JP3958606B2 - 能動型平板表示素子とその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタに関するものであり、より詳しくはソース/ドレーン電極を2層構造に形成して透過度を向上させ、抵抗を減少させ得る薄膜トランジスタ及びその製造方法に関するものである。又、本発明は2層構造のソース/ドレーン電極を有する薄膜トランジスタを用いた能動型平板表示素子及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に使用されている表示装置の中の一つの陰極線管(CRT)(Cathode Ray Tube)はテレビジョンを始めて計測機器、情報端末機器等のモニタに主に用いられているが、CRT自体の重さと大きさとにより電子製品の小型化、軽量化の要求に積極対応できなかった。こうしたCRTを代替するため小型、軽量化の長所を有している能動型平板表示装置が注目を浴びている。
【0003】
図1は従来の能動型平板表示素子の断面構造図を示したものであって、図1は能動型平板表示素子の中の薄膜トランジスタと画素部とに対してのみ示したものである。
【0004】
図1を参照すると、ガラス基板又は合成樹脂のような透明な絶縁基板10上に酸化膜より成ったバッファ層11を形成し、さらにポリシリコン膜を形成した後、パターニングして半導体層12を形成する。半導体層12を含んだバッファ層11上にゲート絶縁膜13を形成し、さらにゲート金属物質を蒸着した後、パターニングして半導体層11の上部のゲート絶縁膜13上にゲート14を形成する。
【0005】
次いで、所定の導電型を有する高濃度不純物、例えばn型又はp型高濃度不純物の中の一つを半導体層11へイオン注入してゲート14の両側の半導体層11に高濃度ソース/ドレーン領域15−1,15−2を形成する。ゲート14を含んだゲート絶縁膜13上に層間絶縁膜16を形成し、ソース/ドレーン領域15−1,15−2が露出されるように層間絶縁膜16をエッチングしてコンタクトホール17−1,17−2を形成する。
【0006】
コンタクトホール17−1,17−2を含んだ層間絶縁膜16上にソース/ドレーン電極用金属物質を形成した後、パターニングしてコンタクトホール17−1,17−2を通じてソース/ドレーン領域15−1,15−2と各々コンタクトされるソース/ドレーン電極18−1,18−2を形成する。ソース/ドレーン電極18−1,18−2を含んだ層間絶縁膜16上に保護膜(passivation layer)19を形成する。次いで、ソース/ドレーン電極18−1,18−2の中の一つ、例えばドレーン電極18−2が露出されるように保護膜19をエッチングしてビアホール20を形成する。
【0007】
次に、ビアホール20を含んだ保護膜19上に透明導電膜を蒸着した後、パターニングしてビアホール20を通じてドレーン電極18−2と連結される画素電極21を形成する。画素電極21を含んだ保護膜19上に平坦化膜22を形成した後、画素電極21が露出されるように開口部23を形成することにより、能動型平板表示素子を製造する。
【0008】
能動型平板表示素子に使用される薄膜トランジスタにおいて、ソース/ドレーン電極18−1,18−2は電気的な信号が印加される電極であって、信号遅延等を防止するために基本的に比抵抗が低い物質、例えば金属物質を使用することが望ましい。又、表示素子に使用される画素電極はできるだけ比抵抗が低いながら透過度が高い物質、例えばITOのような透明導電膜を使用することが望ましい。
【0009】
だから、金属物質を用いてソース/ドレーン電極と画素電極を同時に形成する場合には比抵抗が低い利点はあるが、透過率が相当に低いという問題点があり、ITO膜を用いてソース/ドレーン電極と画素電極とを同時に形成する場合には透過度は高いが、金属に比べて大きな比抵抗を有するという問題点があるため、金属物質とITO膜とは全て透過型表示素子のソース/ドレーン電極と画素電極とで要求される事項を全て満足させることができない。
【0010】
従って、従来の薄膜トランジスタの製造方法ではソース/ドレーン電極18−1,18−2として金属物質を使用し、画素電極としてはITO膜21を使用するので、各々ソース/ドレーン電極を形成するためのマスクと画素電極とを形成するための2枚のマスクを使用して各々ソース/ドレーン電極と画素電極とを形成するという問題点があった。しかも、従来の薄膜トランジスタの製造方法はソース/ドレーン電極18−1,18−2を画素電極21と連結させるため、別途のマスクを使用して層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程が要求された。
【0011】
これにより、コンタクトホールを形成するためのマスク作業が追加されるため、生産性低下及び不良率の増加を招来するだけではなく、製造コストを上昇させるという問題点があった。
【0012】
又、従来の能動型平板表示素子の薄膜トランジスタにおいて、ソース/ドレーン領域とソース/ドレーン電極とのコンタクト抵抗が大きくて素子の電気的特性が低下されるという問題点があった。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は透過度を向上させ、抵抗を減少させ得る薄膜トランジスタ及びその製造方法とこれを用いた能動型平板表示素子及びその製造方法を提供することである。
【0014】
本発明の他の目的はソース/ドレーン電極を2層構造に形成して透過度向上、抵抗減少及び工程単純化を図ることができる薄膜トランジスタ及びその製造方法とこれを用いた能動型平坦表示素子及びその製造方法を提供することである。
【0015】
本発明の他の目的は別途のマスク工程なしでソース/ドレーン領域とソース/ドレーン電極とをコンタクトさせることにより工程が単純化できる薄膜トランジスタ及びその製造方法とこれを用いた能動型平板表示素子及びその製造方法を提供することである。
【0016】
