JP4884660B2 - 薄膜トランジスタ装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、低電圧で駆動される薄膜トランジスタと高電圧で駆動される薄膜トランジスタとを有する薄膜トランジスタ装置の製造方法に関し、特に表示領域の外側に薄膜トランジスタにより構成される周辺回路を備えた液晶表示パネルに適用可能な薄膜トランジスタ装置の製造方法に関する。
液晶表示装置は、軽量且つ薄型で消費電力が少なく、携帯端末(PDA)、ノート型パソコン及びディスクトップ型パソコン等のディスプレイやビデオカメラのファインダなど、種々の電子機器に使用されている。特に、各画素(サブピクセル)毎にスイッチング素子としてTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスタ)を設けたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、駆動能力が高く優れた表示特性を示す。
一般的に、液晶表示装置は、2枚の基板と、これらの基板間に封入された液晶とにより構成されている。一方の基板には画素(サブピクセル)毎に画素電極及びTFT等が形成され、他方の基板には画素電極に対向するカラーフィルタと、各画素共通のコモン(共通)電極とが形成されている。以下、画素電極及びTFTが形成された基板をTFT基板と呼び、TFT基板に対向して配置される基板を対向基板と呼ぶ。また、TFT基板と対向基板との間に液晶を封入してなる構造物を液晶表示パネルという。
近年、ドライバ(駆動回路)等の周辺回路を表示領域の外側に形成した周辺回路一体型液晶表示パネルが注目されている。周辺回路一体型液晶表示パネルでは、駆動能力が高いTFTを形成するために、TFTの活性層となる半導体膜を多結晶シリコンで形成することが必要となる。
多結晶シリコンTFTでは、イオンドーピング装置等を使用してコンタクト領域に不純物を高濃度に注入し、その後活性化処理が施される。活性化処理には、パルス発振のエキシマレーザから出力されるレーザ光を照射するレーザ活性化処理と、熱処理により不純物を活性化する熱活性化処理とがある。レーザ活性化処理の場合、ゲート電極越しにレーザ光を照射するため、ゲート電極材料には反射率が高い金属が使用される。一方、熱活性化処理の場合、500℃以上の温度で加熱するので、ゲート電極材料には高融点金属が使用される。
ところで、携帯端末等に用いるディスプレイでは、低消費電力化が要求されることから、周辺回路はできるだけ低電圧化することが望まれる。このため、周辺回路はゲート絶縁膜の膜厚が小さいTFTで構成することが好ましい。しかし、液晶表示パネルでは、液晶駆動に必要な電圧を確保するために7〜10V以上の電圧(表示電圧)がTFTを介して画素電極に印加されることから、TFTのゲート絶縁膜の厚さを80〜150nmと厚くして、ゲート耐圧を確保する必要がある。そのため、周辺回路一体型液晶表示パネルでは、動作電圧が高いTFTで周辺回路を形成することになり、消費電力が大きくなるという問題点がある。
このような問題点を解決するために、本願発明者等は、例えば特開2003−188183号公報に開示しているように、表示部のTFT(以下、画素TFTともいう)のゲート絶縁膜と周辺回路部のTFTのゲート絶縁膜の厚さとを異なるようにすることを提案している。以下、ゲート絶縁膜が薄いほうのTFTを低電圧駆動TFTと呼び、ゲート絶縁膜が厚いほうのTFTを高電圧駆動TFTと呼ぶ。
図1(a)は液晶表示パネルの周辺回路部に形成された低電圧駆動TFTを示す断面図であり、図1(b)は液晶表示パネルの表示部に形成された高電圧駆動TFTを示す断面図である。これらの図1(a),(b)を参照して、従来の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法について説明する。
まず、TFT基板のベースとなるガラス基板11を用意し、このガラス基板11の上にSiN(窒化シリコン)膜12及びSiO2 (酸化シリコン)膜13を形成して下地膜とする。
次に、下地膜のSiO2 膜13上にアモルファスシリコン膜を形成した後、アモルファスシリコン膜にレーザ光を照射して、多結晶シリコン膜14を形成する。その後、フォトリソグラフィ法により多結晶シリコン膜14を所定の形状にパターニングする。
次に、ガラス基板11の上側全面にSiO2 膜15を形成した後、このSiO2 膜15をパターニングして、低電圧駆動TFT形成領域のSiO2 膜15を除去する。その後、ガラス基板11の上側全面にSiO2 膜16を形成し、更にその上に例えばAl−Nd(アルミニウム−ネオジム)等のAl合金からなる導電膜を形成する。
次に、導電膜上に所定の形状のレジスト膜を形成し、このレジスト膜をマスクとして導電膜及びSiO2 膜15,16をエッチングする。これにより、低電圧駆動TFT及び高電圧駆動TFTのゲート電極17a,17b及びゲートバスラインが形成される。また、低電圧駆動TFT形成領域ではSiO2 膜16がゲート絶縁膜となり、高電圧駆動TFT形成領域ではSiO2 膜15,16の積層膜がゲート絶縁膜となる。
その後、多結晶シリコン膜14に不純物をイオン注入して、低電圧駆動TFTのソース/ドレインとなる高濃度不純物領域14aと、高電圧駆動TFTのソース/ドレインとなる高濃度不純物領域14bとを形成する。この場合に、高電圧駆動TFT形成領域では、図1(b)に示すように、ゲート電極17bとゲート絶縁膜(SiO2 膜15,16)との段差を利用して、高濃度不純物領域14bとチャネル領域との間に低濃度不純物領域(LDD(Lightly Doped Drain ))14cを形成してもよい。
次に、不純物が注入された多結晶シリコン膜14にレーザ光を照射して、不純物を活性化する。その後、ガラス基板11の上側全面にSiO2 膜18を形成する。そして、SiO2 膜18にコンタクトホールを形成した後、全面にAl又はAl合金からなる金属膜を形成し、この金属膜をパターニングして、ソース/ドレイン電極19a,19b及びデータバスラインを形成する。次いで、ガラス基板11の上側全面にSiN膜20を形成し、TFTを覆う。更にその上に絶縁性有機樹脂膜21を形成する。このようにして、ゲート絶縁膜の厚さが異なる2種類のTFTを有する周辺回路一体型液晶表示パネルを形成することができる。
特開2003−188183号公報
しかしながら、上述した従来の薄膜トランジスタ装置の製造方法においては、TFTのゲート電極及びゲートバスラインをAl又はAl合金により形成しているため、ゲートバスラインの抵抗値は低いものの、不純物の活性化を熱活性化処理で行うことはできず、レーザ活性化処理により不純物の活性化を行う必要がある。しかし、熱活性化処理により不純物を活性化したほうが、レーザ活性化処理により不純物を活性化した場合に比べてホットキャリア劣化の影響を受けにくく、信頼性が高いTFTを形成することができることが判明している。
熱活性化処理が可能なようにゲート電極を高融点金属により形成することも考えられるが、そうすると大型の液晶表示パネルの場合にはゲートバスラインの抵抗が大きくなり、信号が減衰してTFTを駆動できなるおそれがある。抵抗を小さくするためにゲートバスラインの幅を広くしたり、厚さを厚くすることも考えられる。しかし、その場合は高精細化が困難になるという新たな問題が発生する。
以上から、本発明の目的は、ゲート絶縁膜が薄い低電圧駆動TFTとゲート絶縁膜が厚い高電圧駆動TFTとを有する薄膜トランジスタ装置において、高電圧駆動TFTのゲート電極及びソース/ドレイン電極をAl合金等の低抵抗金属で形成することができ、且つ熱活性化処理により不純物の活性化を行うことができる薄膜トランジスタ装置の製造方法を提供することにある。
上記した課題に関し、基板と、前記基板上に形成されて第1の絶縁膜をゲート絶縁膜とする第1の薄膜トランジスタと、前記基板上に形成されて前記第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との積層膜をゲート絶縁膜とする第2の薄膜トランジスタとを有し、前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極が前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極よりも低抵抗且つ低融点の導電体からなることを特徴とする薄膜トランジスタ装置がある
上記した課題は、例えば、基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に少なくともチャネルとなる領域を覆うマスク膜を形成する第4の工程と、前記第1のゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入してn型低濃度不純物領域を形成する第5の工程と、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のマスク膜及びその近傍の領域を覆うとともに、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域全体を覆う第1のレジスト膜を形成する第6の工程と、前記第1のゲート電極と前記第1のレジスト膜とをマスクとして、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入して、前記n型低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高いn型高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、前記第1のレジスト膜を除去する第8の工程と、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域全体を覆う第2のレジスト膜を形成する第9の工程と、前記第1のゲート電極と前記第2のレジスト膜とをマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入してソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第10の工程と、前記第2のレジスト膜を除去する第11の工程と、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記マスク膜を除去する第12の工程と、前記基板の上側全体に第2の絶縁膜を形成する第13の工程と、前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第14の工程と、前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第15の工程とを有し、前記第11の工程の終了から前記第14の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法により解決する
この方法では、第1の金属膜により低電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極と高電圧駆動薄膜トランジスタのチャネルとなる領域を覆うマスク膜とを形成し、ゲート電極、マスク膜及びレジスト膜をマスクとして、ソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域及びp型高濃度不純物領域を形成する。そして、例えばこれらのn型高濃度不純物領域及びp型高濃度不純物領域に注入した不純物を熱処理により活性化した後、基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成し、その上に高電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極を形成する。
これにより、高電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極材料としてAl等の低抵抗且つ低融点の金属を使用することが可能になる。従って、液晶表示パネルを大型化しても、バスラインをAl等の低抵抗且つ低融点の金属で形成することができるので、信号の減衰による不具合の発生が回避され、信頼性を確保することができる。
この方法では、低電圧駆動薄膜トランジスタにはLDD領域がなく、n型高電圧駆動薄膜トランジスタはLDD領域を有する構造となる。そして、n型高電圧駆動薄膜トランジスタはLDD領域の一部とゲート電極とがオーバーラップした構造(ゲートオーバーラップ構造:GOLD構造)、又はLDD領域とチャネル領域との間に不純物が導入されていない半導体からなる領域を有するオフセット構造となる。オン抵抗を維持しつつ信頼性を高めるためには、ゲートオーバーラップ構造とすることが好ましい。
また、p型高電圧駆動薄膜トランジスタは、高濃度不純物領域の一部とゲート電極とがオーバーラップした構造、又は高濃度不純物領域とチャネル領域との間に不純物が導入されていない半導体からなる領域を有するオフセット構造となる。
上記した課題は、例えば、基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、フォトレジスト法により、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域の上と、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域全体とを覆うレジスト膜を形成する第3の工程と、前記レジスト膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入してn型低濃度不純物領域を形成する第4の工程と、前記レジスト膜を除去する第5の工程と、前記第1の絶縁膜上に第1の金属膜を形成する第6の工程と、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域を覆う第1のマスク膜を形成する第7の工程と、前記第1のゲート電極及び前記第1のマスク膜をマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第8の工程と、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のLDD領域となる領域の一部とチャネルとなる領域とを覆う第2のマスク膜を形成する第9の工程と、前記第2のゲート電極及び前記第2のマスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域にn型不純物を注入し、前記n型低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高いn型高濃度不純物領域を形成する第10の工程と、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1及び第2のマスク膜を除去する第11の工程と、前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第12の工程と、前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第13の工程と、前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域に第3のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第4のゲート電極を形成する第14の工程とを有し、前記第10の工程の終了から前記第13の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法により解決する
