JP3309517B2 - 薄膜トランジスタの製造方法及び液晶表示装置の製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法及び液晶表示装置の製造方法

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JP3309517B2 JP24173293A JP24173293A JP3309517B2 JP 3309517 B2 JP3309517 B2 JP 3309517B2 JP 24173293 A JP24173293 A JP 24173293A JP 24173293 A JP24173293 A JP 24173293A JP 3309517 B2 JP3309517 B2 JP 3309517B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ及び液
晶表示装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置においては、画素信号を供
給するデ−タ線および走査信号を伝達するゲ−ト線が格
子状に配置されており各画素領域が区画形成された一方
側の透明絶縁基板と共通電極が形成された他方側の透明
絶縁基板との間に液晶が封入されており、共通電極と各
画素領域の画素電極との間に印加される電位を制御し
て、画素領域毎の液晶の配向状態を変化させるようにな
っている。このため、各画素領域から構成されたマトリ
クスアレイの一般的な構造は、垂直方向のデ−タ線と、
水平方向のゲ−ト線とによって区画形成された画素領域
にデ−タ線が導通接続するソ−スおよびゲ−ト線が導通
接続するゲ−トを有する薄膜トランジスタ(以下TFT
と略す)が構成されており、そのドレインには、それら
の表面側に形成されたシリコン酸化膜からなる層間絶縁
膜の接続孔を介して画素電極が導通接続している。
【0003】従来、小型の液晶表示装置においては、開
口率を維持するためにデ−タ線と画素電極が別層に形成
されている構造をとる。その場合、層間絶縁膜を2層堆
積する必要があり、通常第1層目と第2層目の層間絶縁
膜の膜種は異なるため各層間絶縁膜のエッチングレ−ト
も異なる。ウェットエッチングにより接続孔を開口し、
直接画素電極がTFT素子と導通接続する場合、各層ご
とにエッチングする必要がある。しかし第1層目の層間
絶縁膜にTFTのソ−ス及びドレインと導通接続するよ
うに接続孔を開口した後、デ−タ線(例えばAl)をス
パッタ法により形成し、次に第2層目の層間絶縁膜を堆
積した後、第1の層間絶縁膜のドレイン側の接続孔を介
してTFTのドレインと導通接続するように接続孔を開
口しようとすると、デ−タ線を形成する際のスパッタダ
メ−ジにより第1層目と第2層目の層間絶縁膜の密着不
良が発生し、その界面からエッチング液が染み込み第2
層目に開口された接続孔はオ−バ−エッチングされ逆テ
−パ−形状となる。その後その接続孔及び第1層目の層
間絶縁膜のドレイン側に開口された接続孔を介してTF
Tのドレインに導通接続するように透明画素電極(例え
ばITO膜)を形成すると、接続孔が逆テ−パ−形状の
ため画素電極が断線し表示欠陥の原因となる。そのた
め、デ−タ線を形成する前に画素側の接続孔をレジスト
で覆いスパッタダメ−ジを回避する必要がある。またレ
ジストが付着した状態でスパッタするためスパッタ中に
レジストからガスが発生し、デ−タ線とTFT素子との
コンタクト不良が起こる。よってTFT素子と良好なコ
ンタクト抵抗を得るためには300℃程度の熱処理を行
いレジストをキュアする必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記プロセス
のとおり画素側の接続孔をレジストで覆い、150℃程
度の温度で乾燥した後、一気に300℃程度の熱処理を
施すと、レジストが変形しデ−タ線のパタ−ン部分にレ
ジストが入り込み、その上からデ−タ線を成膜しパタ−
ニングするとデ−タ線がレジストで挟まれた状態となり
レジスト剥離の際、デ−タ線が剥がれ断線となり歩留ま
り低下の原因となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の薄膜トランジスタの製造方法において講じ
た手段は、基板上に薄膜トランジスタのソース領域及び
ドレイン領域となるシリコン層を形成する工程と、前記
シリコン層上に絶縁膜を堆積する工程と、前記シリコン
層のソース領域上の前記絶縁膜に形成される第1接続孔
と、前記シリコン層のドレイン領域上の前記絶縁膜に形
成される第2接続孔とを同時に開口する工程と、前記第
2接続孔をレジストで覆う工程と、前記レジストを、所
定の温度に加熱した後、所定の昇温速度で段階的に昇温
して、温度が所定の熱処理温度に達した後、該熱処理温
度で一定時間保持する工程と、しかる後にソース電極を
形成する工程とを有することを特徴とする。さらに、本
発明の液晶表示装置の製造方法において講じた手段は、
