JPS63161429A - 薄膜トランジスタアレ−の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液晶等と組み合わせることによって画像表示装
置を構成する薄膜トランジスタアレーの製造方法に関す
るものである。

従来の技術 近年、画像表示装置の平面化への期待が高まっており、
この分野の研究開発も非常に活発に行われている。その
中でも液晶を用いたフラットディスプレイは商品化も進
められ有望視されている。

液晶をもちいたフラットディスプレイの一つに半導体ス
イッチング素子と液晶光学素子より成る単位絵素を二次
元のマトリクス状に配列する方法がある。第５図はその
等価回路を示し、１７はＭＩ　Ｓ　（Ｍｅｔａｌ−１ｎ
ｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）　トラ
ンジスタ、１８は液晶セル、２は走査信号線、５は映像
信号線である。走査信号線２にＭＩＳトランジスタがＯ
Ｎするように順次ゲート信号を印加し、映像信号線５よ
りゲート１ラインに対応した映像信号を液晶セル１８に
書き込ませる線順次走査によってＣＲＴと同等の機能が
賦与される。

ＭＩＳトランジスタ１７は単結晶シリコン、多結晶シリ
コン、非晶質シリコンまたは化合物半導体等を半導体層
として用いて作製される。ここでは低価格化と大面積化
が比較的容易と言われている非晶質シリコンを半導体層
として用いる場合の液晶ディスプレイの製造方法につい
て、特開昭５９−９９６２号公報に示されているものを
例として説明する。第３図はこの従来例の平面図を示し
、第４図は第３図に示された平面図のＡ−Ａ’綿線上断
面図を示している。

まず、ガラス板７上に第一の透明導電層１を選択的に被
着形成し、その後全面に第一の透明絶縁層８として例え
ば酸化シリコン層を被着する。次いでゲート電極と走査
信号線を兼ねる第一の金属層２を例えばＭｏで選択的に
被着形成する。その後、第二の透明絶縁層９として例え
ば窒化シリコン層と、ドナーまたはアクセプターとなる
不純物をほとんど含まない島状の非晶質シリコン半導体
層３Ｂと例えば窒化シリコン層よりなる半導体保護層１
０をプラズマＣＶＤ法により選択的に被着形成する。そ
の後、通常のフォトリソグラフィー法により開口部４の
レジストパターンを形成し、例えば弗酸系のエツチング
液を用いて窒化シリコン層９と酸化シリコン層８を選択
的に除去して開口部４を形成し、第一の透明導電層１の
一部を露出する。このとき図示はしないが、この薄膜ト
ランジスタアレーの端部では走査信号線２上の窒化シリ
コン層９にも開口部が形成される。そして映像信号線と
ＭＩＳトランジスタのソースを兼ねる第二の金属層５及
びＭＩＳトランジスタのドレインと開口部４を介して透
明導電層１とを接続する第二の金属層６を例えばＡＩに
より選択的に被着形成して薄膜トランジスタアレーを得
る。

上述の薄膜トランジスタアレーと一生面上に第二の透明
導電層１４を被着したガラス基板１３の両方にポリイミ
ド樹脂を塗布し硬化させた後、配向処理を行い、液晶１
５として例えばツイスト・ネマチック液晶を開基板間に
封入し、さらに上下に偏光板１６を配置すれば良い。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら上記のような構成では、まず、島状の非晶
質シリコン半導体層を形成するには通常全面に非晶質シ
リコン半導体層を堆積後フォトリソグラフィー法により
島状のレジストパターンを形成しレジストパターンをマ
スクとしてエツチングにより半導体層を選択的に除去す
ることにより形成していたためマスク枚数が一枚増加す
る。

