WO1999018608A1 - VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER MATRIX AUS DÜNNSCHICHTTRANSISTOREN, INSBESONDERE MIT a:Si-H ALS HALBLEITER, FÜR FLÜSSIGKRISTALLBILDSCHIRME - Google Patents
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Definitions
- the invention is based on a method for producing a matrix of thin-film transistors, in particular with a: Si-H as a semiconductor, for liquid crystal screens.
- the method according to the invention with the characterizing features of claim 1 enables the production of a thin-film transistor matrix for liquid crystal screens with only three coating steps, screens with only a few pixel defects and thin-film transistors with high mobility of the charge carriers being achievable.
- the method also allows a high yield to be achieved.
- the invention is essentially based on the fusion of some process steps by double exposure of photoresist layers and a lift-off step in which the photoresist and the passivation in the area of the contacts are removed together. Due to the small number of process steps of the method according to the invention, the yield in the production of liquid crystal screens is very high. The shorter production times and the saving of machines and consumables enable cost-effective production, which can also be reflected in the product price. In addition, the lower number of process steps also results in a lower environmental impact than with conventional processes.
- the pixel electrodes are arranged directly on the substrate and can therefore be structured particularly easily.
- ITO indium tin oxide
- titanium or a tantalum-molybdenum alloy can preferably be sputtered on as row and gate contacts.
- the structuring of the ITO and titanium layers can preferably be carried out by wet chemistry.
- SiNx as gate insulator a-Si: H as semiconductor, n + " a-Si: H as drain and source contacts are deposited in a vacuum in a PECVD system and structured by plasma etching
- a-Si: H as drain and source contacts are deposited in a vacuum in a PECVD system and structured by plasma etching
- a molybdenum or titanium layer can be sputtered on and structured by wet chemical etching.
- aluminum can preferably be sputtered on and also etched using wet chemistry.
- other metals can also be used for the metallizations.
- Liquid crystal display in several process steps for structuring the gate oxide and the pixel electrode
- an indium tin oxide layer (ITO) 11 and a titanium layer 12 are applied to a glass substrate 10, preferably in a coating system with successive targets and then coated with a photoresist layer 13.
- the mask for structuring the gate oxide of the later thin-film transistor TFT and the pixel electrode of a pixel BP is then exposed and developed.
- the titanium layer 12 and then the ITO layer 11 are then wet-chemically etched in a system by switching over the etching media, so that the structure shown in FIG. 1 b) results.
- FIG. 1 c) the structure is in the region after the exposure and development of an ITO mask and the wet chemical etching of the titanium layer 12 of the pixel BP and shown after removal of the photoresist. This completes the first coating step.
- the second coating step is explained in FIG. 2.
- a layer sequence of SiNx, a-Si: H and n + -a-Si: H is deposited in a vacuum in a PECVD process, and then molybdenum as metallization of the gaps on this layer sequence and sputtered drain and source contacts.
- the entire substrate is then again provided with a photoresist layer 13.
- 2 b) shows the structure after exposure and development of a gate oxide mask and a semiconductor mask and the wet chemical etching of the molybdenum layer 17.
- 2 c) shows the structure after the plasma etching of the n-doped semiconductor 16, the intrinsic semiconductor 15 and the gate oxide 14.
- the semiconductor channel of the thin-film transistor TFT remains covered by the molybdenum layer 17.
- the molybdenum layer 17 in the region of the semiconductor channel was wet-chemically etched away and then the intrinsic semiconductor layer 16 and partly the undoped semiconductor layer 15 in a plasma etching step.
- the photoresist 13 is then removed, so that the structure shown in FIG. 2 f) results.
- FIG. 3 shows the third coating step.
- an aluminum layer 18 is sputtered over the entire surface and then a photoresist layer 13 was applied.
- the aluminum layer 18 and the photoresist layer 13 also extend over contacts which have been omitted in FIGS. 1 and 2 for reasons of clarity.
- 3 b) shows the structure after the exposure and development of a mask for the contacts and contact fingers KF in the area of the image point BP and the wet chemical etching of the aluminum layer 18.
- a transparent passivation is tion, preferably SiNx 19, applied.
- the photoresist 13 in the area of the contact fingers KF and the contacts together with the passivation 19 located above them is removed, resulting in the finished structure shown in FIG. 3 d).
