JP3438411B2 - 絶縁体基板の製造方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

絶縁体基板の製造方法および半導体装置の製造方法

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    • G02F2201/42Arrangements for providing conduction through an insulating substrate

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁体基板上の半導体
装置の製造方法に関し、更に詳しくは、液晶等と組み合
わせた液晶表示装置を構成する薄膜トランジスタのアク
ティブマトリクスアレイ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】絶縁体基板上に薄膜トランジスタ(以
下、TFTと略記)をマトリクスアレイ状に形成したT
FTアクティブマトリクスアレイ基板と液晶とを組み合
わせた液晶表示装置は、近年、ますます小型で高集積の
TFTアクティブマトリクスアレイ基板による液晶表示
装置や高画素数で大面積のTFTアクティブマトリクス
基板による液晶表示装置を目指した開発、商品化が進め
られている。この様な絶縁体基板を用いる小型で高集積
のTFTアクティブマトリクスアレイ基板や、高画素数
で大面積のTFTアクティブマトリクスアレイ基板を製
造する工程、更に液晶と組み合わせて液晶表示装置を製
造する工程において、静電気に起因する不良が発生する
という問題がある。この静電気は、TFTアクティブマ
トリクスアレイ基板が絶縁体であるために、製造工程中
における摩擦などによって絶縁体基板に発生するものや
プラズマCVDやRIE等のプラズマ工程で発生するも
の等が知られている。この静電気が発生すると、TFT
アクティブマトリクスアレイの電極配線の交叉する部分
での配線間が層間絶縁膜を通して短絡したり、静電気の
発生した状態のままの配線に接続しているTFTが破壊
したり、特性が劣化したりして、液晶表示装置に線状欠
陥や、画質の劣化という画質不良が出る。
【0003】従来、この様な製造工程中に発生する静電
気の対策として、図5に示すようにTFTアクティブマ
トリクスアレイの電極配線を、高抵抗半導体膜で配線間
を短絡する半導体層ショートリング、又は導電体膜で配
線間を短絡するショートリングを用いて電極配線を短絡
し、各々の電極配線間に電位差を生じない様にし、配線
交叉部の短絡、TFTの破壊や特性劣化の防止対策とし
ている。
【0004】ここで従来例として示した図5の構成に関
し、概略的な説明する。このTFTアクティブマトリク
スアレイ基板は絶縁体基板上にTFT71がマトリクス
状に配列されていて、各TFTのソースは1列毎に共通
のデータ線72に接続され、ドレインは付加容量74と
液晶に電圧を印加する透明電極75に接続され、ゲート
は1行毎に共通のゲート線73に接続されて形成されて
いる。また、各付加容量の電極も共通の配線76で接続
されている。この様な構成となっているTFTアクティ
ブマトリクスアレイに、前述の如く製造工程中に発生す
る静電気の対策として、高抵抗半導体膜で配線間を短絡
する半導体層ショートリング77が形成されている。
【0005】ここでは、半導体層ショートリング77に
よる静電気対策をしたTFTアクティブマトリクスアレ
イの例として、図5で説明したが、他の例として、導電
体膜で配線間を短絡するショートリングを用いて電極配
線を短絡し、しかも絶縁体基板上に形成されたTFTア
クティブマトリクスアレイ群の間の配線間も導電体膜で
短絡させ、製造工程の最終段階でショートリング等を切
断するか、又はTFTアクティブマトリクスアレイをチ
ップとして基板の切断時にショートリング等を切断して
電極配線を分離する方法もある。
【0006】しかし、製造工程において発生する静電気
の対策としての従来例では、絶縁体基板が他の物体との
摩擦によって引き起こる静電気の対策としては不十分で
あり、絶縁体基板に静電気が発生するとアクティブマト
リクスを構成するTFTや付加容量の破壊、TFTの特
性劣化を引き起し画質不良となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したご
とく、絶縁体基板を用いた半導体装置、特に液晶表示装
置となるTFTアクティブマトリクスアレイ基板の製造
