專利名稱：Tft襯底及其制造方法、以及具有該tft襯底的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及形成有薄膜晶體管以及存儲(chǔ)電容元件的有源矩陣型 TFT襯底和使用該襯底的顯示裝置的結(jié)構(gòu)與制造方法。
背景技術(shù)：
通常，在顯示裝置的顯示區(qū)域上形成像素，對(duì)所選擇的像素施加 信號(hào)電壓，從而進(jìn)行顯示。利用與各像素連接的薄膜晶體管(以后稱 作TFT: Thin Film Transistor)進(jìn)4亍該選才奪，在選4奪期間，為了使 信號(hào)電壓保持固定，附加輔助電容。若更詳細(xì)的說(shuō)明，在顯示裝置的 各像素中，需要在下一個(gè)掃描定時(shí)之前充分保持在某個(gè)定時(shí)所施加的 信號(hào)電壓，在具有所希望的電容的存儲(chǔ)電容元件中儲(chǔ)存電荷，由此， 實(shí)現(xiàn)像素中的信號(hào)電壓的保持。在TFT襯底的制造中，可以分別形成TFT和存儲(chǔ)電容元件，但是， 在生產(chǎn)效率這一點(diǎn)上同時(shí)形成是有利的。即，TFT由形成在絕緣性襯 底上的由硅膜等構(gòu)成的半導(dǎo)體層、柵電極、源極漏極布線、透明導(dǎo)電 膜等導(dǎo)電膜、絕緣膜形成，使用在TFT中所使用的半導(dǎo)體層、導(dǎo)電膜、 絕緣膜相同的材料，由此，也同時(shí)形成存儲(chǔ)電容元件。例如，公知如 下技術(shù)使用分別與TFT的半導(dǎo)體層、柵極絕緣膜、柵電極相同的材 料形成存儲(chǔ)電容元件的下部電極、電介質(zhì)絕緣層、上部電極(參照專 利文獻(xiàn)1、 2)。并且，7>知如下技術(shù)分別使用與TFT的柵電極、覆 蓋柵電極的層間絕緣膜、源電極相同的材料形成存儲(chǔ)電容元件的下部 電極、電介質(zhì)絕緣膜、上部電極(參照專利文獻(xiàn)3)。另一方面，公知如下技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)4):作為構(gòu)成存儲(chǔ)電容 元件的電介質(zhì)絕緣層或者上部電極的層，另外追加與主要構(gòu)成TFT的 導(dǎo)電層或者絕緣層不同的層。專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2001 - 296550號(hào)公報(bào)(圖5 )專利文獻(xiàn)2特開(kāi)平6 - 235939號(hào)7>報(bào)(圖1 )專利文獻(xiàn)3特開(kāi)平2004 - 241750號(hào)公報(bào)(圖1 )專利文獻(xiàn)4特開(kāi)平2001 - 305581號(hào)/>報(bào)(固4 )
近年來(lái)，對(duì)于顯示裝置來(lái)說(shuō)，高精細(xì)化不斷發(fā)展，努力使各像素的遮光區(qū)域(不能顯示的區(qū)域)變窄，使開(kāi)口率變大。因此，在TFT 襯底中，存儲(chǔ)電容元件的電極面積也占有很多遮光區(qū)域，其降低成為 重要的課題。另一方面，如前所述要求存儲(chǔ)電容元件具有所希望的電 容，但是，以兼用與TFT相同的層為前提，減少電極面積存在限制。 以下，對(duì)此進(jìn)4亍i兌明。若使電容電極面積減小，則需要使用相對(duì)介電常數(shù)較高的電介質(zhì) 層或者盡量作薄以保持所希望的電容。作為相對(duì)介電常數(shù)較高的材 料，可舉出氮化硅膜(SiNx),但是，因?yàn)槟?yīng)力增大，所以，存在 襯底彎曲的問(wèn)題。此外，通過(guò)將存儲(chǔ)電容元件的電介質(zhì)層的膜厚變薄， 由此，能夠使電容值增大，但是，例如，在兼用作TFT或布線間的其 他部位的層間絕緣膜的情況下，因?yàn)槠淠ず褡儽?，所以，?dǎo)致耐壓降 低或者浮置電容增大。這些現(xiàn)象會(huì)引起使短路不良增加或者使電特性 降低的問(wèn)題。即，作為存儲(chǔ)電容元件的電介質(zhì)層，以使用與TFT的層間絕緣膜 相同膜厚的相同材料為前提即使在生產(chǎn)效率上有利，使存儲(chǔ)電容元件 面積減小也是困難的，因此，開(kāi)口率的提高也存在限制。此外，在存 儲(chǔ)電容元件中另外追加具有優(yōu)選材料或膜厚的層，這當(dāng)然會(huì)引起生產(chǎn) 效率的降低。這些問(wèn)題的根本原因如前所述，在形成TFT和存儲(chǔ)電容 元件時(shí)兼用相同的材料，由此，生產(chǎn)效率提高的設(shè)計(jì)的自由度變窄。 因此，需要不使生產(chǎn)效率降低而消除這些弊端的方法。發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的具有TFT和存儲(chǔ)電容元件的TFT襯底中，得到包括與 TFT中所使用的導(dǎo)電膜或者絕緣膜不同的導(dǎo)電膜或絕緣膜的存儲(chǔ)電容 元件。在本發(fā)明中，能夠得到不限制生產(chǎn)效率或者設(shè)計(jì)的自由度并形成 有具有優(yōu)選材料或者膜厚的存儲(chǔ)電容元件的TFT襯底。