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Matrix aus Dünnschichttransistoren, insbesondere mit a:Si-H als Halbleiter, für Flüssigkristallbildschirme vorgeschlagen, das lediglich drei Belackungsschritte aufweist, in dem einige Prozeßschritte durch Doppelbelichtung von Fotolack miteinander verschmolzen werden. Mit diesem Verfahren lassen sich Transistoren mit sehr guten elektrischen Eigenschaften und Flüssigkristallbildschirme mit nur geringen Bildpunktfehlern herstellen.
Description
Verfahren zur Herstellung einer Matrix aus Dünnschichttransistoren, insbesondere mit a:5i-H als Halbleiter, für Flüssicfkristallbildschir e
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer Matrix aus Dünnschichttransistoren, insbesondere mit a:Si-H als Halbleiter, für Flüssigkristallbildschirme.
Es sind bisher Verfahren zur Herstellung einer a:Si-H-Dünn- schichttransiεtor-Matrix für Flüssigkristallbildschirme bekannt, die in der Regel 5 - 7 fotolitografische Maskenschritte benötigen. Jeder Fotolitografie-Schritt dieser Verfahren bedeutet eine Beschichtung mit Fotolack, das Belichten und Entwickeln des Fotolacks und einen anschließenden Ätzprozeß. Die Zahl der Prozeßschritte bestimmt nicht nur die Kosten des Produktes, sondern auch die Ausbeute. Bei jedem Litografie- Schritt treten außerdem zwangsläufig Defekte auf.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 ermöglicht die Herstellung einer Dünn- schichttransistor-Matrix für Flüssigkristallbildschirme mit nur drei Belackungsschritten, wobei Bildschirme mit nur wenigen Bildpunktdefekten und Dunnschichttransistoren mit einer hohen Beweglichkeit der Ladungsträger erzielbar sind. Das Verfahren erlaubt außerdem die Erzielung einer hohen Ausbeute. Im wesentlichen basiert die Erfindung auf der Verschmelzung einiger Prozeßschritte durch Doppelbelichtung von Fotolackschichten und einem Lift-Off-Schritt, in dem der Fotolack und die Passivierung im Bereich der Kontakte gemeinsam entfernt werden. Durch die geringe Anzahl von Prozeßschritten des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Ausbeute bei der Herstellung von Flüssigkristallbildschirmen sehr hoch. Die geringeren Produktionszeiten und die Einsparung von Maschinen und Verbrauchsmaterial ermöglichen eine kostengünstige Fertigung, die sich auch im Produktpreis niederschlagen kann. Darüber hinaus entsteht durch die geringere Anzahl von Prozeßschritten auch eine geringere Umweltbelastung als bei herkömmlichen Verfahren. Die Bildpunktelektroden sind direkt auf dem Substrat angeordnet und lassen sich daher besonders einfach strukturieren .
In den abhängigen Ansprüchen sind Maßnahmen aufgeführt, die vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens ermöglichen.
So kann beispielsweise als transparente leitfähige Schicht für die Bildpunktelektrode Indium-Zinnoxyd (ITO) auf ein unstrukturiertes Glassubstrat aufgesputtert werden. Durch die damit verbundene einfache Strukturierung des ITO entstehen nur
geringe Bildpunktfehler. Als Zeilen- und Gate-Kontakte kann vorzugsweise Titan oder auch eine Tantal-Molybdän-Legierung aufgesputtert werden. Die Strukturierung der ITO- und Titan- Schichten kann vorzugsweise naßchemisch erfolgen.
Weitere Vorteile ergeben sich, wenn nacheinander SiNx als Gate-Isolator, a-Si:H als Halbleiter, n+"a-Si:H als Drain- und Source-Kontakte in einem Vakuum in einem PECVD-System abgeschieden und durch Plasmaätzen strukturiert werden. Durch die Abscheidung dieser Schichtfolge ohne Unterbrechung des Vakuums lassen sich Dunnschichttransistoren mit einer hohen Beweglichkeit, einem kleinen Sperrstrom, einem kleinen Sperrbereich, einer geringen Schwellspannung und hoher elektrischer und thermischer Stabilität erzielen.
Für die Spaltenmetallisierung und die Drain- und Source-Kontakte kann beispielsweise eine Molybdän- oder Titanschicht aufgesputtert und durch naßchemisches Ätzen strukturiert werden. Für die Kontakte läßt sich vorzugsweise Aluminium aufsputtern und ebenfalls naßchemisch ätzen. Selbstverständlich sind für die Metallisierungen auch andere Metalle einsetzbar.
Zeichnung
In der Zeichnung ist die Prozeßfolge einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher beschrieben.
