JP2001345452A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタ及びその製造方法Info
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Abstract
成するために、単純にPR工程を用いて絶縁膜にコンタ
クトホールを形成するのでは、工程数の増大となってし
まう。PR工程を用いずにゲート配線とソース・ドレイ
ン配線とを接続する方法として、レーザにより2つの配
線をショートさせる方法が考えられるが、レーザ照射部
分のゲート配線も除去され、断線に到るという不具合が
発生する。 【解決手段】レーザ溶接する個所の一方の配線は必ず透
明金属膜2と低抵抗金属膜3を積層し、かつ、一方の配
線と絶縁膜5を介して配置される他方の配線とを重畳さ
せる構造としたことで、レーザ溶接しても断線が生じ
ず、レーザ光9を走査することにより1回のレーザ走査
で複数の溶接個所を溶接することが可能となった。
Description
(以下、TFTと略称して用いる場合がある)の製造方
法、特に、TFTパターン周辺の静電気保護回路(以
下、シャントトランジスタと称する)の製造プロセスに
関するものである。
んできていると同時に、静電破壊という常に解決しなけ
ればならない問題も有している。この目的のために、通
常、液晶パネルのゲート端子は、図7のゲート端子近傍
の等価回路図に示すように、ゲート配線104はゲート
端子から内部のTFTアレイ領域に裸で配線されるので
はなく、接地電位である共通配線120との間にシャン
トトランジスタ、TFT121、123を配置した上で
内部素子と接続される構成を採る。ドレイン端子に関し
ても同じ構成を採る。
部に用いられる薄膜トランジスタと同じ薄膜トランジス
タを用い、この薄膜トランジスタのゲート電極とソース
・ドレイン配線108とを短絡させることによりシャン
トトランジスタを形成している。
ランジスタの製造プロセスにおいて、上記シャントトラ
ンジスタを形成するために、図8(a)、(b)に示す
ように、単純にPR工程を用いて絶縁膜105にコンタ
クトホール115を形成し、コンタクトホール115を
介してゲート配線104とソース・ドレイン配線108
とを接続するのでは、工程数の増大となってしまう。
ート配線104とソース・ドレイン配線108とを接続
する方法として、レーザにより2つの配線をショートさ
せる方法が考えられるが、図8(c)に示すように、例
えば、透明基板101側からCr等の金属からなるゲー
ト配線104にレーザを照射すると、照射部分の絶縁膜
105を除去して、その側壁沿いにゲート配線104と
ソース・ドレイン配線108とが短絡するが、同時に、
レーザ照射部分116のゲート配線104も除去され、
断線に到るという不具合が発生する。
方法において、TFTパターン周辺の静電気保護回路を
レーザを用いて形成するに当たり、安定して、再現性良
く形成できる薄膜トランジスタの製造方法を提供するこ
とにある。
ンジスタは、基板と、前記基板の上に形成された下層配
線と、前記下層配線を含む前記基板の表面を覆う層間絶
縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記層間絶縁膜
を介して前記下層配線と重畳する重なり領域を有する上
層配線とを含む薄膜トランジスタであって、前記下層配
線は少なくとも前記重なり領域において、下層に透明金
属材料からなる下敷金属を有することを特徴とし、前記
重なり領域は、幅20μm以上、長さ20μm以上の矩
形をなす、というものである。
と、前記基板の上に形成された下層配線と、前記下層配
線を含む前記基板の表面を覆う層間絶縁膜と、前記層間
絶縁膜の上に形成され前記下層配線と重畳する重なり領
域を有する上層配線とを含む薄膜トランジスタであっ
て、前記上層配線は少なくとも前記重なり領域におい
て、下層に半導体膜からなる下敷半導体膜を有すること
を特徴とし、前記下敷半導体膜は、前記重なり領域より
