JP2012151417A - Thin-film transistor circuit substrate and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin-film transistor circuit substrate and method of manufacturing the same Download PDF

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Yuki Matsuura
由紀 松浦
Arichika Ishida
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film transistor circuit substrate having a high-performance thin-film transistor without drastically increasing the number of manufacturing steps, and to provide a method of manufacturing the thin-film transistor circuit substrate.SOLUTION: A thin-film transistor circuit substrate has: a gate electrode arranged on an insulation substrate; a gate insulating film arranged on the gate electrode; a semiconductor layer formed of polysilicon arranged on the gate insulating film, and including a channel region located immediately above the gate electrode, a low-concentration impurity region adjacent to the channel region and including an impurity of a higher concentration than the channel region, and a high-concentration impurity region adjacent to the low-concentration impurity region and including an impurity of a higher concentration than the low-concentration impurity region; a protection film arranged on the channel region and the low-concentration impurity region, and in which a film thickness of a part immediately above the channel region is larger than that of a part immediately above the low-concentration impurity region; and an electrode electrically connected to the high-concentration impurity region.

Description

本発明の実施形態は、薄膜トランジスタ回路基板及びその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a thin film transistor circuit board and a method for manufacturing the same.

薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下、単にTFTと称する場合がある)は、液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置等の各種平面表示装置に広く用いられている。このような平面表示装置では、TFTは、各画素のスイッチング素子として用いられる他に、駆動回路として内蔵される場合もある。このため、TFTの高性能化が求められている。   Thin film transistors (hereinafter sometimes referred to simply as TFTs) are widely used in various flat display devices such as liquid crystal display devices and organic electroluminescence display devices. In such a flat display device, the TFT may be incorporated as a drive circuit in addition to being used as a switching element of each pixel. For this reason, high performance of the TFT is required.

そこで、ポリシリコン(p−Si)半導体層を備えたp−SiTFTを用いるニーズが増えてきている。このようなp−SiTFTは、逆スタガ構造あるいはトップゲートTFT構造が主流になっている。バックライトを搭載した液晶表示装置では、高輝度化の要求に伴い、バックライトの光照度が年々高くなっている。このため、アレイ基板側にバックライトを配置した場合には、p−SiTFTのチャネル半導体層にバックライト光が入射することによる光リーク電流が問題になる場合がある。   Therefore, there is an increasing need for using a p-Si TFT having a polysilicon (p-Si) semiconductor layer. Such a p-Si TFT has a mainstream of an inverted stagger structure or a top gate TFT structure. In a liquid crystal display device equipped with a backlight, the light intensity of the backlight is increasing year by year in accordance with the demand for higher brightness. For this reason, when a backlight is arranged on the array substrate side, a light leakage current due to the incidence of the backlight light on the channel semiconductor layer of the p-Si TFT may become a problem.

このような問題を解決するために、例えば、トップゲートTFT構造の場合には、p−SiTFTのチャネル半導体層の下に遮光性の金属膜を形成することで、バックライト光を遮光する構成が提案されている。このような構造では、金属膜を成膜する工程及び金属膜をパターニングする工程や、金属膜がフローティング状態にならないように電位を保つための配線に繋ぐ工程などが必要となり、製造工程数が増加してしまう。   In order to solve such a problem, for example, in the case of the top gate TFT structure, a configuration in which a backlight metal is shielded by forming a light-shielding metal film under the channel semiconductor layer of the p-Si TFT. Proposed. In such a structure, a process of forming a metal film, a process of patterning the metal film, a process of connecting to a wiring for maintaining a potential so that the metal film is not in a floating state are required, and the number of manufacturing processes is increased. Resulting in.

一方で、ボトムゲートTFT構造の場合には、元々チャネル半導体層の下にゲート電極が形成されているため、ゲート電極がバックライト光を遮光する。このため、製造工程数を増加する必要がない。   On the other hand, in the case of the bottom gate TFT structure, since the gate electrode is originally formed under the channel semiconductor layer, the gate electrode shields the backlight light. For this reason, it is not necessary to increase the number of manufacturing steps.

しかしながら、ボトムゲートTFT構造では、構造上、フォトリソグラフィ工程の精度(L/Sサイズや合わせ精度)の点からチャネル長が長くなってしまい、ON電流が上がらず高性能化が困難となる。また、表示素子の駆動電圧が高い製品においては、高ドレイン耐圧が必要となり、N型TFTの場合にはLDD(Light Doped Drain)領域を形成しておく必要がある。このようなLDD領域を形成するには、製造工程数が増加してしまう。   However, in the bottom gate TFT structure, the channel length becomes long from the viewpoint of the accuracy (L / S size and alignment accuracy) of the photolithography process, and the ON current does not increase and it is difficult to improve the performance. In addition, a high drain breakdown voltage is required for a product with a high driving voltage of the display element, and an LDD (Light Doped Drain) region must be formed in the case of an N-type TFT. In order to form such an LDD region, the number of manufacturing steps increases.

特開2000−156504号公報JP 2000-156504 A

本実施形態の目的は、製造工程数を大幅に増加することなく高性能な薄膜トランジスタを備えた薄膜トランジスタ回路基板、及び、薄膜トランジスタ回路基板の製造方法を提供することにある。   An object of the present embodiment is to provide a thin film transistor circuit substrate having a high performance thin film transistor and a method for manufacturing the thin film transistor circuit substrate without significantly increasing the number of manufacturing steps.

本実施形態によれば、
絶縁基板上に配置されたゲート電極と、前記ゲート電極の上に配置されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に配置されたポリシリコンによって形成され、前記ゲート電極の直上に位置するチャネル領域、前記チャネル領域に隣接するとともに前記チャネル領域よりも高濃度の不純物を含む低濃度不純物領域、及び、前記低濃度不純物領域に隣接するとともに前記低濃度不純物領域よりも高濃度の不純物を含む高濃度不純物領域を含む半導体層と、前記チャネル領域及び前記低濃度不純物領域の上に配置され、前記チャネル領域の直上の膜厚が前記低濃度不純物領域の直上の膜厚よりも厚い保護膜と、前記高濃度不純物領域に電気的に接続された電極と、を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ回路基板が提供される。
According to this embodiment,
A channel formed by a gate electrode disposed on an insulating substrate, a gate insulating film disposed on the gate electrode, and polysilicon disposed on the gate insulating film, and located immediately above the gate electrode A region, a low concentration impurity region adjacent to the channel region and containing a higher concentration impurity than the channel region, and a high concentration adjacent to the low concentration impurity region and containing a higher concentration impurity than the low concentration impurity region. A semiconductor layer including a concentration impurity region, a protective film disposed on the channel region and the low concentration impurity region, and a film thickness directly above the channel region is greater than a film thickness directly above the low concentration impurity region; There is provided a thin film transistor circuit substrate comprising an electrode electrically connected to the high concentration impurity region.

