JPH07140486A - 薄膜半導体装置およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検査時に塵埃が発生することなくかつ外部接
続が簡易な薄膜半導体装置を実現する。 【構成】 導通検査や動作検査などの電気的検査を行な
う際に硬い検査用プローブを検査用パッド部分１００や
検査用パッド部分１０７に当接させても、検査用パッド
部分１００や検査用パッド部分１０７の最上層にはそれ
ぞれ透明導電層１０６が形成されてその下の比較的柔ら
かいＡｌ層１０４や信号線１０８などを保護しているの
で、その比較的柔らかいＡｌ層１０４などの材質に対す
るプローブの当接の際の傷付きによって生じていた塵埃
の発生に起因した短絡等の不良発生を防ぐことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜半導体装置および
それを用いた液晶表示装置に係り、特に導通検査用パッ
ドが検査時にプローブが当接した際の掻き傷によって発
生する塵埃の問題を解消した薄膜半導体装置およびそれ
を用いた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜半導体装置は、例えばアクティブマ
トリックス型液晶表示装置において画素電極への電圧印
加のスイッチングを行なうスイッチング素子等として盛
んに用いられている。このような薄膜半導体装置を用い
たアクティブマトリックス型表示装置は、カラー化が可
能で高画素大容量のディスプレイとして、例えば小型テ
レビや、薄型大画面のいわゆる壁掛けテレビ、あるいは
プロジェクションテレビ用として実用化が促進されてい
る。

【０００３】アクティブマトリックス型液晶表示装置の
製造工程としては、まず基板上に薄膜半導体や配線を形
成するいわゆるＴＦＴアレイ基板を形成する工程、対向
基板を形成してこれと前記のＴＦＴアレイ基板とを貼り
合わせてその間隙に周囲を封止して液晶を封入するまで
のセル工程、液晶駆動用ＩＣをそのセルに実装するモジ
ュール工程の、各工程ほぼこの順に分けることができ
る。

【０００４】前記のＴＦＴアレイ基板を形成する工程で
形成される薄膜半導体としては、現在アモルファスシリ
コン（ａ−Ｓｉ）を用いたものが使われているが、一方
多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いるものもの使われ始
めている。このｐ−Ｓｉ薄膜半導体（薄膜トランジス
タ）は、アモルファスシリコン薄膜半導体（薄膜トラン
ジスタ）に比べて移動度が高いことからＴＦＴの小型化
および応答動作の高速化が可能となり、またドライバ回
路をいわゆる駆動回路一体型と呼ばれるような同一基板
上に形成することができる。このような特長から、小型
で高精細であること要求されるプロジェクション用テレ
ビに用いる液晶表示パネルとしての用途に向けての開発
が進められている。

【０００５】また薄膜半導体装置は、上記のようなプロ
ジェクション用などの液晶表示装置の他にも、例えば小
型化・薄型化が要求される密着型イメージセンサ等にも
好適に用いられている。

【０００６】ここで、上記のような薄膜半導体装置の製
造工程の一例として、ｐ−Ｓｉ薄膜トランジスタを用い
たＴＦＴアレイ基板の製造工程について図面に基づいて
概要を説明する。図４はその製造工程を示す図である。

【０００７】（１）石英基板４０１にｐ−Ｓｉを成膜
し、これを島状にパターニングして半導体層４０２を形
成する。（図４（ａ）） （２）熱酸化によって半導体層４０２の表面にゲート絶
縁膜４０３を形成する。（図４（ｂ）） （３）前記の半導体層４０２のチャネル領域を形成すべ
き部分の上をほぼ覆うような形に、ｐ−Ｓｉ膜を成膜し
これをパターニングして、ゲート電極４０４を形成す
る。そしてイオン注入法によって不純物（例えば燐
（Ｐ））イオンを半導体層４０２に向けて注入し、ゲー
ト電極４０４をセルフアライマスクとして用いてゲート
電極４０４自体を低抵抗化すると共にソース４０５およ
びドレイン４０６の各領域を形成する。（図４（ｃ）） （４）層間絶縁膜４０７を成膜した後、これにコンタク
トホール４０８ａ、ｂを穿設する。（図４（ｄ）） （５）透明導電層としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜
を成膜しこれをパターニングして画素電極４０９を形成
する。（図４（ｅ）） （６）コンタクトホール４０８ａ、ｂの部分で露出して
いる半導体層４０２のソース４０５およびドレイン４０
６の上を覆うようにＣｒ膜を成膜しこれをパターニング
して、接触金属４１０ａ、ｂを形成する。さらにＡｌ膜
を成膜しこれをパターニングして、前記の接触金属４１
０ａ、ｂ上に信号線４１１、およびＴＦＴと画素電極４
０９との接続配線４１２を形成する。（図４（ｆ）） こうして基板上に薄膜半導体装置（薄膜トランジスタ装
置）が形成されてＴＦＴアレイ基板が完成するが、この
とき製造された薄膜トランジスタ装置の動作やその他の
配線の導通などを検査する必要がある。