も内側に設けられ、前記半導体膜は、薄膜トランジスタ
のチャネル部及びオーミックコンタクト部を構成する、
というものである。
において、前記下層配線は薄膜トランジスタのゲート電
極を、前記層間絶縁膜は薄膜トランジスタのゲート絶縁
膜を、前記上層配線は薄膜トランジスタのソース・ドレ
イン配線をそれぞれ構成し、前記重なり領域は、静電気
保護回路を構成する薄膜トランジスタのゲート電極とソ
ース・ドレイン配線との重なり領域である、というもの
である。
法は、基板と、前記基板の上に形成された下層配線と、
前記下層配線を含む前記基板の表面を覆う層間絶縁膜
と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記下層配線と重畳
する重なり領域を有する上層配線とからなり、少なくと
も前記重なり領域において前記下層配線が下層に透明金
属材料からなる下敷金属を有する薄膜トランジスタを用
意し、前記基板側から前記重なり領域の前記下層配線に
レーザを照射することにより、前記下層配線と前記上層
配線とを短絡させることを特徴とし、前記重なり領域
は、幅20μm以上、長さ20μm以上の矩形をなす、
というものである。
法は、基板と、前記基板の上に形成された下層配線と、
前記下層配線を含む前記基板の表面を覆う層間絶縁膜
と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記下層配線と重畳
する重なり領域を有する上層配線とからなり、少なくと
も前記重なり領域において前記上層配線が下層に半導体
膜からなる下敷半導体膜を有する薄膜トランジスタを用
意し、前記上層配線に前記基板と反対側から前記重なり
領域を包含する領域に渡って前記上層配線にレーザを照
射することにより、前記下層配線と前記上層配線とを短
絡させることを特徴とし、前記下敷半導体膜は、前記重
なり領域よりも内側に設けられ、前記上層配線に前記基
板と反対側から前記重なり領域を包含する領域に渡って
前記上層配線にレーザを照射することにより、前記重な
り領域から前記下敷半導体膜を除いた領域内において前
記層間絶縁膜を除去すると同時に前記下層配線と前記上
層配線とを短絡させる、というものである。
の製造方法において、前記下層配線は薄膜トランジスタ
のゲート電極を、前記層間絶縁膜は薄膜トランジスタの
ゲート絶縁膜を、前記上層配線は薄膜トランジスタのソ
ース・ドレイン配線をそれぞれ構成し、前記重なり領域
は、静電気保護回路を構成する薄膜トランジスタのゲー
ト電極とソース・ドレイン配線との重なり領域であり、
前記静電気保護回路は、薄膜トランジスタを搭載する基
板の周辺に規則的に配置された外部端子に対応して規則
的に繰り返し配置されており、レーザを前記繰り返し方
向に走査することにより1回の走査で複数の静電気保護
回路に対して前記複数の静電気保護回路を構成する薄膜
トランジスタのゲート電極とソース・ドレイン配線とを
短絡させることにより得られ、前記薄膜トランジスタの
ゲート電極とソース・ドレイン配線とを短絡させる個所
以外の領域を走査する前記レーザが前記ソース・ドレイ
ン配線と交差する領域においても、前記ゲート電極と同
時に形成されるダミーゲート配線と前記ソース・ドレイ
ン配線との重なり領域が配置され、一適用形態として、
前記重なり領域におけるソース・ドレイン配線の下に
は、半導体膜からなる下敷半導体膜が敷かれる、という
ものである。
図1〜4を参照して説明する。ここでは、従来のシャン
トトランジスタの説明で用いた図7、8における部品と
同じ部品に相当する部品に対しては、図7、8における
番号から100を引いた番号を用いて付している。図1
は、第1の実施形態の基板周辺のゲート端子側の薄膜ト
ランジスタの様子を配線・電極をメインとして示す模式
平面図であり、図2は、図1における切断線A−A’、
図3は、図1における切断線B−B’における模式断面
図である。
材料としてITO(インジウム錫酸化物)等の透明金属
膜2をマグネトロンスパッタ法等を用いて成膜する。膜
