JP3545717B2 - フィルムトランジスタ製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はフィルムトランジスタ製造方法に関し、特に、液晶表示パネルにおける4枚の光マスク製造プロセスのフィルムトランジスタ製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、フィルムトランジスタ液晶表示器(TFT−LCD)の構造として盛んに開発されているタイプにバック・チャネル・エッチタイプと称する構造のフィルムトランジスタ(台湾特許公告第211083号)と、エッチ・ストップタイプ又は三層構造タイプと称する構造のフィルムトランジスタとがある。この中で、バック・チャネル・エッチタイプのフィルムトランジスタはそのチャネルが過度に食刻されないようにエッチ・ストップタイプ構造のフィルムトランジスタのチャネルよりも厚く形成しなければならないので、完成されたトランジスタ素子には比較的高いリーク電流が存在するが、エッチ・ストップタイプ構造のフィルムトランジスタはバック・チャネル・エッチタイプ構造フィルムトランジスタよりも、トップ窒化物により完成されたエッチ・ストップ構造を1層多く形成しているので、エッチ・ストップタイプ構造フィルム・トランジスタの製造プロセスに必要な光マスクの数が、一般に、バック・チャネル・エッチ構造フィルムトランジスタの製造プロセスに必要な光マスクの数よりも一つ多くなり、比較的高い製造コストを要すると共に、比較的低いスループットの結果を招来する。
【0003】
図2(a)(b)(c)(d)(e)は5枚の光マスク製造プロセスによりエッチ・ストップタイプ構造のフィルムトランジスタが形成された従来方法のステップ見取図である。
【0004】
図2(a)では絶縁層基板10上にゲート導体層が形成された後、第1の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスによりゲート導体構造が形成され限定されていることを表わす。
【0005】
図2(b)では、順にゲート絶縁層12、チャネル層13及びエッチ・ストップ層が形成され、第2の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより、エッチ・ストップ層に対してエッチ・ストップ構造14が限定されていることを表す。
【0006】
図2(c)では順にソース/ドレーン層及び信号導線層が形成された後、さらに第3の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより当該ソース/ドレーン層及び信号導線層に対してそれぞれソース/ドレーン構造15及びデータ信号線構造16が限定されていることを表す。
【0007】
図2(d)では保護層(passivation)17が形成された後、さらに第4の光マスクフォトリソグラフィのエッチプロセスにより当該保護層17上で接触孔構造18が限定されていることを表す。
【0008】
最後に図2(e)では、透明電極層が形成された後、さらに第5の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより透明な画素電極領域19が限定されていることを表す。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造プロセスの説明から知れるように、第2の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにおいては、該エッチ・ストップ層に対する限定過程に、往往にエッチングの不完全によりチャネル層13と後続して形成されたソース/ドレーン構造との間に残余のエッチ・ストップ材質が残留してしまう場合があり、そのためにチャネル層13とソース/ドレーン構造15とのインターフェース特性が悪くなり、如何にこの欠点を解消し、製造プロセスに必要な光マスク数を減少することが本発明の主たる目的である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のフィルムトランジスタ製造方法は、
絶縁基板を提供するステップと、
前記絶縁基板上に導体層を形成するステップと、
第1の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより前記導体層に対してゲート導体構造を限定するステップと、
前記ゲート導体構造を有する前記絶縁基板上に、順にゲート絶縁層、チャネル層、接合層、ソース/ドレーン層及びデータ導線層を形成した後、第2の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスを行い、前記接合層とソース/ドレーン層及び前記チャネル層との間にそれぞれ存在する良好な選択エッチング比により、連続的に前記データ導線層、前記ソース/ドレーン層及び前記接合層に対してエッチングを行い、データ導線構造及びソース/ドレーン構造を限定するステップと、
前記接合層に対して熱処理を行うことにより、前記ソース/ドレーン構造と前記チャネル層との間の抵抗値を低下させるステップと、
を備えてなるものである。
