JPH07199227A - 薄膜トランジスタからなるマトリクスを製造するための方法 - Google Patents
薄膜トランジスタからなるマトリクスを製造するための方法Info
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Abstract
法を提供する。 【構成】 第1マスキング工程において薄膜トランジス
タマトリクスの行として、トランジスタ19のゲート接
点G、及び蓄積容量21の電極、が構造化され、第2マ
スキング工程において薄膜トランジスタマトリクスの列
と薄膜トランジスタ19のドレイン・ソース接点D,S
と蓄積容量21の対向電極25とのために、第2導電膜
が被着されかつ構造化され、第3マスキング工程におい
てアンドープ半導体膜が構造化され、第4マスキング工
程において透明導電膜18が画素電極20として、及び
列の第2メタライジングとして、かつ薄膜トランジスタ
19のドレイン接点Dを蓄積容量21の対向電極と導電
接続するために被着されかつ構造化され、透明パツシベ
ーシヨン膜22が被着される。
Description
のための蓄積容量を備えた薄膜トランジスタからなるマ
トリクスを製造するための方法に関する。
ンジスタからなるマトリクスを製造するために、ドイツ
連邦共和国特許出願第4310640号明細書により単
に3つのホトリソグラフイマスクで間に合い、かつ高い
移動度のトランジスタを達成することのできる方法が既
に公知である。公知の製造法では、絶縁膜とアンドープ
半導体としてのa−Si:Hとドープ半導体とからなる
層系列及び導電膜が途中で個々の膜を構造化することな
く、順次被着され、引き続き2つのマスキング工程にお
いて構造化される。その際、まず導電膜が構造化され、
この膜が引き続きドープ半導体膜及びアンドープ半導体
膜のエツチングのためのマスクとして役立つ。半導体膜
のエツチング操作の終点はエツチングプラズマの光放出
を点検することによつて点検することができる。しかし
その際、ドープ半導体は後の半導体チヤネルの範囲での
み、つまりエツチングプラズマにさらされる基板総面積
の0.5%未満の面がエツチングされる。この僅かな面
によつてエツチングプラズマ中に発生される光信号は、
ドープ半導体膜のエツチング操作の終点を監視するため
の評価が大きな困難にぶつかるほどに、その強度が小さ
い。このことからしばしばオーバエツチングが生じ、殊
にドープ半導体膜の下にある真性半導体膜がドープ膜よ
りも早くエツチングされる。
題は特に液晶デイスプレイのための蓄積容量を備えた薄
膜トランジスタからなるマトリクスを製造するための確
実な方法を提供することである。
り、 A.第1マスキング工程において第1導電膜が基板上に
被着され、かつ薄膜トランジスタマトリクスの行として
トランジスタのゲート接点として及び蓄積容量の基本電
極として構造化され、 B.薄膜トランジスタのためのゲート絶縁膜が被着さ
れ、 C.特にa−Si:Hの半導体が被着され、 D.p又はnドープ半導体が薄膜トランジスタのドレイ
ン・ソース接点として被着され、 E、第2マスキング工程において薄膜トランジスタマト
リクスの列と薄膜トランジスタのドレイン・ソース接点
とのために及び蓄積容量の対向電極のために、第2導電
膜が被着されかつ構造化され、 F.マスクとして第2導電膜を備えたドープ半導体膜が
プラズマエツチングされ、エツチングプラズマの光放出
を観察することによつてエツチング過程の終点が確認さ
れ、 G.第3マスキング工程においてアンドープ半導体膜が
構造化され、 H.第4マスキング工程において、画素電極として及び
列の第2メタライジングとして、かつ薄膜トランジスタ
のドレイン接点を蓄積容量の対向電極と導電接続するた
めに、透明導電膜が被着されかつ構造化され、 I.透明パツシベーシヨン膜が被着される諸工程を特徴
とする、最初に述べられた種類の方法によつて解決され
る。
トリソグラフイマスキング工程を必要とする。ドイツ連
