Полупроводниковое устройство и способ его изготовления

Полупроводниковое устройство и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 формиру