従って製造工程が複雑になり不良が増加し、製造コスト
が高くなるという問題点を有していた。

また、開口部４形成するために第二の透明絶縁層９とし
ての窒化シリコン層と第一の透明絶縁層８としての酸化
シリコン層を弗酸系のエツチング液例えば、ＮＨｉＦ：
ＨＦ＝６：１でウェットエツチングしようとすると、被
着条件にもよるが窒化シリコンより酸化シリコンのエツ
チング速度が４〜５倍以上も速いため下層の酸化シリコ
ン層がオーバーハングを受ける。このオーバーハングの
ため第二の金属層５及び６のステップカバレージが悪（
なったり、オーバーハング部分に薬液が残留し腐食の原
因にもなり、ＭＩＳトランジスタのドレインを兼ねる第
二の金属層６と透明導電層１との電気的接続及び図示は
していないが走査信号線２の取り出し電極を兼ねる第二
の金属層と走査信号線２との電気的接続に不良が生じ、
画素の欠陥（点欠陥）や−走査信号線全線にわたる画素
の欠陥（線欠陥）が生じるという問題点を有していた。

これらの欠陥は画像表示装置としては致命的である。

本発明はかかる点に鑑み、マスク枚数を一枚減少させて
簡単な製造工程を有し、かつ良好な開口部を得て、電気
的接続不良が少な（、歩留まりの高い薄膜トランジスタ
アレーの製造方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、前述の問題点を解決するため、半導体層を全
面に被着後、開口部のレジストパターンを形成し、この
レジストパターンをマスクとして半導体層、第一の透明
絶縁層及び第二の透明絶縁層を少なくとも弗化炭素また
は弗化炭素の弗素の一部が水素に置換された構造のガス
を含む反応性ガスを用いたリアクティブイオンエッチン
グして第一の透明導電層の一部を露出する。そして、半
導体層のエツチングレートが第一の透明絶縁層ま・たは
第二の透明絶縁層より小さい場合には、リアクティブイ
オンエツチングによって第一の透明絶縁層及び第二の透
明絶縁層をエツチング後、レジストの除去前に半導体層
のエツチング液に浸積する。そして、第二の金属層を選
択的に被着形成後、第二の金属層と半導体保護層をマス
クとしてエツチングにより半導体層を選択的に除去する
。

作用 本発明は前記した構成により製造すると、マスク枚数を
一枚減少させることができ、かつ、窒化シリコンよりも
酸化シリコンのエツチングレートの方が小さいため開口
部にオーバーハングが生ぜず、良好なコンタクトが形成
され、ＭＩＳ）ランジスタのドレインを兼ねる第二の金
属層６と第一の透明導電層１との電気的接続及び図示は
していないが走査信号線２の取り出し電極を兼ねる第二
の金属層と走査信号線２との電気的接続の不良が低減さ
れるので、製造工程が簡単で、コストが安（、歩留まり
の高い薄膜トランジスタアレーが製造できる。

実施例 第１図は本発明の一実施例における薄膜トランジスタア
レーの断面図を示し、第２図は開口部形成以降のプロセ
スの各プロセスごとの断面図を示すものであり、この二
つの図面を用いて説明する。

