DE69835793T2 - Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
    • H01L29/78606Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
    • H01L29/78633Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device with a light shield
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    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/136Liquid crystal cells structurally associated with a semi-conducting layer or substrate, e.g. cells forming part of an integrated circuit
    • G02F1/1362Active matrix addressed cells
    • G02F1/1368Active matrix addressed cells in which the switching element is a three-electrode device

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein LCD (Flüssigkristallvorrichtung), das durch Dünnschichttransistoren als Aktivmatrixschaltelemente betrieben wird, und betrifft insbesondere eine Halbleitervorrichtung für eine Flüssigkristallflachanzeige und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
  • Diese Anmeldung basiert auf der in Japan eingereichten Patentanmeldung Nr. Hei 9-302579.
  • Stand der Technik
  • In letzter Zeit haben Dünnschichttransistoren (thin film transistors, TFT) breite Anwendung als aktive Schaltelemente zum Betreiben von Flüssigkristallflachanzeigevorrichtungen gefunden. Von diesen Dünnschichttransistoren wird vorteilhaft eine Konfiguration vom Vorwärtsstaffelungstyp, bei der eine Gate-Elektrode auf der Oberseite einer Kanalschicht angebracht ist, und Source- und Drain-Elektroden in der Unterseite angebracht sind, aufgrund ihrer einfachen Struktur und der reduzierten Anzahl von Lithographieschritten beim Herstellen verwendet, so dass die Herstellungskosten niedrig sind.
  • Ein Beispiel des repräsentativen TFT vom Vorwärtsstaffelungstyp ist in 5 gezeigt. Der TFT ist auf einem isolierenden Substrat wie zum Beispiel einer Glasplatte mit einer metallischen, lichtabschirmenden Schicht 3, einer transparenten isolierenden Zwischenschicht 4, einer Pixelelektrode 12, einer Source-Elektrode 5, einer Drain-Elektrode 6, einer amorphen n+-Siliziumschicht 7, einer amorphen Siliziumschicht 8, einer isolierenden Gate-Schicht 9, einer Gate-Elektrode 10 versehen; und der TFT wird durch eine Schutzisolierschicht 13 bedeckt und geschützt. Die Source-Elektrode 5 und Drain-Elektrode 6 werden auf einer Pixelelektrode 12 und einer aus dem gleichen Material wie dem der Pixelelektrode hergestellten Restschicht 14 ausgebildet, und die Drain-Elektrode 6 wird mit der Pixelelektrode 12 durch die Restschicht 14 verbunden.
  • Ein praktisches Beispiel eines Aktivmatrixfelds ist in der Japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 7-239481 offenbart, in der, wie in 5 gezeigt ist, ein amorphes n+-Silizium 7 in die Seite der Source-Elektrode 5 und die Seite der Drain-Elektrode 6 unterteilt ist.
  • Bei diesem TFT vom Vorwärtsstaffelungstyp ist es erforderlich, einen Ausbildungsprozess einer lichtabschirmenden Schicht vorzusehen, um den Leckstrom zu unterdrücken, der durch den Lichteinlass in die amorphe Siliziumschicht 8 verursacht wird.
  • Im Gegensatz hierzu wird bei einem TFT, der in der Japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 9-92618 offenbart ist, eine normalerweise durch eine Cr-Schicht auf der Farbfilterseite ausgebildete schwarze Matrix auf der Seite des TFT-Substrats gleichzeitig mit der Ausbildung der lichtabschirmenden Schicht angebracht.
  • Die Japanische Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Hei 5-210119 hat. einen Aktivmatrixflüssigkristallbildschirm vorgeschlagen, in dem die schwarze Matrix und der Farbfilter unter dem TFT vom Vorwärtsstapelungstyp gleichzeitig mit der Ausbildung der lichtabschirmenden Schicht ausgebildet werden.
  • Bei dem konventionellen TFT vom Vorwärtsstaffelungstyp wird ein photolithographischer Prozess zum Ausbilden der lichtabschirmenden Schicht benötigt, so dass es schwierig ist, die Anzahl von Herstellungsprozessen zu reduzieren, und es nicht vorteilhaft ist, einen solchen TFT für Anzeigevorrichtungen vom Flachtyp anzunehmen, für die Kostensenkung erforderlich ist.
