ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к полупроводниковому устройству, содержащему тонкопленочный транзистор, и способу его изготовления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В общем случае жидкокристаллическое устройство отображения или органическое электролюминесцентное (ЭЛ) устройство отображения с активной матрицей включает в себя: подложку, на которой тонкопленочный транзистор (Тонкопленочный транзистор; в дальнейшем “TFT”) формируется в качестве коммутирующего элемента для каждого пикселя (в дальнейшем “TFT-подложка”); противоподложку, на которой формируются противоэлектрод, цветные светофильтры и т.д.; и оптический модуляционный слой, например, жидкокристаллический слой, предусматриваемый между TFT-подложкой и противоподложкой.
На TFT-подложке формируются множество шин истока, множество шин затвора и множество TFT, располагающихся, соответственно, на пересечениях между ними, пиксельные электроды для подачи напряжения на оптический модуляционный слой, такой как жидкокристаллический слой, шины накопительного конденсатора и электроды накопительного конденсатора и т.п. Кроме того, в оконечной части TFT-подложки предусматриваются контактные площадки для обеспечения соответствующего соединения шин истока и шин затвора с входными контактами управляющей схемы. Управляющая схема может быть выполнена на TFT-подложке либо на отдельной подложке (плате).
Конструкция TFT-подложки описывается, например, в Патентном документе 1. Ниже со ссылкой на чертежи описывается конструкция TFT-подложки, описанной в Патентном документе 1.
Фиг. 12(а) представляет собой схематический вид в разрезе, на котором в общих чертах показана TFT-подложка, а фиг. 12(b) представляет собой увеличенный вид в разрезе, на котором показан один пиксель TFT-подложки. Фиг. 13 представляет собой вид в разрезе TFT и контактных площадок полупроводникового устройства, показанного на фиг. 12.
Как показано на фиг. 12(а), TFT-подложка включает в себя множество шин затвора 2016 и множество шин истока 2017. Каждая область 2021, окруженная этими шинами 2016 и 2017, определяет границу «пикселя». В области 2040 TFT-подложки за пределами области (области отображения), в которой сформированы пиксели, предусматривается множество соединительных элементов 2041 для обеспечения соответствующего соединения множества шин затвора 2016 и шин истока 2017 с управляющей схемой. Каждый соединительный элемент 2041 образует контактную площадку для обеспечения соединения с внешними межсоединениями. В настоящем описании область 2040 TFT-подложки, в которой предусматривается множество контактных площадок, называется «областью размещения электродов».
Как показано на фиг. 12(b) и фиг. 13, предусматривается пиксельный электрод 2020 с тем, чтобы закрывать каждую область 2021, определяющую границу пикселя. Кроме того, в каждой области 2021 формируется TFT. TFT содержит электрод затвора G, изолирующие пленки затвора 2025 и 2026, закрывающие электрод затвора G, полупроводниковый слой 2019, расположенный на изолирующей пленке затвора 2026, и электрод истока S и электрод стока D, в указанном порядке соединенные с обеими оконечными частями полупроводникового слоя 2019. TFT покрыт пассивирующей пленкой 2028. Между пассивирующей пленкой 2028 и пиксельным электродом 2020 сформирована межслойная изолирующая пленка 2029. Электрод истока S TFT соединяется с шиной истока 2017, а электрод затвора G соединяется с шиной затвора 2016. Электрод стока D соединяется с пиксельным электродом 2020 в контактном отверстии 2030.
Кроме того, параллельно шине затвора 2016 формируется шина накопительного конденсатора 2018. Шина накопительного конденсатора 2018 соединяется с накопительным конденсатором. При этом накопительный конденсатор состоит из электрода накопительного конденсатора 2018b, который изготавливается из той же проводящей пленки, что и электрод стока, электрода накопительного конденсатора 2018а, который изготавливается из той же проводящей пленки, что и электрод затвора, и изолирующей пленки затвора 2026, помещаемой между ними.
На соединительном элементе 2041, проходящем от каждой шины затвора 2016 или шины истока 2017, изолирующие пленки затвора 2025 и 2026 и пассивирующая пленка 2028 не формируются, но формируется соединительная шина 2044 с тем, чтобы соприкасаться с верхней поверхностью соединительного элемента 2041. В результате этого обеспечивается электрическое соединение между соединительным элементом 2041 и соединительной шиной 2044.
Как показано на фиг. 13, в жидкокристаллическом устройстве отображения TFT-подложка 2013 размещается таким образом, что она противостоит подложке 2014, на которой формируются противоэлектрод и цветные светофильтры, при этом между ними помещается жидкокристаллический слой 2015.
При изготовлении такой TFT-подложки области 2021, которые должны стать пикселями (называемые также «пиксельными площадками») и контактные площадки предпочтительно формируются с помощью единого процесса с тем, чтобы сократить возрастание числа масок и числа этапов.
С целью изготовления вышеупомянутой TFT-подложки необходимо вытравливать участки изолирующих пленок затвора 2025 и 2026 и пассивирующей пленки 2028, которые располагаются в области размещения электродов 2040, и участков изолирующей пленки затвора 2025 и пассивирующей пленки 2028, которые располагаются в областях, в которых должны формироваться накопительные конденсаторы. В Патентном документе 1 описывается формирование межслойной изолирующей пленки 2029 путем использования органической изолирующей пленки и путем использования ее в качестве маски, вытравливающей изолирующие пленки 2025 и 2026 и пассивирующую пленку 2028.
С другой стороны, в последние годы предлагалось формировать активный слой TFT путем использования пленки оксидного полупроводника, такого как оксид цинка, вместо пленки кремниевого полупроводника. Такой TFT называется «оксидно-полупроводниковым TFT». Оксидный полупроводник имеет более высокую подвижность носителей, чем аморфный кремний. Поэтому оксидно-полупроводниковый TFT способен работать быстрее, чем аморфно-кремниевый TFT. Кроме того, оксидно-полупроводниковая пленка формируется с помощью более простых процессов, чем пленка поликристаллического кремния и, следовательно, также применима к устройствам, требующим большой площади.
Однако в процессе изготовления оксидно-полупроводникового TFT, имеющего структуру с нижним затвором, электроны-носители могут возникать из-за кислородных дефектов на этапе термической обработки или чего-то подобного, например, приводя при этом к более низкому сопротивлению. Существует также проблема, состоящая в том, что нижележащая оксидно-полупроводниковая пленка подвержена повреждению на этапах вытравливания электродов истока/стока и на этапе формирования межслойной изолирующей пленки.
С другой стороны, была предложена структура (типа защиты канала), в которой предусматривается защитная пленка канала с тем, чтобы закрывать область полупроводникового слоя, в которой должен формироваться канал (область формирования канала). В процессе изготовления TFT при формировании электродов истока/стока после формирования защитной пленки канала на полупроводниковом слое защитная пленка канала выполняет функцию ограничителя травления при выполнении травления для формирования электродов истока/стока. В результате этого может быть уменьшено повреждение, которое может быть получено областью формирования канала при травлении.
В Патентном документе 2 описывается конструкция пиксельной площадки TFT-подложки, имеющей TFT типа защиты канала. Однако TFT в Патентном документе 2 формируются с использованием кремниевой пленки.
Фиг. 14 представляет собой вид в разрезе, на котором показана часть TFT-подложки, описанной в Патентном документе 2. В каждом пикселе TFT-подложки предусматриваются тонкопленочный транзистор 1141 и накопительный конденсатор 1142. В тонкопленочном транзисторе 1141 формируются шина затвора 1102, изолирующая пленка затвора 1104, полупроводниковый слой 1113, имеющий область формирования канала, защитная пленка канала 1108, истоковая область 1118, стоковая область 1117 и электрод стока 1121 и шина истока 1122. Тонкопленочный транзистор 1141 покрывается пассивирующей пленкой 1127, а на пассивирующей пленке 1127 предусматривается пиксельный электрод 1131. В контактном отверстии, которое формируется на пассивирующей пленке 1127, пиксельный электрод 1131 соединяется с электродом стока 1121. Накопительный конденсатор 1142 состоит из изолирующей пленки затвора 1104 и пассивирующей пленки 1127, помещенной между электродами в качестве диэлектрика, при этом электроды являются шиной конденсатора 1151, которая формируется из той же проводящей пленки, что и шина затвора 1102 и пиксельный электрод 1131.
В настоящем описании изолирующая пленка, которая формируется между областью формирования канала и электродом истока/стока полупроводникового слоя, называется «защитной пленкой канала» или «ограничителем травления», а любая изолирующая пленка, покрывающая TFT, или изолирующая пленка, которая формируется на электродах истока/затвора в случае структуры с нижним затвором, называется «пассивирующей пленкой» просто для того, чтобы различать их.
Хотя это и не показано, в контактной площадке данной TFT-подложки шина затвора 1102 может быть электрически соединена с внешними межсоединениями, которые предусматриваются на пассивирующей пленке 1127, в контактном отверстии, которое формируется в пассивирующей пленке 1127 и изолирующей пленке затвора 1104 над шиной затвора 1102.
В вышеупомянутом способе изготовления полупроводникового устройства выполняются травление для формирования защитной пленки канала 1108, травление для формирования электродов истока/стока 1121 и 1122 и травление для формирования контактного отверстия в пассивирующей пленке 1127 (фиг. 7 - 9 Патентного документа 2). Предполагается, что контактное отверстие в контактной площадке формируется путем обеспечения одновременного травления пассивирующей пленки 1127 и изолирующей пленки затвора 1104 при травлении пассивирующей пленки 1127.
В патентном документе 3 использование полутоновых масок предлагается в способе изготовления TFT-подложки, имеющей TFT типа защиты канала, причем это необходимо для уменьшения числа используемых масок. Однако способ Патентного документа 3 предполагает сложный процесс изготовления и может снизить пригодность для массового производства. Кроме того, поскольку между электродом затвора и электродами истока/стока формируется только один слой изолирующей пленки, существует возможность того, что между этими электродами может произойти короткое замыкание.
СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[Патентный документ 1]: выложенная публикация патента Японии № 2008-170664
[Патентный документ 2]: выложенная публикация патента Японии № 2009-157354
[Патентный документ 3]: выложенная публикация патента Японии № 2007-258675
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
В способах, описанных в Патентных документах 1 и 2, на контактной площадке TFT-подложки изолирующая пленка затвора и пассивирующая пленка должны вытравливаться одновременно. Авторами изобретения в ходе исследования было выяснено, что применение таких способов к TFT-подложке, имеющей оксидно-полупроводниковые TFT, приведет к следующей проблеме.
В общем случае в оксидно-полупроводниковом TFT в качестве изолирующей пленки затвора или пассивирующей пленки часто используется оксидная пленка, такая как пленка SiO2. Это вызвано тем, что когда в оксидно-полупроводниковом слое возникают кислородные дефекты, эти кислородные дефекты могут быть устранены при помощи кислорода, содержащегося в оксидной пленке.
В соответствии с Патентным документом 1, при изготовлении TFT-подложки (фиг. 12, фиг. 13), межслойная изолирующая пленка 2029 формируется с помощью органической изолирующей пленки, и при использовании ее в качестве маски вытравливается часть изолирующих пленок затвора 2025 и 2026 и пассивирующей пленки 2028, которая располагается в области размещения электродов 2040, в результате чего в контактном отверстии формируется контактная площадка. Если в качестве материала либо изолирующих пленок затвора 2025 и 2026, либо пассивирующей пленки 2028 используется SiO2, потребуется продолжительное время травления, поскольку SiO2 имеет очень низкую скорость травления. В результате этого органическая изолирующая пленка (межслойная изолирующая пленка) 2029, служащая в качестве маски, может быть повреждена.