本実施形態によれば、
絶縁基板の上にゲート電極を形成し、前記ゲート電極の上に順次、ゲート絶縁膜及びポリシリコンからなる半導体層を形成し、前記ゲート電極の直上であって前記半導体層の上に、中央部の膜厚が中央部を挟んだ両端部の膜厚よりも厚い階段状の保護膜を形成し、前記半導体層に不純物を注入して、前記保護膜の中央部の直下にチャネル領域を形成し、前記保護膜の両端部の直下に低濃度不純物領域を形成し、前記保護膜から露出した領域に高濃度不純物領域を形成し、前記保護膜及び前記保護膜から露出した前記半導体層の上にメッキ用の電極用シード層を形成し、前記電極用シード層の上に電極形成領域を露出したメッキ用レジストを形成し、前記メッキ用レジストをマスクとして電解メッキにより前記電極形成領域をメッキして前記電極用シード層の上にメッキ層を形成し、前記メッキ用レジストを除去し、前記メッキ層をマスクとして前記電極用シード層を除去する、ことを特徴とする薄膜トランジスタ回路基板の製造方法が提供される。
According to this embodiment,
A gate electrode is formed on an insulating substrate, a gate insulating film and a semiconductor layer made of polysilicon are sequentially formed on the gate electrode, and a central portion is directly above the gate electrode and on the semiconductor layer. Forming a step-like protective film whose thickness is thicker than the thickness of both ends sandwiching the central part, implanting impurities into the semiconductor layer, and forming a channel region directly under the central part of the protective film Forming a low-concentration impurity region directly below both ends of the protective film, forming a high-concentration impurity region in a region exposed from the protective film, and over the protective film and the semiconductor layer exposed from the protective film Forming an electrode seed layer for plating, forming a plating resist exposing the electrode formation region on the electrode seed layer, and plating the electrode formation region by electrolytic plating using the plating resist as a mask; The power There is provided a method of manufacturing a thin film transistor circuit board, wherein a plating layer is formed on a seed layer, the plating resist is removed, and the electrode seed layer is removed using the plating layer as a mask. .

図1は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板が備える薄膜トランジスタの一構成例を概略的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration example of a thin film transistor included in the thin film transistor circuit substrate of the present embodiment. 図2は、図1に示した薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ回路基板の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a thin film transistor circuit substrate including the thin film transistor shown in FIG. 図3は、図2に示した薄膜トランジスタのゲート電極を形成する工程の一例を説明するための概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process for forming a gate electrode of the thin film transistor shown in FIG. 図4は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板の製造工程を説明するための概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate of the present embodiment. 図5は、保護膜を形成する工程の一例を説明するための概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process for forming a protective film. 図6は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板の製造工程を説明するための概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate of the present embodiment. 図7は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板の製造工程を説明するための概略断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate of the present embodiment. 図8は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板の製造工程を説明するための概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate of the present embodiment. 図9は、本実施形態の変形例における薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ回路基板の構成を概略的に示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a thin film transistor circuit substrate including a thin film transistor in a modification of the present embodiment.

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。   Hereinafter, the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to components that exhibit the same or similar functions, and duplicate descriptions are omitted.

図1は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板が備える薄膜トランジスタAの一構成例を概略的に示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration example of a thin film transistor A provided in the thin film transistor circuit board of the present embodiment.

薄膜トランジスタAは、ゲート電極WG、半導体層SC、ソース電極WS、ドレイン電極WDなどを含んでいる。ゲート電極WGは、例えば、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)のいずれかまたはこれらのうちの少なくとも1つを含む合金によって形成されている。このようなゲート電極WGは、図示しないゲート配線に電気的に接続されている。   The thin film transistor A includes a gate electrode WG, a semiconductor layer SC, a source electrode WS, a drain electrode WD, and the like. The gate electrode WG is, for example, one of copper (Cu), aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), tantalum (Ta), chromium (Cr), or at least one of these. It is formed by an alloy including one. Such a gate electrode WG is electrically connected to a gate wiring (not shown).

半導体層SCは、ゲート電極WGよりも上方に位置し、ポリシリコン(p−Si)によって形成されている。ソース電極WS及びドレイン電極WDは、半導体層SCよりも上方に位置し、例えば、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)のいずれかまたはこれらのうちの少なくとも1つを含む合金によって形成されている。ソース電極WSは、図示しないソース配線に電気的に接続されている。   The semiconductor layer SC is located above the gate electrode WG and is made of polysilicon (p-Si). The source electrode WS and the drain electrode WD are located above the semiconductor layer SC. For example, copper (Cu), magnesium (Mg), aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W) , Tantalum (Ta), chromium (Cr), or an alloy containing at least one of them. The source electrode WS is electrically connected to a source wiring (not shown).

図2は、図1に示した薄膜トランジスタAを含む薄膜トランジスタ回路基板1の構成を概略的に示す断面図である。ここで示した薄膜トランジスタAの断面図は、II−II線に沿って切断した断面図に対応する。   FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the thin film transistor circuit substrate 1 including the thin film transistor A shown in FIG. The cross-sectional view of the thin film transistor A shown here corresponds to a cross-sectional view taken along the line II-II.

すなわち、薄膜トランジスタ回路基板1は、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する絶縁基板10を用いて形成されている。この薄膜トランジスタ回路基板1は、絶縁基板10の上に形成された薄膜トランジスタAを備えている。また、図示した例では、薄膜トランジスタ回路基板1は、ゲート引き出し部Bと、キャパシタCと、を備えている。   That is, the thin film transistor circuit substrate 1 is formed by using an insulating substrate 10 having optical transparency such as a glass substrate or a resin substrate. The thin film transistor circuit substrate 1 includes a thin film transistor A formed on an insulating substrate 10. In the illustrated example, the thin film transistor circuit substrate 1 includes a gate lead portion B and a capacitor C.

絶縁基板10の上には、薄膜トランジスタAを構成するゲート電極WG、ゲート引き出し部Bのゲート配線GL、及び、キャパシタCの補助容量線CLが配置されている。ゲート配線GL及び補助容量線CLは、上記のゲート電極WGと同一材料によって形成可能である。なお、ここでは、ゲート電極WG、ゲート配線GL、及び、補助容量線CLは、単層として図示しているが、複数の導電層を積層した積層体であっても良い。   On the insulating substrate 10, the gate electrode WG constituting the thin film transistor A, the gate wiring GL of the gate lead-out portion B, and the auxiliary capacitance line CL of the capacitor C are arranged. The gate line GL and the auxiliary capacitance line CL can be formed of the same material as the gate electrode WG. Note that, here, the gate electrode WG, the gate wiring GL, and the auxiliary capacitance line CL are illustrated as a single layer, but may be a stacked body in which a plurality of conductive layers are stacked.

また、絶縁基板10の上には、下地絶縁膜11が配置されている。この下地絶縁膜11は、ゲート電極WG、ゲート配線GL、及び、補助容量線CLを覆うものではなく、これらの間に位置している。このような下地絶縁膜11は、例えば、シリコン酸化膜(SiO)によって形成されている。   A base insulating film 11 is disposed on the insulating substrate 10. The base insulating film 11 does not cover the gate electrode WG, the gate wiring GL, and the storage capacitor line CL, but is positioned therebetween. Such a base insulating film 11 is formed of, for example, a silicon oxide film (SiO).

ゲート電極WG及び下地絶縁膜11の上には、ゲート絶縁膜12が配置されている。このゲート絶縁膜12は、ゲート配線GLの一部及び補助容量線CLの上にも配置されている。このようなゲート絶縁膜12は、例えば、シリコン酸化膜(SiO)によって形成されている。   A gate insulating film 12 is disposed on the gate electrode WG and the base insulating film 11. The gate insulating film 12 is also disposed on a part of the gate line GL and the auxiliary capacitance line CL. Such a gate insulating film 12 is formed of, for example, a silicon oxide film (SiO).