【０００８】この検査は、あらかじめ基板の周囲などに
形成していた検査用パッドに手動あるいは自動で検査用
プローブを当接して電流を流すなどしてその導通の測定
を行なっている。このような検査を行なうための検査用
パッドとしては、上述したＴＦＴアレイ基板製造工程で
パターニングだけで同時に作成できることから、信号線
４１１等の形成材料膜と同じＡｌ膜を用いて形成され
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、信号線
のような配線を形成する材料であるＡｌはビッカース硬
度の比較的柔らかい金属であるため、検査用プローブを
当接した際にその表面にスクラッチ傷が付きやすく、そ
の傷から金属の塵埃が発生しこの塵埃に起因して、以降
のセル工程等で対向基板とＴＦＴアレイ基板の配線等と
がショートするといった不良や、セルギャップに前記の
塵埃が付着してセルギャップむらが生じるといった問題
が発生する。

【００１０】特に、上述したようなｐ−Ｓｉ薄膜トラン
ジスタで、基板周辺部にドライバ回路が形成されている
場合には、検査用のパッドをドライバ回路の内部側に配
置せざるを得なくなるので、その検査の際に生じた塵埃
によって配線のショート等の不良が発生するという問題
もある。

【００１１】このような問題を回避するために、信号線
のような配線にＡｌよりも硬い金属を用いるという対策
も考えられるが、このような硬い金属を用いる場合には
外部回路との接続を取るための接続用パッドにおいてそ
の接続用ボンディング等が極めて困難となるという問題
があり、実用的ではない。

【００１２】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、検査時に塵埃が発生す
ることなくかつ外部接続が簡易な薄膜半導体装置を実現
することにある。さらにはそのような薄膜半導体装置を
用いて表示品質の高い液晶表示装置を実現することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の薄膜半導体装置は、外部接続用パッドおよ
び導通検査用パッドを有する配線を備えた薄膜半導体装
置において、前記接続用パッドの最上層が外部の配線と
の接続を取る接続用パッドとしてアルミニウムからなる
金属層で形成され、前記検査用パッドの少なくともその
最上部に透明導電層が形成されていることを特徴として
いる。

【００１４】また、本発明に係る薄膜半導体装置を用い
た液晶表示装置は、外部接続用パッドおよび導通検査用
パッドを有する配線を備えた薄膜半導体装置を画素スイ
ッチング用素子および液晶駆動回路のうち少なくともい
ずれか一方として用いた液晶表示装置において、前記検
査用パッドの少なくとも最上部がインジウム錫酸化化合
物（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）から形成されているこ
とを特徴とする薄膜半導体装置を用いた液晶表示装置で
ある。

【００１５】なお、本発明の技術は、アクティブマトリ
ックス型液晶表示装置や、例えば密着型イメージセンサ
等の、ＩＴＯなどの材料からなる透明導電層（透明導電
膜）をなんらかの形で用いた電子デバイスにおいて特に
好適である。

【００１６】また、ＡｌとＩＴＯとを直接接触するよう
に成膜すると、その界面に電解腐食が発生する場合があ
るので、これを防ぐためには例えばＣｒ膜を前記の界面
に介挿してもよい。あるいは、そのような電解腐食が無
視できる程度であれば、前記のＣｒ膜は省略してもよい
ことは言うまでもない。

【００１７】

【作用】上述したような検査工程での検査用パッドにプ
ローブを当接した際に生じる塵埃の問題は、検査用パッ
ド上の最上層にＩＴＯのような材料を用いた透明導電層
を配置した構造とすることによって解決することができ
る。

【００１８】つまり、検査の際にプローブを検査用パッ
ドに立てる時に発生する塵埃はボンディングに好適な比
較的柔らかい金属であるＡｌのような材料を用いた検査
用パッドにプローブを当接することによって発生してい
た。従ってこの検査用パッドを比較的硬い金属を用いて
形成すれば上述の塵埃の発生は押さえられることにな
る。しかしそのように硬い金属を用いて信号線のような
配線を形成すると、その配線と一体で一般には形成され
ている接続用パッドは接続（ボンディング）が困難とな
ってしまう。

