(57)【要約】【課題】本発明は、信頼性の高い表示装置及びこれを効率的に製造する方法を提供することを目的としている。【解決手段】ソース領域３４及びドレイン領域３６を覆い、ゲート電極２８の上方を覆うように、相互に異なる材料の複数層が相互に接触して積層されてなる第２の絶縁層４２を形成する。第２の絶縁層４２に、ソース領域３４及びドレイン領域３６の一方に連通する第１のコンタクトホール４６と、ゲート電極２８の上方であるがゲート電極２８に連通しない凹部４８を同時にドライエッチングによって形成する。第１のコンタクトホール４６を覆うように、第１の配線層５０を形成する。第１の配線層５０を形成した後に、凹部４８の底面をドライエッチングして、ゲート電極２８に連通する第２のコンタクトホール５４を、第１及び第２の絶縁層３２，４２に形成する。第２のコンタクトホール５４に第２の配線層５６を形成する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に薄膜電界効果トランジスタを形成する工程を含み、前記工程は、
ゲート電極を形成すること、
前記ゲート電極を覆う部分及び前記ゲート電極と重ならない部分を有するように、少なくとも１層からなる第１の絶縁層を形成すること、
前記第１の絶縁層上の、前記ゲート電極の少なくとも一部の上方を避けた位置に、ソース領域及びドレイン領域を形成すること、
前記ソース領域及び前記ドレイン領域を覆い、前記ゲート電極の上方を覆うように、相互に異なる材料の複数層が相互に接触して積層されてなる第２の絶縁層を形成すること、
前記第２の絶縁層に、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方に連通する第１のコンタクトホールと、前記ゲート電極の上方であるが前記ゲート電極に連通しない凹部と、を同時にドライエッチングによって形成すること、
前記第１のコンタクトホールを覆うように、第１の配線層を形成すること、
前記第１の配線層を形成した後に、前記凹部の底面をドライエッチングして、前記ゲート電極に連通する第２のコンタクトホールを、前記第１及び第２の絶縁層に形成すること、
前記第２のコンタクトホールに第２の配線層を形成すること、
を含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された表示装置の製造方法において、
前記第２の絶縁層の形成は、連続的に、シリコン酸化膜を形成し、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成することを含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載された表示装置の製造方法において、
前記第２の絶縁層の形成を、前記シリコン酸化膜を大気にさらすことなく行うことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置の製造方法において、
前記第２のコンタクトホールを形成する前に、前記第２の絶縁層上であって少なくとも前記第１の配線層に隣接する領域に、第３の絶縁層を形成することをさらに含むことを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載された表示装置の製造方法において、
前記第３の絶縁層を前記凹部に入らないように形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載された表示装置の製造方法において、
前記第３の絶縁層を、前記凹部の前記底面の少なくとも一部を避けて、前記凹部の内面に至るように形成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆う部分及び前記ゲート電極と重ならない部分を有するように前記基板上に形成された、少なくとも１層からなる第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上の、前記ゲート電極の少なくとも一部の上方を避けた位置に形成された、ソース領域及びドレイン領域と、
前記ゲート電極の上方並びに前記ソース領域及び前記ドレイン領域を覆うように形成され、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方に連通する第１のコンタクトホールが形成された第２の絶縁層であって、相互に接触して積層された相互に異なる材料の複数層からなる第２の絶縁層と、
前記第１のコンタクトホールを覆うように形成された第１の配線層と、
を有し、
前記第１及び第２の絶縁層には、前記ゲート電極に連通する第２のコンタクトホールが形成され、
前記第２のコンタクトホールの内面には段が形成され、
