JPH02271637A - 薄膜トランジスタアレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液晶デイスプレィ等に用いられる薄膜トラン
ジスタ（以下、ＴＰＴという）アレイの製造方法、特に
基板上の複数の膜層からなるトランジスタおいて最も基
板側にゲート膜が形成される逆スタガー型ＴＦＴアレイ
の製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野としては、例えば第２図のような
ものがあった。以下、その構成を図を用いて説明する。

第２図（１）〜（４）は従来のＴＦＴアレイの製造方法
を示す製造工程図である。

先ず、第２図（１）において、硝子基板１上にレジスト
（感光性樹脂）を塗布してレジスト膜２を形成し、露光
、現像により複数のゲート配線部３の硝子基板表面を露
出させる。第２図（２）において、各ゲート配線部３を
含むレジスト膜２上にスパッタ法によりゲート配線用の
金属層４を被着する。次に第２図（３）において、発煙
硝酸等によりレジスト膜２とその上の金属層４を除去し
てゲート配線パターンが形成される。その後第２図（４
）において、ＣＶＤ（化学的気相成長）法により各ゲー
ト配線部３を含む硝子基板１上に絶縁膜５および活性層
６を連続して形成し、ウェットエツチング法により活性
層であるアモルファスシリコン（以下、ａ−３ｉという
）層６をパターニングする。さらにパターニングされた
各ａ−８ｉ６のエツジ部にソースおよびドレイン領域７
゜８を形成した後、眉間絶縁膜９を形成して各ゲート配
線部３に複数のＴＦＴｌｏが配列されたＴＦＴアレイを
得ている。

このような製造工程で製造された各ＴＰＴＩＯは、その
高いスイッチング比をもつことなどから特に、微細な画
素を有し、大画面が要望されるアクティブマトリクス方
式の液晶デイスプレィ（以下、ＬＣＤという）に敵した
トランジスタとして期待されている。

第３図は、第２図のＴＦＴアレイを用いたアクティブマ
トリクス方式のＬＣＤおける等価回路の回路図である。

このＬＣＤは走査回路２０、ホールド回路３０および表
示画面４０とを備えている。走査回路２０は複数のゲー
ト配線３−１．３−２〜３−ｎに、ホールド回路３０は
複数のドレイン配線３０−１゜３０−２〜３０−ｎにそ
れぞれ接続されている。

ゲート配線３−１．３−２〜３−ｎとドレイン配線３０
−１．３０−２〜３０−ｎとは、表示画面４０上におい
て格子状に交差し、そのドレイン配線３０−１．３０−
２〜３０−ｎとゲート配線３−１．３−２〜３−ｎとに
囲まれた各画素４０ａ毎に、ＴＰＴＩＯが透明画素電極
（ＩＴＯ＞１１および信号蓄精用キャパシタ１２と共に
２次元的に配列されている。また、図示しない液晶が表
示画面４０に封入されている。

このＬＣＤは次のように動作する。

先ず、走査回路２０およびホールド回路３０により、例
えばゲート配線３−１およびドレイン配線３０−１が選
択され、画素４０−１のＴＰＴｌｏがオン状態になると
、画素電極１１に所定の電圧が印加される。これにより
、画素４０−１に電界が生じ、液晶分子の配列状態が変
化するため、液晶を通過する光の通過率が変化する。そ
して、この様な動作を各画素４０ａ毎に行わせることに
より、文字パターン等の表示が可能となる。

しかし、第２図のＴＦＴアレイを第３図のＬＣＤに適用
すると、次のような問題があった。

このＬＣＤはアクティブマトリクス方式で構成されてい
るので、−本のゲート配線に多数のＴＰＴが接続され、
しかも表示画面の大形化、高精細化に１半いゲート配線
３−１．３−２・・・・・・３−　ｎの距離が長くなっ
ている。このため、ゲート配線抵抗が増大してゲート信
号波形に歪みが生じ、ゲート信号供給端側に近い画素で
は充分な表示が行われていても、終端側では表示が不充
分となる場合があった。

このような問題は、ゲート配線抵抗の低減を計れば改善
できるが、その方法として、（１）ゲート配線幅を広く
する、（２）ゲート配線に例えば、金（Ａｕ）、アルミ
ニューム（Ａρ）の低抵抗材料を使用する等が挙げられ
る。しかし、（１）では、開口率（有効表示面積比率）
が充分に確保できなくなり、（２）では、例えば高温処
理をするａ−３ｉ層６を形成する際、抵抗材料が拡散あ
るいは変質する虞があり、いずれも上記問題を解決する
方法としては適切ではなかった。

そこで、上記問題に対処するため、テレビジョン学会技
術報告ＩＰＤ１０６−１　（１９８６−３）（株）東芝
・総合研究所「アクティブマトリックス形液晶デイスプ
レィにおけるアドレスライン抵抗の影響Ｊ　Ｐ、５１−
５５に記載される製造方法が提案された。

