JP2009027122A - Method of manufacturing thin film transistor, thin film transistor and display device - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、および、その薄膜トランジスタを有した表示装置に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor, a thin film transistor, and a display device having the thin film transistor.
近年、フラットパネルディスプレイの1つとして、有機EL(Electro Luminescence)現象を利用して映像を表示する表示装置が注目されている。この表示装置、すなわち有機ELディスプレイは、有機発光素子自体の発光現象を利用しているために視野角が広く、消費電力が低い等の優れた特徴を備えている。さらに、高精細度の高速ビデオ信号に対しても高い応答性を示すことから、特に映像分野等において、実用化に向けた開発が進められている。 In recent years, a display device that displays an image using an organic EL (Electro Luminescence) phenomenon has attracted attention as one of flat panel displays. This display device, that is, an organic EL display has excellent features such as a wide viewing angle and low power consumption because it utilizes the light emission phenomenon of the organic light emitting element itself. Furthermore, since it exhibits high responsiveness to high-definition high-speed video signals, development for practical use is being promoted particularly in the video field.
有機ELディスプレイの駆動方式のうち、駆動素子として薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)が用いられるアクティブマトリックス方式は、従来のパッシブマトリックス方式に比べて応答時間や解像度の点で優れており、上述した特長を有する有機ELディスプレイには特に適した駆動方式と考えられている。このアクティブマトリックス型の有機ELディスプレイは、少なくとも有機発光材料を有する有機発光素子(有機EL素子)および有機発光素子を駆動させるためのTFTが設けられた駆動パネルを有しており、この駆動パネルと封止パネルとが有機EL素子を挟むように接着層を介して貼り合わされた構成となっている。また、アクティブマトリックス型の有機ELディスプレイでは、当該有機ELディスプレイを構成するTFTとして、少なくとも、画素の明暗を制御するスイッチングトランジスタと、有機EL素子の発光を制御する駆動トランジスタとを備えている。 Among the driving methods for organic EL displays, the active matrix method using thin film transistors (TFTs) as driving elements is superior to conventional passive matrix methods in terms of response time and resolution. It is considered to be a driving method particularly suitable for an organic EL display having the above. This active matrix type organic EL display has an organic light emitting element (organic EL element) having at least an organic light emitting material and a driving panel provided with a TFT for driving the organic light emitting element. It has a configuration in which the sealing panel is bonded via an adhesive layer so as to sandwich the organic EL element. In addition, the active matrix organic EL display includes at least a switching transistor that controls the brightness of a pixel and a drive transistor that controls light emission of the organic EL element, as TFTs constituting the organic EL display.
このような有機ELディスプレイでは、一般に、駆動トランジスタのゲート電圧を制御し、これにより有機EL素子へ流れる電流量を制御することによって、ディスプレイとしての表示階調をコントロールしている。そのため、各画素別の駆動トランジスタが流す電流のバラツキが大きいと、その結果として有機ELディスプレイの発光輝度が各画素単位で異なってしまうことになる。つまり、有機EL素子の発光は駆動トランジスタを流れる電流量に依存するため、有機ELディスプレイにおいて、駆動トランジスタの電流バラツキを抑制することは、良好な像表示出力を行う上で非常に重要である。 In such an organic EL display, in general, the display gradation as a display is controlled by controlling the gate voltage of the driving transistor and thereby controlling the amount of current flowing to the organic EL element. For this reason, if there is a large variation in the current flowing through the driving transistor for each pixel, the light emission luminance of the organic EL display will be different for each pixel. In other words, since the light emission of the organic EL element depends on the amount of current flowing through the drive transistor, it is very important to suppress the current variation of the drive transistor in the organic EL display in order to perform a good image display output.
TFTの電流バラツキが生じる要因の一つとしては、例えば、TFTのL長バラツキが挙げられる。ここで、TFTの「L長」とは、当該TFTにおけるソースドレイン間の大きさ(距離)のことをいう。つまり、TFTを構成する場合には、チャネルエッチングストッパのソースドレイン間の仕上がり寸法がそのままL長となるため、この仕上がり面内バラツキが大きいと、TFT特性のオン電流のバラツキを引き起こしてしまうのである。 One of the factors that cause the TFT current variation is, for example, the L length variation of the TFT. Here, the “L length” of a TFT refers to the size (distance) between the source and drain of the TFT. In other words, when a TFT is formed, the finished dimension between the source and drain of the channel etching stopper becomes L length as it is, and if this finished in-plane variation is large, the on-current variation in TFT characteristics will be caused. .
ところで、TFTのL長バラツキの有無は、ソースドレインを形成する際のエッチングストッパとして機能するチャネル保護膜の形成精度に依存することが知られている。すなわち、チャネル保護膜は、通常、絶縁材により形成された膜上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクにしてエッチング処理を施すことによって形成するが、そのエッチング処理を施す際のエッチングレート等にバラツキが生じると、これに対応してTFTを構成した場合におけるソースドレイン間の距離にもバラツキが生じてしまうことになる。 By the way, it is known that the presence or absence of the L length variation of the TFT depends on the formation accuracy of the channel protective film functioning as an etching stopper when forming the source / drain. That is, the channel protective film is usually formed by forming a resist pattern on a film formed of an insulating material and performing an etching process using the resist pattern as a mask. When variations occur, the distance between the source and the drain when a TFT is configured corresponding to the variation also occurs.
この点については、例えば、マスクとなるエッチングストッパ用のレジストパターンの形成にあたり、ゲート電極裏面露光によって自己整合的に露光、現像を行い、これによりバラツキの低減を図ることが考えられる。ところが、このような手法は、エッチング処理の際におけるエッチングレートのバラツキまでを補間するものではなく、結果としてエッチングバラツキがTFTのL長バラツキを引き起こしてしまうという問題は残る。
また、チャネル保護膜を形成する際のエッチングシフト量のバラツキの低減を図るためには、異方性ドライエッチングを用いて、シリコン膜上に形成されているチャネル保護膜に対する選択的なドライエッチング処理を行うという手法も想定される。ところが、折角の異方性エッチングであっても、チャネル保護膜に対するエッチング処理中にマスクとなるレジストパターンが異方性イオン衝突によってダメージを受け、これによりレジストパターンそのものが異方性ドライエッチングのバラツキを反映するように後退シフトしてしまうおそれがある。したがって、異方性エッチングであっても、結果的には、等方性エッチングの場合と同様に、ソースドレイン間の仕上がり寸法のバラツキの問題から回避できないと考えられる。
また、例えば、フッ化水素水でのエッチング処理のように、対シリコンとの選択性が略無限大を確保するのは難しく、せいぜい〔ストッパエッチレート/シリコンダメージレート〕が2〜10のため、ストッパとなるチャネル保護膜の膜厚全てを一気にドライエッチングする場合には、膜厚全てをエッチングする際に生じるバラツキ時間分に適応するオーバーエッチングが必要になり、結果的にオーバーエッチングに要する時間が長くなり、その分シリコンの膜厚を厚くしなければならないという問題も生じ得る。さらに、チャネル領域上のチャネル保護膜のパターニングをシリコン上までフッ化水素水を用いてエッチング処理を行うと、シリコン膜上に存在するピンホールから浸入したフッ化水素水がゲート絶縁膜をもエッチングしてしまい、そのゲート絶縁膜の層間絶縁性が低下してしまうことも考えられる。
With regard to this point, for example, in forming a resist pattern for an etching stopper to be a mask, it is conceivable that exposure and development are performed in a self-aligning manner by gate electrode backside exposure, thereby reducing variation. However, such a technique does not interpolate the etching rate variation in the etching process, and as a result, there remains a problem that the etching variation causes the L length variation of the TFT.
