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JP2007141992A - Display device and its manufacturing method - Google Patents

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JP2007141992A
JP2007141992A JP2005331143A JP2005331143A JP2007141992A JP 2007141992 A JP2007141992 A JP 2007141992A JP 2005331143 A JP2005331143 A JP 2005331143A JP 2005331143 A JP2005331143 A JP 2005331143A JP 2007141992 A JP2007141992 A JP 2007141992A
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JP
Japan
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insulating film
gate insulating
display device
film transistor
patterned
Prior art date
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Pending
Application number
JP2005331143A
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Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Sonoda
大介 園田
Toshiteru Kaneko
寿輝 金子
Masahiro Tanaka
政博 田中
Takahiro Ochiai
孝洋 落合
Hideji Nomura
秀次 野村
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Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Displays Ltd
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Filing date
Publication date
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    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41733Source or drain electrodes for field effect devices for thin film transistors with insulated gate

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a gate insulating film of a thin film transistor formed on a TFT substrate as a thick film using a high dielectric material, and dope enough ion thereinto. <P>SOLUTION: An n<SP>+</SP>region 7 is formed by ion doping after a contact hole 7a is formed in the gate insulating film 3 consisting of a thick film high dielectric material. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、平板型の表示装置とその製造方法に関するが、特にアクティブ・マトリクス基板上に形成される薄膜トランジスタのゲート絶縁膜を厚膜化してシリコン半導体層とゲート電極間の耐圧を向上させたアクティブ・マトリクス基板を有する表示装置に有効なものである。   The present invention relates to a flat panel display device and a method for manufacturing the same, and in particular, an active device in which a gate insulating film of a thin film transistor formed on an active matrix substrate is thickened to improve a breakdown voltage between a silicon semiconductor layer and a gate electrode. -It is effective for a display device having a matrix substrate.

ノート型コンピユータやディスプレイモニター用の高精細かつカラー表示が可能な表示装置、あるいは携帯電話機用の表示パネルとして液晶パネルを用いた液晶表示装置や、エレクトロルミネッセンス(特に、有機エレクトロルミネッセンス)素子を用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)、あるいは電界放出素子を用いた電界放出型表示装置(FED)等、様々な方式の平板型の表示装置が既に実用化または実用化研究段階にある。   Display devices capable of high-definition and color display for notebook computers and display monitors, liquid crystal display devices using liquid crystal panels as display panels for mobile phones, and electroluminescence (especially organic electroluminescence) elements Various types of flat panel display devices such as an organic electroluminescence display device (organic EL display device) or a field emission display device (FED) using a field emission element are already in practical use or practical application research stage.

平板型の表示装置は、薄膜トランジスタ回路で構成した多数の画素をマトリクス配置した表示領域と、この表示領域の周囲に上記画素を駆動するための水平と垂直の駆動回路およびその他の周辺回路の半導体チップを搭載したガラス等の絶縁基板を有する。なお、これらの各駆動回路などを絶縁基板に直接作り込むシステム・イン・グラス(SIG)と称するものも開発されている。このような各種の薄膜トランジスタ回路を作り込んだ絶縁基板は薄膜トランジスタ(TFT)基板、あるいはアクティブ・マトリクス基板とも呼ばれる。以下の説明では、TFT基板あるいは単に基板とも表記する。   A flat panel display device includes a display area in which a large number of pixels composed of thin film transistor circuits are arranged in a matrix, horizontal and vertical drive circuits for driving the pixels around the display area, and other peripheral circuit semiconductor chips. And an insulating substrate such as glass. In addition, what is called a system-in-glass (SIG) in which each of these drive circuits and the like are directly formed on an insulating substrate has been developed. Such an insulating substrate in which various thin film transistor circuits are built is also called a thin film transistor (TFT) substrate or an active matrix substrate. In the following description, it is also expressed as a TFT substrate or simply a substrate.

低温ポリシリコン(LTPS)では、ゲート絶縁膜として酸化シリコンSiO2が用いられる。この酸化シリコンSiO2のゲート絶縁膜の膜厚は100nm程度と薄いため、能動層であるシリコン半導体層すなわちポリシリコン(p−Si)層とゲート電極間の耐圧が低く、静電破壊による不良が発生する恐れがある。 In low-temperature polysilicon (LTPS), silicon oxide SiO 2 is used as a gate insulating film. Since the thickness of the gate insulating film of this silicon oxide SiO 2 is as thin as about 100 nm, the breakdown voltage between the active silicon semiconductor layer, that is, the polysilicon (p-Si) layer and the gate electrode is low, and defects due to electrostatic breakdown occur. May occur.

この対策として、ゲート絶縁膜に高誘電材料(high−k材料)を用いて厚膜化して移動度を損なわずに耐圧を向上することも考えられる。しかし、ゲート絶縁膜が厚くなると、絶縁膜越しのp−Si層へのイオンドーピングが難しくなる。高誘電材料をゲート絶縁膜に用いて厚膜化し、イオンドーピングをゲート絶縁膜の成膜前に行うことで、p−Si層とゲート電極間の耐圧を向上させる従来技術に関しては、特許文献1に開示がある。また、塗布型の絶縁材料をボトムゲート型の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜に用いたものは特許文献2に記載されている。
特開平5−82740号公報 特開2003−68757号公報
As a countermeasure, it is conceivable to increase the breakdown voltage without deteriorating the mobility by using a high dielectric material (high-k material) for the gate insulating film. However, if the gate insulating film is thick, it becomes difficult to ion-dope the p-Si layer over the insulating film. Patent Document 1 discloses a conventional technique for increasing the breakdown voltage between a p-Si layer and a gate electrode by using a high dielectric material for a gate insulating film to increase the thickness and performing ion doping before forming the gate insulating film. There is a disclosure. Patent Document 2 discloses that a coating type insulating material is used for a gate insulating film of a bottom gate type thin film transistor.
JP-A-5-82740 JP 2003-68757 A

しかし、イオンドーピングをゲート絶縁膜の成膜前に行うゲート特許文献1の方法では、ドーピング用にホトリソグラフィ工程(以下、単にホト工程)が必要であり、工定数が増加する。なお、特許文献2のゲート絶縁材料はSiO2であり、誘電率が3.9とそれ程高くない材料であるため、移動度を考慮すると厚膜でないため十分な耐圧性を得ることは難しい。 However, in the method disclosed in Patent Document 1 in which ion doping is performed before the formation of the gate insulating film, a photolithography process (hereinafter simply referred to as a “photo process”) is required for doping, and the process constant increases. Note that the gate insulating material of Patent Document 2 is SiO 2 and has a dielectric constant of 3.9, which is not so high. Therefore, considering the mobility, it is difficult to obtain sufficient withstand voltage because it is not a thick film.