まず、ガラス板７上に透明導電層１として例えばＩ　Ｔ
　Ｏ（ｌｎｄｉｕｇ＊−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ　）を選択
的に被着形成し、その後全面に第一の透明絶縁層８とし
て例えば酸化シリコンを被着する。次いでゲート電極と
走査信号線を兼ねる第一の金属層２を例えばＣｒで選択
的に被着形成する。その後例えばプラズマＣＶＤ法によ
り全面に第二の透明絶縁層９として例えば窒化シリコン
層と、ドナーまたはアクセプタとなる不純物をほとんど
含まない非晶質シリコン半導体層３Ａを全面に被着形成
し、引き続し）で半導体保護層１０として例えば、窒化
シリコン層を選択的に被着形成する。そして、非晶質シ
リコン半導体層３Ａ、窒化シリコン層９及び酸化シリコ
ン層８上に通常のフォトリソグラフィー法で開口部４の
レジストパターン１２Ａを形成し、例えば平行平板型の
リアクティブイオンエッチング装置にて、例えばＣＦｔ
を２７ＳＣＣＭ、０２を３　ＳＣＣＭの流量で４００ａ
＋Ｔｏｒｒに保って、３５０Ｗのパワーでエツチングし
て、第一の透明導電層１を一部露出する。このエツチン
グ条件では窒化シリコンより非晶質シリコンのエツチン
グレートが４〜５倍遅いために第２図Ｂのように下層の
窒化シリコン層がオーバーハングを受けるので非晶質シ
リコンのエツチング液例えば、弗酸：硝酸＝１　：　１
００におよそ３０秒間浸浸積るとオーバーハングした部
分の非晶質シリコン３Ａの一部は弗硝酸にてエツチング
されてしまうためオーバーハングは生ぜず第２図Ｃのよ
うになる。そしてレジストパターン１２Ａを除去すれば
第２図りのようにオーバーハングのない良好な開口部４
が形成される。この時、図示はしないが、この薄膜トラ
ンジスタアレーの端部では走査信号線２上の窒化シリコ
ン層９にも開口部が形成される。そして、映像信号線と
ＭＩＳトランジスタのソースを兼ねる第二の金属層５お
よびＭＩＳトランジスタのドレインと開口部４を介して
第一の透明導電層１とを接続する第二の金属層６の材料
として例えばＡＩを全面に被着後、ソース・ドレインの
レジストパターン１２Ｂを形成して第２図Ｅを得る。そ
してソース・ドレインのレジストパターンをマスクとし
てＡＩをエツチングにより選択的に除去した後、レジス
トパターン１２Ｂ（即ち、第二の金属層５および６）と
半導体保護層１０をマスクとして、非晶質シリコン層３
Ａを例えば、弗硝酸系のエツチング液によって選択的に
除去すれば第２図Ｆが得られる。最後にレジストを除去
すれば第２図Ｇのような薄膜トランジスタアレーが完成
される。この時、同時に前述した薄膜トランジスタアレ
一端部の開口部を介して走査信号、＄１１２の取り出し
電極も形成される。

この後、本発明による薄膜トランジスタアレーを用いて
液晶ディスプレイが構成される。

以上のように、開口部４を形成する際に、例えば平行平
板型リアクティブイオンエツチング装置を用いて例えば
ＣＦ４を２７ＳＣＣＭ、０２を３　ＳＣＣＭの流量で圧
力を４００ｍＴｏｒｒに保ち、３５０Ｗのパワーでリア
クティブイオンエツチングして第一の透明導電層１を一
部露出する。続いて非晶質シリコンのエツチング液例え
ば、弗酸：硝酸＝１　：　１００におよそ３０秒間浸接
種た後、レジスト除去を行うとオーバーハングが生ぜず
、良好なコンタクトが形成され、ＡＩにて第二の金属層
５及び６を形成後レジストパターン１２Ｂ（即ち、第二
の金属層５及び６）と半導体保護層１０をマスクとして
、非晶質シリコン層３Ａを例えば弗硝酸系のエツチング
液によって選択的に除去すれば、マスク枚数が一枚減少
し簡単な製造工程を有し、歩留まりが高く、製造コスト
の安価な薄膜トランジスタアレーが製造できる。

尚、上記実施例では、ソース・ドレインのレジストパタ
ーン１２Ｂを最後に除去したが、Ａ１をエツチング後た
だちにソース・ドレインのレジストパターン１２Ｂを除
去した後に、直接、第二の金属層５及び６と半導体保護
層１０をマスクとして、非晶質シリコン層３Ａを例えば
、弗硝酸系のエツチング液によって選択的に除去しても
良い。

