JP2639356B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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Description
造方法に関し、特にアクティブマトリクス型の液晶ディ
スプレイに用いられる薄膜トランジスタの製造方法に関
するものである。
するアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイは、階
調表示が可能で、高コントラスト比、高精細な表示を容
易に実現できることからCRTに対抗しうるディスプレ
イ手段として盛んに開発が行われている。しかし、薄膜
トランジスタを用いたアクティブマトリクス型液晶ディ
スプレイは製造工程が複雑なことから価格的に高価にな
るという欠点がある。
造方法(以下、これを第1の従来例という)を示す工程
順断面図である。まず、透明ガラス基板1上に、Cr、
Alなどのゲート用金属膜を成膜し、フォトレジストを
塗付し、第1のマスクを用いて露光し現像した後、フォ
トレジストをマスクとしてゲート用金属膜をエッチング
してゲート電極4を形成する〔図3(a)〕。
絶縁膜6、トランジスタの活性層となるノンドープのア
モルファスシリコン(以下、a−Siと記す)膜7およ
びこのa−Si膜7と金属配線のオーミックコンタクト
をとるためのn+ 型a−Si膜8を、プラズマCVD法
により順次連続的に成膜する。次に、第2のマスクを用
いてフォトレジストパターンを形成し、RIE(Reacti
ve Ion Etching)法などにより、a−Si膜7、8をエ
ッチングしてゲート電極部上にのみ残るようにパターニ
ングする。続いて、第3のマスクを用いたフォトリソグ
ラフィ法により、周辺部配線の導通をとるために、選択
的にゲート絶縁膜6を除去する〔図3(b)〕。
により堆積し、これを第4のマスクを用いたフォトリソ
グラフィ工程によりパターニングしてソース電極9、ド
レイン電極10を形成する〔図3(c)〕。さらに、I
TOなどからなる透明導電膜をスパッタ法などにより成
膜し、これを第5のマスクを用いたフォトリソグラフィ
法によりパターニングして画素電極5を形成する〔図3
(d)〕。
ベーション膜11をプラズマCVD法あるいはスパッタ
法を用いて成膜し、第6のマスクを用いるフォトリソグ
ラフィ法により、画素電極上などの不要なパッシベーシ
ョン膜を除去して、従来法によるアクティブマトリクス
液晶ディスプレイ用の薄膜トランジスタの形成が完了す
る〔図3(e)〕。
は、必要となるフォトマスクの枚数は6であり、またエ
ッチング工程数はチャネルエッチングを含めると7であ
る。このように従来法では、工程数が多くそのため製品
のコストアップを招いていた。そこで、この問題点を解
決すべくフォトリソグラフィ工程数を削減できる製造方
法がいくつか提案されている。
165号公報にて提案された製造方法(以下、これを第
2の従来例という)を説明するための工程順断面図であ
る。透明ガラス基板1上に、ITO、SnO2 などから
なる透明導電膜2およびCr、Alなどからなる金属膜
3をそれぞれスパッタ法などにより連続して成膜する。
次に、第1のマスクを用いたフォトリソグラフィ法によ
りこの2層膜をパターニングしてゲート電極4と画素電
極5を形成する〔図4(a)〕。
ン窒化膜からなるゲート絶縁膜6、a−Si膜7および
ゲート絶縁膜と同じくシリコン窒化膜からなる保護絶縁
膜12を連続的に成膜し、第2のマスクを用いたフォト
リソグラフィ法により、保護絶縁膜12およびa−Si
膜7をパターニングして、ゲート電極4上にアイランド
状に残す〔図4(b)〕。
ラフィ法により、ゲート絶縁膜6および保護絶縁膜12
をパターニングして、画素電極上のゲート絶縁膜6を除
去するとともに、保護絶縁膜12にa−Si膜7へのコ
ンタクトホールを形成する〔図4(c)〕。その後、光
透過型の液晶表示を可能ならしめるために、画素電極部
の金属膜をエッチング除去する工程を追加し、透明な表
示電極を得る〔図4(d)〕。
どからなる金属膜を連続的に成膜する。これらの2層
を、第4のマスクを用いたフォトリソグラフィ工程によ
りパターニングして、一端がそれぞれa−Si膜7と接
続されたソース電極9と、ドレイン電極10とを形成す
る。ソース電極9の他端は画素電極5に接続される〔図
4(e)〕。以上のように、この第2の従来例によれ
ば、4回のフォトリソグラフィ工程により薄膜トランジ
スタを形成することができる。
は、3回乃至4回のフォトリソグラフィ工程により薄膜
トランジスタを形成する方法(以下、これを第3の従来
例という)が開示されている。以下、その工程順断面図
である図5(a)〜(e)を参照してこの第3の従来例
について説明する。透明ガラス基板1上に、ITO、S
nO2 などからなる透明導電膜2およびCr、Alなど
からなる金属膜3をそれぞれスパッタ法などにより連続
して成膜する。次に、第1のマスクを用いたフォトリソ
グラフィ法によりこの2層膜をパターニングしてゲート
電極4と画素電極5を形成する〔図5(a)〕。
リコン窒化膜からなるゲート絶縁膜6、a−Si膜7お
よびn+ 型a−Si膜8を順次成膜する〔図5
(b)〕。次に、第2のマスクを用いたフォトリソグラ
フィ法およびRIE法により、a−Si膜7、8および
ゲート絶縁膜6を同時にパターニングしてゲート電極4
上にアイランド状の半導体層を形成する。この際、画素
電極5の表面も露出される〔図5(c)〕。