本発明の目的は、TFT基板に形成する薄膜トランジスタのゲート絶縁膜をhigh−k材料を用いた厚膜とし、かつ十分なイオンをドーピングしたp−Si層を備えた表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a display device having a p-Si layer in which a gate insulating film of a thin film transistor formed on a TFT substrate is a thick film using a high-k material and is doped with sufficient ions. .

本発明は、high−k材料からなるゲート絶縁膜をパターニング後、イオンドーピングを行う点を特徴とする。high−k材料にはエッチング困難な材料が多い。そのため、本発明におけるゲート絶縁膜のパターニングは、レジストパターニング、絶縁膜の塗布、レジスト除去の順により行うようにした。   The present invention is characterized in that ion doping is performed after patterning a gate insulating film made of a high-k material. Many high-k materials are difficult to etch. Therefore, the patterning of the gate insulating film in the present invention is performed in the order of resist patterning, insulating film coating, and resist removal.

本発明の特徴的な構成は、以下のとおりである。先ず、本発明の表示装置の特徴は、
(1)基板上にパターニングした半導体膜に作り込んだ薄膜トランジスタ回路を形成したアクティブ・マトリクス基板を有し、
前記パターニングしたシリコン半導体膜上のゲート絶縁膜の縁と前記シリコン半導体に有するn+領域の縁が整合している。
The characteristic configuration of the present invention is as follows. First, the characteristics of the display device of the present invention are as follows.
(1) having an active matrix substrate on which a thin film transistor circuit formed in a semiconductor film patterned on the substrate is formed;
The edge of the gate insulating film on the patterned silicon semiconductor film is aligned with the edge of the n + region of the silicon semiconductor.

(2)前記シリコン半導体の上層に酸化シリコン層を有している。 (2) A silicon oxide layer is provided on the silicon semiconductor.

また、本発明の表示装置の製造方法の特徴は、
(3)基板上のシリコン半導体膜とゲート絶縁膜のコンタクトホールを1ホト工程でパターニングする。
In addition, the characteristics of the display device manufacturing method of the present invention are
(3) The contact hole between the silicon semiconductor film and the gate insulating film on the substrate is patterned in one photo process.

(4)絶縁基板の主面上に多結晶シリコン層を形成する工程と、
多結晶シリコン層をパターニングして高誘電率のゲート絶縁膜を成膜する工程と、
前記ゲート絶縁膜をパターニングする工程と、
パターニングしたゲート絶縁膜を覆って、ゲート電極膜を成膜し、パターニングしてゲート電極を形成する工程と、
パターニングしたゲート絶縁膜の開口すなわちコンタクトホールからn+領域7にイオンをドーピングする工程と、
ゲート電極をマスクとしてリンイオンをインプランテーションしてn-領域を形成する工程と、
層間絶縁膜を成膜し、加工する工程とソース・ドレイン電極層を成膜し、加工してソース・ドレイン電極を形成する工程と、
ソース・ドレイン電極を形成後、絶縁層を成膜し、パターニングする工程と、
画素電極12を形成する工程を含む。
(4) forming a polycrystalline silicon layer on the main surface of the insulating substrate;
Patterning the polycrystalline silicon layer to form a high dielectric constant gate insulating film;
Patterning the gate insulating film;
Covering the patterned gate insulating film, forming a gate electrode film, and patterning to form a gate electrode;
Doping ions into the n + region 7 from the opening of the patterned gate insulating film, that is, the contact hole;
Implanting phosphorus ions using the gate electrode as a mask to form an n region;
Forming and processing an interlayer insulating film; forming a source / drain electrode layer; and processing to form a source / drain electrode;
After forming the source / drain electrodes, forming an insulating layer and patterning,
Forming a pixel electrode 12;

(5)また、本発明は、前記多結晶シリコン層の上層に酸化シリコン膜を形成する工程を含む。 (5) The present invention also includes a step of forming a silicon oxide film on the polycrystalline silicon layer.

ゲート絶縁膜をパターニングしてからp−Si層に直接イオンをドーピングするため、ゲート絶縁膜が厚膜でもイオンドーピングは容易である。また、high−k材料を加工する必要がないため、多種の絶縁材料を用いることができる。   Since ions are directly doped into the p-Si layer after patterning the gate insulating film, ion doping is easy even if the gate insulating film is thick. In addition, since there is no need to process a high-k material, various insulating materials can be used.

とくに、本発明の表示装置に関しては、(1)ゲート絶縁膜を厚膜化することで、p−Si層―ゲート電極間の耐圧が向上する。また、(2)high−k材料を用いた厚膜のゲート絶縁膜とすることにより、薄膜トランジスタの移動度が向上し、リーク電流を低減できるため、低周波駆動が可能である。さらに、(3)薄膜トランジスタの作り込み面積を小さくすることができるため、開口率が向上する。   In particular, regarding the display device of the present invention, (1) by increasing the thickness of the gate insulating film, the breakdown voltage between the p-Si layer and the gate electrode is improved. In addition, (2) by forming a thick gate insulating film using a high-k material, the mobility of the thin film transistor is improved and the leakage current can be reduced, so that low frequency driving is possible. Furthermore, (3) since the area of the thin film transistor can be reduced, the aperture ratio is improved.

また、本発明の表示装置の製造方法に関しては、(4)p−Si層とコンタクトホールを1ホト工程でパターニングするため、ホト工程数を削減できる。(5)1ホト工程にてp−Si層とコンタクトホールをパターニングするため、位置合わせずれが生じない。その結果、上記(3)に記述したように、薄膜トランジスタの面積を小さくでき、開口率を向上することができる。   In addition, regarding the method for manufacturing a display device of the present invention, (4) the p-Si layer and the contact hole are patterned in one photo process, so the number of photo processes can be reduced. (5) Since the p-Si layer and the contact hole are patterned in one photo process, misalignment does not occur. As a result, as described in (3) above, the area of the thin film transistor can be reduced and the aperture ratio can be improved.

以下、本発明の表示装置を製造方法により説明する。以下では、液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板に作り込む薄膜トランジスタの能動層となる半導体層を形成する絶縁基板をガラス基板として説明する。   Hereinafter, the display device of the present invention will be described by a manufacturing method. In the following description, an insulating substrate on which a semiconductor layer serving as an active layer of a thin film transistor to be formed on a thin film transistor substrate of a liquid crystal display device is described as a glass substrate.

図1乃至図12は、本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を順に示す模式断面図である。   1 to 12 are schematic cross-sectional views sequentially showing manufacturing steps of a thin film transistor substrate which constitutes a first embodiment of a display device according to the present invention.