本発明のさらに他の目的は新たな設備投資と追加のマスク使用なしでオフセット構造又はLDD(Lightly Doped Drain)構造を形成して工程を単純化することと同時に素子のオン/オフ特性を向上させ得る薄膜トランジスタ及びその製造方法とこれを用いた能動型平板表示素子及びその製造方法を提供することである。
【0017】
本発明のさらに他の目的はマスク数を減らして工程を単純化して収率向上及び製造コストを減少させ得る薄膜トランジスタ及びその製造方法とこれを用いた能動型平板表示素子及びその製造方法を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
前述したような目的を達成するために、本発明は絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、基板の全面に層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜をエッチングして前記高濃度ソース/ドレーン領域を露出させるコンタクトホールを形成する段階と、前記コンタクトホールを含んだ前記層間絶縁膜上に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、前記金属膜と透明導電膜とをエッチングして、前記コンタクトホ−ルを通じて前記高濃度ソース/ドレーン領域とコンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成する段階と、基板の全面に保護膜を形成する段階と、画素領域の前記保護膜と金属膜とをエッチングして開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成する段階と、前記開口部内の前記金属膜が保護膜により覆われるようにリフロー工程を遂行する段階とを含むことを特徴とする能動型平板表示素子の製造方法を提供することを特徴とする。
【0019】
又、本発明は開口部を備えた能動型平板表示素子の製造方法において、絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、基板の全面に層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜をエッチングして前記高濃度ソース/ドレーン領域を露出させるコンタクトホールを形成する段階と、前記コンタクトホールを含んだ前記層間絶縁膜上に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、基板の全面にかけて一定厚さの感光膜を塗布する段階と、ハーフトーンマスクを用いて前記金属膜の中の前記ゲートの上部の部分は露出させ、開口部では一定厚さの中の一部分のみ残るように前記感光膜をパターニングする段階と、前記パターニングされた感光膜をマスクとして、露出された金属膜とその下部の透明導電膜をエッチングして前記コンタクトホ−ルを通じて前記高濃度ソース/ドレーン領域とコンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成し、前記開口部の金属膜をエッチングして透明導電膜を露出させる段階と、前記開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成するように保護膜を形成する段階とを含む能動型平板表示素子の製造方法を提供することを特徴とする。
【0020】
又、本発明は絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階と、前記露出された半導体層へ高濃度不純物をイオン注入して高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、前記基板の全面に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、前記金属膜と透明導電膜とをエッチングして前記高濃度ソース/ドレーン領域と直接コンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成する段階と、基板全面に保護膜を形成する段階と、画素領域の前記保護膜と金属膜とをエッチングして開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成する段階と、前記開口部内の前記金属膜が保護膜により覆われるようにリフロー工程を遂行する段階とを含む能動型平板表示素子の製造方法を提供することを特徴とする。
【0021】
又、本発明は開口部を備えた能動型平板表示素子の製造方法において、絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階と、前記露出された半導体層へ高濃度不純物をイオン注入して高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、前記基板の全面に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、基板の全面にかけて一定厚さの感光膜を塗布する段階と、ハーフトーンマスクを用いて前記金属膜の中の前記ゲートの上部の部分は露出させ、開口部では一定厚さの中の一部分のみ残るように前記感光膜をパターニングする段階と、前記パターニングされた感光膜をマスクとして、露出された金属膜とその下部の透明導電膜とをエッチングして前記コンタクトホールを通じて前記高濃度ソース/ドレーン領域とコンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成し、前記開口部の金属膜をエッチングして透明導電膜を露出させる段階と、前記開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成するように保護膜を形成する段階とを含む能動型平板表示素子の製造方法を提供することを特徴とする。
【0022】