半導体層SCは、ゲート絶縁膜12の上に配置されている。また、半導体層SCの端面は、ゲート絶縁膜12の端面の直上に位置している。薄膜トランジスタAを構成する半導体層SCは、ゲート電極WGの直上に位置するチャネル領域SCC、チャネル領域SCCに隣接するとともにチャネル領域SCCよりも高濃度の不純物を含む低濃度不純物領域SCL、及び、低濃度不純物領域SCLに隣接するとともに低濃度不純物領域SCLよりも高濃度の不純物を含む高濃度不純物領域SCHを含んでいる。   The semiconductor layer SC is disposed on the gate insulating film 12. Further, the end face of the semiconductor layer SC is located immediately above the end face of the gate insulating film 12. The semiconductor layer SC constituting the thin film transistor A includes a channel region SCC located immediately above the gate electrode WG, a low concentration impurity region SCL adjacent to the channel region SCC and containing a higher concentration impurity than the channel region SCC, and a low concentration It includes a high concentration impurity region SCH that is adjacent to the impurity region SCL and contains a higher concentration impurity than the low concentration impurity region SCL.

低濃度不純物領域SCLは、チャネル領域SCCを挟んだ両側に形成されている。また、高濃度不純物領域SCHは、チャネル領域SCC及び低濃度不純物領域SCLを挟んだ半導体層SCの両端部に形成されている。一方の高濃度不純物領域SCHはソース領域SCSとして機能し、他方の高濃度不純物領域SCHはドレイン領域SCDとして機能する。なお、このような低濃度不純物領域SCL及び高濃度不純物領域SCHは、不純物としてリン(P)を含んでいる。チャネル領域SCCは、ほとんど不純物を含んでいない。   The low concentration impurity region SCL is formed on both sides of the channel region SCC. The high concentration impurity region SCH is formed at both ends of the semiconductor layer SC with the channel region SCC and the low concentration impurity region SCL interposed therebetween. One high concentration impurity region SCH functions as a source region SCS, and the other high concentration impurity region SCH functions as a drain region SCD. Note that such a low concentration impurity region SCL and a high concentration impurity region SCH contain phosphorus (P) as an impurity. The channel region SCC contains almost no impurities.

ゲート引き出し部B及びキャパシタCにおいて、ゲート絶縁膜12の上に配置された半導体層SCは、高濃度不純物領域SCHと同程度の濃度の不純物を含んでいる。   In the gate lead-out part B and the capacitor C, the semiconductor layer SC disposed on the gate insulating film 12 contains an impurity having a concentration similar to that of the high-concentration impurity region SCH.

保護膜PTは、半導体層SCのチャネル領域SCC及び低濃度不純物領域SCLの上に配置されている。この保護膜PTは、チャネル領域SCCの直上の膜厚T1が低濃度不純物領域SCLの直上の膜厚T2よりも厚い階段状に形成されている。なお、本実施形態において、膜厚とは、絶縁基板10の主面の法線方向に沿った長さに相当する。   The protective film PT is disposed on the channel region SCC and the low concentration impurity region SCL of the semiconductor layer SC. The protective film PT is formed in a stepped shape in which the film thickness T1 immediately above the channel region SCC is thicker than the film thickness T2 directly above the low-concentration impurity region SCL. In the present embodiment, the film thickness corresponds to the length along the normal direction of the main surface of the insulating substrate 10.

半導体層SCの高濃度不純物領域SCHは、保護膜PTから露出している。また、保護膜PTは、ゲート引き出し部B及びキャパシタCには配置されていない。このため、ゲート引き出し部B及びキャパシタCにおいては、半導体層SCは、保護膜PTから露出している。このような保護膜PTは、例えば、シリコン酸化膜(SiO)やシリコン窒化膜(SiN)によって形成されている。   The high concentration impurity region SCH of the semiconductor layer SC is exposed from the protective film PT. Further, the protective film PT is not disposed on the gate lead portion B and the capacitor C. For this reason, in the gate lead-out portion B and the capacitor C, the semiconductor layer SC is exposed from the protective film PT. Such a protective film PT is formed of, for example, a silicon oxide film (SiO) or a silicon nitride film (SiN).

薄膜トランジスタを構成する電極として、ソース電極WS及びドレイン電極WDは、それぞれ高濃度不純物領域SCHに電気的に接続されている。これらのソース電極WS及びドレイン電極WDは、離間して形成され、これらの間から保護膜PTの膜厚T1を有する中央部が露出している。   As electrodes constituting the thin film transistor, the source electrode WS and the drain electrode WD are each electrically connected to the high concentration impurity region SCH. The source electrode WS and the drain electrode WD are formed to be separated from each other, and a central portion having the thickness T1 of the protective film PT is exposed between them.

ソース電極WSは、一方の高濃度不純物領域SCHであるソース領域SCSに電気的に接続されている。ドレイン電極WDは、他方の高濃度不純物領域SCHであるドレイン領域SCDに電気的に接続されている。   The source electrode WS is electrically connected to the source region SCS which is one high concentration impurity region SCH. The drain electrode WD is electrically connected to the drain region SCD which is the other high concentration impurity region SCH.

これらのソース電極WS及びドレイン電極WDは、2層の導電層を積層した積層体である。すなわち、ソース電極WS及びドレイン電極WDは、第1導電層E1、及び、この第1導電層E1の上に積層された第2導電層E2を含んでいる。第1導電層E1は、図示した例では、高濃度不純物領域SCH及び保護膜PTの上に積層されている。第2導電層E2は、第1導電層E1よりも厚い膜厚を有している。例えば、高濃度不純物領域SCHの直上において、第1導電層E1は膜厚T11を有する一方で、第2導電層E2は膜厚T11よりも厚い膜厚T21を有している。   The source electrode WS and the drain electrode WD are a stacked body in which two conductive layers are stacked. That is, the source electrode WS and the drain electrode WD include a first conductive layer E1 and a second conductive layer E2 stacked on the first conductive layer E1. In the illustrated example, the first conductive layer E1 is stacked on the high concentration impurity region SCH and the protective film PT. The second conductive layer E2 has a thickness greater than that of the first conductive layer E1. For example, immediately above the high-concentration impurity region SCH, the first conductive layer E1 has a film thickness T11, while the second conductive layer E2 has a film thickness T21 larger than the film thickness T11.

また、第1導電層E1は、高濃度不純物領域SCH、保護膜PTの膜厚T2を有する端部及び膜厚T1を有する中央部の段差に沿って略均一な膜厚で形成されている。つまり、第1導電層E1は、高濃度不純物領域SCHの直上の膜厚T11が保護膜PTの直上の膜厚T12と略同一である。第1導電層E1の膜厚T11及びT12は、例えば、50nm程度である。このような第1導電層E1は、例えば、少なくともマグネシウム(Mg)及びアルミニウム(Al)を含む銅合金によって形成されている。   The first conductive layer E1 is formed with a substantially uniform film thickness along the steps of the high concentration impurity region SCH, the end portion having the film thickness T2 of the protective film PT, and the central portion having the film thickness T1. That is, in the first conductive layer E1, the film thickness T11 immediately above the high-concentration impurity region SCH is substantially the same as the film thickness T12 directly above the protective film PT. The film thicknesses T11 and T12 of the first conductive layer E1 are, for example, about 50 nm. For example, the first conductive layer E1 is formed of a copper alloy containing at least magnesium (Mg) and aluminum (Al).

