JPH02132831A - 配線形成基板面の平坦化方法 - Google Patents

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〕 本発明は配線形成基板面の平坦化方法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

例えば、画素電極を薄膜トランジスタによって駆動する
アクティブマトリックス型の液晶表示素子に使用される
ＴＰＴパネルは、ガラスからなる透明基板面に、多数本
のゲート配線と多数本のデータ配線とを互いに直交させ
て配線するとともに、この各配線に沿わせて、前記ゲー
ト配線をゲート電極とし前記データ配線をドレイン電極
とする多数の薄膜トランジスタと、この各薄膜トランジ
スタのソース電極に接続された透明画素電極とを縦横に
配列した構成となっている。

このＴＰＴパネルに形成される薄膜トランジスタは、一
般に逆スタガー型とされている。この逆スタガー型薄膜
トランジスタは、第５図に示すように、前記透明基板１
面にＣ『等からなるゲート配線２を形成し、その上にＳ
ＩＮ等からなる透明なゲート絶縁膜３を形成するととも
に、このゲート絶縁膜３の上に前記ゲート配線２のゲー
ト電極部に対向させてｉ−ａ−８１半導体膜４を形成し
、この半導体膜４の上に、ｎ”−ａ−Ｓｉ層５を介して
、Ｃ『等からなるドレイン電極６とソース電極７とを形
成した構造となっており、前記ドレイン電極６は、ゲー
ト絶縁膜３上に配線されたドレイン配線（図示せず）に
つながっている。なお、８はゲート絶縁膜３の上に形成
されたＩＴＯ等からなる透明画素電極であり、この画素
電極８は、その端部を上記薄膜トランジスタのソース電
極７上に重ねて形成することによってこのソース電極７
に接続されている。

ところで、上記逆スタガー型薄膜トランジスタにおいて
は、基板１面に形成されているゲート配線２が基板１上
に突出しているために、このゲート配線２を形成した基
板１面にそのままゲート絶縁膜３を形成すると、このゲ
ート絶縁膜３に基板１面とゲート配線２との間の段差に
応じた段差部ができ、そのためにゲート絶縁膜３の段差
部にクラック等が発生して、ゲート絶縁膜３上に形成さ
れる半導体膜４と前記ゲート配線２との間に短絡を生じ
てしまうことがある。

このため、従来から、ゲート配線２を形成した基板１面
を平坦化し、その上にゲート絶縁膜３を形成することが
行なわれている。

第４図はゲート配線２を形成した基板１面を平坦化する
従来の方法を示したもので、この配線形成基板面の平坦
化は、上記基板１の配線形成面上に、ＳＯＧ（スビンオ
ンガラス）をゲート配線２の厚さの２〜３倍の厚さに塗
布し、このＳＯＧ膜９をその膜面が図に鎖線で示すレベ
ル（ゲート配線２の表面レベル）になるまでエッチング
バックすることによって行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記のような従来の平坦化方法では、配線
形成基板面の段差はかなり滑らかにはなるものの、ゲー
ト配線２の２〜３倍の厚さのＳＯＧ膜９をゲート配線２
０表面レベルまでエッチングバックしなければならず、
しかもＳＯＧ膜９はそのエッチング速度が遅いために、
平坦化に時間がかかるという問題があった。しかも、上
記従来の平坦化方法では、ＳＯＧ膜９のエッチング量の
コントロールが難しいために、ゲート配線２上のＳＯＧ
膜９が完全に除去されずに薄く残ってしまうことがあり
、このようにゲート配線２上にＳＯＧ膜９が残ると、そ
の上にゲート絶縁膜３、半導体膜４、ｎ÷一ａ−Ｓｉ層
５、ソースおよびドレイン電極６．７を積層形成して構
成される薄膜トランジスタが、第５図に示したように、
ゲート配線２とゲート絶縁膜３との間にＳＯＧ膜９が介
在した構造となってしまうために、このＳＯＧ膜９が薄
膜トランジスタの特性に影響を及ぼすという問題もあっ
た。なお、上記ＳＯＧ膜９のエッチング時間を長くとれ
ば、ゲート配線２上のＳＯＧ膜９を完全に除去すること
は可能であるが、このように長時間のエッチングバック
を行なうと、ＳＯＧ膜９の各部におけるエッチングレー
トの“ばらつき”の影響が出やすくなるために、基板１
上に残されるＳＯＧ膜９の表面が平坦にならなくなり（
極端な場合には、ＳＯＧ膜９が部分的に基板１面までエ
ッチングされることもある）、そのために、平坦化を達
成することができなくなる。

