JPH04132263A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法 - 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〕 本発明は薄膜トランジスタに係わり、特に信頼性が高く
、液晶デイスプレィ等のアクティブマトリックス表示装
置に適用して高い表示品位を実現できる薄膜トランジス
タおよびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図に従来の薄膜トランジスタの断面構造を示す。図
において、１は透明なガラス基板（アルカリフリーガラ
ス）であり、ガラス基板１上にゲート電極２がパターニ
ングされて形成され、さらにゲート電極２とガラス基板
１の表面上にゲート絶縁膜３が形成される。、ゲート絶
縁層３上に高抵抗率半導体膜４とｎ型半導体膜５とを積
層堆積したのち、半導体素子部分をアイランド状にパタ
ーニングして半導体層４．５を形成する。次に、半導体
層５の上に一対のソース／ドレイン電極層６゜７を形成
し、続いて絵素を駆動する絵素電極（透明電極）層８を
パターニングして形成する。さらに、ソース／ドレイン
間のｎ型半導体層５を除去した後、表面保護層９を形成
する。そして、半導体素子部分に光があたってエラー等
が発生しないようにするため、遮光層（チャンネル−遮
光膜）１０を半導体素子部分の保護層９の上にパターニ
ングして形成する。遮光層１０としては、例えば金属や
有機黒色基材が用いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

遮光層１０は遮光が目的であり、半導体層４゜５が感知
する波長領域の光に対する遮光が良く、かつ絶縁膜であ
ることが望ましい。しかし、好適な黒色絶縁膜は無機物
ではほとんど存在しない。

また、顔料や染料の有機黒色絶縁膜を代用すると、遮光
膜としての厚さが５０００λ程度となり、厚みが大きく
なる。これはセル作製時のギャップ不良発生にもつなが
る。また、遮光層１０に金属を用いた場合には、ソース
／ドレイン電極層６．７間のショートなどが発生する頻
度が増加する。

さらに、第３図の従来の薄膜トランジスタを用いた液晶
デイスプレィ装置によると、絵素を駆動する透明電極層
８の上に表面保護層９があり、この表面保護層９によっ
て液晶に印加される電位が減少するため表示品位が低い
。

本発明の目的は、液晶デイスプレィ装置などのアクティ
ブマトリックス表示装置に用いた場合に表示品位が高く
、また信頼性も高い薄膜トランジスタおよびその製造方
法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の薄膜トランジスタによれば、ゲート絶縁層上の
半導体層としてアモルファスシリコン（ａ−８ｉ）を用
いるとともに、保護層の上の遮光層として同様にａ−８
ｉを用いることとしている。

また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、
ゲート絶縁層上にａ−８ｉからなる半導体層を形成する
とともに、保護層の半導体層を覆う表面上にａ−Ｓｉか
らなる遮光層を形成することとしている。

保護層は透明電極層の表面上をほぼ除いて形成するのが
好ましい。そのためには、遮光層をマスクとして、保護
層の遮光層に覆われた部分以外の部分を除去するように
するとよい。

また、保護層をＳｉＮｘにより形成することとし、その
保護層と遮光層のａ−８ｉ膜とをプラズマ化学気相成長
により連続成膜し、パターニングしてもよい。

〔作用〕

半導体層としてａ−８ｉを用い、かつ遮光層としてａ−
３ｉを用いているので、これら半導体層および遮光層は
同じ光吸収特性を有することとなる。半導体層で吸収さ
れ、キャリアを生成する光は遮光層でも吸収される。遮
光層は半導体層なので、全波長領域の光を吸収すること
はできないが、遮光層を通過した光は半導体層のチャン
ネル部に達してもそのまま通過する。そのため、遮光層
を通過した光が薄膜トランジスタの特性に影響を与える
ことは少ない。