一方、第2導電層E2は、その下地の段差の影響を受けにくく、その上面が略平坦となる。つまり、第2導電層E2は、高濃度不純物領域SCHの直上の膜厚T21が保護膜PTの直上の膜厚T22よりも厚い。このような第2導電層E2は、例えば、銅(Cu)によって形成されている。   On the other hand, the second conductive layer E2 is not easily affected by the underlying step, and its upper surface is substantially flat. That is, in the second conductive layer E2, the film thickness T21 immediately above the high concentration impurity region SCH is thicker than the film thickness T22 directly above the protective film PT. Such second conductive layer E2 is formed of, for example, copper (Cu).

ゲート引き出し部Bの引出電極BEは、ゲート絶縁膜12に形成されたコンタクトホールを介してゲート配線GLにコンタクトしている。キャパシタCの容量形成部CEは、半導体層SCの上に形成されている。ここに示した例では、引出電極BE及び容量形成部CEは、ソース電極WSなどと同様に、第1導電層E1及び第2導電層E2を積層した積層体である。なお、これらの引出電極BE及び容量形成部CEは、単層であってもよく、単層である場合及び積層体である場合のいずれであっても、例えば、銅(Cu)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、クロム(Cr)のいずれかまたはこれらのうちの少なくとも1つを含む合金によって形成されている。   The lead electrode BE of the gate lead portion B is in contact with the gate wiring GL through a contact hole formed in the gate insulating film 12. The capacitance forming part CE of the capacitor C is formed on the semiconductor layer SC. In the example shown here, the extraction electrode BE and the capacitor formation portion CE are a stacked body in which the first conductive layer E1 and the second conductive layer E2 are stacked in the same manner as the source electrode WS and the like. Note that the extraction electrode BE and the capacitance forming portion CE may be a single layer, which may be a single layer or a laminate, for example, copper (Cu), magnesium (Mg). ), Aluminum (Al), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), tantalum (Ta), chromium (Cr), or an alloy containing at least one of these. .

次に、上記の薄膜トランジスタ回路基板の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the thin film transistor circuit board will be described.

図3は、図2に示した薄膜トランジスタAのゲート電極WGを形成する工程の一例を説明するための概略断面図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process for forming the gate electrode WG of the thin film transistor A shown in FIG.

まず、図中の(A)で示したように、絶縁基板10の上にゲート用シード層GSLを形成する。このようなゲート用シード層GSLは、絶縁基板10の上にシード層材料を成膜した後に、ゲート用シード層GSLを形成する領域の直上にレジストを形成し、このレジストをマスクとしてシード層材料を選択的に除去することによって形成される。このときに適用されるレジストは、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされた樹脂材料によって形成される。また、ゲート用シード層GSLは、例えば、銅(Cu)単体または銅(Cu)を主成分とする合金によって形成される。   First, as shown by (A) in the figure, a gate seed layer GSL is formed on the insulating substrate 10. In such a gate seed layer GSL, after forming a seed layer material on the insulating substrate 10, a resist is formed immediately above a region where the gate seed layer GSL is to be formed, and this resist is used as a mask for the seed layer material. Is formed by selectively removing. The resist applied at this time is formed of a resin material patterned by a photolithography process. The gate seed layer GSL is formed of, for example, copper (Cu) alone or an alloy containing copper (Cu) as a main component.

そして、図中の(B)で示したように、絶縁基板10の上及びゲート用シード層GSLの上に、例えば、シリコン酸化膜ISを成膜する。そして、図中の(C)で示したように、絶縁基板10の上にゲート用シード層GSLを露出する下地絶縁膜11を形成する。このような下地絶縁膜11は、シリコン酸化膜ISのうちゲート用シード層GSLの直上に相当する領域にレジストを形成し、このレジストをマスクとしてシリコン酸化膜ISを選択的に除去することによって形成される。このときに適用されるレジストは、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされた樹脂材料によって形成される。   Then, for example, a silicon oxide film IS is formed on the insulating substrate 10 and the gate seed layer GSL as shown in FIG. Then, as shown by (C) in the drawing, a base insulating film 11 exposing the gate seed layer GSL is formed on the insulating substrate 10. Such a base insulating film 11 is formed by forming a resist in a region corresponding to the silicon oxide film IS immediately above the gate seed layer GSL and selectively removing the silicon oxide film IS using the resist as a mask. Is done. The resist applied at this time is formed of a resin material patterned by a photolithography process.

そして、図中の(D)で示したように、下地絶縁膜11をマスクとして電解メッキすることにより、ゲート用シード層GSLの上にメッキ層MLを形成する。このメッキ層MLは、例えば、銅(Cu)によって形成される。これにより、ゲート用シード層GSL及びメッキ層MLの積層体からなるゲート電極WGが形成される。このようにして形成されたゲート電極WGの上面WGTは、下地絶縁膜11の上面11Tとで略平坦な平面を形成するため、以後の工程で形成される半導体層の下地を平坦化することが可能となる。   Then, as shown by (D) in the figure, the plating layer ML is formed on the gate seed layer GSL by electrolytic plating using the base insulating film 11 as a mask. This plating layer ML is formed of, for example, copper (Cu). As a result, the gate electrode WG made of a stacked body of the gate seed layer GSL and the plating layer ML is formed. Since the upper surface WGT of the gate electrode WG formed in this way forms a substantially flat plane with the upper surface 11T of the base insulating film 11, the base of the semiconductor layer formed in the subsequent process can be flattened. It becomes possible.

なお、ここでは、ゲート電極WGの製造工程として説明したが、ゲート配線GLや補助容量線CLも同様の手法によって製造してもよい。また、これらのゲート電極WG、ゲート配線GL、補助容量線CLなどの製造手法として、上記の手法よりも簡素な手法を適用しても良い。例えば、ゲート電極WG、ゲート配線GL、補助容量線CLは、ゲート用材料を絶縁基板10の上に成膜し、フォトリソグラフィ工程によりゲート用材料をパターニングすることによって形成しても良い。   Here, the manufacturing process of the gate electrode WG has been described. However, the gate wiring GL and the auxiliary capacitance line CL may be manufactured by a similar method. Further, as a method for manufacturing the gate electrode WG, the gate line GL, the auxiliary capacitance line CL, etc., a method simpler than the above method may be applied. For example, the gate electrode WG, the gate wiring GL, and the auxiliary capacitance line CL may be formed by forming a gate material on the insulating substrate 10 and patterning the gate material by a photolithography process.

図4は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板1の製造工程を説明するための概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate 1 of the present embodiment.

まず、図中の(A)で示したように、絶縁基板10の上にゲート電極WGを形成する。ここに示した例では、同様に、絶縁基板10の上にゲート配線GL及び補助容量線CLを形成する。なお、絶縁基板10の上には、ゲート電極WG、ゲート配線GL、及び、補助容量線CLを露出する下地絶縁膜11が形成されている。   First, as shown by (A) in the figure, the gate electrode WG is formed on the insulating substrate 10. In the example shown here, similarly, the gate wiring GL and the auxiliary capacitance line CL are formed on the insulating substrate 10. On the insulating substrate 10, a base insulating film 11 exposing the gate electrode WG, the gate wiring GL, and the auxiliary capacitance line CL is formed.

続いて、図中の(B)で示したように、ゲート電極WGの上に順次、ゲート絶縁膜12及び半導体層SCを形成する。その後、半導体層SCの結晶化を行い、ポリシリコン(p−Si)半導体層を形成する。   Subsequently, as shown by (B) in the drawing, the gate insulating film 12 and the semiconductor layer SC are sequentially formed on the gate electrode WG. Thereafter, the semiconductor layer SC is crystallized to form a polysilicon (p-Si) semiconductor layer.