厚は特に問わないが、透過率が低下しない0.05μm
程度が望ましい。
をマグネトロンスパッタ法等を用い成膜する。金属材料
は特に問わないがCrなどの材料を用いるのが好まし
い。また、配線膜厚としては、後工程でレーザ等を照射
して上層配線とショートさせるため、Crの場合であれ
ば0.2μm以上が好ましい。
ジストパターンを形成する。次に、レジストパターンを
マスクとして、先ず低抵抗配線金属膜3をウェットエッ
チング、又は、ドライエッチングでエッチングした後、
透明金属膜2をウェットエッチング、又は、ドライエッ
チングでエッチングする。最後に、レジストパターンの
剥離を行ないゲート配線4を完成させる。
プしたn型半導体層を成膜した後に、n型半導体層と半
導体層をフォトリソグラフィ法を用いて島状にパターン
ニングし、島状半導体膜12を形成する。
8をパターンニングする。配線材料の構成はゲート配線
4を構成する低抵抗金属膜3と同じで構わない。また、
異なる材料でもよい。
交差領域で、後工程においてレーザ照射するゲート配線
4とソース・ドレイン配線8との重なり領域の形状は、
20μm×20μm以上の形状とすることが好ましい。
半導体層と半導体層の一部をエッチングする(図示は省
略する)。
9を透明基板1の背面側から照射してゲート配線4のう
ちレーザ溶接部分10の低抵抗金属膜3を溶解し、さら
に、絶縁膜5を貫通して、図2(b)に示すように、低
抵抗金属膜3をソース・ドレイン配線8とショートさせ
る。このとき、レーザ光9は、図1の模式平面図に示す
ように、薄膜トランジスタ21、22が等間隔で繰り返
し配置された繰り返し方向に、レーザ光9を図1のレー
ザ走査線16のように走査し、この図においては、TF
T21、22のそれぞれのゲート配線4とソース・ドレ
イン配線8とがショートする。
とペアで配置されたそれぞれTFT23、24に対して
も、同じ繰り返し方向にレーザ光9を図1のレーザ走査
線17のように走査して、TFT23、24のそれぞれ
のソース・ドレイン配線8を共通配線20と、図3
(a)、(b)に示すようにショートさせる。ここで、
共通配線20は、ゲート配線4と同じ工程で同時に形成
される。
を成膜し、TFT21、23及びTFT22、24で構
成する静電気保護用のシャントトランジスタを形成し、
シャントトランジスタは、それぞれのゲート端子に対応
して形成される。
は、図7に示すような双方向トランジスタとなり、ゲー
ト端子に高電圧が印加しても、シャントトランジスタで
高電圧を吸収することにより、内部素子の破壊を防止す
ることが可能となる。
たTFT21、22、23、24のソース・ドレイン電
極の取り出し方向を(紙面に向かって)横方向から縦方
向に変えたときの薄膜トランジスタの様子を配線・電極
をメインとして示す模式平面図であり、図1(a)の変
形例として示しており、図1(a)の場合と同様に、レ
ーザ走査線16、17に沿ってレーザ照射することによ
り、シャントトランジスタを形成する。
9の照射前後の静電気保護用のシャントトランジスタ近
傍の変化の様子について、図2、3を参照して説明す
る。
射により上下配線をショートさせる領域は、必ずゲート
配線4、絶縁膜5、ドレイン配線8の積層構造となって
いて、ゲート配線4の上方にドレイン配線8が無い、或
いは、ドレイン配線8の下方にゲート配線4が無い、と
いう構成にはならない配線レイアウトとしている。
査線16に位置するソース・ドレイン配線8で、短絡さ
せる個所以外の領域でレーザ走査線16と交差してしま
うソース・ドレイン配線8の下にも、断線防止用ゲート
配線領域25を設けた構造としている。
ゲート配線4とドレイン配線8との熱溶接を実施する。
レーザ溶接後の模式断面図を図2(b)に示す。
×10mmの線状であるが、レーザ照射装置は特に問わ
ない。レーザ照射はゲート配線4またはドレイン配線8
のどちらから照射しても構わない。
のソース・ドレイン配線8と共通配線20とを、図1に
示すレーザ走査線17に沿ってレーザ光9を照射してシ
