JPH06326130A - 平坦化方法と平坦化素子 - Google Patents

平坦化方法と平坦化素子

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JPH06326130A
JPH06326130A JP11445693A JP11445693A JPH06326130A JP H06326130 A JPH06326130 A JP H06326130A JP 11445693 A JP11445693 A JP 11445693A JP 11445693 A JP11445693 A JP 11445693A JP H06326130 A JPH06326130 A JP H06326130A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
gate
insulating film
conductive thin
flattening
Prior art date
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Application number
JP11445693A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Ishihara
伸一郎 石原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート抵抗が小さく段差が無いガラス基板を
提供することを目的とする。 【構成】 レジスト107をマスクとして絶縁膜106
をエッチングするとゲートパターンと絶縁膜はほぼ同一
面で平坦化される。ゲート端に隙間が発生する場合が考
えられるが、アルミを陽極酸化すると、セルフアライン
で隙間を陽極酸化膜が埋めてくれる。ITO先付けの場
合は、レジスト露光の光をITOが吸収する波長に選べ
ば、ITO部分のSiNxをも取り除くことができ、絵
素開口と同等の効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタ(以
下TFTと略す)等をスイッチング素子とする液晶ディ
スプレイの平坦化方法と平坦化素子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】(図15)に従来の技術を示す。従来T
FT100を用いた液晶ディスプレイは大型化されると
ゲート及びソースのバスライン101、102は抵抗を
下げるため膜厚を厚くする必要があった。比抵抗の小さ
なアルミニウムを用いても厚さは2000Åを越えてい
た。大型ディスプレイはさらに複雑な駆動を必要とする
場合が多いために膜厚はさらに厚くなっている。そのた
め微細加工した後は段差が激しくなっていった。
【0003】膜厚を厚くすること自体にも問題があっ
た。アルミニウムなどの金属を用いて膜厚を厚く形成す
ると、形成後の熱処理によって金属が多結晶化し金属表
面に凹凸が発生した。凹凸の最大振幅は初期の膜厚程度
にもおよんでいた。
【0004】これを軽減するために金属に不純物を混入
させ多結晶化を抑制する方法も用いられていた。例えば
アルミニウムであればシリコンや銅、タンタルなどであ
るが、これら不純物が存在すると金属自身の比抵抗が上
昇するため、バスラインを形成するのに必要な膜厚はさ
らに厚くなっていった。
【0005】金属の凹凸を軽減するための更なる方法
は、凹凸が発生する前に凹凸を抑制するカバーを形成す
るものである。カバー材料として、導電体であればクロ
ム、絶縁体であれば酸化タンタル等が用いられていた。
ディスプレイが大型になると基板が大きくなり、欠陥や
不良品を低減するための工程中のダスト管理がより厳し
くなり困難になってきた。ダストが存在するとカバー材
料に穴が開き、カバーの役割をしないためである。
【0006】ダストに強い絶縁膜形成方法として金属表
面を陽極酸化によって酸化させるものがある。しかし、
金属表面を酸化させると、(図15)のゲートバスライ
ン101の形成した金属のみの膜厚は減少する。この減
少分、すなわち陽極酸化見合い分を予め厚く形成してお
かなければならない。さらに金属を酸化させると一般的
に酸化物の膜厚は金属のままより増加する。結果として
(図15)のゲート部の段差103は図示した以上に増