この方法においても、第1の金属膜により低電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極と高電圧駆動薄膜トランジスタのチャネルとなる領域を覆うマスク膜とを形成し、ゲート電極及びマスク膜をマスクとして、ソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域及びp型高濃度不純物領域を形成する。そして、例えばこれらのn型高濃度不純物領域及びp型高濃度不純物領域に注入した不純物を熱処理により活性化した後、基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成し、その上に高電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極を形成する。
これにより、高電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極材料としてAl等の低抵抗且つ低融点の金属を使用することが可能になる。従って、液晶表示パネルを大型化しても、バスラインをAl等の低抵抗且つ低融点の金属で形成することができるので、信号の減衰による不具合の発生が回避され、信頼性を確保することができる。
この方法では、n型低電圧駆動薄膜トランジスタはLDD領域を有しない構造、又はLDD領域とゲート電極とがオーバーラップした構造となる。また、n型高電圧駆動薄膜トランジスタは、LDD領域を有し、且つLDD領域の一部とゲート電極とがオーバーラップした構造、又はLDD領域とチャネル領域との間に不純物が導入されていない半導体からなる領域を有するオフセット構造となる。
上記した課題は、例えば、基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域を覆う第1のマスク膜を形成する第4の工程と、前記第1のゲート電極及び前記第1のマスク膜をマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第5の工程と、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のLDDとなる領域及びチャネルとなる領域を覆う第2のマスク膜を形成する第6の工程と、前記第2のゲート電極及び前記第2のマスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1及び第2のマスク膜を除去する第8の工程と、前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第9の工程と、前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第10の工程と、前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域に第3のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第4のゲート電極を形成する第11の工程と、前記第3のゲート電極をマスクとして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入し、チャネルと前記n型高濃度不純物領域との間に前記n型高濃度不純物領域よりも不純物濃度が低いn型低濃度不純物領域を形成する第12の工程とを有し、前記第7の工程の終了から前記第10の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法により解決する。
この方法においても、第1の金属膜により低電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極と高電圧駆動薄膜トランジスタのチャネルとなる領域を覆うマスク膜とを形成し、ゲート電極及びマスク膜をマスクとして、ソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域及びp型高濃度不純物領域を形成する。そして、例えばこれらのn型高濃度不純物領域及びp型高濃度不純物領域に注入した不純物を熱処理により活性化した後、基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成し、その上に高電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極を形成する。
これにより、高電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極材料としてAl等の低抵抗且つ低融点の金属を使用することが可能になる。従って、液晶表示パネルを大型化しても、バスラインをAl等の低抵抗且つ低融点の金属で形成することができるので、信号の減衰による不具合の発生が回避され、信頼性を確保することができる。
この方法では、低電圧駆動薄膜トランジスタにはLDD領域がなく、n型高電圧駆動薄膜トランジスタはLDD領域を有する構造となる。また、p型高電圧駆動薄膜トランジスタは高濃度不純物領域の一部とゲート電極とがオーバーラップした構造、又は高濃度不純物領域とチャネル領域との間に不純物が導入されていない半導体からなる領域を有するオフセット構造となる。更に、この方法では、低濃度不純物領域の不純物の活性化はAl等の低抵抗配線材料でも問題が生じない程度の温度(例えば350℃程度)による熱処理で十分活性化できることを利用し、高電圧駆動薄膜トランジスタのゲート電極を形成した後に低濃度不純物領域を形成している。これにより、前述した方法に比べてフォトレジスト工程を1回削減することができる。
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
(薄膜トランジスタ装置の全体構成)
図2は、本発明の第1の実施の形態の薄膜トランジスタ装置(透過型液晶表示パネル)の全体構成を示すブロック図である。
本実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)は、制御回路101、データドライバ102、ゲートドライバ103及び表示部104により構成されている。この液晶表示装置には、コンピュータ等の外部装置(図示せず)から表示信号RGB、水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsync等の信号が供給され、電源(図示せず)から高電圧VH (例えば、18V)、低電圧VL (例えば、3.3V又は5V)及び接地電位Vgnd が供給される。
表示部104には、複数の画素がマトリクス状に配列されている。各画素はTFT(薄膜トランジスタ)105と、このTFT105のソース電極に接続された表示セル(液晶セル)106及び補助容量107とにより構成されている。
表示セル106は、後述する画素電極と、コモン電極と、それらの間の液晶とにより構成される。また、補助容量107は、後述する補助容量バスラインと、補助容量電極と、それらの間の絶縁膜とにより構成される。
表示部104には、垂直方向に延びる複数のデータバスライン108と、水平方向に延びる複数のゲートバスライン109とが設けられている。水平方向に並ぶ画素の各TFT105のゲート電極は同一のゲートバスライン109に接続され、垂直方向に並ぶ各画素のTFT105のドレイン電極は同一のデータバスライン108に接続されている。
制御回路101は、水平同期信号Hsync及び垂直同期信号Vsyncを入力し、1水平同期期間の開始時にアクティブになるデータスタート信号DSI と、1水平期間を一定の間隔に分割するデータクロックDCLKと、1垂直同期期間の開始時にアクティブになるゲートスタート信号GSI と、1垂直同期期間を一定の間隔に分割するゲートクロックGCLKとを出力する。この制御回路101は、低電圧VL で駆動するn型TFT及びp型TFTにより構成されている。
データドライバ102は、シフトレジスタ102a、レベルシフタ102b及びアナログスイッチ102cにより構成されている。
シフトレジスタ102aは、データバスライン108の数と同じ数の出力端子を有している。このシフトレジスタ102aはデータスタート信号DSI により初期化され、データクロックDCLKに同期したタイミングで各出力端子から順番に低電圧のアクティブ信号を出力する。このシフトレジスタ102aは低電圧VL で駆動するn型TFT及びp型TFTにより構成されている。
レベルシフタ102bは、データバスライン108の数と同じ数の入力端子と出力端子とを備えている。そして、シフトレジスタ102aから出力された低電圧のアクティブ信号を、高電圧のアクティブ信号に変換して出力する。このレベルシフタ102bは、低電圧VL で駆動するn型TFT及びp型TFTと、高電圧VH で駆動するn型TFT及びp型TFTとにより構成されている。
アナログスイッチ102cも、データバスライン108の数と同じ数の入力端子と出力端子とを有している。アナログスイッチ102cの各出力端子は、それぞれ対応するデータバスライン108に接続されている。アナログスイッチ102cは、レベルシフタ102bからアクティブ信号を入力すると、アクティブ信号を入力した入力端子に対応する出力端子に表示信号RGB(R信号、G信号及びB信号のいずれか1つ)を出力する。このアナログスイッチ102cは、高電圧VH で駆動するn型TFT及びp型TFTにより構成されている。
一方、ゲートドライバ103は、シフトレジスタ103a、レベルシフタ103b及び出力バッファ103cにより構成されている。
シフトレジスタ103aは、ゲートバスライン109の数と同じ数の出力端子を有している。このシフトレジスタ103aはゲートスタート信号GSI により初期化され、ゲートクロックGCLKに同期したタイミングで各出力端子から順番に低電圧の走査信号を出力する。このシフトレジスタ103aは、低電圧VL で駆動するn型TFT及びp型TFTにより構成されている。
レベルシフタ103bは、ゲートバスライン109の数と同じ数の入力端子と出力端子とを有している。そして、シフトレジスト103aから出力された低電圧の走査信号を高電圧の走査信号に変換して出力する。このレベルシフタ103bは、低電圧VL で駆動するn型TFT及びp型TFTと、高電圧VH で駆動するn型TFT及びp型TFTとにより構成されている。
出力バッファ103cも、ゲートバスライン109の数と同じ数の入力端子と出力端子とを有している。出力バッファ103cの各出力端子は、それぞれ対応するゲートバスライン109に接続されている。出力バッファ103cは、レベルシフタ103bから入力された走査信号を、入力端子に対応する出力端子を介してゲートバスライン109に供給する。この出力バッファ103cは、高電圧VH で駆動するn型TFT及びp型TFTにより構成されている。
表示部104のTFT105は、ゲートバスライン109に走査信号が供給されるとオンとなる。このとき、データバスライン108に表示信号RGB(R信号、G信号及びB信号のいずれか1つ)が供給されると、表示セル106及び補助容量107に表示信号RGBが書き込まれる。表示セル106では、書き込まれた表示信号RGBにより液晶分子の傾きが変化し、その結果表示セル106の光透過率が変化する。各画素毎に表示セル106の光透過率を制御することによって、所望の画像が表示される。
(液晶表示パネル)
図3(a)は液晶表示パネルの1画素を示す平面図、図3(b)は図3(a)のA−A’線の位置における模式断面を示す図である。
この図3(a),(b)に示すように、液晶表示パネルは、TFT基板110と、対向基板150と、これらのTFT基板110及び対向基板150の間に封入された液晶160とにより構成されている。
TFT基板110のベースとなるガラス基板111の上には、前述したように水平方向(X軸方向)に延びる複数のゲートバスライン109と、垂直方向(Y軸方向)に延びる複数のデータバスライン108とが形成されている。これらのゲートバスライン109及びデータバスライン108により区画される矩形の領域がそれぞれ画素領域である。また、ガラス基板111上には、ゲートバスライン109と平行に配置されて画素領域を横断する補助容量バスライン174が形成されている。
各画素領域には、TFT105と、ITO(Indium-Tin Oxide)等の透明導電体からなる画素電極139と、補助容量電極175とが形成されている。TFT105の活性層となる多結晶シリコン膜115は第1の絶縁膜(ゲート絶縁膜)172に覆われており、ゲートバスライン109、ゲート電極105g及び補助容量バスライン174は第1の絶縁膜171の上に形成されている。また、第1の絶縁膜171、ゲートバスライン109、ゲート電極105g及び補助容量バスライン174の上には第2の絶縁膜172が形成されており、この第2の絶縁膜172の上にはTFT105のソース電極105s及びドレイン電極105dと、データバスライン108と、補助容量電極175とが形成されている。これらのソース電極105s、ドレイン電極105d、データバスライン108及び補助容量電極175の上には第3の絶縁膜173が形成されており、この第3の絶縁膜173の上には画素電極139が形成されている。また、画素電極139の上には、例えばポリイミドからなる配向膜(図示せず)が形成されている。
TFT105のゲート電極105gはゲートバスライン109に接続されており、ドレイン電極105dはデータバスライン108に接続されている。また、TFT105のソース電極105sは、コンタクトホール176aを介して画素電極139と電気的に接続されている。更に、補助容量電極175は、コンタクトホール176bを介して画素電極139と電気的に接続されている。
一方、対向基板150のベースとなるガラス基板151には、ブラックマトリクス152と、カラーフィルタ153と、コモン電極154とが形成されている。ブラックマトリクス152は例えばCr(クロム)等の金属の膜により形成され、ゲートバスライン109、データバスライン108、補助容量バスライン174及びTFT105の形成領域を遮光する。カラーフィルタ153には赤色、緑色及び青色の3種類があり、各画素毎にいずれか1色のカラーフィルタが配置される。隣接する赤色画素、緑色画素及び青色画素により1つのピクセルが構成され、種々の色が表示可能になる。
コモン電極154は、例えばITO等の透明導電体により形成され、TFT基板110側の画素電極139に対向している。コモン電極154の表面は、例えばポリイミドからなる配向膜に覆われている。
(薄膜トランジスタ装置の製造方法)
図4〜図18は、本発明の第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を工程順に示す断面図である。これらの図4〜図18において、(a)はn型低電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(b)はn型高電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(c)はp型低電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(d)はp型高電圧駆動TFT形成領域における断面を示している。なお、実際には、オフリーク電流を低減するとともに信頼性を確保するために、周辺回路部では2つのTFTが接続した構造とすることが多い。しかし、ここでは説明を簡単にするために、各TFTが個別に形成されているものとする。
まず、図4(a)〜(d)に示すように、ガラス基板(透明絶縁性基板)111の上に、例えば厚さが50nmのSiN膜112を形成し、更にその上に厚さが200nmのSiO2 膜113を形成して下地膜とする。そして、SiO2 膜113の上に、例えばプラズマCVD法により、厚さが40〜100nmのアモルファスシリコン膜114を形成する。
次に、図5(a)〜(d)に示すように、エキシマレーザ又は連続発振の固体レーザ(CWレーザ)を使用し、ガラス基板111の上側全面にレーザ光を走査することによりアモルファスシリコンを結晶化して、多結晶シリコン膜115を形成する。なお、レーザ光を照射する前に、ガラス基板111が変形しない程度の温度(例えば450℃〜550℃)でアニールすることが好ましい。これにより、アモルファスシリコン膜114中の水素が除去されて、レーザ光を照射したときにアブレーションが発生することを回避できる。また、ガラス基板111の全面にレーザ光を走査するのではなく、TFT形成領域のみにレーザ光を走査して多結晶シリコン膜115を部分的に形成してもよい。