本発明は上記にような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、短時間で簡単に、し
かも配線表面を確実に露出させた平坦化を行なうことが
できる配線形成基板面の平坦化方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の配線形成基板面の平坦化方法は、配線を形成し
た基板面に有機樹脂膜を前記配線とほぼ同じ厚さに形成
し、この樹脂膜上に前記配線と対向する部分を除いてレ
ジストマスクを形成した後、前記レジストマスクをエッ
チングしながら前記樹脂膜の露出部分を同時にエッチン
グしてこの樹脂膜の前記配線上に重なる突出部分を除去
するとともに、前記樹脂膜上に残った前記レジストマス
クを剥離することを特徴とするものである。

〔作用〕

この平坦化方法によれば、配線を形成した基板面に有機
樹脂膜を前記配線とほぼ同じ厚さに形成し、この樹脂膜
上に前記配線と対向する部分を除いてレジストマスクを
形成して、この樹脂膜のレジストマスクで覆われていな
い露出部分をエッチングすることにより、この樹脂膜の
配線上に重なる突出部分を除去するようにしているから
、この樹脂膜をその下の配線の表面を完全に露出させる
までエッチングしても、この樹脂膜の他の部分つまり基
板面に残すべき部分はレジストマスクで保護されてエッ
チングされることはない。したがって、前記樹脂膜の基
板面に残すべき部分を配線とほぼ同じ厚さに保ったまま
配線上の樹脂膜を除去してその下の配線の表面を確実に
露出させることができる。しかもこの平坦化方法では、
前記．樹脂膜の露出部分のエッチングを、前記レジスト
マスクをエッチングしながら同時に行なっているために
、配線両側部の樹脂膜の突出部（基板面から配線上にか
けての樹脂膜の立上り段差部）も、レジストマスクの側
縁のエッチングにともなって露出されることになり、し
たがって、配線両側部の樹脂膜の突出部も配線上の樹脂
膜と同様にエッチングすることができるから、この後に
基板面に残った樹脂膜上のレジストマスクを剥離すれば
、基板の配線形成面が、配線間の部分をこの配線とほぼ
同じ厚さの前記樹脂膜で平坦化した平坦面となる。

また、この平坦化方法では、前記樹脂膜を基板面の配線
とほぼ同じ厚さに形成しているために、配線上のエッチ
ングすべき樹脂膜の厚さは薄＜、シかもこの樹脂膜は有
機樹脂膜であるためにエッチング速度が速いし、また、
基板面に残すべき樹脂膜はレジストマスクで保護されて
いるから、配線上の樹脂膜のエッチング除去は短時間で
かつ簡単に行なうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、逆スタガー型薄膜トランジ
スタのゲート配線を形成した基板面の平坦化について説
明する。

第１図は、平坦化工程を示したもので、図中１はガラス
からなる透明基板、２はこの基板１面に形成されたＣｒ
等からなるゲート配線であり、この基板１面の平坦化は
次のようにして行なう。

まず、第１図（ａ）に示すように、ゲート配線２を形成
した透明基板１面に、ポリイミド等からなる透明な有機
樹脂膜１０を、スビンコート法等によってゲート配線２
とほぼ同じ厚さに形成し、この樹脂膜１０の上にネガテ
ィブ型のフォトレジストを前記樹脂膜１０よりも厚く塗
布した後、透明基板１の裏面側から光ａを照射して、上
記フォトレジスト膜１１のゲート配線２と対向する部分
以外の部分を、ゲート配線２を遮光膜として利用して選
択的に露光する。

次に、露光したフォトレジスト膜１１を現像処理するこ
とにより、第１図（ｂ）に示すように、前記樹脂膜１０
上をゲート配線２と対向する部分を除いて覆うレジスト
マスク１１ａを形成する。

