JPH0315827A - 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレー及び液晶表示装置 - Google Patents
薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレー及び液晶表示装置Info
- Publication number
- JPH0315827A JPH0315827A JP1151780A JP15178089A JPH0315827A JP H0315827 A JPH0315827 A JP H0315827A JP 1151780 A JP1151780 A JP 1151780A JP 15178089 A JP15178089 A JP 15178089A JP H0315827 A JPH0315827 A JP H0315827A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- film transistor
- layer
- transistor array
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 51
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 title claims description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 16
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 3
- 101100045390 Drosophila melanogaster Tao gene Proteins 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 9
- 238000003491 array Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 44
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004219 SiNi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020219 SiOw Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003070 TaOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000006121 base glass Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001941 electron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
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。
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
本発明は薄膜トランジス久 薄膜トランジスタアレー
およびその薄膜トランジスタアレーを用いたアクティブ
マトリックス型の液晶表示装置に関するものであも 従来の技術 近承 非晶質シリコン(以下aSiと略す)を用いた薄
膜トランジスタアレーは低温で大面積化が可能であり、
安定性も優れていることか板 液晶表示用基板 イメー
ジセンサへの応用が積極的に行なわれている。このaS
iと良好な界面を形atる絶縁層としてSiOw,Si
Nxが注目され実用化されていも また 同時に形戒さ
れる蓄積容量の誘電体は誘電率の小さいSi○,、Si
N−を用いていも TPTのゲートとソース・ドレーン間のショートを防止
する目的でゲート金属がTa. ゲート絶縁膜にTa
aOs(陽極酸化膜)/SiNκ、半導体としてaSi
をもちいた薄膜トランジスタは特開昭58−14709
号公報に開示されていも また超LSI用の容量として
は高誘電率の’l’at○6が検討され始めているがそ
のリーク電流が課題であも’l’a20s/SiN※の
構造によって安定な容量が実現できることが特開昭57
−45968号公報に開示されていも また本発明者ら
は誘電率の大きいTaO−とS l l’J Xの2重
層をゲート絶縁層および蓄積容量の誘電体層としたTP
Tアレーは明るい液晶表示装置が提供することを示した 発明が解決しようとする課題 しかし 上述した陽極酸化によるTag.は下地金属が
Taに限定されも またTaOx中の残留イオン性不純
物の混入が避けられずs膜トランジスタの動作の不安定
性を引き起こす原因となっt2 ま7−,aSiと良
好な界面を形戒するSiN−を形成するとき、原料ガス
はN Hs. S iH*、H2等の還元性のガスを用
いるので液晶表示装置へこのTPTアレーを適用する際
必須である透明電極が侵されも具体的には透明電極の透
過率の低下、分解してパターンがくずれて横方向のリー
ク電流の増加等の悪影響がある。従ってTaゲート金属
上にのみTaO−を形成する陽極酸化法では透明電極は
保護されな(℃ 第6図(a)、 (b)に示すように
これを防止するにはSiOa等の酸化物で透明電極をか
保護したのL SiNXを形成する必要があム この
ように陽極酸化法のTaO※を用いる構成にすると薄膜
トランジスタの特性の信頼性の欠如のみならずアレー構
成及び作或プロセスが複雑になる欠点を有していt4 また薄膜トランジスタのソースドレーン金属との良好な
コンタクトを得るためにaSi上のnat i−ve
oxideを除去する工程が必須であるがそのエッチン
グ液で絶縁層であるSiNyO1− もエッチングされ
るのでレジスト等のマスクにピンホールがあるとそのま
まS iN =O I−にビンホールが発生し短絡の原
因となっていた ソース・ドレーン金属と透明電極との
