JPWO2011122205A1 - 薄膜トランジスタの製造方法並びに薄膜トランジスタ及び画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造工程数を削減し、簡略化して製造可能な薄膜トランジスタおよび画像表示装置を提供すること。【解決手段】本発明のうち請求項1に記載した発明は、基板上にゲート電極を形成する第1工程と、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第2工程と、前記ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極を形成する第3工程と、前記ソース電極およびドレイン電極に接続する半導体層を形成する第4工程と、前記半導体層の直上で前記ソース電極と前記ドレイン電極の一部に重なるように保護膜を形成する第5工程と、前記保護膜をマスクとして前記半導体層のパターニングを行う第6工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法としたもの。【選択図】図1
Description
本発明は、画像表示装置およびアクティブマトリクス基板などに用いられる薄膜トランジスタ及びその製造方法に特徴を有する薄膜トランジスタ技術に関する。
近年、画像表示装置として、薄膜トランジスタアレイからなるアクティブマトリクス基板を用いた液晶表示装置、電気泳動表示装置、有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの画像表示装置が広く使用されている。
これらのアクティブマトリクス基板を用いた画像表示装置においては、特許文献1に記載のように、薄膜トランジスタの半導体材料としてアモルファスシリコンや多結晶シリコンを用いたものが主流となっている。また、金属酸化物を半導体材料として使用した薄膜トランジスタの開発も、近年盛んに行われている。
これらのアクティブマトリクス基板を用いた画像表示装置においては、特許文献1に記載のように、薄膜トランジスタの半導体材料としてアモルファスシリコンや多結晶シリコンを用いたものが主流となっている。また、金属酸化物を半導体材料として使用した薄膜トランジスタの開発も、近年盛んに行われている。
一般的に、薄膜トランジスタは、ゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極、半導体層などの薄膜からなっており、これらの導電材料、絶縁材料、半導体材料を成膜し、パターニングすることで作製される。薄膜の形成方法としては、化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition;CVD法)やスパッタリング法などの真空成膜法が多く用いられている。パターニング方法としては、フォトリソグラフィ法が最も一般的である。
このように、薄膜トランジスタの製造においては、通常、真空成膜工程とフォトリソグラフィ工程とが用いられており、これらの製造工程の複雑化が製造コストの増大を招いている。
本発明は、上記のような点に着目したもので、製造工程数を削減し、簡略化して製造可能な薄膜トランジスタおよび画像表示装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項1に記載した発明は、基板上にゲート電極を形成する第1工程と、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第2工程と、前記ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極を形成する第3工程と、前記ソース電極およびドレイン電極に接続する半導体層を形成する第4工程と、前記半導体層の直上で前記ソース電極と前記ドレイン電極の一部に重なるように保護膜を形成する第5工程と、前記保護膜をマスクとして前記半導体層のパターニングを行う第6工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項2に記載した発明は、前記第4工程では、インクジェット法を用いて前記保護膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項3に記載した発明は、前記第4工程では、凸版印刷法を用いて前記保護膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項4に記載した発明は、前記第4工程は、前記半導体層直上に第1の保護膜を形成する工程と、前記第1の保護膜上に、印刷法によりパターニングされた第2の保護膜を形成する工程と、前記第2の保護膜をマスクとして前記第1の保護膜と前記半導体層をパターニングする工程と、を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項5に記載した発明は、前記半導体層が金属酸化物からなることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項6に記載した発明は、前記請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の製造方法で製造されることを特徴とする薄膜トランジスタである。
次に、請求項7に記載した発明は、前記請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の第1工程〜第6工程に加え、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に配置され且つ前記ドレイン電極の一部を露出するように形成された開口部を有する層間絶縁膜を形成する第7工程と、前記層間絶縁膜上に配置され前記開口部を介して前記ドレイン電極と電気的に接続する画素電極を形成する第8工程と、を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項8に記載した発明は、前記第4工程は、保護膜を、前記ソース電極と平行な縞状パターンになるよう形成する工程を有することを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項9に記載した発明は、前記第4工程は、前記保護膜を、孤立した島状パターンになるよう形成する工程を有することを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