邦共和国特許出願第4310640号明細書の3回マス
キングプロセスとは異なり、まずマスクとして第2構造
化導電膜を備えたドープ半導体膜のみがエツチングされ
る。その際、アンドープ半導体膜が後続の工程において
はじめて構造化されるので、ドープ半導体膜は全面が基
板上に載る。この大きな面によつて、いまやプラズマ光
放出の強度変化も、エツチング操作の終点を点検するた
めの評価が問題なく可能となるほどに大きい。これによ
りオーバエツチングを確実に防止することができ、又プ
ロセスの歩留りを著しく高めることができる。この利点
は3回マスキングプロセスに比べて付加的マスキング工
程のための超過出費を埋め合わせて余りある。
造化し、引き続き透明パツシベーシヨン膜を被着する代
わりに、まず第4マスキング工程において透明絶縁膜が
被着されかつ構造化され、マトリクスの接続個所と薄膜
トランジスタのドレイン接点と蓄積容量の対向電極とか
ら絶縁膜が除去され、引き続き第5マスキング操作にお
いて透明導電膜が被着されかつ構造化される方法も前記
課題を解決する。画素電極のための透明導電膜としてイ
ンジウム・スズ酸化物を使用すると、この方法は前記3
回マスキング操作及び4回マスキング操作において画素
電極を構造化するためのリフトオフ工程を省き、その代
わりにエツチング操作も可能とする。3回マスキング操
作及び4回マスキング操作では、例えばアルミニウムか
ら構成することのできる第2導電膜にインジウム・スズ
酸化物が部分的に載置される。インジウム・スズ酸化物
のためのすべてのエツチング剤が第2導電膜をも浸食し
て、ここではインジウム・スズ酸化物の隔離エツチング
が不可能となろう。前記5回マスキング操作では、イン
ジウム・スズ酸化物膜の被着前に、まずインジウム・ス
ズ酸化物にとつての腐食性物質に対して抵抗力のある透
明酸化物が被着される。従つて5回マスキング操作では
エツチング法を利用してすベての構造化を行うことがで
きる。つまりリフトオフ技術のための付加的設備はこの
方法の場合必要でない。従つてこの操作は、付加的にマ
スキング工程が必要であるにもかかわらず、有利には純
エツチング操作で処理される既設の生産ラインにおいて
利用することができc。ドープ半導体膜の構造化のとき
にエツチングプラズマの光放出を良好に評価することが
でき、有利なことに放出強度を240.4nmの波長に
おいて測定することができるという利点は、この方法で
も同様に維持される。液晶デイスプレイの透明率を向上
するために、第4マスキング工程において透明絶縁膜は
液晶デイスプレイの画素電極の範囲でも除去することが
できる。更に5回マスキング操作では、薄膜トランジス
タのドレイン接点と列と蓄積容量の対向電極とに対して
直接的導電接続が成立するように、透明導電膜を構造化
することができ、こうしてマトリクスのボンデイングが
容易となる。更に透明導電膜は列と行との接続個所を覆
うことができ、これによりデイスプレイを付属の外部駆
動装置とボンデイングするときに確実な電気的接続が保
証されており、この接続は列の第2メタライジングを実
現することができる。列配線の第2メタライジングは冗
長性を実現し、遮断された列配線を修理するのに利用す
ることができる。
配線との交差部の絶縁材は第2導電膜によつてマスキン
グすることができ、こうしていずれのエツチング工程に
おいても保護しておくことができる。こうして配線交差
部での短絡に関して高い信頼性と低欠陥性が達成され
る。更にこれにより、アンドープ半導体と一緒にゲート
絶縁膜も構造化することができる。
iO2、Ta2O5又はこれらの物質の組合せを使用す
ることができる。列配線とドレイン・ソース接点との第
1メタライジングにはクロム、チタン、タンタル又はク
ロム、アルミニウム及び類似の材料をスパツタ又は蒸着
することができる。列の第2メタライジングのための膜
は、例えばスパツタ又は蒸着し、引き続きエツチング法
又はリフトオフ法で構造化することができる。パツシベ
ーシヨン膜も、CVD(化学気相成長)法又はスパツタ