又、本発明は絶縁基板上に形成された半導体層と、前記半導体層の両側が露出されるように前記半導体層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲートと、前記ゲート絶縁膜上の前記ゲート側壁に形成されたスペーサと、前記露出された半導体層に形成された高濃度ソース/ドレーン領域と、前記基板上に前記高濃度ソース/ドレーン領域と直接コンタクトされるように形成された透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成された金属膜との2層構造より成ったソース/ドレーン電極と、基板の全面にかけて形成された保護膜と、画素領域の前記保護膜と金属膜に形成された開口部と、前記開口部を通じて露出された前記透明導電膜からなる画素電極とを備える能動型平板表示素子を提供することを特徴とする。
【0023】
又、絶縁基板上に形成された半導体層と、前記半導体層を含んだ前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記半導体層の上部のゲート絶縁膜上に形成されたゲートと、前記ゲートの両側の半導体層に形成されたソース/ドレーン領域と、基板の全面に形成された前記ソース/ドレーン領域を露出させるコンタクトホールを備えた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成されて前記ソース/ドレーン領域と前記コンタクトホールを通じてコンタクトされた透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成された金属膜との2層構造より成ったソース/ドレーン電極と、基板の全面にかけて形成された保護膜と、画素領域の前記保護膜と金属膜に形成された開口部と、前記開口部を通じて露出された前記透明導電膜からなる画素電極とを備える能動型平板表示素子を提供することを特徴とする。
【0024】
ソース/ドレーン電極は順次積層された透明導電膜と金属膜とより成り、金属膜は透明導電膜より比抵抗が低い物質として、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、又はTiの中の一つが使用され、透明導電膜としてITO、IZO、TO、又はIOの中の一つが使用される。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付した図面に基づいて詳細に説明する。
【0026】
図2A乃至図2Eは本発明の第1実施例による2層構造のソース/ドレーン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法を説明するための工程断面図を示したものである。
【0027】
図2Aは基板上に半導体層を形成するための工程を示したものであって、ガラス基板又は合成樹脂のような透明な絶縁基板30上に酸化膜より成ったバッファ層31を形成し、バッファ層31上にポリシリコン膜を形成した後、パターニングして半導体層32を形成する。
【0028】
図2Bはゲート及び高濃度ソース/ドレーン領域を形成するための工程を示したものであって、半導体層32を含んだバッファ層31上にゲート絶縁膜33を形成する。次に、ゲート絶縁膜33上にゲート金属物質を蒸着した後、パターニングして半導体層32の上部のゲート絶縁膜33上にゲート34を形成する。
【0029】
次いで、所定の導電型を有する高濃度不純物、例えばn型又はp型高濃度不純物の中の一つを半導体層32へイオン注入してゲート34の両側の半導体層32に高濃度ソース/ドレーン領域35−1,35−2を形成する。
【0030】
図2Cはソース/ドレーン領域35−1,35−2と後続工程で形成されるソース/ドレーン電極とを連結するためのコンタクトホールを形成するための工程を示したものであって、ゲート34を含んだゲート絶縁膜33上に層間絶縁膜36を形成する。次に、ソース/ドレーン領域35−1,35−2が露出されるように層間絶縁膜36をエッチングしてコンタクトホール37−1,37−2を形成する。
【0031】
図2D及び図2Eはソース/ドレーン電極を形成するための工程を示したものであって、コンタクトホール37−1,37−2を含んだ層間絶縁膜36上に透明導電膜38とソース/ドレーン電極用金属物質39とを順次蒸着する。次いで、図面上には示さないがソース/ドレーン電極用マスクを使用して金属物質39と透明導電膜38とをパターニングして2層構造のソース/ドレーン電極40−1,40−2を形成する。
【0032】
ソース/ドレーン電極40−1,40−2はコンタクトホール37−1,37−2を通じてソース/ドレーン領域35−1,35−2と各々電気的に連結される。これで、本発明の2層構造のソース/ドレーン電極を有する薄膜トランジスタが製造される。
【0033】
ソース/ドレーン電極用金属膜39は透明導電膜より比抵抗が低い金属物質であって、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、又はTiの中の一つが使用され、透明導電膜38はITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、TO(Tin Oxide)、又はIO(Indium Oxide)。
【0034】
本発明の第1実施例による2層構造のソース/ドレーン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法ではソース/ドレーン領域35−1,35−2を単一の不純物領域に形成したが、通常的な方法例えば、陽極酸化方法を用いてオフセット構造又はLDD構造に形成することもできる。従って、本発明の第1実施例による2層構造のソース/ドレーン電極をオフセット構造又はLDD構造を有する薄膜トランジスタに適用できるため、2層構造のソース/ドレーン電極を備えたオフセット又はLDD構造の薄膜トランジスタが製造できる。
【0035】
図3A乃至図3Fは本発明の第2実施例による2層構造のソース/ドレーン電極を有する薄膜トランジスタの製造方法を説明するための工程断面図を示したものである。
【0036】
本発明の第2実施例による薄膜トランジスタはスペーサを用いたオフセット構造又はLDD構造を有する薄膜トランジスタを製造する方法に関するものである。