Es z eigen :
Fig. 1 a) - c) einen Querschnitt durch einen Bildpunkt eines
Flüssigkristallbildschirms in mehreren Prozeßschritten zur Strukturierung des Gate-Oxyds und der Bildpunktelektrode;
Fig. 2 a) - f) einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch den Bildpunkt in unterschiedlichen Pro- zeßschritten zur Strukturierung der Spaltenme- tallisierung, der Drain- und Source-Kontakte, der dotierten und intrinsischen Halbleiterschichten;
Fig. 3 a) - c) einen der Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch den Bildpunkt in unterschiedlichen Pro- zeßεchritten zur Strukturierung der Kontaktmetallisierung und der Passivierung.
Beschreibung
In Fig. 1 a) sind auf ein Glassubstrat 10 eine Indium-Zinnoxyd-Schicht (ITO) 11 und eine Titanschicht 12 aufgebracht, vorzugsweise in einer Beschichtungsanlage mit hintereinan- derfolgenden Targets und anschließend mit einer Fotolackschicht 13 beschichtet worden. Anschließend wird die Maske zur Strukturierung des Gate-Oxyds des späteren Dünnschichttransistors TFT und der Bildpunktelektrode eines Bildpunktes BP belichtet und entwickelt. Danach wird zunächst die Titanschicht 12 und dann die ITO-Schicht 11 in einer Anlage durch Umschalten der Ätzmedien naßchemisch geätzt, so daß sich die in Fig. 1 b) gezeigte Struktur ergibt. In Fig. 1 c) ist die Struktur nach dem Belichten und Entwickeln einer ITO-Maske sowie dem naßchemischen Ätzen der Titanschicht 12 im Bereich
des Bildpunktes BP und nach Entfernung des Fotolacks gezeigt. Hiermit ist der erste Belackungsschritt beendet.
In Fig. 2 wird der zweite Belackungsschritt erläutert. Zunächst wird, wie in Fig. 2 a) gezeigt, in einem Vakuum in einem PECVD-Verfahren eine Schichtfolge aus SiNx, a-Si:H und n+-a-Si:H abgeschieden und dann auf diese Schichtfolge Molybdän als Metallisierung der Spalten und Drain- und Source-Kon- takte aufgesputtert. Anschließend wird das gesamte Substrat wieder mit einer Fotolackschicht 13 versehen. In Fig. 2 b) ist die Struktur nach Belichten und Entwickeln einer Gate-Oxyd- Maske und einer Halbleiter-Maske und dem naßchemischen Ätzen der Molydänschicht 17 gezeigt. Fig. 2 c) zeigt die Struktur nach dem Plasmaätzen des n-dotierten Halbleiters 16, des intrinsischen Halbleiters 15 und des Gate-Oxyds 14. Der Halbleiterkanal des Dünnschichttransistors TFT bleibt von der Molybdänschicht 17 bedeckt. Im Prozeßschritt, der in Fig. 2 d) gezeigt ist, ist im Bereich des Halbleiterkanals die Molybdänschicht 17 naßchemisch und anschließend die intrinsische Halb- leiterschicht 16 sowie teilweise die undotierte Halbleiterschicht 15 in einem Plasmaätzschritt weggeätzt worden. Anschließend wird der Fotolack 13 entfernt, so daß sich die in Fig. 2 f) gezeigte Struktur ergibt.
Fig. 3 zeigt den dritten Belackungsschritt. Im in Fig. 3 a) gezeigten Verfahrensstadium ist eine Aluminiumschicht 18 ganzflächig aufgesputtert und anschließend eine Fotolackschicht 13 aufgebracht worden. Die Aluminiumschicht 18 und die Fotolackschicht 13 erstreckt sich dabei auch über Kontakte, die in den Fig. 1 und 2 aus Übersichtlichkeitsgründen weggelassen worden sind. Fig. 3 b) zeigt die Struktur nach dem Belichten und Entwickeln einer Maske für die Kontakte und Kontaktfinger KF im Bereich des Bildpunktes BP sowie dem naßchemischen Ätzen der Aluminiumschicht 18. Anschließend wird, wie Fig. 3 c) zeigt, ganzflächig eine transparente Passivie-
rung, vorzugsweise SiNx 19, aufgebracht. Dann wird in einem Lift-Off-Schritt der Fotolack 13 im Bereich der Kontaktfinger KF und der Kontakte zusammen mit der darüber befindlichen Passivierung 19 entfernt, wodurch sich die in Fig. 3 d) gezeigte fertige Struktur ergibt.