続いて、図中の(C)で示したように、半導体層SCの上に、エッチングストッパー層として機能する保護膜材料PTMを成膜する。この保護膜材料PTMは、例えば、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜によって形成される。そして、この保護膜材料PTMの上に、保護膜材料PTMをパターニングするための保護膜用レジストR1を形成する。この保護膜用レジストR1は、感光性樹脂材料をハーフトーン露光するなどして、その中央部の膜厚が中央部を挟んだ両端部の膜厚よりも厚い階段状に形成される。また、この保護膜用レジストR1は、ゲート電極WGの直上に形成される。以後に形成される薄膜トランジスタのチャネル長は、この保護膜用レジストR1を形成するためのフォトリソグラフィ工程で適用される露光機の解像度で決定される。   Subsequently, as shown by (C) in the drawing, a protective film material PTM functioning as an etching stopper layer is formed on the semiconductor layer SC. This protective film material PTM is formed of, for example, a silicon oxide film or a silicon nitride film. Then, a protective film resist R1 for patterning the protective film material PTM is formed on the protective film material PTM. This protective film resist R1 is formed in a stepped shape in which the film thickness of the central part is thicker than the film thickness of both end parts sandwiching the central part by exposing the photosensitive resin material to halftone. The protective film resist R1 is formed immediately above the gate electrode WG. The channel length of the thin film transistor formed thereafter is determined by the resolution of the exposure machine applied in the photolithography process for forming this protective film resist R1.

図5は、保護膜PTを形成する工程の一例を説明するための概略断面図である。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a process for forming the protective film PT.

図4の(C)で示したように、保護膜材料PTMの上に保護膜用レジストR1を形成した後、図5の(A)で示したように、ドライエッチングにより保護膜用レジストR1から露出した保護膜材料PTMを除去する。そして、図5の(B)で示したように、アッシングにより保護膜用レジストR1の両端部を除去する。これにより、保護膜用レジストR1の両端部の直下に位置した保護膜材料PTMが保護膜用レジストR1から露出する。   As shown in FIG. 4C, after forming the protective film resist R1 on the protective film material PTM, as shown in FIG. 5A, the protective film resist R1 is formed by dry etching. The exposed protective film material PTM is removed. Then, as shown in FIG. 5B, both ends of the protective film resist R1 are removed by ashing. As a result, the protective film material PTM located immediately below both ends of the protective film resist R1 is exposed from the protective film resist R1.

そして、図5の(C)で示したように、ドライエッチングにより保護膜用レジストR1から露出した保護膜材料PTMをエッチングし、完全に除去するのではなく、保護膜用レジストR1の直下の膜厚よりも膜厚を低減する。これにより、その中央部の膜厚がT1であって、中央部を挟んだ両端部の膜厚が膜厚T1よりも薄いT2(但し、膜厚T2はゼロより大きい有限の値であり、例えば、50〜130nmである)である保護膜PTが形成される。この保護膜PTは、ゲート電極WGの直上であって半導体層SCの上に形成される。   Then, as shown in FIG. 5C, the protective film material PTM exposed from the protective film resist R1 is not etched and completely removed by dry etching, but a film immediately below the protective film resist R1. Reduce film thickness over thickness. As a result, the film thickness at the center is T1, and the film thickness at both ends sandwiching the center is T2 which is thinner than the film thickness T1 (however, the film thickness T2 is a finite value larger than zero. , 50 to 130 nm) is formed. This protective film PT is formed immediately above the gate electrode WG and on the semiconductor layer SC.

図6は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板1の製造工程を説明するための概略断面図である。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate 1 of the present embodiment.

図5の(C)で示したように、半導体層SCの上に、階段状の保護膜PTを形成した後、図6の(A)で示したように、保護膜PTの上に残った保護膜用レジストR1を除去する。   As shown in FIG. 5C, a step-like protective film PT is formed on the semiconductor layer SC, and then left on the protective film PT as shown in FIG. The protective film resist R1 is removed.

続いて、図6の(B)で示したように、半導体層SCに不純物を注入して、保護膜PTの中央部PTCの直下にチャネル領域SCCを形成し、保護膜PTの両端部PTSの直下に低濃度不純物領域SCLを形成し、保護膜PTから露出した領域に高濃度不純物領域SCHを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, impurities are implanted into the semiconductor layer SC to form a channel region SCC immediately below the central portion PTC of the protective film PT. A low concentration impurity region SCL is formed immediately below, and a high concentration impurity region SCH is formed in a region exposed from the protective film PT.

本実施形態においては、不純物として、リン(P)を2回に分けて注入する。第1回目の不純物注入工程では、保護膜PTから露出した半導体層SCに不純物を注入する。このとき、保護膜PTの中央部PTCの直下の半導体層SC及び両端部PTSの直下の半導体層SCに不純物が注入されない低加速条件(例えば、20keV)で、不純物を注入する。第2回目の不純物注入工程では、保護膜PTの両端部PTSの直下の半導体層SC及び保護膜PTから露出した半導体層SCに不純物を注入する。このとき、保護膜PTの中央部PTCの直下の半導体層SCに不純物が注入されない程度の高加速条件(例えば、80keV)で、不純物を注入する。   In this embodiment, phosphorus (P) is implanted in two portions as impurities. In the first impurity implantation step, impurities are implanted into the semiconductor layer SC exposed from the protective film PT. At this time, impurities are implanted under a low acceleration condition (for example, 20 keV) in which impurities are not implanted into the semiconductor layer SC immediately below the central portion PTC of the protective film PT and the semiconductor layers SC immediately below both end portions PTS. In the second impurity implantation step, impurities are implanted into the semiconductor layer SC immediately below both end portions PTS of the protective film PT and the semiconductor layer SC exposed from the protective film PT. At this time, the impurities are implanted under a high acceleration condition (for example, 80 keV) that does not cause the impurities to be implanted into the semiconductor layer SC immediately below the central portion PTC of the protective film PT.

つまり、半導体層SCのうち、2回の不純物注入工程でほとんど不純物が注入されなかった領域がチャネル領域SCCとなり、第1回目の不純物注入工程ではほとんど不純物が注入されず第2回目の不純物注入工程で不純物が注入された領域が低濃度不純物領域SCLとなり、第1回目の不純物注入工程及び第2回目の不純物注入工程で不純物が注入された領域が高濃度不純物領域SCHとなる。なお、チャネル領域SCCを形成するに際して、不純物注入の加速条件のみならず、保護膜PTの膜厚などの他の注入条件が適宜設定される。   That is, in the semiconductor layer SC, a region in which impurities are hardly implanted in the two impurity implantation steps becomes the channel region SCC, and almost no impurities are implanted in the first impurity implantation step, and the second impurity implantation step. Thus, the region into which the impurity has been implanted becomes the low concentration impurity region SCL, and the region into which the impurity has been implanted in the first impurity implantation step and the second impurity implantation step becomes the high concentration impurity region SCH. When forming the channel region SCC, not only the acceleration conditions for impurity implantation but also other implantation conditions such as the thickness of the protective film PT are set as appropriate.

その後、熱アニールを施し、水素化及び活性化を行う。   Thereafter, thermal annealing is performed to perform hydrogenation and activation.