コンタクトホールの段差は大きくソース・ドレーン金属
のカバレージの問題をもってい1, そこで耐酸性の
T a O Xとの2重層構造が提案されていも そこ
でTa金属またはTa Q Xセラミックをターゲット
とするスパッタ法により形成されるTaO−を本発明者
らは検討しtラ 良質のTaOwは2 0 mTor
r以下の高真空の雰囲気にて形成されるのであるがあま
り高真空のときは下地金属に対するカバレージがよくな
tIz 2 0 mTorr以上の低真空の雰囲気で
形成したTaO※はカバレージはよいものの膜質が良く
なく酸に対する耐性が良くなしt 本発明者らはかかる点に鑑み、誘電率が高く、酸に対す
る耐性が十分で、下地金属に対するカバレージがよく、
イオン性不純物の少ない材料を検討した結凰 絶縁層と
してTaOIlC+−が満足していることを見いだしt
ら 本発明ではこのTaOxCt−xとSiN,0+−の2
層絶縁層を採用し構造が簡素で工程の少なく不良発生率
の少ないTFTアレーおよびそのTFTアレーを用いた
明るい液晶表示装置を提供することを目的とすも 課題を解決するための手段 本発明は半導体が非晶質シリコンであって、ゲート絶縁
層がT ao !−* C wからなる第1の誘電体凰
SINvQ+−1からなる第2の誘電体層から構成され
る2重層を構成要素として含む薄膜トランジスタであも
さらに本発明はこの薄膜トランジスタおよび薄膜トラ
ンジスタのゾース(またはドレーン)電極に接続された
絵素電極を絶縁性基板上に配置した薄膜トランジスタア
レーも示していも また本発明では薄膜コンデンサを構
威要素として含む薄膜トランジスタアレーにおいて、前
記薄膜コンデンサのTaO+−C−からなる第1の誘電
体材料と第2の誘電体層してS I N u O +
− vの2重層を構成要素として含む薄膜トランジスタ
アレーも示していも さらに上述した薄膜トランジスタ
アレーを液晶表示装置用基板とした液晶表示装置も示し
ていも 薄膜トランジスタのゲート絶縁層が薄膜コンデンサを構
成するTa○+ − m C wとSiN−0+−νの
2重層とした方がよもL 本発明の絶縁層を用いると同一平面上に分離形成された
ゲート電極と絵素電極上にTaO+−xCx,S iN
=0 1−を順次積層して簡単な構成の薄膜トランジ
スタアレーが実現できも 透明電極とTaO※が直接接
触して透明電極が高抵抗化するのを防止するため透明電
極の上にゲート金属を設ける構造にするとよ〜1 TaO+−xC−の膜厚(友 ゲート電極の膜厚より大
きくするとゲート電極をカバーすることができ、さらに
SiN,01−,を1000Å以上形成すると良要約す
ると、本発明はパターン化されたゲート電極およびパタ
ーン化された絵素電極上に TaOI−,IC−/Si
N,IO+−を積層し、TaO+−C−/SiNyO1
−上にパターン化したaSi形成し、さらにパターン化
したソースドレーン電極を形成したアクティブマトリッ
クス基板であり、TaO+−xxCx/SiN,O+−
,は薄膜トランジスタ部ではゲート絶縁凰 容量部では
誘電体層として、透明電極の絵素電極上では保護層とし
て機能していも作用 本発明の絶縁層を構成するSiN,0+−、TaO+−
−C− (X=Q 〜Q. 5冫の比誘電率はそれぞ
れ6.4から3.5、26から18であり、従来のSi
NyO1−単層から構成される絶縁層に比べてに比べて
同一膜厚では容量が大きくできも たとえばTaO+−
C−X (2 0 0 0 A) /SiN− (2
00OA)の実効比誘電率は約10となもこの比誘電率
の高い層がTFT部においてはゲート絶縁層となり同一
サイズのTPTよりオン電流を大きくできも 更にS
iN wo I−v/ a S iの良好な界面が維持
できも 蓄積容量部においては同一面積で容量値が増加
すも また’l’aQ+−++CxX単層に比べてリー
ク電流が減少し1, さらに絵素電極の保護層として
もTaO1−Cx/SiN−01−,は機能することに
なん 誘電率が高いことから同一膜厚の保護絶縁層でロ
スする電圧が小さくなり液晶を駆動するに必要な電圧は
小さくできもまた、透明電極の上に直接T ao I−
X C x/ S tN vOI−,という絶縁層を設
けることが出来るので、透明電極とのコンタクトの段差
が小さくできも これによりコンタクト不良率が減少し
t4まf−s T a O + − w (: xと
透明電極を直接接触させるとあとの高温プロセスで高抵
抗層ができも このたべ コンタクト抵抗が増加するの
で本発明ではゲート金属を介在させることでこの課題を
解決しtも 実施例 以下紙 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明すも (実施例1〉 第4図に示す等価回路の絵素単位(破線内)をもつアク
ティブマトリックス回路を実現するものであ4 11
1はゲートライン、 112はソースライン(またはド
レーンライン〉、 113は前段のゲートライン、 1
14はトランジス久 115は液晶等の負荷容量、 1
16は前段ゲートラインに接続された補助容量であも
第1図(a)は最終平面は第1図(b)、第1図(C)
は第1図(a)のA−A’ 線部施 B−B’線部分の
断面図であも 以下この図で工程を説明すも(1)ガラ
ス基板10上にDCスバッタ法でIT○を1000Åを
堆積すも 透明導電層ITOを第1図(a)破線に示す
ITO11.よりなるゲート電& ITO11−より
なる絵素電極の形に残すようにエッチングを施す。
およびその薄膜トランジスタアレーを用いたアクティブ
マトリックス型の液晶表示装置に関するものであも 従来の技術 近承 非晶質シリコン(以下aSiと略す)を用いた薄
膜トランジスタアレーは低温で大面積化が可能であり、
安定性も優れていることか板 液晶表示用基板 イメー
ジセンサへの応用が積極的に行なわれている。このaS
iと良好な界面を形atる絶縁層としてSiOw,Si
Nxが注目され実用化されていも また 同時に形戒さ
れる蓄積容量の誘電体は誘電率の小さいSi○,、Si
