(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタに流れるチャネル電流のばらつきを低減する。【解決手段】ガラス基板５０上に、一方向に細長くパターニングされた多結晶シリコン膜５２Ａ、ゲート絶縁膜５３を形成する。ガラス基板５０の全面にクロムやモリブデン等の高融点金属から成るゲート材料層７０をＣＶＤ法により堆積する。次に、ゲート材料層７０をフォトエッチングして多結晶シリコン膜５２Ａに交差する、途中のゲート層７０Ａを形成する。そして、途中のゲート層７０Ａの不要部分をフォトエッチングして最終のゲート層４０を形成する。即ち、多結晶シリコン膜５２Ａと交差して、多結晶シリコン膜５２Ａの右側に延びている途中のゲート層７０Ａの部分をエッチング除去する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に一方向に延在する多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜が形成された基板の全面にゲート材料層を堆積する工程と、
前記ゲート材料層をエッチングして前記多結晶シリコン膜に交差する途中のゲート層を形成する第１のフォトエッチング工程と、
前記途中のゲート層の不要部分をエッチングして最終のゲート層を形成する第２のフォトエッチング工程を備え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２】
前記第１のフォトエッチング工程は、前記途中のゲート層が前記一方向と直交する方向に交差するように前記ゲート材料層をフォトエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記第１のフォトエッチング工程は、前記途中のゲート層が前記一方向と斜めの方向に交差するように前記ゲート材料層をフォトエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記第２のフォトエッチング工程は、前記途中のゲート層の前記多結晶シリコン膜と重なっていない部分をフォトエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に関し、例えば有機ＥＬ表示装置に用いることができる薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機エレクトロルミネッセンス（Organic Electro Luminescence：以下、「ＥＬ」と略称する）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。特に、有機ＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と略称する）を備えた有機ＥＬ表示装置が開発されている。
【０００３】
図８に、有機ＥＬ表示パネル３００の等価回路図を示す。ゲート信号を供給する複数のゲート信号線１１がＹ方向に延びて配置され、表示信号Ｖｓｉｇを供給する複数のドレイン信号線１２がＸ方向に延びて配置されている。それらの両信号線の交差点に、画素がマトリクス状に配置されており、これらの画素が表示画面１０を形成している。
【０００４】
各画素は、画素選択用ＴＦＴ１３、有機ＥＬ素子１４及びこの有機ＥＬ素子１４を駆動する駆動用ＴＦＴ１５、表示信号Ｖｓｉｇを一時的に保持する保持容量１６を備えている。
【０００５】
画素選択用ＴＦＴ１３のゲートにはゲート信号線１１が接続されてゲート信号が供給され、そのドレインにはドレイン信号線１２が接続され、表示信号Ｖｓｉｇが供給される。画素選択用ＴＦＴ１３のソースは駆動用ＴＦＴ１５のゲートに接続されている。ゲート信号は垂直駆動回路３０から出力される。表示信号Ｖｓｉｇは水平駆動回路２０を通して供給される。
【０００６】
また、駆動用ＴＦＴ１５のソースには正電位ＰＶｄｄが供給されており、駆動用ＴＦＴ１５のソースは有機ＥＬ素子１４のアノードに接続されている。有機ＥＬ素子１４のカソードには負電位ＣＶが供給されている。
【０００７】
上述した構成の有機ＥＬ表示装置の動作を説明する。ゲート信号が一水平期間、ハイレベルになると、画素選択用ＴＦＴ１３がオンする。すると、ドレイン信号線１２から表示信号Ｖｓｉｇが画素選択用ＴＦＴ１３を通して、駆動用ＴＦＴ１５のゲートに印加される。
【０００８】
そして、そのゲートに供給された表示信号Ｖｓｉｇに応じて、駆動用ＴＦＴ１５のコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が駆動用ＴＦＴ１５を通して有機ＥＬ素子１４に供給され、有機ＥＬ素子１４が点灯する。そのゲートに供給された表示信号に応じて、駆動用ＴＦＴ１５がオフ状態の場合には、駆動用ＴＦＴ１５には電流が流れないため、有機ＥＬ素子１４も消灯する。
