JP2014212337A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、半導体膜を利用した逆スタガ型若しくはボトムゲート型の薄膜トランジス
タ(以下、TFTと略記する)構成された回路を有する半導体装置およびその作製方法に
関する。特に本発明は、液晶表示装置に代表される電気光学装置、及びそのような電気光
学装置を搭載した電子機器に好適に利用できる技術を提供する。尚、本明細書において半
導体装置とは、半導体特性を利用することで機能する装置全般を指し、上記電気光学装置
およびその電気光学装置を搭載した電子機器をその範疇とする。
The present invention relates to a semiconductor device having a circuit in which an inverted staggered type or bottom gate type thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) using a semiconductor film and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention provides a technique that can be suitably used for an electro-optical device typified by a liquid crystal display device and an electronic apparatus equipped with such an electro-optical device. Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that function by utilizing semiconductor characteristics, and includes the above-described electro-optical device and an electronic apparatus in which the electro-optical device is mounted.
現在、ノート型のパーソナルコンピュータ(ノートパソコン)や携帯型情報端末におい
て、画像や文字情報を表示するために液晶表示装置が利用されている。
パッシブ型の液晶表示装置に比べアクティブマトリクス型の液晶表示装置は高精細な画像
が得られることから、前記用途においては後者が好適に用いられるようになっている。ア
クティブマトリクス型の液晶表示装置は、画素部において能動素子であるTFTを個々の
画素に対応してマトリクス状に配置して構成している。TFTには通常nチャネル型TF
Tが用いられ、スイッチング素子として液晶に印加する電圧を画素毎に制御して所望の画
像表示を行っている。
Currently, liquid crystal display devices are used to display image and text information in notebook personal computers (notebook personal computers) and portable information terminals.
Since the active matrix type liquid crystal display device can obtain a high-definition image as compared with the passive type liquid crystal display device, the latter is preferably used in the above applications. In an active matrix liquid crystal display device, TFTs which are active elements in a pixel portion are arranged in a matrix corresponding to each pixel. TFT is usually n-channel TF
T is used, and a desired image display is performed by controlling the voltage applied to the liquid crystal as a switching element for each pixel.
逆スタガ型(若しくはボトムゲート型)のTFTは活性層を非晶質半導体膜用で形成す
るものがある。非晶質半導体材料は非晶質シリコン膜が好適に用いられている。非晶質シ
リコン膜は300℃以下の低温で大面積の基板上に形成可能であることから量産に適した
材料と考えられている。しかし、非晶質シリコン膜で活性層を形成したTFTは、電界効
果移動度が小さく1cm2/Vsec程度しか得られていない。そのために、画像表示を行うため
の駆動回路はLSIチップで形成され、TAB(tape automated bonding)方式やCOG
(chip on glass)方式で実装されている。
Some reverse stagger type (or bottom gate type) TFTs have an active layer formed for an amorphous semiconductor film. As the amorphous semiconductor material, an amorphous silicon film is preferably used. An amorphous silicon film is considered to be a material suitable for mass production because it can be formed on a large substrate at a low temperature of 300 ° C. or lower. However, a TFT in which an active layer is formed of an amorphous silicon film has a small field effect mobility, and only about 1 cm 2 / Vsec is obtained. For this purpose, a drive circuit for displaying an image is formed of an LSI chip, and is a TAB (tape automated bonding) method or COG.
(Chip on glass) method.
このようなアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、ノートパソコンのみならず20
型クラスのTVシステムにまでその用途は広がり、画面サイズの大面積化と同時に画像品
位の向上のために高精細化や高開口率化の要求がますます高まってきた。例えば、「"The
Development of Super-High Aperture Ratio with Low Electrically Resistive Materi
al for High-Resolution TFT-LCDs",S.Nakabu, et al., 1999 SID International Sympos
ium Digest of Technical Papers, pp732-735」には画素密度がUXGA(1600×1
200)で20型の液晶表示装置を作製する技術が報告されている。
Such an active matrix type liquid crystal display device is not limited to a notebook personal computer.
The application has expanded to the TV system of the type class, and the demand for higher definition and higher aperture ratio has been increased for the purpose of improving the image quality while increasing the screen size. For example, "" The
Development of Super-High Aperture Ratio with Low Electrically Resistive Materi
al for High-Resolution TFT-LCDs ", S. Nakabu, et al., 1999 SID International Sympos
ium Digest of Technical Papers, pp732-735 ”has a pixel density of UXGA (1600 × 1
200), a technique for manufacturing a 20-inch liquid crystal display device is reported.
こうした製品を市場に供給し普及させるためには、生産性の向上及び低コスト化と、高
信頼性化を同時に推進することが課題となる。アクティブマトリクス型の液晶表示装置は
、写真蝕刻(フォトリソグラフィー)技術により、複数のフォトマスクを使用してTFT
を基板上に作製している。生産性を向上させ歩留まりを向上させるためには、工程数を削
減することが有効な手段として考えられる。
具体的には、TFTの製造に要するフォトマスクの枚数を削減することが必要である。フ
ォトマスクはフォトリソグラフィーの技術において、エッチング工程のマスクとするフォ
トレジストパターンを基板上に形成するために用いる。従って、フォトマスクを1枚使用
することは、レジスト塗布、プレベーク、露光、現像、ポストベークなどの工程と、その
前後の工程において、被膜の成膜およびエッチングなどの工程、さらにレジスト剥離、洗
浄や乾燥工程などが付加され、煩雑なものとなっている。
In order to supply such products to the market and disseminate them, it becomes a challenge to simultaneously improve productivity and reduce costs, and to increase reliability. An active matrix type liquid crystal display device uses a plurality of photomasks and TFTs by photolithography
On the substrate. In order to improve productivity and improve yield, reducing the number of steps is considered as an effective means.
Specifically, it is necessary to reduce the number of photomasks required for manufacturing TFTs. A photomask is used in photolithography to form a photoresist pattern as a mask for an etching process on a substrate. Therefore, the use of a single photomask means that resist coating, pre-baking, exposure, development, post-baking and the like, and steps before and after that, such as film formation and etching, resist stripping, cleaning, A drying process and the like are added, which is complicated.
本発明はこのような課題を解決するための技術であり、アクティブマトリクス型の液晶
表示装置に代表される電気光学装置ならびに半導体装置において、TFTを作製する工程
数を削減して製造コストの低減および歩留まりの向上を実現することを目的としている。
The present invention is a technique for solving such a problem. In an electro-optical device typified by an active matrix liquid crystal display device and a semiconductor device, the number of steps for manufacturing TFTs can be reduced to reduce the manufacturing cost. The goal is to improve yield.
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、基板上に非晶質構造を有する半導
体層で形成されたチャネル形成領域を有する逆スタガ型(若しくはボトムゲート型)のT
FT上に無機材料から成る第1の層間絶縁層と、第1の層間絶縁膜上に形成された有機材
料から成る第2の層間絶縁層と、前記第2の層間絶縁層に接して形成された画素電極とを
設け、前記基板の端部に沿って形成され、他の基板の配線と電気的に接続する入力端子部
とを有し、該入力端子部は、ゲート電極と同じ材料から成る第1の層と、画素電極と同じ
材料から成る第2の層とから形成されていることを特徴としている。このような構成とす
ることで、フォトリソグラフィー技術で使用するフォトマスクの数を5枚とすることがで
きる。
In order to solve the above problems, a semiconductor device of the present invention is an inverted staggered (or bottom gate type) T having a channel formation region formed of a semiconductor layer having an amorphous structure on a substrate.