圖1是表示實(shí)施方式1的TFT襯底的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖2是表示實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素的結(jié)構(gòu)的平面圖與
剖面圖。圖3是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中進(jìn)行第一次照 相制版后的結(jié)構(gòu)的平面圖與剖面圖。圖4是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中進(jìn)行第二次照 相制版后的結(jié)構(gòu)的平面圖與剖面圖。圖5是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中三層刻蝕后的 結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。圖6是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中使抗蝕劑掩模 同樣地變薄時(shí)的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。圖7是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中形成柵電極時(shí) 的結(jié)構(gòu)的平面圖和剖面圖。圖8是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中進(jìn)行第三次照 相制版后進(jìn)行刻蝕時(shí)的結(jié)構(gòu)的平面圖與剖面圖。圖9是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中進(jìn)行第四次照 相制版后進(jìn)行接觸開(kāi)口時(shí)的結(jié)構(gòu)的平面圖與剖面圖。圖10是表示在實(shí)施方式1的TFT襯底的一個(gè)像素中進(jìn)行第五次 照相制版后對(duì)透明導(dǎo)電膜刻蝕時(shí)的結(jié)構(gòu)的平面圖與剖面圖。圖11是表示其他實(shí)施方式的TFT襯底的一個(gè)像素的結(jié)構(gòu)的平面 圖和剖面圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施方式1首先，使用圖1對(duì)應(yīng)用本發(fā)明的TFT襯底的有源矩陣型的顯示裝 置進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示顯示裝置中所使用的TFT襯底的結(jié)構(gòu)的正面 圖。本發(fā)明的顯示裝置以液晶顯示裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，但是，這只是 示例性的，也可使用有機(jī)EL顯示裝置等平面型顯示裝置(平板顯示 器)等。本發(fā)明的顯示裝置具有TFT襯底110。 TFT襯底110例如是TFT 陣列襯底。在TFT襯底110上設(shè)置顯示區(qū)域111和包圍顯示區(qū)域111 的框架區(qū)域112。在該顯示區(qū)域111形成多個(gè)柵極布線(掃描信號(hào)線) 和多個(gè)源極布線(顯示信號(hào)線)122。多個(gè)柵極布線121平行地設(shè)置。 同樣地，多個(gè)源極布線122平行地設(shè)置。柵極布線121與源極布線122
以彼此交叉的方式來(lái)形成。柵極布線121與源極布線122正交。并且， 由鄰接的柵極布線121與源極布線122包圍的區(qū)域成為像素117。因 此，在TFT襯底110中，像素117排列為矩陣狀。并且，與柵極布線 121平行地形成橫跨像素117的存儲(chǔ)電容元件123。
并且，在TFT襯底110的框架區(qū)域112上設(shè)置掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路 115與顯示信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路116。柵極布線121從顯示區(qū)域111延伸設(shè) 置到邊緣框架112。在TFT襯底110的端部，4冊(cè)極布線121與掃描信 號(hào)驅(qū)動(dòng)電路115連接。源極布線122也相同，從顯示區(qū)域lll延伸設(shè) 置到邊緣框架112。源極布線122在TFT襯底110的端部與顯示信號(hào) 驅(qū)動(dòng)電路116連接。在掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路115的附近連接外部布線 118。在顯示信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路116的附近連4妻外部布線119。外部布線18、 19例如是FPC (flexible printed circuit:柔性印刷電路)等布線 ^M。