図1:ガラス基板1の主面には窒化シリコン(SiN)と酸化シリコン(SiO2)の下地膜(図示せず)が成膜されている。このガラス基板1の主面上に多結晶シリコン(p−Si)層2を形成する。多結晶シリコン層2をパターニングして高誘電率(high−k)のゲート絶縁膜3を膜厚200〜300nm程度で成膜する。このゲート絶縁膜3は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタルなどの1種もしくは2種以上からなり、CVD法、またはSi(C25O)4などの金属アルコキシドを原料とする溶液をスピンコートして、ゾルゲル反応させ、これを焼成することにより成膜する。 FIG. 1: A base film (not shown) of silicon nitride (SiN) and silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the main surface of the glass substrate 1. A polycrystalline silicon (p-Si) layer 2 is formed on the main surface of the glass substrate 1. The polycrystalline silicon layer 2 is patterned to form a high dielectric constant (high-k) gate insulating film 3 with a thickness of about 200 to 300 nm. The gate insulating film 3 is made of one or more of silicon oxide, silicon nitride, tantalum oxide and the like, and spins a solution using a CVD method or a metal alkoxide such as Si (C 2 H 5 O) 4 as a raw material. A film is formed by coating, sol-gel reaction, and baking.

ゲート絶縁膜3は高誘電率材料であるので、厚膜化することで移動度を損なわずに耐圧を向上することができる。また、移動度を向上させ、リーク電流を減少できるので、低周波駆動が可能である。 Since the gate insulating film 3 is a high dielectric constant material, the breakdown voltage can be improved without increasing the mobility by increasing the thickness. Further, since the mobility can be improved and the leakage current can be reduced, low-frequency driving is possible.

図2:ゲート絶縁膜3をパターニングする。ゲート絶縁膜3が塗布型絶縁膜で感光性材料であれば、ホト工程でパターニングする。ゲート絶縁3が非感光性材料の場合は、ホト工程とフッ酸水溶液などによるエッチング工程でパターニングする。   FIG. 2: The gate insulating film 3 is patterned. If the gate insulating film 3 is a coating type insulating film and is a photosensitive material, it is patterned in a photo process. When the gate insulation 3 is a non-photosensitive material, patterning is performed by a photo process and an etching process using a hydrofluoric acid aqueous solution.

図3:パターニングしたゲート絶縁膜3を覆って、モリブデン(Mo)と、タングステン(W)の合金などを好適とするゲート電極膜4を成膜する。   FIG. 3: Covering the patterned gate insulating film 3, a gate electrode film 4 preferably made of an alloy of molybdenum (Mo) and tungsten (W) is formed.

図4:レジスト5を塗布、パターン露光し現像してゲート電極部分を除くレジスト5を除去し、ゲート電極膜4をエッチングしてゲート電極6を形成する。図4にはエッチング後の状態を示す。レジスト5のパターンは残しておく。   FIG. 4: A resist 5 is applied, pattern-exposed and developed to remove the resist 5 except for the gate electrode portion, and the gate electrode film 4 is etched to form a gate electrode 6. FIG. 4 shows the state after etching. The pattern of the resist 5 is left.

図5:パターニングしたゲート絶縁膜3の開口すなわちコンタクトホール7aからリンをドーピングしてn+領域を形成する。このイオンドーピングは、プラズマドーピング法などにより行う。p−Si層に直接ドーピングするため、ゲート絶縁膜3が厚膜であっても所要のイオンドーピングが容易である。 FIG. 5: Phosphorus is doped from the opening of the patterned gate insulating film 3, that is, the contact hole 7a to form an n + region. This ion doping is performed by a plasma doping method or the like. Since the p-Si layer is directly doped, the required ion doping is easy even if the gate insulating film 3 is thick.

図6:レジスト5をマスクとしてリンをインプランテーション(以下、単にインプラと略)してn-領域8を形成する。n-インプラは、ドーズ量が1.0×1013cm-2程度であるため、厚膜でもインプラが可能である。このインプラによるLDD(Lightly Doped Drain)領域8の幅8aは約1μmであり、後述するように薄膜トランジスタの面積を縮小できる。 FIG. 6: Using the resist 5 as a mask, phosphorus is implanted (hereinafter simply referred to as “implant”) to form the n region 8. n - implantation, because the dose amount is about 1.0 × 10 13 cm -2, it is possible to implant in a thick film. The width 8a of an LDD (Lightly Doped Drain) region 8 by this implantation is about 1 μm, and the area of the thin film transistor can be reduced as will be described later.

図7:次に、レジスト5を除去し、層間絶縁膜9を成膜する。層間絶縁膜9は、CVDによる酸化シリコン、またはシロキサンやポリシラザンなどの溶液をスピンコートし、焼成することにより、メチル基などの有機官能基を持つポリシロキサンとする比誘電率が2.6乃至2.9である低誘電率塗布型絶縁膜である。   FIG. 7: Next, the resist 5 is removed, and an interlayer insulating film 9 is formed. The interlayer insulating film 9 has a relative dielectric constant of 2.6 to 2 as polysiloxane having an organic functional group such as a methyl group by spin-coating and baking a solution of silicon oxide by CVD or siloxane or polysilazane. .9, a low dielectric constant coating type insulating film.

図8:層間絶縁膜9を加工する。層間絶縁膜9が感光性材料であれば、ホト工程でパターニングする。層間絶縁膜9が非感光性材料の場合は、レジスト塗布とパターニングによるホト工程とフッ酸水溶液などによるエッチング工程でパターニングする。   FIG. 8: The interlayer insulating film 9 is processed. If the interlayer insulating film 9 is a photosensitive material, it is patterned in a photo process. In the case where the interlayer insulating film 9 is a non-photosensitive material, patterning is performed by a photo process by resist application and patterning and an etching process by a hydrofluoric acid aqueous solution or the like.

図9:ソース・ドレイン電極10を形成する。ソース・ドレイン電極10は、チタン(Ti)もしくはモリブデン(Mo)合金でアルミニウム(Al)合金をサンドイッチした三層積層構造膜であり、スパッタなどによる成膜と、レジスト塗布・露光・現像によるパターニングとエッチングで加工する。   FIG. 9: The source / drain electrode 10 is formed. The source / drain electrode 10 is a three-layer structure film in which an aluminum (Al) alloy is sandwiched between titanium (Ti) or molybdenum (Mo) alloy, and film formation by sputtering, patterning by resist coating / exposure / development, etc. Process by etching.

図10:ソース・ドレイン電極10を形成後、絶縁層11を成膜する。この絶縁層11は、CVD法による窒化シリコン膜と感光性アクリル樹脂との二層膜、またはシロキサンやポリシラザンなどの溶液をスピンコートし、焼成することにより、メチル基などの有機官能基を持つポリシロキサンとする低誘電率塗布型絶縁膜である。   FIG. 10: After forming the source / drain electrode 10, an insulating layer 11 is formed. This insulating layer 11 is a polylayer having an organic functional group such as a methyl group by spin-coating and baking a two-layer film of a silicon nitride film and a photosensitive acrylic resin by a CVD method, or a solution of siloxane or polysilazane. It is a low dielectric constant coating type insulating film made of siloxane.