また、上記実施例では補助容量を設けなかったが、画質
を向上させるために補助容量となる電極の一方を例えば
第一の金属層と同レベルに設け、第一の透明絶縁層を介
して第一の透明導電層をもう一方の補助容量電極とする
ことにより補助容量を付加することもできる。また、半
導体層と第二の金属層との電気的接続のオーミック性を
改善するために非晶質シリコン半導体層３と第二の金属
層５および６との間にＰまたはＡｓ等の不純物を高濃度
含む非晶質シリコン半導体層を介在させても良い。

発明の詳細 な説明したように、本発明によればマスク枚数を一枚減
少させることができ、かつ、良好な開口部を得て電気的
接続不良が少ないので、製造工程が簡単でコストが安（
歩留まりの高い薄膜トランジスタアレーが製造できて、
その実用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜トランジスタアレーの一実施
例の断面図、第２図は開口部形成以降のプロセスの各プ
ロセスごとの断面図、第３図は従来の薄膜トランジスタ
アレーで構成された液晶ディスプレイの概略平面図、第
４図は同装置の概略断面図、第５図は同装置の等価回路
図である。 １・・・第一の透明導電層、２・・・第一の金属層（走
査信号線）、３Ａ・・・非晶質シリコンを主成分とする
半導体層、３Ｂ・・・非晶質シリコンを主成分とする島
状の半導体層、４・・・開口部、５・・・第二の金属層
（映像信号線）、６・・・第二の金属層（ドレイン電極
）、７・・・ガラス基板、８・・・第一の透明絶縁層、
９・・・第二の透明絶縁層、１０・・・半導体保護層、
１１・・・第二の金属層、１２Ａ・・・開口部のレジス
トパターン、１２Ｂ・・・ソース・ドレインのレジスト
パターン、１３・・・ガラス基板、１４・・・第二の透
明導電層、１５・・・液晶層、１６・・・偏向板、１７
・・・ＭＩＳトランジスタ、１８・・・液晶セル。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名塚 山　　　　　　　　ＬＬ　　　　　　　　ψ第３図 第４図 ど　　　　　　　　　　４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板上に透明導電層が選択的に形成され、
   前記透明導電層上には第一の透明絶縁層が形成され、前
   記第一の透明絶縁層上には第一の金属層が選択的に形成
   され、前記第一の金属層上には、第二の透明絶縁層を介
   して全面に半導体層を被着し、前記第二の透明絶縁層と
   前記半導体層を介して前記第一の金属層上の一部に第三
   の絶縁層を選択的に形成し、前記透明導電層上に形成さ
   れた前記第一、第二の透明絶縁層及び半導体層には開口
   部が形成され、前記半導体層上で前記第一の金属層と一
   部重なり合うように選択的に形成された一対の第二の金
   属層の一方が前記開口部を介して電気的に接触し、前記
   半導体層を前記第三の絶縁層及び前記第二の金属層をマ
   スクとしてエッチングにより選択的に除去し、前記開口
   部は、前記第一及び第二の透明絶縁層と前記半導体層上
   に形成されたレジストパターンをマスクとして少なくと
   も弗化炭素または弗化炭素の弗素の一部が水素に置換さ
   れた構造のガスを含む反応性ガスを用いたリアクティブ
   イオンエッチングすることにより得ることを特徴とする
   薄膜トランジスタアレーの製造方法。
2. （２）前記開口部を形成後、レジストの除去前に前記半
   導体層のエッチング液に浸積することを特徴とする特許
   請求の範囲第一項に記載の薄膜トランジスタアレーの製
   造方法。
3. （３）前記第一の透明絶縁層は酸化シリコン、前記第二
   の透明絶縁層は窒化シリコン、前記半導体層はシリコン
   を主成分とする非晶質半導体であることを特徴とする特
   許請求の範囲第二項に記載の薄膜トランジスタアレーの
   製造方法。
4. （４）反応性ガスが少なくともＣＦ＿４とＯ＿２を含む
   ことを特徴とする特許請求の範囲第三項に記載の薄膜ト
   ランジスタアレーの製造方法。