【特許文献１】特開２００２−１７５０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した有機ＥＬ表示パネル３００において、図９に示すように、表示画面１０には横筋（画面Ｙ方向の筋模様）や縦筋（画面Ｘ方向の筋模様）が表示ムラとして現れるという問題があった。
【００１０】
本発明者は表示画面１０に横筋や縦筋が現れる原因は、有機ＥＬ素子１４を駆動している駆動用ＴＦＴ１５の駆動電流にばらつきにあることを見出した。駆動用ＴＦＴ１５の駆動電流にばらつきが生じる一因は、駆動用ＴＦＴ１５の製造工程においてゲートのパターンに不具合が生じることである。
【００１１】
即ち、図１０に示すように、駆動トランジスタ１５の多結晶シリコン膜４０上にはゲート絶縁膜を介して、ゲート層４１が重ねられている。この駆動用ＴＦＴ１５は２つのＴＦＴがドレイン領域を共通にして並列に接続されたものである。そのようなゲート層４１を１回のフォトエッチングにより加工すると、多結晶シリコン膜４０と重なっているゲート層４１の部分が丸みを帯びてしまう。この丸み形状は一定に定まらないため、薄膜トランジスタの電流を決定するＷ／Ｌ（Ｗ：チャネル幅、Ｌ：チャネル長）が各画素の薄膜トランジスタごとにばらついてしまい、駆動用ＴＦＴ１５の駆動電流にばらつきが生じるのである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そこで本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に一方向に延在する多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜が形成された基板の全面にゲート材料層を堆積する工程と、前記ゲート材料層をエッチングして前記多結晶シリコン膜に交差する途中のゲート層を形成する第１のフォトエッチング工程と、前記途中のゲート層の不要部分をエッチングして最終のゲート層を形成する第２のフォトエッチング工程を備えることを特徴とするものである。即ち、ゲート層のパターニングを２回のフォトエッチング工程で行うことにより、多結晶シリコン膜と交差するゲート層のエッジを丸みを帯びることなく直線的に加工することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、薄膜トランジスタに流れる電流のばらつきを抑えることができる。本発明を有機ＥＬ表示装置の駆動用薄膜トランジスタの製造方法に適用することで、表示パネルに現れる横筋と縦筋の表示ムラを低減して、表示品位の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１（ａ）に示すように、ガラス基板５０上にシリコン酸化膜５１をプラズマＣＶＤ法により堆積し、さらにシリコン酸化膜５１上にプラズマＣＶＤ法により非晶質シリコン膜５２を約４３ｎｍの膜厚となるように堆積する。
【００１５】
この後、ガラス基板５０と共に非晶質シリコン膜５２を４３０℃（±２０℃）まで加熱し、１時間以上、この熱処理を継続する。この熱処理により、非晶質シリコン膜５２に１０％程度含まれていた水素が、１％以下に減少する。
【００１６】
そして、エキシマレーザーを非晶質シリコン膜５２に照射し、非晶質シリコン膜５２が融解するまで加熱する。このとき、非晶質シリコン膜５２に含まれる水素は成膜時に比べて大幅に減少されているため、シリコンの融解の際に、急激に膜外に放出されることはない。これにより、表面があれることなくシリコンが結晶化し、多結晶シリコン膜５２Ａとなる。
【００１７】
このときのエキシマレーザーの照射方法について、図３を参照して説明する。ガラス基板５０上に複数の画素が、Ｘ方向及びＹ方向に配列されて成る表示画面１０となる画素領域が画定されている。エキシマレーザーの１ショットの照射領域６０は図中の斜線で囲まれた長方形の領域で示されており、この中に複数の画素が含まれている。画素の構成は図７を用いて説明したものと同じである。また、照射領域６０のＸ方向の幅Ｌは例えば６００μｍ程度である。
【００１８】
１ショットの照射後、照射領域６０は２０μｍ〜３５μｍだけＸ方向に移動され、そこでまた１ショットの照射が行われる。こうして、１ショットの照射と照射領域６０の移動を基板５０の１つのエッジから他方のエッジまで繰り返すことで、基板５０の非晶質シリコン膜５２の全体に亘ってエキシマレーザーの照射が行われる。それにより、基板５０上の非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜とすることができる。
【００１９】
次に、図１（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜５２Ａを図１に示すような所定のパターンにエッチングする。次に、図１（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法によりシリコン酸化膜から成るゲート絶縁膜５３を、多結晶シリコン膜５２Ａを覆って堆積する。
【００２０】
その後、図２（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜５３上にクロムやモリブデン等の高融点金属から成るゲート層５４を形成する。本発明は特にこのゲート層５４の形成方法に特徴があり、これについて図４乃至図６を参照しながら詳しく説明する。
【００２１】
まず図４に示すように、一方向に細長くパターニングされた多結晶シリコン膜５２Ａ、ゲート絶縁膜５３が形成されたガラス基板５０の全面にクロムやモリブデン等の高融点金属から成るゲート材料層７０をスパッタ法により堆積する。
【００２２】
次に、図５に示すように、ゲート材料層７０をフォトエッチングして多結晶シリコン膜５２Ａに交差する、途中のゲート層７０Ａを形成する。
【００２３】
即ち、ゲート材料層７０上にフォトリソ工程によりレジスト層をパターニングし、このレジスト層をマスクとしてゲート材料層７０をエッチングする。このフォトエッチングにより、ゲート材料層７０には３つの長方形の開口領域Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３が並設され、多結晶シリコン膜５２Ａに交差した途中のゲート層７０Ａが形成される。途中のゲート層７０Ａには多結晶シリコン膜５２Ａの長手方向と直交する２つの長方形部分があり、その長さＬＸは多結晶シリコン膜５２Ａの幅Ｗより十分長い。これにより、途中のゲート層７０Ａの多結晶シリコン膜５２Ａと交差している部分のエッジは、ほぼ完全な直線形状となる。なお、途中のゲート層７０Ａは多結晶シリコン膜５２Ａと斜め方向に交差していてもよい。
【００２４】
次に、図６に示すように、途中のゲート層７０Ａの不要部分をフォトエッチングして最終のゲート層５０を形成する。即ち、多結晶シリコン膜５２Ａと交差して、多結晶シリコン膜５２Ａの右側に延びている途中のゲート層７０Ａの部分をエッチング除去する。最終のゲート層５０は、多結晶シリコン膜５２Ａの左側から右側へ向けて延び、細長いパターンで多結晶シリコン膜５２Ａに交差するパターンとなる。なお、図６のＡ−Ａ線断面図が図２（ａ）に対応している。
【００２５】
その後、図２（ｂ）に示すように、ゲート層５４をマスクとして、ボロン（Ｂ＋）等のＰ型不純物を多結晶シリコン膜５２Ａ中に高濃度にイオン注入し、ソース領域５５及びドレイン領域５６を形成する。ソース領域５５とドレイン領域５６の間の部分の多結晶シリコン膜５２Ａがチャネル領域５７となる。
【００２６】
そして、図７に示すように、全面に層間絶縁層を形成し、ソース領域５５に形成されたコンタクトＣ１、Ｃ２を介して、ソース領域５５を正電位ＰＶｄｄに接続する。また、ドレイン領域５６はコンタクトＣ３を介して有機ＥＬ素子１４のアノードに接続される。
【００２７】
上述したように、本実施形態によれば、ゲート層５４のパターニングを２回のフォトエッチング工程で行うことにより、多結晶シリコン膜５２Ａと交差するゲート層５４のエッジを丸みを帯びることなく直線的に加工することができる。これにより、薄膜トランジスタに流れる電流のばらつきを抑えることができる。したがって、本発明を有機ＥＬ表示装置の駆動用薄膜トランジスタの製造方法に適用することで、表示パネルに現れる横筋と縦筋の表示ムラを低減して、表示品位の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態ではトップゲート構造の薄膜トランジスタの製造方法を例に説明したが、本発明はボトムゲート構造の薄膜トランジスタの製造方法にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図３】エキシマレーザーの照射方法を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す平面図である。
【図８】有機ＥＬ表示パネルの等価回路図である。
【図９】有機ＥＬ表示パネルに現れる横筋や縦筋の様子を示した図である。
【図１０】従来例の薄膜トランジスタの製造方法を示す平面図である。
【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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