続いて、図6の(C)で示したように、保護膜PT及び半導体層SCの上に、レジストR2を形成する。このレジストR2は、ゲート配線GLとのコンタクトに必要なコンタクトホールを形成するとともに不要な半導体層SCを除去するための形状にパターニングされている。   Subsequently, as shown in FIG. 6C, a resist R2 is formed on the protective film PT and the semiconductor layer SC. The resist R2 is patterned into a shape for forming a contact hole necessary for contact with the gate wiring GL and removing an unnecessary semiconductor layer SC.

図7は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板1の製造工程を説明するための概略断面図である。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate 1 of the present embodiment.

図6の(C)で示したように、保護膜PT及び半導体層SCの上にレジストR2を形成した後に、図7の(A)で示したように、このレジストR2をマスクとして半導体層SC及びゲート絶縁膜12をエッチングして除去する。このように、半導体層SC及びゲート絶縁膜12が一括してエッチングされることにより、それらの端面が揃う。その後、レジストR2を除去する。   As shown in FIG. 6C, after forming the resist R2 on the protective film PT and the semiconductor layer SC, as shown in FIG. 7A, using the resist R2 as a mask, the semiconductor layer SC. Then, the gate insulating film 12 is removed by etching. As described above, the semiconductor layer SC and the gate insulating film 12 are collectively etched, so that their end faces are aligned. Thereafter, the resist R2 is removed.

続いて、図7の(B)で示したように、保護膜PT及び保護膜PTから露出した半導体層SCの上にメッキ用の電極用シード層ESLを形成する。この電極用シード層ESLは、例えば、銅合金によって形成される。このような電極用シード層ESLは、スパッタにて基板全面に形成され、その膜厚が50nm程度の薄膜である。このため、電極用シード層ESLは、保護膜PTの上や半導体層SCの上の他にも下地絶縁膜11の上やゲート配線GLの上にも形成される。   Subsequently, as shown in FIG. 7B, an electrode seed layer ESL for plating is formed on the protective film PT and the semiconductor layer SC exposed from the protective film PT. The electrode seed layer ESL is formed of, for example, a copper alloy. Such an electrode seed layer ESL is formed on the entire surface of the substrate by sputtering, and is a thin film having a thickness of about 50 nm. For this reason, the electrode seed layer ESL is formed not only on the protective film PT and the semiconductor layer SC but also on the base insulating film 11 and the gate wiring GL.

続いて、図7の(C)で示したように、電極用シード層ESLの上に電極形成領域を露出したメッキ用レジストR3を形成する。このときに適用されるメッキ用レジストR3は、フォトリソグラフィ工程によりパターニングされた樹脂材料によって形成される。なお、このメッキ用レジストR3は、順テーパー状にならないように形成されている。つまり、メッキ用レジストR3は、逆テーパー状もしくは電極用シード層ESLの上面に対して垂直な断面を有する形状に形成される。このようなメッキ用レジストR3から露出した電極領域とは、後にソース電極WS及びドレイン電極WDが形成される領域であり、図示した例では、さらに、引出電極BE及び容量形成部CEが形成される領域も含んでいる。   Subsequently, as shown in FIG. 7C, a plating resist R3 exposing the electrode formation region is formed on the electrode seed layer ESL. The plating resist R3 applied at this time is formed of a resin material patterned by a photolithography process. The plating resist R3 is formed so as not to have a forward taper shape. That is, the plating resist R3 is formed in a reverse taper shape or a shape having a cross section perpendicular to the upper surface of the electrode seed layer ESL. The electrode region exposed from the plating resist R3 is a region where the source electrode WS and the drain electrode WD will be formed later. In the illustrated example, the extraction electrode BE and the capacitance forming portion CE are further formed. It also includes areas.

図8は、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板1の製造工程を説明するための概略断面図である。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the thin film transistor circuit substrate 1 of the present embodiment.

図7の(C)で示したように、メッキ用レジストR3を形成した後に、図8の(A)で示したように、メッキ用レジストR3をマスクとして電解メッキにより電極形成領域をメッキして電極用シード層ESLの上にメッキ層EMを形成する。このメッキ層EMは、例えば、銅によって形成される。このとき、メッキ用レジストR3が逆テーパー状もしくは電極用シード層ESLの上面に対して垂直な断面を有する形状に形成されているため、メッキ層EMは、順テーパー状もしくは電極用シード層ESLの上面に対して垂直な断面を有する形状に形成される。   After the plating resist R3 is formed as shown in FIG. 7C, the electrode formation region is plated by electrolytic plating using the plating resist R3 as a mask as shown in FIG. A plating layer EM is formed on the electrode seed layer ESL. The plating layer EM is made of copper, for example. At this time, since the plating resist R3 has a reverse taper shape or a shape having a cross section perpendicular to the upper surface of the electrode seed layer ESL, the plating layer EM has a forward taper shape or the electrode seed layer ESL. It is formed in a shape having a cross section perpendicular to the upper surface.

このようなメッキ層EMは、ソース電極WS及びドレイン電極WDが形成される領域に形成される。また、ここに示した例では、引出電極BE及び容量形成部CEが形成される領域にもメッキ層EMが形成される。   Such a plating layer EM is formed in a region where the source electrode WS and the drain electrode WD are formed. In the example shown here, the plating layer EM is also formed in the region where the extraction electrode BE and the capacitance forming portion CE are formed.

続いて、図8の(B)で示したように、メッキ用レジストR3を除去する。これにより、メッキ層EMの直下を除いて、電極用シード層ESLが露出する。そして、図8の(C)で示したように、メッキ層EMをマスクとしてパターニングし、電極用シード層ESLを除去する。電極用シード層ESLを除去した領域では、保護膜PT、半導体層SC、下地絶縁膜11などが露出する。   Subsequently, as shown in FIG. 8B, the plating resist R3 is removed. As a result, the electrode seed layer ESL is exposed except for the portion directly below the plating layer EM. Then, as shown in FIG. 8C, patterning is performed using the plating layer EM as a mask, and the electrode seed layer ESL is removed. In the region where the electrode seed layer ESL is removed, the protective film PT, the semiconductor layer SC, the base insulating film 11 and the like are exposed.

これにより、電極用シード層ESLとメッキ層EMとの積層体が分離され、ソース電極WS及びドレイン電極WDが形成される。また、ここに示した例では、引出電極BE及び容量形成部CEも同時に形成される。これらのソース電極WS、ドレイン電極WS、引出電極BE、及び、容量形成部CEにおいて、電極用シード層ESLが第1導電層E1に相当し、メッキ層EMが第2導電層E2に相当する。   Thereby, the stacked body of the electrode seed layer ESL and the plating layer EM is separated, and the source electrode WS and the drain electrode WD are formed. In the example shown here, the extraction electrode BE and the capacitance forming portion CE are also formed at the same time. In the source electrode WS, the drain electrode WS, the extraction electrode BE, and the capacitance forming portion CE, the electrode seed layer ESL corresponds to the first conductive layer E1, and the plating layer EM corresponds to the second conductive layer E2.

このようなパターニングによって電極用シード層ESLを除去するに際して、電極用シード層ESLは薄膜であるため、エッチング変換差(つまり、エッチング前にメッキ用レジストR3の直下に位置する電極用シード層ESLの面積と、エッチング後にメッキ用レジストR3の直下に位置する電極用シード層ESLの面積との差)は略ゼロである。   When the electrode seed layer ESL is removed by such patterning, since the electrode seed layer ESL is a thin film, the etching conversion difference (that is, the electrode seed layer ESL located immediately below the plating resist R3 before the etching) The difference between the area and the area of the electrode seed layer ESL located immediately below the plating resist R3 after etching is substantially zero.