図11:絶縁層11をパターニングする。絶縁層11が窒化シリコン膜と感光性アクリル樹脂との二層膜の場合は、感光性アクリル樹脂をホトリソによりパターニングして、パターニングしたアクリル樹脂をマスクとして窒化シリコン膜をエッチングする。ポリシロキサンとする低誘電率塗布型絶縁膜である場合は、感光性材料であればホトリソによりパターニングする。   FIG. 11: The insulating layer 11 is patterned. When the insulating layer 11 is a two-layer film of a silicon nitride film and a photosensitive acrylic resin, the photosensitive acrylic resin is patterned by photolithography, and the silicon nitride film is etched using the patterned acrylic resin as a mask. In the case of a low dielectric constant coating type insulating film made of polysiloxane, if it is a photosensitive material, it is patterned by photolithography.

非感光性材料の場合は、レジスト塗布・露光・現像によるホト工程、フッ酸水溶液などによるエッチング工程によりパターニングする。絶縁層11にポリシロキサンの低誘電率塗布型絶縁膜を用いると、アクリル樹脂と比較して強度があるため半導体チップのリペアが可能となる。このことにより、薄膜トランジスタ基板もしくは半導体チップが不良品であった場合、半導体チップを取り外し、または付け直すことにより歩留まりを向上することができる。   In the case of a non-photosensitive material, patterning is performed by a photo process by resist coating / exposure / development and an etching process by hydrofluoric acid aqueous solution. When a polysiloxane low-dielectric-constant coating type insulating film is used for the insulating layer 11, the semiconductor chip can be repaired because it is stronger than an acrylic resin. Thus, when the thin film transistor substrate or the semiconductor chip is defective, the yield can be improved by removing or reattaching the semiconductor chip.

図12:次に、画素電極12を形成する。画素電極12は、In−Sn−O化合物もしくはIn−Zn−O化合物などからなる。スパッタ等による成膜、レジスト塗布・露光・現像と蓚酸などによるエッチング加工でパターニングする。絶縁層11が低誘電率塗布型絶縁膜である場合、画素電極―ソース・ドレイン電極間の容量が小さくなり、低消費電力化が可能となる。   FIG. 12: Next, the pixel electrode 12 is formed. The pixel electrode 12 is made of an In—Sn—O compound, an In—Zn—O compound, or the like. Patterning is performed by film formation by sputtering, resist coating / exposure / development, and etching by oxalic acid. In the case where the insulating layer 11 is a low dielectric constant coating type insulating film, the capacitance between the pixel electrode and the source / drain electrodes is reduced, and the power consumption can be reduced.

図13は実施例1の製造方法で製造された表示装置の薄膜トランジスタ基板における薄膜トランジスタの要部上面図である。また、図14は比較のために示す従来の表示装置の薄膜トランジスタ基板における薄膜トランジスタの図13に対応する要部上面図、図15は図14の薄膜トランジスタの断面図である。実施例1の薄膜トランジスタと従来の薄膜トランジスタのLDD領域8aのサイズは共に約1μmとする。   FIG. 13 is a top view of the main part of the thin film transistor in the thin film transistor substrate of the display device manufactured by the manufacturing method of the first embodiment. 14 is a top view of a main part corresponding to FIG. 13 of a thin film transistor in a thin film transistor substrate of a conventional display device shown for comparison, and FIG. 15 is a cross-sectional view of the thin film transistor of FIG. The size of the LDD region 8a of the thin film transistor of Example 1 and the conventional thin film transistor is about 1 μm.

図13において、コンタクトホール7aとn+領域7の端部とが整合し、位置合わせずれがない。これに対し、図14および図15に示した従来の薄膜トランジスタでは、コンタクトホール7aとn+領域7の端部に整合関係がない。 In FIG. 13, the contact hole 7a and the end of the n + region 7 are aligned, and there is no misalignment. On the other hand, in the conventional thin film transistor shown in FIGS. 14 and 15, there is no matching relationship between the contact hole 7a and the end of the n + region 7.

図16乃至図21は、本発明による表示装置の実施例2を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を順に示す模式断面図である。また、図22は、図17のパターニング工程で用いるハーフトーンマスクを説明する上面図である。   16 to 21 are schematic cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of the thin film transistor substrate constituting the second embodiment of the display device according to the present invention. FIG. 22 is a top view for explaining the halftone mask used in the patterning step of FIG.

図16:ガラス基板1の主面には窒化シリコン(SiN)と酸化シリコン(SiO2)の下地膜(図示せず)が成膜されている。このガラス基板1の主面上に多結晶シリコン(p−Si)層2を形成する。 FIG. 16: A base film (not shown) of silicon nitride (SiN) and silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the main surface of the glass substrate 1. A polycrystalline silicon (p-Si) layer 2 is formed on the main surface of the glass substrate 1.

図17:図22に示すハーフトーンマスク16を用いて、レジスト非露光部でコンタクトホールパターンレジスト18を形成し、ハーフ露光部でシリコン(p−Si)アイランドパターンレジスト19を形成する。なお、ハーフトーンマスク16は、コンタクトホールパターンレジスト18を形成する非透過部21、シリコンアイランドパターンレジスト19を形成する半透過部22、及び全透過部23で構成される。半透過部22は、露光の解像限界外の幅でのライン・アンド・スペースパターンである。 FIG. 17: Using the halftone mask 16 shown in FIG. 22, a contact hole pattern resist 18 is formed in the resist non-exposed portion, and a silicon (p-Si) island pattern resist 19 is formed in the half exposed portion. The halftone mask 16 includes a non-transmissive portion 21 that forms the contact hole pattern resist 18, a semi-transmissive portion 22 that forms the silicon island pattern resist 19, and a total transmissive portion 23. The semi-transmissive portion 22 is a line and space pattern with a width outside the resolution limit of exposure.

図18:ドライエッチングにより、レジストの無い部分のシリコン(p−Si)層2を除去し、シリコンアイランド15形成する。 FIG. 18: The silicon (p-Si) layer 2 where there is no resist is removed by dry etching, and a silicon island 15 is formed.

図19:ハーフ露光部であるシリコンアイランドパターンレジスト19をアッシングにより除去する。 FIG. 19: The silicon island pattern resist 19 which is a half exposure part is removed by ashing.