通過(guò)外部布線18、 19將來(lái)自外部的各種信號(hào)提供給掃描信號(hào)驅(qū) 動(dòng)電路115以及顯示信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路116。掃描信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路115基于 來(lái)自外部的控制信號(hào)將柵極信號(hào)(掃描信號(hào))提供給柵極布線121。 利用該柵極信號(hào)依次選擇柵極布線121。顯示信號(hào)驅(qū)動(dòng)電路116基于 來(lái)自外部的控制信號(hào)或者顯示數(shù)據(jù)，將顯示信號(hào)提供給源極布線122。 由此，將對(duì)應(yīng)于顯示數(shù)據(jù)的顯示電壓提供給各像素117。
在4象素117內(nèi)形成至少一個(gè)TFT120和與TFT120連接的存儲(chǔ)電容 元件130。 TFT120配置在源極布線122和4冊(cè)極布線121的交叉點(diǎn)附近。 例如，該TFT120向像素電極提供顯示電壓。即，根據(jù)來(lái)自柵極布線121 的柵極信號(hào)，作為開(kāi)關(guān)元件的TFT120導(dǎo)通。由此，從源極布線122 向與TFT的漏電極連接的l象素電極施加顯示電壓。并且，在l象素電極 與對(duì)置電極之間產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于顯示電壓的電場(chǎng)。另一方面，存儲(chǔ)電容元 件130不僅與TFT120連接，還通過(guò)存儲(chǔ)電容布線123與對(duì)置電4及電 連接。因此，存儲(chǔ)電容元件130與像素電極和對(duì)置電極之間的電容并 聯(lián)連接。此外，在TFT襯底110的表面上形成取向膜(未圖示)。
并且，在TFT襯底110上對(duì)置地配置對(duì)置襯底。對(duì)置襯底例如是 濾色片襯底，配置在可視側(cè)。在對(duì)置襯底上形成濾色片、黑矩陣(BM)、 對(duì)置電極、以及取向膜等。并且，也存在對(duì)置電極配置在TFT襯底110 側(cè)的情況。并且，在TFT襯底110和對(duì)置襯底之間夾持液晶層。即，在TFT襯底110和對(duì)置襯底之間注入液晶。并且，在TFT襯底110和 對(duì)置襯底的外側(cè)的面上設(shè)置偏光板、以及相位差板。此外，在液晶顯 示面板的可視側(cè)的相反側(cè)配置背光單元等。
利用像素電極與對(duì)置電極之間的電場(chǎng)，對(duì)液晶進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。即，襯 底間的液晶的取向方向改變。由此，通過(guò)液晶層的光的偏振狀態(tài)改變。 即，通過(guò)偏光板并成為直線偏振光的光因液晶層而改變偏振狀態(tài)。具 體地說(shuō)，來(lái)自背光單元的光因陣列襯底側(cè)偏光板而成為直線偏振光。 并且，該直線偏振光通過(guò)液晶層，由此，偏振狀態(tài)改變。
因此，通過(guò)對(duì)置襯底側(cè)的偏光板的光量根據(jù)偏振狀態(tài)而改變。即， 從背光單元透過(guò)液晶顯示面板的透過(guò)光中的通過(guò)可視側(cè)的偏光板的光 的光量改變。液晶的取向方向因所施加的顯示電壓而改變。因此，對(duì) 顯示電壓進(jìn)行控制，由此，可改變通過(guò)可視側(cè)的偏光板的光量。即， 按照每個(gè)像素改變顯示電壓，由此，能夠顯示所希望的圖像。并且， 在這些一系列的動(dòng)作中，在存儲(chǔ)電容元件130中，與像素電極和對(duì)置 電極之間的電場(chǎng)并聯(lián)地形成電場(chǎng)，由此，有助于保持顯示電壓。
然后，使用圖2( a )和圖2( b)對(duì)設(shè)置在TFT襯底110上的TFT120 與存儲(chǔ)電容元件130的結(jié)構(gòu)、以及制造步驟進(jìn)行說(shuō)明。圖2 (a)是觀 察顯示裝置的顯示區(qū)域的一個(gè)像素的平面圖，還記載有TFT120和存 儲(chǔ)電容元件130。圖2 (b)是在圖2 (a)中A-A所示之處即TFT120 和存儲(chǔ)電容元件130的剖面圖。以下，使用圖2 (a)和圖2 (b)對(duì) 本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在村底1上形成由多晶硅等構(gòu)成的半導(dǎo) 體層2，以覆蓋它們的方式形成柵極絕緣膜3。在其上層形成柵電極4b 和存儲(chǔ)電容元件130的第一電容電極4a。柵電極4b與第一電容電極 4a由同一層的導(dǎo)電膜構(gòu)成。柵電極4b形成在與半導(dǎo)體層2在膜厚方 向?qū)χ玫膮^(qū)域上，柵極絕緣膜3以被半導(dǎo)體層2和柵電極4b夾持的 方式配置并擴(kuò)展。存儲(chǔ)電容元件130由形成在第一電容電極4a上層 的電介質(zhì)層5a和進(jìn)一步形成在上層的第二電容電極6a形成，將電介 質(zhì)層5a和第二電容電極6a加工成相同的圖形，以具有大致相同的形 狀。即，第二電容電極6a具有隔著電介質(zhì)層5a與第一電容元件4a 對(duì)置的區(qū)域。