N−を用いていも TPTのゲートとソース・ドレーン間のショートを防止
する目的でゲート金属がTa. ゲート絶縁膜にTa
aOs(陽極酸化膜)/SiNκ、半導体としてaSi
をもちいた薄膜トランジスタは特開昭58−14709
号公報に開示されていも また超LSI用の容量として
は高誘電率の’l’at○6が検討され始めているがそ
のリーク電流が課題であも’l’a20s/SiN※の
構造によって安定な容量が実現できることが特開昭57
−45968号公報に開示されていも また本発明者ら
は誘電率の大きいTaO−とS l l’J Xの2重
層をゲート絶縁層および蓄積容量の誘電体層としたTP
Tアレーは明るい液晶表示装置が提供することを示した 発明が解決しようとする課題 しかし 上述した陽極酸化によるTag.は下地金属が
Taに限定されも またTaOx中の残留イオン性不純
物の混入が避けられずs膜トランジスタの動作の不安定
性を引き起こす原因となっt2 ま7−,aSiと良
好な界面を形戒するSiN−を形成するとき、原料ガス
はN Hs. S iH*、H2等の還元性のガスを用
いるので液晶表示装置へこのTPTアレーを適用する際
必須である透明電極が侵されも具体的には透明電極の透
過率の低下、分解してパターンがくずれて横方向のリー
ク電流の増加等の悪影響がある。従ってTaゲート金属
上にのみTaO−を形成する陽極酸化法では透明電極は
保護されな(℃ 第6図(a)、 (b)に示すように
これを防止するにはSiOa等の酸化物で透明電極をか
保護したのL SiNXを形成する必要があム この
ように陽極酸化法のTaO※を用いる構成にすると薄膜
トランジスタの特性の信頼性の欠如のみならずアレー構
成及び作或プロセスが複雑になる欠点を有していt4 また薄膜トランジスタのソースドレーン金属との良好な
コンタクトを得るためにaSi上のnat i−ve
oxideを除去する工程が必須であるがそのエッチン
グ液で絶縁層であるSiNyO1− もエッチングされ
るのでレジスト等のマスクにピンホールがあるとそのま
まS iN =O I−にビンホールが発生し短絡の原
因となっていた ソース・ドレーン金属と透明電極との
コンタクトホールの段差は大きくソース・ドレーン金属
のカバレージの問題をもってい1, そこで耐酸性の
T a O Xとの2重層構造が提案されていも そこ
でTa金属またはTa Q Xセラミックをターゲット
とするスパッタ法により形成されるTaO−を本発明者
らは検討しtラ 良質のTaOwは2 0 mTor
r以下の高真空の雰囲気にて形成されるのであるがあま
り高真空のときは下地金属に対するカバレージがよくな
tIz 2 0 mTorr以上の低真空の雰囲気で
形成したTaO※はカバレージはよいものの膜質が良く
なく酸に対する耐性が良くなしt 本発明者らはかかる点に鑑み、誘電率が高く、酸に対す
る耐性が十分で、下地金属に対するカバレージがよく、
イオン性不純物の少ない材料を検討した結凰 絶縁層と
してTaOIlC+−が満足していることを見いだしt
ら 本発明ではこのTaOxCt−xとSiN,0+−の2
層絶縁層を採用し構造が簡素で工程の少なく不良発生率
の少ないTFTアレーおよびそのTFTアレーを用いた
明るい液晶表示装置を提供することを目的とすも 課題を解決するための手段 本発明は半導体が非晶質シリコンであって、ゲート絶縁
層がT ao !−* C wからなる第1の誘電体凰
SINvQ+−1からなる第2の誘電体層から構成され
る2重層を構成要素として含む薄膜トランジスタであも
さらに本発明はこの薄膜トランジスタおよび薄膜トラ
ンジスタのゾース(またはドレーン)電極に接続された
絵素電極を絶縁性基板上に配置した薄膜トランジスタア
レーも示していも また本発明では薄膜コンデンサを構
威要素として含む薄膜トランジスタアレーにおいて、前
記薄膜コンデンサのTaO+−C−からなる第1の誘電
体材料と第2の誘電体層してS I N u O +
− vの2重層を構成要素として含む薄膜トランジスタ
アレーも示していも さらに上述した薄膜トランジスタ
アレーを液晶表示装置用基板とした液晶表示装置も示し
ていも 薄膜トランジスタのゲート絶縁層が薄膜コンデンサを構
成するTa○+ − m C wとSiN−0+−νの
2重層とした方がよもL 本発明の絶縁層を用いると同一平面上に分離形成された
ゲート電極と絵素電極上にTaO+−xCx,S iN
=0 1−を順次積層して簡単な構成の薄膜トランジ
スタアレーが実現できも 透明電極とTaO※が直接接
触して透明電極が高抵抗化するのを防止するため透明電
極の上にゲート金属を設ける構造にするとよ〜1 TaO+−xC−の膜厚(友 ゲート電極の膜厚より大
きくするとゲート電極をカバーすることができ、さらに
SiN,01−,を1000Å以上形成すると良要約す
ると、本発明はパターン化されたゲート電極およびパタ
ーン化された絵素電極上に TaOI−,IC−/Si
N,IO+−を積層し、TaO+−C−/SiNyO1
−上にパターン化したaSi形成し、さらにパターン化
したソースドレーン電極を形成したアクティブマトリッ
クス基板であり、TaO+−xxCx/SiN,O+−
,は薄膜トランジスタ部ではゲート絶縁凰 容量部では
誘電体層として、透明電極の絵素電極上では保護層とし
て機能していも作用 本発明の絶縁層を構成するSiN,0+−、TaO+−
−C− (X=Q 〜Q. 5冫の比誘電率はそれぞ
れ6.4から3.5、26から18であり、従来のSi
NyO1−単層から構成される絶縁層に比べてに比べて
同一膜厚では容量が大きくできも たとえばTaO+−
C−X (2 0 0 0 A) /SiN− (2
00OA)の実効比誘電率は約10となもこの比誘電率
の高い層がTFT部においてはゲート絶縁層となり同一
サイズのTPTよりオン電流を大きくできも 更にS
iN wo I−v/ a S iの良好な界面が維持
できも 蓄積容量部においては同一面積で容量値が増加
すも また’l’aQ+−++CxX単層に比べてリー
ク電流が減少し1, さらに絵素電極の保護層として