A first interlayer insulating layer made of an inorganic material on the FT; a second interlayer insulating layer made of an organic material formed on the first interlayer insulating film; and the second interlayer insulating layer. And an input terminal portion that is formed along an end portion of the substrate and is electrically connected to a wiring of another substrate, and the input terminal portion is made of the same material as the gate electrode. It is characterized by being formed of a first layer and a second layer made of the same material as the pixel electrode. With such a configuration, the number of photomasks used in the photolithography technique can be five.
また、他の発明の構成は、基板上に非晶質構造を有する半導体層で形成されたチャネル
形成領域を有する逆スタガ型(若しくはボトムゲート型)のTFT上に無機材料から成る
第1の層間絶縁層が設けられ、TFTのゲート電極上に形成された絶縁層に接して形成さ
れた画素電極と、前記基板の端部に沿って形成され、他の基板の配線と電気的に接続する
入力端子部とを有し、該入力端子部は、ゲート電極と同じ材料から構成される第1の層と
、画素電極と同じ材料から構成される第2の層とから形成されていることを特徴としてい
る。
In another aspect of the invention, a first interlayer made of an inorganic material is formed on an inverted stagger type (or bottom gate type) TFT having a channel formation region formed of a semiconductor layer having an amorphous structure on a substrate. An insulating layer is provided, a pixel electrode formed in contact with the insulating layer formed on the gate electrode of the TFT, and an input formed along the edge of the substrate and electrically connected to the wiring of another substrate The input terminal portion is formed of a first layer made of the same material as the gate electrode and a second layer made of the same material as the pixel electrode. It is said.
また、他の発明の構成は、絶縁表面を有する基板上に、ゲート電極と、他の基板上の配
線と電気的に接続する入力端子部の第1層を形成する第1の工程と、前記ゲート電極上に
ゲート絶縁層を形成する第2の工程と、前記ゲート絶縁層上に非晶質構造を有する半導体
層を形成する第3の工程と、前記非晶質構造を有する半導体層上に一導電型の不純物を含
有する半導体層を形成する第4の工程と、前記一導電型の不純物を含有する半導体層に接
して、ソース配線及びドレイン配線を形成する第5の工程と、前記ソース配線及びドレイ
ン配線をマスクとして、前記一導電型の不純物を含有する半導体層及び非晶質構造を有す
る半導体層の一部を除去する第6の工程と、前記ソース配線及びドレイン配線上に無機材
料から成る第1の層間絶縁層を形成する第7の工程と、前記第1の層間絶縁層上に有機材
料から成る第2の層間絶縁層を形成する第8の工程と、前記第1の層間絶縁層及び第2の
層間絶縁層と前記ゲート絶縁層を選択的に除去して、前記入力端子部の第1層を露呈させ
る第9の工程と、前記第2の層間絶縁膜上に画素電極と、前記入力端子部の第2層を形成
する第10の工程とを有することを特徴としている。
According to another aspect of the invention, there is provided a first step of forming a gate electrode and a first layer of an input terminal portion electrically connected to a wiring on another substrate on a substrate having an insulating surface; A second step of forming a gate insulating layer on the gate electrode; a third step of forming a semiconductor layer having an amorphous structure on the gate insulating layer; and a semiconductor layer having the amorphous structure. A fourth step of forming a semiconductor layer containing an impurity of one conductivity type, a fifth step of forming a source wiring and a drain wiring in contact with the semiconductor layer containing an impurity of one conductivity type, and the source A sixth step of removing a part of the semiconductor layer containing an impurity of one conductivity type and a semiconductor layer having an amorphous structure using the wiring and the drain wiring as a mask; and an inorganic material on the source wiring and the drain wiring Forming a first interlayer insulating layer comprising A seventh step, an eighth step of forming a second interlayer insulating layer made of an organic material on the first interlayer insulating layer, the first interlayer insulating layer and the second interlayer insulating layer, A ninth step of selectively removing the gate insulating layer to expose the first layer of the input terminal portion; a pixel electrode on the second interlayer insulating film; and a second layer of the input terminal portion And a tenth step of forming the structure.
また、他の発明の構成は、絶縁表面を有する基板上に、ゲート電極と、他の基板上の配
線と電気的に接続する入力端子部の第1層を形成する第1の工程と、前記ゲート電極上に
ゲート絶縁層を形成する第2の工程と、前記ゲート絶縁層上に非晶質構造を有する半導体
層を形成する第3の工程と、前記非晶質構造を有する半導体層上に一導電型の不純物を含
有する半導体層を形成する第4の工程と、前記ゲート絶縁層を選択的に除去して、前記入
力端子部の第1層を露呈させる第5の工程と、前記ゲート絶縁層に接して画素電極と、前
記入力端子部の第2層を形成する第6の工程と、前記一導電型の不純物を含有する半導体
層に接して、ソース配線及びドレイン配線を形成する第7の工程と、前記ソース配線及び
ドレイン配線をマスクとして、前記一導電型の不純物を含有する半導体層及び非晶質構造
を有する半導体層の一部を除去する第8の工程と、前記ソース配線及びドレイン配線上に
無機材料から成る第1の層間絶縁層を形成する第9の工程とを有することを特徴としてい
る。
According to another aspect of the invention, there is provided a first step of forming a gate electrode and a first layer of an input terminal portion electrically connected to a wiring on another substrate on a substrate having an insulating surface; A second step of forming a gate insulating layer on the gate electrode; a third step of forming a semiconductor layer having an amorphous structure on the gate insulating layer; and a semiconductor layer having the amorphous structure. A fourth step of forming a semiconductor layer containing an impurity of one conductivity type, a fifth step of selectively removing the gate insulating layer to expose the first layer of the input terminal portion, and the gate A sixth step of forming a pixel electrode and a second layer of the input terminal portion in contact with the insulating layer; a first step of forming a source wiring and a drain wiring in contact with the semiconductor layer containing the impurity of one conductivity type; Step 7 and the source wiring and drain wiring as a mask An eighth step of removing a part of the semiconductor layer containing an impurity of one conductivity type and a semiconductor layer having an amorphous structure; and a first interlayer insulating layer made of an inorganic material on the source wiring and the drain wiring. And a ninth step of forming.
本発明の実施の形態について、以下に示す実施例により詳細な説明を行う。 The embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
本発明の実施例を図1〜図2を用いて説明する。本実施例は液晶表示装置の作製方法を
示し、基板上に画素部のTFTを逆スタガ型で形成し、該TFTに接続する保持容量を作
製する方法について工程に従って詳細に説明する。また、同図には該基板の端部に設けら
れ、他の基板に設けた回路の配線と電気的に接続するための入力端子部の作製工程を同時
に示す。ここで、図1(A)、(B)および図2(A)、(B)において、(I)は上面
図でありA−A'線に沿った断面図を(II)で示す。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment shows a method for manufacturing a liquid crystal display device, and a method for forming a TFT of a pixel portion on a substrate in an inverted staggered type and manufacturing a storage capacitor connected to the TFT will be described in detail according to steps. In addition, the same drawing shows a process of manufacturing an input terminal portion provided at an end portion of the substrate and electrically connected to wiring of a circuit provided on another substrate. Here, in FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B, (I) is a top view, and a cross-sectional view along the line AA ′ is shown in (II).
図1(A)において、基板101にはコーニング社の#7059ガラスや#1737ガ
ラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラ
ス基板を用いることができる。その他に、表面に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などを
形成したステンレス基板やセラミック基板などを使用することもできる。
In FIG. 1A, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass typified by Corning # 7059 glass or # 1737 glass can be used for the substrate 101. In addition, a stainless steel substrate or a ceramic substrate having a silicon oxide film or a silicon nitride film formed on the surface can also be used.