В патентном документе 2 контактное отверстие на контактной площадке предположительно формируется с использованием резистной маски путем обеспечения одновременного травления пассивирующей пленки 1127 и изолирующей пленки затвора 1104. В этом случае, если в качестве материала либо пассивирующей пленки 1127, либо изолирующей пленки затвора 1104 используется SiO2, очень низкая скорость травления SiO2 может привести к возможности того, что на этапе травления резистная маска может быть повреждена, тем самым препятствуя удалению резистной маски. Кроме того, низкая скорость травления затрудняет формирование требуемой конусной формы на поверхности стенки контактного отверстия на контактной площадке таким образом, что поверхность стенки может стать практически перпендикулярной подложке. В таких случаях возникает также проблема, состоящая в том, что любая шина, формируемая в контактном отверстии контактной площадки, вероятно, может быть нарушена.
Таким образом, обычно на этапе травления при формировании электрода истока или электрода затвора маска для травления может быть повреждена, либо из-за неоптимизированной конусной формы контактного отверстия могут возникнуть нарушения шины, тем самым, возможно, приводя к снижению надежности TFT-подложки.
Настоящее изобретение сделано с учетом вышеупомянутых обстоятельств, и основной задачей его при формировании контактного отверстия в контактной площадке полупроводникового устройства, имеющего оксидно-полупроводниковый TFT и контактную площадку для обеспечения соединения электродов TFT с внешними межсоединениями, является уменьшения повреждений маски и контроль конусной формы поверхности стенки контактного отверстия с высокой точностью.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
Полупроводниковое устройство в соответствии с настоящим изобретением представляет собой полупроводниковое устройство, содержащее: подложку; тонкопленочный транзистор, сформированный на подложке; и контактную площадку для электрического соединения тонкопленочного транзистора с внешними межсоединениями, причем тонкопленочный транзистор содержит: шину затвора, предусматриваемую на подложке; первую изолирующую пленку, сформированную на шине затвора; оксидно-полупроводниковый слой в форме островка, сформированный на первой изолирующей пленке, причем в оксидно-полупроводниковом слое в форме островка имеется канальная область, и имеются истоковая область и стоковая область, расположенные на противоположных сторонах канальной области; вторую изолирующую пленку, предусматриваемую соприкасающейся с оксидно-полупроводниковым слоем; шину истока, предусматриваемую на второй изолирующей пленке и электрически соединенную с истоковой областью; электрод стока, предусматриваемый на второй изолирующей пленке и электрически соединенный со стоковой областью; и пассивирующую пленку, предусматриваемую на шине истока и электроде стока и покрывающую тонкопленочный транзистор, причем контактная площадка содержит: первый соединительный элемент, изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина затвора; второй соединительный элемент, сформированный на первом соединительном элементе и изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина истока и электрод стока; и третий соединительный элемент, сформированный на втором соединительном элементе, причем в первом окне, предусматриваемом в первой изолирующей пленке и второй изолирующей пленке, второй соединительный элемент соприкасается с первым соединительным элементом; во втором окне, предусматриваемом в пассивирующей пленке, третий соединительный элемент соприкасается со вторым соединительным элементом; и второй соединительный элемент покрывает торцевые поверхности первой изолирующей пленки и второй изолирующей пленки в первом окне, но не покрывает торцевую поверхность пассивирующей пленки во втором окне.
В предпочтительном варианте осуществления второе окно располагается внутри первого окна, если смотреть с направления нормали к поверхности подложки.
Может быть дополнительно включен пиксельный электрод, электрически соединенный с электродом стока, а третий соединительный элемент может быть изготовлен из той же проводящей пленки, что и пиксельный электрод.
Предпочтительный вариант осуществления дополнительно содержит накопительный конденсатор, сформированный на подложке, причем накопительный конденсатор содержит: шину накопительного конденсатора, изготовленную из той же проводящей пленки, что и шина затвора; первую изолирующую пленку, покрывающую шину накопительного конденсатора; полупроводниковый слой для формирования накопительного конденсатора, причем полупроводниковый слой изготавливается из той же оксидно-полупроводниковой пленки, что и оксидно-полупроводниковый слой; и электрод накопительного конденсатора, предусматриваемый на полупроводниковом слое для формирования накопительного конденсатора, причем электрод накопительного конденсатора соприкасается с полупроводниковым слоем для формирования накопительного конденсатора в окне, сформированном во второй изолирующей пленке.
В предпочтительном варианте осуществления электрод накопительного конденсатора является частью электрода стока; а пиксельный электрод соприкасается с электродом накопительного конденсатора в окне, сформированном в пассивирующей пленке.
В предпочтительном варианте осуществления электрод накопительного конденсатора является частью пиксельного электрода.
Может быть дополнительно включен соединительный элемент затвор-исток для электрического соединения шины затвора и шины истока, при этом в соединительном элементе затвор-исток шина истока может соприкасаться с шиной затвора в первом окне, предусматриваемом в первой изолирующей пленке и второй изолирующей пленке.
Между пассивирующей пленкой и пиксельным электродом может быть дополнительно включена органическая изолирующая пленка.
Предпочтительно, по меньшей мере, одна из пленок - первой изолирующей пленки и пассивирующей пленки - содержит SiO2.
Первая изолирующая пленка может иметь многослойную структуру, включающую в себя пленку SiO2 и пленку SiNx, причем пленка SiO2 является верхним слоем многослойной структуры и соприкасается с нижней поверхностью оксидно-полупроводникового слоя.
Пассивирующая пленка может иметь многослойную структуру, включающую в себя пленку SiO2 и пленку SiNx, причем пленка SiO2 является нижним слоем многослойной структуры.
В предпочтительном варианте осуществления, по меньшей мере, первая изолирующая пленка и оксидно-полупроводниковый слой предусматриваются между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и шины истока и между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и электрода стока.
Может дополнительно предусматриваться вторая изолирующая пленка между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и шины истока и между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и электрода стока.
В пределах поверхности оксидно-полупроводникового слоя вторая изолирующая пленка может покрывать совокупность верхней поверхности и боковой стенки за исключением области истока и области стока и может соприкасаться с верхней поверхностью первой изолирующей пленки вблизи боковой стенки оксидно-полупроводникового слоя.
Ширина оксидно-полупроводникового слоя вдоль направления по ширине канала может быть больше ширины шины затвора вдоль направления по ширине канала.
Способ изготовления полупроводникового устройства в соответствии с настоящим изобретением представляет собой способ изготовления любого из вышеописанных полупроводниковых устройств, включающий в себя: (А) этап формирования проводящей пленки для шины затвора на подложке и формирования рисунка проводящей пленки для формирования шины затвора первого соединительного элемента; (В) этап формирования первой изолирующей пленки на шине затвора и на первом соединительном элементе; (С) этап формирования на первой изолирующей пленке оксидно-полупроводникового слоя, который должен стать активным слоем тонкопленочного транзистора; (D) этап формирования второй изолирующей пленки, покрывающей оксидно-полупроводниковый слой и первую изолирующую пленку; (Е) этап травления первой и второй изолирующих пленок путем использования оксидно-полупроводникового слоя в качестве ограничителя травления для формирования во второй изолирующей пленке окна с целью формирования контакта истока и окна с целью формирования контакта стока таким образом, что оксидно-полупроводниковый слой оставляется незащищенным от воздействия сквозь окна, и формирования первого окна во второй изолирующей пленке и первой изолирующей пленке таким образом, что поверхность первого проводящего элемента оставляется незащищенной от воздействия сквозь первое окно; (F) этап формирования проводящей пленки для электродов истока/стока на второй изолирующей пленке и формирования рисунка проводящей пленки для формирования шины истока, которая соприкасается с оксидно-полупроводниковым слоем в пределах окна для формирования контакта истока, электрода стока, который соприкасается с оксидно-полупроводниковым слоем в пределах окна для формирования контакта стока, и второго соединительного элемента, который соприкасается с первым соединительным элементом в пределах первого окна; (G) этап формирования пассивирующей пленки на шине истока, электроде стока и втором соединительном элементе; (Н) этап формирования второго окна в пассивирующей пленке таким образом, что второй соединительный элемент оставляется незащищенным от воздействия сквозь второе окно; и (I) этап формирования третьего соединительного элемента в пассивирующей пленке, причем третий соединительный элемент соприкасается со вторым соединительным элементом в пределах второго окна.
Этап (Н) может включать в себя этап формирования в пассивирующей пленке окна для воздействия на электрод стока; а этап (I) может представлять собой этап формирования прозрачной проводящей пленки на пассивирующей пленке и нанесения прозрачной проводящей пленки для формирования третьего соединительного элемента и пиксельного электрода, причем пиксельный электрод соприкасается с электродом стока в пределах окна для воздействия на электрод стока.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением, при формировании контактного окна в контактной площадке полупроводникового устройства, имеющего оксидно-полупроводниковый TFT и контактную площадку для обеспечения соединения электродов с внешними межсоединениями, повреждение маски может быть уменьшено путем сокращения времени травления, при этом конусная форма поверхности стенки контактного отверстия может контролироваться с высокой точностью. В результате надежность полупроводникового устройства может быть повышена.
Кроме того, вышеупомянутое полупроводниковое устройство может быть изготовлено простым способом без усложнения этапов изготовления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[Фиг. 1] (a)-(f) представляют собой поэтапные виды в разрезе, на которых показан пример способа изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 1 настоящего изобретения.
[Фиг. 2] Горизонтальные проекции полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 1 настоящего изобретения, на которых (а) представляет собой горизонтальную проекцию пиксельной площадки 101 полупроводникового устройства; а (b)-(d) представляют собой горизонтальные проекции электрода затвора, электрода истока и соединительного элемента затвор-исток полупроводникового устройства соответственно.
[Фиг. 3] (а) представляет собой вид в разрезе по линии I-I', показанной на фиг. 2(а) и по линии II-II', показанной на фиг. 2(b) или по линии III-III', показанной на фиг. 2(с). (b) представляет собой вид в разрезе по линии IV-IV', показанной на фиг. 2(d).
[Фиг. 4] (a)-(f) представляют собой поэтапные виды в разрезе, на которых показан пример способа изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 2 настоящего изобретения.
[Фиг. 5] Горизонтальная проекция полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 2 настоящего изобретения, на которой (а) представляет собой горизонтальную проекцию пиксельной площадки 201 полупроводникового устройства, а (b) - (d) представляют собой горизонтальные проекции электрода затвора, электрода истока и соединительного элемента затвор-исток полупроводникового устройства соответственно.
[Фиг. 6] (а) представляет собой вид в разрезе по линии I-I', показанной на фиг. 5(а) и по линии II-II', показанной на фиг. 5(b) или по линии III-III', показанной на фиг. 5(с). (b) представляет собой вид в разрезе по линии IV-IV', показанной на фиг. 5(d).
[Фиг. 7] (a)-(с) представляют собой поэтапные виды в разрезе, на которых показан пример способа изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 3 настоящего изобретения.
[Фиг. 8] Увеличенный вид в разрезе, иллюстрирующий контактную площадку в случае, в котором нарушение возникло в соединительном элементе 23с в полупроводниковом устройстве Варианта осуществления 3.
[Фиг. 9] Вид в разрезе, иллюстрирующий конструкцию другого полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 3 настоящего изобретения.
[Фиг. 10] Вид в разрезе, иллюстрирующий конструкцию еще одного полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 3 настоящего изобретения.
[Фиг. 11] (a)-(с) представляют собой поэтапные виды в разрезе, на которых показан пример способа изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 4 настоящего изобретения.