前記第２のコンタクトホールの前記内面に、前記段の上を通るように形成された第２の配線層を含むことを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルに使用されるＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板であって、ソース・ドレインよりもゲートが下に位置するボトムゲート構造が適用されるものが知られている。トランジスタを保護するためには、トランジスタの上方にＳｉＯ２層及びＳｉＮ層の両方を形成することが望ましい。ＳｉＯ２層及びＳｉＮ層を連続して積層すると、これらを連続してエッチングするにはドライエッチングを適用する必要がある。しかし、ドライエッチングを適用すると、ゲートにエッチングが到達する間にソース・ドレインがエッチングされてしまう。一方、ウエットエッチングを適用すると、エッチングが等方性に進行するため、サイドエッチングが生じてしまう。また、ＳｉＯ２層をエッチングして配線を形成した後に、ＳｉＮ層を形成してエッチングすると、ＳｉＯ２層の表面が汚染される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、信頼性の高い表示装置及びこれを効率的に製造する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明に係る表示装置の製造方法は、基板上に薄膜電界効果トランジスタを形成する工程を含み、前記工程は、ゲート電極を形成すること、前記ゲート電極を覆う部分及び前記ゲート電極と重ならない部分を有するように、少なくとも１層からなる第１の絶縁層を形成すること、前記第１の絶縁層上の、前記ゲート電極の少なくとも一部の上方を避けた位置に、ソース領域及びドレイン領域を形成すること、前記ソース領域及び前記ドレイン領域を覆い、前記ゲート電極の上方を覆うように、相互に異なる材料の複数層が相互に接触して積層されてなる第２の絶縁層を形成すること、前記第２の絶縁層に、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方に連通する第１のコンタクトホールと、前記ゲート電極の上方であるが前記ゲート電極に連通しない凹部と、を同時にドライエッチングによって形成すること、前記第１のコンタクトホールを覆うように、第１の配線層を形成すること、前記第１の配線層を形成した後に、前記凹部の底面をドライエッチングして、前記ゲート電極に連通する第２のコンタクトホールを、前記第１及び第２の絶縁層に形成すること、前記第２のコンタクトホールに第２の配線層を形成すること、を含むことを特徴とする。本発明によれば、第１のコンタクトホールの形成と同時にゲート電極の上方に形成するのが凹部であるため、ソース領域及びドレイン領域への影響が少ない。また、ドライエッチングで第１のコンタクトホール及び凹部を形成するのでサイドエッチングが生じない。また、第２の絶縁層は、相互に異なる材料の複数層からなるが、相互に接触して積層されてなるので層の表面の汚染がない。
【０００５】
（２）（１）に記載された表示装置の製造方法において、前記第２の絶縁層の形成は、連続的に、シリコン酸化膜を形成し、前記シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成することを含むことを特徴としてもよい。
【０００６】
（３）（２）に記載された表示装置の製造方法において、前記第２の絶縁層の形成を、前記シリコン酸化膜を大気にさらすことなく行うことを特徴としてもよい。
【０００７】
（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載された表示装置の製造方法において、前記第２のコンタクトホールを形成する前に、前記第２の絶縁層上であって少なくとも前記第１の配線層に隣接する領域に、第３の絶縁層を形成することをさらに含むことを特徴としてもよい。
【０００８】
（５）（４）に記載された表示装置の製造方法において、前記第３の絶縁層を前記凹部に入らないように形成することを特徴としてもよい。
【０００９】
（６）（４）に記載された表示装置の製造方法において、前記第３の絶縁層を、前記凹部の前記底面の少なくとも一部を避けて、前記凹部の内面に至るように形成することを特徴としてもよい。
【００１０】
（７）本発明に係る表示装置は、基板と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆う部分及び前記ゲート電極と重ならない部分を有するように前記基板上に形成された、少なくとも１層からなる第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上の、前記ゲート電極の少なくとも一部の上方を避けた位置に形成された、ソース領域及びドレイン領域と、前記ゲート電極の上方並びに前記ソース領域及び前記ドレイン領域を覆うように形成され、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の一方に連通する第１のコンタクトホールが形成された第２の絶縁層であって、相互に接触して積層された相互に異なる材料の複数層からなる第２の絶縁層と、前記第１のコンタクトホールを覆うように形成された第１の配線層と、を有し、前記第１及び第２の絶縁層には、前記ゲート電極に連通する第２のコンタクトホールが形成され、前記第２のコンタクトホールの内面には段が形成され、前記第２のコンタクトホールの前記内面に、前記段の上を通るように形成された第２の配線層を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態に係る表示装置を示す分解斜視図である。表示装置として液晶表示装置の例を説明する。液晶表示装置は、液晶パネル１０を有する。液晶パネル１０の両面にはそれぞれ偏光板１２が配置されている。液晶表示装置はバックライト１４を有する。液晶パネル１０とバックライト１４の間に一方の偏光板１２が介在する。液晶パネル１０にはフレキシブル配線基板１６が取り付けられている。