ョートさせるときのレーザ照射前後の模式断面図を示し
ている。
明のような線状レーザ照射を実施すると、照射部のゲー
ト配線104は蒸発し、ゲート配線104が断線しま
う。本発明では、ゲート配線4を構成する低抵抗金属膜
3の下側に透明金属膜2を配置することで、レーザ照射
したときに、透明金属膜2はレーザ光9を透過して損傷
しないが、低抵抗金属膜3及び低抵抗金属膜3とソース
・ドレイン配線8とに挟まれた絶縁膜5のみ選択的に溶
解することが確認できた。
は、図2(b)に示すように、上層のソース・ドレイン
配線8を構成する金属と下層の低抵抗金属膜3とが接続
し、かつ、透明金属膜2を下敷金属膜とすることにより
ゲート配線4の配線が確保される構造となる。
また、洗浄実施後に上層部にSiNx膜などからなるパ
ッシベーション膜14を成膜し、液晶パネル製造時の水
分等が配線の溶接部に付着して配線が消失しないように
するべきである。
常これまでのシャントトランジスタは、図8(b)に示
すように、コンタクトホール115を形成してゲート配
線104とソース・ドレイン配線108とを接続してい
た。
膜、或いは、SiNx/SiO2積層膜(下層がSiO2
を意味する)、或いは、SiO2膜からなる絶縁膜10
5をPR工程でドライエッッチングまたはウェットエッ
チングでエッチングした後、絶縁膜105にコンタクト
ホール115を形成し、その後、ソース・ドレイン配線
108をパターンニングしてコンタクトホール115を
通してソース・ドレイン配線108とゲート配線104
とを接続していた。
とされたコンタクトホール形成のための1PR工程の削
減が可能となる。更に、本発明ではレーザ溶接する個所
の一方の配線は必ず透明金属膜と低抵抗金属膜を積層
し、かつ、一方の配線と絶縁膜を介して配置される他方
の配線とを重畳させる構造としたことで、レーザ溶接し
ても断線が生じず、レーザ光を走査することにより1回
のレーザ走査で複数の溶接個所を溶接することが可能と
なった。
ト配線104とソース・ドレイン配線108との交差領
域の形状が10μm×10μm以下であったが、本発明
では、ゲート配線4とソース・ドレイン配線8との交差
領域の形状を20μm×20μm以上とし、かつ、絶縁
膜5の膜厚を厚くしたことでレーザ溶接時の金属配線の
容積を確保でき、確実にゲート配線4とソース・ドレイ
ン配線8との接続が可能となった。
ス・ドレイン配線をスポット的に溶接するリペア方法は
あったが、本発明のように、レーザ走査して溶接部分を
一括して溶接することで、溶接時間の短縮も可能となっ
た。
周辺のドレイン端子側の薄膜トランジスタの様子を配線
・電極をメインとして示す模式平面図であり、図4
(a)は、薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極の
取り出し方向を(紙面に向かって)縦方向に取り出す場
合を示し、図4(b)は、横方向から取り出す場合を示
す模式平面図である。このドレイン端子側においても、
ゲート端子側と同様の方法により、レーザ走査線18、
19に沿ってレーザ照射して、シャントトランジスタを
形成する。
を参照して説明する。ここでは、従来のシャントトラン
ジスタの説明で用いた図7、8における部品と同じ部品
に相当する部品に対しては、図7、8における番号から
50を引いた番号を用いて付している。図5は、第2の
実施形態のパネル周辺のゲート端子側の薄膜トランジス
タの様子を配線・電極をメインとして示す模式平面図で
あり、図6は、図5における切断線C−C’における模
式断面図である。
(或いは、共通配線70)、絶縁膜55、ソース・ドレ
イン配線58が順に積層した領域を設けておき、レーザ
走査線66、67に沿ってレーザ溶接を実施している。
半導体膜、n型半導体膜からなる島状半導体膜62を配
置した構造を示す。島状半導体膜62はゲート配線54
とソース・ドレイン配線58が交差する領域に配置さ
れ、かつ、島状半導体膜62の形状は、交差領域の形状
よりも必ず小さく、内側になるようにパターンニングす
る。