次に、請求項10に記載した発明は、基板と、前記基板上に離間して形成されたゲート電極及びキャパシタ電極と、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に離間して形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極および前記ドレイン電極を接続するように形成された半導体層と、前記半導体層上に島状に孤立して形成された保護膜と、前記ソース電極を覆うように形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に形成され且つ前記ドレイン電極と電気的に接続された画素電極と、を備え、島状の前記保護膜によって、半導体層がパターン形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタである。
次に、請求項11に記載した発明は、前記保護膜をマスクとして、前記半導体層がパターニングされて形成されたことを特徴とする請求項10に記載の薄膜トランジスタである。
次に、請求項12に記載した発明は、前記半導体層が金属酸化物からなることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の薄膜トランジスタである。
次に、請求項13に記載した発明は、前記保護膜が有機材料からなることを特徴とする請求項10〜請求項12のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタである。
次に、請求項14に記載した発明は、前記保護膜は、無機材料からなる第1の保護膜と、前記第1の保護膜の上側に形成された有機材料からなる第2の保護膜と、を備えることを特徴とする請求項10〜請求項13のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタである。
次に、請求項15に記載した発明は、請求項10〜請求項14のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ上に、表示媒体、対向電極、及び対向基板を備えることを特徴とする画像表示装置である。
次に、請求項16に記載した発明は、前記表示媒体は、電気泳動方式の表示媒体、液晶表示媒体、有機EL、無機ELのいずれかであることを特徴とする請求項15に記載の画像表示装置である。
本発明によれば、半導体層上に形成される保護膜を、島状に離間して形成することによって、上記保護膜を半導体層のエッチング時のマスクとして上記半導体層をパターニングすることが可能である。そのため、上記半導体層のパターニングのためにフォトレジストなどを用いる工程を行う必要がなく、製造工程を削減することが可能となる。
また、上記保護膜を有機材料で形成することで、保護膜を印刷法で形成することが可能となる。この結果、製造コストを抑えることができる。
また、上記保護膜を有機材料で形成することで、保護膜を印刷法で形成することが可能となる。この結果、製造コストを抑えることができる。
上記保護膜を無機材料と有機材料との積層構造にすることで、上記半導体層の成膜後に連続で無機材料からなる保護膜を成膜することができる。この結果、製造工程における半導体層表面のダメージを軽減することができる。
また、本発明によれば、半導体層上に形成された保護膜をエッチング時のマスクとして使用する。この結果、上記半導体層をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程等を削減することが可能となって、薄膜トランジスタ製造の製造工程数が削減され、また製造が簡略化する。
ここで、インクジェット法を用いることにより、島状に孤立した保護膜のパターン等を容易に形成することが可能となる。
ここで、インクジェット法を用いることにより、島状に孤立した保護膜のパターン等を容易に形成することが可能となる。
また、凸版印刷法を用いることにより、低コストかつ高スループットで保護膜を形成することが可能となる。
また、上記保護膜を積層構造にすることにより、上記半導体層を全面に成膜した後に、連続で保護膜を成膜することができ、上記半導体層のバックチャネル部分のダメージを軽減することができる。
また、上記保護膜を積層構造にすることにより、上記半導体層を全面に成膜した後に、連続で保護膜を成膜することができ、上記半導体層のバックチャネル部分のダメージを軽減することができる。
また、上記保護膜を上記ソース電極の配線パターンと平行に縞状のパターンとして形成することは、特に凸版印刷法を用いる場合に適しており、位置合わせ精度、かつ歩留りが良く上記保護膜を形成することが可能となる。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、実施形態において、同一の構成要素には同一の符号を付け、各実施形態において重複する説明は省略する。
(薄膜トランジスタ) 図1は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタを示す概略断面図である。また、図1は、図2におけるA−B断面図である。
(薄膜トランジスタ) 図1は、本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタを示す概略断面図である。また、図1は、図2におけるA−B断面図である。
(薄膜トランジスタ)