【００１３】
表示装置は、基板１８及びこれに対向する第２の基板２０を有し、両者間には液晶２２が介在する。基板１８及び第２の基板２０並びに液晶２２は液晶パネル１０の一部である。基板１８は、薄膜電界効果トランジスタ、画素電極及び配線などを含むＴＦＴ（Thin Film Transistor）基板（又はアレイ基板）である。第２の基板２０はカラーフィルタ基板である。
【００１４】
液晶パネル１０の駆動方式は、IPS（In Plane Switching）方式に限定されるものではなく、TN（Twisted Nematic）方式又はVA（Virtical Alignment）方式など他の方式を適用してもよく、方式に応じた電極及び配線が形成される。表示装置は、液晶表示装置に限定されるものではなく、エレクトロルミネッセンス表示装置にも適用することができる。
【００１５】
図２〜図１２は、本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、基板１８上に薄膜電界効果トランジスタを形成する工程を含む。
【００１６】
基板１８は、ベース層２４を有する。ベース層２４はガラスからなる。ベース層２４上には下地層２６が形成されている。下地層２６は、ＳｉＮなどから構成される絶縁膜である。
【００１７】
基板１８（下地層２６）上にゲート電極２８を形成する。例えば、図２に示すように、金属膜３０を形成し、これをエッチングしてゲート電極２８（図３参照）を形成する。エッチングを行うときにはフォトリソグラフィを適用してパターニングしたエッチングレジスト（図示せず）を使用してもよい。
【００１８】
基板１８（下地層２６）上に第１の絶縁層３２を形成する。第１の絶縁層３２は、ゲート電極２８を覆う（例えばゲート電極２８に接触する）部分と、ゲート電極２８と重ならない（基板１８への投影面が重ならない）部分と、を有するように形成する。第１の絶縁層３２は、少なくとも１層（例えばシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む複数層）から形成する。
【００１９】
第１の絶縁層３２上に、ソース領域３４及びドレイン領域３６を形成する。ソース領域３４及びドレイン領域３６は、１つのゲート電極２８（図４では左側）の上方の領域を挟むように形成するが、他のゲート電極２８（図４では右側）の少なくとも一部（図４では全部）の上方を避けた位置に形成する。
【００２０】
ソース領域３４及びドレイン領域３６は、図３に示すように半導体薄膜３８を成膜し、図４に示すようにこれをパターニングし、イオンの打ち込みを行って形成する。パターニングにはフォトリソグラフィを適用して形成したエッチングレジスト（図示せず）を使用してもよい。ソース領域３４及びドレイン領域３６は、それぞれ、チャネル領域４０側に不純物の濃度の薄い領域を含む。
【００２１】
図５に示すように、第２の絶縁層４２を形成する。第２の絶縁層４２は、相互に異なる材料の複数層（例えば、下層のシリコン酸化膜４４及び上層のシリコン窒化膜４５）が相互に接触してなる。シリコン酸化膜４４はシリコン窒化膜４５よりも電気的な絶縁性が高く、シリコン窒化膜４５はシリコン酸化膜４４よりも水分のバリヤ性能が高いので、相互に性能を補完することができる。
【００２２】
第２の絶縁層４２は、ソース領域３４及びドレイン領域３６を覆い（これらに接触し）、ゲート電極２８の上方を覆う（基板１８への投影面が重なる）ように形成する。シリコン酸化膜４４及びシリコン窒化膜４５は、同一の成膜装置でチャンバから出さずに（大気にさらさずに）連続的に成膜する。こうすることで、先に形成するシリコン酸化膜４４の表面の汚染を防止することができる。
【００２３】
第２の絶縁層４２に、第１のコンタクトホール４６及び凹部４８をドライエッチングによって同時に形成する。エッチングに先立って、図６に示すように、パターニングされたエッチングレジスト４９を形成し、エッチングレジスト４９をマスクとしてドライエッチングを行う。
【００２４】
図７に示すように、第１のコンタクトホール４６は、ソース領域３４及びドレイン領域３６の一方に連通するように形成する。ソース領域３４に連通する第１のコンタクトホール４６と、ドレイン領域３６に連通する他の第１のコンタクトホール４６を形成する。凹部４８は、ゲート電極２８の上方であるがゲート電極２８に連通しないように形成する。逆に言うと、ソース領域３４及びドレイン領域３６に到達したらドライエッチングを停止する。これにより、ソース領域３４及びドレイン領域３６へのドライエッチングによる影響をできるだけ抑えることができる。
【００２５】
次に、第１のコンタクトホール４６を覆う（埋める）ように、第１の配線層５０を形成する。例えば、図８に示すように、第２の絶縁層４２の表面、第１のコンタクトホール４６の内面、ソース領域３４又はドレイン領域３６の第１のコンタクトホール４６からの露出面、凹部４８の内面に、連続的に金属膜１３０を形成する。そして、図９に示すように、金属膜１３０をエッチングして第１の配線層５０を形成する。
【００２６】
