JP2008153387A - 表示装置とその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ゲート絶縁膜と多結晶半導体膜のチャネル領域との界面の欠陥密度を低減させると供に、ゲート絶縁膜の耐圧を向上させて高性能なTFT特性を有する表示装置及び表示装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる表示装置は、基板上に形成されたソース領域14a及びドレイン領域14b並びにチャネル領域14cを有する多結晶半導体膜14と、多結晶半導体膜14上のチャネル領域14c以外に形成された金属膜15と、多結晶半導体膜14上のチャネル領域14cの表面及びテーパ部に形成された第1のゲート絶縁膜16と、第1のゲート絶縁膜16及び金属膜15上に形成された第2のゲート絶縁膜17と、第2のゲート絶縁膜17上に多結晶半導体膜14のチャネル領域14cと対向する位置に形成されたゲート電極19とを有する。
【選択図】図5

Description

本発明は、薄膜トランジスタをアレイ状に配列したアクティブマトリクス方式の表示装置及びその製造方法に関する。
近年の高度情報化社会の本格的な進展や、マルチメディアシステムの急速な普及に伴い、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)や有機EL表示装置(EL:Electro Luminescence)等の重要性が増大している。これらの表示装置の画素の駆動方式としては、アレイ状に配列された薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリクス方式が広く採用されている。アクティブマトリクス型表示装置では、TFTがアレイ状に配列されたTFTアレイ基板が用いられる。
このような表示装置に用いられるTFTとしては、シリコン膜を用いたMOS構造が多用される。このシリコン膜には、非晶質シリコン(アモルファスシリコン:a−Si)膜や多結晶シリコン(ポリシリコン:p−Si)膜が利用される。ポリシリコンはa−Siに比べ、キャリア移動度が2桁程度も大きいため、TFTの性能を向上させることができる。他方、ポリシリコンの製造には、約1000℃もの高温を要し、絶縁基板として融点が1000℃以上の石英ガラス基板を使用する必要があるため、製造コストが高くなるという問題があった。しかし、低温プロセスの開発により、上記問題点を解決した低温ポリシリコン(LTPS:Low-Temperature Poly-Silicon)TFTが登場し、表示装置の大型化や高精細化に大きく寄与している。
ここで、低温ポリシリコンTFTを用いた表示装置に用いられるTFTアレイ基板の製造方法の一例について説明する。まず、ガラス基板上にプラズマCVD法により下地窒化膜、下地酸化膜、及び非晶質半導体膜としてアモルファスシリコンを形成する。次に、アモルファスシリコンをアニール処理し、アモルファスシリコン中の水素濃度を低下させる。そして、レーザアニール法により、アモルファスシリコンを結晶化させて多結晶半導体膜であるポリシリコンを形成する。次に、ポリシリコン上にスパッタ法を用いて金属膜を形成し、金属膜を写真製版によって所望のパターンにパターニングする。そして、多結晶半導体膜のチャネル領域となる部分の金属膜をエッチングして除去する。すなわち、金属膜を多結晶半導体膜のチャネル領域を除いたソース・ドレイン領域上及び保持容量部上に形成する。
次に、金属膜上にCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いてゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上にスパッタ法を用いてゲート配線を形成する。ここで、ゲート配線は例えばAl、Cr、Mo、Ti、W等の金属材料又は合金材料である。そして、写真製版法を用いてレジストパターンを形成して、エッチング液でゲート配線を所望の形状にパターニングし、レジストを除去する。形成したゲート配線をマスクにして、多結晶半導体膜のソース・ドレイン領域にイオンドーピング法を用いて不純物を注入する。ここで、注入する不純物元素としては、例えばP(リン)又はB(ホウ素)がある。Pを注入した場合、n型のTFTを形成することができる。一方、Bを注入した場合、p型のTFTを形成することができる。また、表示デバイスの仕様に応じてn型又はp型の片チャネル型の低温ポリシリコンTFTを作り分けることができる。さらに、CMOS構造のようにp型及びn型の両チャネルを有する低温ポリシリコンTFTを用いた表示デバイスを形成することもできる。