【0037】
図3Aを参照すると、絶縁基板70上にバッファ層71を形成し、バッファ層71上に半導体層72を形成する。図3Bを参照すると、半導体層72を含んだバッファ層71上に酸化膜又は窒化膜のようなゲート絶縁膜73を形成する。ゲート絶縁膜73上にゲート金属物質を蒸着し、さらにゲートキャッピング物質、例えば酸化膜又は窒化膜を順次蒸着する。図面上には示されないが、ゲート形成用マスクを用いて、半導体層72の上部のゲート絶縁膜73上にゲート74及びゲートキャッピング層75を形成する。
【0038】
次いで、ゲート74をマスクとして半導体層72へn型又はp型の低濃度不純物をイオン注入して半導体層72に低濃度ソース/ドレーン領域76−1,76−2を形成する。
【0039】
図3Cを参照すると、ゲート74を含んだゲート絶縁膜73上にスペーサ用絶縁膜、例えば窒化膜又は酸化膜を蒸着した後、エッチバックしてゲート74の側壁にスペーサ77を形成する。
【0040】
スペーサ用絶縁膜をエッチングしてゲート74の側壁にスペーサ77を形成する時、その下部のゲート絶縁膜73もエッチングして低濃度ソース/ドレーン領域76−1,76−2が形成された半導体層72を露出させる。
【0041】
図3Dを参照すると、露出された半導体層72即ち、露出された低濃度ソース/ドレーン領域76−1,76−2上に通常的なシリサイド形成工程を通じてシリサイド膜78−1,78−2を形成する。
【0042】
次いで、半導体層72即ち、シリサイド膜78−1,78−2の下部の低濃度ソース/ドレーン領域76−1,76−2へ低濃度ソース/ドレーン領域76−1,76−2と同一導電型の高濃度不純物をイオン注入して高濃度ソース/ドレーン領域79−1,79−2を形成する。
【0043】
図3Eのように基板の全面に透明導電膜80とソース/ドレーン電極用金属物質81とを順次蒸着し、図3Fのように図面上には示されないが、ソース/ドレーン電極形成用マスクを用いて金属物質81と透明導電膜80とをパターニングして2層構造のソース/ドレーン電極82−1,82−2を形成する。
【0044】
ソース/ドレーン電極用金属膜81は透明導電膜より比抵抗が低い物質として、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、又はTiの中の一つが使用され、透明導電膜80はITO、IZO、TO、IOの中の一つが使用される。
【0045】
前述した第2実施例による薄膜トランジスタの製造方法によると、スペーサを用いてセルフアライン状でLDD構造を有するソース/ドレーン領域を形成させることによりLDD構造のための別途のマスク工程が要求されない。
【0046】
ソース/ドレーン電極82−1,82−2と高濃度ソース/ドレーン領域79−1,79−2とがコンタクトホールなしで(non−contact hole)直接コンタクトされるため、一回のマスク工程が省略されて工程が単純化される。又、ゲート74の上部にはゲートキャッピング層75が形成され、ゲート74の側壁にはスペーサ77が形成されるため、ソース/ドレーン電極82−1,82−2とゲート74との充分な絶縁が確保できる。
【0047】
低濃度ソース/ドレーン領域76−1,76−2を形成するためのイオン注入工程時、ゲートの上部に形成されたゲートキャッピング層75がイオン注入バリヤとして作用してゲートへのイオン注入を防止する。
【0048】
又、シリサイド膜78−1,78−2がソース/ドレーン電極82−1,82−2とソース/ドレーン領域79−1,79−2との間に形成されているため、コンタクト抵抗を減少させ得る。しかも、シリサイド膜がソース/ドレーン電極を形成するためのエッチング時エッチングバリヤとして作用してエッチング選択比を向上させ得るだけではなく、高濃度ソース/ドレーン領域のためのイオン注入時イオン注入バリヤとして作用して半導体層の損傷が最小化できる。
【0049】
前述したようなスペーサを用いて薄膜トランジスタを製造する方法は図3Bでゲート74を形成した後、低濃度ソース/ドレーン領域を形成する工程を省略し、図3Cのスペーサを形成する工程を進行すると、半導体層72の中のスペーサ77の下部の不純物がドーピングされない部分76−1,76−2はオフセット領域として作用してオフセット構造を有する薄膜トランジスタが製造できる。
【0050】
従って、薄膜トランジスタはオフセット構造又はLDD構造を有するため、オフ電流を減少させることによりオン/オフ電流比を向上させて素子の特性を向上させ得る。
【0051】
前述したような本発明の第1及び第2実施例による2層構造のソース/ドレーン電極を有するトランジスタを能動型平板表示素子に適用すると、ソース/ドレーン電極の比抵抗を減少させることと同時に画素電極の透過度を向上させ得る。又、ソース/ドレーン電極と画素電極とを一つのマスクとして形成させることにより従来の各々のマスクを使用してソース/ドレーン電極を形成した後、コンタクトホールを通じて電気的に連結する方法よりマスク数を2枚減少させ得るという利点がある。
【0052】
図4A乃至図4Gは本発明の一実施例による能動型平板表示素子の製造方法を説明するための工程断面図であって、薄膜トランジスタとキャパシタそして画素電極部分の断面構造を示したものである。
【0053】
図4A及び図4Bは絶縁基板上に半導体層及びゲート電極を形成する工程を示したものであって、透明な絶縁基板105上にバッファ層202として酸化膜を形成した後、さらにポリシリコン膜を形成する。次いで、図面上には示されないが、半導体層形成用マスクを用いてポリシリコン膜をエッチングして半導体層210を形成する。
【0054】
次いで、半導体層210を含んだバッファ層202上にゲート絶縁膜215を形成し、さらにゲート電極物質と窒化膜又は酸化膜より成ったゲートキャッピング物質を順次形成する。図面上には示されないが、ゲート形成用マスクを用いてゲート電極物質とゲートキャッピング物質とをエッチングして半導体層210の上部のゲート絶縁膜215上にゲートキャッピング層225を含んだゲート220を形成することと同時にキャパシタの下部電極160と誘電膜165とを形成する。
