JPH0823641B2 - 非晶質シリコン薄膜トランジスタアレイ基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示器等に
利用される非晶質シリコン（amorphous−Silicon,以下
ａ−Si）薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor,以
下TFT）アレイ基板の製造方法に関する。

［従来の技術］ 近年薄型の画像表示器として液晶マトリクス表示器、
とりわけ各画素毎にスイッチング素子を設けたいわゆる
アクティブマトリクス型の液晶表示器が各所で研究開発
されている。スイッチング素子としては、ａ−Siを用い
たMIS型のTFTが主として利用されている。第５図はTFT
を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示器の回路構
成例を模式的に表したものである。走査線11の中で、例
えばXiが選択されるとこれに連なる各TFT13−ａのゲー
トは一斉にオンし、これらオンしたTFTのソースを通し
て、各信号線12より画像情報に対応した信号電圧が各TF
T13−ａのドレインに伝達される。ドレインには画素電
極（図示せず）が接続され、この画素電極と液晶層14を
はさんで他方の基板上に形成された対向電極15との電圧
差により液晶層14の光透過率を変化させて画像表示を行
う。Xiが非選択状態になるとこれに連なる各TFT13−ａ
のゲートはオフとなり引続きXi＋１が選択され、これに
連なる各TFT13−ｂのゲートがオンし上記と同様の操作
が行われる。なおゲートがオフした後も画素電極と対向
電極15両者間の電圧差は、次に同一走査線が選択される
まで液晶層14により保存されるため、各画素に対応した
液晶はスタティック駆動されることになり高コントラス
トの表示を得ることができる。

ところで、TFT13に用いられるａ−SiTFTではゲート絶
縁層、ａ−Si層および保護絶縁層を順次堆積する工程を
有して製造されるTFTが信頼性、製造工程の再現性等の
見地から有望な製造方法となっている。

第６図は上記製造方法を有したアクティブマトリクス
型の液晶表示器に用いられるａ−SiTFTの製造工程の一
例を模式的に表したものでありこれを用いて以下に説明
を行う。

（ａ）ガラス基板21上にCr等の金属層を選択的に被着形
成し、ゲート電極22およびゲート配線（図示せず。）を
形成し、引続き窒化シリコンあるいは酸化シリコンによ
るゲート絶縁層23、活性層となる不純物をほとんど含ま
ない真性ａ−Si（intrinsic a−Si,以下ｉ−ａ−Si）層
24、および窒化シリコンあるいは酸化シリコンによる保
護絶縁層25を、例えばプラズマCVD法により堆積する。

（ｂ）保護絶縁層25を緩衝フッ酸溶液により選択的にエ
ッチングし、ゲート電極22と一部重なるようにｉ−ａ−
Si層24を露出させる。

（ｃ）不純物としてリンを適量含んだｎ型ａ−Si（以下
ｎ−ａ−Si）層26およびTi等の金属層27を順次堆積し、
金属層27を選択的にエッチングして、これをソースおよ
びドレイン電極の形状にパターニングし、この金属層27
および保護絶縁層25のパターンをマスクとしてｎ−ａ−
Si層26およびｉ−ａ−Si層24を有機アルカリ系の溶液を
用いてエッチングして島状構造を形成する。

（ｄ）ITO等の透明導電層28を堆積し、これを選択的に
除去してソース配線および画素電極を形成する。

以上述べた工程により第６図（ｄ）に示すようなａ−
SiTFTが完成する。

ところで、以上の説明は主としてTFT本体の製造工程
について述べたが、基板周辺部特にゲート配線の終端部
では以下の点に留意して製造が行なわれていた。ゲート
配線は外部回路との間でゲート配線の接続端子を介して
接続を行う必要があるため、最終的には露出していなけ
ればならないが、これには工程簡略化のため、例えば第
７図に示すようにガラス基板31に対しメタルマスク32を
配置して各層の堆積を行ってゲート配線の接続端子部に
各層が堆積しないようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、メタルマスクを用いて各層を堆積した場
合、ゲート配線の接続端子のみならず周辺のガラス基板
上にも各層は堆積されることがない。従って前述のTFT
作成工程において、緩衝フッ酸溶液により窒化シリコン
あるいは、酸化シリコンにより形成された保護絶縁層を
エッチングする際、ガラス基板表面も同時にエッチング
されることになる。第８図は、このときのゲート配線の
接続端子部の様子を模式的に表したものである。21はガ
ラス基板、22はゲート配線、23はゲート絶縁層、24はｉ
−ａ−Si層である。従来方法ではガラス基板表面がエッ
チングされるためガラス表面の荒れ33、あるいはゲート
配線２の端部におけるアンダーカット34が生じる等の問
題があった。特にアンダーカット34はゲート配線22のは
がれ等の原因となり製造歩留り低下の一因となってい
た。