【0011】
上記アイディアによれば、フィルムトランジスタ製造方法における前記チャネル層は真性半導体により形成され、前記ソース/ドレーン層はハイドーピング(遷移金属による高いドーピング濃度)半導体により形成される。
【0012】
また、上記アイディアによれば、該フィルムトランジスタ製造方法における真性半導体は真性アモルファスシリコンにより形成され、そしてハイドーピング(遷移金属による高いドーピング濃度)半導体はハイドーピング(遷移金属による高いドーピング濃度)されたアモルファスシリコンにより形成される。
【0013】
さらに上記アイディアによれば、該フィルムトランジスタ製造方法において前記接合層の材質はハイドーピング(遷移金属による高いドーピング濃度)されたゲルマニウム層又はハイドーピング(遷移金属による高いドーピング濃度)されたシリコンーゲルマニウム層のいずれから選択されたものであり、該接合層の厚さ範囲は100Å〜200Åであり、そして前記熱処理は350℃〜550℃の温度で2ないし4時間のアニールを行うことにより処理される。
【0014】
また、上記アイディアによれば、フィルムトランジスタ製造方法において前記接合層の材質は珪化可能金属(silicidable metal)であり、この珪化可能金属はクロム、ニッケル及び白金の中から選ばれた一材質により形成され、当該珪化可能金属層の厚さ範囲は50〜100Åであり、そしてこの熱処理は230℃の温度で1時間のアニールを行うことにより処理される。
【0015】
上記目的を達成するための他の発明のフィルムトランジスタ液晶表示パネルの製造方法は、
絶縁基板を提供するステップと、
前記絶縁基板上に導体層を形成するステップと、
第1の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより前記導体層に対してゲート導体構造を限定するステップと、
前記ゲート導体構造を有する前記絶縁基板上に、順にゲート絶縁層、チャネル層、接合層、ソース/ドレーン層及びデータ導線層を形成した後、第2の光マスクフォトリソグラフィのエッチンプロセスを行い、前記接合層とソース/ドレーン層及び前記チャネル層との間にそれぞれ存在する良好な選択エッチング比により、連続的に前記データ導線層、前記ソース/ドレーン層及び前記接合層に対してエッチングを行い、データ導線構造及びソース/ドレーン構造を限定するステップと、
保護層を形成した後、第3の光マスクフォトリソグラフィのエッチング製造プロセスを行い、ひいては前記保護層上に接触孔構造を限定するステップと、
透明電極層を形成した後第4の光マスクフォトリソグラフィ製造プロセスを行い、ひいて前記透明画素電極領域を限定するステップと、
前記接合層に対して熱処理を行うことにより前記ソース/ドレーン構造と前記チャネル層との間の抵抗値を低下させるステップと、
を備えてなるものである。
【0016】
上記アイディアによれば、この液晶表示パネルの製造方法における前記チャネル層は真性半導体により形成され、前記ソース/ドレーン層はハイドーピングの半導体により形成される。
【0017】
また、上記アイディアによれば該液晶表示パネルの製造方法における前記真性半導体は真性アモルファスシリコンにより形成され、そしてハイドーピング半導体はハイドーピングされたアモルファスシリコンにより形成される。
【0018】
さらに上記アイディアによれば、該液晶表示パネルの製造方法において、前記接合質の材質はハイドーピングされたゲルマニウム層及びハイドーピングされたシリコン−ゲルマニウム層の中より一つ選択されたものであり、この接合層の厚さ範囲は100Å〜200Åであり、そして前記熱処理は350℃〜550℃の温度にて2〜4時間のアニールを行うことにより処理される。
【0019】
また、上記アイディアによれば該液晶表示パネルの製造方法において、前記接合層の材質は珪化可能金属(Silicidable metal)であり、この珪化可能金属はクロム、ニッケル及び白金の中から選ばれた一材質により形成され、当該珪化可能金属層の厚さ範囲は50〜100Åであり、そしてこの熱処理は230℃の温度にて1時間アニールを行うことにより処理される。
【0020】
さらに、上記アイディアによれば、該液晶表示パネルの製造方法における前記透明画素電極は酸化インジウムチン(Indium tin Oxide:ITO)により形成される。
【0021】
また上記アイディアによれば該液晶表示パネルの製造方法におけるアニールは前記酸化インジウムチンのアニールに併合される。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1(a)(b)(c)(d)(e)(f)は本発明のフィルムトランジスタ液晶表示パネル製造方法に対して発展された好適実施例の製造プロセスである。
【0023】
図1(a)に示すように絶縁基板20上にゲート導体層が形成された後、第1の光のマスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスによりゲート導体構造21が限定形成される。
【0024】
