JPH0691252B2 - 薄膜トランジスタアレイ - Google Patents
薄膜トランジスタアレイInfo
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- JPH0691252B2 JPH0691252B2 JP61283320A JP28332086A JPH0691252B2 JP H0691252 B2 JPH0691252 B2 JP H0691252B2 JP 61283320 A JP61283320 A JP 61283320A JP 28332086 A JP28332086 A JP 28332086A JP H0691252 B2 JPH0691252 B2 JP H0691252B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
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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アレイの構造に関し、特に光
感度を有する半導体膜を用いた薄膜トランジスタアレイ
の欠陥補修構造に関する。
感度を有する半導体膜を用いた薄膜トランジスタアレイ
の欠陥補修構造に関する。
アクティブマトリックス液晶表示素子やコンタクトタイ
プイメージセンサ等のスイッチング素子として用いられ
ている薄膜トランジスタアレイは、通常その半導体膜に
CdS,a−Siなど光誘起電流を発生する効果(光感度)が
大きな材料が用いられている。しかし、これらの材料は
低温形成が大面積でできる利点を有するため、必要部分
に遮光膜を設け、スイッチングの誤動作を防ぐことで、
その欠点を防いで実用されている。従来の薄膜トランジ
スタアレイのトランジスタ部分の詳細は第2図に模式的
断面を示したようなものであった。
プイメージセンサ等のスイッチング素子として用いられ
ている薄膜トランジスタアレイは、通常その半導体膜に
CdS,a−Siなど光誘起電流を発生する効果(光感度)が
大きな材料が用いられている。しかし、これらの材料は
低温形成が大面積でできる利点を有するため、必要部分
に遮光膜を設け、スイッチングの誤動作を防ぐことで、
その欠点を防いで実用されている。従来の薄膜トランジ
スタアレイのトランジスタ部分の詳細は第2図に模式的
断面を示したようなものであった。
例えば、ガラス基板101上にゲート電極102が設けられ、
さらにゲート絶縁膜103、半導体膜104が設けられ、ソー
ス・ドレイン電極領域にはドーピングされた半導体層か
ら成るオーミックコンタクト層105、及びソース・ドレ
イン電極107,108が設けられている。このような構造は
逆スタガード構造といわれている。薄膜トランジスタア
レイが応用される液晶表示素子又はイメージセンサなど
は、光デバイスであるため、光による薄膜トランジスタ
の誤動作を防ぐ目的で、上記の構造にさらに、パッシベ
ーション膜109を設けた上にトランジスタのチャンネル
部分を覆う遮光膜110が設けられている。
さらにゲート絶縁膜103、半導体膜104が設けられ、ソー
ス・ドレイン電極領域にはドーピングされた半導体層か
ら成るオーミックコンタクト層105、及びソース・ドレ
イン電極107,108が設けられている。このような構造は
逆スタガード構造といわれている。薄膜トランジスタア
レイが応用される液晶表示素子又はイメージセンサなど
は、光デバイスであるため、光による薄膜トランジスタ
の誤動作を防ぐ目的で、上記の構造にさらに、パッシベ
ーション膜109を設けた上にトランジスタのチャンネル
部分を覆う遮光膜110が設けられている。
上述した従来の薄膜トランジスタアレイの遮光膜10はト
ランジスタのチャンネル領域全域を覆う必要があり、又
パターニング精度の点からも、ソース・ドレイン電極10
7,108との多少の重なりは避けられないものであった。
したがって、ソース・ドレイン電極107,108の厚さが厚
い場合、チャネルエッヂでの段差が大きくなるため、パ
ッシベーション膜109の膜厚を厚くしなければならない
欠点が発生する。パッシベーション膜109の膜厚が厚く
ない場合には、パッシベーション機能に問題が生ずるば
かりでなく、遮光性の高い金属の遮光膜110を用いた場
合には、遮光膜110の金属によって、ソース・ドレイン
電極107,108の短絡を発生させる欠点もあった。又、表
示電極106上にも同じ厚さのパッシベーション膜109が積
層される構造では、パッシベーション膜109の膜厚が厚