In order to reduce the variation in the etching shift amount when forming the channel protective film, selective dry etching treatment for the channel protective film formed on the silicon film is performed using anisotropic dry etching. It is also envisaged that a method of performing However, even in the case of the anisotropic etching at the corner, the resist pattern serving as a mask is damaged by the anisotropic ion collision during the etching process on the channel protective film, and this causes the resist pattern itself to vary in anisotropic dry etching. There is a risk of reverse shifting to reflect. Therefore, it is considered that even anisotropic etching cannot be avoided as a result of the problem of variation in the finished dimension between the source and drain, as in the case of isotropic etching.
Further, for example, it is difficult to ensure that the selectivity with respect to silicon is almost infinite as in etching with hydrogen fluoride water, and the [stopper etch rate / silicon damage rate] is 2 to 10 at most. When all the film thickness of the channel protective film serving as a stopper is dry etched all at once, it is necessary to perform overetching suitable for the variation time that occurs when etching all film thicknesses, resulting in the time required for overetching. There is a problem that the length of the film becomes longer and the thickness of the silicon must be increased accordingly. Furthermore, when patterning the channel protective film on the channel region is performed using hydrogen fluoride water up to the top of the silicon, the hydrogen fluoride water that has entered from the pinholes existing on the silicon film also etches the gate insulating film. As a result, the interlayer insulating property of the gate insulating film may be deteriorated.
また、下記の特許文献1には、エッチングストッパとなる絶縁膜を異種の積層構造にして、フッ化水素水エッチング処理によって、テーパ形状がオーバーハング形状になることを抑制し、これによりトランジスタリーク不良を引き起こさないようにすることが開示されている。しかしながら、2層とも等方性エッチングであるウェットエッチング処理をシリコン表面まで行う手法では、エッチングストッパがどのような積層構造であっても、ウェットエッチング処理の途中でエッチング途中のストッパ絶縁膜そのものが、さらにその残り分のストッパ絶縁膜のエッチング処理のためのマスクの役目を担うことになる。よって、等方性エッチングバラツキから引き起こされる寸法バラツキは、どうしても避けることができないという問題を抱えている。
また、下記の特許文献2には、チャネル保護膜を積層構造とし、ドライエッチング化によるフッ酸薬液からのピンホール染込みによるゲート絶縁膜損傷抑制やシリコンへのエッチングダメージ低減等を図ることが開示されている。しかしながら、積層構造の上層のエッチング後にレジストを剥離し、積層構造の下層のエッチングを行う際には上層そのものをマスク代わりとする。そのため、上層のエッチング完成寸法がそのまま転写されL長となり、その結果、上層のエッチングバラツキがそのままL長バラツキとなるという問題を抱えることになる。
また、下記の特許文献3には、チャネル保護膜を積層構造とし、そのチャネル保護膜の形成後の後工程(n+層のエッチング工程)の際のエッチングレートにつき、上層を下層より遅い膜質にすることにより、チャネル保護膜そのものの残膜厚のバラツキを低減することで、トランジスタ特性のバラツキを低減することが開示されている。しかしながら、ここでいうトランジスタ特性のバラツキは、チャネル保護膜そのもののエッチングによるL長バラツキのとは関係がなく、したがってL長バラツキに起因する問題は依然として解決しないことになる。
Further, in
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本発明は、上述した従来技術における問題点に鑑み、必要以上にシリコン膜の膜厚を厚くすることなく、TFTのL長バラツキを抑制することができ、これにより特性バラツキの少ないTFTを形成することのできる薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、および、その薄膜トランジスタを有した表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems in the prior art, the present invention can suppress the L-length variation of the TFT without increasing the thickness of the silicon film more than necessary, thereby forming a TFT with less characteristic variation. It is an object to provide a thin film transistor manufacturing method, a thin film transistor, and a display device having the thin film transistor.
本発明は、上記目的を達成するために案出された薄膜トランジスタの製造方法で、絶縁基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜および非結晶質シリコン膜を順に形成する工程と、前記非結晶質シリコン膜のチャネル領域となる領域上のみにチャネル保護膜を形成する工程と、前記チャネル保護膜および前記非結晶質シリコン膜上にn+シリコン膜および金属層を順に形成し、前記非結晶質シリコン膜および前記n+シリコン膜をパターニングしてソースドレイン電極に対応する領域のみを選択的に残すとともに、前記チャネル保護膜をエッチングストッパとして前記n+シリコン膜および前記金属層における前記チャネル領域に対応する領域を選択的に除去することにより、前記n+シリコン膜からソース領域およびドレイン領域を形成し、かつ、前記金属層からソース電極およびドレイン電極を形成する工程とを含み、前記チャネル保護膜を形成する工程では、当該チャネル保護膜がエッチングレートの異なる複数の層からなる積層構造を有するとともに、当該積層構造における最下層が当該最下層を除く他の層のエッチングバラツキをリセットするための選択性を持つ膜構成となるように、当該チャネル保護膜を形成することを特徴とする。 The present invention provides a method of manufacturing a thin film transistor devised to achieve the above object, a step of sequentially forming a gate electrode, a gate insulating film and an amorphous silicon film on an insulating substrate, and the amorphous silicon film. Forming a channel protective film only on a region to be a channel region of the semiconductor layer, forming an n + silicon film and a metal layer in order on the channel protective film and the amorphous silicon film, and forming the amorphous silicon film and the The n + silicon film is patterned to selectively leave only the region corresponding to the source / drain electrode, and the channel protective film is used as an etching stopper to selectively select the region corresponding to the channel region in the n + silicon film and the metal layer. Forming a source region and a drain region from the n + silicon film by removing; and Forming a source electrode and a drain electrode from the metal layer, and in the step of forming the channel protective film, the channel protective film has a laminated structure including a plurality of layers having different etching rates, and the laminated structure The channel protective film is formed so that the lowermost layer in FIG. 4 has a film configuration having selectivity for resetting etching variations of other layers except the lowermost layer.
上記手順の薄膜トランジスタの製造方法によれば、チャネル保護膜をエッチングレートの異なる積層構造とし、その最下層については他の層のエッチングバラツキをリセットするための選択性を持つ膜構成としているので、チャネル保護膜に対するエッチングプロセスとして、例えば、他の層のエッチングはレジスト寸法シフトの少ないエッチング手法にて行い、最下層のエッチングは等方性エッチング成分の少ない異方性ドライエッチング手法にて行う、といったことが実現可能となる。したがって、必要以上に非結晶質シリコン膜を厚くすることなく、かつ、レジストマスク寸法からの仕上がりバラツキが抑制されたTFTのL長を形成することができ、その結果として従来に比べて特性バラツキの少ないトランジスタを形成することが可能になる。また、非結晶質シリコン膜の直上の層をエッチング処理する際に、薬液エッチャントであるフッ化水素水を用いず、ドライエッチングを行うことが可能となるため、ピンホールから浸入したフッ化水素水がゲート絶縁膜をもエッチングしてしまい、そのゲート絶縁膜の層間絶縁性を低下させるといったことが生じることもない。 According to the thin film transistor manufacturing method of the above procedure, the channel protective film has a laminated structure with different etching rates, and the lowermost layer has a selectivity for resetting the etching variation of other layers. As an etching process for the protective film, for example, etching of other layers is performed by an etching method with a small resist dimension shift, and etching of the lowermost layer is performed by an anisotropic dry etching method having a small isotropic etching component. Is feasible. Therefore, it is possible to form the L length of the TFT in which the variation in the finish from the resist mask dimension is suppressed without making the amorphous silicon film unnecessarily thick, and as a result, the characteristic variation is smaller than the conventional one. Fewer transistors can be formed. In addition, when etching the layer immediately above the amorphous silicon film, it is possible to perform dry etching without using hydrogen fluoride water as a chemical etchant. However, the gate insulating film is not etched, and the interlayer insulating property of the gate insulating film is not lowered.