加した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように段差が激し
くなると、積層する膜の段差部における付き回りや、洗
浄時に段差にゴミが集中するなどの工程中の問題が発生
する。
【0008】さらに段差が激しくなると、その上に形成
する半導体素子に信頼性の問題を引き起こしていた。す
なわちゲート金属膜厚が増加し、その上にTFTを形成
した場合、ソース、ドレイン電極のストレスによる切
断、溶解や、TFTチャンネル端部の電界集中によるT
FTの特性劣化が発生した。
【0009】
【課題を解決するための手段】ゲートとなる金属を基板
上に形成し、微細加工した後、形成された金属とほぼ同
等の膜厚の透明絶縁性膜を基板のほぼ全面に形成する。
ゲートの形状に微細加工した後、ネガタイプのフォトレ
ジストを基板のほぼ全面に塗布して、基板裏面から露光
し、現像する。微細加工された金属以外の部分にレジス
トが残っている状態になる。これをマスクとして透明絶
縁性膜をエッチングする。
【0010】または、ゲートとなる金属を基板上に形成
し、微細加工した後、金属の表面を酸化させる。形成さ
れた金属とほぼ同等の膜厚の透明絶縁性薄膜を基板のほ
ぼ全面に形成する。ゲートの形状に微細加工した後、ネ
ガタイプのフォトレジストを基板のほぼ全面に塗布し
て、基板裏面から露光し、現像して微細加工された金属
上の透明絶縁性膜をエッチングする。
【0011】
【作用】透明絶縁性基板を用いているため、ネガレジス
トの裏面露光によって、ゲート部分の形状にあった透明
絶縁性膜が取り除かれるので、精密なマスク合わせが不
要で簡単に平坦化ができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の第1の実施例を図面を用いて
詳しく説明する。(図1)〜(図8)は、本発明の一実
施例の液晶ディスプレイ用平坦化素子を含む断面の工程
図である。
【0013】ガラス基板110にアンダーコート111
を形成する。プロセス中にガラスからの不純物が出ない
ようにするものである(図1)。
【0014】図示していないが、液晶ディスプレイの絵
素電極となる透明導電体を形成し微細加工する。この上
にオーバーコート112を形成し、導電体を堆積して微
細加工し、ゲート電極105を形成する。大型化、高精
細化が進むにつれ、ゲート材料は柔らかく電導率の高い
金属、例えばAlやCu及びそれらの混合材料が用いら
れている。
【0015】次に、ゲート電極105とほぼ同程度の膜
厚を持つ透明絶縁性膜106を形成する。その上にネガ
レジスト107を塗布する(図2)。ネガレジスト10
7の密着性が平坦化形状を左右するのでレジストの軟化
点付近まで加熱処理する法がよい。
【0016】ゲート105を形成した主面とは異なるガ
ラス基板110のもう一方の主面からネガレジスト10
7を感光させる光108を照射し、現像する。ゲート1
05に光108を遮られたネガレジストは感光されず、
現像する際取り除かれる(図3)。
【0017】微細加工されたネガレジスト107をマス
クとして透明絶縁性膜106をエッチングする(図
4)。図示していないが、絵素電極用の透明導電体が吸
収する光を用いてネガレジスト107を露光すれば微細
加工された透明導電体上の透明絶縁性膜106をも取り
除くことができる。このため液晶ディスプレイ用として
組み立てた後、液晶に与える電位が透明絶縁性膜106
によって失われることなく有効に使用される。
【0018】(図3)及び(図4)の加工で平坦化の出
来不出来が左右される。平坦化を左右する条件は以下の
4つである。 1)ゲート105のエッチング形状 2)ゲート105のエッチング形状に対する透明絶縁性
膜106の段差カバレッジ 3)ネガレジスト107の裏面露光のオーバー露光量と
現像断面形状およびネガレジスト107の透明絶縁性膜
106への密着性 4)透明絶縁性膜106のエッチング方法 これらの条件を最適化しないと(図5)のように透明絶
縁性膜106に突起が発生したり、(図6)のようにゲ
ート電極端で凹部が発生したりする。
【0019】平坦化された基板加工面にTFTの構成要
素となるゲート絶縁膜119、半導体層120、半導体
保護絶縁膜121を順次堆積し、半導体保護絶縁膜12
1を微細加工し、オーミック層122を堆積する(図
7)。
【0020】半導体層120、オーミック層122、ゲ