ゲート電極102およびゲート配線102'と保持容量配線103、入力端子部の端子
104は、アルミニウム(Al)などの低抵抗導電性材料で形成することが望ましいが、
Al単体では耐熱性が劣り、また腐蝕しやすい等の問題点があるので耐熱性導電性材料と
組み合わせて形成する。耐熱性導電性材料としては、チタン(Ti)、タンタル(Ta)
、タングステン(W)から選ばれた元素、または前記元素を成分とする合金か、前記元素
を組み合わせた合金膜、または前記元素を成分とする窒化物で形成する。或いは、このよ
うな耐熱性導電性材料のみを組み合わせて形成しても良い。
The
Al alone is inferior in heat resistance and easily corroded, so it is formed in combination with a heat resistant conductive material. Heat resistant conductive materials include titanium (Ti) and tantalum (Ta)
And an element selected from tungsten (W), an alloy containing the element as a component, an alloy film combining the elements, or a nitride containing the element as a component. Or you may form combining only such a heat resistant conductive material.
このような材料の選択は、液晶表示装置の画面サイズに応じて適宣決定するもである。
耐熱性導電性材料は面積抵抗で10Ω程度あり、画面サイズが5型程度までなら適応可能
であるが、それ以上の画面サイズの液晶表示装置には必ずしも適していなかった。これは
、ゲート電極に接続するゲート配線の基板上における引回し長さが必然的に大きくなると
、配線遅延の問題を無視することができなくなる。例えば、画素密度がVGAの場合、4
80本のゲート配線と640本のソース配線が形成され、XGAの場合には768本のゲ
ート配線と1024本のソース配線が形成される。ゲート配線の抵抗は、用いる材料の固
有抵抗値の他に、配線の膜厚と幅で決定されるが、開口率との兼ね合いでおのずと限定が
あり、画素密度が高くなるに従って微細化が要求される。表示領域の画面サイズは、13
インチクラスの場合対角線の長さは340mmとなり、18インチクラスの場合には46
0mmとなる。その場合、液晶表示装置を実現するためには、ゲート配線をAlなどの低
抵抗導電性材料で形成することが本来望ましい。
The selection of such a material is appropriately determined according to the screen size of the liquid crystal display device.
The heat-resistant conductive material has a sheet resistance of about 10Ω and can be applied if the screen size is up to about 5 inches, but is not necessarily suitable for a liquid crystal display device having a screen size larger than that. This is because the problem of wiring delay cannot be ignored if the routing length of the gate wiring connected to the gate electrode inevitably increases on the substrate. For example, when the pixel density is VGA, 4
80 gate wirings and 640 source wirings are formed. In the case of XGA, 768 gate wirings and 1024 source wirings are formed. The resistance of the gate wiring is determined by the film thickness and width of the wiring in addition to the specific resistance value of the material to be used, but it is naturally limited in consideration of the aperture ratio, and miniaturization is required as the pixel density increases. The The screen size of the display area is 13
The diagonal length is 340 mm for the inch class, and 46 for the 18 inch class.
0 mm. In that case, in order to realize the liquid crystal display device, it is originally desirable to form the gate wiring with a low-resistance conductive material such as Al.
従って、ゲート電極およびゲート配線は耐熱性導電性材料と低抵抗導電性材料とを組み
合わせて形成する。この時の適した組み合わせを図8を用いて説明する。画面サイズが5
型程度までなら図8(A)に示すように、耐熱性導電性材料の窒化物から成る導電層(A
)801と耐熱性導電性材料から成る導電層(B)802とを積層した構造とする。導電
層(B)802はAl、Ta、Ti、Wから選ばれた元素、または前記元素を成分とする
合金か、前記元素を組み合わせた合金膜で形成すれば良く、導電層(A)801は窒化タ
ンタル(TaN)、窒化タングステン(WN)、窒化チタン(TiN)膜などで形成する
。また、大画面に適応するには図8(B)に示すように、耐熱性導電性材料の窒化物から
成る導電層(A)803と低抵抗導電性材料から成る導電層(B)804と耐熱性導電性
材料の窒化物から成る導電層(C)805とを積層させる。低抵抗導電性材料から成る導
電層(B)804は、アルミニウム(Al)を成分とする材料で形成し、純Alの他に、
0.01〜5atomic%のスカンジウム(Sc)、Ti、シリコン(Si)等を含有するA
lを使用する。導電層(C)805は導電層(B)804のAlにヒロックが発生するの
を防ぐ効果がある。
Therefore, the gate electrode and the gate wiring are formed by combining a heat resistant conductive material and a low resistance conductive material. A suitable combination at this time will be described with reference to FIG. Screen size is 5
If it is up to the mold type, as shown in FIG. 8A, a conductive layer (A
) And a conductive layer (B) 802 made of a heat-resistant conductive material. The conductive layer (B) 802 may be formed using an element selected from Al, Ta, Ti, and W, an alloy containing the element as a component, or an alloy film combining the elements. A tantalum nitride (TaN) film, a tungsten nitride (WN) film, a titanium nitride (TiN) film, or the like is used. In order to adapt to a large screen, as shown in FIG. 8B, a conductive layer (A) 803 made of a nitride of a heat-resistant conductive material and a conductive layer (B) 804 made of a low-resistance conductive material, A conductive layer (C) 805 made of a nitride of a heat-resistant conductive material is laminated. The conductive layer (B) 804 made of a low-resistance conductive material is formed of a material containing aluminum (Al) as a component, and in addition to pure Al,
A containing 0.01 to 5 atomic% scandium (Sc), Ti, silicon (Si), etc.
l is used. The conductive layer (C) 805 has an effect of preventing hillocks from being generated in Al of the conductive layer (B) 804.
図8(A)において、導電層(A)801は10〜100nm(好ましくは20〜50
nm)とし、導電層(B)802は200〜400nm(好ましくは250〜350nm
)とする。例えば、W膜をゲート電極として形成する場合には、Wをターゲットとしたス
パッタ法で、Arガスと窒素(N2)ガスを導入して導電層(A)801をWN膜で50n
mの厚さに形成し、導電層(B)802をW膜で250nmの厚さに形成する。しかし、W
膜をゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、その抵抗率は20μ
Ωcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図るこ
とができるが、W中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化す
る。このことより、スパッタ法による場合、純度99.9999%のWターゲットを用い
、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成する。
特に酸素濃度に関しては30ppm以下とすると良かった。例えば、Wは酸素濃度を30
ppm以下とすることで20μΩcm以下の比抵抗値を実現することができる。
In FIG. 8A, the conductive layer (A) 801 has a thickness of 10 to 100 nm (preferably 20 to 50 nm).
nm), and the conductive layer (B) 802 has a thickness of 200 to 400 nm (preferably 250 to 350 nm).
). For example, when a W film is formed as a gate electrode, Ar gas and nitrogen (N 2 ) gas are introduced by sputtering using W as a target, and the conductive layer (A) 801 is formed as a WN film by 50 n.
The conductive layer (B) 802 is formed with a W film to a thickness of 250 nm. But W
In order to use the film as a gate electrode, it is necessary to reduce the resistance, and the resistivity is 20 μm.
It is desirable to make it Ωcm or less. The resistivity of the W film can be reduced by increasing the crystal grains. However, when there are many impurity elements such as oxygen in W, crystallization is hindered and the resistance is increased. Therefore, when sputtering is used, a W target having a purity of 99.9999% is used, and the W film is formed with sufficient consideration so that impurities are not mixed in from the gas phase during film formation.
In particular, the oxygen concentration was preferably 30 ppm or less. For example, W has an oxygen concentration of 30
By setting it to ppm or less, a specific resistance value of 20 μΩcm or less can be realized.
