JP2009099824A - Thin film transistor device, display device and manufacturing method thereof - Google Patents
Thin film transistor device, display device and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009099824A JP2009099824A JP2007270912A JP2007270912A JP2009099824A JP 2009099824 A JP2009099824 A JP 2009099824A JP 2007270912 A JP2007270912 A JP 2007270912A JP 2007270912 A JP2007270912 A JP 2007270912A JP 2009099824 A JP2009099824 A JP 2009099824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- semiconductor layer
- film
- electrode
- conductive film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
- H10D86/01—Manufacture or treatment
- H10D86/021—Manufacture or treatment of multiple TFTs
- H10D86/0231—Manufacture or treatment of multiple TFTs using masks, e.g. half-tone masks
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
- H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
- H10D86/481—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs integrated with passive devices, e.g. auxiliary capacitors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/136—Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
- G02F1/1362—Active matrix addressed cells
- G02F1/136213—Storage capacitors associated with the pixel electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
- H10D30/67—Thin-film transistors [TFT]
- H10D30/6704—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
- H10D30/6713—Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
- H10D86/40—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs
- H10D86/60—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates characterised by multiple TFTs wherein the TFTs are in active matrices
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
【課題】TFTの特性を向上させることができる薄膜トランジスタ装置を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる薄膜トランジスタ装置は、基板上に形成される半導体層と、半導体層上であって少なくとも保持容量となる領域に形成される導電膜と、半導体層及び導電膜上に形成されるゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上であって導電膜と対向する位置に形成される上部電極、及びチャネル領域と対向する位置に形成されるゲート電極と、ゲート電極及び上部電極上に形成される第1層間絶縁膜と、第1層間絶縁膜上に形成され第1コンタクトホールを介してソース領域に接続されるソース電極と、第1層間絶縁膜上に形成され第2コンタクトホールを介してドレイン領域に接続されるドレイン電極とを有し、半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度は20度以上50度以下であり、導電膜の端部の側面と当該導電膜の底面とのなす角度は0度を超え50度以下である。
【選択図】図2A thin film transistor device capable of improving characteristics of a TFT is provided.
A thin film transistor device according to the present invention includes a semiconductor layer formed over a substrate, a conductive film formed over the semiconductor layer and at least in a region serving as a storage capacitor, and formed over the semiconductor layer and the conductive film. Formed on the gate insulating film, the upper electrode formed on the gate insulating film at a position facing the conductive film, the gate electrode formed on the position facing the channel region, and formed on the gate electrode and the upper electrode A first interlayer insulating film, a source electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the source region via the first contact hole, and formed on the first interlayer insulating film via the second contact hole A drain electrode connected to the drain region, and an angle formed between the side surface of the end portion of the semiconductor layer and the bottom surface of the semiconductor layer is 20 ° to 50 °, and the side surface of the end portion of the conductive film The angle between the bottom surface of the conductive film is less than 50 degrees than 0 degrees.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、薄膜トランジスタ装置、表示装置及びその製造方法に関し、特に、薄膜トランジスタ(TFT: Thin Film Transistor)及び保持容量を有するアクティブマトリクス型表示装置に関する。 The present invention relates to a thin film transistor device, a display device, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an active matrix display device having a thin film transistor (TFT) and a storage capacitor.
近年、TFTを用いた液晶表示装置等の薄型表示装置の開発が進められている。このような表示装置の画素領域には、TFT等のスイッチ素子が形成されている。例えば、MOS(Metal Oxide Semiconductor)構造のTFTが汎用される。MOS構造のTFTは、逆スタガ型やトップゲート型を有する。また、珪素膜等が用いられる半導体膜には、非晶質半導体膜及び多結晶半導体膜がある。これらのTFTの構造及び半導体膜の種類は、表示装置の用途及び性能等により、適宜選択される。例えば、中型又は大型のパネルを有する表示装置では、非晶質半導体膜であるa−Siを用いたa―Si TFT(a−Si:アモルファスシリコン)が用いられる。一方、小型のパネルを有する表示装置では、多結晶半導体膜を用いたTFT(LTPS TFT: Low Temperature Poly Silicon TFT)が用いられることが多い。 In recent years, thin display devices such as liquid crystal display devices using TFTs have been developed. A switch element such as a TFT is formed in the pixel region of such a display device. For example, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) TFT is widely used. The MOS structure TFT has an inverted stagger type or a top gate type. In addition, semiconductor films using a silicon film or the like include an amorphous semiconductor film and a polycrystalline semiconductor film. The structure of these TFTs and the type of semiconductor film are appropriately selected depending on the application and performance of the display device. For example, in a display device having a medium-sized or large-sized panel, an a-Si TFT (a-Si: amorphous silicon) using a-Si which is an amorphous semiconductor film is used. On the other hand, in a display device having a small panel, a TFT using a polycrystalline semiconductor film (LTPS TFT: Low Temperature Poly Silicon TFT) is often used.
LTPS TFTを表示装置の表示領域に用いる場合、画素毎のスイッチングトランジスタの容量を低減することができる。また、ドレイン側に接続する保持容量の面積を低減することができる。このため、LTPS TFTを用いた表示装置は、高解像度及び高開口率とすることができる。さらに、LTPS TFTを表示領域だけでなく、表示領域周辺の回路に使用することにより、IC及びIC装着基板を削減することができる。このため、表示装置の周辺回路を簡素化することができ、狭額縁で高信頼性の表示装置を実現することができる。以上から、LTPS TFTは、例えば、携帯電話機等の小型パネルに用いられるQVGA(画素数;240×320)又はVGA(画素数;480×640)等の高解像度液晶表示装置に汎用される。 When the LTPS TFT is used in the display area of the display device, the capacity of the switching transistor for each pixel can be reduced. In addition, the area of the storage capacitor connected to the drain side can be reduced. For this reason, a display device using LTPS TFTs can have high resolution and a high aperture ratio. Furthermore, by using LTPS TFTs not only in the display area but also in circuits around the display area, ICs and IC mounting substrates can be reduced. Therefore, the peripheral circuit of the display device can be simplified and a highly reliable display device with a narrow frame can be realized. From the above, LTPS TFTs are widely used in high-resolution liquid crystal display devices such as QVGA (number of pixels: 240 × 320) or VGA (number of pixels: 480 × 640) used for small panels such as cellular phones.
以下、LTPS TFTに用いられる多結晶半導体膜の作成方法を説明する。まず、基板上の下地膜として形成された酸化珪素膜等上に非晶質半導体膜を形成する。そして、レーザ光を照射する。これにより、非晶質半導体膜が多結晶化し、多結晶半導体膜が形成される。このように、多結晶半導体膜を形成した後、TFTを形成する(例えば、特許文献1及び2参照)。以下、多結晶半導体膜形成後、TFTを形成する方法について説明する。まず、基板上に形成した多結晶半導体膜上に酸化珪素等からなるゲート絶縁膜を形成する。ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する。そして、ゲート電極をマスクとして、ゲート絶縁膜を介して多結晶半導体膜にリン又はボロン等の不純物を注入し、ソース・ドレイン領域を形成する。その後、ゲート電極及びゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成する。次に、ソース・ドレイン領域に到達するように、ゲート絶縁膜及び層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する。そして、層間絶縁膜上に金属膜を形成し、コンタクトホールを介してソース・ドレイン領域と接続されるソース電極及びドレイン電極を形成する。次に、ドレイン電極に接続される画素電極や自発光素子等を形成する。これにより、アクティブマトリクス型表示装置が形成される。 Hereinafter, a method for forming a polycrystalline semiconductor film used for the LTPS TFT will be described. First, an amorphous semiconductor film is formed on a silicon oxide film or the like formed as a base film on a substrate. Then, laser light is irradiated. As a result, the amorphous semiconductor film is polycrystallized to form a polycrystalline semiconductor film. Thus, after forming the polycrystalline semiconductor film, a TFT is formed (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Hereinafter, a method for forming a TFT after forming a polycrystalline semiconductor film will be described. First, a gate insulating film made of silicon oxide or the like is formed on a polycrystalline semiconductor film formed on a substrate. A gate electrode is formed on the gate insulating film. Then, using the gate electrode as a mask, an impurity such as phosphorus or boron is implanted into the polycrystalline semiconductor film through the gate insulating film to form source / drain regions. Thereafter, an interlayer insulating film is formed over the gate electrode and the gate insulating film. Next, contact holes are formed in the gate insulating film and the interlayer insulating film so as to reach the source / drain regions. Then, a metal film is formed on the interlayer insulating film, and a source electrode and a drain electrode connected to the source / drain region through contact holes are formed. Next, a pixel electrode connected to the drain electrode, a self-luminous element, or the like is formed. Thus, an active matrix display device is formed.
上述したアクティブマトリクス型表示装置に用いられるLTPS TFTは、トップゲート型のTFTである。トップゲート型のTFTは、ゲート電極と多結晶半導体膜との間に、ゲート絶縁膜として略100nmの非常に薄い膜厚を有する酸化珪素膜が形成され、MOS構造を形成する。酸化珪素膜は、膜厚が非常に薄いため、TFTと同時に形成される保持容量の誘電絶縁膜として併用することにより、保持容量の面積を低減することができる。ここで、LTPS TFTを用いた表示装置の製造方法の一例について説明する。LTPS TFTを用いた表示装置では、例えば、特許文献3に記載されているように、多結晶半導体膜であって保持容量の下部電極となる領域に不純物を注入し、当該多結晶半導体膜を低抵抗化することが一般的である。
The LTPS TFT used in the active matrix display device described above is a top gate type TFT. In the top gate type TFT, a silicon oxide film having a very thin film thickness of about 100 nm is formed as a gate insulating film between a gate electrode and a polycrystalline semiconductor film to form a MOS structure. Since the silicon oxide film has a very thin film thickness, the area of the storage capacitor can be reduced by using it as a dielectric insulating film of the storage capacitor formed simultaneously with the TFT. Here, an example of a method for manufacturing a display device using LTPS TFTs will be described. In a display device using an LTPS TFT, for example, as described in
ところで、アクティブマトリクス型の表示装置の画素毎に形成される保持容量の構造は、LTPS TFTとa―Si TFTとで異なる。LTPS TFTと同時に形成される保持容量では、当該保持容量の下部電極は、不純物が注入され低抵抗化された多結晶半導体膜である。また、保持容量の誘電絶縁膜は、膜厚が非常に薄いゲート絶縁膜が用いられる。一方、a―Si TFTと同時に形成される保持容量では、ゲート配線及びソース配線に用いられる金属膜が、膜厚略300〜700nmのゲート絶縁膜を介して対向配置されることが多い。すなわち、a―Si TFTの保持容量と比較して、LTPS TFTの保持容量は、絶縁膜の膜厚が薄い。このため、a―Si TFTとLTPS TFTにおいて、同じ容量を有する保持容量を形成する場合、必要となる保持容量の面積は、LTPS TFTの方が小さくすることができる。 Meanwhile, the structure of the storage capacitor formed for each pixel of the active matrix display device is different between the LTPS TFT and the a-Si TFT. In the storage capacitor formed at the same time as the LTPS TFT, the lower electrode of the storage capacitor is a polycrystalline semiconductor film in which impurities are implanted to reduce the resistance. Further, a gate insulating film having a very thin film thickness is used as the dielectric insulating film of the storage capacitor. On the other hand, in a storage capacitor formed at the same time as an a-Si TFT, a metal film used for a gate wiring and a source wiring is often arranged to face each other with a gate insulating film having a thickness of about 300 to 700 nm. That is, the LTPS TFT has a smaller insulating film thickness than the a-Si TFT. For this reason, when a storage capacitor having the same capacity is formed in the a-Si TFT and the LTPS TFT, the area of the required storage capacitor can be made smaller in the LTPS TFT.