次に、図6(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法により、多結晶シリコン膜115のTFT形成領域上にレジスト膜116を形成する。そして、このレジスト膜116をマスクとし、フッ素系エッチングガスを用いて多結晶シリコン膜115をドライエッチングする。その後、レジスト膜116を除去する。
次に、図7(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD法により、ガラス基板111の上側全面に低電圧駆動TFTのゲート絶縁膜となる厚さが約30nmのSiO2 膜117を形成する。その後、スパッタ法により、SiO2 膜117の上に低電圧駆動TFTのゲート電極となる厚さが約300nmのMo(モリブデン)膜118を形成する。なお、Mo膜118に替えて、Ti(チタン)、Cr(クロム)、W(タングステン)及びTa(タンタル)等の他の高融点金属を主成分とする金属膜を形成してもよい。
次に、図8(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法により、Mo膜118の上に所定のパターンのレジスト膜119を形成する。このレジスト膜119は、各TFTのチャネル領域となる部分の上方に形成される。そして、このレジスト膜119をマスクとしてMo膜118をエッチングする。Mo膜118のエッチングは、例えばフッ素系エッチングガスを用いたドライエッチング、又は燐酸塩酸系エッチャントを用いたウェットエッチングにより行う。Mo膜118のエッチングが終了した後、レジスト膜119を除去する。
次に、n型高電圧駆動TFTのLDD領域となるn型低濃度不純物領域120を形成する。すなわち、図9(a)〜(d)に示すように、Mo膜118をマスクとし、SiO2 膜117を通して多結晶シリコン膜115にn型不純物(例えば、P(リン))を低濃度に注入する。このn型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30kV、ドーズ量を1014/cm2 とする。
図19(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT(n型TFT)形成領域の上面図を示す。また、図19(b)に図19(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図19(c)に図19(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図19(a)〜(c)に示すように、多結晶シリコン膜115は両端部の幅が広く、中央部の幅が狭い形状とし、Mo膜118は多結晶シリコン膜115の中央部に直角に交差する形状とする。
次に、図10(a)〜(d)に示すように、n型高電圧駆動TFTのチャネル領域及びLDD領域と、p型低電圧駆動TFT形成領域全体及びp型高電圧駆動TFT形成領域全体とをフォトレジスト膜121で覆う。そして、n型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜115に、SiO2 膜117を通してn型不純物(例えば、P)を高濃度に注入し、n型低電圧駆動TFT及びn型高電圧駆動TFTのソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域122を形成する。このn型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30kV、ドーズ量を1015/cm2 とする。なお、図10(a)に破線で示すように、n型低電圧駆動TFT形成領域にもレジスト膜121を形成し、n型低濃度不純物領域120(LDD領域)を残すようにしてもよい。
図20(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT(n型TFT)形成領域の上面図を示す。また、図20(b)に図20(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図20(c)に図20(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図20(a)〜(c)に示すように、レジスト膜121によりMo膜118とシリコン膜115との交差部及びその近傍を覆う。そして、レジスト膜121に覆われていない部分の多結晶シリコン膜115にn型不純物を注入する。
このようにしてn型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域にそれぞれn型高濃度不純物領域122を形成した後、レジスト膜121をアッシングにより除去する。
次に、図11(a)〜(d)に示すように、n型高電圧駆動TFT形成領域全体及びn型低電圧駆動TFT形成領域全体をフォトレジスト膜123で覆う。そして、p型高電圧駆動TFT形成領域及びp型低電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜115にp型不純物(例えば、B(ホウ素))を高濃度に注入して、p型低電圧駆動TFT及びp型高電圧駆動TFTのソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域124を形成する。このp型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30kV、ドーズ量を2×1015/cm2 とする。その後、レジスト膜123をアッシングにより除去する。
なお、図10に示す工程と図11に示す工程との順番を逆にしてもよい。
次に、図12(a)〜(d)に示すように、n型低電圧駆動TFT形成領域及びp型低電圧駆動TFT形成領域のMo膜118をレジスト膜125で覆う。そして、燐酸硝酸系エッチャントを用いてn型高電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域のMo膜118をエッチング除去する。その後、レジスト膜125を除去する。
次に、多結晶シリコン膜115に導入した不純物を活性化する熱活性化処理を施す。例えば、500℃の温度で2時間程度の熱処理を施し、不純物を活性化する。この熱活性化処理は、RTA(Rapid Thermal Annealing )装置等を用いて短時間で行ってもよい。また、不純物活性化処理は、n型高濃度不純物領域122及びp型高濃度不純物領域124を形成してから後述するAl−Nd膜127を形成する前までの間に行えばよい。
次に、図13(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD装置を使用して、ガラス基板111の上側全面に例えば厚さが80nmのSiO2 膜126を形成する。その後、スパッタ装置を用いて、SiO2 膜126の上に例えば厚さが300nmのAl−Nd膜127を形成する。なお、Al−Nd膜127に替えて、Al、Ag(銀)及びCu(銅)のうちのいずれか1種の元素を主成分とする低抵抗金属からなる膜を形成してもよい。
次に、図14(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法によりn型高電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域の各チャネル領域の上を覆うレジスト膜128を形成する。そして、このレジスト膜128をマスクとし、燐酸硝酸系エッチャントを用いてAl−Nd膜127をエッチングして、n型高電圧駆動TFT及びp型高電圧駆動TFTのゲート電極を形成する。なお、これらのゲート電極と同時に、表示部にはゲートバスライン及び補助容量バスラインを形成する。
図21(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図21(b)に図21(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図21(c)に図21(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図21(a)〜(c)に示すように、ゲート電極127aはゲートバスライン127bに接続して形成される。この場合、ゲート電極127aがLDD領域(n型低濃度不純物領域120)の一部を覆うように形成することが好ましい。なお、高電圧駆動TFTは、チャネル領域とLDD領域との間に不純物注入を行っていない領域を有するオフセット構造にしてもよい。
次に、図15(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD法により、ガラス基板111の上側全面に厚さが370nmのSiN膜129を形成する。その後、フォトレジスト法により、SiN膜129の上に所定のパターンのレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、フッ素系エッチングガスによりSiN膜129、SiO2 膜126及びSiO2 膜117を順番にドライエッチングして、n型高濃度不純物領域122及びp型高濃度不純物領域124が露出するコンタクトホール130を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
次に、例えばスパッタ装置を使用し、ガラス基板111の上側全面に厚さが50nmのTi膜、厚さが200nmのAl膜及び厚さが100nmのTi膜をこの順番で成膜し、Ti/Al/Tiの3層構造の導電膜を形成する。その後、フォトレジスト法により導電膜の上に所定のパターンのレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、塩素系エッチングガスを用いたドライエッチングにより導電膜をエッチングして、図16(a)〜(d)に示すように、ソース/ドレイン電極131、データバスライン(図示せず)及び補助容量電極(図示せず)を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
図22(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図22(b)に図22(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図22(c)に図22(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図22(a)〜(c)に示すように、表示部のTFTのドレイン電極131dはデータバスライン131bと接続して形成される。また、TFTのソース電極131sとして、透明画素電極と接続するためのパッドも同時に形成する。これは、多結晶シリコン膜と透明画素電極(例えばITO膜)とを直接接続すると、電流特性として線形性を保つのが困難であり、十分なパネル性能を得られないためである。
次に、図17(a)〜(d)に示すように、ガラス基板111の上側全面に例えば感光性の透明有機絶縁樹脂を塗布して有機絶縁膜137を形成する。その後、図17(a)に示すように、表示部のTFT形成領域のソース電極に通じるコンタクトホール138を形成する。次いで、熱処理を施し、有機絶縁膜137を硬化させる。
なお、周辺回路部では透明画素電極を形成する必要がほとんどないことから、有機絶縁膜137にコンタクトホールを形成する必要はない。しかし、回路動作の検査を行うために検査端子を設ける場合は、この工程で検査端子に通じるコンタクトホールを形成すればよい。
次に、スパッタ装置を使用し、ガラス基板111の上側全面に例えば厚さが70nmのITO膜を形成する。このITO膜はコンタクトホール138を介して表示領域のTFTのn型高濃度不純物領域122(ソース領域)と電気的に接続される。そして、このITO膜の上にフォトレジスト法により所定のパターンのレジスト膜を形成した後、ITO膜をウェットエッチングして、図18(a)〜(d)に示すように、透明画素電極139を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
図23(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図23(b)に図23(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図23(c)に図23(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図23(a)〜(c)に示すように、画素電極139はコンタクトホール138を介してTFTのソース電極131sに電気的に接続される。
なお、図23(a)〜(c)において、ゲートバスライン127b、データバスライン131b、ゲート電極127a、ソース電極131s及びドレイン電極131dは、それぞれ図3(a),(b)のゲートバスライン109、データバスライン108、ゲート電極105g、ソース電極105s及びドレイン電極105dに対応している。また、図23(a)〜(c)のSiO2 膜117,126、SiN膜129及び有機絶縁膜137がそれぞれ図3(b)の第1の絶縁膜171、第2の絶縁膜172及び第3の絶縁膜173に対応している。
このようにして、本実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)が完成する。
なお、TFTの特性を向上させるために、熱活性化処理後に水素化処理を施して、多結晶シリコン膜115中に水素を導入することが好ましい。例えば、SiN膜129を形成した後に大気中で350℃の温度で熱処理するか、又はH2 −N2 雰囲気中で300〜400℃の温度で熱処理すればよい。
上述した第1の実施形態では、低電圧駆動TFTのゲート電極は高融点金属(Mo)により形成しているが、高電圧駆動TFTのゲート電極及びゲートバスラインは低抵抗のAl−Nd膜により形成している。また、高電圧駆動TFTのソース電極、ドレイン電極及びデータバスラインも、低抵抗のTi/Al/Ti積層膜により形成している。従って、大型の液晶表示パネルを製造する場合であっても、ゲートバスライン及びデータバスラインに流れる信号の減衰が抑制され、信頼性が高く、消費電力が少ない周辺回路一体型液晶表示パネルを製造することができる。
また、本実施形態においては、多結晶シリコン膜115に注入した不純物を活性化処理するときにはAl−Nd等の低融点金属膜が形成されていない。このため、熱活性化処理により不純物を活性化することができて、レーザ活性化処理により不純物を活性化する場合に比べて信頼性が高いTFTを形成することができる。
なお、本実施形態では、n型高電圧駆動TFTのゲート電極を形成する前に多結晶シリコン膜115に不純物注入を行うことから、n型高電圧駆動TFTにはLDD領域がなく、n型高濃度不純物領域の一部を覆うゲート電極構造(ゲートオーバーラップ構造;以下、GOLD構造ともいう)になるか、又はオフセット領域を有する構造となる。オン抵抗を維持しつつ信頼性を向上させるためにはGOLD構造とすることが好ましい。また、本実施形態では、n型低電圧駆動TFT及びp型低電圧駆動TFTはLDD領域を有しない構造となる。
(第2の実施形態)
図24〜図37は、本発明の第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を工程順に示す断面図である。これらの図24〜図37において、(a)はn型低電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(b)はn型高電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(c)はp型低電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(d)はp型高電圧駆動TFT形成領域における断面を示している。なお、本実施形態においても、液晶表示パネルの全体構成は図2に示す第1の実施形態と基本的に同じであるので、重複する部分の説明は省略する。