リング法のいずれかで被着し、引き続きウエツト又はド
ライエツチングすることができる。有利な膜系列として
は、マトリクスの行とトランジスタのゲート接点と蓄積
容量の基本電極とのために、200nmのクロム膜を有
する基板上にゲート絶縁膜としてSiNx400nm
と、半導体としてa−Si:H130nmと、ドレイン
・ソース接点としてn+a−Si:H50nmを、順次
析出することができる。真空を中断することなくゲート
絶縁膜と真性半導体とドープ半導体とを被着することに
よつて、高い移動度と高い電気的及び熱的安定性とを有
する薄膜トランジスタを達成することができる。ゲート
絶縁膜と半導体とドレイン・ソース電極との遮断は、P
ECVD(プラズマ励起化学気相成長)装置内の真空中
で行うことができる。
く説明する。
化された2つのクロム面11,12を示す。上側面11
は画素の薄膜トランジスタ19(図8)のための行配線
とゲート接点Gとを形成する。下側面12は蓄積容量2
1(図8)の基本電極を形成する。クロムの代わりにA
l,Mo,Ta又はこれらの物質の組合せも使用するこ
とができる.クロム面11,12の構造化のために、従
来のホトリソグラフイ及びエツチング技術が利用され
る。次に基板10は図2の断面図からも明らかなよう
に、PECVD(=プラズマ励起化学気相成長)法を利
用して、ゲート絶縁膜としての窒化ケイ素13と半導体
としてのアンドープ非晶質ケイ素14とドレイン/ソー
スボンデイングとしてのリン添加非晶質又は微晶質ケイ
素15とからなる3重膜が備えられる。この3重膜13
〜15上に導電性材料、この場合Cr/Al/Cr16
のスパツタリング又は蒸着が行われる。引き続き第2マ
スキング工程において第2導電膜16が構造化される
(図3と図4)。このためにも、従来のホトリソグラフ
イ及びエツチング技術が利用される。この第2導電膜は
列配線23とドレイン・ソースメタライジングと蓄積コ
ンデンサ21の被覆電極とを形成する(図7と図8)。
引き続きプラズマエツチング法によつてリン添加非晶質
又は微晶質ケイ素膜15のドライエツチングが行われ
る。この場合、特に図4から明らかなように、第2導電
膜16の構造がエツチングマスクとして役立つ。プラズ
マエツチング中にドープケイ素とアンドープケイ素との
間に選択性が存在しないので、つまりアンドープケイ素
からなる膜14の前でエツチング操作が自然に停止する
のではないので、しかし同時にアンドープケイ素14が
エツチング除去されてはならないので、エツチング操作
は終点点検装置で監視されねばならない。終点点検装置
がエツチングプラズマの光放出を検出する。プロセス監
視のために、エツチングプラズマの光放出の図9に示さ
れた強度の時間的変化が240.4nmで測定される。
この強度は図9の線30の通過部ではつきり認めること
ができるように、ドープケイ素のエツチング終了後に著
しく変化する。つまりこの通過部はドープ半導体膜のエ
ツチング過程の終了を確実に表す。図5、図6に示され
たように、引き続き第3マスキング工程においてアンド
ープ非晶質ケイ素膜14がホトリソグラフイ法及びプラ
ズマエツチング技術で構造化される。半導体膜14が残
される個所17が図5に図示されている。この工程は個
々の画素要素の薄膜トランジスタを相互に絶縁するのに
役立つ。インジウム・スズ酸化物18等の導電性透明酸
化物のスパツタリング又は蒸着と、従来のホトリソグラ
フイ法及びリフトオフ工程による構造化が図7と図8に
示されている。インジウム・スズ酸化物は、この場合画
素20の本来の電極と中断された列を同時に修理するた
めの列配線23の冗長性とを形成し、薄膜トランジスタ
19のドレイン端子Dと蓄積コンデンサ21の被覆電極
25との導電接続を実現する。別の工程において環境の
影響から保護するために、窒化ケイ素、酸化ケイ素又は
オキシ窒化ケイ素からなる膜22がパツシベーシヨン膜
として析出される。
る液晶デイスプレイの画素の製造プロセスを示す。図1
0〜図15に示された工程は4回マスキング操作の図1