工程で、静電気発生により引き起こされるTFTの破壊
やTFTの特性劣化という問題点を解決し得る絶縁体基
板の製造方法およびこれを用いた半導体装置の製造方法
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の絶縁体基板の製
造方法は、上述の課題を解決する為に提案するものであ
り、半導体装置を1主面上に形成する絶縁体基板の製造
方法であって、まず前記絶縁体基板上の1主面上に形成
する半導体装置の静電気対策に用いられるショートリン
グに対応させて作製したマスクを用い、フォトリソグラ
フィ工程と穿孔加工とにより絶縁体基板の1主面より他
の主面近くに達する開口を1箇所以上設け、次に前記開
口に接続導電体を形成し、その後前記絶縁体基板の他の
主面から、研磨加工により前記接続導電体が現れるまで
絶縁体基板を研磨し、次に前記絶縁体基板の他の主面に
裏面導電体膜を形成して、前記開口部の接続導電体に前
記裏面導電体膜を接続させたことを特徴とするものであ
る。また本発明の半導体装置の製造方法は、請求項1に
記載した絶縁体基板の製造方法による絶縁体基板を用い
てその主面上に形成する半導体装置の製造方法であっ
て、半導体装置の製造工程で形成される高抵抗半導体膜
で配線間を短絡する半導体層ショートリング、又は導電
体膜で配線間を短絡するショートリングの何れかのショ
ートリングと前記貫通孔の接続導電体とを接続させるこ
とを特徴とするものである。
【0009】
【作用】本発明は、上記の様にして作製される絶縁体基
板を用いて、この絶縁体基板の主面に半導体装置を作成
することにより、半導体装置の製造工程で発生した電極
配線上の静電気をショートリングと接続導電体とを通し
て裏面導電体膜に逃がすことができ、また半導体装置の
製造工程での製造装置と絶縁体基板との摩擦により、通
常は静電気が発生するが、絶縁体基板の裏面に裏面導電
体膜を設けることにより防止している。
【0010】
【実施例】本発明の実施例に関し、まず始めに図1
(a)〜(e)により静電気対策を考慮した絶縁体基板
の製造方法に関して説明し、続いて図2(a)〜
(c)、図3(a)〜(b)および図4により、前記絶
縁体基板を液晶表示装置のアクティブマトリクスアレイ
基板に適用した実施例により、半導体装置の製造方法に
ついて説明する。まず図1(a)に示す如く、ガラス又
は石英等の透明絶縁体基板11にフォトレジスト12を
約2μmの膜厚で塗布する。次に半導体装置の静電気対
策に用いられるショートリングに対応させて作製したマ
スクを用い、フォトレジスト膜12を露光および現像
し、その後このフォトレジスト膜12をマスクとして、
異方性RIE法等により透明絶縁体基板に約2μmの深
さの開口13、14を開ける。次に図1(b)に示す如
く、フォトレジスト膜12を除去後に例えばYAGレー
ザー加工装置によるレーザービームを用いて、前記開口
13、14の箇所を順次穿孔し、絶縁体基板の裏面付近
まで達する開口を形成する。
【0011】更に続いて、前記開口13、14に接続導
電体16を形成するために、図1(c)に示す如く、例
えばジシランとジボラン、又はジシランとホスフィンガ
スを用いた減圧CVDによりボロン又はリンが約1E2
0/cm3 ドープされたポリシリコン膜15を約500
nmの膜厚に堆積することで、前記開口13、14内に
もポリシリコン膜15が堆積し、これにより接続導電体
16を形成する。なお、ここでは前記開口13、14に
接続導電体16を形成するために、減圧CVD法による
ドープされたポリシリコン膜15を用いたが、導電ペー
スト等の導電体となる材料の塗布により接続導電体16
を形成してもよく、又スパッタ装置により導電体をスパ
ッタさせ、前記開口13、14の側壁に導電体を堆積さ
せて、接続導電体16を形成させてもよい。次に、バッ
クエッチ法を用いて絶縁体基板上に堆積したドープされ
たポリシリコン膜15を除去する為に、まずフォトレジ
スト膜17を約2μmの膜厚で塗布する。
【0012】前記フォトレジスト膜16とドープされた
ポリシリコン膜15とをエッチバック法を用いてエッチ
ングして行き、絶縁体基板上のドープされたポリシリコ
ン膜15が除去されるまでエッチングをおこなう。この
工程を経た後の絶縁体基板11の構造を示したのが図1
(d)である。即ち、絶縁体基板11に裏面付近に達す
る開口13、14が開けられ、この開口13、14には
ドープされたポリシリコンの接続導電体16が埋め込ま
れた型となっている。
【0013】次に絶縁体基板の裏面を研磨機により研磨
して行き、接続導電体16が現れるまで研磨をすすめ