本発明によれば、必要以上に非結晶質シリコン膜の膜厚を厚くすることなく、TFTのL長バラツキを抑制することができ、これにより特性バラツキの少ないTFTを形成することができる。したがって、そのTFTを用いて表示装置を構成した場合に、当該TFTの特性バラツキの少ないことから、各画素別の発光輝度等のバラツキについてもその発生を抑制することができ、結果として良好な像表示出力を行う表示装置を構成することが実現可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the L-length variation of the TFT without increasing the thickness of the amorphous silicon film more than necessary, thereby forming a TFT with less characteristic variation. Therefore, when a display device is configured using the TFT, since there is little characteristic variation of the TFT, it is possible to suppress the occurrence of variations in light emission luminance and the like for each pixel, resulting in a good image. It is possible to configure a display device that performs display output.
以下、図面に基づき本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタおよび表示装置について説明する。 Hereinafter, a thin film transistor manufacturing method, a thin film transistor, and a display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、表示装置について、TFTを駆動素子として用いて有機EL素子を発光させる有機ELディスプレイを例に挙げて説明する。ここでは、
図1は、TFTを備えた有機ELディスプレイの構成例を示す説明図である。
図例の有機ELディスプレイは、絶縁基板1上に駆動素子としてのTFT10が形成されており、さらにそのTFT10上に絶縁性の平坦化膜31が一様に形成され、その上に反射電極32A、有機発光層32Bおよび透明電極32Cからなる複数の有機EL素子32が形成され、各有機EL素子32間を隔離するように電極間絶縁膜33が形成され、その上に再び絶縁性の平坦化層34が形成され、これらを挟み込むように透過性の基板35が配されて構成されている。このような構成の有機ELディスプレイでは、反射電極32Aと透明電極32Cとの間に所定の電圧が印加されると有機発光層32Bが発光し、これにより発光光L2,L3が図の上方へ射出される。
なお、ここでは、いわゆる上面発光(トップエミッション)型のものについて説明したが、この他にも例えば、いわゆる下面発光(ボトムエミッション)型のものや、両面発光(デュアルエミッション)型のものであっても構わない。
First, a display device will be described using an organic EL display that emits light from an organic EL element using a TFT as a drive element. here,
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of an organic EL display having TFTs.
In the organic EL display shown in the figure, a TFT 10 as a drive element is formed on an
Here, a so-called top emission type has been described, but other examples include a so-called bottom emission type and a dual emission type. It doesn't matter.
図2は、有機ELディスプレイの画素回路構成の一例を示す説明図である。ここでは、発光素子として有機EL素子を用いたアクティブマトリックス方式の有機ELディスプレイを例に挙げている。
図2(a)に示すように、この有機ELディスプレイの基板40上には、表示領域40aとその周辺領域40bとが設定されている。表示領域40aは、複数の走査線41と複数の信号線42とが縦横に配線されており、それぞれの交差部に対応して1つの画素aが設けられた画素アレイ部として構成されている。これらの各画素aには有機EL素子が設けられている。また周辺領域40bには、走査線41を走査駆動する走査線駆動回路43と、輝度情報に応じた映像信号(すなわち入力信号)を信号線42に供給する信号線駆動回路44とが配置されている。
そして、表示領域40aには、フルカラー対応の画像表示を行うために、R,G,Bの各色成分に対応した有機EL素子が混在しており、これらが所定規則に従いつつマトリクス状にパターン配列されているものとする。各有機EL素子の設置数および形成面積は、各色成分で同等とすることが考えられるが、例えば各色成分別のエネルギー成分に応じてそれぞれを相違させるようにしても構わない。
また、図2(b)に示すように、各画素aに設けられる画素回路は、例えば有機EL素子32、駆動トランジスタTr、書き込みトランジスタ(サンプリングトランジスタ)WS、および、保持容量Csで構成されている。そして、走査線駆動回路43による駆動により、書き込みトランジスタWSを介して信号線42から書き込まれた映像信号が保持容量Csに保持され、保持された信号量に応じた電流が有機EL素子32に供給され、この電流値に応じた輝度で有機EL素子32が発光する。
なお、以上のような画素回路の構成は、あくまでも一例であり、必要に応じて画素回路内に容量素子を設けたり、さらに複数のトランジスタを設けて画素回路を構成してもよい。また、周辺領域40bには、画素回路の変更に応じて必要な駆動回路が追加される。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of a pixel circuit configuration of the organic EL display. Here, an active matrix type organic EL display using an organic EL element as a light emitting element is taken as an example.
As shown in FIG. 2A, a
In the
As shown in FIG. 2B, the pixel circuit provided in each pixel a includes, for example, an
Note that the configuration of the pixel circuit as described above is merely an example, and a capacitor element may be provided in the pixel circuit as necessary, or a plurality of transistors may be provided to configure the pixel circuit. In addition, a necessary drive circuit is added to the
このような有機ELディスプレイでは、駆動トランジスタTrのゲート電圧を制御し、これにより有機EL素子32へ流れる電流量を制御することによって、ディスプレイとしての表示階調をコントロールしている。そのため、各画素別の駆動トランジスタTrが流す電流のバラツキが大きいと、その結果として有機ELディスプレイの発光輝度が各画素単位で異なってしまうことになる。つまり、有機EL素子32の発光は駆動トランジスタTrを流れる電流量に依存するため、有機ELディスプレイにおいて、駆動トランジスタTrの電流バラツキを抑制することは、良好な像表示出力を行う上で非常に重要である。
In such an organic EL display, the display gradation as a display is controlled by controlling the gate voltage of the drive transistor Tr and thereby controlling the amount of current flowing to the
以上に説明した有機ELディスプレイに代表される表示装置は、図3〜図7に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置として用いられる。以下に、表示装置が用いられる電子機器の具体例を説明する。
なお、表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部に透明なガラス等の対向部に貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。この透明な対向部には、カラーフィルタ、保護膜等、更には、上記した遮光膜が設けられてもよい。また、表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するための回路部やFPC(フレキシブルプリントサーキット)等が設けられていてもよい。
The display devices typified by the organic EL display described above include various electronic devices shown in FIGS. 3 to 7, such as digital cameras, notebook personal computers, portable terminal devices such as mobile phones, video cameras, and the like. It is used as a display device for electronic devices in all fields that display video signals input to devices or video signals generated in electronic devices as images or videos. Hereinafter, specific examples of electronic devices in which the display device is used will be described.
