(57)【要約】      （修正有）【課題】  液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）における薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造法及びその構造を提供する。【解決手段】  金属ケイ化物１０８が、ＴＦＴ構造におけるオーム接点層として使用される。最初に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層１０６が基板上に形成された後、窒素（Ｎ２）ガスを使用せずに処理されるため、ａ−Ｓｉ層１０６の表面は活性を保持する。次に、金属層１１０がａ−Ｓｉ層１０６上に形成されると、金属材料がａ−Ｓｉ層１０６の表面でＳｉ単結合と組み合わされ、金属層１１０とｓ−Ｓｉ層１０６との接合面に金属ケイ化物１０８が形成される。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイの薄膜トランジスタ形成法であって、
基板上にゲート電極層を形成し、
前記ゲート電極層上に第一絶縁層を形成し、
前記第一絶縁層上にアモルファスシリコン層を形成し、
前記アモルファスシリコン層の表面にオーム接点層を形成し、ここで、前記オーム接点層が金属ケイ化物によって形成され、
前記オーム接点層上に金属層を形成し、
第一エッチングプロセスを実行し、前記金属層の一部を除去して開口部を形成し、ここで、前記開口部が前記オーム接点層の一部分を露出させ、
さらに、第二エッチングプロセスを実行し、前記開口部内に位置する前記オーム接点層の露出した部分を除去する、段階からなる方法。
【請求項２】
さらに、前記の金属層上に第二絶縁層を形成することを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記の第二絶縁層上にピクセル電極を形成することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
液晶ディスプレイの薄膜トランジスタ構造であって、
基板上に位置するゲート電極層と、
前記ゲート電極層上に位置する第一絶縁層と、
前記第一絶縁層上に位置するアモルファスシリコン層と、
前記アモルファスシリコン層の表面に位置するオーム接点層であって、前記オーム接点層が金属ケイ化物によって形成されるオーム接点層と、
前記オーム接点層上に位置する金属層であって、前記金属層及び前記オーム接点層において、少なくとも一つの開口部が形成され、前記アモルファスシリコン層の一部分を露出させる金属層と、を含む液晶ディスプレイ用の薄膜トランジスタ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ製造法とその構造、とりわけ、液晶ディスプレイ装置における薄膜トランジスタの製造法及びその構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、長い間、デジタル・ウオッチや計算器などの電気製品に広範に応用されてきた。さらに、製造及び設計に関する技術の進歩とともに、薄膜トランジスタ方式液晶ディスプレイ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）がポータブルコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、カラーテレビなどに採用され、従来型ディスプレイに使用されているブラウン管に徐々に取って代わっている。
【０００３】
一般に、ＴＦＴ−ＬＣＤは、ＴＦＴガラスとその上に形成された薄膜トランジスタ及びビクセル電極、ならびに、ＣＦ（カラーフィルタ）ガラスとその上に形成されたカラーフィルタとで構成されている。ＴＦＴガラスとＣＦガラスの間の空間は液晶分子で満たされている。各単位ピクセルでは、ゲート電圧で制御されたＴＦＴは、信号電圧をデータバスラインからピクセルに転送するスイッチの機能を果たす。データ電圧がＴＦＴに印加されると、ＴＦＴがターンオンする。この時、データ信号はターンオンしたＴＦＴを介してピクセルに転送されることが可能となる。従って、各ピクセルの液晶分子の配列が変わり、それにより光学特性も変化し、画像が表示される。
【０００４】
図１から５は、薄膜トランジスタの製造工程を示している。それによれば、従来型ＴＦＴの構造は図１に示されており、そこでは、ゲート電極１２がガラス基板１０上に形成される。次に、図２を参照すると、絶縁層１４がゲート電極１２を覆うように、ガラス基板1０上に形成される。さらに、図３を参照すると、アモルファスシリコン（ａ−シリコン）層１６が絶縁層１４の上に形成され、ｎ＋ａ−シリコン層１８がａ−シリコン層１６の上面に蒸着される。ａ−シリコン層１６は、ＴＦＴのチャネルとして使用される。ｎ＋ａ−シリコン層１８は、オーム接点層として使用される。その後、図４を参照すると、金属層２０が、ｎ＋ａシリコン層１８の上に形成される。またソース／ドレイン構造及びＴＦＴのチャネルを画定するために金属層の中に開口部２２が形成される。ソース／ドレイン構造の金属層２０は、０／１信号の伝送を制御するためのデータラインとして使用される。最後に、図５を参照すると、金属層２０は、開口部２２上に位置するｎ＋ａ−シリコン層１８を除去するためのマスクとして使用される。こうしてＴＦＴの構造が完成する。さらに、保護層（図には表されていない）が湿気を防ぐためにＴＦＴの最上表面に形成される。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層（図には表されていない）が保護層の上に形成され、ピクセル電極として機能する。
【０００５】
