JPH01283517A - マトリクス型画像表示装置用半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

マトリクス型画像表示装置用半導体装置およびその製造方法

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JPH01283517A
JPH01283517A JP63113134A JP11313488A JPH01283517A JP H01283517 A JPH01283517 A JP H01283517A JP 63113134 A JP63113134 A JP 63113134A JP 11313488 A JP11313488 A JP 11313488A JP H01283517 A JPH01283517 A JP H01283517A
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insulating
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は画像表示装置、とりわけマトリクス型画像表示
装置に関するものである。
従来の技術 近年、微細加工技術と液晶材料の進歩により、2〜6イ
ンチと小さな画面ではあるが液晶パネルでテレビ画像が
商用ベースで提供されるようになってきた。
一方のガラス基板−ヒにR,G、Bの着色層を形成して
おくことによりカラー化も容易に実現され、また絵素毎
にスイッチング素子を内蔵させたいわゆるアクティブ型
では高いコントラスト比も保証される。
このような液晶パネルは走査線としては120〜240
本、信号線としては240〜720本程度が標準的で、
第5図に示すように液晶/<ネルを構成する一方の基板
1上に形成された走査線の端子群および信号線の端子群
4と、例えばポリイミド樹脂薄膜をベースとし、金メツ
キされた銅箔を多数形成された接続フィルム5とを圧接
して外部信号を画像部に供給する手段(実装)が付与さ
れる。
なお2は透明導電層よりなる共通の対抗電極を有するも
う一方のガラス板で、ガラス板1とガラス板2とは適当
な距離を隔てて形成され、2枚のガラス板の隙間はシー
ル材で閉ざされた閉空間になっており、閉空間には液晶
が充填されている。
ガラス板2の閉空間側に着色層を有するものは一般的に
カラーフィルタと呼ばれる。そして液晶の種類によって
はガラス板2上面とガラス板1下面上に偏光板が貼付さ
れ、液晶パネルとして機能する。
第6図はアクティブ型の液晶パネルの等価回路で、走査
線3と信号線4の交差点毎に例えば絶縁ゲート型トラン
ジスタのスイッチ素子6と、液晶セルフが配置される。
蓄積容量8は必らずしも必須の構成要素とは言えないが
、スイッチ素子6の信号源利用効率の向上や、スイッチ
素子6と液晶セルフのリーク電流に伴なうフリッカの発
生や輝度傾斜の抑圧には極めて効果が高い。9は前述し
た対抗電極であり、10は蓄積容量8に対する共通線で
ある。
絶縁ゲート型トランジスタ6と蓄積容量8の構成および
製造方法にはかなりの自由度があるが、ここでは本発明
者の設計例を従来例として取り上げてみる。
第7図は単位絵素の平面配置図であり、A−A゛線上工
程途中断面図を第8図に示す。まず第8図(a)に示す
ように絶縁性基板1、例えばガラス板上に100OA程
度の膜厚のITO膜をスパッタ等で被着し、選択的に残
してパターン10とする。このパターンは先述したよう
に全ての蓄積容量に対する共通線を形成し、その抵抗値
に伴なう画像むらを解消するための対策は特開昭61−
17179号公報に開示した通りである。つぎに第8図
(b)に示すように全面にCVD  SiO2膜12を
例えば4000Aの膜厚で被着した後、再びITO膜よ
りなる絵素電極13を選択的に被着形成する。そして第
7図(C)に示すようにCVDSiO2膜14を例えば
100OAの膜厚で全面に被着した後に、絵素電極13
上に開口部15を形成し、絵素電極13を一部露出する