【0055】
次に、薄膜トランジスタの低濃度ソース/ドレーン領域を形成するための工程を遂行し、半導体層210へn型又はp型の低濃度不純物をイオン注入してゲート220の両側の半導体層210に低濃度ソース/ドレーン領域214−1,214−2を形成する。
【0056】
次いで、スペーサを形成するための工程を遂行し、ゲート220が形成された絶縁膜215上に窒化膜又は酸化膜のようなスペーサ用絶縁膜を蒸着した後、エッチバックしてゲート220の側壁及びキャパシタの下部電極160の側壁にスペーサ230を形成する。この際、スペーサ230を形成するための絶縁膜のエッチング時その下部のゲート絶縁膜215もエッチングされて低濃度ソース/ドレーン領域214−1,214−2が形成された半導体層210が露出される。
【0057】
図4Cを参照すると、基板の全面にニッケル又はクロムのような金属膜を蒸着した後、500℃以下の低温で熱処理すると、金属膜と半導体層210とのシリコンが反応してニッケルシリサイド膜又はクロムシリサイド膜のようなシリサイド膜240を露出された半導体層210上に形成する。
【0058】
反応せず残っている金属膜を除去した後、シリサイド膜240の下部の半導体層210へ低濃度ソース/ドレーン領域214−1,214−2と同一な導電型を有する高濃度不純物をイオン注入して高濃度ソース/ドレーン領域216−1,216−2を形成する。
【0059】
これで、低濃度不純物領域214−1,214−2と高濃度不純物領域216−1,216−2とのLDD構造を有するソース/ドレーン領域が形成される。この際、半導体層210の中のゲート220の下部の不純物がドーピングされない部分212は薄膜トランジスタ200のチャネル領域として作用する。
【0060】
前述したように、ゲート220を形成した後、低濃度ソース/ドレーン領域を形成する工程を省略した後、スペーサ230を形成し、高濃度ソース/ドレーン領域216−1,216−2を形成すると、半導体層210の中のスペーサ230の下部の不純物がドーピングされない部分はオフセット領域として作用し、オフセット構造を有するソース/ドレーン領域を形成することもできる。
【0061】
高濃度ソース/ドレーン領域216−1,216−2を形成した後、基板の全面にかけて画素電極のための透明導電膜310aとソース/ドレーン電極のための金属膜250aとを順次形成する。
【0062】
図4Dを参照すると、図面上には示されないが、ソース/ドレーン電極用マスクを使用して透明導電膜310aと金属膜250aとをパターニングして高濃度ソース/ドレーン領域216−1,216−2と直接コンタクトされるソース/ドレーン電極250,255を形成する。
【0063】
従って、透明導電膜310aと金属膜250aとの2層構造より成ったソース/ドレーン電極250,255が形成される。この際、金属膜250aとしては透明導電膜310aよりは比抵抗が低い金属膜であって、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、Ti等を使用し、透明導電膜(310a)としてITO、IZO、IO、TO等を使用される。
【0064】
この際、ソース/ドレーン電極250,255を形成する工程を遂行する時、キャパシタ150と上部電極170も形成される。上部電極170は透明導電膜310aと金属膜250aとの2層構造で形成されて下部電極160上に形成される。そして、画素領域140上には透明導電膜310aと金属膜250aとがそのまま存在する。
【0065】
図4Eは保護膜を形成するための工程を示したものであって、基板の全面にかけて酸化膜、窒化膜等のような無機物質又はアクリル又はポリイミド(PI)のような有機物質を蒸着して保護膜260を形成する。
【0066】
図4Fを参照すると、前述したように保護膜260を形成した後、画素領域140上の保護膜260をエッチングして開口部266を形成する。この際、透明導電膜310aの中の開口部266の形成により露出された部分は画素電極265として作用する。
【0067】
即ち、保護膜260を形成した後、図面上には示されないが、開口部形成用マスクを使用して画素領域140の金属膜250aが露出されるように保護膜260をエッチングし、次いで露出された金属膜250aをエッチングして透明導電膜310aを露出させる開口部266を形成する。これで、透明導電膜310aより成った画素電極265が開口部266を通じて露出される。
【0068】
前述したような本発明の能動型平板表示素子の製造方法は第2実施例による薄膜トランジスタの製造方法を用いたことであるが、第1実施例による薄膜トランジスタの製造方法又は他の形態の薄膜トランジスタの製造方法を用いて製造することもできる。
【0069】
本発明の一実施例による能動型平板表示素子の製造方法において、保護膜(passivation layer)でアクリル又はポリイミドのような有機膜を使用する場合には、図4Fに示されたように保護膜260をエッチングして開口部266を形成した後、リフロー工程を遂行して図4Gのように金属膜250aを完全に覆う。こうした製造方法を有機EL素子の製造方法に適用すると、後続工程で有機薄膜を形成する時、有機薄膜層が画素電極265として作用する透明導電膜310aにのみコンタクトされるため、素子の信頼性を向上させ得る。
【0070】
図5A乃至図5Cは本発明の他の実施例による能動型平板表示素子の製造方法を説明するための工程断面図を示したものである。他の実施例による能動型平板表示素子の製造方法はリフロー工程の代わりにハーフトーンマスクを用いて平坦化膜が透明導電膜を完全に覆うように開口部を形成する方法である。
【0071】
即ち、図5Aを参照すると、図4Cに示されたように画素電極のための透明導電膜310aとソース/ドレーン電極のための金属膜250aとを順次蒸着した後、さらに感光膜600を塗布する。通常的なハーフトーン(half−tone)マスク(図面上に示されず)を用いて感光膜600をパターニングして薄膜トランジスタ部分の金属膜250aは露出させて画素領域140の中の開口部が形成される部分には相対的にその厚さが薄い感光膜パターンを形成する。この際、開口部が形成される部分に残っている感光膜の厚さは後続工程でその下部の金属膜250aのエッチング工程に依存する。