[Фиг. 12] (a) представляет собой схематический вид в разрезе, на котором показана обычная TFT-подложка в общих чертах, а (b) представляет собой увеличенную горизонтальную проекцию, на которой показан один пиксель в TFT-подложке, показанной на (а).
[Фиг. 13] Вид в разрезе TFT и контактных площадок обычной TFT-подложки, показанной на фиг. 12.
[Фиг. 14] Вид в разрезе, на котором показана часть обычной TFT-подложки.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
(Вариант осуществления 1)
Ниже со ссылкой на чертежи описывается способ изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 1 настоящего изобретения.
Полупроводниковое устройство настоящего варианта осуществления может содержать TFT-подложку, на которой формируется, по меньшей мере, один оксидно-полупроводниковый TFT, и, вообще говоря, включает в себя различные устройства отображения, TFT-подложки, электронные устройства и т.п.
При этом способ изготовления TFT-подложки жидкокристаллического устройства отображения, которое содержит оксидно-полупроводниковые TFT в качестве коммутирующих элементов, будет описываться в качестве примера. TFT-подложка имеет область отображения, содержащую множество пиксельных площадок и область размещения электродов, которая формируется в некоторой области за пределами области отображения. В настоящем изобретении оксидно-полупроводниковый TFT и накопительный конденсатор формируются на каждой пиксельной площадке области отображения, а множество контактных площадок формируется в области размещения электродов.
Фиг. 1(a)-(f) представляют собой схематические поэтапные виды в разрезе для описания способа изготовления полупроводникового устройства в соответствии с настоящим вариантом осуществления.
Сначала, как показано на фиг. 1(а), шина затвора 3а формируется в области (области формирования TFT) А подложки 1, в которой должен формироваться TFT; шина накопительного конденсатора 3b формируется в области (области формирования накопительного конденсатора) В, в которой должен формироваться накопительный конденсатор; а соединительный элемент 3с шины затвора формируется в области (области формирования контактной площадки) С, в которой должна формироваться контактная площадка затвора/истока.
Необходимо отметить, что область формирования TFT А и область формирования накопительного конденсатора В располагаются на каждой пиксельной площадке 101, которая находится в пределах области отображения, в то время как область формирования контактной площадки С располагается в некоторой области за пределами области отображения, например, в области размещения электродов 102, которая располагается на внешней границе подложки 1. Обычно множество контактных площадок истока и контактных площадок затвора должно формироваться в области размещения электродов 102; однако в данном документе показана только область формирования С для одной контактной площадки затвора или истока.
Шина затвора 3а, шина накопительного конденсатора 3b и соединительный элемент 3с формируются путем формирования металлической пленки (например, пленки Ti/Al/Ti) на подложке 1 методом напыления или подобным методом с последующим формированием рисунка металлической пленки. Формирование рисунка металлической пленки выполняется формированием резистной маски с помощью известной фотолитографии и удалением части, которая не покрыта резистной маской. После этого резистная маска удаляется с подложки 1.
Далее, как показано на фиг. 1(b), изолирующая пленка 5 формируется таким образом, чтобы покрывать шину затвора 3а, шину накопительного конденсатора 3b и соединительный элемент 3с. Затем оксидно-полупроводниковый слой в форме островка 7а, который должен стать канальным слоем TFT, формируется в области формирования TFT А, а оксидно-полупроводниковый слой в форме островка 7b формируется в области формирования накопительного конденсатора В.
В настоящем варианте осуществления методом химического осаждения из паровой фазы (CVD) в качестве изолирующей пленки 5 формируется, например, пленка SiO2, имеющая толщину около 400 нм. Необходимо отметить, что изолирующая пленка 5 может представлять собой, например, один слой пленки SiO2 или иметь многослойную структуру, в которой имеется нижний слой из пленки SiNx и верхний слой из пленки SiO2. В случае одного слоя из пленки SiO2 толщина пленки SiO2 предпочтительно составляет не менее 300 нм и не более 500 нм. В случае если она имеет многослойную структуру, состоящую из пленки SiNx (нижний слой) и пленки SiO2 (верхний слой), толщина пленки SiNx предпочтительно составляет не менее 200 нм и не более 500 нм, а толщина пленки SiO2 предпочтительно составляет не менее 20 нм и не более 150 нм.
Оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b может быть сформирован следующим образом. Сначала методом напыления на изолирующей пленке 5 формируется пленка полупроводника In-Ga-Zn-O (IGZO), имеющая толщину, например, не менее 30 нм и не более 300 нм. После этого с помощью фотолитографии формируется резистная маска, покрывающая заданные области пленки IGZO. Далее, части пленки IGZO, которые не покрыты резистной маской, удаляются жидким травлением. После этого удаляется резистная маска. Таким образом создается оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b в форме островка. Необходимо отметить, что оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b может быть сформирован с помощью оксидно-полупроводниковой пленки, отличной от пленки IGZO.
Далее, как показано на фиг. 1(с), изолирующая пленка 9 осаждается по всей поверхности подложки 1, а после этого формируется рисунок изолирующей пленки 9.
В частности, сначала, например, пленка SiO2 (толщина: например, около 150 нм) формируется в качестве изолирующей пленки 9 на изолирующей пленке 5 и оксидно-полупроводниковом слое 7а, 7b с помощью метода CVD.
Изолирующая пленка 9 предпочтительно включает в себя оксидную пленку, такую как SiOy. Использование оксидной пленки позволяет при возникновении кислородных дефектов в оксидно-полупроводниковом слое 7а, 7b устранять кислородные дефекты с использованием кислорода, содержащегося в оксидной пленке, благодаря чему дефекты оксидирования в оксидно-полупроводниковом слое 7а, 7b могут быть уменьшены с большей эффективностью. Хотя при этом в качестве изолирующей пленки 9 используется один слой пленки SiO2, изолирующая пленка 9 может иметь многослойную структуру с нижним слоем из пленки SiO2 и верхним слоем из пленки SiNx. Толщина (или общая толщина соответствующих слоев в случае многослойной структуры) изолирующей пленки 9 предпочтительно составляет не менее 50 нм и не более 200 нм. Если она составляет 50 нм или более, поверхность оксидно-полупроводникового слоя 7а может быть защищена с большей надежностью на этапах формирования рисунка электродов истока/стока и т.п. С другой стороны, если она превышает 200 нм, более значительные разности уровней, возникающие у электрода истока и электрода стока, могут вызвать разрыв шины и т.п.
После этого с помощью фотолитографии формируется резистная маска, покрывающая заданные области изолирующей пленки 9. Далее, части изолирующей пленки, которые не покрыты резистной маской, удаляются жидким травлением. На данном этапе условия травления должны выбираться таким образом, чтобы в области формирования контактной площадки С осуществлялось травление не только изолирующей пленки 9, но и нижележащей изолирующей пленки 5, и чтобы оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b под изолирующей пленкой 9 не вытравливался в области формирования TFT А и области формирования накопительного конденсатора В. При этом в качестве газа для травления используется CF4/O2 (расход: 475 кубических сантиметров в минуту/25 кубических сантиметров в минуту), а сухое травление проводится в камере при установке температуры подложки 1 на уровне 60°С. Степень разрежения в камере составляет 15 мТ (~2000 Па). Силовая мощность составляет 1000 Вт, а время травления - 7 минут.
В результате этого в области формирования TFT А вытравливаются участки изолирующей пленки 9, на которых должны формироваться контакт истока и контакт стока, благодаря чему формируются два окна 11as и 11ad, сквозь которые оксидно-полупроводниковый слой 7а оставляется незащищенным от воздействия. Изолирующая пленка 9 покрывает область оксидно-полупроводникового слоя 7а, которая должна стать каналом, и выполняет функцию защитной пленки канала 9а. В области формирования накопительного конденсатора В вытравливается участок изолирующей пленки 9, который располагается над оксидно-полупроводниковым слоем 7b, благодаря чему формируется окно 11b, оставляющее незащищенным от воздействия оксидно-полупроводниковый слой 7b. В области формирования контактной площадки С последовательно вытравливаются участок изолирующей пленки 9, который располагается над соединительным элементом 3с, и нижележащая изолирующая пленка 5, благодаря чему образуется окно 11с, оставляющее незащищенным от воздействия соединительный элемент 3с. Диаметр окна 11с составляет, например, 20 мкм.
На данном этапе условия травления предпочтительно выбираются в соответствии с материалом изолирующих пленок 5 и 9 и т.д. таким образом, что изолирующая пленка 5 и изолирующая пленка 9 вытравливаются при использовании оксидно-полупроводникового слоя 7а, 7b в качестве ограничителя травления. В результате этого в области формирования контактной площадки С изолирующая пленка 5 и изолирующая пленка 9 вытравливаются одновременно (одновременное травление GI/ES), в то время как в области формирования TFT А и области формирования накопительного конденсатора В вытравливается только изолирующая пленка 9. Используемые при этом условия травления включают в себя в случае применения сухого травления тип газа для травления, температуру подложки 1, степень разрежения в вакууме и т.д. В случае применения жидкого травления сюда входят тип травителя, время травления и т.д.
Далее, как показано на фиг. 1(d), по всей поверхности подложки 1 формируется проводящая пленка. В настоящем варианте осуществления металлическая пленка, например, пленка Ti/Al/Ti, формируется, например, методом напыления. После этого формируется рисунок металлической пленки, например, с помощью фотолитографии.
В результате этого в области формирования TFT А на внутренней стороне окон 11as и 11ad и на изолирующей пленке 9 формируются шина истока 13as и электрод стока 13ad таким образом, чтобы они, соответственно, соприкасались с областями, расположенными на противоположных сторонах области оксидно-полупроводникового слоя 7а, которая должна стать областью канала. Электрод стока 13ad проходит над шиной накопительного конденсатора 3b и областью накопительного конденсатора В и соприкасается с оксидно-полупроводниковым слоем 7b сквозь окно 11b. Участок электрода стока 13ad, который соприкасается с оксидно-полупроводниковым слоем 7b, также выполняет функцию электрода накопительного конденсатора. Кроме того, в области формирования контактной площадки С соединительный элемент 13с, который электрически соединяется с соединительным элементом 3с, формируется на внутренней стороне окна 11с и на изолирующей пленке 9.
В настоящем описании область оксидно-полупроводникового слоя 7а, которая соприкасается с шиной истока 13as, называется «областью истока», в то время как область, которая соприкасается с электродом стока 13ad, называется «областью стока». Кроме того, область оксидно-полупроводникового слоя 7а, которая располагается на шине затвора 3а и помещается между областью истока и областью стока, называется «областью канала».
Таким образом, оксидно-полупроводниковый TFT формируется в области формирования TFT А, а накопительный конденсатор Cs формируется в области формирования накопительного конденсатора В. Необходимо отметить, что оксидно-полупроводниковый слой 7b, весьма вероятно, ввиду сухого повреждения станет проводником. В этом случае накопительный конденсатор Cs будет образован шиной накопительного конденсатора 3b и электродом стока 13ad и оксидно-полупроводниковым слоем 7b в качестве электродов и изолирующей пленкой 5 в качестве диэлектрика.
После этого, как показано на фиг. 1(е), пассивирующая пленка 15 осаждается по всей поверхности подложки 1 с тем, чтобы покрывать оксидно-полупроводниковый TFT и накопительный конденсатор Cs. В настоящем варианте осуществления в качестве пассивирующей пленки 15 методом CVD формируется оксидная пленка, такая как пленка SiO2 (толщина: например, около 265 нм). Необходимо отметить, что пассивирующая пленка 15 может представлять собой, например, один слой пленки SiO2 или иметь многослойную структуру с нижним слоем из пленки SiO2 и верхним слоем из пленки SiNx. В случае одного слоя из пленки SiO2 толщина пленки SiO2 предпочтительно составляет не менее 50 нм и не более 300 нм. В случае многослойной структуры из пленки SiO2 (нижний слой) и пленки SiNx (верхний слой), толщина пленки SiO2 предпочтительно составляет не менее 50 нм и не более 150 нм, а толщина пленки SiNx предпочтительно составляет не менее 50 нм и не более 200 нм.