この提案は、第３図中のゲート配線３−１．３２〜３−
ｎの配線部を硝子基板１上に増大さぜることでゲート配
線抵抗の低減を計っているが、この方法では、ドレイン
配線３０−１．３０−２〜３０−ｎとの眉間ショートや
トレイン配線３０−１．３０−２〜３０−ｎの断線の問
題が生じる。

そのため、この提案はゲート配線３−１．３−２〜３−
ｎの金属層（タンタル）を−様にテーパーエツチングす
ることにより第１の絶縁膜５のゲート配線パターンエツ
ジにおける耐圧劣化を防止し、上記問題の解決を計って
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記の提案のＴＦＴアレイの製造方法で
は、ゲート配線３−１．３−２〜３−ｎの金属層を一様
にテーパーエツチングする際、高精度の製造技術が要求
され、製造工程が複雑化する。そのため、製造中に微小
物の混入やハンドリング傷等の作業ミスの機会が多くな
りトランジスタの品質の低下および性能の悪化を生じる
虞があった。

本発明は前期従来技術が持ってした課題として、製造工
程を複雑にすることなく、ゲート配線抵抗を低減するこ
とが困難である点について解決したＴＦＴアレイの製造
方法を提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記課題を解決するために、基板上に感光性
樹脂を塗布して感光性樹脂膜を形成し、複数のゲート配
線部における前記感光性樹脂膜を選択的に除去する第１
の工程と、前記各ゲート配線部および前記感光性樹脂膜
上にゲート配線用の金属層を被着する第２の工程と、前
記感光性樹脂膜およびその上の前記ゲート配線用の金属
層を除去する第３の工程と、前記各ゲート配線部を含む
前記基板上に第１の絶縁膜を形成し、その第１の絶縁膜
を介して前記各ゲート配線部上に複数の活性層を配列形
成し、その各活性層のエツジ部にソースおよびドレイン
領域をそれぞれ形成する第４の工程とを有する薄膜トラ
ンジスタアレイの製造方法において、次のような手段を
講じたものである。即ち、前記第１の工程後に、前記各
ゲート配線部における前記基板の表面を選択的にエツチ
ングして複数のゲート配線溝を形成し、その各ゲート配
線溝内の底部に、前記第２の工程における金属膜を形成
し、さらに前記第３の工程後の前記第４の工程前に、前
記金属層上において前記基板の表面に達する厚さの第２
の絶縁膜を形成するものである。

（作用） 本発明によれば、以上のようにＴＦＴアレイの製造方法
を構成したので、各ゲート配線部にゲート配線溝を形成
し、そのゲート配線溝にゲート配線用の金属を積層する
ことは、ゲート配線部を増大するように働き、ゲート配
線部の配線抵抗を低減させる。また、金属層上において
基板の表面に達する厚さの第２の絶縁膜を形成すること
は、ゲート配線部と硝子基板面との段差を解消するよう
に働き、容易に上部配線の断線や層間ショートを防止す
る働きがある。

したがって、前記課題を解決することができるのである
。

（実施例） 第１図（１）〜（８〉は本発明の一実施例を示すＴＦＴ
アレイの製造工程図である。このＴＦＴアレイはアクテ
ィブマトリクス方式のＬＣＤ等に用いられるもので、以
下、第１図（１）〜（８）を参照にしつつ各工程を説明
する。

（Ａ＞　　第１図（１）の工程 例えば硝子基板（コーニング社製造、品番７０５９）５
０上に１．５〜２．０μｍの厚さにレジスト（感光性樹
脂）を塗布し、乾燥させてレジスト膜５１を形成し、そ
の後、−射的なホトリソグラフィ技術を用いて露光、現
像およびエツチング等を行いゲート配線部５２のレジス
ト膜５１を選択的に除去して硝子基板５０の表面を露出
させる。

する。

（Ｂ）　　第１図（２）の工程 沸酸あるいはバッファ沸酸水溶液等を用いゲート配線部
５２に露出した硝子基板５０の表面を５０００人の深さ
にエツチングしてゲート配線溝５２ａを形成する。

（Ｃ）　　第１図（３）の工程 ゲート配線溝５２ａおよびレジスト膜５１上に、スパッ
タリング法等によって、Ｔａ（タンタル）を層厚４００
０人に被着させ、計の金属層５３を形成する。

（Ｄ）　　第１図（４）の工程 この金属層５３に例えば、発煙硝酸を用いてレジスト膜
５１およびその上の金属層５３を除去することで、所定
形状のゲート配線パターンが形成される。

（Ｅ）　　第１図（５）の工程 例えば、１％のリン酸溶液中に金属層（Ｔａ）５３浸し
、１％のリン酸溶液中にマイナスの白金電極を設けて金
属層（Ｔａ）５３をプラスにして電流を流す陽極酸化を
行うことで金属層（Ｔ　ａ　）５３を酸化さぜ、その上
にＴ　ａ　２０５からなる第２の絶縁膜５４を形成する
。この際、金属層（Ｔａ）５３と第２の絶縁膜５４との
合わせた厚さがゲート配線溝５２−１の深さである５０
００人となるようにして硝子基板５０の表面の段差をな
くす。