本実施形態の薄膜トランジスタは、図5のように、基板1上に、ゲート電極2及びキャパシタ電極3が形成され、上記ゲート電極2を覆うようにゲート絶縁膜4形成され、ゲート絶縁膜4の上にソース電極5及びドレイン電極6形成され、ソース電極5およびドレイン電極6に接続するようにして半導体層7が形成され、その半導体層7上に保護膜8が形成されている。
本実施形態の薄膜トランジスタは、図5のように、基板1上に、ゲート電極2及びキャパシタ電極3が形成され、上記ゲート電極2を覆うようにゲート絶縁膜4形成され、ゲート絶縁膜4の上にソース電極5及びドレイン電極6形成され、ソース電極5およびドレイン電極6に接続するようにして半導体層7が形成され、その半導体層7上に保護膜8が形成されている。
本実施形態の薄膜トランジスタの製造方法は、次の第1工程〜第6工程を備える。すなわち、基板1上にゲート電極2を形成する第1工程と、ゲート電極2上にゲート電極2を覆うように形成されたゲート絶縁膜4を形成する第2工程と、ゲート電極2上に形成されたソース電極5とドレイン電極6を形成する第3工程と、ソース電極5およびドレイン電極6に接続される半導体層7を形成する第4工程と、半導体層7直上に保護膜8を形成する第5工程と、保護膜8をマスクとして半導体層7をパターニングする第6工程と、からなる。
(アクティブマトリクス基板)
また、図2は本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス基板のほぼ1画素分を示す概略断面図である。
本実施形態のアクティブマトリクス基板の製造方法は、上記薄膜トランジスタの製造方法の工程である第1工程〜第6工程に加えて、層間絶縁膜9を形成する第7工程と、画素電極10を形成する第8工程と、を有しており、基板上にマトリクス状に薄膜トランジスタを形成することでアクティブマトリクス基板が形成される。
また、図2は本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス基板のほぼ1画素分を示す概略断面図である。
本実施形態のアクティブマトリクス基板の製造方法は、上記薄膜トランジスタの製造方法の工程である第1工程〜第6工程に加えて、層間絶縁膜9を形成する第7工程と、画素電極10を形成する第8工程と、を有しており、基板上にマトリクス状に薄膜トランジスタを形成することでアクティブマトリクス基板が形成される。
(薄膜トランジスタの製造方法)
以下、本実施形態の薄膜トランジスタの製造方法およびアクティブマトリクス基板の製造方法について、工程に沿って詳細に説明する。
以下、本実施形態の薄膜トランジスタの製造方法およびアクティブマトリクス基板の製造方法について、工程に沿って詳細に説明する。
本実施形態に係る基板1としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、透明性ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラスおよび石英等を使用することができる。本発明の基板1はこれらに限定されるものではない。これらは単独として使用してもよいが、二種以上を積層した複合の基板1として使用することもできる。
本実施形態に係る基板1が有機物フィルムである場合は、薄膜トランジスタの耐久性を向上させるために、透明のガスバリア層(図示せず)を形成することが好ましい。ガスバリア層としては酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸化窒化シリコン(SiON)、炭化シリコン(SiC)およびダイヤモンドライクカーボン(DLC)などが挙げられる。もっとも本発明はこれらに限定されるものではない。またこれらのガスバリア層は2層以上積層して使用することもできる。ガスバリア層は有機物フィルムを用いた基板1の片面だけに形成してもよいし、両面に形成しても構わない。ガスバリア層は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法、ホットワイヤーCVD法およびゾル−ゲル法などを用いて形成することができる。なお、本発明ではこれらに限定されるものではない。
まず、図3(a)のように、基板1上にゲート電極2及びキャパシタ電極3を形成する。アクティブマトリクス基板の場合には電極部分と配線部分は明確に分かれている必要はない。本実施形態では特に各薄膜トランジスタの構成要素としては電極と呼称している。
また電極と配線を区別する必要のない場合には、合わせて、ゲート、キャパシタ、ソース、ドレイン等と記載する。
また電極と配線を区別する必要のない場合には、合わせて、ゲート、キャパシタ、ソース、ドレイン等と記載する。
本実施形態に係る各電極(ゲート電極2、キャパシタ電極3、ソース電極5、ドレイン電極6、画素電極10)及び各電極に接続される配線には、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、銀(Ag)、クロム(Cr)、タングステン(W)、金(Au)、白金(Pt)、チタン(Ti)、酸化インジウムスズ(ITO)などの導電性材料を用いて形成することができる。また、これらの材料は、単層で用いても構わないし、積層および合金等として用いても構わない。
しかし、工程数を減らすためにゲートとキャパシタ、ソースとドレインは同一の材料・積層構造で形成することがより望ましい。
各電極及び配線は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD法、光CVD法、ホットワイヤーCVD法またはスクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法等で形成することができる。ただし、これらに限定されず、公知一般の方法を用いることができる。例えば、導電性材料を基板全面に成膜し、その上にフォトリソグラフィ法を用いて必要となるパターン形成部分にレジスト膜を形成し、エッチングにより不要部分を除去して行う方法や、導電性材料のインクを用いて印刷法によって直接パターニングを形成する方法などがある。ただし、これについてもこの方法に限定されず、公知一般のパターニング方法を用いることができる。