次に、プラズマCVD法により層間絶縁膜を形成する。層間絶縁膜はSiHとNO、又はTEOS(TetraEthOxySilane、Si(OC)とOを反応させた酸窒化シリコン膜の単層膜又は積層膜を用いることができる。そして、イオン注入したP(リン)又はB(ボロン)等を拡散させるために熱処理を行う。次に、スパッタ法を用いて層間絶縁膜上に信号線を形成する。信号線は、例えばCr、Mo、W、Ta、Al又はこれらを主成分とする合金膜で形成する。次に、写真製版によってレジストパターンを形成し、エッチング液で信号線を所望の形状にパターニングし、レジストを除去する。
そして、プラズマCVD法を用いて保護膜を形成する。次に、写真製版法によってレジストパターンを形成し、ドライエッチング法でゲート絶縁膜、層間絶縁膜及び保護膜にコンタクトホールを形成し、レジストを除去する。そして、スパッタ法を用いて画素電極を形成する。画素電極は、ITO又はIZO等の透明性を有する導電膜であればよい。次に、写真製版法によりレジストパターンを形成して、エッチング液で画素電極を所望の形状にパターニングし、レジストを除去することによってTFTアレイ基板を製造する。
なお、多結晶半導体膜上に金属膜を有する半導体装置には特許文献1がある。特許文献1に記載の半導体装置は、基板と、基板上に形成された活性層と、活性層上に形成されたゲート絶縁膜と、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極とを有する。活性層はソース領域、ドレイン領域、チャネル領域を有し、ソース領域及びドレイン領域の表面はシリサイド化され、シリサイド層が形成されている。すなわち、ソース領域及びドレイン領域上に金属層が形成されている。
特開平11―261076号公報
しかしながら、従来の半導体装置の製造方法は、多結晶半導体膜上に金属膜を形成し、多結晶半導体膜のチャネル領域上の金属膜をエッチングして除去する。このため、多結晶半導体膜のチャネル領域は、金属膜の形成と除去プロセスにより欠陥が生じる。すなわち、多結晶半導体膜上に形成された金属膜の形成の際にエッチング等によって、多結晶半導体膜内に金属不純物等が混入する。そのため、多結晶半導体膜のチャネル領域の界面における欠陥密度が増加する。チャネル領域の欠陥密度が増大した状態で低温ポリシリコンTFTを製造する場合、TFT特性が低下するという問題点がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、低温ポリシリコンTFTを用いた表示デバイスにおいて、ゲート絶縁膜と多結晶半導体膜のチャネル領域との界面の欠陥密度を低減させると供に、ゲート絶縁膜の耐圧を向上させて高性能なTFT特性を有する表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、基板上に形成されたソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を有する多結晶半導体膜と、前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域以外に形成された金属膜と、前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域の表面及びテーパ部に形成された第1のゲート絶縁膜と、前記第1のゲート絶縁膜及び前記金属膜上に形成された第2のゲート絶縁膜と、前記第2のゲート絶縁膜上に前記多結晶半導体膜の前記チャネル領域と対向する位置に形成されたゲート電極とを有するものである。