上述した本実施形態によれば、エッチングストッパー層として機能する保護膜PTを階段状に形成し、この保護膜PTの膜厚差を利用して半導体層SCに注入するイオン量を調整することにより、製造工程数を大幅に増加することなくN−領域とN+領域を形成することが可能となる。   According to the present embodiment described above, the protective film PT functioning as an etching stopper layer is formed in a step shape, and the amount of ions implanted into the semiconductor layer SC is adjusted using the difference in film thickness of the protective film PT. The N− region and the N + region can be formed without greatly increasing the number of manufacturing steps.

また、本実施形態において製造される薄膜トランジスタのチャネル長は、保護膜PTを形成するための保護膜用レジストR1を形成するための露光機の解像度で決定される。このとき、保護膜用レジストR1を形成する過程において露光機の解像度限界でパターニングすることが可能となるため、ボトムゲート構造でありながら、チャネル長を短くすることが可能となる。   In addition, the channel length of the thin film transistor manufactured in the present embodiment is determined by the resolution of the exposure machine for forming the protective film resist R1 for forming the protective film PT. At this time, since it is possible to perform patterning at the resolution limit of the exposure machine in the process of forming the protective film resist R1, the channel length can be shortened even though the bottom gate structure is provided.

したがって、高ドレイン耐圧で高性能な薄膜トランジスタ(N型のボトムゲートp−SiTFT)を形成することが可能となる。また、薄膜トランジスタを小さなサイズで形成することが可能となるため、薄膜トランジスタの高性能化だけではなく、高精細画素製品の開口率向上や額縁幅の縮小といった効果も得られる。   Therefore, a high-performance thin film transistor (N-type bottom gate p-Si TFT) having a high drain breakdown voltage can be formed. In addition, since the thin film transistor can be formed in a small size, not only the performance of the thin film transistor is improved, but also the effect of improving the aperture ratio of the high-definition pixel product and reducing the frame width is obtained.

また、本実施形態によれば、薄膜トランジスタを構成する電極は、電解メッキにより形成されている。このような電解メッキを行う前に形成したメッキ用レジストR3が順テーパー状には形成されていないため、メッキ層EMが逆テーパー状に形成されることはない。したがって、薄膜トランジスタを覆う保護絶縁膜などをその後に形成する場合であっても、絶縁膜が途切れたりする不具合の発生を防止することが可能である。   Further, according to the present embodiment, the electrodes constituting the thin film transistor are formed by electrolytic plating. Since the plating resist R3 formed before such electrolytic plating is not formed in a forward taper shape, the plating layer EM is not formed in a reverse taper shape. Therefore, even when a protective insulating film or the like covering the thin film transistor is formed later, it is possible to prevent a problem that the insulating film is interrupted.

また、本実施形態によれば、薄膜トランジスタを構成する電極は、少なくとも2層の積層体によって形成されている。このうち、半導体層SCにコンタクトする第1導電層E1あるいはメッキ用シード層ESLが少なくともマグネシウム(Mg)及びアルミニウム(Al)を含む銅合金によって形成され、第1導電層E1に積層される第2導電層E2あるいはメッキ層EMが銅によって形成されている場合、第1導電層E1は、第2導電層E2から半導体層SCへの銅の拡散を防止する拡散防止層として機能する。このため、薄膜トランジスタを高性能に維持することが可能となる。   Moreover, according to this embodiment, the electrode which comprises a thin-film transistor is formed of the laminated body of at least 2 layers. Among these, the first conductive layer E1 or the plating seed layer ESL that contacts the semiconductor layer SC is formed of a copper alloy containing at least magnesium (Mg) and aluminum (Al), and is stacked on the first conductive layer E1. When the conductive layer E2 or the plating layer EM is formed of copper, the first conductive layer E1 functions as a diffusion prevention layer that prevents diffusion of copper from the second conductive layer E2 to the semiconductor layer SC. For this reason, it is possible to maintain the thin film transistor with high performance.

次に、本実施形態の薄膜トランジスタ回路基板1の変形例について説明する。   Next, a modification of the thin film transistor circuit substrate 1 of the present embodiment will be described.

図9は、本実施形態の変形例における薄膜トランジスタAを含む薄膜トランジスタ回路基板1の構成を概略的に示す断面図である。   FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the thin film transistor circuit substrate 1 including the thin film transistor A in a modification of the present embodiment.

ここに示した変形例の薄膜トランジスタAは、図2に示した例と比較して、ソース電極WS及びドレイン電極WDの形状が異なる点で相違している。すなわち、ここに示したソース電極WS及びドレイン電極WDは、半導体層SCの高濃度不純物領域SCHの上に形成され、保護膜PTには接していない。このような構造の薄膜トランジスタAは、図7の(C)で示したメッキ用レジストR3のパターンを変更するのみで形成可能である。   The thin film transistor A of the modification shown here is different from the example shown in FIG. 2 in that the shapes of the source electrode WS and the drain electrode WD are different. That is, the source electrode WS and the drain electrode WD shown here are formed on the high concentration impurity region SCH of the semiconductor layer SC and are not in contact with the protective film PT. The thin film transistor A having such a structure can be formed only by changing the pattern of the plating resist R3 shown in FIG.

このような変形例によれば、図2に示した例と比較して、薄膜トランジスタAの寄生容量を低減することが可能となる。   According to such a modification, the parasitic capacitance of the thin film transistor A can be reduced as compared with the example shown in FIG.

以上説明したように、本実施形態によれば、製造工程数を大幅に増加することなく高性能な薄膜トランジスタを備えた薄膜トランジスタ回路基板、及び、薄膜トランジスタ回路基板の製造方法を提供することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to provide a thin film transistor circuit substrate including a high performance thin film transistor and a method for manufacturing the thin film transistor circuit substrate without significantly increasing the number of manufacturing steps.

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   In addition, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1…薄膜トランジスタ回路基板
10…絶縁基板
A…薄膜トランジスタ WG…ゲート電極 WS…ソース電極 WD…ドレイン電極
SC…半導体層 SCC…チャネル領域 SCL…低濃度不純物領域 SCH…高濃度不純物領域
PT…保護膜 PTC…中央部 PTS…両端部
E1…第1導電層(ESL…電極用シード層) E2…第2導電層(EM…メッキ層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin film transistor circuit board 10 ... Insulating substrate A ... Thin film transistor WG ... Gate electrode WS ... Source electrode WD ... Drain electrode SC ... Semiconductor layer SCC ... Channel region SCL ... Low concentration impurity region SCH ... High concentration impurity region PT ... Protective film PTC ... Center part PTS ... Both ends E1 ... First conductive layer (ESL ... Electrode seed layer) E2 ... Second conductive layer (EM ... Plating layer)

Claims (10)