い場合、表示性能が低下する問題もあった。
ランジスタのチャンネル領域全域を覆う必要があり、又
パターニング精度の点からも、ソース・ドレイン電極10
7,108との多少の重なりは避けられないものであった。
したがって、ソース・ドレイン電極107,108の厚さが厚
い場合、チャネルエッヂでの段差が大きくなるため、パ
ッシベーション膜109の膜厚を厚くしなければならない
欠点が発生する。パッシベーション膜109の膜厚が厚く
ない場合には、パッシベーション機能に問題が生ずるば
かりでなく、遮光性の高い金属の遮光膜110を用いた場
合には、遮光膜110の金属によって、ソース・ドレイン
電極107,108の短絡を発生させる欠点もあった。又、表
示電極106上にも同じ厚さのパッシベーション膜109が積
層される構造では、パッシベーション膜109の膜厚が厚
い場合、表示性能が低下する問題もあった。
逆に、ソース・ドレイン電極107,108の厚さが薄い場
合、薄膜トランジスタアレイとしてのバスライン(ドレ
イン電極108に接続されているが、図示していない)は
細線であり、かつ長距離間配線が走る必要があり、配線
断線確率が極めて高くなる重大な欠点があった。薄膜ト
ランジスタアレイは多数の電極バスラインをマトリック
スアレイ状じ配線させる必要があり、この配線切れが発
生しやすいが、1000本中1本も発生してはならない。
合、薄膜トランジスタアレイとしてのバスライン(ドレ
イン電極108に接続されているが、図示していない)は
細線であり、かつ長距離間配線が走る必要があり、配線
断線確率が極めて高くなる重大な欠点があった。薄膜ト
ランジスタアレイは多数の電極バスラインをマトリック
スアレイ状じ配線させる必要があり、この配線切れが発
生しやすいが、1000本中1本も発生してはならない。
本発明の目的はソース・ドレイン電極等の配線を薄くで
き、それによってパッシベーション膜の膜厚を薄くでき
る薄膜トランジスタアレイの構造を得ることにある。
き、それによってパッシベーション膜の膜厚を薄くでき
る薄膜トランジスタアレイの構造を得ることにある。
本発明の薄膜トランジスタアレイは、絶縁基板上に、ゲ
ート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜及びソース・ドレイ
ン電極がこの順で積層された逆スタガード構造をした複
数の薄膜トランジスタを有し、複数の薄膜トランジスタ
のドレイン(ソース)電極間同志はバスラインで接続さ
れており、薄膜トランジスタはさらにその上に絶縁性の
パッシベーション膜を有し、バスラインとトランジスタ
のドレイン(ソース)電極領域の少なくとも一部上に、
パッシベーション膜の開口された領域が設けられ、これ
ら開口された領域に遮光膜と同一の導電材のバスライン
補修電極が設けられている。
ート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜及びソース・ドレイ
ン電極がこの順で積層された逆スタガード構造をした複
数の薄膜トランジスタを有し、複数の薄膜トランジスタ
のドレイン(ソース)電極間同志はバスラインで接続さ
れており、薄膜トランジスタはさらにその上に絶縁性の
パッシベーション膜を有し、バスラインとトランジスタ
のドレイン(ソース)電極領域の少なくとも一部上に、
パッシベーション膜の開口された領域が設けられ、これ
ら開口された領域に遮光膜と同一の導電材のバスライン
補修電極が設けられている。
次に、本発明について、図面を参照してさらに詳細に説
明する。
明する。
第1図は本発明の一実施例の薄膜トランジスタアレイ中
の1個の薄膜トランジスタを模式的に示した縦断面図で
ある。ガラス基板101上にゲートバスと接続されたゲー
ト電極102としてCrが1,500Å設けられている。さらにSi
Nx膜のゲート絶縁膜103が2,000Å設けられている。ゲー
ト電極102上で薄膜トランジスタとすべき領域にゲート
絶縁膜103上にノンドープのアモルファスシリコン(a
−Si:H)膜104を1,500Å設けられている。このノンドー
プa−Si:H膜104上でソース電極107、ドレイン電極108
が設けられる領域にはドーピングされたn+a−Si:Hが10
0Åオーミックコンタクト層105として設けられている。
さらに、ソース電極107として厚さ1,000ÅのTiがITO100
0Åの表示電極106と接続するように設けられている。
又、同様にドレイン電極108もドレインバラスライン
(図示せず)と接続されるように厚さ1,000ÅのTiが設
けられている。しかる上に、パッシベーション膜109と