しかしながら、LTPS TFTの場合、保持容量の下部電極として、金属膜ではなく多結晶半導体膜を用いることから、多結晶半導体膜は金属膜と比較して高抵抗であるという問題が伴う。上述したように、LTPS TFTと同時に形成される保持容量は、多結晶半導体膜にリン等の不純物を注入して低抵抗化を行うが、シート抵抗換算でせいぜい数kΩ/□程度までしか低減することができない。このため、例えばTFTから保持容量まで多結晶半導体膜を引き回す場合、高抵抗配線となる問題が生じる。また、多結晶半導体膜において、当該多結晶半導体膜を十分に低抵抗化できない場合、多結晶半導体膜を一方の電極とする保持容量は電圧依存性を有する。この場合、ゲート絶縁膜の膜厚に対応する所望の容量値を得ることが困難である。これにより、LTPS TFTを用いたアクティブマトリクス型表示装置の表示品質が低下する。 However, in the case of LTPS TFT, since a polycrystalline semiconductor film is used as a lower electrode of a storage capacitor instead of a metal film, there is a problem that the polycrystalline semiconductor film has a higher resistance than the metal film. As described above, the storage capacitor formed at the same time as the LTPS TFT is reduced in resistance by injecting impurities such as phosphorus into the polycrystalline semiconductor film, but is reduced to about several kΩ / □ at most in terms of sheet resistance. I can't. For this reason, for example, when the polycrystalline semiconductor film is routed from the TFT to the storage capacitor, there is a problem that the wiring becomes a high resistance wiring. In addition, in a polycrystalline semiconductor film, when the resistance of the polycrystalline semiconductor film cannot be sufficiently reduced, a storage capacitor using the polycrystalline semiconductor film as one electrode has voltage dependency. In this case, it is difficult to obtain a desired capacitance value corresponding to the thickness of the gate insulating film. As a result, the display quality of an active matrix display device using LTPS TFTs is degraded.
このような問題を解決するために、例えば、多結晶半導体膜の下層に金属膜等の導電膜を形成する技術が考えられる。多結晶半導体膜の下層に金属膜等の導電膜が形成された液晶表示パネルが、特許文献4に記載されている。特許文献4に記載の液晶表示パネルは、ガラス基板上に金属電極が形成されていて、当該金属電極上に多結晶シリコン層が形成されている。そして、シリコン酸化膜及び上部電極が形成されている。金属電極、シリコン酸化膜、及び上部電極によって保持容量が形成されている。
In order to solve such a problem, for example, a technique of forming a conductive film such as a metal film under the polycrystalline semiconductor film can be considered.
ここで、多結晶半導体膜の端部において、端部の形状がTFTの特性に大きな影響を与えることが、特許文献5に記載されている。特許文献5に記載の薄膜トランジスタは、半導体膜の端部がテーパ形状となっている。この半導体膜のテーパ角度が一定値より大きい場合、絶縁耐圧不良が発生する。一方、半導体膜のテーパ角度が一定値より小さい場合、半導体膜に寄生トランジスタが形成されたような状態となる。このため、半導体膜の端部の形状を所望のテーパ角度を有するテーパ形状とすることが好ましい。
しかしながら、特許文献4に記載の液晶表示パネルでは、例えば、レーザ光等を用いた高温処理により多結晶シリコンを形成する場合、多結晶シリコン層の下層に形成されている導電膜のイオンが熱拡散を起こす場合がある。これにより、多結晶シリコン層を用いて形成されるTFTの特性が低下する。また、特許文献5に記載の薄膜トランジスタにおける容量素子は、下部電極がポリシリコン膜で形成されている。このため、容量素子が電圧依存性を有し、所望の電圧値を得ることが困難であるという問題点がある。
However, in the liquid crystal display panel described in
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、電圧依存性を低減した保持容量を形成し、ゲート絶縁膜耐性及びTFT特性を向上させることができる薄膜トランジスタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a thin film transistor device capable of forming a storage capacitor with reduced voltage dependency and improving gate insulating film resistance and TFT characteristics. For the purpose.
上述した課題を解決するために、本発明にかかる薄膜トランジスタ装置は、基板上に形成され、ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を有する半導体層と、前記半導体層上であって、少なくとも保持容量となる領域に形成される導電膜と、前記半導体層及び前記導電膜上に形成されるゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上であって、前記導電膜と対向する位置に形成される前記保持容量の上部電極、及び、前記チャネル領域と対向する位置に形成されるゲート電極と、前記ゲート電極、前記上部電極、及び前記ゲート絶縁膜上に形成される第1層間絶縁膜と、前記第1層間絶縁膜上に形成され、第1コンタクトホールを介して前記ソース領域に接続されるソース電極と、前記第1層間絶縁膜上に形成され、第2コンタクトホールを介して前記ドレイン領域に接続されるドレイン電極とを有し、前記半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度は20度以上50度以下であり、前記導電膜の端部の側面と当該導電膜の底面とのなす角度は0度を超え50度以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a thin film transistor device according to the present invention is formed on a substrate and has a semiconductor layer having a source region, a drain region, and a channel region, and at least a storage capacitor on the semiconductor layer. A conductive film formed in a region, a gate insulating film formed on the semiconductor layer and the conductive film, and the storage capacitor formed on the gate insulating film at a position facing the conductive film. An upper electrode; a gate electrode formed at a position facing the channel region; a first interlayer insulating film formed on the gate electrode, the upper electrode, and the gate insulating film; and the first interlayer insulation. A source electrode formed on the film and connected to the source region via the first contact hole; and a second contact hole formed on the first interlayer insulating film. A drain electrode connected to the drain region, and an angle formed between a side surface of the end portion of the semiconductor layer and a bottom surface of the semiconductor layer is 20 degrees or more and 50 degrees or less, and an end portion of the conductive film An angle formed between the side surface of the conductive film and the bottom surface of the conductive film is greater than 0 degree and equal to or less than 50 degrees.
上述した課題を解決するために、本発明にかかる薄膜トランジスタ装置の製造方法は、基板上にソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を有する半導体層を形成する工程と、前記半導体層上であって、少なくとも保持容量となる領域に導電膜を形成する工程と、前記半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度を20度以上50度以下、前記導電膜の端部の側面と当該導電膜の底面とのなす角度を、0度を超え50度以下に形成する工程と、前記半導体層及び前記導電膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極及び保持容量の上部電極を形成する工程と、前記ゲート電極、前記上部電極、及び前記ゲート絶縁膜上に第1層間絶縁膜を形成する工程と、前記第1層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート絶縁膜及び前記第1層間絶縁膜をエッチングすることにより形成された第1コンタクトホールを介して前記ソース領域に接続されるソース電極を形成する工程と、前記第1層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート絶縁膜及び前記第1層間絶縁膜をエッチングすることにより形成された第2コンタクトホールを介して前記ドレイン領域に接続されるドレイン電極を形成する工程とを有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a method of manufacturing a thin film transistor device according to the present invention includes a step of forming a semiconductor layer having a source region, a drain region, and a channel region on a substrate, and at least on the semiconductor layer, Forming a conductive film in a region to be a storage capacitor; an angle formed between a side surface of the end portion of the semiconductor layer and a bottom surface of the semiconductor layer; Forming an angle between the bottom surface of the conductive film and the bottom surface of the conductive film so as to be greater than 0 degree and less than 50 degrees; forming a gate insulating film on the semiconductor layer and the conductive film; and forming a gate electrode on the gate insulating film And a step of forming an upper electrode of a storage capacitor, a step of forming a first interlayer insulating film on the gate electrode, the upper electrode, and the gate insulating film, and a step of forming on the first interlayer insulating film, Forming a source electrode connected to the source region through a first contact hole formed by etching the gate insulating film and the first interlayer insulating film; and forming the source electrode on the first interlayer insulating film. And forming a drain electrode connected to the drain region through a second contact hole formed by etching the gate insulating film and the first interlayer insulating film.
本発明に係る薄膜トランジスタ装置によれば、電圧依存性を低減した保持容量を形成し、ゲート絶縁膜耐性及びTFT特性を向上させることができる。 According to the thin film transistor device of the present invention, it is possible to form a storage capacitor with reduced voltage dependency, and to improve gate insulating film resistance and TFT characteristics.
実施の形態1.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、薄膜トランジスタ装置を有する液晶表示装置に適用したものであるが、その他有機EL表示装置等の平面型表示装置(フラットパネルディスプレイ)等を用いることも可能である。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a liquid crystal display device having a thin film transistor device, but a flat display device (flat panel display) such as an organic EL display device can also be used.