Note that the display device includes a module having a sealed configuration. For example, a display module formed by being attached to a facing portion such as transparent glass on the pixel array portion corresponds to this. The transparent facing portion may be provided with a color filter, a protective film, and the like, and further the above-described light shielding film. Further, the display module may be provided with a circuit unit for inputting / outputting a signal to the pixel array unit from the outside, an FPC (flexible printed circuit), and the like.
図3は、電子機器の一具体例であるテレビを示す斜視図である。図例のテレビは、フロントパネル102やフィルターガラス103等から構成される映像表示画面部101を含み、その映像表示画面部101として表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 3 is a perspective view illustrating a television which is a specific example of the electronic apparatus. The television shown in the figure includes a video display screen unit 101 including a front panel 102, a filter glass 103, and the like, and is manufactured by using a display device as the video display screen unit 101.
図4は、電子機器の一具体例であるデジタルカメラを示す斜視図であり、(A)は表側から見た斜視図、(B)は裏側から見た斜視図である。図例のデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部111、表示部112、メニュースイッチ113、シャッターボタン114等を含み、その表示部112として表示装置を用いることにより作製される。 4A and 4B are perspective views illustrating a digital camera which is a specific example of the electronic device, in which FIG. 4A is a perspective view seen from the front side, and FIG. 4B is a perspective view seen from the back side. The digital camera of the illustrated example includes a light emitting unit 111 for flash, a display unit 112, a menu switch 113, a shutter button 114, and the like, and is manufactured by using a display device as the display unit 112.
図5は、電子機器の一具体例であるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。図例のノート型パーソナルコンピュータは、本体121に、文字等を入力するとき操作されるキーボード122、画像を表示する表示部123等を含み、その表示部123として表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 5 is a perspective view illustrating a notebook personal computer which is a specific example of the electronic apparatus. The notebook personal computer of the illustrated example includes a keyboard 122 that is operated when characters and the like are input, a display unit 123 that displays an image, and the like. The display unit 123 is used as the display unit 123. .
図6は、電子機器の一具体例であるビデオカメラを示す斜視図である。図例のビデオカメラは、本体部131、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ132、撮影時のスタート/ストップスイッチ133、表示部134等を含み、その表示部134として表示装置を用いることにより作製される。 FIG. 6 is a perspective view showing a video camera which is a specific example of the electronic apparatus. The video camera of the illustrated example includes a main body 131, a lens 132 for photographing an object on a side facing forward, a start / stop switch 133 at the time of photographing, a display unit 134, and the like, and a display device is used as the display unit 134. It is produced by.
図7は、電子機器の一具体例である携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す図であり、(A)は開いた状態での正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態での正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体141、下側筐体142、連結部(ここではヒンジ部)143、ディスプレイ144、サブディスプレイ145、ピクチャーライト146、カメラ147等を含み、そのディスプレイ144やサブディスプレイ145として表示装置を用いることにより作製される。 7A and 7B are diagrams illustrating a mobile terminal device, for example, a mobile phone, which is a specific example of an electronic device, in which FIG. 7A is a front view in an open state, FIG. 7B is a side view thereof, and FIG. (D) is a left side view, (E) is a right side view, (F) is a top view, and (G) is a bottom view. The mobile phone according to this application example includes an upper housing 141, a lower housing 142, a connecting portion (here, a hinge portion) 143, a display 144, a sub display 145, a picture light 146, a camera 147, and the like. Alternatively, it is manufactured by using a display device as the sub display 145.
次に、以上のように構成された有機ELディスプレイにおいて、駆動素子として用いられるTFT10について、さらに詳しく説明する。
図8および図9は、TFTの製造手順の概要を示す説明図である。
Next, the TFT 10 used as a drive element in the organic EL display configured as described above will be described in more detail.
FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory diagrams showing an outline of the TFT manufacturing procedure.
TFT10の製造にあたっては、先ず、図8(A)に示すように、ガラス材料やプラスチック材料等からなる絶縁基板1上に、例えばスパッタ法によりモリブデン(Mo)膜を100nm厚程度で一様に成膜し、これをフォトリソグラフィ法によりエッチングして所定形状にパターニングすることによって、ゲート電極2を形成する。このゲート電極2を形成する金属材料は、後にアモルファスシリコン膜4を結晶化する際に生じる熱によっても変質しにくい高融点の金属であれば、Moの他に、クロム(Cr)やチタン(Ti)等を用いることが考えられる。
そして、ゲート電極2を形成したら、続いて、例えばプラズマCVD法により、ゲート電極2を含む絶縁基板1上に、厚さが160nm程度の酸化シリコン(SiO2)を一様に形成することによって、ゲート絶縁膜3を形成する。なお、このゲート絶縁膜3はSiO2により構成されているとは限らず、例えばSiO2、窒化シリコン(SiN)または酸化窒化シリコン(SiON)のうちの少なくとも1種以上からなる絶縁材料によって構成するようにしてもよい。
さらに、ゲート絶縁膜3上には、アモルファス(非結晶質)シリコン膜4を、例えばプラズマCVD法により、厚さが30nm程度で一様に形成する。
In manufacturing the TFT 10, first, as shown in FIG. 8A, a molybdenum (Mo) film is uniformly formed with a thickness of about 100 nm on the insulating
After the
Further, an amorphous (noncrystalline)
アモルファスシリコン膜4を形成したら、アニール前処理として脱水素アニールを例えば430℃窒素雰囲気炉にて実施した後に、そのアモルファスシリコン膜4に対して、エキシマレーザ光(λ=308nm)を照射して結晶化アニールを行う。このレーザアニール処理に使用するレーザ光は、必ずしもエキシマレーザやパルス波である必要はなく、固体レーザを用いた連続波であってもよい。
また、レーザアニール処理に際しては、予めアモルファスシリコン膜4上に反射防止膜としてシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等を例えばCVD法を用いて形成しておき、これによりシリコンの結晶化を効率よく行得るようにすることも考えられる。その場合に、アモルファスシリコン膜4上の反射防止膜は、レーザアニール処理の後に除去することなく、チャネル保護膜のエッチングストッパ下層にそのまま併用してもよい。
また、レーザアニール処理に使用する波長は、必ずしもエキシマレーザ光(c308nm)のようなシリコン吸収域の波長を用いる必要はなく、例えばλ=800nmといったものでも、シリコン上にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等を不純物拡散防止のためのバッファ層(不純物拡散防止層)として形成するとともに、そのバッファ層を介してMo膜等を光−熱変換層として形成しておくことで、アニール処理のために用いることが可能となる。この場合にも、光−熱変換層を、レーザアニール処理の後に除去することなく、チャネル保護膜のエッチングストッパ下層にそのまま併用したり、あるいは、光−熱変換層については除去するが、バッファ層を除去せずに残し、そのままエッチングストッパ下層として利用したりすることが考えられる。
なお、結晶化が必要ない場合、あるいは、成膜段階(CVDチャンバ内)で必要な結晶度が得られている場合には、上述した脱水素アニールおよびレーザアニール処理は必ずしも必要ではない。また、その際は、例えばプラズマCVD法で、ゲート絶縁膜3およびシリコン膜4を成膜するときに、後述するエッチングストッパ膜5a,5bを連続的に成膜形成することも考えられる。
After the
In the laser annealing process, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is previously formed as an antireflection film on the
Further, the wavelength used for the laser annealing treatment does not necessarily need to use a wavelength in a silicon absorption region such as excimer laser light (c308 nm). For example, a wavelength of λ = 800 nm may be formed on a silicon oxide film or silicon nitride film on silicon. Are formed as a buffer layer (impurity diffusion prevention layer) for preventing impurity diffusion, and a Mo film or the like is formed as a light-to-heat conversion layer through the buffer layer to be used for annealing treatment. It becomes possible. Also in this case, the light-heat conversion layer is not removed after the laser annealing treatment, but is used as it is in the lower layer of the etching stopper of the channel protective film, or the light-heat conversion layer is removed, but the buffer layer It is conceivable to leave the film without removing it and use it as an etching stopper lower layer as it is.