図1(b)では、ゲート導体構造21を有する絶縁基板上に、順にゲート絶縁層22、チャネル層23、接合層24、ソース/ドレーン層25及びデータ導線層26を形成した後、再度、第2の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスを行い、連続的にデータ導線層26及びソース/ドレーン層25に対してエッチングし、データ導線構造261及びソース/ドレーン構造251(図1(c)参照)を限定する。
【0025】
この場合、チャネル層23は真性半導体,特に真性アモルファスシリコン(i−a−Si)を使用して形成され、接合層24はハイドーピングのゲルマニウム層又はハイドーピングのシリコン−ゲルマニウムを使用して形成され、そしてソース/ドレーン層25はハイドーピング半導体,特にハイドーピングのアモルファスシリコン(n+−a−Si)を使用して形成されるので、当該接合層24とソース/ドレーン層25及びチャネル層23との間にそれぞれ存在している良好な選択エッチング比により、該データ導線261及びソース/ドレーン構造をマスクとして下方へ継続してエッチングすることにより、接合層24を部分的に露出させる(図1(d)参照)。
【0026】
図1(e)では保護層(passivation)27を形成した後、さらに第3の光マスクフォトリソグラフィ製造プロセスにより、保護層27上にて接触孔構造28を限定する。最後に図1(f)に示すように、酸化インジウムチン(Indium tin Oxide,ITO)を材質として透明電極層を形成した後、さらに第4の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより透明画素電極領域29を限定すると共に、アニールを行うことにより該酸化インジウムチンの電気性を改善することができる。
【0027】
上記好適実施例におけるゲート絶縁層22は窒化珪素(SiNx)、酸化珪素(SiOx)、窒素酸化珪素(SiOxNy)、酸化タンタラム(TaOx)及び酸化アルミニウム(AlOx)等からなる群より選ばれた単一の絶縁材料又はそれらの組合せにより形成される。さらに、データ導線層はクロム/アルミニウム又はモリブデン/アルミニウム/モリブデン等の複合金属層により形成される。
【0028】
そして、保護層は通常窒化珪素により形成される。この場合、透光基板に比較的耐熱な石英材質を使用すれば、上記の半導体層及びハイドーピング層をそれぞれ、高温で形成される必要があるが電気性が比較的良好な真性ポリシリコン及びハイドーピングされたポリシリコンにより形成させることができる。
【0029】
本発明の重要特徴である接合層24の材質は上記のハイドーピングゲルマニウム層又はハイドーピングシリコン−ゲルマニウム層で形成される外、例えばクロム、ニッケル又は白金等の珪化可能金属(silicidable metal)で形成されることもできる。そして、効果的にソース/ドレーン構造とチャネル層との間の抵抗値を低下させるために、その間に介在している接合層24に対して熱処理を行うことができる。この熱処理を上記の透明画素電極領域29に対して行われるアニールと併合して一緒に行ってもよい。
【0030】
また、厚さ範囲が100Å〜200Åのハイドーピングゲルマニウム層又はハイドーピングシリコン−ゲルマニウム層については、350℃〜550℃の温度にて2〜4時間のアニールを行うことによりハイドーピングゲルマニウム層又はハイドーピングシリコン−ゲルマニウム層を、両側のシリコン材と作用させてシリコン−ゲルマニウム合金(Si−Ge alloy)を形成し、効果的に抵抗値を低下させることができる。なお、該接合層24の材質の厚さ範囲が約50Å〜100Åのニッケル(Ni)の場合、230℃の温度で1時間のアニールを行うと、該接合層を両側のシリコン材と作用させて珪化ニッケルを形成し、効果的にその抵抗値を低下させることができる。
【0031】
要するに本願に開示された好適実施例は従来手段よりも光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスを1枚少なくすることができるので、効果的に製造コストを低下させるばかりでなく、製品の工場内において必要な製造プロセス時間をも短縮させることができると共に、ミス−アラインメント及び微粒の汚染の可能性を低下させることができる。また、光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスの回数が比較的少ない製造技術を提供することにより、従来手段におけるチャネル層とソース/ドレーン構造との間のインターフェース性が悪い欠点を解消することができる。
【0032】
上記実施例は本発明をより具体的に理解させるために挙げたもので、本発明の技術的範囲はこれに限定されず、特許請求の範囲の技術手段を逸脱しない限り当業者による設計変更も本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)(b)(c)(d)(e)(f)は本発明のフィルムトランジスタ液晶表示パネルの製造方法に対して発展された好適実施例の製造プロセスステップの見取図である。
【図2】(a)(b)(c)(d)(e)は従来の、5枚の光マスク製造プロセスにより形成されたエッチ・ストップタイプ構造フィルムトランジスタの製造方法ステップ見取り図である。