Далее с помощью фотолитографии формируется рисунок пассивирующей пленки 15. В результате этого в области формирования накопительного конденсатора В сквозь пассивирующую пленку 15 формируется окно 17b, оставляющее незащищенным от воздействия электрод стока 13ad. Окно 17b формируется над накопительным конденсатором Cs. Кроме того, в области формирования контактной площадки С сквозь пассивирующую пленку 15 формируется окно 17с, оставляющее незащищенным от воздействия соединительный элемент 13с. Как показано на чертеже, окно 11с и окно 17с могут иметь практически одинаковую ширину; однако, если смотреть с направления нормали к поверхности подложки 1, окно 17с предпочтительно на размер меньше, чем окно 11с, и располагается в пределах отверстия 11с. В результате этого окна 11с и 17с осаждаются с тем, чтобы оказываться наложенными друг на друга, если смотреть с направления нормали к поверхности подложки, таким образом, что контактное отверстие в контактной площадке может быть образовано окнами 11с и 17с.
Далее, как показано на фиг. 1(f), на пассивирующей пленке 15 и в окнах 17b и 17c формируется прозрачная проводящая пленка, и формируется рисунок прозрачной проводящей пленки. В результате этого формируются пиксельный электрод 19, который соприкасается с незащищенной поверхностью электрода стока 13ad, и соединительный элемент 19с, который соприкасается с незащищенной поверхностью соединительного элемента 13с. Каждый пиксельный электрод 19 должен осаждаться отдельно для соответствующего пикселя.
В настоящем варианте осуществления прозрачная проводящая пленка наносится, например, методом напыления. В качестве прозрачной проводящей пленки используется, например, пленка оксидов индия и олова (ITO) (толщина: от 50 до 200 нм). Затем формируется рисунок пленки ITO с помощью известной фотолитографии.
Хотя на фиг. 1 для упрощения показан один пиксельный электрод 19, один накопительный конденсатор Cs и один тонкопленочный транзистор TFT, на TFT-подложке обычно имеется множество пиксельных площадок 101, так что пиксельный электрод 19, накопительный конденсатор Cs и тонкопленочный транзистор TFT размещаются для каждой из множества пиксельных площадок 101. Кроме того, в области размещения электродов 102 формируется столько же контактных площадок, сколько шин истока 13as и шин затвора 3а.
Хотя это и не показано, возможны случаи, в которых соединительный элемент затвор-исток для соединения шины истока с шиной затвора формируется в области размещения электродов 102. В таких случаях при формировании окна 11с в контактной площадке предпочтительно, чтобы изолирующая пленка 9 и изолирующая пленка 5 над шиной затвора вытравливались одновременно для формирования окна, оставляющего незащищенной от воздействия шину затвора (или ее соединительный элемент). Благодаря формированию шины истока в данном окне создается соединительный элемент затвор-исток, причем шина истока и шина затвора непосредственно соприкасаются.
Фиг. 2 и фиг. 3 представляют собой схемы, на которых схематически показано полупроводниковое устройство настоящего изобретения. Фиг. 2(а) представляет собой горизонтальную проекцию пиксельной площадки 101 полупроводникового устройства, в то время как фиг. 2(b) - (d) представляют собой горизонтальные проекции электрода затвора, электрода истока и соединительного элемента затвор-исток в области размещения электродов 102 полупроводникового устройства соответственно. Фиг. 3(а) представляет собой вид в разрезе по линии I-I', показанной на фиг. 2(а) и по линии II-II', показанной на фиг. 2(b) или по линии III-III', показанной на фиг. 2(с). Фиг. 3(b) представляет собой вид в разрезе по линии IV-IV', показанной на фиг. 2(d).
Как можно видеть из этих чертежей, на каждой пиксельной площадке 101 формируются шина истока 13as, проходящая по направлению вдоль строки пикселей, и шина затвора 3а и шина накопительного конденсатора 3b, проходящие по направлению вдоль столбца пикселей.
Вблизи точки, в которой пересекаются шина истока 13as и шина затвора 3а, формируется тонкопленочный транзистор TFT, а накопительный конденсатор Cs формируется над шиной накопительного конденсатора 3b.
Оксидно-полупроводниковый слой 7а TFT соединяется с шиной истока 13as и электродом стока 13ad, соответственно, через окна 11as и 11ad изолирующей пленки 9. Кроме того, электрод стока 13ad проходит над шиной накопительного конденсатора 3b и соединяется с пиксельным электродом 19 в окне 17b пассивирующей пленки 15 над накопительным конденсатором Cs.
Оксидно-полупроводниковый слой 7b накопительного конденсатора Cs соединяется с электродом накопительного конденсатора (который в данном случае является электродом стока 13ad) в окне 11b изолирующей пленки 9 и соединяется с пиксельным электродом 19 в окне 17b пассивирующей пленки 15. Если смотреть с направления нормали к поверхности подложки 1, окно 17b располагается в окне 11b.
На контактной площадке затвора и контактной площадке истока соединительный элемент 3с соединяется с соединительным элементом 13с в окне 11с, которое создается одновременным травлением изолирующей пленки 5 и изолирующей пленки 9, и соединяется с соединительным элементом 19с в окне 17с пассивирующей пленки 15. В настоящем варианте осуществления ввиду того, что окно 17с формируется в пассивирующей пленке 15 после формирования соединительного элемента 3с в окне 11с, соединительный элемент 3с покрывает торцевые поверхности изолирующих пленок 5 и 9 в окне 11с (на поверхности стенки окна 11с), но не покрывает торцевую поверхность пассивирующей пленки 15 в окне 17с (на поверхности стенки окна 17с). Если смотреть с направления нормали к поверхности подложки 1, окно 17с располагается в окне 11с.
В соединительном элементе затвор-исток соединительный элемент 3d шины затвора непосредственно соединяется с шиной истока 13as в окне 11d, которое создается одновременным травлением изолирующей пленки 5 и изолирующей пленки 9. Шина истока 13as сверху покрыта пассивирующей пленкой 15.
Полупроводниковое устройство настоящего изобретения, которое создается описанным выше способом со ссылкой на фиг. 1, дает следующие преимущества по сравнению с традиционными способами.
В традиционном способе, описанном в Патентном документе 1, сначала вытравливается только защитная пленка канала, а после формирования электродов истока/стока вытравливается пассивирующая пленка. Поэтому контактное отверстие, формируемое в контактной площадке, формируется одновременным травлением изолирующей пленки затвора и пассивирующей пленки (одновременным травлением GI/Pass). Однако при использовании этого способа, как описано выше, время травления является очень продолжительным в случае, если изолирующая пленка затвора и пассивирующая пленка формируются с использованием SiO2, и поверхность резистной пленки, которая используется в качестве маски для травления, может быть повреждена таким образом, что резистная пленка может не удаляться надлежащим образом с подложки.
При другом подходе в способе, описанном в Патентном документе 2, формируется пассивирующая пленка, имеющая многослойную структуру с верхним слоем органической изолирующей пленки и нижним слоем неорганической изолирующей пленки, при этом неорганическая изолирующая пленка и изолирующая пленка затвора вытравливаются с использованием органической изолирующей пленки в качестве маски, с помощью которой формируется контактное отверстие контактной площадки (одновременным травлением GI/Pass). Более того, при использовании этого способа время травления является очень продолжительным в случае, если неорганическая изолирующая пленка затвора и пассивирующая пленка формируются с использованием SiO2. Поэтому во время травления поверхность органической изолирующей пленки, используемой в качестве маски, может быть повреждена.
С другой стороны, в настоящем варианте осуществления контактное отверстие контактной площадки формируется в два отдельных этапа. В частности, травление изолирующей пленки 5, которая должна стать изолирующей пленкой затвора, и изолирующей пленки 9 для формирования защитной пленки канала (ограничителя травления) выполняется одновременно, тем самым формируя окно 11с (одновременное травление GI/ES). Затем, после формирования электродов истока/стока, отдельно от вышеупомянутого одновременного травления GI/ES вытравливается пассивирующая пленка 15 для формирования окна 17с в пассивирующей пленке 15 (травление Pass). Вообще говоря, толщина пассивирующей пленки 15 больше толщины изолирующей пленки 9 для формирования защитной пленки канала. Поэтому при одновременном травлении GI/ES настоящего варианта осуществления по сравнению с традиционным одновременным травлением GI/Pass, при котором изолирующая пленка затвора и пассивирующая пленка вытравливаются одновременно, общая толщина пленок, подлежащих травлению (вытравливаемых пленок) может быть уменьшена.
Более того, при использовании традиционных способов может оказаться сложным контролировать конусную форму контактного отверстия. В традиционных способах конусная форма контактного отверстия контактной площадки контролируется исходя из условий травления при одновременном травлении GI/Pass. С другой стороны, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, контроль основан на условиях травления при травлении, главным образом, исключительно пассивирующей пленки 15 (травлении Pass). Вообще говоря, если имеется тот же материал вытравливаемой пленки, меньше внимания необходимо уделять повреждению, вызываемому маской для травления (резистной пленкой), что означает, что выбор условий травления упрощается, поскольку вытравливаемая пленка тоньше. Следовательно, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, в случае если вытравливаемая пленка может быть выполнена тоньше, чем в традиционных способах, можно контролировать конусную форму поверхности стенки контактного отверстия с более высокой точностью.
В частности, в случае если и изолирующая пленка затвора, и пассивирующая пленка имеют многослойную структуру (например, двухслойную структуру), в традиционных способах необходимо будет вытравливать четыре слоя пленки, что значительно затрудняет контроль конусной формы. В настоящем варианте осуществления даже в таких случаях конусная форма может контролироваться посредством вытравливания двух слоев пленки, которые составляют пассивирующую пленку, тем самым значительно улучшая контролируемость конусной формы.
Таким образом, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, с большей надежностью обеспечивается, чтобы поверхность стенки контактного отверстия была наклонена относительно нормали к подложке под заданным углом (углом конусности), благодаря чему нарушение любой шины, формируемой над контактным отверстием, может быть предотвращено. Следовательно, обеспечивается электрическое соединение между шиной истока или шиной затвора на контактной площадке и входной секцией управляющей схемы.
Кроме того, традиционно в соединительном элементе затвор-исток шина затвора и шина истока электрически соединяются через прозрачную проводящую пленку для формирования пиксельных электродов (например, фиг. 4 Патентного документа 4). Это приводило к проблеме, состоящей в том, что если поверхность стенки контактного отверстия соединительного элемента затвор-исток недостаточно наклонена относительно нормали к подложке, шина истока, составляющая поверхность стенки, и прозрачная проводящая пленка, сформированная на поверхности стенки, не могут быть электрически соединены.
С другой стороны, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, изолирующая пленка (изолирующая пленка затвора) 5 и изолирующая пленка 9 вытравливаются одновременно, и, следовательно, может формироваться такой соединительный элемент затвор-исток, что соединительный элемент 3d шины затвора и шина истока 13as непосредственно соприкасаются. Поэтому даже если поверхность стенки контактного отверстия является почти ненаклонной, независимо от конусной формы поверхности стенки контактного отверстия шина затвора 3а и шина истока 13as могут электрически соединяться с большей надежностью.
Кроме того, настоящий вариант осуществления также дает следующее преимущество по сравнению конструкцией, описанной в Патентном документе 3.