Note that the above-described dehydrogenation annealing and laser annealing treatment are not necessarily required when crystallization is not necessary or when a necessary crystallinity is obtained in the film formation stage (in the CVD chamber). In this case, for example, when the
アニール処理によるアモルファスシリコン膜4の改質後は、続いて、その改質後のアモルファスシリコン膜4上に、チャネル保護膜を形成するためのエッチングストッパ下層膜(以下、単に「下層膜」という)5aおよびエッチングストッパ上層膜(以下、単に「上層膜」という)5bを成膜する。具体的には、例えば、下層膜5aとしてシリコン酸化膜を20nm程度の厚さで、また上層膜5bとしてシリコン窒化膜を300nm程度の厚さで、それぞれが積層されるようにプラズマCVDを用いて成膜する。なお、下層膜5aおよび上層膜5bは、エッチングストッパとして機能し得るものであれば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜の他に、シリコン酸窒化膜を用いたり、あるいはシリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはシリコン酸窒化膜と他種の膜との積層構造を用いたりすることが考えられる。
After the modification of the
ただし、下層膜5aと上層膜5bとは、それぞれのエッチングレートが互いに異なっているものとする。さらに詳しくは、それぞれのエッチングレートおよびそれぞれの膜厚が、後述する条件を満足するように設定されているものとする。 However, it is assumed that the lower layer film 5a and the upper layer film 5b have different etching rates. More specifically, it is assumed that each etching rate and each film thickness are set so as to satisfy the conditions described later.
このような下層膜5aおよび上層膜5bからなる積層構造を形成したら、次いで、チャネル保護膜の形成位置に対応する箇所に、フォトリソグラフィ法を用いて、レジストマスク9を形成する。 Once such a laminated structure composed of the lower layer film 5a and the upper layer film 5b is formed, a resist mask 9 is then formed at a position corresponding to the position where the channel protective film is formed using a photolithography method.
その後は、アモルファスシリコン膜4のチャネル領域となる領域上のみにチャネル保護膜を形成すべく、図8(B)および(C)に示すように、下層膜5aおよび上層膜5bからなる積層構造に対するエッチング処理を行う。ただし、このときのエッチング処理は、複数のエッチングステップ、さらに詳しくは上層膜5bについての第1のエッチングステップと(図8(B)参照)、下層膜5aについての第2のエッチングステップと(図8(C)参照)とに分けて行う。
Thereafter, in order to form a channel protective film only on the region to be the channel region of the
第1のエッチングステップ(以下、単に「第1エッチ」という)は、レジスト寸法シフトの少ないエッチング手法を用いて行うものとする。レジスト寸法シフトの少ないエッチング手法としては、例えば、フッ化水素水によるエッチング(ウェットエッチング)、レジストダメージの少ない等方性エッチが優勢なモードでのドライエッチング(PEモードドライエッチング)、プラズマによる反応種を用いるエッチング(CDE;Chemical Dry Etching)等が挙げられる。
なお、第1エッチの際には、下層膜5aとの選択性(除去する材料のエッチング速度のマスク材料のエッチング速度に対する比の値)を十分に持たせるべきであるが、この点いついては、例えば、CVD成膜時にパワー、電極間ギャップ、圧力、材料ガス混合率等のパラメータを制御して、下層膜5aと上層膜5bとの間で緻密さに差をつけることで、十分な選択性確保が可能となる。あるいは、下層膜5aをシリコン酸化膜に、上層膜5bをシリコン窒化膜とすることで、膜の緻密性に制約を受けることなく、フロロカーボン系のガスに窒素を添加させることによるケミカルドライエッチングを行うことで、対シリコン酸化膜に対して8程度の選択性が得られるようになる。
The first etching step (hereinafter, simply referred to as “first etching”) is performed using an etching technique with a small resist dimension shift. Etching methods with a small resist dimension shift include, for example, etching with hydrogen fluoride water (wet etching), dry etching in a mode in which isotropic etching with little resist damage is dominant (PE mode dry etching), and reactive species by plasma. Etching (CDE; Chemical Dry Etching) or the like is used.
In the first etching, selectivity with the lower layer film 5a (a value of a ratio of an etching rate of a material to be removed to an etching rate of a mask material) should be sufficiently provided. For example, by controlling parameters such as power, gap between electrodes, pressure, and material gas mixing ratio at the time of CVD film formation, a difference in density between the lower layer film 5a and the upper layer film 5b can be obtained, thereby providing sufficient selectivity. Securement is possible. Alternatively, chemical dry etching is performed by adding nitrogen to a fluorocarbon-based gas without being restricted by the denseness of the film by using the lower film 5a as a silicon oxide film and the upper film 5b as a silicon nitride film. As a result, a selectivity of about 8 with respect to the silicon oxide film can be obtained.
第2のエッチングステップ(以下、単に「第2エッチ」という)は、等方性エッチング成分の少ないエッチング手法を用いて行うものとする。等方性エッチング成分の少ないエッチング手法としては、異方性ドライエッチングが挙げられる。さらに詳しくは、異方性ドライエッチモードで、かつ、対シリコンとの選択性エッチを可能とするようなRIEモードで、フロロカーボン系ガスに水素を添加、もしくは、SF6ガスに水素を添加させたようなガスプラズマ条件で行うものが挙げられる。
なお、第1エッチをドライエッチング(等方性エッチが優勢なモード)で行った場合は、第2エッチについても、真空を破らずに同一ドライエッチング装置で連続的にエッチングモードを異方性が優勢なモードへ切り替えて行うことが考えられる。
It is assumed that the second etching step (hereinafter simply referred to as “second etching”) is performed using an etching technique having a small isotropic etching component. As an etching technique having a small amount of isotropic etching components, anisotropic dry etching is exemplified. More specifically, hydrogen is added to the fluorocarbon-based gas or hydrogen is added to the SF6 gas in the anisotropic dry etch mode and the RIE mode that enables selective etching with respect to silicon. What is performed on various gas plasma conditions is mentioned.
When the first etch is performed by dry etching (mode in which isotropic etching is dominant), the second etch also has anisotropy in the etching mode continuously with the same dry etching apparatus without breaking the vacuum. It is possible to switch to the dominant mode.