基板上に薄膜トランジスタのソース領域及びドレイン領
域となるシリコン層を形成する工程と、前記シリコン層
上に絶縁膜を堆積する工程と、前記シリコン層のソース
領域上の前記絶縁膜に形成される第1接続孔と、前記シ
リコン層のドレイン領域上の前記絶縁膜に形成される第
2接続孔とを同時に開口する工程と、前記第2接続孔を
レジストで覆う工程と、前記レジストを、所定の温度に
加熱した後、所定の昇温速度で段階的に昇温して、温度
が所定の熱処理温度に達した後、該熱処理温度で一定時
間保持する工程と、しかる後にデータ線を形成する工程
とを有することを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明の液晶表示装置の製造方法において、接
続孔を覆ったレジストは上記の処理方法を施すことによ
り、変形が抑制されデ−タ線下にレジストが入り込まず
断線する恐れはない。
【0007】
【実施例】次に本発明の一実施例について添付図面を参
照して説明する。図1は本発明の実施例の製造方法を適
用した液晶表示装置における画素領域の構造断面図を工
程ごとに示したものである。
【0008】この画素領域には、デ−タ線12が導通接
続するソ−ス2、ゲ−ト線が導通接続するゲ−ト7、お
よび画素電極15が導通接続するドレイン3によって、
TFTが形成されている。このTFTの断面構造は、液
晶表示装置全体を支持する絶縁透明基板1の表面側にS
iH4ガスを600℃程度で熱分解させ、減圧下での化学気
相成長法(以下CVD法と略す)により多結晶シリコン
層4を1000Å程度堆積した後所定の形状にパタ−ニング
し、次にこの多結晶シリコン層4の表面を1000〜1200℃
で熱酸化することによりゲ−ト酸化膜6を1200Å程度堆
積する。このとき多結晶シリコン層4は熱酸化により反
応するため膜厚は500Å程度となる。この多結晶シリコン
には、真性の多結晶シリコン領域であるチャネル領域5
を除いて、n型の不純物としてリンが導入されて(p型
を形成する場合はボロン)、ソ−ス2およびドレイン3
が形成されている。ここでリンの導入は、多結晶シリコ
ン層4の表面側に形成されたゲ−ト酸化膜6上のゲ−ト
7をマスクとするイオン注入を利用することにより、ソ
−ス2およびドレイン3がセルフアラインとなるように
行われる。ここでゲ−ト7は多結晶シリコン膜を3000〜
4000Å堆積した後、この多結晶シリコン膜中に酸素及び
窒素雰囲気中でオキシ塩化リン(POCl3)を用い900
〜1000℃でリンを熱拡散するかあるいは、同等量のリン
をイオン打ち込みにより注入し、所定の形状にパタ−ニ
ングして形成する。このTFT8の表面側には、シリコ
ン酸化膜からなる第1の層間絶縁膜8がSiH4系ある
いはTEOS系のガスを用い、常圧CVD法あるいは減
圧CVD法により8000〜10000Å程度堆積されており、
それには第1の接続孔9と第2の接続孔10とがそれぞ
れTFTのソ−ス及びドレインと導通接続するように開
口されている(a)。次にそのうちの第2の接続孔10
のみをレジスト11で覆った後、窒素雰囲気中で150
℃〜160℃で加熱し乾燥させる。なおこの際、接続孔
を覆うレジストはポジレジストでもネガレジストでも良
い。そしてここで300℃の熱処理を一気に行うと図2
に示したように、レジストが変形しデ−タ線のパタ−ン
部分にまで入り込むため、熱処理方法を150℃〜30
0℃まで段階的(例えば10℃/分)に昇温させていき
300℃で30分以上保持する(b)。そしてスパッタ
法によりデ−タ線となるアルミニウムを3000〜8000Å程
度堆積する(c)。そして第1の接続孔を介して、この
アルミニウムがソ−ス2に導通接続するようにパタ−ニ
ングし、デ−タ線上のレジスト及び第2の接続孔10を
覆っていたレジスト11を同時に剥離しデ−タ線12を
形成する(d)。このとき、第2の接続孔10のみをレ
ジストで覆う場合のフォトマスクは第2の接続孔10の
みがレジスト覆われ、かつデ−タ線がレジストで覆われ
ないパタ−ンであれば良いから画素電極を形成するフォ
トマスクを共用して用いれば良い。あるいは画素電極の
周囲に不透明金属膜でブラックマトリクスを形成する構
造の場合には、そのブラックマトリクスを形成する際の
フォトマスクでレジストの極性を反転させて用いても良
い。つまりブラックマトリクスをパタ−ニングする際に
ポジレジストを用いたならばネガレジスト、逆にブラッ
クマトリクス形成時にネガレジストを用いたならばポジ
レジストを用いることによりドレイン側の接続孔のみを
レジストで覆うことができる。次にその上層に第2の層
間絶縁膜13が第1の層間絶縁膜9と同様にSiH4
あるいはTEOS系のガスを用い、常圧CVD法あるい
は減圧CVD法により8000〜10000Å程度堆積されてお
り、接続孔14を第1の層間絶縁膜の第2の接続孔10
を介してドレイン3に導通接続されるように開孔した
後、画素電極15となるITO膜をスパッタ法により10
00Å〜2000Å堆積し、接続孔14と第1の層間絶縁膜の