本発明の目的は、ガラス基板表面の荒れあるいはゲー
ト配線端部のアンダーカット等を取除き、歩留りの向上
が可能な非晶質シリコン薄膜トランジスタアレイ基板の
製造方法を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明における非晶質シリコン薄膜トランジスタアレ
イ基板の製造方法は、ガラス基板の主面側にゲート電極
およびゲート配線を形成する工程と、上記ゲート電極お
よび上記ゲート配線が形成された上記ガラス基板の主面
側の全面にゲート絶縁層を堆積する工程と、上記ガラス
基板の主面側の周縁領域を除いて上記ゲート絶縁層上に
非晶質シリコン層を堆積する工程と、上記非晶質シリコ
ン層上に保護絶縁層を堆積する工程と、上記保護絶縁層
の一部を選択的に除去してソース電極およびドレイン電
極を形成するための除去部を形成するとともに、同一工
程により上記周縁領域に形成された上記ゲート絶縁層の
一部を選択的に除去して開口部を形成する工程と、上記
除去部に対応する位置にソース電極およびドレイン電極
を形成する工程と、上記開口部に対応する位置に上記ゲ
ート配線の接続端子を形成する工程とを有する。

［実施例］ 実施例１ 第１図は本発明における第１の実施例の製造工程を示
したゲート配線端部付近の断面図である。１はガラス基
板、２はゲート配線、３はゲート絶縁層となる窒化シリ
コンあるいは酸化シリコン、４はｉ−ａ−Si層、５は保
護絶縁層となる窒化シリコンあるいは酸化シリコンであ
る。７は金属層、８は透明導電層であり、これらによっ
てゲート配線の接続端子９を構成している。

なお、第１図の製造工程（ａ）から（ｄ）は第６図に
示したTFT本体部分の製造工程（ａ）から（ｄ）と対応
している。従って以下の説明において、トランジスタ本
体に関する部分は第６図を参照する。また、第６図を流
用する際、第６図の各部の番号には（ ）を付けること
とする。

（ａ）ゲート電極（22）およびゲート配線２が設置され
たガラス基板１（21）上にゲート絶縁層３（23）となる
窒化シリコンあるいは酸化シリコンをガラス基板１（2
1）の全面に堆積し、引続きｉ−ａ−Si層４（24）およ
び保護絶縁層５（25）となる窒化シリコンあるいは酸化
シリコンをゲート配線２のパターン端部を覆わないよう
にメタルマスクを用いて堆積する。なお、保護絶縁層５
（25）は必ずしもメタルマスクを用いて堆積する必要は
ない。また、以上３層の堆積にはプラズマCVD法が適し
ている。

（ｂ）保護絶縁層５（25）を緩衝フッ酸溶液を用いて選
択的に除去しゲート電極２のパターンの少くとも一部と
重なるようにｉ−ａ−Si層（24）を露出させ、同時にゲ
ート配線２のパターン端部のｉ−ａ−Si層が堆積されて
いない部分のゲート絶縁層３にゲート配線２の一部が露
出するようにゲート配線２のパターンの内側に開口部5a
を設ける。このときガラス基板１の表面は露出していな
いため、緩衝フッ酸溶液に全く侵されることはない。

（ｃ）ｎ−ａ−Si層（26）を上記と同様のメタルマスク
を用いてプラズマCVD法により堆積し、引続きTi等の金
属層７（27）をガラス基板１（21）の全面に蒸着し、金
属層７（27）７を選択的に、エッチングしてTFT本体部
分ではソースおよびドレイン電極形状のパターンを形成
し、同時に上記開口部領域にてゲート配線２との接続を
とるためのパターンを形成する。引続き上記金属層７
（27）により形成されたパターンおよび保護絶縁層５
（25）のパターンをマスクとしてｎ−ａ−Si層（26）を
有機アルカリ系の溶液によりエッチングする。

（ｄ）ITO等の透明導電層８（28）をガラス基板１（2
1）の全面に蒸着し、これを選択的にエッチングしてソ
ース配線および画素電極を形成し、同時に上記開口部5a
上の金属層７によるパターン上に透明電導層８によるゲ
ート配線２の外部回路との接続端子９を形成する。

以上の工程によりTFT本体が完成すると共に第１図
（ｄ）に示すようなゲート配線２の外部回路との透明導
電層８による接続端子９が完成する。

実施例２ 第２図は本発明における第２の実施例を示したゲート
配線端部付近の断面図である。これは上記実施例１に対
し以下の点を変更したものであり、他の点に関しては実
施例１と同様である。すなわち実施例１（ｃ）の工程で
開口部領域における金属層のパターンを形成せずに、同
（ｄ）の工程で開口部における透明導電層８のパターン
を直接ゲート配線２に接続して接続端子９を形成したも
のである。

