JPH07131024A

JPH07131024A - 液晶表示装置における薄膜トランジスタの製造方法

Info

Publication number: JPH07131024A
Application number: JP27573093A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Wada; 保和田; Takuya Hirano; 琢也平野; Mari Hodate; 真理甫立; Kenichi Yanai; 健一梁井; Kenichi Oki; 賢一沖
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-11-04
Filing date: 1993-11-04
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置における薄膜トランジスタの製造
方法に関し、レジストパターンを形成する電着法を採用
してもトランジスタ特性が良くなり、コンタクト層とし
てソース／ドレイン電極に不純物含有半導体を選択成長
すること。【構成】金属膜３及び透明導電膜２を連続的にパターニ
ングして、画素電極７と、画素電極７に繋がるソース電
極６と、ドレインバスライン５と、ドレインバスライン
５から突出してソース電極６に近づくドレイン電極４と
を同時に形成し、基板１を電着レジスト溶液中に浸漬
し、ドレインバスライン５とドレイン電極４にのみ通電
してドレインバスライン５とドレイン電極４をレジスト
８で覆うとともにレジスト８をその周辺まで広げてソー
ス電極６を覆い、レジスト８に覆われない画素電極７の
上層にある金属膜３を選択的に除去し、金属膜３をドレ
インバスライン５、ドレイン電極４及びソース電極６に
残存することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置における
薄膜トランジスタの製造方法に関する。液晶表示装置
は、薄型、軽量であるため、現在急速に使用範囲が拡が
りつつある。特に、アクティブマトリクス型の液晶表示
装置は、陰極線管（ＣＲＴ）並の解像度のカラー表示が
得られることからフラットディスプレイとして期待が大
きい。

【０００２】

【従来の技術】アクティブマトリクス型の液晶表示装置
では液晶駆動用の薄膜トランジスタが使用されている
が、その構造が複雑なために製造歩留りが低下し、製造
コストが高くなる。そのため、製造工程の簡略化を行う
必要がある。その簡略化に対する１つの方法として、ド
レインバスラインを低抵抗化するために、電着法により
形成されたレジストパターンを用いるリソグラフィー工
程が提案されている。これによれば、フォトマスクの数
を減らせる。

【０００３】この電着法によるレジストパターンの形成
は、次のような工程によってなされる。まず、図４(a),
(b) に示すように、スパッタ法によって絶縁基板101 の
上に透明導電膜102 を５００Åの厚さに堆積し、さらに
その上にクロムからなる金属膜103 を１０００Åの厚さ
に堆積する。

【０００４】これらの膜をフォトリソグラフィー法によ
りパターニングしてＴＦＴのソース電極104 及びドレイ
ン電極105 とこれらに繋がるドレインバスライン106 及
び画素電極107 をそれぞれ形成する。ドレインバスライ
ン106 を構成する金属膜103は、バスライン抵抗による
信号遅延を防ぐための低抵抗化に必要である。しかし、
画素電極107 の上の金属膜103 は光を遮るので除去しな
けらばならない。

【０００５】そこで、絶縁基板101 を電着液に浸し、そ
の中でドレイン電極105 及びドレインバスライン106 に
のみ通電することにより、図４(c),(d) に示すように、
レジスト108 をドレイン電極105 及びドレインバスライ
ン106 に選択的に付着させる一方、画素電極107 にはそ
の電着レジスト108 が付着しないようにする。その後、
加熱炉内の窒素雰囲気等で絶縁基板101 とその上の膜を
乾燥し、ついで、紫外線によりレジスト108 を硬化す
る。このレジストをマスクに使用してソース電極104 及
び画素電極107 の金属膜103 を選択的にエッチング除去
し、これによりソース電極104 及び画素電極107 を透明
導電膜102 のみの構成とする。

【０００６】そして、レジスト108 を剥離した後に、図
４(e) に示すように、プラズマＣＶＤ法によりアモルフ
ァスシリコン（a-Si）からなる半導体膜109 を３００
Å、窒化シリコン(SiN）からなるゲート絶縁膜110 を４
０００Åの厚さに順次堆積し、さらにスパッタ法により
クロム膜111 を２０００Åの厚さに堆積する。その後、
ゲート電極及びゲートバスラインを形成すべき領域にあ
るクロム膜111 を覆うレジストパターン112 を形成し、
これを用いてリソグラフィー法によりクロム膜111 、ゲ
ート絶縁膜110 及び半導体膜109 を連続的にパターニン
グし、図４(f) に示すようなゲート電極113 及びゲート
バスライン114 を形成するとともに、ゲート絶縁膜109
、半導体層108 をそれらと同じパターンにする。