一方、図8(A)において導電層(A)801にTaN膜を、導電層(B)802にT
a膜を用いる場合には、同様にスパッタ法で形成することが可能である。TaN膜はTa
をターゲットとしてスパッタガスにArと窒素との混合ガスを用いて形成し、Ta膜はス
パッタガスにArを用いる。また、これらのスパッタガス中に適量のXeやKrを加えて
おくと、形成する膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することができる。α相のTa
膜の抵抗率は20μΩcm程度でありゲート電極に使用することができるが、β相のTa膜
の抵抗率は180μΩcm程度でありゲート電極とするには不向きであった。TaN膜はα
相に近い結晶構造を持つので、この上にTa膜を形成すればα相のTa膜が容易に得られ
た。いずれにしても、導電層(B)802は抵抗率を10〜50μΩcmの範囲で形成する
ことが好ましい。
On the other hand, in FIG. 8A, a TaN film is formed on the conductive layer (A) 801 and a TN film is formed on the conductive layer (B) 802.
When the a film is used, it can be similarly formed by sputtering. TaN film is Ta
As a target, a sputtering gas is formed using a mixed gas of Ar and nitrogen, and the Ta film uses Ar as a sputtering gas. In addition, when an appropriate amount of Xe or Kr is added to these sputtering gases, the internal stress of the film to be formed can be relaxed and the film can be prevented from peeling. α phase Ta
Although the resistivity of the film is about 20 μΩcm and can be used for a gate electrode, the resistivity of a β-phase Ta film is about 180 μΩcm, which is not suitable for a gate electrode. TaN film is α
Since it has a crystal structure close to the phase, an α-phase Ta film can be easily obtained by forming a Ta film thereon. In any case, the conductive layer (B) 802 is preferably formed with a resistivity in the range of 10 to 50 μΩcm.
図8(B)の構成とする場合には、導電層(A)803は10〜100nm(好ましく
は20〜50nm)とし、導電層(B)804は200〜400nm(好ましくは250
〜350nm)とし、導電層(C)805は10〜100nm(好ましくは20〜50n
m)とする。ここで、導電層(A)および導電層(C)は前述のように耐熱性導電性材料
であるWN膜やTaN膜、またはTi膜、Ta膜、W膜などを適用する。導電層(B)8
04もスパッタ法で形成し、純Alの他に、0.01〜5atomic%のSc、Ti、Si等
を含有するAl膜で形成する。
8B, the conductive layer (A) 803 has a thickness of 10 to 100 nm (preferably 20 to 50 nm), and the conductive layer (B) 804 has a thickness of 200 to 400 nm (preferably 250).
To 350 nm), and the conductive layer (C) 805 is 10 to 100 nm (preferably 20 to 50 n).
m). Here, for the conductive layer (A) and the conductive layer (C), as described above, a WN film or a TaN film, or a Ti film, a Ta film, a W film, or the like, which is a heat-resistant conductive material, is applied. Conductive layer (B) 8
04 is also formed by sputtering, and is formed of an Al film containing 0.01 to 5 atomic% of Sc, Ti, Si, etc. in addition to pure Al.
ゲート電極102およびゲート配線102'と保持容量配線103、及び端子104は
、上記導電層を基板全面に形成した後、第1のフォトリソグラフィー工程を行い、レジス
トマスクを形成し、エッチングにより不要な部分を除去して形成する。このとき少なくと
もゲート電極102の端部にテーパー部が形成されるようにエッチングする。
The
W膜やTa膜のような耐熱性導電性材料を高速でかつ精度良エッチングして、さらに端
部をテーパー形状とするためには、高密度プラズマを用いたドライエッチング法が適して
いる。高密度プラズマを得る手法にはマイクロ波や誘導結合プラズマ(Inductively Coup
led Plasma:ICP)を用いたエッチング装置が適している。特に、ICPエッチング装
置はプラズマの制御が容易であり、処理基板の大面積化にも対応できる。例えば、W膜に
対する具体的なエッチング条件として、エッチングガスにCF4とCl2の混合ガスを用い
その流量をそれぞれ30SCCMとして、放電電力3.2W/cm2(13.56MHz)、基板バイアス電
力224mW/cm2(13.56MHz)、圧力1.0Paでエッチングする。このようなエッチング条
件によって、ゲート電極102の端部において、該端部から内側にむかって徐々に厚さが
増加するテーパー部が形成され、その角度は1〜20°、好ましくは5〜15°とする。
図9で示すように、ゲート電極102の端部におけるテーパー部の角度はθとして示す部
分の角度である。尚、テーパー部の角度θは、テーパー部の長さ(WG)とテーパー部の
厚さ(HG)を用いてTan(θ)=HG/WGで表される。
In order to etch a heat-resistant conductive material such as a W film or a Ta film at high speed and with high accuracy and further to make the end tapered, a dry etching method using high-density plasma is suitable. Microwave and inductively coupled plasma (Inductively Coup) are used to obtain high-density plasma.
An etching apparatus using LED Plasma (ICP) is suitable. In particular, the ICP etching apparatus can easily control the plasma and can cope with an increase in the area of the processing substrate. For example, as specific etching conditions for the W film, a mixed gas of CF 4 and Cl 2 is used as the etching gas, the flow rate is 30 SCCM, the discharge power is 3.2 W / cm 2 (13.56 MHz), the substrate bias power is 224 mW / Etching is performed at cm 2 (13.56 MHz) and a pressure of 1.0 Pa. Under such etching conditions, a tapered portion whose thickness gradually increases from the end toward the inside is formed at the end of the
As shown in FIG. 9, the angle of the tapered portion at the end of the
こうして、ゲート電極102およびゲート配線102'と保持容量配線103、端子1
04を形成した後、絶縁膜を全面に形成してゲート絶縁層とする。ゲート絶縁層105は
プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、膜厚を50〜200nmとして絶縁膜で形成
する。例えば、150nmの厚さで酸化窒化シリコン膜から形成する。また、SiH4と
N2OにO2を添加させて作製された酸化窒化シリコン膜は、膜中の固定電荷密度が低減さ
れているのでこの用途に対して好ましい材料となる。勿論、ゲート絶縁層はこのような酸
化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化タン
タル膜などの他の絶縁膜を用い、これらの材料から成る単層または積層構造として形成し
ても良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法で、オルトケイ
酸テトラエチル(Tetraethyl Orthosilicate:TEOS)とO2とを混合し、反応圧力4
0Pa、基板温度250〜350℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.
8W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製された酸化シリコン膜
は、その後300〜400℃の熱アニールによりゲート絶縁層として良好な特性を得るこ
とができる。
Thus, the
After forming 04, an insulating film is formed on the entire surface to form a gate insulating layer. The
0 Pa, substrate temperature 250-350 ° C., high frequency (13.56 MHz) power density 0.5-0.
It can be formed by discharging at 8 W / cm 2 . The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating layer by thermal annealing at 300 to 400 ° C. thereafter.
次に、ゲート絶縁層上に50〜200nm(好ましくは100〜150nm)
の厚さで非晶質構造を有する半導体層を、プラズマCVD法やスパッタ法などの公知の方
法で全面に形成する(図示せず)。代表的には、プラズマCVD法で水素化非晶質シリコ
ン(a−Si:H)膜を100nmの厚さに形成する。その他、この非晶質構造を有する
半導体層には、微結晶半導体膜、非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を有す
る化合物半導体膜を適用することも可能である。さらに、一導電型の不純物元素を含有す
る半導体層として、n型の半導体膜を20〜80nmの厚さで形成する。例えば、n型の
a−Si:H膜を形成すれば良く、そのためにシラン(SiH4)に対して0.1〜5%
の濃度でフォスフィン(PH3)を添加する。或いは、n型の半導体膜を水素化微結晶シ
リコン膜(μc−Si:H)で形成しても良い。
Next, 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm) is formed on the gate insulating layer.