まず、図24(a)〜(d)に示すように、ガラス基板(透明絶縁基板)211の上に、例えば厚さが50nmのSiN膜212を形成し、更にその上に厚さが200nmのSiO2 膜213を形成して下地膜とする。その後、第1の実施形態と同様の方法により、SiO2 膜213上に多結晶シリコン膜215を形成する。
次に、図25(a)〜(b)に示すように、フォトレジスト法により、多結晶シリコン膜215のTFT形成領域上にレジスト膜216を形成する。そして、このレジスト膜216をマスクとし、フッ素系エッチングガスを用いて多結晶シリコン膜215をドライエッチングする。その後、レジスト膜216を除去する。
次に、図26(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD装置を使用し、ガラス基板211の上側全面に、低電圧駆動TFTのゲート絶縁膜となる厚さが30nmのSiO2 膜217を形成する。その後、フォトレジスト法により、SiO2 膜217上にレジスト膜218を所定のパターンに形成する。このレジスト膜218により、n型低電圧駆動TFT及びn型高電圧駆動TFTのチャネルとなる領域と、p型低電圧駆動TFT形成領域全体及びp型高電圧駆動TFT形成領域全体とを保護する。
次に、n型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜215に、SiO2 膜217を通してn型不純物(例えば、P)を低濃度に注入し、n型低電圧駆動TFT及びn型高電圧駆動TFTのLDD領域となるn型低濃度不純物領域219を形成する。このn型不純物の注入運はイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30kV、ドーズ量を1014/cm2 とする。その後、レジスト膜218を除去する。
なお、多結晶シリコン膜215の上に直接レジスト膜を形成し、n型低電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜215にn型不純物を注入した後、レジスト膜を除去してSiO2 膜217を形成してもよい。
図38(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT(n型TFT)形成領域の上面図を示す。また、図38(b)に図38(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図38(c)に図38(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図38(a)〜(c)に示すように、多結晶シリコン膜215は両端部の幅が広く、中央部の幅が狭い形状とし、レジスト膜218は多結晶シリコン膜215の中央部に直角に交差する形状とする。
次に、図27(a)〜(d)に示すように、例えばスパッタ法により、SiO2 膜217の上に、低電圧駆動TFTのゲート電極となる厚さが300nmのMo膜220を形成する。なお、Mo膜220に替えて、Ti、Cr、W及びTa等の他の高融点金属を主成分とする金属膜を形成してもよい。
その後、フォトレジスト法により、n型低電圧駆動TFT形成領域全体、n型高電圧TFT形成領域全体、p型低電圧駆動TFTのゲート電極形成領域及びp型高電圧駆動TFTのゲート電極形成領域を覆うレジスト膜221を形成する。そして、このレジスト膜211をマスクとし、フッ素系のエッチングガスを使用してMo膜220をドライエッチングする。Mo膜220のエッチングは、例えば燐酸硝酸系エッチャントを使用して、ウェットエッチングにより行ってもよい。
次に、レジスト膜221を除去した後、図28(a)〜(d)に示すように、p型低電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜215にp型不純物(例えば、B)をイオン注入して、p型低電圧駆動TFT及びp型高電圧駆動TFTのソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域222を形成する。このp型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30keV、ドーズ量を1015/cm2 とする。このとき、Mo膜220がマスクとなるので、n型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜215にはp型不純物が注入されない。
なお、ここではレジスト膜221を除去してから多結晶シリコン膜215へのp型不純物のイオン注入を行う場合について説明したが、多結晶シリコン膜215にp型不純物を注入した後にレジスト膜221を除去してもよい。この場合、Mo膜220のエッチング時にオーバーエッチングを行ってp型低電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域のレジスト膜221の幅よりもMo膜220の幅を狭くし、レジスト膜221とMo膜220との幅の違いを利用して、オフセット領域を形成してもよい。
次に、図29(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法により、所定のパターンのレジスト膜223を形成する。このレジスト膜223は、n型低電圧駆動TFTのチャネル領域の上方のMo膜220と、n型高電圧駆動TFTのチャネル領域及びLDD領域の上方のMo膜220と、p型低電圧駆動TFT形成領域全体及びp型高電圧駆動TFT形成領域全体とを覆う。その後、このフォトレジスト膜223をマスクとしてMo膜220を、例えば燐酸硝酸系エッチャントを用いてウェットエッチングする。
次に、図30(a)〜(d)に示すように、レジスト膜223をマスクとしてn型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜215にn型不純物(例えば、P)を高濃度にイオン注入して、n型低電圧駆動TFT及びn型高電圧駆動TFTのソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域224を形成する。このn型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30kV、ドーズ量を1015/cm2 とする。その後、レジスト膜223をアッシングにより除去する。
図39(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図39(b)に図39(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図39(c)に図39(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図39(a)〜(c)に示すように、レジスト膜223によりチャネル領域及びLDD領域の上を覆い、多結晶シリコン膜215にn型不純物を高濃度に注入して、レジスト膜223の両側にn型高濃度不純物領域224を形成する。
なお、図27,図28に示す工程と、図29、図30に示す工程との順番を逆にしてもよい。
次に、多結晶シリコン膜215に導入した不純物を活性化する熱活性化処理を施す。例えば、500℃の温度で2時間程度の熱処理を施し、不純物を活性化する。この熱活性化処理は、RTA装置等を用いて短時間で行ってもよい。また、不純物活性化処理は、p型高濃度不純物領域222及びn型高濃度不純物形成領域224を形成してから後述するAl−Nd膜227を形成する前までの間に行えばよい。
次に、図31(a)〜(d)に示すように、n型低電圧駆動TFT形成領域全体及びp型低電圧駆動TFT形成領域全体の上にレジスト膜225を形成し、このレジスト膜225をマスクとしてn型高電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域のMo膜220をエッチングにより除去する。その後、レジスト膜225を除去する。
次に、図32(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD装置を使用し、ガラス基板211の上側全面に、SiO2 膜226を80nmの厚さに形成する。そして、スパッタ装置を使用して、SiO2 膜226上にAl−Nd膜227を300nmの厚さに形成する。なお、Al−Nd膜227に替えて、Al、Ag及びCuのうちのいずれか1種の元素を主成分とする低抵抗金属からなる膜を形成してもよい。
次に、図33(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法により、n型高電圧駆動TFTのゲート電極形成領域上、及びp型高電圧駆動TFTのゲート電極形成領域上にレジスト膜228を形成する。そして、このレジスト膜228をマスクとしてAl−Nd膜227をエッチングして、n型高電圧駆動TFT及びp型高電圧駆動TFTのゲート電極を形成する。なお、これらのゲート電極と同時に、表示部にゲートバスライン及び補助容量バスラインを形成する。その後、レジスト膜228を除去する。
図40(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図40(b)に図40(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図40(c)に図40(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図40(a)〜(c)に示すように、ゲート電極227aはゲートバスライン227bと接続して形成される。
次に、図34(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD装置を使用して、ガラス基板211の上側全面に例えば厚さが370nmのSiN膜229を形成する。その後、フォトレジスト法により、SiN膜229の上に所定のパターンのレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとし、フッ素系エッチングガスによりSiN膜229、SiO2 膜226及びSiO2 膜217を順番にドライエッチングして、n型高濃度不純物領域224及びp型高濃度不純物領域222が露出するコンタクトホール230を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
次に、例えばスパッタ装置を使用し、ガラス基板211の上側全面に厚さが50nmのTi膜、厚さが200nmのAl膜及び厚さが100nmのTi膜をこの順番で成膜し、Ti/Al/Tiの3層構造の導電膜を形成する。その後、フォトレジスト法により導電膜の上に所定のパターンのレジスト膜を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、塩素系エッチングガスを用いたドライエッチングにより導電膜をエッチングして、図35(a)〜(d)に示すように、ソース/ドレイン電極231、データバスライン及び補助容量電極(図示せず)を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
図41(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図41(b)に図41(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図41(c)に図41(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図41(a)〜(c)に示すように、表示部のTFTのドレイン電極231dはデータバスライン231bと接続される。また、TFTのソース電極231sとして、透明画素電極と接続するためのパッドも同時に形成する。
次に、図36(a)〜(d)に示すように、ガラス基板211の上側全面に例えば感光性の透明有機絶縁樹脂を塗布して有機絶縁膜237を形成する。その後、図36(a)に示すように、表示部のTFT形成領域のソース電極に通じるコンタクトホール238を形成する。その後、熱処理を施し、有機絶縁膜237を硬化させる。
次に、スパッタ装置を使用し、ガラス基板211の上側全面に例えば厚さが70nmのITO膜を形成する。このITO膜はコンタクトホール238を介して表示領域のTFTのn型高濃度不純物領域222(ソース領域)と電気的に接続される。そして、このITO膜の上にフォトレジスト法により所定のパターンのレジスト膜を形成した後、ITO膜をウェットエッチングして、図37(a)〜(d)に示すように、透明画素電極239を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
図42(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図42(b)に図42(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図42(c)に図42(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図42(a)〜(c)に示すように、画素電極239はコンタクトホール238を介してTFTのソース電極231sに電気的に接続される。
なお、図42(a)〜(c)において、ゲートバスライン227b、データバスライン231b、ゲート電極227a、ソース電極231s及びドレイン電極231dは、それぞれ図3(a),(b)のゲートバスライン109、データバスライン108、ゲート電極105g、ソース電極105s及びドレイン電極105dに対応している。また、図42(a)〜(c)のSiO2 膜217,226、SiN膜229及び有機絶縁膜237が、それぞれ図3(b)の第1の絶縁膜171、第2の絶縁膜172及び第3の絶縁膜173に対応している。
このようにして、本実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)が完成する。
本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、低電圧駆動TFTのゲート電極は高融点金属(Mo)により形成しているが、高電圧駆動TFTのゲート電極及びゲートバスラインは低抵抗のAl−Nd膜により形成している。また、データバスラインも、低抵抗のTi/Al/Ti積層膜により形成している。従って、大型の液晶表示パネルを製造する場合であっても、ゲートバスライン及びデータバスラインに流れる信号の減衰が抑制され、信頼性が高く、消費電力が少ない液晶表示パネルを製造することができる。
また、本実施形態においても、多結晶シリコン膜215に注入した不純物を活性化処理するときにはAl−Nd等の低融点金属膜が形成されていない。このため、熱活性化処理により不純物を活性化することができて、レーザ活性化処理により不純物を活性化する場合に比べて信頼性が高いTFTを形成することができる。
なお、本実施形態においては、低電圧駆動TFT及び高電圧駆動TFTのゲート電極を形成する前に不純物注入を行うことから、n型高電圧駆動TFTだけでなく、n型低電圧駆動TFTにおいても、不純物を注入した領域の一部を覆うゲート電極構造を有する。従って、第1の実施形態よりも更に信頼性が高いTFTを形成することが可能となる。但し、n型低電圧駆動TFTのゲート長が低濃度不純物領域を含む分だけ長くなることから、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置に比べて回路面積が大きくなる。このため、本実施形態はレイアウト面積にある程度の余裕がある場合に適している。
(第3の実施形態)