覆蓋柵電極4b和電容元件130,形成層間絕緣膜7。并且，在層 間絕緣膜7上形成源極漏極布線8，以覆蓋它們的方式形成絕緣膜9， 開(kāi)出接觸孔10。在絕緣膜9、層間絕緣膜7、柵極絕緣膜3上，以達(dá) 到半導(dǎo)體層2的表面的方式形成第一接觸孔10a。此外，在絕緣膜9、 層間絕緣膜7上，以達(dá)到存儲(chǔ)電容元件130的第二電容電極6a的方 式形成第二接觸孔10b,并且，在絕緣膜9上，以達(dá)到源極漏極布線 8的方式形成第三4妄觸孔10c。
在絕緣膜9上形成通過(guò)第一接觸孔10a和第三接觸孔10c連接半 導(dǎo)體層2和源極漏極布線8的作為連接電極的透明導(dǎo)電膜llb。并且， 在絕緣膜9上形成通過(guò)第一接觸孔10a和第二接觸孔10b連接半導(dǎo)體 層2和第二電容電極6a的作為像素電極的透明導(dǎo)電膜lla。
在本實(shí)施方式中，以與源極漏極布線8或像素電極lla不同的層 形成第二電容電極6a。此外，存儲(chǔ)電容元件130的電介質(zhì)層5a也由 與構(gòu)成TFT120的層間絕緣膜7等絕緣膜不同的其他的層形成。并且， 因?yàn)榇鎯?chǔ)電容元件130的第二電容電極6a與電介質(zhì)層5a是相同的圖 形，所以，沒(méi)有形成在TFT120中。即，關(guān)于第二電容電極6a或者電 介質(zhì)層5a,在決定設(shè)計(jì)上所需的材質(zhì)、厚度等時(shí)，可與在TFT中所要 求的導(dǎo)電膜或者絕緣膜的條件獨(dú)立地自由地進(jìn)行設(shè)定。并且，根據(jù)本 實(shí)施方式，在形成這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，也不需要增加照相制版步驟數(shù)，因 此，不會(huì)降低生產(chǎn)效率。關(guān)于這一點(diǎn)，在以下的制造方法的說(shuō)明中詳 細(xì)地/>開(kāi)。
使用圖3到圖IO對(duì)本實(shí)施方式的具有TFT與存儲(chǔ)電容元件的TFT 襯底進(jìn)行說(shuō)明。圖3 (a)是在一個(gè)像素部分形成柵極絕緣膜3時(shí)的上 面圖，圖3 (b)示出A-A所示處的剖面圖。首先，在圖3 (b)中， 在由玻璃、石英、塑料等構(gòu)成的襯底1上利用CVD等形成非晶硅膜作 為半導(dǎo)體膜。并且，對(duì)硅膜照射準(zhǔn)分子激光，使其結(jié)晶為半導(dǎo)體層2。 此處，在第一次照相制版后進(jìn)行刻蝕，由此，如圖3(a)所示，對(duì)半 導(dǎo)體層2進(jìn)行構(gòu)圖。在構(gòu)圖時(shí)，使由照相制版形成的感光性抗蝕劑剖 面形狀的錐角(taper angle)充分低，由此，半導(dǎo)體層2的錐角可成為 30°左右。(未圖示)
此外，在本實(shí)施方式中，在襯底1上直接形成半導(dǎo)體膜，但是， 也可以在形成Si(^或者SiN等無(wú)機(jī)絕緣膜之后形成半導(dǎo)體膜。即，可 在襯底1上連續(xù)地形成無(wú)機(jī)絕緣膜和半導(dǎo)體膜之后，如前所述，可以 只對(duì)半導(dǎo)體膜進(jìn)行構(gòu)圖。此時(shí)，因?yàn)榇嬖跓o(wú)機(jī)絕緣膜，所以，具有能
夠防止污染物質(zhì)從襯底向半導(dǎo)體膜浸入的效果。
然后，如圖3 (b)所示，以與半導(dǎo)體膜2接觸的方式形成柵極絕 緣膜3。作為柵極絕緣膜3,多使用Si(^或者SiN,利用CVD法形成。 柵極絕緣膜3對(duì)薄膜晶體管的電特性有很大影響，所以，特別地對(duì)膜 厚進(jìn)行非常精密地管理，通常情況下，是70 100nm左右。
然后，利用公知的方法形成第一金屬層4、絕緣層5、第二金屬 層6之后，利用第二次照相制版形成抗蝕劑掩模12。分別在圖4(a)、 圖4 (b)中示出此時(shí)刻的一個(gè)像素部分的上面圖和剖面圖。
此處，第一金屬層4是用于形成柵電極4b、第一電容電極4a、 未圖示的柵極布線等的導(dǎo)電層，由利用蒸鍍法或者濺射法形成的將 Mo、 Cr、 W、 Al作為基底材料(base material)的單層或者層疊結(jié)構(gòu) 構(gòu)成。為形成第一電容電極4a,若第一金屬層4是導(dǎo)電層，則不需特 別限制。但是，第一金屬層4使用于在薄膜晶體管120中在半導(dǎo)體層 2上以后形成的柵電極4b或者柵極布線等，限制為考慮到刻蝕加工性 或者導(dǎo)電性等的材料。