また、ａ−８ｉ膜は金属膜と比べれば十分な高抵抗であ
るので、ａ−８ｉからなる遮光層によりソース／ドレイ
ン電極層６．７間がショートすることは少ない。

透明電極上の保護層を除去するようにすれば、ドレイン
電圧が分圧されることなく直接液晶層に印加され、残像
が減少しコントラストが向上して表示が鮮明となる。

また、保護層を例えばプラズマＣＶＤによるＳｉＮｘ（
チッ化ケイ素）膜にすれば、保護層と遮光層とをプラズ
マ化学気相成長で連続形成することが容易となり、かつ
パターニングはフォトリソグラフィ技術により可能であ
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例による薄膜トランジスタ
の断面構造を示す。第１図において、１は透明なガラス
基板（アルカリフリーガラス）であり、このガラス基板
１上にスパッタ法を用いてＭｏ、Ｃｒ、Ｔａ等の金属膜
を、例えば厚さ２０００〜３０００人堆積し、ゲート電
極２をパターニングして形成する。次に、ゲート電極２
とガラス基板１の表面上に、Ｔａの陽極酸化膜Ｔａ。

０、や、Ｓ　ｉ　Ｎ　ｘあるいはＳｔｏｗなどのゲート
絶縁膜３を、例えば厚さ３０００〜６０００人形成する
。ゲート絶縁膜としてＴａｘｅｓを用いる時は、ゲート
電極をＴａで形成するのがよい。成膜方法は例えばプラ
ズマＣＶＤやスパッタ法を用いる。

さらに、プラズマＣＶＤにより、ゲート絶縁層３上に高
抵抗率ａ−３ｉの半導体層４と低抵抗率ａ−８ｉのｎ＋
型型溝導体層５を積層堆積する。

半導体層４の膜厚は例えば約１０００人、ｎ”型半導体
層５の膜厚は約２００人とする。その後、半導体素子部
分をアイランド状にパターニングして半導体層４．５を
形成する。次に、スパッタ法により、ｎ１型半導体層５
の上にＭｏ、ＡＩ等の金属層を、例えば厚さ３０００〜
８０００人形成し、パターニングを行なってソース／ド
レイン電極層６．７を形成する。ここでは、ＭＯを５０
０人の厚さ、ＡＩを３０００人の厚さとした。

続いて、絵素を駆動する透明電極層８として、スパッタ
法により、厚さ５００〜２０００人のＩＴ　Ｏ（Ｉｎｄ
ｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）膜をパターニングして形
成する。さらに、ソース／ドレイン間のｎゝ型型半体体
層５除去した後、スパッタ法やプラズマＣＶＤ法等によ
るＳｉＮｘ膜やＳｉＯ□膜などの表面保護層９を形成す
る。例えば、厚さ約１０００人のＳｉＮｘ膜を形成する
。そして、半導体素子部分に光があたってエラー等か発
生しないようにするため、ａ−３ｉからなる遮光層１１
を半導体素子部分の保護層９の上で、しかも透明電極８
を覆わないようにプラズマＣＶＤ法等で成膜し、パター
ニングして形成する。

以上で、第１図の薄膜トランジスタが製造される。

なお、遮光層１１をマスクとして表面保護層９の遮光層
１１で覆われた以外の部分を除去し、透明電極８上の保
護層９を取り去るようにしてもよい。

第２図は、本発明の第２の実施例による薄膜トランジス
タの断面構造を示す。第２図の薄膜トランジスタの各層
は第１図のものと同様に形成される。ただし、第２図の
薄膜トランジスタではＳｉＮｘの保護層９とａ−８ｉの
遮光層１１とがプラズマＣＶＤ法により連続的に形成さ
れる。その後遮光層１１と保護層９をパターニングし、
第２図の保護層９および遮光層１１としている。なお、
保護層９のＳｉＮヨ膜は約１５００人の厚さ、遮光層１
１のａ−５ｉ膜も約１５００人の厚さとした。

上記の第１および第２の実施例の薄膜トランジスタは、
いずれも半導体層および遮光層としてａ−Ｓｉ膜を用い
ている。したがって、遮光層を通過した光が半導体層に
達してもそのまま通過し、トランジスタ特性に影響を与
えることが少ない。