図43〜図56は、本発明の第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を工程順に示す断面図である。これらの図43〜図56において、(a)はn型低電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(b)はn型高電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(c)はp型低電圧駆動TFT形成領域における断面を示し、(d)はp型高電圧駆動TFT形成領域における断面を示している。なお、本実施形態においても、液晶表示パネルの全体構成は図2に示す第1の実施形態と基本的に同じであるので、重複する部分の説明は省略する。
まず、図43(a)〜(d)に示すように、ガラス基板(透明絶縁基板)311の上に、例えば厚さが50nmのSiN膜312を形成し、更にその上に厚さが200nmのSiO2 膜313を形成して下地膜とする。その後、第1の実施形態と同様の方法により、SiO2 膜313上に多結晶シリコン膜315を形成する。
次に、図44(a)〜(b)に示すように、フォトレジスト法により、多結晶シリコン膜315のTFT形成領域上にレジスト膜316を形成する。そして、このレジスト膜316をマスクとし、フッ素系エッチングガスを用いて多結晶シリコン膜315をドライエッチングする。その後、レジスト膜316を除去する。
図57(a)にこのときの画素部の高電圧駆動TFT(n型TFT)形成領域の上面図を示す。また、図57(b)に図57(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図57(c)に、図57(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図57(a)〜(c)に示すように、多結晶シリコン膜315は、両端部の幅が広く、中央部の幅が狭い形状とする。
次に、図45(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD法により、ガラス基板311の上側全面に低電圧駆動TFTのゲート絶縁膜となる厚さが約30nmのSiO2 膜317を形成する。その後、スパッタ法により、SiO2 膜317の上に低電圧駆動TFTのゲート電極となる厚さが約300nmのMo膜318を形成する。なお、Mo膜118に替えて、Ti、Cr、W及びTa等の他の高融点金属を主成分とする金属膜を形成してもよい。
次に、図46(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法により、n型低電圧駆動TFT形成領域全体及びn型高電圧駆動TFT形成領域全体を覆うとともに、p型低電圧駆動TFT形成領域のチャネル領域上及びp型高電圧駆動TFT形成領域のチャネル領域上を覆うレジスト膜319を形成する。そして、このレジスト膜319をマスクとしてMo膜318をエッチングする。Mo膜318のエッチングは、例えばフッ素系エッチングガスを用いたドライエッチング、又は燐酸塩酸系エッチャントを用いたウェットエッチングにより行う。Mo膜318のエッチングが終了した後、レジスト膜319を除去する。
次に、図47(a)〜(c)に示すように、Mo膜318をマスクとしてp型低電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜315にp型不純物(例えばB)を高濃度にイオン注入して、p型低電圧駆動TFT及びp型高電圧駆動TFTのソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域320を形成する。この場合、n型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域では、Mo膜318がマスクとなり、多結晶シリコン膜315へのp型不純物の注入が回避される。p型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30kV、ドーズ量を1015/cm2 とする。
なお、図46(a)〜(d)に示す工程において、レジスト膜319に対しMo膜318をオーバーエッチングして幅を狭くし、その後レジスト膜319をマスクとして多結晶シリコン膜315に不純物を注入することにより、チャネル領域とp型高濃度不純物領域320(ソース/ドレイン)との間に不純物が導入されていないオフセット領域を有する構造としてもよい。
次に、図48(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法により、n型低電圧駆動TFTのチャネル領域上及びn型高電圧駆動TFTのチャネル領域上を覆うとともに、p型低電圧駆動TFT形成領域全体及びp型高電圧駆動TFT形成領域全体を覆うレジスト膜321を形成する。そして、このレジスト膜321をマスクとしてn型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域のMo膜318をエッチングする。
その後、レジスト膜321をマスクとしてn型低電圧駆動TFT形成領域及びn型高電圧駆動TFT形成領域の多結晶シリコン膜315にn型不純物(例えばP)を高濃度に注入して、n型低電圧駆動TFT及びn型高電圧駆動TFTのソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域322を形成する。このn型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を30kV、ドーズ量を1015/cm2 とする。次いで、レジスト膜321をアッシングにより除去する。
図58(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT(n型TFT)形成領域の上面図を示す。また、図58(b)に図58(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図58(c)に図58(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図58(a)〜(c)に示すように、レジスト膜321により、多結晶シリコン膜315のチャネルとなる領域及びLDD領域となる領域の上を覆う。そして、レジスト膜321に覆われていない部分の多結晶シリコン膜315にn型不純物を注入する。
なお、レジスト膜321に対しMo膜318をオーバーエッチングして幅を狭くし、その後レジスト膜321をマスクとして多結晶シリコン膜315に不純物を注入することにより、チャネル領域とソース/ドレインとの間に不純物が導入されていないオフセット領域を有する構造としてもよい。また、図46,図47に示す工程と図48に示す工程との順番を逆にしてもよい。
次に、図49に示すように、フォトレジスト法により、n型低電圧駆動TFT形成領域全体及びp型低電圧駆動TFT形成領域全体を覆うレジスト膜323を形成する。そして、このレジスト膜323をマスクとし、例えば燐酸硝酸系エッチャントを用いて、n型高電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域のMo膜318を除去する。
次に、多結晶シリコン膜315に導入した不純物を活性化する熱活性化処理を施す。例えば、500℃の温度で2時間程度の熱処理を施し、不純物を活性化する。この熱処理は、RTA装置等を用いて短時間で行ってもよい。また、不純物の活性化処理は、p型高濃度不純物領域320及びn型高濃度不純物領域322を形成してから後述するAl−Nd膜327を形成する前までの間に行えばよい。
次に、図50(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD法により、ガラス基板311の上側全面に厚さが80nmのSiO2 膜326を形成する。その後、スパッタ装置を用いて、SiO2 膜326の上に例えば厚さが300nmのAl−Nd膜327を形成する。なお、Al−Nd膜327に替えて、Al、Ag及びCuのうちのいずれか1種の元素を主成分とする低抵抗金属からなる膜を形成してもよい。
次に、図51(a)〜(d)に示すように、フォトレジスト法によりn型高電圧駆動TFT形成領域及びp型高電圧駆動TFT形成領域の各チャネル領域の上を覆うレジスト膜328を形成する。この場合、図51(b)に示すように、n型高電圧駆動TFT形成領域においてはレジスト膜328の幅を多結晶シリコン膜315の不純物が導入されていない領域の幅よりもLDD領域の分だけ小さく形成する。そして、このレジスト膜328をマスクとし、燐酸硝酸系エッチャントを用いてAl−Nd膜327をエッチングして、n型高電圧駆動TFT及びp型高電圧駆動TFTのゲート電極を形成する。なお、これらのゲート電極と同時に、表示部にはAl−Nd膜327からなるゲートバスライン及び補助容量バスラインを形成する。
図59(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図59(b)に図59(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図59(c)に図59(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図59(a)〜(c)に示すように、ゲート電極327aはゲートバスライン327bに接続して形成される。この場合、ゲート電極327aの幅は、多結晶シリコン膜315のうちn型不純物が注入されていない領域の幅よりも若干狭く形成される。
次に、図52(a)〜(d)に示すように、レジスト膜328を除去した後、基板全面にn型不純物(例えばP)を低濃度に注入して、n型高電圧駆動TFTのチャネル領域とn型高濃度不純物領域322との間にn型低濃度不純物領域(LDD領域)329を形成する。このn型不純物の注入にはイオンドーピング装置を使用し、例えば加速電圧を90kV、ドーズ量を5×1013/cm2 とする。この場合、n型不純物の注入量が少ないので、p型高濃度不純物領域320の導電型は変化しない。
その後、Al−Nd膜327が劣化しない条件、例えばN2 雰囲気中で360℃の温度で2時間程度の熱処理を施し、n型低濃度不純物領域(LDD領域)329に注入された不純物を活性化する。
次に、図53(a)〜(d)に示すように、例えばプラズマCVD法により、ガラス基板311の上側全面に厚さが370nmのSiN膜330を形成する。その後、フォトレジスト法により、SiN膜330の上に所定のパターンのレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、フッ素系エッチングガスによりSiN膜330、SiO2 膜326及びSiO2 膜317を順番にドライエッチングして、n型高濃度不純物領域322及びp型高濃度不純物領域320が露出するコンタクトホール331を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
次に、例えばスパッタ装置を使用し、ガラス基板311の上側全面に厚さが50nmのTi膜、厚さが200nmのAl膜及び厚さが100nmのTi膜をこの順番で成膜し、Ti/Al/Tiの3層構造の導電膜を形成する。その後、フォトレジスト法により導電膜の上に所定のパターンのレジスト膜(図示せず)を形成する。そして、このレジスト膜をマスクとして、塩素系エッチングガスを用いたドライエッチングにより導電膜をエッチングして、図54(a)〜(d)に示すように、ソース/ドレイン電極332、データバスライン(図示せず)及び補助容量電極(図示せず)を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
図60(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図60(b)に図60(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図60(c)に図60(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図60(a)〜(c)に示すように、表示部のTFTのドレイン電極332dはデータバスライン332bと接続して形成される。また、TFTのソース電極332sとして、透明画素電極と接続するためのパッドも同時に形成する。
次に、図55(a)〜(d)に示すように、ガラス基板311の上側全面に例えば感光性の透明有機絶縁樹脂を塗布して有機絶縁膜337を形成する。その後、図55(a)に示すように、表示部のTFT形成領域のソース電極に通じるコンタクトホール338を形成する。次いで、熱処理を施し、有機絶縁膜337を硬化させる。
なお、周辺回路部では透明画素電極を形成する必要がほとんどないことから、有機絶縁膜337にコンタクトホールを形成する必要はない。しかし、回路動作の検査を行うために検査端子を設ける場合は、この工程で検査端子に通じるコンタクトホールを形成すればよい。
次に、スパッタ装置を使用し、ガラス基板311の上側全面に例えば厚さが70nmのITO膜を形成する。このITO膜はコンタクトホール338を介して表示領域のTFTのn型高濃度不純物領域322(ソース領域)と電気的に接続される。そして、このITO膜の上にフォトレジスト法により所定のパターンのレジスト膜(図示せず)を形成した後、ITO膜をウェットエッチングして、図56(a)〜(d)に示すように、透明画素電極339を形成する。その後、レジスト膜を除去する。
図61(a)に、このときの画素部の高電圧駆動TFT形成領域の上面図を示す。また、図61(b)に図61(a)のA−A’線の位置における断面を示し、図61(c)に図61(a)のB−B’線の位置における断面を示す。これらの図61(a)〜(c)に示すように、画素電極339はコンタクトホール338を介してTFTのソース電極332sに電気的に接続される。
なお、図61(a)〜(c)において、ゲートバスライン327b、データバスライン332b、ゲート電極327a、ソース電極332s及びドレイン電極332dは、それぞれ図3(a),(b)のゲートバスライン109、データバスライン108、ゲート電極105g、ソース電極105s及びドレイン電極105dに対応している。また、図61(a)〜(c)のSiO2 膜317,326、SiN膜330及び有機絶縁膜337がそれぞれ図3(b)の第1の絶縁膜171、第2の絶縁膜172及び第3の絶縁膜173に対応している。
このようにして、本実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)が完成する。
本実施形態においては、n型低濃度不純物領域329では、Al−Nd膜327(ゲート電極)にヒロック等の不具合が発生しない程度の温度(この例では360℃)で不純物の活性化が十分に行われることを利用している。本発明においては多結晶シリコン膜315の上にSiO2 膜317,326を形成したが、これらのSiO2 膜317,326膜に替えてSiN膜を使用し、その後熱処理を施して多結晶シリコン膜315に水素を導入する場合は、このときの熱処理によりn型低濃度不純物領域329に導入された不純物を活性化させるようにしてもよい。
本実施形態においても、TFTのソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域及びp型高濃度不純物領域に注入された不純物を活性化するときにはAl等の低融点金属膜が形成されていないため、熱処理により不純物を発生化することができて、レーザ活性化処理により不純物を発生化する場合に比べて信頼性が高いTFTを形成することができる。また、本実施形態においては第2の実施形態に比べてフォトレジスト工程が1回少なく、製造コストが低減されるという利点がある。
なお、本実施形態においては、低電圧駆動TFTはLDD領域が無く、n型高電圧駆動TFTはLDD領域を有する構造となる。本実施形態は、周辺回路部の動作電圧が十分低く信頼性の面からゲートオーバーラップ構造をとる必要がない場合などに適している。
上述した第1〜第3の実施形態は、いずれも本発明を周辺回路一体型液晶表示パネルの製造に適用した例を示したが、本発明は、TN(Twisted Nematic )型液晶表示パネル、MVA(Multi-domain Vertical Alignment )型液晶及びIPS(In-Plane Switching)型液晶表示パネル等、種々の構造の液晶表示パネルの製造に適用することができる。