  • Wie in den oben genannten Verweisstellen des Standes der Technik erwähnt ist, ist es bei Ausbildung der schwarzen Matrix auf der Seite des Farbfilters erforderlich, die schwarze Matrix präzise mit dem TFT-Substrat auszurichten, dass heißt, die schwarze Matrix muss genau mit dem TFT-Substrat überlappt werden. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, jedoch schwierig, die sogenannte Apertur zu vergrößern, was einer Erweiterung des Bereichs der Pixelelektrode entspricht.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen derselben zu schaffen, die/das besonders geeignet für ein Flachanzeige-LCD ist, das durch ein Aktivmatrixanzeigeprinzip unter Verwendung des a-SiTFT betrieben wird, und die eine sich vergrößernde Apertur und sinkende Herstellungskosten durch Senkung der Anzahl von Herstellungsprozessen aufweist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung wird mit einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode auf einer Isolierschicht versehen, die auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats ausgebildet wird, und eine amorphe Silizium (a-Si), eine Gate-Isolierschicht und eine Gate-Elektrode werden in dieser Reihenfolge auf der Isolierschicht so ausgebildet, um zumindest einen Teil der Source- und Drain-Elektroden zu bedecken. Anschließend wird die Drain-Elektrode der Halbleitervorrichtung mit einer Pixelelektrode verbunden, um ein Dünnschichttransistorelement (TFT) vom Vorwärtsstaffelungstyp zu bilden. Die Isolierschicht hat eine lichtabschirmende Eigenschaft, und die lichtabschirmende Schicht auf dem transparenten Substrat wird unter Ausschluss des Bereichs entfernt, der durch die Source-Elektrode, die Drain-Elektrode und die Drain-Signalleitung sowie die Gate-Elektrode und die Gate-Signalleitungen bedeckt wird.
  • In dieser Struktur kann die lichtabschirmende Schicht durch Kombinieren von zwei Filmschichten gebildet werden, indem eine lichtabschirmende organische Schicht mit einer isolierenden anorganischen Schicht laminiert wird.
  • Die Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist für Farbflüssigkristallanzeigevorrichtungen, die durch a-SiTFTs betrieben werden, und durch a-SiTFT betriebene Aktivmatrixanzeigesysteme geeignet.
  • Diese Farbflüssiganzeigevorrichtungen können als Flüssigkristallflachanzeigevorrichtungen durch Ausbilden einer transparenten Glättungsschicht verwendet werden, um so den Substratbereich zu bedecken, wo die lichtabschirmende Schicht entfernt ist.
  • Außerdem kann in der vorliegenden Erfindung die Isolierschicht mit einer lichtabschirmenden Eigenschaft die Verdrahtung der Source-Elektrode, der Drain-Elektroden und der Drain-Signalleitung sowie der Gate-Elektrode und der Gate-Signalleitung maskieren, und entfernt die gesamte lichtabschirmende Isolierschicht außer Bereichen, die durch diese Elektroden und Signalleitungen bedeckt sind.
  • In diesem Fall wird der Bereich, wo die lichtabschirmende Isolierschicht entfernt ist, durch Ausbilden einer transparenten Glättungsschicht zum Glätten eines solchen Substratbereichs bedeckt. Wenn diese Vorrichtung für eine Anzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp verwendet wird, in der jeweilige a-SiTFTs mit jeder Pixelelektrode verbunden sind, wird die Pixelelektrode so ausgebildet, um mindestens eine der Drain-Signalleitung oder der Gate-Signalleitung zu überlappen, und wird mit der Drain-Elektrode durch ein Kontaktloch verbunden, das durch die transparente Glättungsschicht ausgebildet ist.
  • Da die lichtabschirmende Schicht aus einem Material gewählt wird, das durch ein Ätzgas gleichzeitig während des Ätzprozesses des TFT geätzt werden kann, kann folglich, wie oben gezeigt, der konventionelle Prozess zum Ausbilden der lichtabschirmenden Schicht beseitigt werden. Dies wird durch Verwendung von Gasen mit einer selektiven Ätzeigenschaft realisiert, die weder Verdrahtungsmaterialien noch die Gate-Isolierschicht ätzen können, jedoch die amorphe Siliziumschicht und die lichtabschirmende Schicht ätzen können.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Draufsicht eines Ein-Pixelbereichs einer p-SiTFT-Aktivmatrix-LCD, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
  • 2 zeigt eine Querschnittansicht, die entlang der Linie A-A von 1 genommen ist.