図20:金属アルコキシドを原料とする溶液をスピンコートにより塗布し、絶縁膜3を成膜する。金属アルコキシド原料は、Si(C25O)4、Al(C25CH(CH3)O)3、Mg(C25O)2、Ti(C25O)4、Zr(O(CH23CH34、Ta(OC255などの一種もしくは二種以上の混合物である。この金属アルコキシド溶液の溶媒は、レジストを溶解しない水などを用いる。また、必要に応じて塩酸などの酸を触媒として添加する。この溶液の塗布後、必要に応じて、乾燥、焼成、エイジングを行う。 FIG. 20: A solution using a metal alkoxide as a raw material is applied by spin coating to form an insulating film 3. The metal alkoxide raw materials are Si (C 2 H 5 O) 4 , Al (C 2 H 5 CH (CH 3 ) O) 3 , Mg (C 2 H 5 O) 2 , Ti (C 2 H 5 O) 4 , One or a mixture of two or more of Zr (O (CH 2 ) 3 CH 3 ) 4 , Ta (OC 2 H 5 ) 5 and the like. As the solvent for the metal alkoxide solution, water that does not dissolve the resist is used. If necessary, an acid such as hydrochloric acid is added as a catalyst. After application of this solution, drying, baking, and aging are performed as necessary.

図21:レジスト18をアッシング、もしくはモノエタノールアミン(MEA)などのアルカリ剥離液により除去する。これにより、コンタクトホール7Aを得る。その後、絶縁膜3を焼成する。この焼成は、ランプアニール、窒素、水素などによる加圧アニールなどにより行う。これにより、高誘電率のゲート絶縁膜3が形成される。ゲート絶縁膜3をパターニングするためにエッチングなどの加工工程を必要としないため、加工に難があるAl23などの材料を用いることが可能である。 FIG. 21: The resist 18 is removed by ashing or an alkali stripping solution such as monoethanolamine (MEA). Thereby, the contact hole 7A is obtained. Thereafter, the insulating film 3 is baked. This firing is performed by lamp annealing, pressure annealing with nitrogen, hydrogen, or the like. Thereby, the gate insulating film 3 having a high dielectric constant is formed. Since a processing step such as etching is not required for patterning the gate insulating film 3, a material such as Al 2 O 3 that is difficult to process can be used.

この後、実施例1の図2乃至図12と同様の工程を経て、図12に示したものと同様の薄膜トランジスタを形成する。   Thereafter, the same thin film transistor as that shown in FIG. 12 is formed through steps similar to those in FIGS.

図23は、実施例2におけるシリコンアイランドの上面図である。実施例2では、シリコンアイランドとコンタクトホールに位置合わせずれが生じないため、シリコンアイランドの一方向および二方向の幅24,25を小さくすることができる。これにより、薄膜トランジスタのサイズを小さくできるため、開口率を向上することが可能になる。   FIG. 23 is a top view of a silicon island in the second embodiment. In the second embodiment, since there is no misalignment between the silicon island and the contact hole, the widths 24 and 25 in one direction and two directions of the silicon island can be reduced. Accordingly, since the size of the thin film transistor can be reduced, the aperture ratio can be improved.

図24は、実施例2におけるシリコンアイランドの他の上面図である。実施例2によれば、シリコンアイランドの一方向幅24を小さくすることができるので、このシリコンアイランドの幅24を薄膜トランジスタのチャネル幅と等しくすることが可能となり、薄膜トランジスタのより小さくすることができ、さらに開口率を向上することが可能になる。   FIG. 24 is another top view of the silicon island in the second embodiment. According to the second embodiment, since the unidirectional width 24 of the silicon island can be reduced, the width 24 of the silicon island can be made equal to the channel width of the thin film transistor, and the thin film transistor can be made smaller. Further, the aperture ratio can be improved.

図25は、本発明の実施例3を説明する前記図20に対応するゲート絶縁膜の形成方法を説明する模式断面図である。ここでは、実施例2における図16乃至図19の工程後、Al23などの金属酸化物の粒子28をSi(C25O)4 などの金属アルコキシドの溶液27に分散させたスラリーを塗布し、焼成することにより図21と同様の塗布型ゲート絶縁膜を形成する。 FIG. 25 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for forming a gate insulating film corresponding to FIG. 20 for explaining the third embodiment of the present invention. Here, a slurry in which metal oxide particles 28 such as Al 2 O 3 are dispersed in a solution 27 of a metal alkoxide such as Si (C 2 H 5 O) 4 after the steps of FIGS. Is applied and baked to form a coating-type gate insulating film similar to that shown in FIG.

図26と図27は、本発明の実施例4を説明する要部工程図であり、図26は図16に対応する模式断面図、図27は実施例4で製造した薄膜トランジスタの模式断面図である。ここでは、図26に示したように、ガラス基板1の主面に窒化シリコン(SiN)と酸化シリコン(SiO2)の下地膜(図示せず)が成膜されており、この上に多結晶シリコン層(p−Si)2を形成し、オゾン酸化、アッシングなどにより多結晶シリコン層2の表面を酸化して酸化シリコン膜2Aを形成する。 FIG. 26 and FIG. 27 are main part process diagrams for explaining Example 4 of the present invention. FIG. 26 is a schematic sectional view corresponding to FIG. 16, and FIG. 27 is a schematic sectional view of a thin film transistor manufactured in Example 4. is there. Here, as shown in FIG. 26, an underlying film (not shown) of silicon nitride (SiN) and silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the main surface of the glass substrate 1, and a polycrystalline film is formed thereon. A silicon layer (p-Si) 2 is formed, and the surface of the polycrystalline silicon layer 2 is oxidized by ozone oxidation, ashing or the like to form a silicon oxide film 2A.

図26の工程後、図27に示したように、多結晶シリコン層2と酸化シリコン膜2Aを加工し、図17乃至図21と同様の工程を経て図27に示した薄膜トランジスタを得る。この薄膜トランジスタでは、高誘電率絶縁膜20と多結晶シリコン層との間に酸化シリコン膜2Aが介在しているため、トラップサイトが少なく、移動度の損失が少ない。   After the process of FIG. 26, the polycrystalline silicon layer 2 and the silicon oxide film 2A are processed as shown in FIG. 27, and the thin film transistor shown in FIG. 27 is obtained through the same processes as in FIGS. In this thin film transistor, since the silicon oxide film 2A is interposed between the high dielectric constant insulating film 20 and the polycrystalline silicon layer, the number of trap sites is small and the mobility loss is small.

図28乃至図30は、本発明の実施例5を説明する要部工程図であり、図28はコンタクトホールを形成したレジストパターニングの工程図、図29はレジストの除去工程図、図30は層間絶縁膜の形成工程図である。   28 to 30 are main part process diagrams for explaining the fifth embodiment of the present invention. FIG. 28 is a resist patterning process chart in which contact holes are formed, FIG. 29 is a resist removal process chart, and FIG. 30 is an interlayer process chart. It is a formation process figure of an insulating film.