本実施の形態にかかる表示装置は、TFT基板を有している。TFT基板は例えば、TFTアレイ基板である。図1は本実施の形態にかかる表示装置に用いられるTFTアレイ基板の構成を示す平面模式図である。本実施の形態にかかるTFTアレイ基板1は、表示領域2と、表示領域2を囲んで設けられた額縁領域3とを有する。この表示領域2には、複数のゲート配線(走査信号線)4及び複数のソース配線(表示信号線)5が形成されている。複数のゲート配線4はそれぞれ平行に設けられている。同様に、複数のソース配線5はそれぞれ平行に設けられている。またゲート配線4とソース配線5とは直交している。そして、ゲート配線4とソース配線5とに囲まれた領域が画素6となる。すなわち、TFTアレイ基板1上では、画素6がマトリクス状に配列される。また、ゲート配線4と平行であって、画素6を横断するように保持容量配線52aが形成されている。
The display device according to this embodiment has a TFT substrate. The TFT substrate is, for example, a TFT array substrate. FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a TFT array substrate used in the display device according to the present embodiment. The TFT array substrate 1 according to the present embodiment has a
さらに、TFTアレイ基板1の額縁領域3には、走査信号駆動回路7と表示信号駆動回路8とが設けられている。ゲート配線4及びソース配線5は、それぞれ表示領域2から額縁領域3まで延設されている。ゲート配線4は、TFTアレイ基板1の端部で走査信号駆動回路7と接続される。そして、走査信号駆動回路7の近傍には、外部配線9が形成されていて、走査信号駆動回路7と接続されている。ソース配線5は、TFTアレイ基板1の端部で、表示信号駆動回路8と接続される。また、表示信号駆動回路8の近傍には、外部配線10が形成されていて、表示信号駆動回路8と接続される。外部配線9及び10は、例えば、FPC(flexible printed Circuit)等の配線基板からなる。
Further, a scanning signal driving circuit 7 and a display
外部配線を介して走査信号駆動回路7及び表示信号駆動回路8に外部から各種信号が供給される。走査信号駆動回路7は、外部から供給される制御信号に基づいて、ゲート信号(走査信号)をゲート配線4に供給する。このゲート信号によって、ゲート配線4が順次選択される。表示信号駆動回路8は、外部から供給される制御信号又は表示データ等に基づいて表示信号をソース配線5に供給する。これにより、表示データに応じた表示電圧を各画素6に供給することができる。
Various signals are supplied from the outside to the scanning signal driving circuit 7 and the display
画素6内には、少なくとも1つのTFT51と、TFT51と接続される保持容量52とが形成されている。TFT51はゲート配線4とソース配線5が交差する近傍に形成されている。このTTFT51が画素電極に表示電圧を供給するためのスイッチング素子となる。すなわち、ゲート配線4から供給されるゲート信号によって、スイッチング素子であるTFT51がONする。これにより、ソース配線5からTFT51のドレイン電極に接続された画素電極(図示せず)に表示電圧が印加される。そして、画素電極と、画素電極に対向して配置される後述する対向基板に形成される対向電極(図示せず)との間に、表示電圧に応じた電界が生じる。
In the
一方、保持容量52は、TFT51に接続されていて、さらに保持容量配線52aを介して対向電極とも電気的に接続されている。従って、保持容量52は、画素電極と対向電極との間の容量と並列に接続されていることになる。また、TFTアレイ基板1の表面には、配向膜(図示せず)が形成されている。
On the other hand, the
さらに、TFTアレイ基板1は、当該TFTアレイ基板1に対向した位置に対向基板(図示せず)が形成される。対向基板は、例えば、カラーフィルタ基板であり、液晶表示装置の視認側に配置される。対向基板には、カラーフィルタ、ブラックマトリクス(BM)、対向電極、及び配向膜等が形成される。なお、対向電極は、TFTアレイ基板1側に形成される場合がある。そして、TFTアレイ基板1と対向基板との間に液晶層が挟持される。すなわち、TFTアレイ基板1と対向基板の間に液晶が注入される。さらに、TFTアレイ基板1及び対向基板において、それぞれ対向面とは反対側の面に、偏光板(図示せず)、又は位相差板(図示せず)等が設けられている。また、液晶表示装置の視認側の反対側には、バックライトユニット(図示せず)等が配設される。バックライトから照射される光は対向基板に形成された偏光板等を介して液晶層を通過する。 Further, the TFT array substrate 1 is formed with a counter substrate (not shown) at a position facing the TFT array substrate 1. The counter substrate is, for example, a color filter substrate, and is disposed on the viewing side of the liquid crystal display device. On the counter substrate, a color filter, a black matrix (BM), a counter electrode, an alignment film, and the like are formed. The counter electrode may be formed on the TFT array substrate 1 side. A liquid crystal layer is sandwiched between the TFT array substrate 1 and the counter substrate. That is, liquid crystal is injected between the TFT array substrate 1 and the counter substrate. Furthermore, in the TFT array substrate 1 and the counter substrate, a polarizing plate (not shown), a phase difference plate (not shown), or the like is provided on the surface opposite to the counter surface. Further, a backlight unit (not shown) or the like is disposed on the opposite side of the liquid crystal display device from the viewing side. Light emitted from the backlight passes through the liquid crystal layer through a polarizing plate or the like formed on the counter substrate.
上述したように、画素電極と対向基板に形成された対向電極との間に表示電圧に応じた電界が生じる。すなわち、このとき生じる電界によって液晶が駆動する。これにより、TFTアレイ基板1と対向基板間に注入された液晶の配向方向が変化する。すなわち、液晶層を通過する光の偏向状態が変化する。従って、バックライトから照射された光は、対向基板に形成された偏光板を通過することによって直線偏光となり、液晶層を通過することによりさらに偏光状態が変化する。このため、液晶層を通過する光の偏光状態に応じて、対向基板側の偏光板を通過する光量が変化する。すなわち、バックライトから液晶表示パネルを透過する透過光のうち、視認側の偏光板を通過する光の光量が、液晶層を通過する光の偏光状態に応じて変化する。一方、液晶の配向方向は、印加される表示電圧によって変化する。このため、表示電圧を制御することにより、視認側の偏光板を通過する光量を変化させることができる。すなわち、画素毎に表示電圧を変更することにより、所望の画像を表示することができる。なお、保持容量52は、画素電極と対向電極との間の電界と並列に電界が形成されることにより、表示電圧の保持を行うことができる。
As described above, an electric field corresponding to the display voltage is generated between the pixel electrode and the counter electrode formed on the counter substrate. That is, the liquid crystal is driven by the electric field generated at this time. Thereby, the alignment direction of the liquid crystal injected between the TFT array substrate 1 and the counter substrate changes. That is, the deflection state of light passing through the liquid crystal layer changes. Therefore, the light irradiated from the backlight becomes linearly polarized light by passing through the polarizing plate formed on the counter substrate, and the polarization state is further changed by passing through the liquid crystal layer. For this reason, the light quantity which passes the polarizing plate by the side of a counter substrate changes according to the polarization state of the light which passes a liquid crystal layer. That is, among the transmitted light that passes through the liquid crystal display panel from the backlight, the amount of light that passes through the polarizing plate on the viewing side changes according to the polarization state of the light that passes through the liquid crystal layer. On the other hand, the alignment direction of the liquid crystal changes depending on the applied display voltage. For this reason, the light quantity which passes the polarizing plate by the side of visual recognition can be changed by controlling a display voltage. That is, a desired image can be displayed by changing the display voltage for each pixel. Note that the
次に、このように構成されたTFTアレイ基板1について、更に詳細に説明する。図2に本実施の形態にかかるTFTアレイ基板1を構成する薄膜トランジスタ装置(以下、TFT装置という。)のTFT51及び保持容量52の断面図を示す。図2に示すように、絶縁性基板であるガラス基板11上に下地膜12として、例えばSiN膜12a及びSiO2膜12bが形成されている。下地膜12上にポリシリコン等からなる多結晶半導体層16(以下、半導体層という。)が形成されている。半導体層16は、TFT51において、ソース領域16a、ドレイン領域16b、及びチャネル領域16cを有し、保持容量52において、保持容量下部領域16dを有する。ソース領域16a及びドレイン領域16bには不純物が注入されていて、チャネル領域16cと比較して低抵抗となっている。また、保持容量下部領域16d上に導電膜15が形成されている。そして、保持容量下部領域16dと導電膜15との積層構造が、保持容量52の下部電極として機能する。なお、図2において、保持容量下部領域16dとドレイン領域16bとの境界については記載していないが、導電膜15の下部に相当する領域を保持容量下部領域16dとする。また、半導体層16の端部において、半導体層16の底面と側面のなす角度は20度以上50度以下である。また、導電膜15の底面と側面のなす角度は0度を超え50度以下である。すなわち、半導体層16の端部を、20度以上50度以下のテーパ形状に形成し(以下、テーパ形状が形成された領域をテーパ部という。)、導電膜15を、0度を超え50度以下のテーパ形状に形成する。そして、半導体層16、導電膜15、及びSiO2膜12b上にSiO2からなるゲート絶縁膜18が形成されている。ゲート絶縁膜18上に、半導体層16の一部であるチャネル領域16cと対向するように、ゲート電極19aが形成されている。また、導電膜15と対向するように、保持容量52の上部電極19bが形成されている。すなわち、保持容量52は、半導体層16及び導電膜15の積層構造からなる下部電極、上部電極19b、並びに、誘電絶縁膜としてのゲート絶縁膜18から構成されている。そして、ゲート絶縁膜18、ゲート電極19a及び保持容量52の上部電極19b上に第1層間絶縁膜20が形成されている。第1層間絶縁膜20及びゲート絶縁膜18に、第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bが形成されている。そして、第1層間絶縁膜20上に形成されているソース電極22aが第1コンタクトホール21aを介して半導体層16のソース領域16aに接続されている。また、第1層間絶縁膜20上に形成されているドレイン電極22bが、第2コンタクトホール21bを介して、半導体層16のドレイン領域16bに接続されている。ここで、ソース電極22aは、ソース配線5と一体に形成してもよい。