トランジスタ特性を低下させる光は半導体層のａ−Ｓｉ
膜に吸収される光であり、これはａ−８ｉ膜を遮光層と
して用いることで遮光層で十分に遮光できる。

上記第２の実施例のように保護層をＳｉＮｘとすれば、
保護層と遮光層とを連続形成することができる。また、
両層のパターニングは例えばリソグラフィ技術により行
うことができる。パターニングにより透明電極上の保護
層を除去するようにすれば、ドレイン電圧が分圧される
ことなく直接液晶層に印加されるので、残像が減少しコ
ントラストが向上して表示が鮮明となる。第１の実施例
において透明電極上の保護層を除去しても同様である。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこ
れらに制限されるものではない。たとえば、種々の改良
、組合せ等が可能なことは当業者に自明であろう。

〔効果〕

以上説明したように、本発明によれば、半導体層および
遮光層としてａ−８ｉ膜を用いているので、チャンネル
半導体層に悪影響を及ぼす光は、はぼ遮光半導体層で吸
収され、遮光層を通過した光が半導体層に達してもその
まま通過し、トランジスタ特性に影響を与えることがな
い。また、遮光層として高抵抗のａ−８ｉ膜を用いるこ
とにより、ソース／ドレイン間のショートの発生増加は
ない。さらに、絵素透明電極上の保護膜を除去すれば、
電位が直接液晶層に印加され、表示品位が向上する。

以上のように、表示品位が高く、また信頼性も高い薄膜
トランジスタおよびその製造方法が提供される。

さらに、保護層としてＳ　ｒ　Ｎ　ｘを用いれば二の保
護層と遮光層とを連続形成しパターニングすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例による薄膜トランジス
タの断面図、 第２図は、本発明の第２の実施例による薄膜トランジス
タの断面図、 第３図は、従来の薄膜トランジスタの例を説明する断面
図である。 図において、 ガラス基板 ゲート電極 ゲート絶縁層 半導体層 ソース／ドレイン電極 透明電極 保護膜 遮光膜 ４．５ ６．７ １０、工１ 第１の実施例による薄膜トランジスタ 第１図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、ガラス基板と、 前記ガラス基板上に形成したゲート電極層と、前記ゲー
   ト電極層と前記ガラス基板上に形成したゲート絶縁層と
   、 前記ゲート絶縁層上に形成したアモルファスシリコンか
   らなる半導体層と、 前記半導体層上に形成した一対のソース／ドレイン電極
   層と、 前記ドレイン電極層と前記ゲート絶縁層上に形成した透
   明電極層と、 前記半導体層と前記ソース／ドレイン電極層との上に形
   成した保護層と、 前記保護層の前記半導体層を覆う表面上に形成されたア
   モルファスシリコンからなる遮光層と を含む薄膜トランジスタ。
2. （２）、前記保護層は、前記透明電極層の表面上をほぼ
   除いて形成される請求項１記載の薄膜トランジスタ。
3. （３）、透明基板上にゲート電極を形成し、前記ゲート
   電極と前記透明基板上にゲート絶縁層を形成し、 前記ゲート絶縁層上にアモルファスシリコンからなる半
   導体層を形成し、 前記半導体層上に一対のソース／ドレイン電極層を形成
   し、 前記ドレイン電極層と前記ゲート絶縁層上に透明電極層
   を形成し、 前記半導体層と前記ソース／ドレイン電極層の表面上に
   保護層を形成し、 前記保護層の前記半導体層を覆う表面上にアモルファス
   シリコンからなる遮光層を形成する各工程を含む薄膜ト
   ランジスタの製造方法。
4. （４）、前記遮光層をマスクとして前記保護層の前記遮
   光層に覆われた部分以外の部分を除去する工程を含む請
   求項３記載の薄膜トランジスタの製造方法。
5. （５）、前記保護層はＳｉＮ＿ｘにより形成され、その
   保護層と遮光層のアモルファスシリコン膜とをプラズマ
   化学気相成長により連続成膜し、パターニングする請求
   項３記載の薄膜トランジスタの製造方法。