ところで、以上のような第1エッチおよび第2エッチからなる複数のエッチングステップに分けてエッチング処理を行うのにあたり、当該エッチング処理の処理対象となる下層膜5aおよび上層膜5bと、第1エッチおよび第2エッチによる各エッチングレートは、以下に述べる関係を満足するように、それぞれが設定されている。
すなわち、上層膜5bの膜厚をBt(nm)、下層膜5aの膜厚をAt(nm)、アモルファスシリコン膜4のチャネル領域となる部分の膜厚をSit(nm)、第1エッチでの上層膜5bに対するエッチングレートおよびバラツキをBs1(nm/min)±Bu1(%)、第1エッチでの下層膜5aに対するエッチングレートおよびバラツキをAs1(nm/min)±Au1(%)、第2エッチでの上層膜5bに対するエッチングレートおよびバラツキをBs2(nm/min)±Bu2(%)、第2エッチでの下層膜5aに対するエッチングレートおよびバラツキをSis2(nm/min)±Siu2(%)、第2エッチでのアモルファスシリコン膜4に対するエッチングレートおよびバラツキをAs2(nm/min)±Au2(%)とした場合に、Bs1>As1、As2>Sis2、At>〔2×Bs1×Bu1×Bt×As1×(100+Au1)〕/〔Bs1×Bs1×(100−Bu1)(100+Bu1)〕、および、Sit>〔At×Sis2×(100+Siu2)〕/〔As2×(100−Au2)〕の関係を満足するように、下層膜5a、上層膜5bおよびアモルファスシリコン膜4が構成され、かつ、第1エッチおよび第2エッチの実施条件(手法やパラメータ等)が設定されている。
By the way, in performing the etching process in a plurality of etching steps including the first etch and the second etch as described above, the lower layer film 5a and the upper layer film 5b to be processed by the etching process, the first etch and Each etching rate by the second etching is set so as to satisfy the relationship described below.
That is, the film thickness of the upper film 5b is Bt (nm), the film thickness of the lower film 5a is At (nm), the film thickness of the portion to be the channel region of the
このような関係を満足することにより、第1エッチでは、図8(B)に示すように、レジストマスク9の形成寸法のシフトダメージ(形成寸法が変わってしまうようなエッチングダメージ)を抑制しつつ、下層膜5aがエッチングにより消失してしまわない段階で、上層膜5bに対するエッチングが完了することになる。しかも、上層膜5bに対するエッチングの結果、そのエッチング後における上層膜5bの形成寸法にバラツキが生じても、レジストマスク9の形成寸法シフトダメージが抑制されているので、そのレジストマスク9をマスクにして下層膜5aに対して第2エッチ行うことで、上層膜5bのエッチングバラツキを吸収リセットすることができるようにもなる。 By satisfying such a relationship, in the first etch, as shown in FIG. 8B, the shift damage of the formation dimension of the resist mask 9 (etching damage that changes the formation dimension) is suppressed. At the stage where the lower layer film 5a does not disappear by etching, the etching for the upper layer film 5b is completed. Moreover, even if variations in the formation dimension of the upper layer film 5b after the etching occur as a result of the etching on the upper layer film 5b, the formation dimension shift damage of the resist mask 9 is suppressed, so that the resist mask 9 is used as a mask. By performing the second etching on the lower layer film 5a, the etching variation of the upper layer film 5b can be absorbed and reset.
次いで行う第2エッチでは、図8(C)に示すように、アモルファスシリコン膜4上の下層膜5aを異方性選択ドライエッチングすることにより、そのエッチング後の下層膜5aについて、第1エッチでシフトダメージを受けてないレジストマスク9の形成寸法がそのまま転写されることになる。したがって、エッチング後の下層膜5aは、バラツキ発生が抑制された寸法仕上がりを実現でき、上層膜5bのエッチングバラツキを吸収リセットすることができる。
また、第2エッチは、下層膜5aの膜厚分だけ行えば済むため、対シリコンとのエッチング選択比の程度に応じて必要になる膜厚マージンも少なくて済む。
さらに、第2エッチでは、アモルファスシリコン膜4の直上の下層膜5aをエッチングする際に、薬液エッチャントであるフッ化水素水を用いず、ドライエッチングを行うため、ピンホールから浸入したフッ化水素水がゲート絶縁膜3をもエッチングしてしまい、その結果ゲート絶縁膜3の層間絶縁性が低下してしまうといったことも起こらない。
Next, in the second etching to be performed, as shown in FIG. 8C, the lower layer film 5a on the
In addition, since the second etching needs to be performed by the thickness of the lower layer film 5a, a film thickness margin required depending on the degree of the etching selection ratio with respect to silicon can be reduced.
Furthermore, in the second etching, when etching the lower layer film 5a immediately above the
ここで、例えば、第1エッチでのエッチングレートおよびバラツキを、上層膜5bに対して80(nm/min)±10(%)、下層膜5aに対して10(nm/min)±10(%)とし、第2エッチでのエッチングレートおよびバラツキを、下層膜5aに対して40(nm/min)±10(%)、アモルファスシリコン膜4に対して5(nm/min)±10(%)とした場合に、上層膜5bの膜厚が300nmであるとすると、下層膜5aが8.3nm以上で、アモルファスシリコン膜4が1.3nm以上あれば、これらの膜が完全に消失することなく、レジストマスク9のマスク寸法が略そのまま転写されたバラツキの少ないチャネル保護膜が形成されることになる。
なお、ここでは、アモルファスシリコン膜4が1.3nm以上であればよいとしているが、この膜厚は当該アモルファスシリコン膜4が完全に消失しない最低膜厚に相当するものである。したがって、現実的には、コンタクト層領域で最低限必要となる膜厚(例えば10nm)を上乗せして成膜することが望ましく、具体的には30nm程度の膜厚とすることが考えられる。
Here, for example, the etching rate and variation in the first etch are 80 (nm / min) ± 10 (%) for the upper film 5b and 10 (nm / min) ± 10 (% for the lower film 5a. The etching rate and variation in the second etch are 40 (nm / min) ± 10 (%) for the lower layer film 5a and 5 (nm / min) ± 10 (%) for the
Here, the
このようにして、下層膜5aおよび上層膜5bからなる積層構造のチャネル保護膜を形成した後は、図9に示すように、当該チャネル保護膜およびアモルファスシリコン膜4上に、n+アモルファスシリコン膜6を50nm厚程度で成膜し、これらアモルファスシリコン膜4およびn+アモルファスシリコン膜6をパターニングして島状パターンを形成し、ソースドレイン電極に対応する領域(すなわち、ゲート電極2に対応する領域)のみを選択的に残す。さらには、50nm厚程度のチタン/250nm厚程度のアルミニウム/50nm厚程度のチタンからなる三層構造の金属層7を成膜する。そして、チャネル保護膜をエッチングストッパとしてエッチング処理を行い、n+アモルファスシリコン膜6および金属層7におけるチャネル領域に対応する領域を選択的に除去する。これにより、n+アモルファスシリコン膜6からソース領域およびドレイン領域を形成し、かつ、金属層7からソース電極およびドレイン電極を形成することになる。
その後は、300nm厚程度のシリコン窒化膜からなるパッシベーション膜8を成膜し、コンタクトホール部のみパターニングする。
After the channel protective film having the laminated structure composed of the lower layer film 5a and the upper layer film 5b is formed in this way, the n +
Thereafter, a
このような手順(各工程)を経て、TFT10が製造される。 The TFT 10 is manufactured through such a procedure (each process).