。なお図示はしないが、この時共通線であるIT○膜1
0にも画面外の適当な場所で開口部が形成される。さら
に第8図(d)に示すように走査線と絶縁ゲート型トラ
ンジスタのゲートを兼ねる導電層16が、例えば100
OAのCrと50OAのMoSi2との2層によって選
択的に被着形成される。また上述した開口部15も同時
に導電層17によってカバーされる。絵素電極13上に
CVD  SiO2が必要な理由は特開昭59−996
2号公報に開示したようにプラズマCVD堆積時のS 
i 03N4の透明性を維持するためであり、また開口
部15を導電層17でカバーしておく必然性は特開昭5
8−199383号公報に開示されるように透明導電層
15のコンタクト性を確保するためであり、導電層16
.17が金属とシリサイドの2層で構成される必然性は
特開昭60−9167号公報および特開昭61−444
68号公報に開示したように走査線の抵抗値が増大する
のを回避し、また導電層表面に不働態を発生させないた
めである。
さて、第8図(e)以降でアクティブ型となるための基
本事項、即ち能動素子が形成される。第8図(e)に示
すように例えば4000人、500A。
1000Aの膜厚で、シリコン窒化膜18、不純物をほ
とんど含まない非晶質シリコン膜19、そして再びシリ
コン窒化膜20を連続的に被着する。これらの薄膜はい
ずれもSiH4を主成分とし、300℃前後の温度でグ
ロー放電を行なうプラズマCVDによってなされる。最
上層の窒化シリコン膜をゲート16上にのみ選択的に残
して20゛とした後、PH3ガスを添加したSiH4ガ
スのプラズマ放電によって全面に500Aの厚みのn+
非晶質シリコン層21を被着し、第8(J(f)に示す
ように島状の半導体層を選択的に残してSiNx膜18
を露出させる。引き続き第8図(g)に示すようにシリ
コン窒化膜18に開口部23を形成し、導電層17を露
出する。この時図示はしないが、ゲート16への接続の
ための開口部の形成と、また共通線10への接続のため
の開口部の形成と、例えば絵素電極13と同じ工程で形
成されたITOよりなる実装電極の露出も同時になされ
る。そして最終工程は第8図(1′0に示すように、例
えば1000Aの厚みのMoSi2よりなるバリア層2
6と7000Aの厚みのAeを被着後、信号線24(ソ
ース)や絵素電極13とスイッチ素子との配!$25(
ドレイン)、およびその他の配線路を、まずAeを選択
的に残し、つぎにlをマスクにして不要なMoSi2と
n+非晶質シリコン層を除去することによって形成し、
マトリクス型画像表示装置用半導体装置が完成する。
チャネルを構成する不純物をほとんど含まない非晶質シ
リコン層19゛は保護膜である窒化シリコン820’に
よって形成直後から外気と遮断されており、外来汚染に
対して強いばかりでなく、その膜厚の制御に関しても製
膜工程外の影響を受けないという特徴を有しく特開昭5
7−95343号公報)、さらに不純物を含む非晶質シ
リコン層21の介在が絶縁ゲート型トランジスタとソー
ス・ドレイン配線との間の良好なオーミック接触を保証
している。バリア層の導入は特開昭59−68975号
公報で開示したように絶縁ゲート型トランジスタの熱的
安定性を高めるための対策であり、バリア層としてシリ
サイドも有用であることは特開昭60−12770号公
報に開示されている。
プラズマCVDによって形成されるSi3N+をゲート
絶縁膜とする非晶質シリコンの絶縁ゲート型トランジス
タは最初は非晶質シリコンの太陽電池と同じく新素材で
あったが、本発明者も先述したように多くの改良を重ね
た結果、液晶と組み合わせることによってテレビジョン
画像を実用上支障な(提供しつる技術として世界で初め
て量産化することができた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上述した従来例は数多くの製膜工程を必要
とし、必然的にマスク工程も8回と多(、製作工程が長
(なり、コストが高(つ(ことは自明である。特殊ある
いは複雑な工程は一切なく、事実作り易いプロセスでは