のレーザ光59を吸収するため、島状半導体膜62の上
にレーザ光59を照射しても島状半導体膜62の上のレ
ーザ溶接部分60のソース・ドレイン配線58は溶解せ
ずに残り、溶接領域のソース・ドレイン配線58は、島
状半導体膜62の側壁に沿ってゲート配線54と溶接さ
れ、接続される。
ーザ溶接する個所の一方の配線をレーザ溶接領域よりも
小さい島状半導体膜を覆う形状に金属配線を形成する構
造とし、かつ、一方の配線と絶縁膜を介して配置される
他方の配線とを重畳させる構造としたことで、レーザ溶
接による接続部が島状半導体膜の側壁に沿って形成さ
れ、第1の実施形態による溶接よりもより確実な接続が
可能となる。また、レーザ照射による断線も生ずること
は無く、レーザ光を走査することにより1回のレーザ走
査で複数の溶接個所を溶接することも可能となる。
タ及びその製造方法によれば、レーザ溶接する個所の一
方の配線は必ず透明金属膜と低抵抗金属膜を積層し、か
つ、一方の配線と絶縁膜を介して配置される他方の配線
とを重畳させる構造としたことで、レーザ溶接しても断
線が生じず、レーザ光を走査することにより1回のレー
ザ走査で複数の溶接個所を溶接することが可能となっ
た。
その製造方法によれば、レーザ溶接する個所の一方の配
線をレーザ溶接領域よりも小さい半導体膜を覆う形状に
金属配線を形成する構造とし、かつ、一方の配線と絶縁
膜を介して配置される他方の配線とを重畳させる構造と
したことで、レーザ溶接しても断線が生じず、レーザ光
を走査することにより1回のレーザ走査で複数の溶接個
所を溶接することが可能となった。
ゲート端子側の模式平面図である。
ドレイン端子側の模式平面図である。
ゲート端子側の模式平面図である。
を示す等価回路図である。
ジスタ近傍の模式平面図及び模式断面図である。
21、122、123、124 TFT 25、75 断線防止用ゲート配線領域 115 コンタクトホール 116 レーザ照射部分
Claims (17)
- 【請求項1】 基板と、前記基板の上に形成された下層
配線と、前記下層配線を含む前記基板の表面を覆う層間
絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記層間絶縁
膜を介して前記下層配線と重畳する重なり領域を有する
上層配線とを含む薄膜トランジスタであって、前記下層
配線は少なくとも前記重なり領域において、下層に透明
金属材料からなる下敷金属を有することを特徴とする薄
膜トランジスタ。 - 【請求項2】 基板と、前記基板の上に形成された下層
配線と、前記下層配線を含む前記基板の表面を覆う層間
絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記下層配線
と重畳する重なり領域を有する上層配線とを含む薄膜ト
ランジスタであって、前記上層配線は少なくとも前記重
なり領域において、下層に半導体膜からなる下敷半導体
膜を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。 - 【請求項3】 前記下敷半導体膜は、前記重なり領域よ
りも内側に設けられる請求項2記載の薄膜トランジス
タ。 - 【請求項4】 前記半導体膜は、薄膜トランジスタのチ
ャネル部及びオーミックコンタクト部を構成する請求項
3記載の薄膜トランジスタ。 - 【請求項5】 前記下層配線は薄膜トランジスタのゲー
ト電極を、前記層間絶縁膜は薄膜トランジスタのゲート
絶縁膜を、前記上層配線は薄膜トランジスタのソース・
ドレイン配線をそれぞれ構成する請求項1、2、3又は
4記載の薄膜トランジスタ。 - 【請求項6】 前記重なり領域は、静電気保護回路を構
成する薄膜トランジスタのゲート電極とソース・ドレイ
ン配線との重なり領域である請求項1、2、3、4又は
5記載の薄膜トランジスタ。 - 【請求項7】 前記重なり領域は、幅20μm以上、長
さ20μm以上の矩形をなす請求項1記載の薄膜トラン
ジスタ。 - 【請求項8】 基板と、前記基板の上に形成された下層