【0072】
次いで、図5Bのようにハーフトーンマスクによりパターニングされた感光膜パターン600をマスクとして用いて露出された金属膜250aをエッチングしてソース/ドレーン電極250,255を形成させることと同時に開口部が形成される部分の金属膜250aを除去させる。従って、画素領域140の中の開口部が形成される部分の透明導電膜310aが露出される。
【0073】
次に、図5Cに示されたように、残っている感光膜を除去した後、通常的に開口部266を含んだ平坦化膜260を形成すると、本発明のハーフトーンマスクを用いた能動型平板表示素子が得られる。この際、開口部266は金属膜250aを完全にくるむように形成されて有機EL表示素子の場合後続に有機薄膜層が透明導電膜310a上にのみ形成されるようにする。
【0074】
【発明の効果】
以上で説明したように本発明の薄膜トランジスタの製造方法によると、ソース/ドレーン電極を追加のマスク工程なしで2層構造に形成できる。本発明の2層構造の薄膜トランジスタを用いた能動型平板表示素子の製造方法によると、4枚のマスクを使用するため、工程を単純化し、製品の収率を向上させ得る効果がある。
【0075】
又、ゲート電極の上部面にゲート電極を保護するゲート保護層が形成されるため、低濃度ソース/ドレーン電極を形成するためのイオン注入工程時ゲート電極が損傷されることが防止できる効果がある。
【0076】
しかも、ソース/ドレーン電極とソース/ドレーン領域との間にシリサイド膜を形成して接触抵抗を減少させて信頼性を向上させ、ソース/ドレーン電極と半導体層とをコンタクトホールなしで直接コンタクトさせることにより工程が単純化できる。
【0077】
又、ゲートの側壁にスペーサを形成したり、又はゲートを覆うように陽極酸化膜を形成してセルフアライン方式にオフセット構造又はLDD構造を形成させることにより、工程が単純化できる。
【0078】
前述したように、本発明の望ましい実施例を参照して説明したが、当該技術分野の熟練された当業者は下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させ得ることを理解できることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の能動型平板表示素子の断面構造図である。
【図2A】 本発明の第1実施例による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための工程断面図であって、最初の工程を説明するための図である。
【図2B】 図2Aの次の工程を説明するための図である。
【図2C】 図2Bの次の工程を説明するための図である。
【図2D】 図2Cの次の工程を説明するための図である。
【図2E】 図2Dの次の工程を説明するための図である。
【図3A】 本発明の第2実施例による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための工程断面図であって、最初の工程を説明するための図である。
【図3B】 図3Aの次の工程を説明するための図である。
【図3C】 図3Bの次の工程を説明するための図である。
【図3D】 図3Cの次の工程を説明するための図である。
【図3E】 図3Dの次の工程を説明するための図である。
【図3F】 図3Eの次の工程を説明するための図である。
【図4A】本発明の一実施例による能動型平板表示素子の製造方法を説明するための工程断面図であって、最初の工程を説明するための図である。
【図4B】 図4Aの次の工程を説明するための図である。
【図4C】 図4Bの次の工程を説明するための図である。
【図4D】 図4Cの次の工程を説明するための図である。
【図4E】 図4Dの次の工程を説明するための図である。
【図4F】 図4Eの次の工程を説明するための図である。
【図4G】 図4Fの次の工程を説明するための図である。
【図5A】本発明の他の実施例による能動型平板表示素子の製造方法を説明するための工程断面図でであって、最初の工程を説明するための図である。
【図5B】 図5Aの次の工程を説明するための図である。
【図5C】 図5Bの次の工程を説明するための図である。
【符号の説明】
30 絶縁基板
31 バッファ層
32 半導体層
33 ゲート絶縁膜
34 ゲート
36 層間絶縁膜
35−1,35−2 高濃度ソース/ドレーン領域
37−1,37−2 コンタクトホール
38 透明導電膜
39 ソース/ドレーン電極用金属物質
40−1,40−2 ソース/ドレーン電極
Claims (18)
- 絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、
前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、
基板の全面に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記高濃度ソース/ドレーン領域を露出させるコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールを含んだ前記層間絶縁膜上に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、
前記金属膜と透明導電膜とをエッチングして、前記コンタクトホ−ルを通じて前記高濃度ソース/ドレーン領域とコンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成する段階と、
基板の全面に保護膜を形成する段階と、
画素領域の前記保護膜と金属膜とをエッチングして開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成する段階と、