  • 3(a) bis 3(f) sind Querschnittansichten, die den Herstellungsprozess gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • 4 zeigt eine Querschnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine Querschnittansicht einer repräsentativen konventionellen TFT-Elementstruktur.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Als eine Ausführungsform der Halbleitervorrichtung der vorliegenden Erfindung sollen eine Farb-LCD eines Flüssigflachanzeigefelds gemäß einem a-SiTFT-Aktivmatrixanzeigesystem und ein Verfahren zum Herstellen derselben im Folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben werden.
  • 1 zeigt eine Draufsicht eines Pixelbereichs eines TFT als ein aktives Schaltelement für Aktivmatrixanzeigesysteme, und 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A in 1. In der am stärksten bevorzugten Ausführungsform wird eine lichtabschirmende Isolierschicht 2 geätzt, ausschließlich eines Bereichs zum Maskieren einer Source-Elektrode 5, einer Drain-Elektrode 6 und einer Drain-Signalelektrode 6a, einer Gate-Elektrode 10 und einer Gate-Signalelektrode 10a.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird eine lichtabschirmende Isolierschicht 2 unter Verwendung eines lichtabschirmenden organischen Materials auf einem isolierenden Substrat 1 ausgebildet. Beispiele der organischen Materialien zum Bilden der organischen lichtabschirmenden Schicht sind Acrylharz, Polyimid, eine Mischung aus einem mit Licht zu härtenden Harz mit einem schwarzen Pigment oder Carbon Black. Da diese lichtabschirmende Isolierschicht 2 einen Blockiereffekt für Rückkanäle verbessert, ist es möglich, eine doppelte Schicht durch Kombinieren der oben genannten organischen Schicht mit einer anorganischen Schicht durch Aufbringen derselben darauf zu bilden (Verweis auf Beispiel 2, 4). In diesem Fall können eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumnitridschicht als eine anorganische Schicht verwendet werden.
  • Auf der lichtabschirmenden Schicht 2 werden die Source-Elektrode 5 und die Drain-Elektrode 6 durch Musterausbildung einer leitenden Schicht hergestellt. Die leitende Schicht kann durch eine transparente leitende Schicht aus ITO (Indiumzinnoxid) oder eine Metallschicht wie zum Beispiel Mo (Molybdän) oder Cr (Chrom) gebildet werden. Wenn eine Mo-Schicht verwendet wird, ist es erforderlich, ein Sperrmetall zum Verhindern von Ätzen durch Fluorgas vorzusehen.
  • Eine amorphes Silizium (a-Si) 8 und die auf der Source-Elektrode 5 und der Drain-Elektrode 6 ausgebildete Gate-Isolierschicht 9 werden nach Ätzen der Gate-Elektrode 10 durch Mustern unter Verwendung der Gate-Elektrode als eine Maske ausgebildet. Die Gate-Isolierschicht wird durch ein Material wie zum Beispiel eine Siliziumoxidschicht oder eine Siliziumnitridschicht gebildet. Die Gate-Elektrode wird durch ein Metall wie zum Beispiel Al, Mo und Cr gebildet.
  • Zum Bedecken, Schützen der oben genannten Elektroden und Glätten der Vorrichtung, welches eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung ist, wird eine transparente Glättungsschicht 11 durch ein Material wie zum Beispiel ein lichtempfindliches Acrylharz vom positiven Typ oder ein nicht lichtempfindliches Cardo, BCB (Benzocyclobuten) oder ein fluorhaltiges Harz vom Siloxantyp gebildet. Wenn ein lichtempfindliches Harz verwendet wird, kann ein Kontaktloch gleichzeitig während der Entwicklung erzeugt werden. Wenn ein nicht lichtempfindliches Harz verwendet wird, ist es erforderlich, ein Loch unter Verwendung eines Trockenätzgeräts zu bilden, nachdem das Harz vollständig ausgehärtet ist. Nachdem das Kontaktloch gebildet wurde, werden Pixelelektroden 12 an der oberen Schicht unter Verwendung einer transparenten leitenden Schicht wie zum Beispiel ITO ausgebildet.