【０００７】そしてレジストパターン112 を剥離する
と、薄膜トランジスタは完成する。なお、図４(a) 、図
４(c) 、図４(e) は、図４(a) のＡ−Ａ線から見た断面
を示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上の工程では、ドレ
イン電極105 をドレインバスライン106 から突出した形
状となし、これをソース電極104 の一側部に近づけた状
態で、レジスト108 の電着を行っている。これにより、
ドレイン電極105 はレジスト膜108 により覆われるが、
ソース電極104 は覆われない。

【０００９】従って、画素電極107 の上の金属膜103 を
除去する際に、ソース電極104 の金属膜103 も同時に除
去されるので、ソース電極104 とドレイン電極105 との
構造が異なってしまい、ＴＦＴ構造が対称的でなくなっ
てしまう。これにより、ＴＦＴのＯＮ特性など、最適な
トランジスタ特性が得られなくなる。

【００１０】また、簡略なＴＦＴを形成する場合に、高
濃度のＮ型不純物又はＰ型不純物が添加された半導体コ
ンタクト層をソース電極及びドレイン電極の表面に選択
的に成長する技術が知られているが、その選択成長のた
めには、それらの電極の表面が金属でなけらばならない
ので、表面が金属でないソース電極104 では良好な選択
性が得られなくなってしまう。

【００１１】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、レジストパターンを形成する電着法を採
用してもトランジスタ特性が良く、コンタクト層として
ソース電極及びドレイン電極に不純物含有半導体を選択
成長できる液晶表示装置における薄膜トランジスタの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１、
２に例示するように、基板１の上に透明導電膜２を形成
し、該透明導電膜２の上に金属膜３を形成する工程と、
前記金属膜３及び前記透明導電膜２を連続的にパターニ
ングすることにより、画素電極７、該画素電極７に繋が
るソース電極６、ドレインバスライン５、および該ドレ
インバスライン５から突出して該ソース電極６に近づく
ドレイン電極４を同時に形成する工程と、前記基板１を
電着レジスト溶液中に浸漬し、前記ドレインバスライン
５と前記ドレイン電極４にのみ通電し、前記ドレインバ
スライン５と前記ドレイン電極４をレジスト８で覆うと
ともに、該レジスト８をその周辺まで広げて前記ソース
電極６を覆う工程と、前記レジスト８に覆われない画素
電極７の上層にある前記金属膜３を選択的に除去し、前
記金属膜３を前記ドレインバスライン５、前記ドレイン
電極４及び前記ソース電極６に残存する工程とを有する
ことを特徴とする液晶表示装置における薄膜トランジス
タの製造方法により達成する。

【００１３】または、前記ドレイン電極４は、前記ドレ
インバスライン５の２箇所から突出して間隔をおいて前
記ソース電極６を挟むか、又は前記ドレインバスライン
５とによって間隔をおいて前記ソース電極６を挟む形状
であることを特徴とする液晶表示装置における薄膜トラ
ンジスタの製造方法により達成する。または、前記レジ
スト８を形成した後に、加熱により前記レジスト８をリ
フローして前記ソース電極６を覆うことを特徴とする液
晶表示装置における薄膜トランジスタの製造方法によっ
て達成する。

【００１４】

【作用】本発明によれば、低抵抗のドレインバスライ
ンを電着法により形成する場合にに、電着レジストによ
りドレインバスライン、ドレイン電極を覆う際に、その
拡がりによりソース電極をも覆うようにしている。した
がって、画素電極の上の金属膜を除去する際に、ソース
電極にもその金属膜を残して対称的なソース電極、ドレ
イン電極を作製してトランジスタ特性を向上する。しか
も、ソース電極とドレイン電極の表面が金属となること
により、その上に不純物含有半導体層を選択成長できる
ことになる。

【００１５】ソース電極をレジストで覆う方法として
は、ソース電極をドレイン電極で挟む構造に形成する
か、ソース電極をドレイン電極及びドレインバスライン
で挟むか、或いはレジストをその軟化点以上の温度でリ
フローすることにより、レジストを広げるかのいずれか
である。これにより、ドレインバスライン、ドレイン電
極に選択的に付着する電着レジストが、ソース電極の上
まで容易に広がる。