次に、図3(b)のように、ゲート絶縁膜4を形成する。ゲート絶縁膜4は、ゲート電極2およびキャパシタ電極3の外部との接続部を除き、基板1上全面に形成することができる。
本実施形態に係るゲート絶縁膜4に使用される材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PVP(ポリビニルフェノール)等が挙げられる。ただし、これらに限定されるものではない。ゲートリーク電流を抑えるために、絶縁材料の抵抗率は1011Ωcm以上、より好ましくは1014Ωcm以上であることが望ましい。
ゲート絶縁膜4は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD、光CVD法、ホットワイヤーCVD法等の真空成膜法や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を材料に応じて適宜用いて形成される。これらのゲート絶縁膜4は単層として用いても構わないし、2層以上積層して用いることもできる。また成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。
次に、図3(c)のように、ソース電極5およびドレイン電極6を形成する。ソース及びドレインの材料及び形成方法は、前述の通りである。またドレイン電極6は、キャパシタ電極3の直上にも位置するような形状で形成されている。
次に、図3(d)のように、半導体層7を形成する。半導体層7は、ソース電極5およびドレイン電極6を接続するように成膜する。この時点では、基板1全体を覆うように半導体層7を形成する。
次に、図3(d)のように、半導体層7を形成する。半導体層7は、ソース電極5およびドレイン電極6を接続するように成膜する。この時点では、基板1全体を覆うように半導体層7を形成する。
本実施形態に係る半導体層7としては、金属酸化物を主成分とする酸化物半導体材料が使用できる。酸化物半導体材料は亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、タングステン(W)、マグネシウム(Mg)、及びガリウムのうち1種類以上の元素を含む酸化物である、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化インジウム(InO)、酸化インジウム亜鉛(In−Zn−O)、酸化スズ(SnO)、酸化タングステン(WO)、及び酸化亜鉛ガリウムインジウム(In−Ga−Zn−O)などの材料が挙げられる。これらの材料の構造は単結晶、多結晶、微結晶、結晶とアモルファスの混晶、ナノ結晶散在アモルファス、アモルファスのいずれであっても構わない。
半導体層7は、CVD法、スパッタリング法、パルスレーザー堆積法、真空蒸着法などの真空成膜法や、有機金属化合物を前駆体とするゾルゲル法や化学浴堆積法、また、金属酸化物の微結晶およびナノ結晶を分散させた溶液を塗布する方法等のウェット成膜法を用いることができるが、これらに限定されるものではない。
次に、図3(d)に示すように、保護膜8を形成する。保護膜8は、半導体層7のエッチング工程以前に形成されるため、エッチング時のマスクとして機能する。すなわち、島状の保護膜によって、半導体層7がパターン形成されており、最終的な素子の状態において、保護膜パターンと半導体層パターンの形状が一致している。
一般的には、半導体層7をパターニングした後に保護膜8を形成するため、半導体層7上にエッチング時のマスクとなるレジストを塗布してエッチングを行い、その後にレジストを剥離するという工程を行う必要がある。これに対し、本実施形態においては、保護膜8を形成することで、半導体層7上でのパターニング工程を省略でき、かつ半導体層7にダメージを与えることなく、半導体層7のパターニングを行うことが可能となる。
さらに、保護膜8は、図7で示すように、多層構造とすることができる。この場合、上部の保護膜8bをエッチングストッパあるいはレジストとして用いることで、下層の保護膜8aを容易にパターニングするこ とができる。言い換えると、保護膜8aおよび半導体層7をパターニングするためのエッチングストッパあるいはレジストとして用いた有機絶縁材料を除去せずに保護膜8bとして用いることができる。
具体的には、まず、図4(a)のように、基板全面に下層の保護膜8aを形成する。そしてその上に上部の保護膜8bのパターンを形成する。保護膜8aの存在によって、保護膜8bのパターニング時に、フォトリソ工程での現像液や、エッチングによる半導体層7の劣化を回避することができる。
次に、図4(b)のように、保護膜8bをエッチングストッパあるいはレジストとして、保護膜8aのうち保護膜8bで覆われていない領域を除去し、続けて半導体層7のエッチングを行うことができる。この場合、パターニングしやすい有機絶縁材料を、上層の保護膜8bに用いることが好ましい。さらに、下層の保護膜8aにはバリア性、耐久性に優れた無機絶縁材料を用いることが好ましい。
保護膜8の材料としては、半導体層7のパターニングに用いるエッチャントに対して耐性を持つもの、あるいは、エッチング時の選択比が十分に取れるものが好ましい。例えば無機材料としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等使用することができる。有機材料としては、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PVP(ポリビニルフェノール)、フッ素樹脂等を使用することができる。ただし、これらに限定されるものではない。また、有機絶縁材料に無機絶縁材料を混入させたものでも構わない。保護膜8は本発明に係る薄膜トランジスタの半導体層7に電気的影響を与えないために、その抵抗率が1011Ωcm以上、特に1014Ωcm以上であることが好ましい。