ート絶縁膜119、オーバーコート112をエッチング
し、透明導電体(図示せず)に達するまで穴を開ける。
透明導電体に映像信号を与えるコンタクトホール(図示
せず)を形成するためである。
【0021】さらに従来例同様、導電体を形成し、微細
加工してソース102、ドレインを含む配線を完成させ
る。この工程で同時にオーミック層122、半導体層1
20をエッチングする。半導体層120は半導体保護絶
縁膜121が存在するところはエッチングされない。プ
ロセスの最終工程として、ガラス基板110のほぼ全面
にTFTアレイ保護膜130を形成する(図8)。
【0022】次に(図9)〜(図14)に示す断面の工
程図を用いて本発明の第2の実施例詳しく説明する。
【0023】第1の実施例では、ゲート105を陽極酸
化せずに平坦化を行ったが、本実施例では平坦化を陽極
酸化を併用して行う。ここでは第1の実施例(図3)ま
でとほぼ同じ工程を実行する。
【0024】第1の実施例では先に述べた平坦化の4つ
の条件が最適化しないと(図5)や(図6)のような形
状になってしまった。陽極酸化を併用する場合はこれら
の条件を緩めることができる。このことを中心に本実施
例は詳しく述べる。
【0025】まず陽極酸化を併用する場合は、透明絶縁
性膜106はゲート105の膜厚ではなく、ゲート10
5の一部を陽極酸化した分だけ厚くした膜厚に形成する
ことによって平坦化をより理想に近づけることができ
る。このように形成したものを(図9)に示す。透明絶
縁性膜106の膜厚を変化させた以外、(図3)と同じ
図である。
【0026】次に(図4)と同様にネガレジスト107
をマスクとして透明絶縁性膜106をエッチングし、ネ
ガレジスト107を取り除く。この工程を示したのが
(図10)である。この図はエッチングが最適な条件で
行われたものを示している。
【0027】次にゲート105の一部を陽極酸化し、平
坦化する。125は陽極酸化絶縁膜を示す。その後、ゲ
ート絶縁膜119、半導体層120、半導体保護絶縁膜
121を順次形成し、半導体保護絶縁膜121を微細加
工してTFTのチャンネル部を形成し、オーミック層1
22を堆積する(図11)。
【0028】後の工程は第1の実施例で示したものと同
じであるため省略する。
【0029】本実施例の特徴は透明絶縁性膜106のエ
ッチング形状の最適条件の幅が広いということである。
先の実施例では(図6)のように透明絶縁性膜106の
エッチングを過剰にするとゲート105で鋭い凹みがで
きる場合があった。本実施例では、(図5)のようにエ
ッチングが不足して突起が発生するようなことがなけれ
ば、(図6)のようにエッチングが多少過剰であっても
平坦化できる。
【0030】(図10)のゲート電極105付近の拡大
図を(図12)に示す。エッチングを過剰にしたため鋭
い凹み135が存在する。この状態で陽極酸化を始める
とゲート105の表面に均一に陽極酸化絶縁膜125が
形成され始める。陽極酸化絶縁膜125は膨張するた
め、(図13)に示すように透明絶縁性膜106に接す
る。この接点を136とする。陽極酸化電解液が陽極酸
化絶縁膜125と透明絶縁性膜106との界面から追い
出されると、電気的にはゲート105は膜厚の大きな絶
縁膜を持つことと同等になり、この接点136の陽極酸
化絶縁膜の成長は止まる。
【0031】陽極酸化が完成した様子を(図14)に示
す。ゲート105の鋭い凹み135にも陽極酸化絶縁膜
125が形成され、平坦化がなされている。
【0032】いままで述べた実施例では絵素電極となる
透明導電体(図示せず)をゲート絶縁膜119成膜前に
形成したが、ゲート絶縁膜形成後に、この透明導電体を
形成しても本発明は同様に実施される。この場合ゲート
絶縁膜119形成中に水素プラズマによって透明導電体
が変質することが無いのでオーバーコート112は形成
する必要が無い。
【0033】
【発明の効果】上述した通り、ネガレジストの裏面露光
によってゲート部分の形状にあった透明絶縁性膜が精密
なマスク合わせが不要で、簡単に取り除かれるので、容
易に平坦化ができる。本発明を用いることにより、ゲー