Claims
1. Verfahren zur Herstellung einer Matrix aus Dunnschichttransistoren, insbesondere mit a:Si-H als Halbleiter, für Flüssigkristallbildschirme, gekennzeichnet durch die Schritte:
Aufbringen einer transparenten leitfähigen Schicht (11) für die Bildpunktelektrode auf ein Substrat (10) ;
Aufbringen eines Metalls (12) für die Zeilen und als Gate-Kontakte der Transistoren (TFT) ;
Beschichten mit Fotolack (13) ;
erste Belichtung der Fotolackschicht (13) und Strukturieren der Gate-Kontakte der Dunnschichttransistoren (TFT) und der Bildpunktelektroden;
zweite Belichtung der Fotolackschicht (13) ;
Entfernen der Metallschicht (12) im Bereich der Bildpunkte (BP) ;
Entfernen der Fotolackschicht (13) ;
Aufbringen eines Gate-Isolators (14) für die Dunnschichttransistoren (TFT) ;
Aufbringen eines Halbleiters (15), insbesondere von a:Si-H;
Aufbringen eines p- oder n-dotierten Halbleiters (16) als Drain- und Source-Kontakte (D, S) der Dunnschichttransistoren (TFT) ;
Aufbringen einer Metallisierung (17) der Spalten der Dünnschichttransistor-Matrix sowie der Drain- und Source-Kontakte (D, S) der Dunnschichttransistoren (TFT) ;
Beschichten mit Fotolack (13) ;
erste Belichtung der Fotolackschicht (13) und Strukturieren der Metallisierung (17) außerhalb der Halbleiterkanäle der Dunnschichttransistoren (TFT) ;
zweite Belichtung der Fotolackschicht (13) und Strukturieren der dotierten und intrinsischen Halbleiterschichten (15, 16) außerhalb der Halbleiterkanäle der Dunnschichttransistoren (TFT) ;
Entfernen der Metallisierung (17) im Bereich der Halbleiterkanäle der Dunnschichttransistoren (TFT) ;
Entfernen des dotierten Halbleiters (16) im Bereich der Halbleiterkanäle;
Entfernen des Fotolacks (13);
Aufbringen einer weiteren Metallisierung (18) für Kontakte;
Beschichten mit Fotolack (13) ;
Strukturieren der weiteren Metallisierung (18) ;
Aufbringen einer transparenten Passivierung (19);
Entfernen der Passivierung (19) im Bereich der Kontakte beim Entfernen des Fotolacks (13) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als transparente leitfähige Schicht (11) für die Bildpunktelektroden Indium-Zinnoxyd (ITO) auf ein Glassub- strat (10) aufgesputtert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zeilen- und Gate-Kontakte Titan (12) oder eine TaMo-Legierung aufgesputtert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturierung der ITO- und Titan- bzw. Ta-Mo- Schichten (11, 12) naßchemisch erfolgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nacheinander SiNx als Gate-Isolator (14), a-Si:H als Halbleiter (15) und n+-a-Si:H als Drain- und Source-Kontakte (D, S) in einem Vakuum in einem PECVD-System abgeschieden und durch Plasmaätzen strukturiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spaltenmetallisierung und die Drain- und Source-Kontakte (D, S) eine Molybdän- oder Titanschicht (17) aufgesputtert und durch naßchemisches Ätzen strukturiert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Kontakte eine Aluminiumschicht (18) aufgesputtert und durch naßchemisches Ätzen strukturiert wird.
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| US4767723A (en) * | 1987-10-30 | 1988-08-30 | International Business Machines Corporation | Process for making self-aligning thin film transistors |
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1997
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1998
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- 1998-08-24 EP EP98951194A patent/EP0943156A1/de not_active Withdrawn
- 1998-08-24 WO PCT/DE1998/002463 patent/WO1999018608A1/de not_active Application Discontinuation
- 1998-08-24 JP JP52074299A patent/JP2001507481A/ja active Pending
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60234369A (ja) * | 1984-05-07 | 1985-11-21 | Nec Corp | ２重ゲ−ト型薄膜トランジスタ |
| US4767723A (en) * | 1987-10-30 | 1988-08-30 | International Business Machines Corporation | Process for making self-aligning thin film transistors |
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| "PROCESSES FOR MAKING COMPLETE TWO MASK THIN FILM TRANSISTORS WITH THE DUAL-TONE PHOTORESIST PROCESSING METHOD", IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, vol. 36, no. 4, 1 April 1993 (1993-04-01), pages 477 - 478, XP000364586 * |
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Also Published As
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