JPH03118521A - 薄膜トランジスタマトリクスの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタマトリクスの製造方法

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JPH03118521A
JPH03118521A JP1256673A JP25667389A JPH03118521A JP H03118521 A JPH03118521 A JP H03118521A JP 1256673 A JP1256673 A JP 1256673A JP 25667389 A JP25667389 A JP 25667389A JP H03118521 A JPH03118521 A JP H03118521A
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JP
Japan
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film
gate
gate metal
insulating
electrode
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Application number
JP1256673A
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English (en)
Inventor
Junichi Watabe
純一 渡部
Yasuhiro Nasu
安宏 那須
Shinichi Soeda
添田 信一
Teruhiko Ichimura
照彦 市村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】
〔概 要〕 液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス等の駆動に用
いる薄膜トランジスタマトリクスの製造方法に関し、 ゲート電極とゲート絶縁膜との密着性を改善し、ゲート
絶縁膜のクラック発生を抑制することを目的とし、 絶縁性基板上に、Ti、Cr、Ta、Co、Nt、Cu
、Zn、Mo及びその合金のうちの少なくとも一つを含
むゲート金属膜を形成した後、該ゲート金属膜の上にA
N膜を形成し、次いで該Al膜を燐酸系エツチング液に
浸すことにより、ゲート電極表面にアルミナと前記ゲー
ト金属の酸化物との混合物層を形成する工程を含む構成
とする。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス等
の駆動に用いる薄膜トランジスタ(TPT)マトリクス
の製造方法に関する。 このようなマトリクスにおいては、TPTのゲート・ド
レイン間およびゲート・ソース間に用いる絶縁膜に高い
信頼性が要求される。 その理由は、それらの絶縁膜のピンホール等によりゲー
ト・ドレイン電極間に短絡が生じると、その電極に接続
されたすべてのTPTに正常な電圧が印加不可能となり
、ライン欠陥となる致命的な欠陥となるからである。ま
た、ゲート・ソース間の短絡も点欠陥ではあるが画面品
質を低下する重大な欠陥となる。 〔従来の技術〕 従来の動作半導体層にアモルファスシリコン(a−3i
)を用いたTPTマトリクスの構造を第4図に示す。 ■は透明絶縁性基板であるガラス基板、2はTi膜のよ
うなゲート金属膜、GおよびCBはゲート電極およびゲ
ートパスライン、3はS I Ha とNH3の混合ガ
ス雰囲気のP−CVD法で形成した、ゲート絶縁膜とし
てのSiN膜、4はSiH4のガス雰囲気のP−CVD
法で形成した、動作半導体層としてのa−3i膜、5は
PH3をドープしたs t H4の雰囲気のP−CVD
法で形成した、コンタクト層としてのn″a−3i膜、
6および7はTiのような金属よりなるドレイン電極お
よびソース電極、8はN20とSiH,の混合ガス雰囲
気のP−CVD法で形成した、保護膜としてのSiO2
膜、DBはANよりなるドレインパスライン、EはIT
Oのような透光性導電膜よりなる画素電極である。 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来構造では、TFT部における絶縁膜は、成膜法
で被着形成したゲート絶縁膜としてのSiN膜3のみで
形成されているため、この膜にピンホールが生じた場合
には、それが短絡欠陥に直結するという問題があった。 更に上記SiN膜3と下層のゲート金属膜2との密着性
は必ずしも良好とは言えず、SiN膜3の上部に形成さ
れたドレイン電極6.ソース電極7と保護膜8との境界
に加わる機械的ストレスにより、SiN膜3にクラック
が生じやすく、これも短絡欠陥発生の原因となる問題が
あった。 本発明は、ゲート電極とゲート絶縁膜との密着性を改善
してゲート絶縁膜のクランク発生を抑制するとともに、
ゲート絶縁膜の絶縁性を高めることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 第1図に本発明の構成を示す。 本発明は、ゲート金属膜2上に一旦A1膜10を形成し
、この/l膜10を燐酸系エツチング液でエツチングし
て除去することにより、アルミナ(Alt03)とゲー
ト金属の酸化部との混合物層11を、ゲート電極0表面