絕緣層5是成為存儲(chǔ)電容元件130的電介質(zhì)層5a的絕緣層，由 利用CVD法等形成的Si02或者SiN構(gòu)成。決定絕緣層5的材質(zhì)或者膜 厚，以對(duì)考慮像素開(kāi)口率等之后的所需電容電極面積(A)、電介質(zhì)層 5a的相對(duì)介電常數(shù)(￡ )、其所需膜厚(d)進(jìn)行最優(yōu)化，到達(dá)所希望 的電容Cs。具體地說(shuō)，由下式算出。 (式1)
Cs = ￡ x A/d
以上所述的Si02的相對(duì)介電常數(shù)是3.9、 SiN的相對(duì)介電常數(shù)是 6.7,但是，絕緣層5的材質(zhì)并不限于此。例如，若是在刻蝕加工性 上沒(méi)有問(wèn)題的材料，利用陽(yáng)極氧化法在第 一 金屬層4的表面上形成10 ~ 50mn左右的極薄的氧化絕緣膜作為絕緣層5，然后，可層疊第二金屬 層6。作為氧化絕緣膜，也可以是氧化鋁。
第二金屬層6是用于形成存儲(chǔ)電容元件130的第二電容電極6a 的導(dǎo)電層，是利用濺射法或者蒸鍍法形成的金屬膜。作為金屬膜的材 料，優(yōu)選是容易進(jìn)行刻蝕加工的Mo或Cr。此外，關(guān)于其厚度，從后 述的柵極絕緣膜3的選擇性這點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選盡量薄，但是，因?yàn)樾枰?起到離子注入的掩模的作用的膜厚，所以適當(dāng)確定。在本實(shí)施方式中，
以lOOnm的膜厚對(duì)Mo進(jìn)行成膜。
然后，對(duì)圖4 (b)所示的抗蝕劑掩模12a、 12b進(jìn)行說(shuō)明。由示 出TFT120和存儲(chǔ)電容元件130的圖2 (b)可知，最終需要至少形成 柵電極4b、第一電容電極4a、電介質(zhì)層5a、第二電容電極6a,所以， 在形成第二電容電極6a的區(qū)域形成抗蝕劑掩模12a，在從第一電容電 極4a延伸的區(qū)域或形成柵電極4b的區(qū)域上形成抗蝕劑揭y漠12b。并 且，如圖4(b)所示，以相當(dāng)于第二電容電極6a的區(qū)域的抗蝕劑掩 模12a比相當(dāng)于柵電極4b的區(qū)域的抗蝕劑掩模12b厚的方式形成。
這樣，為了按每處改變抗蝕劑的膜厚，可使用稱為灰色調(diào)(gray-tone) 或者半色調(diào)(half-tone)的/>知的制造方法。即，在正型的 抗蝕劑的情況下，具有照相制版的照射光量越低所殘存的抗蝕劑的膜 厚越厚的傾向，所以，若使相當(dāng)于第二電容電極6a的區(qū)域的照射光 量比相當(dāng)于柵電極4b的區(qū)域照射光量的低，則能夠形成圖4 (b)所 示的抗蝕劑掩模12a、 12b。并且，特別地，關(guān)于形成第二電容電極6a 的區(qū)域的抗蝕劑掩模12a，因?yàn)橐蠼?jīng)后述的灰化步驟或者多個(gè)刻蝕 步驟也能夠起到掩模作用的膜厚，所以需要注意。此外，對(duì)于未圖示 的柵極布線或者端子部照射與抗蝕劑掩模12b相同的光量。
然后，對(duì)于未被抗蝕劑掩模12a、 12b覆蓋的區(qū)域，以第二金屬 層6、絕緣層5、第一金屬層4的順序按每個(gè)單層連續(xù)地進(jìn)行刻蝕。 也可以一起對(duì)所述三層進(jìn)行刻蝕。圖5 (a)、圖5(b)分別示出此時(shí) 的一個(gè)像素部分的上面圖和剖面圖。并且，此時(shí)，因?yàn)榭刮g劑掩模的 圖形未改變，所以，對(duì)第一金屬層4、絕緣層5、第二金屬層6中的 未被抗蝕劑掩模覆蓋的部分進(jìn)行刻蝕，由此，將所述三層形成為相同 圖形。
然后，雖未圖示，但是，進(jìn)行使用硼等導(dǎo)電性雜質(zhì)的離子注入。 硼通過(guò)柵極絕緣膜3到達(dá)半導(dǎo)體層2，在半導(dǎo)體層2形成源極漏極區(qū) 域，但是，在柵電極4b存在的區(qū)域的下層，柵電極4b起到掩模的作 用，所以，未被注入硼。這樣，在柵電極4b的下方的半導(dǎo)體層2中 形成溝道區(qū)域。并且，如上所述，若注入硼，則形成P-M0S的TFT， 但是，若注入磷，則形成N-M0S的TFT。
然后，通過(guò)使用氧氣的灰化使抗蝕劑掩模12a、 12b同樣變薄， 柵電極4b上的抗蝕劑掩模12b消失時(shí)停止灰化。關(guān)于灰化，因裝置
而不同，但是，為了盡量均勻并且容易控制灰化量，優(yōu)選灰化速度不
那樣快。我們以氧流量150sccm、 600nm/分這樣的灰化速度來(lái)進(jìn)行。 并且，在本實(shí)施方式中，作為灰化氣體，只使用氧，但是，也可添加 氮或氟類氣體。
圖6 (a)、圖6 (b)示出進(jìn)行所述灰化處理后的狀況。柵電極4b 上的抗蝕劑掩模12b被除去，第二金屬層6露出，與此相對(duì)，只在第 二電容電極6a上殘留抗蝕劑掩模12a。