Next, the TFT array substrate 1 configured as described above will be described in more detail. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
図2に示すTFT装置において、低抵抗である導電膜15も保持容量52の下部電極として機能させることにより、下部電極に所望の電圧を確実に印加することができる。従って、安定した容量を形成することができるという効果を奏する。すなわち、電圧依存性を低減した保持容量52を形成することができるため、絶縁膜の膜厚に対応した所望の容量値を有するTFT装置を形成することができる。これにより、TFT装置の初期故障を低減することができる。さらに、半導体層16の端部は、20度以上50度以下のテーパ形状に形成する。また、導電膜15の端部は50度以下のテーパ形状に形成する。導電膜15及び半導体層16のテーパ部のテーパ角度を50度以下とすることにより、ゲート絶縁膜18のカバレッジ不良を低減することができる。このため、半導体層16及び導電膜15の端部におけるゲート電極19aと半導体層16、及び保持容量52の上部電極19bと導電膜15との間の電界集中によるゲート絶縁膜破壊を低減することができる。また、半導体層16のテーパ部のテーパ角度を20度以上とすることにより、半導体層16の平坦部の膜厚より、膜厚が薄いテーパ部の領域が増大することによる、寄生トランジスタの形成を無視できる程度に抑え込むことができる。以上により、TFTの特性を向上させることができる。
In the TFT device shown in FIG. 2, by making the
次に、図3乃至図7を用いて図2に示すTFT装置の製造方法を示す。図3乃至図7は、本実施の形態にかかるTFT装置の製造方法を示す製造工程断面図である。図3(a)に示すように、ガラス又は石英等の光透過性を有する材料からなる絶縁性基板であるガラス基板11上に、CVD法を用いて、光透過性を有する絶縁膜であるSiN膜12aやSiO2膜12bを半導体層16の下地膜として形成する。本実施の形態では、例えば、ガラス基板上にSiN膜12aを膜厚40〜60nmに形成し、さらにSiO2膜12bを膜厚180〜220nmに形成する。すなわち、下地膜12を積層構造とする。下地膜12は、主にガラス基板11からNa等の可動イオンが半導体層16に拡散することを防止するために形成したものであり、上記の膜の構成や膜厚に限られない。下地膜12上に、CVD法を用いて非晶質半導体膜13を形成する。本実施の形態では、非晶質半導体膜13として、シリコン膜を用いて、膜厚30〜100nm、好ましくは、60〜80nmに形成する。これらの下地膜12及び非晶質半導体膜13は、同一装置又は同一チャンバ内で連続的に形成することが好ましい。これにより、大気雰囲気中に存在するボロン等の汚染物質が各膜の界面に取り込まれることを防止することができる。また、非晶質半導体膜13を形成後、高温中でアニールを行うことが好ましい。これは、CVD法によって形成した非晶質半導体膜13の膜中に多量に含有された水素を低減するために行う。本実施の形態では、窒素雰囲気中の低真空状態で保持したチャンバ内を480℃程度に加熱し、非晶質半導体膜13を形成した基板を45分間保持する。これにより、非晶質半導体膜13を結晶化する際において、温度が上昇する場合にも、水素の過激な離脱を防止することができる。そして、非晶質半導体膜13の結晶後に生じる表面の荒れを防止することができる。
Next, a manufacturing method of the TFT device shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. 3 to 7 are manufacturing process sectional views showing the manufacturing method of the TFT device according to this embodiment. As shown in FIG. 3A, SiN, which is a light-transmitting insulating film, is formed on a
次に、非晶質半導体膜13の表面に形成された自然酸化膜をフッ酸等でエッチング除去する。そして、非晶質半導体膜13に窒素等のガスを吹きつけながら、レーザ光を照射する。窒素を噴きつけながら非晶質半導体膜13にレーザ光を照射することにより、結晶粒界部分に発生する隆起の高さを抑制することができる。ここで、レーザ光は、所定の光学系を通して線状のビームに変換された後、非晶質半導体膜13に照射される。本実施の形態では、レーザ光としてYAGレーザの第2高調波(発振波長:532nm)を用いる。YAGレーザの第2高調波に代えて、エキシマレーザを用いてもよい。以上に示すように、非晶質半導体膜13にレーザ光を照射することにより、多結晶半導体膜14を形成する。当該多結晶半導体膜14は後の工程で、パターニングされて半導体層16となる。
Next, the natural oxide film formed on the surface of the
次に、多結晶半導体膜14上に保持容量52の下部電極を形成するための導電膜15を形成する。導電膜15は、Cr、Mo、W、及びTa、又はこれらを主成分とする合金膜を用いることが好ましい。本実施の形態では、導電膜15は、DCマグレトロンスパッタリング法(以下、DCスパッタ法という。)を用いて、Mo合金膜を膜厚20nmに形成する。導電膜15の膜厚は20nmとしたが、25nm以下であればよい。導電膜15の膜厚を25nm以下とすることにより、この後に行う不純物イオンドーピングの際に、下層の半導体層16にまで不純物イオンが到達するので、導電膜15と半導体層16との間に良好なオーミック性コンタクトを得ることができるという効果を奏する。
Next, a
そして、図3(b)に示すように、導電膜15をパターニングする。導電膜15は、後に保持容量52となる領域である半導体層16(多結晶半導体膜14)の保持容量下部領域16d上にパターニングする。まず、導電膜15上に、スピンコートによって感光性樹脂であるフォトレジストを塗布する。フォトレジストを公知の写真製版法により、露光及び現像する。これにより、フォトレジストが所望の形状にパターニングされる。本実施の形態では、後に保持容量52となる領域である半導体層16(多結晶半導体膜14)の保持容量下部領域16d上に導電膜15を形成する。そして、導電膜15及び導電膜15の下層に形成された半導体層16を保持容量52の下部電極として機能させることにより、電圧依存性を低減した保持容量52を形成することができる。これにより、絶縁膜の膜厚に対応した所望の容量値を有するTFT装置を形成することができ、TFT装置の初期故障を低減することができる。
Then, as shown in FIG. 3B, the
また、導電膜15のパターニングは、例えば、硝酸及びリン酸を混合した薬液を用いたウエットエッチング法により行う。このとき、導電膜15の端部の形状が50度以下のテーパ形状となるように調整された薬液を用いる。具体的には、硝酸濃度を調整し、導電膜15とフォトレジストの界面に薬液が染み込みやすくなるようにする。又は、酢酸を添加して薬液の濃度調整を行う。これにより、導電膜15の端部の側面と底面とのなす角度を50度以下とすることができる。
The
次に、図3(c)に示すように、多結晶半導体膜14を公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングし、半導体層16を形成する。このとき、半導体層16の端部を20度以上50度以下のテーパ形状に形成する。本実施の形態では、CF4及びO2を混合したガスを用いたドライエッチング法により、島状に半導体層16を形成する。また、エッチングガスにO2を混合しているため、写真製版法により形成したフォトレジストを後退させながらエッチングすることができる。これにより、半導体層16の端部の形状をテーパ形状とすることができる。また、このドライエッチング条件は下地膜となるSiO2膜12bに対して選択比を有することが好ましい。ドライエッチングの場合、例え下地膜12に対して高いエッチング選択比を有していても、オーバーエッチング時には少なからず下地膜12をエッチングすることになり、よってほぼ必然的に、半導体層16直下のSiO2膜12bの膜厚より、半導体層16が形成されない領域のSiO2膜12bの膜厚が薄くなる。この時、半導体層16端部近傍におけるSiO2膜12bは、水平面に対して傾きを有することになる。この傾きは、SiO2膜12bのエッチングレートに対する多結晶半導体膜14のエッチングレートを表す、エッチング選択比を高くすることにより、小さくすることができる。つまり、高エッチング選択比となるようにドライエッチング条件を調整することによって、半導体層16端部近傍におけるSiO2膜12bの水平面に対する傾きを、半導体層16の水平面に対する傾きより小さくすることが可能となる。これにより、半導体層16とSiO2膜12bとの間の応力を低減することができ、半導体層16及びSiO2膜12b上に形成されるゲート絶縁膜18のクラックの発生を防止することができる。また、ゲート絶縁膜18のカバレッジ不良を防止することができる。このため、ゲート電極19aをウエットエッチングする際のエッチング液がゲート絶縁膜18に浸透することによって、ゲート電極19aが断線することを防止することができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the
ここで、図8(a)乃至(d)に図2に示すTFT装置の一部を示し、導電膜15及び半導体層16の端部の形状の影響について説明する。図8(a)及び図8(b)は、半導体層16の端部のテーパ角度が50度より大きく、かつ、半導体層16上の導電膜15の端部のテーパ角度が50度より大きい場合のTFT装置の一部を示す断面図である。図8(c)は、半導体層16の端部のテーパ角度が20度より小さく、かつ、半導体層16上の導電膜15の端部のテーパ角度が20度より小さい場合のTFT装置の一部を示す断面図である。図8(d)は、本実施の形態にかかるTFT装置であって、半導体層16上に導電膜15を形成し、かつ、半導体層16の端部の形状を20度以上50度以下、導電膜15の端部の形状を50度以下としたTFT装置の一部を示す断面図である。
Here, FIGS. 8A to 8D show a part of the TFT device shown in FIG. 2, and the influence of the shape of the end portions of the
図8(a)に示すように、半導体層16及び導電膜15の端部のテーパ角度が50度より大きい場合、導電膜15の端部上に形成されるゲート絶縁膜18の膜厚bが、導電膜15の平坦部上に形成されるゲート絶縁膜18の膜厚aより薄い。また、半導体層16の端部上に形成されるゲート絶縁膜18の膜厚dが、半導体層16の平坦部上に形成されるゲート絶縁膜18の膜厚cより薄い。このため、ゲート絶縁膜18上に、導電膜15端部及び半導体層16端部を覆って保持容量52の上部電極19bが形成される場合には、ゲート絶縁膜18が部分的に薄いことを起因とした、上部電極19bと導電膜15間及び上部電極19bと半導体層16間の電界集中が生じ、これによりゲート絶縁膜破壊が生じやすくなる。
As shown in FIG. 8A, when the taper angle of the end portions of the
また一方、図8(b)に示すように、半導体層16及び導電膜15の端部のテーパ角度が50度より大きい場合、ゲート絶縁膜18の成膜条件によってはそのカバレッジ形状を起因として、例えばゲート絶縁膜18上に形成される保持容量52の上部電極19bにカバレッジ不良が生じる場合がある。これにより、保持容量52の上部電極19bをウエットエッチングする際、カバレッジ不良部にエッチング液が浸透し、保持容量52の上部電極19bの断線を引き起こしてしまう。また、図8(c)に示すように、半導体層16の端部のテーパ角度が20度より小さく、かつ、導電膜15の端部のテーパ角度が20度より小さい場合、半導体層16の実効膜厚が薄いテーパ部の領域が、半導体層16の平坦部を含む半導体層領域全体に占める割合が大きくなる。この場合、並列に形成されることになった閾値電圧の異なる寄生トランジスタの影響が無視できなくなり、所望のTFT動作が得られなくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the taper angle of the end portions of the
図8(d)に示すように、本実施の形態にかかるTFT装置は、半導体層16上に導電膜15を形成し、導電膜15の端部の側面と底面とのなす角度αを50度以下とし、半導体層16の端部の側面と底面とのなす角度βを20度以上50度以下とする。導電膜15及び半導体層16のテーパ角度を50度以下とすることにより、ゲート絶縁膜18のカバレッジ不良を防止することができる。また、半導体層16及び導電膜15の端部における保持容量52の上部電極19bと半導体層16、及び保持容量52の上部電極19bと導電膜15との間の電界集中によるゲート絶縁膜破壊を防止することができる。また、半導体層16のテーパ角度を20度以上とすることにより、半導体層16の平坦部の膜厚より、膜厚の薄いテーパ部の領域が増大することによる、寄生トランジスタの形成を防止することができる。これにより、TFTの特性を向上させることができる。
As shown in FIG. 8D, in the TFT device according to this embodiment, the
さらに、本実施の形態では、オーバーエッチングにより、SiO2膜12bの半導体層16が形成されている領域の近傍において、SiO2膜12bを、水平面に対して傾きγを有する形状とする。この傾きγは、半導体層16の端部の側面と底面とのなす角度βより小さい。これにより、半導体層16とSiO2膜12bとの間の応力を低減することができ、半導体層16及びSiO2膜12b上に形成されるゲート絶縁膜18のクラックの発生を防止することができる。また、ゲート絶縁膜18のカバレッジ不良を防止することができる。このため、保持容量52の上部電極19bをウエットエッチングする際のエッチング液がゲート絶縁膜18に浸透することによって、ゲート電極19aが断線することを防止することができる。
Further, in the present embodiment, the SiO 2 film 12b is shaped to have an inclination γ with respect to the horizontal plane in the vicinity of the region where the