もTaO1−Cx/SiN−01−,は機能することに
なん 誘電率が高いことから同一膜厚の保護絶縁層でロ
スする電圧が小さくなり液晶を駆動するに必要な電圧は
小さくできもまた、透明電極の上に直接T ao I−
X C x/ S tN vOI−,という絶縁層を設
けることが出来るので、透明電極とのコンタクトの段差
が小さくできも これによりコンタクト不良率が減少し
t4まf−s T a O + − w (: xと
透明電極を直接接触させるとあとの高温プロセスで高抵
抗層ができも このたべ コンタクト抵抗が増加するの
で本発明ではゲート金属を介在させることでこの課題を
解決しtも 実施例 以下紙 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明すも (実施例1〉 第4図に示す等価回路の絵素単位(破線内)をもつアク
ティブマトリックス回路を実現するものであ4 11
1はゲートライン、 112はソースライン(またはド
レーンライン〉、 113は前段のゲートライン、 1
14はトランジス久 115は液晶等の負荷容量、 1
16は前段ゲートラインに接続された補助容量であも
第1図(a)は最終平面は第1図(b)、第1図(C)
は第1図(a)のA−A’ 線部施 B−B’線部分の
断面図であも 以下この図で工程を説明すも(1)ガラ
ス基板10上にDCスバッタ法でIT○を1000Åを
堆積すも 透明導電層ITOを第1図(a)破線に示す
ITO11.よりなるゲート電& ITO11−より
なる絵素電極の形に残すようにエッチングを施す。
(2)Cr金属層1000Aを堆積すモCrを12.よ
りなるゲート電極として、 12bよりなるコンタクト
ホール部の保護電極を絵素電極1lbの上に残すように
エッチングを施す。第1図(a)ハC rt極1 2
a, l 2 hのパターンが示されていも(3)ス
バッタ法でTaQ I −X C X層15を2000
Aを堆積すも 洗浄の後、プラズマCVD法で絶縁層と
してのSINvO+−11X層13を2 0 0 0
A.半導体層として aSi層14を 5 0 0 A
, S iNvO +−vXH 1 8 ヲ1 0
0 0 A堆積t Zs−(4)チャンネル保護層とな
る層SiNyO1−,Xl8を第1図(a)に示すパタ
ーン18=,18mの形に残すようエッチングすも (5)プラズマCVD法鴬 不純物ドーブn+aSi層
16を50OA堆積すも (6)第1図(a)のパターン50m、50mに示すパ
ターンにCF4と02を用いて層l6、 I4、13、
l5をドライエッチングしてコンタクトホールを形成
すも (7)DCスバッタ法でMoSi*l9を500AS
AIl7を7 0 0 OA堆積すも(8)層l7、
l9を第1図(a)に示すパターンのソース(またはド
レーン)電極17●、ドレーン(またはソース)電極1
7b, 蓄積容量用電極17oのパターンに残すよう
にエッチングすもA1の下のMoSi219をエッチン
グするとき、l7−, l 1b、1 7。のパター
ンにおおわれていない露出している部分のn+asil
6および17.、l7レ、17.,18.、18bのパ
ターン下以外の領域のaSi層をエッチングすも 図のようにゲート電極と透明電極と2Mになっており、
ゲート断線不良は発生しなかっ1,本実施例では5枚の
マスクでアクティブマトリックス基板が形成でき瓜 絵
素電極は透明であるので透過型液晶ディスプレー等に用
いられも工程(3)のTaO+一翼Cwはターゲットを
Ta金または酸化タンタル上に属カーボン板を配置して
A『とOs雰囲気でスパッタして形戒しt4 組或比
XはTa金属または酸化タンタル上にカーボン板の面積
比で決定されも 形成されたTaQ+−x(,をイーエ
スシイーエー(エレクトロン スヘ゜クトロス コビ−
7t− ケミカル アナリシイス) (ESCA(
Electron Spectros copy
for ChemicalAnalysis))で
調べた 第2図にその結果を示す。
りなるゲート電極として、 12bよりなるコンタクト
ホール部の保護電極を絵素電極1lbの上に残すように
エッチングを施す。第1図(a)ハC rt極1 2
a, l 2 hのパターンが示されていも(3)ス
バッタ法でTaQ I −X C X層15を2000
Aを堆積すも 洗浄の後、プラズマCVD法で絶縁層と
してのSINvO+−11X層13を2 0 0 0
A.半導体層として aSi層14を 5 0 0 A
, S iNvO +−vXH 1 8 ヲ1 0
0 0 A堆積t Zs−(4)チャンネル保護層とな
る層SiNyO1−,Xl8を第1図(a)に示すパタ
ーン18=,18mの形に残すようエッチングすも (5)プラズマCVD法鴬 不純物ドーブn+aSi層
16を50OA堆積すも (6)第1図(a)のパターン50m、50mに示すパ
ターンにCF4と02を用いて層l6、 I4、13、
l5をドライエッチングしてコンタクトホールを形成
すも (7)DCスバッタ法でMoSi*l9を500AS
AIl7を7 0 0 OA堆積すも(8)層l7、
l9を第1図(a)に示すパターンのソース(またはド
レーン)電極17●、ドレーン(またはソース)電極1
7b, 蓄積容量用電極17oのパターンに残すよう
にエッチングすもA1の下のMoSi219をエッチン
グするとき、l7−, l 1b、1 7。のパター
ンにおおわれていない露出している部分のn+asil
6および17.、l7レ、17.,18.、18bのパ
ターン下以外の領域のaSi層をエッチングすも 図のようにゲート電極と透明電極と2Mになっており、
ゲート断線不良は発生しなかっ1,本実施例では5枚の
マスクでアクティブマトリックス基板が形成でき瓜 絵
素電極は透明であるので透過型液晶ディスプレー等に用
いられも工程(3)のTaO+一翼Cwはターゲットを
Ta金または酸化タンタル上に属カーボン板を配置して
A『とOs雰囲気でスパッタして形戒しt4 組或比
XはTa金属または酸化タンタル上にカーボン板の面積