A semiconductor layer having an amorphous structure with a thickness of 5 mm is formed on the entire surface by a known method such as plasma CVD or sputtering (not shown). Typically, a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) film is formed to a thickness of 100 nm by a plasma CVD method. In addition, a compound semiconductor film having an amorphous structure such as a microcrystalline semiconductor film or an amorphous silicon germanium film can be applied to the semiconductor layer having an amorphous structure. Further, an n-type semiconductor film is formed to a thickness of 20 to 80 nm as a semiconductor layer containing one conductivity type impurity element. For example, an n-type a-Si: H film may be formed, and for that purpose, 0.1 to 5% with respect to silane (SiH 4 ).
Add phosphine (PH 3 ) at a concentration of Alternatively, the n-type semiconductor film may be formed using a hydrogenated microcrystalline silicon film (μc-Si: H).
ゲート絶縁膜、非晶質構造を有する半導体層、一導電型の不純物元素を含有する半導体
層はいずれも公知の方法で作製するものであり、プラズマCVD法やスパッタ法で作製す
ることができる。そしてこれらの膜はプラズマCVD法であれば反応ガスを適宣切り替え
ることにより、またスパッタ法であればターゲット及びスパッタガスを適宣切り替えるこ
とにより連続して形成することができる。即ち、プラズマCVD装置或いはスパッタ装置
において、同一の反応室または複数の反応室を用い、これらの膜を大気に晒すことなく連
続して積層させることもできる。
A gate insulating film, a semiconductor layer having an amorphous structure, and a semiconductor layer containing an impurity element having one conductivity type are each formed by a known method, and can be manufactured by a plasma CVD method or a sputtering method. These films can be formed continuously by appropriately switching the reaction gas in the case of the plasma CVD method and by appropriately switching the target and the sputtering gas in the case of the sputtering method. That is, in a plasma CVD apparatus or a sputtering apparatus, the same reaction chamber or a plurality of reaction chambers can be used, and these films can be continuously stacked without being exposed to the atmosphere.
そして、このように積層して形成された半導体層を、第2のフォトリソグラフィー工程
を行い、パターニング処理して、図1(B)に示すようにゲート電極102と一部が重な
るように島状半導体層106を形成する。島状半導体層は、非晶質半導体層106aとn
型の半導体層106bを有している。
Then, the semiconductor layer formed as described above is subjected to a second photolithography process and subjected to patterning, so that an island shape is formed so as to partially overlap with the
A semiconductor layer 106b of a type.
そして、導電性の金属層をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、第3のフォトリソグラフ
ィー工程によりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによって図2(A)に示す
ようにソース配線107、ドレイン配線108、保持容量配線109を形成する。図示し
ていないが、本実施例ではこの配線を、Ti膜を50〜150nmの厚さで形成し、島状半
導体層のソースまたはドレイン領域を形成するn型の半導体膜と接触を形成し、そのTi
膜上に重ねてアルミニウム(Al)
を300〜400nmの厚さで形成し、さらにその上にTi膜を100〜150nmの厚さで
形成する。
Then, a conductive metal layer is formed by a sputtering method or a vacuum evaporation method, a resist mask pattern is formed by a third photolithography process, and etching is performed to form a
Aluminum over the film (Al)
Is formed with a thickness of 300 to 400 nm, and a Ti film is further formed thereon with a thickness of 100 to 150 nm.
また、ソース配線に接続する入力端子部には、ゲート絶縁層上に該入力端子部に合わせ
て配線110を形成する。図2(A)ではこの様子を省略して示しているが、配線110
はゲート絶縁層上を延在し、ソース配線と接続しているものである。
In the input terminal portion connected to the source wiring, the
Extends on the gate insulating layer and is connected to the source wiring.
ソース配線107、ドレイン配線108をマスクとして、図2(A)の(II)
に示すようにn型の半導体層106bと非晶質半導体層106aの一部をエッチングによ
り除去して島状半導体層に開孔111を形成する。この開孔111によってn型の半導体
層106bはソース領域112とドレイン領域113に分離され、自己整合的に島状半導
体層106にチャネル形成領域を形成する。
(II) in FIG. 2A using the
As shown in FIG. 2, the n-type semiconductor layer 106b and part of the amorphous semiconductor layer 106a are removed by etching to form an opening 111 in the island-shaped semiconductor layer. The n-type semiconductor layer 106b is separated into the
その後、図2(B)の(II)に示すように、非晶質構造を有する半導体層及びn型の半
導体層上に、開孔部111を覆いチャネル形成領域の少なくとも一部に接する無機材料か
ら成る第1の層間絶縁層114を形成する。第1の層間絶縁膜114は酸化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成する。
この第1の層間絶縁膜114の膜厚は100〜200nmとする。例えば、第1の層間絶
縁膜114を酸化シリコン膜で形成する場合には、プラズマCVD法でTEOSとO2と
を混合し、反応圧力40Pa、基板温度200〜300℃とし、高周波(13.56MHz)
電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。また、酸化窒化シリ
コン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3から作製される酸
化窒化シリコン膜、またはSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれ
ば良い。この場合の作製条件は反応圧力20〜200Pa、基板温度200〜300℃とし
、高周波(60MHz)電力密度0.1〜1.0W/cm2で形成することができる。また、Si
H4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリ
コン膜も同様にプラズマCVD法でSiH4、NH3から作製することが可能である。
After that, as shown in (II) of FIG. 2B, an inorganic material which covers the hole 111 and is in contact with at least a part of the channel formation region over the semiconductor layer having an amorphous structure and the n-type semiconductor layer. A first
A silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film formed by combining these films is formed.
The film thickness of the first
It can be formed by discharging at a power density of 0.5 to 0.8 W / cm 2 . In the case of using a silicon oxynitride film, a silicon oxynitride film manufactured from SiH 4 , N 2 O, and NH 3 by a plasma CVD method or a silicon oxynitride film manufactured from SiH 4 and N 2 O is used. What is necessary is just to form. The production conditions in this case are a reaction pressure of 20 to 200 Pa, a substrate temperature of 200 to 300 ° C., and a high frequency (60 MHz) power density of 0.1 to 1.0 W / cm 2 . Si
A silicon oxynitride silicon film formed from H 4 , N 2 O, and H 2 may be used. Similarly, the silicon nitride film can be formed from SiH 4 and NH 3 by plasma CVD.
さらに、第1の層間絶縁膜114上に形成された有機材料から成る第2の層間絶縁層1
15を1.0〜2.0μmの平均厚を有して形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミ
ド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用
することができる。例えば、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合
には、クリーンオーブンで200〜300℃で焼成して形成する。また、アクリルを用い
る場合には、2液性のものを用い、主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全
面に塗布した後、ホットプレートで80℃で60秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオ
ーブンで180〜250℃で60分焼成して形成することができる。
Further, a second
15 is formed with an average thickness of 1.0 to 2.0 μm. As the organic resin material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. For example, in the case of using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate, it is formed by baking at 200 to 300 ° C. in a clean oven. When acrylic is used, a two-component type is used, and after mixing the main material and the curing agent, applying the entire surface of the substrate using a spinner, preheating at 80 ° C. for 60 seconds with a hot plate. It can be formed by baking in a clean oven at 180 to 250 ° C. for 60 minutes.
このように、第2の層間絶縁膜114を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を
良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生
容量を低減するできる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例の
ように、第1の層間絶縁膜114として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、
窒化シリコン膜などと組み合わせて用いると良い。
Thus, the surface can be satisfactorily planarized by forming the second
It may be used in combination with a silicon nitride film or the like.