に形成する。 即ち、まず第1図(a)に示すように、絶縁性基板1上
に、Tiのようなゲート金属膜2からなるゲート電極G
を形成する。 次いで(1))に示す如く、上記ゲート金属膜2を被覆
するA7!膜10を形成する。 このAj2膜10を、燐酸系のエツチング液にて処理し
てエツチング除去するとともに、ゲート金属膜2表面に
、A1の酸化物であるAl2O3とデー1金属の酸化物
との混合物層〔以下これを単に混合酸化物層と略記する
〕11を形成する。 このようにして本発明では、表面を混合酸化物層11で
被覆したゲート電極Gが得られる。 これ以後の工程は通常の製造方法に従って、通常ゲート
絶縁膜として用いられる絶縁膜3.動作半導体層4.コ
ンタクト層5.ドレイン電極6゜ソース電極7.保護膜
8を形成し、(d)に示すように、上記混合酸化物層1
1とSiN膜のような通常用いられる絶縁膜3との多層
膜をゲート絶縁膜とする薄膜トランジスタが得られる。 なお、ゲート金属膜2を形成するための金属としては、
Ti、Cr、Ta、Co、Ni、CuZn、Mo及びそ
の合金のうちの、任意のものを用いることができる。 また、ゲート金属膜2上にAj2膜10を形成する工程
は、第1図に図示したように、ゲート金属膜2を所望の
パターンに形成した後に行なっても、ゲート金属膜2と
Aβ膜10とを積層した後Al膜10とゲート金属膜2
のパターニングを行い、その後でA1膜10を燐酸系エ
ツチング液で除去する工程を施してもよい。 〔作 用〕 上述した如くAβ成膜0を燐酸系エツチング液でエツチ
ング除去した後、オージェ電子分光法でゲート電極表面
の成分分析を行なったところ、本願発明者らは、Ti等
のゲート金属膜の表面に、アルミナ(Alz O3)と
使用したゲート金属の酸化物との混合物層が形成されて
いることを見出した。本発明はこ事実に基づき、薄膜ト
ランジスタの構成に関して種々検討の結果なされたもの
である。 上記混合酸化物層11の厚さは、高々数10人程度の厚
さである。然し混合酸化物層11を構成するAI!zo
:+とゲート金属の酸化物のうち、A A z03は極
めて高い絶縁性を示す。また、この混合酸化物層11は
、緻密でゲート金属膜2と強固に密着するばかりでなく
、この後形成されるSiN膜のようなゲート絶縁膜との
密着性も良好である。 従って、本発明を用いることによって、全体としてピン
ホールやクラック発生の無い絶縁膜が実現でき、製造歩
留を向上することができる。 〔実 施 例〕 以下本発明の一実施例を、第2図により説明する。なお
、同図(J)〜(S)は(a)〜(1)のB−B矢視部
の断面を示す図である。
【第2図(a)、 0)参照】 まず、ガラス基板1上にスパッタソング法を用いて、ゲ
ート金属膜としてTi膜2を約3Qnmの厚さに形成し
、その不要部をエツチング除去して、Ti膜2をゲート
電極Gのパターンに形成する。
【同図(bl、 (kl、 (1)参照】次いで、上記
Ti膜膜上上、スパッタリング法で、A6膜10を約1
000人の厚さに一旦成膜した後、このAl膜10を、
燐酸系のエツチング液でエツチング除去する。 このエツチング液として、本実施例では、濃度100%
の燐酸(H:1PO4)が体積比で75%。 4度61%の硝酸(HNO3)が5%3濃度100%の
酢酸(CHi C0OH)が15%、水が5%の溶液を
使用した。 また、処理温度は凡そ50℃とし、この温度で約30秒
間処理を行なった。 この燐酸系のエツチング液によるエツチング処理で、上
層のAl膜10が除去されるばかりでなく、その下層の
Ti成膜表面に、ANの酸化物であるアルミナ(AI!
20.)とTiの酸化物との混合物層11が形成される
【同図(C1,((2)参照】 次いで、P−CVD法によりSiN膜(厚さ約300 
nm) 3.  a−3i膜(厚さ約25nm)4゜S
 i Oz膜(厚さ約140 nm)  3を、連続成
膜する。 ここで、SiN膜3はS i HaとN H3の混合ガ
ス雰囲気、a−3t膜4はS i Haのガス雰囲気、
Sin、膜8は5iHnとN20の混合ガス雰囲気を用
いて成膜した。
【同図(dl、 (nl参照] 次いでこの上部にポジレジストを塗布し、上記ゲート電
極Gをマスクとして、ガラス基板1の裏面より紫外線を
照射することにより、ゲート電極Gと自己整合したレジ
スト膜12を形成する。 【同図(el、 (01参照] 次いで、上記レジスト膜12をマスクとして、緩衝弗酸
系エツチング液で5iOz膜8の露出部を選択的にエツ
チング除去し、次にこの上にPH。 をドープしたS i H,ガスを用いたP−CVD法に
より、n″a−3t膜(厚さ約50nm)5を成膜し、
更にその上に、Ti膜(厚さ約100n100nを真空
蒸着法にて形成する。 (同図(f)、 (Pl参参照 衣いで、アセトンで上記マスクとして用いたレジスト膜
12を除去し、その上に付着していたTi膜13とn″
a−3i膜5をリフトオフする。これにより、ゲート電
極G上からn″a−3i膜とTi膜が除かれる。 【同図(gl、 (Q)参照】 次いで、素子部を被覆するレジスト膜14を形成する。
【同図(hL (r)参照】
次いで、上記レジスト膜14をマスクとし、C1系ガス
を用いてプラズマエンチングを行ない、上記Ti膜13
.n”a−3i膜5.a−3t膜4の露出部ををエツチ
ング除去する。その下層のSiN膜3はエツチングする