配線と、前記下層配線を含む前記基板の表面を覆う層間
絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記下層配線
と重畳する重なり領域を有する上層配線とからなり、少
なくとも前記重なり領域において前記下層配線が下層に
透明金属材料からなる下敷金属を有する薄膜トランジス
タを用意し、前記基板側から前記重なり領域の前記下層
配線にレーザを照射することにより、前記下層配線と前
記上層配線とを短絡させ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9】 基板と、前記基板の上に形成された下層
配線と、前記下層配線を含む前記基板の表面を覆う層間
絶縁膜と、前記層間絶縁膜の上に形成され前記下層配線
と重畳する重なり領域を有する上層配線とからなり、少
なくとも前記重なり領域において前記上層配線が下層に
半導体膜からなる下敷半導体膜を有する薄膜トランジス
タを用意し、前記上層配線に前記基板と反対側から前記
重なり領域を包含する領域に渡って前記上層配線にレー
ザを照射することにより、前記下層配線と前記上層配線
とを短絡させ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10】 前記下敷半導体膜は、前記重なり領域
よりも内側に設けられる請求項9記載の薄膜トランジス
タの製造方法。 - 【請求項11】 前記上層配線に前記基板と反対側から
前記重なり領域を包含する領域に渡って前記上層配線に
レーザを照射することにより、前記重なり領域から前記
下敷半導体膜を除いた領域内において前記層間絶縁膜を
除去すると同時に前記下層配線と前記上層配線とを短絡
させる請求項10記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項12】 前記下層配線は薄膜トランジスタのゲ
ート電極を、前記層間絶縁膜は薄膜トランジスタのゲー
ト絶縁膜を、前記上層配線は薄膜トランジスタのソース
・ドレイン配線をそれぞれ構成する請求項8、9、10
又は11記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項13】 前記重なり領域は、静電気保護回路を
構成する薄膜トランジスタのゲート電極とソース・ドレ
イン配線との重なり領域である請求項8、9、10、1
1又は12記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項14】 前記静電気保護回路は、薄膜トランジ
スタを搭載する基板の周辺に規則的に配置された外部端
子に対応して規則的に繰り返し配置されており、レーザ
を前記繰り返し方向に走査することにより1回の走査で
複数の静電気保護回路に対して前記複数の静電気保護回
路を構成する薄膜トランジスタのゲート電極とソース・
ドレイン配線とを短絡させる請求項13記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法。 - 【請求項15】 前記薄膜トランジスタのゲート電極と
ソース・ドレイン配線とを短絡させる個所以外の領域を
走査する前記レーザが前記ソース・ドレイン配線と交差
する領域においても、前記ゲート電極と同時に形成され
るダミーゲート配線と前記ソース・ドレイン配線との重
なり領域が配置される請求項14記載の薄膜トランジス
タの製造方法。 - 【請求項16】 前記重なり領域におけるソース・ドレ
イン配線の下には、半導体膜からなる下敷半導体膜が敷
かれる請求項15記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項17】 前記重なり領域は、幅20μm以上、
長さ20μm以上の矩形をなす請求項8記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
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