る。その後、この研磨した絶縁体基板11の裏面に裏面
導電体膜18をスパッタ装置を用いてスパッタリング
し、約200nmの膜厚に堆積する。この様にして接続
導電体16は裏面導電体膜18に接続され、図1(e)
示す如き絶縁体基板の構造ができる。なお、ここで裏面
導電体膜18の材料としてはAlやW等の金属膜でもよ
いが、液晶表示装置を製造する際に、これらの金属を用
いた場合は後ほど説明はするが、液晶表示装置の製造工
程の最終段階で裏面導電体膜18を除去しなければなら
ず、この余分な製造工程が入る。そこで液晶表示装置の
TFTアクティブマトリクスアレイ基板の製造に際して
は、裏面導電体膜18としてITO膜等の透明導電膜を
用いると、裏面導電体膜18の除去工程を省略すること
ができる。上述したものが静電気対策を考慮した絶縁体
基板の製造方法で、本発明の絶縁体基板の製造方法で作
製された絶縁体基板1である。
【0014】つづいて、図2(a)〜(c)、図3
(a)〜(b)および図4により前記絶縁体基板1を液
晶表示装置のTFTアクティブマトリクスアレイ基板に
適用した実施例により、半導体装置の製造方法について
説明する。まず、図2(a)の様に、前記絶縁体基板1
の上に常圧CVDによるSiO2膜等の絶縁膜21を約
500nmの膜厚に堆積し、その後フォトリソグラフィ
を用いて絶縁体基板1の接続導電体に対応する箇所の前
記絶縁膜21に開口22を形成する。更にこの絶縁体基
板1上に減圧CVDによりポリシリコン膜23を約10
0nmの膜厚に堆積する。これにより接続導電体16は
ポリシリコン膜23と接続される。なおこのポリシリコ
ン膜23は後述するが半導体層ショートリング4として
だけでなくTFT2や付加容量3の電極としても使用さ
れるものである。
【0015】次に、図2(b)に示す如く、ポリシリコ
ン膜23にイオン注入法によりボロンを約1E16/c
3 ほど注入した後、フォトリソグラフィを用いて半導
体層ショートリング4となる部分やTFT2および付加
容量3となる部分のポリシリコン膜23は残し、他のポ
リシリコン膜23はエッチングする。次に前記絶縁体基
板1に、常圧CVD法によSiO2 膜とプラズマCVD
法によるSi3 4 膜をそれぞれ約50nm、約30n
mの膜厚で堆積した絶縁膜24を形成する。その後、フ
ォトレジストをマスクにして付加容量3に相当する部分
の前記ポリシリコン膜23に、イオン注入法により約1
E20/cm3 のリンを注入し、付加容量3の電極25
とする。更にその後、半導体層ショートリング4上の前
記絶縁膜22にフォトリソグラフィを用いて開口26を
開ける。なお、前記開口26の場所に関する平面図を省
略しているが、この場所はTFTアクティブマトリクス
アレイのTFTゲートの共通配線と半導体層ショートリ
ング4との交叉する部分である。
【0016】次に、前記絶縁体基1上に減圧CVD法で
ポリシリコン膜を約500nmの膜厚に堆積し、さらに
このポリシリコン膜上にリンガラスを被着形成させポリ
シリコン膜にリンを拡散させ、その後リンガラスを除去
する。その後さらに、フォトリソグラフィを用いてTF
T2のゲート電極27、付加容量3の対抗電極28およ
びTFT2のゲートの共通電極29を形成する。次に、
前記絶縁体基1上にフォトレジストを塗布し、前記半導
体層ショートリング4上にフォトレジストを残すマスク
による露光、現像をしてフォトレジストを残し、この状
態でイオン注入法によりTFT2のソース30とドレイ
ン31を形成すべく、リンを約1E20/cm3 ほどポ
リシリコン膜に打ち込む。この様にすることで、セルフ
アラインメント型のTFT2が形成され、しかも付加容
量3の電極25に低抵抗値によって接続した状態とな
る。なお、半導体層ショートリング4は高抵抗のままと
なっている。さらに、半導体層ショートリング4上のフ
ォトレジストを除去した状態が図2(b)である。
【0017】次に、図2(c)に示す如く、常圧CVD
法等によるPSG(リンシリケートガラス)膜で層間絶
縁膜30を約500nmほど堆積する。その後、フォト
リソグラフィを用いTFT2のソース30部の層間絶縁
膜32に開口33を形成すると同時に、図面は省略して
いるが、TFT2のソース30の電極の共通配線が半導
体層ショートリング4と交叉する箇所の層間絶縁膜32
にも開口を形成する。更にその後、スパッタ装置等によ
りAl等を厚さ約800nmほどスパッタリングして堆
積し、その後フォトリソグラフィによりソース電極34
を形成する。次に、また常圧CVD法等によるPSG