  • Erste Ausführungsform
  • Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, befindet sich jedes Pixel in und auf einem Kreuzungsbereich von zwei einander benachbarten Gate-Signalleitungen 10a und zwei einander benachbarten Drain-Signalleitungen 6a. Die Pixelelektrode überlappt ein Ende der Gate-Signalleitung 10a und ein Ende der Drain-Signalleitung 6a um so viel wie 1 bis 1,5 μm. Außerdem ist die Pixelelektrode mit der Drain-Elektrode 6 durch ein Kontaktloch verbunden, das in der transparenten Glättungsschicht geöffnet ist.
  • In den 1 und 2 befindet sich jedes Pixel in und auf einem Kreuzungsbereich der beiden einander benachbarten Gate-Signalleitungen und der beiden einander benachbarten Gate-Signalleitungen. Die Pixelelektrode überlappt die Gate-Signalleitungen 10a und die Drain-Signalleitungen 6a an den Enden dieser Leitungen um so viel wie 1 bis 1,5 μm. Und jede Pixelelektrode ist mit der Drain-Elektrode 6 durch ein Loch verbunden, das in der geglätteten transparenten Schicht geöffnet ist.
  • Die 3A bis 3F zeigen Herstellungsschritte dieses Typs von a-SiTFT.
  • Zuerst wird eine lichtabschirmende Schicht 2 auf ein Glassubstrat 1 durch ein Spin-Beschichtungsgerät (Schleuderbeschichter) aufgebracht. Wenn ein Schlitzbeschichtungsgerät angewendet wird, ist es vorteilhaft, die Menge des zum Ausbringen der lichtabschirmenden Schicht 2 verwendeten Materials um die Hälfte der im Falle der Spin-Beschichtung verwendeten zu reduzieren. Die lichtabschirmende Schicht wird zum Beispiel durch ein Acrylharz vom Pigmentdispersionstyp gebildet, das durch Dispergieren eines schwarzen Pigments in einem Acrylharz erzeugt wird. Es ist möglich, als das Material für die lichtabschirmende Schicht ein durch Licht härtendes Harz oder ein Polyimidharz mit Zusätzen von Carbon Black oder eines schwarzen Pigments zu verwenden. Die Eigenschaften dieser lichtabschirmenden Schicht 2 sind eine Dielektrizitätskonstante von 3,0 und ein Lichttransmissionsgrad von 0,001 % (bei einer Schichtdicke von 1,0 μm und bei einer Wellenlänge von 400 nm). Die Dicke der lichtabschirmenden Schicht ist unter dem Gesichtspunkt von Ätzeigenschaft in einem späteren Prozess betrachtet vorzugsweise so dünn wie möglich, und eine Schichtdicke von weniger als 1 μm oder weniger ist zu bevorzugen. Die Schichtdicke ist durch die Umdrehung der Grundplatte der Spin-Beschichtung steuerbar. Wenn ein Acrylharz vom Pigmentdispersionstyp verwendet wird, wird eine lichtabschirmende Schicht mit einer Dicke von 0,7 μm durch Einstellen der Umdrehung der Spin-Beschichtungsgrundplatte auf 550 UpM für 30 Minuten erhalten. Nach der Beschichtung wird das Harz vollständig in einem Heizofen bei 250°C 60 Minuten lang unter fließendem Stickstoff gehärtet.
  • Anschließend wird eine Cr-Schicht mit einer Dicke von 1500 Å durch einen Sputterprozess aufgebracht und die Source-Elektrode 5, die Gate-Elektrode 6 und die Drain-Signalleitung 6a werden durch eine Photolithographietechnik ausgebildet [3B].
  • Zum Verbessern der Bindungsstärke zwischen der lichtabschirmenden Schicht 2 und der Cr-Schicht wird die Oberfläche der lichtabschirmenden Schicht durch ein Sauerstoffplasma vor der Cr-Schichtausbringung oberflächenbehandelt. Die Oberflächenbehandlung wird durch ein Trockenätzgerät unter den folgenden Bedingungen ausgeführt.
    Flussrate von O2: 200 sccm
    Abstand zwischen Elektroden: 100 mm
    HF-Leistung: 1200 W
    Temperatur: 20°C
    Druck: 100 Pa
    Behandlungszeit: 30 s
  • Nach der Ausbildung der Source-Elektrode 5 und der Drain-Elektrode 6 wird eine PH3-Plasmabehandlung zum Schaffen einer ohmschen Schicht durch ein PCVD-Gerät ausgeführt, und anschließend werden eine a-Si-Schicht 8 und eine Siliziumnitridschicht für die Gate-Isolierschicht 9 ausgebildet. Die a-Si-Schicht 8 wird bei einer Dicke von 300 Å gebildet, und die Dicke der Gate-Isolierschicht beträgt 3000 Å. Eine Gate-Elektrode 10 wird darauf durch Sputtern von Al bei einer Dicke von 2000 Å und durch Mustern ausgebildet. Das Ätzen zur Musterbildung wird durch eine PHC-Lösung (eine Mischung aus Phosphorsäure, Salpetersäure und Essigsäure) durch ein Nassätzverfahren ausgeführt.