保護膜8は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD、光CVD法、ホットワイヤーCVD法等の真空成膜法や、インクジェット法、凸版印刷法、スクリーン印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法等のウェット成膜法を、材料に応じて適宜用いて形成される。これらの保護膜8は、上記のように1つ又は複数の製造方法、材料を用いて2層以上積層した多層構造としても良い。
特に、図5に示すように保護膜8を島状の孤立したパターンとする際は、インクジェット法やマイクロコンタクトプリンティング法が好適に用いることができる。
特に、図5に示すように保護膜8を島状の孤立したパターンとする際は、インクジェット法やマイクロコンタクトプリンティング法が好適に用いることができる。
また、図6に示すように保護膜8をソース電極5と平行な縞状パターンとする際は、凸版印刷法が好適に用いられる。
以上の工程で多層構造の保護膜8を容易に形成することができる。もちろん、この場合、保護膜8bをさらに多層に成膜することにより、多層構造の保護膜8bとすることも可能である。例えば、半導体層7と接する層に半導体層7の特性制御が可能な絶縁材料を用い、その上層にバリア性の高い絶縁材料を用いることが考えられる。
以上の工程で多層構造の保護膜8を容易に形成することができる。もちろん、この場合、保護膜8bをさらに多層に成膜することにより、多層構造の保護膜8bとすることも可能である。例えば、半導体層7と接する層に半導体層7の特性制御が可能な絶縁材料を用い、その上層にバリア性の高い絶縁材料を用いることが考えられる。
本実施の形態に係る薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス基板とするため、図3(e)のように、ソース電極5と画素電極10を絶縁するための層間絶縁膜9を形成する。
本実施形態に係る層間絶縁膜9は、酸化シリコン、窒化シリコン、シリコンオキシナイトライド、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニア、酸化チタン等の無機材料、または、PMMA(ポリメチルメタクリレート)等のポリアクリレート、PVA(ポリビニルアルコール)、PS(ポリスチレン)、PVP(ポリビニルフェノール)透明性ポリイミド、ポリエステル、エポキシ樹脂等を使用することができる。ただし、これらに限定されるものではない。
層間絶縁膜9は、ソース電極5と画素電極10を絶縁するために、その抵抗率が1011Ωcm以上、特に1014Ωcm以上であることが好ましい。層間絶縁膜9はゲート絶縁膜4あるいは保護膜8と同じ材料であっても構わないし、異なる材料であっても構わない。また、これらの層間絶縁膜9は2層以上積層して用いても良い。
層間絶縁膜9は、ソース電極5と画素電極10を絶縁するために、その抵抗率が1011Ωcm以上、特に1014Ωcm以上であることが好ましい。層間絶縁膜9はゲート絶縁膜4あるいは保護膜8と同じ材料であっても構わないし、異なる材料であっても構わない。また、これらの層間絶縁膜9は2層以上積層して用いても良い。
層間絶縁膜9は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマCVD、光CVD法、ホットワイヤーCVD法等のドライ成膜法や、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法を材料に応じて適宜用いて形成される。
層間絶縁膜9は、ドレイン電極6上に開口部9aを有しており、開口部9aを介してドレイン電極6と画素電極10とを接続させることができる。開口部9aは層間絶縁膜9の形成と同時または形成後にフォトリソグラフィ法やエッチング等の公知の方法を用いて設けられる。層間絶縁膜9を用いることにより、ソース電極5上にも画素電極を形成することが可能になるため、画像表示装置の開口率を向上させることができる。
次に、層間絶縁膜9上に導電性材料を成膜し、所定の画素形状にパターニングして、図3(f)のように、画素電極10を形成する。図2のように、ドレイン電極6が露出するように開口部9aが形成されている層間絶縁膜上に画素電極を形成することにより、ドレイン電極6と画素電極の導通を取ることができる。
さらに、図8、図9に示すように、画素電極10上に表示要素11、対向電極12および対向基板13を設けることで、本実施形態の画像表示装置とすることができる。
表示要素の例としては、電気泳動方式の表示媒体(電子ペーパー)や、液晶表示媒体、有機EL、無機EL等が挙げられる。表示要素11、対向電極12および対向基板13の積層方法としては、画素電極10上に対向基板13、対向電極12、表示要素11が形成された積層体を貼り合わせる方法や、画素電極10上に表示要素、対向電極12、対向基板13を順次積層する方法等、表示要素の種類により適宜選択すればよい。
表示要素の例としては、電気泳動方式の表示媒体(電子ペーパー)や、液晶表示媒体、有機EL、無機EL等が挙げられる。表示要素11、対向電極12および対向基板13の積層方法としては、画素電極10上に対向基板13、対向電極12、表示要素11が形成された積層体を貼り合わせる方法や、画素電極10上に表示要素、対向電極12、対向基板13を順次積層する方法等、表示要素の種類により適宜選択すればよい。
本発明に基づく実施例1として、図5に示すアクティブマトリクス基板を作製した。
基板1としてコーニング社製無アルカリガラスイーグル2000を用いた。基板1上に、DCマグネトロンスパッタ法を用いてITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行った。具体的には、感光性ポジ型フォトレジストを塗布後、露光、アルカリ現像液により現像を行い、所望の形状のレジストパターンを形成した。さらにITOエッチング液によりエッチングを行い、不要なITOを溶解させた。その後、レジスト剥離液によりフォトレジストを除去し、所望の形状のゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した(以下、このようなパターニング方法をフォトリソグラフィ法として省略する)。