実施例３ 第３図は本発明における第３の実施例を示したゲート
配線端部付近の断面図である。これは、前記実施例１に
対し以下の点を変更したものであり、他の点に関しては
実施例１と同様である。すなわち、実施例１の（ｃ）の
工程の一部を変更し、ｎ−ａ−Si層６をガラス基板１の
全面に堆積し、引続きTi等の金属層７をガラス基板１の
全面に蒸着し、開口部領域においてｎ−ａ−Si層６、金
属層７および透明導電層８による接続端子９を形成する
ものである。

実施例４ 第４図は本発明における第４の実施例を示したゲート
配線端部付近の断面図であるが、上記実施例１、２、３
ではゲート配線の接続端子となる導電層がソース配線と
して使用する透明導電層であったのに対し、実施例４に
おいては、これにソースおよびドレイン電極の形状を形
成する際に用いた金属層を用いている点で上記３例とは
異なる。具体的には上記実施例に対し以下の点を変更し
たものであり、他の点に関しては実施例１と同様であ
る。すなわち実施例１（ｄ）の工程で、開口部領域にお
ける透明導電層のパターンを形成しないようにしたもの
であり、前述のようにゲート配線の接続端子９を金属層
７としたものである。

以上４実施例について述べたが、いずれも保護絶縁層
を緩衝フッ酸溶液を用いて除去する際、ガラス基板表面
は露出していないため緩衝フッ酸溶液により何ら侵され
る心配はない。また、ゲート配線の接続端子となる導電
層をソースおよびドレイン電極の形成あるいはソース配
線と同一工程で形成することにより、上記効果は従来方
法に対しマスクパターン変更および各層堆積時における
メタルマスクの有無の変更のみにより達成可能である。
さらに、ゲート絶縁層をメタルマスクを用いることなく
堆積するため、メタルマスク使用に伴う塵の発生等によ
り生じるピンホール、ウィークポイントといった欠陥箇
所を減少させることになりゲート絶縁層をはさんで形成
されるゲートとソース間、ゲートとドレイン間、ゲート
配線とソース配線間の絶縁破壊等の発生確率を減少させ
るため、この点に関しても歩留り向上に寄与する。な
お、いずれの実施例もTFT本体の製造工程については第
５図に示したものを前提としたが、本発明は上記製造工
程を有するものに限らないことは言うまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、ゲート電極およびゲート配線が形成
されたガラス基板の主面側の全面にゲート絶縁層を堆積
するので、ガラス基板の周縁領域においてもガラス基板
の表面がエッチング物質に侵されることがなく、歩留り
の向上を図ることができる。また、本発明によれば、保
護絶縁層の一部を選択的に除去した除去部の形成工程と
ガラス基板の周縁領域のゲート絶縁層の一部を選択的に
除去した開口部の形成工程とを同一工程で行うので、製
造工程の簡略化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における製造工程を示し
た断面図、第２図は第２の実施例を示した断面図、第３
図は第３の実施例を示した断面図、第４図は第４の実施
例を示した断面図、第５図はアクティブマトリクス型の
液晶表示器の原理を示した電気回路図、第６図は非晶質
シリコン薄膜トランジスタの製造工程の一例を示した断
面図、第７図はガラス基板とメタルマスクの関係を示し
た斜視図、第８図は従来のゲート配線接続端子部を示し
た断面図である。 １……ガラス基板 ２……ゲート配線 ３……ゲート絶縁層 ４……非晶質シリコン層 ５……保護絶縁層９ ……接続端子 21……ガラス基板 22……ゲート電極 23……ゲート絶縁層 24……非晶質シリコン層 25……保護絶縁層 26……ソース、ドレイン電極 27……ソース、ドレイン電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス基板の主面側にゲート電極およびゲ
   ート配線を形成する工程と、 上記ゲート電極および上記ゲート配線が形成された上記
   ガラス基板の主面側の全面にゲート絶縁層を堆積する工
   程と、 上記ガラス基板の主面側の周縁領域を除いて上記ゲート
   絶縁層上に非晶質シリコン層を堆積する工程と、 上記非晶質シリコン層上に保護絶縁層を堆積する工程
   と、 上記保護絶縁層の一部を選択的に除去してソース電極お
   よびドレイン電極を形成するための除去部を形成すると
   ともに、同一工程により上記周縁領域に形成された上記
   ゲート絶縁層の一部を選択的に除去して開口部を形成す
   る工程と、 上記除去部に対応する位置にソース電極およびドレイン
   電極を形成する工程と、 上記開口部に対応する位置に上記ゲート配線の接続端子
   を形成する工程と を有する非晶質シリコン薄膜トランジスタアレイ基板の
   製造方法。