  • Anschließend werden die a-Si-Schicht 8, die Gate-Isolierschicht 9 und die lichtabschirmende Isolierschicht 2 unter Verwendung von SF6-Gas und O2-Gas geätzt. Das Metallmaterial aus Al, das für die Gate-Elektrode 10 und die Gate-Signalleitung 10a verwendet wird, kann nicht durch diese SF6- und O2-Gase geätzt werden. Somit wird der durch diagonale Linien gezeigte Bereich entfernt, wobei diese verdrahteten Bereiche als eine Maske verwendet werden. Die Gasätzbedingungen sind wie folgt.
    Flussrate von SF6: 200 sccm
    Abstand zwischen Elektroden: 100 mm
    Flussrate von O2: 40 sccm
    HF-Leistung: 1200 W
    Druck: 10 Pa
    Ätzzeit: 280 s
  • Anschließend wird darauf eine transparente Glättungsschicht 11 ausgebildet. Die Dicke der Schicht 11 beträgt 2,5 μm und wird erreicht, indem die Dielektrizitätskonstante als 3,0 gestaltet wird, was eine Senkung der Kapazität zwischen der Verdrahtung und der Pixelelektrode ermöglicht. Als nächstes wird ein Kontaktloch durch aufeinanderfolgende Schritte von Aufbringen, zum Beispiel, eines lichtempfindlichen Acrylharzes, das kein Färbemittel enthält, halbes Aushärten, Belichtung, und Entwicklung durch einen Entwickler (0,4% TMAH, das heißt, Tetramethylammoniumhydroxid) ausgebildet. Während dieses Lochausbildungsprozesses verwendet das Belichtungsgerät eine Lichtquelle einer Quelle des i-Linie-Typs, um eine Senkung in dem Transmissionsgrad der transparenten Glättungsschicht zu verhindern (3E).
  • Anschließend wird eine Pixelelektrode 12 durch Sputtern von ITO (Indiumzinnoxid) und durch anschließendes Mustern ausgebildet. Es ist aufgrund der Genauigkeit der Belichtung erforderlich, dass die Pixelelektrode 12 die anderen Elektroden jeweils um mindestens 1,5 μm überlappt. Das Ätzen zum Mustern wird durch HCL-Gas unter Verwendung eines Trockenätzgeräts ausgeführt. Die Dicke der ITO-Schicht wird bei 800 Å unter Berücksichtigung der Abdeckung des Kontaktlochs eingestellt (3F).
  • Zweite Ausführungsform
  • In der ersten Ausführungsform wird eine lichtabschirmende Schicht 2 durch eine lichtabschirmende organische Schicht gebildet. Die lichtabschirmende Schicht ist jedoch nicht auf eine Lage der lichtabschirmenden organischen Schicht begrenzt. Wie in 4 gezeigt ist, ist es zum Beispiel möglich, eine Siliziumoxidschicht 15, die eine anorganische Isolierschicht darstellt, auf die lichtabschirmende organische Schicht zu laminieren (es ist möglich, eine leitende Schicht zu verwenden). Da die Herstellungsschritte vor der Ausbildung der Gate-Elektrode 10 dieser Ausführungsform die gleichen wie die der ersten Ausführungsform sind, werden Erklärungen dieser Herstellungsschritte weggelassen.
  • Das heißt, anschließend an die Ausbildung der Gate-Elektrode 10 werden eine Siliziumnitridschicht, eine amorphe Siliziumschicht 8, Siliziumoxidschicht und die lichtabschirmende Isolierschicht 2 einem Ätzprozess unter Verwendung von SF6- und O2-Gasen unterzogen. Bei diesem Ätzprozess werden das Al, das zur Ausbildung der Gate- Elektrode 10 und der Gate-Signalleitung 10a verwendet wird, und das Cr, das zur Ausbildung der Source-Elektrode 5, der Drain-Elektrode 6 und der Drain-Signalleitung 6a verwendet wird, nicht durch die SF6- und O2-Gase geätzt. Somit werden die in 1 durch die diagonalen Linien angezeigten Bereiche alle geätzt, außer dem Bereich, der durch diese Metallverdrahtungen maskiert ist. Erklärungen hierzu sind weggelassen worden, da die anschließenden Schritte die gleichen wie diejenigen der ersten Ausführungsform sind.
