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薄膜トランジスタの製造方法 - 株式会社日立製作所
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発明の名称 薄膜トランジスタの製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−260504
公開日 平成6年(1994)9月16日
出願番号 特願平5−47671
出願日 平成5年(1993)3月9日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 鈴木 隆
要約 目的
下層にパターニングした端面段差部の形状を制御することにより、上層に堆積する膜の段差による薄膜化や膜歪を低減し、薄膜トランジスタの特性劣化を防止すること。

構成
電極配線パターン上に、溶剤に分散した導電材料または絶縁材料をスピンコート法によりパターン端面段差部に塗布することにより、塗布する分散剤の粘度および固形化物含有率を調整し、電極配線パターン端部の形状を制御する。
特許請求の範囲
【請求項1】ガラスもしくは石英等の透明基板上に、ソースおよびドレイン電極配線となる第一の電極配線パターン上に半導体膜,ゲート絶縁膜およびゲート電極配線膜が順次積層された正スタガ構造薄膜トランジスタを形成する際、前記ガラスもしくは石英等の透明基板上に第一の電極配線を形成し、しかるのち前記第一の電極配線上に溶剤に分散した第二の導電性材料を基板表面上に塗布し、熱処理により溶剤を除去する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項2】ガラスもしくは石英等の透明基板上に、ソースおよびドレイン電極配線となる第一の電極配線パターン上に半導体膜,ゲート絶縁膜およびゲート電極配線膜が順次積層された正スタガ薄膜トランジスタを形成する際、前記ガラスもしくは石英等の透明基板上に第一の電極配線を形成し、しかるのち前記第一の電極配線上に溶剤に分散した絶縁性材料を基板表面上に塗布し、熱処理により溶剤を除去する工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項3】請求項1において、溶剤に分散した第二の導電性材料を基板表面上より塗布後、前記第二の導電性材料の平坦部をエッチング除去する工程を経て薄膜トランジスタを形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項4】請求項2において、溶剤に分散した絶縁性材料を基板表面上より塗布後、第一の電極配線上の絶縁性材料をエッチング除去する工程を経て薄膜トランジスタを形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項5】請求項1ないし4のいずれか1項において、第一の電極配線材料はインジュウム,すずを含む酸化物の透明導電性材料であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項6】請求項1ないし4のいずれか1項において、第一の電極配線材料は金属導電性材料であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタの製造方法に係わり、特にシリコン系の材料を用いて、ガラスあるいは石英基板上に薄膜トランジスタの半導体装置を製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、液晶を利用してマトリクス表示を行う表示装置の開発が各方面で活発に行われている。特に液晶による薄型テレビを実現する場合、画像の駆動を制御するものとして薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以下単にTFTという)が重要視されている。従来技術を図5および図6により説明する。TFTをガラスあるいは石英等の透明基板1上に形成する場合、当然ながら、一様に施された薄膜層を所望の部分だけ残し、不必要な部分をエッチング除去する工程がある。この際、下地膜が導電性の電極配線材料2a,2bで上層に積層する電極配線材料8とを絶縁膜層7にて絶縁する際、下地膜の電極配線材料2a,2bの端面が急峻な場合絶縁膜層7の下地配線材料2a,2bへのカバーレッジが悪い等、下地膜の電極配線材料2a,2bの急峻端面の絶縁膜層7の膜厚が薄くなる等の原因にて下地膜2a,2bおよび上層電極配線材料8間にてリーク電流が流れTFTのゲートとドレイン間のショートまたはゲートとソース間のショートとなりTFT素子として欠陥となる。特に正スタガ構造TFTを作製する際、下層にソースおよびドレイン電極配線2a,2bが位置し、この上層に半導体膜6を積層すると半導体膜6がソースまたはドレイン電極パターン端面段差部にて膜が薄くなる、また、膜に大きな歪が加わり、TFTの特性を劣化させる等の問題があった。これら導電性材料のパターニングにはウエットエッチング法やドライエッチング法が用いられてきた。しかし、エッチング端面形状、特にテーパ角を制御するにはこれらのエッチング方法では非常に難しい技術であった。なお、この種のTFT素子として関連するものには例えば特開昭61−78166 号公報,特開昭61−183622号公報,特開平4−26084号公報等が挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において、正スタガ構造TFTにおいてはソースおよびドレイン電極配線膜下層に位置する。この上層に積層する半導体膜は光リーク等の影響を小さくするため、下層にソースおよびドレイン電極配線膜の膜厚に比べ数倍から数十倍薄くする必要がある。