【００１６】

【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。（ａ）本発明の第１実施例の説明図１は、本発明の第１実施例の製造工程を示す平面図、
図２は、そのＸ−Ｘ線断面図である。

【００１７】まず、図１(a) 、図２(a) に示すように、
ＴＦＴのドレイン電極、ソース電極を形成するまでの工
程を説明する。ガラス板のような絶縁性透明基板１の上
にＩＴＯ（インジウム錫酸素）等の透明導電膜２を５０
０Å、クロムなどの金属膜３を１０００Åの厚さに形成
する。この後に、フォトリソグラフィー法により透明導
電膜２と金属膜３をパターニングしてドレイン電極４、
ドレインバスライン５を形成するとともに、ドレインバ
スライン５の一側にソース電極６とドレイン電極７を形
成する。

【００１８】そのソース電極６は、画素電極７からドレ
インバスライン電極７の方向に一体的に突出形成されて
いる。また、ドレイン電極４は、間隔をおいてソース電
極６を挟むようにドレインバスライン６の２箇所から一
体的に突出形成されている。次に、２５℃の温度に維持
した電着レジスト溶液中に、絶縁性透明基板１を浸漬
し、ドレイン電極４及びドレインバスライン５を陽極と
して例えば直流電圧１０Ｖを２０秒間加え、ドレイン電
極４及びドレインバスライン５に電気を通してそれらの
表面と周辺にレジスト８を電着する。

【００１９】この場合、ドレイン電極４に付着したレジ
スト８の膜厚が１．５μｍ以上であれば、ドレイン電極
４からレジスト８が拡がって図１(b) 、図２(b) に示す
ようにドレイン電極４に挟まれたソース電極６がレジス
ト８に覆われる。このようなレジスト８の電着を終えた
後に、絶縁性透明基板１とその上の透明導電膜２、金属
膜３及びレジスト８を水洗し、ついで、レジスト８の軟
化点以上、例えば８０℃の加熱炉中で５分間乾燥する。
この乾燥によってレジスト８がリフローされるので、ソ
ース電極６がレジスト８に完全に覆われなかった場合
や、ソース電極６がレジスト８に覆われない場合でも、
レジスト８が広がってソース電極６を完全に覆うことに
なる。

【００２０】続いて、紫外線の照射によりレジスト８を
硬化する。次に、レジスト８に覆われない領域にある金
属膜３をウェットエッチングにより除去する。この場
合、ドレイン電極４、ドレインバスライン５及びソース
電極６はレジスト８に覆われているので、それらの上層
部になる金属膜３はエッチングされずに残存する。ま
た、レジスト８に覆われない画素電極７の金属膜３はエ
ッチングにより除去され、これにより画素電極７は透明
電極にのみ構成されることになる。

【００２１】その後に、レジスト８を水酸化ナトリウム
水溶液等により剥離すると、図１(c) に示すような平面
形状が得られ、また、ドレイン電極４とソース電極６の
断面は図１(a) に示すような状態を保持する。次に、図
２(c) に示すように、プラズマＣＶＤ法によってアモル
ファスシリコンからなる半導体膜９を３００Åの厚さに
形成し、続いて窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１０
を４０００Åの厚さに形成する。この後に、蒸着法によ
り、Cr膜１１を２０００Åの厚さに形成する。

【００２２】ついで、フォトレジスト１２を塗布してこ
れを露光、現像し、図１(d) に示すように、ゲート電極
及びゲートバスラインを形成しようとする領域にのみ残
存させる。なお、ゲートバスラインはドレインバスライ
ン５と直行する方向に延在する。さらに、そのフォトレ
ジスト１２をマスクにしてCr膜１１から半導体膜までを
連続的にパターニングし、これにより、Cr膜１１よりな
るゲート電極１３とゲートバスライン１４を形成する。
そのゲート電極１３の下にあってソース電極６とドレイ
ン電極４に挟まれた領域の半導体膜９は、ＴＦＴのチャ
ネル領域となる。フォトレジスト１２を除去した後の平
面は図１(e) に示すようになり、またドレイン電極４と
ソース電極６とその近傍の断面は図２(d) に示すように
なる。

