressive stress of 0.05 GPa or more are preferable results. However, a thin film transistor substrate on which a silicon oxide film and an aluminum nitride film that do not have a compressive stress of 0.05 GPa or more, and a thin film transistor substrate on which a compressive stress film is not formed are susceptible to cracking or peeling. It was a thing.

Figure 2008147207
Figure 2008147207

本発明の薄膜トランジスタ基板の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the thin-film transistor substrate of this invention. 本発明の薄膜トランジスタ基板の他の例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the other example of the thin-film transistor substrate of this invention. 本発明の薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate of this invention. 本発明の薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate of this invention. プラスチック基材上に形成された圧縮応力膜と引張応力膜の作用を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect | action of the compressive stress film | membrane and tensile stress film | membrane formed on the plastic base material.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B,1C TFT素子部
10 プラスチック基材
11 無機密着膜
12 圧縮応力膜
13 ポリシリコン膜(半導体薄膜)
13s ソース側拡散膜
13c チャネル膜
13d ドレイン側拡散膜
14 ゲート絶縁膜
15 金属電極膜
15s ソース電極
15g ゲート電極
15d ドレイン電極
18 保護膜
19 絶縁膜
21a アモルファスシリコン膜
21p ポリシリコン膜
22 レーザーアニール
23 レジスト膜
24 イオン注入
25 エネルギービーム
26 コンタクトホール
28 高圧水蒸気
50 引張応力膜(金属電極膜又は半導体薄膜)
51 積層膜
1, 1A, 1B, 1C TFT element part 10 Plastic substrate 11 Inorganic adhesion film 12 Compressive stress film 13 Polysilicon film (semiconductor thin film)
13s Source side diffusion film 13c Channel film 13d Drain side diffusion film 14 Gate insulating film 15 Metal electrode film 15s Source electrode 15g Gate electrode 15d Drain electrode 18 Protective film 19 Insulating film 21a Amorphous silicon film 21p Polysilicon film 22 Laser annealing 23 Resist film 24 Ion implantation 25 Energy beam 26 Contact hole 28 High-pressure water vapor 50 Tensile stress film (metal electrode film or semiconductor thin film)
51 Multilayer film

Claims (5)

プラスチック基材と、該プラスチック基材上に形成された無機材料からなる圧縮応力膜と、該圧縮応力膜上に形成された金属電極膜又は半導体薄膜とを少なくとも有することを特徴とする薄膜トランジスタ基板。   A thin film transistor substrate comprising at least a plastic substrate, a compressive stress film made of an inorganic material formed on the plastic substrate, and a metal electrode film or a semiconductor thin film formed on the compressive stress film. 前記圧縮応力膜の応力値が0.05GPa以上、1.0GPa以下の絶対値を有する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein a stress value of the compressive stress film has an absolute value of 0.05 GPa or more and 1.0 GPa or less. 前記圧縮応力膜が、酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜、酸窒化アルミニウム膜及び酸窒化ケイ素膜の群から選択されるいずれかである、請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタ基板。   3. The compressive stress film according to claim 1, wherein the compressive stress film is any one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, an aluminum oxynitride film, and a silicon oxynitride film. Thin film transistor substrate. 前記金属電極膜が銅膜、アルミニウム膜、モリブデン膜又はクロム膜である、請求項1から3のいずれかに記載の薄膜トランジスタ基板。   4. The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the metal electrode film is a copper film, an aluminum film, a molybdenum film, or a chromium film. 前記半導体薄膜が多結晶シリコン又は非晶質シリコンである、請求項1から4のいずれかに記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor thin film is polycrystalline silicon or amorphous silicon.
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