上述のTFT装置の製造方法において、多結晶半導体膜14及び導電膜15のパターニングの際、公知の写真製法を用いることとしたが、公知のハーフトーンマスクを用いて1回の写真製版工程でパターニングしてもよい。以下、図4及び図5を用いて、多結晶半導体膜14及び導電膜15のパターニングの際にハーフトーンマスクを用いてパターニングする方法について説明する。図4(a)は、多結晶半導体膜14上に導電膜15を形成したものであって、図3(a)と同一である。次に、図4(b)に示すように、導電膜15上にフォトレジスト17を塗布する。まず、導電膜15上全面にフォトレジスト17を塗布する。その後、半導体層16を形成する領域上であって、導電膜15を形成する領域以外のフォトレジスト17aをハーフ露光及び現像処理により膜厚を薄くし、導電膜15を形成する領域である保持容量下部領域16dのフォトレジスト17bを厚くする。
In the manufacturing method of the TFT device described above, a known photolithography method is used for patterning the
本実施の形態では、例えばポジ型のフォトレジストを用いる。ポジ型のフォトレジスト17は、露光量が多い程、後に残存するレジストの膜厚が薄くなるものである。このため、図4(b)に示す形状のレジストを形成する場合、半導体層16を形成する領域上であって、導電膜15を形成する領域以外のフォトレジスト17aへの照射光量が、導電膜15を形成する領域である保持容量下部領域16dのフォトレジスト17bへの照射光量より大きく、かつ、半導体層16を形成しない領域への照射光量より小さくする。本実施の形態では、露光部位毎に照射光量が調整されるように、透過光量が少なくとも2段階で異なる領域を有するハーフ露光用のフォトマスクを用いて露光を行う。このようなフォトマスクを用いることにより、露光回数を1回とすることができる。透過光量が少なくとも2段階で異なる領域を有するフォトマスクを用いて露光を行う場合、露光回数を1回とすることができるが、保持容量下部領域16dのフォトレジスト17b以外の領域に弱い光量で照射を行う露光工程と、半導体層16形成領域以外の領域に強い光量で照射を行う露光工程とに分けてもよい。この場合、露光工程は2回必要となるが、透過光量が少なくとも2段階で異なる領域を有するフォトマスクが不要となる。すなわち、通常のフォトマスクを用いて図4(b)に示すフォトレジスト17を形成することができる。なお、ネガ型のレジストを用いる場合、露光の際の照射光量の大小関係は逆になる。
In this embodiment, for example, a positive photoresist is used. The
図4(b)に示すようなフォトレジスト17をマスクにして導電膜15をエッチングした後に、多結晶半導体膜14をエッチングして半導体層16を形成した状態を図4(c)に示す。
FIG. 4C shows a state where the
本実施の形態では、導電膜15としてMo合金膜を用いたので、CF4とO2との混合ガスを用いたドライエッチングを用いた。エッチングガスにO2が混合されているので、フォトレジスト17の端部を後退させながらエッチングできる。これにより、導電膜15と半導体層16の端部、及び半導体層16が形成されている近傍のSiO2膜12bを、水平面に対して傾きを有するように加工することができる。
In this embodiment, since a Mo alloy film is used as the
この時、上述したように、半導体層16のテーパ角度を20度以上50度以下とする。テーパ角度を50度以下とすることにより、電界集中によるゲート絶縁膜破壊を防止することができ、また後に形成されるゲート絶縁膜18及び保持容量52の上部電極19bのカバレッジ不良による、上部電極19bの断線を低減することができる。また一方、テーパ角度を20度以上とすることにより、寄生トランジスタの形成を防止することができる。更に、半導体層16が形成されている近傍のSiO2膜12bを、水平面に対して傾きを有し、この傾きを半導体層16のテーパ角度より小さくすることにより、半導体層16とSiO2膜12bとの間の応力を低減することができ、ゲート絶縁膜18の耐性を向上することができる。また、同部においてもゲート絶縁膜18及び保持容量52の上部電極19bのカバレッジが良好なものとなるため、上部電極19bをウエットエッチングする場合の、エッチング液浸透による断線を回避することが可能となる。
At this time, as described above, the taper angle of the
次に、図4(c)に示すように、導電膜15及び半導体層16をパターニングした後、図5(a)に示すように保持容量下部領域16dのフォトレジスト17bのみを残存させる。本実施の形態では、O2ガスを用いたアッシング処理により、フォトレジスト17の膜厚を一様に薄くする。このとき、アッシング処理の時間は予め決めておいてもよいし、導電膜15がアッシング処理で用いるプラズマに晒される際に生じる発光現象をモニタして決めてもよい。ここでは、導電膜15及び多結晶半導体膜14をエッチングによってパターニングした後、フォトレジスト17の膜厚を一様に薄くすることとしたが、この2つの工程は同時に行ってもよい。すなわち、エッチングされる膜の膜厚及びエッチング速度の比率を考慮したエッチングにより、図4(b)に示す状態から図5(a)に示す状態に移行してもよい。
Next, after patterning the
そして、図5(b)に示すように、保持容量下部領域16dのフォトレジスト17bをマスクとして、導電膜15をエッチング除去する。このとき、導電膜15の下層の半導体層16をエッチングしないように、選択性を有するエッチングを行うことが好ましい。なお、導電膜15と半導体層16との界面に生じる反応層は、エッチング除去してもよい。例えば、反応層はMoシリサイド層であって、CF4及びArの混合ガスによるドライエッチングにより除去する。上述したように、本実施の形態では、導電膜15として、Mo合金膜を用いたため、硝酸及びリン酸を混合した薬液を用いたウエットエッチングにより導電膜15をエッチング除去する。このとき、硝酸濃度を調整し、導電膜15とフォトレジストの界面に薬液が染み込みやすくなるようにする。これにより、導電膜15の端部の形状を50度以下のテーパ角度を有するテーパ形状とすることが可能となる。導電膜15の端部の形状を50度以下のテーパ角度を有するテーパ形状とすることにより、ゲート絶縁膜18のカバレッジ不良を防止することができる。また、導電膜15の端部におけるゲート電極19aと導電膜15との間の電界集中によるゲート絶縁膜破壊を防止することができる。以上から、TFTの特性を向上させることができる。
Then, as shown in FIG. 5B, the
以上の工程により、1回の写真製版法で図5(b)に示すように、半導体層16上の所望の位置に導電膜15をパターニングすることができる。つまり、図5(b)に示すように、導電膜15は、半導体層16が形成される領域の内側に形成されることになる。また、このような構造とする場合には、導電膜15及び半導体層16を別々にパターニングするよりも写真製版工程を1回減少させることができる。これにより、TFT装置の生産性を向上させることができる。
Through the above steps, the
次に、図5(b)において、フォトレジスト17bを除去した後、図6(a)に示すように、導電膜15、半導体層16、及び下地膜12上にゲート絶縁膜18を形成する。ゲート絶縁膜18としては、SiN膜及びSiO2膜等を用いる。本実施の形態では、ゲート絶縁膜18として、SiO2膜を用いる。そして、CVD法を用いて膜厚80nm以上100nm以下に形成する。ゲート絶縁膜18の膜厚を80nm以上とすることにより、多結晶化された半導体層16の表面凹凸や、半導体層16の端部でのゲート絶縁膜破壊を回避することができ、100nm以下とすることにより、後の注入工程にて半導体層16へ所望の不純物量の導入が可能となる。また、半導体層16の表面粗さを略3nm以下とする。そして、ゲート電極19aと交差する半導体層16の端部、及び、SiO2膜12bの半導体層16が形成されている領域の近傍をテーパ形状にする。これにより、ゲート絶縁膜18の被覆性を向上させることができるため、TFT装置の初期故障を低減することができる。
Next, in FIG. 5B, after removing the
そして、ゲート絶縁膜18上にゲート電極19a及び配線等を形成するための導電膜を形成する。導電膜を公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングし、ゲート電極19a、保持容量の上部電極19b、及びゲート配線4(図1参照)を形成する。保持容量52の上部電極19bは、導電膜15と対向するように形成する。ゲート電極19a及び上部電極19bとしては、Cr、Mo、W、及びTa、又はこれらを主成分とする合金膜等が用いられる。本実施の形態では、DCスパッタ法により、Moを主成分とする合金膜を膜厚200〜400nmに形成する。また、導電膜のエッチングは、硝酸とリン酸を混合した薬液を用いたウエットエッチング法により行った。
Then, a conductive film is formed on the
次に、ゲート電極19aをマスクとして、ゲート絶縁膜18を介して半導体層16に不純物を注入する。ここで、不純物は、P(リン)又はB(ボロン)等を用いる。Pを注入した場合、n型TFTを形成することができる。また、ゲート電極19aの加工をn型TFT用ゲート電極とp型TFT用ゲート電極の2回に分けて行う場合、同一基板上にn型とp型のTFTを作り分けて、CMOS構造のTFT装置を形成することができる(図示せず)。P又はBの不純物の注入は、イオンドーピング法を用いて行う。このイオンドーピング法においては、ガラス基板11の表面に対して垂直方向からイオンを照射してもよいが、斜め方向からイオンを照射してもよい。
Next, impurities are implanted into the
イオンドーピング法により、半導体層16に不純物が注入されたソース領域16a及びドレイン領域16bが形成されると同時にゲート電極19aによりマスクされ不純物が注入されなかったチャネル領域16cが形成される。上述したように、半導体層16の保持容量下部領域16d上に導電膜15が形成されていて、当該導電膜15の膜厚は略25nm以下と薄い。このため、例えば、導電膜15が保持容量52の上部電極19bに覆われずにはみ出している領域がある場合、はみ出した領域の半導体層16の保持容量下部領域16dにも不純物が注入される。これにより、導電膜15と半導体層16との間のオーミック性コンタクトを得ることができる。また、導電膜15が上部電極19bに覆われずにはみ出している領域がない場合においても、イオン照射をガラス基板11の表面に対して斜め方向から行うことによって、保持容量下部領域16dに不純物を注入することができる。以上の工程により、図6(a)に示すように、TFT51が形成される領域において、ゲート電極19a、ゲート絶縁膜18、及び半導体層16の積層構造が形成される。また、保持容量52が形成される領域において、保持容量の上部電極19b、ゲート絶縁膜18、導電膜15、及び保持容量下部領域16dの積層構造が形成される。
By ion doping, a
次に、図6(b)に示すように、ゲート電極19a、上部電極19b、及びゲート絶縁膜18上に第1層間絶縁膜20を形成する。本実施の形態では、第1層間絶縁膜20は、CVD法を用いて膜厚500〜700nmのSiO2膜を形成する。そして、窒素雰囲気中で450℃に加熱したアニール炉に1時間程度保持する。これは、半導体層16のソース領域16a及びドレイン領域16bに注入された不純物元素を活性化させるために行う。なお、第1層間絶縁膜20は、SiO2膜に限らず、SIN膜又は有機膜等でもよい。
Next, as shown in FIG. 6B, a first
そして、ゲート絶縁膜18及び第1層間絶縁膜20を公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングする。ここでは、半導体層16のソース領域16aに到達する第1コンタクトホール21a及びドレイン領域16bに到達する第2コンタクトホール21bを形成する。第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bを形成することにより、半導体層16のソース領域16a及びドレイン領域16bが露出する。本実施の形態では、CHF3、O2、及びArの混合ガスを用いたドライエッチングにより、第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bを形成する。
Then, the
その後、第1コンタクトホール21a内、第2コンタクトホール21b内、及び第1層間絶縁膜20上に導電膜を形成する。そして、公知の写真製版法を用いて導電膜を所望の形状にパターニングする。これにより、信号線であるソース電極22a、ドレイン電極22b、及びソース配線5(図1参照)を形成する。本実施の形態では、ソース電極22a、ドレイン電極22b、及びソース配線5は、DCスパッタ法により、Mo膜、Al膜、及びMo膜を連続して形成したMo/Al/Moの積層構造とする。Al膜の膜厚は、200〜400nm、Mo膜の膜厚は、50〜150nmとする。また、ソース電極22a及びドレイン電極22bのエッチングは、SF6とO2の混合ガス及びCl2とArの混合ガスを用いたドライエッチング法により行う。以上の工程により、ソース領域16a上では、半導体層16に接続されるソース電極22aが形成される。また、ドレイン領域16b上では、半導体層16に接続されるドレイン電極22bが形成される。
Thereafter, a conductive film is formed in the
以上の一連の工程により、TFT51及び保持容量52を形成することができる。本実施の形態では、TFT51に直列に接続される保持容量52の下部電極を、半導体層16及び導電膜15の積層構造とする。すなわち、低抵抗である導電膜15、及び導電膜15の下層に形成されている半導体層16を保持容量52の下部部電極とすることにより、下部電極に所望の電圧を確実に印加することができる。このため、安定した容量を有する保持容量52を形成することができるという効果を奏する。また、半導体層16の端部を、20度以上50度以下のテーパ角度を有するテーパ形状とし、導電膜15の端部を50度以下のテーパ角度を有するテーパ形状とすることにより、ゲート絶縁膜破壊を低減し、更に保持容量52の上部電極19bの断線を低減することができる。また、寄生トランジスタが形成されることを防止することができる。以上により、TFTの特性を向上させることができる。
Through the series of steps described above, the
上述に示す工程で形成されたTFT装置をアクティブマトリクス型の表示装置に適用する場合、さらにドレイン電極22bに画素電極等を接続する。以下、図6(b)に示すTFT装置に画素電極等を形成したTFT装置を示した図7を用いて、その製造方法について説明する。
When the TFT device formed in the above-described process is applied to an active matrix display device, a pixel electrode or the like is further connected to the