В конструкции, описанной в Патентном документе 3, рисунок электрода затвора, изолирующей пленки затвора и оксидно-полупроводникового слоя формируется с использованием одной и той же маски. Боковые стенки этих слоев покрываются изолирующей пленкой, которая выполняет функцию ограничителя травления. В этой конструкции только изолирующая пленка, выполняющая функцию ограничителя травления, предусматривается между боковой стенкой электрода затвора и электродом истока, что приводит к возможности короткого замыкания между этими электродами. С другой стороны, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, изолирующая пленка 5, которая должна стать изолирующей пленкой затвора, оксидно-полупроводниковый слой 7а и изолирующая пленка 9, выполняющая функцию ограничителя травления, длиннее, чем шина затвора 3а в направлении по длине канала, при этом боковая стенка шины затвора 3а покрыта изолирующей пленкой 5, оксидно-полупроводниковым слоем 7а и изолирующей пленкой 9. Следовательно, по меньшей мере, два слоя изолирующей пленки (т.е., изолирующая пленка 5 и изолирующая пленка 9) существуют между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора 3а и шиной истока 13as и между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора 3а и электродом истока 13ad. В результате этого вышеупомянутое короткое замыкание может быть предотвращено. Более того, даже в случаях, когда изолирующая пленка 5 снабжена отверстием, особенно на участке изолирующей пленки 5, который располагается между шиной затвора 3а и электродом истока/стока 13as, 13ad, изолирующая пленка 9 может покрывать ее, тем самым предотвращая возникновение между ними точечного дефекта.
В настоящем варианте осуществления предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, одна из пленок - изолирующей пленки 5, изолирующей пленки 9 и пассивирующей пленки 15 - содержала SiO2. В результате этого из любой из таких пленок кислород будет поступать в оксидно-полупроводниковый слой 7а, который должен стать активным слоем TFT, благодаря чему кислородные дефекты, возникающие в оксидно-полупроводниковом слое 7а, могут быть дополнительно уменьшены. В результате этого в оксидно-полупроводниковом слое 7а может быть предотвращено низкое сопротивление из-за кислородных дефектов, благодаря чему токи утечки и гистерезис могут быть уменьшены. В частности, будет более эффективным, если поверхность любой из таких изолирующих пленок, которая располагается со стороны оксидно-полупроводникового слоя 7а (т.е., верхняя поверхность изолирующей пленки 5, нижняя поверхность изолирующей пленки 9 и нижняя поверхность пассивирующей пленки 15), будет изготовлена из SiO2.
Кроме того, предпочтительно, чтобы изолирующая пленка 9, включающая в себя защитную пленку канала 9а, покрывала всю верхнюю поверхность (за исключением областей истока/стока) и всю боковую поверхность оксидно-полупроводникового слоя 7а в форме островка. При использовании такой конструкции на этапе формирования рисунка для формирования электродов истока/стока, показанных на фиг. 1(d), появление кислородных дефектов в канальной области оксидно-полупроводникового слоя 7а и в его окрестности из-за реакций окисления-восстановления может быть предотвращено. В результате этого в оксидно-полупроводниковом слое 7а может быть предотвращено низкое сопротивление из-за кислородных дефектов, благодаря чему токи утечки и гистерезис могут быть уменьшены. Кроме того, предпочтительно, чтобы изолирующая пленка 9 была длиннее, чем оксидно-полупроводниковый слой 7а в направлении по ширине канала, и соприкасалась также с верхней поверхностью изолирующей пленки 5, расположенной в окрестности боковой стенки оксидно-полупроводникового слоя 7а. В результате этого изолирующая пленка 9 с большей надежностью будет защищать не только верхнюю поверхность, но и боковую стенку оксидно-полупроводникового слоя 7а.
Оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b настоящего варианта осуществления предпочтительно является, например, слоем полупроводника типа Zn-O (ZnO), полупроводника типа In-Ga-Zn-O (IGZO) или полупроводника типа Zn-Ti-O (ZTO).
(Вариант осуществления 2)
Ниже со ссылкой на чертежи описывается способ изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 2 настоящего изобретения. Настоящий вариант осуществления отличается от Варианта осуществления 1 тем, что в качестве электрода накопительного конденсатора вместо электрода истока используется пиксельный электрод.
Фиг. 4(a) - (f) представляют собой схематические поэтапные виды в разрезе для описания способа изготовления полупроводникового устройства настоящего варианта осуществления. Для простоты составляющие элементы, подобные изображенным на фиг. 1, будут обозначаться теми же ссылочными позициями, а их описания будут опущены.
Сначала, как показано на фиг. 4(а), шина затвора 3а формируется в области формирования TFT А подложки 1, в которой должен формироваться TFT; шина накопительного конденсатора 3b формируется в области формирования накопительного конденсатора В, в которой должен формироваться накопительный конденсатор; и соединительный элемент 3с шины затвора формируется в области формирования контактной площадки С, в которой должен формироваться контакт затвора/истока. Способы формирования и материалы шин 3а и 3b и соединительного элемента 3с аналогичны способам и материалам, описанным выше со ссылкой на фиг. 1(а).
Далее, как показана на фиг. 4(b) изолирующая пленка 5 формируется таким образом, чтобы покрывать шину затвора 3а, шину накопительного конденсатора 3b и соединительный элемент 3с. Затем оксидно-полупроводниковый слой в форме островка 7а, который должен стать канальным слоем TFT, формируется в области формирования TFT А, и оксидно-полупроводниковый слой в форме островка 7b формируется в области формирования накопительного конденсатора В. Способы формирования и материалы изолирующей пленки 5 и оксидно-полупроводникового слоя 7а, 7b аналогичны способам и материалам, описанным выше со ссылкой на фиг. 1(b).
Далее, как показано на фиг. 4(с), по всей поверхности подложки 1 осаждается изолирующая пленка 9, а после этого формируется рисунок изолирующей пленки 9. В результате этого в области формирования TFT А вытравливаются участки изолирующей пленки 9, на которых должны формироваться контакт истока и контакт стока, благодаря чему формируются два окна 11as и 11ad, оставляющие незащищенным от воздействия оксидно-полупроводниковый слой 7а. Изолирующая пленка 9 покрывает область оксидно-полупроводникового слоя 7а, которая должна стать каналом, и выполняет функцию защитной пленки канала 9а. В области формирования накопительного конденсатора В вытравливается участок изолирующей пленки 9, расположенный над оксидно-полупроводниковым слоем 7b, благодаря чему формируется окно 11b, оставляющее незащищенным от воздействия оксидно-полупроводниковый слой 7b. В области формирования контактной площадки С последовательно вытравливаются участок изолирующей пленки 9, который располагается над соединительным элементом 3с, и нижележащая изолирующая пленка 5, благодаря чему создается окно 11с, оставляющее незащищенным от воздействия соединительный элемент 3с. Способы формирования, материал и способ травления изолирующей пленки 9 аналогичны способам и материалам, описанным выше со ссылкой на фиг. 1(с).
Далее, как показано на фиг. 4(d), после осаждения проводящей пленки по всей поверхности подложки 1 формируется ее рисунок. В результате этого в области формирования TFT А на внутренней стороне окон 11as и 11ad и на изолирующей пленке 9 формируются шина истока 23as и электрод стока 23ad с тем, чтобы соответствующим образом соприкасаться с областями, расположенными на противоположных сторонах области оксидно-полупроводникового слоя 7а, которая должна стать канальной областью. Электрод стока 23ad в настоящем варианте осуществления имеет структуру в форме островка, покрывающую участок оксидно-полупроводникового слоя 7а, и не простирается в область формирования накопительного конденсатора В в отличие от Варианта осуществления 1. В области формирования контактной площадки С на внутренней стороне окна 11с и на изолирующей пленке 9 формируется соединительный элемент 23с, который соприкасается с соединительным элементом 3с. В настоящем варианте осуществления с помощью этапа травления удаляется также участок проводящей пленки, который располагается на поверхности оксидно-полупроводникового слоя 7b в области формирования накопительного конденсатора В (т.е., внутри отверстия 11b). Таким образом в области формирования TFT А формируется оксидно-полупроводниковый TFT. Материал и способ формирования проводящей пленки аналогичны материалу и способу, описанным выше со ссылкой на фиг. 1(d).
После этого, как показано на фиг. 4(е), по всей поверхности подложки 1 наносится пассивирующая пленка 25. Далее формируется рисунок пассивирующей пленки 25 с помощью этапов фотолитографии, жидкого травления и удаления/очистки резиста. В результате этого в области формирования TFT А на пассивирующей пленке 25 формируется окно 27а, оставляющее незащищенной от воздействия поверхность электрода стока 23ad. Кроме того, в области формирования накопительного конденсатора В формируется окно 27b, оставляющее незащищенной от воздействия поверхность оксидно-полупроводникового слоя 7b. Кроме того, в области формирования контактной площадки С формируется окно 27с, оставляющее незащищенным от воздействия соединительный элемент 23с. Материал, способ формирования и способ травления пассивирующей пленки 25 аналогичны материалу и способу, описанным выше со ссылкой на фиг. 1(е).
После этого, как описано на фиг. 4(f), прозрачная проводящая пленка (например, пленка ITO) формируется на пассивирующей пленке 25 и на внутренней стороне окон 27а, 27b и 27с, и формируется рисунок прозрачной проводящей пленки. В результате этого формируются пиксельный электрод 29, который соприкасается с открытой поверхностью электрода стока 23ad и оксидно-полупроводникового слоя 7b, и соединительный элемент 29с, который соприкасается с открытой поверхностью соединительного элемента 23с.
В настоящем варианте осуществления с помощью данного этапа формируется накопительный конденсатор Cs в области формирования накопительного конденсатора В. Накопительный конденсатор Cs образован шиной накопительного конденсатора 3b и оксидно-полупроводниковым слоем 7b и пиксельным электродом 29 в качестве электродов и изолирующей пленкой 5 в качестве диэлектрика.
Фиг. 5 и фиг. 6 представляют собой схемы, на которых схематически показано полупроводниковое устройство настоящего изобретения. Фиг. 5(а) представляет собой горизонтальную проекцию пиксельной площадки 201 полупроводникового устройства, в то время как фиг. 5(b) - (d) представляют собой горизонтальные проекции электрода затвора, электрода истока и соединительного элемента затвор-исток в области размещения электродов 202 полупроводникового устройства соответственно. Фиг. 6(а) представляет собой вид в разрезе по линии I-I', показанной на фиг. 5(а) и по линии II-II', показанной на фиг. 5(b) или по линии III-III', показанной на фиг. 5(с). Фиг. 6(b) представляет собой вид в разрезе по линии IV-IV', показанной на фиг. 5(d).
Как можно видеть из этих чертежей, на каждой пиксельной площадке 201 формируются шина истока 23as, проходящая по направлению вдоль строки пикселей, и шина затвора 3а и шина накопительного конденсатора 3b, проходящие по направлению вдоль столбца пикселей. Вблизи точки, в которой пересекаются шина истока 23as и шина затвора 3а, формируется тонкопленочный транзистор TFT. Оксидно-полупроводниковый слой 7а TFT соединяется с шиной истока 23as и электродом стока 23ad, соответственно, в окнах 11as и 11ad изолирующей пленки 9. Электрод стока 23ad электрически соединяется с пиксельным электродом 29 в окне 27а пассивирующей пленки 25.
На шине накопительного конденсатора 3b формируется накопительный конденсатор Cs. Оксидно-полупроводниковый слой 7b накопительного конденсатора Cs соединяется с пиксельным электродом 29 в контактном отверстии, которое образовано окном 11b изолирующей пленки 9 и окном 27b пассивирующей пленки 25. Поэтому пиксельный электрод 29 также выполняет функцию электрода накопительного конденсатора. Если смотреть с направления нормали к поверхности подложки 1, окно 27b располагается в окне 11b.
