JPS63284524A - 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、１６はＭＩ　Ｓ　（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎ
ｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　）　ト
ランジスタ、１７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ＭＴＳトランジスタが
ＯＮ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１７
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１６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図はこの従来のディスプレイに
おける薄膜トランジスタアレー基板の平面図を示し、第
４図（ａ）は第３図のアレー基板を用いた液晶ディスプ
レイの断面を示し、第３図に示された平面図のＡ−Ａ’
標線上断面部における図を示している。

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
不純物をは七んど含まない島状の非晶質シリコン半導体
層３Ｂと半導体保護層１０として例えば窒化シリコン層
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Ｍ
ＴＳ）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１３を被着したガラス板１２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１４
として例えばツイスト・ネマチック液晶を両基板間に封
入し、さらに上下に偏光板１５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方法では、まず、島状の非晶
質シリコン半導体層３Ｂ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選択的に非晶質シリコ
ンを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（なるという問題点を有していた
。

また、開口部４を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、ＮＨ４Ｆ
　：　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エツチングされて、第４図（
ｂ）に示すごと（オーバーハングの形成された開口部４
が形成される。このオーバーハングのため開口部４に形
成される第二の金属層６のステップカバレージが悪くな
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、絶縁性基板上
に、第一の金属層、絶縁層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を第１エツチングにより選択
的に除去した後に、第一の透明絶縁層及び第二の透明絶
縁層を第２のエツチングで除去する。このエツチングと
してはたとえば、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透明導電層の一部
を露出する方法を用いるのである。

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
属層と第一の透明導電層との電気的接続及び走査信号線
の取り出し電極を兼ねる第二の金属層と走査信号線との
電気的接続の不良が低減されるので、製造工程が簡単で
、コストが安く、歩留まりの高い薄膜トランジスダアレ
ーが製造できる。

−９＝ 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図は開口部を形成するプロセ
スごとの開口部形成部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（Ｉｎｄｉｕｍ−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、ト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１００ＯＡ
被着形成し、引き続いて半導体保護層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。この保護層
１０は第１図に示されており、第２図Ａはコンタクト部
分を示すもので層１０は示されていない。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第２図
Ａのように開口部形成用のレジストパターン１１を形成
し、例えば弗化水素酸：硝酸−１：３０なるエツチング
液に６０秒程度浸積して非晶質シリコン半導体層３Ａを
選択的に除去する。このときのエツチングレートは非晶
質シリコンの被着方法にもよるが約１００００Ａ／分で
あるために非晶質シリコン３Ａはレジスト１１に対して
約１μｍ程度サイドエッチされるので第２図Ｂのように
なる。このサイドエッチは後に窒化シリコン層と酸化シ
リコン層をリアクティブイオンエツチングする際にオー
バーハングが生ずるのを防止する。そして水洗乾燥後１
６０℃程度で約２０分間ベータしてレジストと基板との
密着性、特にサイドエッチ部の密着性を向上させて第２
図Ｃのようにする。その後、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ＣＦ４を２７
５ＣＣＭ、０２を３　ＳＣＣＭの流量で４００ｍＴｏｒ
ｒに保って、３５０Ｗのパワーでエツチングして窒化シ
リコン９および酸化シリコン８をエツチングする。こう
して第一の透明導電層１を一部露出させる。このエツチ
ング条件では酸化シリコンより窒化シリコンの方が数倍
エツチングレートが大きいので二層エッチではあるがオ
ーバーハングは生じず、かつ、非晶質シリコンはレジス
トエツジより１μｍ程度入り込んでいるのでこれもオー
バーハングを生じさせないので第２図りのようになる。

そして、レジストパターン１１を除去すれば第２図Ｅの
ようなオーバーハングのない良好な開口部４が得られる
。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が例えばＡＩにて選
択的に被着形成され、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線２の取り出し電
極も形成される。最後に、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、トランジスタ部以外の
不要な非晶質シリコン層を例えば、弗硝酸系のエツチン
グ液によって選択的に除去すれば薄膜トランジスタアレ
ーが完成される。

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、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１１を
形成し、例えば、弗化水素酸：硝酸＝１：３０というエ
ツチング液に６０秒程度浸積して非晶質シリコン半導体
層を選択的に除去し水洗乾燥後１６０℃程度で約２０分
間ベークしてレジストと基板との密着性を向上させる。

その後、例えば平行平板型のリアクティブイオンエッチ
ング装置ニテ、例えばＣＦ　４　ヲ２７３ＣＣＭ、０２
を３　ＳＣＣＭの流量で４０　ＣｌｍＴｏｒｒに保って
、３５０Ｗのパワーで窒化シリコンおよび酸化シリコン
をエツチングして、第一の透明導電層１を一部露出させ
て、開口部４を形成し、レジスト除去を行う七オーバー
ハングがまったく生ぜず、良好なコンタクトが形成され
、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（、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、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、良好な開口部を得
て電気的接続不良が少ないので、マスク枚数を一枚減少
させることも可能で、製造工程が簡単でコストが安く歩
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図は本発明の方法により形成された薄膜トランジス
タアレーの断面図、第２図（Ａ）〜（Ｅ）は開口部を形
成するプロセスごとの断面図、第３図は従来の薄膜トラ
ンジスタアレーの概略平面図、第４図（Ａ）は従来の液
晶ディスプレイの概略断面図、同（Ｂ）は同（Ａ）の部
分断面図、第５図は液晶ディスプレイ装置の等価回路図
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・・・レジスト、１２・・・ガラス基板、１３・・
・第二の透明導電層、１４・・・液晶層、１５・・・偏
向板、１６・・・ＭＸＳトランジスタ、１７・・・液晶
セル。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほか１名第２図 第４図 第３図 第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板上に、第一の金属層、絶縁層、半導体
   層、及び第二の金属層を選択的に被着形成してなる薄膜
   トランジスタアレーの製造において、前記絶縁層と前記
   半導体層上に開口部を有するレジストパターンを形成し
   、前記レジストパターンをマスクとして第一のエッチン
   グ方法と第二のエッチング方法とを組合せたエッチング
   により前記開口部部分の前記半導体層および絶縁層を選
   択的に除去す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）第一のエッチング方法がウェットエッチングであ
   り、第二のエッチング方法がリアクティブイオンエッチ
   ングであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の薄膜トランジスタアレーの製造方法。
3. （３）絶縁性基板上に透明導電層を選択的に形成し、前
   記透明導電層上に第一の透明絶縁層を形成し、前記第一
   の透明絶縁層上にはトランジスタのゲートとなる第一の
   金属層を選択的に形成し、前記第一の金属層上に、第二
   の透明絶縁層を介して全面に半導体層を形成し、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
   半導体層に開口部を形成し、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
   する方法において、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開口部のレジ
   ストパターンをマスクとして前記半導体層をウェットエ
   ッチングにより選択的に除去した後に少なくとも弗化炭
   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。
4. （４）第一の透明絶縁層は酸化シリコン、第二の透明絶
   縁層は窒化シリコン、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３項に記載の薄膜トランジスタアレーの製造方法。
5. （５）反応性ガスがＣＦ＿４とＯ＿２を含むことを特徴
   とする特許請求の範囲第４項に記載の薄膜トランジスタ
   アレーの製造方法。
6. （６）半導体層は弗化水素酸と硝酸を含むエッチング液
   にてエッチングすることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項に記載の薄膜トランジスタアレーの製造方法。