してSiOxが2,000Å薄膜トランジスタを覆うように設け
られている。ただし、ドレイン(バス)ライン(図示せ
ず)及び、これと接続したドレイン電極108の一部が露
出するようにパッシベーション膜109には開口部112が設
けられている。さらに遮光膜110と同じ金属のCrでバス
ライン補修電極111がドレイン電極108上の開口部112に
同一膜厚2,000Å設けられている。なお、遮光膜110は薄
膜トランジスタのチャネル部を覆うように設けられてお
り、バスライン補修電極111は開口されて露出したドレ
インバスライン(図示せず)上にも接続されて設けられ
ている。
の1個の薄膜トランジスタを模式的に示した縦断面図で
ある。ガラス基板101上にゲートバスと接続されたゲー
ト電極102としてCrが1,500Å設けられている。さらにSi
Nx膜のゲート絶縁膜103が2,000Å設けられている。ゲー
ト電極102上で薄膜トランジスタとすべき領域にゲート
絶縁膜103上にノンドープのアモルファスシリコン(a
−Si:H)膜104を1,500Å設けられている。このノンドー
プa−Si:H膜104上でソース電極107、ドレイン電極108
が設けられる領域にはドーピングされたn+a−Si:Hが10
0Åオーミックコンタクト層105として設けられている。
さらに、ソース電極107として厚さ1,000ÅのTiがITO100
0Åの表示電極106と接続するように設けられている。
又、同様にドレイン電極108もドレインバラスライン
(図示せず)と接続されるように厚さ1,000ÅのTiが設
けられている。しかる上に、パッシベーション膜109と
してSiOxが2,000Å薄膜トランジスタを覆うように設け
られている。ただし、ドレイン(バス)ライン(図示せ
ず)及び、これと接続したドレイン電極108の一部が露
出するようにパッシベーション膜109には開口部112が設
けられている。さらに遮光膜110と同じ金属のCrでバス
ライン補修電極111がドレイン電極108上の開口部112に
同一膜厚2,000Å設けられている。なお、遮光膜110は薄
膜トランジスタのチャネル部を覆うように設けられてお
り、バスライン補修電極111は開口されて露出したドレ
インバスライン(図示せず)上にも接続されて設けられ
ている。
従来の同様な構造で、バスライン補修電極111が設けら
れてない構造の場合ではドレインバスラインの断線によ
る欠陥が1000本中5〜10本(0.5〜1%)発生していた
が、本実施例による薄膜トランジスタアレイの場合は上
記欠陥は0.1〜0.05%に極めて低減することができた。
れてない構造の場合ではドレインバスラインの断線によ
る欠陥が1000本中5〜10本(0.5〜1%)発生していた
が、本実施例による薄膜トランジスタアレイの場合は上
記欠陥は0.1〜0.05%に極めて低減することができた。
〔実施例2〕 本発明の他の一実施例として第1図に示したソース・ド
レイン電極107,108としてCrを1,500Å設けられた。又、
パッシベーション膜109としてSiNxが3,000Å設けられ
た。さらにドレイン電極108上のパッシベーション膜109
の開口部112に設けられたドレインバスライン補修電極1
11は遮光膜110と同一のAlを5,000Å設けられた。他は第
1図に示した一実施例と同様なものとした。
レイン電極107,108としてCrを1,500Å設けられた。又、
パッシベーション膜109としてSiNxが3,000Å設けられ
た。さらにドレイン電極108上のパッシベーション膜109
の開口部112に設けられたドレインバスライン補修電極1
11は遮光膜110と同一のAlを5,000Å設けられた。他は第
1図に示した一実施例と同様なものとした。
本実施例による薄膜トランジスタアレイの場合はドレイ
ンバスラインの断線による欠陥は著しく低減でき、0.01
〜0.001%とほとんど無欠陥にすることができた。つま
り、1,000本のバスラインを有する薄膜トランジスタア
レー基板の10枚〜100枚に欠陥1本発生するのみであっ
た。
ンバスラインの断線による欠陥は著しく低減でき、0.01
〜0.001%とほとんど無欠陥にすることができた。つま
り、1,000本のバスラインを有する薄膜トランジスタア
レー基板の10枚〜100枚に欠陥1本発生するのみであっ
た。
〔発明の効果〕 以上説明した各実施例で得られたドレインバスラインの
欠陥の低減は、プロセス最後に一般的に設ける遮光膜と
同じ金属でドレイン(ソース)バスの補修を行った効果
である。また、最後の表面に補修電極を設けているた