比で決定されも 形成されたTaQ+−x(,をイーエ
スシイーエー(エレクトロン スヘ゜クトロス コビ−
7t− ケミカル アナリシイス) (ESCA(
Electron Spectros copy
for ChemicalAnalysis))で
調べた 第2図にその結果を示す。
T as O sが21% Tasksが49KTa
Cが30%であることがわかん その他の方法としてターゲットをTa金属または酸化タ
ンタルとして雰囲気ガスをArとCC)+雰囲気で形成
してもよも1 またタンタルの有機金属Ta (OCH
*)5をもちいたCVD法でも容易に形成できも (実施例2) 第3図(a)は最終平面は 第3図(b)、第3図(c
)は第3図(a)のc−c’線部iD一D’線部分の断
面図であも 以下この図で本実施例の工程を説明すも 実施例lでは露出しているガラス基板はaSiやS i
N vO I−のエッチングの際同時にIOOOOA程
度エッチングされるので液晶の配向ムラ等の不都合が生
じる。このため本実施例では実施例lの工程(1)のま
えに下地ガラス基板10の上にSi0220を常圧CV
D法で2000A形成しておく。
Cが30%であることがわかん その他の方法としてターゲットをTa金属または酸化タ
ンタルとして雰囲気ガスをArとCC)+雰囲気で形成
してもよも1 またタンタルの有機金属Ta (OCH
*)5をもちいたCVD法でも容易に形成できも (実施例2) 第3図(a)は最終平面は 第3図(b)、第3図(c
)は第3図(a)のc−c’線部iD一D’線部分の断
面図であも 以下この図で本実施例の工程を説明すも 実施例lでは露出しているガラス基板はaSiやS i
N vO I−のエッチングの際同時にIOOOOA程
度エッチングされるので液晶の配向ムラ等の不都合が生
じる。このため本実施例では実施例lの工程(1)のま
えに下地ガラス基板10の上にSi0220を常圧CV
D法で2000A形成しておく。
ガラス基板に比べてSiO*はプロセス中のエッチング
ガスやエッチング液に対して耐性があん このようにす
ると下地ガラス基板は1000Åエッチングされただけ
であった また実施例1の工程(4)において本実施例
では第3図(a)に示すようにソースバスラインとゲー
トバスラインの交差するところにチャンネル保護層とな
る層!8を18−のパターンで残も このようにすると
ソースバスラインとゲートバスラインの交差する部分で
のショート発生率が減少する。さらに実施例1の工程(
6)に相当する工程において第3図(a)のパターン2
0に示すパターンのようにCFaと02を用いて層l6
、 14、 l3、 15をドライエッチングすも こ
のようにすると絵素電極ITOは露出した構造となり動
作電圧を低下させることができも 絵素電極上にCrを
残さないと動作電圧が0. 2V程度上昇すも 上述した実施例ではゲート電極をITO上番ヘC『金属
でゲート配線を形成する方法を示したバITOの代わり
に透明電極としてSnow,CdO,ZnO等があも
透明電極上の金属は半導体層及び絶縁層のエッチング剤
に耐えられる材料を選択すればよく、Cr, MoS
TiN、 シリサイド等がある。さらにゲート金属はA
lとM o S is、A lとTiN等の2種類以上
の層からなっていてもかまわなL%(実施例3) 実施例lで作戒したTPTアレーを一方の基板として5
.5μmのギャップをもたせて透明な対向電極を有する
基板を保持して間に液晶を注入することによって液晶パ
ネルを作威すも この液晶パネルの画像特性は次の通り
であも 第6図(b)に実施例lで作威したTPTアレ
ーを従来例(第6図(b))とともに絵素電極部の断面
図を示す。
ガスやエッチング液に対して耐性があん このようにす
ると下地ガラス基板は1000Åエッチングされただけ
であった また実施例1の工程(4)において本実施例
では第3図(a)に示すようにソースバスラインとゲー
トバスラインの交差するところにチャンネル保護層とな
る層!8を18−のパターンで残も このようにすると
ソースバスラインとゲートバスラインの交差する部分で
のショート発生率が減少する。さらに実施例1の工程(
6)に相当する工程において第3図(a)のパターン2
0に示すパターンのようにCFaと02を用いて層l6
、 14、 l3、 15をドライエッチングすも こ
のようにすると絵素電極ITOは露出した構造となり動
作電圧を低下させることができも 絵素電極上にCrを
残さないと動作電圧が0. 2V程度上昇すも 上述した実施例ではゲート電極をITO上番ヘC『金属
でゲート配線を形成する方法を示したバITOの代わり
に透明電極としてSnow,CdO,ZnO等があも
透明電極上の金属は半導体層及び絶縁層のエッチング剤
に耐えられる材料を選択すればよく、Cr, MoS
TiN、 シリサイド等がある。さらにゲート金属はA
lとM o S is、A lとTiN等の2種類以上
の層からなっていてもかまわなL%(実施例3) 実施例lで作戒したTPTアレーを一方の基板として5
.5μmのギャップをもたせて透明な対向電極を有する
基板を保持して間に液晶を注入することによって液晶パ
ネルを作威すも この液晶パネルの画像特性は次の通り
であも 第6図(b)に実施例lで作威したTPTアレ
ーを従来例(第6図(b))とともに絵素電極部の断面
図を示す。
第6図の(a)の従来の場合に比べ 同図(b)の本発
明の場合に{よ 表示電極上の絶縁膜の誘電率が大きい
たべ 液晶に印加される実効電圧が大きくなん このた
め駆動電圧はそれぞれ4.IV、3. 6vとなん 画面のちらつきの程度を示すフリッカー威分の大きさは
透過光の30Hz振動戒分強度対透過光の直流戊分の比
で従来例では2.0κ 本発明の例では1. 0%で
あも 蓄積容量部では簡略化のプロセスにおいてはゲート金属
/TaO +−wC m/S iN vo I−v/a
S i/ n 十aSi/ソース金属というMIS構造
となん このC−V特性は第5図に示す。液晶を挟んで
いる対向の電圧をVsc一定とし絵素電極の電圧をVg