然后，刻蝕除去在第二電容電極6a以外露出的第二金屬層6即 殘留在柵電極4b上的第二金屬層6。并且，也刻蝕除去絕緣層5。圖 7 (a)、圖7(b)示出此時(shí)的狀況。在進(jìn)行該刻蝕時(shí)，柵極絕緣膜3 也露出，所以，優(yōu)選進(jìn)行選擇性較高的刻蝕，以使盡量不對(duì)柵極絕緣 膜3進(jìn)行刻蝕。并且，利用該刻蝕，柵電極4b露出，另一方面，第 二電容電極6a—直被抗蝕劑掩模12a保護(hù)，所以，存儲(chǔ)電容元件130 也一直保持其結(jié)構(gòu)不變。然后，利用灰化等除去第二電容電極6a上 的抗蝕劑掩模21a。
然后，形成層間絕緣膜7。作為層間絕緣膜7,優(yōu)選是利用CVD 法所形成的SiOJ莫或者SiN膜。此外，之后可進(jìn)行使先前注入到半導(dǎo) 體層2中的硼等導(dǎo)電性雜質(zhì)活性化的退火步驟。
并且，在其上層利用濺射等方法形成第三金屬層之后，利用第三 次照相制版形成抗蝕劑掩模12后，刻蝕除去第三金屬層，形成源極 漏極布線8。分別在圖8 (a)、圖8 (b)中示出此時(shí)的結(jié)構(gòu)平面圖和 剖面圖。并且，作為第三金屬層，若使用具有鋁膜或者鋁合金膜的層 疊結(jié)構(gòu)，則具有降低布線電阻的效果。并且，利用灰化等公知的方法 除去抗蝕劑掩模12c。
然后，以覆蓋源極漏極布線8和層間絕緣膜7的方式形成絕緣膜 9之后，在利用第四次照相制版形成抗蝕劑掩模12后，形成接觸孔 10a、 10b、 10c。分別在圖9 (a)、圖9 (b)中示出此時(shí)的一個(gè)像素 部分的上面圖和剖面圖。
作為絕緣膜9,使用以CVD法所形成的SiN膜。此外，在形成如 圖9 (b)所示的具有開(kāi)口部的抗蝕掩模12d之后，利用使用了 CF,等 氟類氣體的干法刻蝕進(jìn)行接觸孔10的開(kāi)口?？涛g速度是70nm/min。 作為接觸孔10,圖9 (b)中示出作為到達(dá)半導(dǎo)體層2的接觸孔的第
一接觸孔10a、作為到達(dá)第二電容電極6a的接觸孔的第二接觸孔10b、 作為到達(dá)源極漏極布線8的接觸孔的第三接觸孔10c。通過(guò)對(duì)絕緣膜 9、層間絕緣膜7、柵極絕緣膜3進(jìn)行刻蝕而形成第一接觸孔10a。同 樣地，通過(guò)對(duì)絕緣膜9和層間絕緣膜7進(jìn)行刻蝕而形成第二接觸孔 10b,通過(guò)對(duì)絕緣膜9進(jìn)行刻蝕而形成第三接觸孔10c。并且，除此以 外，根據(jù)需要適當(dāng)形成用于得到與柵電極4b、柵極布線或布線端子部、 第一電容電極4a的導(dǎo)通的接觸孔(未圖示)。并且，在對(duì)接觸孔10a、 10b、 10c進(jìn)行開(kāi)口后利用公知的方法除去抗蝕劑掩模12d。然后，在形成透明導(dǎo)電膜11之后，利用第五次照相制版形成抗 蝕劑掩模12,進(jìn)行透明導(dǎo)電膜ll的刻蝕。分別在圖10(a)、圖10(b) 示出此時(shí)的一個(gè)像素部分的平面圖和剖面圖。作為透明導(dǎo)電膜11，利 用'踐射法或者蒸鍍法形成非晶ITO膜，但是，也可以是IZO膜、ITZO 膜?？刮g劑掩模12e具有形成像素電極的區(qū)域和覆蓋接觸孔的區(qū)域連 接的形狀、和接觸孔;f皮此連接的區(qū)域。因此，通過(guò)刻蝕除去ITO膜而 形成的透明導(dǎo)電"莫lla如圖2 (b)所示，作為以通過(guò)4矣觸孔10a、 10b 與第二電容電極6a或半導(dǎo)體層2連接的方式延伸的像素電極。此外， 作為通過(guò)接觸孔10a、 10c連接半導(dǎo)體層2和源極漏極布線8的連接 電極，還形成透明導(dǎo)電膜llb?？刮g劑掩模12e利用公知的方法被除 去。利用以上的工藝，可形成具有本實(shí)施方式的TFT120和存儲(chǔ)電容 元件130的TFT襯底。在本實(shí)施方式中，在第二次照相制版中，進(jìn)行以抗蝕劑掩模12a、 12b的刻蝕和利用灰化使抗蝕劑掩模同樣變薄而只殘留抗蝕劑掩模12a 的狀態(tài)下的刻蝕這兩次加工。利用該方法，不追加照相制版步驟就可 在存儲(chǔ)電容元件130上形成與TFT120的絕緣膜不同的絕緣膜。即， 不犧牲生產(chǎn)效率或者設(shè)計(jì)的自由度就可對(duì)存儲(chǔ)電容元件130形成具有 優(yōu)選材料或者膜厚的電解質(zhì)層5a。并且，因?yàn)榇鎯?chǔ)電容元件130的第 二電容電極6a也與TFT120中所使用的電極布線不同，所以，存儲(chǔ)電 容元件13Q可選定優(yōu)選的材料或者膜厚。并且，本實(shí)施方式中所公開(kāi)的方式并不限于所記載的，可在起到 效果的范圍內(nèi)適當(dāng)改變。在本實(shí)施方式中，如圖7 (b)所示，對(duì)不僅 刻蝕除去柵電極4b上的第二金屬層6而且也刻蝕除去絕緣層5的制 造方法進(jìn)行了說(shuō)明，但是，可在對(duì)第二金屬層6進(jìn)行刻蝕后的時(shí)刻停止刻蝕，在柵電極4b上只殘留絕緣層5。未被第二電容電極6a覆蓋 的第一金屬層4的上層也可以一樣。此時(shí)，在進(jìn)行第二金屬層6的刻 蝕時(shí)柵極絕緣膜3被刻蝕的可能性或者抗蝕劑掩模12a消失的可能性 更低，所以，具有刻蝕條件的選定范圍變寬的效果。