【００１９】ところで、液晶表示装置や密着型イメージ
センサ等に用いられる透明導電膜、なかでもＩＴＯは、
膜の材質が、前記のプローブを当接してもスクライブ傷
が発生しない程度の硬さ（特にビッカース硬度など、膜
の表面の硬度）を有している。そこで、このＩＴＯのよ
うな材料を検査用パッドの最上層に形成して、その検査
用パッドの表面を保護することにより、検査用パッドを
Ａｌのような柔らかい金属で形成してもプローブ当接の
際の塵埃の発生を抑えることができ、かつ接続用パッド
としてはＡｌで形成されているのでボンディングが実用
上可能となる。しかも検査用パッドおよび信号線などの
配線および接続用パッドを、上記のＡｌのような比較的
柔らかい金属で一体に（つまり一つの同じ層で同じＡｌ
のような材料で）形成することができ、プロセス性整合
性の点でも好ましく、製造が簡易である。

【００２０】

【実施例】以下、本発明に係る薄膜半導体（薄膜トラン
ジスタ）装置およびそれを用いた液晶表示装置の実施例
を、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２１】図１（ａ）は、本発明に係る薄膜トランジ
スタ装置のゲート線と一体形成された検査用パッド部分
の構造を示す図である。また、図１（ｂ）は本発明に係
る薄膜トランジスタ装置の信号線と一体形成された検査
用パッドの構造を示す図である。

【００２２】図１（ａ）に示すゲート線の検査用パッド
部分１００は、基板１０１上にｐ−Ｓｉ膜をパターニン
グしてなるゲート線１０２が形成され、その上を含む基
板上を覆うように絶縁層１０３が形成されている。

【００２３】そしてその絶縁層１０３にコンタクトホー
ルが穿設され、その部分にＡｌ膜が成膜されこれを図１
（ａ）に示したようにパッド状にパターニンクしてＡｌ
層１０４が形成されている。

【００２４】そしてそのＡｌ層１０４の上にＣｒ層１０
５を形成し、さらにその上にＩＴＯからなる透明導電層
１０６を形成している。

【００２５】検査パッド部分１００はこのような構造に
形成されているので、導通検査を行なう際にこの検査パ
ッド部分１００にプローブを当接するとき、プローブ
（図示省略）は透明導電層１０６上に当接することにな
り、その下のＣｒ層１０５、Ａｌ層１０４、ゲート線１
０２等を傷付きから防ぐことができる。ここで前記のＣ
ｒ層１０５は、Ａｌ層１０４とＩＴＯの透明導電層１０
６とを直接に接触させると電解腐食を発生する場合があ
るので、これを防ぐために介挿されている。

【００２６】上記と同様に、図１（ｂ）に示す信号線の
検査用パッド部分１０７についても同様に下層から順
に、ゲート線１０２と同じ材料からなる信号線１０８、
上述のＣｒ層１０５、上述の透明導電層１０６が形成さ
れており、検査用プローブはこの検査用パッド部分１０
７においても透明導電層１０６上に当接される。この場
合も上述と同様に検査用パッド部分１０７上にプローブ
が当接したときの傷付きを防ぐことができる。このよう
な結果検査時に発生していた塵埃の問題を解消すること
ができる。

【００２７】また、図示は省略したが上記の信号線１０
８やゲート線１０２の末端部には、外部の駆動回路との
接続をとる外部接続用パッドが、上記のＡｌ層１０４に
用いたＡｌ膜と同一の膜を用いて同じ層に形成されてい
る。その外部接続用パッドの上面は比較的柔らかくボン
ディング特性の良好な金属である前記のＡｌ膜の表面が
露出するように形成されて、外部接続のボンディングに
好適な状態に形成されている。

【００２８】次に、本発明に係る薄膜トランジスタ装置
の製造工程の一実施例として、本発明に係る薄膜トラン
ジスタ装置を液晶表示装置に用いた場合の製造方法の一
例に即して説明する。なお図２においては図１に示した
部位と同一の部位については同じ番号を付して示してい
る。

【００２９】まず、図２（ａ）に示すように、合成石英
のような材料からなる絶縁性の基板１０１上に、ｐ−Ｓ
ｉ膜を成膜しこれをパターニングして、半導体層（活性
層）２０１を形成する。