また、本発明は液晶表示パネルの製造に限定されるものではなく、低電圧駆動TFTと高電圧駆動TFTとを有する液晶表示パネル以外の薄膜トランジスタ装置に適用することもできる。
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。
(付記1)基板と、
前記基板上に形成されて第1の絶縁膜をゲート絶縁膜とする第1の薄膜トランジスタと、
前記基板上に形成されて前記第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との積層膜をゲート絶縁膜とする第2の薄膜トランジスタとを有し、
前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極が前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極よりも低抵抗且つ低融点の導電体からなることを特徴とする薄膜トランジスタ装置。
(付記2)前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極が、Mo、Ti、Cr、W及びTaのうちのいずれか1種の元素を主成分とする金属からなり、前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極が、Al、Ag及びCuのうちのいずれか1種の元素を主成分とする金属からなることを特徴とする付記1に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記3)前記第1の薄膜トランジスタにはLDD領域が無く、前記第2の薄膜トランジスタはLDD領域を有することを特徴とする付記1に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記4)前記第1及び第2の薄膜トランジスタはいずれもLDD領域を有し、前記第1の薄膜トランジスタのゲート電極は前記LDD領域の上全体を覆い、前記第2の薄膜トランジスタのゲート電極は前記LDD領域の一部領域上を覆っていることを特徴とする付記1に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記5)基板と、
前記基板上に形成されて第1の絶縁膜をゲート絶縁膜とする第1のn型薄膜トランジスタ及び第1のp型薄膜トランジスタと、
前記基板上に形成されて前記第1の絶縁膜と第2の絶縁膜との積層膜をゲート絶縁膜とする第2のn型薄膜トランジスタ及び第2のp型薄膜トランジスタとを有し、
前記第2のn型薄膜トランジスタ及び前記第2のp型薄膜トランジスタのゲート電極が、前記第1のn型薄膜トランジスタ及び前記第1のp型薄膜トランジスタのゲート電極よりも低抵抗且つ低融点の導電体からなることを特徴とする薄膜トランジスタ装置。
(付記6)前記第1のn型薄膜トランジスタ及び前記第1のp型薄膜トランジスタのゲート電極が、Mo、Ti、Cr、W及びTaのうちのいずれか1種の元素を主成分とする金属からなり、前記第2のn型薄膜トランジスタ及び前記第2のp型薄膜トランジスタのゲート電極が、Al、Ag及びCuのうちのいずれか1種の元素を主成分とする金属からなることを特徴とする付記5に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記7)前記第1のn型薄膜トランジスタ及び前記第1のp型薄膜トランジスタにはLDD領域が無く、前記第2のn型薄膜トランジスタはLDD領域を有し、前記第2のp型薄膜トランジスタのゲート電極はソース/ドレインである高濃度不純物領域の一部領域上を覆っていることを特徴とする付記5に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記8)前記第1のn型薄膜トランジスタ及び前記第1のp型薄膜トランジスタにはLDD領域が無く、前記第2のn型薄膜トランジスタはLDD領域を有し、前記第2のp型薄膜トランジスタは、ソース/ドレインである高濃度不純物領域とチャネル領域との間に、不純物が導入されていない半導体からなるオフセット領域を有することを特徴とする付記5に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記9)前記第1のn型薄膜トランジスタ及び前記第2のn型薄膜トランジスタはいずれもLDD領域を有し、前記第1のp型薄膜トランジスタ及び前記第2のp型薄膜トランジスタにはいずれもLDD領域が無く、前記第2のn型薄膜トランジスタのゲート電極が前記LDD領域の一部領域上を覆い、前記第2のp型薄膜トランジスタのゲート電極は、ソース/ドレインである高濃度不純物の一部領域上を覆っていることを特徴とする付記5に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記10)前記第1のn型薄膜トランジスタ及び前記第2のn型薄膜トランジスタはいずれもLDD領域を有し、前記第1のp型薄膜トランジスタ及び前記第2のp型薄膜トランジスタにはいずれもLDD領域が無く、前記第2のn型薄膜トランジスタのゲート電極が前記LDD領域の一部領域上を覆い、前記第2のp型薄膜トランジスタは、ソース/ドレインである高濃度不純物領域とチャネル領域との間に、不純物が導入されていない半導体からなるオフセット領域を有することを特徴とする付記5に記載の薄膜トランジスタ装置。
(付記11)基板の第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
前記第1の金属膜をパターニングして前記第1の薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2の薄膜トランジスタ形成領域上に少なくともチャネルとなる領域を覆うマスク膜を形成する第4の工程と、
前記ゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入し、ソース/ドレインとなる不純物領域を形成する第5の工程と、
前記マスク膜を除去する第6の工程と、
前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第7の工程と、
前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第8の工程と、
前記第2の金属膜をパターニングして前記第2の薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第9の工程とを有し、
前記第5の工程の終了から前記第8の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
(付記12)基板の第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
前記第1の金属膜をパターニングして前記第1の薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2の薄膜トランジスタ形成領域上に少なくともチャネルとなる領域を覆うマスク膜を形成する第4の工程と、
前記ゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して低濃度不純物領域を形成する第5の工程と、
前記マスク膜及びその近傍の領域を覆うレジスト膜を形成する第6の工程と、
前記ゲート電極及び前記レジスト膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して、前記低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高い高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、
前記レジスト膜を除去する第8の工程と、
前記マスク膜を除去する第9の工程と、
前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第10の工程と、
前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第11の工程と、
前記第2の金属膜をパターニングして前記第2の薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第12の工程とを有し、
前記第8の工程の終了から前記第11の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
(付記13)基板の第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
フォトレジスト法により前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域の上にレジスト膜を形成する第3の工程と、
前記レジスト膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して低濃度不純物領域を形成する第4の工程と、
前記レジスト膜を除去する第5の工程と、
前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第6の工程と、
前記第1の金属膜をパターニングして前記第1の薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2の薄膜トランジスタ形成領域のLDD領域となる領域の一部とチャネルとなる領域とを覆うマスク膜を形成する第7の工程と、
前記ゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して前記低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高い高濃度不純物領域を形成する第8の工程と、
前記マスク膜を除去する第9の工程と、
前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第10の工程と、
前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第11の工程と、
前記第2の金属膜をパターニングして前記第2の薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第12の工程とを有し、
前記第8の工程の終了から前記第11の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
(付記14)基板の第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
前記第1の金属膜をパターニングして前記第1の薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2の薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域及びLDDとなる領域を覆うマスク膜を形成する第4の工程と、
前記第1のゲート絶縁膜及び前記マスク膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して、ソース/ドレインとなる高濃度不純物領域を形成する第5の工程と、
前記マスク膜を除去する第6の工程と、
前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第7の工程と、
前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第8の工程と、
前記第2の金属膜をパターニングして前記第2の薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第9の工程と、
前記第2のゲート電極をマスクとして前記第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜のチャネル領域と前記高濃度不純物領域との間に前記高濃度不純物領域よりも不純物濃度が低い低濃度不純物領域を形成する第10の工程とを有し、
前記第5の工程の終了から前記第8の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
(付記15)基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に少なくともチャネルとなる領域を覆うマスク膜を形成する第4の工程と、
前記第1のゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入してn型低濃度不純物領域を形成する第5の工程と、
前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のマスク膜及びその近傍の領域を覆うとともに、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域全体を覆う第1のレジスト膜を形成する第6の工程と、
前記第1のゲート電極と前記第1のレジスト膜とをマスクとして、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入して、前記n型低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高いn型高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、
前記第1のレジスト膜を除去する第8の工程と、
前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域全体を覆う第2のレジスト膜を形成する第9の工程と、
前記第1のゲート電極と前記第2のレジスト膜とをマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入してソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第10の工程と、
前記第2のレジスト膜を除去する第11の工程と、
前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記マスク膜を除去する第12の工程と、
前記基板の上側全体に第2の絶縁膜を形成する第13の工程と、
前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第14の工程と、
前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第15の工程とを有し、
前記第11の工程の終了から前記第14の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
(付記16)基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
フォトレジスト法により、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域の上と、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域全体とを覆うレジスト膜を形成する第3の工程と、
前記レジスト膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入してn型低濃度不純物領域を形成する第4の工程と、
前記レジスト膜を除去する第5の工程と、
前記第1の絶縁膜上に第1の金属膜を形成する第6の工程と、
前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域を覆う第1のマスク膜を形成する第7の工程と、
前記第1のゲート電極及び前記第1のマスク膜をマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第8の工程と、