基板1としてコーニング社製無アルカリガラスイーグル2000を用いた。基板1上に、DCマグネトロンスパッタ法を用いてITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行った。具体的には、感光性ポジ型フォトレジストを塗布後、露光、アルカリ現像液により現像を行い、所望の形状のレジストパターンを形成した。さらにITOエッチング液によりエッチングを行い、不要なITOを溶解させた。その後、レジスト剥離液によりフォトレジストを除去し、所望の形状のゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した(以下、このようなパターニング方法をフォトリソグラフィ法として省略する)。
次に、ゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した基板1のゲート電極2およびキャパシタ電極3の外部との接続部分以外の全面に、PECVD法により窒化シリコン(SiN)を300nmの膜厚で成膜し、ゲート絶縁膜4とした。
続いて、DCマグネトロンスパッタ法によりITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、ソース電極5およびドレイン電極6を形成した。
続いて、DCマグネトロンスパッタ法によりITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、ソース電極5およびドレイン電極6を形成した。
次に、半導体層7として膜厚40nmの酸化亜鉛インジウムガリウム(In―Ga―Zn―O)をRFマグネトロンスパッタリング法により、基板全面に成膜した。
基板全面に成膜された半導体層7上の薄膜トランジスタのチャネル部となる領域で、ソース電極5およびドレイン電極6の一部に重なるようにインクジェット法により、フッ素樹脂を島状の孤立パターンとなるように滴下した後、焼成して保護膜8を形成した。
基板全面に成膜された半導体層7上の薄膜トランジスタのチャネル部となる領域で、ソース電極5およびドレイン電極6の一部に重なるようにインクジェット法により、フッ素樹脂を島状の孤立パターンとなるように滴下した後、焼成して保護膜8を形成した。
その後、基板1を0.1M塩酸溶液に浸漬し、保護膜8をマスクとして余分な半導体層7を溶解させ、半導体層7のパターニングを行った。
次に、感光性アクリル樹脂を3μmの膜厚で塗布し、露光、現像、焼成を行い、層間絶縁膜9を形成した。
その上に、DCマグネトロンスパッタ法により膜厚100nmのITOを成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、画素電極10を形成し、本発明に基づく実施例1のアクティブマトリクス基板を作製した。
次に、感光性アクリル樹脂を3μmの膜厚で塗布し、露光、現像、焼成を行い、層間絶縁膜9を形成した。
その上に、DCマグネトロンスパッタ法により膜厚100nmのITOを成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、画素電極10を形成し、本発明に基づく実施例1のアクティブマトリクス基板を作製した。
本発明に基づく実施例2として、図6に示すアクティブマトリクス基板を作製した。
基板1としてコーニング社製無アルカリガラスイーグル2000を用いた。基板1上に、DCマグネトロンスパッタ法を用いてITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行った。具体的には、感光性ポジ型フォトレジストを塗布後、露光、アルカリ現像液により現像を行い、所望の形状のレジストパターンを形成した。さらにITOエッチング液によりエッチングを行い、不要なITOを溶解させた。その後、レジスト剥離液によりフォトレジストを除去し、所望の形状のゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した(以下、このようなパターニング方法をフォトリソグラフィ法として省略する)。
基板1としてコーニング社製無アルカリガラスイーグル2000を用いた。基板1上に、DCマグネトロンスパッタ法を用いてITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行った。具体的には、感光性ポジ型フォトレジストを塗布後、露光、アルカリ現像液により現像を行い、所望の形状のレジストパターンを形成した。さらにITOエッチング液によりエッチングを行い、不要なITOを溶解させた。その後、レジスト剥離液によりフォトレジストを除去し、所望の形状のゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した(以下、このようなパターニング方法をフォトリソグラフィ法として省略する)。
次に、ゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した基板1のゲート電極2およびキャパシタ電極3の外部との接続部分以外の全面に、PECVD法により窒化シリコン(SiN)を300nmの膜厚で成膜し、ゲート絶縁膜4とした。
続いて、DCマグネトロンスパッタ法によりITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、ソース電極5およびドレイン電極6を形成した。
続いて、DCマグネトロンスパッタ法によりITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、ソース電極5およびドレイン電極6を形成した。