実施例5では、コンタクトホールの形成にポジ型レジスト32を用いる。ポジ型レジストを用いると、パターニングしたレジストが図28に示したように順テーパ形状(円錐状)になる可能性がある。そして、このレジストを除去してコンタクトホール33を形成すると、図29に示したように、当該コンタクトホール33の内壁は逆テーパ形状になる。そうすると、上層に形成するソース・ドレイン電極のカバレッジが悪くなる。そこで、本実施例では、図30に示したように、層間絶縁膜9の径34をゲート絶縁膜3Aの径35より小さくする。これにより、ソース・ドレイン電極のカバレッジ劣化の問題を解決できる。なお、この場合、コンタクトホール34の外端とn+領域7の端とは一致しない。 In Example 5, a positive resist 32 is used for forming contact holes. When a positive resist is used, the patterned resist may have a forward tapered shape (conical shape) as shown in FIG. Then, when this resist is removed to form the contact hole 33, the inner wall of the contact hole 33 becomes a reverse taper shape as shown in FIG. As a result, the coverage of the source / drain electrodes formed in the upper layer is deteriorated. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 30, the diameter 34 of the interlayer insulating film 9 is made smaller than the diameter 35 of the gate insulating film 3A. As a result, the problem of coverage deterioration of the source / drain electrodes can be solved. In this case, the outer end of contact hole 34 does not coincide with the end of n + region 7.

図31乃至図38は、本発明の実施例6を説明する要部工程図であり、図39は本発明の実施例6の工程で製造した薄膜トランジスタの断面図である。   31 to 38 are main part process diagrams for explaining the sixth embodiment of the present invention, and FIG. 39 is a cross-sectional view of the thin film transistor manufactured in the process of the sixth embodiment of the present invention.

図31:ガラス基板1の主面に窒化シリコン(SiN)と酸化シリコン(SiO2)の下地膜(図示せず)が成膜されており、この上に多結晶シリコン層(p−Si)2を形成し、パターニングする。 FIG. 31: A base film (not shown) of silicon nitride (SiN) and silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the main surface of the glass substrate 1, and a polycrystalline silicon layer (p-Si) 2 is formed thereon. And patterning.

図32:レジスト48を塗布し、薄膜トランジスタのチャネル部38がスペースとなるようにパターニングする。 FIG. 32: A resist 48 is applied and patterned so that the channel portion 38 of the thin film transistor becomes a space.

図33:Si(C25O)4、Al(C25CH(CH3)O)3、Mg(C25O)2、Ti(C25O)4、Zr(O(CH23CH34、Ta(OC255などの一種もしくは二種以上の金属アルコキシドの混合物を原料とする溶液390をインクジェットなどの方法によりチャネル部38に塗布する。なお、この金属アルコキシド溶液の溶媒はレジスト48を溶解しない水などを用いる。また、必要に応じて塩酸などの酸を触媒として添加する。塗布後、必要に応じて、乾燥、焼成、エイジングを行う。 FIG. 33: Si (C 2 H 5 O) 4 , Al (C 2 H 5 CH (CH 3 ) O) 3 , Mg (C 2 H 5 O) 2 , Ti (C 2 H 5 O) 4 , Zr ( A solution 390 using one or a mixture of two or more metal alkoxides such as O (CH 2 ) 3 CH 3 ) 4 and Ta (OC 2 H 5 ) 5 as a raw material is applied to the channel portion 38 by a method such as inkjet. Note that water or the like that does not dissolve the resist 48 is used as the solvent of the metal alkoxide solution. If necessary, an acid such as hydrochloric acid is added as a catalyst. After application, drying, baking and aging are performed as necessary.

本実施例では、高誘電率のゲート絶縁膜となる金属アルコキシド溶液を塗布する面積が小さいため、当該材料の節減が実現できる。なお、このような塗布型ゲート絶縁膜は、上記した金属アルコキシド溶液を塗布する代わりに、例えばAl23などの金属酸化物の粒子をSi(C25O)4などの金属アルコキシドの溶液に分散させたスラリーを塗布してもよい。 In this embodiment, since the area for applying the metal alkoxide solution to be a high dielectric constant gate insulating film is small, the material can be saved. It should be noted that such a coating type gate insulating film is formed by replacing particles of a metal oxide such as Al 2 O 3 with a metal alkoxide such as Si (C 2 H 5 O) 4 instead of applying the above metal alkoxide solution. A slurry dispersed in a solution may be applied.

図34:レジスト48をアッシングもしくはモノエタノールアミン(MEA)などのアルカリ剥離液により除去する。その後、ゲート絶縁膜390を焼成してゲート絶縁膜39とする。この焼成は、ランプアニール、窒素、水素などによる加圧アニールなどの方法で行う。乾燥による収縮でクラックが入り易い材料でも、ゲート絶縁膜39の面積が小さいため、収縮量が少なくなり、クラックが入り難くなる。そのため、クラックが入り易い材料にも適用可能である。   FIG. 34: The resist 48 is removed by ashing or an alkaline stripping solution such as monoethanolamine (MEA). Thereafter, the gate insulating film 390 is baked to form the gate insulating film 39. This firing is performed by a method such as lamp annealing, pressure annealing with nitrogen, hydrogen, or the like. Even in a material that easily cracks due to shrinkage due to drying, since the area of the gate insulating film 39 is small, the amount of shrinkage is small and cracks are difficult to crack. Therefore, it is applicable also to the material which a crack tends to enter.

ゲート絶縁膜39をパターニングするためにエッチングなどの加工工程を必要としないため、加工に難があるAl23などの材料を用いることが可能である。 Since a processing step such as etching is not required for patterning the gate insulating film 39, a material such as Al 2 O 3 that is difficult to process can be used.

図35:ゲート電極形成用の導電膜を成膜し、その上にレジストを塗布しパターニングしてゲート電極のレジストパターン40を形成する。このレジストパターン40をマスクとしてエッチングによりゲート電極41をパターニングする。   FIG. 35: A conductive film for forming a gate electrode is formed, and a resist is applied thereon and patterned to form a resist pattern 40 of the gate electrode. The gate electrode 41 is patterned by etching using the resist pattern 40 as a mask.

ゲート絶縁膜39をマスクとしてプラズマドーピング法などによりn+領域42を形成する。シリコン層2に直接ドーピングするため、ゲート絶縁膜39が厚膜でも容易にドーピングすることができる。 Using the gate insulating film 39 as a mask, an n + region 42 is formed by a plasma doping method or the like. Since the silicon layer 2 is directly doped, the gate insulating film 39 can be easily doped even if it is thick.

図36:レジストパターン40とゲート電極41をマスクとしてインプランテーション法などによりn-領域43を形成する。n-領域43の端は、ゲート電極41の端およびゲート絶縁膜39の端と一致する。 FIG. 36: An n region 43 is formed by an implantation method or the like using the resist pattern 40 and the gate electrode 41 as a mask. The end of the n region 43 coincides with the end of the gate electrode 41 and the end of the gate insulating film 39.