また、本発明にかかる表示装置の製造方法は、基板上にソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を有する多結晶半導体膜を形成する工程と、前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域以外に金属膜を形成する工程と、前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域の表面及びテーパ部に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第1のゲート絶縁膜及び前記金属膜上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第2のゲート絶縁膜上に前記多結晶半導体膜の前記チャネル領域と対向する位置にゲート電極を形成する工程とを有するものである。
本発明に係る半導体装置によれば、低温ポリシリコンTFTを用いた表示デバイスにおいて、ゲート絶縁膜と多結晶半導体膜のチャネル領域との界面の欠陥密度を低減させると供に、ゲート絶縁膜の耐圧を向上させることができる。
実施の形態1.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の実施の形態にかかる表示装置は、TFTアレイ基板1を有している。図1は本実施の形態にかかるアクティブマトリクス表示装置に用いられるTFTアレイ基板1の構成を示す平面模式図である。本発明の実施の形態にかかるTFTアレイ基板1は、表示領域2と、表示領域2を囲んで設けられた額縁領域3とを有する。この表示領域2には、複数のゲート信号線4及び複数のソース信号線5とが形成されている。複数のゲート信号線4はそれぞれ平行に設けられている。同様に、複数のソース信号線5はそれぞれ平行に設けられている。またゲート信号線4と、ソース信号線5とは直交している。そして、ゲート信号線4とソース信号線5とに囲まれた領域が画素6となる。すなわち、TFTアレイ基板1上では、画素6がマトリクス状に配列される。
さらに、TFTアレイ基板1の額縁領域3には、ゲート信号駆動回路7とソース信号駆動回路8とが設けられている。ゲート信号線4及びソース信号線5は、それぞれ表示領域2から額縁領域3まで延設されている。ゲート信号線4は、TFTアレイ基板1の端部でゲート信号駆動回路7と接続される。そして、ゲート信号駆動回路7の近傍には、図示せぬ外部配線が形成されていて、ゲート信号駆動回路7と接続されている。ソース信号線5は、TFTアレイ基板1の端部で、ソース信号駆動回路8と接続される。また、ソース信号駆動回路8の近傍には、図示せぬ外部配線が形成されていて、ソース信号駆動回路8と接続される。
画素6内には、少なくとも1つのTFT9と保持容量10が形成されている。TFT9はゲート信号線4とソース信号線5が交差する近傍に形成されている。また、TFT9には保持容量10が直列に接続されている。
次に、このように構成された本実施の形態にかかるTFTアレイ基板1の製造方法について、図2を用いて更に詳細に説明する。まず、図2にTFTアレイ基板1の画素の構成を示す平面図を示す。図2に示すように、TFTアレイ基板1上にゲート信号線4とソース信号線5とが互いに交差するように形成されている。すなわち、ゲート信号線4とソース信号線5は直交して形成されている。そして、隣接するゲート信号線4とソース信号線5とで囲まれた領域が図1に示す画素6である。ゲート信号線4からゲート電極19が延在して形成されている。また、保持容量の上部電極18となる保持容量配線18aが形成されている。保持容量配線18aとゲート信号線4とは略平行に形成されている。ゲート電極19の下には、ゲート絶縁膜を介して多結晶半導体膜14(図示せず)が形成されている。多結晶半導体膜14のうち、ゲート電極19の直下部がチャネル領域となる。