前記開口部内の前記金属膜が保護膜により覆われるようにリフロー工程を遂行する段階とを含むことを特徴とする能動型平板表示素子の製造方法。 - 前記金属膜は前記透明導電膜より比抵抗が低い物質として、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、又はTiの中の一つが使用され、前記透明導電膜としてITO、IZO、TO、又はIOの中の一つが使用されることを特徴とする請求項1に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記ゲートを形成する段階と前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階との間にさらに、前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階を備え、前記スペーサの下部の不純物がドーピングされない半導体層はオフセット領域として作用して、オフセット構造となることを特徴とする請求項1に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記ゲートを形成する段階と前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階との間にさらに、前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階を備え、前記ゲートを形成する段階とスペーサを形成する段階との間に、前記スペーサの下部の半導体層へ前記高濃度ソース/ドレーン領域と同一導電型の低濃度不純物をイオン注入して低濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階をさらに含み、LDD構造を形成することを特徴とする請求項1に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 開口部を備えた能動型平板表示素子の製造方法において、
絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、
前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、
基板の全面に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記高濃度ソース/ドレーン領域を露出させるコンタクトホールを形成する段階と、
前記コンタクトホールを含んだ前記層間絶縁膜上に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、
基板の全面にかけて一定厚さの感光膜を塗布する段階と、
ハーフトーンマスクを用いて前記金属膜の中の前記ゲートの上部の部分は露出させ、開口部では一定厚さの中の一部分のみ残るように前記感光膜をパターニングする段階と、
前記パターニングされた感光膜をマスクとして、露出された金属膜とその下部の透明導電膜をエッチングして前記コンタクトホ−ルを通じて前記高濃度ソース/ドレーン領域とコンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成し、前記開口部の金属膜をエッチングして透明導電膜を露出させる段階と、
前記開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成するように保護膜を形成する段階とを含むことを特徴とする能動型平板表示素子の製造方法。 - 前記金属膜は前記透明導電膜より比抵抗が低い物質として、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、又はTiの中の一つが使用され、前記透明導電膜としてITO、IZO、TO、又はIOの中の一つが使用されることを特徴とする請求項5に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記ゲートを形成する段階と前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階との間にさらに、前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階を備え、前記スペーサの下部の不純物がドーピングされない半導体層はオフセット領域として作用して、オフセット構造となることを特徴とする請求項5に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記ゲートを形成する段階と前記半導体層へ高濃度不純物をイオン注入してゲートの両側の半導体層に高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階との間にさらに、前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階を備え、前記ゲートを形成する段階とスペーサを形成する段階との間に、前記スペーサの下部の半導体層へ前記高濃度ソース/ドレーン領域と同一導電型の低濃度不純物をイオン注入して低濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階をさらに含み、LDD構造を形成することを特徴とする請求項5に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、
前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階と、
前記露出された半導体層へ高濃度不純物をイオン注入して高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、
前記基板の全面に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、
前記金属膜と透明導電膜とをエッチングして前記高濃度ソース/ドレーン領域と直接コンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成する段階と、基板全面に保護膜を形成する段階と、