次に、前記レジストマスクｌｌａとポリイミド等の有機
樹脂膜１０との両方をほぼ同速度でエッチングできるエ
ッチングガス（例えば酸素ガス）を用い、ガス圧を１〜
２Ｔｏｒｒに制御してプラズマエッチングを行ない、レ
ジストマスク１１ａをエッチングしながら、樹脂膜１０
の露出部分を同時にエッチングしてこの樹脂膜１０のゲ
ート配線２上に重なる突出部分を第１図（Ｃ）に示すよ
うに除去する。このとき、エッチング開始時点では、ゲ
ート配線２の両側部の樹脂膜１０の突出部（基板１面か
らゲート配線２上にかけての樹脂膜１０の立上り段差部
）はレジストマスクｌｌａで覆われているが、エッチン
グガス圧を１〜２ＴＯｒｒにすると、エッチングは縦方
向にも横方向にも進むために、レジストマスク１１ａは
その上面側からも側面側からもエッチングされて行き、
このレジストマスクｌｌａの側縁のエッチングにともな
ってゲート配線両側部の樹脂膜１０が露出されて行くか
ら、ゲート配線両側部の樹脂膜１０の突出部も、ゲート
配線２上の樹脂膜と同様にエッチングすることができる
。なお、前記樹脂膜１０のエッチングは、ゲート配線両
側部の樹脂膜１０の表面がゲート配線２の表面と面一に
なるまで行なうのが理想的であるが、ゲート配線２の表
面を確実に露出させるには、樹脂膜１０のエッチングを
、ゲート配線両側部の樹脂膜１０の表面が図示のように
ゲート配線２の表面より若干低くなるまで行なうのが望
ましい。ただし、前記樹脂膜１０の厚さは薄く、またそ
のエッチング速度も速いために、この樹脂膜１０はエッ
チングレートの“ばらつき”がほとんどない状態でエッ
チングされるから、ゲート配線両側部の樹脂膜１０の表
面がゲート配線２の表面より僅かだけ低くなるまでエッ
チングすれば、ゲート配線２上の樹脂膜１０を完全に除
去することができ、したがって、ゲート配線両側部の樹
脂膜１０の表面とゲート配線２の表面との差はほとんど
無視できる程度に小さくおさえることができる。

この後は、第１図（ｄ）に示すように、前記樹脂膜１０
上に残ったレジストマスク１１ａを剥離すればよく、こ
のレジストマスク１１ａを剥離すれば、基板１の配線形
成面が、ゲート配線２間の部分をこの配線２とほぼ同じ
厚さの樹脂膜１０で平坦化した平坦面となる。

しかして、上記平坦化方法によれば、ゲート配線２を形
成した透明基板１面に有機樹脂膜１０を前記ゲート配線
２とほぼ同じ厚さに形成し、その上にこの樹脂膜１０上
をゲート配線２と対向する部分を除いて覆うレジストマ
スクｌｌａを形成して、この樹脂膜１０のレジストマス
クｌｌａで覆われていない露出部分をエッチングするこ
とにより、この樹脂膜１０のゲート配線゛２上に重なる
突出部分を除去するようにしているから、この樹脂膜１
０をその下のゲート配線２の表面を完全に露出させるま
でエッチングしても、この樹脂膜１０の他の部分つまり
基板１面に残すべき部分はレジストマスク１１ａで保護
されてエッチングされることはない。したがって、前記
樹脂膜１０の基板１面に残すべき部分をゲート配線２と
ほぼ同じ厚さに保ったままゲート配線２上の樹脂膜１０
を除去して、その下のゲート配線２の表面を確実に露出
させることができる。しかもこの平坦化方法では、前記
樹脂膜１０の露出部分のエッチングを、前記レジストマ
スク１１ａをエッチングしながら同時に行なっているた
めに、ゲート配線両側部の樹脂膜１０の突出部も、レジ
ストマスク１１ａの側縁のエッチングにともなって露出
されることになり、したがって、ゲート配線両側部の樹
脂膜１０の突出部もゲート配線２上の樹脂膜と同様にエ
ッチングすることができるから、この後に基板１面に残
った樹脂膜１０上のレジストマスク１１ａを剥離すれば
、基板１の配線形成面が、ゲ一ト配線間の部分をこのゲ
ート配線２とほぼ同じ厚さの樹脂膜１０で平坦化した平
坦面となる。また、この平坦化方法では、前記樹脂膜１
０を基板１面のゲート配線２とほぼ同じ厚さに形成して
いるために、ゲート配線２上のエッチングすべき樹脂膜
１０の厚さは薄く、しかもこの樹脂膜１０はポリイミド
等の有機樹脂膜であるためにエッチング速度が速いし、
また、基板１面に残すべき樹脂膜１０はレジストマスク
ｌｌａで保護されているから、ゲート配線２上の樹脂膜
１０のエッチング除去は短時間でかつ簡単に行なうこと
ができる。