以上のような手順のTFT10の製造方法、および、その製造方法を経て得られるTFT10では、チャネル保護膜をエッチングレートの異なる下層膜5aおよび上層膜5bからなる積層構造とし、その積層構造における最下層に相当する下層膜5aを、積層構造における他の層である上層膜5bのエッチングバラツキをリセットするための選択性を持つ膜構成としている。そして、チャネル保護膜を形成するためのエッチングプロセスとして、上層膜5bに対する第1エッチは、レジスト寸法シフトの少ないエッチング手法を用いて行い、レジストマスク9の侵食を抑制し、下層膜5aに対する第2エッチは、は、等方性エッチング成分の少ない異方性ドライエッチングの手法を用いて行うようになっている。したがって、必要以上にアモルファスシリコン膜4を厚くすることなく、かつ、レジストマスク寸法からの仕上がりバラツキが抑制されたTFT10のL長を形成することができ、その結果として従来に比べて特性バラツキの少ないTFT10を形成することが可能になる。また、アモルファスシリコン膜4の直上の層をエッチング処理する際に、薬液エッチャントであるフッ化水素水を用いず、ドライエッチングを行うため、ピンホールから浸入したフッ化水素水がゲート絶縁膜3をもエッチングしてしまい、そのゲート絶縁膜3の層間絶縁性を低下させるといったことが生じることもない。
In the manufacturing method of the TFT 10 having the above procedure and the TFT 10 obtained through the manufacturing method, the channel protective film has a laminated structure composed of the lower layer film 5a and the upper layer film 5b having different etching rates, and the lowermost layer in the laminated structure. The lower film 5a corresponding to is a film structure having selectivity for resetting the etching variation of the upper film 5b, which is another layer in the laminated structure. Then, as an etching process for forming the channel protective film, the first etch for the upper layer film 5b is performed using an etching method with a small resist dimension shift to suppress the erosion of the resist mask 9, and the second etch for the lower layer film 5a. Etching is performed by using an anisotropic dry etching method having a small isotropic etching component. Therefore, it is possible to form the L length of the TFT 10 in which the finish variation from the resist mask dimension is suppressed without making the
つまり、チャネルエッチングストッパとなるチャネル保護膜をエッチングレートの異なる積層構造とし、上層膜5bにはレジスト侵食の少ないエッチングを行い、下層膜5aを上層膜5bのエッチングバラツキをリセットするための選択性を持たせた膜質とし、さらに下層膜5aのエッチングは異方性ドライエッチで選択除去することにより、TFT10のL長バラツキを抑制し、結果として特性バラツキの少ないTFT10を形成することを可能にしているのである。
このことは、特に、有機ELディスプレイのように、トランジスタを流れる電流量が輝度を規定するようなデバイスに適用した場合に、非常に有効なものとなる。かかるデバイスでは、電流バラツキの低減が必須だからである。特に、大画面ディスプレイを狙う場合には、チャネル保護膜を用いるエッチングストッパ型のトランジスタが有効である。ところが、その場合に、チャネル保護膜に対して垂直方向(厚さ方向)の均一性を増すだけでは不十分であり、チャネル方向(平面方向)の均一性を確保しなければ、例えば10%以下の電流バラツキを実現することは難しい。これに対して、本実施形態で説明したようにTFT10を構成すれば、チャネル方向の均一性(L長バラツキ)を従来に比べて格段に向上させることができ、大型有機ELで輝度均一性を確保するには非常に有効なものとなる。
That is, the channel protective film serving as a channel etching stopper has a laminated structure with different etching rates, the upper film 5b is etched with less resist erosion, and the lower film 5a has selectivity for resetting the etching variation of the upper film 5b. Further, the etching of the lower layer film 5a is selectively removed by anisotropic dry etching to suppress the L length variation of the TFT 10, and as a result, it is possible to form the TFT 10 with less characteristic variation. It is.
This is particularly effective when applied to a device such as an organic EL display in which the amount of current flowing through a transistor defines the luminance. This is because in such devices, it is essential to reduce current variation. In particular, when aiming at a large screen display, an etching stopper type transistor using a channel protective film is effective. However, in that case, it is not sufficient to increase the uniformity in the vertical direction (thickness direction) with respect to the channel protective film. If the uniformity in the channel direction (plane direction) is not ensured, for example, 10% or less. It is difficult to realize the current variation. On the other hand, if the TFT 10 is configured as described in the present embodiment, the uniformity in the channel direction (L length variation) can be significantly improved compared to the conventional case, and the luminance uniformity can be achieved with a large organic EL. It is very effective to secure.
このように、本実施形態で説明したTFT10およびその製造方法によれば、必要以上にアモルファスシリコン膜4の膜厚を厚くすることなく、TFT10のL長バラツキを抑制することができ、これにより特性バラツキの少ないTFT10を形成することができる。したがって、そのTFT10を用いて有機ELディスプレイを構成した場合に、当該TFT10の特性バラツキの少ないことから、各画素別の発光輝度等のバラツキについてもその発生を抑制することができ、結果として良好な像表示出力を行う有機ELディスプレイを構成することが実現可能となる。
As described above, according to the TFT 10 and the manufacturing method thereof described in the present embodiment, the L-length variation of the TFT 10 can be suppressed without increasing the thickness of the
なお、本実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、本実施形態では、チャネル保護膜を構成する積層構造が、下層膜5aおよび上層膜5bからなる二層構造である場合を例に挙げたが、三層以上の積層構造であっても、そのうちの最下層がエッチングバラツキをリセットするための選択性を持つ膜構成であれば、本実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
また、本実施形態で例に挙げた各構成要素の材料、膜厚、その成膜方法および成膜条件等は、特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更することが可能である。
また、本発明は、本実施形態で説明した有機ELディスプレイの他にも、例えば表示素子として液晶素子を備えた液晶表示装置にも適用することが可能であり、その場合においても本実施形態の場合と同様の作用効果が得られる。
In the present embodiment, the preferred specific examples of the present invention have been described. However, the present invention is not limited to the contents, and can be appropriately changed without departing from the gist thereof.
For example, in the present embodiment, the case where the laminated structure constituting the channel protective film is a two-layer structure including the lower layer film 5a and the upper layer film 5b has been described as an example. If the lowermost layer is a film configuration having selectivity for resetting the etching variation, the same effects as those of the present embodiment can be obtained.
In addition, the material, film thickness, film formation method, film formation conditions, and the like of each constituent element exemplified in this embodiment are not particularly limited, and can be appropriately changed as necessary. .
In addition to the organic EL display described in this embodiment, the present invention can also be applied to a liquid crystal display device including a liquid crystal element as a display element, for example. The same effect as the case can be obtained.