第2の接続孔10を介してドレイン3に導通接続され、
画素電極の端部がデ−タ線の上方位置に配置されるよう
にパタ−ニングして形成し完成する(e)。本実施例で
は画素電極にスパッタによるITO膜を用いたが、金属
インジウムあるいはインジウム−スズ合金をスパッタ
法、蒸着法またはCVD法により堆積した後、300℃
〜500℃で酸素雰囲気あるいは空気中においてドライ
酸化または水蒸気を用いたウェット酸化を行うことによ
り、画素電極を形成しても良い。
【0009】従って、本液晶表示装置において、デ−タ
線形成前にドレイン側の接続孔を覆うレジストの熱処理
を段階的に行うため、レジストの変形が抑制されデ−タ
線下へのレジストの入り込みがなくなり、デ−タ線の断
線が防止できるため歩留りを向上させることが可能であ
る。
【0010】
【発明の効果】本発明の液晶表示装置の製造方法におい
て前記のとおり、デ−タ線形成前にドレイン側の接続孔
を覆うレジストの熱処理を段階的に行うことに特徴を有
するので、以下の効果を奏する。
【0011】ソース電極あるいはデ−タ線形成前にド
レイン側の接続孔を覆っているレジストの熱処理は、連
続的に昇温させながら行うので、レジストの変形が抑制
され、デ−タ線下へのレジストの入り込みがなくなり、
ソース線あるいはデ−タ線の断線が防止されるため歩留
まりが向上する。
【0012】ドレイン側の接続孔をレジストで覆う場
合のフォトマスクは画素電極のフォトマスクと共用で
き、あるいは画素電極の周囲にブラックマトリクスを形
成する場合はそのブラックマトリクスのフォトマスクと
も共用して使用できるため、この工程専用に新規にフォ
トマスクを作成する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)は本発明を各工程ごとに示した
図。 (a)第1層目の層間絶縁膜にTFTのソ−ス及びドレ
インと導通接続するように接続孔を開口した図。 (b)開口された接続孔のうちドレイン側の接続孔のみ
をレジストで覆った図。 (c)ドレイン側の接続孔をレジストで覆ったままでデ
−タ線を堆積した図。 (d)デ−タ線をパタ−ニングし、デ−タ線上のレジス
ト及びドレイン側の接続孔を覆っていたレジスト同時に
剥離し、デ−タ線を形成した図。 (e)完成図。
【図2】図1のbにおいて、急激な熱処理を行った場合
のレジストの状態を示した図。
【符号の説明】
1 透明絶縁基板 2 ソ−ス 3 ドレイン 4 多結晶シリコン膜 5 チャネル 6 ゲ−ト酸化膜 7 ゲ−ト電極 8 第1層目の層間絶縁膜 9 第1の接続孔 10 第2の接続孔 11 レジスト 12 デ−タ線 13 第2層目の層間絶縁膜 14 接続孔 15 画素電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/786 H01L 29/78 616K (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3205 H01L 21/321 H01L 21/3213 H01L 21/768 H01L 21/027 H01L 21/336 H01L 29/78

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に薄膜トランジスタのソース領域及
    びドレイン領域となるシリコン層を形成する工程と、前
    記シリコン層上に絶縁膜を堆積する工程と、前記シリコ
    ン層のソース領域上の前記絶縁膜に形成される第1接続
    孔と、前記シリコン層のドレイン領域上の前記絶縁膜に
    形成される第2接続孔とを同時に開口する工程と、前記
    第2接続孔をレジストで覆う工程と、前記レジストを、
    所定の温度に加熱した後、所定の昇温速度で段階的に昇
    温して、温度が所定の熱処理温度に達した後、該熱処理
    温度で一定時間保持する工程と、しかる後にソース電極
    を形成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。
  2. 【請求項2】基板上に薄膜トランジスタのソース領域及
    びドレイン領域となるシリコン層を形成する工程と、前
    記シリコン層上に絶縁膜を堆積する工程と、前記シリコ
    ン層のソース領域上の前記絶縁膜に形成される第1接続
    孔と、前記シリコン層のドレイン領域上の前記絶縁膜に
    形成される第2接続孔とを同時に開口する工程と、前記
    第2接続孔をレジストで覆う工程と、前記レジストを、
    所定の温度に加熱した後、所定の昇温速度で段階的に昇
    温して、温度が所定の熱処理温度に達した後、該熱処理
    温度で一定時間保持する工程と、しかる後にデータ線を
    形成する工程とを有することを特徴とする液晶表示装置
    の製造方法。
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