画素領域の前記保護膜と金属膜とをエッチングして開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成する段階と、
前記開口部内の前記金属膜が保護膜により覆われるようにリフロー工程を遂行する段階とを含むことを特徴とする能動型平板表示素子の製造方法。 - 前記金属膜は前記透明導電膜より比抵抗が低い物質として、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、又はTiの中の一つが使用され、前記透明導電膜としてITO、IZO、TO、又はIOの中の一つが使用されることを特徴とする請求項9に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記スペーサの下部の不純物がドーピングされない半導体層はオフセット領域として作用して、オフセット構造となること特徴とする請求項9に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記ゲートを形成する段階とスペーサを形成する段階との間に、前記スペーサの下部の半導体層へ前記高濃度ソース/ドレーン領域と同一導電型の低濃度不純物をイオン注入して低濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階をさらに含み、LDD構造を形成することを特徴とする請求項9に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 開口部を備えた能動型平板表示素子の製造方法において、
絶縁基板上に半導体層を形成する段階と、
前記半導体層を含んだ基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、
前記半導体層の上部の前記ゲート絶縁膜上にゲートを形成する段階と、
前記ゲートの側壁にスペーサを形成することと同時に前記スペーサの両側の半導体層を露出させる段階と、
前記露出された半導体層へ高濃度不純物をイオン注入して高濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階と、
前記基板の全面に透明導電膜と金属膜とを順次形成する段階と、
基板の全面にかけて一定厚さの感光膜を塗布する段階と、
ハーフトーンマスクを用いて前記金属膜の中の前記ゲートの上部の部分は露出させ、開口部では一定厚さの中の一部分のみ残るように前記感光膜をパターニングする段階と、
前記パターニングされた感光膜をマスクとして、露出された金属膜とその下部の透明導電膜とをエッチングして前記コンタクトホールを通じて前記高濃度ソース/ドレーン領域とコンタクトされる2層構造のソース/ドレーン電極を形成し、前記開口部の金属膜をエッチングして透明導電膜を露出させる段階と、
前記開口部を通じて透明導電膜を露出させて画素電極を形成するように保護膜を形成する段階とを含むことを特徴とする能動型平板表示素子の製造方法。 - 前記金属膜は前記透明導電膜より比抵抗が低い物質として、Al、Al合金、Mo、Mo合金、Cr、又はTiの中の一つが使用され、前記透明導電膜としてITO、IZO、TO、又はIOの中の一つが使用されることを特徴とする請求項13に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記スペーサの下部の不純物がドーピングされない半導体層はオフセット領域として作用して、オフセット構造となることを特徴とする請求項13に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 前記ゲートを形成する段階とスペーサを形成する段階との間に、前記スペーサの下部の半導体層へ前記高濃度ソース/ドレーン領域と同一導電型の低濃度不純物をイオン注入して低濃度ソース/ドレーン領域を形成する段階をさらに含み、LDD構造を形成することを特徴とする請求項13に記載の能動型平板表示素子の製造方法。
- 絶縁基板上に形成された半導体層と、
前記半導体層の両側が露出されるように前記半導体層上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲートと、
前記ゲート絶縁膜上の前記ゲート側壁に形成されたスペーサと、
前記露出された半導体層に形成された高濃度ソース/ドレーン領域と、
前記基板上に前記高濃度ソース/ドレーン領域と直接コンタクトされるように形成された透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成された金属膜との2層構造より成ったソース/ドレーン電極と、
基板の全面にかけて形成された保護膜と、
画素領域の前記保護膜と金属膜に形成された開口部と、
前記開口部を通じて露出された前記透明導電膜からなる画素電極とを備えることを特徴とする能動型平板表示素子。 - 絶縁基板上に形成された半導体層と、
前記半導体層を含んだ前記基板上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記半導体層の上部のゲート絶縁膜上に形成されたゲートと、
前記ゲートの両側の半導体層に形成されたソース/ドレーン領域と、
基板の全面に形成された前記ソース/ドレーン領域を露出させるコンタクトホールを備えた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成されて前記ソース/ドレーン領域と前記コンタクトホールを通じてコンタクトされた透明導電膜と、前記透明導電膜上に形成された金属膜との2層構造より成ったソース/ドレーン電極と、
基板の全面にかけて形成された保護膜と、
画素領域の前記保護膜と金属膜に形成された開口部と、
前記開口部を通じて露出された前記透明導電膜からなる画素電極とを備えることを特徴とする能動型平板表示素子。
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