その後、第4のフォトリソグラフィー工程を行い、所定のパターンのレジストマスクを
形成し、それぞれの島状半導体層に形成されたソース領域またはドレイン領域に達するコ
ンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。
この場合、エッチングガスにCF4、O2、Heの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る第
2の層間絶縁膜115をまずエッチングし、その後、続いてエッチングガスをCF4、O2
として第1の層間絶縁膜114をエッチングする。入力端子部においては、端子104と
配線110の一部が露出するように第2の層間絶縁膜115と第1の層間絶縁膜114及
びゲート絶縁層105の一部をエッチングする。
Thereafter, a fourth photolithography step is performed to form a resist mask having a predetermined pattern, and contact holes reaching the source region or the drain region formed in each island-shaped semiconductor layer are formed. Contact holes are formed by dry etching.
In this case, the second
As a result, the first
そして、透明導電膜をスパッタ法や真空蒸着法で50〜200nmの厚さに成膜し、第
5のフォトリソグラフィー工程を行い、図2(B)に示すように、画素電極118を形成
する。画素電極118は、接続部116でドレイン配線108と接続し、接続部117で
保持容量電極109と接続している。同時に端子104、配線110と少なくとも一部が
接するように透明導電膜119を設ける。図2(B)の(II)において、B−B'断面を
図中に示す矢印の方向に見た断面の詳細を図11(A)に示す。同図において、ゲート電
極104は導電層(A)130と導電層(B)131から成り、透明導電膜119は導電
層(A)130と導電層(B)131の少なくとも一部と接するように形成する。また、
図2(B)の(II)において、C−C'断面を図中に示す矢印の方向に見た断面の詳細を
図11(B)に示す。配線110はTi膜132、Al膜133、Ti膜134の3層構
造であり、透明導電膜119はこれらの膜と少なくとも一部が接するように形成する。こ
のようにして端子104と配線110とを電気的に接続する。
しかし、ゲート配線に接続する入力端子部では配線110を設ける必要はなく、端子10
4と少なくとも一部で接するように透明導電膜119を設ける構成とする。
Then, a transparent conductive film is formed to a thickness of 50 to 200 nm by a sputtering method or a vacuum evaporation method, and a fifth photolithography step is performed to form a
FIG. 11B shows details of a cross section when the CC ′ cross section is viewed in the direction of the arrow shown in FIG. 2B. The
However, it is not necessary to provide the
A transparent
透明導電膜の材料は、酸化インジウム(In2O3)や酸化インジウム酸化スズ合金(I
n2O3―SnO2、ITOと略記する)などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成
する。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にITO
のエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジ
ウム酸化亜鉛合金(In2O3―ZnO)を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は
表面平滑性に優れ、ITOと比較して熱安定性にも優れているので、端子104をAl膜
で形成しても腐蝕反応をすることを防止できる。同様に、酸化亜鉛(ZnO)も適した材
料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム(Ga)を添加した酸
化亜鉛(ZnO:Ga)などを用いることができる。
The material of the transparent conductive film is indium oxide (In 2 O 3 ) or indium oxide tin oxide alloy (I
n 2 O 3 —SnO 2 , abbreviated as ITO) or the like is formed using a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like. Etching treatment of such a material is performed with a hydrochloric acid based solution. But especially ITO
In this etching, a residue is likely to be generated. Therefore, an indium oxide-zinc oxide alloy (In 2 O 3 —ZnO) may be used to improve etching processability. Since the indium oxide-zinc oxide alloy has excellent surface smoothness and thermal stability as compared with ITO, it can prevent a corrosion reaction even if the terminal 104 is formed of an Al film. Similarly, zinc oxide (ZnO) is also a suitable material, and zinc oxide (ZnO: Ga) to which gallium (Ga) is added to further increase the transmittance and conductivity of visible light can be used.
こうして5回のフォトリソグラフィー工程により、5枚のフォトマスクを使用して、逆
スタガ型のnチャネル型TFT120、保持容量121を完成させることができる。そし
て、これらを個々の画素に対応してマトリクス状に配置して画素部を構成することにより
アクティブマトリクス型の液晶表示装置を作製するための一方の基板とすることができる
。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
In this manner, the inverted staggered n-
図10はアクティブマトリクス基板の画素部と入力端子部の配置を説明する図である。
基板901上には画素部902が設けられ、画素部にはゲート配線908とソース配線9
07が交差して形成され、これに接続するnチャネル型TFT910が各画素に対応して
設けられている。nチャネル型TFT910のドレイン側には保持容量911が接続し、
保持容量911のもう一方の端子は保持容量配線909に接続している。nチャネル型T
FT910と保持容量911の構造は図2(B)で示すnチャネル型TFT120と保持
容量121と同じものとする。
FIG. 10 is a diagram for explaining the arrangement of the pixel portion and the input terminal portion of the active matrix substrate.
A
07 are formed so as to intersect with each other, and n-
The other terminal of the
The structures of the
基板の一方の端部には、走査信号を入力する入力端子部905が形成され、接続配線9
06によってゲート配線908に接続している。また、他の端部には画像信号を入力する
入力端子部903が形成され、接続配線904によってソース配線907に接続している
。ゲート配線908、ソース配線907、保持容量配線909は画素密度に応じて複数本
設けられるものであり、その本数は前述の如くである。また、画像信号を入力する入力端
子部912と接続配線913を設け、入力端子部903と交互にソース配線と接続させて
も良い。入力端子部903、905、912はそれぞれ任意な数で設ければ良いものとし
、実施者が適宣決定すれば良い。
An
06 is connected to the
本実施例を図3〜4を用い、実施例1とは異なる構造で基板上に画素部のTFTを逆ス
タガ型で形成し、該TFTに接続する保持容量を作製する方法について説明する。また同
様に、図3(A)、(B)および図4(A)、(B)において、(I)は上面図でありA
−A'線に沿った断面図を(II)で示す。本実施例で作製するアクティブマトリクス基板
は透過型の液晶表示装置に対応するものであり、以下実施例1との相違点を中心に説明す
る。
This embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 4 in which a TFT of a pixel portion is formed in a reverse stagger type on a substrate with a structure different from that of
A cross-sectional view along the line -A 'is shown in (II). The active matrix substrate manufactured in this embodiment corresponds to a transmissive liquid crystal display device, and the difference from
図3(A)において、基板201にはコーニング社の#7059ガラスや#1737ガ
ラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラ
ス基板を用いる。その他に、表面に酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などを形成したステ
ンレス基板やセラミック基板などを使用することもできる。
In FIG. 3A, a glass substrate such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass typified by Corning # 7059 glass or # 1737 glass is used for the
ゲート電極202およびゲート配線202'と保持容量配線203、入力端子部の端子
204は、実施例1と同様にしてAl等の低抵抗配線材料と耐熱性導電性材料と組み合わ
せて形成する。或いは、このような耐熱性導電性材料のみを組み合わせて形成する。例え
ば、WN膜とW膜の積層構造とする。そして、そのような構造の導電層を基板全面に形成
した後、第1のフォトリソグラフィー工程を行いレジストマスクを形成し、エッチングに
より不要な部分を除去して形成する。このとき少なくともゲート電極202の端部にテー
パー部が形成されるようにエッチングする。
The
ゲート絶縁層205はプラズマCVD法またはスパッタ法などで酸化シリコン膜、酸化
窒化シリコン膜、窒化シリコン案句、酸化タンタル膜などを50〜200nmの厚さで形
成する。その後続いてゲート絶縁層205上に50〜200nm(好ましくは100〜1
50nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体層を、プラズマCVD法やスパッタ法など
の公知の方法で全面に形成する(図示せず)
。代表的には、プラズマCVD法で水素化非晶質シリコン(a−Si:H)膜で形成する
。さらに、一導電型の不純物元素を含有する半導体層として、n型の半導体膜を20〜8
0nmの厚さで形成する。例えば、n型のa−Si:H膜を形成する。
As the
A semiconductor layer having an amorphous structure with a thickness of 50 nm is formed on the entire surface by a known method such as plasma CVD or sputtering (not shown).