(リンシリケートガラス)膜で層間絶縁膜35を約50
0nmの膜厚に堆積し、その後フォトリソグラフィを用
いて、TFT2のドレイン31部の層間絶縁膜35に開
口36を形成する。更にその後、スパッタ装置等により
ITO等の透明電極材料をスパッタリングして約150
nmの膜厚に堆積し、その後フォトリソグラフィを用い
てTFT2のドレイン電極でしかも液晶と対向する電極
37を形成する。
【0018】なおここで、上記の静電気対策を考慮して
作製された絶縁体基板1と液晶表示装置のTFTアクテ
ィブマトリクスアレイ基板を製造する際の半導体層ショ
ートリング4との位置関係を明確に示したのが、図3
(a)、(b)である。図3(a)は液晶表示装置のT
FTアクティブマトリクスアレイ基板の製造工程途中で
の概略平面構造図で、図3(b)は図3(a)のA−A
線での概略断面構造図である。半導体層ショートリング
4は個々のTFTアクティブマトリクスアレイ部51内
にリング状に配置されると同時に、個々のTFTアクテ
ィブマトリクスアレイ部51内の半導体層ショートリン
グ4を結合した型で形成され、この例においては、4箇
所の絶縁膜の開口20部を通して接続導電体19とコン
タクトしている。なお、1点鎖線52は個々のTFTア
クティブマトリクスアレイ部51を切断する位置を示す
仮想線である。
【0019】上述した液晶表示装置のTFTアクティブ
マトリクスアレイ基板の製造工程で図2(c)以後は、
この基板上に液晶配向膜(図示せず)を塗布し、液晶に
配向性を持たせるため前記液晶配向膜のラビング処理を
行う。その後、別途作製された透明絶縁体基板上にIT
O膜と液晶配向膜が形成され、配向処理をした個々のT
FTアクティブマトリクスアレイに対応した大きさの基
板が、TFTアクティブマトリクスアレイ基板上の個々
のTFTアクティブマトリクスアレイに液晶封入の空間
を持って狭着される。そして、液晶封入工程を経た後、
TFTアクティブマトリクスアレイ基板は個々のTFT
アクティブマトリクスアレイごとに分離するため切断す
る。その後、製造工程における絶縁体基板の静電気対策
として形成した裏面導電体膜18を除去して、液晶表示
装置が出来上がる。なお、前述の如く裏面導電体膜18
にITO等の透明導電膜を用いれば、最終工程の裏面導
電体膜18除去工程を省くことができる。図4は裏面導
電体膜18に透明導電膜を用いた場合で、TFTアクテ
ィブマトリクスアレイ基板と透明電極38を付けた液晶
対向基板39との間には液晶40が封入され、個々のT
FTアクティブマトリクスアレイごとに分離する前の液
晶表示装置の概略断面図である。
【0020】上述した本発明の実施例においては、摩擦
等により発生する静電気の防止効果がどの工程で出てい
るかを述べてこなかったが、TFTアクティブマトリク
スアレイ基板の製造工程においては、フォトレジスト塗
布装置、露光装置、CVD装置、スパッタ装置およびそ
の他製造装置等の搬送系とTFTアクティブマトリクス
アレイ基板との間で摩擦が起こり、通常の絶縁体基板を
使用した場合は静電気が発生するが、本発明の製造方法
で作られた絶縁体基板1を使用すれば上記の摩擦による
静電気の発生を防止出来る。従って、製造工程時の摩擦
で発生する絶縁体基板の静電気によるTFTアクティブ
マトリクスアレイの破壊がなくなる。またRIEやプラ
スマCVD工程でTFTアクティブマトリクスアレイ基
板の電極配線に帯電する電荷は半導体層ショートリング
4と接続導電体16を通して裏面導電体膜18に逃げ、
ゲート電極の共通配線とソース電極の共通配線がオーバ
ーラップする箇所でのショートやTFT2の破壊を防止
出来る。更にまた、液晶配向処理のラビング時に発生す
る静電気による上記の様なショートやTFTの破壊も防
止出来る。
【0021】また、上述した本発明の実施例において
は、ショートリングとして半導体層ショートリング4を
用いた場合について説明したが、導電体のショートリン
グを用い、TFTアクティブマトリクスアレイ基板の個
々のTFTアクティブマトリクスアレイを切断する際に
分断されるショートリングの場合にも本発明は適用でき
る。更にまた、本発明の実施例は、液晶表示装置のTF
Tアクティブマトリクスアレイ基板の絶縁体基板1とこ
の絶縁体基板1を用いたTFTアクティブマトリクスア
レイ製造方法に関してだが、本発明は、絶縁体基板を用
いる他の半導体装置にも適用させることが出来る。
【0022】
【発明の効果】上述したように、本発明の製造方法を用
いた絶縁体基板上に半導体装置を本発明の製造方法で作