本実施の形態では、ゲート絶縁膜の被膜性を向上させるために、多結晶半導体膜14のチャネル領域14cの表面及びテーパ部に第1のゲート絶縁膜16を形成する。さらに、第1のゲート絶縁膜16上及び多結晶半導体膜14のチャネル領域14c以外に形成された金属膜15上に第2のゲート絶縁膜17を形成する。これにより、ゲート絶縁膜の被膜性を向上させることができる。すなわち、ゲート絶縁膜と多結晶半導体膜のチャネル領域との界面の欠陥密度を低減することができゲート絶縁膜の耐圧を向上させることができる。また、多結晶半導体膜14の端部のテーパ部に第1のゲート絶縁膜16を形成することにより、多結晶半導体膜14のテーパ部のゲート絶縁膜の膜厚が厚くなり、ゲート絶縁膜の耐圧を向上させることができる。詳細については後述する。また、多結晶半導体膜14のチャネル領域14cを挟んでソース領域14a(図示せず)及びドレイン領域14b(図示せず)が形成されている。このソース領域14a及びドレイン領域14b上には金属膜15が形成されていて、コンタクトホール23内に形成されたソース電極(図示せず)及びドレイン電極(図示せず)を介して画素電極24と接続されている。
次に、図3(a)乃至(d)、図4(a)乃至(c)、及び図5(a)、(b)を用いてTFTアレイ基板1の製造方法について詳細に説明する。図3乃至図5は、図2のA−A線における断面図であって、本実施の形態にかかるアクティブマトリクス表示装置の一部であるTFT部及び保持容量部の製造方法を示す製造工程断面図である。
図3(a)に示すように、ガラス基板又は石英基板等の透過性を有する絶縁性基板11上にCVD法を用いて下地膜12を形成する。この下地膜12には、例えば、透過性絶縁膜であるSiN膜12a又はSiO膜12bを使用する。この場合、例えばSiN膜12aを40〜60nmの膜厚に形成し、SiO膜12bを180〜220nmの膜厚で形成して積層構造とすることができる。この下地膜12はガラス基板11からNa等の可動イオンが半導体膜へ拡散することを防止するために形成され、膜の構成及び膜厚等に限られるものではない。
下地膜12の上に非晶質半導体膜13をCVD法により形成する。非晶質半導体としては、例えばアモルファスシリコンを使用する。アモルファスシリコンの膜厚は30〜100nmとし、さらに60〜80nmに形成することが好ましい。これらの下地膜12及び非晶質半導体膜13は同一装置又は同一チャンバ内で連続して形成することが好ましい。これにより、大気雰囲気中に存在するボロン等の汚染物質が各膜の界面に付着することを防止することができる。なお、非晶質半導体膜13の形成後、高温中でアニールを行うことが好ましい。これにより、CVD法によって形成した非晶質半導体膜13の膜中に多量に含有された水素を低減する。本実施の形態では、窒素雰囲気の低真空状態で保持したチャンバ内を、例えば略480℃に加熱し、このチャンバ内で非晶質半導体膜を形成した基板を、例えば45分間保持する。すなわち、非晶質半導体膜13の形成後、高温中でアニールを行うことにより、非晶質半導体膜13が結晶化する際に温度が上昇する。このとき水素の急激な脱離を防止することができる。また、非晶質半導体膜13の表面荒れを防止することができる。そして、非晶質半導体膜13表面に形成された自然酸化膜をフッ酸等でエッチングして除去する。
次に、図3(b)に示すように、非晶質半導体膜13に窒素等のガスを吹き付けつつ非晶質半導体膜13の上からレーザ光を照射し、非晶質半導体膜13を多結晶半導体膜14にする。レーザ光は所定の光学系を介して線状のビームに変換された後、非晶質半導体膜13に照射される。本実施の形態ではレーザ光としてYAGレーザの第2高調波(発振波長:532nm)を用いたが、例えば、エキシマレーザを用いてもよい。ここで、窒素を吹き付けつつ非晶質半導体膜13にレーザ光を照射することにより、多結晶半導体膜14の結晶粒界部分に発生する隆起の隆起高を抑制することができる。この場合、多結晶半導体膜14の結晶表面の平均の粗さは、例えば略3nm以下とすることができる。
このように形成された多結晶半導体膜14であるポリシリコン膜を用いて、TFT及び保持容量を形成する。多結晶半導体膜14には、不純物がイオン注入されてソース領域及びドレイン領域となる導電性領域が形成される。そして、ソース領域とドレイン領域の間がチャネル領域となる。