そのため、上層に積層する半導体膜はソースおよびドレイン電極配線膜のエッチング端面段差部において膜厚は薄くなる。また、エッチング端面段差により膜歪が大きい等のため半導体膜段差部に抵抗成分を持ち、TFTのオン電流が小さくなる等TFT特性を劣化する問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような欠点の生じない薄膜トランジスタの製造方法および構造であって、具体的には、ガラスあるいは石英等の透明基板上に形成する第一の電極配線膜のパターン側壁段差部に溶剤に分散した導電性材料または絶縁性材料をスピンコートし、第一の電極配線膜のパターン側壁に導電性材料または絶縁性材料を埋め込み、その後熱処理する事により溶剤のみを気化させ導電性材料または絶縁性材料固形物のみを配線膜のパターン側壁に残し、電極配線パターン端面の段差部の傾斜角を制御する方法を提供するものである。
【0005】
【作用】溶剤に分散した導電性材料または絶縁性材料は、第一の電極配線パターン上に、スピンコートすることにより配線端面段差部に表面張力により段差部に埋め込まれる。この際、電極配線パターン端面段差部の端面形状はスピンコートする導電性材料または絶縁性材料を分散した溶剤の粘度と溶剤中の導電性材料または絶縁性材料の固形化物含有率および段差部形状により制御され、そのため、上層に積層する半導体膜は第一の電極配線膜のエッチング端面段差部において膜厚は薄くなる事はない。また、エッチング端面段さによる膜歪は小さく、TFTの特性を劣化することがない。
【0006】
【実施例】以下本発明の実施例を図1により説明する。TFTはガラス等の絶縁基板1上に形成され、第1にソースおよびドレイン電極がパターンニングされ、その上層に半導体膜6,ゲート絶縁膜7およびゲート電極8が順次積層され、その後同一レジストパターンにてパターニングする。この時ゲート電極配線8はレジストを除去する前にオーバーエッチングする、いわゆる、レジストパターン形状よりも小さくパターンニングする。この正スタガTFTを製造する際、ソースおよびドレイン電極配線2a,2b上に前記電極配線膜2a,2bよりも膜厚の薄い半導体膜6を堆積するためには半導体膜6が乗り上げるソースおよびドレイン電極配線膜2a,2bの膜端面形状を図1に示すように前記電極配線2a,2b上に無理なく乗り上げるようになだらかな形状,構造とする。
【0007】図3は電極配線端面をなだらかにする方法として、電極配線膜の端面形状を導電性材料により制御する方法および構造を示す。絶縁性基板1上にスッパタ法,蒸着法,スプレー法,CVD法等により電極配線膜2を堆積し、前記電極配線膜2上に電極配線用パターニングレジスト9を形成する(図3−a)。次に、電極配線用パターニングレジスト9をマスクとし、ウエットエッチング法,ドライエッチング法等により、前記電極配線膜2をパターンエッチングする(図3−b)。その後、パターニングレジスト9をレジスト剥離液等を用いて除去する(図3−c)。次に、前記電極配線膜2上よりスピンコート法等を用い、溶剤に導電性材料粉末を分散した導電性分散剤4を塗布する。この時導電性分散剤4の粘度,固形化物含有率等を調整すると下地膜段差における導電性分散剤の形状が変化する(図3−d)。その後、前記導電性分散剤4を塗布した基板を熱処理することにより導電性分散剤中の溶剤を気化させ膜中より抜き、場合によっては電極配線間に平坦部に薄く残っている導電性分散剤を絶縁性基板1までエッチングして電極配線膜の端面形状を導電性材料により制御する(図3−e)。TFTの製造方法は図1のTFTの製造方法とほぼ同様である。
【0008】図4は電極配線端面をなだらかにする方法として、電極配線膜の端面形状を絶縁性材料により制御する方法および構造を示す。絶縁性基板1上の電極配線膜2をパターンエッチングする(図4−a)。次に、前記電極配線膜2上よりスピンコート法等を用い、溶剤に絶縁性材料粉末を分散した絶縁性分散剤5を塗布する。この時絶縁性分散剤5の粘度,固形化物含有率等を調整すると下地膜段差における絶縁性分散剤の形状が変化する(図4−b)。その後、前記絶縁性分散剤5を塗布した基板を熱処理することにより絶縁性分散剤中の溶剤を気化させ膜中より抜き、場合によっては電極配線上に平坦部に薄く残っている絶縁性分散剤を電極配線2までエッチングして電極配線膜の端面形状を絶縁性材料により制御する(図4−c)。TFTの製造方法は図1のTFTの製造方法とほぼ同様であり、図2(a)はソースおよびドレイン電極配線2上に直接半導体膜6を積層した断面構造であり、図2(b)はソースおよびドレイン電極配線2上に不純物を含む半導体3をコンタクト層として入れた場合のTFTの断面構造図であり、製造方法は電極配線2上に不純物を含む半導体3を順次積層後、同一ソースおよびドレイン電極配線パターンにてパターンエッチング後、スピンコート法等を用い、溶剤に絶縁性材料粉末を分散した絶縁性分散剤5を塗布すると、他は図2(a),図4と同様な方法で製造出来る。
【0009】
【発明の効果】このように電極配線パターン上に、溶剤に分散した導電材料または絶縁材料をスピンコート法によりパターン端面段差部に塗布することにより、塗布する分散剤の粘度および固形化物含有率を調整し、容易に電極配線パターン端部の形状を制御出来るため、下層に位置する膜の膜厚が厚く、上層に積層される膜が薄くとも段差による薄膜化や膜歪等の問題によりTFTの性能を劣化することなく、明るい環境下でも、TFTのリーク電流を十分小さい値に保持して、かつ十分なオン電流を保持し、性能のよいTFTを実現することが出来る。




 

 


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