【００３０】続いて（ｂ）に示すように、半導体層２０
１の表面に熱酸化処理を施して熱酸化膜を形成し、この
部分をゲート絶縁膜２０２とする。

【００３１】続いて（ｃ）に示すように、半導体層２０
１のチャネル領域となる部分を覆うようにｐ−Ｓｉ膜を
成膜しこれをパターニングして、ゲート電極２０３を形
成する。このゲート電極２０３は、上記の図１に示した
ゲート線１０２と同一層に同一材料膜から一体形成され
ている。つまりゲート線１０２とゲート電極２０３とは
同じｐ−Ｓｉ層から形成される。

【００３２】続いて（ｄ）に示すように、イオン注入法
により不純物としてＰ（燐）イオンを半導体層２０１の
ソース領域およびドレイン領域となるべき部分に注入し
て低抵抗化を行ない、その部分をそれぞれソース領域２
０４、ドレイン領域２０５とする。またこのとき前記の
ゲート電極２０３をセルフアラインマスクとして用いて
このゲート電極２０３で覆われている半導体層２０１の
部分にはイオン注入が抑えられるのでチャネル領域２０
６が形成される。そしてゲート電極２０３自体にも前記
の燐（Ｐ）イオンが注入されて低抵抗化され、ゲート電
極として好ましい導電性が付与される。またこのときゲ
ート線１０２に対しても同様に燐イオンを注入してこれ
を低抵抗化し、ゲート線としての導電性を良好なものと
する。

【００３３】続いて（ｅ）に示すように、Ｓｉ酸化膜を
ＣＶＤ法によって堆積し、このシリコン酸化膜に前記の
ゲート絶縁膜２０２のドレイン領域２０５およびソース
領域２０４を露出するようにコンタクトホール２０７
ａ、２０７ｂを穿設して、第１の層間絶縁膜２０８を得
る。この第１の層間絶縁膜２０８と同一材料で同一層に
上記の絶縁膜１０３も形成する。つまり実質的には第１
の層間絶縁膜２０８を用いて上記の絶縁膜１０３も形成
されている。このとき、ゲート線１０２の末端部分を部
分的に露出するようにコンタクトホール２０９も同時に
穿設する。

【００３４】続いて図３（ｆ）に示すように、Ａｌ（ア
ルミニウム）膜を成膜しこれをパターニングして、ドレ
イン電極２１０、ソース電極２１１、検査用パッド部分
１００のＡｌ層１０４、信号線１０８を、フォトエッチ
ング法などを用いたパターニングによりそれぞれ形成す
る。

【００３５】次に（ｇ）に示すように、シリコン酸化膜
を成膜しこれにコンタクトホール２１２、２１３、２１
４をそれぞれ穿設して第２の層間絶縁膜２１５を得る。

【００３６】そして（ｈ）に示すように、Ｃｒ膜を成膜
しこれをパターニングして、接触金属２１６を形成する
とともにＣｒ層１０５を形成する。

【００３７】このとき接触金属２１６、Ｃｒ層１０５は
個別に形成するのではなく、成膜された同じＣｒ膜をパ
ターニングすることによって形成すれば、一度の工程で
形成することができるので、製造の簡易化が図れるので
好ましいことは言うまでもない。

【００３８】そして（ｉ）に示すように、透明導電膜で
あるＩＴＯ膜を成膜しこれをパターニングして、画素電
極２１７を形成するとともに、検査用パッド部分１００
および検査用パッド部分１０７においては透明導電層１
０６をそれぞれ形成する。

【００３９】すなわち、画素電極２１７を形成する際
に、透明導電膜として同じＩＴＯ膜を用いて検査用パッ
ド部分１００および検査用パッド部分１０７においては
それぞれＡｌ層１０４や信号線１０８などの部分を比較
的柔らかい材質であるＡｌ膜から形成し、そのＡｌ膜か
らなる表面を透明導電層１０６がＣｒ層１０５を介して
保護するような構造に形成する。

【００４０】このようにして、薄膜トランジスタ装置の
検査直前の段階のＴＦＴアレイ基板が完成する。

【００４１】このような構造のＴＦＴアレイ基板の検査
パッド部分１００、１０７にそれぞれ検査用プローブを
当接させることによって、その検査パッド部分１００、
１０７に接続された各薄膜トランジスタ装置の導通検査
を行なう。