あるが、量産化技術が確立した以上、更なる改善と合理
化を積み上げてコストダウンに寄与せんとする必然性は
当然であろう。
課題を解決するための手段 本発明の主張する合理化されたデバイスとは、まず蓄積
容量を無(すことによって得られる。つぎに蓄積容量を
有しかつ合理化されたデバイスとは蓄積容量の構成を変
えて蓄積容量を得るための電極と絶縁膜を他の部材を活
用することによって得られる。これらの合理化されたデ
バイスは当然のことながら製作工程の短縮化をもたらし
、生産性と歩留りの向上につながる。
製造工程の合理化はエツチング工程においてドライエッ
チを導入し、多層膜を一気にエツチングすることによっ
て達成される。
以上の合理化されたデバイス、プロセスの実施にあたり
、異種導電材間の電気的接触のオーミック性を保証する
ための材料選定と開口部の形成方法が新たに加わって本
発明の効果が余す所なく発揮される。
作用 蓄積容量を従来のように2つの透明導電層と専用の絶縁
層を用いるのではなく、絵素電極とゲート絶縁膜を流用
し、もう一方の電極は信号線の形成と同時に行なう合理
化によって透明電極の被着形成と絶縁層の被着およびそ
れらの工程に付随する洗浄工程が廃止される。エツチン
グ工程においては後述するが不純物を含んだ非晶質シリ
コン層および不純物を含まない非晶質シリコン層と、S
i3N4層、更には5iCh層までも含んだ多層膜にド
ライエツチングで一気に貫通口を形成することによって
従来の製造工程に比べると、SiO2層への開口部形成
と非晶質シリコン層の高化工程の写真食刻および食刻工
程が合理化されて廃止される。
ゲート配線または多層配線路への開口部形成に際しては
、不働態を作る材質は除去されて下地の透明導電層が露
出する。あるいは不働態を作らない材質が用いられるこ
とによって完全なオーミック接触が保証される。
実施例 第1図、第3図は本発明の実施例によるマトリクス型画
像表示装置用半導体装置の平面配置図であり、第2図、
第4図は工程途中の断面図である。なお便宜上同じ機能
の部位に対しては同一番号を付与することとする。
まず第1図で示した第1の実施例について説明する。
第1図のB−B’締上の工程途中の断面図が第2図(a
)〜第2図(e)に示されている。まず第2図(a)に
示したようにガラス基板1上に1.0OOAの厚みのr
TO膜よりなる絵素電極13と、接続用導電層27を選
択的に被着形成する。つぎに第2図(b)に示すように
例えば1000Aの厚みのCrを前記接続用導電層27
上と、ゲートおよび走査線として選択的に残して28.
29とした後、全面に第1の絶縁層として例えば100
OAの膜厚のCVD5iCh膜14を被着する。引き続
き、従来例と同じように例えば4000A、500A。
1000Aの厚みのS iNx、 a−8i、 S i
Nxの3層を連続的に被着した後、第2図(C)に示し
たようにゲート29上にのみSiNxを残して20’と
し、不純物をほとんど含まない非晶質シリコン層19を
露出し、プラズマCVDにより燐を不純物として含む非
晶質シリコン層21を被着する。
さらに絵素電極13の一部上と接続用導電層27上に開
口部23.30を形成するため周知の写真食刻技術によ
って得た感光性樹脂パターン31をマスクとして、不純
物を含む非晶質シリコン層21、不純物をほとんど含ま
ない非晶質シリコン層19、ゲート絶縁膜たるSiNx
層18およびSiO2膜14の4層をRIE方式のドラ
イエツチングで一気に除去してしまうと開口部23では
絵素電極13が、また開口部30では接続用導電層27
上のCr層28が露出する。そこでクロムエッチ液を用
いてCr層28を除去して接続用導電層27を露出して
開口部23と30の状況を同一にした後、前記感光性樹
脂パターン31を除去し、第2図(e)に示したように
、例えばMoSi2゜Aeをそれぞれ100OA、70
00人(7)厚みで被着してから、まずAf7をエツチ
ングし、つぎにAeをマスクとして不要なMoSi2層
26.不純物を含む非晶質シリコン層21、不純物をほ