На контактной площадке затвора и контактной площадке истока соединительный элемент 3с соединяется с соединительным элементом 23с в окне 11с, которое создается одновременным травлением изолирующей пленки 5 и изолирующей пленки 9. Соединительный элемент 23с соединяется с соединительным элементом 29с в окне 27с пассивирующей пленки 25. В настоящем варианте осуществления, как в Варианте осуществления 1, окно 27с формируется в пассивирующей пленке 25 после формирования соединительного элемента 23с в окне 11с таким образом, что соединительный элемент 23с покрывает торцевые поверхности изолирующих пленок 5 и 9 в окне 11с (на поверхности стенки окна 11с), но не покрывает торцевую поверхность пассивирующей пленки 25 в окне 27с (на поверхности стенки окна 27с). Если смотреть с направления нормали к поверхности подложки 1, окно 27с располагается в окне 11с.
В настоящем варианте осуществления в области размещения электродов 202 подложки 1 также может быть сформирован соединительный элемент затвор-исток. В соединительном элементе затвор-исток соединительный элемент 3d шины затвора непосредственно соединяется с шиной истока 23as в окне 11с, которое создается одновременным травлением изолирующей пленки 5 и изолирующей пленки 9. Шина истока 23as покрывается пассивирующей пленкой 25.
В соответствии с настоящим вариантом осуществления, контактное отверстие контактной площадки формируется с помощью травления изолирующей пленки 5, которая должна стать изолирующей пленкой затвора, и изолирующей пленки 9 для формирования защитной пленки канала (ограничителя травления) (одновременного травления GI/ES) и травления пассивирующей пленки 25 (травления Pass). Поэтому время травления может быть значительно сокращено по сравнению с традиционными способами, в которых изолирующая пленка затвора и пассивирующая пленка вытравливаются одновременно. Поэтому аналогично Варианту осуществления 1 повреждение маски для травления может быть уменьшено. Кроме того, конусная форма поверхности стенки контактного отверстия может контролироваться с более высокой точностью. Кроме того, в соединительном элементе затвор-исток соединительный элемент 3d шины затвора и шина истока 23as могут соединяться непосредственно таким образом, что соединительный элемент 3d шины затвора и шина истока 23as могут электрически соединяться с большей надежностью независимо от конусной формы поверхности стенки контактного отверстия соединительного элемента затвор-исток.
Кроме того, настоящий вариант осуществления в отличие от Варианта осуществления 1 дает следующие преимущества. В варианте осуществления 1 структура электрода стока в форме островка простирается до накопительного конденсатора Cs с тем, чтобы использоваться в качестве электрода накопительного конденсатора. С другой стороны, в настоящем варианте осуществления электрод стока не формируется на накопительном конденсаторе Cs. Эта конструкция реализуется потому, что оксидно-полупроводниковый слой 7b в области формирования накопительного конденсатора В выполняет функцию ограничителя травления на этапе формирования рисунка проводящей пленки для формирования шины истока 23as, электрода стока 23ad и соединительного элемента 23с (фиг. 4(d)).
Обычно при использовании электрода стока в качестве электрода накопительного конденсатора, как в случае Варианта осуществления 1, необходимо предусматривать некоторый запас для обеспечения того, чтобы электрод стока и шина накопительного конденсатора перекрывались. Поэтому принимается такая конструкция, что одно из следующего - либо шина накопительного конденсатора, либо электрод стока - имеет крупную плоскую форму. Например, в Варианте осуществления 1 принята такая конструкция, в которой ширину шины накопительного конденсатора превышает ширина вышележащего электрода стока. И электрод стока, и электрод накопительного конденсатора изготавливаются из металлической пленки или чего-нибудь подобного, и увеличение их плоской формы будет являться причиной пониженной светосилы.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления необходимо предусматривать некоторый запас для обеспечения того, чтобы шина накопительного конденсатора 3b перекрывалась с оксидно-полупроводниковым слоем 7b и пиксельным электродом 29. По этой причине оксидно-полупроводниковый слой 7b и пиксельный электрод 29 выполняются таким образом, чтобы они имели большую ширину, чем ширина шины накопительного конденсатора 3b. Однако как оксидно-полупроводниковый слой 7b, так и пиксельный электрод 29 являются прозрачными и, следовательно, не будут являться причиной пониженной светосилы, даже если они выполнены увеличенной конфигурации. Таким образом, светосила может быть увеличена по сравнению с Вариантом осуществления 1.
(Вариант осуществления 3)
Ниже со ссылкой на чертежи описывается способ изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 3 настоящего изобретения. Настоящий вариант осуществления отличается от описанных выше вариантов осуществления тем, что между пассивирующей пленкой и пиксельным электродом формируется органическая изолирующая пленка.
Фиг. 7(a) - (с) представляют собой поэтапные виды в разрезе для описания способа изготовления полупроводникового устройства настоящего варианта осуществления. Для простоты составляющие элементы, подобные изображенным на фиг. 4, будут обозначаться теми же ссылочными позициями, а их описания будут опущены.
Сначала, как показано на фиг. 7(а), с помощью способа, аналогичного используемому в Варианте осуществления 2 (фиг. 4(а) - (d)), на подложке 1 формируются шина затвора 3а, шина накопительного конденсатора 3b, соединительный элемент 3с, изолирующая пленка 5, оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b, изолирующая пленка 9, шина истока 23as, электрод стока 23ad и соединительный элемент 23с.
Далее, как показано на фиг. 7(b), на поверхности подложки 1 в указанном порядке формируются пассивирующая пленка 25 и органическая изолирующая пленка 36. При этом в качестве пассивирующей пленки 25, например, с помощью метода CVD формируется оксидная пленка, имеющая толщину от 50 нм до 300 нм. Органическая изолирующая пленка 36 формируется, например, нанесением пленки акриловой смолы толщиной не менее 1 мкм и не более 4 мкм. Предпочтительно, чтобы с помощью органической изолирующей пленки 36 поверхность подложки 1 была планаризована.
Далее, после формирования рисунка органической изолирующей пленки 36 с помощью фотолитографии, формируется рисунок пассивирующей пленки 25 сухим травлением с использованием органической изолирующей пленки 36 в качестве маски. В результате этого в области формирования TFT А сквозь пассивирующую пленку 25 и органическую изолирующую пленку 36 формируется окно 37а, оставляющее незащищенным от воздействия электрод стока 23ad. Кроме того, в области формирования накопительного конденсатора В формируется окно 37b, оставляющее незащищенным от воздействия оксидно-полупроводниковый слой 7b. Кроме того, в области формирования контактной площадки С формируется окно 37с, оставляющее незащищенным от воздействия соединительный элемент 23с.
После этого, как показано на фиг. 7(с), прозрачная проводящая пленка (например, пленка ITO) формируется на пассивирующей пленке 25 и в окнах 37а, 37b и 37с, и формируется рисунок прозрачной проводящей пленки. При этом формируются пиксельный электрод 29, который соприкасается с открытой поверхностью электрода стока 23ad и оксидно-полупроводникового слоя 7b, и соединительный элемент 29с, который соприкасается с открытой поверхностью соединительного элемента 23с. Пиксельный электрод 29 также выполняет функцию электрода накопительного конденсатора Cs. Таким образом создается полупроводниковое устройство настоящего варианта осуществления.
Горизонтальная проекция полупроводникового устройства настоящего варианта осуществления аналогична горизонтальной проекции полупроводникового устройства Варианта осуществления 2, описанного выше со ссылкой на фиг. 5. Однако окна 27а, 27b и 27с пассивирующей пленки 25, показанной на фиг. 5, следует воспринимать как окна 37а, 37b и 37с пассивирующей пленки 25 и органической изолирующей пленки 36 настоящего варианта осуществления. Кроме того, вид в разрезе соединительного элемента затвор-исток в настоящем варианте осуществления аналогичен виду в разрезе соединительного элемента затвор-исток Варианта осуществления 2, показанного на фиг. 6(b).
В соответствии с настоящим вариантом осуществления, контактное отверстие контактной площадки формируется с помощью травления изолирующей пленки 5, которая должна стать изолирующей пленкой затвора, и изолирующей пленки 9 для формирования защитной пленки канала (ограничителя травления) (одновременного травления GI/ES) и травления органической изолирующей пленки 36 (травления Pass). Поэтому время травления может быть значительно сокращено по сравнению с традиционными способами, в которых изолирующая пленка затвора и пассивирующая пленка вытравливаются одновременно. Поэтому аналогично вышеописанным вариантам осуществления повреждение маски для травления может быть уменьшено. Кроме того, конусная форма поверхности стенки контактного отверстия может контролироваться с более высокой точностью. Кроме того, в соединительном элементе затвор-исток соединительный элемент 3d шины затвора и шина истока 23as могут электрически соединяться с большей надежностью. Кроме того, как в Варианте осуществления 2, может быть предусмотрен некоторый запас для обеспечения перекрытия шины накопительного конденсатора 3b, оксидно-полупроводникового слоя 7b и пиксельного электрода 29 без снижения светосилы.
Настоящий вариант осуществления дает также преимущество, состоящее в том, что если нарушается соединительный элемент 23с в контактном отверстии контактной площадки, электрическое соединение между шиной затвора 3с и соединительным элементом 29с может быть создано с большей надежностью.
Фиг. 8 представляет собой увеличенный вид в разрезе, иллюстрирующий контактную площадку в случае, в котором нарушение возникло в соединительном элементе 23с. Как показано на чертеже, в случае, в котором поверхность стенки окна 11с, образованная изолирующей пленкой 5 и изолирующей пленкой 9, не имеет требуемой конусной формы (например, поверхность стенки окна 11с практически перпендикулярна поверхности подложки 1), нарушение может произойти в соединительном элементе 23с, сформированном внутри окна 11с. Если соединительный элемент 23с нарушен, пассивирующая пленка 25 будет осаждаться только на нарушенный соединительный элемент 23с методом CVD или подобным методом. С другой стороны, поскольку органическая изолирующая пленка 36 должна наноситься таким образом, чтобы покрывать поверхность стенки окна 11с, любой пробел, возникающий из-за нарушения, будет закрыт, благодаря чему будет получено окно 37с с более гладкой поверхностью стенки. В результате этого соединительный элемент 29с, осаждаемый в окне 37с, вряд ли будет нарушен. Вследствие этого, как показано на чертеже, даже если в соединительном элементе 23с возникает нарушение, соединительный элемент 29с и шина затвора 3с могут электрически соединяться через соединительный элемент 23с.
Считается, что даже если на пассивирующей пленке предусматривается органическая изолирующая пленка, как в способе, описанном в Патентном документе 1, преимущество, которое описывалось со ссылкой на фиг. 8, не будет получено, если неорганическая изолирующая пленка и изолирующая пленка затвора вытравливаются одновременно (одновременное травление Pass/GI). Как отмечалось ранее, в оксидно-полупроводниковом TFT пленки SiO2 предпочтительно используются в качестве изолирующей пленки затвора, защитной пленки канала и пассивирующей пленки. Это происходит потому, что поскольку пленка SiO2 имеет более низкую скорость травления, чем пленки SiNx, это затрудняет контроль состояния поверхности или конусной формы органической изолирующей пленки, которая является маской для травления во время одновременного травления Pass/GI.
Конструкция полупроводникового устройства настоящего варианта осуществления не ограничивается конструкцией, описанной выше со ссылкой на фиг. 7. Фиг. 9 и фиг. 10 представляют собой виды в разрезе, на которых показаны другие примеры полупроводникового устройства настоящего варианта осуществления.