分別在圖ll(a)、 圖11 (b)中示出這樣形成的TFT襯底的一個(gè)像素部分的平面圖和剖 面圖。在圖2 (a)、圖2 (b)中，將絕緣層5加工成具有與第二電容電 極6a大致相同的形狀的電解質(zhì)層5a，與此相對(duì)，以具有與具有與第 一電容電極4a大致相同的形狀的電介質(zhì)層5a或4冊(cè)電極4b相同的形 狀的方式對(duì)圖11 (a)、圖11 (b)的絕緣層5進(jìn)行加工這點(diǎn)不同。但 是，具有第二電容電極6a隔著電介質(zhì)層5a與第一電容電極4a對(duì)置 的區(qū)域這點(diǎn)相同。在這樣的方式中，與為用于存儲(chǔ)電容元件130而最 優(yōu)化后的絕緣層5形成在TFT120整體上的情況相比，影響大幅減小 這一點(diǎn)是相同的。并且，本實(shí)施方式所公開(kāi)的方式不限于所記載的，在起到效果的 范圍那可以適當(dāng)追加。例如，在圖6(b)中，在除去第二金屬層6之 后，適當(dāng)調(diào)整刻蝕時(shí)間或者各向異性等條件，由此，從側(cè)面對(duì)柵電極 4b和絕緣層5進(jìn)行刻蝕，使其后退之后，向半導(dǎo)體層2注入低濃度的 導(dǎo)電性雜質(zhì)。利用該注入，在半導(dǎo)體層2中，形成低濃度的注入?yún)^(qū)域 介于先前進(jìn)行高濃度注入的源極漏極區(qū)域和未進(jìn)4亍注入的溝道區(qū)域之 間的LDD結(jié)構(gòu)，所以，起到提高TFT的可靠性的效果。當(dāng)然，形成該 LDD結(jié)構(gòu)不需追加照相制版步驟。并且，通過(guò)追加一個(gè)照相制版步驟，也可形成具有CMOS結(jié)構(gòu)的 TFT120。即，在本實(shí)施方式的第二次照相制版步驟中，最初形成PM0S， 然后，在以抗蝕劑覆蓋PM0S整體的狀態(tài)下，形成麗0S,由此，可形 成CMOS結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種TFT襯底，具有薄膜晶體管和存儲(chǔ)電容元件，其特征在于，所述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層；與所述半導(dǎo)體層在膜厚方向?qū)χ玫臇烹姌O；被所述半導(dǎo)體層和所述柵電極夾持地配置的柵極絕緣膜；與所述半導(dǎo)體層電連接的源極漏極布線和像素電極，所述存儲(chǔ)電容元件具有由與所述柵電極相同層的導(dǎo)電膜構(gòu)成的第一電容電極；位于第一電容電極上的電介質(zhì)層；第二電容電極，位于所述電介質(zhì)層上，具有與所述電介質(zhì)層相同的形狀，隔著所述電介質(zhì)層與所述第一電容電極對(duì)置，所述第二電容電極由與所述源極漏極布線、所述像素電極不同的層形成。
2. —種TFT襯底，具有薄膜晶體管和存儲(chǔ)電容元件，其特征在于，所述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層；具有與所述半導(dǎo)體層在膜厚方 向?qū)χ玫膮^(qū)域的柵電極；被所述半導(dǎo)體層和所述柵電極夾持地配置的 柵極絕緣膜；絕緣層，位于所述柵電極上，具有與所述柵電極相同的 形狀；與所述半導(dǎo)體層電連接的源極漏極布線和像素電極，所述存儲(chǔ)電容元件具有由與所述柵電極相同層的導(dǎo)電膜構(gòu)成的 第一電容電極；電介質(zhì)層，位于第一電容電極上，具有與所述第一電 容電極相同的形狀；第二電容電極，位于所述電介質(zhì)層上，隔著所述 電介質(zhì)層與所述第一電容電極對(duì)置，所述第二電容電極由與所述源極漏極布線、所述像素電極不同的層形成。
3. 如權(quán)利要求1或2的TFT襯底，其特征在于， 還具有位于所述柵電極的上層且所述源極漏極布線的下層的層間絕緣膜，所述電介質(zhì)層由與所述層間絕緣膜不同的層形成。
4. 如權(quán)利要求3的TFT襯底，其特征在于，還具有以覆蓋所述源極漏極布線和所述層間絕緣膜的方式形成 的絕緣膜；形成在所述絕緣膜上的所述像素電極和連接電極；在所述 絕緣膜、所述層間絕緣膜和所述柵極絕緣膜上開(kāi)口并到達(dá)所述半導(dǎo)體 層的多個(gè)第 一接觸孔；在所述絕緣膜和所述層間絕緣膜上開(kāi)口并到達(dá)所述第二電容電極的第二接觸孔；在所述層間絕緣膜上開(kāi)口并到達(dá)所述源極漏極布線的第三接觸孔，通過(guò)一個(gè)所述第一接觸孔以及所述第三接觸孔利用所述連接電極 電連接所述源極漏極布線和所述半導(dǎo)體層，通過(guò)另 一 個(gè)所述第 一接觸孔以及所述第二接觸孔利用所述像素電 極電連接所述第二電容電極和所述半導(dǎo)體層。