. Typically, a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) film is formed by a plasma CVD method. Further, as a semiconductor layer containing an impurity element of one conductivity type, an n-type semiconductor film is 20 to 8
It is formed with a thickness of 0 nm. For example, an n-type a-Si: H film is formed.
そして、このように積層して形成された半導体層を、第2のフォトリソグラフィー工程
を行い、図2(B)に示すようにゲート電極202と一部が重なるように島状半導体層2
06を形成する。島状半導体層は、非晶質半導体層206aとn型の半導体層206bを
有している。
Then, the semiconductor layer thus formed is subjected to a second photolithography step, and the island-shaped semiconductor layer 2 is partially overlapped with the
06 is formed. The island-shaped semiconductor layer includes an
次に、図4(A)の(II)において示すように、第3のフォトリソグラフィー工程を行
い、端子204上に形成されているゲート絶縁膜の一部をエッチング除去して開孔217
を形成する。そして、透明導電膜をスパッタ法や真空蒸着法、スプレー法等で50〜20
0nmの厚さに成膜し、第4のフォトリソグラフィー工程により画素電極207及び、端
子217上に透明導電膜208を設ける。
Next, as shown in (II) of FIG. 4A, a third photolithography step is performed, and a part of the gate insulating film formed over the terminal 204 is removed by etching to open the
Form. Then, the transparent conductive film is formed by sputtering, vacuum deposition, spraying, etc.
A film having a thickness of 0 nm is formed, and a transparent
そして、実施例1と同様に導電層をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、第5のフォトリ
ソグラフィー工程によりレジストマスクパターンを形成し、エッチングによって図4(A
)に示すようにソース配線209、ドレイン配線210を形成する。ドレイン配線210
は画素電極207と端部で重なるように形成し、その部分で電気的に接続させる。また、
ソース配線と入力端子部との接続は、ゲート絶縁膜に延在するソース配線の端部211を
透明導電膜208と重なるように形成し、端子204と電気的に接続させる。
Then, similarly to Example 1, a conductive layer is formed by a sputtering method or a vacuum deposition method, a resist mask pattern is formed by a fifth photolithography process, and etching is performed as shown in FIG.
The
Is formed so as to overlap the
For connection between the source wiring and the input terminal portion, an
ソース配線209、ドレイン配線210をマスクとして、図4(B)の(II)
に示すようにn型の半導体層206bと非晶質半導体層206aの一部をエッチングによ
り除去して島状半導体層に開孔212を形成する。この開孔212によってn型の半導体
層206bはソース領域213とドレイン領域214に分離され、自己整合的に島状半導
体層206にチャネル形成領域を形成する。
(II) in FIG. 4B using the
As shown in FIG. 2, a part of the n-
その後、図4(B)の(II)に示すように、非晶質構造を有する半導体層及びn型の半
導体層上に、開孔部212を覆いチャネル形成領域の少なくとも一部に接する無機材料か
ら成る第1の層間絶縁層215を形成する。第1の層間絶縁膜215は酸化シリコン膜、
酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成する。
この第1の層間絶縁膜215の膜厚は100〜200nmとする。そして、第6のフォト
リソグラフィー工程により、画素電極207上と入力端子部の透明導電膜208上の第1
の層間絶縁層215を除去する。
After that, as shown in (II) of FIG. 4B, an inorganic material which covers the
A silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film formed by combining these films is formed.
The first
The interlayer insulating
こうして6回のフォトリソグラフィー工程により、6枚のフォトマスクを使用して、逆
スタガ型のnチャネル型TFT220、保持容量221を完成させることができる。本実
施例で作製したアクティブマトリクス基板において、画素部と入力端子部の配置は図10
で示したように実施例1と同様なものとする。
Thus, the inverted staggered n-
As shown in FIG.
実施例2では透過型の液晶表示装置に対応するアクティブマトリクス基板の作製方法を
示したが、本実施例では反射型の液晶表示装置に対応する例について示す。
In Embodiment 2, a method for manufacturing an active matrix substrate corresponding to a transmissive liquid crystal display device is shown, but in this embodiment, an example corresponding to a reflective liquid crystal display device is shown.
まず、実施例2と同様にして、図3(B)に示す工程までを行う。そして、図5の(II
)に示すように、第3のフォトリソグラフィー工程を行い、端子204上に設けられてい
るゲート絶縁膜の一部をエッチング除去して開孔230を形成する。そして、実施例1と
同様に導電層をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、第4のフォトリソグラフィー工程によ
りレジストマスクパターンを形成し、エッチングによって図5に示すようにソース配線2
31、ドレイン配線232を形成する。ドレイン配線32は画素電極を兼ねるものであり
、保持容量配線203と重なるように形成する。また、ソース配線と入力端子部との接続
は、開孔230において端子204と電気的に接続させる。
First, similarly to Example 2, the steps up to the step shown in FIG. Then, (II
), A third photolithography process is performed, and a part of the gate insulating film provided over the terminal 204 is removed by etching to form the
31 and
その後、実施例2と同様に、無機材料から成る第1の層間絶縁層234を形成する。そ
して、第5のフォトリソグラフィー工程により、画素電極と入力端子部上の第1の層間絶
縁層234を除去する。こうして5回のフォトリソグラフィー工程により、5枚のフォト
マスクを使用して反射型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を作製する
ことができる。
Thereafter, as in Example 2, a first
本実施例では、実施例1で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。図6に示すように、図2(B)の状態の
アクティブマトリクス基板に対し、配向膜600を形成する。
通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。
In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in
Usually, a polyimide resin is often used for the alignment film of the liquid crystal display element.
対向側の対向基板601には、遮光膜602、カラーフィルター603、平坦化膜60
4、透明導電膜605、配向膜606が形成されている。遮光膜602はTi、Al、ク
ロム(Cr)等で形成し、アクティブマトリクス基板のTFTの配置に合わせてパターン
形成する。カラーフィルター603は赤、緑、青のフィルターを各画素に対応して設ける
。平坦化膜604は有機樹脂膜で形成し、実施例1で使用した第2の層間絶縁膜と同じ材
料を用いれば良い。配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプ
レチルト角を持って配向するようにする。
The
4. A transparent
そして、画素部が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とを、公知のセル組
み工程によってスペーサ609を内包するシール剤608によりスペーサ607なを介し
て貼りあわせる。こうして、液晶注入領域610が形成される。液晶材料は公知のものを
適用すれば良く代表的にはTN液晶を用いる。液晶材料を注入した後、注入口は樹脂材料
で封止する。そして透過型の液晶表示装置とする場合には偏光版611、612を貼りつ
けて図6に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成させる。反射型の液晶表示装
置とする場合には、偏光版612を省略して、対向基板601側のみに偏光版611を設
ける。
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion is formed and the counter substrate are bonded to each other through a
本実施例では、実施例1で作製したアクティブマトリクス基板を基にアクティブマトリ
クス型液晶表示装置を作製する方法を示したが、実施例2または実施例3で示したアクテ
ィブマトリクス基板を用いても同様な方法により作製することができる。
In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix liquid crystal display device based on the active matrix substrate manufactured in
本発明を実施して作製されたアクティブマトリクス基板および液晶表示装置は様々な電
気光学装置に用いることができる。そして、そのような電気光学装置を表示媒体として組
み込んだ電子機器全てに本発明を適用することがでできる。電子機器としては、パーソナ
ルコンピュータ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ
、携帯電話、電子書籍など)、テレビなどが上げられる。
The active matrix substrate and the liquid crystal display device manufactured by implementing the present invention can be used for various electro-optical devices. The present invention can be applied to all electronic devices in which such an electro-optical device is incorporated as a display medium. Examples of the electronic device include a personal computer, a digital camera, a video camera, a portable information terminal (such as a mobile computer, a mobile phone, and an electronic book), a television, and the like.