d+とVgd−の間で電圧を保持しながら液晶を交流駆
動るがTPTのオフ抵抗の小さくなりやすいVgdの値
が0に近いVgd−の電圧の時容量値は大きくなりオフ
抵抗の変動を補償すも 次に 本発明の結果を示す l.電気特性 比誘電率の大きい絶縁層を用いていることから半導体界
面の電界強度が大きくなり、、TPTのオン電流太 オ
フ電流小となん 第7図に破線はゲート絶縁層がS i
NvO+−v(4 Q O O A)、実線はTaO+
−−C− ( 2 0 0 O A) / S iNw
○+−v(2000A)の場合のTd−Vg特性に示す
6 T a O + − X Cx(2 0 0 OA
) / SiNyO1−(2 0 0 OA)のTPT
のオンとオフの変化が急峻でありこのTPTを用いたT
PTアレー基板で液晶表示装置に画面上下の輝度の差が
大幅に改善されtラ また 同一オン電流を得るTP
TのW/Lは小さくでき、オフ電流は更に小さくできも 2.液晶パネルの画像特性 この絶縁体を用いた容量部の面a TFT部の面積は
小さくてよ〜1 表示電極は大きくでき、明るいLCD
実現できも ITOの保護ll!TaO+−wC翼/SiNyO1−
yの誘電率が大なので印加電圧のほとんどが液晶にかか
り動作電圧が小さくできも まt= フリッカーも小さくなん 3.構造 透明電極を保護する絶縁酸化物層は本発明ではT a
O + − * C X従来例ではSideであも コ
ンタクトホールの段差はそれぞれ400QA, 60
00Aであん 本発明のTPTアレーは透明電極とコン
タクトがとりやすく、接触不良による欠陥の発生率が従
来に比べ半減しら 4. プロセス TaO+−xC−はSiN−OL−,aSiのHF系の
エッチング液でほとんどエッチングされないの玄SiN
v○’−’+ asiにピンホールがあってもゲート
金属とソース・ドレーン金属との短絡欠陥がほとんど皆
無となり、且つ容量部のショートによる点欠陥の発生率
も減少した 本発明で歩留まりの良いTPTアレーの構造及び製造方
法を開示し1, このTPTアレーを用いた液晶パネ
ルは画像特性も優れていも 発明の効果 以上述べたように 本発明!& TaOxC+−xと
SiNi+yの2層絶縁層を採用し構造が簡素で工程の
少なく不良発生率の少ないTPT,TPTアレーおよび
そのTPTアレーを用いた明るい液晶表示装置を提供す
ることが出来も
明の場合に{よ 表示電極上の絶縁膜の誘電率が大きい
たべ 液晶に印加される実効電圧が大きくなん このた
め駆動電圧はそれぞれ4.IV、3. 6vとなん 画面のちらつきの程度を示すフリッカー威分の大きさは
透過光の30Hz振動戒分強度対透過光の直流戊分の比
で従来例では2.0κ 本発明の例では1. 0%で
あも 蓄積容量部では簡略化のプロセスにおいてはゲート金属
/TaO +−wC m/S iN vo I−v/a
S i/ n 十aSi/ソース金属というMIS構造
となん このC−V特性は第5図に示す。液晶を挟んで
いる対向の電圧をVsc一定とし絵素電極の電圧をVg
d+とVgd−の間で電圧を保持しながら液晶を交流駆
動るがTPTのオフ抵抗の小さくなりやすいVgdの値
が0に近いVgd−の電圧の時容量値は大きくなりオフ
抵抗の変動を補償すも 次に 本発明の結果を示す l.電気特性 比誘電率の大きい絶縁層を用いていることから半導体界
面の電界強度が大きくなり、、TPTのオン電流太 オ
フ電流小となん 第7図に破線はゲート絶縁層がS i
NvO+−v(4 Q O O A)、実線はTaO+
−−C− ( 2 0 0 O A) / S iNw
○+−v(2000A)の場合のTd−Vg特性に示す
6 T a O + − X Cx(2 0 0 OA
) / SiNyO1−(2 0 0 OA)のTPT
のオンとオフの変化が急峻でありこのTPTを用いたT
PTアレー基板で液晶表示装置に画面上下の輝度の差が
大幅に改善されtラ また 同一オン電流を得るTP
TのW/Lは小さくでき、オフ電流は更に小さくできも 2.液晶パネルの画像特性 この絶縁体を用いた容量部の面a TFT部の面積は
小さくてよ〜1 表示電極は大きくでき、明るいLCD
実現できも ITOの保護ll!TaO+−wC翼/SiNyO1−
yの誘電率が大なので印加電圧のほとんどが液晶にかか
り動作電圧が小さくできも まt= フリッカーも小さくなん 3.構造 透明電極を保護する絶縁酸化物層は本発明ではT a
O + − * C X従来例ではSideであも コ
ンタクトホールの段差はそれぞれ400QA, 60
00Aであん 本発明のTPTアレーは透明電極とコン
タクトがとりやすく、接触不良による欠陥の発生率が従
来に比べ半減しら 4. プロセス TaO+−xC−はSiN−OL−,aSiのHF系の
エッチング液でほとんどエッチングされないの玄SiN
v○’−’+ asiにピンホールがあってもゲート
金属とソース・ドレーン金属との短絡欠陥がほとんど皆
無となり、且つ容量部のショートによる点欠陥の発生率
も減少した 本発明で歩留まりの良いTPTアレーの構造及び製造方
法を開示し1, このTPTアレーを用いた液晶パネ
ルは画像特性も優れていも 発明の効果 以上述べたように 本発明!& TaOxC+−xと
SiNi+yの2層絶縁層を採用し構造が簡素で工程の
少なく不良発生率の少ないTPT,TPTアレーおよび
そのTPTアレーを用いた明るい液晶表示装置を提供す
ることが出来も
第1図(a)は本発明の実施例1のTPTアレーの平面
楓 同図(b). (c)は同図(a)のA−A’,
B−B’線断面医 第2図は実施例1で形成したT
a O + − x (:, mのESCAスペクト
ルは第3図(a)は本発明の実施例2のTFTアレーの
平面鳳 同図(b), (C)は同図(a)のC−C
’, D−D″線断面阻 第4図は本発明の実施例の
等価回路は 第5図は本発明のC−■特性は 第6図(
a>, (b)は従来のTPTアレーおよび本発明の
TPTアレーの1絵素の断面は第7図は従来のTPTア
レーおよび本発明のTPTアレーのトランジスタ特性図
であも 11・・・透明電楓 l2・・・金属層、l21・・ゲ