【００２３】以上で、液晶表示装置のＴＦＴとこれに繋
がるドレインバスライン、ゲートバスライン及び画素電
極の形成が終了する。上記した工程によれば、電着法に
よりドレイン電極４に付着させるレジスト８をそのドレ
イン電極４からはみ出させ、そのはみ出したレジスト８
によってソース電極６を覆っている。したがって、その
レジスト８をマスクにして金属膜３をエッチングで除去
しても、ソース電極６には依然として金属膜３が存在す
ることになり、ソース電極６とドレイン電極４の層構成
は同じになる。

【００２４】この結果、電着レジスト形成方法を用いて
形成されるＴＦＴが対称に形成され、トランジスタ特性
が向上し、しかも、スループットが良くなる。また、コ
ンタクト層となる不純物含有半導体層をドレイン電極４
及びソース電極６の上に選択成長できるようになり、こ
の方法を用いることによりＴＦＴ形成の工程は簡略化さ
れる。

【００２５】ところで、電着法により形成するレジスト
８をドレイン電極４からソース電極６にかけて形成する
ためには、レジスト８を所定の厚さにする必要がある。
例えばその厚さを１．５μｍ以上にするためには、電着
条件として印加電圧を５〜３０Ｖ、印加時間を１０〜６
０秒とする。なお、ドレインバスライン５の一か所から
ドレイン電極４をソース電極６の一側に突出させ、ソー
ス電極６とドレイン電極４の間隔を５μｍ〜１０μｍと
してレジスト８を厚く形成しても、ドレイン電極４上に
形成されるレジスト８をソース電極６の領域まで広げる
ことができる。（ｂ）本発明の第２実施例の説明上記した実施例では、ドレイン電極をドレインバスライ
ンの２箇所から突出させ、そのドレイン電極によってソ
ース電極を挟むようにしているが、ドレイン電極とドレ
インバスラインによってソース電極を挟むようにしても
よい。

【００２６】例えば図３(a) に示すように、絶縁性透明
基板２１の上において、ドレインバスライン２２の１箇
所からＬ字状にドレイン電極２３を突出して形成し、ド
レイン電極２３とドレインバスライン２２とによってソ
ース電極２４を間隔をおいて挟むようにしてもよい。こ
こでソース電極２４は、画素電極２５と一体的に形成さ
れ、また、ドレイン電極２３、ドレインバスライン２
２、ソース電極２４及び画素電極２５は、第１実施例と
同様に下側を透明導電膜２６、上側を金属膜２７とした
多層構造膜から構成されている。

【００２７】このような状態で、２５℃の温度に維持し
た電着レジスト溶液中に絶縁性透明基板２１を浸漬し、
そしてドレイン電極２３及びドレインバスライン２２を
陽極となして電圧を印加する。その印加条件は、第１実
施例と同様である。これにより、通電されたドレイン電
極２３及びドレインバスライン２２には図３(b) に示す
ように厚さ1.５μｍ以上のレジスト２８が付着するとと
もに、そのレジスト２８がドレイン電極２３の周囲に広
がってドレイン電極２３とドレインバスライン２２に挟
まれたソース電極２３も同時にレジスト２８に覆われ
る。

【００２８】このようなレジスト２８の電着を終えた後
に、絶縁性透明基板２１とその上のレジスト２８、ドレ
イン電極２３、ソース電極２４等を水洗する。ついで、
絶縁性透明基板２１を加熱炉中に入れ、レジスト２８の
軟化点以上の温度で５分間乾燥する。この乾燥によって
レジスト２８がリフローされ、ソース電極２４の表面の
レジスト２８の厚さも十分に確保できる。

【００２９】これに続いて、紫外線照射によりレジスト
を硬化する。次に、レジスト２８に覆われない領域にあ
る金属膜２７をウェットエッチングにより除去する。こ
の場合、ドレイン電極２３、ドレインバスライン２２及
びソース電極２４はレジスト２８に覆われているので、
その上層の金属膜２７はエッチングされずに残存する。
また、レジスト２８に覆われない画素電極２５の金属膜
２７は除去されるので、画素電極２５は透明電極２６だ
けで構成される。