図12(A)はパーソナルコンピュータであり、マイクロプロセッサやメモリーなどを
備えた本体2001、画像入力部2002、表示装置2003、キーボード2004で構
成される。本発明は表示装置2003に適用することができる。
FIG. 12A illustrates a personal computer which includes a main body 2001 including a microprocessor, a memory, and the like, an image input portion 2002, a display device 2003, and a
図12(B)はビデオカメラであり、本体2101、表示装置2102、音声入力部2
103、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106で構成される。本
発明は表示装置2102に適用することができる。
FIG. 12B illustrates a video camera, which includes a main body 2101, a display device 2102, and an audio input unit 2.
103, an
図12(C)は携帯情報端末であり、本体2201、画像入力部2202、受像部22
03、操作スイッチ2204、表示装置2205で構成される。本発明は表示装置220
5に適用することができる。
FIG. 12C illustrates a portable information terminal, which includes a main body 2201, an
03, an operation switch 2204, and a display device 2205. The present invention is a
5 can be applied.
図12(C)はテレビゲームまたはビデオゲームなどの電子遊技機器であり、CPU等
の電子回路2308、記録媒体2304などが搭載された本体2301、コントローラ2
305、表示装置2303、スピーカ2307、本体2301に組み込まれた表示装置2
302で構成される。表示装置2303と本体2301に組み込まれた表示装置2302
とは、同じ情報を表示しても良いし、前者を主表示装置とし、後者を副表示装置として記
録媒体2304の情報を表示したり、機器の動作状態を表示したり、或いはタッチセンサ
ーの機能を付加して操作盤とすることもできる。また、本体2301とコントローラ23
05と表示装置2303とは、相互に信号を伝達するために有線通信としても良いし、セ
ンサ部2306、2307を設けて無線通信または光通信としても良い。本発明は、表示
装置2302、2303に適用することができる。表示装置2303は画面サイズを30
型程度まで大型化することができ、図示していないチューナーと組み合わせてテレビとし
て使用することもできる。
FIG. 12C illustrates an electronic gaming device such as a video game or a video game. The
305,
302.
May display the same information, or display the information on the
05 and the
The size can be increased to about the size of a mold, and it can be used as a television in combination with a tuner (not shown).
図12(D)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレ
ーヤーであり、本体2401、表示装置2402、スピーカー部2403、記録媒体24
04、操作スイッチ2405で構成される。尚、記録媒体にはDVD(Digital Versati
le Disc)やコンパクトディスク(CD)などを用い、音楽プログラムの再生や映像表示
、ビデオゲーム(またはテレビゲーム)やインターネットを介した情報表示などを行うこ
とができる。本発明は表示装置2402やその他の信号制御回路に好適に利用することが
できる。
FIG. 12D shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded. The main body 2401, the
04 and an
le disc) or compact disc (CD) can be used to play music programs, display images, display video games (or video games), and display information via the Internet. The present invention can be suitably used for the
図12(E)はデジタルカメラであり、本体2501、表示装置2502、接眼部25
03、操作スイッチ2504、受像部(図示しない)で構成される。本発明は表示装置2
502やその他の信号制御回路に適用することができる。
FIG. 12E illustrates a digital camera, which includes a main body 2501, a
03, an operation switch 2504, and an image receiving unit (not shown). The present invention is a display device 2
The present invention can be applied to 502 and other signal control circuits.
図7はこうのうような電気光学装置に搭載する液晶表示装置の実装方法の一例を示す。
液晶表示装置は、TFTが作製された基板701の端部には、入力端子部702が形成さ
れこれは実施例1で示したようにゲート配線と同じ材料で形成される端子703aと透明
導電膜703bで形成される。そして対向基板704とスペーサ706を内包するシール
剤705により張合わされ、さらに偏光版707、708が設けられている。そして、ス
ペーサ722によって筐体721に固定される。
FIG. 7 shows an example of a mounting method of a liquid crystal display device mounted on such an electro-optical device.
In the liquid crystal display device, an
駆動回路はLSIチップ713に形成されTAB方式で実装する。これにはフレキシブ
ルプリント配線板(Flexible Printed Circuit:FPC)が用いられ、FPCはポリイミ
ドなどの有機樹脂フィルム709に銅配線710が形成されていて、異方性導電性接着剤
で入力端子702と接続する。異方性導電性接着剤は接着剤711と、その中に混入され
金などがメッキされた数十〜数百μm径の導電性表面を有する粒子712により構成され
、この粒子712が入力端子702と銅配線710とに接触することによりこの部分で電
気的な接触が形成される。そしてこの部分の機械的強度を高めるために樹脂層718が設
けられている。
The drive circuit is formed on the
LSIチップ713はバンプ714で銅配線710に接続し、樹脂材料715で封止さ
れている。そして銅配線710は接続端子716でその他の信号処理回路、増幅回路、電
源回路などが形成されたプリント基板717に接続されている。そして、透過型の液晶表
示装置では対向基板704に光源719と光導光体720が設けられてバックライトとし
て使用される。
The
また、ここでは図示しなかったが、本発明はその他にも、ナビゲーションシステムや携
帯型テレビなどに適用することも可能である。このように本願発明の適用範囲はきわめて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
このような本実施例の電子機器は実施例1〜4の技術を用いて実現することができる。
Although not shown here, the present invention can also be applied to a navigation system, a portable television, and the like. As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields.
Such an electronic apparatus of the present embodiment can be realized by using the techniques of the first to fourth embodiments.
101、201 基板
102、202 ゲート電極
102'、202' ゲート配線
103、203 保持容量配線
104、204 端子
105、205 ゲート絶縁膜
106、206 島状半導体層
107、209 ソース配線
108、210 ドレイン配線
114、215 第1の層間絶縁膜
115 第2の層間絶縁膜
118、207 画素電極
101, 201
Claims (1)
非晶質構造を有する半導体層で形成されたチャネル形成領域と、一導電型の不純物元素を含有する半導体層で形成されたソース領域及びドレイン領域と、前記非晶質構造を有する半導体層と前記基板との間に形成されたゲート電極とを有する薄膜トランジスタを設けた半導体装置において、
前記非晶質構造を有する半導体層及び一導電型の不純物元素を含有する半導体層上に形成され、前記チャネル形成領域の少なくとも一部に接して形成された無機材料から成る第1の層間絶縁層と、前記第1の層間絶縁膜上に形成された有機材料から成る第2の層間絶縁層と、
前記第2の層間絶縁層に接して形成された画素電極と
を有することを特徴とする半導体装置。 On a substrate having an insulating surface,
A channel formation region formed of a semiconductor layer having an amorphous structure; a source region and a drain region formed of a semiconductor layer containing an impurity element of one conductivity type; the semiconductor layer having the amorphous structure; In a semiconductor device provided with a thin film transistor having a gate electrode formed between and a substrate,
A first interlayer insulating layer formed on the semiconductor layer having the amorphous structure and the semiconductor layer containing an impurity element of one conductivity type and made of an inorganic material and in contact with at least a part of the channel formation region A second interlayer insulating layer made of an organic material formed on the first interlayer insulating film;
And a pixel electrode formed in contact with the second interlayer insulating layer.
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