製することにより、製造工程時の摩擦で発生する絶縁体
基板の静電気による半導体装置の破壊がなく、更にプラ
ズマ使用の半導体処理工程での電極に帯電する電荷を基
板外に逃がして半導体装置の破壊を防止することができ
る。また、特に液晶表示装置のアクティブマトリクスア
レイ基板の製造工程で行われる液晶配向処理のラビング
時に発生する静電気によるアクティブマトリクスアレイ
の破壊も防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した実施例の絶縁体基板の製造工
程を、その工程順に説明する概略断面図であり、(a)
は絶縁体基板表面にフォトリソグラフィを用いて開口を
形成した状態、(b)はレーザービームにより絶縁体基
板の裏面付近まで穿孔した状態、(c)はドープされた
ポリシリコンを堆積し、その上にフォトレジストを塗布
した状態、(d)はフォトレジストとポリシリコンをバ
ックエッチした状態、(e)は絶縁体基板の裏面を研磨
して裏面に導電体膜を堆積した状態である。
【図2】本発明を適用した実施例の絶縁体基板を用い
て、液晶表示装置のアクティブマトリクスアレイ基板を
作製する時の製造工程を、その工程順に説明する概略断
面図であり、(a)はポリシリコン膜を接続導電体にコ
ンタクトさせて堆積した状態、(b)TFT、付加容量
極、半導体層ショートリング等の形成が進み、TFTゲ
ート電極を形成した状態、(c)は液晶に対向するIT
O電極を形成した状態である。
【図3】本発明を適用した液晶表示装置のアクティブマ
トリクスアレイ基板の作製で重要な要素となる裏面導電
体膜、接続導電体および半導体層ショートリングの関係
を示すための、アクティブマトリクスアレイ基板の概略
図で、(a)はアクティブマトリクスアレイ基板の概略
平面図、(b)は図3(a)のAーA線での概略断面図
である。
【図4】本発明を適用した液晶表示装置のアクティブマ
トリクスアレイ基板において、裏面導電体膜に透明導電
膜を用いた場合で、アクティブマトリクスアレイ基板と
液晶対向基板との間には液晶が封入され、個々のアクテ
ィブマトリクスアレイごとに分離する前の液晶表示装置
の概略断面図である。
【図5】従来の液晶表示装置において、静電気によるア
クティブマトリクスアレイの破壊を防止するために、半
導体層ショートリングを用いたアクティブマトリクスア
レイの概略構成図である。
【符号の説明】
1 本発明の絶縁体基板 2 TFT 3 付加容量 4 半導体層ショートリング 11 絶縁体基板 12 フォトレジスト 15 ポリシリコン膜 16 接続導電体 18 裏面導電体膜 24 絶縁膜 30 ソース 31 ドレイン 32 層間絶縁膜 37 透明導電膜

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置を1主面上に形成する絶縁体
    基板の製造方法において、 まず前記絶縁体基板の1主面上に形成する半導体装置の
    静電気対策に用いられるショートリングに対応させて作
    製したマスクを用い、フォトリソグラフィ工程と穿孔加
    工とにより絶縁体基板の1主面より他の主面近くに達す
    る開口を1箇所以上設け、 次に前記開口に接続導電体を形成し、その後前記絶縁体
    基板の他の主面から、研磨加工により前記開口が現れる
    まで絶縁体基板を研磨し、 次に前記絶縁体基板の他の主面に裏面導電体膜を形成し
    て、前記開口部の接続導電体に前記裏面導電体膜を接続
    させたことを特徴とする絶縁体基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した絶縁体基板の製造方
    法による絶縁体基板を用いてその主面上に形成する半導
    体装置の製造方法において、 半導体装置の製造工程で作製される高抵抗半導体膜で配
    線間を短絡する半導体層ショートリング、又は導電体膜
    で配線間を短絡するショートリングの何れかのショート
    リングと、前記貫通孔の接続導電体とを接続させて半導
    体装置を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
JP13419895A 1995-05-31 1995-05-31 絶縁体基板の製造方法および半導体装置の製造方法 Expired - Fee Related JP3438411B2 (ja)

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