  • Dritte Ausführungsform
  • Bei der ersten Ausführungsform wird ein lichtempfindliches Acrylharz zum Ausbilden einer transparenten Glättungsschicht 11 verwendet. Im Gegensatz hierzu werden in der dritten Ausführungsform verschiedene Harze wie zum Beispiel ein nicht lichtempfindliches Cardo, BCB, oder fluorhaltige Harze vom Siloxantyp verwendet. Insbesondere, wenn BCB verwendet wird, ist die Vorverarbeitung zum Bilden der transparenten Glättungsschicht die gleiche wie die der ersten Ausführungsform. Die Aufbringung von BCB wird durch eine Spin-Beschichtungsgerät ausgeführt. Die BCB-Schicht wird nach Beschichtung mit einem Kopplungsmittel aufgebracht, um die Anhaftung der BCB-Schicht an der darunter liegenden Schicht zu verbessern. Die Beschichtung wird unter einer Bedingung von Grundplattenumdrehungen von 700 UpM zum Bilden einer Schicht mit einer Dicke von 2,0 μm ausgeführt. Nach Aufbringung wird die aufgebrachte Schicht bei 150°C 5 Minuten lang vorgebacken, und wird in einem Backofen bei 250°C 60 Minuten lang in Stickstoffgasatmosphäre vollständig gehärtet. Während dieses vollständigen Härtungsprozesses muss der Sauerstoffanteil im Backofen weniger als 100 ppm betragen. Nach Abschluss des vollständigen Härtens wird ein Kontaktloch durch aufeinanderfolgende Schritte von Aufbringen eines Abdecklacks vom positiven Typ, Belichten, Entwickeln und Trockenätzen in einem Trockenätzgerät ausgebildet. Da BCB hervorragend beim Benetzen mit dem Abdecklack ist, ist keine Oberflächenbehandlung erforderlich. Das Trockenätzen wird durch einen Plasmaätzprozess unter den folgenden Bedingungen ausgeführt.
    Flussrate von SF6: 10 sccm
    Flussrate von O2: 200 sccm
    Flussrate von He: 300 sccm
    HF-Leistung: 1200 W
    Druck: 130 Pa
    Abstand zwischen Elektroden: 100 mm
    Temperatur: 20°C
    Reaktionszeit: 180 s
  • Da die nachfolgenden Schritte die gleichen wie die der ersten Ausführungsformen ist, sind Erklärungen weggelassen worden.
  • Wie hier vorhergehend beschrieben ist, ist die Farb-LCD vom a-SiTFT-Aktivmatrixtyp am besten für die Flüssigkristallflachanzeigevorrichtung geeignet, und ein konventioneller Herstellungsschritt zum Ausbilden der lichtabschirmenden Schicht des TFT, der für ein aktives Schaltelement verwendet wird, kann beseitigt werden. Das heißt, die lichtabschirmende Schicht kann unter Verwendung einer lichtisolierenden Schicht durch den Trockenätzprozess der Gate-Elektrode und der a-Si-Schichten gleichzeitig durch die selben Gase durch Verwendung der Gate-Elektrode und der Gate-Signalleitung, der Source-Elektrode sowie der Drain-Elektrode und der Drain-Signalleitung als Masken gegen Ätzen ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass die Reduzierung von Herstellungsschritten und der Herstellungskosten für das eine Flüssigkristallflachanzeigevorrichtung verwendende Farb-LCD-System erreicht werden kann.
  • Darüber hinaus kann die lichtabschirmende Schicht hergestellt werden, ohne jegliche Fehlausrichtung der Gate-Signalleitung unter der Drain-Signalleitung zu bewirken, was zu einer Verhinderung von Lichtableitung und einer Verbesserung der Apertur führt. Folglich wird eine Farb-LCD mit höherem Lichttransmissionsgrad geschaffen.