ことなく、そのまま残留させておく。 以上で素子分離が完了し、ドレイン電極6.ソース電極
7が形成される。
【同図(11,(S)参照】 次いで、パスライン間を絶縁する層間絶縁膜としてポリ
イミド膜(図示せず)を形成した後、ドレインパスライ
ン(厚さ約500 nm) 15、厚さ約200nmの
ITO膜からなる画素電極Eを形成する。 以上本実施例により得られた薄膜トランジスタは、ゲー
ト電極0表面を混合酸化物層11が被覆しており、これ
と通常用いるSiN膜3のような絶縁膜との2層構成の
ゲート絶縁膜が得られる。 上記混合酸化物層11はAlzO3とゲート金属の酸化
物との混合物層であって、下地のゲート金属との密着性
が良好であり、また、SiN膜3のような絶縁膜ともよ
くなじむ。従って、ゲート絶縁膜にピンホールやクラッ
クが発生することを防止できる。 更に、A l z O3は絶縁性に優れているので、そ
の上に形成したSiN膜のような絶縁膜に、たとえピン
ホールが生じても、これが直ちに短絡欠陥につながるこ
とはない。 第3図は上記一実施例で作製した薄膜トランジスタマト
リクスのリーク電流を、従来構造のものと比較して示す
特性図である。 同図(alは従来構造、(b)は上記一実施例の特性を
示す。この2つの薄膜トランジスタマトリクスは、いず
れもゲートパスラインの数が400本のものである。図
の縦軸はリーク電流値を、横軸はゲートハスラインに印
加した電圧を示す。 従来では(b)に見られる如く、400本のライン全て
がハツチを付して示す領域内におさまり、全ラインが良
好な特性を示した。 一方従来構造でも、大部分はハツチを付した領域内に入
っているが、10本近くのラインの特性が異常を示した
。不良率としては低(でも、この不良は前述したように
表示装置としては致命欠陥であるため、表示装置として
使用できない。 上記一実施例ではかかる不良が皆無であったことから、
本発明の効果が理解されよう。 なお、ゲート金属としては、上記一実施例で使用したT
i以外に、Cr、Ta、Co、Ni、Cu、Zn、Mo
等の金属を用いることが可能である。 このゲート金属膜2上に成膜したA!膜10を除去する
工程で、上記一実施例では温度を約50°Cとしたが、
この温度が高い程Aff203膜を形成し易い。しかし
余り温度が高すぎると、下層のゲート金属膜2のエツチ
ングが高速で進み、エツチングの制御が困難となる。一
方温度が低すぎるとAβの除去が不完全になりやすい。 従って実用上Aβのエツチング温度は、一実施例で説明
したエツチング液を用いた場合には、凡そ50±5℃の
範囲が好ましいようである。 なお、A!のエツチング液は燐酸系の溶液であればよく
、液の組成は適宜調整してよい。 また、前述したように、ゲート金属膜2とANNiO2
積層し、これをゲート電極パターンに形成した後、Al
膜10のエツチングを行なってもよい。 〔発明の効果〕 以上説明した如く本発明によれば、ピンホールのない信
頼性の高い絶縁膜が得られるため、製造歩留りが向上す
るとともに、特性上ではライン欠陥が著しく減少する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成説明図、 第2図は本発明一実施例説明図、 第3図は本発明の効果説明図、 第4図は従来の薄膜トランジスタの構成説明図である。 図において、1は絶縁性基板(ガラス基板)、2はゲー
ト金属膜、3は絶縁膜(SiN膜)、4は動作半導体層
(a−3i膜)、5はコンタクト層(n″a−3i膜)
、6はドレイン電極、7はソース電極、8は保護膜(S
 i O□膜)、10はAl膜、11は混合酸化物層、
Gはゲート電極、Eは画素電極を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  絶縁性基板(1)上に、Ti、Cr、Ta、Co、N
    i、Cu、Zn、Mo及びその合金のうちの少なくとも
    一つを含むゲート金属膜(2)を形成した後、該ゲート
    金属膜の上にAl膜(10)を形成し、次いで該Al膜
    を燐酸系エッチング液に浸すことにより、ゲート電極表
    面にアルミナと前記ゲート金属の酸化物との混合物層(
    11)を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタマトリクスの製造方法。
JP1256673A 1989-09-29 1989-09-29 薄膜トランジスタマトリクスの製造方法 Pending JPH03118521A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100426746B1 (ko) * 1994-11-18 2004-07-05 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 액티브매트릭스형액정표시장치

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KR100426746B1 (ko) * 1994-11-18 2004-07-05 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 액티브매트릭스형액정표시장치

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