さらにこの平坦化方法では、前記樹脂膜１０を透明膜と
し、この樹脂膜１０上にネガティブ型のフォトレジスト
１１を塗布して、このフォトレジスト膜１１を透明基板
１の裏面側から基板１面のゲート配線２を遮光膜として
利用して露光するようにしているから、このフォトレジ
スト膜１１を現像処理して形成される前記レジストマス
クｌｌａを、前記ゲート配線２に正確に対向させて形成
することができるとともに、フォトレジスト１１の露光
処理を別の露光マスクを用いて行なう場合のように、露
光マスクの製作や露光処理時のマスク合せを必要とする
こともない。また平坦化膜として使用したポリイミド等
の有機樹脂膜１０は、ＳＯＧ膜のように反りやクラック
を発生しにくいから、平坦化膜の信頼性も十分である。

第２図は、上記平坦化方法によって配線形成面を平坦化
した基板１上に、ゲート絶縁膜３、半導体膜４、ｎ”−
ａ−Ｓｌ層５、ソースおよびドレイン電極６，７を積層
形成して逆スタガー型薄膜トランジスタを構成した状態
を示しており、上記平坦化方法によれば、ゲート配線２
の表面を確実に露出させることができるために、従来の
ようにゲート配線２とゲート絶縁膜３との間に平坦化膜
（ＳＯＧ膜）が介在して薄膜トランジスタの特性に影響
を及ぼすことはない。なお、第２図において８はゲート
絶縁膜３上に形成された透明画素電極である。

なお、第２図ではゲート絶縁膜３上に画素電極８を形成
しているが、ゲート絶縁膜３上に半導体膜４、ｎ”−ａ
−Ｓｉ層５、ドレイン電極６およびソース電極７を形成
した後、この面を再度上記平坦化方法と同様な方法によ
って平坦化して、第３図に示すようにドレイン電極６お
よびソース電極７の表面を露出させる上層の平坦化膜つ
まり透明有機樹脂膜１０を形成し、この上層の樹脂膜１
０の上に画素電極８をその端部をソース電極７上に重ね
る形成すれば、画素電極８から段差部をなくしてその断
線を防ぐことができる。

また、上記実施例では、基板１面に形成した樹脂膜１０
上に塗布するフォトレジストをネガティブ型とし、この
フォトレジスト膜１１を基板ｌの裏面側から基板１面の
ゲート配線２を遮光膜として利用して露光して現像処理
することによりレジストマスクｌｌａを形成しているが
、前記フォトレジスト膜の露光処理は、フォトレジスト
膜の表面側からゲート配線２のパターンに対応する露光
マスクを使用して行なってもよく、その場合は、使用す
るフォトレジストはネガティブ型でもポジティブ型でも
よい。さらに上記実施例では、逆スタガー型薄膜トラン
ジスタのゲート配線２を形成した基板１面の平坦化につ
いて説明したが、本発明の平坦化方法は、スタガー型ま
たはコブラナー型の薄膜トランジスタを製造する際の、
データ配線およびソース配線（または電極）を形成した
基板面の平坦化等にも適用できることはもちろんである
。

〔発明の効果〕

本発明の配線形成基板面の平坦化方法は、配線を形成し
た基板面に有機樹脂膜を前記配線とほぼ同じ厚さに形成
し、この樹脂膜上に前記配線と対向する部分を除いてレ
ジストマスクを形成した後、前記レジストマスクをエッ
チングしながら前記樹脂膜の露出部分を同時にエッチン
グしてこの樹脂膜の前記配線上に重なる突出部分を除去
するとともに、前記樹脂膜上に残った前記レジストマス
クを剥離するものであるから、短時間で簡単に、しかも
配線表面を確実に露出させた平坦化を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平坦化工程図、第２図
および第３図はそれぞれ本発明の平坦化方法を適用して
製造された薄膜トランジスタの断面図、第４図は従来の
平坦化方法を示すＳＯＧ膜塗布状態の断面図、第５図は
従来の平坦化方法を適用して製造された薄膜トランジス
タの断面図である。 １・・・透明基板、２・・・ゲート配線、１０・・・ネ
ガティブ型フォトレジスト膜、１１ａ・・・レジストマ
スク。 ｔ　　ｔ　　ｔ　　ｔ　ｔ　　ｔ　　Ｌ，出願人　　カ
シオ計算機株式会社 第１　因 第２ 図 第３ 口 第４ 日 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 配線を形成した基板面に有機樹脂膜を前記配線とほぼ同
   じ厚さに形成し、この樹脂膜上に前記配線と対向する部
   分を除いてレジストマスクを形成した後、前記レジスト
   マスクをエッチングしながら前記樹脂膜の露出部分を同
   時にエッチングしてこの樹脂膜の前記配線上に重なる突
   出部分を除去するとともに、前記樹脂膜上に残った前記
   レジストマスクを剥離することを特徴とする配線形成基
   板面の平坦化方法。