図7に示すように、第1層間絶縁膜20、ソース電極22a、及びドレイン電極22b上に第2層間絶縁膜23を形成する。そして、第2層間絶縁膜23に、公知の写真製版法を用いてドレイン電極22bに到達するように第3コンタクトホール24を形成する。本実施の形態では、第2層間絶縁膜23は、CVD法を用いて膜厚200〜300nmのSiN膜を形成する。第3コンタクトホール24は、CF4及びO2の混合ガスを用いたドライエッチングによって形成する。そして、第2層間絶縁膜23上にITO又はIZO等の透明性を有する導電膜を形成し、公知の写真製版法により所望の形状にパターニングし、画素電極25を形成する。本実施の形態では、導電膜は、Arガス、O2ガス、及びH2Oガスを混合したガスを用いたDCスパッタ法により、加工性に優れた非晶質の透明導電膜を形成する。ここで、画素電極25は、第3コンタクトホール24を介して、ドレイン電極22bに接続されるようにパターニングされる。また、導電膜のエッチングは、シュウ酸を主成分とする薬液を用いたウエットエッチング法により行う。この後は、不要なレジストを除去してアニールを行い、非晶質の透明導電膜からなる画素電極25を結晶化させる。これにより、表示装置用いられるTFT装置が形成される。
As shown in FIG. 7, a second
本実施の形態では、半導体層16の保持容量下部領域16d上にのみ導電膜15を形成した。すなわち、保持容量52の下部電極となる半導体層16上に低抵抗の導電膜15を形成し、当該導電膜15及び導電膜15の下層の半導体層16を保持容量の下部電極として機能させることにより、電圧依存性を低減した保持容量を形成することができる。このとき、半導体層16の端部の形状を20度以上50度以下のテーパ角度を有する形状とする。また、導電膜15の端部の形状を50度以下のテーパ角度を有する形状とする。半導体層16及び導電膜15のテーパ角度を50度以下とすることにより、ゲート絶縁膜18のカバレッジ不良を低減することができ、電界集中によるゲート絶縁膜破壊及び保持容量52の上部電極19bの断線を防止することができる。これにより、電圧依存性を低減した安定した容量を形成することができる。また、半導体層16のテーパ角度を20度以上とすることにより、半導体層16に寄生トランジスタが形成されることを防止することができる。以上により、TFTの特性を向上させることができる。また、SiO2膜12bの半導体層16が形成されている領域の近傍は、水平面に対して傾きを有する。この傾きは、半導体層16の端部における半導体層16の底面と側面のなす角度より小さい。これにより、半導体層16とゲート絶縁膜18との応力を低減することができるため、ゲート絶縁膜18のクラックの発生を防止することができ、これによりゲート電極19aの断線を防止することができる。
In the present embodiment, the
実施の形態2.
次に、実施の形態2にかかる表示装置について図9を参照して説明する。図9(a)は、実施の形態2にかかるTFT装置の断面図であって、ソース電極22a及びドレイン電極22bまで形成したものである。また、図9(b)は、図9(a)にさらに画素電極25まで形成したTFT装置の断面図である。図9に示す実施の形態2にかかるTFT装置において、図2乃至図7に示す実施の形態1と同一構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, a display device according to a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9A is a cross-sectional view of the TFT device according to the second embodiment, in which the
図9に示すTFT装置において、図2乃至図7に示す実施の形態1と異なる点は、導電膜15を半導体層16の保持容量下部領域16d上だけでなく、半導体層16のドレイン領域16b及びソース領域16a上にも形成する点である。
The TFT device shown in FIG. 9 differs from the first embodiment shown in FIGS. 2 to 7 in that the
以下、実施の形態2にかかるTFT装置について詳細に説明する。すなわち、図9(a)及び(b)に示すように、導電膜15が、半導体層16の保持容量下部領域16d上に加えて、半導体層16のソース領域16a及びドレイン領域16b上にも形成される。これにより、第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bを形成する場合、第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bが半導体層16を突き抜けることを防止することができる。また、導電膜15を保持容量52からTFT51まで延在させることにより、TFT51と保持容量52との間の配線接続抵抗を低減することができる。さらに、導電膜15に、Mo又はMoを主成分とする膜を用いる場合、第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bを形成する際に、ドライエッチングガスによって生成されるデポ物が付着しにくくなる。このため、ソース電極22a及びドレイン電極22bと、半導体層16とのコンタクト特性を向上させることができる。以上により、表示装置の表示品質を向上させることができる。
Hereinafter, the TFT device according to the second embodiment will be described in detail. That is, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
また、実施の形態2にかかるTFT装置の製造方法において、実施の形態1と異なる点は、導電膜15のパターニング形状が異なる点のみである。また、公知のハーフトーンマスクを用いてフォトレジスト17を形成する場合は、フォトレジスト17を最も厚く形成する領域のフォトレジストを、半導体層16の保持容量下部領域16d上からドレイン領域16bまで延在させてソース領域16a上にも形成することを除けば、実施の形態1と同一であるので詳細な説明は省略する。なお、図9に示すTFT装置において、導電膜15は、保持容量下部領域16d上からドレイン領域16b上まで延在させているが、必ずしも延在させる必要はない。すなわち、導電膜15は、ドレイン領域16b及び保持容量下部領域16d上にのみ形成してもよい。この場合、TFT51と保持容量52との間の配線接続抵抗を低減させる効果は無いものの、第2コンタクトホール21bを開口する際に、第2コンタクトホール21bが半導体層16を突き抜けることを防止することができるという効果を奏する。これにより、表示装置の表示品質を向上させることができる。なお、実施の形態2においても、導電膜15の膜厚を略25nm以下とする。このため、導電膜15の下層であっても、イオンドーピングによって、半導体層16のソース領域16a及びドレイン領域16bに不純物を注入することは可能である。
Further, the TFT device manufacturing method according to the second embodiment is different from the first embodiment only in that the patterning shape of the
本実施の形態では、半導体層16の保持容量下部領域16d上に導電膜15を形成する。これにより、実施の形態1と同様の効果を奏する。また、半導体層16の端部の形状を20度以上50度以下のテーパ形状とし、導電膜15の端部の形状を50度以下のテーパ形状とする。これにより、TFTの特性を向上させることができる。さらに、半導体層16の保持容量下部領域16d上に加えて、ソース領域16a及びドレイン領域16b上にも導電膜15を形成したため、第1及び第2コンタクトホール21a、21bを開口する際に、半導体層16を突き抜けることを防止することができるという効果を奏する。
In the present embodiment, the
実施の形態3.
実施の形態3にかかるTFT装置について図10を参照して説明する。図10に示すTFT装置において、図2乃至図7に示す実施の形態1にかかるTFT装置と異なる点は、導電膜15を半導体層16の保持容量下部領域16d上だけでなく、半導体層16のドレイン領域16b及びソース領域16aに形成する点、ソース電極26は直接ソース領域16aに接続されずに、第2層間絶縁膜23上に形成される接続電極29、後述する第1上部コンタクトホール27a、及び第4コンタクトホール27cを介してソース領域16aに接続される点、第2層間絶縁膜23上に形成される画素電極28は後述する第2上部コンタクトホール27bを介してドレイン領域16bに接続される点である。
A TFT device according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The TFT device shown in FIG. 10 differs from the TFT device according to the first embodiment shown in FIGS. 2 to 7 in that the
以下、実施の形態3にかかるTFT装置について図10(c)を用いて詳細に説明する。図10(c)に示すTFT装置において、半導体層16上に形成される導電膜15は、ソース領域16a及びドレイン領域16bにも形成されている。第1層間絶縁膜20上にソース電極26が形成されている。また、ゲート絶縁膜18及び第1層間絶縁膜20には第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bが形成されている。また、第1層間絶縁膜20及びソース電極26上に第2層間絶縁膜23が形成され、第2層間絶縁膜23には、第5コンタクトホール23a及び第6コンタクトホール23bが形成されている。第1コンタクトホール21aと第5コンタクトホール23aはそれぞれ同じ位置に重なって形成されている。また、第2コンタクトホール21bと第6コンタクトホール23bはそれぞれ同じ位置に重なって形成されている。そして、それぞれソース領域16a上に形成された導電膜15と、ドレイン領域16b上に形成された導電膜15に到達する。さらに、第2層間絶縁膜23には、ソース電極26に到達するように、第4コンタクトホール27cが形成されている。そして、第2層間絶縁膜23上に、画素電極28及び接続電極29が形成されている。画素電極28は、第2コンタクトホール21b及び第6コンタクトホール23bからなる第2上部コンタクトホール27bを介して、ドレイン領域16b上に形成されている導電膜15に接続されている。また、接続電極29は、第1コンタクトホール21a及び第5コンタクトホール23aからなる第1上部コンタクトホール27aを介して、ソース領域16a上に形成されている導電膜15に接続されていて、さらに、第4コンタクトホール27cを介してソース電極26と接続されている。すなわち、接続電極29は、第4コンタクトホール27c及び第1上部コンタクトホール27aを介してソース電極26とソース領域16a上に形成される導電膜15とを接続している。ここでは図示しないが、画素電極28により、液晶や自発光材料等の電気光学材料に電圧が印加されることにより、表示装置の表示が行われる。
Hereinafter, the TFT device according to the third embodiment will be described in detail with reference to FIG. In the TFT device shown in FIG. 10C, the
実施の形態1及び2では、第1層間絶縁膜20及びゲート絶縁膜18に第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bを形成し、ソース電極22a及びドレイン電極22bを形成し、その後、さらに、第2層間絶縁膜23を形成し、画素電極25とドレイン電極22bとを接続するために、第3コンタクトホール24を形成しなければならなかった。一方、本実施の形態では、第1上部コンタクトホール27a、第2上部コンタクトホール27b、及び第4コンタクトホール27cを同時にパターニングし、ソース電極26と導電膜15とを、画素電極28と同じく透明性導電膜である接続電極29により接続する。これにより、写真製版工程数を削減することができ、表示装置の生産性が向上する。また、第1上部コンタクトホール27a及び第2上部コンタクトホール27bの底部に導電膜15を形成したため、コンタクトホール形成の際の突き抜けを防止することができる。また、低抵抗である導電膜15も保持容量52の下部電極として機能させることにより、下部電極に所望の電圧を印加することができ、安定した容量を形成することができる。以上により、電圧依存性を低減した保持容量を形成することができるため、絶縁膜厚に対応した所望の容量値を有する保持容量を形成でき、初期故障の少ない表示装置を得ることができる。
In the first and second embodiments, the
次に、実施の形態3にかかる表示装置の製造方法について図10(a)乃至(c)を用いて説明する。図10(a)に示すように、半導体層16上に形成される導電膜15が、ドレイン領域16bまで延在され、またソース領域16a上にも形成されている。そして、実施の形態1と同様に、ゲート絶縁膜18、ゲート電極19a、上部電極19b、及び第1層間絶縁膜20を形成する。そして、第1層間絶縁膜20まで形成した後、第1層間絶縁膜20上に導電膜を形成し、公知の写真製版法を用いて所望の形状にパターニングする。これにより、ソース電極26及びソース配線5(図1参照)を形成する。ソース電極26及びソース配線5としては、上述したように、Mo/Al/Moの積層構造を用いるが、実施の形態3において、ソース電極26が他の配線と接続される箇所は、当該ソース電極22a上層のみである。すなわち、第1層間絶縁膜20側において、ソース電極26は他の配線と接続されないため、第1層間絶縁膜20側のMo膜は形成しなくてもよく、上層がMo膜で下層がAl膜もしくはAl合金膜からなる積層膜としてもよい。
Next, a method for manufacturing the display device according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 10A, the
次に、図10(b)に示すように、ソース電極26及びソース配線5上に第2層間絶縁膜23を形成する。本実施の形態では、第2層間絶縁膜23は、CVD法により膜厚200〜300nmのSiN膜を形成する。その後、公知の写真製版法及びエッチング法を用いて、第2層間絶縁膜23に、ソース電極26に到達する第4コンタクトホール27cを形成する。このとき、ソース領域16a上に形成された導電膜15に到達するように、第2層間絶縁膜23、第1層間絶縁膜20、及びゲート絶縁膜18に第1上部コンタクトホール27aを形成する。また、ドレイン領域16b上に形成された導電膜15に到達するように、第2層間絶縁膜23、第1層間絶縁膜20、及びゲート絶縁膜18に第2上部コンタクトホール27bを形成する。本実施の形態では、第1上部コンタクトホール27a、第2上部コンタクトホール27b、及び第4コンタクトホール27cの開口は、CF4及びO2の混合ガスを用いたドライエッチング法により行う。