次に、図3(c)に示すように、多結晶半導体膜14の上に金属膜15を形成する。この場合、多結晶半導体膜14上であってTFTに直列に接続され後述する保持容量を形成する領域並びにソース領域及びドレイン領域に金属膜15を形成する。この低抵抗の金属膜15を保持容量の下部電極となる多結晶半導体膜14の上に形成することにより、下部電極に所定の電圧を印加することができ、安定した容量を形成することができる。さらに、保持容量の下部電極となる多結晶半導体膜14の上に金属膜15を形成することにより、多結晶半導体膜14を低抵抗化するためのドーピング工程を削減することができる。すなわち、写真製版工程を削減することが可能となるため、表示装置の生産性を向上させることができる。また、多結晶半導体膜14上に金属膜15を形成しているため、後述する画素電極である透明導電性酸化膜を、コンタクトホールを介して接続した場合に、多結晶半導体膜14が酸化することを防止することができる。これにより、良好なコンタクト抵抗を得ることができる。
ここで、多結晶半導体膜14上に形成する金属膜15は、例えば、DCマグネトロンを用いるスパッタリング法(以下、DCマグネトロンスパッタ法という。)を用いてMo膜を、例えば略20nmの膜厚に形成する。この金属膜15はCr(クロム)、Mo(モリブデン)、W(タングステン)、若しくはTa(タンタル)からなる金属膜、又はCr、Mo、W若しくはTaを主成分とする合金膜を用いることができる。また、本実施の形態では金属膜15の膜厚を略20nmとしたが、金属膜15の膜厚は25nm以下であればよい。25nmを超える膜厚の場合、金属膜15が後述する不純物イオンドーピングのマスクとなり、下層の多結晶半導体膜14に不純物イオンが十分に到達することができない場合がある。すなわち、金属膜15と多結晶半導体膜14とのオーミックコンタクトを得ることができない場合がある。このため、金属膜15の膜厚は略25nm以下が好ましい。
次に図3(d)に示すように、金属膜15の上に感光性樹脂であるレジストをスピンコートによって塗布し、塗布したレジストを写真製版法によって露光及び現像する。これにより、所望の形状にフォトレジストがパターニングされる。そして、金属膜15をエッチングして、フォトレジストパターンを除去する。これにより、金属膜15を所望の形状にパターニングする。例えば、リン酸及び硝酸を混合した薬液を用いたウエットエッチング法により、金属膜15を所望の形状に加工する。
そして、写真製版法を用いて多結晶半導体膜14及び金属膜15を島状に形成する。例えば、CFとOを混合したガスを用いたドライエッチング法により、多結晶半導体膜14を島状に形成する。また、エッチングガスにOを混合しているため、写真製版法により形成したレジストを後退させながらエッチングすることができる。これにより、多結晶半導体膜14の端部にテーパ部を有する形状、すなわちテーパ形状とすることができる。以上により、図4(a)に示すように多結晶半導体膜14及び金属膜15を所望の形状とすることができる。
また、図3(c)、図3(d)及び図4(a)の工程において、多結晶半導体膜14及び多結晶半導体膜14上に形成された金属膜15はハーフトーンマスクを用いることにより、1回の写真製版工程で形成してもよい。すなわち、多結晶半導体膜14及び金属膜15を図4(a)に示すような所望の形状にするために、フォトレジスト膜厚において、多結晶半導体膜14上に金属膜15を形成しない領域の膜厚を薄く形成し、多結晶半導体膜14上に金属膜15を形成する領域の膜厚を厚く形成する。このフォトレジストパターンを用いて、金属膜15及び多結晶半導体膜14を1回の写真製版工程でパターニングする。これにより、図3(d)に示すような形状とすることができる。そして、アッシング処理によってフォトレジスト膜厚を予め薄く形成した部分のレジストを除去し、多結晶半導体膜14上に金属膜15を形成する領域のフォトレジストパターンのみ残す。残したフォトレジストパターンを用いて、金属膜15を所望の形状に形成する。これにより図4(a)に示すように多結晶半導体層14及び金属膜15を所望の形状とすることができる。