【００３０】次に、レジスト２８を剥離した後に、第１
実施例と同様に半導体膜（不図示）、ゲート絶縁（不図
示）をＣＶＤ法により形成し、ついで、蒸着法によりCr
膜（不図示）を形成する。その後に半導体膜、ゲート絶
縁及びCr膜をパターニングしてソース電極２４、ドレイ
ン電極２３、ドレインバスライン２２を通るゲート電極
を兼ねた直線状のゲートバスライン２９をCr膜より形成
する。そのゲート電極２９の下にあってソース電極２４
とドレイン電極２３に挟まれた半導体膜は、ＴＦＴのチ
ャネル領域となる。

【００３１】以上で、液晶表示装置のＴＦＴとこれに繋
がるドレインバスライン、ゲートバスライン及び画素電
極の形成が終了する。この実施例においても、ソース電
極２４は透明導電膜と金属膜とによって構成されるの
で、ソース電極２４はドレイン電極２３と同じ構造とな
る。この結果、電着法によりレジストを形成するＴＦＴ
のトランジスタ特性が向上し、しかも、スループットが
良くなる。さらに、第１実施例と同様に不純物含有半導
体層をドレイン電極及びソース電極の上に選択成長でき
ることになる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、低抵
抗のドレインバスラインを電着法により形成する場合
に、電着レジストによってドレインバスライン、ドレイ
ン電極のみならずソース電極をもその拡がりにより覆う
ようにしているので、画素電極の上の金属膜を除去する
際に、ソース電極にもその金属膜を残して対称的なソー
ス／ドレイン電極を作製してトランジスタ特性を向上で
き、しかも、ソース電極とドレイン電極の表面が金属と
なることにより、その上に不純物含有半導体層を選択成
長できる。

【００３３】ソース電極をレジストで覆う方法として
は、ソース電極をドレイン電極で挟む構造に形成する
か、ソース電極をドレイン電極及びドレインバスライン
で挟むか、或いはレジストをその軟化点以上の温度でリ
フローすることにより、レジストを広げるかのいずれか
を選択しているので、ドレインバスライン、ドレイン電
極に選択的に付着する電着レジストをソース電極の上ま
で容易に広げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の工程を示す平面図であ
る。

【図２】本発明の第１実施例の工程を示す図１のＢ−Ｂ
線断面図である。

【図３】本発明の第２実施例の工程を示す平面図及び断
面図である。

【図４】従来の工程を示す断面図及び平面図である。

【符号の説明】

１、２１絶縁性透明基板２、２６透明導電膜３、２７金属膜４、２３ドレイン電極５、２２ドレインバスライン６、２４ソース電極７、２５画素電極８、２８レジスト９半導体膜１０ゲート絶縁膜１１ Cr膜１２フォトレジスト１３ゲート電極１４ゲートバスライン２９ゲートバスライン（ゲート電極）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梁井健一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者沖賢一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（１）の上に透明導電膜（２）を形成
し、該透明導電膜（２）の上に金属膜（３）を形成する
工程と、前記金属膜（３）及び前記透明導電膜（２）を連続的に
パターニングすることにより、画素電極（７）、該画素
電極（７）に繋がるソース電極（６）、ドレインバスラ
イン（５）、および該ドレインバスライン（５）から突
出して該ソース電極（６）に近づくドレイン電極（４）
を同時に形成する工程と、前記基板（１）を電着レジスト溶液中に浸漬し、前記ド
レインバスライン（５）と前記ドレイン電極（４）にの
み通電し、前記ドレインバスライン（５）と前記ドレイ
ン電極（４）をレジスト（８）で覆うとともに、該レジ
スト（８）をその周辺まで広げて前記ソース電極（６）
を覆う工程と、前記レジスト（８）に覆われない画素電極（７）の上層
にある前記金属膜（３）を選択的に除去し、前記金属膜
（３）を前記ドレインバスライン（５）、前記ドレイン
電極（４）及び前記ソース電極（６）に残存する工程と
を有することを特徴とする液晶表示装置における薄膜ト
ランジスタの製造方法。
【請求項２】前記ドレイン電極（４）は、前記ドレイン
バスライン（５）の２箇所から突出して間隔をおいて前
記ソース電極（６）を挟むか、又は前記ドレインバスラ
イン（５）とによって間隔をおいて前記ソース電極
（６）を挟む形状であることを特徴とする請求項１記載
の液晶表示装置における薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】前記レジスト（８）を形成した後に、加熱
により前記レジスト（８）をリフローして前記ソース電
極（６）を覆うことを特徴とする請求項１記載の液晶表
示装置における薄膜トランジスタの製造方法。