とんど含まない非晶質シリコン層19を除去してソース
・ドレイン配線24.25を形成し、本発明によるマト
リクス型画像表示装置用半導体装置が完成する。なお3
2は蓄積容量の一方の電極を構成する。
第1図のc−c’線上の第2図ω)、(e)に対応する
断面図が第2図げ)、(g)であり、ソース(信号)線
24が蓄積容量の一方の電極33と交差するため接続用
導電層27とCr層28によって多層配線化された場合
の一般計例であり、また図示はしないがゲート(走査線
)29へのAe配線を必要する場所においては前述の多
層配線と同じようにCr層29の下には接続用導電層た
るrTOが必らず存在し、不働態の影響を避けるため開
口部内のCrは除去されているのである。
第1の実施例ではゲート(走査線)にCrを用いたため
Crの不働態を回避する必要があったが、第2の実施例
では従来例と同じ<CrとMoSixの2層配線を用い
ている。つぎに第3図で示した第2の実施例について説
明する。第3図のB−8’線上の工程途中の断面図が第
4図(a)〜第4図(e)に示されている。
まず第4図(a)に示したようにガラス基板1上にIT
O膜よりなる絵素電極13を選択的に被着形成する。つ
ぎに第4図(b)に示したようにゲートおよび接続用配
線層としてCrとMoSi2の2層よりなるパターン1
6.32を選択的に被着形成した後、全面にCVD5i
(h膜14を被着する。そして再びS 1N)(、a−
3i、 S iNxの3層を連続的に被着した後、第4
図(C)に示すようにゲート16上にのみSiNxを残
して20’とする。その後全面に燐を含む非晶質シリコ
ン層21を被着した後、絵素電極13の一部上と接続用
配線層32上に開口部23.30を形成するため、第4
図ω)に示すように不純物を含む非晶質シリコン層21
、不純物をほとんど含まない非晶質シリコン層19、ゲ
ート絶縁膜18を等方性のプラズマエッチでドライエッ
チすると、反応は5i(h膜14でストップする。そこ
でSiO2膜14を弗酸系の溶液で溶解すると、開口部
23内では絵素電極13、開口部30内では接続用配線
層32が露出するが、配線層32の表面はMoSi2で
あるので感光性樹脂パターン31の除去方法の如何を問
わず耐性があり、またMo5iz表面に形成される薄い
SiO2膜は希弗酸で除去できるので好都合である。こ
の後は第1の実施例と同じくソース・ドレイン配線24
.25の形成と不要なMc)Si2層26、非晶質シリ
コン層21.19の除去を経て第2の実施例が完了する
第3図のc−c’綿線上第4図(d) 、 (e) !
=対応する断面図が第4図(f)、(d)であり状況は
第1の実施例と全く同一であり、唯一の違いはMoSi
2が存在するためITOの介在が不要であることである
発明の効果 以上述べたごとく、蓄積容量をなくすまたは合理化する
ことによって製膜回数が減少し、それに伴なって洗浄工
程、写真食刻工程1食刻工程のいずれも減少し製作工程
が短縮され、生産設備の減少を通してコストダウンに寄
与できたことは言うまでもなく、製作工程が短いことか
ら一般的に言ってダストの付着する機会も減少し、歩留
まりの向上も期待できる。
また本発明においては一番厚い5iN)(の食刻がドラ
イ化されているため従来のウェット処理に比べてSiN
xの膜厚や膜質の変化に同期して発生する食刻の不安定
さに伴う感光性樹脂の密着性あるいは開口部の拡がりに
起因する諸トラブルが解消されている。第1の実施例で
はCrが過食側に対するストッパとして機能し、しかも
不動態を作り易いCrは除去されTTOがコンタクト界
面で介在する構成であり、第2の実施例ではSiO2が
過食側に対するストッパとして機能し、Cr表面にMo
Si2が保存される構成であるため、十分な過食側を行
うことが可能となり、SiNxの膜厚や膜質の変化があ
ってもコンタクト不良を起こす恐れは皆無となった。
【図面の簡単な説明】
第1図と第3図は本発明の一実施例のマトリクス型画像
表示装置用半導体装置の要部平面図、第2図および第4
図は同装置の製作工程中の要部断面図、第5図はマトリ