前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のLDD領域となる領域の一部とチャネルとなる領域とを覆う第2のマスク膜を形成する第9の工程と、
前記第2のゲート電極及び前記第2のマスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域にn型不純物を注入し、前記n型低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高いn型高濃度不純物領域を形成する第10の工程と、
前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1及び第2のマスク膜を除去する第11の工程と、
前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第12の工程と、
前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第13の工程と、
前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域に第3のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第4のゲート電極を形成する第14の工程とを有し、
前記第10の工程の終了から前記第13の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
(付記17)基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域を覆う第1のマスク膜を形成する第4の工程と、
前記第1のゲート電極及び前記第1のマスク膜をマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第5の工程と、
前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のLDDとなる領域及びチャネルとなる領域を覆う第2のマスク膜を形成する第6の工程と、
前記第2のゲート電極及び前記第2のマスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、
前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1及び第2のマスク膜を除去する第8の工程と、
前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第9の工程と、
前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第10の工程と、
前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域に第3のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第4のゲート電極を形成する第11の工程と、
前記第3のゲート電極をマスクとして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入し、チャネルと前記n型高濃度不純物領域との間に前記n型高濃度不純物領域よりも不純物濃度が低いn型低濃度不純物領域を形成する第12の工程とを有し、
前記第7の工程の終了から前記第10の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
(付記18)前記第2のn型薄膜トランジスタが液晶表示パネルの画素部のスイッチング素子であり、前記第1の金属膜により前記液晶表示パネルにゲートバスラインを形成し、前記第2の金属膜により前記液晶表示パネルにデータバスラインを形成することを特徴とする付記11乃至付記17のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ装置の製造方法。
図1(a)は従来の液晶表示パネルの周辺回路部に形成された低電圧駆動TFTを示す断面図であり、図1(b)は従来の液晶表示パネルの表示部に形成された高電圧駆動TFTを示す断面図である。 図2は、本発明の第1の実施の形態の薄膜トランジスタ装置(透過型液晶表示パネル)の全体構成を示すブロック図である。 図3(a)は第1の実施形態の液晶表示パネルの1画素を示す平面図、図3(b)は図3(a)のA−A’線の位置における模式断面を示す図である。 図4(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その1)である。 図5(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その2)である。 図6(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その3)である。 図7(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その4)である。 図8(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その5)である。 図9(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その6)である。 図10(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その7)である。 図11(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その8)である。 図12(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その9)である。 図13(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その10)である。 図14(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その11)である。 図15(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その12)である。 図16(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その13)である。 図17(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その14)である。 図18(a)〜(d)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その15)である。 図19(a)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図19(b)は図19(a)のA−A’線の位置における断面図、図19(c)は図19(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図20(a)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図20(b)は図20(a)のA−A’線の位置における断面図、図20(c)は図20(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図21(a)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図21(b)は図21(a)のA−A’線の位置における断面図、図21(c)は図21(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図22(a)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図22(b)は図22(a)のA−A’線の位置における断面図、図22(c)は図22(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図23(a)は、第1の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図23(b)は図23(a)のA−A’線の位置における断面図、図23(c)は図23(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図24(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その1)である。 図25(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その2)である。 図26(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その3)である。 図27(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その4)である。 図28(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その5)である。 図29(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その6)である。 図30(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その7)である。 図31(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その8)である。 図32(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その9)である。 図33(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その10)である。 図34(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その11)である。 図35(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その12)である。 図36(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その13)である。 図37(a)〜(d)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その14)である。 図38(a)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図38(b)は図38(a)のA−A’線の位置における断面図、図38(c)は図38(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図39(a)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図39(b)は図39(a)のA−A’線の位置における断面図、図39(c)は図39(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図40(a)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図40(b)は図40(a)のA−A’線の位置における断面図、図40(c)は図40(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図41(a)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図41(b)は図41(a)のA−A’線の位置における断面図、図41(c)は図41(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図42(a)は、第2の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図42(b)は図42(a)のA−A’線の位置における断面図、図42(c)は図42(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図43(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その1)である。 図44(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その2)である。 図45(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その3)である。 図46(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その4)である。 図47(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その5)である。 図48(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その6)である。 図49(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その7)である。 図50(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その8)である。 図51(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その9)である。 図52(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その10)である。 図53(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その11)である。 図54(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その12)である。 図55(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その13)である。 図56(a)〜(d)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法を示す断面図(その14)である。 図57(a)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図57(b)は図57(a)のA−A’線の位置における断面図、図57(c)は図57(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図58(a)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図58(b)は図58(a)のA−A’線の位置における断面図、図58(c)は図58(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図59(a)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図59(b)は図59(a)のA−A’線の位置における断面図、図59(c)は図59(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図60(a)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図60(b)は図60(a)のA−A’線の位置における断面図、図60(c)は図60(a)のB−B’線の位置における断面図である。 図61(a)は、第3の実施形態の薄膜トランジスタ装置(液晶表示パネル)の製造方法の一工程を示す上面図、図61(b)は図61(a)のA−A’線の位置における断面図、図61(c)は図61(a)のB−B’線の位置における断面図である。