絶縁基板上に配置されたゲート電極と、
前記ゲート電極の上に配置されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜の上に配置されたポリシリコンによって形成され、前記ゲート電極の直上に位置するチャネル領域、前記チャネル領域に隣接するとともに前記チャネル領域よりも高濃度の不純物を含む低濃度不純物領域、及び、前記低濃度不純物領域に隣接するとともに前記低濃度不純物領域よりも高濃度の不純物を含む高濃度不純物領域を含む半導体層と、
前記チャネル領域及び前記低濃度不純物領域の上に配置され、前記チャネル領域の直上の膜厚が前記低濃度不純物領域の直上の膜厚よりも厚い保護膜と、
前記高濃度不純物領域に電気的に接続された電極と、
を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタ回路基板。
A gate electrode disposed on an insulating substrate;
A gate insulating film disposed on the gate electrode;
A channel region formed of polysilicon disposed on the gate insulating film and positioned immediately above the gate electrode; a low-concentration impurity region adjacent to the channel region and containing a higher concentration of impurities than the channel region; And a semiconductor layer including a high concentration impurity region adjacent to the low concentration impurity region and including a higher concentration impurity than the low concentration impurity region;
A protective film disposed on the channel region and the low-concentration impurity region, and a film thickness immediately above the channel region is greater than a film thickness directly above the low-concentration impurity region;
An electrode electrically connected to the high concentration impurity region;
A thin film transistor circuit board comprising:
前記電極は、前記高濃度不純物領域及び前記保護膜の上に積層された第1導電層と、前記第1導電層の上に積層され前記第1導電層よりも厚い膜厚の第2導電層と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ回路基板。   The electrode includes a first conductive layer stacked on the high-concentration impurity region and the protective film, and a second conductive layer stacked on the first conductive layer and thicker than the first conductive layer. The thin film transistor circuit board according to claim 1, comprising: 前記第1導電層は、前記高濃度不純物領域の直上の膜厚が前記保護膜の直上の膜厚と略同一であり、
前記第2導電層は、前記高濃度不純物領域の直上の膜厚が前記保護膜の直上の膜厚よりも厚いことを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ回路基板。
In the first conductive layer, the film thickness immediately above the high-concentration impurity region is substantially the same as the film thickness directly above the protective film,
3. The thin film transistor circuit substrate according to claim 2, wherein the second conductive layer has a film thickness immediately above the high-concentration impurity region larger than a film thickness immediately above the protective film.
前記第1導電層は、少なくともマグネシウム(Mg)及びアルミニウム(Al)を含む銅合金によって形成され、
前記第2導電層は、銅(Cu)によって形成されたことを特徴とする請求項2または3に記載の薄膜トランジスタ回路基板。
The first conductive layer is formed of a copper alloy containing at least magnesium (Mg) and aluminum (Al),
4. The thin film transistor circuit board according to claim 2, wherein the second conductive layer is made of copper (Cu).
絶縁基板の上にゲート電極を形成し、
前記ゲート電極の上に順次、ゲート絶縁膜及びポリシリコンからなる半導体層を形成し、
前記ゲート電極の直上であって前記半導体層の上に、中央部の膜厚が中央部を挟んだ両端部の膜厚よりも厚い階段状の保護膜を形成し、
前記半導体層に不純物を注入して、前記保護膜の中央部の直下にチャネル領域を形成し、前記保護膜の両端部の直下に低濃度不純物領域を形成し、前記保護膜から露出した領域に高濃度不純物領域を形成し、
前記保護膜及び前記保護膜から露出した前記半導体層の上にメッキ用の電極用シード層を形成し、
前記電極用シード層の上に電極形成領域を露出したメッキ用レジストを形成し、
前記メッキ用レジストをマスクとして電解メッキにより前記電極形成領域をメッキして前記電極用シード層の上にメッキ層を形成し、
前記メッキ用レジストを除去し、
前記メッキ層をマスクとして前記電極用シード層を除去する、ことを特徴とする薄膜トランジスタ回路基板の製造方法。
Forming a gate electrode on an insulating substrate;
A gate insulating film and a semiconductor layer made of polysilicon are sequentially formed on the gate electrode,
A step-like protective film is formed immediately above the gate electrode and on the semiconductor layer, and the film thickness of the central part is thicker than the film thickness of both ends sandwiching the central part,
Impurities are implanted into the semiconductor layer, a channel region is formed immediately below the central portion of the protective film, a low-concentration impurity region is formed immediately below both end portions of the protective film, and a region exposed from the protective film is formed. Forming a high concentration impurity region,
Forming an electrode seed layer for plating on the protective film and the semiconductor layer exposed from the protective film;
Forming a plating resist exposing the electrode formation region on the electrode seed layer,
Plating the electrode formation region by electrolytic plating using the plating resist as a mask to form a plating layer on the electrode seed layer;
Removing the plating resist;
A method of manufacturing a thin film transistor circuit board, wherein the electrode seed layer is removed using the plating layer as a mask.
前記ゲート電極は、
前記絶縁基板の上にゲート用シード層を形成し、
前記絶縁基板の上に前記ゲート用シード層を露出する下地絶縁膜を形成し、
前記下地絶縁膜をマスクとして電解メッキする、ことにより形成したことを特徴とする請求項5に記載の薄膜トランジスタ回路基板の製造方法。
The gate electrode is
Forming a gate seed layer on the insulating substrate;
Forming a base insulating film exposing the gate seed layer on the insulating substrate;
6. The method of manufacturing a thin film transistor circuit board according to claim 5, wherein the thin film transistor circuit board is formed by electrolytic plating using the base insulating film as a mask.
前記保護膜は、
前記半導体層上に保護膜材料を成膜し、
前記保護膜材料の上にその中央部の膜厚が中央部を挟んだ両端部の膜厚よりも厚い階段状の保護膜用レジストを形成し、
ドライエッチングにより前記保護膜用レジストから露出した前記保護膜材料を除去し、
アッシングにより前記保護膜用レジストの両端部を除去し、
ドライエッチングにより前記保護膜用レジストから露出した前記保護膜材料をエッチングして前記保護膜用レジストの直下の膜厚よりも膜厚を低減し、
前記保護膜用レジストを除去する、ことによって形成したことを特徴とする請求項5または6に記載の薄膜トランジスタ回路基板の製造方法。
The protective film is
Forming a protective film material on the semiconductor layer;
A stepwise protective film resist is formed on the protective film material, the film thickness at the center being thicker than the film thickness at both ends sandwiching the center.
Removing the protective film material exposed from the protective film resist by dry etching;
Remove both ends of the protective film resist by ashing,
Etching the protective film material exposed from the protective film resist by dry etching to reduce the film thickness below the film thickness immediately below the protective film resist,
7. The method of manufacturing a thin film transistor circuit substrate according to claim 5, wherein the protective film resist is formed by removing the resist for the protective film.
前記チャネル領域、前記低濃度不純物領域、及び、前記高濃度不純物領域は、前記保護膜から露出した前記半導体層に不純物を注入し、前記保護膜の両端部の直下の前記半導体層及び前記保護膜から露出した前記半導体層に不純物を注入する、ことによって形成したことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ回路基板の製造方法。   The channel region, the low-concentration impurity region, and the high-concentration impurity region implant impurities into the semiconductor layer exposed from the protective film, and the semiconductor layer and the protective film immediately below both ends of the protective film 8. The method of manufacturing a thin film transistor circuit substrate according to claim 5, wherein an impurity is implanted into the semiconductor layer exposed from the substrate. 前記電極用シード層は、少なくともマグネシウム(Mg)及びアルミニウム(Al)を含む銅合金によりスパッタ法によって形成したことを特徴とする請求項5乃至8のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ回路基板の製造方法。   9. The thin film transistor circuit substrate according to claim 5, wherein the electrode seed layer is formed by sputtering using a copper alloy containing at least magnesium (Mg) and aluminum (Al). Method. 前記電極は、銅(Cu)によって形成したことを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ回路基板の製造方法。   The method for manufacturing a thin film transistor circuit substrate according to claim 5, wherein the electrode is formed of copper (Cu).
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