Claims (9)

  1. Halbleitervorrichtung, die eine Anordnung von Dünnschichttransistorelementen (TFT) vom Vorwärtsstaffelungstyp, die jeweils mit einer zugeordneten Pixelelektrode (12) verbunden sind, umfasst, wobei die Vorrichtung ein isolierendes Substrat (1) umfasst und für jedes Transistorelement: eine Isolierschicht (2), die auf einer Oberfläche des isolierenden Substrats (1) gebildet ist; eine Source-Elektrode (5) und eine Drain-Elektrode (6), die auf der Isolierschicht (2) gebildet sind; eine amorphe Silizium-(a-Si)-Schicht (8), eine Gate-Isolierschicht (9) und eine Gate-Elektrode (10), die auf der Isolierschicht (2) in dieser Reihenfolge gebildet sind, wobei die Drain-Elektrode (6) mit der zugeordneten Pixelelektrode (12) verbunden ist; wobei die Isolierschicht (2) eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweist und diese lichtabschirmende Isolierschicht (2) in dem Bereich der Oberfläche des Substrats (1) nicht vorhanden ist, der nicht von der Source-Elektrode (5), der Drain-Elektrode (6), den Drain-Signalleitungen (6a), der Gate-Elektrode (10) und den Gate-Signalleitungen (10a) bedeckt ist; und wobei die Entfernung der lichtabschirmenden Isolierschicht (2) von diesem Bereich durch die Verwendung der Elektroden und Signalleitungen als Maske bewirkt wurde.
  2. Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die lichtabschirmende Isolierschicht (2) eine Doppelschichtstruktur aufweist, die durch Laminieren einer isolierenden anorganischen Schicht (15) auf eine lichtabschirmende organische Schicht (2) gebildet ist.
  3. Eine a-SiTFT-Anzeigevorrichtung, die eine Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 umfasst.
  4. Eine Aktivmatrixfarbflüssigkristallanzeigevorrichtung, die eine Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1 umfasst.
  5. Eine Aktivmatrixfarbflüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 4, die weiter eine transparente Glättungsschicht (11) umfasst, welche den Bereich des Substrats (1), der nicht von der lichtabschirmenden Isolierschicht (2) bedeckt ist, füllt.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, die eine Anordnung von Dünnschichttransistorelementen (TFT) vom Vorwärtsstaffelungstyp umfasst, wobei das Verfahren den Schritt des Bildens einer Isolierschicht (2) auf einer Oberfläche eines isolierenden Substrats (1) und, für jedes Transistorelement, weiter die Schritte umfasst: Bilden einer Source-Elektrode (5) und einer Drain-Elektrode (6) auf der Isolierschicht (2); Bilden, in dieser Reihenfolge, eines amorphen Silizium-(a-Si)-Schicht (8), einer Gate-Isolierschicht (9) und einer Gate-Elektrode (10) auf der Isolierschicht (2), um so mindestens einen Teil der Source- und Drain-Elektroden zu bedecken; Bilden einer Pixel-Elektrode (12) darauf; Verbinden der Drain-Elektrode (6) mit der Pixel-Elektrode (12); wobei die Isolierschicht (2) eine lichtabschirmende Eigenschaft aufweist; wobei das Verfahren weiter den Schritt umfasst: Entfernen der lichtabschirmenden Isolierschicht (2) von dem Bereich der Oberfläche des Substrats (1), der nicht von der Source-Elektrode (5), der Drain-Elektrode (6), den Drain-Signalleitungen (6a), der Gate-Elektrode (10) und den Gate-Signalleitungen (10a) bedeckt ist, indem die Elektroden und Signalleitungen als Maske verwendet werden.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei das Verfahren weiter den Schritt umfasst: Bilden einer transparenten Glättungsschicht (11) vor dem Schritt des Bildens der Pixelelektrode (12), um so den Bereich des Substrats (1), der nicht von der lichtabschirmenden Isolierschicht (2) bedeckt ist, zu füllen.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Pixel-Elektrode (12) so gebildet ist, dass sie mit mindestens einem Teil von entweder einer der Drain-Signalleitungen (6a) oder der Gate-Signalleitungen (10a) überlappt, und die Pixelelektrode mit der Drain-Elektrode (6) durch ein Kontaktloch, das durch die transparente Glättungsschicht (11) hindurch gebildet ist, verbunden ist.
  9. Flüssigkristallflachanzeigevorrichtung, hergestellt gemäß dem Verfahren eines der Ansprüche 6 bis 8.
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