クス型画像表示装置の斜視図、第6図は液晶を表示機能
として利用するアクティブ型のマトリクス型画像表示装
置の等価回路図、第7図は従来例として本発明者の設計
による液晶テレビ用薄膜トランジスタアレイの単位絵素
を示す図、第8図は同装置の製作工程中の要部断面図で
ある。 1・・・・・・絶縁性基板、3・・・・・・走査線、4
・・・・・・信号線、6・・・・・・絶縁ゲート型トラ
ンジスタ、7・・・・・・液晶セル、8・・・・・・蓄
積容量、13・・・・・・絵素電極、14・・・・・・
絶縁層、16.19・・・・・・ゲート、18・・・・
・・(ゲート)絶縁層、19・・・・・・不純物を含ま
ない非晶質シリコン層、20・・・・・・(保護)絶縁
層、21・・・・・・不純物を含む非晶質シリコン層、
24・・・・・・ソース(信号4m、) 、 25・・
・・・・ドレイン、26・・・・・・バリア層、27・
・・・・・接続用(透明)導電層、31・・・・・・感
光性樹脂、32・・・・・・接続用配線層、33・・・
・・・蓄積容量の一方の電極。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第1図 第2図 (Q) 第2図 (f) 第3図 第4図 (Q) / 第 4 図              (C)(J) 33I 14図 (f) 第5図 第6図 第7図 第8図 CaJ 第8図 (C) 第8図 +eJ 第8図 (g)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁性基板上に選択的に被着形成された第1の金
    属層をゲートとし、第1および第2の絶縁層を介して前
    記第1の金属層上に不純物をほとんど含まない第1の非
    晶質シリコン層が被着形成され、前記第1の金属層上の
    第1の非晶質シリコン層上に第3の絶縁層が選択的に被
    着形成され、前記第3の絶縁層の一部を含んで第1の非
    晶質シリコン層上に不純物を含む第2の非晶質シリコン
    層が被着形成され、バリア層を介して前記第2の非晶質
    シリコン層上に選択的に被着形成された第2の金属層を
    ソース・ドレインとする絶縁ゲート型トランジスタをス
    イッチ素子とし、前記絶縁性基板上に選択的に被着形成
    され、前記スイッチ素子とはバリア層を介して第2の金
    属層で接続された透明電極を絵素電極とする構成単位が
    2次元のマトリクス状に配置された半導体装置において
    、前記第1と第2の非晶質シリコン層および第1と第2
    の絶縁層に形成された開口部内の第1の金属層が除去し
    、第1の金属層下の透明導電層を経由して第1の金属層
    への電気的接触が与えられることを特徴とするマトリク
    ス型画像表示装置用半導体装置。
  2. (2)絶縁性基板上に絵素電極となる透明導電層と接続
    用透明導電層を選択的に被着形成する工程と、走査線も
    兼ね、ゲートとなる第1の金属層を前記絶縁性基板上お
    よび接続用透明導電層上に選択的に被着形成する工程と
    、全面に第1の絶縁層を被着後、第2の絶縁層、不純物
    をほとんど含まない第1の非晶質シリコン層および第3
    の絶縁層を順次被着する工程と、前記第1の金属層上の
    第3の絶縁層を一部選択的に残して前記第1の非晶質シ
    リコン層を露出し全面に不純物を含む第2の非晶質シリ
    コン層を被着する工程と、前記透明導電層と接続用透明
    導電層上の第1と第2の絶縁層および第1と第2の非晶
    質シリコン層に選択的に開口部を形成する工程と、前記
    開口部内の接続用透明導電層上の第1の金属層を除去す
    る工程と、バリア層および第2の金属層を全面に被着後
    、前記第3の絶縁層の一部および前記開口部を含んで第
    2の金属層を選択的に残してソース・ドレイン配線等と
    し、前記ソース・ドレイン配線をマスクとして前記にバ
    リア層、第1と第2の非晶質シリコン層を選択的に除去