〜図6の工程に対応する。それ故に、説明に関しては図
1〜図6についての説明を参照するように指示される。
しかし図16と図17で述べられた操作段階以降、4回
マスキング操作と5回マスキング操作とでは経過が異な
る。図16と図17に示されたように、5回マスキング
操作ではアンドープ半導体膜14′(図14,図15)
の構造化後、窒化ケイ素、酸化ケイ素又はオキシ窒化ケ
イ素等の絶縁膜40がCVD法又はPECVD法によつ
て被着される。引き続き絶縁膜40は従来のホトリソグ
ラフイ法とプラズマエツチング工程又はウエツト化学エ
ツチング法とによつて構造化される。この場合、図16
に図示された範囲41でマトリクスの外側範囲において
列配線及び行配線の接続個所で、列配線23′上の接触
孔42内rドレイン端子Dの範囲で、及び蓄積コンデン
サ21′の被覆電極43の範囲で、絶縁膜40が取り除
かれる。更に透明率を高めるために、後の画素電極44
の範囲で絶縁膜がエツチング除去される。5回マスキン
グ操作の最終工程、つまりインジウム・スズ酸化物等の
透明導電膜45のスパツタリング又は蒸着と、プラズマ
エツチング操作又はウエツト化学エツチング操作による
従来のホトリソグラフイ法による構造化が図18と図1
9に示されている。透明導電膜45は本来の画素電極4
4と、中断された列を同時に修理するための列配線2
3′の冗長性とを形成し、薄膜トランジスタ19′のド
レイン端子Dと蓄積コンデンサ21′の被覆電極43と
の間の導電接続を実現する。更に第2導電膜45は列配
線23′及び行配線の接続個所を覆い、こうしてデイス
プレイと付属の外部駆動装置とのボンデイングのときに
確実な電気的接続を保証する。
膜トランジスタと蓄積容量とを備えた液晶デイスプレイ
の1画素の平面図である。
ある。
る。
ある。
る。
ある。
る。
断面図である。
ズマのスペクトル線の強度勾配を示す。
薄膜トランジスタと蓄積容量とを備えた液晶デイスプレ
イの1画素の平面図である。
図である。
である。
の横断面図である。
である。
図である。
である。
の横断面図である。
図である。
断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 特に液晶デイスプレイのための、蓄積容
量を備えた薄膜トランジスタからなるマトリクスを製造
するための方法において、 A.第1マスキング工程において第1導電膜が基板(1
0)上に被着され、かつ薄膜トランジスタマトリクスの
行(11)として、トランジスタ(19)のゲート接点
(G)として及び畜積容量(21)の電極(12)とし
て構造化され、 B.薄膜トランジスタ(19)のためのゲート絶縁膜
(13)が被着され、 C.持にa−Si:Hの半導体(15)が被着され、 D.p又はnドープ半導体(15)が薄膜トランジスタ
(19)のドレイン・ソース接点(D,S)として被着
され、 E.第2マスキング工程において薄膜トランジスタマト
リクスの列(23)と薄膜トランジスタ(19)のドレ
イン・ソース接点(D,S)と蓄積容量(21)の対向
電極(25)とのために、第2導電膜(16)が被着さ
れかつ構造化され、F.マスクとして第2導電膜(1
6)を備えたドープ半導体膜(15)がプラズマエツチ
ングされ、エツチングプラズマの光放出を観察すること
によつてエツチング過程の終点が確認され、 G.第3マスキング工程においてアンドープ半導体膜
(14)が構造化され、 H.第4マスキング工程において透明導電膜(18)が
画素電極(20)として、及び列(23)の第2メタラ
イジングとして、かつ薄膜トランジスタ(19)のドレ
イン接点(D)を蓄積容量(21)の対向電極と導電接
続するために被着されかつ構造化され、 I.透明パツシベーシヨン膜(22)が被着される諸工
程を特徴とする方法。 - 【請求項2】 特に液晶デイスプレイのための蓄積容量
を備えた薄膜トランジスタからなるマトリクスを製造す
るための方法において、 A.第1マスキング工程において第1導電膜が基板(1