ートバスラインパターン、 l21・・絵素電極上のゲ
ート金属パターン、l5・・・Ta○1一麓xCx,1
3・・・SiN,01−,、17o・・・蓄積容量の一
方の電極パタ ー ン。
楓 同図(b). (c)は同図(a)のA−A’,
B−B’線断面医 第2図は実施例1で形成したT
a O + − x (:, mのESCAスペクト
ルは第3図(a)は本発明の実施例2のTFTアレーの
平面鳳 同図(b), (C)は同図(a)のC−C
’, D−D″線断面阻 第4図は本発明の実施例の
等価回路は 第5図は本発明のC−■特性は 第6図(
a>, (b)は従来のTPTアレーおよび本発明の
TPTアレーの1絵素の断面は第7図は従来のTPTア
レーおよび本発明のTPTアレーのトランジスタ特性図
であも 11・・・透明電楓 l2・・・金属層、l21・・ゲ
ートバスラインパターン、 l21・・絵素電極上のゲ
ート金属パターン、l5・・・Ta○1一麓xCx,1
3・・・SiN,01−,、17o・・・蓄積容量の一
方の電極パタ ー ン。
Claims (12)
- (1)絶縁性基板上に選択的に被着形成された第1の導
体層が絶縁層を介して非晶質シリコン半導体層と前記第
1の導体層と一部重なりあうように形成され、第2の導
体層が前記非晶質シリコン半導体層と一部重なりあうよ
うに形成された薄膜トランジスタにおいて、前記絶縁層
がTaO_1_−_xC_xを含む第1の誘電体層、S
iN_yO_1_−_yを含む第2の誘電体層を備えた
2重層を構成要素として含むことを特徴とする薄膜トラ
ンジスタ。 - (2)絶縁基板上に設けた薄膜トランジスタと、前記薄
膜トランジスタのソース(またはドレーン)電極に接続
された絵素電極とを構成要素として含む薄膜トランジス
タアレーにおいて、前記薄膜トランジスタのゲート絶縁
層としてTaO_1_−_xC_xを含む第1の誘電体
層とSiN_yO_1_−_yを含む第2の誘電体層を
備えた2重層を構成要素として含むことを特徴とする薄
膜トランジスタアレー。 - (3)絶縁基板上に設けた薄膜トランジスタと、前記薄
膜トランジスタのソース(またはドレーン)電極に接続
された絵素電極と、前記絵素電極に接続された薄膜コン
デンサを構成要素として含む薄膜トランジスタアレーに
おいて、前記薄膜コンデンサがTaO_1_−_xC_
xを舎む第1の誘電体層と、SiN_yO_1_−_y
を含む第2の誘電体層を備えた2重層を構成要素として
含むことを特徴とする薄膜トランジスタアレー。 - (4)薄膜トランジスタのゲート絶縁層が前記TaO_
1_−_xC_xと前記SiN_yO_1_−_yの2
重層を構成要素として含むことを特徴とする請求項3記
載の薄膜トランジスタアレー。 - (5)薄膜コンデンサの誘電体材料とし、 SiN_yO_1_−_yの一方の主面にTaO_1_
−_xC_x、他方の主面に非晶質シリコンを接してな
る3重層を構成要素として含むことを特徴とする請求項
3記載の薄膜トランジスタアレー。 - (6)薄膜コンデンサの一方の電極がゲート電極である
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の薄膜トランジ
スタアレー。 - (7)ゲート電極と絵素電極が同一平面上に分離形成さ
れ、前記ゲート電極と前記絵素電極上に前記TaO_1
_−_xC_x、前記SiN_yO_1_−_yを順次
積層してなることを特徴とする請求項2、3、4のいず
れかに記載の薄膜トランジスタアレー。 - (8)ゲート電極が絵素電極を構成する材料で少なくと
も1部を形成されてなることを特徴とする請求項2、3
、4のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレー。 - (9)絵素電極上の1部にゲート電極を構成する材料を
形成されてなることを特徴とする請求項2、3、4のい
ずれかに記載の薄膜トランジスタアレー。 - (10)TaO_1_−_xC_xの膜厚がゲート層の
膜厚より大で、SiN_yO_1_−_yの膜厚が10
00Å以上であることを特徴とする請求項1、2、3、
4のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレー。 - (11)基板上にSiO_2を被着形成したことを特徴
とする請求項1、2、3、4のいずれかに記載の薄膜ト
ランジスタアレー。 - (12)絶縁基板上に設けた薄膜トランジスタと、前記
薄膜トランジスタのソース(またはドレーン)電極に接
続された絵素電極とを構成要素として含む薄膜トランジ
スタアレーを用いた液晶表示装置において、前記薄膜ト
ランジスタのゲート絶縁層としてTaO_1_−_xC
_xを含む第1の誘電体層とSiN_yO_1_−_y
を含む第2の誘電体層から構成される2重層を構成要素
として含む薄膜トランジスタアレーを用いたことを特徴
とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1151780A JPH0315827A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレー及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1151780A JPH0315827A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレー及び液晶表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0315827A true JPH0315827A (ja) | 1991-01-24 |
Family
ID=15526140