    して前記第2の絶縁層を露出する工程とからなるマトリ
    クス型画像表示装置用半導体装置の製造方法。
  3. (3)絵素電極を一方の端子とし、第2の金属層、バリ
    ア層および第1と第2の非晶質シリコン層を他方の端子
    とし、第1と第2の絶縁層を誘電体とする蓄積容量を有
    し、前記他方の端子と交差する領域の信号線は第1と第
    2の非晶質シリコン層および第1と第2の絶縁層に形成
    された開口部と前記接続用透明導電層と第1の金属層に
    よって多層配線化されていることを特徴とする請求項1
    に記載のマトリクス型画像表示装置用半導体装置。
  4. (4)絶縁性基板上に選択的に被着形成された第1の金
    属層とシリサイド層よりなる導電層をゲートとし、第1
    および第2の絶縁層を介して前記導電層上に不純物をほ
    とんど含まない第1の非晶質シリコン層が被着形成され
    前記導電層上の第1の非晶質シリコン層上に第3の絶縁
    層が選択的に被着形成され、前記第3の絶縁層の一部を
    含んで第1の非晶質シリコン層に不純物を含む第2の非
    晶質シリコン層が被着形成され、バリア層を介して前記
    第2の非晶質シリコン層上に選択的に被着形成された第
    2の金属層をソース・ドレインとする絶縁ゲート型トラ
    ンジスタをスイッチ素子とし、前記絶縁性基板上に選択
    的に被着形成され、前記スイッチ素子とはバリア層を介
    して第2の金属層で接続された透明電極を絵素電極とす
    る構成単位が2次元のマトリクス状に配置されているこ
    とを特徴とするマトリクス型画像表示装置用半導体装置
  5. (5)絶縁性基板上に絵素電極となる透明導電層と、走
    査線も兼ねゲートとなる第1の金属層とシリサイド層よ
    りなる導電層を選択的に被着形成する工程と、全面に第
    1の絶縁層を被着する工程と、引き続き第2の絶縁層、
    不純物をほとんど含まない第1の非晶質シリコン層およ
    び第3の絶縁層を順次被着する工程と、前記第1の金属
    層上の第3の絶縁層を一部選択的に残して前記第1の非
    晶質シリコン層を露出し全面に不純物を含む第2の非晶
    質シリコン層を被着する工程と、前記透明導電層と導電
    層上の第1と第2の絶縁層および第1と第2の非晶質シ
    リコン層に選択的に開口部を形成する工程と、バリア層
    および第2の金属層を全面に被着後、前記第3の絶縁層
    の一部および前記開口部を含んで第2の金属層を選択的
    に残してソース・ドレイン配線等とし、前記ソース・ド
    レイン配線をマスクとして前記バリア層および第1と第
    2の非晶質シリコン層を選択的に除去して前記第2の絶
    縁層を露出する工程とからなるマトリクス型画像表示装
    置用半導体装置の製造方法。
  6. (6)絵素電極を一方の端子とし、第2の金属層、バリ
    ア層および第1と第2の非晶質シリコン層を他方の端子
    とし、第1と第2の絶縁層を誘電体とする蓄積容量を有
    し、前記他方の端子と交差する領域の信号線は第1と第
    2の非晶質シリコン層および第1と第2の絶縁層に形成
    された開口部と接続用導電層によって多層配線化されて
    いることを特徴とする請求項4に記載のマトリクス型画
    像表示装置用半導体装置。
  7. (7)第1の絶縁層がスパッタまたはCVDで形成され
    たSiO_2であり、第2の絶縁層がSi_3N_4で
    あるとき、等方性のプラズマガスを用いて第1と第2の
    非晶質シリコン層と第2の絶縁層をエッチングし、Si
    O_2は弗酸系の溶液でエッチングすることによって所
    定の開口部を形成することを特徴とする請求項5に記載
    のマトリクス型画像表示装置用半導体装置の製造方法。
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