次に、半導体層7として膜厚40nmの酸化亜鉛インジウムガリウム(In―Ga―Zn―O)をRFマグネトロンスパッタリング法により、基板全面に成膜した。
基板全面に成膜された半導体層7上の薄膜トランジスタのチャネル部となる領域で、ソース電極5およびドレイン電極6の一部に重なるように凸版印刷法により、フッ素樹脂をソース電極5の配線パターンと平行な縞状パターンとなるように印刷し、焼成を行い保護膜8を形成した。
基板全面に成膜された半導体層7上の薄膜トランジスタのチャネル部となる領域で、ソース電極5およびドレイン電極6の一部に重なるように凸版印刷法により、フッ素樹脂をソース電極5の配線パターンと平行な縞状パターンとなるように印刷し、焼成を行い保護膜8を形成した。
その後、基板1を0.1M塩酸溶液に浸漬し、保護膜8をマスクとして余分な半導体層7を溶解させ、半導体層7のパターニングを行った。
次に、感光性アクリル樹脂を3μmの膜厚で塗布し、露光、現像、焼成を行い、層間絶縁膜9を形成した。
その上に、DCマグネトロンスパッタ法により膜厚100nmのITOを成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、画素電極10を形成し、本発明に基づく実施例2のアクティブマトリクス基板を作製した。
次に、感光性アクリル樹脂を3μmの膜厚で塗布し、露光、現像、焼成を行い、層間絶縁膜9を形成した。
その上に、DCマグネトロンスパッタ法により膜厚100nmのITOを成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、画素電極10を形成し、本発明に基づく実施例2のアクティブマトリクス基板を作製した。
本発明に基づく実施例3として、図7に示すアクティブマトリクス基板を作製した。
基板1としてコーニング社製無アルカリガラスイーグル2000を用いた。基板1上に、DCマグネトロンスパッタ法を用いてITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行った。具体的には、感光性ポジ型フォトレジストを塗布後、露光、アルカリ現像液により現像を行い、所望の形状のレジストパターンを形成した。さらにITOエッチング液によりエッチングを行い、不要なITOを溶解させた。その後、レジスト剥離液によりフォトレジストを除去し、所望の形状のゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した(以下、このようなパターニング方法をフォトリソグラフィ法として省略する)。
基板1としてコーニング社製無アルカリガラスイーグル2000を用いた。基板1上に、DCマグネトロンスパッタ法を用いてITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行った。具体的には、感光性ポジ型フォトレジストを塗布後、露光、アルカリ現像液により現像を行い、所望の形状のレジストパターンを形成した。さらにITOエッチング液によりエッチングを行い、不要なITOを溶解させた。その後、レジスト剥離液によりフォトレジストを除去し、所望の形状のゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した(以下、このようなパターニング方法をフォトリソグラフィ法として省略する)。
次に、ゲート電極2およびキャパシタ電極3を形成した基板1のゲート電極2およびキャパシタ電極3の外部との接続部分以外の全面に、PECVD法により窒化シリコン(SiN)を300nmの膜厚で成膜し、ゲート絶縁膜4とした。
続いて、DCマグネトロンスパッタ法によりITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、ソース電極5およびドレイン電極6を形成した。
続いて、DCマグネトロンスパッタ法によりITOを100nmの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、ソース電極5およびドレイン電極6を形成した。
次に、半導体層7として膜厚40nmの酸化亜鉛インジウムガリウム(In―Ga―Zn―O)をRFマグネトロンスパッタリング法により、基板全面に成膜した。
続けて、下部保護膜8aとして、膜厚80nmのSiON膜をRFマグネトロンスパッタリング法により、基板全面に成膜した。下部保護膜8a上の薄膜トランジスタのチャネル部となる領域に、ソース電極5およびドレイン電極6の一部と重なるようにインクジェット法により、フッ素樹脂を滴下し、焼成を行い上部保護膜8bとした。
続けて、下部保護膜8aとして、膜厚80nmのSiON膜をRFマグネトロンスパッタリング法により、基板全面に成膜した。下部保護膜8a上の薄膜トランジスタのチャネル部となる領域に、ソース電極5およびドレイン電極6の一部と重なるようにインクジェット法により、フッ素樹脂を滴下し、焼成を行い上部保護膜8bとした。
その後、上部保護膜8bをマスクとして、リアクティブイオンエッチングにより下部保護膜8aの不要な部分のエッチングを行い、続けて基板1を0.1M塩酸溶液に浸漬し、半導体層7の不要な部分のエッチングをおこなった。
次に、感光性アクリル樹脂を3μmの膜厚で塗布し、露光、現像、焼成を行い、層間絶縁膜9を形成した。
次に、感光性アクリル樹脂を3μmの膜厚で塗布し、露光、現像、焼成を行い、層間絶縁膜9を形成した。
その上に、DCマグネトロンスパッタ法により膜厚100nmのITOを成膜し、フォトリソグラフィ法によりパターニングを行い、画素電極10を形成し、本発明に基づく実施例3のアクティブマトリクス基板を作製した。
上述のように、本発明の実施例に係る画像表示装置の製造方法において、保護膜8をマスクとして半導体層7をパターニングすることで、半導体層をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程を削減し、製造工程を簡略化することが可能である。