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1151780A Pending JPH0315827A (ja) | 1989-06-14 | 1989-06-14 | 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレー及び液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0315827A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08160451A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-06-21 | Furontetsuku:Kk | アクティブマトリクス液晶表示素子 |
JP2005062479A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Seiko Epson Corp | 基板装置、駆動回路、及び電気光学装置、並びに電子機器 |
JP2009239276A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-10-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜トランジスタ及びその作製方法、並びに表示装置及びその作製方法 |
JP2009265663A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-06-14 JP JP1151780A patent/JPH0315827A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08160451A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-06-21 | Furontetsuku:Kk | アクティブマトリクス液晶表示素子 |
JP2005062479A (ja) * | 2003-08-12 | 2005-03-10 | Seiko Epson Corp | 基板装置、駆動回路、及び電気光学装置、並びに電子機器 |
JP2009239276A (ja) * | 2008-03-07 | 2009-10-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜トランジスタ及びその作製方法、並びに表示装置及びその作製方法 |
JP2009265663A (ja) * | 2008-04-24 | 2009-11-12 | Samsung Mobile Display Co Ltd | 有機発光ディスプレイ装置及びその製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5060036A (en) | Thin film transistor of active matrix liquid crystal display | |
US6218221B1 (en) | Thin film transistor with a multi-metal structure and a method of manufacturing the same | |
US7863120B2 (en) | Liquid crystal display device with double metal layer source and drain electrodes and fabricating method thereof | |
TWI396910B (zh) | 顯示基板、顯示基板製造方法及具有該顯示基板之顯示面板 | |
JPS6272168A (ja) | マトリクス液晶表示装置用のn↑+非晶質シリコン薄膜電界効果トランジスタ | |
JP2000002892A (ja) | 液晶表示装置、マトリクスアレイ基板およびその製造方法 | |
KR19990083238A (ko) | 액정표시장치, 매트릭스 어레이기판 및 그 제조방법 | |
KR20120065854A (ko) | 산화물 박막 트랜지스터의 제조방법 | |
JPH04313729A (ja) | 液晶表示装置 | |
US6599767B1 (en) | Method of avoiding bonding pad oxidation in manufacturing an OLED device | |
JP2001085698A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JPH03129326A (ja) | 表示装置 | |
JPH0315827A (ja) | 薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタアレー及び液晶表示装置 | |
JP2617950B2 (ja) | 液晶表示装置の製造方法 | |
JP3265622B2 (ja) | 液晶表示装置の製造方法 | |
KR20110061419A (ko) | 산화물 박막 트랜지스터의 제조방법 | |
JP3169322B2 (ja) | アクティブマトリクス基板およびその製造方法 | |
KR20010011904A (ko) | 액정 표시장치 제조방법 및 그 제조방법에 따른 액정표시장치 | |
JP3119233B2 (ja) | 液晶表示装置及びその製造方法 | |
JPS5922361A (ja) | アクティブマトリクス液晶表示装置 | |
JPH06214245A (ja) | アクティブマトリクス表示素子 | |
JP2002333845A (ja) | 表示パネル用基板、その製造方法およびそれに用いる薄膜形成装置 | |
KR100195253B1 (ko) | 다결정실리콘-박막트랜지스터의 제조방법 | |
JPH0661490A (ja) | 2層構造絶縁膜及びそれを用いた電子装置及びtft液晶表示装置 | |
JPH0254577A (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 |