5. —種具有TFT襯底的顯示裝置，該TFT襯底具有薄膜晶體管 和存儲(chǔ)電容元件，其特征在于，所述薄膜晶體管具有半導(dǎo)體層；與所述半導(dǎo)體層在膜厚方向?qū)?置的柵電極；被所述半導(dǎo)體層和所述4冊(cè)電極夾持地配置的柵極絕緣 膜；與所述半導(dǎo)體層電連接的源極漏極布線和像素電極，所述存儲(chǔ)電容元件具有由與所述柵電極相同層的導(dǎo)電膜構(gòu)成的 第一電容電極；位于第一電容電極上的電介質(zhì)層；第二電容電極，位 于所述電介質(zhì)層上，具有與所述電介質(zhì)層相同的形狀，隔著所述電介 質(zhì)層與所述第一電容電極對(duì)置，所述第二電容電極由與所述源極漏極布線、所述像素電極不同的 層形成。
6. 如權(quán)利要求5的顯示裝置，其特征在于，所述TFT襯底還具有位于所述柵電極的上層且所述源極漏極布線 的下層的層間絕緣膜，所述電介質(zhì)層由與所述層間絕緣膜不同的層形成。
7. 如權(quán)利要求6的顯示裝置，其特征在于，還具有以覆蓋所述源極漏極布線和所述層間絕緣膜的方式形成 的絕緣膜；形成在所述絕緣膜上的所述像素電極和連接電極；在所述 絕緣膜、所述層間絕緣膜和所述柵極絕緣膜上開(kāi)口并到達(dá)所述半導(dǎo)體 層的多個(gè)第一接觸孔；在所述絕緣膜和所述層間絕緣膜上開(kāi)口并到達(dá) 所述第二電容電極的第二接觸孔；在所述層間絕緣膜上開(kāi)口并到達(dá)所 述源極漏極布線的第三接觸孔，通過(guò)一個(gè)所述第一接觸孔以及所述第三接觸孔利用所述連接電極 電連接所述源極漏極布線和所述半導(dǎo)體層，通過(guò)另一個(gè)所述第一接觸孔以及所述第二接觸孔利用所述像素電極電連接所述第二電容電極和所述半導(dǎo)體層。
8. —種TFT襯底的制造方法，其特征在于，具有如下步驟形成由硅構(gòu)成的半導(dǎo)體層；以與所述半導(dǎo)體層接 觸的方式形成柵極絕緣膜；在所述柵極絕緣膜上層疊第一金屬層、絕 緣層、第二金屬層，形成為多層膜；在對(duì)所述多層膜進(jìn)行構(gòu)圖后，刻 蝕除去在第二電容電極以外露出的第二金屬層，由此，形成第一電容 電極、電介質(zhì)層、第二電容電極、柵電極；形成與所述半導(dǎo)體層電連 接的源極漏極布線和像素電極，所述第二電容電極由與所述源極漏極布線、所述像素電極不同的 層形成。
9. 如權(quán)利要求8的TFT襯底的制造方法，其特征在于， 包括如下步驟以覆蓋所述柵電極、所述柵極絕緣膜、所述第二電容電極的方式形成層間絕緣膜；在所述層間絕緣膜上形成第三金屬 層后進(jìn)行構(gòu)圖，形成所述源極漏極布線；以覆蓋所述源極漏極布線和 所述層間絕緣膜的方式形成絕緣膜；在所述絕緣膜、所述層間絕緣膜 和所述柵極絕緣膜上開(kāi)出到達(dá)所述半導(dǎo)體層的第一接觸孔；在所述絕 緣膜和所述層間絕緣膜上開(kāi)出到達(dá)所述第二電容電極的第二接觸孔； 在所述絕緣膜上開(kāi)出到達(dá)所述源極漏極布線的第三接觸孔；在所述絕 緣膜上形成透明導(dǎo)電膜；對(duì)所述透明導(dǎo)電膜進(jìn)行構(gòu)圖，以覆蓋所述第 一接觸孔的一個(gè)和所述第三接觸孔的方式形成連接電極，在形成所述連接電極的同時(shí)，以覆蓋所述第二接觸孔和另 一 個(gè)所 述第一接觸孔的方式形成所述像素電極。
10. 如權(quán)利要求9的TFT襯底的制造方法，其特征在于，包括如 下步驟對(duì)所述多層膜進(jìn)行構(gòu)圖后，刻蝕除去在所述第二電容電極以外露 出的所述第二金屬層，由此，形成第一電容電極、電介質(zhì)層、第二電 容電極、柵電極；以在與所述柵電極和所述第一電容電極對(duì)應(yīng)的區(qū)域上殘留抗蝕劑 掩模、且相當(dāng)于所述第二電容電極的區(qū)域的所述抗蝕劑掩模的厚度比 其他區(qū)域的所述抗蝕劑掩模的厚度厚的方式對(duì)所述抗蝕劑掩模進(jìn)行加 工；在對(duì)所述抗蝕劑掩模進(jìn)行加工后，刻蝕除去未被所述抗蝕劑掩模覆蓋的區(qū)域的所述多層膜；使所述抗蝕劑掩模同樣變薄，使只有成為所述第二電容電極的區(qū)域殘留所述抗蝕劑掩模；然后刻蝕除去露出的所述第二金屬層。
全文摘要
在形成TFT和存儲(chǔ)電容元件的情況下，彼此兼用構(gòu)成TFT和存儲(chǔ)電容元件的導(dǎo)電膜或絕緣膜有助于提高生產(chǎn)效率，但是，與TFT獨(dú)立地得到最優(yōu)化的存儲(chǔ)電容元件是苦難的。在本發(fā)明的具有TFT和存儲(chǔ)電容元件的TFT襯底中，能夠得到包括與TFT中所使用的電極或者絕緣膜不同的導(dǎo)電膜或者絕緣膜的存儲(chǔ)電容元件。并且，提供一種不需為了得到這樣的結(jié)構(gòu)而追加照相制版步驟就能提高設(shè)計(jì)的自由度和生產(chǎn)效率這二者的TFT襯底的制造方法。
文檔編號(hào)H01L27/12GK101165908SQ200710181199
公開(kāi)日2008年4月23日 申請(qǐng)日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者山吉一司 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社