従来の薄膜トランジスタ製造法によると、金属層２０の一部およびｎ＋ａ−シリコン層１８は除去されねばならない。さらに、図５に示されているように、ドライエッチングプロセスを実行して、ｎ＋ａ−シリコン層１８をa−シリコン層１６までオーバエッチし、液晶ディスプレイにおける各薄膜トランジスタの特性の均一性を保持しなければならない。従って、チャネル領域に位置するｎ＋ａ−シリコン層１８を完全に除去し、チャネル領域を確実に絶縁する必要がある。言い換えれば、従来の製造法では、十分な厚みのａ−シリコン層１６が必要となる。ただし、そのようなa−シリコン層１６はまた、処理時間の増加をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の主な目的は、金属ケイ化物層が薄膜トランジスタ構造の中でオーム接点層として使用される、液晶ディスプレイ用の薄膜トランジスタ構造を提供することにある。金属ケイ化物層とａ−シリコン層との間に高率の選択エッチングが存在することから、薄膜トランジスタ構造の中では厚い金属ケイ化物層を形成する必要はない。従って、ａ−シリコン層の厚みを減少させることが可能になり、それがa−シリコン層の処理時間を短縮させる。
【０００７】
本発明の他の目的は、液晶ディスプレイにおける薄膜トランジスタの製造法を提供することにある。ａ−シリコン層の仕上げ後、この薄膜トランジスタを処理するために窒化物プラズマは使用されない。従って、金属層とa−シリコン層との間の接合面において金属ケイ化物層の形成が可能になる。この金属ケイ化物層はオーム接点層として使用される。こうして、金属層がa−シリコン層上に直接形成されると、金属ケイ化物層が形成される。その結果、処理時間の短縮が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的にしたがい、液晶表ディスプレイにおける薄膜トランジスタ形成法は、次のようなステップで構成されている。最初に、ゲート層が基板の上に形成される。絶縁層がゲート層と基板の上に形成される。アモルファスシリコン層が絶縁層上に形成され、オーム接点層がアモルファスシリコン層の表面に形成される。このオーム接点層は、金属ケイ化物により形成される。次に、金属層がオーム接点層上に形成される。その次に、エッチングプロセスが実行され、金属層の一部を除去し、オーム接点層の一部を露出させる。最後に、再度エッチングプロセスを実行し、露出されたオーム接点層が除去される。
【０００９】
本発明の好ましい実施例によると、金属層を形成するためにクロム（Ｃｒ）金属が使用される。ａ−シリコン層が単結合を有することから、この層はより高い活性を有し、Ｃｒ金属がａ−シリコン層の表面に形成されると、容易にＣｒ金属に反応する。言い換えれば、クロムケイ化物をＣｒ金属層とa−シリコン層の接合面に形成することができる。このクロムケイ化物はオーム接点層として使用される。
【００１０】
さらに、ウエットエッチングプロセスが金属層をエッチングするのに用いられ、ドライエッチングプロセスが金属ケイ化物層をエッチングするのに用いられる。ドライエッチングプロセスを処理するためには、プラズマプロセスを用いることができる。プラズマプロセスにおいて使用されるエッチングガスは，酸化物、フッ化物、または、塩化物とすることもできる。フッ化物は、四フッ化炭素（ＣＦ４）または六フッ化硫黄（ＳＦ６）とすることができ、塩化物は塩素（Ｃｌ２）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）または三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）とすることができる。
【００１１】
本発明によると、金属ケイ化物層がｎ＋ａ−シリコン層に代わり、オーム接点層としての機能を果たすために使用され、それにより材料費を削減し、より優れた電導率を得ることができる。さらに、ｎ＋ａ−シリコン層とａ−シリコン層の両方に関する処理時間を短縮することができる。その結果、歩留りが増大する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造法が開示されている。図面６から１０は、本発明による薄膜トランジスタの概略的断面図である。以下に、本発明による薄膜トランジスタの製造法及びその構造を説明する。
【００１３】
まず図６を参照すると、ゲート電極層１０２が基板１００上に形成される。基板１００に使用する材料は、ガラスまたは透明な絶縁プラスチックとすることができる。ゲート電極層１０２に使用する材料は金属とする。一般に、ゲート電極層１０２に使用する材料は最初に基板１００上に形成される。次に、不要な材料を除去し、ゲート電極層１０２のパターンを画定するために、フォトリソグラフィープロセスが実行される。
【００１４】
図７を参照すると、ゲート電極層１０２を覆うように絶縁層１０４が形成される。絶縁層１０４はプラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）により形成することができる。絶縁層１０４の材料は、酸化ケイ素または窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）である。
【００１５】
図８を参照すると、引き続き、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層１０６が、絶縁層１０４上に形成される。アモルファスシリコン層１０６は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を用いて形成することができる。次に、金属ケイ化物層１０８が、a−シリコン層１０６上に形成される。金属ケイ化物層１０８は、オーム接点層として使用される。
【００１６】
図９を参照すると、金属層１１０が金属ケイ化物層１０８上に形成される。この金属層１１０は物理気相成長法（ＰＶＤ）により形成することができる。次に、金属層１１０にパターンを焼き付けるために、フォトリソグラフィープロセス及びウエットエッチングプロセスが実行される。また、開口部１１２が、金属層１１０上に形成される。開口部１１２の両側に位置する金属層１１０は、本構造でのソース／ドレイン領域として画定される。開口部１１２は、薄膜トランジスタのチャネルとして使用される。金属層に使用される材料は、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）または銅クロム合金とすることもできる。