図37:レジスト40を除去し、層間絶縁膜44を成膜する。層間絶縁膜44はCVD法による酸化シリコン、またはシロキサンやポリシラザンなどの溶液をスピンコートし、焼成してポリシロキサンとする低誘電率塗布型絶縁膜である。   FIG. 37: The resist 40 is removed, and an interlayer insulating film 44 is formed. The interlayer insulating film 44 is a low dielectric constant coating type insulating film obtained by spin-coating silicon oxide by a CVD method or a solution such as siloxane or polysilazane and baking it to form polysiloxane.

図38:層間絶縁膜44を加工する。層間絶縁膜44を感光性材料で構成する場合は、ホト工程によりパターニングし、非感光性材料で構成する場合は、レジスト塗布によるホト工程、フッ酸水溶液などによるエッチング工程によってパターニングする。その後、前記図8乃至図12と同様の工程を経て薄膜トランジスタが製造される。   FIG. 38: The interlayer insulating film 44 is processed. When the interlayer insulating film 44 is made of a photosensitive material, it is patterned by a photo process, and when it is made of a non-photosensitive material, it is patterned by a photo process by resist coating or an etching process by a hydrofluoric acid aqueous solution. Thereafter, a thin film transistor is manufactured through steps similar to those shown in FIGS.

図39は、本実施例の工程で製造した薄膜トランジスタの断面図である。前記図27と同一参照符号は同一機能部分に対応する。また、図40は、本実施例の薄膜トランジスタの要部上面図である。図40に示したように、ゲート絶縁膜39のうち、ゲート電極41により覆われていない部分の幅45は約1μmである。なお、参照符号37はシリコンアイランドを示す。   FIG. 39 is a cross-sectional view of the thin film transistor manufactured in the process of this example. The same reference numerals as those in FIG. 27 correspond to the same functional parts. FIG. 40 is a top view of the main part of the thin film transistor of this example. As shown in FIG. 40, the width 45 of the portion of the gate insulating film 39 that is not covered by the gate electrode 41 is about 1 μm. Reference numeral 37 indicates a silicon island.

図41及び図42は、図40のA部の拡大図であり、ゲート絶縁膜39の幅47とシリコンアイランド37のチャネル部の幅46の構成例を示す。 図41はゲート絶縁膜39の幅47がシリコンアイランド37のチャネル部の幅46と等しくしたものを示し、図42はゲート絶縁膜39の幅47をシリコンアイランド37のチャネル部の幅46よりも長くしたものを示す。本実施例では、図41と図42に示した構成の何れかを採用する。   41 and 42 are enlarged views of a portion A in FIG. 40, showing a configuration example of the width 47 of the gate insulating film 39 and the width 46 of the channel portion of the silicon island 37. FIG. 41 shows that the width 47 of the gate insulating film 39 is equal to the width 46 of the channel portion of the silicon island 37. FIG. 42 shows that the width 47 of the gate insulating film 39 is longer than the width 46 of the channel portion of the silicon island 37. Shows what In this embodiment, one of the configurations shown in FIGS. 41 and 42 is employed.

図43は、本発明の表示装置を構成する薄膜トランジスタ基板の一例を説明する模式平面図である。この薄膜トランジスタ基板は、ガラス基板1上に画素領域402、信号処理回路403、水平方向走査回路404、垂直方向走査回路405、昇圧回路等の周辺回路406、入力パッド407が配置される。   FIG. 43 is a schematic plan view for explaining an example of a thin film transistor substrate constituting the display device of the present invention. In this thin film transistor substrate, a pixel region 402, a signal processing circuit 403, a horizontal scanning circuit 404, a vertical scanning circuit 405, a peripheral circuit 406 such as a booster circuit, and an input pad 407 are arranged on a glass substrate 1.

以上説明した本発明は液晶表示装置、有機EL表示装置、等のアクティブ・マトリクス型の各種表示装置に同様に適用できる。   The present invention described above can be similarly applied to various active matrix type display devices such as a liquid crystal display device and an organic EL display device.