図１０に示すように、必要に応じて、第３の絶縁層５２を形成する。第３の絶縁層５２は、第２の絶縁層４２上であって少なくとも第１の配線層５０に隣接する領域に形成する。第３の絶縁層５２は凹部４８に入らないように形成する。図１０では第２の絶縁層４２を平坦に表してあるが実際には凹凸が形成されているので、液状材料から第３の絶縁層５２を形成すればその上面の平坦化が可能になる。液体材料として、感光性を有する有機材料（例えば樹脂前駆体）を使用すれば、フォトリソグラフィによってパターニングをすることができる。
【００２７】
図１１に示すように、凹部４８（図１０参照）の底面をドライエッチングする。このドライエッチングは、第１の配線層５０を形成した後に行うので、これがマスクとなって第１のコンタクトホール４６のさらなるエッチングは防止される。
【００２８】
こうして、第１の配線層５０を形成した後（さらに第３の絶縁層５２を形成した後）に、凹部４８の底面をドライエッチングして、ゲート電極２８に連通する第２のコンタクトホール５４を、第１及び第２の絶縁層３２，４２に形成する。
【００２９】
図１２に示すように、第２のコンタクトホール５４に第２の配線層５６を形成する。第２の配線層５６は、ゲート電極２８の第２のコンタクトホール５４からの露出面から第１の配線層５０上に至るように形成する。第２の配線層５６によって、ゲート電極２８と、ソース領域３４又はドレイン領域３６と、を電気的に接続する。その後、必要に応じて公知の処理を行って表示装置を得る。
【００３０】
本実施の形態によれば、第１のコンタクトホール４６の形成と同時にゲート電極２８の上方に形成するのが、コンタクトホールではなく凹部４８（図１０参照）であるため、ソース領域３４及びドレイン領域３６への影響が少ない。また、ドライエッチングで第１のコンタクトホール４６及び凹部４８を形成するのでサイドエッチングが生じない。
【００３１】
表示装置は、基板１８と、基板１８上に形成されたゲート電極２８を含む。少なくとも１層からなる第１の絶縁層３２が、ゲート電極２８を覆う部分及びゲート電極２８と重ならない部分を有するように形成されている。ソース領域３４及びドレイン領域３６が、第１の絶縁層３２上の、ゲート電極２８の少なくとも一部の上方を避けた位置に形成されている。
【００３２】
第２の絶縁層４２が、ゲート電極２８の上方並びにソース領域３４及びドレイン領域３６を覆うように形成されている。第２の絶縁層４２には、ソース領域３４及びドレイン領域３６の一方に連通する第１のコンタクトホール４６が形成されている。第２の絶縁層４２は、相互に接触して積層された相互に異なる材料の複数層からなる。第１のコンタクトホール４６を覆うように第１の配線層５０が形成されている。
【００３３】
第１及び第２の絶縁層３２，４２には、ゲート電極２８に連通する第２のコンタクトホール５４が形成されている。図１２に示すように、第２のコンタクトホール５４の内面には段が形成されている。第２のコンタクトホール５４の内面に、段の上を通るように第２の配線層５６が形成されている。
【００３４】
図１３は、本発明の実施の形態に係る表示装置の製造方法の変形例を説明する図である。この変形例では、第３の絶縁層１５２を、凹部４８の底面の少なくとも一部を避けて、凹部４８の内面に至るように形成する。その他のプロセスは、上記実施の形態で説明した内容を適用することができる。
【００３５】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施の形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態に係る表示装置を示す分解斜視図である。
【図２】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図４】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図５】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図６】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図７】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図９】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】本発明を適用した表示装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る表示装置の製造方法の変形例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  液晶パネル、１２  偏光板、１４  バックライト、１６  フレキシブル配線基板、１８  基板、２０  第２の基板、２２  液晶、２４  ベース層、２６  下地層、２８  ゲート電極、３０  金属膜、３２  第１の絶縁層、３４  ソース領域、３６  ドレイン領域、３８  半導体薄膜、４０  チャネル領域、４２  第２の絶縁層、４４  シリコン酸化膜、４５  シリコン窒化膜、４６  第１のコンタクトホール、４８  凹部、４９  エッチングレジスト、５０  第１の配線層、５２  第３の絶縁層、５４  第２のコンタクトホール、５６  第２の配線層、１３０  金属膜、１５２  第３の絶縁層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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