В примере, показанном на фиг. 7, на пассивирующей пленке 25 формируется органическая изолирующая пленка 36. Однако, как показано на фиг. 9, органическая изолирующая пленка 36 может формироваться вместо этого на пассивирующей пленке 15 полупроводникового устройства Варианта осуществления 1. Горизонтальная проекция полупроводникового устройства, показанная на фиг. 9, аналогична горизонтальной проекции полупроводникового устройства Варианта осуществления 1, показанной на фиг. 2. Однако окна 17b и 17с пассивирующей пленки 15, показанной на фиг. 2, следует воспринимать как окна пассивирующей пленки 15 и органической изолирующей пленки 36 настоящего варианта осуществления. Кроме того, вид в разрезе соединительного элемента затвор-исток аналогичен виду в разрезе соединительного элемента затвор-исток Варианта осуществления 1, показанного на фиг. 3(b). Полупроводниковое устройство, показанное на фиг. 9, дает те же эффекты, что и Вариант осуществления 1. Кроме того, как описывалось выше со ссылкой на фиг. 8, даже если в соединительном элементе 13с возникает нарушение, в контактной площадке может обеспечиваться электрическое соединение между шинами.
В примере, показанном на фиг. 7, пассивирующая пленка 25 и органическая изолирующая пленка 36 формируются также в области формирования контактной площадки С. Однако, как показано на фиг. 10, пассивирующая пленка 25 и органическая изолирующая пленка 36 не обязательно должны формироваться в области формирования контактной площадки С. При этом также в случае, когда органическая изолирующая пленка 36 формируется на пассивирующей пленке 15, как показано на фиг. 9, пассивирующая пленка 15 и органическая изолирующая пленка 36 не обязательно должны формироваться в области формирования контактной площадки С.
(Вариант осуществления 4)
Ниже со ссылкой на чертежи описывается способ изготовления полупроводникового устройства в соответствии с Вариантом осуществления 4 настоящего изобретения. Настоящий вариант осуществления отличается от описанных выше вариантов осуществления тем, что в качестве изолирующей пленки затвора формируется многослойная пленка, имеющая нижний слой из пленки SiNx и верхний слой из пленки SiO2, и что в качестве пассивирующей пленки формируется многослойная пленка, имеющая нижний слой из пленки SiO2 и верхний слой из пленки SiNx.
Фиг. 11(a)-(с) представляют собой поэтапные виды в разрезе для описания способа изготовления полупроводникового устройства настоящего варианта осуществления. Для простоты составляющие элементы, подобные изображенным на фиг. 4, будут обозначаться теми же ссылочными позициями, а их описания будут опущены.
Сначала, как показано на фиг. 11(а), на подложке 1 формируются шина затвора 3а, шина накопительного конденсатора 3b и соединительный элемент 3с. Способ формирования шины затвора 3а, шины накопительного конденсатора 3b и соединительного элемента 3с аналогичен способу, описанному выше со ссылкой на фиг. 1(а).
Далее, как показано на фиг. 11(b), в указанном порядке формируются пленка SiNx 5L и пленка SiO2 5U таким образом, чтобы покрывать шину затвора 3а, шину накопительного конденсатора 3b и соединительный элемент 3с, тем самым образуя изолирующую пленку 5. После этого на изолирующей пленке 5 формируется оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b.
При этом методом CVD формируются пленка SiNx 5L, имеющая толщину, например, не менее 200 нм и не более 500 нм, и пленка SiO2 5U, имеющая толщину, например, не менее 20 нм и не более 150 нм. Оксидно-полупроводниковый слой 7а, 7b создается формированием пленки IGZO, имеющей толщину, например, не менее 30 нм и не более 300 нм, методом напыления и формирования ее рисунка. Способ формирования оксидно-полупроводникового слоя 7а, 7b аналогичен способу, описанному выше со ссылкой на фиг. 1(b).
Далее, хотя это и не показано, на поверхность подложки 1 осаждается изолирующая пленка 9 способом, описанным выше со ссылкой на фиг. 1(с). После этого в области формирования TFT А в изолирующей пленке 9 формируются окно для формирования контакта истока и окно для формирования контакта стока; и в области формирования накопительного конденсатора В в изолирующей пленке 9 формируется окно, оставляющее незащищенным от воздействия оксидно-полупроводниковый слой 7b. Вместе с этим, в области формирования контактной площадки С для формирования окна вытравливаются изолирующая пленка 9 и изолирующая пленка 5. Далее с помощью способа, описанного выше со ссылкой на фиг. 4(d), на изолирующей пленке 9 и в окне изолирующей пленки 9 формируется металлическая пленка, и формируется ее рисунок для формирования шины истока 23as, электрода стока 23ad и соединительного элемента 23с.
После этого, как показано на фиг. 11(с), в указанном порядке на поверхности подложки 1 формируются пленка SiO2 25L и пленка SiNx 25U, тем самым формируя пассивирующую пленку 25. В настоящем варианте осуществления метод CVD используется при этом для формирования пленки SiO2 25L, имеющей толщину, например, не менее 50 нм и не более 150 нм, и пленки SiNx 25U, имеющей толщину, например, не менее 50 нм и не более 200 нм.
Далее с помощью этапов фотолитографии, жидкого травления и удаления резиста/очистки формируется рисунок пассивирующей пленки 25. В результате этого в области формирования TFT А в пассивирующей пленке 25 формируется окно 27а, оставляющее незащищенным от воздействия электрод стока 23ad. Кроме того, в области формирования накопительного конденсатора В формируется окно 27b, оставляющее незащищенным от воздействия оксидно-полупроводниковый слой 7b. При этом в области формирования контактной площадки С формируется окно 27с, оставляющее незащищенным от воздействия соединительный элемент 23с.
После этого, хотя это и не показано, как описывалось выше со ссылкой на фиг. 4(f), прозрачная проводящая пленка (например, пленка ITO) формируется на пассивирующей пленке 25 и в окнах 27а, 27b и 27с, и формируется рисунок прозрачной проводящей пленки. В результате этого формируются пиксельный электрод 29, который соприкасается с открытой поверхностью электрода стока 23ad и оксидно-полупроводникового слоя 7b, и соединительный элемент 29с, который соприкасается с открытой поверхностью соединительного элемента 23с.
Горизонтальная проекция полупроводникового устройства настоящего варианта осуществления аналогична горизонтальной проекции полупроводникового устройства Варианта осуществления 2, описанного выше со ссылкой на фиг. 5. Кроме того, вид в разрезе соединительного элемента затвор-исток в настоящем варианте осуществления аналогичен виду в разрезе соединительного элемента затвор-исток Варианта осуществления 2, показанного на фиг. 6(b).
В соответствии с настоящим вариантом осуществления, достигаются эффекты, аналогичные эффектам Варианта осуществления 2. Кроме того, использование многослойных пленок, состоящих из пленки SiO2 и пленки SiNx, в качестве изолирующей пленки (изолирующей пленки затвора) 5 и пассивирующей пленки 25 дает следующее преимущество.
В оксидно-полупроводниковом TFT при использовании одного слоя пленки SiNx в качестве изолирующей пленки затвора и пассивирующей пленки существует возможность того, что содержание кислорода в оксидно-полупроводниковом слое может уменьшиться, поскольку термическая обработка проводится в то время, когда оксидно-полупроводниковый слой соприкасается с SiNx во время процесса изготовления. Кроме того, оксидно-полупроводниковый слой восприимчив к повреждению плазмой при формировании пленки SiNx. В результате этого характеристики оксидно-полупроводникового TFT могут ухудшиться. С другой стороны, при использовании одного слоя пленки SiO2 в качестве изолирующей пленки затвора и пассивирующей пленки вышеупомянутых проблем удается избежать, но пленку SiO2 необходимо изготавливать толстой, чтобы достичь напряжения пробоя исток-затвор, поскольку пленка SiO2 имеет более низкую диэлектрическую проницаемость, чем пленка SiNx. Это может понизить ток включения TFT.
С другой стороны, при использовании многослойных пленок, состоящих из пленки SiO2 и пленки SiNx, в качестве изолирующей пленки затвора и пассивирующей пленки, даже если они тоньше, чем изолирующая пленка затвора или пассивирующая пленка, состоящая только из пленки SiO2, может быть достигнуто достаточное напряжение пробоя. Поэтому уменьшение тока включения TFT, связанное с изолирующей пленкой затвора и пассивирующей пленкой, может быть предотвращено. Кроме того, в каждой многослойной пленке за счет осаждения пленки SiO2 в качестве пленки, которая соприкасается с оксидно-полупроводниковым слоем или которая является ближайшей к оксидно-полупроводниковому слою, можно предотвратить уменьшение содержания кислорода в оксидно-полупроводниковом слое из-за SiNx и предотвратить повреждение плазмой оксидно-полупроводникового слоя при формировании пленки SiNx.
Изолирующая пленка 5 настоящего варианта осуществления может иметь какую-либо многослойную структуру, включающую в себя пленку SiO2 и пленку SiNx, в которой верхний слой многослойной структуры, т.е., слой, который соприкасается с нижней поверхностью оксидно-полупроводникового слоя, является пленкой SiO2. Подобным образом пассивирующая пленка 25 может иметь какую-либо многослойную структуру, включающую в себя пленку SiO2 и пленку SiNx, в которой верхний слой многослойной структуры, т.е., слой, расположенный ближе всего к стороне оксидно-полупроводникового слоя, является пленкой SiO2. Хотя и изолирующая пленка 5, и пассивирующая пленка 25 имеют многослойную структуру в примере, показанном на фиг. 11, вышеописанный эффект может быть получен при условии, что только одна из них имеет вышеупомянутую многослойную структуру. Однако более заметный эффект может быть получен в тех случаях, когда обе пленки 5 и 25 имеют вышеупомянутую многослойную структуру.
В традиционных способах травление пассивирующей пленки и изолирующей пленки затвора осуществляется одновременно (одновременное травление Pass/GI). Поэтому если бы эти пленки были многослойными пленками, как упоминалось выше, пленки SiNx/SiO2/SiO2/SiNx вытравливались бы одновременно. Иными словами, три слоя (SiNx/SiO2/SiNx) с отличающимися друг от друга скоростями травления вытравливались бы одновременно. Это существенно усложняет контроль конусности во время процесса травления. Поскольку пленка SiNx имеет в несколько раз более высокую скорость сухого травления, чем пленка SiO2, травление этих многослойных пленок может вызвать сдвиг пленки SiNx, тем самым приводя к зонтообразной форме. Кроме того, если бы органическая изолирующая пленка предусматривалась на пассивирующей пленке, как в Патентном документе 1, повреждение поверхности органической изолирующей пленки, служащей маской для травления, также было бы необходимо контролировать, что делает контроль конусности во время одновременного травления Pass/GI почти невозможным.
С другой стороны, в соответствии с настоящим вариантом осуществления, травление выполняется только для двух слоев SiO2/SiNx во время одновременного травления ES/GI и SiNx/SiO2 для пассивирующей пленки (травление Pass), поэтому контроль конусности может быть достигнут с более высокой точностью, чем в традиционном способе травления трех слоев SiNx/SiO2/SiNx.
Необходимо отметить, что, как описывалось в Варианте осуществления 3, органическая изолирующая пленка может предусматриваться между пассивирующей пленкой 25 и пиксельным электродом 29 также в полупроводниковом устройстве настоящего варианта осуществления. И в этом случае отдельно от одновременного травления изолирующих пленок 5 и 9 травление пассивирующей пленки (SiNx/SiO2) 25 может выполняться путем использования органической изолирующей пленки в качестве маски для травления (травление Pass). В результате этого может контролироваться конусная форма окна в пассивирующей пленке 25 при предотвращении повреждения на поверхности органической изолирующей пленки.