符号の説明
11,111,151,211,311…ガラス基板、
12,20,112,129,212,229,312,330…SiN膜、
13,15,16,18,113,117,126,213,217,226,313,317,326…SiO2 膜、
14,115,215,315…多結晶シリコン膜、
17a,17b,105g、127a,227a,327a…ゲート電極、
19a,19b,131,231,332…ソース/ドレイン電極、
101…制御回路、
102…データドライバ、
103…ゲートドライバ、
104…表示部、
105…TFT、
106…表示セル、
107…補助容量、
108,131b,231b,332b…データバスライン、
109,127b,227b,327b…ゲートバスライン、
110…TFT基板、
114…アモルファスシリコン膜、
116,121,123,125,128,216,218,221,223,225,228,316,319,321,3223…レジスト膜、
118,220,318…Mo膜、
120,219,329…n型低濃度不純物領域、
122,224,322…n型高濃度不純物領域、
124,222,320…p型高濃度不純物領域、
127,227,327…Al−Nd膜、
137,237,337…有機絶縁膜、
139,239,339…画素電極、
150…対向基板、
152…ブラックマトリクス、
153…カラーフィルタ、
154…コモン電極、
160…液晶、
171…第1の絶縁膜、
172…第2の絶縁膜、
173…第3の絶縁膜、
174…補助容量バスライン、
175…補助容量電極。

Claims (5)

  1. 基板の第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
    前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
    前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
    前記第1の金属膜をパターニングして前記第1の薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2の薄膜トランジスタ形成領域上に少なくともチャネルとなる領域を覆うマスク膜を形成する第4の工程と、
    前記第1のゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して低濃度不純物領域を形成する第5の工程と、
    前記マスク膜及びその近傍の領域を覆うレジスト膜を形成する第6の工程と、
    前記第1のゲート電極及び前記レジスト膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して、前記低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高い高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、
    前記レジスト膜を除去する第8の工程と、
    前記マスク膜を除去する第9の工程と、
    前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第10の工程と、
    前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第11の工程と、
    前記第2の金属膜をパターニングして前記第2の薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第12の工程とを有し、
    前記第8の工程の終了から前記第11の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
  2. 基板の第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
    前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
    フォトレジスト法により前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域の上にレジスト膜を形成する第3の工程と、
    前記レジスト膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して低濃度不純物領域を形成する第4の工程と、
    前記レジスト膜を除去する第5の工程と、
    前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第6の工程と、
    前記第1の金属膜をパターニングして前記第1の薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2の薄膜トランジスタ形成領域のLDD領域となる領域の一部とチャネルとなる領域とを覆うマスク膜を形成する第7の工程と、
    前記第1のゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1及び第2の薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜に不純物を注入して前記低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高い高濃度不純物領域を形成する第8の工程と、
    前記マスク膜を除去する第9の工程と、
    前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第10の工程と、
    前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第11の工程と、
    前記第2の金属膜をパターニングして前記第2の薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第12の工程とを有し、
    前記第8の工程の終了から前記第11の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
  3. 基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
    前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
    前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
    前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に少なくともチャネルとなる領域を覆うマスク膜を形成する第4の工程と、
    前記第1のゲート電極及び前記マスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入してn型低濃度不純物領域を形成する第5の工程と、
    前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のマスク膜及びその近傍の領域を覆うとともに、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域全体を覆う第1のレジスト膜を形成する第6の工程と、
    前記第1のゲート電極と前記第1のレジスト膜とをマスクとして、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入して、前記n型低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高いn型高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、
    前記第1のレジスト膜を除去する第8の工程と、
    前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域全体を覆う第2のレジスト膜を形成する第9の工程と、
    前記第1のゲート電極と前記第2のレジスト膜とをマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入してソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第10の工程と、
    前記第2のレジスト膜を除去する第11の工程と、
    前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記マスク膜を除去する第12の工程と、
    前記基板の上側全体に第2の絶縁膜を形成する第13の工程と、
    前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第14の工程と、
    前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成する第15の工程とを有し、
    前記第11の工程の終了から前記第14の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
  4. 基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
    前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
    フォトレジスト法により、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域の上と、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域全体及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域全体とを覆うレジスト膜を形成する第3の工程と、
    前記レジスト膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入してn型低濃度不純物領域を形成する第4の工程と、
    前記レジスト膜を除去する第5の工程と、
    前記第1の絶縁膜上に第1の金属膜を形成する第6の工程と、
    前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域を覆う第1のマスク膜を形成する第7の工程と、
    前記第1のゲート電極及び前記第1のマスク膜をマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第8の工程と、
    前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のLDD領域となる領域の一部とチャネルとなる領域とを覆う第2のマスク膜を形成する第9の工程と、
    前記第2のゲート電極及び前記第2のマスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域にn型不純物を注入し、前記n型低濃度不純物領域よりも不純物濃度が高いn型高濃度不純物領域を形成する第10の工程と、
    前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1及び第2のマスク膜を除去する第11の工程と、
    前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第12の工程と、
    前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第13の工程と、
    前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域に第3のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第4のゲート電極を形成する第14の工程とを有し、
    前記第10の工程の終了から前記第13の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
  5. 基板の第1のn型薄膜トランジスタ形成領域、第1のp型薄膜トランジスタ形成領域、第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び第2のp型薄膜トランジスタ形成領域上に半導体膜を形成する第1の工程と、
    前記基板の上側全面に第1の絶縁膜を形成する第2の工程と、
    前記第1の絶縁膜の上に第1の金属膜を形成する第3の工程と、
    前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして、前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域に第1のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域のチャネルとなる領域を覆う第1のマスク膜を形成する第4の工程と、
    前記第1のゲート電極及び前記第1のマスク膜をマスクとして前記第1のp型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にp型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるp型高濃度不純物領域を形成する第5の工程と、
    前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1の金属膜をパターニングして、前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域に第2のゲート電極を形成するとともに、前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域のLDDとなる領域及びチャネルとなる領域を覆う第2のマスク膜を形成する第6の工程と、
    前記第2のゲート電極及び前記第2のマスク膜をマスクとして前記第1のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入して、ソース/ドレインとなるn型高濃度不純物領域を形成する第7の工程と、
    前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域及び前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域の前記第1及び第2のマスク膜を除去する第8の工程と、
    前記基板の上側全面に第2の絶縁膜を形成する第9の工程と、
    前記第2の絶縁膜の上に、前記第1の金属膜に比べて低抵抗且つ低融点の金属からなる第2の金属膜を形成する第10の工程と、
    前記第2の金属膜をパターニングして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域に第3のゲート電極を形成するとともに、前記第2のp型薄膜トランジスタ形成領域に第4のゲート電極を形成する第11の工程と、
    前記第3のゲート電極をマスクとして前記第2のn型薄膜トランジスタ形成領域の前記半導体膜にn型不純物を注入し、チャネルと前記n型高濃度不純物領域との間に前記n型高濃度不純物領域よりも不純物濃度が低いn型低濃度不純物領域を形成する第12の工程とを有し、
    前記第7の工程の終了から前記第10の工程の開始までの間に、前記第1の金属膜を構成する金属の融点よりも低い温度で前記半導体膜に注入した不純物を活性化する熱処理を施すことを特徴とする薄膜トランジスタ装置の製造方法。
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