上述のように、本発明の実施例に係る画像表示装置の製造方法において、保護膜8をマスクとして半導体層7をパターニングすることで、半導体層をパターニングするためのフォトリソグラフィ工程を削減し、製造工程を簡略化することが可能である。
1 基板
2 ゲート電極
3 キャパシタ電極
4 ゲート絶縁膜
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 半導体層
8 保護膜
8a 下部保護膜
8b 上部保護膜
9 層間絶縁膜
9a 開口部
10 画素電極
11 表示要素
12 対向電極
13 対向基板
2 ゲート電極
3 キャパシタ電極
4 ゲート絶縁膜
5 ソース電極
6 ドレイン電極
7 半導体層
8 保護膜
8a 下部保護膜
8b 上部保護膜
9 層間絶縁膜
9a 開口部
10 画素電極
11 表示要素
12 対向電極
13 対向基板
Claims (16)
- 基板上にゲート電極を形成する第1工程と、
前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁膜を形成する第2工程と、
前記ゲート絶縁膜上にソース電極およびドレイン電極を形成する第3工程と、
前記ソース電極およびドレイン電極に接続する半導体層を形成する第4工程と、
前記半導体層の直上で前記ソース電極と前記ドレイン電極の一部に重なるように保護膜を形成する第5工程と、
前記保護膜をマスクとして前記半導体層のパターニングを行う第6工程と、
を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第4工程では、インクジェット法を用いて前記保護膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第4工程では、凸版印刷法を用いて前記保護膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第4工程は、
前記半導体層直上に第1の保護膜を形成する工程と、
前記第1の保護膜上に、印刷法によりパターニングされた第2の保護膜を形成する工程と、
前記第2の保護膜をマスクとして前記第1の保護膜と前記半導体層をパターニングする工程と、
を備えることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記半導体層が金属酸化物からなることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の製造方法で製造されることを特徴とする薄膜トランジスタ。
- 前記請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の第1工程〜第6工程に加え、
前記ソース電極および前記ドレイン電極上に配置され且つ前記ドレイン電極の一部を露出するように形成された開口部を有する層間絶縁膜を形成する第7工程と、
前記層間絶縁膜上に配置され前記開口部を介して前記ドレイン電極と電気的に接続する画素電極を形成する第8工程と、
を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 前記第4工程は、保護膜を、前記ソース電極と平行な縞状パターンになるよう形成する工程を有することを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記第4工程は、前記保護膜を、孤立した島状パターンになるよう形成する工程を有することを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 基板と、前記基板上に離間して形成されたゲート電極及びキャパシタ電極と、
前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上に離間して形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極および前記ドレイン電極を接続するように形成された半導体層と、
前記半導体層上に島状に孤立して形成された保護膜と、
前記ソース電極を覆うように形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成され且つ前記ドレイン電極と電気的に接続された画素電極と、を備え、島状の前記保護膜によって、半導体層がパターン形成されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 前記保護膜をマスクとして、前記半導体層がパターニングされて形成されたことを特徴とする請求項10に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記半導体層が金属酸化物からなることを特徴とする請求項10又は請求項11に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記保護膜が有機材料からなることを特徴とする請求項10〜請求項12のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記保護膜は、無機材料からなる第1の保護膜と、前記第1の保護膜の上側に形成された有機材料からなる第2の保護膜と、を備えることを特徴とする請求項10〜請求項13のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ。
- 請求項10〜請求項14のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ上に、表示媒体、対向電極、及び対向基板を備えることを特徴とする画像表示装置。
- 前記表示媒体は、電気泳動方式の表示媒体、液晶表示媒体、有機EL、無機ELのいずれかであることを特徴とする請求項15に記載の画像表示装置。
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