0′)上に被着され、かつ薄膜トランジスタマトリクス
の行(11′)として、トランジスタ(19′)のゲー
ト接点(G)として、及び蓄積容量(21′)の電極
(12′)として、構造化され、 B.薄膜トランジスタ(19′)のためのゲート絶縁膜
(13′)が被着され、 C.特にa−Si:Hの半導体(14′)が被着され、 D.p又はnドープ半導体(15′)が薄膜トランジス
タ(19′)のドレイン・ソース接点(D,S)として
被着され、 E.第2マスキング工程において薄膜トランジスタマト
リクスの列(23′)と薄膜トランジスタ(19′)の
ドレイン・ソース接点(D,S)とのために、及び蓄積
容量(21′)の対向電極のために、第2導電膜(1
6′)が被着されかつ構造化され、 F.マスクとして第2導電膜(16′)を備えたドープ
半導体膜(15′)がプラズマエツチングされ、エツチ
ングプラズマの光放出を観察することによつてエツチン
グ過程の終点が確認され、 G.第3マスキング工程においてアンドープ半導体膜
(14′)が構造化され、 H.第4マスキング工程において透明絶縁膜(40)が
被着されかつ構造化され、マトリクスの接続個所と薄膜
トランジスタ(19′)のドレイン接点(D)と蓄積容
量(21′)の対向電極(25′)とから絶縁膜(4
0)が除去され、 I.第5マスキング工程において透明導電膜(45)が
被着されかつ構造化される諸工程を特徴とする方法。 - 【請求項3】 ドープ半導体(15,15′)のエツチ
ングの終点を監視するために、エツチングプラズマの光
放出強度が240.4nmで測定されることを特徴とす
る、請求項1又は2に記載の方法。 - 【請求項4】 第4マスキング工程において透明絶縁膜
(40)が液晶デイスプレイの画素電極(44)の範囲
でも除去されることを特徴とする、請求項2又は3に記
載の方法。 - 【請求項5】 薄膜トランジスタ(19′)のドレイン
接点(D)と列(23′)と蓄積容量(21′)の対向
電極(25′)とに対して直接的導電接続が成立するよ
ぅに、透明導電膜(45)が構造化されることを特徴と
する、請求項2ないし4の1つに記載の方法. - 【請求項6】 透明導電膜(45)が列(23′)及び
行(11′)の接続個所を覆い、かつ列(23′)の第
2メタライジングとなることを特徴とする、請求項2な
いし5の1つに記載の方法。 - 【請求項7】 アンドープ半導体(14,14′)と一
緒に、ゲート絶縁膜(13,13′)も構造化されるこ
とを特徴とする、請求項1ないし6の1つに記載の方
法。 - 【請求項8】 第1導電膜がクロム、アルミニウム、モ
リブデン、タンタル又はこれらの金属の組合せからなる
ことを特徴とする、請求項1ないし7の1つに記載の方
法。 - 【請求項9】 マトリクスの行(11,11′)とトラ
ンジスタ(19,19′)のゲート接点(G)と蓄積容
量(21,21′)の基本電極(12,12′)とのた
めに、200nmのクロム膜を備えた基板(10,1
0′)上に、ゲート絶縁膜(13,13′)としてSi
Nx400nm、半導体(14,14′)としてa−S
i:H130nm、及びドレイン・ソース接点(D,
S)としてn+a−Si:H50nmが順次析出される
ことを特徴とする、請求項1ないし8の1つに記載の方
法。 - 【請求項10】 ゴラズマ励起化学気相成長装置(PE
CVD)において真空を中断することなくドレイン・ソ
ース接点(D,S)のためにゲート絶縁膜(13,1
3′)、半導体(14,14′)及びドープ半導体(1
5,15′)の析出が行われることを特徴とする、請求
項1ないし9の1つに記載の方法。 - 【請求項11】 行(11,11′)及び列(23,2
3′)の交差個所で絶縁膜(13,13′)が、すべて
のエツチング行程のときに第2導電膜(16,16′)
によつて保護されていることを特徴とする、請求項1な
いし10の1つに記載の方法。
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