次に、図4(b)に示すように、多結晶半導体膜14のチャネル領域表面及びテーパ部を酸化させることにより、第1のゲート酸化膜16を形成する。この酸化膜16は、例えば、Oガスを用いたプラズマ処理によって酸化させることで形成することができる。このとき、例えば、RFパワー100W、圧力175Pa、O流量3SLM、300sec、300℃とすることができる。なお、Oガスを用いるプラズマ処理の酸化方法ではなく、その他の酸化方法であってもよい。例えば、オゾン水を用いた酸化方法でもよい。このとき、金属膜15の表面も酸化されるが、後述するコンタクトホールのエッチングプロセスによって金属膜15表面の酸化層は除去される。
そして、図4(c)に示すように、絶縁性基板11上の全面に第2のゲート絶縁膜17を形成する。これにより、金属膜15と第1のゲート絶縁膜16の上に第2のゲート絶縁膜17が形成される。例えば、第2のゲート酸化膜17は、SiO膜を用いてCVD法によって70〜100nmの膜厚に形成する。また、第2のゲート絶縁膜17はSiO膜以外にも例えばSiN膜等を用いてもよい。
本実施の形態では、多結晶半導体膜14のチャネル領域表面及びテーパ部を酸化させることにより、第1のゲート絶縁膜16を形成する。さらに、その全面に第2のゲート絶縁膜17を形成しているため、ゲート絶縁膜の被覆性を高くし、ゲート耐圧を向上させることができる。すなわち、従来は、多結晶半導体膜14上に形成された金属膜15のエッチング等によって、多結晶半導体膜14内に金属不純物が混入していた。そのため、多結晶半導体膜14のチャネル領域14cの界面における欠陥密度が増加していた。ここで、金属の拡散係数は半導体内より酸化物半導体内の方が小さいため、酸化物半導体内を金属不純物が通過することが容易でない。また、多結晶半導体膜14の端部のテーパ部に第2のゲート絶縁膜17のみを形成する場合、テーパ部上に形成されるゲート絶縁膜の膜厚が薄いため、テーパ部のゲート絶縁耐圧が低下する場合があった。すなわち、TFT特性を低下させてしまっていた。そこで、本実施の形態では多結晶半導体膜14のチャネル領域14c及び端部のテーパ部に第1のゲート酸化膜16を形成し、さらに、金属膜15及びゲート絶縁膜16上に第2のゲート絶縁膜17を形成する。これにより、多結晶半導体膜14のチャネル領域の界面欠陥密度を低減させることができるため、TFT特性を向上させることができる。また、多結晶半導体膜14のテーパ部に第1のゲート絶縁膜16を形成し、その上に第2のゲート絶縁膜17を形成する。これにより、多結晶半導体膜14のテーパ部のゲート絶縁膜の膜厚を厚くすることができるため、ゲート絶縁膜の被覆性を向上させることができる。すなわち、TFT特性を向上させることができる。さらに、ゲート耐圧を向上させることができるため、表示装置の初期故障を大幅に低減することができる。
次に、第2のゲート絶縁膜17上に保持容量の上部電極18及びゲート電極19となるゲート配線を形成するために、導電膜を形成する。導電膜はCr、Mo、W、若しくはTaからなる金属膜、又はCr、Mo、W、若しくはTaを主成分とする合金膜とすることができる。この場合、例えば、DCマグネトロンスパッタ法により膜厚200〜400nmのMoを形成することができる。そして、導電膜を、写真製版法を用いて所望の形状にパターニングし、保持容量の上部電極18及びゲート電極19となるゲート配線を形成する。ここで、導電膜のエッチングは、例えばリン酸と硝酸を混合した薬液を用いたウエットエッチング法により行う。これにより、上部電極18、金属膜15が形成され下部電極となる多結晶半導体膜14の一部、及び誘電体層として機能する第2のゲート絶縁膜17の一部で保持容量が形成される。次に、ゲート電極19をマスクとして多結晶半導体膜14のソース領域14a及びドレイン領域14bにイオンドーピング法を用いて不純物を注入する。ここで、注入する不純物としてはP又はB等を用いることができる。Pを注入する場合、n型TFTを形成することができる。一方、Bを注入する場合、p型TFTを形成することができる。また、n型TFT用ゲート電極とp型TFT用ゲート電極の2つのゲート電極19を形成し、それぞれのゲート電極19をマスクとしてイオンドーピング等を行うことによってn型TFTとp型TFTとを同一基板上に形成することができる。