Next, as shown in FIG. 10B, the second
そして、図10(c)に示すように、第2層間絶縁膜23上に画素電極28及び接続電極29を形成する。画素電極28及び接続電極29は、ITO又はIZO等の透明性を有する導電膜を用いる。そして、公知の写真製版法により所望の形状にパターニングする。ここで、接続電極29は、第4コンタクトホール27cを介してソース電極26と接続され、かつ、第1上部コンタクトホール27aを介してソース領域16a上に形成された導電膜15に接続されるように形成される。また、画素電極28は、第2上部コンタクトホール27bを介して、ドレイン領域16b上に形成された導電膜15と接続されるように形成される。本実施の形態では、画素電極28及び接続電極29となる導電膜は、Arガス、O2ガス、及びH2Oガスを混合したガスを用いて、DCスパッタ法により、加工性に優れた非晶質の透明導電膜を用いる。また、導電膜のエッチングは、シュウ酸を主成分とする薬液を用いたウエットエッチング法により行う。この後は、不要なレジストを除去してアニールを行い、非晶質の透明導電膜からなる画素電極28及び接続電極29を結晶化させる。これにより、表示装置用いられるTFT装置が形成される。
Then, as illustrated in FIG. 10C, the
本実施の形態では、半導体層16の保持容量下部領域16d上に導電膜15を形成する。これにより、実施の形態1と同様の効果を奏する。また、半導体層16の端部の形状を20度以上50度以下のテーパ形状とする。そして、導電膜15の端部の形状を50度以下のテーパ形状とする。以上により、TFTの特性を向上させることができる。さらに、半導体層16の保持容量下部領域16d上に加えて、ソース領域16a及びドレイン領域16b上にも導電膜15を形成したため、第1及び第2上部コンタクトホール27a、27bを開口する際に、半導体層16を突き抜けることを防止することができる。また、画素電極28とドレイン領域16b上の導電膜15とを接続する第2上部コンタクトホール27bの形成工程、及び接続電極29とソース領域16a上の導電膜15とを接続するコンタクトホールの形成工程を1工程としたため、製造工程数を低減することができる。これにより、表示装置の生産性を向上させることができる。また、画素電極28とドレイン領域16b上の導電膜15、及び接続電極29とソース領域16a上の導電膜15とを1つのコンタクトホールで接続しているため、コンタクト抵抗を低減することができる。
In the present embodiment, the
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、実施の形態2及び3において、導電膜15は、半導体層16の保持容量下部領域16dからドレイン領域16bまで延在させているが、必ずしも延在させなくてもよい。また、導電膜15は、第1コンタクトホール21a及び第2コンタクトホール21bのうち少なくとも一方の底部にのみ形成してもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the second and third embodiments, the
1 TFTアレイ基板、2 表示領域、3 額縁領域、4 ゲート配線、5 ソース配線、6 画素、7 ゲート信号駆動回路、8 ソース信号駆動回路、9 TFT、10 保持容量、 11 基板、12、91 下地膜、12a SiN膜、12b SiO2膜、13 非晶質半導体膜、14 多結晶半導体膜、15、93 導電膜、16、92 半導体層、17 フォトレジスト、18、94 ゲート絶縁膜、19a ゲート電極、19b 上部電極、20 第1層間絶縁膜、21a 第1コンタクトホール、21b 第2コンタクトホール、22a、26 ソース電極、22b ドレイン電極、23 第2層間絶縁膜、23a 第5コンタクトホール、23b 第6コンタクトホール、24 第3コンタクトホール、25、28 画素電極、27a 第1上部コンタクトホール、27b 第2上部コンタクトホール、27c 第4コンタクトホール、29 接続電極、51 TFT、52 保持容量、52a 保持容量配線
1 TFT array substrate, 2 display area, 3 frame area, 4 gate wiring, 5 source wiring, 6 pixels, 7 gate signal driving circuit, 8 source signal driving circuit, 9 TFT, 10 holding capacitor, 11 substrate, 12, 91 bottom Base film, 12a SiN film, 12b SiO 2 film, 13 amorphous semiconductor film, 14 polycrystalline semiconductor film, 15, 93 conductive film, 16, 92 semiconductor layer, 17 photoresist, 18, 94 gate insulating film,
Claims (15)
前記半導体層上であって、少なくとも保持容量となる領域に形成される導電膜と、
前記半導体層及び前記導電膜上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上であって、前記導電膜と対向する位置に形成される前記保持容量の上部電極、及び、前記チャネル領域と対向する位置に形成されるゲート電極と、
前記ゲート電極、前記上部電極、及び前記ゲート絶縁膜上に形成される第1層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜上に形成され、第1コンタクトホールを介して前記ソース領域に接続されるソース電極と、
前記第1層間絶縁膜上に形成され、第2コンタクトホールを介して前記ドレイン領域に接続されるドレイン電極とを有し、
前記半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度は20度以上50度以下であり、前記導電膜の端部の側面と当該導電膜の底面とのなす角度は0度を超え50度以下である薄膜トランジスタ装置。 A semiconductor layer formed over a substrate and having a source region, a drain region, and a channel region;
A conductive film formed over the semiconductor layer and at least in a region serving as a storage capacitor;
A gate insulating film formed on the semiconductor layer and the conductive film;
An upper electrode of the storage capacitor formed on the gate insulating film at a position facing the conductive film; and a gate electrode formed at a position facing the channel region;
A first interlayer insulating film formed on the gate electrode, the upper electrode, and the gate insulating film;
A source electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the source region through a first contact hole;
A drain electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the drain region through a second contact hole;
The angle formed between the side surface of the end portion of the semiconductor layer and the bottom surface of the semiconductor layer is 20 ° to 50 °, and the angle formed between the side surface of the end portion of the conductive film and the bottom surface of the conductive film is 0 °. A thin film transistor device which is more than 50 degrees and less.
前記第2層間絶縁膜上に形成され、第3コンタクトホールを介して前記ドレイン電極と接続される画素電極とをさらに有する
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタ装置。 A second interlayer insulating film formed on the source electrode and the drain electrode;
The thin film transistor device according to claim 1, further comprising: a pixel electrode formed on the second interlayer insulating film and connected to the drain electrode through a third contact hole.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の薄膜トランジスタ装置。 3. The thin film transistor device according to claim 1, wherein the conductive film is formed on the semiconductor layer and further on a bottom portion of at least one of the first contact hole and the second contact hole.
前記半導体層上であって、少なくとも保持容量となる領域に形成される導電膜と、
前記半導体層及び前記導電膜上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上であって、前記導電膜と対向する位置に形成される前記保持容量の上部電極、及び、前記チャネル領域と対向する位置に形成されるゲート電極と、
前記ゲート電極、前記上部電極、及び前記ゲート絶縁膜上に形成される第1層間絶縁膜と、
前記第1層間絶縁膜上に形成されるソース電極と、
前記ソース電極上及び前記第1層間絶縁膜上に形成される第2層間絶縁膜と、
前記第2層間絶縁膜上に形成され第4コンタクトホールを介して前記ソース電極に接続され、かつ、第1上部コンタクトホールを介して前記ソース領域に接続される接続電極と、
前記第2層間絶縁膜上に形成され、第2上部コンタクトホールを介して前記ドレイン領域に接続される画素電極とを有し、
前記半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度は20度以上50度以下であり、前記導電膜の端部の側面と当該導電膜の底面とのなす角度は0度を超え50度以下である薄膜トランジスタ装置。 A semiconductor layer formed over a substrate and having a source region, a drain region, and a channel region;
A conductive film formed over the semiconductor layer and at least in a region serving as a storage capacitor;
A gate insulating film formed on the semiconductor layer and the conductive film;
An upper electrode of the storage capacitor formed on the gate insulating film at a position facing the conductive film; and a gate electrode formed at a position facing the channel region;
A first interlayer insulating film formed on the gate electrode, the upper electrode, and the gate insulating film;
A source electrode formed on the first interlayer insulating film;
A second interlayer insulating film formed on the source electrode and the first interlayer insulating film;
A connection electrode formed on the second interlayer insulating film, connected to the source electrode via a fourth contact hole, and connected to the source region via a first upper contact hole;
A pixel electrode formed on the second interlayer insulating film and connected to the drain region through a second upper contact hole;
The angle formed between the side surface of the end portion of the semiconductor layer and the bottom surface of the semiconductor layer is 20 ° to 50 °, and the angle formed between the side surface of the end portion of the conductive film and the bottom surface of the conductive film is 0 °. A thin film transistor device which is more than 50 degrees and less.