【００４２】この導通検査や薄膜トランジスタの動作検
査など、本発明に係る薄膜トランジスタ装置の電気的検
査を行なう際に硬い検査用プローブを検査用パッド部分
１００や検査用パッド部分１０７に当接しても、検査用
パッド部分１００や検査用パッド部分１０７の最上層に
はそれぞれ透明導電層１０６が形成されてその下の比較
的柔らかいＡｌ層１０４や信号線１０８などを保護して
いるので、その比較的柔らかいＡｌ層１０４などの材質
に対するプローブの当接の際の傷付きによって生じてい
た塵埃の発生に起因した短絡等の不良発生を防ぐことが
できる。

【００４３】以上のような本実施例で作製したＴＦＴア
レイ基板に、実際にプローブを当接させて検査を行なっ
た際の検査用パッド表面の傷付き等に起因したＡｌを始
めとする塵埃による不良発生率を確認したところ、従来
のＴＦＴアレイ基板の場合は3％程度の製造不良が発生
したものが、本発明によれば 1％以下へと大幅に減少で
きたことが確認された。

【００４４】なお、上記の実施例では本発明に係る薄膜
トランジスタ装置を液晶表示装置のＴＦＴアレイ基板上
に形成する場合についての一例を示したが、本発明の技
術の適用はこれのみには限定されないことはいうまでも
ない。

【００４５】この他にも、本発明の薄膜トランジスタ装
置は、例えばアクティブマトリックス型液晶表示装置や
密着型イメージセンサ等の、ＩＴＯのような透明導電膜
をなんらかの形で用いる電子デバイスにおいて特に好適
である。

【００４６】また、透明導電膜として用いる材料として
も、上述のようなＩＴＯのみには限定されないことはい
うまでもない。この他にも、導電性が良好で、ビッカー
ス硬度が比較的高い上述のＩＴＯ程度の硬さの膜材料で
あって、液晶表示装置や密着型イメージセンサ等に用い
る場合にプロセス整合性の良好な材料であれば、上記の
他にも例えば酸化錫（ＳｎＯ_x ）膜や酸化インジウム
（ＩｎＯ_x ）膜などを好適に用いることができる。

【００４７】

【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、検査時に塵埃が発生することなくかつ外
部接続が簡易で信頼性が高く製造の簡易な薄膜半導体装
置およびそれを用いた液晶表示装置を実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄膜トランジスタ装置のゲート線
と一体形成された検査用パッド部分の構造を示す図
（ａ）、および本発明に係る薄膜トランジスタ装置の信
号線と一体形成された検査用パッドの構造を示す図
（ｂ）である。

【図２】本発明に係る薄膜トランジスタ装置を用いた液
晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の製造工程を示す図であ
る。

【図３】本発明に係る薄膜トランジスタ装置を用いた液
晶表示装置のＴＦＴアレイ基板の製造工程を示す図であ
る。

【図４】従来の薄膜トランジスタ装置を用いた液晶表示
装置の製造方法を示す図である。

【符号の説明】

１００ … ゲート線の検査用パッド部分 １０１ … 基板 １０２ … ゲート線 １０３ … 絶縁層 １０４ … Ａｌ層 １０５ … Ｃｒ層 １０６ … 透明導電層 １０７ … 信号線の検査用パッド部分 １０８ … 信号線 ２０１ … 半導体層（活性層） ２０２ … ゲート絶縁膜 ２０３ … ゲート電極 ２０４ … ソース領域 ２０５ … ドレイン領域 ２０６ … チャネル領域 ２０７ａ、２０７ｂ… コンタクトホール ２０８ … 第１の層間絶縁膜 ２０９ … コンタクトホール ２１０ … ドレイン電極 ２１１ … ソース電極 ２１２、２１３、２１４ … コンタクトホール ２１５ … 第２の層間絶縁膜を得る。 ２１６ … 接触金属 ２１７ … 画素電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部接続用パッドおよび導通検査用パッ
   ドを有する配線を備えた薄膜半導体装置において、 前記接続用パッドの最上層が外部の配線との接続を取る
   接続用パッドとしてアルミニウムからなる層で形成さ
   れ、 前記検査用パッドの少なくともその最上部に透明導電層
   が形成されていることを特徴とする薄膜半導体装置。
2. 【請求項２】 外部接続用パッドおよび導通検査用パッ
   ドを有する配線を備えた薄膜半導体装置を画素スイッチ
   ング用素子および液晶駆動回路のうち少なくともいずれ
   か一方として用いた液晶表示装置において、 前記検査用パッドの少なくとも最上部がインジウム錫酸
   化化合物から形成されていることを特徴とする薄膜半導
   体装置を用いた液晶表示装置。