ト抵抗が小さく段差が無いガラス基板を容易に提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図2】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図3】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図4】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図5】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図6】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図7】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図8】本発明の一実施例の平坦化素子を含む断面の平
坦化工程図
【図9】本発明の他の一実施例の平坦化素子を含む断面
の平坦化工程図
【図10】本発明の他の一実施例の平坦化素子を含む断
面の平坦化工程図
【図11】本発明の他の一実施例の平坦化素子を含む断
面の平坦化工程図
【図12】本発明の他の一実施例の平坦化素子を含む断
面の平坦化工程図
【図13】本発明の他の一実施例の平坦化素子を含む断
面の平坦化工程図
【図14】本発明の他の一実施例の平坦化素子を含む断
面の平坦化工程図
【図15】従来例の液晶ディスプレイ用TFTの工程断
面図
【符号の説明】
100 TFT 101 ゲートバスライン 102 ソースバスライン 103 ゲート部の段差 105 ゲート 106 透明絶縁性膜 107 ネガレジスト 108 ネガレジストを感光させる光 110 ガラス基板 111 SiO2 アンダーコート 112 SiO2 オーバーコート 119 ゲート絶縁膜 120 半導体層 121 半導体保護絶縁膜 122 オーミック層 125 陽極酸化絶縁膜 130 TFT保護膜 135 鋭い凹み 136 接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 L 21/3205 9056−4M H01L 29/78 311 G

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラス基板に導電性薄膜を形成する工程、
    前記導電体を微細加工する工程、前記導電性薄膜とほぼ
    同一の膜厚を持つ透明絶縁性薄膜を形成する工程、ネガ
    レジストを全面に被覆する工程、前記ガラス基板の裏面
    から前記レジストを露光現像する工程を含み、前記導電
    性薄膜上の前記絶縁薄膜を選択的にエッチングすること
    を特徴とする平坦化方法。
  2. 【請求項2】ネガレジストの軟化点付近まで被覆後加熱
    処理することを特徴とする請求項1記載の平坦化方法。
  3. 【請求項3】絶縁薄膜を選択的にエッチングし露出した
    導電性薄膜の表面を絶縁化することを特徴とする請求項
    1記載の平坦化方法。
  4. 【請求項4】導電性薄膜の表面を陽極酸化することで絶
    縁化することを特徴とする請求項3記載の平坦化方法。
  5. 【請求項5】導電性薄膜の表面を酸素または窒素のプラ
    ズマで、酸化または窒化することで絶縁化することを特
    徴とする請求項3記載の平坦化方法。
  6. 【請求項6】ガラス基板一主面の同一平面上に導電体と
    絶縁体がほぼ同一膜厚で存在し、前記導電体の表面が前
    記絶縁体と異なる絶縁体で覆われていることを特徴とす
    る平坦化素子。
  7. 【請求項7】導電体をゲート電極とし、表面の絶縁体を
    ゲート絶縁膜とする薄膜トランジスタを含むことを特徴
    とする請求項6記載の平坦化素子。
  8. 【請求項8】ガラス基板に導電性薄膜を形成する工程、
    前記導電体を微細加工する工程、前記導電性薄膜の表面
    を酸化させる工程、前記導電性薄膜とほぼ同一の膜厚を
    持つ透明絶縁性薄膜を形成する工程、ネガレジストを全
    面に被覆する工程、前記ガラス基板の裏面から前記レジ
    ストを露光現像する工程を含み、前記導電性薄膜上の前
    記絶縁薄膜を選択的にエッチングすることを特徴とする
    平坦化方法。
JP11445693A 1993-05-17 1993-05-17 平坦化方法と平坦化素子 Pending JPH06326130A (ja)

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