ことを特徴とする請求項4記載の薄膜トランジスタ装置。 The thin film transistor device according to claim 4, wherein the conductive film is formed on the semiconductor layer and further on a bottom of at least one of the first upper contact hole and the second upper contact hole.
前記下地膜は、当該下地膜の前記半導体層が形成されている領域の近傍において、水平面に対して傾きを有し、
前記傾きは、前記半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度、及び前記導電膜の端部の側面と前記導電膜の底面とのなす角度より小さい
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の薄膜トランジスタ装置。 A base film formed under the semiconductor layer;
The base film has an inclination with respect to a horizontal plane in the vicinity of the region where the semiconductor layer of the base film is formed,
The inclination is smaller than an angle formed between a side surface of the end portion of the semiconductor layer and a bottom surface of the semiconductor layer, and an angle formed between a side surface of the end portion of the conductive film and the bottom surface of the conductive film. Item 6. The thin film transistor device according to any one of Items 1 to 5.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の薄膜トランジスタ装置。 The thin film transistor device according to claim 1, wherein the gate insulating film has a thickness of 80 nm to 100 nm.
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の薄膜トランジスタ装置。 The thin film transistor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the conductive film is formed of Mo or an alloy film containing Mo as a main component.
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項記載の薄膜トランジスタ装置。 The thin film transistor device according to claim 1, wherein the conductive film is formed inside a region where the semiconductor layer is formed.
前記半導体層上であって、少なくとも保持容量となる領域に導電膜を形成する工程と、
前記半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度を20度以上50度以下、前記導電膜の端部の側面と当該導電膜の底面とのなす角度を、0度を超え50度以下に形成する工程と、
前記半導体層及び前記導電膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極及び保持容量の上部電極を形成する工程と、
前記ゲート電極、前記上部電極、及び前記ゲート絶縁膜上に第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第1層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート絶縁膜及び前記第1層間絶縁膜をエッチングすることにより形成された第1コンタクトホールを介して前記ソース領域に接続されるソース電極を形成する工程と、
前記第1層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート絶縁膜及び前記第1層間絶縁膜をエッチングすることにより形成された第2コンタクトホールを介して前記ドレイン領域に接続されるドレイン電極を形成する工程とを有する薄膜トランジスタ装置の製造方法。 Forming a semiconductor layer having a source region, a drain region, and a channel region over a substrate;
Forming a conductive film on the semiconductor layer at least in a region to be a storage capacitor;
The angle formed between the side surface of the end portion of the semiconductor layer and the bottom surface of the semiconductor layer is 20 ° to 50 °, and the angle formed between the side surface of the end portion of the conductive film and the bottom surface of the conductive film exceeds 0 °. Forming at 50 degrees or less;
Forming a gate insulating film on the semiconductor layer and the conductive film;
Forming a gate electrode and an upper electrode of a storage capacitor on the gate insulating film;
Forming a first interlayer insulating film on the gate electrode, the upper electrode, and the gate insulating film;
Forming a source electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the source region through a first contact hole formed by etching the gate insulating film and the first interlayer insulating film; When,
Forming a drain electrode formed on the first interlayer insulating film and connected to the drain region through a second contact hole formed by etching the gate insulating film and the first interlayer insulating film; A method for manufacturing a thin film transistor device.
前記第2層間絶縁膜上に形成され、第3コンタクトホールを介して前記ドレイン電極と接続される画素電極を形成する工程とをさらに有する
ことを特徴とする請求項10記載の薄膜トランジスタ装置の製造方法。 Forming a second interlayer insulating film on the source electrode, the drain electrode, and the first interlayer insulating film;
The method of manufacturing a thin film transistor device according to claim 10, further comprising: forming a pixel electrode formed on the second interlayer insulating film and connected to the drain electrode through a third contact hole. .
ことを特徴とする請求項10又は11記載の薄膜トランジスタ装置の製造方法。 12. The thin film transistor device according to claim 10, wherein the conductive film is formed on the semiconductor layer and further at a bottom of at least one of the first contact hole and the second contact hole. Production method.
前記半導体層上であって、少なくとも保持容量となる領域に導電膜を形成する工程と、
前記半導体層の端部の側面と当該半導体層の底面とのなす角度を20度以上50度以下、前記導電膜の端部の側面と当該導電膜の底面とのなす角度を、0度を超え50度以下に形成する工程と、
前記半導体層及び前記導電膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に、ゲート電極及び前記保持容量の上部電極を形成する工程と、
前記ゲート電極、前記上部電極、及び前記ゲート絶縁膜上に第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第1層間絶縁膜上にソース電極を形成する工程と、
前記ソース電極及び前記第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第2層間絶縁膜上であって、第4コンタクトホールを介して前記ソース電極に接続され、かつ、第1上部コンタクトホールを介して前記ソース領域に接続される接続電極を形成する工程と、
前記第2層間絶縁膜上であって、第2上部コンタクトホールを介して前記ドレイン領域に接続される画素電極を形成する工程とを有する薄膜トランジスタ装置の製造方法。 Forming a semiconductor layer formed on a substrate and having a source region, a drain region, and a channel region;
Forming a conductive film on the semiconductor layer at least in a region to be a storage capacitor;
The angle formed between the side surface of the end portion of the semiconductor layer and the bottom surface of the semiconductor layer is 20 ° to 50 °, and the angle formed between the side surface of the end portion of the conductive film and the bottom surface of the conductive film exceeds 0 °. Forming at 50 degrees or less;
Forming a gate insulating film on the semiconductor layer and the conductive film;
Forming a gate electrode and an upper electrode of the storage capacitor on the gate insulating film;
Forming a first interlayer insulating film on the gate electrode, the upper electrode, and the gate insulating film;
Forming a source electrode on the first interlayer insulating film;
Forming a second interlayer insulating film on the source electrode and the first interlayer insulating film;
Forming a connection electrode on the second interlayer insulating film, connected to the source electrode via a fourth contact hole, and connected to the source region via a first upper contact hole;
Forming a pixel electrode on the second interlayer insulating film and connected to the drain region through a second upper contact hole.
ことを特徴とする請求項13記載の薄膜トランジスタ装置の製造方法。 14. The thin film transistor device according to claim 13, wherein the conductive film is formed on the semiconductor layer and further at a bottom of at least one of the first upper contact hole and the second upper contact hole. Production method.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007270912A JP2009099824A (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Thin film transistor device, display device and manufacturing method thereof |
| KR1020080101083A KR20090039623A (en) | 2007-10-18 | 2008-10-15 | Thin film transistor device and manufacturing method thereof, and display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007270912A JP2009099824A (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Thin film transistor device, display device and manufacturing method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2009099824A true JP2009099824A (en) | 2009-05-07 |
Family
ID=40702533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007270912A Pending JP2009099824A (en) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | Thin film transistor device, display device and manufacturing method thereof |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2009099824A (en) |
| KR (1) | KR20090039623A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011029610A (en) * | 2009-06-26 | 2011-02-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device, and method for manufacturing the same |
| JP2011192973A (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Transistor and method of manufacturing the same |
| JP2013179296A (en) * | 2012-02-09 | 2013-09-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor element, semiconductor device, and method for manufacturing them |
| JP2015114460A (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | 三菱電機株式会社 | Active matrix substrate and manufacturing method thereof |
| CN107785440A (en) * | 2017-10-27 | 2018-03-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | A kind of thin film transistor (TFT) and preparation method thereof, array base palte, display panel |
| WO2020189718A1 (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Semiconductor device |
| CN112909019A (en) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司 | Array substrate, preparation method of array substrate and display device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102359085B1 (en) * | 2015-01-30 | 2022-02-07 | 엘지디스플레이 주식회사 | Organic light emitting display device and method for manufacturing thereof |
-
2007
- 2007-10-18 JP JP2007270912A patent/JP2009099824A/en active Pending
-
2008
- 2008-10-15 KR KR1020080101083A patent/KR20090039623A/en not_active Ceased
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011029610A (en) * | 2009-06-26 | 2011-02-10 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device, and method for manufacturing the same |
| JP2011192973A (en) * | 2010-02-19 | 2011-09-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Transistor and method of manufacturing the same |
| TWI557804B (en) * | 2010-02-19 | 2016-11-11 | 半導體能源研究所股份有限公司 | Transistor and manufacturing method thereof |
| KR101794352B1 (en) | 2010-02-19 | 2017-11-06 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | Transistor and manufacturing method of the same |
| JP2013179296A (en) * | 2012-02-09 | 2013-09-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor element, semiconductor device, and method for manufacturing them |
| JP2015114460A (en) * | 2013-12-11 | 2015-06-22 | 三菱電機株式会社 | Active matrix substrate and manufacturing method thereof |
| CN107785440A (en) * | 2017-10-27 | 2018-03-09 | 京东方科技集团股份有限公司 | A kind of thin film transistor (TFT) and preparation method thereof, array base palte, display panel |
| WO2020189718A1 (en) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 株式会社ジャパンディスプレイ | Semiconductor device |
| CN112909019A (en) * | 2021-01-19 | 2021-06-04 | 鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司 | Array substrate, preparation method of array substrate and display device |
| CN112909019B (en) * | 2021-01-19 | 2023-06-06 | 鄂尔多斯市源盛光电有限责任公司 | Array substrate, method for preparing array substrate, and display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090039623A (en) | 2009-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4967631B2 (en) | Display device | |
| US8278661B2 (en) | Thin film transistor, display device including the same, and method for manufacturing the same | |
| US7642141B2 (en) | Manufacturing method for display device | |
| JP2010135384A (en) | Thin film transistor array substrate, manufacturing method thereof, and liquid crystal display device | |
| JP5266645B2 (en) | Thin film transistor and display device using the thin film transistor | |
| JP2009099824A (en) | Thin film transistor device, display device and manufacturing method thereof | |
| US20080283841A1 (en) | Tft substrate and manufacturing method, and display device with the same | |
| JP4923069B2 (en) | Thin film transistor substrate and semiconductor device | |
| JP2011253921A (en) | Active matrix substrate and liquid crystal device | |
| KR100697263B1 (en) | Top gate polysilicon thin film transistor manufacturing method | |
| JP5324758B2 (en) | Thin film transistor, display device, and manufacturing method thereof | |
| JP5475250B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device | |
| JP5221082B2 (en) | TFT substrate | |
| JP2002359252A (en) | Flat panel display and manufacturing method thereof | |
| WO2011135890A1 (en) | Semiconductor device, display device, and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP2008218626A (en) | TFT array substrate and manufacturing method thereof | |
| US8759166B2 (en) | Method for manufacturing thin film transistor device | |
| JP2009210681A (en) | Display and manufacturing method therefor | |
| JPH10209452A (en) | Thin film transistor and its manufacture | |
| JP2007324534A (en) | Thin film transistor substrate and manufacturing method thereof | |
| JP2009224396A (en) | Thin film transistor substrate and method of manufacturing the same, and display device | |
| JP2008263059A (en) | Semiconductor device, manufacturing method thereof, and display device | |
| JP2008270613A (en) | Thin film transistor array substrate, manufacturing method thereof, and display device | |
| JP2009059779A (en) | THIN FILM TRANSISTOR, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND DISPLAY DEVICE | |
| JP2009283522A (en) | Method of manufacturing tft, and tft |