などにより成膜し、第3のマスクを用いたフォトリソグ
ラフィ法によりパターニングしてソース電極9とドレイ
ン電極10を形成する。さらに、画素電極5の金属膜3
を除去し、続いて、a−Si膜7上の露出しているn+
型a−Si膜8を除去する〔図5(d)〕。
成できたことになるが、信頼性上の問題および液晶ディ
スプレイに応用する場合、光遮蔽を行う必要があること
からパッシベーション膜11と光遮蔽膜13を成膜し、
第4のマスクを用いたフォトリソグラフィ法により光遮
蔽膜をパターニングして、第3の従来例による製造は完
了する〔図4(e)〕。
れている第1の従来例では、6回ものフォトリソグラフ
ィ工程が必要となり、製造工程が複雑でコスト低減が困
難であるという問題点があった。また、第2の従来例で
は、フォトリソグラフィ工程は4回と少なくなっている
が、透明な表示電極を得るために画素電極部の金属膜の
エッチング工程を追加する必要があり、製造工程が複雑
になる問題点があった。この点については、第3の従来
例も同様である。
活性層であるa−Si膜の大きさがゲート絶縁膜の大き
さと等しいため、必然的にa−Si膜の大きさがゲート
電極より広くなりゲート電極による遮光効果が減殺さ
れ、さらにa−Si膜が必要以上に広くなるためリーク
電流が増大して表示品質が低下するという問題があっ
た。また、このようなa−Si膜がゲート電極を覆う構
造では、a−Si膜が画素電極など他の領域との短絡し
やすく高歩留りで製造することが困難である。
たものであって、その目的は、液晶ディスプレイの表示
品質を犠牲にすることなく真に製造工程数を削減してコ
ストダウンと歩留りの向上を図ることのできる薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することである。
め、本発明によれば、 (1)透明基板上に透明導電膜および第1の金属膜を堆
積する工程と、 (2)第1のレジスト膜を形成しこれをマスクとして前
記第1の金属膜および透明導電膜をパターニングしてゲ
ート電極および第1の金属膜に被覆された画素電極を形
成する工程〔図1(a)〕と、 (3)全面にゲート絶縁膜、高比抵抗半導体層および低
比抵抗半導体層を順次堆積する工程と、 (4)第2のレジスト膜を形成しこれをマスクとして高
比抵抗半導体層および低比抵抗半導体層をパターニング
して前記ゲート電極上に島状の半導体層を形成する工程
〔図1(b)〕と、 (5)第3のレジスト膜を形成しこれをマスクとして前
記画素電極上の前記ゲート絶縁膜をエッチング除去する
工程〔図1(c)〕と、 (6)全面に第2の金属膜を堆積する工程と、 (7)第4のレジスト膜を形成しこれをマスクとして前
記第2の金属膜をパターニングしてソース電極およびド
レイン電極を形成するとともに前記画素電極上の第1の
金属膜を除去する工程〔図1(d)〕と、を有する薄膜
トランジスタの製造方法、が提供される。
て説明する。 [第1の実施例]図1を参照して本発明の第1の実施例
について説明する。なお、図1は、第1の実施例の製造
工程を順に示した工程断面図である。まず、透明ガラス
基板1上にスパッタ法などによりITOなどの透明導電
膜2を100〜500Åの厚さに、Cr、Alなどから
なる金属膜3を1000〜3000Åの厚さに連続的に
堆積する。次いで、第1のマスクを用いたフォトリソグ
ラフィ法により、この2層膜のパターニングを行ない、
ゲート電極4と金属膜3に被覆された画素電極5とを同
時に形成する〔図1(a)〕。
コン窒化膜などからなるゲート絶縁膜6を2000〜4
000Åの厚さに、ノンドープのa−Si膜7を200
〜1000Åの厚さに、n+ 型a−Si膜8を30〜1
50Åの厚さに連続的に成膜する。続いて、第2のマス
クを用いたフォトリソグラフィ法により、n+ 型a−S
i膜8およびa−Si膜7をパターニングしてゲート電
極4上にアイランド状に残す〔図1(b)〕。
ラフィ法により、ゲート絶縁膜6を選択的にエッチング
して、画素電極5上の金属膜を露出させる開口を形成す
る〔図1(c)〕。その後、Cr、Alなどの、金属膜
3と同一材料からなる金属膜を1000〜3000Åの
膜厚に堆積し、これを第4のマスクを用いたフォトリソ
グラフィ法によりパターニングして、ソース電極9とド
レイン電極10を形成する。このとき、同時にゲート絶
縁膜の開口部に露出している金属膜3もエッチング除去
して透明な表示電極を得る〔図1(d)〕。
しているn+ 型a−Si膜8を除去する。次いで、薄膜
トランジスタ特性の安定化処理として400Pa程度の
圧力にした真空チャンバー内に基板を装着し、H2 ガス
を充満させ、0.02W/cm2 程度の放電を20秒程
度行い、剥きだしになったバックチャネル部を処理す
る。その後、さらに200℃で1時間程度のアニールを
行う。
するが、本実施例では、必要なフォトリソグラフィ工程
の回数は4となっており、そしてソース・ドレイン電極
のパターニング工程が画素電極上の金属膜の除去工程を
かねているため、工程が簡素化されている。また、アイ
ランド状のa−Si膜をゲート電極4よりも十分に小さ
く形成することができるため、ゲート電極による遮光効
果を十分に享受することができる。
施例について説明する。本実施例では、図1(c)に示
す状態に加工した後、金属膜を被着し、この金属膜のパ
ターニングと画素電極上の金属膜の除去とを同時に行う
(ここまでの工程は第1の実施例の場合と同様であ
る)。
秒程度浸漬する。その後、チャネルエッチングを行い、