め、ソース・ドレイン電極を有害な厚さにする必要な
く、その段差による断線等は発生せず、むしろ、補修電
極を必要十分な厚さに設定できるため、断線補修の目的
を完全に達成できる。
欠陥の低減は、プロセス最後に一般的に設ける遮光膜と
同じ金属でドレイン(ソース)バスの補修を行った効果
である。また、最後の表面に補修電極を設けているた
め、ソース・ドレイン電極を有害な厚さにする必要な
く、その段差による断線等は発生せず、むしろ、補修電
極を必要十分な厚さに設定できるため、断線補修の目的
を完全に達成できる。
遮光膜の材料は種々あるが、上記の目的に達成するため
には、導電性材料である必要がある。しかし、例えば金
属を用いる場合、Crでは光の透過率が低くでき、Alでは
反射率を高くできることで、遮光膜及びバスライン補修
電極として作用できる。又、ドープされた半導体膜、例
えばa−Sin+層では、チャネル内に有害な光を吸収する
ので、同様な作用を持たせることができる。
には、導電性材料である必要がある。しかし、例えば金
属を用いる場合、Crでは光の透過率が低くでき、Alでは
反射率を高くできることで、遮光膜及びバスライン補修
電極として作用できる。又、ドープされた半導体膜、例
えばa−Sin+層では、チャネル内に有害な光を吸収する
ので、同様な作用を持たせることができる。
以上説明したように本発明は、パッケシベーション膜に
開口部を設け、遮光膜とバスライン補修電極とを設ける
ことにより、同一工程で同一材質、同一膜厚の遮光膜と
バスライン補修電極とを設けることができる効果があ
る。これによりバスラインの断線によるライン欠陥を著
しく低減できる効果がある。しかも、ソース・ドレイン
電極とパッシベーション膜との膜厚の設定の制約が緩和
される。したがって、遮光膜を通したソース・ドレイン
間短絡の発生を抑えられる効果がある。
開口部を設け、遮光膜とバスライン補修電極とを設ける
ことにより、同一工程で同一材質、同一膜厚の遮光膜と
バスライン補修電極とを設けることができる効果があ
る。これによりバスラインの断線によるライン欠陥を著
しく低減できる効果がある。しかも、ソース・ドレイン
電極とパッシベーション膜との膜厚の設定の制約が緩和
される。したがって、遮光膜を通したソース・ドレイン
間短絡の発生を抑えられる効果がある。
これらの効果により、薄膜トランジスタアレーの製造歩
留りが向上する効果もある。
留りが向上する効果もある。
第1図は本発明の実施例を示す薄膜トランジスタアレー
中の1個のトランジスタを模式的に示した縦断面図であ
り、第2図は従来の薄膜トランジスタアレーを説明する
ためのトランジスタ部を模式的に示した断面図である。 101……基板、102……ゲート電極、103……ゲート絶縁
膜、104……半導体膜、105……オーミックコンタクト
層、106……表示電極、107……ソース電極、108……ド
レイン電極、109……パッシベーション膜、110……遮光
膜、111……バスライン補修電極、112……開口部。
中の1個のトランジスタを模式的に示した縦断面図であ
り、第2図は従来の薄膜トランジスタアレーを説明する
ためのトランジスタ部を模式的に示した断面図である。 101……基板、102……ゲート電極、103……ゲート絶縁
膜、104……半導体膜、105……オーミックコンタクト
層、106……表示電極、107……ソース電極、108……ド
レイン電極、109……パッシベーション膜、110……遮光
膜、111……バスライン補修電極、112……開口部。
Claims (1)
- 【請求項1】絶縁基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、
半導体膜及びソース・ドレイン電極がこの順で積層され
た逆スタッガード構造を有する複数の薄膜トランジスタ
を有し、これら複数の薄膜トランジスタの前記ドレイン
(又はソース)電極は共通にバスラインに接続されてお
り、さらに前記複数の薄膜トランジスタはそれらの表面
を覆うパッシベーション膜を有し、これらパッシベーシ
ョン膜上の前記各薄膜トランジスタのチャンネル領域上
に相当する部分に遮光膜を有し、前記ドレイン(又はソ
ース)電極及び前記バスライン上に前記パッシベーショ
ン膜が開口された領域が設けられ、該開口領域に前記遮
光膜と同一の導電材からなるバスライン補修電極が設け
られたことを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
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