В примере, показанном на фиг. 11, многослойные пленки, состоящие из пленки SiNx и пленки SiO2, используются в качестве изолирующей пленки 5 и пассивирующей пленки 25 полупроводникового устройства Варианта осуществления 2. Однако многослойные пленки, состоящие из SiO2 и SiNx, могут использоваться в качестве изолирующей пленки 5 и пассивирующей пленки 15 полупроводникового устройства Варианта осуществления 1. В результате этого достигаются эффекты, аналогичные вышеописанным. Иными словами, без ухудшения контролируемости конусной формы может быть предотвращено ухудшение характеристик TFT. И в этом случае органическая изолирующая пленка, такая как описанная в Варианте осуществления 3, может предусматриваться между пассивирующей пленкой 15 и пиксельным электродом 19.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение широко применимо к устройствам, содержащим тонкопленочные транзисторы, таким как: платы, например, подложки активной матрицы; устройства отображения, например, жидкокристаллические устройства отображения, органические электролюминесцентные (ЭЛ) устройства отображения и неорганические электролюминесцентные устройства отображения; формирователи изображений, например, устройства на основе датчика изображений; и электронные устройства, например, устройства ввода изображений и устройства считывания отпечатков пальцев. В частности, оно соответствующим образом применимо к крупноформатным жидкокристаллическим устройствам отображения и т.п.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 подложка
3а шина затвора
3b накопительный конденсатор
3с соединительный элемент
3d соединительный элемент
5 изолирующая пленка (изолирующая пленка затвора)
5L нижний слой изолирующей пленки затвора
5U верхний слой изолирующей пленки затвора
7a, 7b оксидно-полупроводниковый слой (активный слой)
9 изолирующая пленка (защитная пленка, ограничитель травления)
11as, 11ad, 11b, 11c, 11d, 17b, 17c, 27a, 27b, 27c, 37a, 37b, 37c окно
13as, 23as шина истока
13ad, 23ad электрод стока
13с, 23с, 19с, 29с соединительный элемент
15, 25 пассивирующая пленка
19, 29 пиксельный электрод
36 органическая изолирующая пленка
25L нижний слой пассивирующей пленки
25U верхний слой пассивирующей пленки
101, 102 площадка одного пикселя в области отображения
102, 202 область размещения электродов
Изобретение относится к полупроводниковым устройствам. Полупроводниковое устройство содержит тонкопленочный транзистор, содержащий шину затвора, первую изолирующую пленку, оксидно-полупроводниковый слой в форме островка, вторую изолирующую пленку, шину истока, электрод стока и пассивирующую пленку, а также контактную площадку, содержащую первый соединительный элемент, изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина затвора, второй соединительный элемент, изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина истока и электрод стока, и третий соединительный элемент, сформированный на втором соединительном элементе. Второй соединительный элемент соприкасается с первым соединительным элементом в первом окне, предусматриваемом в первой и второй изолирующих пленках, третий соединительный элемент соприкасается со вторым соединительным элементом во втором окне, предусматриваемом в пассивирующей пленке, а второй соединительный элемент покрывает торцевые поверхности первой изолирующей пленки и второй изолирующей пленки в первом окне, но не покрывает торцевую поверхность пассивирующей пленки во втором окне. В результате этого конусная форма контактного отверстия контактной площадки может контролироваться с высокой точностью. Изобретение обеспечивает уменьшение повреждения маски. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 14 ил.
1. Полупроводниковое устройство, содержащее:
подложку; тонкопленочный транзистор, сформированный на подложке; и контактную площадку для электрического соединения тонкопленочного транзистора с внешними межсоединениями,
причем тонкопленочный транзистор содержит:
шину затвора, предусматриваемую на подложке;
первую изолирующую пленку, сформированную на шине затвора;
оксидно-полупроводниковый слой в форме островка, сформированный на первой изолирующей пленке, причем в оксидно-полупроводниковом слое в форме островка имеется канальная область и имеются истоковая область и стоковая область, расположенные на противоположных сторонах канальной области;
вторую изолирующую пленку, предусматриваемую соприкасающейся с оксидно-полупроводниковым слоем;
шину истока, предусматриваемую на второй изолирующей пленке и электрически соединенную с истоковой областью;
электрод стока, предусматриваемый на второй изолирующей пленке и электрически соединенный со стоковой областью; и
пассивирующую пленку, предусматриваемую на шине истока и электроде стока и покрывающую тонкопленочный транзистор, причем контактная площадка содержит:
первый соединительный элемент, изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина затвора;
второй соединительный элемент, сформированный на первом соединительном элементе и изготовленный из той же проводящей пленки, что и шина истока и электрод стока; и
третий соединительный элемент, сформированный на втором соединительном элементе, причем
в первом окне, предусматриваемом в первой изолирующей пленке и второй изолирующей пленке, второй соединительный элемент соприкасается с первым соединительным элементом;
во втором окне, предусматриваемом в пассивирующей пленке, третий соединительный элемент соприкасается со вторым соединительным элементом; и
второй соединительный элемент покрывает торцевые поверхности первой изолирующей пленки и второй изолирующей пленки в первом окне, но не покрывает торцевую поверхность пассивирующей пленки во втором окне.
2. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором второе окно располагается внутри первого окна, если смотреть с направления нормали к поверхности подложки.
3. Полупроводниковое устройство по п.1 или 2, дополнительно содержащее пиксельный электрод, электрически соединенный с электродом стока, в котором третий соединительный элемент изготавливается из той же проводящей пленки, что и пиксельный электрод.
4. Полупроводниковое устройство по п.3, дополнительно содержащее накопительный конденсатор, сформированный на подложке,
причем накопительный конденсатор содержит:
шину накопительного конденсатора, изготовленную из той же проводящей пленки, что и шина затвора;
первую изолирующую пленку, покрывающую шину накопительного конденсатора;
полупроводниковый слой для формирования накопительного конденсатора, причем полупроводниковый слой изготавливается из той же оксидно-полупроводниковой пленки, что и оксидно-полупроводниковый слой; и
электрод накопительного конденсатора, предусматриваемый на полупроводниковом слое для формирования накопительного конденсатора, причем
электрод накопительного конденсатора соприкасается с полупроводниковым слоем для формирования накопительного конденсатора в окне, сформированном во второй изолирующей пленке.
5. Полупроводниковое устройство по п.4, в котором
электрод накопительного конденсатора является частью электрода стока; а пиксельный электрод соприкасается с электродом накопительного конденсатора в окне, сформированном в пассивирующей пленке.
6. Полупроводниковое устройство по п.4, в котором электрод накопительного конденсатора является частью пиксельного электрода.
7. Полупроводниковое устройство по п.1, дополнительно содержащее соединительный элемент затвор-исток для электрического соединения шины затвора и шины истока, при этом
в соединительном элементе затвор-исток шина истока соприкасается с шиной затвора в первом окне, предусматриваемом в первой изолирующей пленке и второй изолирующей пленке.
8. Полупроводниковое устройство по п.1, дополнительно содержащее органическую изолирующую пленку между пассивирующей пленкой и пиксельным электродом.
9. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одна из пленок - первая изолирующая пленка или пассивирующая пленка - содержит SiO2.
10. Полупроводниковое устройство по п.9, в котором первая изолирующая пленка имеет многослойную структуру, включающую в себя пленку SiO2 и пленку SiNx, причем пленка SiO2 является верхним слоем многослойной структуры и соприкасается с нижней поверхностью оксидно-полупроводникового слоя.
11. Полупроводниковое устройство по п.9 или 10, в котором пассивирующая пленка имеет многослойную структуру, включающую в себя пленку SiO2 и пленку SiNx, причем пленка SiO2 является нижним слоем многослойной структуры.
12. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, первая изолирующая пленка и оксидно-полупроводниковый слой предусматриваются между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и шины истока и между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и электрода стока.
13. Полупроводниковое устройство по п.12, в котором дополнительно предусматривается вторая изолирующая пленка между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и шины истока и между верхней поверхностью и боковой стенкой шины затвора и электрода стока.
14. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором в пределах поверхности оксидно-полупроводникового слоя вторая изолирующая пленка покрывает совокупность верхней поверхности и боковой стенки, за исключением области истока и области стока, и соприкасается с верхней поверхностью первой изолирующей пленки вблизи боковой стенки оксидно-полупроводникового слоя.
15. Полупроводниковое устройство по п.1, в котором ширина оксидно-полупроводникового слоя вдоль направления по ширине канала больше ширины шины затвора вдоль направления по ширине канала.
16. Способ изготовления полупроводникового устройства по любому из пп.1-15, включающий в себя:
(A) этап формирования проводящей пленки для шины затвора на подложке и формирования рисунка проводящей пленки для формирования шины затвора и первого соединительного элемента;
(B) этап формирования первой изолирующей пленки на шине затвора и на первом соединительном элементе;
(C) этап формирования на первой изолирующей пленке оксидно-полупроводникового слоя, который должен стать активным слоем тонкопленочного транзистора;
(D) этап формирования второй изолирующей пленки, покрывающей оксидно-полупроводниковый слой и первую изолирующую пленку;
(E) этап травления первой и второй изолирующих пленок путем использования оксидно-полупроводникового слоя в качестве ограничителя травления для формирования во второй изолирующей пленке окна с целью формирования контакта истока и окна с целью формирования контакта стока таким образом, что оксидно-полупроводниковый слой подвергается воздействию сквозь окна, и формирования первого окна во второй изолирующей пленке и первой изолирующей пленке таким образом, что поверхность первого проводящего элемента подвергается воздействию сквозь первое окно;
(F) этап формирования проводящей пленки для электродов истока/стока на второй изолирующей пленке и формирования рисунка проводящей пленки для формирования шины истока, которая соприкасается с оксидно-полупроводниковым слоем в пределах окна для формирования контакта истока, электрода стока, который соприкасается с оксидно-полупроводниковым слоем в пределах окна для формирования контакта стока, и второго соединительного элемента, который соприкасается с первым соединительным элементом в пределах первого окна;
(G) этап формирования пассивирующей пленки на шине истока, электроде стока и втором соединительном элементе;
(H) этап формирования второго окна в пассивирующей пленке таким образом, что второй соединительный элемент подвергается воздействию сквозь второе окно; и
(I) этап формирования третьего соединительного элемента в пассивирующей пленке, причем третий соединительный элемент соприкасается со вторым соединительным элементом в пределах второго окна.
17. Способ изготовления полупроводникового устройства по п.16, в котором
этап (H) включает в себя этап формирования в пассивирующей пленке окна для воздействия на электрод стока; а
этап (I) представляет собой этап формирования прозрачной проводящей пленки на пассивирующей пленке и нанесения прозрачной проводящей пленки для формирования третьего соединительного элемента и пиксельного электрода, причем пиксельный электрод соприкасается с электродом стока в пределах окна для воздействия на электрод стока.
| Колосоуборка | 1923 |
|
SU2009A1 |
| Станок для изготовления деревянных ниточных катушек из цилиндрических, снабженных осевым отверстием, заготовок | 1923 |
|
SU2008A1 |
| Способ обработки целлюлозных материалов, с целью тонкого измельчения или переведения в коллоидальный раствор | 1923 |
|
SU2005A1 |
| JP 2009157354 A, 16.07.2009 | |||
| JP 2008170664 A, 24.07.2008 | |||
| JP 2007258675 A, 04.10.2007 | |||
| JP 2007123861 A, 17.05.2007 | |||
| ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР | 2005 |
|
RU2358355C2 |