（Ｆ）　　第１図（６）の工程 ＣＶＤ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ｖａｐｏｒ　　Ｄｅｐ
ｏｓ　ｉ　Ｌ　ｉ　ｏｎ）法等によってシリコン窒化膜
ＳｉＮｘを被着させ、第１の絶縁膜５５を形成する。そ
の後、第１の絶縁膜５５上にａ−３ｉを被着させ、活性
層５６を形成する。

（Ｇ）　　第１図（７）の工程 ａ−８ｉからなる活性層５６をウェットエツチング法に
よりパターニングし、ゲート配線部５２上に第１の絶縁
膜５５を介して複数の島状の活性層５６を配列形成する
。

（Ｈ）　　第１図（８〉の工程 活性層５６上に不純物をドープしてなるｎ＋ａ−３ｉを
積層し、オーミック接合層５７を形成する。さらに、オ
ーミック接合層５７上にＡρ等の金属を被着させた後、
その金属およびオーミック接合層５７にエツチングを施
して不要部分を除去すれば、ソース電極５８およびドレ
イン電極５９が形成される。その後、５ｉ０２等からな
るパッシベーション膜（保護膜）を被着させる等の必要
な工程を施せば、所望のＴＦＴアレイが得られる。

また、このＴＦＴアレイをＬＣＤに用いる場合には、イ
ンジウム・チタン・オキサイド（ＩＴＯ）からなる複数
の透明画素電極をソース電極５８に接合させてパターニ
ングする。

本実施例では、次のような利点を有している。

（１）　本実施例では、硝子基板５０をエツチングして
できたゲート配線溝５２ａにゲート配線を形成したので
、従来の製造方法に比べ、容易にゲート配線部を増大で
きる。このため、ＬＣＤの表示画面が大型化してゲート
配線が長くなっても、ゲート配線抵抗を低く抑えること
ができ、ゲート配線抵抗の増大による表示コントラスト
の悪化を防止できる。

（２）　本実施例では、従来のようなテーパエツチング
等の複雑な製造技術を要せずにゲート配線抵抗を低く抑
えることができるので、製造中に微小物の混入やハンド
リング傷等の作業ミスの機会が少なくなりトランジスタ
の品質の向上が計れる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。例えば、硝子基板５０に代えて他の可透
性基板を使用したり、あるいは第１図の製造方法による
ＴＦＴアレイは、アクティブマトリクス形のＬＣＤのみ
ならず、例えば単純マトリクス形のＬＣＤやイメージセ
ンサに適用することも可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、各ゲート
配線部の基板にエツチングを施してゲート配線溝を形成
し、その各ゲート配線溝内の底部に金属を積層し、その
金属層上において基板の表面に達する厚さの第２の絶縁
膜を形成してゲート配線部を増大したので、従来のよう
にテーパーエツチングなどの高度な製造方法を用いなく
でも、容易にゲート配線抵抗を低く抑えることができ、
安定したゲート信号の伝搬を可能とする。これにより、
本発明のＴＦＴアレイを例えば、複数のゲート配線を有
するアクティブマトリクス形式のＬＣＤに用いれば、複
数のゲート配線抵抗が低減することにより、高品質な画
像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）〜（８）は本発明の実施例を示すＴＦＴア
レイの製造工程図、第２図（１）〜（４）は従来のＴＦ
Ｔアレイの製造工程図、第３図はアクティブマトリクス
方式のＬＣＤの等価回路図である。 ５０・・・・・・硝子基板、５１・・・・・・レジスト
膜、５２・・・・・・ゲート配線部、５２ａ・・・・・
・ゲート配線溝、５３・・・・・・金属層、 ５５．５４・・・・・・第１、第２の絶縁膜、５６・・
・・・・ａ−８ｉ活性層、５８・・・・・・ソース電極
、５９・・・・・・ドレイン電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板上に感光性樹脂を塗布して感光性樹脂膜を形成し、
   複数のゲート配線部における前記感光性樹脂膜を選択的
   に除去する第１の工程と、 前記各ゲート配線部および前記感光性樹脂膜上にゲート
   配線用の金属層を被着する第２の工程と、前記感光性樹
   脂膜およびその上の前記ゲート配線用の金属層を除去す
   る第３の工程と、 前記各ゲート配線部を含む前記基板上に第１の絶縁膜を
   形成し、その第１の絶縁膜を介して前記各ゲート配線部
   上に複数の活性層を配列形成し、その各活性層のエッジ
   部にソースおよびドレイン領域をそれぞれ形成する第４
   の工程とを有する薄膜トランジスタアレイの製造方法に
   おいて、前記第１の工程後に、前記各ゲート配線部にお
   ける前記基板の表面を選択的にエッチングして複数のゲ
   ート配線溝を形成し、その各ゲート配線溝内の底部に、
   前記第２の工程における金属層を形成し、 前記第３の工程後の前記第４の工程前に、前記金属層上
   において前記基板の表面に達する厚さの第２の絶縁膜を
   形成することを特徴とする薄膜トランジスタアレイの製
   造方法。