【００１７】
最後に、図１０を参照すると、開口部１１２上に位置する金属ケイ化物１０８の一部分を除去するマスクとして画定された金属層１１０を使用して、ドライエッチングプロセスが実行される。それによって、本発明の薄膜トランジスタが完成する。本発明の好ましい実施例によると、プラズマプロセスは、金属ケイ化物１０８を除去するのに適している。プラズマプロセスにおける反応ガスは、酸化物、フッ化物および塩化物とすることもできる。フッ化物は、四フッ化炭素（ＣＦ４）または六フッ化硫黄（ＳＦ６）
とすることもでき、一方塩化物は塩素（Ｃｌ２）、四塩化炭素（ＣＣｌ４）または三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）とすることもできる。酸化物、フッ化物及び塩化物の割合は、金属ケイ化物の材料によって加減することができる。
【００１８】
最後に、湿気によって完成構造がエッチングされるのを防ぐために、窒化ケイ素のような絶縁層（図には示されていない）が完成構造の上に形成される。次に、フォトリソグラフィープロセス及びエッチングプロセスが実行され、コンタクトホールを形成する。透明導電層（図には示されていない）がピクセル電極としての機能を果たすために絶縁層上に形成される。好ましい実施例では、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層がピクセル電極として使用される。
【００１９】
好ましい実施例によれば、金属層１１０が、ａ−シリコン層１０６上に単結合とともに直接的に形成される。従って、金属ケイ化物層は、単結合及び金属層１１０の組み合わせにより、金属層１１０およびａ−シリコン層１０６の接合面において形成することができる。一般に、ＰＥＣＶＤを利用してａ−シリコン層１０６を形成する時には、ａ−シリコン１０６の表面を処理し、残存電荷を除去するために窒素ガスプラズマが使用される。しかしながら、本発明では窒素ガスプラズマ処理段階は削除されている。好ましい実施例によれば、水素ガスプラズマが窒素ガスプラズマに代わり、ａ−シリコン層１０６の表面にある残存電荷を除去する。この方法により、確実に、単結合が依然としてａ−シリコン層１０６の表面に保持されるようになる。従って、金属層１１０がａ−シリコン層１０６の表面上に形成される時に、金属層１１０とａ−シリコン層１０６との間の接合面において固体拡散が引き起こされ、金属ケイ化物１０８を形成することが可能になる。さらに、処理温度を制御することで、より均一な金属ケイ化物１０８を得ることができる。
【００２０】
従って、金属層１１０を形成するために異なる材料が使用される場合には、異なる金属ケイ化物が得られる。例えば、金属層を形成するためにクロム金属が使用される。その結果、金属層とａ−シリコン層との間の接合面に形成される金属ケイ化物は、クロムケイ化物となる。
【００２１】
ただし、数多くの方法が金属ケイ化物の形成に適している点に留意する。従って、本発明はまた、金属ケイ化物を製造するために他の方法を利用することも可能である。
【００２２】
一般に、ａ−シリコン層の抵抗値は、約１０９オームである。従って、オーム接点層として、約１０６オームの抵抗値を有するｎ＋ａ−シリコン層が、ａ−シリコン層上に形成されなければならない。しかしながら、本発明においては、オーム接点層として、約１０３オームの抵抗値を有する金属ケイ化物が使用される。その結果、抵抗値がより低いために、電導性が改善される。
【００２３】
本発明において開示された構造および製法は、オーム接点層として金属ケイ化物層を使用する。従って、従来のｎ＋ａ−シリコン層は除去されている。金属ケイ化物層とａ−シリコン層との間に高率の選択エッチングが存在することから、薄膜トランジスタ構造において厚い金属ケイ化物層を形成する必要はない。従って、ａ−シリコン層の厚さを約１０００オングストロームに低減することが可能となり、それによりａ−シリコン層の処理時間が短縮される。その結果、歩留りを増大させることができる。
【００２４】
当業者に理解されるように、本発明についての前述の好ましい実施例は、本発明を制限するものではなく、本発明を例示的に示しているにすぎない。本発明は付帯の特許権の請求の範囲内に含まれるさまざまな変更及び類似の処置をも対象とし、その範囲はすべてのかかる変更及び類似構造を対象とできるように、広範な解釈が許容されるものでなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図２】従来技術による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図３】従来技術による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図４】従来技術による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図５】従来技術による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図６】本発明による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図７】本発明による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図８】本発明による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図９】本発明による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【図１０】本発明による薄膜トランジスタの概略的断面図である。
【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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