【符号の説明】
10 絶縁基板
11 ゲート導体構造
12 ゲート絶縁層
13 チャネル層
14 エッチ・ストップ構造
15 ソース/ドレーン構造
16 データ信号線構造
17 保護層
18 接触孔構造
19 透明画素電極領域
20 絶縁基板
21 ゲート導体構造
23 チャネル層
24 接合層
26 データ導線層
27 保護層
28 接触孔構造
29 透明画素電極領域
251 ソース/ドレーン構造
261 データ導線構造
Claims (9)
- 絶縁基板を提供するステップと、
前記絶縁基板上に導体層を形成するステップと、
第1の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより前記導体層に対してゲート導体構造を限定するステップと、
前記ゲート導体構造を有する前記絶縁基板上に順にゲート絶縁層、チャネル層、接合層、ソース/ドレーン層及びデータ導線層を形成した後、第2の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスを行い、前記接合層とソース/ドレーン層及び前記チャネル層との間にそれぞれ存在する良好な選択エッチング比により、連続的に前記データ導線層、前記ソース/ドレーン層及び前記接合層に対してエッチングを行い、データ導線構造及びソース/ドレーン構造を限定するステップと、
前記接合層に対して熱処理を行うことにより、前記ソース/ドレーン構造と前記チャネル層との間の抵抗値を低下させるステップと、
を備えてなることを特徴とするフィルムトランジスタの製造方法。 - 前記チャネル層は真性半導体により形成され、前記ソース/ドレーン層はハイドーピング半導体により形成されることを特徴とする請求項1記載のフィルムトランジスタ製造方法。
- 前記真性半導体は真性アモルファスシリコンにより形成され、そして前記ハイドーピング半導体はハイドーピングされたアモルファスシリコンにより形成されることを特徴とする請求項2記載のフィルムトランジスタ製造方法。
- 前記接合層の材質はハイドーピングされたゲルマニウム層又はハイドーピングされたシリコンーゲルマニウム層のいずれから選択されたものであり、
該接合層の厚さ範囲は100Å〜200Åであり、
前記熱処理は350℃〜550℃の温度にて2〜4時間のアニールを行うことにより処理される、
ことを特徴とする請求項3記載のフィルムトランジスタ製造方法。 - 前記接合層の材質は珪化可能金属であり、この珪化可能金属はクロム、ニッケル及び白金の中から選ばれる一材質により形成され、当該珪化可能金属層の厚さ範囲は50Å〜100Åであり、そして、
この熱処理は230℃の温度にて1時間のアニールを行うことにより処理される、
ことを特徴とする請求項3記載のフィルムトランジスタ製造方法。 - 絶縁基板を提供するステップと、
前記絶縁基板上に導体層を形成するステップと、
第1の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスにより前記導体層に対してゲート導体構造を限定するステップと、
前記ゲート導体構造を有する前記絶縁基板上に、順にゲート絶縁層、チャネル層、接合層、ソース/ドレーン層及びデータ導線層を形成した後、第2の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスを行い、前記接合層とソース/ドレーン層及び前記チャネル層との間にそれぞれ存在する良好な選択エッチング比により、連続的に前記データ導線層、前記ソース/ドレーン層及び前記接合層に対してエッチングを行い、データ導線構造及びソース/ドレーン構造を限定するステップと、
保護層を形成した後、第3の光マスクフォトリソグラフィのエッチングプロセスを行い、ひいては前記保護層上に接触孔構造を限定するステップと、
透明電極層を形成した後第4の光マスクフォトリソグラフィ製造プロセスを行い、ひいては前記透明画素電極領域を限定するステップと、
前記接合層に対して熱処理を行うことにより前記ソース/ドレーン構造と前記チャネル層との間の抵抗値を低下させるステップと、
を備えてなることを特徴とするフィルムトランジスタ液晶表示パネルの製造方法。 - 前記チャネル層は真性半導体により形成され、
前記ソース/ドレーン層はハイドーピング半導体により形成され、
前記真性半導体は真性アモルファスシリコンにより形成され、そして前記ハイドーピング半導体はハイドーピングされたアモルファスシリコンにより形成される、
ことを特徴とする請求項6記載のフィルムトランジスタ液晶表示パネルの製造方法。 - 前記透明画素電極は酸化インジウムチン(ITO)により形成されることを特徴とする請求項6記載のフィルムトランジスタ液晶表示パネルの製造方法。
- 前記酸化インジウムチンに対してアニールを行うとともに、該アニールは前記接合層に対する熱処理としてのアニールに併合して行われることを特徴とする請求項8記載のフィルムトランジスタ液晶表示パネルの製造方法。
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