図5(a)に示すように、第2ゲート絶縁膜17、上部電極18、及びゲート電極19上に層間絶縁膜20を形成する。層間絶縁膜20は、例えばCVD法によりSiO膜を膜厚500〜1000nmに形成する。そして、層間絶縁膜20が形成されたTFTアレイ基板を窒素雰囲気中で、例えば450℃に加熱したアニール炉に、例えば略1時間保持する。これにより、多結晶半導体膜14のソース領域14a及びドレイン領域14bに注入した不純物元素を活性化させることができる。そして、層間絶縁膜20上に信号線21を形成するための導電膜を形成する。導電膜はCr、Mo、W、若しくはTaからなる金属膜、又はCr、Mo、W、若しくはTaを主成分とする合金膜とすることができる。本実施の形態では、導電膜は上層にMo、下層にAlを用いる積層構造とする。また、例えば、Moは膜厚100〜200nm、Alは膜厚200〜400nmとし、DCマグネトロンスパッタ法を用いて形成する。
次に、導電膜を、写真製版法を用いて所望の形状にパターニングし、信号線21を形成する。信号線21の形成は、例えば、SFとOの混合ガス及びCLとArの混合ガスを用いたドライエッチング法により行う。そして、層間絶縁膜20及び信号線21上に保護膜22を形成する。例えば、保護膜22は膜厚200〜300nmのSiN膜とし、CVD法により形成する。
そして、図5(b)に示すように、第2のゲート絶縁膜17、層間絶縁膜20、及び保護膜22を、写真製版法を用いて所望の形状にパターニングする。すなわち、多結晶半導体膜14のソース領域14a上及びドレイン領域14b上の金属膜15並びに信号線21が露出するようにコンタクトホール23を形成する。多結晶半導体膜14のソース領域14a上及びドレイン領域14b上の金属膜15を露出させるコンタクトホール23によって、第2のゲート絶縁膜17、層間絶縁膜20、及び保護膜22の一部が除去される。また、信号線21を露出させるコンタクトホール23によって、保護膜22の一部が除去される。このコンタクトホール23の形成は、例えばCHF、O、及びArの混合ガスを用いたドライエッチング法により行う。
そして、保護膜22上に画素電極24を形成するために導電膜を形成する。この導電膜はコンタクトホール23内にも形成され、多結晶半導体膜14のソース領域14a及びドレイン領域14b上に形成された金属膜15と接続される。そして、ソース電極又はドレイン電極となる。導電膜はITO又はIZO等の透明性を有するものであればよい。例えば、DCマグネトロンスパッタ法によりITOを用いて膜厚80〜120nmの透明性導電膜を形成する。また、DCマグネトロンスパッタ法は、例えばArガス、Oガス、及びHOガスを混合したガスを用いる。これにより、加工が容易である非晶質性の透明導電膜を形成する。次に、透明性導電膜を、写真製版法を用いて所望の形状にパターニングし、画素電極24を形成する。本実施の形態では、透明性導電膜のエッチングはシュウ酸を主成分とする薬液を用いたウエットエッチング法により行う。そして、非晶質性透明導電膜を結晶化させるためにアニールを行い、低温ポリシリコンTFT構造の表示装置を形成する。
本実施の形態では、多結晶半導体膜14のチャネル領域14cの表面及びテーパ部を酸化させて、第1のゲート絶縁膜16を形成する。さらに、金属膜15上及び多結晶半導体膜14のチャネル領域14c及びテーパ部の第1のゲート絶縁膜16上に第2のゲート絶縁膜17を形成する。これにより、多結晶半導体膜14上に形成された金属膜15をエッチング等する際に多結晶半導体膜14に不純物等が混入し、多結晶半導体膜14の界面において欠陥が発生する場合に、ゲート絶縁膜と多結晶半導体膜14のチャネル領域14cとの界面の欠陥密度を低減させることができる。また、ゲート絶縁膜の破壊耐圧を向上させることができる。そして、多結晶半導体膜14のテーパ部に第1のゲート絶縁膜16を形成し、その上に第2のゲート絶縁膜17を形成することにより、多結晶半導体膜14のテーパ部のゲート絶縁膜の膜厚を厚くすることができる。このため、ゲート絶縁膜の被覆性を向上させることができる。これにより、高性能なTFT特性を有する表示装置を形成することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