本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which comprises Example 1 of the display apparatus by this invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図1に続く模式断面図である。It is a schematic cross section following FIG. 1 which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which comprises Example 1 of the display apparatus by this invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図2に続く模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 2 showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図3続く模式断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 3, showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図4に続く断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view subsequent to FIG. 4 showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図5続く模式断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 5 showing a manufacturing process of the thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図6続く模式断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view continuing from FIG. 6, showing a manufacturing process of the thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図7続く模式断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 7 showing the manufacturing process of the thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図8続く模式断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 8 showing the manufacturing process of the thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図9続く模式断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 9 showing the manufacturing process of the thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図10続く模式断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 10 showing a manufacturing process of the thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例1を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図11続く模式断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 11, showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 1 of the display device according to the present invention. 実施例1の製造方法で製造された表示装置の薄膜トランジスタ基板における薄膜トランジスタの要部上面図である。4 is a top view of a main part of a thin film transistor in a thin film transistor substrate of a display device manufactured by the manufacturing method of Example 1. FIG. 比較のために示す従来の表示装置の薄膜トランジスタ基板における薄膜トランジスタの図13に対応する要部上面図である。It is a principal part top view corresponding to FIG. 13 of the thin-film transistor in the thin-film transistor substrate of the conventional display apparatus shown for a comparison. 図14の薄膜トランジスタの断面図である。It is sectional drawing of the thin-film transistor of FIG. 本発明による表示装置の実施例2を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which comprises Example 2 of the display apparatus by this invention. 本発明による表示装置の実施例2を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図16に続く模式断面図である。FIG. 17 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 16, showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 2 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例2を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図17に続く模式断面図である。FIG. 18 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 17, showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 2 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例2を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図18に続く模式断面図である。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 18 showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 2 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例2を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図19に続く模式断面図である。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 19, showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate constituting Example 2 of the display device according to the present invention. 本発明による表示装置の実施例2を構成する薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す図20に続く模式断面図である。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view subsequent to FIG. 20 showing a manufacturing process of a thin film transistor substrate which constitutes Example 2 of the display device according to the present invention. 図17のパターニング工程で用いるハーフトーンマスクを説明する上面図である。FIG. 18 is a top view illustrating a halftone mask used in the patterning process of FIG. 17. 実施例2におけるシリコンアイランドの上面図である。6 is a top view of a silicon island in Example 2. FIG. 実施例2におけるシリコンアイランドの他の上面図である。6 is another top view of the silicon island in Example 2. FIG. 本発明の実施例3を説明する前記図20に対応するゲート絶縁膜の形成方法を説明する模式断面図である。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for forming a gate insulating film corresponding to FIG. 20 for explaining Example 3 of the present invention. 本発明の実施例4を説明する図1に対応する要部工程図である。It is principal part process drawing corresponding to FIG. 1 explaining Example 4 of this invention. 実施例4で製造した薄膜トランジスタの模式断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor manufactured in Example 4. FIG. 本発明の実施例5を説明するコンタクトホールを形成するレジストパターニングの工程図である。It is process drawing of the resist patterning which forms the contact hole explaining Example 5 of this invention. 本発明の実施例5を説明するレジストの除去工程図である。It is the resist removal process figure explaining Example 5 of this invention. 本発明の実施例5を説明する層間絶縁膜の形成工程図である。It is a formation process figure of the interlayer insulation film explaining Example 5 of this invention. 本発明の実施例6を説明する要部工程図である。It is principal part process drawing explaining Example 6 of this invention. 本発明の実施例6を説明する図31に続く要部工程図である。It is principal part process drawing following FIG. 31 explaining Example 6 of this invention. 本発明の実施例6を説明する図32に続く要部工程図である。FIG. 33 is a main part process diagram following FIG. 32, illustrating Example 6 of the present invention. 本発明の実施例6を説明する図33に続く要部工程図である。It is principal part process drawing following FIG. 33 explaining Example 6 of this invention. 本発明の実施例6を説明する図34に続く要部工程図である。It is principal part process drawing following FIG. 34 explaining Example 6 of this invention. 本発明の実施例6を説明する図35に続く要部工程図である。It is principal part process drawing following FIG. 35 explaining Example 6 of this invention. 本発明の実施例6を説明する図36に続く要部工程図である。FIG. 37 is a main part process diagram following FIG. 36, illustrating Example 6 of the present invention. 本発明の実施例6を説明する図37に続く要部工程図である。FIG. 38 is a main part process diagram illustrating FIG. 37 for explaining an example 6 of the present invention; 本発明の実施例6の工程で製造した薄膜トランジスタの断面図である。It is sectional drawing of the thin-film transistor manufactured at the process of Example 6 of this invention. 本発明の実施例6の薄膜トランジスタの要部上面図である。It is a principal part top view of the thin-film transistor of Example 6 of this invention. ゲート絶縁膜39の幅47とシリコンアイランド37のチャネル部の幅46を等しくした構成例を示す図40のA部の拡大図である。FIG. 41 is an enlarged view of a portion A in FIG. 40 showing a configuration example in which the width 47 of the gate insulating film 39 and the width 46 of the channel portion of the silicon island 37 are made equal. ゲート絶縁膜39の幅47をシリコンアイランド37のチャネル部の幅46よりも長くした構成例を示す図40のA部の拡大図である。。41 is an enlarged view of a portion A in FIG. 40 showing a configuration example in which the width 47 of the gate insulating film 39 is longer than the width 46 of the channel portion of the silicon island 37. FIG. . 本発明の表示装置を構成する薄膜トランジスタ基板の一例を説明する模式平面図である。It is a schematic plan view illustrating an example of a thin film transistor substrate that constitutes the display device of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・基板、2・・・シリコン膜、3・・・ゲート絶縁膜、4・・・ゲート電極膜、5・・・レジスト、6・・・ゲート電極、7・・・n+領域、8・・・n-領域、8a・・・LDD領域、9・・・層間絶縁膜、10・・・ソース・ドレイン電極、11・・・絶縁層、12・・・画素電極。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Silicon film, 3 ... Gate insulating film, 4 ... Gate electrode film, 5 ... Resist, 6 ... Gate electrode, 7 ... n + area | region, 8 ... n - region, 8a ... LDD region, 9 ... interlayer insulating film, 10 ... source / drain electrodes, 11 ... insulating layer, 12 ... pixel electrodes.

Claims (5)

基板上にパターニングした半導体膜に作り込んだ薄膜トランジスタ回路を形成したアクティブ・マトリクス基板を有する表示装置であって、
前記パターニングしたシリコン半導体膜の上にゲート絶縁膜を有し、
前記ゲート絶縁膜の縁と前記シリコン半導体に有するn+領域の縁が整合していることを特徴とする表示装置。
A display device having an active matrix substrate in which a thin film transistor circuit formed in a semiconductor film patterned on a substrate is formed,
A gate insulating film on the patterned silicon semiconductor film;
A display device, wherein an edge of the gate insulating film and an edge of an n + region of the silicon semiconductor are aligned.
前記シリコン半導体の上層に酸化シリコン層を有することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。   The display device according to claim 1, further comprising a silicon oxide layer on an upper layer of the silicon semiconductor. 基板上にパターニングした半導体膜に作り込んだ薄膜トランジスタ回路を有するアクティブ・マトリクス基板を備えた表示装置の製造方法であって、
前記基板上にパターニングしたシリコン半導体膜にゲート絶縁膜を成膜し、シリコン半導体膜とコンタクトホールを1ホト工程でパターニングすることを特徴とする表示装置の製造方法。
A method of manufacturing a display device including an active matrix substrate having a thin film transistor circuit formed in a semiconductor film patterned on a substrate,
A method of manufacturing a display device, comprising: forming a gate insulating film on a patterned silicon semiconductor film on the substrate; and patterning the silicon semiconductor film and the contact hole in one photo step.
基板上にパターニングした半導体膜に作り込んだ薄膜トランジスタ回路を有するアクティブ・マトリクス基板を備えた表示装置の製造方法であって、
前記基板の主面上に多結晶シリコン層を形成する工程と、
多結晶シリコン層をパターニングして高誘電率のゲート絶縁膜を成膜する工程と、
前記ゲート絶縁膜をパターニングする工程と、
パターニングしたゲート絶縁膜を覆って、ゲート電極膜を成膜し、パターニングしてゲート電極を形成する工程と、
パターニングしたゲート絶縁膜の開口すなわちコンタクトホールからn+領域7にイオンをドーピングする工程と、
ゲート電極をマスクとしてリンイオンをインプランテーションしてn-領域を形成する工程と、
層間絶縁膜9を成膜し、加工する工程と、ソース・ドレイン電極膜を成膜し、加工してソース・ドレイン電極を形成する工程と、
ソース・ドレイン電極を形成後、絶縁層を成膜し、パターニングする工程と、
画素電極12を形成する工程とを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
A method of manufacturing a display device including an active matrix substrate having a thin film transistor circuit formed in a semiconductor film patterned on a substrate,
Forming a polycrystalline silicon layer on the main surface of the substrate;
Patterning the polycrystalline silicon layer to form a high dielectric constant gate insulating film;
Patterning the gate insulating film;
Covering the patterned gate insulating film, forming a gate electrode film, and patterning to form a gate electrode;
Doping ions into the n + region 7 from the opening of the patterned gate insulating film, that is, the contact hole;
Implanting phosphorus ions using the gate electrode as a mask to form an n region;
A step of forming and processing an interlayer insulating film 9, a step of forming a source / drain electrode film and processing to form a source / drain electrode;
After forming the source / drain electrodes, forming an insulating layer and patterning,
And a step of forming the pixel electrode 12.
前記多結晶シリコン層の上層に酸化シリコン膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の表示装置の製造方法。

The method for manufacturing a display device according to claim 4, further comprising a step of forming a silicon oxide film on the polycrystalline silicon layer.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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