1…絶縁基板、2…ゲート電極、3…ゲート絶縁膜、4…アモルファスシリコン膜、5a…エッチングストッパ下層膜、5b…エッチングストッパ上層膜、6…n+アモルファスシリコン膜、7…金属層、8…パッシベーション膜、9…レジストマスク、10…TFT、32…有機EL素子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記非結晶質シリコン膜のチャネル領域となる領域上のみにチャネル保護膜を形成する工程と、
前記チャネル保護膜および前記非結晶質シリコン膜上にn+シリコン膜および金属層を順に形成し、前記非結晶質シリコン膜および前記n+シリコン膜をパターニングしてソースドレイン電極に対応する領域のみを選択的に残すとともに、前記チャネル保護膜をエッチングストッパとして前記n+シリコン膜および前記金属層における前記チャネル領域に対応する領域を選択的に除去することにより、前記n+シリコン膜からソース領域およびドレイン領域を形成し、かつ、前記金属層からソース電極およびドレイン電極を形成する工程とを含み、
前記チャネル保護膜を形成する工程では、当該チャネル保護膜がエッチングレートの異なる複数の層からなる積層構造を有するとともに、当該積層構造における最下層が当該最下層を除く他の層のエッチングバラツキをリセットするための選択性を持つ膜構成となるように、当該チャネル保護膜を形成する
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 Forming a gate electrode, a gate insulating film and an amorphous silicon film in order on an insulating substrate;
Forming a channel protective film only on a region to be a channel region of the amorphous silicon film;
An n + silicon film and a metal layer are sequentially formed on the channel protective film and the amorphous silicon film, and the amorphous silicon film and the n + silicon film are patterned to selectively select only a region corresponding to the source / drain electrode. And a source region and a drain region are formed from the n + silicon film by selectively removing regions corresponding to the channel region in the n + silicon film and the metal layer using the channel protective film as an etching stopper. And forming a source electrode and a drain electrode from the metal layer,
In the step of forming the channel protective film, the channel protective film has a laminated structure including a plurality of layers having different etching rates, and the lowermost layer in the laminated structure resets etching variations of other layers except the lowermost layer. A method for manufacturing a thin film transistor, characterized in that the channel protective film is formed so as to have a film structure having selectivity for the purpose.
前記他の層を形成するための第1のエッチングステップは、レジスト寸法シフトの少ないエッチング手法を用いて行い、
前記最下層を形成するための第2のエッチングステップは、等方性エッチング成分の少ないエッチング手法を用いて行う
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。 In the step of forming the channel protective film, the formation of the channel protective film having a laminated structure is performed in a plurality of etching steps,
The first etching step for forming the other layer is performed using an etching technique with a small resist dimension shift,
The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the second etching step for forming the lowermost layer is performed by using an etching method having a small isotropic etching component.
ことを特徴とする請求項2記載の薄膜トランジスタの製造方法。 The film thickness of the other layer is Bt, the film thickness of the lowermost layer is At, the film thickness of the portion that becomes the channel region of the amorphous silicon film is Sit, and the film thickness of the other layer in the first etching step is The etching rate and variation are Bs1 ± Bu1, the etching rate and variation for the bottom layer in the first etching step is As1 ± Au1, and the etching rate and variation for the other layer in the second etching step are Bs2 ±. When the etching rate and variation for the lowermost layer in the second etching step is Sis2 ± Siu2, and the etching rate and variation for the amorphous silicon film in the second etching step are As2 ± Au2. , Bs1> As1, As2> Sis2, At> [ 2 × Bs1 × Bu1 × Bt × As1 × (100 + Au1)] / [Bs1 × Bs1 × (100−Bu1) (100 + Bu1)] and Sit> [At × Sis2 × (100 + Siu2)] / [As2 × (100− The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 2, wherein the relationship of Au2)] is satisfied.
前記光熱変換層または前記反射防止膜若しくは不純物拡散防止層に対して光ビームを照射して前記非結晶質シリコン膜に加熱処理を施すことにより、当該非結晶質シリコン膜を結晶化させて結晶質シリコン膜を形成する工程とを含み、
前記加熱処理の後も前記反射防止膜または前記不純物拡散防止層を除去せずに前記チャネル保護膜の下層としてそのまま利用する
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。 Forming an antireflection film or an impurity diffusion prevention layer on the amorphous silicon film, and a photothermal conversion layer thereon;
The amorphous silicon film is crystallized by irradiating a light beam to the photothermal conversion layer or the antireflection film or impurity diffusion preventing layer to heat the amorphous silicon film. Forming a silicon film,
2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor is used as it is as a lower layer of the channel protective film without removing the antireflection film or the impurity diffusion preventing layer even after the heat treatment.
前記絶縁基板上に前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を介して形成され、前記ゲート電極に対応する領域にチャネル領域を有する結晶質シリコン膜と、
前記結晶質シリコン膜上において前記チャネル領域に対応する領域に選択的に形成された絶縁性のチャネル保護膜と、
前記チャネル保護膜および前記結晶質シリコン膜上に前記チャネル領域に対応する領域を挟んでソース領域およびドレイン領域を有するn+シリコン膜と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域上にそれぞれ対応してソース電極およびドレイン電極を有する金属膜とを備え、
前記チャネル保護膜は、エッチングレートの異なる複数の層からなる積層構造を有するとともに、当該積層構造における最下層が当該最下層を除く他の層のエッチングバラツキをリセットするための選択性を持つ膜構成となるように形成されている
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。 A gate electrode and a gate insulating film formed on the insulating substrate;
A crystalline silicon film formed on the insulating substrate via the gate electrode and the gate insulating film, and having a channel region in a region corresponding to the gate electrode;
An insulating channel protective film selectively formed in a region corresponding to the channel region on the crystalline silicon film;
An n + silicon film having a source region and a drain region on the channel protective film and the crystalline silicon film with a region corresponding to the channel region interposed therebetween;
A metal film having a source electrode and a drain electrode corresponding to the source region and the drain region, respectively.
The channel protective film has a laminated structure composed of a plurality of layers having different etching rates, and a film structure having selectivity for resetting etching variations of the other layers except the lowermost layer in the lowermost layer in the laminated structure A thin film transistor characterized in that the thin film transistor is formed.
前記複数の表示素子に対してそれぞれ所定の駆動動作を行う薄膜トランジスタとを備え、
前記薄膜トランジスタは、
絶縁基板上に形成されたゲート電極およびゲート絶縁膜と、
前記絶縁基板上に前記ゲート電極および前記ゲート絶縁膜を介して形成され、前記ゲート電極に対応する領域にチャネル領域を有する結晶質シリコン膜と、
前記結晶質シリコン膜上において前記チャネル領域に対応する領域に選択的に形成された絶縁性のチャネル保護膜と、
前記チャネル保護膜および前記結晶質シリコン膜上に前記チャネル領域に対応する領域を挟んでソース領域およびドレイン領域を有するn+シリコン膜と、
前記ソース領域および前記ドレイン領域上にそれぞれ対応してソース電極およびドレイン電極を有する金属膜とを備え、
前記チャネル保護膜は、エッチングレートの異なる複数の層からなる積層構造を有するとともに、当該積層構造における最下層が当該最下層を除く他の層のエッチングバラツキをリセットするための選択性を持つ膜構成となるように形成されている
ことを特徴とする表示装置。 A plurality of display elements;
A thin film transistor that performs a predetermined driving operation on each of the plurality of display elements,
The thin film transistor
A gate electrode and a gate insulating film formed on the insulating substrate;
A crystalline silicon film formed on the insulating substrate via the gate electrode and the gate insulating film, and having a channel region in a region corresponding to the gate electrode;
An insulating channel protective film selectively formed in a region corresponding to the channel region on the crystalline silicon film;
An n + silicon film having a source region and a drain region on the channel protective film and the crystalline silicon film with a region corresponding to the channel region interposed therebetween;
A metal film having a source electrode and a drain electrode corresponding to the source region and the drain region, respectively.
The channel protective film has a laminated structure composed of a plurality of layers having different etching rates, and a film structure having selectivity for resetting etching variations of the other layers except the lowermost layer in the lowermost layer in the laminated structure It is formed so that it may become.
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