本実施の形態にかかるTFTアレイ基板の構成を示す平面模式図である。 本実施の形態にかかるTFTアレイ基板の画素の構成を示す平面図である。 本実施の形態にかかる表示装置の一部であるTFT部及び保持容量部の製造方法を示す製造工程断面図である。 本実施の形態にかかる表示装置の一部であるTFT部及び保持容量部の製造方法を示す製造工程断面図である。 本実施の形態にかかる表示装置の一部であるTFT部及び保持容量部の製造方法を示す製造工程断面図である。
符号の説明
1 TFTアレイ基板、2 表示領域、3 額縁領域、4 ゲート信号線、5 ソース信号線、6 画素、7 ゲート信号駆動回路、8 ソース信号駆動回路、9 TFT、10 保持容量、11 絶縁性基板、12 下地膜、12a SiN膜、12b SiO膜、13 非晶質半導体膜、14 多結晶半導体膜、15 金属膜、16 ゲート酸化膜、17 ゲート絶縁膜、18 上部電極、18a 保持容量配線、19 ソース配線、20 層間絶縁膜、21 信号線、22 保護膜、23 コンタクトホール、24 画素電極

Claims (6)

  1. 基板上に形成されたソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を有する多結晶半導体膜と、
    前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域以外に形成された金属膜と、
    前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域の表面及びテーパ部に形成された第1のゲート絶縁膜と、
    前記第1のゲート絶縁膜及び前記金属膜上に形成された第2のゲート絶縁膜と、
    前記第2のゲート絶縁膜上に前記多結晶半導体膜の前記チャネル領域と対向する位置に形成されたゲート電極とを有する表示装置。
  2. 前記基板と前記多結晶半導体膜の間に絶縁膜を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記ゲート電極と同一層に形成され、前記金属膜が形成された前記多結晶半導体膜の一部及び前記第2のゲート絶縁膜の一部と供に保持容量を構成する上部電極と、
    前記ゲート電極及び前記上部電極上に形成された層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜上に形成された保護膜と、
    前記保護膜上であってコンタクトホールを介して前記金属膜と接続される画素電極を有する
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置。
  4. 基板上にソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を有する多結晶半導体膜を形成する工程と、
    前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域以外に金属膜を形成する工程と、
    前記多結晶半導体膜上の前記チャネル領域の表面及びテーパ部に第1のゲート絶縁膜を形成する工程と、
    前記第1のゲート絶縁膜及び前記金属膜上に第2のゲート絶縁膜を形成する工程と、
    前記第2のゲート絶縁膜上に前記多結晶半導体膜の前記チャネル領域と対向する位置にゲート電極を形成する工程とを有する表示装置の製造方法。
  5. 前記基板と前記多結晶半導体膜の間に絶縁膜を形成する工程を有する
    ことを特徴とする請求項4記載の表示装置の製造方法。
  6. 前記ゲート電極と同一層に、前記金属膜が形成された前記多結晶半導体膜の一部及び前記第2のゲート絶縁膜の一部と供に保持容量を構成する上部電極を形成する工程と、
    前記ゲート電極及び前記上部電極上に層間絶縁膜を形成する工程と、
    前記層間絶縁膜上に保護膜を形成する工程と、
    前記保護膜上であってコンタクトホールを介して前記金属膜と接続される画素電極を形成する工程とを有する
    ことを特徴とする請求項4又は5記載の表示装置の製造方法。
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