さらに、200℃で1時間程度のアニールを行う。以上
のフッ酸処理およびアニールは薄膜トランジスタ特性の
安定化のために行うものである。
施例について説明する。本実施例では、図1(d)に示
す状態までは、第1の実施例と同様の工程を行い、その
後、図2に示されるように、プラズマCVD法等によ
り、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜などからなるパッ
シベーション膜11を1000〜3000Åの膜厚に堆
積し、第5のマスクを用いたフォトリソグラフィ法を適
用して画素電極部の窓開けを行う。本実施例では、フォ
トリソグラフィ工程は1回増えて5回となるが、製品の
耐久性をより向上させることができる。
トランジスタの製造方法は、ゲート電極と金属膜によっ
て被覆された画素電極とを同時に形成しておき、ソース
・ドレイン電極形成時に画素電極上に形成された金属膜
を同時に除去するものであるので、パッシベーション膜
を形成しないのであれば、4回のフォトリソグラフィ工
程と、より少ないエッチング工程により薄膜トランジス
タを形成することができるため、製造工程の簡素化を実
現することができ、それにともない製造歩留りの向上と
コストの削減を図ることができる。
−Si膜をゲート電極上にこれより狭く形成することが
できるため、a−Si膜と画素電極などとの短絡を防止
することができる。さらに、ゲート電極によって活性層
の遮光を行うことができるため、リーク電流を抑制して
高い表示品質の画像を得ることができる。
ための工程順断面図。
ための断面図。
程順断面図。
程順断面図。
程順断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】 (1)透明基板上に透明導電膜および第
1の金属膜を堆積する工程と、 (2)第1のレジスト膜を形成しこれをマスクとして前
記第1の金属膜および透明導電膜をパターニングしてゲ
ート電極および第1の金属膜に被覆された画素電極を形
成する工程と、 (3)全面にゲート絶縁膜、高比抵抗半導体層および低
比抵抗半導体層を順次堆積する工程と、 (4)第2のレジスト膜を形成しこれをマスクとして低
比抵抗半導体層および高比抵抗半導体層をパターニング
して前記ゲート電極上に島状の半導体層を形成する工程
と、 (5)第3のレジスト膜を形成しこれをマスクとして前
記画素電極上の前記ゲート絶縁膜をエッチング除去する
工程と、 (6)全面に第2の金属膜を堆積する工程と、 (7)第4のレジスト膜を形成しこれをマスクとして前
記第2の金属膜をパターニングしてソース電極およびド
レイン電極を形成するとともに前記画素電極上の第1の
金属膜を除去する工程と、 を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
法。 - 【請求項2】 前記第1の金属膜および前記第2の金属
膜を同一の金属材料により形成することをことを特徴と
する請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項3】 前記第(7)の工程の後に、露出してい
る低比抵抗半導体層をエッチング除去し、続いて、水素
プラズマ中で処理を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。 - 【請求項4】 前記第(7)の工程の後に、バッファー
ドフッ酸にて処理し、続いて露出している低比抵抗半導
体層をエッチング除去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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23228794A JP2639356B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP23228794A JP2639356B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
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JPH0876144A JPH0876144A (ja) | 1996-03-22 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP23228794A Expired - Lifetime JP2639356B2 (ja) | 1994-09-01 | 1994-09-01 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
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KR101116816B1 (ko) * | 2004-06-05 | 2012-02-28 | 엘지디스플레이 주식회사 | 반투과형 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 |
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- 1994-09-01 JP JP23228794A patent/JP2639356B2/ja not_active Expired - Lifetime
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